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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung mit Abstreifplatten und mit bewegbaren gekühlten Schiebelementen, die mit gekühlten Formkernen verbunden sind und ein Verfahren zum Kühlen von Formkernen mittels bewegbaren Schieberelementen während dem Abstreifen von Gussteilen.
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Das Spritzgießen von Kunststoffteilen unter Verwendung von Kaltkanal- und Heißkanalsystemen ist bekannt. Es sind verschiedene Einrichtungen und Technologien verwendet worden, um die Kunststoffteile aus den Formen zu entfernen, welche Abstreifplatten und Auswerfer verwenden, wenn das Gussteil eine Geometrie aufweist, welche das Auswerfen vom Formkern oder aus dem Formhohlraum entlang einer einzigen Achse erlaubt, die der Richtung zum Öffnen und Schließen des Formhohlraums über die Bewegungen der Formplatten entspricht, die mit den Maschinenplatten der Spritzgießmaschine verbunden sind.
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Anders als bei den oben genannten Referenzen gibt es Anwendungen in der Spritzgießindustrie, bei welchen die Gestalt des Gussteils nicht achssymmetrisch ist und das verschiedene unter einem Winkel angeordnete Abschnitte aufweist, die eine hohle Gestalt haben. Dies erfordert eine spezielle Gestaltung des Formhohlraums und einen Bedarf an Kühlkernen, die unter verschiedenen Winkeln gegenüber einer Hauptachse angeordnet sind, die durch das Öffnen und Schließen der Form definiert wird, um zu ermöglichen, das schließlich gegossene Teil zu kühlen und von den Formkernen zu entnehmen.
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Diese Gussteile können bei manchen Anwendungen einen Körper aufweisen, der wenigstens zwei miteinander verbundene Abschnitte aufweist, wobei diese Abschnitte hohl sind und jeder Abschnitt eine Achse aufweist, wobei die Achse von einem Abschnitt gegenüber der Achse des anderen Abschnitts angewinkelt ist.
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Um solch ein Teil mit angewinkelten hohlen Abschnitten einwandfrei zu gießen, müssen die Kühlkreisläufe der Kerne und Formhohlräume speziell gestaltet sein, um beides, die Kühlerfordernisse und die Randbedingungen der Formgestaltung zu erfüllen, besonders wenn ein Bedarf an Mehrkavitätsformen mit einem engen Abstand zwischen den Formkernen und den Formhohlräumen besteht.
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Solche Gussteile werden oft für medizinische Geräte benötigt und solche Teile müssen nicht nur mit hoher Genauigkeit sondern auch in großen Stückzahlen und in kurzen Zeiträumen gegossen werden. Dies führt zu einem Bedarf an präzisen Formen mit einer großen Zahl von Formhohlräumen und relativ kurzen Zykluszeiten.
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Diese Teile können unter Verwendung sowohl von Kaltkanalformen als auch Heißkanalformen gegossen werden. In dem Fall, wenn eine Heißkanalform gewählt wurde, weist das Heißkanalsystem einen Verteiler und mehrere Heißkanaldüsen auf, welche entweder ventilnadelbetätigt oder thermisch betätigt sein können.
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In dem Fall, wenn ein Heißkanalsystem mit bewegbaren Ventilnadeln zum Gießen dieser Teile erforderlich ist, ist der Abstand auf der Formseite ziemlich begrenzt und die Kühlelemente und Kühlkanäle müssen angepasst und weiter verbessert werden, um die Qualitätsanforderungen der Teile und die Produktivitätsanforderungen einzuhalten.
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Es besteht ein Bedarf, das Kühlen der Kerne zu verbessern, wenn diese von einer bewegbaren Abstreifplatte umgeben sind, die Kühlkanäle aufweist.
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Ein verbessertes Kühlen der Kerne wird durch die Lösung des unabhängigen Anspruchs zur Verfügung gestellt. Weitere Entwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die zur Verfügung gestellte Lösung betrifft eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen einer Vielzahl von Gussteilen, wobei jedes Gussteil wenigstens einen hohlen Abschnitt aufweist, die Spritzgießvorrichtung weist auf:
- • eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit einem Einspritzverteiler verbunden sind, wobei jede Düse eine Düsenspitze aufweist;
- • eine Vielzahl von Formhohlräumen, wobei jeder Formhohlraum definiert ist durch einen ersten Formhohlraumabschnitt und einen zweiten Formhohlraumabschnitt, der mit dem ersten Formhohlraumabschnitt verbunden ist;
- • eine Vielzahl von ersten Formkernen und respektive zweiten Formkernen, und wobei die zwei Formkerne einander gegenüber angewinkelt sind, und
- • eine Abstreifplatte, die von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, wenn sich die Form in geöffneter Position befindet, wobei die Formkerne wenigstens teilweise in Öffnungen der Abstreifplatte angeordnet sind.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist einen bewegbaren Kühlschieber auf, der wenigstens einen Einlassfluidkanal und wenigstens eine Vielzahl von Auslassfluidkanälen aufweist.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist eine Formplatte mit Fluidkühlkanälen und wenigstens einen Auslassfluidkanal auf.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist ein Fluiddichtsystem auf, das zwischen der Formplatte und dem Kühlschieber angeordnet ist, das Fluiddichtsystem weist wenigstens einen Dichteinsatz auf, der konfiguriert ist, die Dichtelemente aufzunehmen und Kühlfluid aufzunehmen, wenn sich der Schieber bewegt und gegenüber den Kühlkanälen der Formplatte versetzt wird, welche das Kühlfluid für die Vielzahl von Formkernen bereitstellt und wobei die Bewegung des Kühlschiebers durch die Bewegung der Abstreifplatte während eines Schritts zum Auswerfen der Gussteile von den Formkernen erzeugt wird.
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Ein weiterer Aspekt der zur Verfügung gestellten Lösung betrifft eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen einer Vielzahl von Gussteilen, wobei jedes Gussteil wenigstens einen hohlen Abschnitt aufweist, welcher relativ zur Entnahmerichtung des Gussteils aus der Gießform angewinkelt ist; neben anderen Elementen und Systemen weist die Spritzgießvorrichtung auf:
- • eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit einem Verteiler verbunden sind, wobei jede Düse eine Düsenspitze aufweist;
- • eine Vielzahl von Formhohlräumen, wobei jeder Formhohlraum durch einen ersten Formhohlraumeinsatz und einen zweiten Formhohlraumeinsatz definiert wird, die mit einem ersten Formkern bzw. einem zweiten Formkern verbunden sind; und wobei die zwei Formhohlraumeinsätze und die zwei Formkerne zueinander angewinkelt sind, und
eine Abstreifplatte, die von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, wenn sich die Form in einer Schließposition und einer Offenposition befindet.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist ein bewegbares Schieberelement mit einer ersten Gleitfläche auf, das Schieberelement ist mit der Abstreifplatte verbunden, das Schiebelement weist ein erstes Netzwerk von Fluidkühlkanälen und einen Kühlfluidschiebereinlassanschluss und einen Kühlfluidschieberauslassanschluss auf.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist einen stationären Kernkühlverteiler auf, der die zweiten Formkerne trägt, der Kernkühlverteiler weist eine zweite Gleitfläche und ein zweites Netzwerk von Fluidkühlkanälen und einen Verteilerkühlfluideinlassanschluss und einen Verteilerkühlfluidauslassanschluss auf.
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Eine Entwicklung der Spritzgießvorrichtung weist eine Kühlfluiddichteinrichtung mit einem Fluiddichtelement auf, wobei die Dichteinrichtung und das Dichtelement an der Schnittstelle zwischen der ersten Gleitfläche und der zweiten Gleitfläche positioniert sind.
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Eine Kaltkanalform oder ein Heißkanalsystem, das bewegbare Ventilnadeln oder thermisch geregelte Düsen verwendet, ist mit einer Form verbunden, welche mehrere eng beabstandete Formkavitäten und entsprechende Kerne aufweist.
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Bei einer Ausführungsform ist jeder Formhohlraum in einer Weise geformt, welche es dem Gussteil erlaubt, zwei verbundene hohle Abschnitte aufzuweisen, die einander gegenüber in einem Winkel ausgerichtet sind.
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Bei einer Ausführungsform werden die zwei hohlen Abschnitte gleichzeitig gegossen, unter Verwendung eines einzigen Formhohlraums, der zwei Formhohlraumabschnitte aufweist, die einander gegenüber angewinkelt sind. Jeder Formhohlraumabschnitt ist um einen gekühlten Formkern herum geformt, wobei die Formkerne einander gegenüber ebenso angewinkelt sind. Aus diesem Grund muss zum Auszuwerfen des fertigen Gussteils einer der Formkerne in einer zurückgezogenen Position sein, um zu ermöglichen, dass das Gussteil vom anderen Formkern entlang einer Achse entfernt werden kann, welche mit der Richtung zum Öffnen und Schließen der Formhohlräume durch die Bewegung der Maschinenplatten einer Spritzgießmaschine übereinstimmt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Formkerne an einem Formkernkühlverteiler, welcher mehrere Kühlkanäle aufweist, befestigt oder mit diesem verbunden. Ein Kühlfluid wird dem Kühlverteiler von einem Kühlschieber oder einem Kühlschieberelement, das mit einer Abstreifplatte verbunden ist, bereitgestellt. Die Schnittstelle zwischen einem Auslassanschluss des Schieberelements und einem Einlassanschluss des Kühlverteilers ist durch ein Dichtelement während der Relativbewegung des Schiebelements relativ zum Kühlverteiler, der die Formkerne mit Kühlfluid versorgt, kontinuierlich abgedichtet.
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Eine Spritzgießvorrichtung wird zum Herstellen von Gussteilen verwendet, welche einen hohlen Abschnitt aufweisen, der unter einem Winkel gegenüber einer Achse angeordnet ist. Die Gussteile werden ausgeworfen, wenn eine bewegbare Abstreifplatte gegenüber dem Formkern versetzt wird, der zum Kühlen des angewinkelten Abschnitts des Gussteils verwendet wird. Die Abstreifplatte weist Kühlkanäle und einen Kühlauslass auf. Der Kühlauslass ist mit einem Kühleinlass eines bewegbaren Kühlschieberelements verbunden. Eine Leckage eines Kühlfluids wird durch die Verwendung einer Dichteinrichtung und Dichtelementen zwischen dem Kühlschieber und einem Kühlverteiler, der die Formkerne aufnimmt, verhindert, wenn die Abstreifplatte während dem Auswerfen der Gussteile von den Formkernen verwendet wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der zur Verfügung gestellten Lösung werden im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschrieben.
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1 zeigt ein bekanntes Gussteil, das zwei Hohlkörperabschnitte mit Achsen aufweist, welche relativ zueinander angewinkelt sind.
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1a zeigt in einem Teilquerschnitt eine beispielhafte Ausführungsform einer Heißkanalvorrichtung, die zum Gießen von Teilen mit hohlen Körperabschnitten verwendet wird, die relativ zueinander unter einem Winkel relativ zueinander angeordnet sind.
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2 zeigt im Querschnitt ein beispielhaftes Gussteil, welches unter Verwendung eines Heißkanalsystems hergestellt ist, und ein Formkernkühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aus 1a.
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3 zeigt im Querschnitt ein beispielhaftes Gussteil und einen detaillierten Bereich eines Heißkanalsystems und eine Formkernkühlanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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4a–4b–4c zeigen im Querschnitt einen Bereich eines beispielhaften Heißkanalsystems und ein beispielhaftes Formkernkühlsystem in verschiedenen Phasen des Abstreifens und das Auswerfen von Gussteilen, die als Beispiel in 2 gezeigt sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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4d–4e zeigen im Querschnitt Details der in den 4a–4b–4c gezeigten beispielhaften Ausführungsformen.
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5a–5b zeigen im Querschnitt mehr Details einer anderen beispielhaften Ausführungsform mit Fokus auf den Schlüsselelementen, welche zum Übertragen der Kühlflüssigkeit von der Formplatte auf den Wasserverteiler und auf die Formkerne beitragen, über den bewegbaren Kühlschieber und die Dichtkomponenten.
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1 zeigt ein bekanntes Gussteil mit zwei hohlen Körperabschnitten mit Achsen, die relativ zueinander angewinkelt sind.
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1a zeigt im Teilquerschnitt eine Ausführungsform, bei welcher das Spritzgießsystem 100 einen Verteiler 110, Heißkanaldüsen 112, eine Formplatte 114 und die Formhohlraum- und Kernbaugruppen 118 aufweist. Die Form besteht aus zwei Abschnitten 12 und 14, die zum Gießen hohler Artikel mit winklig versetzten Abschnitten konfiguriert sind, so wie in 1 gezeigt ist. Jede Baugruppe 118 weist gekühlte Formkerne auf, welche entlang der Achsen 16 und 18 angeordnet sind, welche einen Winkel bilden. Solche Teile sind schwierig auszuwerfen und aus diesem Grund werden spezielle Abstreifplatten benötigt.
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2 zeigt im Querschnitt ein Gussteil 10, das unter Verwendung eines Heißkanalsystems und eines Formkernkühlsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist. Das Gussteil 10 weist einen ersten hohlen Abschnitt 12 und einen zweiten hohlen Abschnitt 14 auf, wobei jeder eine Achse 16 bzw. 18 aufweist. Die zwei Achsen sind relativ zueinander angewinkelt. Die Achse 16 ist relativ zu einem Formhohlraum in einer Weise positioniert, welche das Auswerfen des Gussteils 10 entlang einer Richtung erlaubt, die parallel zur Bewegung einer Abstreifplatte ist.
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Die Spritzgießvorrichtung wird zum Herstellen von Teilen verwendet, die einen hohlen Abschnitt aufweisen, welcher unter einem Winkel relativ zu einer Achse angeordnet ist. Die Gussteile werden ausgeworfen, wenn eine bewegbare Abstreifplatte relativ gegenüber dem Formkern versetzt wird, welcher zum Kühlen des angewinkelten Abschnitts des Gussteils verwendet wird. Die Abstreifplatte weist Kühlkanäle und einen Kühlauslass auf. Der Kühlauslass ist mit einem Kühleinlass eines bewegbaren Kühlschieberelements verbunden. Eine Leckage von Kühlfluid wird durch die Verwendung einer Dichteinrichtung und Dichtelementen zwischen dem Kühlschieber und einem Kühlverteiler, welcher die Formkerne aufnimmt, verhindert, wenn die Abstreifplatte während dem Auswerfen der Gussteile von den Formkernen verwendet wird.
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3 zeigt im Querschnitt ein Gussteil und einen detaillierten Bereich eines beispielhaften Heißkanalsystems und eines Formkernkühlsystems 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein erster Formkern 22 mit einem Kühlkanal 24 wird zum Definieren eines ersten Formhohlraumabschnitts verwendet und ein zweiter Formkern 26 mit einem Kühlkanal 28 wird zum Definieren eines zweiten Formhohlraumsegments verwendet. Eine Düsenspitze 30, die mit einer Heißkanaldüse und einem Heißkanalverteiler verbunden ist, wird zum Versorgen des Formhohlraums mit geschmolzenem Material verwendet. In 3 wird eine Düse zum seitlichen Angießen mit einer entsprechenden Ventilnadelbetätigungseinrichtung verwendet, um mehrere Gussteile 20 zu gießen.
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4a–4b–4c zeigen im Querschnitt einen Bereich eines Heißkanalsystems und eines Formkernkühlsystems 40 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Phasen des Auswerfens der Gussteile, die als ein Beispiel in 2 gezeigt sind. Einige Elemente der 3 sind ähnlich zu entsprechenden Elementen der 4a–b–c mit geringen Designunterschieden aber gleicher Funktionalität. In den 4 sind eine Vielzahl von ersten und zweiten Kühlkernen 42 und 44 Teil zweier Reihen von Spritzgießformhohlräumen, wobei jeder einem Gussteil 20 entspricht. Eine Abstreifplatte 46 ist zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar. Zwei gegenüberliegende Schiebelemente oder Kühlschieber 50 sind mit der Abstreifplatte verbunden und mit dieser bewegbar. Zwei gegenüberliegende Kernkühlverteiler 48, die Formhohlraumkühlkerne 44 halten weisen Fluidkühlkanäle auf, um die Kerne nach dem Einspritzschritt zu kühlen.
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Bei allen Ausführungsformen kann der Kühlschieber 50 an jeder Stelle zwischen einer Formplatte, die Kühlkanäle aufweist, und dem Kühlverteiler, der mit den Kühlkernen verbunden ist, positioniert werden, vorausgesetzt, dass eine Dichteinrichtung und Dichteinsätze und Dichtungen zwischen der Formplatte und dem Kühlschieber positioniert sind.
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Bei der Ausführungsform der 4a–b–c kann die Funktion des Kühlschiebers abhängig davon, wie das Kühlfluid zum Wasserverteiler gebracht wird, umgekehrt werden. Das heißt, dass in 4c das Element 48 der Kühlschieber sein kann.
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Die Abstreifplatte weist Öffnungen 84 auf, welche es den Formkernen ermöglichen, innerhalb der Abstreifplatte zu sein.
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Bei der Ausführungsform der 4d–e ist die Bewegung der Kühlschieber zwischen einer ersten Position der Abstreifplatte und einer zweiten Position der Abstreifplatte dargestellt, wobei das Kühlfluid ohne Leckage zum Wasserverteiler geführt wird, wenn die Schiebereinlasskanäle nicht mit dem Fluidauslasskanal der benachbarten Formplatte ausgerichtet sind.
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5a–5b zeigen einen ersten Abschnitt und ein Detail des ersten Abschnitts des Übertragungsbereichs zwischen einem Kühlschieber und hin zu gekühlten Kernen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In 5a weist das Übertragungsfluidkühlungs- und Fluiddichtungssystem 60 die Einlassanschlüsse und die Auslassanschlüsse auf, welche verwendet werden, um das Kühlfluid ohne Leckage des Fluids von den Schiebern 48 über den Kühlverteiler zu den Kühlkernen zu leiten, mittels der Verwendung von Dichtelementen 70, welche aus geeigneten Materialien hergestellte O-Ringe sein können, die den Kräften und dem Verschleiß, der durch das Bewegen der Schieber verursacht wird, widerstehen. Kühlfluid, das durch Kühlkanal 62 und 64 des Schiebers fließt, wird über Dichteinsätze 66, die eingeschlossen und befestigt sind, geliefert. Die Dichteinsätze 66 sind ausgeformt um die Dichtelemente 70 aufzunehmen und um Kühlflüssigkeit aufzunehmen, wenn sich der Schieber bewegt und bezüglich der Kühlkanäle aus der Formplatte versetzt wird, welche das Kühlfluid zur Verfügung stellt. Wenn die Auslass- und die Einlassfluidkanäle während der Bewegung des Schiebers versetzt werden, verhindern die O-Ringe, die auch oval sein können, dennoch eine Leckage des Kühlfluids.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3905740 [0003]
- US 5865241 [0003]
- US 7234930 [0003]
- WO 2012/045173 [0003]
