DE3926358A1 - Spritzgiesseinrichtung mit einer spritzgiessduese und einem elektrischen anschluss fuer ein heizelement sowie verfahren zur herstellung der spritzgiessduese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung und insbesondere eine Spritzgießeinrichtung mit einer Spritzgießdüse und einem elektrischen Anschluß für ein Heizelement der Spritzgießdüse sowie ein Verfahren zur Herstellung mit einem derartigen, verbesserten Anschluß für das integrale elektrische Heizelement der Spritzgießdüse.

Integrale elektrische Heizelemente haben einen Widerstandsdraht von kleinem Durchmesser, der verbunden ist mit einem Leiter von größerem Durchmesser, um einen Anschluß zu bilden, mit dem eine äußere elektrische Zuleitung verbunden ist. Obwohl der Widerstandsdraht des Heizelementes elektrisch mit dem Anschluß verbunden ist, muß er von der Düse entlang seiner Länge elektrisch isoliert sein, um eine Erdung zu vermeiden. Dies muß erreicht werden, wobei gleichzeitig der Anschluß eine ausreichende mechanische und bauliche Festigkeit aufweisen muß, um Beeinträchtigungen durch ein äußeres Drehmoment zu widerstehen, wenn der Zuleitungsdraht angeschlossen wird oder entfernt wird.

Spritzgießdüsen mit integralen Heizelementen sind im Stand der Technik bekannt. Die US-PS 47 68 283 des Anmelders zeigt ein Verfahren, das eine Nickelschutzschicht über dem Heizelement aufbringt, welches integral über einem Spiralkanal eingebettet ist. Die kanadische Patentanmeldung 5 49 517 unter dem Titel "Verfahren zur Herstellung einer Spritzgießdüse mit einem geerdeten Heizelement, das in die zulaufende Spitze eingebettet ist", eingereicht 16. Oktober 1987 (Gellert) und US-PS 47 68 945 (Schmidt et al.), veröffentlicht 6. September 1988, zeigen die Erdung des Heizelementes am vorderen Ende der zulaufenden Spitze der Düse.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Anschlußanordnungen sind im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel zeigt die US-PS 44 03 405, veröffentlicht 13. September 1983 und die US-PS 44 46 360 (Ausscheidung) eine Düse und ein Verfahren zur Herstellung der Düse, mit einem Anschluß, der durch eine Verbinderhülse mit einer Dichtung geschützt ist, welche durch eine Federringanordnung geschaffen ist. Weitere Entwicklungen sind in der US-PS 45 57 685 und US-PS 45 83 284 (Ausscheidung), veröffentlicht 22. April 1986 des Anmelders gezeigt. In jüngerer Zeit zeigt die kanadische Patentanmeldung 5 49 520 unter dem Titel "Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anschlußterminals einer Spritzgießdüse", eingereicht 16. Oktober 1987 des Anmelders, ein Verfahren zur Herstellung einer Düse mit einem Anschluß durch Verbinden des hinteren Endes des Heizelementes mit einem Bolzen und unter Eingießen von geschmolzenem Isoliermaterial rund um diesen. Obwohl all diese Verfahren zu beträchtlichen Verbesserungen führen, haben sie die Nachteile, daß eine beträchtliche Anzahl von Verfahrensschritten erforderlich ist, um die Düse herzustellen und die Anschlüsse zuweilen keine ausreichende bauliche oder strukturelle Festigkeit besitzen, um ein Versagen bzw. eine Beeinträchtigung infolge eines Drehmomentes zu vermeiden, das beim Verbinden und Lösen der äußeren Zuleitung übertragen wird.

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise dadurch zu überwinden, daß eine Spritzgießeinrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Herstellung einer integralen Spritzgießdüse geschaffen werden, wobei der Anschluß elektrisch von dem Düsenkörper isoliert ist und eine ausreichende bauliche Festigkeit aufweist, um einem äußeren Drehmoment, das von einer äußeren Zuleitung bei deren Anschluß bzw. beim Lösen der Zuleitung übertragen wird, zu widerstehen.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß nach einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer integralen langgestreckten beheizten Spritzgießdüse geschaffen, mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, um in eine Bohrung in einer gekühlten Form mit minimalem Kontakt, der einen isolierenden Luftraum oder Luftspalt zwischen der beheizten Düse und der umgebenden gekühlten Form überbrückt, eingesetzt ist, wobei die Düse eine Schmelzebohrung besitzt, die sich durch sie hindurch durch einen zentralen Einlaß am hinteren Ende erstreckt, um unter Druck stehende Schmelze, die an den Einlaß aufgenommen wird, zu zumindest einem Anschnitt zu fördern, der sich von der Bohrung zu einem Formhohlraum in der Form erstreckt, wobei die Düse einen Stahlhauptkörperabschnitt mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche besitzt, der sich von einem Stahlkragenabschnitt am hinteren Ende aus erstreckt und das Verfahren die Schritte enthält des integralen Hartlötens der Düse gemeinsam mit einem Abschnitt eines elektrischen Heizelementes, das in einen Spiralkanal hart eingelötet wird, der sich rund um die zylindrische Außenfläche des Hauptkörperabschnittes erstreckt unter Vakuum, wobei das Heizelement einen Widerstandsdraht besitzt, der sich durch ein elektrisches Isoliermaterial in einem Außenmantel erstreckt und ein hinteres Ende besitzt, das sich durch eine radiale Öffnung in dem Kragenabschnitt nach außen zu einem Anschnitt erstreckt, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch auszeichnet, daß es die Bildung eines Stopfens bzw. Verschlußteiles beinhaltet, mit einer Vorderseite, einer Außenfläche und einer Heizelementbohrung, die sich durch den Stopfen hindurch erstreckt und wobei der Stopfen in die radiale Öffnung in dem Kragenabschnitt eingesetzt wird. Das Einsetzen des Stopfens in den Kragenabschnitt erfolgt unter Einsetzung des hinteren Endes des Heizelementes in die Heizelementbohrung und Gleitverschieben des Stopfens in eine Lage, in der er in der radialen Öffnung einsitzt, wobei ein hinterer Abschnitt des Heizelementes zumindest ein bestimmtes minimales Stück von der Vorderseite des Stopfens vorspringt. Das erfindungsgemäße Verfahren enthält ferner die Schritte der Ausbildung eines Anschlußkörpers mit einer Heizelementbohrung, die sich zentral mittig durch diesen hindurch von einem hinteren zu einem vorderen Ende erstreckt, wobei der Anschlußkörper einen Vorderabschnitt mit einer Außengewindeoberfläche an dem Vorderende aufweist, und einen hinteren Abschnitt besitzt, mit einer Außenfläche am hinteren Ende. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ferner das Abisolieren des äußeren Mantels und des Isoliermaterials von dem Heizelement, um den Widerstandsdraht ein kurzes Stück am hinteren Ende freizulegen, das Umgeben des Mantels des hinteren Endabschnittes des Heizelementes, der von der Vorderseite des Stopfens hervorsteht, mit einem Isoliermaterials, und das Aufbringen einer dünnen Beschichtung aus Isoliermaterial auf die Außenfläche des hinteren Abschnittes des Anschlußkörpers sowie das Ausbilden einer Schutzkappe, die eine Innenoberfläche besitzt, welches passend ist zu der Außenfläche des Hinterabschnittes des Anschlußkörpers und die eine Außenoberfläche besitzt, die passend übereinstimmt mit der Vorderfläche des Stopfens. Erfindungsgemäß wird die Schutzkappe auf dem hinteren Abschnitt des Anschlußkörpers in ihrer Lage montiert, um die Beschichtung aus Isoliermaterial zu schützen und die Schutzkappe wird in ihre Lage gepreßt, um eine relative Drehung zwischen der Kappe und dem Anschlußkörper zu verhindern. Schließlich weist das erfindungsgemäße Verfahren die Befestigung des Anschlußkörpers und der Schutzkappe an der Düse durch Einsetzen des hinteren Endes des Heizelementes in die Heizelementbohrung, die sich durch diese hindurch erstreckt und durch Gleitverschieben des Anschlußabschnittes in eine Lage, in der die Außenoberflächen der Schutzkappe gegen die Vorderseite des Stopfens anliegt, sowie Befestigen des Anschlußkörpers und der Schutzkappe in der Lage, sowie schließlich das elektrische Verbinden des freiliegenden Widerstandsdrahtes des Heizelementes am hinteren Ende mit dem Vorderabschnitt des Anschlußkörpers.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgießeinrichtung mit einer langgestreckten, beheizten Spritzgießdüse mit einem integral mit dieser verbundenen elektrischen Heizelement vorgesehen, wobei das Heizelement einen hinteren Abschnitt aufweist, der sich durch eine radiale Öffnung eines Kragenabschnittes der Düse erstreckt, der hintere Abschnitt des Heizelementes in einem Stopfen bzw. Verschlußteil aufgenommen ist, das in die radiale Öffnung des Kragenabschnittes der Düse passend eingesetzt ist, derart, daß ein Teil des hinteren Endes des Heizelementes radial von dem Stopfen nach außen hervorsteht und auf das vorstehende Ende des Heizelementes ein Anschlußkörper geschoben wird, der in eine Ausnehmung einer zwischen dem Anschlußkörper und dem Stopfen angeordneten Schutzkappe eingreift, wobei der Anschlußkörper einen Außengewindeabschnitt zur Befestigung einer elektrischen Zuleitung besitzt und ein freiliegendes Ende eines Widerstandsdrahtes des Heizelementes mit dem Anschlußkörper leitend verbunden ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles einer Mehrfach-Spritzgießeinrichtung mit einer Düse, die einen Anschluß aufweist, nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 bis 7 die Abfolge der Schritte der Herstellung der Düse mit dem Anschluß nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 8 eine Charge von montierten Düsen vor ihrem Einsatz in einem Vakuumofen, um die Anschlüsse zu befestigen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Zuerst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Teil eines Spritzgießsystems bzw. einer Spritzgießeinrichtung mit offenem Anschnitt zeigt, das bzw. die eine Anzahl von beheizten Düsen 10 mit einem elektrischen Anschluß 12 zeigt, hergestellt nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Jede Düse 10 besitzt einen Stahlhauptkörperabschnitt 14, der sich von einem Stahlkragenabschnitt 16 am hinteren Ende 18 erstreckt. Die Düse 10 ist in eine Bohrung 20 in der Formhohlraumplatte 22 durch einen Umfangs-Isolierflansch 24 eingesetzt, der sich von dem Kragenabschnitt 16 erstreckt und auf einer Umfangsschulter 26 sitzt. Der Hauptkörperabschnitt 14 der Düse besitzt einen Nasenabschnitt 28 am Vorderende 30, der in einer Öffnung 32, die sich durch die Formhohlraumplatte 22 erstreckt, aufgenommen ist und die zu einem Formhohlraum 34 führt. Somit ist die Düse 10 exakt in dieser Lage angeordnet, in der die zylindrische Außenfläche 36 des Hauptkörperabschnittes 14 von der umgebenden Formhohlraumplatte 22 durch einen isolierenden Luftraum oder Luftspalt 38 beabstandet ist. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Düse 10 eine zentrale Schmelzebohrung 30, die zu einem Anschnitt 42 führt, der sich durch den Nasenabschnitt 28 zu dem Formhohlraum 34 erstreckt.

Die Düse wird durch ein elektrisch isoliertes Heizelement 4 erwärmt, welches integral in einen Spiralkanal in der Außenfläche 36 des Hauptkörperabschnittes 14 eingelötet ist und das sich zu dem Anschluß 12 erstreckt, der nach außen und frontseitig von dem Kragenabschnitt 16 erstreckt, wie im einzelnen noch erläutert wird. Das Heizelement 44 in dem Kanal ist durch eine Nickel-Schutzbeschichtung 46 abgedeckt, die aufgebracht wird, wie dies in der US-PS 47 68 283 des Anmelders, veröffentlicht 6. September 1988 dargelegt ist. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Heizelement 44 einen vorderen Endabschnitt 48, der die Schmelzebohrung 40 an dem Anschnitt 42 in dem Nasenabschnitt 28 umgibt, wie dies im einzelnen in der kanadischen Patentanmeldung 5 78 973 des Anmelders, eingereicht 30. September 1988 unter dem Titel "Spritzgießdüse mit einem Nasenabschnitt mit einem Heizelement, das die Bohrung umgibt sowie Verfahren" erläutert ist.

Die Düsen 10 sind durch Schrauben 50 mit einem gemeinsamen, langgestreckten Verteiler 52 befestigt, der einen Schmelzekanal 54 aufweist, welcher sich zu einer Anzahl von Auslässen 56 verzweigt, wobei jeder Auslaß 56 mit der Schmelzebohrung 40 axial ausgerichtet ist, die sich durch jede ihrer Düsen 10 erstreckt. Der Verteiler 42 ist zwischen der Rückplatte 58 und der Formhohlraumplatte 22 durch einen zentralen Positionierring 60 und ein Titandruckstück 62 festgelegt. Die Rückplatte 58 ist durch Schrauben 64 festgelegt, die sich durch eine Lagerungsplatte 66 in die Formhohlraumplatte 22 erstrecken. Die Rückplatte und die Formhohlraumplatte 22 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 68 gepumpt wird. Der Verteiler 52 wird durch ein elektrisches Heizelement 70 beheizt, welches in diesen eingegossen ist, wie dies in der US-PS 46 88 622 des Anmelders "Spritzgießverteilerteil und Verfahren zur Herstellung", veröffentlicht 25. August 1987, dargelegt ist. Der Positionierring 60 schafft einen weiteren isolierenden Luftraum oder Luftspalt 72 zwischen dem beheizten Verteiler 52 und der Formhohlraumplatte 22.

Das hintere Ende 74 des Heizelementes 44 erstreckt sich radial nach außen durch eine zentrale Heizelementbohrung 76 durch einen Stopfen 78, der in einer radialen Öffnung 80, die sich durch den Kragenabschnitt 16 der Düse 10 erstreckt, festgelegt ist. Der Anschluß wird durch einen Anschlußkörper 82 geschaffen, der einen Vorderabschnitt 84 besitzt, welcher ein Außengewinde 86 trägt, und das mit einem hinteren Abschnitt 88 mit einer Außenfläche 90 versehen ist. Die Außenfläche 90 des hinteren Abschnittes 88 ist mit einer dünnen Beschichtung 92 aus Isoliermaterial, wie z. B. Magnesiumoxid, versehen und weist eine Schutzkappe 94 auf, die an dieser befestigt ist. Wie ersichtlich ist, besitzt die Schutzkappe 94 eine Innenfläche 96, die passend in Übereinstimmung ist mit der Außenfläche 90 des hinteren Abschnittes 88 des Anschlußkörpers 82, und besitzt eine Außenfläche 98, die passend in Übereinstimmung ist mit der Vorderseite oder Vorderfläche 100 des Stopfens oder Verschlußteiles 78, an dem sie befestigt ist. Das Heizelement 44 besitzt einen Nickel-Chrom-Widerstandsdraht, der sich zentral durch ein Feuerfestpulver aus elektrischem Isoliermaterial, wie z. B. Magnesiumoxid, innerhalb eines Stahlmantels 102 erstreckt. Das Heizelement 44 hat einen hinteren Endabschntt 104, der in einer Heizelementbohrung 106 aufgenommen ist, die sich durch den Anschlußörper 82 von dem hinteren Ende 108 zum Vorderende 110 erstreckt. An dem hinteren Endabschnitt 104 des Heizelementes 44 ist der Außenmantel und das Magnesiumoxid abisoliert, um den Widerstandsdraht 112 ein kurzes Stück am hinteren Ende 74 freizulegen. Der freiliegende Widerstandsdraht 112 ist in einem Durchmesserabschnitt 114 der Bohrung 106 mit kleinerem Durchmesser aufgenommen, wobei die Bohrung 106 sich durch den Anschlußkörper 82 erstreckt, mit dem der freiliegende Widerstandsdraht 112 an dem Vorderende 110 des Anschlußkörpers 82 elektrisch verbunden ist. Der verbleibende Mantel 102 des hinteren Endabschnittes 104 des Heizelementes, der auch durch eine dünne Beschichtung 92 aus isolierendem Material bedeckt ist, wird in einem Abschnitt 116 mit größerem Durchmesser, der sich durch den Anschlußkörper 82 ziehenden Bohrung 106 aufgenommen. Somit ist der Anschlußkörper 82 strukturell und baulich ein fester Körper, um dem Drehmoment, das durch eine äußere Zuleitung 118 ausgeübt wird, zu widerstehen, wenn diese Zuleitung 118 mit dem Anschlußkörper verbunden wird oder von diesem durch Muttern 120 auf dem Außengewindeteil 86 des Anschlußkörpers 82 gelöst wird. Außerdem ist der Widerstandsdraht 112, obwohl er elektrisch mit dem Anschlußkörper 82 verbunden ist, durch die isolierenden Beschichtungen 92 von dem Stahlmantel 102 und der Schutzkappe 94 elektrisch isoliert.

Im Gebrauch ist das System montiert bzw. zusammengeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist und elektrische Energie wird durch die Zuleitung 118 an den Anschluß 12 des Heizelementes 44 jeder Düse 10 und das Heizelement 70 in dem Verteiler 52 gelegt, um die Düsen 10 und den Verteiler 52 auf eine bestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck stehende Schmelze von einer - nicht gezeigten - Gießmaschine wird in den Schmelzekanal 54 durch den Verteiler 52 entsprechend eines bestimmten Zyklus in herkömmlicher Weise eingeführt. Die unter Druck stehende Schmelze strömt durch die Schmelzebohrung 40 in jede Düse sowie durch die Anschnitte 42 und füllt die Formhohlräume 34. Nachdem die Formhohlräume 34 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck eine zeitlang zu Verdichtungszwecken aufrechterhalten und anschließend entlastet. Nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form entlang der Teilungslinie 122 geöffnet, um die spritzgegossenen Teile auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen und der Einspritzdruck wird wieder angelegt, um die Formhohlräume 34 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe und Form der Formhohlräume und der Art des spritzgegossenen Materials abhängt.

Mit Ausnahme des Anschlusses 12, welcher erfindungsgemäß gestaltet ist, ist der übrige Aufbau jeder Düse so getroffen, wie er im einzelnen in der kanadischen Patentanmeldung 5 78 973, eingereicht 30. September 1988, dargelegt ist. Ein anderes Ausführungsbeispiel der Düse kann durch das Verfahren hergestellt werden, das in der US-PS 47 68 283, die ebenfalls bereits obenerwähnt ist, gezeigt ist. Die Düse wird durch integrales Verlöten des Kragenabschnittes 16 mit dem Hauptkörperabschnitt 14 hergestellt. Sie werden durch Heftschweißen montiert, wobei ein Teil des Heizelementes 44 in den Spiralkanal in der Außenfläche 36 des Hauptkörperabschnittes 14 gewickelt wird. Nickel-Hartlötpaste wird an die Verbindungsstellen gebracht und die Anordnung wird mit einem Bindemittel, wie z. B. mit einem Acryllack, eingesprüht und anschließend in ein aufgelockertes oder bewegtes Metallpulver, wie z. B. Nickelpulver oder eine Legierung desselben, eingetaucht, um die Oberflächen zu beschichten. Die Anordnung wird anschließend in einem Vakuumofen auf eine Temperatur von ungefähr 1925°F (ungefähr 1050,8°C) erwärmt und der Ofen wird auf ein verhältnismäßig hohes Vakuum evakuiert, um wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu entfernen. Wenn die Beschichtung erhitzt wird, verdampft das Bindemittel, jedoch verbleibt die Nickellegierung an Ort und Stelle. Ehe die Schmelztemperatur der Nickellegierung erreicht ist, wird das Vakuum vermindert, indem es teilweise durch ein inertes Gas, wie z. B. Argon oder Stickstoff, aufgefüllt wird. Wenn die Nickellegierung schmilzt es durch Kapillarwicklung in die Verbindungsspalte, um die Anordnung insgesamt miteinander integral Hartzuverlöten und schafft eine schützende Nickelbeschichtung 46 auf den Oberflächen. Obwohl die Düsen dargestellt sind als durch das vorbeschriebene Verfahren hergestellt, können die Düsen auch durch Vakuum-Hartlöten oder -Gießverfahren hergestellt werden, wie sie in der US-PS 45 57 685 des Anmelders unter dem Titel "Beheizte Düse für eine Spritzgießeinrichtung", veröffentlicht 10. Dezember 1985 und US-PS 45 83 284 (Ausscheidung), unter dem Titel "Verfahren zur Herstellung einer Spritzgießdüse mit eingelötetem Heizelement" sowie in der kanadischen Patentanmeldung 5 32 677, eingereicht 20. März 1987 unter dem Titel "Spritzgießdüse und Verfahren" dargestellt sind. Unabhängig davon, welches Lötverfahren zur Herstellung der Düsen verwendet wird, enthält die vorliegende Erfindung die zusätzlichen Schritte, die nachfolgend erläutert sind, um einen integralen elektrischen Anschluß 12 einzubeziehen.

Bezugnehmend nunmehr auf die Fig. 2 bis 7 sind die Verfahrensschritte dargestellt, die vorgesehen sind, um die Düse 10 mit dem Anschluß nach der vorliegenden Erfindung zu versehen. Die Verfahrensschritte werden nachfolgend im einzelnen erläutert. Das Verschlußteil, nachfolgend als Stopfen 78 bezeichnet (gezeigt in Fig. 7) besteht aus Stahl mit einer Außenfläche 124, die kegelförmig verläuft, um passend der Innenoberfläche 126 der Öffnung 80 zu entsprechen, die sich durch den Kragenabschnitt 16 erstreckt. Der Stopfen 78 ist mit einer Heizelementbohrung 76 versehen, die sich axial und mittig durch diesen hindurch zu der Vorderfläche oder Vorderseite 100 erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stopfen 78 mit einem Umfangsrand 128 versehen, der sich an der Vorderseite 100 nach außen erstreckt, um die Montage zu erleichtern, wie dies nachfolgend erläutert wird.

Der Anschlußkörper 82 besteht aus Stahl mit einem Vorderabschnitt 84, einem Hinterabschnitt 88 und einer Mittelbohrung 106, wie oben erläutert. Die Schutzkappe 94 besteht aus Stahl mit einer Innenfläche 96, die passend der Außenfläche 90 des hinteren Abschnittes des Anschlußkörpers 84 angepaßt ist und besitzt eine kurze zentrale Heizelementbohrung, die ausgerichtet mit der Bohrung 106 des Anschlußkörpers 82 übereinstimmt. Die Schutzkappe 94 besitzt auch eine Außenfläche 98, die passend übereinstimmt mit der Vorderseite bzw. Vorderfläche 100 des Stopfens 78.

Der Stahlmantel 102 und das isolierende Magnesiumoxidpulver werden entfernt bzw. abisoliert, um den Widerstandsdraht 112 ein kurzes Stück am hinteren Ende 74 des Heizelementes 44 freizugeben. Nachdem das Heizelement 44 in dem Spiralkanal in der Außenfläche 36 des Hauptkörperabschnittes 14 der Düse eingewickelt ist, wie dies in der kanadischen Patentanmeldung 5 78 973, eingereicht 30. September 1988 des Anmelders dargestellt ist, ragt das hintere Ende 74 des Heizelementes 44 nach außen durch die Öffnung 80 durch den Kragenabschnitt 16 hervor. Der Stopfen 78 wird anschließend montiert, indem das hintere Ende 74 des Heizelementes 44 in die Bohrung 76, die sich durch den Stopfen 78 erstreckt, eingesetzt wird und der Stopfen 78 in eine Lage gleitverschoben wird, in der er in der Öffnung 80, die sich durch den Kragenabschnitt 16 der Düse 10 erstreckt, einsetzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Stopfen 78 in dieser Lage fest verschweißt, in der die konische Außenfläche 124 des Stopfens 78 gegen die passende innere Gegenfläche 126 der Öffnung 80 sitzt, die sich durch den Kragenabschnitt 16 erstreckt.

In dieser Lage ragt ein hinterer Endabschnitt 104 des Heizelementes 44 von der Vorderseite 100 des Stopfens 78 vor. Der Stahlmantel 102 dieses hinteren Endabschnittes 104 und die Außenfläche 90 des hinteren Abschnittes 88 des Anschlußkörpers 82 werden mit einer dünnen Schicht 92 aus Magnesiumoxid oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial besprüht, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Obwohl gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Plasmaspritzen oder -sprühen gezeigt ist, kann diese Beschichtung auch durch Eintauchen in ein flüssiges Bad aus Isoliermaterial erfolgen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Stahlmantel 102 des hinteren Endabschnitts 104 des Heizelementes 44 durch eine Hülse oder Hülsen aus Isoliermaterial abgedeckt werden.

Wenn die Beschichtung 92 ausgehärtet ist, wird die Schutzkappe 94 auf dem hinteren Abschnitt 88 des Anschlußkörpers 82 montiert, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Nachdem die Kappe 94 auf die Außenfläche 90 des hinteren Abschnittes 88 in eine Lage aufgeschoben worden ist, in der die Bohrung 130 sich in axialer Ausrichtung mit der Bohrung 106 des Anschlußkörpers 82 befindet, wird die Kappe fest gegen die Außenfläche 90 gepreßt und hierdurch positioniert und festgelegt. Wie ersichtlicht ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel die Außenfläche 90 einwärts und nach vorne kegelförmig verjüngend geneigt, so daß das Einwärtspressen die Kappe 94 rund um die Außenfläche 90 biegt, um sie fest zu ergreifen. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Einpressen durch Hämmern der Kappe in ihre Endlage ausgeführt, sie kann jedoch auch gequetscht oder in anderer Weise fest genug eingepreßt werden, um sicherzustellen, daß die Kappe 94 fest auf dem Anschlußkörper 92 gehalten wird, ohne jede Drehung oder lose, jedoch nicht so fest, daß sie die isolierende Beschichtung 90 zwischen der Kappe 94 und dem Anschlußkörper 82 perforiert oder beschädigt.

Die vormontierte Einheit aus Kappe 94 und Anschlußkörper 82 wird dann in der Düse 10 durch Einsetzen des hinteren Endes 74 des Heizelementes 44 in die Heizelementbohrung 106 und Aufschieben von Kappe 94 und Anschlußkörper 82 in die Lage montiert, in der die Außenfläche 84 der Kappe 94 gegen die Vorderseite 100 des Stopfens 78 anliegt. Wie ersichtlich ist, ist in ihrer Endlage der freiliegende Widerstandsdraht 112 in dem Abschnitt 114 der Bohrung 106 von kleinerem Durchmesser aufgenommen und der beschichtete Mantel 102 des hinteren Endabschnittes 104 des Heizelementes 44 ist in den Abschnitt 116 der Bohrung 106 mit größerem Durchmesser aufgenommen. Anschließend sind sie in dieser Lage befestigt, indem die Kappe 94 mit der Vorderseite 100 des Stopfens 78 an dem Umfangsrand 128 verschweißt wird. Der freiliegende Widerstandsdraht 112 wird anschließend an das Vorderende 110 des Anschlußkörpers 82 angeschweißt, um zwischen ihnen eine elektrische Verbindung herzustellen. Somit ist der Anschlußkörper 82 fest an der Düse 10 angebracht, und kann leicht jedem Drehmoment, das durch die Muttern 120 übertragen wird, wenn die äußere Zuleitung 118 angeschlossen oder entfernt wird, widerstehen. Der Anschlußkörper 82 ist elektrisch mit dem Widerstandsdraht 112 am hinteren Ende des Heizelementes 44 verbunden, jedoch elektrisch von dem Stahlmantel 102 und der Schutzkappe 94 durch die Isolierbeschichtung 92 elektrisch isoliert.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden der Stopfen 78 und die vormontierte Einheit aus Kappe 94 und Anschlußkörper 82 zuerst heftverschweißt, um die Lage zu sichern und anschließend in einem Vakuumofen 132 in einem Hartlötschritt miteinander hartverlötet, wie dies oben erläutert wurde, um sie zu einer integralen Einheit mit der Düse 10 zu verbinden. Dieses Verfahren beinhaltet das Anbringen von Perlen aus Nickelhartlötpaste entlang beider Seiten des Umfangsrandes 128, wo der Stopfen 78 sich mit der Schutzkappe 94 und dem Kragenabschnitt 16 der Düse 19 verbindet. Etwas Hartlötpaste wird ebenfalls an die Bohrung 106 am vorderen Ende 110 des Anschlußkörpers 82 gebracht. Wenn die Düse 10 in dem Vakuumofen erhitzt wird, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, schmilzt die Paste und fließt durch Kapillarwirkung, um den freiliegenden Widerstandsdraht 112 integral mit dem umgebenden Anschlußkörper 82 zu verbinden, um integral den Stopfen 78, die Kappe 94 und den Anschlußkörper 82 mit dem übrigen Teil der Düse 10 zu verbinden.

Obwohl die Erläuterung der Verfahrensschritte, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Spritzgießdüse 10 mit einem verbesserten elektrischen Anschluß 12 angegeben wurden, in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert wurden, begrenzt dies die Erfindung nicht, vielmehr sind Veränderungen und Modifikationen für den Fachmann deutlich. Zum Beispiel ist offensichtlich, daß der übrige Teil der Düse auf eine Vielzahl unterschiedliche Weisen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen hergestellt werden kann. Außerdem können die Verfahrensschritte nach der vorliegenden Erfindung auch in anderer Abfolge ausgeführt werden, um eine bequeme und effiziente Herstellung zu sichern. Der Stopfen 78, die Kappe 94 und der Anschlußkörper 82 können von unterschiedlicher Form sein und es können unterschiedliche Isoliermaterialien verwendet werden. Für die Definition der Erfindung wird vorzugsweise auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung mit einer Spritzgießdüse und einem elektrischen Anschluß für ein Heizelement sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Nachdem das Heizelement in einen Spiralkanal auf der Außenfläche des Hauptkörperabschnittes der Düse eingewickelt ist, ragt das hintere Ende des Heizelementes radial durch eine Öffnung in dem Kragenabschnitt der Düse nach außen hervor. Der Mantel wird von dem Heizelement abisoliert, um den Widerstandsdraht am hinteren Ende freizulegen. Ein Stahlstopfen mit einer durchgehenden Mittelbohrung wird über das vorspringende hintere Ende geschoben und in der Öffnung des Kragens angeschweißt. Ein Stahlanschlußkörper ist mit einer Mittelbohrung versehen und mit einem Gewindevorderabschnitt, um eine äußere Energiezuleitung aufzunehmen. Der Mantel des Abschnittes des Heizelementes, der von dem Stopfen hervorsteht und ein hinterer Abschnitt des Anschlußkörpers werden mit Isoliermaterial beschichtet. Eine Schutzkappe wird fest über die Beschichtung auf dem hinteren Abschnitt des Anschlußkörpers aufgehämmert bzw. drehfest aufgesetzt. Die montierte Kappe und der Anschlußkörper werden über das hintere Ende des Heizelementes geschoben und mit der passenden Gegenvorderfläche des Stopfens verschweißt. Der freiliegende Widerstandsdraht wird an dem Anschlußkörper angeschweißt. Dies gewährleistet eine hohe bauliche Festigkeit des Anschlußkörpers gegen Drehmomente, die während des Verbindens und Lösens der Anschlußzuleitung auftreten und durch die vorerwähnten Schritte ist der Anschlußkörper auch elektrisch vom übrigen Teil der Düse isoliert, während er elektrisch mit dem Widerstandsdraht verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Verbindungen hergestellt werden, indem die Düse integral in einem Vakuumofen hartverlötet wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer integralen, langgestreckten, beheizten Spritzgießdüse mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, zum Einsatz in eine Bohrung in einer gekühlten Form, mit mininalem Kontakt, der einen isolierenden Luftspalt überbrückt, der zwischen der beheizten Düse und der umgebenden, gekühlten Form vorgesehen ist, wobei die Düse aufweist, eine Schmelzebohrung, die sich durch die Düse hindurch von einem zentralen Einlaß am hinteren Ende erstreckt, um unter Druck stehende Schmelze, aufgenommen an dem Einlaß, zu zumindest einem Anschnitt zu führen, der sich von der Bohrung zu einem Formhohlraum in der Form erstreckt, wobei die Düse aufweist einen Stahlhauptkörperabschnitt mit im wesentlichen zylindrischer Außenfläche, die sich von einem Stahlkragenabschnitt am hinteren Ende erstreckt und das Verfahren die Schritte enthält des integralen Vakuumverlötens der Düse gemeinsam mit einem Abschnitt des elektrischen Heizelementes, das in einem Spiralkanal eingelötet wird, daß sich rund um die zylindrische Außenfläche des Hauptkörperabschnittes der Düse erstreckt, wobei das Heizelement einen Widerstandsdraht aufweist, der sich durch ein elektrisches Isoliermaterial in einem Außenmantel erstreckt und ein hinteres Ende besitzt, das sich durch eine radiale Öffnung in dem Kragenabschnitt der Düse zu einem Anschluß erstreckt, gekennzeichnet durch

• (a) Ausbilden eines Stopfens (78) mit einer Vorderfläche (100), einer Außenfläche (124) und einer Heizelementbohrung (76), die sich durch den Stopfen (78) hindurch erstreckt und Einsetzen des Stopfens (78) in die radiale Öffnung (80), die sich durch den Kragenabschnitt (16) erstreckt, durch Einsetzen des hinteren Endes (104) des Heizelementes (44) in die Bohrung (76) und Aufschieben des Stopfens (78) in eine Position, in der er in der radialen Öffnung (80) einsitzt, wobei ein hinterer Endabschnitt (104) des Heizelementes (44) zumindest eine bestimmte minimale Strecke von der Vorderfläche (100) des Stopfens (78) hervorsteht,
• (b) Ausbildung eines Anschlußkörpers (82) mit einer Heizelementbohrung (106), die sich mittig durch diesen von einem hinteren Ende zu einem vorderen Ende hindurch erstreckt, wobei der Anschlußkörper (82) einen Vorderabschnitt (84) mit Außengewinde (86) am Vorderende (84) und einen hinteren Abschnitt (88) mit einer Außenfläche (90) vom hinteren Ende (88) aufweist,
• (c) Abisolieren des Außenmantels (102) und des Isoliermantels von dem Heizelement (44), um den Widerstandsdraht ein kurzes Stück am hinteren Ende (104) freizulegen,
• (d) Umgeben des Mantels (102) des hinteren Endabschnittes (104) des Heizelementes (44) der von der Vorderseite (100) des Stopfens (78) vorsteht, mit Isoliermaterial und Auftragen einer dünnen Beschichtung aus Isoliermaterial auf die Außenfläche (90) des hinteren Abschnittes (88) des Anschlußkörpers (84),
• (e) Ausbilden einer Schutzkappe (94) mit einer Innenfläche (96), die passend ist zu der Außenfläche (90) des hinteren Abschnittes (88) des Anschlußkörpers (82) und mit einer Außenfläche (98), die passend ist zu der Vorderseite (100) des Stopfens (78),
• (f) Befestigen der Schutzkappe (94) auf dem hinteren Abschnitt (88) in einer Lage, daß die Beschichtung aus Isoliermaterial geschützt wird und Aufpressen der Schutzkappe (94) in ihre Endlage auf den Anschlußkörper (82), derart, daß eine relative Drehung zwischen der Kappe (94) und dem Anschlußkörper (82) verhindert ist,
• (g) Montage des Anschlußkörpers (82) und der Schutzkappen (94) an der Düse (10) durch Einsetzen des hinteren Endes (104) des Heizelementes (44) in die Heizelementbohrung (106), die sich hindurchzieht und Aufschieben des Anschlußkörpers (82) in einer Position, in der die Außenfläche (98) der Schutzkappe (94) gegen die Vorderseite (100) des Stopfens anliegt und Befestigen des Anschlußkörpers (82) und der Schutzkappe (94) in dieser Lage, und
• (h) elektrisches Verbinden des freiliegenden Widerstanddrahtes des Heizelementes (44) am hinteren Ende (104) mit dem Vorderabschnitt (84) des Anschlußkörpers (82).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Ausbilden des Anschlußkörpers (82) mit der Heizelementbohrung (106), die einen ersten Abschnitt besitzt, der sich von dem hinteren Ende (88) zu einem zweiten Abschnitt am vorderen Ende (84) erstreckt, wobei der erste Abschnitt einen ausreichenden Durchmesser aufweist, um den beschichteten Mantel (102) des hinteren Endabschnittes (104) des Heizelementes (44) aufzunehmen und der zweite Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist, um den freiliegenden Widerstandsdraht am hinteren Ende (104) des Heizelementes (44) darin aufzunehmen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Außenfläche (90) des hinteren Abschnittes (88) des Anschlußkörpers (82) so, daß sie nach vorn einwärts kegelförmig geneigt verläuft, um die Schutzkappe (94) fest zu halten, nachdem diese aufgepreßt worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freiliegende Widerstandsdraht des Heizelementes (44) mit dem umgebenden Vorderabschnitt (84) des Anschlußkörpers (82) verschweißt wird, um diese Teile elektrisch miteinander zu verbinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (94) mit dem Stopfen (78) verschweißt wird, um den Anschlußkörper (82) und die Schutzkappe (94) an Ort und Stelle festzulegen.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hartlötmaterial entlang der Bereiche aufgebracht wird, wo die Außenfläche (98) der Schutzkappe (94) gegen die Vorderfläche (100) des Stopfens (78) anliegt, rund um die Außenfläche des Stopfens (78) und auf den freiliegenden Widerstandsdraht in der Heizelementbohrung (106) am Vorderende (84) des Anschlußkörpers (82) aufgebracht wird, und anschließend diese Teile in einem Vakuumofen während eines Vakuum-Hartlötschrittes erwärmt werden, wodurch die Schutzkappe (94) integral mit dem Stopfen (78) verlötet wird, der Stopfen (78) integral mit dem Kragenabschnitt (16) verlötet wird und der Widerstandsdraht des Heizelementes (44) integral mit dem Vorderabschnitt (84) des Anschlußkörpers (82) verbunden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (78) und die Schutzkappe (94) vor dem Hartverlöten miteinander heftverschweißt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Isoliermaterial auf den Mantel (102) des Heizelementes (44) und die Außenfläche (90) des hinteren Abschnittes (88) des Anschlußkörpers (82) aufgesprüht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Isoliermaterial Magnesiumoxid ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (78) mit einem sich nach außen vorspringend erstreckenden Rand (78) versehen ist, um das Aufbringen der Hartlötverbindung zu erleichtern.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Stopfens (78) kegelförmig ausgeführt wird, um gegen eine passende Kegelfläche der radialen Öffnung (80) in dem Kragenabschnitt (16) anzuliegen.

12. Spritzgießeinrichtung mit einer Spritzgießdüse und einem elektrischen Anschluß für ein Heizelement der Spritzgießdüse, das integral mit dieser verbunden ist, und das Heizelement einen hinteren Abschnitt besitzt, der mit einem elektrischen Anschluß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (104) des Heizelementes (44) sich durch eine radiale Öffnung (80) eines Kragenabschnittes (16) der Spritzgießdüse (1) erstreckt, der hintere Abschnitt (104) des Heizelementes (44) in einem Stopfen bzw. Verschlußteil (78) aufgenommen ist, eingesetzt in die radial Öffnung (80) des Kragenabschnittes (16) der Düse derart, daß ein Teil des hinteren Endes (104) des Heizelementes (44) radial von dem Stopfen (78) nach außen vorsteht und auf das vorstehende Ende des Heizelementes (44) ein Anschlußkörper (82) aufgeschoben ist, der in eine Ausnehmung einer zwischen dem Anschlußkörper (82) und dem Stopfen (78) angeordneten Schutzkappe (94) eingreift, wobei der Anschlußkörper (82) einen Außengewindeabschnitt zur Befestigung einer elektrischen Zuleitung besitzt und ein freiliegendes Ende eines Widerstandsdrahtes des Heizelementes (44) mit dem Anschlußkörper (82) leitend verbunden ist.