DE69817034T2

DE69817034T2 - Verteilersystem mit durchflusssteuerung

Info

Publication number: DE69817034T2
Application number: DE69817034T
Authority: DE
Inventors: David Kazmer; D. Mark MOSS
Original assignee: Synventive Molding Solutions Inc
Current assignee: Synventive Molding Solutions Inc
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: EP1073551B1; DE69817034D1; EP1073551A1; WO1999054109A1; US20020190413A1; JP2002513687A; US6254377B1; US6436320B1; EP1310345A1; CA2329706A1; US6343922B1; US6343921B1; US6361300B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Spritzformvorrichtung und Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung. Noch genauer bezieht sie sich auf eine Spritzformvorrichtung, in der unter Druck stehende Materialien durch einen Verteiler eingespritzt werden, wie beim Spritzformen einer Kunststoffschmelze in einem Heißkanalsystem. Insbesondere bezieht sie sich auf ein verbessertes Spritzform-Heißkanal-System, in dem die Rate des Schmelzflusses während eines Spritzformtaktes durch den Einguss gesteuert wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Das US-Patent Nr. 5,556,582 offenbart ein Mehrfacheinguss-Einhohlraum-System, bei dem die Schmelzflussrate durCh die einzelnen Eingüsse nach bestimmten Verfahrenssollbedingungen über ein Steuerungssystem unabhängig gesteuert wird. Dieses System erlaubt es, die Schweißlinie des Teils (der Abschnitt des Teils, in dem die Schmelze aus einem Einguss auf die Schmelze aus einem anderen Einguss trifft) selektiv einzustellen. Es erlaubt auch die Veränderung der Form der Schweißlinie zur Erzielung einer stärkeren Verbindung.
Das '582-Patent offenbart, die Schmelzflussrate am Einguss in den Formhohlraum mit einem sich verjüngenden Ventilzapfen zu steuern. Es offenbart auch, im Formhohlraum einen Druckwandler zu platzieren. Den Druckwandler im Formhohlraum zu platzieren kann dazu führen, dass der Druckwandler Druckspitzen aufnimmt, was vorkommen kann, wenn der Ventilzapfen geschlossen wird. Eine vom Druckwandler aufgenomme ne Druckspitze kann eine ungewollte Reaktion in dem Steuerungssystem auslösen und zu einer weniger genauen Steuerung des Schmelzflusses führen als erwünscht.
Das im '582er Patent offenbarte Steuerungssystem benützt für die Bestimmung der Position, in der sich der Ventilzapfen befinden sollte, als Variablen die Ventilzapfenposition und den Hohlraumdruck. Somit bedient sich der von dem Steuerungssystem im '582er Patent befolgte Algorithmus zweier Variablen, um die Schmelzflussrate in den Hohlraum zu steuern.
Es sollte auch auf die Dissertation von David Kazmer mit dem Titel „Dynamische Feldsteuerung" hingewiesen werden: Ein neues Verfahren zum Spritzformen hochqualitativer Plastikteile von 1995, die in der Bibliothek der Universität von Stanford zugänglich gewesen sein mag. Die Dissertation lehrt auch die Verwendung eines Ventilzapfens zur Steuerung von Materialfluss am Einguss. Sie enthält auch alternative Ausrüstungsvorschläge dazu, wie der Fluss gesteuert werden könnte, einschließlich einer Zeichnung auf Seite 184, in der das Steuerventil nicht am Einguss angeordnet ist. Jedoch werden keine genauen Konstruktionsvorschläge gemacht und die relevante Seite enthält die Bemerkung, dass der gezeigte umgekehrte Konus die Wartung erschwert, weil der ganze Verteiler zerlegt werden müsste, um an den Ventilzapfen heranzukommen. Das bestätigt, dass David Kazmer damals keine funktionstüchtige Spritzformvorrichtung bauen konnte, die einen vergrößerten Ventilzapfen aufnehmen konnte, der vom Einguss entfernt steuerte.
Die PCT-Anmeldung PCT/SE97/00781, die als WO97/43205 veröffentlicht worden ist, offenbart ein System und ein Verfahren der Spritzformung von Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren in einer Spritzformmaschine für die Spritzformung gleichzeitig in nur einem Verfahrenstakt von Elementen unterschiedlichen Gewichts, Größe und Form. Dieses System umfasst einen Speisekopf, eine Anzahl von Heißformmodulen, von denen jedes mit einem eigenen einer Anzahl von Flusskanälen im Speisekopf verbunden ist, einen im Flusskanal für jedes Heißformmodul angeordneten Torpedo zur stufenlosen Anpassung des Schmelzflusses durch das Modul und Mittel zur Erbringung der Endfüllung, Kompression und des Übergangs zu und der Aufrechterhaltung des Nachformdrucks und eine Steuereinheit zur individuellen Steuerung und Überwachung der Verfahren in den verschiedenen Heißformmodulen. Der Flusskanal des Heißformmoduls ist mit einem beweglichen Stab ausgestattet, der sich in ihm axial erstreckt und der an seinem vorderen Ende als Stößel konstruiert ist, der ausgebildet ist, um im Schmelzkanalraum unterstromig vom Torpedo wirksam zu sein, um die Endfüllung, die Kompression und den Übergang zum Nachformdruck zu erzeugen und sie aufrecht zu erhalten. Der Stab ist mit einer eigenen Antriebsvorrichtung verbunden, die vorgesehen ist, um dem Stab in Abhängigkeit von der Steuereinheit axiale Bewegung und Druckkraft zu verleihen.
Die stufenlose Einstellung des Schmelzeflusses erfolgt von Hand in Anpassung an die benützte besondere Form.
Die Zusammenfassung in Patent Abstracts of Japan, Band 12, Nr. 432(-763), 15. November 1998 bezüglich der JP63-166511A offenbart ein im Wesentlichen ähnliches System, bei dem zur Einstellung des Schmelzeflusses ein Hülsenelement von Hand verstellbar ist und es wird für die Druckbeaufschlagung der Form, wenn der Füllvorgang beendet ist, ein in der Hülse konzentrisch gelagerter Stößel verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Spritzformvorrichtung nach Anspruch 1 und Verfahren zum Betrieb der Spritzformvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 24 dargestellt.
Es wird eine Spritzformvorrichtung angegeben, die die Materialflussrate während eines Spritztaktes entfernt von dem Einguss steuert. Das Steuerungssystem benützt eine Variable, wie etwa Druck, zur Verstellung der Position des Ventilzapfens, der entfernt vom Einguss einen veränderlichen Spalt mit der Schmelzflussbohrung bildet.
In einem Ausführungsbeispiel bringt die vom Einguss entfernte Steuerung des Flusses eine präzisere Einstellung des Schmelzeflusses, weil sie die Verwendung eines größeren Ventilzapfenkopfes mit einer Steuerfläche ermöglicht und weil die Wirkungen von Druckspitzen am Einguss vermieden werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Spritzformvorrichtung vorgesehen, die eine Düse mit einer Bohrung für die Durchleitung von Material zu einem Einguss einer Form beinhaltet. Die Düse hat ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form und ein zweites Ende zur Aufnahme von Material. Die Vorrichtung umfasst auch einen Ventilzapfen mit einer Fläche zur Bildung, entfernt vom Einguss, eines Spalts mit einer Oberfläche der Bohrung, in der die Größe des genannten Spalts zunimmt, wenn der Ventilzapfen vom Einguss weg zurückgezogen wird, und abnimmt, wenn der Ventilzapfen in Richtung Einguss bewegt wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Spritzformvorrichtung vorgesehen, die einen Verteiler mit einer Bohrung zum Durchlassen von Material und eine Düse, die an den Verteiler gekoppelt ist, mit einer Bohrung für den Durchlass von Material zu einem Einguss einer Form umfasst. Die Düse hat ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form und ein zweites Ende, das an den Verteiler gekoppelt ist, um Material von der Bohrung des Verteilers aufzunehmen. Die Vorrichtung enthält ferner einen Ventilzapfen mit einer Fläche zur Bildung eines Spalts mit einer Oberfläche der Bohrung des Verteilers. Die Größe des genannten Spalts wird vergrößert, wenn der Ventilzapfen vom Einguss weg zurückgezogen wird, und verkleinert, wenn der Ventilzapfen in Richtung auf den genannten Einguss verschoben wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Spritzformvorrichtung angegeben, die einen Verteiler mit einer Bohrung zum Durchleiten von Material und mindestens eine an den Verteiler gekoppelte Düse mit einer Bohrung zum Durchleiten von Material zum Einguss der Form umfasst. Die mindestens eine Düse hat ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form und ein zweites an den Verteiler gekoppeltes Ende, um von der Bohrung des Verteilers Material aufzunehmen. Die Vorrichtung enthält auch einen Ventilzapfen, der sich in zumindest einem Teil der Verteilerbohrung hin- und herbewegt, und einen Stopfen, der in einer Ausnehmung im Verteilers gegenüber einer Seite des Verteilers, wo die Düse angekoppelt ist, eingesetzt ist. Der Stopfen hat eine Bohrung, durch die der Schaft des Ventilzapfens hindurchgeht, wobei die Bohrung des Stopfens, durch die der Schaft geht, einen kleineren Durchmesser aufweist als der Ventilzapfenkopf an der breitesten Stelle des Ventilzapfenkopfes, und die Ausnehmung des Verteilers weist einen größeren Durchmesser auf als der Durchmesser des Ventilzapfenkopfes an der breitesten Stelle des Ventilzapfenkopfes, so dass der Ventilzapfen aus dem Verteiler von einer Seite des Verteilers, wo die Ausnehmung ausgebildet ist, her entnommen werden kann, wenn der Stopfen aus dem Verteiler entnommen wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Spritzformvorrichtung angegeben, die einen Verteiler aufweist mit einer Bohrung zum Durchleiten von Material und mindestens einer Düse, die an den Verteiler gekoppelt ist und die eine Bohrung zum Durchleiten von Material zum Einguss der Form aufweist. Die Düse umfasst ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form und ein zweites Ende zum Aufnehmen von Material vom Verteiler. Die Vorrichtung umfasst auch einen Ventilzapfen, der sich in der Bohrung des Verteilers hin- und herbewegt, und einen Ventilzapfenkopf mit einer Oberfläche zur Bildung eines Spalts vom Einguss entfernt mit einer Oberfläche einer der Bohrungen der mindestens einen Düse und der Verteilerbohrung. Der Ventilzapfen umfasst einen Schaft, einen hinteren Abschnitt mit vom Schaft zum Einguss zunehmendem Durchmesser und einen vorderen konisch geformten Abschnitt, dessen Durchmesser zum Einguss hin zu einem Punkt abnimmt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Spritzformvorrichtung vorgesehen, die einen Verteiler mit einer Bohrung zum Durchleiten von Material und mindestens eine Düse umfasst, die an den Verteiler gekoppelt ist und die eine Bohrung zum Durchleiten von Material zum Einguss der Form aufweist. Die Düse hat ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form und ein zweites Ende zur Aufnahme von Material vom Verteiler. Die Vorrichtung umfasst zudem einen Ventilzapfen, der sich in der Bohrung des Verteilers hin- und her bewegt, und einen Ventilzapfenkopf mit einer vorderen, konisch geformten Fläche zum Absperren des Materialflusses zum Einguss mit einer Fläche einer der mindestens einen Düse und der Verteilerbohrung. Die vordere, konisch geformte Fläche umfasst einen erhöhten Teil, der mit der Oberfläche einer Bohrung von der mindestens einen Düse und der Bohrung des Verteilers in Berührung ist, um Materialfluss zu verhindern, und eine ausgenommene Fläche, die nicht mit einer Oberfläche einer Bohrung von der mindestens einen Düse und der Verteilerbohrung in Berührung ist, wenn der erhöhte Teil mit dieser Fläche in Berührung ist.
Somit umfasst das Spritzformverfahren in einem System mit mindestens einer an einen Verteiler gekoppelten Düse zur Zuführung von Material zu einem Formeinguss die Schritte der Steuerung der Materialflussrate entfernt vom Einguss, des Abtastens eines einzigen mit der Rate, mit der Material in den Einguss fließt, in Beziehung stehenden Zustandes und der Einstellung der Materialflussrate zu dem Einguss gemäß einem Wert des einzigen Zustandes während eines Spritztaktes.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Spritzformsysterns gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Seite des Spritzformsystems gemäß der 1;
3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines der 1 ähnlichen Systems, in dem ein Stopfen zur einfachen Entfernbarkeit des Ventilzapfens verwendet wird;
4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines der 1 ähnlichen Systems, in dem eine mit Gewinde versehene Düse verwendet wird;
5 ist eine Ansicht ähnlich der 4, die ein alternatives Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem zur einfachen Entfernung des Ventilzapfens ein Stopfen verwendet wird;
6 zeigt eine Teilschnittansicht eines der 1 ähnlichen Systems, das ein alternatives Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem eine Vorwärtsverschlussdüse verwendet wird;
7 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des Ausführungsbeispiels der 6 mit dem Ventilzapfen in der offenen, beziehungsweise geschlossenen Stellung;
8 ist eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ähnlich der 6, bei dem zur einfachen Entfernung des Ventilzapfens eine mit einem Gewinde versehene Düse mit einem Stopfen verwendet wird;
9 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt des Ausführungsbeispiels der 8, bei dem der Ventilzapfen in der offenen und geschlossenen Stellung gezeigt wird;
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Ventilzapfens, in der geschlossenen Stellung gezeigt;
11 ist eine Teilschnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Spritzformsystems mit einer Durchflusssteuerung, das einen Ventilzapfen umfasst, der bis zum Einguss reicht; und
12 ist ein vergrößerter Teilschnitt des Durchflusssteuerungsbereichs im Detail.
Ausführliche Beschreibung
Die 1–2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Spritzformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Spritzformvorrichtung 1 ist ein Mehrfacheinguss-Einhohlraum-System, in dem Schmelzmaterial 3 von Eingüssen 7 und 9 in einen Hohlraum 5 gespritzt wird. Schmelzmaterial 3 wird von einer Spritzformmaschine 11 durch einen verlängerten Einströmungskanal 13 und in einen Verteiler 15 eingespritzt. Der Verteiler 15 verteilt die Schmelze durch die Kanäle 17 und 19. Obwohl ein Heißkanalsystem gezeigt ist, bei dem Kunststoffschmelze eingespritzt wird, ist die Erfindung auf andere Arten von Spritzsystemen anwendbar, bei denen es nützlich ist, die Rate zu steuern, mit der ein Material (z. B. metallisch oder zusammengesetzt) in einen Hohlraum eingebracht wird.
Schmelze wird vom Verteiler durch die Kanäle 17 und 19 und entsprechend in die Bohrungen 18 und 20 der Düsen 21 bzw. 23 verteilt. Schmelze wird aus den Düsen 21 und 23 in den Hohlraum 5 (in dem das Teil geformt wird), der durch die Formplatten 25 und 27 gebildet ist, gespritzt. Obwohl ein Mehrfacheinguss-Einhohlraum-System gezeigt ist, ist die Erfindung nicht auf diese Art System beschränkt und sie ist z. B. auch, wie weiter unten in größerer Genauigkeit beschrieben, auf Mehrfachhohlraumsysteme anwendbar.
Die Spritzdüsen 21 und 23 sind in jeweiligen in der Formplatte 27 gebildeten Sackbohrungen 28 und 29 aufgenommen. Die Düsen 21 und 23 sind in Halteringe 31 und 33 eingesetzt. Die Halteringe 31 und 33 dienen zur Ausrichtung der Düsen mit den Eingüssen 7 und 9 und zur Isolierung der Düsen von der Form. Der Verteiler 15 sitzt auf dem hinteren Ende der Düsen und wird durch Druckkräfte, die von Klammern (nicht dargestellt) der Spritzformmaschine aufgebracht werden, in abgedichtetem Kontakt mit den Düsen gehalten. Ein O-Ring 36 ist vorgesehen, um ein Ausfließen von Schmelze zwischen den Düsen und dem Verteiler zu verhindern. Ein Passstift 73 zentriert den Verteiler auf der Formplatte 27. Passstifte 32 und 34 verhindern, dass die Düse 23 beziehungsweise der Haltering 33 gegen die Form 27 rotieren.
Die Düsen weisen auch eine Heizung 35 (2) auf. Obwohl ein elektronisches Heizband gezeigt ist, können auch andere Heizungen benützt werden. Außerdem können Wärmerohre (z. B. die im US-Patent Nr. 4,389,002 offenbarten) in jeder Düse angeordnet sein und allein oder in Verbindung mit dem Heizung 35 benützt werden. Die Heizung wird benützt, um das Schmelzematerial bis zu den Eingüssen 7 und 9 auf seiner Verarbeitungstemperatur zu halten. Die Düsen 21 und 23 weisen zudem einen Einsatz 37 und eine Spitze 39 auf. Der Einsatz kann aus einem Material (z. B. Berylliumkupfer) mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt sein, um die Schmelze durch Zufuhr von Wärme durch die Heizung 35 bis zum Einguss auf ihrer Verarbeitungstemperatur zu halten. Die Spitze 39 dient als Dichtelement mit der Formplatte 27 und ist vorzugsweise ein Material (z. B. eine Titanlegierung oder Edelstahl) mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, so dass der Wärmeübergang von der Düse zur Form gemindert wird.
Ein Ventilzapfen 41 mit einem Kopf 43 wird angewandt, um die Durchflussrate des Schmelzematerials zu den jeweiligen Eingüssen 7 und 9 zu steuern. Der Ventilzapfen bewegt sich durch den Verteiler hin und her. Eine Ventilzapfenbuchse 44 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass Schmelze entlang des Schaftes 102 des Ventilzapfens austritt. Die Ventilzapfenbuchse wird durch eine aufgeschraubte Kappe 46 gehalten. Der Ventilzapfen wird am Anfang eines Einspritztaktes geöffnet und am Ende des Taktes geschlossen. Während des Taktes kann der Ventilzapfen Zwischenlagen zwischen der ganz offenen und der ganz geschlossenen Lage einnehmen, um die Flussrate der Schmelze zu verringern oder zu erhöhen. Der Kopf weist einen konischen Teil 45 auf, der mit der Fläche 47 der Bohrung 19 des Verteilers einen Spalt 81 bildet. Das Vergrößern oder Verringern der Größe des Spalts durch Verschieben des Ventilzapfens vergrößert oder verringert entsprechend den Fluss des Schmelzematerials zum Einguss. Wenn der Ventilzapfen geschlossen ist, liegt der konische Teil des Ventilzapfenkopfes an der Fläche 47 der Bohrung des Verteilers an und dichtet gegen sie ab.
2 zeigt den Kopf des Ventilzapfens in strichpunktierten Linien in der geschlossenen Position und in durchgezogenen Linien in der ganz offenen Position, in der die Schmelze mit maximaler Durchflussrate fließen kann. Um den Schmelzefluss zu verringern, wird der Zapfen durch ein Stellglied 49 vom Einguss wegbewegt, um dadurch die Weite des Spalts 81 zwischen dem Ventilzapfen und der Bohrung 19 des Verteilers zu verringern.
Das Stellglied 49 (z. B. von der in der Anmeldung mit der Seriennummer 08/874,962 offenbarten Art) ist in eine Klemmplatte eingebaut, die das Spritzformsystem 1 abdeckt. Das Stellglied 49 ist ein Hydraulikstellglied, aber pneumatische und elektronische Stellglieder können verwendet werden. Das Stellglied 49 umfasst einen Hydraulikkreislauf der einen beweglichen Kolben 53 aufweist, in dem der Ventilzapfen 41 bei 55 in einem Gewinde eingesetzt ist. Somit bewegt sich der Ventilzapfen 41 so wie sich der Kolben 53 mit ihm bewegt. Das Stellglied 49 umfasst Hydraulikleitungen 57 und 59, die durch die Servoventile 1 und 2 gesteuert werden. Die Hydraulikleitung 57 wird mit Energie beaufschlagt, um den Ventilzapfen 41 zum Einguss hin in die geöffnete Position zu bewegen und die Hydraulikleitung 59 wird mit Energie beaufschlagt, um den Ventilzap fen vom Einguss weg auf die geschlossene Position hin zurückzuziehen. Eine Stellgliedkappe 61 begrenzt die Längsbewegung des Kolbens 53 in der senkrechten Richtung. O-Ringe 63 dienen als zugeordnete Dichtungen zur Verhinderung des Austretens von hydraulischer Flüssigkeit aus dem Stellglied. Das Gehäuse 65 des Stellglieds ist mit Schrauben 67 am Verteiler befestigt.
Ein Druckwandler 69 wird benützt, um den Druck in der Verteilerbohrung 19 unterstromig vom Ventilzapfenkopf 43 aufzunehmen. Im Betrieb werden die vom Druckwandler 69 aufgenommenen, jeder Düse zugeordnete Zustände zu einem Steuerungssystem rückgekoppelt, das Regler PID1 und PID2 und eine Zentralrechnereinheit enthält, die schematisch in 1 dargestellt sind. Die Zentralrechnereinheit verarbeitet einen PID- (proportional-integral-differential) Algorithmus, der den vom Druckwandler (zu einem bestimmten Zeitpunkt) abgenommenen Druck mit einem (für eine gegebene Zeit) programmierten Solldruck vergleicht. Die Zentralrechnereinheit weist den PID-Regler an, den Ventilzapfen mit Hilfe des Stellgliedes 49 zu verstellen, um den Solldruck für diese gegebene Zeit wiederzuspiegeln. Auf diese Weise kann für einen Einspritztakt für ein bestimmtes Teil an jedem Einguss 7 und 9 ein programmiertes Solldruckprofil befolgt werden.
Obwohl in dem offenbarten Ausführungsbeispiel Druck der abgenommene Zustand ist, können andere Bedingungen benützt werden, die zu der Schmelzeflussrate in Beziehung stehen. Zum Beispiel könnte die Lage des Ventilzapfens oder die Last des Ventilzapfens der abgenommene Zustand sein. In diesem Fall könnten ein Positionssensor beziehungsweise ein Lastsensor benützt werden, um den abgenommene Zustand an den PID-Regler rückzukoppeln. Auf die gleiche Weise wie oben beschrieben würde die Zentralrechnereinheit einen PID-Algorithmus benützen, um den abge nommenen Zustand für den betroffenen Einguss in einen Formhohlraum mit einem programmierten Solllageprofil oder Lastprofil zu vergleichen und den Ventilzapfen entsprechend zu verstellen.
Die Schmelzflussrate steht in direkter Beziehung zum in der Bohrung 19 aufgenommenen Druck. Somit kann bei Benutzung der Regler PID1 und PID2 die Rate, mit der die Schmelze während eines gegebenen Spritzformtaktes in die Eingüsse 7 und 9 fließt im Einklang mit dem erwünschten Druckprofil eingestellt werden, der Druck (und die Schmelzeflussrate) wird durch das Zurückziehen des Ventilzapfens und die Verkleinerung der Breite des Spaltes 81 zwischen dem Ventilzapfen und der Verteilerbohrung verringert, während der Druck (und die Schmelzeflussrate) durch Verschieben des Ventilzapfens zum Einguss 9 hin und die Vergrößerung der Breite des Spalts 81 vergrößert. Die PID-Regler stellen durch Senden von Anweisungen an die Servoventile 1 und 2 die Stellung des Stellkolbens 51 ein.
Durch die Steuerung des Drucks in einem Einhohlraumsystem (wie in 1 gezeigt) ist es möglich, die Lage und die Form der Schweißlinie zu verändern, die gebildet wird, wenn Schmelzefluss 75 aus dem Einguss 7 auf den Schmelzefluss 77 aus dem Einguss 9 trifft, wie es im US-Patent Nr. 5,556,582 offenbart wurde. Die Erfindung ist jedoch auch in einem Mehrhohlraumsystem brauchbar. In einem Mehrhohlraumsystem kann die Erfindung zum Abgleichen der Füllraten und der Packprofile in den jeweiligen Hohlräumen verwendet werden. Das ist nützlich, wenn z. B. eine Mehrzahl gleicher Teile in verschiedenen Hohlräumen geformt werden. Um in einem derartigen System eine Gleichmäßigkeit der Teile zu erreichen, sollten die Füllraten und Packprofile der Hohlräume so einheitlich wie möglich sein. Bei Benutzung desselben programmierten Druckprofils für jede Düse können unvorhersehbare Abweichungen der Füllrate von einem Hohlraum zum anderen überwunden werden und es werden aus jedem Hohlraum stetig gleichförmige Teile erzeugt.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung wird in einem Mehrhohlraumsystem gesehen, in dem die Düsen in Hohlräume spritzen, die Teile verschiedener Größe formen, die verschiedene Füllraten und Packprofile erfordern. In diesem Fall können verschiedene Druckprofile für jeden betroffenen Regler eines jeweiligen Hohlraums programmiert werden. Noch ein Vorteil liegt vor, wenn sich die Größe des Hohlraums ständig ändert, d. h. bei der Herstellung von Teilen verschiedener Größe durch Auswechseln eines Formeinsatzes, in dem das Teil geformt wird. Statt die Ausrüstung (z. B. die Düse) zu verändern, die von einer Veränderung der Füllrate und des Packprofils für ein neues Teil betroffen ist, wird vom Nutzer ein neues Programm ausgewählt, das dem neuen zu formenden Teil entspricht.
Das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 hat den Vorteil, die Schmelzeflussrate entfernt vom Einguss im Inneren des Verteilers 15 zu steuern und nicht an den Eingüssen 7 und 9. Die Steuerung des Schmelzeflusses entfernt vom Einguss ermöglicht die Anbringung des Druckwandlers entfernt vom Einguss (in den 1–5). Auf diese Weise muss der Druckwandler nicht im Inneren des Formhohlraums angebracht werden und er ist keinen Druckspitzen ausgesetzt, die vorkommen können, wenn der Druckwandler in dem Formhohlraum oder in der Nähe des Eingusses eingesetzt ist. Druckspitzen im Formhohlraum entstehen, wenn der Ventilzapfen am Einguss geschlossen wird. Diese Druckspitze kann ein unbeabsichtigtes Ansprechen des Steuerungssystems, z. B. ein Öffnen des Ventilzapfens zur Herabsetzung des Drucks hervorrufen – wenn der Ventilzapfen geschlossen sein sollte.
Die Vermeidung der Wirkungen von Druckspitzen, die durch das Schließen des Eingusses zur Form entstehen, lässt das Steuerungssystem sich exakter und zuverlässiger verhalten. Das Steuern des Flusses entfernt vom Einguss ermöglicht eine exakte Steuerung über nur einen aufgenommenen Zustand (z. B. Druck) als Variable. Das 582-Patent offenbart die Verwendung von zwei aufgenommenen Zuständen (Ventillage und Druck) als Ausgleich für ein unbeabsichtigtes Ansprechen auf eine Druckspitze. Das Aufnehmen von zwei Bedingungen hat zu einem komplexeren Regelalgorithmus (der zwei Variablen benützt) und zu einer komplizierteren Ausrüstung (Druck- und Lagesensoren) geführt.
Ein anderer Vorteil der Steuerung des Schmelzeflusses entfernt vom Einguss ist die Verwendung eines größeren Ventilzapfenkopfes 43 als einem, der benützt werden würde, wenn der Ventilzapfen am Einguss schlösse. Ein größerer Ventilzapfenkopf kann verwendet werden, weil er im Verteiler angeordnet ist, in dem die Schmelzeflussbohrung 19 größer ausgeführt werden kann, um den größeren Ventilzapfenkopf aufzunehmen. Es ist allgemein nicht wünschenswert, einen größeren Ventilzapfenkopf in Eingussbereich innerhalb des Endes der Düse 23, Spitze 39 und des Einsatzes 37 unterzubringen. Das ist so, weil die Vergrößerung der Düse, der Spitze und des Einsatzes im Eingussbereich beim Bau der Form stören könnte, z. B. bei der Anordnung der Wasserleitungen in der Form, die vorzugsweise nahe am Einguss liegen. Entfernt vom Einguss kann somit ein größerer Ventilzapfenkopf untergebracht werden.
Die Verwendung eines größeren Ventilzapfenkopfes ermöglicht die Benutzung einer größeren Fläche 45 am Ventilzapfenkopf und einer größeren Fläche 47 in der Bohrung zur Bildung des Steuerspalts 81. Je mehr „Steuer"-Fläche (45 und 47) vorhanden ist und je länger der „Steuer"-Spalt (81) ist - desto genauer können die Schmelzeflussrate und der Dru ck gesteuert werden, weil die Veränderungsrate des Schmelzeflusses pro Ventilzapfenbewegung geringer ist. In den 1–3 wird die Größe des Spalts und die Schmelzeflussrate eingestellt, indem die Breite des Spalts eingestellt wird, aber die Einstellung der Größe des Spalts und der Materialflussrate kann auch durch das Verändern der Länge des Spalts erreicht werden, d. h. je länger der Spalt ist, desto mehr wird der Fluss eingeengt. Somit kann die Veränderung der Größe des Spalts und die Steuerung der Schmelzeflussrate durch die Länge oder die Breite des Spalts erreicht werden.
Der Ventilzapfenkopf weist einen Mittelteil 83 auf und einen vorderen konisch geformten Teil 95, der sich vom Mittelteil zum Punkt 85 hin verjüngt. Diese Form hilft, einen einheitlichen Schmelzefluss zu ermöglichen, wenn die Schmelze am Steuerspalt 81 vorbeifließt. Die Form des Ventilzapfens hilft auch, tote Stellen im Schmelzefluss unterstromig vom Spalt 81 auszuschließen.
3 zeigt einen anderen Aspekt, in dem ein Stopfen 87 in den Verteiler 15 eingesetzt ist und durch eine Kappe 89 festgehalten wird. Ein Passstift 86 verhindert ein Drehen des Stopfens in der Ausnehmung des Verteilers, in der der Stopfen eingesetzt ist. Der Stopfen ermöglicht die einfache Entnahme des Ventilzapfens 41 ohne Demontage des Verteilers, der Düsen und der Form. Wenn der Stopfen aus dem Verteiler entfernt wird, kann der Ventilzapfen aus dem Verteiler gezogen werden, wo der Stopfen eingesetzt war, da der Durchmesser der Ausnehmung im Verteiler, in der der Stopfen war, größer ist als der Durchmesser des Ventilzapfenkopfes an seiner breitesten Stelle. Somit kann der Ventilzapfen leicht ohne bemerkenswerte Stillstandszeiten ersetzt werden.
Die 4 und 5 zeigen zusätzliche alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung, in denen eine mit einem Gewinde versehene Düsenart statt der Passringdüsenart benützt wird. Bei der Gewindedüsenart, wird die Düse 23 unmittelbar in das Gewinde 91 im Verteiler 15 geschraubt. Auch werden Heizschlangen 93 statt des Heizbandes der 1–3 benützt. Die Gewindedüsenart ist vorteilhaft, indem sie ein Ausbauen des Verteilers und der Düsen (21 und 23) als ganzes Element erlaubt. Es besteht auch weniger die Möglichkeit eines Austretens von Schmelze, wo die Düse auf den Verteiler geschraubt ist. Die Passringart (1–3) ist vorteilhaft, indem man nicht auf ein Abkühlen des Verteilers warten muss, um den Verteiler von den Düsen zu trennen. Die 5 zeigt auch die Verwendung des Stopfens 87 zur Erleichterung der Entfernung des Ventilzapfens 41.
Die 6–10 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem ein „Vorwärts"-Absperrorgan an Stelle eines zurückgezogenen Absperrorgans wie in den 1–5 benützt wird. In dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 wird der vordere, konisch geformte Teil 95 des Ventilzapfenkopfes 43 benützt, um den Schmelzfluss mit der Fläche 97 der inneren Bohrung 20 der Düse 23 zu steuern. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Ventilzapfenschaft 102 den Schmelzefluss nicht wie in den 1–5 einschränkt. Wie aus den 1–5 ersichtlich ist, ist der Abstand 100 zwischen dem Schaft 102 und der Bohrung 19 des Verteilers nicht so groß wie der Abstand in den 6 und 7. Der vergrößerte Abstand 100 in den 6–7 bewirkt einen geringeren Druckabfall und weniger Scherspannung im Kunststoff.
In den 6 und 7 wird der Steuerspalt durch den vorderen, konisch geformten Teil 95 und die Fläche 97 der Bohrung 20 des hinteren Endes der Düse 23 gebildet. Der Druckwandler 69 ist unterstromig vom Steuerspalt angeordnet - wofür die Düse in den 6 und 7 so bearbeitet ist, dass sie den Druckwandler aufnimmt, wohingegen der Druckwandler aus den 1–5 im Verteiler montiert ist.
7 zeigt den Ventilzapfen in durchgezogenen Linien in der geöffneten Lage und strichpunktiert in der geschlossenen Lage. Um den Schmelzefluss einzuschränken und damit den Schmelzedruck zu verringern, wird der Ventilzapfen von der offenen Lage zur Fläche 97 der Bohrung 20 der Düse nach vorne bewegt, was die Breite des Steuerspalts 98 verringert. Um den Schmelzefluss zu erhöhen, wird der Ventilzapfen zurückgezogen, um die Größe des Spalts 98 zu vergrößern.
Der hintere Teil 45 des Ventilzapfenkopfes 43 bleibt unter einem Winkel vom Schaft 102 des Ventilzapfens 41 konisch. Obwohl die Fläche 45 in diesem Ausführungsbeispiel keine abdichtende Funktion hat, ist sie doch vom Schaft weg konisch, um einen gleichmäßigen Schmelzefluss zu begünstigen und tote Stellen zu verringern.
Gemäß den 1–5 werden Druckmessungen an das Steuerungssystem (Zentrale Rechnereinheit, PID-Regler) zurückgemeldet, das die Lage des Ventilzapfens 41 entsprechend angleicht, um einem Solldruckprofil zu folgen. Die in den 6 und 7 gezeigte Vorwärtsabsperrvorrichtung hat auch die Vorteile des in den 1–5 gezeigten Ausführungsbeispiels, indem ein großer Ventilzapfenkopf 43 verwendet wird, um einen langen Steuerspalt 98 und eine große Steuerfläche 97 zu bilden. Wie oben ausgeführt ergeben ein längerer Steuerspalt und eine größere Steuerfläche eine präzisere Regelung des Druckes und der Schmelzeflussrate.
Die 8 und 9 zeigen eine Vorwärtsabsperranordnung, ähnlich zu den 6 und 7, aber anstatt dass am hinteren Teil der Düse 23 abgesperrt wird, ist die Absperrung im Verteiler an der Fläche 101 angeordnet. Somit kann in dem Ausführungsbeispiel der 8 und 9 eine herkömmliche, mit einem Gewinde versehene Düse 23 mit einem Verteiler 15 benützt werden, weil der Verteiler zur Aufnahme des Druckwandlers 69 wie in den 1–5 bearbeitet ist. Ein Distanzstück 88 ist vorgesehen, um den Verteiler von der Form zu isolieren. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst auch einen Stopfen 87 zur leichten Entfernbarkeit des Ventilzapfenkopfes 43.
10 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem ein Vorwärtsabsperrventilzapfenkopf benützt wird wie in den 6–9. Jedoch weist in diesem Ausführungsbeispiel der vordere, konische Teil 95 an dem Ventilzapfen einen erhöhten Abschnitt 103 und einen ausgenommenen Abschnitt 104 auf. Die Rippe 105 zeigt, wo der erhöhte Abschnitt anfängt und der ausgenommene Abschnitt endet. Somit bleibt zwischen der Bohrung 20 der Düse, durch die die Schmelze fließt, und der Fläche des Ventilzapfenkopfes ein Spalt 107, wenn der Ventilzapfen in der geschlossenen Lage ist. Somit wird eine viel kleinere Fläche 109 benützt, um den Ventilzapfen abzudichten und zu schließen. Der Spalt 107 hat den Vorteil, beim Öffnen des Ventilzapfens zu helfen, auf den von der Schmelze eine beträchtliche Kraft F ausgeübt wird, wenn die Spritzformmaschine einen Spritztakt einleitet. Wenn der Spritzvorgang beginnt, wird Schmelze in den Spalt 107 fließen und eine Kraftkomponente F aufbauen, die das Stellglied beim Zurückziehen und Öffnen des Ventilzapfens unterstützt. Somit kann ein kleineres Stellglied oder dasselbe Stellglied mit weniger aufgebrachtem hydraulischem Druck angewandt werden, weil er nicht so viel Kraft zum Zurückziehen des Ventilzapfens zu erzeugen braucht. Des Weiteren werden die auf den Kopf des Ventilzapfens wirkenden Beanspruchungskräfte verringert.
Trotz der Tatsache, dass der Spalt 107 keine abdichtende Funktion hat, ist seine Breite klein genug, um als Steuerspalt 81 zu wirken, wenn der Ventilzapfen offen ist, und den Schmelzeflussdruck mit Präzision wie in den 1–9 entsprechend einzustellen.
Die 11 und 12 zeigen ein alternatives Heißkanalsystem mit einer Durchflusssteuerung, bei der die Steuerung des Schmelzeflusses wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen noch vom Einguss entfernt ist. Die Verwendung des Druckwandlers 69 und des PID-Steuerungssystems ist die gleiche wie in den vorigen Ausführungsbeispielen. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Ventilzapfen 41 jedoch an dem Bereich der Durchflusssteuerung vorbei über die Verlängerung 110 zum Einguss. Der Ventilzapfen ist in der ganz offenen Lage in durchgezogenen Linien gezeigt und in der geschlossenen Lage in strichpunktierten Linien. Über die Vorteile der oben beschriebenen, vom Einguss entfernten Durchflusssteuerung hat der verlängerte Ventilzapfen den zusätzlichen Vorteil, den Durchfluss am Einguss mit einem konischen Ende 112 des Ventilzapfens 41 abzuschließen.
Das Verlängern des Ventilzapfens zur Schließung des Eingusses hat verschiedene Vorteile. Erstens verkürzt es die Spritztaktzeit. In früheren Ausführungsbeispielen wird thermisches Eingießen verwendet. Bei thermischem Eingießen beginnt die Plastizierung nicht bevor das Teil des vorangehenden Taktes aus dem Hohlraum ausgeworfen wurde. Das verhindert, dass Material durch den Einguss austritt, wenn das Teil gerade ausgeworfen wird. Bei Benützung eines Ventilzapfens kann jedoch die Plastizierung zugleich mit dem Öffnen der Form durchgeführt werden, wenn der Ventilzapfen geschlossen ist, wodurch durch einen früheren Plastizierungsbeginn die Taktzeit verkürzt wird. Die Benützung eines Ventilzapfens kann auch zu einer glatteren Eingussfläche an dem Teil führen.
Der Durchflusssteuerbereich ist in 12 vergrößert dargestellt. In durchgezogenen Linien ist der Ventilzapfen in der ganz geöffneten Lage gezeigt, in der maximaler Schmelzefluss erfolgen kann. Der Ventilzapfen weist eine konvexe Fläche 114 auf, die sich vom Rand 128 des Schaftes 102 des Ventilzapfens 41 zu einem Einschnürungsbereich 116 von verringertem Durchmesser verjüngt. Von dem Einschnürungsbereich 116 erweitert sich der Durchmesser des Ventilzapfens im Abschnitt 118 zur Verlängerung 110, die sich mit gleich bleibendem Durchmesser zum konischen Ende des Ventilzapfens erstreckt.
Im Durchflusssteuerbereich umfasst der Verteiler einen ersten Abschnitt, der durch eine Fläche 120 definiert wird, die sich zu einem Abschnitt mit verringertem Durchmesser verjüngt, der durch die Fläche 122 definiert ist. Von dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser erweitert sich der Verteilerkanal dann im Durchmesser in einem Abschnitt, der durch die Fläche 124 definiert ist, zu einem Auslass des Verteilers 126, der die Verbindung mit der Bohrung der Düse 20 herstellt. Die 11 und 12 zeigen die Passringdüsenart ähnlich den 1–3. Jedoch können andere Düsenarten benützt werden, wie z. B. eine mit Gewinde versehene Düse, wie sie in 8 gezeigt ist.
Wie oben festgestellt wurde, ist der Ventilzapfen in der ganz offenen Lage in durchgezogenen Linien gezeigt. In der 12 wird die Durchflusssteuerung erreicht und der Schmelzedurchfluss verringert, indem der Ventilzapfen 41 vorwärts auf den Einguss hin bewegt wird, wodurch die Breite des Spaltes 98 verringert wird. Somit nähert sich die Fläche 114 der Fläche 120 des Verteilers, um die Breite des Steuerspalts und die Schmelzeflussrate durch den Verteiler zum Einguss zu verringern.
Um Schmelzefluss aus der Verteilerbohrung 19 zu verhindern und den Spritztakt zu beenden, wird der Ventilzapfen nach vorne bewegt, so dass der Rand 128 des Ventilzapfens sich an dem Punkt 130, d. h. wo der Schaft 102 in die gekrümmte Fläche 114 übergeht, vorbei bewegt, wo die Fläche 122 anfängt, die den Abschnitt mit verringertem Durchmesser der Verteilerbohrung 19 definiert. Wenn sich der Rand 128 über den Punkt 130 der Verteilerbohrung hinaus bewegt hat, wird Schmelzefluss unterbunden, weil die Fläche des Ventilschaftes 102 gegen die Fläche 122 des Verteilers abdichtet. Der Ventilzapfen ist in strichpunktierten Linien dargestellt, wo der Rand 128 weit genug vorne ist, um eine Dichtung mit der Fläche 122 herzustellen. In dieser Lage ist der Ventilzapfen am Einguss jedoch noch nicht geschlossen. Um den Einguss zu schließen, bewegt sich der Ventilzapfen weiter nach vorne, während die Fläche des Schaftes 102 sich weiter mitbewegt, und er dichtet weiterhin mit der Fläche 122 des Verteilers ab, bis das Ende 112 des Ventilzapfens den Einguss verschließt.
Auf diese Art braucht der Ventilzapfen nicht so bearbeitet sein, um den Einguss und die Durchflussbohrung des Verteilers gleichzeitig zu schließen, weil der Schaft 102 mit der Fläche 122 eine Dichtung bildet, bevor der Einguss verschlossen wird. Es kommt hinzu, dass, weil der Ventilzapfen geschlossen wird, nachdem die Abdichtung im Verteiler erfolgt ist, die Ventilzapfenschließung keine unerwünschten Druckspitzen erzeugen wird. Gleichermaßen wird das Ende 112 des Ventilzapfens nicht den Schmelzefluss behindern, wenn der Ventilzapfen am Einguss geöffnet wird, weil, sobald der Ventilzapfen erst einmal genügend zurückgezogen wurde, um Schmelzefluss durch den Spalt 98 zu gestatten, das Ventilzapfenende 112 eine vorbestimmte Entfernung vom Einguss entfernt ist. Der Ventilzapfen kann von der ganz offenen Lage bis dorthin, wo eine Abdichtung zwischen dem Schaft 102 und der Fläche 122 erreicht ist, z. B. 6 mm zurücklegen, und weitere 6 mm, um den Einguss zu schließen. Somit hätte der Ventilzapfen eine Strecke von 12 mm zurückzulegen, 6 mm zur Durchflusssteuerung und 6 mm mit unterbundenem Durchfluss zur Schließung des Eingusses. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Streckenlängenbereiche für den Ventilzapfen beschränkt und andere Dimensionen können benützt werden.
Nachdem somit bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, werden dem Fachmann ohne weiteres verschiedene Änderungen, Abänderungen und Verbesserungen in den Sinn kommen. Solche Änderungen, Abänderungen und Verbesserungen sollen im Umfang der Erfindung eingeschlossen sein. Entsprechend ist die vorangehende Beschreibung nur als Beispiel zu verstehen und nicht als Beschränkung. Die Erfindung wird nur wie in den folgenden Ansprüchen definiert beschränkt.

Claims

Spritzformvorrichtung (1), umfassend: eine Spritzformdüse (21; 23), die mit einem Verteiler (15) gekoppelt ist, um eine Bohrung (17, 18; 19, 20) zu bilden und somit Material an einen Einguss (7; 9) einer Form (5, 25, 27) zu liefern, wobei die Bohrung ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss (7; 9) der Form (5, 25, 27) und ein zweites Ende zur Aufnahme des Materials aufweist; einen Ventilzapfen (41), der eine Fläche (45) aufweist, um einen Spalt (81) mit einer Fläche (47) der Bohrung (17, 18; 19, 20) von dem Einguss (7; 9) entfernt zu bilden, wobei die Größe des Spaltes (81) variabel steuerbar ist, um die Materialdurchflussrate durch den Einguss (7; 9) zu regulieren; einen Sensor (69), um einen Zustand zu erfassen, der mit der Materialdurchflussrate durch den Einguss (7; 9) hindurch in Beziehung steht; und einen Controller (PID1, CPU; PID2, CPU), um Information von dem Sensor (69) zu empfangen, wobei der Controller angepasst ist, um die Position des Ventilzapfens (41), durch die die Größe des Spaltes (81) gesteuert wird, auf der Grundlage der Information zu steuern, die von dem Sensor (69) empfangen wird, wobei der Controller den Zustand mit einem Sollzustand vergleicht und die Position des Ventilzapfens allein auf der Grundlage des Vergleiches steuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Größe des Spaltes (81) vergrößert ist, wenn der Ventilzapfen (41) von dem Einguss (9) zurückgezogen ist, und verkleinert ist, wenn der Ventilzapfen (41) in Richtung des Eingusses (9) verschoben ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Größe des Spaltes (81) verkleinert ist, wenn der Ventilzapfen (41) von dem Einguss (9) weg zurückgezogen ist, und vergrößert ist, wenn der Ventilzapfen (41) in Richtung des Eingusses (9) verschoben ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Spalt (81) mit einer Fläche der Bohrung (18; 20) der Düse gebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Spalt (81) mit einer Fläche einer Bohrung (17; 19) in dem Verteiler (15) gebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der erfasste Zustand ein Materialdruck ist, und die Vorrichtung ferner einen Druckwandler (69) umfasst, der mit der Bohrung (17, 18; 19, 20) gekoppelt ist, um den Materialdruck in der Bohrung zu erfassen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Druckwandler (69) mit der Düse gekoppelt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Druckwandler (69) mit dem Verteiler gekoppelt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) angepasst ist, um den Druck, der durch den Druckwandler (69) während eines Spritztaktes erfasst wird, mit einem Solldruckwert zu vergleichen und die Position des Ventilzapfens (41) während des Spritztaktes auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleiches einzustellen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) angepasst ist, um den erfassten Zustand, der mit der Materialdurchflussrate in Beziehung steht, mit einem Sollwert des erfassten Zustandes während des Spritztaktes zu vergleichen und den Ventilzapfen (41) derart einzustellen, dass der erfasste Zustand im Wesentlichen dem Sollwert des erfassten Zustandes folgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Druckwandler (69) mit der Bohrung (17, 18; 19, 20) an einer Stelle zwischen dem Einguss (9) und dem Spalt (81) gekoppelt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Ventilzapfen (41) einen Ventilzapfenkopf (43) umfasst, und eine Fläche des Ventilzapfenkopfes den Spalt (81) bildet, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: einen Stopfen (87), der in einer Ausnehmung des Verteilers (15) gegenüber einer Seite des Verteilers, auf der die Düse (23) angekoppelt ist, montiert ist, wobei der Stopfen eine Bohrung aufweist, durch die ein Schaft (102) des Ventilzapfens verläuft, wobei die Bohrung des Stopfens (87), durch die der Schaft verläuft, einen kleineren Durchmesser als der Ventilzapfenkopf (43) an dem breitesten Punkt des Ventilzapfenkopfes -aufweist, und die Ausnehmung des Verteilers (15) einen breiteren Durchmesser als der Durchmesser des Ventilzapfenkopfes an dem breitesten Punkt des Ventilzapfenkopfes aufweist, so dass der Ventilzapfen aus dem Verteiler von einer Seite des Verteilers, an der die Ausnehmung gebildet ist, ent fernt werden kann, wenn der Stopfen (87) aus dem Verteiler (15) entfernt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Ventilzapfen (41) einen Ventilzapfenkopf (43) umfasst, und eine Fläche (45) des Ventilzapfenkopfes (43) den Spalt (81) bildet und einen erhöhten Abschnitt (103, 109) aufweist, der die Oberfläche der Bohrung berührt, wenn der Ventilzapfen geschlossen ist, und einen vertieften Abschnitt (104) aufweist, der die Oberfläche der Bohrung nicht berührt, wenn der Ventilzapfen (41) geschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei die Fläche (104) des Ventilzapfenkopfes, die den Spalt (107) bildet, konusförmig ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Ventilzapfen (41) einen Schaft (102), einen hinteren Abschnitt, dessen Durchmesser von dem Schaft in Richtung des Eingusses (7; 9) zunimmt, und einen vorderen konusförmigen Abschnitt (95) umfasst, dessen Durchmesser in Richtung des Eingusses bis zu einem Punkt abnimmt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung mehrere Düsen (21; 23) zum Einspritzen von Material durch mehrere Eingüsse (7; 9) in einen oder mehrere Formhohlräume (5) umfasst, wobei jede Düse (21; 23) einen zugeordneten Ventilzapfen (41) aufweist, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) die Position jedes Ventilzapfens (41) auf der Grundlage eines erfassten Zustandes, der mit der Materialdurchflussrate durch den jedem Ventilzapfen zugeordneten Einguss (7; 9) in Beziehung steht, einzeln steuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, wobei der erfasste Zustand ein Materialdruck ist, und die Vorrichtung ferner mehrere Druckwandler (69) umfasst, die jeweils einer Spritzdüse (21; 23) entsprechen, wobei jeder Druckwandler (69) mit einer Bohrung (18; 20) in einer der Düsen (21; 23) gekoppelt ist, um den Materialdruck in der Bohrung zu erfassen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, die ferner ein Mittel (PID1, CPU; PID2, CPU) umfasst, um den erfassten Zustand während eines Spritztaktes mit einem Sollzustand zu vergleichen und die Position des Ventilzapfens (41) während des Spritztaktes gemäß dem Vergleich einzustellen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Ventilzapfen (41) sich von dem Spalt (81) bis zu dem Einguss (7; 9) erstreckt, um den Einguss zu verschließen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) auf der Grundlage von einem und nur einem erfassten Zustand, der mit der Materialdurchflussrate in Beziehung steht, steuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) einen PID-Algorithmus ausführt, damit der erfasste Zustand dem Sollwert des erfassten Zustandes im Wesentlichen folgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 21, wobei der Controller (PID1, CPU; PID2, CPU) auf der Grundlage von einem und nur einem erfassten Zustand, der mit der Materialdurchflussrate in Beziehung steht, steuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Fläche der Bohrung (20), die den Spalt (81) bildet, sich an einem Ende der Spritzdüse benachbart zu dem Verteiler (15) befindet.
Verfahren zum Betreiben einer Spritzformvorrichtung (1), die einen Verteiler umfasst, der mit mindestens einer Spritzdüse (15, 21; 15; 23) gekoppelt ist, um eine Bohrung (17, 18; 19, 20) zu bilden und somit Material an einen Einguss (7; 9) einer Form (5, 25, 27) zu liefern, wobei die Bohrung (17, 18; 19, 20) ein erstes Ende zur Verbindung mit dem Einguss der Form aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (A) Einspritzen von Material in den Verteiler und die mindestens eine Spritzdüse (15, 21; 15; 23) während eines Spritztaktes; (B) Erfassen eines Zustandes, der mit einer Rate in Beziehung steht, mit der Material durch den Einguss (7; 9) eingespritzt wird, während des Spritztaktes; und (C) Steuern der Rate in der Bohrung (17, 18; 19, 20) entfernt von dem Einguss (7; 9) auf der Grundlage des erfassten Zustandes, wobei der Steuerschritt umfasst, dass der erfasste Zustand mit einem Sollzustand verglichen wird, und Erhöhen und/oder Verringern der Rate während des Spritztaktes allein auf der Grundlage des Vergleiches.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Rate in dem Verteiler (15) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Rate in der mindestens einen Düse gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Rate an einem hinteren Ende der mindestens einen Düse (21; 23) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der erfasste Zustand der Materialdruck ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schritt (C) umfasst: Erhöhen und/oder Verringern einer Größe eines Spaltes (81) in der Bohrung (17, 18; 19, 20), durch den das Material zu dem Einguss (7; 9) strömt, um die Rate zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Spalt (81) sich in dem Verteiler (15) befindet.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Zustand in dem Verteiler erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Zustand in der mindestens einen Düse erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der erfasste Zustand die Position des Ventilzapfens ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der erfasste Zustand die Last auf dem Ventilzapfen ist.