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Die Erfindung betrifft das Gebiet
der ventilgesteuerten Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtungen und insbesondere
eine derartige Vorrichtung, die eine Vorrichtung enthält, mit
der sämtliche
Ventilstifte zwischen mehr als zwei Positionen gleichzeitig und genau
bewegt werden.
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Eine gattungsgemäße Spritzgießvorrichtung ist
aus der
DE 196 11 880 bekannt,
mit einem hydraulischen Betätigungsmechanismus
zur gleichzeitigen Bewegung einer Vielzahl von Ventilnadeln, die
sich in eine Vielzahl von Düsen
erstrecken, um die Angussöffnungen
zu öffnen
und zu schließen.
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Hydraulikmechanismen zum Betätigen von Spritzgieß-Ventilstiften
sind wohlbekannt. In einigen Anwendungen wie etwa jenen, die mit
Lebensmitteln in Beziehung stehen, ist jedoch ein Hydraulikfluid
in der Gießform
nicht zulässig.
In diesen Fällen
werden oftmals Druckluft-Betätigungsmechanismen
verwendet, die jedoch ihrerseits für manche Anforderungen keine
ausreichend hohe Leistung besitzen. Aus dem Patent
US 4.212.627 , erteilt am 15. Juli
1980 an den Anmelder, ist ein mechanischer Mechanismus bekannt,
mit dem mehrere Ventilstifte gleichzeitig zwischen geöffneten
und geschlossenen Positionen bewegt werden. Obwohl dieser Zweipositions-Betätigungsmechanismus
für viele
Anwendungen zufriedenstellend ist, kann er für Anwendungen wie etwa einen
Mehrschicht-Guß nicht
verwendet werden, da hierbei die Ventilstifte während jedes Einspritzzyklus zwischen
drei oder vier Positionen bewegt werden müssen.
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Aus der kanadischen Anmeldung mit
der lfd. Nr. 2.192.611 an Schramm u. a., offengelegt am 20. August
1997, ist ebenfalls ein Mechanismus zum Bewegen der Ventilstifte
bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu beseitigen
und eine verbesserte ventilgesteuerte Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
zu schaffen, die einen Betätigungsmechanismus
besitzt, mit dem sämtliche
Ventilstifte zwischen mehr als zwei verschiedenen Positionen gleichzeitig und
genau bewegt werden können,
ohne daß eine Hydraulik
in der Gießform
erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
enthält
wenigstens einen Schmelzeverteiler, mehrere beheizte Düsen, die
in einer Gießform
angebracht sind, längliche
Ventilstifte, die sich in einer ersten Richtung durch eine Mittelbohrung
in jeder beheizten Düse
hin und her bewegen, eine Ventilstiftplatte, die in der Gießform in
der Weise angebracht ist, daß sie
in der ersten Richtung hin und her beweglich ist, wobei sich die
Ventilstifte von der Ventilstiftplatte nach vorn erstrecken, eine
Betätigungseinrichtung,
die sich von der Ventilstiftplatte nach hinten erstreckt, und wenigstens
ein längliches
Noc??kenelement, das in der Gießform
in der Nähe
der Ventilstiftplatten-Betätigungseinrichtung
so angebracht ist, daß sie
in einer zweiten Richtung quer zur ersten Richtung hin und her beweglich
ist, wobei die Ventilstiftplatten-Betätigungseinrichtung oder das
wenigstens eine längliche
Nockenelement mehrere diagonal verlaufende Rillen aufweist, die
dem wenigstens einen länglichen
Nockenelement bzw. der Ventilstiftplatten-Betätigungseinrichtung zugewandt
sind, das wenigstens eine längliche
Nockenelement bzw. die Ventilstiftplatten-Betätigungseinrichtung mehrere seitlich
vorstehende Gleiteinrichtungen aufweist, wovon jede sich in eine
der diagonal verlaufenden Rillen erstreckt, und die Bewegung des
wenigstens einen länglichen
Nockenelements in der zweiten Richtung die Ventilstiftplatten-Betätigungseinrichtung,
die Ventilstiftplatte und die daran befestigten Ventilstifte in der
ersten Richtung bewegt. Die Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung enthält ferner
einen Betätigungsmechanismus,
der das wenigstens eine längliche
Nockenelement wenigstens zwischen einer ersten, einer zweiten und
einer dritten Position bewegt, um sämtliche länglichen Ventilstifte in der
Weise anzutreiben, daß sie
während
jedes Einspritzzyklus gleichzeitig und genau in einer der wenigstens ersten,
zweiten und dritten Positionen anhalten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindungen werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung
zweckmäßiger Ausführungen,
die auf die beigefügte
Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Abschnitts einer Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
in der geschlossenen Position, die einen Betätigungsmechanismus gemäß einer
zweckmäßigen Ausführung der
Erfindung enthält;
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2 eine ähnliche
Ansicht wie in 1, in der
jedoch die Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
geöffnet
ist;
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3 eine
Teilschnittansicht längs
der Linie 3-3 in 2,
die den Betätigungsmechanismus
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung zeigt;
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4 eine
aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt des
Betätigungsmechanismus
zeigt;
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5 eine
perspektivische Ansicht, in der die diagonalen Rillen in den Seitenflächen des
länglichen
Betätigungselements
sowie die Noc??kenstäbe deutlich
gezeigt sind;
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6 eine
Teilschnittansicht ähnlich 3, in der jedoch der Betätigungsmechanismus
gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt ist;
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7–9 Schnittansichten des in 6 gezeigten Hydraulikbetätigungsmechanismus
in verschiedenen Positionen;
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10 eine
Teilschnittansicht ähnlich 3, in der jedoch ein Betätigungsmechanismus
gemäß einer
nochmals weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt ist;
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11 eine
Teilschnittansicht ähnlich 3, in der jedoch ein Betätigungsmechanismus
gemäß einer
nochmals weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt ist; und
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12, 13 Schnittansichten des Hydraulikbetätigungsmechanismus
von 11 in verschiedenen
Positionen.
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In den 1 und 2 ist ein Abschnitt eines ventilgesteuerten
Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems
zum Gießen
von Fünfschicht-Vorformlingen oder
anderen Produkten durch Kombination aufeinanderfolgender und/oder
gleichzeitiger Einspritzvorgänge
gezeigt. Zwischen zwei äußeren Schichten und
einer Mittelschicht aus einem Polypropylen-Terephthalat-Material (PET) sind zwei
Schichten aus einem Sperrmaterial wie etwa Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer
(EVOH) oder Nylon ausgebildet. In einer Gießform 12, deren hintere
Enden 14 an die vordere Fläche 16 eines vorderen
Stahl-Schmelzeverteilers 18 stoßen, sind mehrere beheizte
Düsen 10 angebracht.
Durch Öffnungen 22 in
dem vorderen Schmelzeverteiler 18 verlaufen wärmeisolierende Schmelzetransport-Abstandshalter 20,
die zwischen dem vorderen Schmelzeverteiler 18 und einem
hinteren Schmelzeverteiler 26 einen isolierenden Luftzwischenraum 24 schaffen.
Obwohl die Gießform 12 in Abhängigkeit
von der Anwendung eine große
Anzahl von Platten besitzen kann, sind im vorliegenden Fall nur
eine Düsenhalteplatte 28,
eine Verteilerhalteplatte 30, eine Abstandshalterplatte 32 und
eine Gegenplatte 34, die aneinander durch Schraubbolzen 36 befestigt
sind, sowie eine Hohlraumhalteplatte 38 gezeigt, um die
Darstellung zu vereinfachen. Das vordere Ende 40 jeder
beheizten Düse 10 ist
auf einen Anguß 42 ausgerichtet,
der sich durch einen gekühlten
Angußeinsatz 44 in
einen Hohlraum 46 erstreckt. Dieser Hohlraum 46 für die Herstellung
von Getränkeflaschen-Vorformlingen
erstreckt sich in herkömmlicher
Weise zwischen einem (nicht gezeigten) Hohlraumeinsatz und einem
gekühlten
Gießformkern 47.
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Jede Düse wird durch ein einteilig
ausgebildetes elektrisches Heizelement, das einen elektrischen Anschluß 48 besitzt,
beheizt. Jede beheizte Düse 10 sitzt
in einer Öffnung 50 in
der Düsenhalteplatte 28,
wobei ein hinterer Kranzabschnitt 52 der beheizten Düse 10 in
einem kreisförmigen
Anordnungssitz 54 aufgenommen ist, der durch die Öffnung 50 verläuft. Dadurch
wird zwischen der beheizten Düse 10 und
der umgebenden Gießform 12,
die durch Pumpen von Kühlwasser
durch Kühlleitungen 58 gekühlt wird,
ein isolierender Luftzwischenraum 56 geschaffen. Der vordere
Schmelzeverteiler 18 wird durch ein einteilig ausgebildetes
elektrisches Heizelement 60 beheizt und ist von der gekühlten Düsenhalteplatte 28 durch
einen isolierenden Luftzwischenraum 62 getrennt. Der hintere
Schmelzeverteiler 26 wird durch ein einteilig ausgebildetes
elektrisches Heizelement 64 auf eine von der Betriebstemperatur
des vorderen Schmelzeverteilers 18 verschiedene Betriebstemperatur
geheizt. Der hintere Schmelzeverteiler 26 ist von der Verteilerhalteplatte 30 durch
isolierende Abstandshalter 66 beabstandet, um dazwischen
einen isolierenden Luftzwischenraum 68 zu schaffen.
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In jeder Öffnung 72 im vorderen
Schmelzeverteiler 18 sitzt eine Schmelzeaufteilungsbuchse 70, die
jeweils auf eine beheizte Düse 10 ausgerichtet
ist. Ein erster Schmelzedurchlaß 74 verzweigt
in den vorderen Schmelzeverteiler 18 und verläuft zu einer
jeweiligen Schmelzeaufteilungsbuchse 70 und führt somit
von einem (nicht gezeigten) gemeinsamen Einlaß durch jede beheizte Düse 10 zum
darauf ausgerichteten Anguß 42.
Ein zweiter Schmelzedurchlaß 76 verzweigt
in den hinteren Schmelzeverteiler 26 und verläuft von
einem (nicht gezeigten) gemeinsamen Einlaß durch jeden Schmelzetransport-Abstandshalter 20 und
jede beheizten Düse 10 zum
darauf ausgerichteten Anguß 42.
Die beheizten Düsen 10 besitzen
jeweils einen inneren und einen äußeren ringförmigen Schmelzekanal,
der sich um einen mittigen Schmelzekanal 78 erstreckt,
wie aus der kanadischen Patentanmeldung lfd. Nr. 2.219.235 mit dem Titel "Five Layer Injection
Molding Operators Having Four Position Valve Member Actuating Mechanism", eingereicht am
23. Oktober 1997 vom Anmelder, bekannt ist.
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Jede beheizte Düse 10 nimmt einen
länglichen
Ventilstift 80 auf, der sich durch seinen mittigen Schmelzekanal 78 erstreckt
und dabei auf den Anguß 42 ausgerichtet
ist. Der Ventilstift 80 erstreckt sich rückwärtig durch
die darauf ausgerichtete Schmelzeaufteilungsbuchse 70 und
durch darauf ausgerichtete Bohrungen 82 und 84 durch
den hinteren Schmelzeverteiler 26 und die Verteilerhalteplatte 30.
Jeder längliche
Ventilstift 80 besitzt ein vorderes Ende 86, das
in den ausgerichteten Anguß 42 eingepaßt ist,
sowie einen hinteren Kopf 88, der an einer Ventilstiftplatte 90 befestigt
ist.
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Führungsstifte 92 mit
Buchsen 94 sind mittels Schrauben 96 so befestigt,
daß sie
sich zwischen der Verteilerhalteplatte 30 und der Gegenplatte 34 erstrecken.
Die Ventilstiftplatte 90 ist in der Gießform in der Weise angebracht,
daß sie
sich auf den Führungsstiften 92 vorwärts und
rückwärts hin
und her bewegt. Eine Unterstützungssäule 98 ist
durch eine Schraube 100 an der Verteilerhalteplatte 30 befestigt. Die
Ventilstiftplatte 90 besitzt einen vorderen Abschnitt 102 und
einen hinteren Abschnitt 104. Die Ventilstifte 80 sind
durch Bohrungen 106 in den vorderen Abschnitt 102 eingesetzt,
wobei die vorderen und hinteren Abschnitte 102 und 104 mittels
Schrauben 108 aneinander befestigt sind, um die Ventilstifte 80 an
der Ventilstiftplatte 90 zu befestigen.
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In dieser Ausführung besitzt die Ventilstiftplatte 90 ein
Paar beabstandeter, länglicher
Betätigungsstäbe 110,
die an ihrer hinteren Fläche 112 mittels
Schrauben 114 in der Weise befestigt sind, daß sie sich
zueinander parallel erstrecken. Wie gezeigt, erstrecken sich ein
Paar länglicher
Nockenstäbe 116 zwischen
dem Paar länglicher
Betätigungsstäbe 110. Diese
Nockenstäbe 116,
die sich ebenfalls parallel zueinander erstrecken, sind an einer
Nockenstab-Halteplatte 118 angebracht,
die an der Gegenplatte 34 mittels Schraubbolzen 120 befestigt
ist. Wie ebenfalls in 4 gezeigt
ist, ist jeder Nockenstab 116 in der Weise angebracht,
daß er
in Längsrichtung auf
einer Reihe geradliniger Wälzlager 122 gleitet, die
in der Noc??kenstab-Halteplatte 118 angebracht sind. Eine
weitere Reihe Wälzlager 124 ist
an der hinteren Fläche 126 angebracht,
die an die vordere Fläche 128 der
Gegenplatte 34 stößt.
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Wie am besten in den 4 und 5 gezeigt ist,
besitzt jeder der an der Ventilstiftplatte 90 befestigten
länglichen
Betätigungsstäbe 110 eine
Seitenfläche 130,
die einer Seitenfläche 132 des
benachbarten Nockenstabs 116 zugewandt ist. Die Seitenfläche 130 jedes
Betätigungsstabs 110 besitzt
eine Anzahl von Rillen 134, die sich darin diagonal erstrecken
und in denen jeweils ein rechtwinkliger Gleitblock 136 sitzt.
Die Gleitblöcke 136 sind
an den Betätigungsstäben 110 mittels
Schraubbolzen 138 befestigt. Die Seitenflächen 132 der
Nockenstäbe 116 besitzen
ebenfalls Rillen 140, die sich diagonal im wesentlichen
unter dem gleichen Winkel wie die Rillen 134 in den Betätigungsstäben 110 erstrecken.
Die Gleitblöcke 136 stehen
von der Seitenfläche 130 des Betätigungsstabs 110 nach
außen
vor und sind in die Rillen 140 in der angrenzenden Seitenfläche 132 des benachbarten
Noc??kenstabs 116 eingepaßt. Die Gleitblöcke 136,
die an jedem der Betätigungsstäbe 110 befestigt
sind, gleiten in den Rillen 140 im benachbarten Nockenstab 116,
der sich in Längsrichtung
nicht bewegen kann. Wenn daher die Nockenstäbe 116 in Längsrichtung
rückwärts und
vorwärts betätigt werden,
werden die Betätigungsstäbe 110 mit
der Ventilstiftplatte 90 und den daran befestigen Ventilstiften 80 vorwärts und
rückwärts hin
und her bewegt. Die Betätigungsstäbe 110,
die Nockenstäbe 116 und
die Gleitblöcke 136 sind
durch einen geeigneten Prozeß in
der Weise behandelt, daß sie
verschleißbeständig sind.
Obwohl die in dieser Ausführung
gezeigten Gleitblöcke 136 an
den Betätigungsstäben 110 befestigt
sind, können
sie in anderen Ausführungen
an den Nockenstäben 116 befestigt
sein, um in den Rillen 134 in den Betätigungsstäben 110 zu gleiten.
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Wie in 3 gezeigt
ist, sind die beiden Nockenstäbe 116 an
einem Jochelement 142 befestigt, das durch einen Betätigungsmechanismus 144 gemäß einer
Ausführung
der Erfindung angetrieben wird, der ein mittels Schraubbolzen 148 an
der Gießform 12 befestigtes
Außengehäuse 146 aufweist.
Der Betätigungsmechanismus 144 enthält eine
Antriebsmutter 150, die sich längs einer Antriebsschraube 152 bewegt,
wenn die Schraube 152 gedreht wird. Die Antriebsmutter 150 ist
an einem zylindrischen Schubübertragungsrohr 154 befestigt,
das seinerseits am Jochelement 142 befestigt ist. Die Antriebsschraube 152,
die ein Schublager 156 aufweist, wird durch einen Gleichstrommotor 158 über einen
Antriebsriemen 160, der sich zwischen Riemenscheiben 162 und 164 erstreckt,
angetrieben. In dieser Ausführung
ist der Betätigungsmechanismus 144 ein elektromechanischer,
linearer Aktuator, der von Jasta-Dynact
hergestellt wird. Der Elektromotor 158 ist so beschaffen,
daß er
die Nockenstäbe 116 und
daher sämtliche
Ventilstifte 80 während
des Einspritzzyklus gleichzeitig zwischen vier verschiedenen Positionen
bewegt. In anderen Ausführungen
kann der Elektromotor 158 so beschaffen sein, daß er die
Ventilstifte 80 in anderen Einspritzzyklen zwischen drei oder
fünf verschiedenen
Positionen gleichzeitig bewegt.
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Im Gebrauch ist das Spritzgießsystem
wie in den 1 und 2 gezeigt aufgebaut und arbeitet
in der Weise, daß Fünfschicht-Vorformlinge
oder andere Produkte geformt werden. Zunächst wird an das Heizelement 60 im
vorderen Schmelzeverteiler 18 und an die Heizelemente in
den beheizten Düsen 10 elektrische
Leistung angelegt, um den vorderen Schmelzeverteiler 18 und
die Heizelemente in den beheizten Düsen 10 auf die Betriebstemperatur
des durch den mittigen Schmelzekanal 78 in jeder beheizten
Düse 10 eingespritzten
Kunststoffs zu erwärmen.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist
dieses Material ein Polyethylen-Terephthalat-Material (PET),
das eine Schmelztemperatur von ungefähr 296°C (565°F) hat. Außerdem wird an das Heizelement 64 im
hinteren Schmelzeverteiler 26 elektrische Leistung angelegt,
um den hinteren Schmelzeverteiler 26 auf die Betriebstemperatur
des Kunststoffs zu erwärmen,
der in den inneren ringförmigen
Schmelzekanal in jeder beheizten Düse 10 eingespritzt
wird. Dieser Kunststoff ist gewöhnlich
ein Sperrmaterial wie etwa Ethylen-Vinyl-Copolymer (EVOH), der eine Betriebstemperatur
von ungefähr
204°C (400°F) hat, dieses
Sperrmaterial kann jedoch auch ein von Nylon verschiedenes Material
sein. Den Kühlleitungen 58 wird
Wasser zugeführt,
um die Gießform 12 und
die Angußeinsätze 44 zu
kühlen.
Dann wird heiße,
mit Druck beaufschlagte Schmelze von getrennten (nicht gezeigten)
Einspritzzylindern in den ersten und in den zweiten Schmelzedurchlaß 74 bzw. 76 entsprechend
einem vorgegebenen Einspritzzyklus eingespritzt. Der erste Schmelzedurchlaß 74 verzweigt
in den vorderen Schmelzeverteiler 18 und verläuft an jede
Schmelzeaufteilungsbuchse 70, wo die Schmelze erneut aufgeteilt
wird und in den mittigen Schmelzekanal 78 um das längliche
Ventilstiftelement 80 sowie in den äußeren ringförmigen Schmelzekanal der ausgerichteten
beheizten Düse 10 fließt. Der
zweite Schmelzedurchlaß 76 verzweigt
in den hinteren Schmelzeverteiler 26 und verläuft durch
eine mittige Bohrung 166 in jedem Schmelzetransport-Abstandshalter 20 zum
inneren ringförmigen
Schmelzekanal in jeder beheizten Düse 10.
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Der Fluß von PET vom ersten Schmelzedurchlaß 74 und
des Sperrmaterials vom zweiten Schmelzedurchlaß 76 durch jeden Anguß 42 in
den Hohlraum 46 wird durch den Betätigungsmechanismus 144 gesteuert,
der die länglichen
Ven tilstifte 80 während
des Einspritzzyklus folgendermaßen
zwischen einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten
Position hin und her bewegt. Zunächst befinden
sich die Ventilstiftplatte 90 und die daran befestigten
Ventilstifte 80 in einer ersten, vorderen, geschlossenen
Position, die in 1 gezeigt
ist und in der das vordere Ende 86 jedes Ventilstifts 80 im
darauf ausgerichteten Anguß 42 sitzt.
Das den Elektromotor 158 entsprechend dem Einspritzzyklus
steuernde Programm aktiviert dann den Elektromotor 158,
damit er das Paar Nockenstäbe 116 um
eine genau festgelegte Strecke nach rechts (in Fig.) zieht und dann
anhält.
Dadurch zieht das Paar Betätigungsstäbe 110 die
Ventilstiftplatte 90 und die daran befestigten Ventilstifte 80 in
eine zweite, teilweise geöffnete
Position zurück.
In dieser zweiten Position ist jeder Ventilstift 80 ausreichend
weit zurückgezogen, damit
PET vom äußeren ringförmigen Schmelzekanal
in jeder beheizten Düse 10 durch
den Anguß 42 in
den Hohlraum 46 fließen
kann, wo ein Teil von ihm an den Seiten des Hohlraums 46 anhaftet.
Nachdem eine vorgegebene Anfangsmenge von PET in die Hohlräume 46 eingespritzt
worden ist, wird der Elektromotor 158 erneut aktiviert,
um das Paar Nockenstäbe 116 eine
genau festgelegte Strecke weiter nach rechts (in 3) zu ziehen und dann anzuhalten. Dadurch
werden die Ventilstifte 80 gleichzeitig in eine dritte,
weiter geöffnete
Position zurückgezogen, in
der sowohl PET vom äußeren ringförmigen Schmelzekanal
als auch ein Sperrmaterial vom inneren ringförmigen Schmelzekanal gleichzeitig
durch die Angüsse 42 in
die Hohlräume 46 fließen können. Der
Fluß des
weniger viskosen Sperrmaterials teilt die PET-Strömung in
zwei äußere Schichten
auf.
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Nach dem Herstellen des gleichzeitigen
Fließens
von PET und des Sperrmaterials aktiviert das Programm den Elektromotor 58 erneut,
damit er das Paar Nockenstäbe 116 um eine
weitere genau festgelegte Strecke nach rechts (in 3) zieht. Dadurch werden die Ventilstifte 80 in
eine vierte, vollständig geöffnete Position
zurückgezogen.
In dieser vollständig
geöffneten
Position sind die vorderen Enden 86 der Ventilstifte 80 ausreichend
weit zurückgezogen, damit
außerdem
ein gleichmäßiges Fließen von
PET von den mittigen Schmelzekanälen 78 durch
die Angüsse 42 in
die Hohlräume 46 möglich ist.
Dieser innere Fluß von
PET teilt seinerseits den Fluß des Sperrmaterials
beiderseits der Innenschicht von PET in zwei Schichten auf.
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Wenn die Hohlräume 46 nahezu vollständig gefüllt sind,
aktiviert das Programm den Elektromotor 158 in entgegengesetzter
Richtung, um das Paar Nockenstäbe 116 eine
genau festgelegte Strecke nach links (in 3) zu bewegen, um die Ventilstifte 80 in ihre
zweite Position zurückzustellen,
wodurch der Fluß von
PET vom mittigen Schmelzekanal 78 und der Fluß des Sperrmaterials
vom inneren ringförmigen
Schmelzekanal unterbrochen werden. Nachdem eine weitere geringere
Menge PET in die vollständig gefüllten Hohlräume 46 eingespritzt
worden ist, wird der Elektromotor 158 erneut aktiviert,
um das Paar Noc??kenstäbe
116 um eine weitere genau festgelegte Strecke nach links (in 3) zu bewegen, wodurch die
Ventilstifte 80 vorwärts
bewegt werden und dann in die erste, geschlossene Position zurückkehren.
Nach einer kurzen Abkühlungsperiode
wird die Gießform 12 für einen
Auswurf des Produkts geöffnet.
Nach dem Auswurf wird die Gießform 12 erneut geschlossen,
woraufhin der Zyklus kontinuierlich nach jeweils 15 bis 30 Sekunden
mit einer Frequenz wiederholt wird, die von der Wanddicke und von
der Anzahl sowie von der Größe der Hohlräume 46 und von
den genauen Gießmaterialien
abhängt.
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In den 6 bis 9 ist ein Abschnitt eines
ventilgesteuerten Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems mit einem Betä tigungsmechanismus
gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt. Die Elemente dieser Ausführung, die mit jenen in der obenbeschriebenen
Ausführung übereinstimmen, werden
unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben und erläutert. In
dieser Ausführung sind
die Düsen 10,
die vorderen und hinteren Verteiler 18, 26, die
Betätigungsstäbe 110 und
die Nockenstäbe 116 die
gleichen wie in der obigen Ausführung, so
daß deren
Beschreibung und deren Funktionsweise nicht wiederholt zu werden
braucht. In dieser Ausführung
werden jedoch die Nockenstäbe 116 durch einen
Vierpositions-Hydraulikbetätigungsmechanismus 168 und
nicht durch den obenbeschriebenen elektromechanischen Betätigungsmechanismus 144 angetrieben.
In dieser Ausführung
enthält
der Hydraulikbetätigungsmechanismus 168 einen
ersten Kolben 170, der in einem vorderen Zylinder 172 sitzt, und
einen zweiten Ringkolben 174 sowie einen dritten Kolben 176,
die im hinteren Zylinder 178 sitzen. Die beiden Zylinder 172, 178 sind
aufeinander ausgerichtet und durch äußere Stahlkörperteile 180 gebildet,
die aneinander mittels Schrauben 182 befestigt sind. Der
erste Kolben 170 besitzt einen Kopfabschnitt 184,
der im vorderen Zylinder 172 sitzt, und einen Schaftabschnitt 186,
der sich aus dem vorderen Zylinder 172 nach vorn erstreckt
und mittels eines Stifts 188 mit dem Jochelement 142 verbunden
ist, das sich zwischen den beiden Nockenstäben 116 erstreckt.
Der zweite Ringkolben 174 sitzt im hinteren Zylinder 178.
Der dritte Kolben 176 besitzt einen Kopfabschnitt 190,
der im hinteren Zylinder 178 sitzt, und einen Schaftabschnitt 192,
der sich nach vorn durch den zweiten Ringkolben 174 und
aus dem hinteren Zylinder 178 in den vorderen Zylinder 172 erstreckt,
um am Kopfabschnitt 184 des ersten Kolbens 170 anzuschlagen.
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Wie ersichtlich ist, sind eine erste
und eine zweite Hydraulikleitung 194, 196 von
einer gesteuerten (nicht ge zeigten) Hydraulikdruckquelle beiderseits
des ersten Kolbens 170 mit dem vorderen Zylinder 172 verbunden.
Eine dritte Hydraulikleitung 198 von der Hydraulikdruckquelle
ist mit dem hinteren Zylinder 178 vor dem zweiten Ringkolben 174 verbunden.
Eine vierte Hydraulikleitung 200 von der Hydraulikdruckquelle
ist mit dem hinteren Zylinder 178 zwischen dem zweiten
Ringkolben 174 und dem dritten Kolben 176 verbunden.
Eine fünfte
Hydraulikleitung 202 von der Hydraulikdruckquelle ist mit
dem hinteren Zylinder 178 hinter dem dritten Kolben 176 verbunden.
Diese Hydraulikleitungen 194, 196, 198, 200 und 202 erstrecken
sich von der (nicht gezeigten) Quelle, die die verschiedenen Leitungen
mit einem Hydraulikdruck gemäß einem
vorgegebenen Programm beaufschlagt, das in Übereinstimmung mit dem Einspritzzyklus
so gesteuert wird, daß die
Ventilstifte 80 während
des Einspritzzyklus wie im folgenden erläutert zwischen einer ersten,
einer zweiten, einer dritten und einer vierten Position hin und
her bewegt werden.
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Zunächst wird von der zweiten Hydraulikleitung 196 an
den vorderen Zylinder 172 hinter dem ersten Kolben 170 ein
Hydraulikdruck angelegt, ferner wird von der fünften Hydraulikleitung 202 an
den hinteren Zylinder 178 hinter dem dritten Kolben 176 ein
Hydraulikdruck angelegt, der die beiden Kolben 170, 176 nach
vorn in die in 7 gezeigte
Position antreibt. Dadurch werden wiederum die Ventilstiftplatte 90 und
die daran befestigten Ventilstifte 80 gleichzeitig in die
in 1 gezeigte erste,
vordere geschlossene Position bewegt, in der das vordere Ende 86 jedes
Ventilstifts 80 in dem ausgerichteten Anguß 42 sitzt.
Dann wird der Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulikleitung 196 entlastet,
außerdem
wird von der ersten Hydraulikleitung 194 an den ersten Zylinder 172 vor
dem ersten Kolben 170 ein Hydraulikdruck angelegt, der
den ersten Kolben 170 rückwärts in die
in 8 gezeigte Po sition
antreibt. Dadurch werden gleichzeitig die Ventilstifte 80 in
die zweite teilweise geöffnete
Position zurückgezogen. In
dieser zweiten teilweise geöffneten
Position ist jeder Ventilstift 80 ausreichend weit zurückgezogen, damit
PET von dem äußeren ringförmigen Schmelzekanal
in jeder beheizten Düse 10 durch
den ausgerichteten Anguß 42 in
den ausgerichteten Hohlraum 46 fließen kann, wo ein Teil an den
Seiten des Hohlraums 46 anhaftet.
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Nachdem eine vorgegebene Anfangsmenge PET
in die Hohlräume 46 eingespritzt
worden ist, wird von der dritten Hydraulikleitung 198 an
den hinteren Zylinder 178 vor dem zweiten Ringkolben 174 ein
Hydraulikdruck angelegt, der den zweiten Ringkolben 174 rückwärts antreibt,
wodurch der erste Kolben 170 in die in 6 gezeigte Position zurückgezogen
wird. Dadurch werden die Ventilstifte 80 gleichzeitig in
eine dritte, weiter geöffnete
Position zurückgezogen,
in der sowohl PET vom äußeren Schmelzekanal
als auch ein Sperrmaterial vom inneren ringförmigen Schmelzekanal gleichzeitig
durch die Angüsse 42 in die
Hohlräume 46 eingespritzt
werden. Der Fluß des weniger
viskosen Sperrmaterials teilt die Strömung von PET in zwei äußere Schichten.
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Nachdem der gleichzeitige Fluß von PET und
dem Sperrmaterial hergestellt worden ist, wird der Hydraulikdruck
von der dritten Hydraulikleitung 198 und von der fünften Hydraulikleitung 202 entlastet,
wodurch die Kolben 170, 174 und 176 vollständig in
die in 9 gezeigte Position
zurückgezogen
werden. Dadurch werden die Ventilstifte 80 weiter in die vierte,
vollständig
geöffnete
Position zurückgezogen, so
daß auch
ein gleichzeitiges Fließen
von PET von den mittigen Schmelzekanälen 78 durch die Angüsse 42 in
die Hohlräume 46 möglich ist.
Dieser innere Fluß von
PET teilt wiederum den Fluß des
Sperrmaterials in zwei Schichten beiderseits einer inneren Schicht
aus PET.
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Wenn die Hohlräume 46 nahezu ganz
gefüllt sind,
wird von der fünften
Hydraulikleitung 202 an den hinteren Zylinder 178 hinter
dem dritten Kolben 176 erneut ein Hydraulikdruck angelegt,
der die Kolben 170, 174, 176 in die in 8 gezeigte Position zurückstellt.
Dadurch kehren die Ventilstifte 80 gleichzeitig in die
zweite teilweise geöffnete
Position zurück,
wodurch der Fluß von
PET vom mittigen Schmelzekanal 78 und der Fluß des Sperrmaterials vom
inneren ringförmigen
Schmelzekanal angehalten werden. Nachdem eine weitere kleine Menge PET
eingespritzt worden ist, um die Hohlräume 46 vollständig zu
füllen,
wird der Hydraulikdruck von der ersten Hydraulikdruckleitung 194 entlastet
und wird der Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulikleitung 196 an
den vorderen Zylinder 172 hinter dem ersten Kolben 170 erneut
angelegt, um den ersten Kolben in die in 7 gezeigte Position anzutreiben. Dadurch kehren
die Ventilstifte 80 in die erste geschlossene Position
zurück.
Nach einer kurzen Kühlungsperiode wird
die Gießform 12 zum
Auswerfen geöffnet.
Nach dem Auswerfen wird die Gießform 12 geschlossen und
wird der Zyklus in jeweils 15 bis 30 Sekunden mit einer Frequenz
wiederholt, die von der Wanddicke und von der Anzahl und der Größe der Hohlräume 46 und
von den genauen gegossenen Materialien abhängt.
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In 10 ist
ein Abschnitt eines ventilgesteuerten Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems
mit einem anderen Vierpositions-Hydraulikbetätigungsmechanismus gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführung sind die Düsen 10,
die vorderen und hinteren Verteiler 18, 26, die Betätigungsstäbe 110 und
die Noc??kenstäbe
116 die gleichen wie in der obigen Ausführung, weshalb ihre Beschreibung
nicht wiederholt werden muß.
In dieser Ausführung
enthält
jedoch der Hydraulikbetätigungsmechanismus 204 einen
in einem vorderen Zylinder 208 sitzenden ersten Kolben 206,
einen in einem mittleren Zylinder 212 sitzenden zweiten
Kolben und einen in einem hinteren Zylinder 216 sitzenden
dritten Kolben 214. Die Zylinder 208, 212 und 216 sind
aufeinander ausgerichtet und durch äußere Stahlkörperteile 218 gebildet,
die aneinander mittels Schrauben 220 befestigt sind. Der
erste Kolben 206 besitzt einen im vorderen Zylinder 208 sitzenden Kopfabschnitt 222 und
einen Schaftabschnitt 224, der sich vom vorderen Zylinder 208 nach
vorn erstreckt und mittels eines Stifts 188 mit dem Jochelement 142 verbunden
ist, das sich zwischen den beiden Nockenstäben 116 erstreckt.
Der zweite Kolben 210 besitzt einen im mittleren Zylinder 212 sitzenden Kopfabschnitt 228 und
einen Schaftabschnitt 230, der sich aus dem mittleren Zylinder 212 nach
vorn und in den vorderen Zylinder 208 erstreckt, um am Kopfabschnitt 222 des
ersten Kolbens 206 anzuschlagen. Der dritte Kolben 214 besitzt
einen im hinteren Zylinder 216 sitzenden Kopfabschnitt 232 und einen
Schaftabschnitt 234, der sich aus dem hinteren Zylinder 216 nach
vorn in den mittleren Zylinder 212 erstreckt, um am Kopfabschnitt 228 des
zweiten Kolbens 210 anzuschlagen.
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Wie gezeigt, sind eine erste Hydraulikleitung 236 und
eine zweite Hydraulikleitung 238 mit dem vorderen Zylinder 208 beiderseits
des ersten Kolbens 206 verbunden. Eine dritte Hydraulikleitung 240 und
eine vierte Hydraulikleitung 242 sind mit dem mittleren
Zylinder 212 beiderseits des zweiten Kolbens 210 verbunden.
Eine fünfte
Hydraulikleitung 244 und eine sechste Hydraulikleitung 246 sind
mit dem hinteren Zylinder 216 beiderseits des dritten Kolbens 214 verbunden.
Diese Hydraulikleitungen 236 bis 246 erstrecken
sich von einer (nicht gezeigten) Quelle, die an die verschiedenen
Leitungen einen Hydraulikdruck entsprechend einem vorgegebenen Programm,
das in Übereinstimmung
mit dem Einspritzzyklus gesteuert wird, um die Ventilstifte 80 während des
Einspritzzyklus zwi schen einer ersten, einer zweiten, einer dritten
und einer vierten Position wie im folgenden erläutert hin und her zu bewegen, anliegt
oder an einen Hydrauliktank entlastet.
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In der vorderen geschlossenen Position
wird von der zweiten, der vierten und der sechsten Hydraulikleitung 238, 242 bzw. 246 ein
Hydraulikdruck angelegt, um sämtliche
Kolben 206, 210 und 214 in Vorwärtsrichtung
anzutreiben. Dann wird der Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulikleitung 238 entlastet
und wird Hydraulikdruck von der ersten Hydraulikleitung 236 an
den vorderen Zylinder 208 vor dem ersten Kolben 206 angelegt,
um den ersten Kolben 206 rückwärts in eine zweite teilweise
geöffnete
Position zurückzuziehen.
Nachdem eine vorgegebene Menge von PET eingespritzt worden ist,
wird der Hydraulikdruck von der vierten Hydraulikleitung 242 entlastet,
wodurch der erste Kolben 206 und der zweite Kolben 210 in
die dritte, weiter geöffnete
Position zurückgezogen
werden können.
Nachdem der gleichzeitige Fluß von
PET und Sperrmaterial hergestellt worden ist, wird der Hydraulikdruck
von der sechsten Hydraulikleitung 246 entlastet, wodurch
die Kolben 206, 210 und 214 vollständig in
die in 10 gezeigte vollständig geöffnete Position
zurückgezogen
werden können.
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Wenn die Hohlräume 46 nahezu vollständig gefüllt sind,
wird von der vierten Hydraulikleitung 242 und von der sechsten
Hydraulikleitung 246 an den mittleren Zylinder 212 bzw.
an den hinteren Zylinder 216 hinter dem zweiten Kolben 210 bzw.
hinter dem dritten Kolben 214 ein Hydraulikdruck erneut
angelegt, wodurch die Kolben 206, 210 und 214 in
die zweite, teilweise geöffnete
Position zurückkehren, wodurch
der Fluß von
PET vom mittigen Schmelzekanal 78 und der Fluß von Sperrmaterial
vom inneren ringförmigen
Schmelzekanal angehalten werden. Nachdem eine weitere kleine Menge
PET eingespritzt worden ist, um die Hohlräume 46 vollständig zu
füllen,
wird der Hydraulikdruck von der ersten Hydraulikleitung 236 entlastet
und wird Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulikleitung 238 an
den ersten Zylinder 208 hinter dem ersten Kolben 206 erneut
angelegt, um den ersten Kolben in die erste geschlossene Position
anzutreiben. Nach einer kurzen Abkühlungsperiode wird die Gießform 12 zum
Auswerfen geöffnet.
Nach dem Auswerfen wird die Gießform 12 geschlossen
und wird der Zyklus ununterbrochen in jeweils 15 bis 30 Sekunden
mit einer Frequenz, die von der Wanddicke und von der Anzahl und
von der Größe der Hohlräume 46 und
vom genauen gegossenen Material abhängt, wiederholt. In den 11 bis 13, die einen Abschnitt eines ventilgesteuerten Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems
mit einem Dreipositions-Hydraulikbetätigungsmechanismus 247 gemäß einer
nochmals weiteren Ausführung
der Erfindung gezeigt. Zwischen zwei äußeren Schichten eines Polyethylen-Terephthalat-Materials
(PET-Material) wird eine Schicht aus einem Sperrmaterial wie etwa
ein Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (EVOH) oder Nylon gegossen,
um Vorformlinge oder andere Schichtprodukte herzustellen. In dieser
Ausführung sind
die Betätigungsstäbe 110 und
die Nockenstäbe 116 die
gleichen wie in den vorhergehenden Ausführungen, ferner sind die Düsen 10 und
die vorderen und hinteren Verteiler 18 und 26 gleich,
mit der Ausnahme, daß die
Düsen nur
einen einzigen ringförmigen
Schmelzekanal besitzen, der um den mittigen Schmelzekanal 78 verläuft, und
das PET an die ringförmigen
Schmelzekanäle
geliefert wird und das Sperrmaterial an den mittigen Schmelzekanal 78 geliefert
wird. In dieser Ausführung
enthält
der Hydraulikbetätigungsmechanismus 247 einen
in einem vorderen Zylinder 250 sitzenden ersten Kolben 248 und einen
in einem hinteren Zylinder 254 sitzenden zweiten Kolben 252.
Die Zylinder 250, 254 sind aufeinander ausgerichtet
und durch äußere Stahlkörperteile 256 gebildet,
die aneinander mit tels Schrauben 258 befestigt sind. Der
erste Kolben 248 besitzt einen im vorderen Zylinder 250 sitzenden
Kopfabschnitt 260 und einen Schaftabschnitt 262,
der sich aus dem vorderen Zylinder 250 nach vorn erstreckt
und mittels eines Stifts 188 mit dem Jochelement 142 verbunden ist,
das sich zwischen den beiden Noc??kenstäben 116 erstreckt.
Der zweite Kolben 252 besitzt einen im hinteren Zylinder 254 sitzenden
Kopfabschnitt 264 und einen Schaftabschnitt 266,
der sich aus dem hinteren Zylinder 254 nach vorn in den
vorderen Zylinder 250 erstreckt, um am Kopfabschnitt 260 des
vorderen Kolbens 248 anzuschlagen.
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Wie gezeigt ist, sind die erste Hydraulikleitung 268 und
die zweite Hydraulikleitung 270 mit dem vorderen Zylinder 250 beiderseits
des ersten Kolbens 248 verbunden. Eine dritte Hydraulikleitung 272 und
eine vierte Hydraulikleitung 274 sind mit dem hinteren
Zylinder 254 beiderseits des zweiten Kolbens 252 verbunden.
Diese Hydraulikleitungen 268 bis 274 erstrecken
sich von einer (nicht gezeigten) Quelle, die Hydraulikdruck an die
verschiedenen Leitungen entsprechend einem vorgegebenen Programm anlegt,
das in Übereinstimmung
mit dem Einspritzzyklus so gesteuert wird, daß die Ventilstifte 80 während des
im folgenden erläuterten
Einspritzzyklus zwischen einer ersten, einer zweiten und einer dritten Position
hin und her bewegt werden.
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In der in 12 gezeigten vorderen, geschlossenen
Position wird von der zweiten Hydraulikleitung 270 an den
vorderen Zylinder 250 hinter dem ersten Kolben 248 ein
Hydraulikdruck angelegt und von der vierten Hydraulikleitung 274 an
den hinteren Zylinder 254 hinter dem zweiten Kolben ein
Hydraulikdruck angelegt, wodurch die Kolben 248 und 252 nach
vorn gleiten. Dann wird der Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulikleitung 270 entlastet
und wird ein Hydraulikdruck von der ersten Hydraulikleitung
268 an
den vorderen Zylinder 250 vor dem ersten Kolben 248 angelegt,
wodurch der erste Kolben 248 in eine zweite, teilweise
geöffnete
Position zurückgezogen
wird, in der der Kopfabschnitt 260 am Schaftabschnitt 266 des
zweiten Kolbens 252 anschlägt, wie in 11 gezeigt ist. Dadurch werden die Ventilstifte 80 gleichzeitig
in die teilweise geöffnete
Position zurückgezogen,
in der PET vom ringförmigen Schmelzekanal
in jeder beheizten Düse 10 durch
den ausgerichteten Anguß 42 in
den ausgerichteten Hohlraum 46 fließen kann, wo ein Teil des PET
an den Seiten des Hohlraums 46 anhaftet.
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Nachdem eine vorgegebene Menge von PET
in die Hohlräume 46 eingespritzt
worden ist, wird der Hydraulikdruck von der vierten Hydraulikleitung 274 entlastet
und wird Hydraulikdruck von der dritten Hydraulikleitung 273 an
den hinteren Zylinder 254 vor dem zweiten Kolben 252 angelegt,
wodurch beide Kolben 248, 252 in die in 13 gezeigte vollständig geöffnete Position
zurückgezogen
werden. In dieser vollständig
geöffneten
Position wird jeder Ventilstift 80 ausreichend zurückgezogen,
um ein gleichzeitiges Fließen
von PET vom ringförmigen
Schmelzekanal und von Sperrmaterial vom mittigen Schmelzekanal 78 in
jeder Düse 10 durch
die Angüsse 42 in
die Hohlräume 46 zu
ermöglichen.
Der Fluß des
weniger viskosen Sperrmaterials teilt den Fluß von PET in zwei äußere Schichten.
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Wenn die Hohlräume 46 nahezu vollständig gefüllt sind,
wird der Hydraulikdruck von der dritten Hydraulikleitung 272 entlastet
und wird Hydraulikdruck von der vierten Hydraulikleitung 274 an
den hinteren Zylinder 254 hinter dem zweiten Kolben 252 erneut
angelegt, wodurch die Kolben 248, 252 in die in 11 gezeigte zweite, teilweise
geöffnete
Position zurückkehren.
Dadurch wird der Fluß des
Sperrmaterials vom mittigen Schmelzekanal 78 unterbrochen.
Nachdem eine weitere kleine Menge von PET einge spritzt worden ist,
um die Hohlräume 46 vollständig zu
befüllen,
wird der Hydraulikdruck von der ersten Hydraulikleitung 268 entlastet
und wird erneut von der zweiten Hydraulikleitung 270 an
den vorderen Zylinder 250 hinter dem ersten Kolben 248 ein Hydraulikdruck
angelegt, um den ersten Kolben 248 in die in 12 gezeigte erste geschlossene
Position anzutreiben. Nach einer kurzen Abkühlungsperiode wird die Gießform 12 zum
Auswerfen geöffnet.
Nach dem Auswerfen wird die Gießform 12 geschlossen und
wird der Zyklus ununterbrochen in jeweils 15 bis 30 Sekunden mit
einer Frequenz, die von der Wanddicke und von der Anzahl und von
der Größe der Hohlräume 46 sowie
vom genauen gegossenen Material abhängt, wiederholt.
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Obwohl die Beschreibung für die ventilgesteuerte
Spritzgießvorrichtung
mit einem Betätigungsmechanismus
zum gleichzeitigen genauen Positionieren der Ventilstifte zwischen
unterschiedlichen Positionen anhand zweckmäßiger Ausführungen gegeben worden ist,
können
selbstverständlich viele
verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der
Erfindung abzuweichen, wie er vom Fachmann verstanden und in den folgenden
Ansprüchen
definiert ist. Beispielsweise können
in anderen Ausführungen
die Kolben durch Druckluft anstatt durch Hydraulikdruck angetrieben werden.