-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Spritzgießvorrichtung
und, insbesondere, eine Heißkanaldüse mit einer
geführten
Ventilnadel.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Bei
einer Spritzgießvorrichtung
mit einer Vielzahl von ventilnadelbetätigten bzw. – gesteuerten Heißkanaldüsen zum
Einspritzen von Schmelze in eine Vielzahl von Formhohlräumen, ist
eine richtige Ausrichtung zwischen den sich bewegenden Bauteilen
kritisch, um die Lebensdauer der Bauteil zu maximieren und geformte
Teile mit hoher Qualität
zu erzeugen.
-
Typischerweise
umfassen ventilgesteuerte Düsen
des Standes der Technik Kolbenventilnadeln, welche sich zurückziehen
um die Angussöffnungen zu öffnen und
ausfahren um die Angussöffnungen
zu verschließen.
Bei dieser Anordnung ist die Ventilnadel normalerweise während der Öffnungs-
und Schließphasen
des Spritzgießzyklus
ungeführt.
Als solche muss sich jede Ventilnadel jedes Mal selbst neu ausrichten,
wenn sie mit der Angussöffnung
im Eingriff steht. Dies kann dazu führen, dass sowohl die Ventilnadel
als auch die Angussöffnungen
einem Verschleiß ausgesetzt
werden. Hierdurch wird der häufige
Ersatz dieser Teile notwendig, welcher teuer sein kann.
-
Verschiedene
ventilgesteuerte Düsen
des Standes der Technik umfassen kontinuierlich geführte Ventilnadeln,
welche den Verschleiß an
der Ventilsnadel und der Angussöffnung
reduzieren. Diese Düsen
des Standes der Technik sind normalerweise auf das Formen von Gegenständen beschränkt, die ein
Loch aufweisen, wie zum Beispiel CDs. U.S. Patent Nr. 5,423,672
von Gordon offenbart eine ventilgesteuerte Düse zum Formen von Gegenständen mit einem
Loch.
-
Ein
weiterer Nachteil der ventilgesteuerten Düsen des Standes der Technik
ist, dass die Größe des Kolbens
die Anzahl der Anwendungen für
die Düse
beschränken
kann. Zum Beispiel können
Düsen mit
großen
Kolben nicht in einer Spritzgießvorrichtung
eingesetzt werden, die einen kleinen Abstand zwischen den Düsen fordert.
-
Es
ist daher wünschenswert,
wenigstens einen der obengenannten Nachteile zu vermeiden oder abzuschwächen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Spritzgießvorrichtung bereitgestellt,
umfassend:
einen Verteiler mit einem Verteilerkanal, der einen Schmelzestrom
aus gießbarem
bzw. formbarem Material unter Druck aufnimmt und den Schmelzestrom dem
Düsenkanal
einer Düse
zuführt,
einen
Formhohlraum, welcher mit dem Düsenkanal der
Düse in
Verbindung steht, um die Schmelze durch eine Angussöffnung bzw.
Formanguss (mould gate; im folgenden mit Angussöffnung bezeichnet) aufzunehmen;
eine
Ventilnadel, die axial durch den Düsenkanal der Düse bewegbar
ist, um die Angussöffnung
selektiv zu öffnen,
wobei die Angussöffnung
offen ist, wenn sich die Ventilnadel in einer ausgefahrenen Position
befindet, wobei sich ein Teil der Ventilnadel in den Formhohlraum
erstreckt;
wenigstens eine Nut, die an einer Außenfläche der Ventilnadel
bereitgestellt ist, wobei sich wenigstens ein Teil der Außenfläche der
Ventilnadel im kontinuierlichen Eingriff mit der Angussöffnung befindet,
um die Ventilnadel relativ zu der Angussöffnung auszurichten;
wobei
die Nut in der ausgefahrenen Position mit der Angussöffnung ausgerichtet
ist, so dass Schmelze zwischen dem Düsenkanal und dem Formhohlraum fließen kann
und wobei sich die Ventilnadel in der zurückgezogenen Position in der
Angussöffnung
befindet, um den Schmelzefluss zwischen dem Düsenkanal und dem Formhohlraum
zu blockieren.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einspritzen eines
Schmelzstromes eines formbaren Materials in einen Formhohlraum einer
Spritzgießvorrichtung
bereitgestellt, umfassend:
Zuführen eines Schmelzestroms eines
formbaren Materials zu einem Verteilerkanal eines Verteilers, wobei
der Schmelzstrom von dem Verteilerkanal in einen Düsenkanal
einer Düse
fließt;
Bewegen
der Ventilnadel von einer zurückgezogenen
Position, in welcher ein vorderes Ende der Ventilnadel in einer
Angussöffnung
sitzt, in eine ausgefahrene Position, welche sich teilweise in einem Formhohlraum
erstreckt, um die Angussöffnung
zu öffnen,
so dass die Schmelze von dem Düsenkanal der
Düse in
den Formhohlraum fließen
kann;
Auffüllen
des Formhohlraumes;
Bewegen der Ventilnadel aus der ausgefahrenen
Position in die zurückgezogene
Position, um die Angussöffnung
zu schließen;
wobei
die in dem Formhohlraum angeordnete Schmelze dekomprimiert wird,
um einen von der Ventilnadel freigegebenen Raum aufzufüllen.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Spritzgießvorrichtung bereitgestellt,
umfassend:
einen Verteiler mit einem Verteilerkanal, welcher
einen Schmelzestrom aus formbaren Material unter Druck aufnimmt
und den Schmelzestrom zu einem Düsenkanal
einer Düse
zuführt;
einen
Formhohlraum in Verbindung mit dem Düsenkanal der Düse, um die
Schmelze durch eine Angussöffnung
aufzunehmen;
eine Ventilnadel, welche axial durch den Düsenkanal der
Düse bewegbar
ist, zwischen einer zurückgezogenen
Position, bei welcher ein vorderes Ende der Ventilnadel in der Angussöffnung sitzt,
um den Schmelzefluss zwischen dem Düsenkanal und dem Formhohlraum
zu blockieren, und einer ausgefahrenen Position, wobei ein Teil
der Ventilnadel von dem Formhohlraum aufgenommen wird;
ein
Materialzuführungsbereich,
welcher in einer Führungsfläche der
Ventilnadel bereitgestellt ist, wobei sich wenigstens ein Teil der
Führungsfläche in kontinuierlichem
Eingriff mit der Angussöffnung
befindet, um die Ventilnadel relativ zu der Angussöffnung auszurichten;
wobei
der Materialzuführungsbereich
in der ausgefahrenen Position mit der Angussöffnung ausgerichtet ist, so
dass Schmelze zwischen dem Düsenkanal und
dem Formhohlraum fließen
kann.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Spritzgießvorrichtung bereitgestellt,
umfassend:
Einen Verteiler mit einem Verteilerkanal zur Aufnahme
eines Schmelzestroms aus formbarem Material unter Druck;
eine
erste Düse
mit einem ersten Düsenkanal
zur Aufnahme des Schmelzestroms aus dem Verteilerkanal, wobei der
erste Düsenkanal
eine erste Ventilnadel aufweist, die axial durch diesen bewegbar
ist, wobei die erste Ventilnadel selektiv eine erste Angussöffnung öffnen kann;
eine
zweite Düse
mit einem zweiten Düsenkanal
zur Aufnahme des Schmelzstroms aus dem Verteilerkanal; wobei der
zweite Düsenkanal
eine zweite Ventilnadel aufweist, die axial durch diesen bewegbar
ist, wobei die zweite Ventilnadel selektiv eine zweite Angussöffnung öffnen kann;
einen
Formhohlraum in Verbindung mit dem ersten Düsenkanal und dem zweiten Düsenkanal,
um Schmelze durch die erste Angussöffnung und die zweite Angussöffnung aufzunehmen;
eine
Ventilnadel, welche axial durch den Düsenkanal der Düse bewegbar
ist, um die Angussöffnung
selektiv zu öffnen;
wenigstens
eine Nut, die an einer Außenfläche der ersten
Ventilnadel bereitgestellt ist, wobei sich wenigstens ein Teil der
Außenfläche der
ersten Ventilnadel im kontinuierlichen Eingriff mit der ersten Angussöffnung befindet,
um die Ventilnadel relativ zu dem ersten Anguss auszurichten; und
wobei
der erste Anguss geöffnet
ist, wenn sich die erste Ventilnadel in einer ausgefahrenen Position
befindet, wobei ein Teil der ersten Ventilnadel von dem Formhohlraum
aufgenommen wird und die wenigstens eine Nut mit der ersten Angussöffnung ausgerichtet
ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
genauer beschrieben, wobei ähnliche Bezugzeichen
auch ähnliche
Teile darstellen.
-
1 zeigt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Spritzgießvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 zeigt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Spritzgießvorrichtung
aus 1, wobei sich eine Ventilnadel in einer ausgefahrenen
Position befindet;
-
3 zeigt
eine Ansicht entlang der Linie 3-3 aus 2;
-
4 zeigt
eine Ansicht entlang der Linie 4-4 aus 3;
-
5 zeigt
eine Ansicht entlang der Linie 5-5 aus 3;
-
6 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Spritzgießvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
7 zeigt
eine Ansicht entlang der Linie 7-7 aus 6;
-
8 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
9 zeigt
eine Ansicht eines Bereichs einer Ventilnadel aus 8;
-
10 zeigt
eine Ansicht entlang der Linie 10-10 aus 9;
-
11 zeigt
einen seitlichen Schnitt einer Spritzgießvorrichtung gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung;
-
12 zeigt
einen seitlichen Schnitt einer Spritzgießvorrichtung gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
13 zeigt
einen seitlichen Schnitt einer Spritzgießvorrichtung gemäß noch einer
weiteren Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;
-
14 zeigt
einen seitlichen Schnitt einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Ventilnadeln in einer
offenen Position befinden; und
-
15 zeigt
einen seitlichen Schnitt der Spritzgießvorrichtung aus 14,
wobei sich die Ventilnadeln in einer geschlossenen Position befinden.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Unter
Bezugnahme auf 1, werden Teile einer Spritzgießvorrichtung 10 allgemein
dargestellt. Die Spritzgießvorrichtung 10 umfasst
einen Verteiler 12 mit einem Verteilerkanal 14,
um einen Schmelzestrom aus einem formbaren Material von einer Maschinendüse (nicht
dargestellt) aufzunehmen. Eine Vielzahl von Heißkanaldüsen 16 mit Düsenkanälen 18 sind
mit dem Verteiler 12 verbunden (zur Vereinfachung ist nur
eine Düse 16 dargestellt).
Die Düse 16 nimmt
den Schmelzestrom aus dem Verteilerkanal 14 auf und führt die
Schmelze durch eine Angussöffnung 22 einem
Formhohlraum 20 zu. Die Angussöffnung 22 erstreckt
sich durch die Formplatte 23, welche den Formhohlraum 20 teilweise
umgibt.
-
Die
Düse 16 umfasst
ein erstes Ende 24 und eine Düsenspitze 26. Eine
Ventilnadelbuchse 28 ist zwischen der Düse 16 und dem Verteiler 12 bereitgestellt.
Die Ventilnadel buchse 28 umfasst einen oberen Bereich 32,
welcher zwischen dem ersten Ende 24 der Düse 16 und
einer unteren Fläche 13 des
Verteilers 12 angeordnet ist, und einen Buchsenbereich 34,
welcher in einer in dem Verteiler 12 bereitgestellten Öffnung 30 aufgenommen
wird. Die Ventilnadelbuchse 28 umfasst einen Kanal 35,
welcher mit einem Auslass 15 des Verteilerkanals 14 und
einem Einlass 17 des Düsenkanals 18 ausgerichtet
ist.
-
Die
Düse 16 umfasst
des weiteren eine Heizvorrichtung 25. Die Heizvorrichtung 25 ist
ein Heizelement, welches in einer Außenfläche der Düse eingebettet ist, hierbei
sollte jedoch anerkannt werden, dass die Düse 16 durch jede im
Stand der Technik bekannte Art erhitzt werden kann. Der Verteiler 12 wird
auch durch eine Heizvorrichtung (nicht dargestellt) erwärmt. Die
Verteilerheizvorrichtung kann auch jede bekannte Heizvorrichtung
sein.
-
Eine
Ventilnadel 36 erstreckt sich durch den Düsenkanal 18 der
Düse 16 und
wird verschiebbar bewegbar von der Ventilnadelbuchse 28 aufgenommen.
Die Ventilnadel 36 ist axial zwischen einer zurückgezogenen
Position, welche in 1 dargestellt ist, und einer
ausgefahrenen Position, welche in 2 dargestellt
ist, bewegbar. In der zurückgezogenen
Position sitzt die Ventilnadel 36 in der Angussöffnung 22,
um den Schmelzefluss zwischen dem Düsenkanal 18 und dem
Formhohlraum 20 zu blockieren. In der ausgefahrenen Position,
ist die Ventilnadel 36 teilweise in dem Formhohlraum 20 angeordnet und
der Düsenkanal 18 befindet
sich in Fluidverbindung mit dem Formhohlraum 20, so dass
die Schmelze zwischen diesen fließen kann.
-
Die
Ventilnadel 36 wird durch eine Betätigungseinrichtung 38 betätigt. Die
Betätigungseinrichtung 38 umfasst
einen Kolben 39, welcher in einem Zylinder 40 bewegbar
ist. Da die Ventilnadel 36 die Angussöffnung 22 durch Zurückziehen
verschließt, wird
keine Verdichtung der Schmelze in dem Formhohlraum 20 durchgeführt. Der
Kolben 39 kann kleiner sein als ein Kolben, der in einer
Spritzgießvorrichtung
verwendet wird, welche die Schmelze verdichtet, da die zusätzliche
Kraft des Ausfahrens der Ventilnadel in einen vollen Formhohlraum
nicht notwendig ist. Als solche sind die Düsen 16, welche die
Ventilnadeln 36 einschließen, zur Verwendung in Einsätzen geeignet,
in welchen ein kleiner Abstand zwischen den Düsen wichtig ist.
-
Die
Betätigungseinrichtung 38 kann
pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden. Alternativ kann die
Ventilnadel 36 durch jedes andere geeignete Mittel, welches
im Stand der Technik bekannt ist, betätigt werden.
-
Die
Ventilnadel 36 umfasst eine erstes Ende 42, welches
mit dem Kolben 39 gekoppelt ist, und ein zweites Ende 44,
welches mit der Angussöffnung 22 im
Eingriff steht. Erste und zweite Nuten 46 und 48 sind
jeweils an einer Außenfläche oder
Führungsfläche 50 der
Ventilnadel 36 ausgebildet. Die Nuten 46, 48 erstrecken
sich entlang eines Bereichs der Ventilnadel 36 in der Nähe des zweiten
Endes 44. Die Nuten 46, 48 bilden einen
Teil des Düsenkanals 18, wenn
sich die Ventilnadel 36 in der ausgefahrenen Position der 1 befindet.
Jede Nut 46, 48 weist im allgemeinen ein glattes
Profil auf, um den Schmelzefluss in den Formhohlraum zu vereinfachen.
Das Profil der Nuten 46, 48 ist im allgemeinen
identisch.
-
Es
sollte anerkannt werden, dass das Profil einer oder beider Nuten 46, 48 unterschiedlich
geformt sein kann, um den Schmelzefluss für eine bestimmte Spritzgießanwendung
zu optimieren. Zusätzlich
können
die Längen
der Nuten 46, 48 verändert werden, vorausgesetzt
dass das zweite Ende der Ventilnadel 36 mit der Angussöffnung 22 im
Eingriff steht, um den Schmelzefluss zwischen dem Düsenkanal 18 und
dem Formhohlraum 20 zu blockieren.
-
Bezugnehmend
auf die 3 bis 5, ist ein
Querschnitt der Ventilnadel 36 an der Position der Nuten 46, 48 dargestellt.
Die Nuten 46, 48 sind im allgemeinen halbmondförmig ausgebildet,
um den Schmelzefluss nach der Ventilnadel 36 zu optimieren,
ohne die Festigkeit der Ventilnadel 36 wesentlich zu beeinträchtigen.
-
Wenigstens
ein Teil der Außenfläche 50 der Ventilnadel 36 befindet
sich kontinuierlich im Eingriff mit der Angussöffnung 22. Dieser
kontinuierliche Eingriff der Ventilnadel 36 mit der Angussöffnung 22 dient
zur Ausrichtung der Ventilnadel 36 innerhalb der Angussöffnung 22.
Dies ist insbesondere in Fällen
nützlich,
in denen der Spritzgussdruck hoch ist und die Überführungsdüsenelemente sehr lang sind. Des
Weiteren wird der Verschleiß der
Angussöffnung 22 und
der Ventilnadel 36 reduziert.
-
Der
Betrieb der Spritzgießvorrichtung
wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, beginnt die Spritzgießvorrichtung 10 den Spritzgießzyklus,
wobei sich die Ventilnadel 36 in der zurückgezogenen
Position befindet. In dieser Position ist der Schmelzefluss aus
dem Düsenkanal 18 in
den Formhohlraum 20 blockiert. Der Kolben 39 wird
anschließend
innerhalb des Zylinders 40 betätigt, um die Ventilnadel 36 in
die ausgefahrene Position der 2 zu bewegen.
Die Schmelze wird von der Maschinendüse zugeführt und fließt durch
den Verteilerkanal 14 und den Düsenkanal 18. Aus dem
Düsenkanal 18 fließt die Schmelze
in den Formhohlraum 20 indem sie durch einen Materialzuführungsbereich
geführt
wird, welcher durch die Nuten 46, 48 definiert
wird, die an gegenüberliegenden
Seiten der Ventilnadel 36 bereitgestellt sind. Während sich
die Ventilnadel 36 in die ausgefahrene Position bewegt,
grenzt ein Teil der Außenfläche 50 der
Ventilnadel 36 kontinuierlich an die Angussöffnung 22 an,
um die Ventilnadel 36 auszurichten.
-
Wenn
der Formhohlraum 20 mit der Schmelze angefüllt wurde,
wird der Fluss von der Maschinendüse unterbrochen und der Kolben 39 wird
innerhalb des Zylinders 40 betätigt, um die Ventilnadel 36 in
die zurückgezogene
Position zurückzuführen. Die Schmelze
in dem Formhohlraum 20 wird unter einem ausreichenden Druck
gehalten, so dass sich die Schmelze dekomprimieren kann, um den
Hohlraum aufzufüllen,
welcher zurückbleibt,
wenn die Ventilnadel 36 aus dem Formhohlraum 20 bewegt
wird. Der Formhohlraum 20 wird anschließend abgekühlt und die geformten Teile
aus dem Formhohlraum 20 ausgestoßen.
-
Der
Betrieb der Ventilnadel wird durch wenigstens einen Sensor (nicht
dargestellt) gesteuert. Der Sensor kann in dem Formhohlraum 20,
der Düse 16 oder
dem Verteiler 12 angeordnet sein.
-
Bezugnehmend
auf die 6 und 7 wird eine
andere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 10a dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform
wurden die Nuten 46 und 48 der Ventilnadel 36 der 1 bis 5 durch
eine einzige spiralförmige oder
schraubenförmige
Nut 52 ersetzt, um die Schmelze während des Einspritzens aus
der Düse
in den Formhohlraum 20a zu führen. Die schraubenförmige Nut 52 ist
in einer Außenfläche 50a der
Ventilnadel 36a ausgebildet. Die schraubenförmige Nut 52 umfasst
einen Einlass 58 und einen Auslass 56 und bildet
einen Teil des Düsenkanals 18a,
wenn sich die Ventilnadel 36a in der ausgefahrenen Position
befindet, wie dargestellt. Die schraubenförmige Nut 52 ist so
geformt, dass die Schmelze einem im allgemeinen schraubenförmigen Weg
zwischen dem Düsenkanal 18a und
dem Formhohlraum 20a folgt. Es kann mehr als eine schraubenförmige Nut
bereitgestellt werden, um mehr als einen Schmelzestrom zu bilden.
-
In
einer anderen Ausführungsform
dient die schraubenförmige
Nut als ein Schmelzehomogenisierelement. In dieser Ausführungsform
bewirkt das Schmelzehomogenisierelement, dass der Schmelzestrom
rotiert und dadurch überlappt
und erneut verteilt wird, während
er durch die schraubenförmige
Nut bewegt wird, so dass die Temperatur und die Viskosität der Schmelze,
welche in den Formhohlraum eintritt, im allgemeinen gleichmäßig ist.
Auf diese Weise kann ein Formteil mit hoher Qualität erzeugt
werden, welches im Allgemeinen keine Fließlinien aufweist.
-
Bezugnehmend
auf 8 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 100 dargestellt.
Die Spritzgießvorrichtung 100 wird
bei einem sequentiellen Formen verwendet, wobei mehr als eine Düse verwendet
wird, um Schmelze in einen einzigen Formhohlraum einzuspritzen.
Bei dieser Art des Formens, wird der Schmelzefluss von den Düsen gesteuert,
um die Position anzugeben, an welcher sich die unterschiedlichen
Schmelzeströme
in dem Formhohlraum treffen.
-
Die
Spritzgießvorrichtung 100 umfasst
einen Verteiler 104 mit einem Verteilerkanal 106,
zur Aufnahme eines Schmelzstroms aus einem formbaren Materials von
einer Maschinendüse
(nicht dargestellt) durch eine Angussbuchse 102. Düsen 108 mit Düsenkanälen 110 sind
mit dem Verteiler 104 verbunden. Die Düsenkanäle 110 nehmen die
Schmelze von dem Verteilerkanal 106 auf. Ventilnadeln 112 erstrecken
sich durch die Düsen 108 und
stehen in Verbindung mit den Angussöffnungen 114, welche
in der Formhohlraumplatte 116 bereitgestellt sind. Die
Ventilnadeln 112 steuern den Schmelzefluss von den Düsenkanälen 110 in
einen Formhohlraum 118. Heizvorrichtungen 111 erwärmen die
Düsen 108 und Heizvorrichtungen
(nicht dargestellt) erwärmen
den Verteiler 104.
-
Die
Ventilnadel 112 erstreckt sich durch eine Ventilnadelbuchse 120,
welche zwischen der Düse und
einem Betätigungsmechanismus 122 angeordnet
ist. Der Betätigungsmechanismus 122 umfasst
im Allgemeinen einen Kolben 124, der innerhalb eines Zylinders 126 verschiebbar
bewegbar ist. Ein hinteres Ende 128 der Ventilnadel 112 ist
mit dem Kolben 124 verbunden und die Ventilnadel 112 wird
durch den Düsenkanal 110 hin-
und herbewegt, um die Angussöffnung 114 zu öffnen und
zu schließen.
Der Betätigungsme chanismus 122 wird
pneumatisch gesteuert. Alternativ kann der Betätigungsmechanismus 122 auch
hydraulisch oder durch andere Mittel gesteuert werden.
-
Ähnlich zu
den vorangehenden Ausführungsformen
sitzt die Ventilnadel 112 in der Angussöffnung 114, wenn sie
sich in einer zurückgezogenen Position
befindet, wie von der linken Düse
in 8 dargestellt, und ermöglicht dass Schmelze in den Formhohlraum 118 fließt, wenn
sie sich in einer ausgefahrenen Position befindet, wie von der rechten Düse in 8 dargestellt.
-
Bezugnehmend
auf die 9 und 10, umfasst
die Ventilnadel 112 ein Paar einander gegenüberliegender
Nuten oder Kerben, 148 und 150, die in einer Außenfläche 152 gebildet
sind. Die Nuten 148, 150 erstrecken sich entlang
eines Bereichs eines vorderen Endes 154 der Ventilnadel 112 auf
gegenüberliegenden
Seiten dieser. Die Nuten 148, 150 schneiden sich,
um eine Öffnung 116 bereitzustellen, welche
sich durch die Ventilnadel 112 hindurch erstreckt. Wenn
sich die Ventilnadel 112 in der ausgefahrenen Position
befindet, ist das vordere Ende 154 der Ventilnadel 112 teilweise
in dem Formhohlraum 118 angeordnet und die Öffnung 156 ist
mit der Angussöffnung 114 ausgerichtet,
so dass die Schmelze von dem Düsenkanal 110 in
den Formhohlraum 118 fließen kann. Jede der Nuten 148, 150 weist
im Allgemeinen ein glattes Profil auf, das geformt ist, um den Schmelzefluss
durch die Öffnung 156 zu
optimieren.
-
Wenigstens
ein Teil der Außenfläche 152 der Ventilnadel 112 befindet
sich kontinuierlich mit der Angussöffnung 114 im Eingriff,
um die Ventilnadel 112 in diesem auszurichten. Auf diese
Weise wird sowohl der Verschleiß der
Angussöffnung 114 als
auch der Ventilnadel 112 reduziert.
-
Die
Ventilnadel 112 umfasst des Weiteren einen verjüngten Bereich,
oder eine Schulter, 140, die einen Übergang zwischen einem Bereich 142 mit größerem Durchmesser
und einem Bereich 144 mit kleinerem Durchmesser bereitstellt.
Ein Sitz 146, welcher geformt ist um den verjüngten Bereich 140 der Ventilnadel 112 aufzunehmen,
ist in der Ventilnadelbuchse 120 bereitgestellt. In der
zurückgezogenen Position
greifen der verjüngte
Bereich 140 der Ventilnadel 112 und der Sitz 146 ineinander,
um eine Dichtung zwischen dem Düsenkanal 110 und
der Ventilnadelbuchse 140 bereitzustellen. Der verjüngte Bereich 140 verhindert
im allgemeinen, dass Schmelze in die die Ventilnadel aufnehmende
Bohrung 121 dringt, wodurch die Wahrscheinlichkeit der
Beschädigung
der Ventilnadel 112 oder des Reibverschweißes der
Ventilnadel 112 innerhalb der Ventilnadelbuchse 120 reduziert
wird. Eine ähnliche
Anordnung der Abdichtung des Düsenkanals
ist in dem U.S. Patent Nr. 4,026,518 von Gellert offenbart, deren
Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen werden.
-
Die
Spritzgießvorrichtung 100 umfasst
des Weiteren ein Thermoelement 130, um die Temperatur der
Schmelze in der Düse 108 zu
ermitteln und ein Thermoelement 132, um die Temperatur
der Schmelze in dem Formhohlraum 118 zu ermitteln.
-
Zusätzlich sind
Drucksensoren 134 und 136 in der Düse 108 und
dem Formhohlraum 118 bereitgestellt. Die Drucksensoren 134, 136 ermitteln
den Druck der Schmelze in der Düse 108 und
in dem Formhohlraum 118.
-
Im
Betrieb fließt
die Schmelze von der Maschinendüse
durch die Angussbuchse 102, durch den Verteilerkanal 106 und
in die Düsenkanäle 110 der
Düsen 108.
Der Schmelzefluss von jeder Düse 108 wird
unter Verwendung der Ventilnadeln 112 gesteuert, um die
Position anzugeben, an welcher sich die Schmelzeströme in dem
Formhohlraum 118 treffen. Wenn der Formhohlraum 118 mit
der Schmelze angefüllt
wurde, wird der Fluss von der Maschinendüse unterbrochen und die Ventilnadeln 112 der
offenen Düsen 108 werden
in die zurückgezogene
Position zurückgeführt. Die
Schmelze in dem Formhohlraum 118 wird unter einem ausreichenden
Druck gehalten, so dass die Schmelze beim Dekomprimieren den Hohlraum
anfüllt,
welcher zurückbleibt,
wenn die Ventilnadeln 112 der offenen Düsen aus dem Formhohlraum 118 bewegt
werden. Der Formhohlraum 118 wird anschließend abgekühlt und
die geformten Teile aus diesen ausgestoßen.
-
Während des
Spritzgießverfahrens
kann die Ventilnadel 112 einer Düse 108 in der zurückgezogenen
Position gehalten werden, während
die Ventilnadel 112 einer anderen Düse 108 in der ausgefahrenen
Position gehalten wird. Diese Anordnung führt normalerweise dazu, dass
sich die Schmelze in der geschlossenen Düse 108 unter einem
sehr hohen Druck befindet. Ein Auslaufen von Kunststoff aus dem
Düsenkanal 110 in
die die Ventilnadel aufnehmende Bohrung 121 der Ventilnadelbuchse 120 als ein
Resultat des hohen Drucks wird im wesentlich durch den verjüngten Bereich 140 der
Ventilnadel 112 verhindert, welcher mit dem Sitz 146 der
Ventilnadelbuchse 120 im Eingriff steht, um eine Dichtung zwischen
diesen bereitzustellen.
-
11 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer
Spritzgießvorrichtung 100a.
Die Spritzgießvorrichtung 100a ist
der Spritzgießvorrichtung 100 der 8 ähnlich,
der verjüngte
Bereich 140 wurde jedoch entfernt, so dass der Durchmesser
der Ventilnadel 112a konstant ist. Ein Verteilerabdeckstopfen 120a wird
in dem Verteiler 104 bereitgestellt und umfasst eine die
Ventilnadel aufnehmende Bohrung 121a. Des Weiteren sind
Verteilerheizvorrichtungen 108 bereitgestellt, um den Verteiler 104 zu
erwärmen.
-
Bezugnehmend
auf 12 ist eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 200, welche
ein gasunterstütztes
Formen verwendet, dargestellt. Gasunterstütztes Formen wird verwendet, um
Teile mit hohlen Innenbereichen zu bilden.
-
Die
Spritzgießvorrichtung 200 umfasst
einen Verteiler 204 mit einem Verteilerkanal 206 zur
Aufnahme der Schmelze aus einer Maschinendüse (nicht dargestellt), durch
eine Angussbuchse (nicht dargestellt). Eine Düse 208 mit einem Düsenkanal 210 ist
mit dem Verteiler 204 gekoppelt. Der Düsenkanal 210 nimmt
die Schmelze von dem Verteilerkanal 206 auf. Eine Ventilnadel 212 erstreckt
sich durch die Düse 208 und
steht in Verbindung mit eine Angussöffnung 214, welche
in der Formhohlraumplatte 216 bereitgestellt ist. Die Ventilnadel 212 ist durch
einen Betätigungsmechanismus 222 in
dem Düsenkanal 210 axial
bewegbar. Die Ventilnadel 212 steuert den Schmelzefluss
von dem Düsenkanal 210 in
einen Formhohlraum 218. Eine Heizvorrichtung 210 ist
bereitgestellt, um die Düse 208 zu
erwärmen und
ein Heizvorrichtung (nicht dargestellt) erwärmt den Verteiler 204.
-
Die
Ventilnadel 212, welche durch eine Ventilnadelbuchse 220 verschiebbar
bewegbar ist, ist der Ventilnadel 112 der zuvor beschriebenen
Ausführungsform
der 8 ähnlich.
Die Ventilnadel 212 bewegt sich von einer zurückgezogenen
Position, in welcher die Ventilnadel 212 in der Angussöffnung 214 sitzt,
in eine ausgefahrenen Position, wobei ein Teil eines vorderen Endes
der Ventilnadel in dem Formhohlraum angeordnet ist. Nuten 248, 250 sind
in einer Außenfläche 252 der
Ventilnadel 212 bereitgestellt. (Die Nute 250 ist
an der gegenüberliegenden Seite
der Ventilnadel 212 angeordnet und in 12 nicht
sichtbar). Die Nuten 248, 250 schneiden sich, um
eine Öffnung 256 durch
die Ventilnadel 212 bereitzustellen. In der ausgefahrenen
Position ist die Öffnung 256 mit
der Angussöffnung 214 ausgerichtet,
so dass die Schmelze aus dem Düsenkanal 210 in
den Formhohlraum 218 fließen kann.
-
Im
Betrieb fließt
Schmelze aus der Maschinendüse, über die
Angussbuchse und den Verteilerkanal 206 in den Düsenkanal 110.
Die Ventilnadel 212 wird durch die Betätigungsvorrichtung 222 von der
zurückgezogenen
Position in die ausgefahrene Position bewegt. Eine vorbestimmte
Menge der Schmelze, welche kleiner ist als das Volumen des Formhohlraums 218,
wird aus dem Düsenkanal 210 in
den Formhohlraum 218 eingespritzt. Nach dem Einspritzen
der Schmelze wird die Ventilnadel 218 in die zurückgezogene
Position zurückgeführt, um
die Angussöffnung 218 zu
blockieren und ein Gas wird in den Formhohlraum 218 eingespeist.
Das Gas erzeugt einen hohen Druck in dem Formhohlraum 218 und
drängt
die Schmelze durch den Formhohlraum 218 und gegen die Formhohlraumwände während die
Schmelze abkühlt.
Der hohe Druck in dem Formhohlraum 218 übt des Weiteren eine Kraft
auf die Ventilnadel 212 auf.
-
Bei
herkömmlichen
Ventilnadeln, kann der hohe Druck in dem Formhohlraum dazu führen, dass sich
die Ventilnadel in den Düsenkanal
zurückzieht und
die Angussöffnung öffnet, was
nicht erwünscht ist.
Bei der Spritzvorrichtung 200, wird die Ventilnadel 212 von
der Betätigungsvorrichtung 222 daran
gehindert, in den Düsenkanal 210 zurückgezogen
zu werden.
-
Da
sich die Ventilnadel 212 ausfahren muss, um den Ventilanguss 212 zu öffnen, öffnet sich
der ventilgesteuerte Anguss 214 nicht als ein Ergebnis des
Drucks in dem Formhohlraum 218. Der verjüngte Bereich 240 dient
auch als ein weiterer Stopp für
die Ventilnadel 212.
-
Die 13 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 200a.
Die Spritzgießvorrichtung 200a ist
der Spritzgießvorrichtung 200 aus 12 ähnlich,
der verjüngte
Bereich 240 wurde jedoch entfernt, so dass der Durchmesser
der Ventilnadel 212a konstant ist. Ein Verteilerabdeckstopfen 220a ist
in dem Verteiler 204 bereitgestellt und umfasst eine die
Ventilnadel aufnehmende Bohrung 221a. Des Weiteren sind
Verteilerheizvorrichtungen 205 bereitgestellt, um den Verteiler 104 zu
erwärmen.
-
Bezugnehmend
auf die 14 und 15 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 100b dargestellt.
Die Spritzgießvorrichtung 100b wird
beim sequentiellen Formen verwendet und umfasst eine Düse 108b mit
einer Ventilnadel 112b, welche links in der Figur angeordnet
ist, und eine Düse 108 mit
einer Ventilnadel 112, welche an der rechts in 14 angeordnet
ist, und ist im allgemeinen der Düse 108 der 8 identisch.
-
Die
Ventilnadel 112b wird in einer entgegengesetzten Weise
zu der Ventilnadel 112 betrieben. Die Ventilnadel 112b ist
durch einen Betätigungsmechanismus 222b aus
einer zurückgezogenen
Position, in welcher die Angussöffnung 114b offen
ist, in eine ausgefahrene Position bewegbar, in welcher die Angussöffnung 114b geschlossen
ist. Im Gegensatz zu der Ventilnadel 112, erstreckt sich
ein vorderes Ende 154b der Ventilnadel 112b während des
Spritzgießverfahrens
nicht in den Formhohlraum 118b. Daher befindet sich die Öffnung 156 nicht
in der Ventilnadel 112b, da die Ventilnadel 112b sich
nicht im kontinuierlichen Eingriff mit der Angussöffnung 114b befindet. 14 zeigt
beide Ventilnadeln 112b und 112 in einer offenen
Position und 15 zeigt beide Ventilnadeln 112b und 112 in
der geschlossenen Position.
-
Indem
unterschiedliche Arten von Ventilsteuerungsmechanismen 112b und 112,
in der Spritzgießvorrichtung 100b enthalten
sind, kann der Betreiber die Schmelze in dem Formhohlraum 118b unter Verwendung
der Ventilnadel 112b komprimieren, während die Ventilnadel 112 keinen
zusätzlichen Druck
erfordert, um in einer zurückgezogenen,
geschlossenen Position zu verbleiben.
-
Die
vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten
Beschreibung deutlich und die beigefügten Ansprüche sollen alle Merkmale und
Vorteile der Erfindung abdecken, die in den Umfang der Erfindung
fallen. Da Fachleuten auf dem Gebiet verschiedene Modifikationen
und Änderungen
geläufig
sind, soll die Erfindung nicht auf den exakten Aufbau und den beschriebenen
Betrieb beschränkt
werden, sondern es sollen alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente,
die in den Umfang der Erfindung fallen, mit eingeschlossen sein.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine
Spritzgießvorrichtung
umfasst einen Verteiler mit einem Verteilerkanal, um einen Schmelzestrom
aus formbaren Material unter Druck aufzunehmen und den Schmelzestrom
zu einem Düsenkanal
einer Düse
zuzuführen.
Einen Formhohlraum befindet sich in Verbindung mit dem Düsenkanal
der Düse
und nimmt die Schmelze durch eine Angussöffnung auf. Eine Ventilnadel
ist axial durch den Düsenkanal
der Düse
bewegbar, um die Angussöffnung selektiv
zu öffnen.
Die Angussöffnung
ist offen, wenn sich die Ventilnadel in einer ausgefahrenen Position befindet,
wobei ein Teil der Ventilnadel von dem Formhohlraum aufgenommen
wird. Wenigstens eine Nut ist an einer Außenfläche der Ventilnadel bereitgestellt
und wenigstens ein Teil der Außenfläche der Ventilnadel
befindet sich in kontinuierlichem Eingriff mit der Angussöffnung,
um die Ventilnadel relativ zu der Angussöffnung auszurichten. Wenn sich
die Ventilnadel in der ausgefahrenen Position befindet, ist die Nut
mit der Angussöffnung
ausgerichtet, so dass Schmelze zwischen dem Düsenkanal und dem Formhohlraum
fließen
kann. Wenn sich die Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position befindet,
sitzt die Ventilnadel in der Angussöffnung, um den Schmelzefluss
zwischen dem Düsenkanal
und dem Formhohlraum zu blockieren.