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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Ventilanschnittbuchsenvorrichtungen einer Stiftart für eine Verwendung
mit gasunterstützten
Spritzgußsystemen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es gibt heutzutage viele Prozesse
bzw. Verfahren und Techniken für
ein fluidunterstütztes
(Gas oder Flüssigkeit)
Spritzgießen.
Fluidunterstützte Spritzgußprozesse
haben Flexibilität
zu der Entwicklung bzw. Konstruktion und Herstellung von Kunststoffteilen
hinzugefügt
mit ihrer Fähigkeit,
teilweise hohle, leichtgewichtige, starre Teile mit minimalen Einfallstellen
und geringer Tendenz, sich zu deformieren bzw. zu verziehen, zu
erzeugen. Diese Prozesse können
Materialanforderung sowohl als auch Ausrüstungskosten und Zykluszeit
verringern und haben folglich Vorteile gegenüber herkömmlichen Spritzgußprozessen
und Techniken in vielen Anwendungen.
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Im allgemeinen verwenden fluidunterstützte Spritzgußsysteme
ein anderes Material, entweder in einem flüssigen oder einem gasförmigen Zustand, unter
Druck, um das Kunststoffmaterial in der Form auszudehnen bzw, zu
expandieren und es an die Formhohlraumdetails anzupassen. Das flüssige oder gasförmige Fluid
kann in die Form auf mehreren Wegen zugeführt werden, wie durch eine
Buchse, eine Mündung
bzw. Düse
oder eine Maschinendüse
in einen oder mehrere Hohlraum (-räume), oder an mehr als einem
Platz. In herkömmlichen Kunststoffspritzgußprozessen
wird das geschmolzene Kunststoffmaterial durch Angußbuchsen
oder -düsen
(aufgeheizt bzw. erwärmt
oder nicht aufgeheizt) in die Hohlräume von hohlen Formen gespritzt.
Oft werden zwei oder mehr Angußbuchsen,
die an einem gemeinsamen Verteiler angeschlossen bzw. festgelegt
sind, verwendet. In diesem Fall wird das geschmolzene Plastik, das
von der Spritzgußmaschine
durch Kanäle bzw.
Eingußkanäle kommt,
durch einen erwärmten Verteilerblock
(a/k/a Verteiler) auf die individuellen Angußbuchsen verteilt. Eine konventionelle
bzw. herkömmliche
Methode, die verwendet wird, um den Schmelzfluß zu regeln bzw. zu steuern,
verwendet ein oder mehrere Stift- oder Nadelventile, die auch als
Ventilanschnittbuchsen bekannt sind.
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Bei diesen Systemen wird ein Nadelventil durch
den Verteiler in die Anguß-
bzw. Eingußbuchsen
eingesetzt und für
eine axiale Bewegung durch eine hydraulische, elektrische oder pneumatische Regel-
bzw. Steuerungsvorrichtung oder -mechanismus geregelt bzw. gesteuert.
Das Nadelventil hat einen verlängerten
bzw. länglichen
Stift bzw. Zapfen, welcher axial durch den Regel- bzw. Steuerungsmechanismus
bewegt wird und angepaßt
ist, um in eine Mündung
bzw. eine Öffnung
in dem Ende der Angußbuchse
zu passen, um den Durchflußweg
der Kunststoffschmelze von der Angußbuchse in den Formhohlraum
zu öffnen
und zu schließen.
Eines dieser Systeme wird beispielsweise in dem U.S. Patent Nr. 4,279,582
gezeigt.
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Eine weitere Art eines Kunststoffspritzgußverfahrens
und -systems verwendet eine Co-Einspritzvorrichtung. Diese Vorrichtung
spritzt zwei unterschiedliche Kunststoffmaterialien, typischerweise ein
inneres Kernmaterial und ein äuße res Schalenmaterial
in einen einzigen Formhohlraum. Ein Co-Einspritzverteiler empfängt Material
von zwei unterschiedlichen Einspritzmaschinen und kombiniert die
zwei Materialien in einen einzigen Strom, der in eine Form oder
einen Stempel fließt.
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Co-Einspritzprozesse erzeugen ein
Produkt, das weniger teuer ist. Eine geringere Menge des teureren, äußeren Plastikmaterials
wird für
das endgültige
Teil verwendet, weil es nur für
die äußere Oberfläche oder
Schale des Produkts verwendet wird. Das zweite Material, welches
coextrudiert wird, ist typischerweise ein weniger teures Kunststoffmaterial und
bildet den inneren, nicht sichtbaren Kern des Produkts. Ein Co-Einspritzverteiler
und -prozeß werden
beispielsweise in U.S. Patent Nr. 4,376,625 gezeigt.
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US Patent Nr. 5,054,689 offenbart
eine Kombinations-Kunststoff- und -Gas-Einspritzdüsenanordnung
bzw. -vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb, in welchen die
Düsenvorrichtung
bzw. -baueinheit einen Kunststoffharzdurchtritt, ein Verschlußglied für den Kunststoffharzdurchgang,
einen Gasdurchflußweg
und ein Verschlußglied
für den
Gasdurchflußweg
alle koaxial zueinander beinhaltet. Betätigungs- bzw. Stellzylinder
werden für
ein Bewegen beider Verschlußglieder
zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zur Verfügung gestellt. Die
Betätigungszylinder
werden koaxial mit den anderen Elementen angeordnet, um eine versetzte bzw.
außermittige
Betätigung
der Düsenkomponenten
zu eliminieren. Ein sequentieller Gußbetrieb ist geoffenbart, in
welchem eine Vielzahl von Formhohlräumen, die durch eine einzige
Form- bzw. Gußanordnung
definiert sind, durch eine oder mehrere Düsen mit Kunststoff und einem
Gas eingespritzt werden, um Hohlräume in dem gegossenen Artikel
zu bilden. Die Hohlräume
werden mit Kunststoff einzeln zu einer Zeit eingespritzt, um die
erforderlichen Formklemm- bzw.
-einspannkräfte
zu reduzieren und eine unabhängige
Regelung bzw. Steuerung einer Kunststoffeinspritzung in jeden Hohlraum
zu ermöglichen. Nach
teilweisem Füllen
jedes Formhohlraums werden die Düsen
verwendet, um unter Druck stehendes Gas in das geschmolzene Harz
einzuspritzen, was das Harz gegen die Oberfläche der Formhohlräume zwingt
und Hohlräume
innerhalb der gegossenen Artikel bzw. Gegenstände bildet.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 35 19 921 A offenbart
ebenfalls eine Düse
für und
eine Spritzgußvorrichtung.
Ihre Offenbarungen bilden die Basis des Oberbegriffs von Anspruch
1, der hier angeschlossen ist. Identische bzw. ähnliche Düsen für eine Spritzgußvorrichtung
sind in den japanischen Patentanmeldungen
JP 07 195445 A und
JP 07 137080 A geoffenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Spritzgußvorrichtung
für ein
gasunterstütztes
Spritzgießen
geoffenbart, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Geschmolzenes
Kunststoffmaterial wird zu einem und durch ein Buchsenglied und
in einen Formhohlraum in einer Form zugeführt und ein unter Druck stehendes
Gas von einer Gaszufuhr bzw. -versorgung (GAS) wird durch das Buchsenglied
und in das geschmolzene Kunststoffmaterial in dem Formhohlraum zugeführt, und
in welcher das Buchsenglied einen ersten, verlängerten bzw. länglichen
Durchgang, einen ersten Ventilsitz, um das Kunststoffmaterial in den
Formhohlraum zuzuführen,
ein erstes, hohles Stiftglied, das bewegbar in dem ersten Durchgang angeordnet
ist und ein erstes Ventilglied aufweist, um mit dem ersten Ventilsitz
zusammenzupassen, um erste Ventilmittel für ein Regulieren des Flusses
von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum zu bilden, einen zweiten,
länglichen
bzw. verlängerten
Durchgang darin, um unter Druck stehendes Gas in den Formhohlraum
zuzuführen,
und einen zweiten Ventilsitz darauf, ein zweites Stiftglied, das
bewegbar in dem zweiten Durchgang angeordnet ist und ein zweites
Ventilglied für
ein Zusammenpassen mit dem zweiten Ventilsitz aufweist, um zweite
Ventilmittel für ein
Regulieren des Flusses von Gas in den Formhohlraum auszubilden,
ein erstes Kolbenglied, das mit dem ersten Stiftglied verbunden
ist und durch Fluid aktiviert wird, um den Betrieb der ersten Ventilmittel
zu regulieren, und ein zweites Kolbenglied aufweist, das mit dem
zweiten Stiftglied verbunden ist und durch Fluid aktiviert wird,
um den Betrieb der zweiten Ventilmittel zu regulieren, dadurch gekennzeichnet,
daß das
erste und zweite Kolbenglied in einer gemeinsamen Fluidkammer in
einem Blockglied angeordnet sind.
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Das erste und zweite Kolbenglied
sind fähig, komplett
voneinander in der Fluidkammer während einer
Verwendung des Buchsenglieds in einem gasunterstützten Spritzgußprozeß getrennt
zu sein.
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Es ist hier auch eine verbesserte
Ventilanschnittbuchse oder -düse
mit einem beweglichen Torstift geoffenbart, welcher den Eintritt
von Kunststoffmaterial in die Form abschließen kann und zur selben Zeit
einen Eintritt von unter Druck stehendem Gas darin erlauben kann.
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Es ist auch eine Ventilanschnittsbuchse
geoffenbart, welche einen Zwei- bzw. Dual-Stiftmechanismus aufweist,
der selektiv betrieben werden kann, um den Eintritt von Kunststoffmaterial
in die Form zu erlauben oder abzuschließen, und in ähnlicher
Weise den Eintritt des unterstützenden
Materials in die Form erlauben bzw. abschließen kann.
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Diese und andere Ziele, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ersichtlich werden, wenn sie zusammen unter Berücksichtigung
der begleitenden Zeichnungen und angeschlossenen Ansprüchen genommen
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1–3 und 3A illustrieren eine bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung und veranschaulichen auch den Betrieb derselben;
und
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4–6 illustrieren eine alternative
Kolbenanordnung, die aber außerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung fällt auch den Betrieb derselben veranschaulicht.
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Beste Art(en) zur Durchführung der
Erfindung
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1–3 und 3A illustrieren eine bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung und zeigen ihre Verwendung in einem gasunterstützten Spritzgußsystem.
In diesem Hinblick ist die vorliegende Erfindung besonders adaptiert,
um in einem gasunterstützten
Spritzgußprozeß oder -system
verwendet zu werden.
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Weiters ist die vorliegende Erfindung
vorzugsweise adaptiert für
eine Verwendung mit Angußbuchsen
oder -düsen.
In dieser Hinsicht wird die Erfindung in dieser Anmeldung für eine Verwendung
mit einer Art einer Angußbuchse 12 gezeigt.
Selbstverständlich
können
andere Größen, Formen
und Arten von Angußbuchsen,
Maschinendüsen
und dgl. mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zusätzlich kann
die vorliegende Erfindung ohne eine Angußdüse verwendet werden.
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Das Ventilanschnittsystem wird allgemein durch
das Bezugszeichen 10 in den Zeichnungen bezeichnet. Das
System 10 beinhaltet eine Buchse oder Düse 12, einen Verteiler 14 und
ein Zylinderglied oder Blockglied 16. Die Formbuchse 12,
welche ebenfalls allgemein als eine "Düse" bezeichnet wird, wird
in einem Hohlraum 18 in einer Form 20 montiert bzw.
befestigt. Die Form 20 kann von jeder herkömmlichen
Art sein und weist ein erstes Plattenglied 22, welches
die Buchse 12 aufnimmt, als auch ein zweites Plattenglied 24 auf,
welches einen Formhohlraum 26 darin aufweist. Der Formhohlraum 26 wird
in der Größe und Form
des endgültigen
Teils, das produziert werden soll, gebildet oder hergestellt, wie
dies in dem Fachgebiet wohl bekannt ist.
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Die Angußbuchse oder -düse 12 kann
von jeder herkömmlichen
Art sein, wie beispielsweise jene, die von Incoe, Corp., Troy, Michigan
erhältlich
sind. In dieser Hinsicht weist die Angußbuchse 12 einen Metallkörper oder
ein Schaft- bzw. Zapfenglied 30, einen intern verlängerten
bzw. länglichen
Durchgang bzw. Durchtritt 32, ein Anschraubspitzenglied 34 und
ein ringförmiges
Widerstandsheizglied 36. Das Spitzenglied 34 weist
ein Vorwärtsende 40 auf,
welches angepaßt
ist, um innerhalb des Endes der Vertiefung 18 zu passen.
Die Spitze 34 hat ein offenes Ende 42, durch welches
Kunststoffmaterial selektiv erlaubt wird, in den Formhohlraum 26 zu
fließen.
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Ein bewegbarer, zentraler Stiftmechanismus 50 ist
in der Angußbuchse 12 angeordnet.
Der Stiftmechanismus 50 weist ein äußeres hohles Stiftglied 52 und
ein zentrales Stiftglied 54 auf, welches vorzugsweise fest
ist, aber auch rohrförmig
sein könnte. Das
Stiftglied 54 ist bewegbar innerhalb eines verlängerten
bzw. länglichen
Durchgangs 53 in dem äußeren Stiftglied 52 angeordnet.
Wie unten detaillierter erklärt
wird, sind die zwei Stiftglieder 52 und 54 adaptiert,
um in Längsrichtung
(axial) und separat, gemeinsam oder relativ zu einander bewegt zu
werden. Die Stiftglieder sind in der Richtung, die durch Pfeile 55 in
den Zeichnungen gezeigt werden, bewegbar.
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Der äußere Stift 52 ist
an einem ersten Kolbenglied 60 gesichert bzw. befestigt,
während
das innere Stiftglied 54 mit dem zweiten Kolbenglied 62 verbunden
ist. Vorzugsweise sind die Stiftglieder abnehmbar bzw. entfernbar
geschraubt mit den Kolbengliedern verbunden, damit sie, wo es notwendig
ist, eingestellt werden können,
obwohl die Stiftglieder ebenfalls fix bzw. fest an den Kolbenglieder
gesichert bzw. befestigt sein könnten.
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Die Kolbenglieder 60 und 62 sind
in einem Blockglied 16 angeordnet und durch eine Deck-
bzw. Abdeckplatte 17 in Position gehalten. Die zwei Kolbenglieder 60 und 62 sind
adaptiert, um separat oder zusammen in dem Block 16 auch
in der Richtung der Pfeile 55 bewegt zu werden. Die Kolbenglieder 60 und 62 sind
adaptiert, um in dem Zylinderblock 16 durch jegliche herkömmliche
Mittel, vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch, bewegt zu werden. Es
ist auch möglich,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ein elektrisches System für ein Bewegen
der zwei Kolbenglieder 60 und 62 in der gewünschten
Art und Reihenfolge zur Verfügung
zu stellen. Beispielsweise könnten
die Kolben in Acme-Gewinden montiert sein, und entweder die Kolben
könnten
rotiert werden oder das umgebende Gehäuse könnte durch einen elektrischen
Motor rotiert werden.
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Geschmolzenes Kunststoffmaterial
wird in das System durch einen Durchgang 64 in dem Verteiler 14 zugeführt. Das
Kunststoffmaterial wird in den Durchgang durch eine herkömmliche
Spritzgußmaschine
(schematisch gezeigt durch Box "IM") zugeführt. Der
Verteiler 14 wird durch jegliche herkömmliche Mittel aufgeheizt,
wie Patronen- oder röhrenförmige Heizeinrichtungen
(nicht gezeigt). Der Durchgang 64 erlaubt dem Kunststoffmaterial,
von der Spritzgußmaschine
IM in den Durchgang 32 in der Buchse und in den Formhohlraum 26 zugeführt bzw. eingebracht
zu werden. In dieser Hinsicht wird die Richtung eines Flusses des
Kunststoffmaterials durch den Pfeil 65 angezeigt. Pfeiler
oder Abstandhalter 66 (auch bekannt als "Aufbruch") werden zwischen
dem Verteiler 14 und Blockglied 16 angeordnet.
Das Blockglied, der Verteiler und die Form werden typischerweise
aneinander durch jegliche passende Mittel, wie Klammern, Maschinenbolzen,
oder dgl., gesichert oder festgelegt, die in dem Fachgebiet konventionell
bekannt sind.
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Die Buchse oder Düse 12 kann aus einem oder
mehreren Stücken,
wie gewünscht,
gemacht werden. Beispielsweise kann, wie in der Ausführung der 1–3 gezeigt,
die Buchse 12 einen Kopfteil bzw. -abschnitt 31 aufweisen,
welcher integral mit oder geschraubt verbunden mit dem Körper oder Schaft-
bzw. Zapfenglied 30 produziert wird. Das Heizglied 36 ist
auf der äußeren Oberfläche des Schafts 30 angeordnet.
Das Heizglied, welches vorzugsweise eine Heizein richtung der Widerstandsart ist,
wie ein Spulenheizer oder ein Bandheizer von jeder herkömmlichen
Art, wird durch eine Leitung 38, welche an eine passende
Energiequelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist, unter Strom gesetzt.
Das Heizglied kann von jeder herkömmlichen Art sein. In manchen
Situationen kann es möglich
sein, eine Buchse ohne einen Heizer zur Verfügung zu stellen.
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Wie angedeutet, kann die Buchse eine Ein-Stück- oder
Mehr-Stück-Komponentenvorrichtung
sein. Das Heizglied kann auch intern oder extern relativ zu dem
Körper
oder Schaftglied 30 angeordnet sein. Die Buchse kann weiters
jegliche passende oder herkömmliche
Form oder Querschnitt aufweisen und kann ohne einen Kopfabschnitt
zur Verfügung gestellt
werden. Die Buchse kann weiters von einer Art sein, welche an der
Form oder dem Verteiler verschraubt verbunden ist. Alle dieser Arten
von Buchsen und Heizgliedern sind in dem Fachgebiet gut bekannt.
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Das Plastikmaterial wird aufgeheizt
und einleitend in einen geschmolzenen Zustand in dem Faß einer
Spritzgußmaschine
IM umgewandelt. Das Plastikmaterial wird dann in die Buchse gezwungen,
oder, wenn ein Verteiler, so wie er in 1– 3 gezeigt ist, verwendet
wird, in oder durch den Verteiler und dann in eine oder mehrere
Buchse(n) gezwungen bzw. beaufschlagt. In dieser Hinsicht bewahren
die Heizer in dem Verteiler 14 das Kunststoffmaterial in
den Verteilerdurchgängen 64 in
einer geschmolzenen Verfassung und das Heizglied (oder Glieder)
in der Buchse bewahren das Plastikmaterial in dem Buchsendurchgang 32 in
einer geschmolzenen Verfassung bzw. einem geschmolzenen Zustand.
In dieser Art wird, nachdem der Einspritzzyklus eine Menge von Kunststoffmaterial
in den Formhohlraum einspritzt, das verblei bende Kunststoffmaterial
in der Buchse und dem Verteiler nicht härten oder verfestigen, sondern
verbleibt in einem flüssigen
oder geschmolzenen Zustand bereit für den nächsten Einspritzzyklus.
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Das Gas wird in den Formhohlraum 26 durch den
Durchgang 53 in dem Stiftmechanismus 50 zugeführt. Das
Gas wird in das System 10 von einer herkömmlichen
Druckquelle "Gas" zu der Kopplung 72 zugeführt. Eine
passende Leitung 73 wird verwendet, um das Gas zu der Kopplung 72 von
der Druckquelle zuzuführen.
Die Richtung eines Eintritts des Gases in das System 10 wird
durch den Pfeil 75 gezeigt. Das Gas wird in die Kopplung 72 und
dann wiederum zu dem Stiftmechanismus 50 und in den Formhohlraum 26 zugeführt.
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Wie durch Vergleich von 1 und 2 gezeigt, kann
das innere Stiftglied 54 in Längsrichtung oder axial relativ
zu dem äußeren Stiftglied 52 bewegt
werden. Das untere oder distale Ende 56 des inneren Stiftglieds 54 ist
adaptiert, um mit dem inneren unteren Ende 58 des Durchgangs
S3 in dem Stiftglied 52 zusammenzupassen. Die unteren Enden 56 und 58 bilden
ein Ventil oder Tor bzw. einen Anguß, welches(r) den Fluß bzw. Strom
des Gases von dem Durchgang 53 in den Formhohlraum 26 regelt
bzw. steuert.
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Das innere Stiftglied 54 ist
gesichert an dem Kolbenglied 62 befestigt. In dieser Hinsicht
ist das Stiftglied 54 vorzugsweise geschraubt an das Kolbenglied 62 durch
eine geschraubte Verbindung oder einen Verbindermechanismus 68 gesichert.
In ähnlicher
Weise ist das äußere Stiftglied 52 mit
dem Kolbenglied 60 durch eine passende Kopplung 70 verbunden.
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Die Kolbenglieder 60 und 62 sind
gleitbar in einem Kammerhohlraum 80 in dem Blockglied 16 angeordnet.
Fluide, wie Flüssigkeiten
oder Gase, werden in den Hohlraum 80 durch Kanäle 82, 84 und 86, wie
erfordert, zugeführt
und stellen eine Bewegung der Kolben 60 und 62 zur
Verfügung.
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Eine Vielzahl von Dichtungen ist
zwischen den Kolbengliedern 60 und 62 und dem
Blockglied 16 zur Verfügung
gestellt, um die Fluide oder Gase, die in den Hohlraum 80 durch
die Durchtritte 82, 84 und 86 zugeführt werden,
zu separieren und isolieren. Diese Dichtungen können von jeder herkömmlichen Art
sein, wie Gummi- oder Elastomer-O-Ringe. In diesem Zusammenhang
wird das Kolbenglied 62 durch Dichtungen 88 und 89 gedichtet
bzw. abgedichtet. Die Dichtung 88 ist auf einer Abdeckplatte 17 angeordnet,
während
die Dichtung 89 in einem kreisförmigen Hohlraum 90 in
dem Kolbenglied 62 angeordnet ist.
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Das hydraulische oder pneumatische
Fluid oder Gas wird zu den Durchgängen 82, 84 und 86 durch
Leitungen 83, 85 bzw. 87 von einer oder
mehreren herkömmlichen,
hydraulischen oder pneumatischen Leistungsquelle(n) "FPS" zugeführt. Die Durchgänge können alle
an dieselbe Druckquelle angeschlossen sein und selektiv durch ein
passendes Ventil- und Regel- bzw. Steuersystem verwendet werden.
Die Leitungen werden an das Blockglied 16 und die Abdeckplatte 17 durch
jegliche passende Verbinder bzw. Verbindungsglieder oder Festlegungseinrichtungen
angeschlossen. Die Durchgänge 82, 84 und 86 werden
in dem Zylinderblock und der Abdeckplatte in den Positionen bearbeitet
oder zur Verfügung
gestellt, die in den 1–3 gezeigt sind, obwohl von
Fachleuten zu verstehen ist, daß sie auch
an anderen Stellen zur Verfügung
gestellt werden können.
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Das untere Ende 57 des äußeren Stiftglieds 52 ist
adaptiert, um mit dem Öffnungs-(Mündungs-)Ende 42 der
Buchse 12 zusammenzupassen und einen Ventilmechanismus
zu bilden. Die Glieder 57 und 42 passen zusammen,
um ein Ventil zu bilden, welches den Fluß von Kunststoffmaterial in
den Formhohlraum 26 von dem Durchgang 32 reguliert.
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Wenn das System 10, wie
es in den 1–3 gezeigt ist, verwendet
wird, wird das Ventil oder Tor, das durch die Glieder 42 und 57 gebildet
wird, einleitend bzw. ursprünglich
geöffnet,
wie dies in 1 gezeigt
ist. In diesem Zustand bzw. unter dieser Bedingung wird Kunststoffmaterial,
welches in dem Verteiler 14 und der Buchse 12 vorhanden
ist, erlaubt, in den Formhohlraum 26 einzutreten. Während dieser Phase
des Prozesses sind die zwei Stiftglieder 52 und 54 in
der Art, wie in 1 gezeigt
wird, angeordnet, was für
Kunststoff verhindert, in den Durchgang 53 zugeführt zu werden.
Für diesen
Abschnitt des Prozesses werden die zwei Kolbenglieder 60 und 62 in
den oberen Teil einer Kammer 80 durch Eintritt eines unter
Druck stehenden Gases oder Fluids durch einen Durchgang 86 in
die Kammer 80 gezwungen. Dies beaufschlagt die zwei Kolben
zueinander und zu der Position, die in 1 gezeigt ist.
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Sobald die erforderliche Menge eines
Kunststoffmaterials 100 in den Formhohlraum 26 zugeführt wurde,
wird das unter Druck stehende Gas in der Kammer 80 von
dem Durchgang 86 entfernt oder befreit und Flüssigkeit
oder Gas wird unter Druck in den Hohlraum 80 durch einen
Durchgang 84 zugeführt. Wenn
unter Druck stehendes Fluid in den Hohlraum 80 durch einen
Durchgang 84 zugeführt
wird, werden die Kolbenglieder 60 und 62 unterteilt
oder separiert bzw. getrennt und in die Positionen in dem Hohlraum 80 beaufschlagt,
die in 2 gezeigt werden.
Dies bewirkt, daß das
Ende 57 eines äußeren Stifts 52 in die Öffnung in
einem Ende 42 gesetzt wird und dadurch der Eingang bzw.
Eintritt von Kunststoffmaterial von der Buchse 12 in den
Formhohlraum 26 geschlossen wird. Zur selben Zeit öffnet diese
Prozedur ebenfalls das Tor oder Ventil zwischen dem Ende 56 und
einem inneren, unteren Ende 58 des Stifts 52, was
unter Druck stehendem Gas erlaubt, durch eine Verbindung 72 in
einen kreisförmigen
Durchgang 53 und es weiteren in den Formhohlraum 26 zugeführt zu werden.
Das Gas, das in den Formhohlraum 26 eingebracht wird, drückt das
Kunststoffmaterial 100 in alle Gebiete bzw. Bereiche des
Formhohlraums, wodurch er komplett ausgefüllt wird, wie dies in 2 gezeigt ist.
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Die spezifischen Drücke, die
verwendet werden, und die Prozeßschritte
für den
gasunterstützten Spritzgußprozeß sind gut
bekannt in dem Fachgebiet und jeder herkömmliche Prozeß kann verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist adaptiert, um mit jeder Art von herkömmlichen
gasunterstützten Spritzgußprozessen
verwendet zu werden. In diesem Hinblick kann das Gas in den Formhohlraum
während
des Flusses des Kunststoffs in den Hohlraum zugeführt werden,
nachdem das Kunststoffmaterial 100 in dem Hohlraum deponiert
wurde, oder in jeglicher Kombination desselben. Beispielsweise kann, wie
in den 1 und 2 gezeigt, eine ursprüngliche bzw.
Ausgangsmenge des Kunststoffmaterials 100 in den Formhohlraum
zugeführt
werden, dann kann Gas bei einem ersten Druck in den Hohlraum zugeführt werden,
und, wenn erwünscht,
kann dasselbe oder ein unterschiedliches Gas bei demselben oder einem
unterschiedlichen Druck – ebenfalls
durch das Verbindungsglied 72 – zugeführt werden. Die Einbringung
des Gases in den Formhohlraum gemeinsam mit oder nachfolgend auf
das Kunststoffmaterial drückt
das Kunststoffmaterial in alle Bereiche der Form, wodurch der Hohlraum
komplett ausgefüllt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
hierin unter Bezugnahme auf einzelne Systeme, die in 1 und 2 gezeigt sind, beschrieben wird, wobei
alles des Kunststoffmaterials zuerst in den Formhohlraum zugeführt wird
und das Gas danach zugeführt
wird, ist auch zu verstehen, daß der
Betrieb der Kolben 60 und 62 so reguliert werden
könnte,
daß das
Gas entlang bzw. gemeinsam mit einem Teil des Kunststoffmaterials
in den Formhohlraum eingebracht werden könnte. 3A zeigt bzw. illustriert einen Schritt
in dem Betrieb der Erfindung in dieser Art. Für diesen Zweck könnte ein
Regel- bzw. Steuersystem
erdacht werden, welches die Positionierung der Kolbenglieder 60 und 62 regulieren
würde,
um diese Verarbeitungsparameter zu erfüllen.
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Sobald die erforderliche Menge von
Kunststoffmaterial 100 und Gas in den Formhohlraum 26 zugeführt werden,
werden beide Ventilglieder bei dem Eingang in den Formhohlraum geschlossen. Dies
ist in 3 gezeigt. Für diesen
Schritt wird unter Druck gesetztes Fluid oder Gas von dem Hohlraum 80 durch
eine Leitung 84 entfernt oder freigesetzt, und unter Druck
gesetztes Fluid oder Gas wird in den Hohlraum 80 durch
den Durchgang 82 zugeführt. Dies
bewegt das Kolbenglied 62 in Kontakt mit dem Kolbenglied 60 und
zu derselben Zeit bewegt sich das Ende 56 des Stiftglieds 54 in
Eingriff mit dem inneren Ende 58 des Stiftglieds 54,
wodurch das Gasventil oder -tor geschlossen wird.
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In Übereinstimmung mit standardmäßigen, gasunterstützten Spritzgußtechniken
wird, nachdem die erforderlichen Mengen an Gas und Kunststoff in eine
Form zugeführt
wurden, der Druck des Gases beibehalten, um jegliche volumetrische
Schrumpfungen des Kunststoffs, während
er abkühlt
und sich verfestigt, zu kompensieren. Die Positionen der Glieder
des Systems 10, wie in 3 gezeigt,
können verwendet
werden, um diesen Schritt zu erfüllen. Ebenfalls
für eine
Kühlung
werden die Formglieder 22 und 24 typischerweise
durch eine Zirkulation eines Kühlmittels
durch passende Kanäle
oder Durchgänge
bzw. -tritte (nicht gezeigt) gekühlt,
welche bei einer Verfestigung des Kunststoffes assistieren bzw. unterstützen.
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Sobald sich das Kunststoffteil in
der Form 26 zufriedenstellend verfestigt hat, wird das
Gas in bzw. innerhalb des Formteils in die Atmosphäre in einer herkömmlichen
Art ausgeblasen bzw. ausgelassen und das Teil wird aus dem Formhohlraum
ausgeworfen. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung könnte
das Gas von dem gegossenen bzw. Formteil durch eine Umkehr des Verarbeitungsschritts,
der in 2 gezeigt wird,
welcher die Ventile zwischen den Gliedern 56 und 58 öffnet, abgelassen bzw.
ausgeblasen werden. Andere herkömmliche Verfahren
könnten
jedoch verwendet werden, um das Gas in dem Form- bzw. Gußteil auszulassen bzw.
auszublasen, wie ein Ausblas-Stiftmechanismus in der Form.
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Das Gas, welches vorzugsweise mit
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist Stickstoff, aber
es kann jedes andere Gas sein, das mit herkömmlichen gasunterstützten Spritzgußprozessen verwendet
wird. Wenn erwünscht,
kann das Gas, welches an der Form nach dem Formungs- bzw. Gußzyklus
entfernt oder ausgeblasen bzw. abgelassen wird, auch gesammelt,
regeneriert bzw. wiedergewonnen und wiederverwendet werden. In dieser Hinsicht
ist es bevorzugt, einen Filter mechanismus in der Gasrückfuhr oder
dem Abgasdurchgang zur Verfügung
zu stellen, um jegliche fremde oder Kunststoffpartikel zu entfernen.
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Nahezu alle der Glieder des Systems 10,
mit Ausnahme der Dichtungen, werden aus einem Metallmaterial, wie
beispielsweise Stahl, gemacht bzw. hergestellt. Natürlich können jede
anderen herkömmlichen
Materialien, die in Spritzgußsystemen
oder gasunterstützten
Spritzgußsystemen
verwendet werden, verwendet werden, solange sie die Anforderungen
der vorliegenden Erfindung erfüllen.
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Obwohl eine bestimmte Sequenz von
Verarbeitungsschritten oben unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschrieben
werden, ist es ebenfalls selbstverständlich, daß die Erfindung mit Verarbeitungs-
oder Verfahrensschritten in einer unterschiedlichen Sequenz bzw.
Reihenfolge verwendet werden kann. In einem bevorzugten Prozeß wird das
System 10 in der Art, die oben beschrieben wurde, betrieben, nämlich die
Vorgänge,
die in 1, 2 und 3 in Folge gezeigt werden. In einer weiteren
bevorzugten Ausführung
kann das System 10 in einer Abfolge wie folgt verwendet
werden: die Vorgänge,
die in 1, 3, 2 gezeigt sind, und dann wieder 3. Darüber hinaus kann, wenn ein System
verwendet wird, welches einem Gas erlaubt, gemeinsam mit einem Anteil
des Kunststoffmaterials in den Formhohlraum zugeführt zu werden,
dann eine passende Sequenz von Verarbeitungsschritten wie folgt
sein: 1, 2, 3A und dann 3. Eine weitere alternative Sequenz bzw.
Reihenfolge könnte
sein: 1, 2, 3, 3A, 2 und dann wieder 3.
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Eine alternative Kolbenvorrichtung
bzw. -anordnung, aber eine, welche außerhalb des Bereichs des vorliegenden
erfindungsgemäßen Systems
und Apparatur fällt,
wird in 4– 6 gezeigt. Der Hauptunterschied
zwischen der Ausführung 10', die in 4–6 gezeigt
ist, von der Ausführung 10,
die in 1–3 gezeigt ist, ist die Konstruktion
der Kolbenglieder, welche die Stiftglieder betreiben. Der Betrieb der
Stiftglieder in der Regelung bzw. Steuerung bzw. Kontrolle der Kunststoff-
und Gasmaterialien in den Formhohlraum, so wie auch alle anderen
Eigenschaften bzw. Merkmale der Buchse, des Verteilers, der Form
und der hydraulischen und/oder pneumatischen Systeme sind dieselben
für alle
der Ausführungen
und werden folglich durch dieselben Bezugszeichen angezeigt bzw,
bezeichnet. Weiters werden manche der Eigenschaften bzw. Merkmale,
welche minimale Unterschiede zwischen den Ausführungen aufweisen, manchmal
durch dieselben Bezugszeichen, gefolgt durch einen "Strich" bezeichnet. Siehe z.
B. Blockglied 16' und
Abdeckplatte 17' in 4–6.
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In der Ausführung, die in 4–6 gezeigt ist, ist das äußere Stiftglied 52 durch
einen herkömmlichen
bzw. konventionellen (vorzugsweise geschraubten) Verbindungs- bzw.
Anschlußmechanismus 110 mit
einem Kolbenglied 112 verbunden. Ein Hohlraum 120 wird
in dem Kolbenglied 112 zur Verfügung gestellt. Das Kolbenglied 112 wird
dichtend und gleitend in einem Hohlraum 80' in einem Zylinderblock 16' angeordnet.
Dichtglieder 113 und 114 werden verwendet, um
das Kolbenglied 112 in dem Hohlraum und Blockglied dichtend
anzuordnen. Das Kolbenglied 112 weist ein Abdeckglied 115 auf,
das an ihm in einer herkömmlichen
Art, wie durch ein Festlegungsglied 116, festgelegt ist,
wodurch eine zweistückige
Kolbenbaueinheit bzw. -anordnung zur Verfügung gestellt wird. Eine Dichtung 118 wird
verwendet, um die Platte 115 auf dem Kolbenglied 112 dichtend
zu sichern.
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Das feste, innere Stiftglied 54 wird
integral mit oder gesichert festgelegt an ein Kolbenglied 130 zur
Verfügung
gestellt. Das Kolbenglied 130 wird dichtend und gleitbar
in einem Hohlraum 120 in dem Kolbenglied 112 angeordnet.
Für diesen
Zweck werden Dichtungen 132 auf dem Kolbenglied 130 zur Verfügung gestellt.
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Ein Durchgang 140 wird in
dem Kolbenglied 112 und dem Abdeckglied 115 zur
Verfügung
gestellt. Der Durchgang 140 wird verwendet, um den Druck
in einer Kammer 80' mit
dem Druck in einer Kammer 120 gewünschtenfalls auszugleichen.
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Durchgangswege 142 und 144 werden
verwendet, um unter Druck stehende Fluide (Flüssigkeiten oder Gase) von separaten
oder gemeinsamen, unter Druck stehenden Fluidquellen (FPS) in den Hohlraum 80' in dem Zylinderglied 16' zuzuführen. Das
Fluid wird zu den Durchgängen 142 und 144 durch
Leitungen 143 bzw. 145 geführt.
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Wenn ein Druck in den Hohlraum 80' durch den Durchgang 144 zugeführt wird,
wird das Kolbenglied 112 zu dem obersten Teil des Hohlraums 80' gezwungen bzw.
beaufschlagt. Dies ist in 4 gezeigt.
Ebenfalls zur selben Zeit wird unter Druck stehendes Fluid in die
Kammer 120 durch den Durchgang 140 zugeführt und
dies wiederum zwingt ein Kolbenglied 130 zu seiner untersten
Position in dem Hohlraum 120. Diese Bedingung bzw. dieser
Zustand, die (der) in 4 gezeigt
ist, resultiert in der Öffnung
des Ventils in einem Ende 42, während das Ventil oder Tor,
das zwischen einem Ende 56 und einem inneren Oberflächenglied 58 gebildet
wird, ge schlossen bleibt. Danach wird, wenn das unter Druck stehende
Fluid in dem Durchgang 144 freigesetzt oder entfernt wird,
und Druck durch den Durchgang 142 in die Kammer 80' zugeführt wird,
das Kolbenglied 112 zu seiner untersten Position im Hohlraum 80' bewegt, was
die Öffnung
in einem Ende 42 schließt, wie dies in 5 gezeigt ist. Zu derselben Zeit
wird, wobei der Druck durch den Durchgang 144 freigesetzt
oder entfernt wird, der Druck in der Kammer 120 ebenfalls
freigesetzt bzw. abgebaut, was dem Kolben 130 erlaubt,
sich zu seiner höchsten
Position in der Kammer 120 zu bewegen. Dies öffnet den
Gasdurchgang 53 zwischen den Stiften 52 und 54 und
erlaubt eine Zufuhr von Gas in den Formhohlraum 26. Die
Zufuhr bzw. Einbringung von Gas durch einen Verbinder 72 in
einen verlängerten
bzw. länglichen
Durchgang 53 zwingt ebenfalls Gas durch einen Durchgang 125 in
die Kammer 120. Dies unterstützt beim Bewegen des Kolbens 130 in
eine Richtung zu der Oberseite der Kammer 120, wie dies
in 5 gezeigt ist.
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Wenn es gewünscht ist, den Stift 54 zu
seiner geschlossenen Position zu bewegen, wobei das Ende 56 mit
dem Ventilsitz 58 zusammenpaßt, dann wird Druck durch den
Verbinder 72 reduziert oder freigesetzt, während zu
derselben Zeit Druck durch den Durchgang 144 durch den
Durchgang 140 und in die Kammer 120 eingebracht
wird. Dies bewegt den Kolben 130 zu der Position, die in 6 gezeigt ist. Zu derselben
Zeit wird ausreichend Druck in dem Durchgang 142 und in
dem oberen Teil bzw. Abschnitt der Kammer 80' aufrecht erhalten, um den Kolben 112 in
seiner untersten Position zu halten.
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Der Betrieb des Systems 10', das in 4–6 gezeigt
ist, mit gasunterstützten
Systemen ist ähnlich bzw.
gleich zu dem Betrieb des Systems 10 in den 1–3 und 3A. Die Sequenz von Be- bzw.
Verarbeitungsschritten kann auch in derselben Art modifiziert werden,
um die Spezifikationen und Anforderungen des speziellen, gasunterstützten Spritzgußsystems zu
erfüllen,
welches bevorzugt zu verwenden ist. In dieser Hinsicht werden eine
Regulierung der unter Druck stehenden Fluide in den Durchgängen 142 und 144,
in Kombination mit einem Eintritt von Kunststoffmaterial durch einen
Durchgang 53 und ein Durchgang bzw. Durchtritt eines gasunterstützten Fluids oder
von Materialien durch den Verbinder 72 koordiniert und
reguliert, um die gewünschten
Anforderungen zu erfüllen.
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Die obigen Beschreibung beschreibt
eine bevorzugte Ausführung
der Erfindung. Modifikationen können
im Detail an der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert
ist, gemacht werden.