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Hintergrund der Erfindung
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Spritzgießsysteme angetrieben durch elektrische Aktuatoren sind entwickelt worden, mit einem Antriebsrotor mit einer Achse, die an der Achse eines Ventilstifts ausgerichtet ist, um den Stift im Laufe des Injektionsvorgangs eines Einspritzzyklus entweder stromaufwärts oder stromabwärts zu verfahren, um die Durchflussrate von fließfähigem Material zu erhöhen oder zu senken, damit diese einem vorgegebenen Profil für Durchflussraten für den Einspritzzyklus entspricht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt, eine Vorrichtung zum Steuern der Durchflussrate eines fließfähigen Spritzgießmaterials von einer Spritzgießmaschine zu einem Formhohlraum, wobei die Vorrichtung umfasst:
- einen Verteiler, der ein fließfähiges Spritzgießmaterial aufnimmt, wobei der Verteiler einen Zuführkanal aufweist, der das fließfähige Spritzgießmaterial unter einem Einspritzdruck einem Einlauf eines in einer Form angeordneten Formhohlraums zuführt, wobei der Einlauf durch einen Ventilstift mit einer Stiftachse gesteuert geöffnet und geschlossen wird, wobei der Ventilstift für eine hin- und hergehende lineare Bewegung stromaufwärts und stromabwärts entlang der Stiftachse verlagerbar montiert ist, so dass ein stromabwärtsseitiges Ende des Ventilstifts in eine offene Position bzw. eine geschlossene Position bezüglich des Einlaufs sowie aus der offenen Position bzw. der geschlossenen Position hinaus antreibbar ist,
- einen elektrischen Aktuator, umfassend einen Elektromotor, dieser umfassend ein Motorgehäuse, das eine Antriebswelle aufnimmt, die ein Antriebszahnrad und eine Antriebsachse aufweist, wobei die Antriebswelle in dem Motorgehäuse drehbar montiert und durch eine elektrische Strom- oder Energiequelle zur Drehung um die Antriebsachse antreibbar ist und ein Getriebe, das eine Getriebewelle aufweist, die in einem Getriebegehäuse drehbar montiert ist, wobei die Getriebewelle eine Getriebeachse und ein Getriebezahnrad aufweist, das um die Getriebeachse drehbar antreibbar ist,
- wobei das Antriebszahnrad und das Getriebezahnrad antriebsmäßig miteinander gekoppelt und derart eingerichtet sind, dass die Antriebsachse und die Getriebeachse relativ zueinander nicht koaxial montiert bzw. angeordnet sind, und so dass eine Antriebsdrehbewegung des Antriebszahnrads um die Antriebsachse die Getriebewelle drehend um die Getriebeachse antreibt,
- einen Linearbewegungswandler mit einem Verfahrbewegungsschaft mit einer Verfahrbewegungsachse, wobei die Getriebewelle mit dem stromaufwärtsseitigen Ende des Linearbewegungswandlers verbunden ist und der Ventilstift mit dem stromabwärtsseitigen Ende des Linearbewegungswandlers verbunden ist,
- wobei die Verbindung zwischen dem Wandler und der Getriebewelle dazu ausgebildet ist, die Drehbewegung der Getriebewelle in eine lineare Verfahrbewegung des Verfahrbewegungsschafts entlang der Verfahrbewegungsachse umzuwandeln,
- wobei der Linearbewegungswandler über die Verbindung des stromabwärtsseitigen Endes des Linearbewegungswandlers an dem Ventilstift montiert ist, um eine gesteuerte lineare Verfahrbewegung stromaufwärts und stromabwärts zusammen mit dem Ventilstift auszuführen,
- wobei entweder das Motorgehäuse oder das Getriebegehäuse abnehmbar an einer Aufspann- oder Montageplatte befestigt ist, die stromaufwärts vom Verteiler montiert und starr mit der Form verbunden ist.
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Der Ventilstift umfasst typischerweise eine Stiftspindel und einen Stiftverbinder, wobei der Linearbewegungswandler eine Kopplung aufweist, die in radialer Richtung relativ zur Verfahrbewegungsachse reversibel mit dem Stiftverbinder koppelbar und davon entkoppelbar ist,
wobei die Stiftspindel sich vom Linearbewegungswandler in den Verteiler erstreckt, wenn der Aktuator mit der Aufspann- oder Montageplatte gekoppelt und der Stiftverbinder in der Aktuatorkopplung aufgenommen ist,
wobei der Aktuator auf, an oder in der Aufspann- oder Montageplatte montiert ist, um beim Entkoppeln des Aktuators von der Aufspann- oder Montageplatte eine radiale Bewegung auszuführen, so dass der Stiftverbinder bei dieser radialen Bewegung von der Aktuatorkopplung entkoppelbar ist, während der Aktuator auf oder in der Montageplatte angeordnet ist, wobei der Aktuator von der Position auf oder in der Montageplatte abnehmbar ist, während die Ventilspindel zurückbleibt, die sich in den Verteiler erstreckt.
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Der Stiftverbinder umfasst typischerweise einen Adapter, der an das obere bzw. stromaufwärtsseitige Ende der Spindel gekoppelt ist, wobei der Adapter so ausgebildet ist, dass er in radialer Richtung reversibel in der Kopplung aufnehmbar ist.
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Der Adapter kann einen vergrößerten Kopf umfassen, der reversibel mit der Kopplung koppelbar und von dieser entkoppelbar ist.
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Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Stiftverbinder über eine ausgewählte radiale Strecke in der Kopplung verfahrbar ist und angekoppelt bleibt, während die Aufspann- oder Montageplatte an die Form gekoppelt bleibt und die Stiftspindel weiterhin in dem Verteiler verbleibt.
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Die Stiftspindel ist typischerweise an den Verteiler montiert, um eine radiale Bewegung der Stiftspindel zusammen mit dem Verteiler relativ zur Aufspann- oder Montageplatte auszuführen.
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Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sich der Adapter über eine ausgewählte radiale Strecke in der Kopplung relativ zum axialen Verfahrweg bewegen kann, während die Montageplatte an die Form gekoppelt bleibt, wobei der Stiftverbinder an die Aktuatorkopplung gekoppelt bleibt und die Stiftspindel weiterhin in dem Verteiler verbleibt.
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Die Aufspann- oder Montageplatte ist typischerweise von der Form entkoppelbar, wobei die Stiftspindel in dem Verteiler verbleibt, wenn der Adapter von der Kopplung entkoppelt wird.
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Das Motorgehäuse ist vorzugsweise abnehmbar an der Aufspann- oder Montageplatte angebracht und das Getriebegehäuse ist abnehmbar an dem Motorgehäuse angebracht.
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Das Getriebegehäuse kann abnehmbar an der Aufspann- oder Montageplatte angebracht werden, und das Motorgehäuse kann abnehmbar an dem Motorgehäuse angebracht werden.
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Der Aktuator ist typischerweise mit einer Steuerung verbunden, die Befehle enthält, die den Aktuator so steuern, dass er den Ventilstift kontinuierlich stromaufwärts antreibt, von der zweiten Position zu der dritten maximalen stromaufwärtsseitigen Position mit einer oder mehreren hohen Verfahrgeschwindigkeiten, die gleich oder höher sind als die eine oder die mehreren mittleren Verfahrgeschwindigkeiten.
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Die Vorrichtung kann ferner einen Positionssensor umfassen, der eine Position entweder des Aktuators oder des Ventilstifts erfasst,
wobei der Positionssensor die Position des Aktuators oder des Ventilstifts erfasst und ein die Position des Aktuators oder des Ventilstifts anzeigendes Signal an die Steuereinheit sendet;
wobei die Steuerung den Aktuator anweist, den Ventilstift kontinuierlich stromaufwärts anzutreiben, und zwar von einer ersten geschlossenen Position des Einlaufs in eine zweite Position stromaufwärts bei einer Geschwindigkeit, die niedriger ist als eine maximale Geschwindigkeit, mit welcher der Aktuator den Ventilstift antreiben kann.
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Das Antriebszahnrad und das Getriebezahnrad können über Zahnräder oder über Riemen und Riemenscheibe drehbar miteinander verbunden sein.
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Außerdem wird ein Verfahren offenbart zum Antreiben eines Ventilstiftes in einer Vorrichtung zum Steuern der Durchflussrate eines fließfähigen Formmaterials von einer Spritzgießmaschine zu einem Formhohlraum, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Verteiler, der ein fließfähiges Spritzgießmaterial aufnimmt, wobei der Verteiler einen Zuführkanal aufweist, der das fließfähige Spritzgießmaterial unter einem Einspritzdruck einem Einlauf eines in einer Form angeordneten Formhohlraums zuführt, wobei der Einlauf durch einen Ventilstift mit einer Stiftachse, einem Stiftverbinder und einer Spindel gesteuert geöffnet und geschlossen wird, wobei der Ventilstift in hin- und hergehender linearer Bewegung stromaufwärts und stromabwärts entlang der Stiftachse verlagerbar montiert ist, so dass ein Ende des Ventilstifts stromabwärts relativ zum Einlauf in die offene bzw. geschlossene Position hinein bzw. hinaus antreibbar ist, einen elektrischen Aktuator, umfassend einen Elektromotor, der ein Motorgehäuse aufweist, das eine Antriebswelle aufnimmt mit einem Antriebszahnrad und einer Antriebsachse, die in dem Motorgehäuse drehbar montiert und durch eine elektrische Strom- oder Energiequelle zur Drehung um die Antriebsachse antreibbar ist und ein Getriebe, das eine Getriebewelle aufweist, die in einem Getriebegehäuse drehbar montiert ist, wobei die Getriebewelle eine Getriebeachse und ein Getriebezahnrad aufweist, das um die Getriebeachse drehbar antreibbar ist,
wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Kämmen und Anordnen des Antriebszahnrads und des Getriebezahnrads, so dass die Antriebsachse und die Zahnradachse in einem nicht koaxialen Winkel zueinander angeordnet sind und so dass eine Antriebsdrehbewegung des Antriebszahnrads die Getriebewelle drehbar um die Zahnradachse antreibt,
- Verbinden eines Linearbewegungswandlers umfassend eine Verfahrbewegungswelle mit einer Verfahrbewegungsachse an ein stromaufwärtsseitiges Ende des Linearbewegungswandlers und Verbinden des Ventilstifts mit dem stromabwärtsseitigen Ende des Linearbewegungswandlers,
- Ausbilden der Verbindung zwischen dem Wandler und der Getriebewelle, um eine Drehung der Getriebewelle in eine lineare Verfahrbewegung der Verfahrbewegungswelle entlang der Verfahrbewegungsachse umzuwandeln,
- Montieren des Linearbewegungswandlers über die Verbindung des stromabwärtsseitigen Endes des Linearbewegungswandlers an dem Ventilstift, um eine gesteuerte lineare Verfahrbewegung stromaufwärts und stromabwärts zusammen mit dem Ventilstift auszuführen,
- abnehmbar Befestigen entweder des Motorgehäuses oder des Getriebegehäuses an einer Aufspann- oder Montageplatte, die stromaufwärts vom Verteiler montiert und starr mit der Form verbunden ist.
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Das Antriebszahnrad und das Getriebezahnrad sind vorzugsweise über Zahnräder oder über Riemen und Riemenscheibe drehbar miteinander verbunden.
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Vorzugsweise ist der Aktuator mit einer Steuerung verbunden, die Befehle enthält, die den Aktuator steuern, um den Ventilstift stromaufwärts kontinuierlich anzutreiben, beginnend an der geschlossenen Position bis zu einer oder mehreren stromaufwärtsseitigen Zwischenstufen mit einer oder mehreren mittleren Verfahrgeschwindigkeit, die niedriger sind als eine maximale Geschwindigkeit, mit der der Aktuator den Ventilstift entweder für eine vorgegebene Zeitdauer oder über eine vorgegebene Länge der Bewegung stromaufwärts antreiben kann.
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Am bevorzugtesten weist die Steuerung Befehle auf, die den Aktuator so steuern, um den Ventilstift kontinuierlich stromaufwärts anzutreiben, von der einen oder den mehreren stromaufwärtsseitigen Zwischenposition(en) zu einer maximalen stromaufwärtsseitigen Position mit einer oder mehreren hohen Verfahrgeschwindigkeit(en), die gleich oder größer als die eine oder die mehreren mittlere(n) Verfahrgeschwindigkeit(en) sind.
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Die Vorrichtung kann ferner einen Positionssensor umfassen, der eine Position entweder des Aktuators oder des Ventilstifts erfasst, wobei der Positionssensor die Position des Aktuators oder des Ventilstifts erfasst und ein die Position des Aktuators oder des Ventilstifts anzeigendes Signal an die Steuereinheit sendet; wobei die Steuereinheit den Aktuator anweist, den Ventilstift kontinuierlich von der einen oder den mehreren stromaufwärtsseitigen Zwischenposition(en) mit der einen oder den mehreren hohen Verfahrgeschwindigkeit(en) stromaufwärts anzutreiben, wenn der Positionssensor erfasst, dass sich der Ventilstift an der einen oder den mehreren stromaufwärtsseitigen Zwischenposition(en) befindet.
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Die Steuerung kann Befehle aufweisen, die den Aktuator steuern, um den Ventilstift stromabwärts anzutreiben, mit einer oder mehreren hohen Verfahrgeschwindigkeit(en), die gleich oder kleiner einer maximalen stromabwärtsseitigen Verfahrgeschwindigkeit sind, bei der der Aktuator den Ventilstift antreiben kann, wenn sich der Ventilstift im Verlauf eines Einspritzzyklus an einer maximalen stromaufwärtsseitigen Position befindet.
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Bei einer solchen Ausführungsform weist die Steuerung typischerweise Befehle auf, welche den Aktuator steuern, um den Ventilstift anzutreiben, mit einer oder mehreren stromabwärtsseitigen Zwischenstufen der Verfahrgeschwindigkeit, die geringer sind als die eine oder die mehreren hohen stromabwärtsseitigen Verfahrgeschwindigkeiten, bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne oder für eine vorgegebene stromabwärtsseitige Verfahrstrecke des Ventilstifts von der maximalen stromaufwärtsseitigen Position.
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Außerdem wird ein Verfahren offenbart zum Antreiben eines Ventilstiftes in einer Vorrichtung zum Steuern der Durchflussrate eines fließfähigen Formmaterials von einer Spritzgießmaschine zu einem Formhohlraum, wobei die Vorrichtung umfasst:
- einen Verteiler, der ein fließfähiges Spritzgießmaterial aufnimmt, wobei der Verteiler einen Zuführkanal aufweist, der das fließfähige Spritzgießmaterial unter einem Einspritzdruck einem Einlauf eines in einer Form angeordneten Formhohlraums zuführt, wobei der Einlauf durch einen Ventilstift mit einer Stiftachse, einer Stiftspindel und einem Stiftverbinder gesteuert geöffnet und geschlossen wird, wobei der Ventilstift in hin- und hergehender linearer Bewegung stromaufwärts und stromabwärts entlang der Stiftachse gleitend montiert ist, so dass ein Ende des Ventilstifts stromabwärts relativ zum Einlauf in die offene bzw. geschlossene Position hinein bzw. hinaus antreibbar ist,
- einen elektrischen Aktuator, umfassend einen Elektromotor, der ein Motorgehäuse aufweist, das eine Antriebswelle mit einem Antriebszahnrad und einer Antriebsachse aufnimmt, die in dem Motorgehäuse drehbar montiert und durch eine elektrische Strom- oder Energiequelle zur Drehung um die Antriebsachse antreibbar ist und ein Getriebe, das eine Getriebewelle aufweist, die in einem Getriebegehäuse drehbar montiert ist, wobei die Getriebewelle eine Getriebeachse und ein Getriebezahnrad aufweist, das um die Getriebeachse drehbar antreibbar ist,
- wobei das Antriebszahnrad und das Getriebezahnrad antriebsmäßig miteinander gekoppelt und derart eingerichtet sind, dass die Antriebsachse und die Getriebeachse relativ zueinander nicht koaxial montiert bzw. angeordnet sind, und so dass eine Antriebsdrehbewegung des Antriebszahnrads um die Antriebsachse die Getriebewelle drehend um die Getriebeachse antreibt,
- einen Linearbewegungswandler mit einer Verfahrbewegungswelle mit einer Verfahrbewegungsachse, wobei die Getriebewelle mit dem stromaufwärtsseitigen Ende des Linearbewegungswandlers verbunden ist und der Ventilstift mit dem stromabwärtsseitigen Ende des Linearbewegungswandlers verbunden ist, wobei der Linearbewegungswandler eine Stiftkopplung aufweist, die in radialer Richtung relativ zur Verfahrbewegungsachse reversibel mit dem Stiftverbinder koppelbar und davon entkoppelbar ist,
- wobei die Verbindung zwischen dem Wandler und der Getriebewelle dazu ausgebildet ist, die Drehbewegung der Getriebewelle in eine lineare Verfahrbewegung der Verfahrbewegungswelle entlang der Verfahrbewegungsachse umzuwandeln,
- wobei der Linearbewegungswandler über die Verbindung des stromabwärtsseitigen Endes des Linearbewegungswandlers an dem Ventilstift montiert ist, um eine gesteuerte lineare Verfahrbewegung stromaufwärts und stromabwärts zusammen mit dem Ventilstift auszuführen,
- wobei entweder das Motorgehäuse oder das Getriebegehäuse abnehmbar an einer Aufspann- oder Montageplatte befestigt ist, die stromaufwärts vom Verteiler montiert und starr mit der Form verbunden ist,
- wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Entkoppeln des Aktuators von der Aufspann- oder Montageplatte,
- radiales Bewegen des Aktuators, während der Aktuator auf oder in der Aufspann- oder Montageplatte montiert wird, um eine Strecke, die zum Entkoppeln des Stiftverbinders von der Stiftkopplung ausreicht.
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Dieses hier offenbarte Verfahren kann ferner umfassen: Abnehmen des Aktuators von der Aufspann- oder Montageplatte, wobei die Ventilspindel zurückbleibt, die sich in den Verteiler erstreckt.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und weitere Vorteile der Erfindung werden besser verständlich durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, die folgendes zeigen:
- 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung und zeigt einen Aktuator, bestehend aus einem elektrischen Motor und Getriebe, wobei das Gehäuse des Motors starr und abnehmbar stromaufwärts an der Aufspannplatte in dem System angebracht ist.
- 2 ist ein schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei das Gehäuse des Getriebes starr und abnehmbar stromaufwärts an der Aufspann- oder Montageplatte des Systems angebracht ist.
- 3 ist eine Querschnittsansicht eines zusammengebauten Spritzgießwerkzeugsystems, bestehend aus einem elektrischen Aktuator mit einer erfindungsgemäßen nicht koaxialen Getriebeeinrichtung.
- 3A ist eine perspektivische Ansicht des Systems gemäß 3.
- 3B ist eine perspektivische, teils weggebrochene Ansicht von Motor, Motorgehäuse und Komponenten, die das Gehäuse und den Ventilstift des Systems gemäß 3 tragen.
- 4 ist eine Querschnittsansicht eines zusammengebauten Spritzgießwerkzeugsystems, bestehend aus einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Aktuators mit einer erfindungsgemäßen nicht koaxialen Getriebeeinrichtung.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht des Systems gemäß 4.
- 6 ist eine Querschnitts-Frontansicht eines zusammengebauten Spritzgießwerkzeugsystems, bestehend aus einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Aktuators mit einer erfindungsgemäßen nicht koaxialen Getriebeeinrichtung.
- 7 ist eine Seitenansicht des Systems gemäß 6.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Spritzgießsystems bestehend aus einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Aktuators mit einer nicht koaxialen Getriebeeinrichtung, wobei die Motorwelle und die Welle der Getriebeanordnung erfindungsgemäß über Riemenscheiben und Riemen verbunden sind.
- 9 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Aktuators ähnlich dem Aktuator gemäß 8, wobei die Übertragungswelle einen stromabwärts verfahrbaren axialen Schaft aufweist, der stromaufwärts mit einer drehbaren Welle verbunden ist, wobei der stromaufwärts verfahrbare Schaft drehfest ausgeführt ist.
- 10A ist eine schematische Teilexplosionsansicht der Komponenten der Stiftkopplung der in 1-9 gezeigten Vorrichtung in zusammengebautem Zustand.
- 10B ist eine schematische Teilexplosionsansicht der Komponenten der Stiftkopplung der in 1-9 gezeigten Vorrichtung in demontiertem Zustand.
- 10C ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Ventilstiftkopfes und Stiftkopfadapters in zusammengebautem Zustand gemäß einer Ausführungsform.
- 10D ist eine Explosionsansicht des Stiftkopfes und des Adapters gemäß 10C in demontiertem Zustand.
- 10E ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines mit einem Ventilstift gekoppelten elektrischen Aktuators.
- 10F ist eine schematische Teil-Querschnittsansicht des in einer Spritzgießvorrichtung montierten Aktuators und des Ventilstifts gemäß 10E.
- 10G ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 10E, wobei der Aktuator abgenommen ist.
- 10H-10M zeigen eine Reihe von Verfahrensschritten, mittels denen ein Aktuator von einem Ventilstift entkoppelbar ist, wobei 10H eine schematische Schnittansicht von der Seite ist (ähnlich wie 10E) und die Aktuator- und Ventilstift-Baugruppe zeigt, die in einer Spritzgießvorrichtung montiert ist.
- 101 zeigt das Gehäuse des von der Montage- oder Spannplatte entkoppelten Aktuators.
- 10J ist eine Ansicht ähnlich der gemäß 10H, nachdem der Aktuator von der Montageplatte entkoppelt und radial nach links verschoben ist, um den Stiftverbinder oder den Adapter von der Kopplung an dem stromabwärtsseitigen Ende von dem Aktuator zu entkoppeln; 10J ist eine Ansicht ähnlich wie gemäß 101, zeigt jedoch den Aktuator, wie er von der Montageplatte abgenommen ist, während die Ventilstift-Baugruppe zurückbleibt und sich weiterhin in den Verteiler erstreckt.
- 10K ist eine Ansicht ähnlich wie gemäß 10J und zeigt den Aktuator, der stromaufwärts in eine Position verschoben wurde, in der er annähernd abgenommen ist von innerhalb der Ausnehmung, die in den Aufspann- oder Montageplatten bereitgestellt wird, in welche der Aktuator angeordnet wird, wenn er an die Platten gekoppelt wird.
- 10L ist eine Ansicht, die den Aktuator zeigt, wenn er von seiner vorherigen Position in oder auf der Montageplatte vollständig abgenommen ist, wobei die Stiftspindel, die an dem Verteiler montiert ist, zurückbleibt.
- 10M ist eine Ansicht, diedie oberen Montage- oder Spannplatten zeigt, wenn sie zusammen mit dem von dem Stiftverbinder entkoppelten Aktuator von der Form abgenommen oder entkoppelt sind, wobei die Stiftspindel an den Verteiler montiert bleibt.
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Detaillierte Beschreibung
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1, 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung bestehend aus einer elektrischen Aktuator-Baugruppe 66 bestehend aus einem elektrischen Motor 64, der in nicht koaxial ausgerichteter X-Y Anordnung antreibbar mit einem Zahnrad 72/190 verbunden ist. Die Welle 60 des elektrisch angetriebenen Motors 64 weist eine Achse Y auf, wobei die Welle 60 einen elektrischen Drehantrieb aufweist, wobei die Welle 60 mittels Kegelzahnrad-Eingriff zwischen dem Kopf 190 einer Schraube 72 und dem Kopf 191 einer Verlängerung 61 der Motorwelle 60 mit einem Ventilstift 50 verbunden ist. Es erschließt sich ohne weiteres, dass das Schraubteil 72 alternativ über seine Länge ein Gewinde aufweisen kann (anstelle des abgefasten Kopfes 190), das mit einer Schnecke am Ende der Verlängerung 61 kämmt (anstelle des abgefasten Elements 191). Wie gezeigt, ist die Achse Y der Welle 60 nicht koaxial senkrecht zu der Achse X des Stiftes 50 und des Betätigungsschraub-Mechanismus 72, so dass die gegebenenfalls entlang der Achse X auftretenden Kräfte nicht über die Achse Y auf die Welle 60 übertragen werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1, 2 weist der Stift 50 eine Mutter 195 auf, die einstückig das Ende des Stiftes 50 bildet, der mit der Betätigungsschraube 72 antriebsmäßig verbunden, d.h. im Schraubeingriff ist. Der Stift 50 ist gleitend in einer komplementären Öffnung 90 in dem Verteiler 24 angebracht, um sich entlang der Achse X in dem Schmelzflusskana 120 zu bewegen. Die Betätigungsschraube 72 ist über die Scheibe 180 an dem Gehäuse 58 montiert, die wiederum fest an dem Verteiler 24 montiert ist, so dass die Schraube 72 um die Achse X drehend angetrieben wird und entlang der Achse X axial ortsfest ist. Die Schraube 72 wird über den Schraubeingriff zwischen den Kegelzahnrädern 190, 191 um die Achse X drehend angetrieben. Das Wellenverlängerungsteil 61 ist koaxial mit der Motorwelle 60 verbunden (über eine starre Verbindung zwischen der Verbindungsscheibe 210 und einem an der Welle 60 angebrachten komplementären, nicht gezeigten Verbindungselement), so dass dann, wenn die Welle 60 um die Achse Y drehend angetrieben wird, die Verlängerung 61 und das zugehörige Kegelzahnrad 191 simultan drehend um die Achse Y angetrieben werden. Es erschließt sich ohne weiteres, da die Schraube 72 über die kämmenden Kegelzahnräder 190, 191 um die Achse X drehend angetrieben wird, dass der Stift 50 über den Schraubeingriff zwischen dem Mutternende 195 und der Schraube 72 translatorisch entlang der Achse X angetrieben wird. Somit wirkt die Schraube 72 als Betätigungselement, durch welches Axialkräfte zu dem Stift 50 übertragen und von diesem abgeleitet werden.
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1, 3A, 3B, 4, 5 zeigen eine Ausführungsform, wo die Elektromotorkomponente 64 des Aktuators 66 über Schrauben 79, die das Motorgehäuseteil 64a mit der Platte 39 verbinden, an die Aufspannplatte 39 gekoppelt ist. Komplementäre Gewindebohrungen sind in der Oberseite der oberen Montageplatte 39 vorgesehen, um die Schrauben 79 aufzunehmen und das Motorgehäuse 64 an der Platte 39 zu befestigen. Das verhindert drehende und andere Bewegungen des Gehäuses 64 und des Getriebegehäuses 58 bezüglich der Montageplatten 39, 45 und des Verteilers 24 und der Spritzgießvorrichtung insgesamt. Von der Schraube 195 erstreckt sich ein zylinderförmiger Vorsprung 74 nach unten, von dem sich stromabwärts der Zapfen 75 der Kopplungsschraube erstreckt. An das stromabwärtsseitige Ende des Zapfens 75 ist die Aktuatorkopplung 80 gekoppelt und der Ventilstift 31 erstreckt sich axial stromabwärts von der Kopplung 80. 3, 4 zeigen eine alternative Anbringung des Motorgehäuses 64 an der Aufspannplatte 39 über eine Verlängerung 64a und Schraube 79, als Alternative zum Anbringen des Getriebezahnradgehäuses 58 an der Aufspann- oder Montageplatte 45 mittels Schrauben 77.
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2, 6, 7, 8, 9 zeigen eine alternative Ausführungsform, in denen das Getriebe 58 vier Bohrungen 76 aufweist, eine in jeder Ecke des Gehäuses, zur Aufnahme der Schrauben 77, welche das Getriebegehäuse 58 abnehmbar an die untere Montageplatte 45 koppeln. Vier komplementäre Gewindebohrungen 50 sind in der Oberseite 48 der unteren Montageplatte 45 vorgesehen, um die Schrauben 77 aufzunehmen und das Getriebegehäuse 58 an der Platte 45 zu befestigen. Das verhindert drehende und andere Bewegungen des Gehäuses 58 und des daran angebrachten Motors 64 bezüglich der Montageplatten 39, 45 und des Verteilers 24 und der Spritzgießvorrichtung insgesamt. Von der Schraube 195 erstreckt sich ein zylinderförmiger Vorsprung 74 nach unten, von dem sich der Zapfen 75 der Kopplungsschraube erstreckt. An das stromabwärtsseitige Ende des Zapfens 75 ist die Aktuatorkopplung 80 gekoppelt und die Ventilstiftspindel 31 erstreckt sich axial stromabwärts von der Kopplung 80. 2-10 zeigen jeweils eine alternative Anordnung, wo das Getriebegehäuse 58 an die Aufspann- oder Montageplatte 45 geschraubt 77 ist alternativ zum Anbringen des Motorgehäuses 64 an die Aufspann- oder Montageplatte 39.
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Es erschließt sich ohne weiteres, dass die Gehäuse 58 und 64 mittels eines herkömmlichen Befestigungsmechanismus 502 fest miteinander verbunden sind, so dass bei fester Verschraubung 77 oder 79 eines Gehäuses 58 bzw. 64 mit Aufspann- oder Montageplatte 39, 45, das jeweils andere der beiden Gehäuse 58 bzw. 64 fest an derselben Platte montiert ist mittels einer festen Verbindung zwischen 502 den beiden Gehäusen 58, 64.
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1, 2 zeigen den Aktuator 66, bestehend aus einer Getriebebaugruppe 58a, die aus einem Getriebe 58 besteht, das mit den anderen Komponenten des Systems zusammengebaut ist, um einen Stapel zu bilden, der eine Düse 18 aufweist, die in einem Aufnahmeloch 15 montiert ist, das in einer Formplatte 13 in einer Stapelanordnung zum Spritzgießen ausgebildet ist. Wie gezeigt, ist ein beheizter Verteiler 24 zwischen den beiden stromaufwärtsseitigen Aufspann- oder Montageplatten 39/45 und den stromabwärtsseitigen Formplatten 13/14 angeordnet. Der Ventilstift 31 ist in einer Buchse 28 mit einer komplementären Innenbohrung an dem Verteiler montiert, um den Stift 31 verschiebbar aufzunehmen, so dass der Stift entlang der Achse X reziprok XX verfahrbar ist. Der Ventilstift 31 weist stromabwärts ein distales Spitzenende auf, das eine Einlaufapertur 20 öffnet und schließt, die zu dem Formhohlraum 19 führt. Bei Gebrauch sind die Montageplatten 39, 45 und Formplatten 13, 14 unter hohem Klemmdruck fest aneinander befestigt, so dass sie hohen Spritzgießkräften standhalten. Eine Düse 18 erstreckt sich durch eine Bohrung 15 in der unteren Formplatte 14, so dass sie in dem Einlauf 20 zu dem Spritzgießhohlraum 19 lösbar anliegt. Der Aktuator 66 ist in einer Kammer 40 der oberen Montageplatte 39 angeordnet, wobei ein radialer Abstand 3 in wenigstens einer Radialrichtung vorgesehen ist, um die radiale Kopplung und Entkopplung des Stiftkopfadapters 94 und der Aktuatorkopplung 80 zu erleichtern. Gleichermaßen ist ein radialer Abstand 3b/3c vorgesehen, damit der vorspringende Zapfen 75 und der Adapter 80 in den Platten radial verfahrbar sind.
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Wie im
US-Patent Nr. 6,294,122 beschrieben ist (deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme insgesamt mit aufgenommen wird), wird der Elektromotor angetrieben durch Aufnahme elektrischer Leistung in Spulen, die typischerweise einen Magneten drehend antreiben, der wiederum die Motorwelle
61 drehend antreibt.
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Bei der Ausführungsform gemäß
1,
2 weist das distale Ende des Rotors
61 des Motors
64 einen abgefasten Getriebekopf
191 auf, der mit einem abgefasten Getriebekopf
190 kämmt und diesen drehend antreibt, welcher auf der Welle einer linear verfahrenden
XX Schraube
72 ausgebildet ist (Linearbewegungswandler), welche die Getriebebaugruppe
58a umfassen. Wie gezeigt, ist der Getriebekopf
190 einstückig zusammen mit einer Welle ausgebildet, die stromabwärts ein Ende aufweist mit einem Außengewinde, die eine Schraube
72 bilden, die schraubend in die Innengewindeschrauben eingreift, die stromaufwärts in dem Kopf
195 einer Linear-Umwandlungsschraube
197 gebohrt ist. Das stromabwärtsseitige, distale Ende der Schraube
197 ist mit der Aktuatorkopplung
80 verbunden, die den stromaufwärtsseitigen Kopfteil
94 des Ventilstifts
31 abnehmbar aufnimmt, wie im Detail im
US-Patent Nr. 8,091,202 beschrieben ist. Die Antriebsdrehbewegung
61R der Motorwelle
61 wird somit von einer Drehbewegung zu einer gesteuert angetriebenen Linearbewegung
XX entlang der Achse
X des Ventilstifts
31 über die Antriebsdrehung der Getriebeschraube
72 und die lineare Antriebsbewegung der linearen Umwandlungsschraube
197 über den Schraubeingriff der Schraube und des Kopfes
195 umgewandelt.
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Wie in 1, 2 gezeigt, ist die Anordnung oder Ausrichtung der Motorachse Y nicht koaxial zur Achse X des Getriebezahnrads und der Schrauben 72, 195, 197 und des Ventilstifts 31. Wie gezeigt, können die Achsen X und Y im Winkel von etwa 90 Grad zueinander angeordnet sein. Alternativ kann die Achse Y1 der Antriebswelle in jedem nicht koaxialen Winkel zwischen null und 180 Grad zur Achse X des Getriebes und des Ventilstifts angeordnet sein, wobei die Ausführung der kämmenden Zahnräder 190, 191 an eine solche Anordnung angepasst ist.
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3A, 3B zeigt eine weitere Zahnradanordnung, wo ein Lehrzahnrad 800, das am distalen Ende der Motorantriebswelle 61 angebracht ist, gesteuert um die Achse Y drehend angetrieben 61 R wird, um die Zahnstange 802 (Linearbewegungswandler) entlang der Achse X anzutreiben XX mittels Kämmen der Zahnräder des Zahnrades 800 mit den Zahnrädern der Stange 802, wobei die Stange 802 fest am stromaufwärtsseitigen Ende einer linearen Verfahrstange 197a angebracht ist, welche an ihrem stromabwärtsseitigen Ende mit der Kopplung 80 verbunden ist. Somit ist der Ventilstift, wenn er mit der Kopplung 80 gekoppelt ist, gesteuert entlang der X Achse verfahrbar durch gesteuerten Antrieb der Welle 61 des Motors um die senkrechte Achse Y.
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Bei einer weiteren in 4, 5, 6 gezeigten alternativen Ausführungsform könnte das Gehäuse des Motors 64 (oder das Getriebegehäuse 58) in einer solchen Anordnung an die Aufspannplatte oder Montageplatte montiert werden, dass die Antriebswelle 61 des Motors 64 entlang der Z Achse ausgerichtet ist und ein an das distale Ende der Welle angebrachtes Zahnrad mit einem komplementären Zahnrad am stromaufwärtsseitigen Ende einer komplementären Schraube oder Stange eines Linearbewegungswandlers kämmt, ähnlich wie bei den Ausführungsformen gemäß den 1-3B beschrieben ist, um den Ventilstift entlang der nicht koaxialen Achse X anzutreiben.
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Bei den Ausführungsformen gemäß 5-9 wird die Antriebsdrehbewegung 61R einer Motorwelle 61 gleichermaßen in eine lineare Bewegung XX umgewandelt, über eine Verbindung der Motorwelle 61 mit einer Riemenscheibe 61P und eine Verbindung der Übertragungswelle mit einer Getriebescheibe 58P, wobei die beiden Scheiben 58P, 61P durch den Riemen 500 drehbar miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Achse Y des Motor-Rotors 61 nicht koaxial zur Achse X des Getriebes, wobei die gezeigten Achsen X und Y bei 180 Grad zueinander angeordnet sind. Andere nicht koaxial ausgerichtete Anordnungen der Achsen X und Y, die nicht 180 Grad betragen, können mittels geeigneter Komponenten zusammengebaut werden, um die Scheiben 58P, 61P miteinander zu verbinden.
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9 zeigt eine Ausführungsform, wobei die Getriebescheibe 58P zentral ein Innengewinde aufweist, in das eine komplementäre Schraubenwelle 58S mit Gewinde einschraubbar ist, welche durch Drehung der Scheibe 58P axial XX angetrieben wird. Das stromabwärtsseitige Ende der Schraubenwelle 58S ist mit einer stromabwärtsseitigen linearen Antriebsspindel 195a verbunden, die mit dem Ventilstift 31 des Systems verbunden ist oder diesen ansonsten ausbildet. Die Antriebsspindel 195a wird durch die Schraubenwelle 58S linear XX entlang X angetrieben. Die Antriebsspindel 195a ist drehfest ausgebildet durch Ausbildung einer flachen Oberfläche 195f auf dem Außenumfang der Spindel 195a und durch Montieren eines stationär montierten Anschlagteils 195S mit einer komplementären flachen Oberfläche 195ff, die in die flache Oberfläche 195f der Spindel 195a eingreift, um deren Rotation zu verhindern. Die Spindel 195a kann ein separates Teil sein oder kann einstückig mit dem Ventilstift selbst ausgebildet sein, wobei der Ventilstift aufgrund der flachen Ebenen 195f, 195ff. in jedem Fall drehfest ist.
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Eine elektronische Steuerung 176 ist mit dem Elektromotor verbindbar. Eine solche Steuerung kann entsprechend einem vorgegebenen elektronischen Programm, einer Schaltung oder Mikrosteuerung die elektrischen Spulen präzise antreiben, um den Ventilstift wiederum präzise in jede gewählte Position entlang der Achse X zu versetzen, so dass die Position der Spitze des Ventilstifts relativ zum Einlauf im Verlauf eines Spritzgießzyklus präzise steuerbar ist.
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Ein Positionssensor 178 kann verwendet werden, um die Position jeder Komponente des Systems zu erfassen, die sich auf die Ache X des Ventilstifts 31 beziehen. Ein solcher Sensor 178 erfasst 177 die Rotations- bzw. axiale Position des Getriebezahnrads 190, 72, der Linearumwandlungs-Getriebeschraube 195, die Achse des Rotors 61 des Motors 64, so dass die innere Schraube in dem Motor, der den Rotor antreibt, oder der Magnet, der den Rotor 61 antreibt, oder der Positionssensor alternativ die axiale Position des Ventilstifts 31 selbst erfasst 179. Das Signal 177, 179, das die Position anzeigt, wird in die Steuerung 176 eingegeben, die ein solches Echtzeitsignal in einem Programm verwenden kann, um die Antriebsrate des Motorrotors 61 und der Getriebekomponenten 190, 72, 195 zu steuern, die wiederum die Geschwindigkeit oder Verfahrgeschwindigkeit eines stromaufwärtsseitigen Herausziehens oder stromabwärtsseitigen Verschließens des Ventilstifts 31 zu gewählten Zeitpunkten oder über gewählte Zeitdauern im Verlauf eines Einspritzzyklus steuern.
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Nun wird auf 10A-10M Bezug genommen, worin die Aktuatorbaugruppe 66 allgemein als Kasten 66 dargestellt ist, um zu erklären, wie eine Baugruppe 66 wie oben beschrieben gekoppelt, entkoppelt und seitwärts und stromaufwärts-stromabwärts bewegt werden kann in einer komplementären Aufnahmeaussparung in den Platten 39, 45, so dass die Stiftkopplung an den Stiftverbinder gekoppelt und von dieser entkoppelt werden kann, ohne die Platten 39, 45 oder den Aktuator 66 demontieren zu müssen. 10A-10M zeigen zwar den Aktuator 66 als einen einzigen parallelflach geformten Kasten, jedoch ist der in 10A-10M gezeigte Kasten 66 analog zu den anders geformten Baugruppen 66 anzusehen, die mit Bezug auf 1-9 beschrieben sind, wenigstens bezüglich der Koppelung, Entkoppelung und Verschieben in der Ausnehmung 40, die in den Platten 39, 45 ausgebildet ist.
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Wie in 10A-10M gezeigt, ist die Düse 18 in oder auf einer oder mehreren Metallplatten (z.B. aus Edelstahl) montiert. Die Vorrichtung umfasst einen beheizten Verteiler 24 und eine(n) oder mehrere weitere Abstandshalter, Montage- oder Formplatte(n) 13, 14. Der Verteiler 24 wird beheizt, um die Düse 18 zur Abgabe des geschmolzenen Kunststoffs auf erhöhter Temperatur zu halten. Der Formhohlraum 19 und die Platten 13, 14 werden typischerweise mittels Wasserkühlkanälen gegenüber dem Verteiler 24 relativ kühl gehalten, um eine Verfestigung der eingespritzten Kunststoffschmelze zu ermöglichen, um in dem Hohlraum der Form einen massiven Kunststoffgegenstand zu bilden.
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Die Düse 18 ist ein länglicher rohrartiger Gegenstand 19, der typischerweise aus Edelstahl besteht und eine zentrale Axialbohrung 21 aufweist, durch welche die Kunststoffschmelze zu dem Einlauf 20 und in den Formhohlraum fließt. Ebenfalls in der Düsenbohrung, ausgerichtet entlang der zentralen Bohrungsachse, ist ein axial langgestreckter Ventilstift 30 mit einer axial langgestreckten Spindel 31 angeordnet, welche die Ventilstiftachse AA definiert. An einem Ende weist die Spindel, die ausgestaltet ist, um in dem Düsen-Einlauf anzuliegen und sich zu lösen, um den Einlauf zu öffnen und zu schließen, und zum effektiven Starten und Stoppen des Flusses der Kunststoffschmelze zu dem Formhohlraum, ein abgewinkeltes oder verjüngtes unteres Spitzenende 32 auf. Am entgegengesetzten oder stromaufwärtsseitigen (oberen) Ende 33 der Ventilspindel 31 befindet sich ein Stiftkopf 34, welcher bei der vorliegenden Ausführungsform ein radial vergrößertes zylindrisches Teil umfasst, das in einem Stiftkopfadapter 94 aufnehmbar ist. Die Ventilspindel 31 erstreckt sich auch durch eine langgestreckte Kunststoffzuführbohrung 27 in dem beheizten Verteiler 24, typischerweise ebenfalls im Wesentlichen koaxial mit der Düsenbohrung. Die Ventilspindel 31 wird in den Verteiler 24 geführt und dort mittels einer Buchse 28 befestigt, welche die Ventilspindel 31 in der Kunststoffzuführbohrung 27 des Verteilers aufnimmt, dort führt und befestigt. Der Stiftkopf 34 und eventuell ein entsprechender Adapter 94 erstrecken sich axial stromaufwärts von der Buchse und darüber hinaus auf der stromaufwärtsseitigen oder oberen Seite 25 des Verteilers.
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Der Stiftkopf 34 kann einstückig (als ein einziges Teil) mit der Ventilspindel 33 ausgeführt sein oder kann als separates Teil ausgebildet sein und dann auf herkömmliche Weise an dem stromaufwärtsseitigen oder oberen Ende der Ventilspindel befestigt werden. Er kann, muss aber nicht, radial vergrößert sein, ist jedoch typischerweise in radial vergrößerter Konfiguration ausgeführt, um die Verbindung mit und Trennung von einer Adapterkomponente oder Stiftkopplung zu vereinfachen, wie weiter unten beschrieben.
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Oberhalb/ stromaufwärts vom Verteiler 24 sind obere bzw. untere Montageplatten 39, 45 vorgesehen, in oder auf denen der Aktuator 66 montiert wird. Die Platten 39 und 45 werden teilweise auch als Aufspannplatten, Spannplatten oder Trägerplatten bezeichnet. Über das Getriebe treibt der Aktuator 66 die Ventilstiftspindel axial A, X (linear) entlang den koaxialen Bohrungen von Verteiler und Düse. Das Gehäuse der Aktuatorbaugruppe 66 ist in einer Aufnahmeöffnung oder Kammer 40 in der oberen Montageplatte 39 und/oder einer Kammer 40a in der unteren Montageplatte 45 angeordnet. Wie oben erläutert, kann die Baugruppe 66 an der unteren Montageplatte 45 mittels Schrauben 77 befestigt werden, die sich in komplementäre Gewindelöcher 50 in der Platte 45 erstrecken, so dass sie das Aktuatorgehäuse abnehmbar an die Montageplatte 39 koppeln (siehe 10F). Bei alternativen Ausführungsformen, wie oben erläutert, kann das Aktuatorgehäuse mittels Schrauben 79 angebracht werden.
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Die Montageplatten 39, 45 sind abnehmbar an die Form gekoppelt, typischerweise mittels Schrauben oder ähnlichen reversiblen Befestigungen. Die Kammer 40 der oberen Montageplatte 39 (in welcher der Aktuator 66 angeordnet ist) ist eigentlich eine durchgehende Bohrung in der oberen Platte 39 und erstreckt sich von der Oberseite 42 bis zur Unterseite 43. Der Zapfen 75 erstreckt sich nach unten in eine koaxiale Bohrung 40a/40b in der unteren Montageplatte 45 hinein (40/40a/40b sind koaxial).
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Eine Stiftkopplung 80 ist am Zapfen 75 befestigt oder montiert und ist auch in der Bohrung 40a/40b der unteren Montageplatte 39 angebracht, wenn der Aktuator mit der Montageplatte verbunden ist. Die Kopplung 80 umfasst eine radiale Ausnehmung 83, die seitlich (quer zur langgestreckten Ventilstiftachse angeordnet ist. Die Ausnehmung weist eine radiale Ausnehmungsöffnung 82 auf, so dass ein Stiftkopf 34 oder ein Stiftkopfadapter 94 radial in die radiale Ausnehmung einführbar und entnehmbar ist. Die Kopplung 80 weist auch einen radialen Schlitz 84 auf, der (offen) mit der radialen Ausnehmung verbunden ist und sich nach unten zu der unteren Fläche 90 der Kopplung 80 erstreckt. Der radiale Schlitz weist eine radiale Schlitzöffnung 85 auf, durch welche die Ventilspindel 31 ohne weiteres radial in den Schlitz 84 eingeführt oder darin verschoben (oder daraus entnommen) werden kann, während der Adapter 94 gleichzeitig radial in die radiale Ausnehmung 82 eingeführt oder darin verschoben (oder daraus entnommen) wird. Die Kopplung 80 weist Wände 91 auf, die für die radiale Ausnehmung 83 und den radialen Schlitz 84 ein Gehäuse bilden bzw. als solches dienen. Wie gezeigt, sind der Stiftverbinder94 und die Ausnehmung 83 und die Ausnehmungsöffnung 84 so ausgebildet, dass sie eine komplementäre Geometrie, Größe, Form und Ausgestaltung aufweisen, damit der Stiftverbinder in der Ausnehmung 83 aufnehmbar ist und von den Wänden 91 vollständig umgeben und darin aufgenommen ist und auch so, dass der Stiftverbinder 94 nur durch eine Bewegung des Stiftverbinders 94 in radialer Richtung R in der Ausnehmung 83 aufnehmbar und aus dieser entnehmbar ist, 10B, quer zum axialen Laufweg A des Zapfens 75. Der Stiftverbinder 94 kann manuell in der radialen Richtung R in die Ausnehmung 83 und die Ausnehmungsöffnung 84 eingeschoben und herausgezogen werden. Wie gezeigt, wenn der Stiftverbinder 94 in die Ausnehmung 83 und die Öffnung 84 hineingeschoben und herausgezogen wird, kann die Stiftspindel 31 gleichzeitig radial durch die Schlitzöffnung 85 in den Schlitz 84 geschoben werden. Die Wände 91 dienen zum Halten und Koppeln des Stiftverbinders 94 und der zugehörigen Stiftspindel 31 an dem/den Zapfen 75, wenn der Verbinder 94 in der Ausnehmung 83 und die Spindel 31 in dem Schlitz 84 aufgenommen ist.
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Darüber hinaus ist die radiale Ausnehmung 82 so groß und so ausgebildet, dass sie in allen radialen Richtungen zwischen dem Ventilstiftadapter 94 und der Ausnehmung 82 einen radialen Abstand 2 bereitstellt, wenn/während der Adapter in der Ausnehmung 82 der Kopplung 80 aufgenommen und darin gekoppelt wird. Dieser radiale Abstand 2 ermöglicht Bewegungen in allen radialen Richtungen des Ventilstiftadapters, solange er in der Ausnehmung der Aktuatorkopplung montiert ist, um somit Unterschiede einer Wärmeausdehnung zwischen verschiedenen Komponenten der Spritzgießvorrichtung, wie z.B. zwischen dem Verteiler 24 und den Montageplatten 39, 45 auszugleichen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Ventilspindel 31 an einem Verteiler 24 montiert, wenn das System zusammengebaut ist, wobei der Verteiler während des Anfahrens auf eine höhere Temperatur als die relativ kalten Montageplatten 39, 45 und der kalte Aktuator 66 erwärmt wird. In der Zeit, während der Verteiler 24 auf eine höhere Temperatur als die Montageplatten und der Aktuator erwärmt wird, ist es wünschenswert, einen radialen Abstand vorzusehen, damit sich die Ventilstiftbaugruppe (Stift 30 und Adapter 94), die mittels der Buchse 28 an dem Verteiler montiert ist und radial zusammen mit diesem verfährt und auch über den Verteiler erwärmt wird, bezüglich der Montageplatte und des axialen Laufwegs des Aktuators radial zusammen mit dem Verteiler bewegt, um somit das Aufbringen unerwünschter Seitenbiegekräfte auf die Ventilstiftbaugruppe zu verhindern. Diese Seitenkräfte können die Ventilspindel verbiegen oder brechen oder sonstwie eine korrekte Ausrichtung und Betrieb der Ventilstiftbaugruppe und des Aktuators beeinträchtigen.
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10A, 10B zeigen eine Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung in zusammengebautem Zustand (10A) und demontiertem Zustand (10B). In 10A ist das obere Ende des Ventilstifts gezeigt, der sich von einer Verteilerbuchse 28 nach oben erstreckt, die an der Spitze 25 des Verteilers angebracht ist. Der Stiftkopf 34 und daran angebrachte Adapter 94 am oberen Ende des Ventilstiftes sind vollständig innerhalb der Kopplung 80 in 10A angeordnet. Der Adapter 94 ist radial in der radialen Ausnehmung 82 der Kopplung 80 aufgenommen, während sich die Ventilspindel 31 in dem radialen Schlitz 84 der Kopplung befindet. Ein radialer Abstand 2 ist vorgesehen zwischen der Innenfläche 91a der Wände 91, die die radiale Ausnehmung 82 und die Außenfläche des Adapters 94 definieren, und zwischen den Wänden 91b, die den radialen Schlitz 84 definieren, und der Ventilspindel 31, um radiale Bewegungen der Ventilstiftbaugruppe (hier die Ventilspindel 31, Stiftkopf 34 und Stiftkopfadapter 94) bezüglich des axialen Antriebsweges A des Aktuators 66 zu ermöglichen. Die Aktuatorkopplung 80 ist mit der Keilwelle oder dem Zapfen 75 verbunden, der mit dem elektrischen Aktuatormotor verbunden ist, mittels eines Stifts 88, der sich durch eine Bohrung 87 in der Kopplung und in eine Bohrung in der Welle erstreckt. Das verhindert eine Drehung der Kopplung relativ zur Aktuatorwelle.
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10B zeigt die demontierte Stiftkopplung 80 und Stiftkopfadapter 94. Eine zylindrische Stellschraube 104 mit einem Außengewinde ist zum Schraubeingriff in den Stiftkopfadapter 94 ausgebildet. Das ist ferner in 10C-10D dargestellt. Der Stiftkopfadapter 94 weist zentral eine axiale Durchgangsbohrung 99 auf, die sich von der oberen Fläche 96 zu der unteren Fläche 97 des Adapters erstreckt. Die Bohrung nimmt das obere Ende der Ventilspindel und des Stiftkopfes 34 auf. Der Stiftkopf 34 sitzt auf einem Absatz 100 in der zentralen Bohrung und wird durch Einschrauben der Stellschraube 104 in einen oberen Gewindebereich der Bohrung in dem Adapter 94 gehalten, wodurch ein Druckeingriff des Stiftkopfes mit dem Adapter bereitgestellt wird. Bei dieser Ausführungsform wirkt der Adapter im Wesentlichen als vergrößerter Stiftkopf. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Adapter weggelassen werden, da der Stiftkopf selbst in der radialen Ausnehmung der Aktuatorkopplung angeordnet werden könnte.
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10E zeigt das Aktuatorgehäuse mit vier Bohrungen 76, eine in jeder Ecke des Gehäuses, zur Aufnahme der Schrauben 77, welche das Motor- oder Getriebegehäuse 58, 64 abnehmbar an die untere Montageplatte 45 koppeln. Vier komplementäre Gewindebohrungen 50 sind in der Oberseite 48 der unteren Montageplatte 45 vorgesehen, um die Schrauben 77 aufzunehmen und das Motorgehäuse an der Platte zu befestigen. Das verhindert drehende und andere Bewegungen des Motorgehäuses bezüglich der Montageplatten und des Verteilers und der Spritzgießvorrichtung insgesamt. Von dem Motor- oder Getriebegehäuse 58, 64 erstreckt sich ein zylindrischer Vorsprung 74 nach unten, von dem sich der Zapfen 75 erstreckt. An das stromabwärtsseitige Ende des Zapfens 75 ist die Aktuatorkopplung 80 gekoppelt und die Ventilspindel 31 erstreckt sich axial stromabwärts von der Kopplung 80.
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10F ist ein Querschnitt und zeigt den Stapel des Spritzgießwerkzeugs. Wie vorstehend beschrieben, ist ein beheizter Verteiler 24 zwischen den Montageplatten 39/45 und den Formplatten 13/14 angeordnet. Bei Gebrauch sind die Montageplatten und Formplatten unter hohem Klemmdruck fest aneinander befestigt, so dass sie hohen Spritzgießkräften standhalten. Eine Düse 18 erstreckt sich durch eine Bohrung 15 in der unteren Formplatte 14, so dass sie in dem Einlauf 20 zu dem Spritzgießhohlraum lösbar anliegt. Das Gehäuse des Aktuators 66 ist in einer Kammer 40 der oberen Montageplatte 39 angeordnet, wobei ein radialer Abstand 3 in wenigstens einer Radialrichtung vorgesehen ist, um die radiale Kopplung und Entkopplung des Stiftkopfadapters und der Aktuatorkopplung zu erleichtern. Gleichermaßen ist ein radialer Abstand 3b/3c vorgesehen, damit der Zapfen 75 und der Adapter 80 in den Platten radial verfahrbar sind. 10G ist eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß 10F, wobei jedoch der Elektromotor abgenommen ist. Die Kammer 40 weist einen geradlinigen Querschnitt auf. Unterhalb der Kammer 40 weist die obere Bohrung 40a einen ovalen Querschnitt auf, und die untere Bohrung 40b weist ebenfalls einen ovalen, jedoch kleineren Querschnitt auf, so dass ein radialer Abstand entlang der Längsachse L des Ovals gegeben ist, um die nachstehend beschriebenen Schritte des Zusammenbauens und Demontierens zu erleichtern.
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10H - 10M zeigen eine Reihe verschiedener Schritte zum Entkoppeln des Aktuators von der Montageplatte 39 und zum Entkoppeln der Ventilstiftbaugruppe 30, 94 von der Aktuatorkopplung 80 und der Montageplatte 39, 45, entsprechend einer Ausführungsform. In 10H ist der Aktuator gezeigt, der mit der Ventilstiftbaugruppe gekoppelt ist, wobei der Aktuator an der unteren Montageplatte befestigt und die Ventilstiftbaugruppe in der Aktuatorkopplung montiert ist. Das zeigt die zusammengebaute Aktuator- und Ventilstiftbaugruppe während des Spritzgießzyklus, wobei der axiale Antriebsweg XX des Aktuators im Wesentlichen axial an der Ventilspindelachse ausgerichtet ist, wenn sich die Ventilspindel durch die Achse der Bohrungen des Verteilers 27 und der Düse 18 zur Kunststoffzufuhr erstreckt. Die Montageplatten 39 45 sind an die Form 12 geklemmt, wobei der Verteiler 24 zwischen den Montageplatten und der Form befestigt ist.
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In 101 sind die Schrauben 77 von den komplementären Aufnahmeöffnungen 50 in der Spannplatte 39 entkoppelt, so dass das Gehäuse des Aktuators 66 von der Spannplatte 45 entkoppelt wird. Wie gezeigt, sind das Gehäuse des Aktuators 66 und des zugehörigen Zapfens 75 bei Entkopplung des Gehäuses in den Plattenaufnahmeöffnungen 40, 40a, 40b angeordnet. In 10J sind die ersten beiden Schritte zur Demontage durchgeführt worden. Die Schrauben sind abgenommen worden und dann wurde das Gehäuse des Aktuators 66 seitlich oder radial in Richtung S bewegt, um den Stiftverbinder 94 von der Kopplung 80 zu entkoppeln durch radiales 102 Herausschieben des Verbinders 94 (10J) aus der Ausnehmung 82, 83 der Kopplung. Bei diesem Entkoppeln des Verbinders 94 bleiben die Stiftspindel 31 und zugehörige Teile wie z.B. der Stiftkopf 34 und Adapter 94 und die Stellschraube 104 an den Verteiler 24 montiert, während der Aktuator 66 noch auf der Platte 45 und in den Ausnehmungen 40, 40a, 40b der Montageplatten 39, 45 angeordnet ist. Bei einem weiteren nachfolgenden Vorgang kann der Aktuator 66 vollständig von den Ausnehmungen 40, 40a abgenommen werden, 10K, 10L, um den Aktuator auszutauschen oder zu reparieren. Während dieses Vorgangs bleibt die Ventilstiftbaugruppe wiederum ortsfest und bleibt an den Verteiler montiert und Abnahme des Stiftes 30 ist nicht erforderlich.
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Nun wird auf 10M Bezug genommen, worin alternativ zur Abnahme nur des Aktuators 66, die Montageplatten 39 und/oder 45 ebenso allein oder zusammen mit dem Aktuator 66 von der Form 12 abgenommen werden können, sobald der Aktuator von dem Stiftverbinder 94 entkoppelt ist, wobei ein Abnehmen des Ventilstiftes 30 (und dem Stiftverbinder 94) von dem Verteiler oder der Düse nicht erforderlich ist. Somit können entweder die Spannplatten 39, 45 von dem System abgenommen werden, sobald der Stift von der Aktuatorkopplung 80 entkoppelt ist, oder der Aktuator 66 kann von dem System abgenommen werden, sobald der Stift von der Aktuatorkopplung 80 entkoppelt ist, oder sowohl die Platten als auch der Aktuator können von dem System abgenommen werden, sobald der Stift von der Aktuatorkopplung 80 entkoppelt ist, wobei alle diese Abnahmen ohne Abnahme des Stiftes 30 von dem Verteiler oder der Düse erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6294122 [0031]
- US 8091202 [0032]
