DE4315076C2 - Ventilgesteuerte Mehrkomponenten-Einspritzdüse mit einer sich drehenden, axialen Betätigungseinrichtung - Google Patents
Ventilgesteuerte Mehrkomponenten-Einspritzdüse mit einer sich drehenden, axialen BetätigungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Mehrkomponenten-Einspritzdüse nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zum Betreiben der Ein
spritzdüse nach Patentanspruch 9 sowie eine Spritzgießvorrichtung nach Patentan
spruch 10.
Es ist an sich bekannt, zwei unterschiedliche Kunststoffschmelzmassen gleichzeitig
einzuspritzen, und es ist auch bekannt, diese aufeinanderfolgend einzeln einzu
spritzen. In US 4,917,594 ist eine ventilgesteuerte Vorrichtung zum Einspritzen ei
ner Schmelze durch einen Eingußkanal um einen zentralen Luftstrom gezeigt.
Bisher erfolgte die Steuerung des Stroms von zwei oder mehr Fluiden durch den
Eingußkanal in den Hohlraum dadurch, daß ein Ventilnadelteil verdreht wurde, um
in Ausrichtung zu unterschiedlichen Fluidkanälen zu kommen, und/oder daß ein
Ventilnadelteil axial hin- und hergehend bewegt wurde und ein oder mehrere Ventil
hülsenteile zwischen eingefahrenen Offenstellungen und ausgerückten Schließ
stellungen bewegt wurden. In US 4,789,318 wird das Ventilnadelteil zwischen un
terschiedlichen Positionen verdreht, um eine
Koinjektion und ein sequentielles Spritzgießen zu ermöglichen. Die US 4,657,496 zeigt
die Hin- und Herbewegung eines Ventilnadelteils und eines Ventilhülsenteils in axialer
Richtung, um ein sequentielles Einspritzen von zwei unterschiedlichen Schmelzmassen
zu ermöglichen. In der niederländischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
8900655 von Stork Plastics Machinery B.V, ist angegeben, ein hohles Ventilnadelteil
und ein Ventilhülsenteil in axialer Richtung zu betätigen, um zwei gesonderte
Schmelzmassen um einen zentralen Luftstrom zusammen einzuspritzen. In US 3,947,177
ist beschrieben, zwei Ventilhülsenteile und ein Ventilnadelteil in axialer
Richtung zu beaufschlagen, um die Koinjektion von drei gesonderten Schmelzmassen
zu steuern. Bei diesen früheren Auslegungen werden das Ventilnadelteil und das Ven
tilhülsenteil direkt durch pneumatische oder hydraulische Kolben beaufschlagt. Dies hat
den Nachteil, daß keine Vorkehrungen für eine Feineinstellung des Öffnens und
Schließens des Eingußkanales oder der genauen Steuerung des zeitlichen Ablaufes
getroffen sind.
Des Weiteren ist aus der DE 31 40 165 A1 eine ventilnadelgesteuerte Spritzgießeinheit
bekannt, die zu einer pneumatisch angetriebenen Zahnstange ausgerichtet ist. Die
Zahnstange greift in ein hohles, drehbares Ritzel in der Einheit ein, das gegen Querbe
wegung gesichert ist. Hierdurch wird eine Ventilnadel zwischen einer Öffnungs- und
Schließstellung hin- und herbewegt.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Schwierigkeiten bei den üblichen Einrichtungen
wenigstens teilweise dadurch zu überwinden, daß eine Betätigungseinrichtung vorge
sehen wird, welche jeweils das Ventilnadelelement und das Ventilhülsenelement axial
hin- und hergehend bewegt, wodurch eine geringere Kraft erforderlich ist, um diese
Teile anzutreiben und daß man eine genauere Steuerung erhält.
Hierzu wird nach der Erfindung eine ventilgesteuerte Spritzgießvorrichtung mit einem
beheizten Eingußkanal bereitgestellt, welche eine in einer Form aufgenommene Düse
hat, wobei die Düse eine Längsbohrung besitzt, welche zu einem
Eingußkanal führt, welcher sich durch die Form zu einem Hohlraum bzw. Formhohl
raum erstreckt, wobei die ersten und zweiten, gesonderten Fluidkanäle derart verlau
fen, daß erste und zweite Fluide von ersten und zweiten Fluidquellen durch die Düse
zum Eingußkanal befördert werden, ein längliches, hohles Ventilhülsenteil in der
Längsbohrung der Düse aufgenommen ist, das Ventilhülsenteil in der Längsbohrung
zwischen einer eingefahrenen Position, in der der erste Fluidkanal offen ist, und einer
ausgerückten Position axial hin- und hergehend beweglich ist, in welcher der erste
Fluidkanal geschlossen ist, ein längliches Ventilnadelteil in dem hohlen Ventilhülsenteil
aufgenommen ist, das Ventilnadelteil in dem Ventilhülsenteil zwischen einer eingefah
renen Position, in welcher der zweite Fluidkanal offen ist, und einer ausgerückten Posi
tion axial hin- und hergehend beweglich ist, in welcher der zweite Fluidkanal geschlos
sen ist, welche Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß sie eine erste Betätigungs
einrichtung aufweist, welche das Ventilhülsenteil drehbeweglich und axialbeweglich
zwischen der eingerückten Offenstellung und der ausgerückten Schließstellung nach
Maßgabe eines vorbestimmen Arbeitszyklusses hin- und hergehend bewegt, und eine
zweite Betätigungseinrichtung aufweist, welche das Ventilnadelteil drehbeweglich und
axialbeweglich zwischen der eingefahrenen Offenstellung und der ausgerückten
Schließstellung nach Maßgabe des vorbestimmten Arbeitszyklusses hin- und herge
hend bewegt.
Weitere Einzelheiten, und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beige
fügte Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Teils einer ventilgesteuerten Einspritzdüse
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Verdeutlichung sowohl
des Ventilnadelteils als auch des Ventilhülsenteils in den Schließstellun
gen,
Fig. 2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Schnittansicht zur Verdeutlichung des Ventilnadel
teils in der Schließstellung und des Ventilhülsenteils in der Offenstellung,
und
Fig. 4 eine Fig. 1 ähnliche Schnittansicht zur Verdeutlichung sowohl des Ventil
nadelteils als auch des Ventilhülsenteils in den Offenstellungen.
Nunmehr wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, welche eine ventilgesteuerte Ein
spritzdüse zeigt, welche eine längliche, beheizte Düse 10 hat, welche in einem Vorrats
kanal in einer gekühlten Form 14 aufgenommen ist. Die Düse 10 hat eine Längsboh
rung 16, welche sich entlang einer Mittelachse 18 unter Ausrichtung zu einem Einguß
kanal 20 erstreckt, welcher zu einem Hohlraum 22 führt. Die Düse 10 ist aus Stahl her
gestellt und hat ein hinteres Teil 24 und ein vorderes Teil 26, welche dicht schliessend
und fest miteinander mit Hilfe von Schrauben 28 verbunden sind. Eine austauschbare
zylindrische Buchse 30 sitzt um die Längsbohrung 16, um einen Verschleiß in der Düse
10 zu vermeiden. Das vordere Teil 26 der Düse 10 wird mittels eines elektrischen Heiz
elements 32 beheizt, welches integral in die äußere Fläche 34 eines Kanals eingelötet
ist, und das hintere Teil 24 der Düse 10 wird mit Hilfe einer
elektrischen Heizplatte 36 erwärmt. Die Form 14 wird da
durch gekühlt, daß Kühlwasser durch Kühlleitungen 38 ge
pumpt wird, und die beheizte Düse 10 wird von der sie um
gebenden, gekühlten Form 14 mit Hilfe eines isolierenden
Luftspalts 40 getrennt. Der Luftspalt 40 wird durch eine
Düsendichtung oder einen Eingußkanaleinsatz 42 überbrückt,
welcher in einen mit Gewinde versehenen Sitz 44 im vorde
ren Ende 46 der Düse 10 geschraubt ist und den Eingußka
nal 20 bildet, welcher zu dem Hohlraum 22 führt. Die Düse
10 hat ein hinteres Ende 48 mit einem Flansch 50, welcher
fest mit einer beheizten Maschinendüse 52 verbunden ist,
welche sich von einer Formmaschine (nicht gezeigt) über
eine geteilte Spanneinrichtung 54 erstreckt. Während das
System nur einen einzigen Hohlraum 22 hat, läßt sich die
Erfindung auch in gleicher oder ähnlicher Weise bei Syste
men mit mehreren Hohlräumen anwenden, welche Schmelzvertei
lungsleitungen haben, um die Schmelze zu einer Anordnung
von unterschiedlichen Düsen zu befördern.
Ein längliches, hohles Stahl-Ventilhülsenteil 56 ist in der
Längsbohrung 16 aufgenommen. Das Ventilhülsenteil 56 hat
ein vorderes Ende 58, welches konisch in Richtung nach in
nen verläuft, und ein vorderes Teil 60, welches einen ver
minderten Außendurchmesser in der Nähe des vorderen Endes
58 hat. Das Ventilhülsenteil 56 paßt in die Längsbohrung
16 und hat eine Betätigungseinrichtung nach der Erfindung,
welche nachstehend noch näher beschrieben wird, um es dreh
beweglich sowie axialbeweglich zwischen einer eingefahre
nen Offenstellung und einer ausgerückten Schließstellung
hin- und hergehend zu bewegen, in welcher sein vorderes Ende
58 in dem konisch ausgebildeten Eingußkanal 20 durch den
Eingußkanaleinsatz 42 sitzt. Der Innendurchmesser 62 des
Ventilhülsenteils 56 ist gleichmäßig abgesehen davon aus
gelegt, daß er sich in Richtung nach innen am vorderen Ende
58 konisch verjüngt. Ein längliches Ventilnadelteil 64,
welches in dem Ventilhülsenteil 56 aufgenommen ist, hat ein hinteres Teil 66, welches
sich von dem Ventilhülsenteil 56 in Richtung nach hinten erstreckt und ein nach innen
konisch ausgebildetes vorderes Ende 68. Das Ventilnadelteil 64 paßt in den Innen
durchmesser 62 des Ventilhülsenteils 56, und hat ein vorderes Teil 70 mit einem ver
minderten Außendurchmesser in der Nähe seines vorderen Endes 68. Das Ventilna
delteil 64 hat auch eine Betätigungseinrichtung, welche nachstehend noch näher be
schrieben wird, um dieses sowohl drehbeweglich als auch axialbeweglich zwischen
einer eingefahrenen Offenstellung und einer ausgerückten Schließstellung hin- und
hergehend zu bewegen, wobei das vordere Ende 68 in dem nach innen konisch aus
gebildeten vorderen Ende 58 des Ventilhülsenteils 56 sitzt. Wie deutlich aus Fig. 1 zu
ersehen ist, sind das vordere Ende 58 des Ventilhülsenteils 56 und das vordere Ende
68 des Ventilnadelteils 64 zu der vorderen Fläche des Eingußkanaleinsatzes 42 und zu
der nahegelegenen Seite 72 des Hohlraumes 22 ausgerichtet.
Ein erster Fluidkanal 74 zum Fördern der in der Maschinendüse 52 aufgenommenen
Schmelze erstreckt sich durch die Düse 10 und den Eingußkanaleinsatz 42 zu dem
Eingußkanal 20. Wie noch zu ersehen ist, verläuft der erste Fluidkanal
74 diagonal von einem Einlaß 76 am hinteren Ende 48 der Düse 10 in Richtung nach
außen. Er verläuft dann parallel zu der Längsbohrung 16 und macht dann eine Kurve
über einen kurzen radialen Abschnitt 78, welcher nach innen verläuft und eine Verbin
dung mit der Längsbohrung 16 herstellt. Eine kreisförmige Dichtung 80 ist um den ers
ten Fluidkanal 74 als Sitz angeordnet, an welchem die hinteren und vorderen Teile 24,
26 anliegen, um ein Austreten der unter Druck stehenden Schmelzmasse zu vermei
den. Wie am deutlichsten aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist die Lage des radialen Teils 78
derart bestimmt, daß dieser eine Verbindung mit der Längsbohrung
16 um den durchmesserverminderten, vorderen Teil
60 des Ventilhülsenteils 56 herstellt, wenn das Ventilhül
senteil 56 in seiner Offenstellung ist. Somit strömt die
Schmelze bzw. Schmelzmasse durch den ersten Fluidkanal 74,
um das vordere Teil 60 des Ventilhülsenteils 56 und durch
den Eingußkanal 20 in den Hohlraum 22.
Ein zweiter Fluidkanal 82 erstreckt sich durch die Düse 10
zu dem Eingußkanal 20, ausgehend von einem Einlaß 84 auf
der Seite der Düse 10. Bei der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform nimmt der zweite Fluidkanal 82 unter Druck
stehende Luft von einer gesteuerten Quelle über die Luft
leitung 86 auf, aber bei anderen Anwendungsfällen kann er
unter Druck stehende Schmelze oder eine unter Druck stehen
de Schmelzmasse aufnehmen, welche über einen Spritzzylinder
zugeleitet wird. Wie am deutlichsten aus Fig. 4 zu ersehen
ist, erstreckt sich der zweite Fluidkanal 82 nach innen,
um die Längsbohrung 16 an einer Stelle unter Ausrichtung zu
einer Öffnung 88 durch das Ventilhülsenteil 56 und um das
durchmesserverminderte, vordere Teil 70 des Ventilnadelteils
64 zu verbinden, wenn sowohl das Ventilhülsenteil 56 als auch
das Ventilnadelteil 64 in ihren Offenstellungen sind.
Sowohl das Ventilhülsenteil 56 als auch das Ventilnadelteil
64 werden zwischen ihren eingefahrenen Offenstellungen und
den ausgerückten Schließstellungen nach Maßgabe eines vor
bestimmten Spritzzyklusses dadurch verdreht und axial hin-
und hergehend bewegt, daß die Betätigungseinrichtungen nach
der Erfindung entsprechend betrieben werden, was nunmehr
näher beschrieben wird. Wie an sich bekannt, wird der zeit
liche Ablauf des Spritzzyklusses auf elektronische Weise ge
steuert und kann auf unterschiedliche spezielle Anwendungs
fälle abgestimmt werden. Die Betätigungseinrichtung zum hin-
und hergehenden Bewegen des Ventilhülsenteils 56 umfaßt ei
nen doppeltwirkenden Kolben 90 in einem Hydraulikzylinder 92,
welcher an der Düse 10 mit Hilfe von Schrauben 94 angebracht
ist. Wie am deutlichsten aus Fig. 2 zu ersehen ist, treibt
der Kolben 90 ein Zahnstangenteil 96 an, welches Zähne 98
hat, die mit Stirnzähnen 100 kämmen, die um das Ventilhül
senteil 56 angeordnet sind. Die Betätigungseinrichtung um
faßt auch eine feste, mit Gewinde versehene Halbmutter 102,
welche in die Längsbohrung 16 nach innen weist, um in Ein
griff mit einem hierzu passenden Gewinde 104 zu kommen, wel
ches spiralförmig um das Ventilhülsenteil 56 verläuft. Wenn
daher der Kolben 90 das Zahnstangenteil 96 antreibt, wird
das Ventilhülsenteil 56 verdreht. Das Zusammenarbeiten mit
dem spiralförmigen Gewindegang 104 durch die feste Halbmut
ter 102 erzeugt eine entsprechende Axialbewegung des Ventil
hülsenteils 56. Eine erste, lineare Lagemeßeinrichtung 106
hat ein bewegliches Teil 108, welches derart vorgesehen ist,
daß es mit dem Zahnstangenteil 96 beweglich ist, sowie ein
festes Ableseteil 110, welches an dem Zylinder 92 angebracht
ist. Die Lagemeßeinrichtung 106 erzeugt ein Signal, welches
genutzt wird, um in genauer Weise die Bewegung des Kolbens
90 zu steuern, um das Zahnstangenteil 96 in Gegenrichtungen
alternierend anzutreiben. Daher wird die axiale Bewegung des
Ventilhülsenteils 56 zwischen der eingefahrenen Offenstel
lung und der ausgerückten Schließstellung nach Maßgabe des
Einspritzzyklusses sehr genau gesteuert. Die genaue Steue
rung und die verminderte Kraft, welche bei dieser Betäti
gungseinrichtung erforderlich ist, minimiert den Verschleiß,
der sich zwischen dem Ventilhülsenteil 56 dadurch ergibt,
daß dieses wiederholt zur Sitzanlage in dem Eingußkanal 20
kommt.
Die Betätigungseinrichtung für die hin- und hergehende Be
wegung des Ventilnadelteils 64 ist sehr ähnlich jener, die
in Fig. 2 gezeigt ist. Sie umfaßt einen doppeltwirkenden
Kolben 112 in einem Hydraulikzylinder 114, welcher auch an
der Düse 10 mit Hilfe von Schrauben 116 angebracht ist. Der
Kolben 112 treibt ein Zahnstangenteil 118 an, welches Zäh
ne 120 hat, welche in Kämmeingriff mit Stirnzähnen 122
sind, welche um das Ventilnadelteil 64 vorgesehen sind. Die
Beaufschlagungseinrichtung für das Ventilnadelteil umfaßt
auch eine feste, mit Gewinde versehene Halbmutter 124, wel
che in die Längsbohrung 16 nach innen weist, um mit einem
hierzu passenden Gewinde 126 zusammen zu arbeiten, welches
spiralförmig um das Ventilnadelteil 64 verläuft. Der hy
draulisch betriebene Kolben 112 treibt das Zahnstangenteil
118 an, welches das Ventilnadelteil verdreht. Das Zusammen
arbeiten mit dem spiralförmigen Gewinde 126 durch die Halb
mutter 124 führt zu einer entsprechenden Axialbewegung des
Ventilnadelteils 64. Eine zweite, lineare Lagemeßeinrich
tung 128 hat ein bewegliches Teil 130, welches derart vor
gesehen ist, daß es sich zusammen mit dem Zahnstangenteil
118 bewegt, und sie hat ein festes Ableseteil 132, welches
am Zylinder 114 angebracht ist. Wenn das Zahnstangenteil
118 bewegt wird, erzeugt die zweite Lagemeßeinrichtung 128
ein Signal, welches genutzt wird, um die Bewegung des Kol
bens 112 genau zu steuern und alternierend das Zahnstangen
teil 118 in Gegenrichtungen nach Maßgabe des Einspritzzyklus
ses anzutreiben. Hierdurch wird wiederum erzielt, daß die
axiale hin- und hergehende Bewegung des Ventilnadelteils
64 zwischen der eingerückten Offenstellung und der ausgefah
renen Schließstellung genau gesteuert wird. Diese genaue
Steuerung und die verminderte Kraft, welche durch diese
drehbare Axialbeaufschlagungseinrichtung erforderlich ist,
führt in ähnlicher Weise zu einer Verminderung und Minimie
rung des Verschleißes des Ventilnadelteils 64, welches wie
derholt zur Sitzanlage in dem Ventilhülsenteil 56 kommt.
Während diese bevorzugte Ausführungsform die Halbmuttern
102, 124 hat, welche in Richtung nach innen verlaufen, um
mit spiralförmigen Gewindegängen 104, 126 zusammenzuarbeiten,
lassen sich diese Halbmuttern 102, 124 durch andere Anord
nungen von Zähnen oder Gewindegängen ersetzen, oder es
lassen sich die Positionen für die Halbmuttern 102 und 124
und die Gewindegänge 104, 126 umkehren. Bei einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform kann das spiralförmige Gewinde
126 um das Ventilnadelteil in Eingriff mit Zähnen oder einem
spiralförmigen Gewinde auf dem Innendurchmesser 62 des Ven
tilhülsenteils 64 anstelle der Halbmutter 124 sein, um die
axiale Bewegung zu ermöglichen. Bei anderen Ausführungsfor
men können zahlreiche andere Anordnungen von Schneckenrädern
eingesetzt werden, um das Ventil 56, 64 zu verdrehen, sowie
axial zu bewegen. Auch können die Kolben 90, 112 anstelle ei
nes hydraulischen Antriebes von einem pneumatischen Antrieb
angetrieben werden.
Im Gebrauchszustand wird das System oder die Vorrichtung wie
gezeigt zusammengesetzt und eine elektrische Energieversor
gung erfolgt zu dem Heizelement 32 und der Heizplatte 36,
um die Düse 10 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur auf
zuwärmen. Der Hydraulikdruck zu den Kolben 90, 112 und die
unter Druck stehende Luft oder das Gas und der Luftleitung
86 werden in Verbindung mit der Formmaschine gesteuert, wel
che unter Druck stehende Schmelze nach Maßgabe des vorbe
stimmten Spritzzyklusses mit Hilfe von üblichen Ventilen und
Zeitsteuerschaltungen zuführt, welche nicht gezeigt sind.
Nachdem der Hydraulikdruck an den Kolben 90 angelegt worden
ist, um das Ventilhülsenteil 56 von der ausgefahrenen und
in Fig. 1 gezeigten Schließstellung zu der eingerückten Of
fenstellung zurückzuziehen, welche in Fig. 3 gezeigt ist,
wird eine heiße, unter Druck stehende Kunststoffschmelze
mit Hilfe der Formmaschine eingespritzt. Die Schmelze strömt
durch den ersten Fluidkanal 74, um den im Durchmesser ver
minderten vorderen Teil 60 des eingerückten Ventilhülsen
teils 56, und durch den Eingußkanal 20 in den Hohlraum 22.
Nach einer kurzen Zeitperiode, während der eine vorbestimmte
Schmelzenmenge in den Hohlraum 22 eingedrungen ist, wird ein
Hydraulikdruck an den Kolben 112 angelegt, um das Ventilnadelteil
64 von der Schließstellung, welche in Fig. 3 ge
zeigt ist, in die Offenstellung einzuziehen, welche in
Fig. 4 gezeigt ist. Druckluft von der Leitung 86 strömt
durch den zweiten Fluidkanal 82, um das durchmesservermin
derte vordere Teil 70 des Ventilnadelteils 64, durch das
konisch ausgebildete, vordere Ende 58 des Ventilhülsenteils
und den Eingußkanal 20 in den Hohlraum 22. Die unter Druck
stehende Luft strömt aus dem vorderen Ende 50 des Ventil
hülsenteils in Form eines zentralen Stroms 134 aus, welcher
von der Schmelze umgeben ist, die aus dem ersten Fluidkanal
74 austritt. Hierdurch erhält man eine Schmelzenblase, wel
che sich expandiert, bis sie in Kontakt mit allen Seiten
des Formhohlraums 22 ist. Der Luftdruck wird aufgehoben und
dann wird der Hydraulikdruck an dem Kolben 20 umgekehrt, um
das Ventilhülsenteil 56 in die Schließstellung auszufahren,
in welcher das konisch ausgebildete, vordere Ende 58 in dem
Eingußkanal 20 zur Sitzanlage kommt. Der Schmelzenspritz
druck wird dann aufgehoben, und nach einer kurzen Kühlzeit
periode wird der Druck an dem Kolben 112 umgekehrt, um das
Ventilnadelteil 64 in die Schließstellung vorzuschieben,
welche in Fig. 1 gezeigt ist, und in welcher das konisch
ausgebildete, vordere Ende 68 zur Sitzanlage in dem konisch
ausgebildeten, vorderen Ende 58 des Ventilhülsenteils kommt.
Der Luftdruck im Hohlraum 22 wird dadurch aufgehoben, daß
der hohle Teil mittels einer Hohlnadel 136 mit Öffnungen
versehen wird, welche derart vorgesehen ist, daß sie in der
Form 14 wie an sich bekannt hin- und hergehend beweglich ist.
Die Form 14 wird dann entlang der Trennungslinie 138 geöff
net, um das hohle Formerzeugnis auszustoßen. Nach dem Aus
stoßen wird die Form geschlossen und der Zyklus wird kon
tinuierlich mit einer Frequenz in Abhängigkeit von der Größe
des Formhohlraums und der Art des zu vergießenden Materials
wiederholt. Zusätzlich zu der Verbesserung der Steuerung der
Eingußkanalöffnung durch das Drehen der Ventilteile 56, 64
erhält man hierbei den Vorteil, daß die Drehbewegung die
Wahrscheinlichkeit eines Hängenbleibens infolge eines korrosiven Materials oder eines
Überhitzens vermindert wird.
Claims (10)
1. Ventilgesteuerte Mehrkomponenten-Einspritzdüse mit einer Längsbohrung, welche
zu einem Eingußkanal führt, wobei die Einspritzdüse ferner erste und zweite, ge
sonderte Fluidkanäle aufweist, welche derart verlaufen, daß sie erste und zweite
Fluide von ersten und zweiten Fluidquellen durch die Düse zu dem Eingußkanal
befördern, sie weist ferner ein längliches, hohles Ventilhülsenteil auf, welches in der
Längsbohrung der Düse aufgenommen ist, das Ventilhülsenteil axial in der Längs
bohrung zwischen einer zurückgefahrenen Position, in welcher der erste Fluidkanal
offen ist, und einer ausgefahrenen Position, in welcher der erste Fluidkanal ge
schlossen ist, hin- und hergehend beweglich ist, sie weist ferner ein längliches Ven
tilnadelteil auf, welches in dem hohlen Ventilhülsenteil aufgenommen ist, und das
Ventilnadelteil in dem Ventilhülsenteil zwischen einer zurückgefahrenen Position, in
welcher der zweite Fluidkanal offen ist, und einer ausgefahrenen Position, in wel
cher der zweite Fluidkanal geschlossen ist, axial hin- und hergehend beweglich ist,
gekennzeichnet durch
- a) eine erste Betätigungseinrichtung (96, 100, 90, 92, 102, 104), welche das Ventilhülsenteil (56) zwischen der zurückgefahrenen Offenstellung und der ausge fahrenen Schließstellung nach Maßgabe eines vorbestimmten Arbeitszyklusses ver dreht und axial hin- und hergehend bewegt, und
- b) eine zweite Betätigungseinrichtung (118, 122, 112, 114, 124, 126), welche das Ventilnadelteil (64) zwischen einer zurückgefahrenen Offenstellung und einer ausgefah renen Schließstellung nach Maßgabe eines vorbestimmten Arbeitszyklusses verdreht und axial hin- und hergehend bewegt.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingußkanal
(20) zu dem Hohlraum (22) zu der Längsbohrung (16) in der Düse (10) ausgerichtet
ist, eine hohle Düsendichtung (42) sich um den Eingußkanal (20) zur Überbrückung
eines Luftspalts (40) zwischen der Form (14) und der Düse (10) erstreckt, und die
ersten und zweiten Fluidkanäle (74, 82) durch die Düsendichtung von der Düse (10)
zu dem Eingußkanal (20) gehen.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilhülsenteil
(56) ein vorderes Ende (58) hat, welches in dem Eingußkanal (20) sitzt, wenn das
Ventilhülsenteil (56) in der ausgefahrenen Schließstellung ist, sowie ein vorderes
Teil (60) mit einem verminderten Außendurchmesser in der Nähe des vorderen En
des aufweist, der erste Fluidkanal (74) sich um das vordere Teil (60) des Ventilhül
senteils (56) durch die Düsendichtung (42) zu dem Eingußkanal (20) sich erstreckt,
wenn das Ventilhülsenteil (56) in der zurückgefahrenen Offenstellung ist, daß das
Ventilnadelteil (64) ein vorderes Ende (68) hat, welches in dem Ventilhülsenteil (56)
sitzt, wenn das Ventilnadelteil (64) in der ausgefahrenen Schließstellung ist, sowie
ein vorderes Teil (70) mit einem verminderten Außendurchmesser in der Nähe des
vorderen Endes aufweist, und der zweite Fluidkanal (82) sich um das vordere Teil
(70) des Ventilnadelteils (64) durch das Ventilhülsenteil (56) zu dem Eingußkanal
(20) erstreckt, wenn das Ventilnadelteil (64) in der zurückgefahrenen Offenstellung ist.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsendichtung
(42) in der Form (14) sitzt und ein vorderes Ende hat, welches durch die Form (14)
zu dem Hohlraum (22) geht, und daß der Eingußkanal (20) zu dem Hohlraum (22)
sich durch die Düsendichtung erstreckt.
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Betätigungseinrichtung folgendes aufweist:
- a) ein erstes Zahnstangenteil (96), welches an der Düse (10) angebracht ist, um mit ersten Stirnzähnen (100) zusammenzuarbeiten, welche um das Ventilhülsenteil (56) verlaufen, wobei eine erste Antriebseinrichtung (90, 92) vorgesehen ist, um das erste Zahnstangenteil (96) alternierend anzutreiben, wodurch das Ventilhülsenteil (56) alternierend in Gegenrichtungen gedreht wird, und
- b) erste feste Zahneinrichtungen (102) auf dem Ventilhülsenteil (56) oder an der Düse (10), um mit der ersten Gewindeeinrichtung (104) mit dem jeweils anderen Teil umfassend das Ventilhülsenteil (56) und die Düse (10) zusammenzuarbeiten, wodurch die Drehbewegung des Ventilhülsenteils (56) durch das erste Zahnstangenteil (96) die entsprechende Axialbewegung des Ventilhülsenteils (56) erzeugt, um das Ventilhül senteil (56) axial zwischen der zurückgefahrenen Offenstellung und der ausgefahrenen Schließstellung nach Maßgabe des vorbestimmten Arbeitszyklusses hin- und herge hend zu bewegen, und
- a) ein zweites Zahnstangenteil (118), welches an der Düse (10) angebracht ist, um mit zweiten Stirnzähnen (122) zusammenzuarbeiten, welche um das Ventilnadelteil (64) verlaufen, wobei eine zweite Antriebseinrichtung (112, 114) vorgesehen ist, um das zweite Zahnstangenteil (118) alternierend anzutreiben, wodurch das Ventilnadelteil (64) alternierend in Gegenrichtungen gedreht wird, und
- b) eine zweite, feste Zahneinrichtung (124) auf dem Ventilnadelteil (64) oder an der Düse (10), um mit der zweiten Gewindeeinrichtung (126) mit dem jeweils anderen Teil umfassend das Ventilnadelteil (64) und die Düse(10) zusammenzuarbeiten, wo durch die Drehbewegung des Ventilnadelteils (64) durch das zweite Zahnstangenteil (118) die entsprechende Axialbewegung des Ventilnadelteils (64) erzeugt, um das Ven tilnadelteil (64) axial zwischen der zurückgefahrenen Offenstellung und der ausgefahre nen Schließstellung nach Maßgabe des vorbestimmten Arbeitszyklusses hin- und her gehend zu bewegen.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeiten der
ersten Antriebseinrichtung (90, 92), welche zum Antreiben des ersten Zahnstan
genteils (96) hiermit verbunden ist, genau durch ein erstes Signal gesteuert wird,
welches von einer ersten Lagemeßeinrichtung (106) geliefert wird, die erste Lage
meßeinrichtung (106) an der ersten Betätigungseinrichtung (96, 100, 90, 92, 102,
104) angebracht ist, um das erste Signal nach Maßgabe der Position des ersten
Zahnstangenteils (96) zu erzeugen, und
daß das Arbeiten der zweiten Antriebseinrichtung (112, 114), welche mit dem zweiten
Zahnstangenteil (118) verbunden ist, genau durch ein zweites Signal gesteuert wird,
welches von einer zweiten Lagemeßeinrichtung (128) geliefert wird, wobei die zweite
Lagemeßeinrichtung (128) an der zweiten Betätigungseinrichtung (118, 122, 112, 114,
124, 126) angebracht ist, um das zweite Signal nach Maßgabe der Position des zweiten
Zahnstangenteils (118) zu erzeugen.
7. Einspritzdüse nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
feste Zahneinrichtung (102) nach innen in die Längsbohrung (16) in der Düse (10)
weist, um mit der ersten Gewindeeinrichtung (104) zusammenzuarbeiten, welche
sich um das Ventilhülsenteil (56) erstreckt, und daß das Ventilnadelteil (64) ein hin
teres Teil hat, welches sich von dem Ventilhülsenteil (56) in Richtung nach hinten
erstreckt, wobei die zweite feste Zahneinrichtung (124) in die Längsbohrung (16) in
der Düse (10) nach innen weist, um mit der zweiten Gewindeeinrichtung (126) zu
sammenzuarbeiten, welche, um das hintere Teil des Ventilnadelteils (64) sich er
streckt.
8. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die
zweiten, festen Zahneinrichtungen (102, 124) mit Gewinde versehene Halbmuttern
sind, welche an der Düse (10) angebracht sind, um jeweils mit den ersten und
zweiten Gewindeeinrichtungen (104, 126) zusammenzuarbeiten.
9. Verfahren zum Betreiben der Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste durch den ersten Fluidkanal (74) strömende Fluid eine
Kunststoffschmelze ist, das zweite durch den zweiten Fluidkanal (82) strömende Fluid
Luft ist, und daß dann, wenn das Ventilhülsenteil (56) und das Ventilnadelteil (64) in
den eingefahrenen Offenstellungen sind, die Luft durch den Einlaßkanal (20) in den
Hohlraum (22) in Form eines zentralen Stromes (134) strömt, welcher von der Kunststoffschmelze
umgeben ist.
10. Spritzgießvorrichtung mit einer ventilgesteuerten Einspritzdüse nach einem der Ansprü
che 1 bis 8.
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CA2068543A1 (en) | 1993-11-12 |
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