DE4004224C2 - Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsysteme mit Nadelverschluß des Anschnittes sind bekannt und haben eine Betätigungsvorrichtung für das Ventilteil bzw. für die Ventilnadel des Nadelverschlusses des Anschnittes, mit einem Kolben, der in einem Zylinder hin- und hergeht, welcher in der Rückplatte angeordnet ist. Obwohl diese Anordnung sehr zufriedenstellend ist, hat sie den Nachteil, daß sie einen Zylinder erfordert, der in der Rückplatte sitzt und der Zylinder erfordert eine Hochdruckdichtung, um die Leckage von Hydraulikfluid oder Luft rundum die hin- und hergehende Ventilnadel zu verhindern. Wie in der US 4 740 151 beschrieben ist, ist es auch bekannt, eine Dicht- und Haltehülse vorzusehen, die an dem Verteiler befestigt ist, mit einem Flanschabschnitt, der gegen die Vorderfläche der Rückplatte rund um den Zylinder sich abstützt. Eine Ventilnadelhülse, die in eine sich durch den Verteiler erstreckende Öffnung eingesetzt ist und die einen Flansch besitzt, der den Luftspalt bzw. Luftraum überbrückt, ist in der CA 1278409 gezeigt. Obwohl diese früheren Hülsen eine Dichtung und eine Aufnahmekammer für Leckage von Schmelze hinter dem hin- und hergehenden Ventilteil aufwiesen, erforderten sie eine separate Hochdruckdichtung gegen Leckage von dem Zylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Betätigungsvorrichtung sowohl gegen Leckage von Schmelze als auch Leckage von Luft aus dem Zylinder der Betäti­ gungsvorrichtung weitgehend abgedichtet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles eines Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystems, das die Ventilteil-Betätigungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung im Teilschnitt, die die Montage des Kolbens zeigt, der in Fig. 1 dargestellt ist, und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Spritzgießsystemes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es wird zuerst auf Fig. 1 verwiesen, die einen Teil eines Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystems mit Nadelverschluß zeigt und das einen langgestreckten, beheizten Verteiler 10 aufweist, der fest zwischen einer Zylinderplatte 12 und einer Anzahl von beheizten Düsen 14 angeordnet ist, von denen jede in einer Bohrung 16 in eine Formhohlraumplatte 18 eingesetzt ist. Die Zylinderplatte 12 besitzt eine Vorderfläche 20 und eine Rückfläche 22, gegen die eine Rückplatte 24 fest durch Schrauben 26 gehalten ist, die sich durch die Zylinderplatte 12 in die Formhohlraumplatte 18 erstrecken.

Jede Düse 14 besitzt einen Isolierflansch 30, der gegen eine einwärts vorspringende Schulter 32 in der Bohrung 16 sitzt, die die Düse mit einer Mittelbohrung 34 in axialer Ausrichtung mit einem Anschnitt 36 anordnet, der sich durch die Formhohlraumplatte 18 zu einem Formhohlraum 38 erstreckt. Dies schafft einen isolierenden Luftraum oder Luftspalt 40 zwischen jeder Düse 14 und der umgebenden, gekühlten Formhohlraumplatte 18, wobei die Düse 14 durch ein wendelförmiges elektrisches Heizelement 42 beheizt wird, welches integral einstückig in die Düse eingegossen ist.

Die Formhohlraumplatte 18 und die Zylinderplatte 12 sind in vergleichbarer Weise durch Pumpen von Kühlwasser durch Kühlleitungen 44 gekühlt. Der Verteiler 10, der durch ein integrales elektrisches Heizelement 46 beheizt wird, ist exakt durch einen zentralen Positionierring 48 positioniert, der in die gekühlte Formhohlraumplatte 18 eingesetzt ist, um zwischen dem Verteiler 10 und der gekühlten Formhohlraumplatte 18 einen vergleichbaren, isolierenden Luftraum oder Luftspalt 50 auszubilden.

Der langgestreckte Verteiler 10 hat eine Querbohrung 52 mit einem Abschnitt 54 von großem Durchmesser, der mit dem Durchmesser der Mittelbohrung 34 jeder Düse 14 übereinstimmt und sich in axialer Ausrichtung mit dieser erstreckt. Dichtungshülsen 56 aus Stahl sind durch Schrauben 48 in passenden Sitzen 60 in dem Verteiler 10 befestigt. Jede Dichtungshülse 56 besitzt eine Mittelbohrung 62, die mit einem Durchmesserabschnitt 64 von kleinerem Durchmesser der Querbohrung 52, die sich durch den Verteiler 10 erstreckt, übereinstimmt und sich in axialer Ausrichtung mit dieser erstreckt. Jede Dichtungshülse 56 hat auch einen äußeren Flanschabschnitt 66, gegen den die Vorderfläche 20 der Formhohlraumplatte 18 anliegt. Wie ersichtlich ist, erstrecken sich die äußeren Flanschabschnitte 66 der Dichtungshülsen 56 quer über einen isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt 68 zwischen dem beheizten Verteiler 10 und der gekühlten Zylinderplatte 12. Somit sind diese isolierenden Lufträume 40, 50, 68 angeordnet, um eine maximale thermische Trennung zwischen den erwärmten bzw. beheizten und gekühlten Teilen des Systems zu schaffen, während gleichzeitig die bauliche Integrität des Systems beibehalten bleibt.

Ein langgestrecktes Ventilteil, nachfolgend als Ventilnadel 70 bezeichnet, erstreckt sich durch die übereinstimmend aufeinander ausgerichteten Bohrungen 34, 52 und 62 der Düse 14, des Verteilers 10 und der Dichtungshülse 56. Die Ventilnadel 70 besitzt einen vergrößerten Kopf 72 an ihrem hinteren Ende 74 und eine konische Spitze 76 an ihrem vorderen Ende 78. Die Ventilnadel 70 paßt glatt durch die Mittelbohrung 62 der Dichtungshülse 56 und den Abschnitt der Querbohrung 52 mit kleinerem Durchmesser, der sich durch den Verteiler 10 erstreckt, wodurch eine Leckage der Schmelze verhindert wird, wenn die Ventilnadel 70 zwischen einer zurückgezogenen Offenstellung und einer vorgeschobenen Schließstellung hin- und herbewegt wird, wobei in letzterer die konische Spitze 76 in dem Anschnitt 36 einsitzt.

Ein Schmelzekanal 80 zweigt in dem langgestreckten Verteiler 10 ab, um Schmelze, aufgenommen von einer Gießmaschine (nicht gezeigt) an einem gemeinsamen Einlaß 82 zu der Mittelbohrung 34 jeder Düse 10 zu führen, die zu einem jeweiligen Formhohlraum 38 führt. Wie ersichtlich ist, ist der Durchmesser der Mittelbohrung 34 der Düse 14 ausreichend größer als der Außendurchmesser der Ventilnadel 70, die sich mittig durch diese hindurcherstreckt, um einen Teil des Schmelzekanals 80 zu bilden. Eine Düsendichtung 84 ist in den Nasenabschnitt 86 der Düse 14 eingesetzt, um eine Leckage der Schmelze in den Luftspalt bzw. Luftraum 40 zu verhindern.

Das hintere Ende 74 jeder Ventilnadel 70 ist im Eingriff mit einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung 88, die einen Kolben 90 enthält, aufgenommen in einer Zylinderöffnung 92, die sich von der Vorderseite 20 zur Rückseite 22 durch die Zylinderplatte 12 erstreckt. Luftkanäle 94, 96, verbunden mit gesteuerten Druckluft- Zuführungseinrichtungen (nicht gezeigt), erstrecken sich von der Rückplatte 24 zu der Zylinderöffnung 92 an gegenüberliegenden Seiten jedes Kolbens 90. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, hat der Luftkanal 96, der sich durch die Zylinderplatte 12 erstreckt, einen zur Düse hin gerichteten diagonalen Abschnitt 98 in dem Bereich, wo er in die Öffnung 92 mündet. Dies richtet die ankommende Luft, die eine Kühlwirkung hat, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, gegen den Kolben 90 anstatt gegen die Dichtungshülse 56. Die Öffnung 92 durch die Zylinderplatte 12 hat eine zylindrische Innenwandung 100 und ein offenes vorderes Mundstück bzw. eine vordere Mündung 102, um die herum der äußere Flanschabschnitt 66 der Dichtungshülse 56 gegen die Vorderfläche 20 der Zylinderplatte 12 abstützend anliegt, um zu verhindern, daß Luft aus der Öffnung 92 in den Luftraum oder Luftspalt 68 entweicht, der den Flanschabschnitt 66 der Dichtungshülse 56 umgibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zylinderöffnung 92 am hinteren Ende der Rückplatte 24 geschlossen, es kann jedoch auch eine separate Verschlußkappe verwendet werden.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, hat jeder Kolben 90 einen Vorderabschnitt 104, der einen Halsabschnitt 106 mit einer Mittelbohrung 108 aufweist, um durch diese hindurch das Ventilteil bzw. die Ventilnadel 70 aufzunehmen. Der Kolben 90 hat auch einen hinteren Plattenabschnitt 110, der an dem Vorderabschnitt 104 durch Schrauben 112 befestigt ist, um den Kopf 72 der Ventilnadel 70 dazwischen zu ergreifen. Auch ist ein Umfangsband, gebildet aus einer Graphitlegierung, in eine Umfangsnut 116 eingesetzt, die gebildet wird, wenn der vorder und hintere Abschnitt 104, 110 miteinander verbunden werden. Das Graphitlegierungsband 114 hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Außenfläche 118, die in Gleitkontakt gegen die Innenwand 100 der Zylinderöffnung 92 anliegt, wenn sich der Kolben hin- und herbewegt.

Im Gebrauch ist das System so montiert, wie dies gezeigt ist, und elektrische Energie wird an die Heizelemente 42, 46 gelegt, um die Düse 14 und den Verteiler 10 auf eine bestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Heiße, unter Druck stehende Schmelze wird von einer Gießmaschine (nicht gezeigt) in den Schmelzekanal 80 durch den zentralen Einlaß 82 entsprechend eines bestimmten Zyklus eingespritzt. Gesteuerter Pneumatikdruck wird an die Zylinderöffnung 92 durch die Luftkanäle 94, 96 gelegt, um die Betätigung der Kolben 90 und der Ventilnadeln 70 entsprechend eines bestimmten Zyklus in herkömmlicher Weise zu steuern. Wenn die Ventilnadeln 70 sich in ihrer zurückgezogenen Offenstellung befinden, strömt die unter Druck stehende Schmelze durch den Schmelzekanal 80 und die Anschnitte 36, bis die Formhohlräume 38 gefüllt sind. Wenn die Formhohlräume 38 gefüllt sind, wird kurzzeitig der Spritzgießdruck zur Verdichtung aufrechterhalten. Der Pneumatikdruck wird anschließend umgekehrt, um die Ventilnadel 70 in die vordere Schließstellung zu bewegen, in der das vordere Ende 78 jeder der Ventilnadeln 70 in einem der zugehörigen Anschnitte 36 einsitzt. Der Spritzgießdruck wird anschließend entlastet und nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form zum Auswerfen geöffnet. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen, Pneumatikdruck wird angelegt, um die Ventilteile 76 in die Offenstellung zurückzuziehen und der Schmelze-Spritzgießdruck wird wieder angelegt, um die Formhohlräume 38 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich im Abstand von wenigen Sekunden wiederholt mit einer Frequenz, die von der Anzahl und der Größe der Formhohlräume und von der Art des spritzgegossenen Materiales abhängt. Wie ersichtlich ist, verhindert zusätzlich dazu, daß der Verteiler 10 und die Düse 14 an ihrem Platz jeweils gehalten werden, die Kraft der Zylinderplatte 12 gegen den kreisförmigen Flanschabschnitt 66 jeder Dichtungshülse 56, daß Luft aus der Zylinderöffnung 92 entweicht. Somit bildet zusätzlich dazu, daß verhindert wird, daß unter Druck stehende Schmelze rund um die hin- und hergehende Ventilnadel 70 entweicht, jede Dichtungshülse 56 einen Teil des Zylinders, indem der Kolben 90 eingeschlossen ist. Dies hat neben der Verminderung der Kosten den Vorteil, daß die Luft, die durch den Luftkanal 96 an der Vorderseite des Kolbens 90 strömt, wenn der Kolben sich hin- und herbewegt, in direktem Kontakt mit der Dichtungshülse 56 ist, wodurch eine zusätzliche Kühlung bewirkt wird und außerdem beigetragen wird, einen Austritt der Schmelze aus dem Raum rund um das hin- und hergehende Ventilteil bzw. die Ventilnadel 70 herum zu vermindern. Wie oben erwähnt, ist in diesem Ausführungsbeispiel er diagonale Abschnitt 98 des Luftkanales 96 zur Düse hin gerichtet, um den sofortigen Kühlungseffekt der ankommenden Luft etwas zu verteilen, um zu vermeiden, daß die Luft nur auf eine Seite der Dichtungshülse 56 einwirkt.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein Spritzgießsystem nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Insoweit die Teile identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispieles, das gerade erläutert wurde, sind, sind Teile, die bei den Ausführungsbeispielen gemeinsam sind, unter Verwendung derselben Bezugszeichen bezeichnet und dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dichtungshülsen, die mit dem Verteiler verschraubt sind, durch Dichtungshülsen 120 ersetzt, die in Öffnungen 122 eingesetzt sind, welche sich durch den Verteiler erstrecken, wie dies in der eingangs erwähnten kanadischen Patentanmeldung 604 608 erläutert ist. Die Dichtungshülse 120 hat auch einen Flanschabschnitt 124, der sich in abstützenden Lagerkontakt gegen die Vorderfläche 20 der Zylinderplatte 12 erstreckt. Somit bildet in diesem Ausführungsbeispiel die Dichtungshülse 120 in vergleichbarer Weise einen Teil des Kolbenzylinders ebenso wie sie gegen Leckage der Schmelze rund um das hin- und hergehende Ventilteil 70 abdichtet. Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles ist die gleiche wie diejenige, die oben erläutert wurde, mit der Ausnahme dessen, daß jede Dichtungshülse 120 einen Schmelzekanal 126 aufweist, der sich in zwei glatt gekrümmte Arme teilt, zur Verbindung mit der Mittelbohrung 128 durch die Hülse 120 an gegenüberliegenden Seiten des Ventilteiles 70, wie dies im einzelnen in der oben erwähnten kanadischen Patentanmeldung 604 608 erläutert ist.

Claims (7)

1. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem, mit einem langgestreckten Verteiler, der sich zwischen einer Zylinderplatte, die eine Vorderfläche aufweist, und einer Mehrzahl von beabstandeten, beheizten Düsen erstreckt, wobei jede Düse in eine Bohrung in ei­ ner gekühlten Formhohlraumplatte eingesetzt ist, und eine Mittelbohrung aufweist, die sich durch die Düse hindurch erstreckt, und mit einem Anschnitt axial ausgerichtet ist, der zu einem Formhohlraum führt, und mit einem in der Mittelbohrung angeordneten langgestreckten Ventilteil, das ein hinteres Ende und ein vorderes Ende aufweist, und das sich nach hinten durch den Verteiler erstreckt, mit einer Dichtungshülse für jedes Ventilteil, wobei die Dichtungshülse einen Freiraum zwischen dem Verteiler und der Zy­ linderplatte überbrückt und eine Mittelbohrung aufweist, die durch sich hindurch das Ventilteil aufnimmt und jede Dichtungshülse einen äußeren Flanschabschnitt besitzt, der sich in abstützenden Lagerkontakt gegen die Vorderfläche der Zylinderplatte erstreckt, mit einer in der Zylinderplatte angeordneten pneumatischen Betätigungsvorrichtung für das Ventilteil, die mit dem hinteren Ende des Ventilteiles in Eingriff steht, um das Ventil­ teil in eine Offenstellung und eine Schließstellung zu bewegen, wobei bei letzterer das vordere Ende des Ventilteiles in dem Anschnitt einsitzt, und mit einem Schmelzekanal, der von einem gemeinsamen Einlaß abzweigt und sich durch den Verteiler und rund um das Ventilteil in der Mittelbohrung jeder Düse erstreckt, um unter Druck stehende Schmelze zu jedem Anschnitt zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteil- Betätigungsvorrichtung (88) einen Kolben (90) aufweist, der im Eingriff ist mit dem hinte­ ren Ende (74) des Ventilteiles (70), wobei sich der Kolben (90) in einer Öffnung (92) in der Zylinderplatte (12) hin- und herbewegt, und wobei sich ein erster und ein zweiter Luftkanal (94, 96) zu der Öffnung (92) in der Zylinderplattte (12) an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (90) erstrecken, wobei die Öffnung (92) in der Zylinderplatte (12) an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (90) erstrecken, wobei die Öffnung (92) in der Zylinderplatte (12) eine offene, vordere Mündung (102) aufweist, um die herum der äu­ ßere Flanschabschnitt (66) der Dichtungshülse (56) abstützend gegen die Vorderfläche (20) der Zylinderplatte (12) anliegt, um zu verhindern, daß Luft aus der Öffnung (92) in der Zylinderplatte (12) in den Freiraum (68) entweicht, der den Flanschabschnitt (66) der Dichtungshülse (56) umgibt.

2. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zylinderplatte (12) eine Rückfläche (22) aufweist, gegen die eine Rückplatte (24) fest befestigt ist und jede Öffnung (92) in der Zylinderplatte (12) eine zylindrische Innenwandung (100) aufweist, die sich durch die Zylinderplatte (12) hindurch von der Rückseite (22) zu der Vorderseite (20) erstreckt.

3. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Kolben (90) ein äußeres Umfangsband (114) aufweist, gebildet aus einer Graphitlegierung, die gegen die Innenwandung (100) der Zylinderöffnung (92) in der Zy­ linderplatte (12) abdichtet.

4. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das hintere Ende (74) jedes Ventilteiles (70) einen vergrößerten Kopf (72) auf­ weist und jeder Kolben (90) einen Rückplattenabschnitt (110) aufweist, der lösbar an einem Vorderabschnitt (104) befestigt ist, um dazwischen den vergrößerten Kopf (72) des Ventilteiles (70) zu ergreifen, und um eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut (116) dazwischen zu bilden, in die das Umfangsband (114) eingesetzt ist.

5. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Dichtungshülse (56) mit dem Verteiler (10) verbunden ist.

6. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungshülse (120) in eine Öffnung (122) eingesetzt ist, die sich durch den Verteiler (10) erstreckt.

7. Mehrfachwerkzeug-Spritzgießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Luftkanal (96) sich in Einspritzrichtung durch die Zylinderplatte (12) erstreckt, um in die Zylinderöffnung (92) in der Zylinderplatte (12) auf der der Form zu­ gewandten Seite des Kolbens (90) zu münden.