DE112013003469B4

DE112013003469B4 - Heißkanal-Spritzgießvorrichtung mit aktiver Ventilnadelentkopplung und Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung

Info

Publication number: DE112013003469B4
Application number: DE112013003469.7T
Authority: DE
Inventors: Gheorghe George Olaru
Original assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Current assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2033-07-13
Also published as: US9358713B2; WO2014009024A3; KR20150030236A; JP2015523250A; WO2014009024A2; CN104507658A; DE112013003469T5; US20150151473A1

Abstract

Heißkanal-Spritzgießvorrichtung (10), aufweisend: – einen Einspritzverteiler (12) mit einem Schmelzeeinlasskanal (14) und einer Vielzahl von Schmelzeauslasskanälen (18); – eine Vielzahl von Heißkanaldüsen (20), welche den Verteiler-Schmelzeauslasskanälen (18) zugeordnet sind; – einen bewegbaren Rahmen (30), der in der Nähe des Verteilers (12) positioniert ist, der zwischen mindestens zwei Positionen relativ zu einer Vielzahl von Formhohlräumen (24) verlagert werden kann, wobei jeder Formhohlraum (24) eine Angießöffnung (27) aufweist; – eine Vielzahl von Ventilnadeln (32), welche den Heißkanaldüsen (20) zugeordnet sind, wobei jede Ventilnadel (32) mittels eines entkoppelbaren Verbinders (36, 60) mit dem bewegbaren Rahmen (30) verbindbar ist, wobei, wenn die Ventilnadeln (32) mit dem bewegbaren Rahmen (30) verbunden sind, diese von dem bewegbaren Rahmen (30) zwischen wenigstens zwei Positionen relativ zu den Angießöffnungen (27) verlagerbar sind, um die Menge eines geschmolzenen Materials zu steuern, das in jeden Formhohlraum (24) durch den Verteiler und die Heißkanaldüsen (20) eingespritzt wird; – eine Vielzahl von Entkopplungseinrichtungen (40), welche den Ventilnadeln zugeordnet sind, wobei jede Entkopplungseinrichtung (40) betätigbar ist, um eine der zugeordneten Ventilnadeln (32) von dem bewegbaren Rahmen (30) zu entkoppeln; und – ein Steuerungsystem (52), welches betreibbar ist, um den Betrieb der Entkopplungseinrichtungen (40) zu steuern.

Description

GEBIET
Diese Erfindung betrifft Heißkanal-Spritzgießvorrichtungen und Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung. Insbesondere betrifft diese Offenbarung Heißkanal-vorrichtungen mit Ventilnadeln, welche mittels einer Platte bzw. Rahmen bewegbar sind, die durch einen Aktuator betätigt wird und Verfahren zum Spritzgießen, die diese Vorrichtungen verwenden.
HINTERGRUND
Heißkanalsysteme, die Ventilnadeln verwenden, welche mit einer bewegbaren gemeinsamen Platte bzw. Rahmen verbunden sind, die durch einen Aktuator angetrieben wird, sind bekannt. Bezug genommen wird in diesem Zusammenhang auf US 2009/0 100 962 A1 .
In vielen Fällen besteht ein Bedarf eine oder mehrere Ventilnadeln von der bewegbaren Platte bzw. Rahmen zu trennen oder zu entkoppeln. In diesem Zusammenhang wird auf US 7 722 351 B2 , US 2011/0 304 075 A1 , US 8 100 689 B2 und US 2011/0 018 172 A1 Bezug genommen.
In vielen Fällen besteht ein Bedarf, eine oder mehrere Ventilnadeln zu sperren, sich von einer oder mehreren Angießöffnungen weg zu bewegen. Bezug genommen wird in dieser Hinsicht auf US 7 988 445 B2 .
Aus der deutschen Veröffentlichung DE 60300133 T2 ist ein Verriegelungsmechanismus zum Blockieren eines Ventilstifts bekannt. Es ist eine Gestaltung beschrieben, bei welcher der Arretiermechanismus selektiv betätigt werden kann, um den Ventilstift zum Verschließen der Düse in einer ausgefahrenen Position zu blockieren, ohne den Gießvorgang für die gesamte Vorrichtung zu unterbrechen.
Aus der WO 2006080807 A1 ist Ventileinrichtung einer Spritzgießmaschine für Mehrkavitätenformen bekannt, die eine Schmelzedruckregelungseinrichtung und einen Drucksteuerstift aufweist, der durch den die Ventilnadel hindurchtritt. Über eine Schraubenverstellung wird die Ventilnadel nach oben versetzt, um eine Beschädigung oder einen Bruch dieser zu verhindern.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 053 503 A1 beschreibt eine Spritzgießvorrichtung mit einer Ventilnadelkupplung. Eine Ventilnadel ist mit einer Kupplungseinrichtung verbunden, wobei im Falle einer Blockade der Ventilnadelbewegung das Kupplungsteil entkoppelt wird, um eine fortgesetzte Bewegung der Ventilnadel zu beschränken oder zu verhindern. Der aktuelle Stand der Technik, einschließlich der oben genannten Patente hat zahlreiche Einschränkungen und Nachteile. Der derzeitige Stand der Technik verwendet rückwirkende Einrichtungen, um die Ventilnadeln zu entkoppeln/trennen/sperren, die erst dann arbeiten, wenn ein Problem bereits vorliegt.
Es besteht ein Bedarf, die Entkopplungs- und Sperreinrichtungen, die ventilgesteuerten Heißkanalsystemen mit betätigten Platten bzw. Rahmen zugeordnet sind, weiter zu verbessern und zu vereinfachen.
Es besteht ein weiterer Bedarf, Situationen zu vermeiden, in welchen die Ventilnadeln nicht korrekt, zu spät oder unnötig von den betätigten Platten bzw. Rahmen entkoppelt werden.
Es besteht ein weiterer Bedarf, Situationen zu vermeiden, in welchen die Ventilnadeln nicht korrekt, zu spät oder unnötig von den betätigten Platten bzw. Rahmen gesperrt werden.
Es besteht ein weiterer Bedarf, verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zu Verfügung zu stellen, um beide Funktionen des Entkoppelns und des Sperrens von ausgewählten Ventilnadeln gleichzeitig durchzuführen.
Zusammenfassend besteht hiervon ausgehend ein Bedarf für eine verbesserte Heißkanal-Spritzgießvorrichtung mit aktiver Ventilnadelentkopplung und ein verbessertes Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung.
BESCHREIBUNG
Eine Lösung für diese Aufgabe betrifft eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung, bei welcher Ventilnadeln, die den Heißkanaldüsen zugeordnet sind, individuell mittels eines entkoppelbaren Verbinders an einen bewegbaren Rahmen gekoppelt sind. Den Ventilnadeln zugeordnete Entkopplungseinrichtungen werden betätigt, um jede beliebige zugeordnete Ventilnadel von dem bewegbaren Rahmen zu entkoppeln. Ein Steuerungssystem wird verwendet, um die Entkopplungseinrichtungen zu betätigen. Sperrelemente können zusätzlich in Verbindung mit den Ventilnadeln verwendet werden, um jede beliebige Ventilnadel in einer verriegelten Position in der Nähe der Angießöffnung zu sichern. Das Steuerungssystem wird weiter verwendet, um die Sperrelemente zu aktivieren. In einigen Ausführungsformen sind die Entkopplungseinrichtungen und die Sperrelemente gleich. In einigen Ausführungsformen sind die Entkopplungseinrichtungen und die Sperrelemente verschieden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung Heißkanaldüsen auf, einen bewegbaren Rahmen, der zwischen wenigstens zwei Positionen relativ zu einer Vielzahl von Formhohlräumen verlagert werden kann, wobei jeder Formhohlraum eine Angießöffnung aufweist. Den Heißkanaldüsen zugeordnete Ventilnadeln sind durch einen entkoppelbaren Verbinder individuell mit dem bewegbaren Rahmen verbunden. Den Ventilnadeln zugeordnete Entkopplungseinrichtungen werden aktiviert, um jede beliebige zugehörige Ventilnadel von dem bewegbaren Rahmen zu entkoppeln. Ein Steuerungssystem wird verwendet, um die Entkopplungseinrichtungen zu aktivieren.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist weiter und zusätzlich ein Sperrelement aktiviert, um jede beliebige Ventilnadel an oder in der Nähe der Angießöffnung zu verriegeln. Das Steuerungssystem wird weiter verwendet, um das Sperrelement zu betätigen.
Eine Lösung für die genannte Aufgabe betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung unter Verwendung von Entkopplungseinrichtungen.
Ausführungsformen der Erfindung beschreiben Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung unter Verwendung von Sperrelementen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nur beispielhaft Bezug auf die beigefügten Figuren genommen, wobei:
1 eine Ansicht einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
1a eine Ansicht einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2a und 2b stellen das Entkoppeln und Sperren von Ventilnadeln von der in 1 gezeigten Heißkanal-Spritzgießvorrichtung dar, welche luft- oder fluidbetätigte Kolben verwendet;
3a, 3b und 3c stellen das Entkoppeln und Sperren von Ventilnadeln von der in 1 gezeigten Heißkanal-Spritzgießvorrichtung dar, welche federbetätigte Kolben verwendet;
4a und 4b stellen das Entkoppeln und Sperren von Ventilnadeln von der in 1 gezeigten Heißkanal-Spritzgießvorrichtung dar, welche getrennte Entkopplungs- und Sperrelemente verwendet.
5 ist eine schematische Ansicht der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung, welche eine Vielzahl von Steuereinrichtungen aufweist.
6a und 6b stellen das Entkoppeln von Ventilnadeln von der in 1 gezeigten Heißkanal-Spritzgießvorrichtung dar, unter Verwendung eines Heizelements.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen wird durch die Verwendung des Artikels ”ein”, ”eine” oder ”der, die, das” in Bezug auf ein Element nicht beabsichtigt, die Möglichkeit der Aufnahme einer Vielzahl von diesen Elementen in einigen Ausführungsformen auszuschließen. Es wird für einen Fachmann des Stands der Technik zumindest in einigen Fällen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche offensichtlich sein, dass eine Verwendung einer Vielzahl von diesen Elementen in zumindest einigen Ausführungsformen möglich wäre.
Es wird Bezug genommen auf 1, die einen Bereich einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10 zeigt. Die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10 weist einen Einspritzverteiler 12 mit einem Schmelzeeinlasskanal 14 auf, der geschmolzenes Material (z. B. Harz) von einer Einspritztrommel (injection barrel) 16 erhält, und eine Vielzahl von Schmelzeauslasskanälen 18, welche fluidisch mit und stromabwärts des Einlasskanals 14 verbunden sind.
Die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10 weist weiterhin eine Vielzahl von Heißkanaldüsen 20 auf, die den den Schmelzeauslasskanälen 18 des Verteilers zugeordnet sind. Jede Heißkanaldüse 20 weist einen Düsenkörper 22 zum Transportieren von geschmolzenem Material von einem der Schmelzeauslasskanäle 18 zu einem in einer Formplatte 25 angeordneten Formhohlraum 24 auf. Jeder Formhohlraum 24 hat eine ihm zugeordnete Angießöffnung 27 (und in einigen Fällen ist jedem Formhohlraum 24 eine Vielzahl von Angießöffnungen zugeordnet). Jede Heißkanaldüse 20 weist ferner eine Düsenheizung 26 zum Heizen von geschmolzenem Material im Düsenkörper 22 auf und wahlweise ein oder mehrere Thermoelemente 28 zum Erfassen von Temperaturen, welche dem geschmolzenen Material im Düsenkörper 22 zugeordnet sind und Temperaturen, die dem Düsenkörper 22 zugeordnet sind. Der Düsenkörper 22 kann aus einer oder mehreren Komponenten hergestellt sein, wie im Stand der Technik bekannt ist.
Eine bewegbare Platte oder Rahmen 30 ist oben auf dem Verteiler 12 angeordnet und kann durch einen Rahmenantriebsmechanismus 31 (z. B. hydraulisch betätigte Druckkolben) zwischen wenigstens zwei Positionen relativ zu den Formhohlräumen 24 verlagert werden, einschließlich einer in 2A gezeigten Position mit geschlossener Angießöffnung, und einer in 2B gezeigten Position mit offener Angießöffnung.
Eine Vielzahl von Ventilnadeln 32 sind den Heißkanaldüsen 20 zugeordnet (wobei jede Heißkanaldüse 20 eine durch diese verlaufende Ventilnadel 32 aufweist) und werden durch den bewegbaren Rahmen 30 zwischen wenigstens zwei Positionen relativ zu den Angießöffnungen 27 verlagert, einschließlich einer Position mit geschlossener Angießöffnung und einer Position mit offener Angießöffnung, um die Menge eines geschmolzenen Materials zu steuern, das durch den Verteiler und die Heißkanaldüsen 20 in jeden Formhohlraum 24 eingespritzt wird.
Jede Ventilnadel 32 kann im Falle eines Ereignisses vom bewegbaren Rahmen 30 entkoppelt werden. Auch jede Ventilnadel 32 kann vom bewegbaren Rahmen 32 entkoppelt werden und auch relativ zur Heißkanaldüse 20 und auch relativ zur Angießöffnung 27 gesperrt werden, während die Platte 30 mit ausgewählten Ventilnadeln 32 bewegt werden kann. Dies betrifft Ereignisse, wenn ein Bedarf zum Entkoppeln oder zum Entkoppeln und Sperren einer ausgewählten Ventilnadel 32 oder von Ventilnadeln 32 besteht.
In einigen Ausführungsformen bleibt die Ventilnadel 32, wenn diese entkoppelt ist, unabhängig von der Position des bewegbaren Rahmens 30, ortsfest in der Position mit geschlossener Angießöffnung, ohne dass ein Sperrelement 42 erforderlich ist.
Jede Ventilnadel 32 wird unabhängig an der Stelle in der Eingriffsposition in dem bewegbaren Rahmen 30 gehalten durch einen Ventilnadel-Erfassungsmechanismus 34, der auch als entkoppelbarer Verbinder bezeichnet werden kann. In den Ausführungsformen, welche in einigen der Figuren gezeigt sind, weist der Ventilnadel-Erfassungsmechanismus 34 zum Beispiel eine oder mehrere Kugelkolben 36 auf, die in entsprechende Vertiefungen 38 in der zugeordneten Ventilnadel 32 eingreifen. Andere Elemente, die in die Ventilnadeln ragen können und die Ventilnadeln am beweglichen Rahmen 30 sichern können, können als Erfassungsmechanismen verwendet werden.
Eine Vielzahl von Entkopplungsmechanismen 40 (1-1A-2A-3B), die auch als Entkopplungseinrichtungen bezeichnet werden können, sind in einer separaten Platte (nicht gezeigt) vorgesehen, die oberhalb des bewegbaren Rahmens 30 angeordnet ist, wobei jeder Entkopplungsmechanismus 40 mit einer Ventilnadel 32 wirkverbindbar und einzeln steuerbar ist, um den Eingriff der Ventilnadel 32 mit dem bewegbaren Rahmen 30 zu steuern. Entkopplungsmechanismen, welche aus den Elementen 136-148-150 bestehen, können auch an den bewegbaren Rahmen 30 gekoppelt sein, wie in 4a) und 4b) gezeigt ist.
Bei den in den 2A–3B gezeigten beispielhaften Ausführungsformen sind die Entkopplungseinrichtungen 40 betätigbar, um selektiv die Ventilnadel 32 aus der Eingriffsposition (gekoppelt) in die Ausrückposition (entkoppelt) zu bringen. Jeder Entkopplungsmechanismus 40 enthält ein Sperrelement 42, welches aus einer passiven Position (auf der linken Seite der 2B dargestellt) hin zu einer aktiven Position (auf der rechten Seite der 2B dargestellt) bewegbar ist, wo es die Bewegung einer Ventilnadel 32 aus der Position mit geschlossener Angießöffnung verhindert, wenn der Rahmen 30 von einer Position zur nächsten relativ zu einer entsprechenden Angießöffnung 27 verlagert wird.
Es ist erkennbar, dass das Sperrelement 42 beim Bewegen der Ventilnadel 32 in die entkoppelte Position in der Lage ist, an der Ventilnadel 32 anzustoßen, aber das Sperrelement 42 braucht nicht fest mit der Ventilnadel 32 verbunden zu sein.
Jeder Entkopplungsmechanismus 40 weist ferner einen Antriebsmechanismus 44 zum Bewegen des Sperrelementes 42 aus der passiven Position die aktive Position auf. Beispielsweise ist in der in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsform das Sperrelement 42 ein Kolben, der gegenüber der Seitenwand einer Kammer 46, in der er sich bewegt, abdichten kann, und der Antriebsmechanismus 44 leitet ein unter Druck stehendes Fluid (entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit) in ein Ende der Kammer 46 ein, um den Kolben zum anderen Ende der Kammer 46 hin zu bewegen.
Alternativ kann, wie in den 3a und 3b gezeigt ist, der Antriebsmechanismus 44 eine Feder 48 und ein Federhalte- oder Sperrelement 50 (z. B. eine Magnetschalteinrichtung) aufweisen, welches die Feder 48 in einem Energiespeicherzustand (z. B. einem komprimierten Zustand) hält. Um das Sperrelement 42 in die aktive Position zu bewegen, kann das Federhalteelement 50 zurückgezogen werden (z. B. kann die Magnetschalteinrichtung zurückgeführt werden), wodurch der Feder 48 ermöglicht wird, in das Sperrelement 42 einzugreifen und dieses zur aktiven Position hin zu bewegen.
Die Feder 48 kann als Kolbenvorspannelement bezeichnet werden. Der Entkopplungsmechanismus 40 enthält ferner ein Kolbenvorspannelement-Verriegelungselement (z. B. das Federhalteelement 50), das bewegbar ist zwischen einer Verriegelungsposition, in welcher das Kolbenvorspannelement-Verriegelungselement verhindert, dass das Kolbenvorspannelement den Kolben in die aktive Position und einer Freigabeposition, in welcher das Kolbenverriegelungselement dem Kolbenvorspannelement ermöglicht, den Kolben in die Freigabeposition zu bewegen.
Ein Steuerungssystem 52 ist zum Unterstützen beim Steuern des Betriebs der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10 vorgesehen. Das Steuerungssystem 52 kann eine einzige Steuerung oder mehrere Steuerungen aufweisen, welche miteinander wie erforderlich kommunizieren. Das Steuerungssystem 52 ist mit den Entkopplungsmechanismen 40 wirkverbunden und kann wahlweise jedes Sperrelement 42 einzeln in die aktive Position zu bewegen. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem 52 eingesetzt werden zum Prüfen, ob jede Ventilnadel 32 mit dem bewegbaren Rahmen 30 gekoppelt oder davon entkoppelt ist. Das Steuerungssystem 52 kann so konfiguriert sein, dass einer Bedienperson der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10 erlaubt ist, selektiv jede beliebige ausgewählte Ventilnadel 32 über eine Bedienerschnittstelle (nicht gezeigt) zu entkoppeln, welche beispielsweise eine Taste (z. B. eine virtuelle Taste auf einem Touch-Screen oder eine physische Taste auf einer Tafel) für jede Ventilnadel 32 enthalten kann. Zum Beispiel kann eine Bedienperson, aufgrund der Untersuchung eines Gussteils, entscheiden, dass die Erscheinung des Teils oder andere Eigenschaften negativ von einer bestimmten Ventilnadel 32 an einem bestimmten Formhohlraum 27, der dem schlechten Teil zugeordnet ist, beeinflusst ist. Die Bedienperson kann dann einen Befehl über das Steuerungssystem 52 ausgeben, um diese Ventilnadel 32 zu entkoppeln. Es wird angemerkt, dass das Entkoppeln der Ventilnadel 32 stattfinden kann, während die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung im Betrieb ist (d. h. während eines Spritzgießzyklus).
Zusätzlich oder alternativ kann das Steuerungssystem 52 Signale von einem oder mehreren Sensoren empfangen, welche positioniert sind, um einen Betriebsparameter zu erfassen, der sich allgemein auf jeden Formhohlraum 24 bezieht (z. B. kann der eine oder mehrere Sensoren konfiguriert sein, um Prozessdaten während der Füllung jedes Formhohlraums 24 zu sammeln). In einer Ausführungsform sind die Sensoren der Vielzahl von Entkopplungsmechanismen 40 zugeordnet und die Prozessdaten beeinflussen direkt oder indirekt die Bewegung der Ventilnadeln 32 relativ zu den Angießöffnungen 27. Die Sensoren können Signale an die Entkopplungsmechanismen 40 ausgeben, wobei wenigstens ein Sperrelement 42 von wenigstens einem Entkopplungsmechanismus 40 durch das von einem Sensor ausgegebene Signal in eine aktive Position bewegbar ist, um die Bewegung von wenigstens einer Ventilnadel 32, welche diesem wenigstens einen Entkopplungsmechanismus 40 zugeordnet ist, zu verhindern, während andere Ventilnadeln 32 durch den Rahmen 30 relativ zu den Angießöffnungen 27 verlagert werden.
Das Steuerungssystem 52, kann in einigen Ausführungsformen eine Spritzgießsystemsteuerung 54, eine Heißkanaleinrichtungssteuerung 56 und wahlweise eine externe Steuerung 58, wie ein iPad oder eine ähnliche tragbare digitale Tablet-Recheneinrichtung aufweisen.
In einigen Ausführungsformen weist das Steuerungssystem eine Schnittstelle auf, damit das Steuerungssystem 52 durch eine Bedienperson der Vorrichtung betätigbar ist, um jede beliebige ausgewählte Ventilnadel von dem bewegbaren Rahmen zu entkoppeln.
Bei solchen Ausführungsformen (oder bei Ausführungsformen, die es der Bedienperson nicht erlauben, Ventilnadeln über das Steuerungssystem 52 zu entkoppeln), kann das Steuerungssystem 52 die Entkopplung der Ventilnadeln basierend auf den Sensoren steuern. Die Mehrzahl von Sensoren () sind positioniert, um Prozessdaten während der Füllung jedes Formhohlraums () an die Steuerung zu übertragen. Die Prozessdaten, die von dem Steuerungssystem 52 verwendet werden, können wenigstens ein Datentyp enthalten, der aus dem Satz von Daten ausgewählt ist, der besteht aus: Temperatur, Druck, Reibkraft und Belastung. In einigen Ausführungsformen stellen die Sensoren diese Daten zur Verfügung. Insbesondere können die Sensoren konfiguriert sein, um zumindest einen Datentyp zu erfassen, der aus dem Satz von Daten ausgewählt ist, der besteht aus: Temperatur der Schmelze in jeder Heißkanaldüse, Druck der Schmelze in jeder Heißkanaldüse, Reibung zwischen der Schmelze und jeder Heißkanaldüse und Belastung in jeder Heißkanaldüse durch den Schmelzefluss.
Die Sensoren können auch geeignet sein, Informationen bezüglich der Position der Ventilnadel an das Steuerungssystem 52 auszugeben. Zum Beispiel können bei einer Ausführungsform, bei welcher Kugelkolben zum Koppeln der Ventilnadeln 32 an dem bewegbaren Rahmen 30 verwendet werden, Schalter vorgesehen sein, die betätigt werden, wenn die Kugeln aus den Vertiefungen an den Ventilnadeln 32 zurückgeführt sind, wodurch angezeigt wird, dass die Ventilnadel 32 von dem Rahmen 30 entkoppelt ist, was anzeigt, dass die Ventilnadel 32 in der Position mit geschlossener Angießöffnung ist. Alternativ oder zusätzlich können Schalter vorgesehen sein, um zu signalisieren, wenn die Sperrelemente 42 die aktive und/oder passive Position erreichen, und dabei helfen, die Position der Ventilnadel 32 anzuzeigen. In solchen Ausführungsformen kann das Steuerungssystem Informationen bezüglich der Position jeder Ventilnadel 32 (z. B. an die Bedienperson) ausgeben.
Bei einer Ausführungsform können die Sensoren einen oder mehrere der Thermoelemente 28 enthalten, und insbesondere Thermoelemente 28, die positioniert sind, um die Temperatur des geschmolzenen Materials an jeder Angießöffnung 27 zu erfassen. Wenn das Steuerungssystem 52 zum Beispiel feststellt, dass die Temperatur des geschmolzenen Materials an einer bestimmten Angießöffnung 27 so kalt ist, dass eine Gefahr besteht, dass die zugeordnete Ventilnadel 32 stecken bleiben könnte, kann das Steuerungssystem 52 den zugeordnete Entkopplungsmechanismus 40 betätigen, um das Sperrelement 42 in die aktive Position zu bewegen, und dabei verhindern, dass die Ventilnadel 32 aus der Position mit geschlossener Angießöffnung zurückgezogen wird, wenn der bewegbare Rahmen 30 in die Position mit offenen Angießöffnungen zurückgeführt wird.
In manchen Ausführungsformen, wie solchen, die in den 4a) und 4b) gezeigt sind, sind die Entkopplungselemente 136 und die Sperrelemente 142 getrennte Bauteile, und sie sind an den bewegbaren Rahmen 30 gekoppelt. Wenn der Entkopplungsbefehl von der Steuerung 52 zum Beispiel an die Kolben 42 ausgegeben wird, ähnlich zu den Kolben 42 in 2A und 2B, können die Kolben 42 die Ventilnadeln 32 nicht sperren, sondern sie einfach aus dem Eingriff lösen. In diesem Fall werden Sperrelemente 142 durch Federn 140 in eine Sperrposition gedrückt, um über die Ventilnadeln 32 zu gleiten und diese zu sperren. Die Elemente 136 und 148 aus 4a und 4b sind äquivalent zu den Elementen 36 und 38 der 1. Die Elemente 150 sind kleine Kolben.
In einer anderen Ausführungsform ähnlich wie 4a und 4b, jedoch nicht dargestellt, können Heizelemente (wie in den 6a und 6b gezeigt) mit kleinen Kolben 150 verbunden werden und dazu verwendet werden, um Kugeln 136 zu schmelzen oder zu verformen. Dies stellt eine Entkopplungsfunktion zur Verfügung, basierend auf einem Signal, das über die Steuerung 52 ausgegeben wird, basierend auf einer Sensorinformationen oder wie von einer Bedienperson angefordert. In diesem Fall werden Sperrelemente 142 von Federn 140 in eine Sperrposition gedrückt, um über die Ventilnadeln 32 zu gleiten und diese zu sperren. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit für die Kolben 42, entweder die Entkopplungsfunktion oder die Sperrfunktion auszuführen.
In einigen Ausführungsformen wird ein Heizelement 184, das in 6a und 6b gezeigt ist, als der entkoppelbare Verbinder vorgesehen. Das Heizelement liefert ausreichend Wärme an einen schmelzbaren Verbinder 182, der die Ventilnadeln mit dem bewegbaren Rahmen 30, 180 koppelt. Die Steuerung 52 liefert den Heizbefehl an jedes einzelne Heizelement 184 und in der Folge können die Ventilnadeln bei Bedarf von dem Rahmen entkoppelt werden. Ein Sperrelement kann ferner so vorgesehen sein, wie in den 2a) und 4a) gezeigt ist.
In manchen Ausführungsformen ist ein Elektromagnet, der nicht gezeigt ist, als der entkoppelbare Verbinder vorgesehen. Das Elektromagnet kann an dem bewegbaren Rahmen angeordnet sein und ist magnetisch mit einem magnetisch anziehenden Element (z. B. ein Permanentmagnet, ein ferro- oder ferrimagnetisches Element oder dergleichen) auf der Ventilnadel 32 in Eingriff bringbar. Das Steuerungssystem 52 steuert die Stromversorgung des Elektromagneten um den magnetischen Eingriff des Elektromagneten mit dem magnetisch anziehenden Element an der Ventilnadel 32 zu steuern.
Das Steuerungssystem 52 kann, wie oben beschrieben, eine oder mehrere Steuerungen enthalten, es kann jedoch alternativ auch eine einfache Schaltung für jede Ventilnadel 32 aufweisen, einschließlich einem Schalter, der mit einem Sensor, wie einem Thermoelement verbunden ist. Wenn die vom Thermoelement erfasste Temperatur unter einen gewählten Wert sinkt, könnte der Schalter schließen und die Kolbenvorspannelement-Verriegelungsmagnetschalteinrichtung mit Strom versorgen, und sie dadurch zum Zurückführen zu veranlassen, sich zurückzuziehen und den Kolben 150 zu erlauben, nach unten (aus der Sicht, die in den 3a und 3b gezeigt ist), bewegt zu werden, um so das Sperren (und damit Entkoppeln) der Ventilnadeln 32 vom bewegbaren Rahmen 30 zu veranlassen.
Es versteht sich, dass der Entkopplungsmechanismus in einigen Ausführungsformen aktiv steuerbare entkoppelbare Verbinder aufweisen kann (z. B. nicht dargestellte Elektromagnete), und optional ferner Sperrelemente (z. B. Elemente 150) aufweisen kann. Während für bestimmte Situationen Sperrelemente möglicherweise nicht erforderlich sein werden (z. B. Situationen, in welchen die Ventilnadel 32 in der Position mit geschlossener Angießöffnung durch erstarrte Schmelze feststeckt), können Sperrelemente in anderen Situationen vorteilhaft sein (z. B. wenn die Ventilnadel beschädigt ist und nicht fest von der erstarrten Schmelze gehalten wird). In anderen Ausführungsformen weisen die Entkopplungsmechanismen passive entkoppelbare Verbinder (z. B. Kugelkolben) und Sperrelemente (z. B. Elemente 150) auf.
In einem anderen Aspekt weist ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung 10, die eine Vielzahl von Heißkanaldüsen 20 aufweist, welche über eine Vielzahl von Angießöffnungen 27 mit einer Vielzahl von Formhohlräumen 24 in Verbindung stehen, auf:

a) Durchführen einer Vielzahl von Gießzyklen, in welchen
i) ein bewegbarer Rahmen 30, der eine Vielzahl von Ventilnadeln 32 hält, aus einer Position mit geschlossenen Angießöffnungen bewegt wird, in welcher die Ventilnadeln 32 die Angießöffnungen 27 versperren, um ein Strömen von Schmelze in die Formhohlräume zu verhindern, in eine Position mit offenen Angießöffnungen, in welcher die Ventilnadeln 32 von den Angießöffnungen 27 zurückgeführt werden, um Schmelze zu ermöglichen, in die Formhohlräume 24 einzudringen,
ii) nach Schritt i) wird Schmelze durch die Heißkanaldüsen 20 in die Vielzahl von Formhohlräumen 24 geführt, und
iii) nach Schritt ii) wird der bewegbare Rahmen 30 aus der Position mit offenen Angießöffnungen in die Position mit geschlossenen Angießöffnungen bewegt;
b) Empfangen von Prozessdaten von einer Vielzahl von Sensoren 28 durch ein Steuerungssystem während Schritt a); und
c) Entkoppeln wenigstens einer Ventilnadel von dem bewegbaren Rahmen und Verhindern eines Zurückführens von wenigstens einer Ventilnadel 32 aus wenigstens einer Angießöffnung 27 unter Verwendung des Steuerungssystems 52, basierend auf den empfangenen Prozessdaten.

Schritt c) kann ferner eine Sperrbewegung der wenigstens einen Ventilnadel 32 aufweisen, um ein Zurückführen der wenigstens einen Ventilnadel 32 aus wenigstens einer Angießöffnung 27 zu verhindern.
Schritt c) kann in einigen Ausführungsformen manuell durch eine Bedienperson der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung über eine Benutzerschnittstelle mit dem Steuerungssystem 52 durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen wird Schritt c) automatisch vom Steuerungssystem 52 ausgeführt.
Wie in dieser Offenbarung und allen Figuren beschrieben, offenbart diese Erfindung das Entkoppeln von Ventilnadeln 32 von einem bewegbaren Rahmen 30 in dem Fall, in welchem die Ventilnadeln 32 in den Heißkanaldüsen 20 aufgrund von Verfahrensbedingungen festsitzen, bei welchen Schmelze in der Heißkanaldüse zu kalt oder zu zähfließend wird.
Eine Steuerung 52 liefert einen Entkopplungsbefehl basierend auf Informationen von Sensoren oder von einer Bedienperson.
Eine zusätzliche Ventilnadel-Sperreinrichtung 40, 140 kann weiter betätigt werden, um die Ventilnadeln in einer bleibenden stationären Position zu sichern. Die Steuerung 52 gibt einen Befehl basierend auf Informationen von Sensoren oder von einer Bedienperson aus.
Diese Erfindung offenbart ferner ein Entkoppeln und Sperren von Ventilnadeln 32 von einem bewegbaren Rahmen 30 in dem Fall, in dem die Ventilnadeln 32 oder die Angießöffnung beschädigt sind, aufgrund von Verfahrensbedingungen, wie übermäßigem Verschleiß oder wenn sich einige Formhohlräume nicht korrekt befüllen oder einige Formteile Mängel aufweisen. Eine Steuerung 52 gibt einen Entkopplungsbefehl basierend auf Informationen von Sensoren oder von einer Bedienperson aus. Eine Sperrvorrichtung wird zusätzlich aktiviert, um die Ventilnadeln in einer sicheren stationären Position zu sichern. Die Steuerung 52 gibt einen Befehl basierend auf Informationen von einer Sichtprüfung, von Sensoren oder von einer Bedienperson aus.
Bezugszeichenliste

10: Heißkanal-Spritzgießvorrichtung
12: Einspritzverteiler
14: Schmelzeeinlasskanal
16: Einspritztrommel
18: Schmelzeauslasskanal
20: Heißkanaldüse
22: Düsenkörper
24: Formhohlraum
25: Formplatte
26: Düsenheizung
27: Angießöffnung
28: Sensor
30: bewegbarer Rahmen
31: Rahmenantriebsmechanismus
32: Ventilnadel
36: entkoppelbarer Verbinder
38: Vertiefung
40: Entkopplungseinrichtung
42: Sperrelement
44: Antriebsmechanismus
46: Kammer
48: Kolben-Vorspannelement
50: Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement
52: Steuerungsystem
54: Steuerung
56: Steuerung
58: Steuerung
60: entkoppelbarer Verbinder
136: Entkopplungselement
140: Feder
142: Sperrelement
148: Entkopplungselement
150: Kolben
182: Verbinder
184: Heizelement

Claims

Heißkanal-Spritzgießvorrichtung (10), aufweisend: – einen Einspritzverteiler (12) mit einem Schmelzeeinlasskanal (14) und einer Vielzahl von Schmelzeauslasskanälen (18); – eine Vielzahl von Heißkanaldüsen (20), welche den Verteiler-Schmelzeauslasskanälen (18) zugeordnet sind; – einen bewegbaren Rahmen (30), der in der Nähe des Verteilers (12) positioniert ist, der zwischen mindestens zwei Positionen relativ zu einer Vielzahl von Formhohlräumen (24) verlagert werden kann, wobei jeder Formhohlraum (24) eine Angießöffnung (27) aufweist; – eine Vielzahl von Ventilnadeln (32), welche den Heißkanaldüsen (20) zugeordnet sind, wobei jede Ventilnadel (32) mittels eines entkoppelbaren Verbinders (36, 60) mit dem bewegbaren Rahmen (30) verbindbar ist, wobei, wenn die Ventilnadeln (32) mit dem bewegbaren Rahmen (30) verbunden sind, diese von dem bewegbaren Rahmen (30) zwischen wenigstens zwei Positionen relativ zu den Angießöffnungen (27) verlagerbar sind, um die Menge eines geschmolzenen Materials zu steuern, das in jeden Formhohlraum (24) durch den Verteiler und die Heißkanaldüsen (20) eingespritzt wird; – eine Vielzahl von Entkopplungseinrichtungen (40), welche den Ventilnadeln zugeordnet sind, wobei jede Entkopplungseinrichtung (40) betätigbar ist, um eine der zugeordneten Ventilnadeln (32) von dem bewegbaren Rahmen (30) zu entkoppeln; und – ein Steuerungsystem (52), welches betreibbar ist, um den Betrieb der Entkopplungseinrichtungen (40) zu steuern.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Entkopplungseinrichtung (40) ein Sperrelement (42) aufweist, welches selektiv aus einer passiven Position in eine aktive Position bewegbar ist, in welcher das Sperrelement (42) die Bewegung von einer der Ventilnadeln (32) aus einer Position mit geschlossener Angießöffnung verhindert, wenn der bewegbare Rahmen (30) von einer Position zu einer anderen Position verlagert wird, und wobei das Steuerungssystem (52) zur Durchführung einer selektiven Bewegung jedes Sperrelements (42) in die aktive Position betreibbar ist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungssystem (52) von einer Bedienperson betätigbar ist, um jede ausgewählte Ventilnadel (32) von dem bewegbaren Rahmen (30) zu entkoppeln.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungssystem (52) Informationen über die Position der Ventilnadel (32) ausgibt.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Vielzahl von Sensoren (28), die angeordnet sind, um während der Befüllung jedes Formhohlraumes (24) Prozessdaten an eine Steuerung (54, 56) zu übermitteln, wobei das Steuerungssystem (52) die Entkopplung jeder Ventilnadel (32) basierend auf Signalen von den Sensoren (28) steuert.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Prozessdaten zumindest eine Art von Daten enthalten, die aus der Gruppe von Daten ausgewählt ist, die besteht aus: Temperatur, Druck, Reibkraft und Belastung.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sensoren so konfiguriert sind, mindestens eine Art von Daten zu erfassen, die aus der Gruppe von Daten ausgewählt ist, die besteht aus: Temperatur, Druck, Reibkraft und Belastung.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sensoren (28) so konfiguriert sind, mindestens eine Art von Daten zu erfassen, die aus der Gruppe von Daten ausgewählt ist, die besteht aus: Temperatur der Schmelze in jeder Düse, Druck der Schmelze in jeder Düse, Reibung zwischen der Schmelze und jeder Düse und der Belastung in jeder Düse durch den Schmelzefluss.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Sperrelement (42) einen fluidbetätigten Kolben aufweist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Sperrelement (42) ein Kolben ist, der in Richtung der aktiven Position durch ein Kolben-Vorspannelement (48) vorgespannt ist, wobei die Entkopplungseinrichtung (40) ferner ein Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement (50) aufweist, das bewegbar ist zwischen einer Verriegelungsposition, in welcher das Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement (50) das Kolben-Vorspannelement (48) davon abhält, den Kolben in die aktive Position zu bewegen, und einer Freigabeposition, in welcher das Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement (50) dem Kolben-Vorspannelement (48) erlaubt, den Kolben in die Freigabeposition zu bewegen.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement (50) eine Magnetschalteinrichtung aufweist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Kolben-Vorspannelement-Verriegelungselement eine Vielzahl von Magnetschalteinrichtungen aufweist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der entkoppelbare Verbinder (36, 60) einen Kugelkolben (36) aufweist, der an einem von dem bewegbaren Rahmen (30) und einer zugeordneten Ventilnadel (32) angeordnet ist, und in Eingriff mit einer Vertiefung (38) auf dem anderen von dem bewegbaren Rahmen (30) und der zugeordneten Ventilnadel (32) bringbar ist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Vielzahl von Sensoren (28) Bildsensoren enthält.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die entkoppelbaren Verbinder (36, 60) Aktuatoren enthalten, die von dem Steuerungssystem (52) bewegbar sind, zwischen einer zurückgeführten Position, in welcher der Aktuator von der zugeordneten Ventilnadel (32) zurückgezogen ist, und einer vorbewegten Position, in welcher der Aktuator in einen Verriegelungseingriff mit der zugeordneten Ventilnadel (32) nach vorne bewegt ist.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Aktuatoren lineare Magnetschalteinrichtungen sind.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 16, wobei jeder entkoppelbare Verbinder (36, 60) ein Elektromagnet auf dem bewegbaren Rahmen (30) ist, und welcher magnetisch in Eingriff mit einem magnetisch anziehenden Element auf der Ventilnadel (32) bringbar ist, wobei das Steuerungssystem (52) die Stromzufuhr zum Elektromagneten steuert, um den magnetischen Eingriff des Elektromagneten mit dem magnetisch anziehenden Element auf der Ventilnadel (32) zu steuern.
Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Heißkanal-Spritzgießvorrichtung (10) mit einer Vielzahl von Heißkanaldüsen (20), welche über eine Vielzahl von Angießöffnungen (27) mit einer Vielzahl von Formhohlräumen (24) in Verbindung stehen, aufweisend: a) Durchführen einer Vielzahl von Gießzyklen, in welchen i) ein bewegbarer Rahmen (30), der eine Vielzahl von Ventilnadeln (32) hält, aus einer Position mit geschlossenen Angießöffnungen (27) bewegt wird, in welcher die Ventilnadeln (32) die Angießöffnungen (27) versperren, um ein Strömen von Schmelze in die Formhohlräume (24) zu verhindern, in eine Position mit offenen Angießöffnungen (27), in welcher die Ventilnadeln (32) von den Angießöffnungen (27) zurückgeführt sind, um Schmelze zu ermöglichen, in die Formhohlräume (24) einzudringen, ii) nach Schritt i) Schmelze durch die Heißkanaldüsen (20) in die Vielzahl von Formhohlräumen (24) geführt wird, und iii) nach Schritt ii) der bewegbare Rahmen (30) aus der Position mit offenen Angießöffnungen (27) in die Position mit geschlossenen Angießöffnungen (27) bewegt wird; b) Empfangen von Prozessdaten von einer Vielzahl von Sensoren (28) durch ein Steuerungssystem während Schritt a); und c) Entkoppeln wenigstens einer Ventilnadel (32) von dem bewegbaren Rahmen (30) und Verhindern eines Zurückführens von wenigstens einer Ventilnadel (32) aus wenigstens einer Angießöffnung (27) unter Verwendung des Steuerungssystems (52), basierend auf den empfangenen Prozessdaten.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt c) ferner das Sperren einer Bewegung der wenigstens einen Ventilnadel (32) aufweist, um ein Zurückführen von wenigstens einer Ventilnadel (32) aus wenigstens einer Angießöffnung (27) zu verhindern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei Schritt c) manuell durch eine Bedienperson der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung (10) über eine Benutzerschnittstelle mit dem Steuerungssystem (52) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei Schritt c) automatisch durch das Steuerungssystem (52) durchgeführt wird.
Heißkanal-Spritzgießvorrichtung (10), aufweisend: – eine Vielzahl von Heißkanaldüsen (20); – einen bewegbaren Rahmen (30); – eine Vielzahl von Ventilnadeln (32), die durch einen entkoppelbaren Verbinder (36, 60) mit dem bewegbaren Rahmen (30) verbindbar sind; – eine Vielzahl von Entkopplungseinrichtungen (40), welche den Ventilnadeln zugeordnet sind, wobei jede Entkopplungseinrichtung (40) betätigbar ist, um eine der zugeordneten Ventilnadeln (32) von dem bewegbaren Rahmen (30) zu entkoppeln; – eine Vielzahl von Sperrelementen (42), welche die Bewegung von ausgewählten Ventilnadeln nach dem Entkoppeln vom Rahmen verhindern; – ein Steuerungssystem (52), das betreibbar ist, um den Betrieb der Entkopplungseinrichtungen (40) zu steuern.