DE112015002979T5

DE112015002979T5 - Modulare Seitenangießdüse und Gießform

Info

Publication number: DE112015002979T5
Application number: DE112015002979.6T
Authority: DE
Inventors: Swen Spuller; Marco Herdel
Original assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Current assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2015197799A1; US20150375436A1; DE102014009437A1; US9649800B2

Abstract

Eine modulare Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung zum Herstellen von Gussteilen mit einer Vielzahl von Spritzgießkavitäten (51) und einer Vielzahl von Seitenangießdüsen (30), die mit den Schmelzeauslasskanälen eines Verteilers der Spritzgießvorrichtung und mit den Spritzgießkavitäten verbunden sind. Jede Düse weist einen Düsenflanschabschnitt mit einem ersten Schmelzekanal auf, der entlang einer ersten Achse angeordnet ist und jede Seitenangießdüse weist ferner einen separaten und abnehmbaren Düsenkopfabschnitt auf, der mit dem Düsenflanschabschnitt (31) über ein Gleitverbindungselement (36) verbunden ist, welches eine axiale Bewegung des Düsenkopfabschnitts oder des Düsenflanschabschnitts ermöglicht. Die Spritzgießkavitäten (51) sind in einem Gießformeinsatz (50) angeordnet, welcher gemeinsam mit dem Düsenkopfabschnitt (35) und den Düsenspitzen (14) abnehmbar ist, während der Düsenflanschabschnitt (31) in der anfänglichen Betriebsposition in der Spritzgießvorrichtung (10) gehalten wird.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung und Verfahren zum Spritzgießen. Genauer, diese Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse zum seitlichen oder Randangießen und damit zusammenwirkende Formkavitäten, die gemeinsam eine modulare und demontierbare Baugruppe bilden. Ebenso betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Montage, Demontage und Wartung einer Heißkanal-Seitenangießdüse und damit zusammenwirkender Formkavitäten.
Heißkanalspritzgießsysteme und Verfahren zum Spritzgießen, die Heißkanalspritzgießsysteme verwenden, sind bekannt.
Seitlich angießende oder randangießende Heißkanalspritzgießsysteme und Verfahren zum Spritzgießen, welche seitlich angießende oder randangießende Heißkanalspritzgießsysteme verwenden, sind ebenfalls bekannt. Falls keine Ventilnadel zum Steuern des Zustroms einer Schmelze in die Kavität verwendet wird, werden die Seitenangießdüsen offene oder thermisch angießende Düsen genannt.
Es gibt bekannte Gestaltungen von offenen seitlich angießenden Heißkanalgießdüsen, die von einem Heißkanalausrüster hergestellt werden und diese Heißkanaldüsen und der zugehörige Verteiler werden von einem spezialisierten Formenhersteller zusammengebaut, der mit dem Heißkanalausrüster zusammenarbeitet.
Es gibt bekannte Gestaltungen von offenen seitlich angießenden Heißkanalgießsystemen, bei welchen die Düsenspitzen an jedem Angießbereich abgedichtet und gehalten werden, um Leckage von Schmelze um die Spitzen herum zu verhindern, und um die Spitzen während der axialen Verschiebung der Düse, die durch thermische Ausdehnung verursacht wird, gegenüber den Angießöffnungen auszurichten. Falls die Dichtungen über eine Presspassung (oder dergleichen) wenigstens teilweise in einen Formbereich nahe zu den Angießöffnungen ragen, besteht ein Bedarf, die Dichtungen und die Spitzen zu entkoppeln, um eine einfache, schnelle und sichere Montage, Demontage und Wartung der Seitenangießdüse und ihrer Komponenten zu ermöglichen.
Bei einigen der bekannten Gestaltungen sind die Formhohlräume aus mehreren Teilen aufgebaut, um den Hohlraum der Formhohlräume auszubilden, welcher unter hohem Druck stehende Schmelze aufnimmt, und dies erzeugt Nahtlinien auf den Teilen oder könnte zu Leckage führen.
Es besteht ein Bedarf, einige der Einschränkungen der bekannten seitlich angießenden Heißkanalsysteme zu überwinden.
Es besteht ein Bedarf, einige der Einschränkungen der bekannten seitlich angießenden Heißkanalsysteme zu überwinden, die von einem Heißkanalausrüster hergestellt sind und die durch einen anderen Formbauer in eine Gießbaugruppe eingebaut werden, welche die Form und das seitlich angießende Heißkanalsystem einschließt.
Es besteht weiterhin ein Bedarf, die Montage, Demontage und Wartung von seitlich angießenden Heißkanaldüsen weiter zu verbessern, jedoch ohne die Leistungsfähigkeit des gesamten Heißkanalsystems einzuschränken oder zu reduzieren.
Es besteht weiterhin ein Bedarf, die Leckage im Bereich des Hohlraums der Formhohlräume zu verhindern, welche durch die bekannte Gestaltung der Formhohlräume und Formeinsätze verursacht wird.
Es besteht weiterhin ein Bedarf, das Erscheinen von Nahtlinien auf den Gussteilen zu verhindern, die durch die bekannte Gestaltung der Formhohlräume und Formeinsätze verursacht werden.
Diese Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse zum seitlichen oder Randangießen und damit zusammenwirkende Formkavitäten, welche gemeinsam eine modulare und demontierbare Baugruppe bilden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist eine modulare Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung zum Herstellen von Gussteilen eine Vielzahl von Spritzgießkavitäten und eine Vielzahl von Seitenangießdüsen auf, die mit den Schmelzeauslasskanälen eines Verteilers der Spritzgießvorrichtung und mit den Spritzgießkavitäten verbunden sind. Jede Düse kann in einigen Ausführungsformen einen Düsenflanschabschnitt mit einem ersten Schmelzekanal aufweisen, der entlang einer ersten Achse angeordnet ist und jede Seitenangießdüse kann in einigen Ausführungsformen ferner einen separaten und in einigen Ausführungsformen einen abnehmbaren Düsenkopfabschnitt aufweisen, der mit dem Flanschabschnitt über ein Gleitverbindungselement verbunden ist, welches eine axiale Bewegung des Düsenkopfabschnitts oder des Düsenflanschabschnitts ermöglicht. Jeder Düsenkopfabschnitt hält wenigstens zwei Düsenspitzen, die wenigstens teilweise über eine äußere Fläche des Düsenkopfabschnitts nach außen ragen, und jede Düsenspitze ist von einem Düsendichtelement umgeben. Auf diese Weise weist die Vorrichtung eine Struktur mit einer zweiteiligen Düse auf, welche Schwierigkeiten aufgrund thermischer Ausdehnung vermeidet und eine vereinfachte Wartung ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung weist der Düsenkopfabschnitt wenigstens zwei weitere Schmelzekanalabschnitte auf, wobei jeder weitere Schmelzekanalabschnitt eine zweite Achse aufweist, die in einem Winkel gegenüber der ersten Achse angeordnet ist. Eine Düse mit einem weiteren Schmelzekanalabschnitt mit angewinkelter Achse ermöglicht die Herstellung von Gussteilen, für welche ein seitliches Angießen erforderlich ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung ist jede Spritzgießkavität in einem Gießformeinsatz angeordnet, welcher gemeinsam mit dem Düsenkopfabschnitt und den Düsenspitzen abnehmbar ist, während der Düsenflanschabschnitt in der anfänglichen Betriebsposition in der Heißkanal-Spritzgießvorrichtung gehalten wird. Dieser Aufbau der Spritzgießvorrichtung ermöglicht eine einfache Demontage des Düsenkopfabschnitts und daher auch einen einfachen Zugang zu den Düsenspitzen, insbesondere im Fall einer Störung und einer erforderlichen Wartung.
Bei einer weiteren Ausführungsform der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung ist jede Spritzgießkavität entlang einer dritten Achse angeordnet, welche parallel zur ersten Achse angeordnet ist. Insbesondere ist die dritte Achse auch parallel zur Richtung der Öffnungsbewegung der Gießform. Jeder Gießformeinsatz weist einen seitlichen Wandabschnitt auf, der zwischen einer inneren Oberfläche und einer äußeren Oberfläche des Gießformeinsatzes definiert ist. Der seitliche Wandabschnitt weist ferner eine Angießöffnung auf, die benachbart zu einer Düsenspitze angeordnet ist. Der seitliche Wandabschnitt weist einen Dichtabschnitt zum Aufnehmen und Positionieren des Düsendichtelements auf. Diese Gestaltung dient zum Vorsehen einer guten Lagerung der Düsenspitze an der Angießöffnung, um im Betrieb eine Leckage von Schmelze während der Füllung der Kavität zu vermeiden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung weist jeder Gießformeinsatz einen durchgehenden seitlichen Wandabschnitt auf, der zwischen einer durchgehenden inneren Oberfläche und einer durchgehenden äußeren Oberfläche definiert ist, um im Betrieb eine Leckage von Schmelze während der Füllung der Kavität zu verhindern. Es besteht die Gefahr einer Leckage an Fügestellen (unterbrochenen Wandabschnitten) mehrteiliger Gießformeinsätze. Zudem entstehen an Fügestellen unerwünschte Nahtlinien an den Gussteilen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung definiert jede Spritzgießkavität die volle Gestalt des Gussteils in einem einzigen Einspritzvorgang. Eine solche Ausführungsform unterstützt auch unerwünschter Nahtlinien an den Gussteilen zu vermeiden.
Bei einer weiteren Entwicklung der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung ist jede Gießkavität von Flüssigkeitskühlkanälen umgeben. Die Kühlkanäle ermöglichen eine schnelle und gleichmäßige Kühlung des Gussteils, um kurze Gießzyklen zu erreichen.
Bei einer weiteren Entwicklung weist die modulare Baugruppe für Heißkanal-Spritzgießvorrichtung wenigstens einen abnehmbaren Gießkavitätenbehälter auf. Jeder Gießkavitätenbehälter weist wenigstens zwei Öffnungen zum Aufnehmen und Halten eines abnehmbaren Gießformeinsatzes auf. Eine Ausführungsform, die einen Gießkavitätenbehälter aufweist, ermöglicht eine einfache Montage und Demontage des Düsenkopfs und der Düsenspitzen.
Bei einer weiteren Entwicklung der modularen Baugruppe für die Heißkanal-Spritzgießvorrichtung bilden der Düsenkopfabschnitt und die Düsenspitzen zusammen mit den entsprechenden Gießkavitäten und den entsprechenden Gießformeinsätzen eine Baugruppe von Heißschmelze- und Kaltschmelze-Elementen, welche gemeinsam als Baugruppeneinheit entnehmbar sind. Die Verwendung von Baugruppeneinheiten vereinfacht die Wartung der Spritzgießvorrichtung.
Die Erfindung betrifft auch eine modulare Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung mit einem Gießkavitätenbehälter, wenigstens zwei Gießkavitäteneinsätzen, einer Düse mit einem Düsenflanschabschnitt und einem Düsenkopfabschnitt. Der Düsenkopfabschnitt weist wenigstens zwei Düsenspitzen mit zwei Düsendichtelementen auf. Die Düsenspitzen und die Düsendichtelemente sind in Öffnungen der Formkavitäteneinsätze befestigt. Die Elemente der modularen Baugruppe sind gemeinsam als eine Baugruppeneinheit abnehmbar, wenn sich das Formwerkzeug der Spritzgießvorrichtung in einer stationären geöffneten Position befindet. Diese modulare Baugruppe ermöglicht einen einfachen Zusammenbau der Spritzgießmaschine und einen vereinfachten Austausch der Komponenten der modularen Baugruppe.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine offene Heißkanal-Seitenangießdüse einen Düsenkopf auf, der wenigstens zwei Düsenspitzen und zwei Düsendichtungen hält, die am Formangießbereich gekoppelt, gehalten, befestigt oder verriegelt sind und die zumindest teilweise in einen neben dem Formangießbereich angeordneten Bereich der Form ragen. Diese dichtende Verbindung verhindert jede axiale thermische Ausdehnungsbewegung der Düsenspitzen und Düsendichtungen entlang einer Achse der Heißkanaldüse, welche den Hauptpfad einer Schmelze definiert, welche durch den Schmelzekanal des Heißkanaldüsenkörpers fließt. Danach zweigt der Schmelzefluss unter bestimmten Winkeln wie 90° oder 60° ab und fließt zu den Spitzen und zu den Angießöffnungen. Die Spitzen und Dichtungen werden auf diese Weise im Betrieb gehalten, um eine Leckage der Schmelze um die Dichtungen herum und darunter zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Schritte Montage, Demontage und Wartung einer Heißkanal-Seitenangießdüse und ihrer Komponenten durch Herstellen einer abnehmbaren und modularen Baugruppe erreicht, welche einige oder alle der folgenden Elemente aufweist:

a) einen abnehmbaren Bereich der Heißkanaldüse, der als der Düsenkopf definiert ist, welcher die Düsenspitzen und Düsendichtungen hält,
b) wenigstens zwei abnehmbare Düsenspitzen und zwei Düsenspitzendichtungen, die an den Düsenkopf gekoppelt sind,
c) wenigstens zwei abnehmbare Gießformeinsätze mit darin angeordneten Gießkavitäten, welche den gesamten äußeren Bereich der Gussteile definieren und
d) abnehmbare Gießkavitätenbehälter, welche eine Lagerung für mindestens zwei Gießkavitäten zur Verfügung stellen, unter der zusätzlichen Bereitstellung
e) einer teleskopischen Verbindung oder einer teleskopischen Kupplung, die einen Schmelzekanal zwischen dem Düsenkopf und dem Düsenflanschabschnitt aufweist. Diese teleskopische Verbindung ist so gestaltet, dass sie a) die axiale thermische Ausdehnung des Düsenkopfs und des Düsenflanschabschnitts im Betrieb erlaubt, unter Berücksichtigung, dass der Düsenkopf an der Angießöffnung fest durch die Düsendichtungen gehalten ist und b) die einfache Entkopplung des Düsenkopfs vom Düsenflanschabschnitt erlaubt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zusammenbauen einer modularen Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung aufweisend:

– wenigstens eine Formplatte,
– einen Düsenflanschabschnitt, der an der Formplatte angeordnet ist,
– einen Formkavitätenbehälter, wenigstens zwei Formkavitäteneinsätze, einen einzelnen Düsenkopfabschnitt, der wenigstens zwei Düsenspitzen hält.

Das Verfahren zum Zusammenbauen weist die folgenden Schritte auf:

– Montieren der Düsenspitzen durch seitliches Heranschieben zum Düsenkopfabschnitt,
– Montieren der Formkavitäteneinsätze durch seitliches Heranschieben zu den Düsenspitzen und zum Düsenkopfabschnitt,
– Einsetzen der Formkavitäteneinsätze mit den Düsenspitzen und dem Düsenkopfabschnitt in den Formkavitätenbehälter durch axiales Heranschieben, dabei eine modulare Baugruppe bildend und
– Montieren der modularen Baugruppe an die Formplatte und an den Düsenflanschabschnitt durch axiales Heranschieben.

Durch dieses Verfahren wird das Zusammenbauen der modularen Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung vereinfacht. Das Verfahren bietet die Möglichkeit, die modulare Baugruppe auf sehr einfache Weise durch Heranschieben von Elementen vorzumontieren. Beim Austauschen der Baugruppe muss nur die modulare Baugruppe durch axiales Heranschieben montiert werden. Die Montagezeit wird dadurch verkürzt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Demontieren einer modularen Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung aufweisend:

– wenigstens eine Formplatte,
– einen Düsenflanschabschnitt, der an der Formplatte angeordnet ist,
– eine modulare Baugruppe, die von einem Formkavitätenbehälter, wenigstens zwei Formkavitäteneinsätzen und einem einzelnen Düsenkopfabschnitt gebildet wird, der wenigstens zwei Düsenspitzen hält.

Das Verfahren zum Demontieren weist die folgenden Schritte auf:

– Entfernen der modularen Baugruppe von der Formplatte und vom Düsenflanschabschnitt durch axiales Wegschieben von der Formplatte und vom Düsenflanschabschnitt,
– Entfernen der Formkavitäteneinsätze und des Düsenkopfabschnitts mit den Düsenspitzen durch axiales Wegschieben vom Formkavitätenbehälter, und
– Lösen der Formkavitäteneinsätze und der Düsenspitzen durch seitliches Wegschieben vom Düsenkopfabschnitt.

Das Verfahren bietet die Möglichkeit, die modulare Baugruppe als Ganzes durch axiales Wegschieben von der Spritzgießmaschine zu demontieren, ohne die Notwendigkeit, die Elemente der Baugruppe einzeln zu Demontieren. Dies begrenzt die Stillstandszeit der Spritzgießmaschine, die durch einen Produktionsstopp verursacht wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren hervor.
1 zeigt eine erste Schnittdarstellung einer Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen und zwei modulare Baugruppen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine zweite teilweise Schnittdarstellung der modularen Baugruppe aus 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt den Teilschnitt III-III durch die Bodenseite der in den 1 und 2 gezeigten modularen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt in einer Schnittdarstellung ein unteres Detail der modularen Baugruppe aus den 1 und 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt eine erste Explosions-Schnittdarstellung eines Bereichs der in den 1 und 2 gezeigten modularen Baugruppe mit Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Komponenten der Vorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine zweite Explosions-Schnittdarstellung eines Bereichs der in den 1 und 2 gezeigten modularen Baugruppe mit stärkerem Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Komponenten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt eine dritte Explosions-3D-Darstellung eines Bereichs der in den 1 und 2 gezeigten beispielhaften modularen Baugruppe mit zusätzlichem Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Gießkavitätenbehältern.
8 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher abzweigende Schmelzekanäle am Düsenkopf einen anderen Winkel aufweisen als den 90°-Winkel der Schmelzekanäle im Düsenkopf, der in 4 und 8 gezeigt ist.
10 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die teleskopische Verbindung näher zum Düsenflansch gerückt ist.
Wie in 1–10 gezeigt ist, betrifft diese Erfindung eine Heißkanaldüse zum seitlichen oder Randangießen und damit zusammenwirkende Formkavitäten, welche gemeinsam eine modulare und demontierbare Baugruppe bilden.
Es wird Bezug auf 1 genommen, welche eine modulare Baugruppe zeigt, die innerhalb einer seitlich angießenden oder randangießenden Heißkanalspritzgießvorrichtung 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Die Vorrichtung 10 weist einen Verteiler 20 auf, der innerhalb einer ersten Werkzeugplatte 62 angeordnet ist und eine Vielzahl von Seitenangießdüsen 30 zum seitlichen Angießen wenigstens zweier separater Gießkavitäten 51. Geschmolzener Werkstoff (Schmelze) fließt von der Maschinendüse 11, welche die Maschinenplatte 12 durchdringt, in den Schmelzeeinlasskanal 21 und durch die Schmelzeauslasskanäle 22 des Verteilers, durch die Düsen 30 und in Gießkavitäten 51 in Gießformeinsätzen 50.
Jede Düse 30 weist einen Düsenflanschabschnitt 31 auf, welcher in einer axialen Richtung des Düsenflanschabschnitts 31 in einer Weise am Verteiler 20 anliegt, dass Schmelze vom Schmelzeauslasskanal 22 in den ersten Schmelzekanal 32 fließen kann, der entlang einer ersten Achse 33 im Düsenflanschabschnitt 31 angeordnet ist. In der entgegengesetzten axialen Richtung durchdringt der Düsenflanschabschnitt 31 die zweite Werkzeugplatte 63 und ist mit seinem Flansch an der zweiten Werkzeugplatte 63 gelagert.
Jede Seitenangießdüse 30 weist einen separaten und entnehmbaren Düsenkopfabschnitt 35 auf, welcher über ein Gleitverbindungselement 36 mit dem Flanschabschnitt 31 gekoppelt ist. Das Gleitverbindungselement 36 ermöglicht eine axiale Bewegung des Düsenkopfabschnitts 35 oder des Düsenflanschabschnitts 31, um etwaige Schwierigkeiten aufgrund thermischer Ausdehnung zu vermeiden und die Demontage des Düsenkopfsegments 35 und des Düsenflanschabschnitts 31 zu ermöglichen.
Jeder Düsenkopfabschnitt hält wenigstens zwei Düsenspitzen 14, welche in seitlichen Öffnungen des Düsenkopfabschnitts 35 angeordnet sind. Gemäß der Erfindung ist die Zahl der Düsenspitzen 14, die am Düsenkopfabschnitt angeordnet sind, nicht auf zwei Düsenspitzen 14 beschränkt. Abhängig von der Größe des Düsenkopfabschnitts 35 und der Düsenspitzen 14 können 4, 6, 8, 10, 12 oder sogar mehr Düsenspitzen 14 in seitlichen Öffnungen des Düsenkopfabschnitts 35 angeordnet sein. Es ist auch möglich, eine ungerade Zahl von Düsenspitzen 14 am Düsenkopfabschnitt 35 anzuordnen, wie beispielsweise 3, 5, 7, 9 oder mehr Düsenspitzen 14. Die Düsenspitzen 14 ragen teilweise über die äußere Oberfläche 39 des Düsenkopfabschnitts 35 hinaus.
1 zeigt zwei weitere Schmelzekanalabschnitte 37 des Düsenkopfabschnitts 35. Die weiteren Schmelzekanalabschnitte 37 sind entlang einer zweiten Achse 38 angeordnet, welche in einem Winkel gegenüber der ersten Achse 33 angeordnet ist.
Die Spritzgießkavitäten 51 sind in entnehmbar angeordneten Gießformeinsätzen 50 angeordnet. Zum Demontieren der Spritzgießvorrichtung 10 sind die Gießformeinsätze 50 zusammen mit dem Düsenkopfabschnitt 35 und den Düsenspitzen 14 entnehmbar, während der Düsenflanschabschnitt 31 mit seinem Flansch an der zweiten Werkzeugplatte 63 gelagert bleibt und auf diese Weise unbeeinflusst in der anfänglichen Betriebsposition in den Werkzeugplatten 62, 63 innerhalb der Spritzgießvorrichtung 10 bleibt.
Die Spritzgießkavitäten 51 sind entlang einer dritten Achse 52 angeordnet, welche parallel zur ersten Achse 33 ist. Die Gießformeinsätze 50 weisen seitliche Wandabschnitte 53 auf, die zwischen einer inneren Oberfläche 55 und einer äußeren Oberfläche 56 definiert sind. Die seitlichen Wandabschnitte 53 weisen eine Angießöffnung 57 auf, die benachbart zu einer Düsenspitze 14 angeordnet ist. Jede Düsenspitze 14 ist von einem Düsendichtungselement 16 umgeben. Der seitliche Wandabschnitt 53 nimmt das Düsendichtungselement 16, das zum Abdichten der Düse im Dichtungsabschnitt 54 dient, auf und positioniert es. Da der in 1 gezeigte Gießformeinsatz einteilig ausgebildet ist, weist jeder Gießformeinsatz 50 einen durchgehenden seitlichen Wandabschnitt 53 auf. Die Spritzgießformeinsätze 50 weisen Flüssigkeitskühlkanäle 59 auf, welche die Gießkavitäten 51 umgeben, um eine Temperierung der Gießkavitäten 51 zu ermöglichen.
Die modulare Baugruppe 80 für die Spritzgießvorrichtung 10 weist wenigstens einen entnehmbaren Gießkavitätenbehälter 70 auf. In 1 sind zwei Gießkavitätenbehälter 70 gezeigt. In 1 weist jeder Gießkavitätenbehälter 70 zwei Öffnungen 71 auf, innerhalb welcher ein entnehmbarer Gießformeinsatz 50 aufgenommen ist. Aufgrund der Gestaltung der Bauteile der modularen Baugruppe für die Spritzgießvorrichtung 10 sind der Düsenkopfabschnitt 32 und die Düsenspitzen 14 zusammen mit den entsprechenden Gießkavitäten 51 und den entsprechenden Gießformeinsätzen 50 als Baugruppeneinheit entnehmbar.
Diese Elemente bilden eine Baugruppe von Heißschmelze- und Kaltschmelze-Elementen.
2 zeigt eine zweite teilweise Schnittdarstellung der modularen Baugruppe für die Heißkanalvorrichtung 10 zum seitlichen Angießen, die in 1 gezeigt ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in 1. Wie in 2 aus einer anderen Position gezeigt ist, steht die Düse 30 in einem dichtenden Kontakt mit dem Verteiler 20 und ein dichtender Kontakt mit den Gießkavitäteneinsätzen 50 wird durch die Düsenspitzen 14 und die Düsendichtelemente 16 hergestellt.
Da die Düse 30 in einer ersten festen Position durch den Düsenflanschabschnitt 31 gegenüber dem Verteiler 20 angeordnet ist und in einer zweiten festen unteren Position durch die Düsenspitzen 14 und die Dichtelemente 16, die mit dem Düsenkopfabschnitt 35 verbunden sind, könnte die Düse 30 im Fall einer axialen thermischen Ausdehnung der Düsenspitzen 14 und der Düsendichtelemente 16 aufgrund einer hohen Spannung beschädigt werden. Aus diesem Grund, und um Schwierigkeiten zu vermeiden, ist die Düse 30 in zwei Teile getrennt, welche relativ zueinander gleiten, wie in 3 und 4 gezeigt ist. Ein Teil ist der Düsenflanschabschnitt 31 und der andere Teil ist der Düsenkopfabschnitt 35, welcher die Düsenspitzen 14 und die Düsendichtelemente 16 hält.
3 zeigt den Teilschnitt III-III durch die Bodenseite der beispielhaften modularen Baugruppe für die Heißkanalvorrichtung 10, die in den 1 und 2 gezeigt ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in 1 und 2. Der Gießkavitätenbehälter 70 ist innerhalb der zweiten Werkzeugplatte 63 angeordnet. Der Gießkavitätenbehälter 70 weist vier Öffnungen 71 auf, die gleichmäßig um den Düsenkopfabschnitt 35 angeordnet sind und innerhalb welcher die Gießformeinsätze 50 aufgenommen sind. Ebenso weist der Düsenkopfabschnitt 35 vier Düsenspitzen 14 auf, welche gleichmäßig um den Düsenkopfabschnitt 35 verteilt sind. Die Düsendichtelemente 16 sind in seitlichen Wandabschnitten 53 der Gießformeinsätze 50 aufgenommen.
4 zeigt im Schnitt ein Detail der beispielhaften modularen Baugruppe für die Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen, welche in den 1 und 2 gezeigt ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in 1 und 2.
4 zeigt einen Düsenkopfabschnitt 35 mit zwei Düsenspitzen 14, welche in seitlichen Öffnungen des Düsenkopfabschnitts 35 angeordnet sind. Jede Düsenspitze 14 weist ein Düsendichtelement 16 auf, welches in einem seitlichen Wandbereich 53 des Gießformeinsatzes 50 aufgenommen ist. Der seitliche Wandabschnitt 53 weist eine Angießöffnung 57 auf, welche benachbart zur Düsenspitze 14 angeordnet ist. Der seitliche Wandbereich 53 nimmt das Düsendichtelement 16, welches zum Abdichten der Düse am Dichtabschnitt 54 dient, auf und positioniert es. Der Düsenkopfabschnitt 35 weist zwei weitere Schmelzekanalabschnitte 37 des Düsenkopfabschnitts 35 auf. Die weiteren Schmelzekanalabschnitte 37 sind entlang einer zweiten Achse 38 angeordnet.
Auch ein Heizer 83 zum Temperieren des Düsenkopfabschnitts 31 und ein Heizer 84 zum Temperieren des Düsenkopfs 35 sind in 4 gezeigt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ragen die Düsenspitzen 14 und die Düsendichtelemente 16 in einen Bereich des Formanschnitts, um eine wirksame Abdichtung der Spitzen zu gewährleisten und eine Leckage der Schmelze und deren Überwinden der Düsendichtelemente 16 zu verhindern.
Falls eine Düsenspitze 14 oder ein Düsendichtelement 16 beschädigt ist und von der Düse 30 entfernt werden muss, bietet die Erfindung einen modularen Gestaltungsansatz.
5 zeigt eine erste Explosions-Schnittdarstellung eines Bereichs der beispielhaften modularen Baugruppe 80 für die Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen, die in den 1 und 2 gezeigt ist, mit Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Komponenten der Vorrichtung. 6 zeigt eine zweite Explosions-Schnittdarstellung eines Bereichs der beispielhaften modularen Baugruppe für die Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen, die in den 1 und 2 gezeigt ist, mit stärkerem Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Komponenten der Baugruppe. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in den 1 bis 4.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, sind mehrere Komponenten der Düse 30 und der Gießform auf eine einfache Weise entnehmbar und ersetzbar, was die durch den Produktionsstopp bedingte Stillstandszeit begrenzt.
Die zweiteilige Düse 30 ermöglicht es, dass der Düsenflanschabschnitt 31 in einer festen Position relativ zum Verteiler 20 und einer Werkzeugplatte 63 angeordnet sein kann, während der Düsenkopfabschnitt 31 von vorne entfernt werden kann, wenn die Gießform zur Wartung in einer stationären offenen Position ist.
7 zeigt eine dritte Explosions-3D-Darstellung eines Bereichs der beispielhaften modularen Baugruppe 80 für die Heißkanalvorrichtung 10 zum seitlichen Angießen, die in den 1 und 2 gezeigt ist, mit zusätzlichem Schwerpunkt auf den entnehmbaren und modularen Gießkavitätenbehältern 70. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in den 1 bis 6.
Wie in den 3, 5, 6 und 7 gezeigt ist, weist das beispielhafte modulare System mehrere Gießkavitätenbehälter 70 auf, welche wenigstens zwei Öffnungen 71 aufweisen, um wenigstens zwei Gießformeinsätze 50 auf feste, jedoch entnehmbare Weise anzuordnen. In 7 gibt es eine 3D-Darstellung eines Gießkavitätenbehälters 70 mit vier Öffnungen 71, um vier Gießformeinsätze 50 in Verbindung und im Zusammenwirken mit vier Formkernen 75 zu positionieren.
Wie in den 5 und 6 weiter gezeigt ist, wenn sich die Gießform in einer offenen stationären Position zur Wartung befindet, können die Gießformeinsätze 50 von der zweiten Werkzeugplatte 63 entfernt werden, zusammen mit wenigstens zwei Gießformeinsätzen 50 und mit dem Düsenkopfabschnitt 35 einschließlich Düsenspitzen 14 oder Düsendichtelementen 16.
8 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und auch 9 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher abzweigende Schmelzekanäle des Düsenkopfs einen unterschiedlichen Winkel aufweisen als den 90°-Winkel der Schmelzekanäle im Düsenkopf, der in 4 und 8 gezeigt ist. 10 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die teleskopische Verbindung näher zum Düsenflansch gerückt ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in den 1 bis 7.
Die Seitenangießdüse 30 aus 8 unterscheidet sich von den Seitenangießdüsen 30 der 1 bis 7 durch die Verwendung eines anderen Heizers 83, welcher einfacher zu warten ist. Auch der Flansch des Düsenflanschabschnitts 31 der Düse 30 ist in anderer Weise gestaltet, um in einer vertieften Lagerstelle 64 der zweiten Werkzeugplatte 63 aufgenommen zu werden. Eine dritte Variation im Vergleich mit den vorhergehenden Ausführungsformen der 1 bis 7 ist das größere Schmelzevolumen innerhalb des Düsenkopfabschnitts 35 und die Anordnung des Heizers 84 innerhalb des Düsenkopfabschnitts 35.
Die Seitenangießdüse 30 aus 9 unterscheidet sich von der Seitenangießdüse 30 aus 8 darin, dass der Schmelzekanalabschnitt 37 im Düsenkopfabschnitt 35 einen Winkel aufweist, der von den 90 Grad, wie im Düsenkopfabschnitt 35 der 8 gezeigt ist, abweicht.
Die Seitenangießdüse 30 von 10 unterscheidet sich von der Seitenangießdüse 30 aus 8 durch eine unterschiedliche Gestaltung des Düsenflanschabschnitts 31 und des Düsenkopfabschnitts 35. Der Düsenkopfabschnitt 35 aus 10 erstreckt sich mehr entlang der ersten Achse 33 in Richtung zum Verteiler 20. Ein anders gestalteter Düsenflanschabschnitt 31 ist innerhalb einer vertieften Lagerstelle 64 der zweiten Werkzeugplatte 63 angeordnet. Der Düsenkopfabschnitt 35 ist mittels eines Gleitverbindungselements 36 auch an den Flanschabschnitt 31 gekoppelt. Anders als in der Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, ist das Gleitverbindungselement 36 innerhalb des Düsenkopfabschnitts 35 angeordnet. Wie bei der anderen Ausführungsform ermöglicht das Gleitverbindungselement 36 eine axiale Bewegung des Düsenkopfabschnitts 35 oder des Düsenflanschabschnitts 31 aus 10, um etwaige Schwierigkeiten aufgrund thermischer Ausdehnung zu vermeiden und die Demontage des Düsenkopfabschnitts 35 und des Düsenflanschabschnitts 31 zu ermöglichen.
Wie bereits in 1 gezeigt, weisen die Spritzgießformeinsätze 50 Flüssigkeitskühlkanäle 59 auf, welche die Gießkavitäten 51 umgeben, um eine Temperierung der Gießkavitäten 51 zu ermöglichen. Obwohl Flüssigkeitskühlkanäle 59 nicht an den Spritzgießformeinsätzen 50 der 2 bis 9 angeordnet gezeigt sind, ist es auch möglich, Flüssigkeitskühlkanäle 59 innerhalb der Spritzgießformeinsätze 50 der Ausführungsformen der 2 bis 9 anzuordnen.
Diese modulare Baugruppe 80 ist gebildet aus einem Gießkavitätenbehälter 70, mehreren Gießformeinsätzen 50 und einem einzelnen Düsenkopfabschnitt 35, der wenigstens zwei Düsenspitzen 14 und Düsendichtelemente 16 aufweist. Die modulare Baugruppe 80 ermöglicht die Montage, Demontage und Wartung der Spritzgießvorrichtung 10, auch wenn, wie in den 3, 4, 8, 9 und 10 gezeigt ist, die Düsenspitzen 14 und die Düsendichtelemente 16 in Öffnungen um die Angießöffnung 57 herum befestigt sind.
Wie in 5 gezeigt ist, nachdem die modulare Baugruppe 80, die gebildet wird aus einem Gießkavitätenbehälter 70, mehreren Gießformeinsätzen 50, einem einzelnen Düsenkopfabschnitt 35, der wenigstens zwei Düsenspitzen 14 und Düsendichtelemente 16 aufweist, von der entsprechenden Werkzeugplatte 63 entfernt wurde, kann der Gießkavitätenbehälter 70, der Düsenkopfabschnitt 35 mit den Düsenspitzen 14 und den Düsendichtelementen 16 durch axiales Wegschieben von der Werkzeugplatte 63 entfernt werden. Danach können die Gießformeinsätze 50 vom Düsenkopfabschnitt 35 und die Düsenspitzen 14 durch seitliches Wegschieben gelöst werden. Als nächstes können die Düsendichtelemente 16 und die Düsenspitzen 14 entfernt werden. In der Praxis braucht vielleicht nur eine Spitze 14 oder ein Düsendichtelement 16 ausgetauscht werden, aber die Schritte hierzu bleiben die Gleichen. Die gleichen Schritte aber in umgekehrter Reihenfolge werden verwendet, um den Düsenkopf und die Düsenspitzen 14 zu montieren oder zurück in dichtenden Kontakt mit den Angießöffnungen 57 zu bringen.
In einigen Fällen wird ein Heizer für den Düsenflanschabschnitt verwendet, aber wie in den 2, 4 und 8 gezeigt ist, wird ein Heizer 83 für den Düsenflanschabschnitt 31, bisweilen einschließlich des Düsenflansches verwendet, und ein anderer Heizer 84 (oder mehrere Heizer) werden für den Düsenkopf 35 verwendet. Für jeden Heizer wird wenigstens ein Thermoelement verwendet, um Temperatur während des Betriebs zu messen. Der Düsenkopfheizer 84 kann durch die Verwendung eines Heizer-Schnellverbinders auf schnelle Weise verbunden und getrennt werden.
Für einige Anwendungen und Werkstoffe kann die teleskopische Verbindung in der Nähe des Düsenflansches angeordnet werden, wie in 10 gezeigt ist.
Bezugszeichenliste

10: Heißkanalspritzgießvorrichtung
11: Maschinendüse
12: Maschinenplatte
14: Düsenspitze
16: Düsendichtelement
20: Verteiler
21: Schmelzeeinlasskanal
22: Schmelzeauslasskanal
30: Düse
31: Düsenflanschabschnitt
32: Erster Schmelzekanal
33: Erste Achse
35: Düsenkopfabschnitt
36: Gleitverbindungselement
37: Schmelzekanalabschnitt
38: Zweite Achse (eines weiteren Schmelzekanalabschnitts)
39: Äußere Fläche (des Düsenkopfabschnitts)
50: Gießformeinsatz
51: Spritzgießkavität
52: Dritte Achse (einer Spritzgießkavität)
53: Seitlicher Wandabschnitt
54: Dichtungsabschnitt
55: Innere Oberfläche
56: Äußere Oberfläche
57: Angießöffnung
59: Flüssigkeitskühlkanal
62: Erste Formplatte
63: Zweite Formplatte
64: Vertiefte Lagerstelle
70: Gießkavitätenbehälter
71: Öffnung des Gießkavitätenbehälters
75: Formkern
80: Modulare Baugruppe
83: Heizer
84: Heizer

Claims

Modulare Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung zum Herstellen von Spritzgussteilen aufweisend: – eine Vielzahl von Spritzgießkavitäten (51); und – eine Vielzahl von Seitenangießdüsen (30), die mit Schmelzeauslasskanälen (22) eines Verteilers (20) der Spritzgießvorrichtung (10) und mit den Spritzgießkavitäten (51) verbunden sind, wobei – jede Düse (30) einen Düsenflanschabschnitt (31) aufweist, mit einem ersten Schmelzekanal (32), der entlang einer ersten Achse (33) angeordnet ist, jede Seitenangießdüse (30) weist ferner einen separaten und abnehmbaren Düsenkopfabschnitt (35) auf, der mit dem Flanschabschnitt (31) über ein Gleitverbindungselement (36) verbunden ist, welches eine axiale Bewegung des Düsenkopfabschnitts (35) oder des Düsenflanschabschnitts (31) ermöglicht, und – jeder Düsenkopfabschnitt (35) hält wenigstens zwei Düsenspitzen (14), die zumindest teilweise über eine äußere Fläche (39) des Düsenkopfabschnitts (35) nach außen ragen, wobei jede Düsenspitze (14) von einem Düsendichtelement (16) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spritzgießkavität (51) in einem Gießformeinsatz (50) angeordnet ist, welcher gemeinsam mit dem Düsenkopfabschnitt (35) und den Düsenspitzen (14) abnehmbar ist, während der Düsenflanschabschnitt (31) in der anfänglichen Betriebsposition in der Spritzgießvorrichtung (10) gehalten wird.
Modulare Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopfabschnitt (35) wenigstens zwei weitere Schmelzekanalabschnitte (37) aufweist, wobei jeder weitere Schmelzekanalabschnitt (37) eine zweite Achse (38) aufweist, die in einem Winkel gegenüber der ersten Achse (33) angeordnet ist.
Modulare Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spritzgießkavität (51) entlang einer dritten Achse (52) angeordnet ist, welche parallel zur ersten Achse (33) angeordnet ist, jeder Gießformeinsatz (50) weist einen seitlichen Wandabschnitt (53) auf, der zwischen einer inneren Oberfläche (55) und einer äußeren Oberfläche (56) definiert ist, und der seitliche Wandabschnitt (53) weist ferner eine Angießöffnung (57) auf, die benachbart zu einer Düsenspitze (14) angeordnet ist und wobei der seitliche Wandabschnitt (53) ferner einen Dichtabschnitt (54) aufweist, um das Düsendichtelement (16) aufzunehmen und zu positionieren.
Modulare Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gießformeinsatz (50) einen durchgehenden seitlichen Wandabschnitt (53) aufweist, der zwischen einer durchgehenden inneren Oberfläche (55) und einer durchgehenden äußeren Oberfläche (56) definiert ist, um im Betrieb eine Leckage von Schmelze während dem Füllen der Kavität (51) zu verhindern.
Modulare Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spritzgießkavität (51) die volle Gestalt des Gussteils bei einem einzigen Einspritzvorgang definiert.
Modulare Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gießkavität (51) von Flüssigkeitskühlkanälen (59) umgeben ist.
Modulare Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen abnehmbaren Gießkavitätenbehälter (70), wobei jeder Gießkavitätenbehälter (70) wenigstens zwei Öffnungen (71) zum Aufnehmen und Halten eines abnehmbaren Gießformeinsatzes (50) aufweist.
Modulare Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopfabschnitt (35) und die Düsenspitzen (14) gemeinsam mit den entsprechenden Spritzgießkavitäten (51) und den entsprechenden Gießformeinsätzen (50) eine Baugruppe von Heißschmelze- und Kaltschmelze-Elementen bilden, welche zusammen als Baugruppeneinheit entnehmbar sind.
Modulare Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung aufweisend: – einen Gießkavitätenbehälter (70), – wenigstens zwei Gießformeinsätze (50) – eine Düse (30) aufweisend einen Düsenflanschabschnitt (31) und einen Düsenkopfabschnitt (35), – der Düsenkopfabschnitt (35) weist wenigstens zwei Düsenspitzen (14) mit Düsendichtungselementen (16) auf, wobei die Düsenspitzen (14) und die Düsendichtelemente (16) in Öffnungen der Gießformeinsätze (50) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der modularen Baugruppe (80) gemeinsam als Baugruppeneinheit entnehmbar sind, wenn sich das Formwerkzeug der Spritzgießvorrichtung (10) in einer stationären geöffneten Position befindet.
Verfahren zum Zusammenbauen einer modularen Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung aufweisend: – wenigstens eine Formplatte (63), – einen Düsenflanschabschnitt (31), der an der Formplatte (63) angeordnet ist, – einen Formkavitätenbehälter (70), wenigstens zwei Formkavitäteneinsätze (50), einen einzelnen Düsenkopfabschnitt (35), der wenigstens zwei Düsenspitzen (14) hält, das Verfahren zum Zusammenbauen weist die folgenden Schritte auf: – Montieren der Düsenspitzen (14) durch seitliches Heranschieben zum Düsenkopfabschnitt (35), – Montieren der Formkavitäteneinsätze (50) durch seitliches Heranschieben zu den Düsenspitzen (14) und zum Düsenkopfabschnitt (35), – Einsetzen der Formkavitäteneinsätze (50) mit den Düsenspitzen (14) und dem Düsenkopfabschnitt (35) in den Formkavitätenbehälter (70) durch axiales Heranschieben, dabei eine modulare Baugruppe (80) bildend und – Montieren der modularen Baugruppe (80) an die Formplatte (63) und an den Düsenflanschabschnitt (31) durch axiales Heranschieben.
Verfahren zum Demontieren einer modularen Baugruppe für eine Heißkanal-Spritzgießvorrichtung aufweisend: – wenigstens eine Formplatte (63), – einen Düsenflanschabschnitt (31), der an der Formplatte (63) angeordnet ist, – eine modulare Baugruppe (80), die von einem Formkavitätenbehälter (70), wenigstens zwei Formkavitäteneinsätzen (50) und einem einzelnen Düsenkopfabschnitt (35) gebildet wird, der wenigstens zwei Düsenspitzen (14) hält, das Verfahren zum Demontieren weist die folgenden Schritte auf: – Entfernen der modularen Baugruppe (80) von der Formplatte (63) und vom Düsenflanschabschnitt (31) durch axiales Wegschieben von der Formplatte (63) und vom Düsenflanschabschnitt (31), – Entfernen der Formkavitäteneinsätze (50) und des Düsenkopfabschnitts (35) mit den Düsenspitzen (14) durch axiales Wegschieben vom Formkavitätenbehälter (70), und – Lösen der Formkavitäteneinsätze (50) und der Düsenspitzen (14) durch seitliches Wegschieben vom Düsenkopfabschnitt (35).