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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine und im besonderen
auf einen Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
für eine
Spritzgießmaschine.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Üblicherweise
wird der Schmelzestrom in einer Spritzgießmaschine durch eine Ventilnadel
gesteuert, die durch einen Betätigungsmechanismus
in einem Schmelzedurchgang bewegt wird. Abhängig von den Randbedingungen
der Ausgestaltung der Schmelzedurchgänge und anderer Bauteile in
einer Spritzgießmaschine
kann es notwendig sein, einen Betätigungsmechanismus für eine Ventilnadel
in einem Schmelzekanal bereitzustellen, der sich seitlich von der
Ventilnadel erstreckt.
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Die
technische Literatur zeigt verschiedene Ausführungen von Heißläufer-Einspritzdüsen mit
einem Ventilnadel-Betätigungsmechanismus,
der einen seitlichen Arm oder Verbindung umfasst, die direkt in
eine Ventilnadel eingreift, um die Ventilnadel in Richtung auf eine
Formangussöffnung
zu drücken, um
die Weitergabe von geschmolzenen Material aus der Düse in den
Formhohlraum zu stoppen. In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen
auf US-Patent 3,806,295, US-Patent 4,026,518, US-Patent 4,222,733
und US-Patent 4,272,236. In diesen Patenten greift jedoch der seitliche
Arm nicht in die Ventilnadel ein, um sie nach hinten zu einer „offenen" Position zu bewegen.
Vielmehr wird die Bewegung der Ventilnadel weg von der Formangussöffnung durch
den Gegendruck erreicht, der durch die unter Druck stehende Schmelze
in der Düse
erzeugt wird. In diesen Ausführungen
wird die Ventilnadel nicht an irgendeine innerhalb der Düse bewegliche
Führungshülse angebracht.
Ein typisches Beispiel einer solchen Ventilanguss-Ansteuerung wird
in 9 gezeigt, die einen in dem US-Patent 4,272,236
offenbarten Mechanismus zeigt.
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Die
technische Literatur zeigt weiter Heißläufer-Einspritzdüsen, bei
denen die Ventilnadel seitlich mit einem Arm oder Verbindung in
Eingriff steht. Diese Ausgestaltung ermöglichet es die Ventilnadel
innerhalb der Düse
in beide Richtungen relativ zu der Formangussöffnung zu betätigen. In
diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf US-Patent 3,488,810, US-Patent 4,712,995
und US-Patent 4,793,795, bei denen der seitliche Arm oder Verbindung
eine kreisförmige
Bewegung in Bezug auf die Ventilnadel ausführt. Bei diesen Ausgestaltungen wird
die Ventilnadel direkt durch die Verbindung erfasst und wird nicht
an eine innerhalb der Düse
beweglichen Führungshülse angebracht.
Ein typisches Beispiel dieser seitlichen Ventilanguss-Ansteuerung wird
in 10 gezeigt, die einen in dem US-Patent 4,712,995
offenbarten Mechanismus zeigt.
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Ein
gattungsgemäßer Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
zur Verwendung mit einer Ventilnadel ist aus der
GB 1 306 697 A bekannt. Dieser Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
umfasst ein in einer Kammer angeordnetes hin- und her bewegbares
Element zum Verbinden mit der Ventilnadel und zum Hin- und Herbewegen
der Ventilnadel in einem Schmelzedurchgang. Der Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
umfasst einen zweiarmigen Hebel und einen Antrieb zum Bewegen des
zweiarmigen Hebels.
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Die
technische Literatur zeigt weiter Heißläufer-Einspritzdüsen, bei
denen die Ventilnadel seitlich mit einem Arm oder Verbindung in
Eingriff steht. In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf US-Patent
4,919,606, US-Patent 5,902,614, US-Patent 5,948,450 und US-Patent
5,984,661. In diesen Ausgestaltungen ist die Ventilnadel an einer
innerhalb der Düse
bewegbaren Führungshülse befestigt, wobei
der seitliche Arm oder Verbindung eine kreisförmige Bewegung in Bezug auf
die Ventilnadel ausführt.
Typische Beispiele dieser seitlichen Anguss-Ansteuerung sind in
den
11,
12a und
12b gezeigt,
die einen in dem US-Patent 4,919,606 und bzw. in dem US-Patent 5,948,450
offenbarten Mechanismus darstellen. In der neueren
US 5,948,450 ist der seitliche Arm
nicht direkt mit der Führungshülse verbunden
(auch als Schlitten bezeichnet). Wie in den
12a und
12b gezeigt, weist der Betätigungsmechanismus aus dem '450 Patent einen
seitlichen Arm auf, der in eine Nadel eingreift, die wiederum mit
dem Schlitten verbunden ist. Weiterhin wird die Nadel durch eine
zusätzliche Feder
in ihrer Lage gehalten. Der in dem '450 Patent offenbarte Mechanismus umfasst
viele Teile, die an sich schon dessen Komplexität und Kosten der Herstellung
erhöhen
und die dessen Funktionssicherheit reduzieren können. Es ist bekannt, dass
es wegen den hohen Temperaturen beim Betrieb, die beispielsweise
im Bereich von 250°C
liegen können,
und wegen der enormen Häufigkeit
von Einspritzzyklen, die beispielsweise im Bereich von 400 Bewegungen/Minute
liegen können,
wünschenswert
ist, eine minimale Anzahl von Teilen zu haben, die in der Betätigung der
Ventilnadel involviert sind.
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Daher
gibt es einen andauernden Bedarf für einen seitlich betätigten Ventilangussmechanismus der
im Betrieb zuverlässig
ist, der eine reduzierte Belastung der Ventilnadel bereitstellt
und der aus einer verringerten Anzahl von Bauteilen hergestellt
ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist durch den Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
nach Anspruch 1 und durch das Verfahren nach Anspruch 12 definiert.
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In
einem ersten Aspekt ist die Erfindung auf einen Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
zur Verwendung mit einer Ventilnadel gerichtet, die Ventilnadel
ist in einem Teil eines Schmelzedurchgangs einer Spritzgießmaschine
bewegbar, wobei der Schmelzedurchgang einen Einlass zum Aufnehmen
von Schmelze aus einer Schmelzequelle aufweist. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
umfasst ein Ventilnadelführungselement,
ein Verbindungselement und einen Stellantrieb. Das Ventilnadelführungselement
dient zum Verbinden mit der Ventilnadel und zum Führen der
Ventilnadel entlang einer Bewegungslinie. Das Ventilnadelführungselement
weist erste und zweite Aufnahmeoberflächen auf, wobei mindestens
eine der Aufnahmeoberflächen
im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungslinie steht. Das Verbindungselement
weist erste und zweite Arme auf mit nach Innen zugewandten sich
gegenüberliegenden
Eingriffsoberflächen
zum Eingreifen in die ersten und zweiten Aufnahmeoberflächen auf dem
Ventilnadelführungselement.
Der Stellantrieb dient zum Bewegen des Verbindungselements.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist mindestens eine der Eingriffsoberflächen auf den ersten und zweiten
Armen gebogen.
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In
einem zweiten Aspekt ist die Erfindung auf ein Ventilnadelbetätigungsmechanismus
zur Verwendung mit einer Ventilnadel gerichtet, die Ventilnadel ist
in einem Teil eines Schmelzedurchgangs einer Spritzgießmaschine
bewegbar, wobei der Schmelzedurchgang weist einen Einlass zum Aufnehmen
von Schmelze aus einer Schmelzequelle auf weist. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
umfasst ein Ventilnadelführungselement,
ein Verbindungselement und einen Stellantrieb. Das Ventilnadelführungselement
dient zum Verbinden mit der Ventilnadel und zum Führen der
Bewegung der Ventilnadel in dem Schmelzedurchgang. Das Verbindungselement weist
erste und zweite Arme mit nach Innen zugewandten sich gegenüberliegenden
Eingriffsoberflächen
zum Eingreifen in das Ventilnadelführungselement auf. Mindestens
eine der Eingriffsoberflächen ist
gebogen. Der Stellantrieb dient zum Bewegen des Verbindungselements.
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In
einem dritten Aspekt ist die Erfindung auf ein Ventilnadelbetätigungsmechanismus
zur Verwendung mit einer Ventilnadel gerichtet, die Ventilnadel ist
in einem Teil eines Schmelzedurchgangs einer Spritzgießmaschine
bewegbar, wobei der Schmelzedurchgang weist einen Einlass zum Aufnehmen
der Schmelze aus einer Schmelzequelle aufweist. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
umfasst ein Ventilnadelführungselement,
ein Verbindungselement und einen Stellantrieb. Das Ventilnadelführungselement
dient zum Unterstützen
der Ventilnadel und zum gemeinsamen Bewegen der Ventilnadel und
des Führungselements
in einem Führungskanal. Das
Ventilnadelführungselement
weist erste und zweite äußere Aufnahmeoberflächen auf.
Das Verbindungselement weist erste und zweite Arme auf zum Eingreifen
in die äußeren Aufnahmeoberflächen auf
dem Ventilnadelführungselement.
Der Stellantrieb dient zum Bewegen des Verbindungselements.
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In
einem vierten Aspekt ist die Erfindung auf ein Heißläuferdüsensystem
für eine
Spritzgießmaschine
gerichtet. Das Heißläuferdüsensystem
umfasst eine Einspritzdüse,
eine Ventilnadel und ein Ventilnadelbetätigungsmechanismus. Die Einspritzdüse weist
einen Düsenkörper auf,
der einen Düsenschmelzedurchgang
definiert. Der Düsenschmelzedurchgang
weist einen Einlass zum Aufnehmen von Schmelze aus einer Schmelzequelle
auf. Die Einspritzdüse
umfasst einen Heizer zum Erwärmen
der Schmelze in dem Düsenschmelzedurchgang.
Die Ventilnadel ist in dem Düsenschmelzedurchgang
bewegbar, so dass die Ventilnadel mit dem Düsenschmelzedurchgang zusammenwirkt,
um die Schmelzeströmung
durch den Düsenschmelzedurchgang
zu steuern. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
ist einer der oben beschriebenen Ventilnadelbetätigungsmechanismen.
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In
einem fünften
Aspekt ist die Erfindung auf eine Spritzgießmaschine gerichtet. Die Spritzgießmaschine
umfasst einen Verteiler, eine Einspritzdüse, eine Ventilnadel und einen
Ventilnadelbetätigungsmechanismus.
Der Verteiler weist einen Verteilerschmelze durchgang auf mit einem
Einlass zum Aufnehmen von Schmelze aus einer Schmelzequelle. Die
Einspritzdüse
weist einen Düsenkörper auf, der
einen Düsenschmelzedurchgang
definiert. Der Düsenschmelzedurchgang
liegt stromabwärts
von dem Verteilerschmelzedurchgang. Die Einspritzdüse umfasst
einen Heizer, um die Schmelze in dem Düsenschmelzedurchgang zu erwärmen. Die
Ventilnadel ist in dem Düsenschmelzedurchgang
bewegbar, so dass die Ventilnadel mit dem Düsenschmelzedurchgang zusammenwirkt,
um die Schmelzeströmung
durch den Düsenschmelzedurchgang
zu steuern. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
ist einer der oben beschriebenen Ventilnadelbetätigungsmechanismen.
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In
einem sechsten Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Bewegen
einer Ventilnadel zwischen ersten und zweiten Positionen in einer Spritzgießmaschine
gerichtet. Das Verfahren umfasst:
Unterstützen der Ventilnadel in einem
Ventilnadelführungselement,
so dass die Ventilnadel und das Führungselement sich zusammen
bewegen, das Führungselement
weist erste und zweite äußere ebene Aufnahmeoberflächen auf;
Unterstützen und
Führen
des Ventilnadelführungselements
in einem Kanal, der Kanal ist für
die Bewegung des Ventilnadelführungselements
entlang einer Bewegungslinie ausgebildet; und
Aufbringen von
Kräften
auf die Aufnahmeoberflächen des
Führungselements,
um eine Bewegung der Ventilnadel zwischen ersten und zweiten Positionen
zu bewirken.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie verwirklicht
werden kann, wird nun in Form von Beispielen auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, in denen:
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1 eine
Schnittansicht einer Spritzgießmaschine
ist, mit einer Vielzahl von Ventilnadelbetätigungsmechanismen in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Ansicht eines Teils der Spritzgießmaschine aus 1 ist,
den Ventilnadelbetätigungsmechanismus
und eine Ventilnadel in einer „offenen" Position zeigend;
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3 eine
Ansicht eines Teils der Spritzgießmaschine aus 1 ist,
den Ventilnadelmechanismus und eine Ventilnadel in einer „geschlossenen" Position zeigend,
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4 eine
perspektivische Ansicht des Ventilnadelführungselements aus 1 ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Verbindungselements des Ventilnadelbetätigungsmechanismus
aus 1 ist;
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6a und 6b Ansichten
des in das Führungselement
eingreifende Verbindungselement aus 1 ist;
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7 eine
Ansicht des Bewegungswegs eines Teils des Verbindungselements und
eines Teils des Führungselements
aus 1 ist;
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8 eine
Schnittansicht einer Spritzgießmaschine
mit einer Stapelform ist, mit einem Ventilnadelbetätigungsmechanismus
wie in 1 gezeigt;
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9 eine
Draufsicht auf einen Teil einer ersten Spritzgießmaschine mit einem bekannten Ventilnadelbetätigungsmechanismus
ist;
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10 eine
Ansicht eines Teils einer zweiten Spritzgießmaschine ist, mit einem bekannten
Ventilnadelbetätigungsmechanismus;
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11 eine
Ansicht eines Teils einer dritten Spritzgießmaschine ist, mit einem bekannten
Ventilnadelbetätigungsmechanismus;
und
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12a und 12b Ansichten
eines Teils einer vierten Spritzgießmaschine sind, mit einem bekannten
Ventilnadelbetätigungsmechanismus.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezug
wird genommen auf 1, die eine Spritzgießmaschine
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt, allgemein mit 10 bezeichnet.
Die Spritzgießmaschine 10 kann
für die
Herstellung von geformten Artikeln verwendet werden. Als eine beispielhafte
Ausführungsform
kann die Spritzgießmaschine 10 einen
Verteiler 12, eine Vielzahl von Düsen 14, eine Formhohlraumplatte 16,
eine Vielzahl von Ventilnadeln 30 und eine Vielzahl von Ventilnadel-Betätigungsmechanismen 32 aufweisen. Der
Verteiler 12 weist einen Gießmaschineneinlass 18 auf,
der zu einer Vielzahl von Verteilerschmelzedurchlässen 20 führt. In
dem Verteiler 12 ist ein Heizer 26 eingefügt, um die
Schmelze in den Verteilerschmelzedurchgängen 20 zu erwärmen. Jede
Düse 14 umfasst
einen Düsenkörper 21 und
einen Heizer 28. Der Düsenkörper 21 definiert
einen Düsenschmelzedurchgang 25,
der einen Einlass 27 aufweist, der stromabwärts von
einem der Schmelzedurchgänge 22 liegt.
Der Heizer 28 wird verwendet, um die Strömung der
Schmelze durch die Düse 14 zu erwärmen. Die
Formhohlraumplatte 16 definiert eine Vielzahl von Formhohlräumen 24,
die stromabwärts von
den Düsenschmelzedurchgängen 25 liegen.
Die Verbindung zwischen einem Düsenschmelzedurchgang 25 und
einem Formhohlraum wird als Angussöffnung 22 bezeichnet.
Es ist selbstverständlich, dass
die in den Figuren gezeigte Gestaltung des Schmelzedurchgangs exemplarisch
ist, und das andere Schmelzedurchgangs-Gestaltungen im Umfang der
Erfindung zulässig
sind.
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Ventilnadeln 30 erstrecken
sich in einen Teil der Düsenschmelzedurchgänge 25 und
sind darin entlang einer Bewegungslinie parallel zu den Teilen der
Düsenschmelzedurchgänge 25 durch
ein Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 bewegbar,
um die Strömung
der Schmelze in die Formhohlräume 24 zu steuern.
Die Ventilnadeln 30 sind im Allgemeinen nadelförmig, wie
gezeigt, oder alternativ können
sie jede geeignete Form zum Steuern der Strömung von Schmelze in den Düsenschmelzedurchgängen 25 aufweisen.
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Bezug
wird auf 2 genommen, die ein Düsensystem 33 zeigt,
jede von denen umfasst eine der Düsen 14, eine der Ventilnadeln 30 und
eines der Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32.
Der Betätigungsmechanismus 32 umfasst
ein Ventilnadelführungselement 34,
ein Verbindungselement 36 und einen Stellantrieb 38.
Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 kann
verwendet werden, um seitlich auf die Ventilnadel zuzugreifen und
die Ventilnadel 30 über
einen Bereich von Positionen oder zwischen einer geeigneten ersten
und einer geeigneten zweiten Position zu bewegen. Zum Beispiel kann
für die
gezeigte Ausführungsform,
in der die Ventilnadel in der Nähe
der Angussöffnung 22 positioniert
ist, der Ventilnadelbetätigungsmechanismus
verwendet werden, um die Ventilnadel zwischen einer „geöffneten" (ersten) Position
(wie in 2 gezeigt), in der dem Schmelzestrom
erlaubt ist in den Formhohlraum 24 einzuströmen, und
einer „geschlossenen" (zweiten) Position
zu bewegen, in der der Schmelzestrom am Einfließen in den Formhohlraum 24 gehindert
wird (siehe 3). Alternativ kann der Betäti gungsmechanismus 32 verwendet
werden, um die Ventilnadel zu einer zweiten Position zu bewegen,
um eine geringere Strömung
durch einen Düsenschmelzedurchgang 25 zu
erlauben, als der ersten Position. Alternativ kann der Betätigungsmechanismus
verwendet werden, um die Ventilnadeln zwischen ersten und zweiten
Positionen in anderen Teilen einer Spritzgießmaschine zu bewegen, so wie
beispielsweise in Eingussmechanismen zwischen Verteilerplatten in einer
Stapelform.
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Das
Ventilnadelführungselement 34 unterstützt und
führt die
Ventilnadel 30. Eine Hülse 40 definiert
einen Kanal 41. Das Ventilnadelführungselement 34 gleitet
in dem Kanal 41 entlang einer Bewegungslinie LT, so dass
die Ventilnadel 30 sich in dem Düsenschmelzendurchgang 25 zwischen
den ersten und zweiten Positionen bewegt. Die Hülse 40 weist eine
sich dort hindurch erstreckende Öffnung
auf, die es dem Verbindungselement 36 ermöglicht mit
dem Führungselement 34 verbunden
zu sein.
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Eine
erste Begrenzungsoberfläche 42 ist vorgesehen,
um den Hub des Führungselements 34 an
einem Ende des Kanals 41 zu begrenzen. Ähnlich kann eine zweite Begrenzungsoberfläche 44 vorgesehen
sein, um den Hub des Führungselements 34 an
dem anderen Ende des Kanals 41 zu begrenzen.
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Bezug
wird nun auf die 4, 5, 6a und 6b genommen.
Das Führungselement 34 weist
eine Gleitoberfläche 46 zum
Gleiten in den Kanal 41 auf. Die Gleitoberfläche 46 ist
wie gezeigt bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch. Alternativ kann jedoch
die Gleitoberfläche 46 quadratisch
oder rechteckförmig
sein, oder kann jede andere Form aufweisen, die geeignet ist, ein
Gleiten zu erlauben.
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Das
Führungselement 34 weist
eine Aufnahmebohrung 48 auf, die mit einer Schulter versehen ist,
zum Aufnehmen und Fassen der Ventilnadel 30. Jedoch kann
jedes geeignete Halte- und Führungsmittel
für die
Ventilnadel 30 alternativ verwendet werden. Beispielsweise
kann das Führungselement 34 integral
mit der Ventilnadel 30 verbunden sein. Das Führungselement 34 umfasst
eine erste äußere Aufnahmeoberfläche 50 und
zwei zweite äußere Aufnahmeoberflächen 52.
Die ersten und zweiten Aufnahmeoberflächen 50 und 52 nehmen
das Verbindungselement 36 auf. Die ersten und zweiten Aufnahmeoberflächen 50 und 52 sind
im Wesentlichen eben und senkrecht (siehe 2 und 3)
zu der Bewegungslinie LT des Führungselements 34 in
dem Kanal 40. Alternativ ist eine der Aufnahmeoberflächen 50 und 52 (d.h.
entweder Aufnahmeoberflächen 50 oder
beide Aufnahmeoberflächen 52)
eben und im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungslinie LT des
Führungselements 34 in
dem Kanal 41, und die andere der Oberflächen ist zumindest geneigt,
geeignet für
den Eingriff des Verbindungselements 36 und die Bewegung
des Führungselements 34 in
Richtung der Bewegungslinie LT.
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Das
Ventilnadelführungselement 34 weist erste
und zweite Schultern 54 und 56 auf. Die Schultern 54 und 56 wirken
mit den ersten und zweiten Begrenzungsoberflächen 42 und 44 zusammen,
um den Hub des Führungselements 34 und
der Ventilnadel 30 zu begrenzen. Das Verbindungselement 36 verbindet
den Antrieb 38 mit dem Ventilnadelführungselement 34.
Das Verbindungselement 36 umfasst ein erstes Anschlussteil 58,
welches das Verbindungselement 36 drehbar mit dem Antrieb 38 verbindet.
Das erste Anschlussteil 58 kann beispielsweise eine Bohrung 60 sein.
Alternativ kann das Anschlussteil 58 jedes geeignete Verbindungsmittel
sein, um eine drehbare Verbindung zwischen dem Verbindungselement 36 und
dem Stellantrieb 38 bereitzustellen.
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Das
Verbindungselement 36 umfasst ein zweites Anschlussteil 62,
welches das Verbindungselement 36 schwenkbar mit einem
Teil 64 der Spritzgießmaschine 10 verbindet
(siehe 2 und 3). Das zweite Anschlussteil 62 und
das Teil 64 können jedes
geeignete schwenkbare Verbindungsmittel sein, so wie beispielsweise
eine Bohrung 66 und entsprechend eine Welle 68.
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Das
Verbindungselement 36 besitzt einen ersten Arm 70 und
kann beispielsweise zwei zweite Arme 71 zum Eingreifen
in das Ventilnadelführungselement 34 haben.
Die ersten und zweiten Arme 70 und 71 definieren
dazwischen eine Spalt 72. Die zweiten Arme 71 definieren
einen zweiten Spalt 73, der es erlaubt, dass die Ventilnadel 30 und
das Schulterteil 56 sich dort hindurch erstrecken. Der
erste Arm 70 und die zweiten Arme 71 weisen sich
gegenüberliegende
nach Innen zugewandte Eingriffsoberflächen 74 und entsprechend 76 auf.
Die Eingriffsoberfläche 74 steht
mit der Aufnahmeoberfläche 50 in
Eingriff für
die Bewegung der Ventilnadel 30 in eine Richtung (in diesem
Fall in Richtung der „geschlossenen" Position). Die Eingriffsoberflächen 76 stehen
mit den zweiten Aufnahmeoberflächen 52 in Eingriff
zur Bewegung der Ventilnadel 30 in die Richtung auf die „geöffnete" Position. Bevorzugt
sind, wie gezeigt, die Eingriffsoberflächen 74 und 76 gebogen, so
dass eine Betätigungskraft
zum Betätigen
des Führungselements 34 und
der Ventilnadel 30 über den
Bereich der Bewegung der Ventilnadel 30 und des Führungselements 34 nicht über eine
Kante ausgeübt
wird. Alternativ ist eine der Eingriffsoberflä chen 74 und 76 (d.h.
entweder Oberfläche 74 oder
beide Oberflächen 76)
gebogen. Alternativ können
jedoch die Eingriffsoberflächen 74 und 76 jede
geeignete Form zum Verbinden mit den Oberflächen 50 und 52 aufweisen,
um das Führungselement 34 zu
bewegen. Der Spalt 72 erlaubt dem Arm 70 mit dem
Führungselement 34 an
oder in der Nähe
einer ausgewählten
Stelle im Eingriff zu stehen, sowie beispielsweise an oder in der
Nähe der
Mittellinie CL oder des Führungselements 34.
In ähnlicher
Weise erlauben die Spalte 72 und 73 gemeinsam
den zweiten Armen 71 mit dem Führungselement 34 an
oder in der Nähe des
ausgewählten
Punkts in Eingriff zu stehen.
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Bezug
wird auf 2 genommen. Der Stellantrieb 38 kann
jede Art eines Antriebs sein, sowie ein pneumatischer oder hydraulischer
Zylinder, oder alternativ ein elektrischer Antrieb. Wie gezeigt
kann der Stellantrieb beispielsweise ein linearer hydraulischer
Antrieb sein. Der Stellantrieb 38 umfasst ein Anschlussteil 78,
um drehbar den Antrieb 38 mit dem Verbindungselement 36 zu
verbinden. Das Anschlussteil 78 kann jede geeignete Art
eines Anschlussteils sein, sowie beispielsweise ein Stift 80, der
in einer Bohrung 60 aufgenommen ist. Der Antrieb 38 ist
in der Spritzgießmaschine 10 durch
ein Anschlussteil 82 eingebaut, das eine Drehung um sich
selbst erlaubt. Das Anschlussteil 82 kann jede geeignete
Art eines Anschlussteils sein, sowie z.B. ein Stift und eine Lager-
oder Bohrungsanordnung.
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Während des
Abschnitts der Hohlraumbefüllung
eines Einspritzzyklus ist die Ventilnadel in der „geöffneten" Position. Die Schmelze
strömt
von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) durch den Einlass 18, durch
die Schmelzedurchgänge 20 und 25 und
durch die Angussöffnungen 22 in
die Formhohlräume 24 ein.
Sobald dies vollendet ist, wird die Schmelzeströmung zu den Hohlräumen 24 abgesperrt.
Um die Schmelzeströmung
zu den Angussöffnungen 22 abzusperren,
wird der Antrieb 38 zurückgezogen,
eine Drehung des Verbindungselements 36 bewirkend. Die
erste Eingriffsoberfläche 74 greift
in die erste Aufnahmeoberfläche 50 ein,
um das Führungselement 34 und
die Ventilnadel 30 in Richtung der „geschlossenen° Position
zu bewegen. Wie in 3 gezeigt, wird die Bewegung
der Ventilnadel 30 beendet, wenn die Schulter 56 auf
dem Ventilnadelführungselement 34 die
Begrenzungsoberfläche 44 berührt.
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Bezug
wird auf 7 genommen, die den Weg zeigt,
den der Arm 70 während
des Hubs der Ventilnadel zwischen der „geöffneten" und „geschlossenen" Positionen vollzieht.
Die Richtung der Kraft (mit Ausnahme von Reibungskräften), die
zwischen der ers ten Eingriffsoberfläche 74 und der Aufnahmeoberfläche 50 übertragen
wird, wird durch die Linie F gezeigt. Unabhängig von der Form der Eingriffsoberfläche 74 bleibt
die Kraftlinie F, bei Vernachlässigung der
Reibung, über
den gesamten Bereich der Bewegung des Führungselements 34 senkrecht
zu der Aufnahmeoberfläche 50.
Wenn die Aufnahmeoberfläche 50 senkrecht
zu der Bewegungslinie LT des Ventilnadelführungselements 34 und
der Ventilnadel 30 ist, wie in den 2 und 3 geigt,
dann ist die Kraftlinie F über
den Bereich des Hubs des Führungselements 34 und
der Ventilnadel 30 parallel zu der Bewegungslinie LT des
Ventilnadelführungselements 34 und
der Ventilnadel 30. Auf diese Weise werden seitliche Kräfte auf
das Führungselement 34 verringert.
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Seitliche
Kräfte
werden jedoch wegen den Reibungskräften zwischen der Eingriffoberfläche 74 und
der Aufnahmeoberfläche 50 vorhanden
sein. Weil die seitlichen Kräfte
direkt auf das Führungselement 34 wirken
und nicht auf die Ventilnadel 30 sind die Beanspruchungen
sowie Biegespannungen an der Ventilnadel 30 reduziert.
Weiterhin kann das Führungselement 34 beispielsweise
einen größeren Lagerbereich
aufweisen (welcher die Gleitoberfläche 46 ist im Vergleich
zu der Ventilnadel 30 und kann so einer verringerten Belastung
von jeder zwischen den Oberflächen 74 und 50 erzeugen
seitlichen Kräften unterliegen.
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Bezug
wird auf 3 genommen. Der Betrieb des
Betätigungsmechanismus,
um die Ventilnadel zu der „geöffneten" Position zu bewegen,
ist ähnlich
zu der Funktion des Betätigungsmechanismuses 32,
um die Ventilnadel 30 in die „geschlossene" Position zu bewegen.
Der Antrieb 38 fährt
in die zum Schließen
der Angussöffnung 22 entgegengesetzte Richtung
aus und dreht dabei das Verbindungselement 36 um die Achse 68.
Die Eingriffsoberflächen 76 stehen
mit den Aufnahmeoberflächen 52 in
Eingriff, um das Ventilnadelführungselement 34 und
die Ventilnadel 30 von der Angussöffnung 22 wegzubewegen.
Der Weg der Arme 71 und des Führungselements 34,
um die Angussöffnung 22 zu öffnen, ist ähnlich aber
entgegengesetzt zu den des Arms 70 und des Führungselements 34 um
die Angussöffnung 22 zu
schließen.
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Es
wurde beschrieben, dass das Verbindungselement 36 einen
ersten Arm und zwei zweite Arme umfasst, und das Führungselement 34 eine erste
Aufnahmeoberfläche
und zwei zweite Aufnahmeoberflächen
umfasst. Alternativ kann jedoch das Führungselement 34 in
einer solchen Weise ausgebildet sein, dass ein einzelner zweiter
Arm verwendet werden kann. Zum Beispiel kann das Führungselement
eine Scheibe umfassen, die o berhalb eines Ventilnadelhalterabschnitts
beabstandet ist, so dass das Verbindungselement mit den zwei Oberflächen der
Scheibe in Eingriff steht. In diesem Fall kann ein einzelner mittiger
zweiter Arm an dem Verbindungselement vorgesehen sein, eher als
zwei zweite Arme.
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In
einer Ausführungsform,
in der die Eingriffsoberflächen
auf den Armen des Verbindungselements gebogen sind, könnten die
Aufnahmeoberflächen
jede geeignete Form zum Aufnehmen der Eingriffsoberflächen aufweisen.
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In
einer Ausführungsform,
in der die Aufnahmeoberflächen
auf dem Führungselement
im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungslinie LT sind, können die
Eingriffsoberflächen
auf den Armen des Verbindungselements jede geeignete Form zum Eingreifen
in die Aufnahmeoberflächen
aufweisen.
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Bezug
wird nun auf 8 genommen, die eine Spritzgießmaschine 200 mit
einer Stapelform zeigt, die eine Vielzahl von Düsenanordnungen 33 und
Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Spritzgießmaschine 200 ist ähnlich zu
der im US-Patent Nr. 4,212,626 offenbarten Stapelform-Spritzgießmaschine,
außer
dass der in diesem Patent offenbarte Ventilnadel-Betätigungsmechanismus
der Maschine durch den Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 ersetzt
ist. Die Spritzgießmaschine 200 umfasst
eine Vielzahl von Verteilerplatten 212, die die Schmelze
von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) zu einer Vielzahl von Formhohlraumplatten 216 übertragen.
Es werden Düsensysteme 33 mit Düsen 214,
Ventilnadeln 230 und Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 verwendet.
Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 werden
eingesetzt, um die Ventilnadeln 240 in dem Schmelzeübertragungsmechanismus
zum Kontrollieren der Schmelzeströmung zwischen den Verteilerplatten 212 zu
steuern. Ebenso werden die Betätigungsmechanismen
verwendet, um die Ventilnadeln 230 zum Kontrollieren der Schmelzeströmung in
die Formhohlräume 224 in
den Formplatten 216 zu steuern.