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Die Erfindung betrifft eine Verschlussanordnung zum Öffnen und Verschließen zumindest einer Kavität, umfassend einen Kolben, welchem ein Haltemittel zugeordnet ist, eine länglich ausgebildete Verschlussnadel mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dem Kolben zugeordnet ist und ein Halteende bildet über welches die Verschlussnadel mit dem Haltemittel verbunden ist, wobei das zweite Ende einen Verschlussabschnitt ausbildet, wobei der Kolben mit der Verschlussnadel zum Öffnen und Verschließen der Kavität beweglich ist, wobei dem Kolben und dem Haltemittel ein Verstellmittel zugeordnet ist.
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Derartige Verschlussanordnungen werden insbesondere für Spritzgießanlagen beispielsweise zum Spritzgießen von Kunststoffen verwendet, in welchen von einer Einspritzeinheit Rohmaterial in geschmolzenem Zustand unter hohem Druck durch einen Einspritzkanal mit einer Einspritzöffnung in die Kavität einer Form gespritzt wird. Die Einspritzeinheit umfasst eine Verschlussanordnung, die eine Verschlussnadel entlang ihrer Achse abwechselnd zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen oder zu verschließen und so den Materialzufluss des Rohmaterials in die Kavität freizugeben oder zu unterbrechen. Um Produkte mit einer hohen Qualität zu erhalten, ist es erforderlich, dass die Verschlussnadel die Einspritzöffnung in der geschlossenen Position mit sehr hoher Präzision verschließt.
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Aus der
EP 2 507 027 B1 ist eine Verschlussanordnung zum Öffnen und Verschließen einer Kavität bekannt, bei der eine Verschlussnadel einem Kolben zugeordnet ist, wobei der Kolben beweglich ist. Dabei wird die Verschlussnadel je nach Bewegungsrichtung entlang ihrer Längsachse zum Öffnen und Verschließen der Kavität von einem Vorsprung des Kolbens beziehungsweise einem Zwischenelement in dem Kolben in die entsprechende Richtung bewegt. Mittels eines Einstellelements kann die axiale Position des Zwischenelements angepasst werden, um die Position, die die Verschlussnadel in einem geschlossenen Zustand der Kavität einnimmt, anzupassen. Die Position des Einstellelements kann über ein Rastmittel festgelegt werden. Das Rastmittel umfasst eine Rastkontur, die auf der inneren Mantelfläche einer zylindrischen Ausnehmung angeordnet ist, und ein scheibenförmiges Rastelement mit hervorstehenden Ausbuchtungen, das mit dem Einstellelement verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschlussanordnung zum Öffnen und Verschließen einer Kavität bereitzustellen, welche eine verbesserte Handhabbarkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
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Die erfindungsgemäße Verschlussanordnung zum Öffnen und Verschließen zumindest einer Kavität umfasst einen Kolben, welchem ein Haltemittel zugeordnet ist, eine länglich ausgebildete Verschlussnadel mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dem Kolben zugeordnet ist und ein Halteende bildet über welches die Verschlussnadel mit dem Haltemittel verbunden ist, wobei das zweite Ende einen Verschlussabschnitt ausbildet, wobei der Kolben mit der Verschlussnadel zum Öffnen und Verschließen der Kavität beweglich ist, wobei dem Kolben und dem Haltemittel ein Verstellmittel zugeordnet ist, durch welches das Haltemittel zum Verstellen der Position der Verschlussnadel in Bezug auf den Kolben relativ zu dem Kolben verstellbar ist, wobei dem Haltemittel und dem Kolben ein Rastmittel zugeordnet ist, wobei das Rastmittel eine Rastkontur und zumindest einen Rastkörper aufweist, wobei die Rastkontur dem Haltemittel und der zumindest eine Rastkörper dem Kolben zugeordnet ist, wobei die Rastkontur außenumfangsseitig an dem Haltemittel angeordnet ist, wobei aus der Rastkontur zumindest eine Ausnehmung ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Rastkörper einen Rastbolzen aufweist, wobei der Rastbolzen zum Fixieren des Haltemittels in eine Ausnehmung der Rastkontur eingreift.
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Erfindungsgemäß ist die Rastkontur dem Haltemittel und der Rastkörper dem Kolben zugeordnet. Dabei ist vorteilhaft, dass eine außenumfangsseitige Rastkontur einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Der Rastkörper ist hingegen dem Kolben zugeordnet und verbleibt in Position, wenn das Haltemittel zum Kalibrieren bewegt wird.
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Vorzugsweise ist das Halteende formschlüssig mit dem Haltemittel verbunden, insbesondere durch eine Pilzkopfverriegelung. Dadurch wird eine werkzeuglose und damit vereinfachte Montage beziehungsweise Demontage von Haltemittel und Verschlussnadel ermöglicht. Die vereinfachte Austauschbarkeit von Haltemittel beziehungsweise Verschlussnadel verbessert die Handhabbarkeit der Verschlussanordnung.
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Dadurch, dass der Kolben durch das Haltemittel mit dem Halteende der Verschlussnadel verbunden ist, wird bei einer Bewegung des Kolbens auch die Verschlussnadel bewegt. Vorzugsweise werden Kolben und Verschlussnadel dabei entlang der Längsachse der Verschlussnadel bewegt. Bei dieser Ausgestaltung kann ausgehend von einer geöffneten Position der Kavität durch eine Bewegung in eine erste Richtung der Verschlussabschnitt der Verschlussnadel derart zur Kavität angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt die Kavität verschließt. Aus der geschlossenen Position der Kavität kann durch eine Bewegung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung der Verschlussabschnitt der Verschlussnadel derart zur Kavität angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt die Kavität öffnet. Um einen präzisen Verschluss der Einspritzöffnung zu gewährleisten, kann die Verschlussnadel auch radial geführt werden. Die Bewegungsrichtung der Verschlussnadel hängt von der Positionierung der Einspritzöffnung in der Kavität ab, so dass auch eine seitliche Anordnung denkbar ist.
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Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Haltemittel und Verschlussnadel in Längsrichtung der Verschlussnadel bidirektional ausgestaltet. Insbesondere ist denkbar, eine Bewegung des Haltemittels ohne Verzögerung in eine Bewegung der Verschlussnadel zu übertragen. Dazu ist die Verbindung zwischen Kolben und Haltemittel entlang der Längsachse der Verschlussnadel weitgehend spielfrei ausgestaltet. Weiterhin kann eine direkte Bewegungsübertragung zwischen Kolben und Verschlussnadel erreicht werden. Dadurch wird die Genauigkeit bei der Positionierung der Verschlussnadel erhöht und damit die Handhabbarkeit weiter verbessert.
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Durch das Verstellmittel kann die relative Position zwischen Kolben und Verschlussnadel verstellt werden. Dadurch kann eine Kalibrierung der relativen Position zwischen Verschlussnadel und Kolben erreicht werden, um eine Feinjustierung der Position der Verschlussnadel in der geschlossenen Position der Kavität zu erreichen. Die Kavität bleibt während der Feinjustierung der Position der Verschlussnadel weiter verschlossen. Die Position der Verschlussnadel wird bei der Feinjustierung nur in geringem Maße geändert, vorzugweise um weniger als 1 mm. Besonders bevorzugt erfolgt eine Feinjustierung im Bereich von 0,1 mm bis 0,01 mm.
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Das Rastmittel dient dazu, das Haltemittel in der gewählten Position dauerhaft zu fixieren. Dadurch wird die relative Position zwischen Kolben und Verschlussnadel zueinander fixiert und ein selbständiges Verstellen des Haltemittels, insbesondere während des laufenden Betriebs, kann verhindert werden.
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Vorzugsweise ist die Längsachse der Verschlussnadel koaxial zur Längsachse des Kolbens angeordnet. Dies ermöglicht vereinfachte Fertigungs- und Montageprozesse.
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In den Kolben kann zur Aufnahme des Haltemittels eine Bohrung eingebracht sein, wobei das Haltemittel zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet ist und wobei zur Ausbildung des Verstellmittels in die Bohrung und in das Haltemittel ein Gewinde eingebracht sind, so dass das Haltemittel in den Kolben ein- oder aus dem Kolben ausschraubbar ist. Das Haltemittel weist dabei vorzugsweise ein Außengewinde auf und die in den Kolben eingebrachte Bohrung ein Innengewinde. Das Außengewinde des Haltemittels und das Innengewinde des Kolbens bilden dementsprechend eine Gewindeverbindung, über die das Haltemittel und der Kolben verbunden werden können. Durch das Ein- oder Ausschrauben des Haltemittels in beziehungsweise aus der Bohrung des Kolbens kann das Haltemittel entlang einer Längsachse der Bohrung relativ zum Kolben bewegt werden und ein Haltemittelhub ausgeführt werden. Dabei ist vorteilhaft, dass auch bei mehrmaligem Ein- und Ausschrauben immer dieselben Bewegungsrichtungen des Haltemittels relativ zum Kolben entlang der Längsachse der Bohrung erreicht werden.
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Vorzugsweise sind die Gewinde als Feingewinde ausgebildet. Bevorzugt liegt die Gewindesteigung der Gewinde in einem Bereich von 0,05 mm bis 1,5 mm. Besonders bevorzugt beträgt die Gewindesteigung der Gewinde zwischen von 0,1 mm bis 1 mm, insbesondere 0,5 mm. Die Gewindesteigung gibt die Größe des Haltemittelhubs bei einer Umdrehung des Haltemittels an. Durch eine geringe Gewindesteigung wird demnach ein geringer Haltemittelhub und damit eine besonders feine Positionierung des Haltemittels relativ zum Kolben erreicht. Geringe Haltemittelhübe können ohne zusätzliche Messmittel mit einer höheren Genauigkeit eingestellt werden, wodurch die Handhabbarkeit weiter verbessert wird.
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Die Rastkontur kann mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen aufweisen. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen gleichmäßig über den Umfang verteilt. Der Rastbolzen des zumindest einen Rastkörpers greift zum Fixieren des Haltemittels in eine dieser Ausnehmungen der Rastkontur ein. Wird ausgehend von einer Fixierung des Haltemittels in einer Ausnehmung der Rastkontur das Haltemittel in einer benachbarten Ausnehmung der Rastkontur fixiert, so ist der dabei ausgeführte Haltemittelhub der minimale über die Fixierung einstellbare Haltemittelhub. Vorzugsweise ist die Anzahl der Ausnehmungen derart gewählt, dass ein minimal fixierbarer Haltemittelhub von maximal 0,1 mm einstellbar ist. Besonders bevorzugt beträgt der minimal fixierbare Haltemittelhub maximal 0,01 mm. Durch diese Maßnahme können ohne zusätzliche Messmittel und reproduzierbar Haltemittelhübe mit einer höheren Genauigkeit fixiert werden, wodurch die Handhabbarkeit weiter verbessert wird.
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Die Rastkontur kann als Außenverzahnung geformt sein. Die Zähne der Rastkontur auf der Außenseite des Haltemittels sind nach außen gerichtet. Dabei kann die Rastkontur ein Zahnradprofil oder ein zahnradähnliches Profil sein. Die Ausnehmungen, in die ein Rastbolzen zum Fixieren des Haltemittels eingreifen kann, werden durch jeweils zwei benachbarte Zähne ausgebildet.
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Der Rastkörper kann formschlüssig an dem Kolben gehalten werden. Durch eine formschlüssige Verbindung kann der Rastkörper trennbar mit dem Kolben verbunden werden. Ein anschließendes Lösen der Verbindung ist einfach und werkzeuglos möglich. Vorzugsweise weist der Kolben zumindest eine Aufnahmebohrung auf, wobei der Rastkörper formschlüssig in der Aufnahmebohrung angeordnet ist.
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Der Rastkörper kann ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse aufweisen, wobei das Gehäuse mit einem umlaufenden Vorsprung versehen ist. Der umlaufende Vorsprung an dem Gehäuse des Rastkörpers formt einen Kragen. Der Kolben bildet einen Aufnahmeabschnitt aus, in welchen zumindest eine Aufnahmebohrung zur Aufnahme des Rastkörpers eingebracht ist. Das zylindrisch ausgebildete Gehäuse des Rastkörpers ist in der Aufnahmebohrung angeordnet, so dass der Rastkörper und der Kolben formschlüssig miteinander verbunden sind. Entsprechend abgestimmte Durchmesser von Aufnahmebohrung und zylindrisch ausgebildetem Gehäuse verhindern ein Verkippen des Rastkörpers in der Aufnahmebohrung und sorgen so für eine Führung der axialen Bewegung des Rastkörpers. Vorzugsweise ist der Rastkörper durch den umlaufenden Vorsprung in der Aufnahmebohrung einseitig festgelegt. Der Rastbolzen ist auf der der Aufnahmebohrung abgewandten Seite des Rastkörpers angeordnet und greift in eine Ausnehmung der Rastkontur ein. Der Rastkörper wird auf der der Aufnahmebohrung abgewandten Seite durch die Rastkontur festgelegt. Dadurch ist der Rastkörper verliersicher angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Rastkörper vorgesehen, insbesondere zwei Rastkörper. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zwei Rastkörper in einander gegenüberliegenden Aufnahmebohrungen des Aufnahmeabschnittes angeordnet sind.
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Der Rastbolzen kann axial beweglich in dem Gehäuse angeordnet sein, wobei in dem Gehäuse ein Federmittel angeordnet ist, welches den Rastbolzen mit elastischer Vorspannung an die Rastkontur andrückt. Durch ein axiales Bewegen des Rastbolzens in das Gehäuse des Rastkörpers hinein kann der Rastbolzen aus einer Ausnehmung der Rastkontur entfernt werden, um so die formschlüssige Verbindung zwischen Rastbolzen und Ausnehmung und damit zwischen Rastkörper und Rastkontur aufzulösen. Anschließend kann mit dem Verstellmittel die relative Position zwischen Kolben und Verschlussnadel verstellt werden, bevor der Rastbolzen wieder aus dem Gehäuse des Rastkörpers axial bewegt wird, um so die formschlüssige Verbindung zwischen Rastkörper und Rastkontur wiederherzustellen. Das Federmittel verhindert, dass sich der Rastbolzen unbeabsichtigt in das Gehäuse verschiebt und die Verbindung unbeabsichtigt gelöst wird. Weiterhin wird das Federmittel elastisch ausgelegt, so dass ein axiales Bewegen des Rastbolzens in das Gehäuse des Rastkörpers mit geringem Kraftaufwand und bevorzugt werkzeuglos möglich ist. Vorzugsweise ist der Rastkörper ein Federbolzen. Durch die selbstsichernde Ausgestaltung des Rastkörpers wird die Handhabbarkeit weiter verbessert.
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Das Rastmittel kann so ausgebildet sein, dass es beim Einrasten des Rastkörpers in eine Ausnehmung der Rastkontur einen akustischen Laut erzeugt. Durch das Federmittel wird auf den Rastbolzen eine Kraft ausgeübt, die den Rastbolzen axial aus dem Gehäuse bewegt. Die Bewegung des Rastbolzen wird durch das Auftreffen des Rastbolzens auf die Rastkontur vorzugsweise übergangslos abgebremst. Dabei kann ein entsprechender akustischer Laut erzeugt werden. Für den Nutzer ist dadurch beim Einrasten des Rastkörpers in die Ausnehmung der Rastkontur ein akustischer Rastlaut vernehmbar, wodurch die Handhabbarkeit weiter verbessert wird. Dadurch ist ein präzises Einstellen auch ohne Sichtkontakt möglich.
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In das Haltemittel kann auf der der Verschlussnadel abgewandten Stirnseite eine Ausnehmung eingebracht sein, wobei die Ausnehmung mit einer Werkzeugaufnahme und/oder einem Innengewinde versehen sein kann. Vorzugsweise ist die Ausnehmung dabei als Sacklochbohrung ausgebildet. Über die Werkzeugaufnahme kann mittels eines Werkzeugs ein Drehmoment auf das Haltemittel aufgebracht werden. Das Drehmoment bewirkt in diesem Fall, dass über das Verstellmittel die relative Position des Haltemittels zu dem Kolben verändert wird. Vorzugsweise ist die Werkzeugaufnahme derart ausgebildet, dass einer der folgenden Schraubenkopfantriebe formschlüssig eingreifen kann: Innensechskant, Kreuzschlitz, Schlitz, Torx oder Stern. Die Dimensionen können in Abhängigkeit des Bauraums und der mechanischen Erfordernisse frei gewählt werden. Besonders bevorzugt ist die Werkzeugaufnahme derart ausgebildet, dass ein Innensechskant formschlüssig eingreifen kann. Diese Ausführungsform des Schraubenkopfantriebs bietet eine gute Kraftübertragung von einem Werkzeug auf das Haltemittel.
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In das Innengewinde kann ein Auszugsmittel eingeschraubt werden. Das Auszugsmittel ist in diesem Fall so ausgestaltet, dass eine erleichterte Kraftübertragung über das Auszugsmittel auf das Haltemittel und den Kolben ermöglicht wird. In diesem Fall kann das Auszugsmittel dazu verwendet werden, den Kolben aus einem Gehäuse, in dem der Kolben angeordnet ist, beispielsweise einem Zylinder, auszutreiben. Insbesondere wenn der Kolben nur mit erhöhtem Kraftaufwand bewegt werden kann, beispielsweise wenn der Kolben verkantet, verbessert das in das Innengewinde eingeschraubte Auszugsmittel die Handhabbarkeit. Vorzugsweise ist das Innengewinde auf der der Verschlussnadel zugewandten Seite der Ausnehmung eingebracht. Vorzugsweise ist die Ausnehmung mit einer Werkzeugaufnahme und einem Innengewinde versehen.
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Der Kolben kann elektrisch, elektro-magnetisch oder fluidisch bewegt werden. Als Fluid werden Gase und Flüssigkeiten bezeichnet. Insbesondere ist der Kolben pneumatisch oder hydraulisch in Bewegung versetzbar. Als mögliche Fluide können beispielsweise Druckluft oder Stickstoff verwendet werden. Prinzipiell ist denkbar, dass das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit ist.
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Auf den Außenseiten von Kolben und/oder Haltemittel können Dichtelemente angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Dichtelemente als O-Ringe ausgestaltet. Die Dichtelemente dichten eine Medienseite gegen eine Umgebungsseite ab. Vorzugsweise sind auf den Außenseiten von Kolben und/oder Haltemittel radial dichtende Dichtelemente angeordnet. Die radial dichtenden Dichtelemente sind auf dem jeweiligen Außenumfang von Kolben und/oder Haltemittel angeordnet. Radial dichtende Dichtelemente weisen gute Dicht- und Montageeigenschaften auf und sind verliersicher an dem Kolben gehalten.
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Der Kolben kann einen Innenkörper und einen Außenkörper umfassen, wobei der Innenkörper mit dem Außenkörper verbunden ist. Das Haltemittel und der Rastkörper sind mit dem Innenkörper verbunden. Der Innenkörper ist in den Außenkörper eingesetzt. Vorzugsweise ist der Innenkörper derart in dem Außenkörper angeordnet, dass weder der Innenkörper noch das Haltemittel von dem Außenkörper vorstehen.
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Die Verschlussanordnung kann mehrere Kolben, mehrere Haltemittel, mehrere Verschlussnadeln und mehrere Rastmittel umfassen, die jeweils erfindungsgemäß ausgestaltet sind. Dadurch können mehrere Öffnungen in zumindest einer Kavität unabhängig voneinander sowohl geöffnet und geschlossen als auch in der geschlossenen Position feinjustiert werden.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Spritzgießwerkzeug, umfassend wenigstens eine Kavität und zumindest einen Einspritzkanal mit einer Einspritzöffnung zum Einspritzen von fließfähigem Rohmaterial in die Kavität, wobei dem Einspritzkanal eine Verschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zugeordnet ist, wobei der Verschlussabschnitt der Verschlussnadel der Einspritzöffnung zugeordnet ist. Ist das Rohmaterial ein Kunststoff, dann ist der geschmolzene Kunststoff das fließfähige Rohmaterial.
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Durch die Verbindung des Kolbens der Verschlussanordnung mittels des Haltemittels mit der Verschlussnadel wird bei einer Bewegung des Kolbens auch die Verschlussnadel bewegt. Ausgehend von einer geschlossenen Position der Kavität kann durch eine Bewegung in eine erste Richtung der Verschlussabschnitt der Verschlussnadel derart zur Kavität angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt die Einspritzöffnung nicht verschließt und die Kavität öffnet. In einer geöffneten Position kann Rohmaterial von dem Einspritzkanal in die Kavität gelangen, um so den Spritzgießvorgang durchzuführen. Ausgehend von einer geöffneten Position der Kavität kann durch eine Bewegung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung der Verschlussabschnitt der Verschlussnadel derart zur Kavität angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt die Einspritzöffnung verschließt und damit auch die Kavität verschließt. In diesem Fall gelangt kein Rohmaterial von dem Einspritzkanal in die Kavität und der Spritzgießvorgang ist nach der Aushärtung, beispielsweise durch Abkühlung beendet.
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In das Spritzgießwerkzeug kann zumindest ein Zylinder eingebracht sein, wobei der Kolben der Verschlussanordnung in dem Zylinder beweglich angeordnet ist. Der Außenumfang des zylindrischen Kolbens entspricht dabei im Wesentlichen dem Innenumfang des Zylinders. Die Maße sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass der Kolben in dem Zylinder entlang der Längsachse des Zylinders bewegbar ist. Durch diese Anordnung wird der Kolben präzise und robust geführt.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschlussanordnung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs mit einer Verschlussanordnung;
- 2 Kolben, Haltemittel und Rastkörper der Verschlussanordnung in einer schematischen Explosionsansicht;
- 3 Kolben, Haltemittel und Rastkörper der Verschlussanordnung;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Rastkörpers.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs mit einer Verschlussanordnung. Das Spritzgießwerkzeug 18 umfasst eine Kavität 6 und einen Einspritzkanal 19 mit einer Einspritzöffnung 20 zum Einspritzen von fließfähigem Rohmaterial in die Kavität 6. Dem Einspritzkanal 19 ist eine Verschlussanordnung zugeordnet.
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Die Verschlussanordnung umfasst einen Kolben 1, ein dem Kolben 1 zugeordnetes Haltemittel 2 und eine länglich ausgebildete Verschlussnadel 3 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Das erste Ende ist dem Kolben 1 zugeordnet und bildet ein Halteende 4 über das die Verschlussnadel 3 mit dem Haltemittel 2 verbunden ist. Das zweite Ende bildet einen Verschlussabschnitt 5 aus. Der Kolben 1 mit der Verschlussnadel 3 ist zum Öffnen und Verschließen der Kavität 6 beweglich.
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Der Kolben 1 umfasst einen Innenkörper 23 und einen Außenkörper 24, wobei der Innenkörper 23 mit dem Außenkörper 24 verbunden ist. Das Haltemittel 2 ist mit dem Innenkörper 23 verbunden. Der Innenkörper 23 ist in den Außenkörper 24 eingesetzt. Der Innenkörper 23 ist derart in dem Außenkörper 24 angeordnet, dass weder der Innenkörper 23 noch das Haltemittel 2 von dem Außenkörper 24 vorstehen.
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Durch die Verbindung des Kolbens 1 mittels des Haltemittels 2 mit der Verschlussnadel 3 wird bei einer Bewegung des Kolbens 1 auch die Verschlussnadel bidirektional 3 bewegt. Die Längsachse der Verschlussnadel 3 ist koaxial zur Längsachse des Kolbens 1 angeordnet. Der Kolben 1 und die Verschlussnadel 3 sind entlang der Längsachse der Verschlussnadel 3 bewegbar. Der Kolben 1 ist durch das Haltemittel 2 mit dem Halteende 4 der Verschlussnadel 3 durch eine Pilzkopfverriegelung formschlüssig verbunden. Dazu ist in dem Haltemittel 2 eine Verriegelungsausnehmung 26 eingebracht. Die Verbindungen zwischen Kolben 1 und Haltemittel 2 und zwischen Haltemittel 2 und Verschlussnadel 3 entlang der Längsachse der Verschlussnadel 3 sind spielfrei ausgestaltet.
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In das Spritzgießwerkzeug 18 ist ein Zylinder 21 eingebracht, wobei der Kolben 1 in dem Zylinder 21 beweglich angeordnet ist. Der Kolben 1 ist pneumatisch mittels Druckluft bewegbar. Auf den Außenseiten von Kolben 1 und Haltemittel 2 sind Dichtelemente 22 angeordnet sein. Die Dichtelemente 22 sind als O-Ringe ausgestaltet. Auf den Außenseiten von Kolben 1 und Haltemittel 2 sind radial dichtende Dichtelemente 22 angeordnet.
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Durch die Verbindung des Kolbens 1 mittels des Haltemittels 2 mit der Verschlussnadel 3 wird bei einer Bewegung des Kolbens 1 auch die Verschlussnadel 3 bewegt. Ausgehend von einer geschlossenen Position der Kavität 6 kann durch eine Bewegung des Kolbens 1 und damit der Verschlussnadel 3 in eine erste Richtung der Verschlussabschnitt 5 der Verschlussnadel 3 derart zur Kavität 6 angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt 5 die Einspritzöffnung 20 nicht verschließt und die Kavität 6 öffnet. In einer geöffneten Position kann fließfähiges Rohmaterial von dem Einspritzkanal 19 in die Kavität 6 gelangen, um so den Spritzgießvorgang durchzuführen. Ausgehend von einer geöffneten Position der Kavität 6 kann durch eine Bewegung der Kolbens 1 und damit der Verschlussnadel 3 in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung der Verschlussabschnitt 5 der Verschlussnadel 3 derart zur Kavität 6 angeordnet werden, dass der Verschlussabschnitt 5 die Einspritzöffnung 20 verschließt und damit auch die Kavität 6 verschließt. In diesem Fall gelangt kein fließfähiges Rohmaterial von dem Einspritzkanal 19 in die Kavität 6 und der Spritzgießvorgang ist nach Abschluss der Aushärtung bedingt durch die Abkühlung beendet.
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In den Kolben 1 ist zur Aufnahme des Haltemittels 2 eine Bohrung eingebracht. Das Haltemittel 2 ist abschnittsweise zylindrisch ausgebildet. Dem Kolben 1 und dem Haltemittel 2 ist ein Verstellmittel 7 zugeordnet, durch welches das Haltemittel 2 zum Verstellen der Position der Verschlussnadel 3 in Bezug auf den Kolben 1 relativ zu dem Kolben 1 verstellbar ist. Durch das Verstellmittel 7 kann die relative Position zwischen Kolben 1 und Verschlussnadel 3 zur Feinjustierung der relativen Position verstellt werden. Die Position der Verschlussnadel 3 wird bei der Feinjustierung je Raststufe um 0,025 mm geändert.
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Zur Ausbildung des Verstellmittels 7 sind in die Bohrung und in das Haltemittel 2 ein Gewinde 13 eingebracht, so dass das Haltemittel 2 in den Kolben 1 ein- oder aus dem Kolben 1 ausschraubbar ist. Das Gewinde 13 ist als Feingewinde ausgebildet. Das Haltemittel 2 weist dabei ein Außengewinde auf und die in den Kolben 1 eingebrachte Bohrung weist ein Innengewinde auf. Das Außengewinde des Haltemittels 2 und das Innengewinde des Kolbens 1 bilden eine Gewindeverbindung. Dadurch sind Haltmittel und Kolben 1 verbunden. Durch das Ein- oder Ausschrauben des Haltemittels 2 in beziehungsweise aus der Bohrung des Kolbens 1 kann das Haltemittel 2 entlang einer Längsachse der Bohrung relativ zum Kolben 1 bewegt und ein Haltemittelhub ausgeführt werden. Die Gewindesteigung der Gewinde 13 beträgt vorliegend 0,5 mm.
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In das Haltemittel 2 ist auf der der Verschlussnadel 3 abgewandten Stirnseite eine Ausnehmung eingebracht, wobei die Ausnehmung mit einer Werkzeugaufnahme 16 und einem Innengewinde 17 versehen ist. Die Ausnehmung ist dabei als Sacklochbohrung ausgebildet. Das Innengewinde 17 ist auf der der Verschlussnadel 3 zugewandten Seite der Ausnehmung eingebracht. Über die Werkzeugaufnahme 16 kann mittels eines Werkzeugs ein Drehmoment auf das Haltemittel 2 aufgebracht werden. Das Drehmoment bewirkt in diesem Fall, dass über das Verstellmittel 7 die relative Position des Haltemittels 2 zu dem Kolben 1 veränderbar ist. Die Werkzeugaufnahme 16 ist derart ausgebildet, dass ein Innensechskant als Schraubenkopfantrieb formschlüssig eingreifen kann. In das Innengewinde 17 kann ein Auszugsmittel eingeschraubt werden, um eine erleichterte Kraftübertragung über das Auszugsmittel auf das Haltemittel 2 und den Kolben 1 zu ermöglichen.
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Dem Haltemittel 2 und dem Kolben 1 ist ein Rastmittel 8 zugeordnet. Das Rastmittel 8 dient dazu, das Haltemittel 2 dauerhaft zu fixieren. Dadurch wird die relative Position zwischen Kolben 1 und Verschlussnadel 3 fixiert und ein selbstständiges Verstellen des Haltemittels 2 verhindert. Das Rastmittel 8 weist eine Rastkontur 9 und zwei Rastkörper 10 auf, wobei die Rastkontur 9 dem Haltemittel 2 und die Rastkörper 10 dem Kolben 1 zugeordnet ist.
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Die Rastkontur 9 ist außenumfangsseitig an dem Haltemittel 2 angeordnet. Aus der Rastkontur 9 sind Ausnehmungen 11 ausgebildet. Die Rastkontur 9 weist mehrere, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 11 auf. Der Rastbolzen 12 des zumindest einen Rastkörpers 10 greift zum Fixieren des Haltemittels 2 in eine dieser Ausnehmungen 11 der Rastkontur 9 ein. In diesem Fall ist eine entsprechende Anzahl an Ausnehmungen 11 vorgesehen, so dass ein minimal fixierbarer Haltemittelhub von maximal 0,025 mm einstellbar ist. Die Rastkontur 9 ist als Außenverzahnung geformt. Die Zähne der Rastkontur 9 auf der Außenseite des Haltemittels 2 sind nach außen gerichtet. Dabei ist die Rastkontur 9 ein zahnradähnliches Profil. Die Ausnehmungen 11, in die ein Rastbolzen 12 zum Fixieren des Haltemittels 2 eingreifen kann, werden durch jeweils zwei benachbarte Zähne ausgebildet.
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Die Rastkörper 10 weisen jeweils einen Rastbolzen 12 auf, wobei der Rastbolzen 12 zum Fixieren des Haltemittels 2 in eine Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 eingreift. Der Rastkörper 10 weist ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 14 auf, wobei das Gehäuse 14 mit einem umlaufenden Vorsprung 15 versehen ist. Der umlaufende Vorsprung 15 an dem Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 formt einen Kragen. Der Kolben 1 bildet einen Aufnahmeabschnitt aus, in welchen vier Aufnahmebohrungen 25 zur Aufnahme des Rastkörpers 10 eingebracht sind. Das zylindrisch ausgebildete Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 ist in einer der Aufnahmebohrungen 25 angeordnet, so dass der Rastkörper 10 und der Kolben 1 formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Rastkörper 10 ist durch den umlaufenden Vorsprung 15 in der Aufnahmebohrung 25 einseitig festgelegt. Der Rastbolzen 12 ist auf der der Aufnahmebohrung 25 abgewandten Seite des Rastkörpers 10 angeordnet und greift in eine Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 ein. Der Rastkörper 10 wird auf der der Aufnahmebohrung 25 abgewandten Seite durch die Rastkontur 9 festgelegt. In diesem Fall ist der Rastkörper 10 verliersicher angeordnet.
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Insgesamt sind zwei Rastkörper 10 vorgesehen, die in einander gegenüberliegenden Aufnahmebohrungen 25 des Aufnahmeabschnittes angeordnet sind. Der Rastbolzen 12 ist axial beweglich in dem Gehäuse 14 angeordnet, wobei in dem Gehäuse 14 ein Federmittel 27 angeordnet ist, welches den Rastbolzen 12 mit elastischer Vorspannung an die Rastkontur 9 andrückt. Durch ein axiales Bewegen des Rastbolzens 12 in das Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 hinein kann der Rastbolzen 12 aus einer Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 entfernt werden, um so die formschlüssige Verbindung zwischen Rastbolzen 12 und Ausnehmung 11 und damit zwischen Rastkörper 10 und Rastkontur 9 aufzulösen. Anschließend kann mit dem Verstellmittel 7 die relative Position zwischen Kolben 1 und Verschlussnadel 3 verstellt werden, bevor der Rastbolzen 12 wieder aus dem Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 axial bewegt wird, um so die formschlüssige Verbindung zwischen Rastkörper 10 und Rastkontur 9 wiederherzustellen. Das Federmittel 27 verhindert, dass sich der Rastbolzen 12 dauerhaft in das Gehäuse 14 verschiebt und die Verbindung unbeabsichtigt gelöst wird.
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Zur Feinjustierung der Position der Verschlussnadel 3 in einer geschlossenen Position der Kavität 6 wird ein Werkzeug in die Werkzeugaufnahme 16 eingebracht. Über das Werkzeug wird ein Drehmoment auf das Haltemittel 2 aufgebracht. Bei einem entsprechend großen Drehmoment wird durch die geometrische Ausgestaltung einer ersten Ausnehmung 11 der in das Haltemittel 2 eingebrachten Rastkontur 9 eine Kraft auf den Rastbolzen 12 ausgeübt, so dass der Rastbolzen 12 entgegen der Federkraft des Federmittel 27 in das Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 bewegt wird. Der Rastbolzen 12 und die erste Ausnehmung 11 lösen sich dadurch zeitweise aus ihrer formschlüssigen Verbindung. Gleichzeitig wird das Haltemittel 2 rotatorisch bewegt, bis die Rastkontur 9 den Rastbolzen 12 freigibt und der Rastbolzen 12 in eine zur ersten Ausnehmung 11 benachbarten, zweiten Ausnehmung 11 eingreift. Das Einrasten des Rastbolzens 12 in eine Ausnehmung 11 ist dabei akustisch wahrnehmbar. Mittels der Gewindeverbindung von Kolben 1 und Haltemittel 2 wird durch die Drehbewegung des Haltemittels 2 gleichzeitig eine axiale Bewegung des Haltemittels 2 relativ zum Kolben 1 bewirkt und damit auch eine axiale Bewegung der Verschlussnadel 3 relativ zum Kolben 1 zur Feinjustierung der Position der Verschlussnadel. Wird ausgehend von einer Fixierung des Haltemittels 2 in einer ersten Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 das Haltemittel 2 in einer benachbarten, zweiten Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 fixiert, so ist der dabei ausgeführte Haltemittelhub der minimale über die Fixierung einstellbare Haltemittelhub. Die Feinjustierung erfolgt in Schritten des minimal einstellbaren Haltemittelhubs.
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2 zeigt den Außenkörper 24, den Innenkörper 23, das Haltemittel 2 und einen Rastkörper 10 der Verschlussanordnung aus 1 in einer Explosionsansicht. Der Rastkörper 10 ist zur besseren Darstellung außerhalb des Innenkörpers 23 gezeigt. Im verbauten Zustand befindet sich der Rastkörper 10 innerhalb des Innenkörpers 23.
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Auf den Außenseiten von Außenkörper 24 und Innenkörper 23 sind jeweils zwei Dichtelemente 22 angeordnet. Auf der Außenseite des Haltemittels 2 ist ein Dichtelement 22 angeordnet. Die Dichtelemente 22 sind als O-Ringe ausgestaltet. Es sind nur radial dichtende Dichtelemente 22 angeordnet.
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Zur Ausbildung des Verstellmittels 7 weist das Haltemittel 2 ein Außengewinde auf, das als Feingewinde ausgebildet ist. Das Außengewinde des Haltemittels 2 bildet mit dem Innengewinde der in den Kolben 1 eingebrachten Bohrung eine Gewindeverbindung, so dass das Haltemittel 2 in den Kolben 1 ein- oder aus dem Kolben 1 ausschraubbar ist.
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Das Haltemittel 2 weist eine Ausnehmung auf, die mit dem Halteende 4 der Verschlussnadel 3 eine Pilzkopfverriegelung ausbildet, um das Haltemittel 2 mit der Verschlussnadel 3 formschlüssig zu verbinden.
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3 zeigt den Außenkörper 24, den Innenkörper 23, das Haltemittel 2 und zwei Rastkörper 10 der Verschlussanordnung aus 1.
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Zur Fixierung des Haltemittels 2, weist das Haltemittel 2 eine Rastkontur 9 auf. Die Rastkontur 9 ist außenumfangsseitig an dem Haltemittel 2 angeordnet. Die Rastkontur 9 weist mehrere, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 11 auf. Der Rastbolzen 12 des zumindest einen Rastkörpers 10 greift zum Fixieren des Haltemittels 2 in eine dieser Ausnehmungen 11 der Rastkontur 9 ein.
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Der Rastkörper 10 weist ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 14 auf, wobei das Gehäuse 14 mit einem umlaufenden Vorsprung 15 versehen ist. Der umlaufende Vorsprung 15 an dem Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 formt einen Kragen. Der Kolben 1 bildet einen Abschnitt aus, in welchen vier Aufnahmebohrungen 25 zur Aufnahme des Rastkörpers 10 eingebracht sind. Das zylindrisch ausgebildete Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 ist in einer der Aufnahmebohrung 25 angeordnet, so dass der Rastkörper 10 und der Kolben 1 formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Rastkörper 10 ist durch den umlaufenden Vorsprung 15 in der Aufnahmebohrung 25 einseitig festgelegt. Der Rastbolzen 12 ist auf der der Aufnahmebohrung 25 abgewandten Seite des Rastkörpers 10 angeordnet und greift in eine Ausnehmung 11 der Rastkontur 9 ein. Der Rastkörper 10 wird auf der der Aufnahmebohrung 25 abgewandten Seite durch die Rastkontur 9 festgelegt.
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines in den 1 bis 3 gezeigten Rastkörpers 10. Der Rastkörper 10 weist einen Rastbolzen 12 auf. Der Rastkörper 10 weist ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 14 auf, wobei das Gehäuse 14 mit einem umlaufenden Vorsprung 15 versehen ist. Der umlaufende Vorsprung 15 an dem Gehäuse 14 des Rastkörpers 10 formt einen Kragen. Der Rastbolzen 12 ist axial beweglich in dem Gehäuse 14 angeordnet, wobei in dem Gehäuse 14 ein Federmittel 27 angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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