WO2011042161A2 - Directly operated needle valve nozzle for an injection molding device - Google Patents

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WO2011042161A2
WO2011042161A2 PCT/EP2010/006085 EP2010006085W WO2011042161A2 WO 2011042161 A2 WO2011042161 A2 WO 2011042161A2 EP 2010006085 W EP2010006085 W EP 2010006085W WO 2011042161 A2 WO2011042161 A2 WO 2011042161A2
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WO
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annular
actuator
injection molding
needle
needle valve
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PCT/EP2010/006085
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German (de)
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WO2011042161A3 (en
Inventor
Volker Reichert
Karl-Heinz Haberkorn
Joachim Hubrich
Ralph Herzog
Original Assignee
Herzog Systems Ag
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Publication date
Application filed by Herzog Systems Ag filed Critical Herzog Systems Ag
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Publication of WO2011042161A3 publication Critical patent/WO2011042161A3/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/20Injection nozzles
    • B29C45/23Feed stopping equipment
    • B29C45/231Needle valve systems therefor

Definitions

  • the invention relates to a direct-operated needle valve nozzle for a
  • Injection molding device for the production of injection molded parts on injection molding machines according to the preamble of claim 1.
  • Needle valve nozzles are used in injection molding equipment for the production of
  • Needle valve nozzles in injection molding devices are usually with mechanical levers for actuating the needle either by means of hydraulic or pneumatic cylinders or, as described in DE 20 2008 000 318 Ul, with electromagnetically actuated
  • These actuators are called regardless of the supplied energy form (compressed air, pressure oil flow, electric power) as actuators.
  • the centrally located elements are referred to in the nozzles, which z. B. as a cylinder in a hole or as a cone tips in tapered holes and thus lock a melt stream from the plasticizing and injection unit of the injection molding machine in the cavity or pass.
  • Injection molding remains until the next cycle of a subsequent injection molding process inside the injection nozzle provided with extended nozzle head.
  • the actuators are dimensioned according to the nozzle size (or size of the injection molding machines).
  • Needle valve nozzle with actuator occupied space results.
  • OBTEK nozzle a technical solution known as "OBTEK nozzle” is known from a company publication of VEGA France ECI, where a ring-shaped design of a pneumatically operated actuator of a pneumatic cylinder the nozzle head of the
  • the invention has for its object to provide a direct operated needle valve nozzle for an injection molding, which has a compact design with short
  • Düsenkopf allows, can be arranged in the installation space, realized very short closing and opening times, ensures a high density and also the
  • Actuating forces that move the needle varies and are optimally adjustable.
  • the direct-operated needle valve nozzle according to the invention for an injection molding apparatus for the production of injection molded parts on injection molding machines is equipped with a novel actuator 1, which is known from the prior art, as in one case, annularly attached to a nozzle body and to a housing.
  • the actuator 1 of the invention is either as a 360 0 full circle or as a Partial ring or formed as a segmented annulus or as two or more circle segments.
  • the actuator 1 is directly preferably connected by means of an annular sleeve 14 via the yoke 15 with the needle 16.
  • the actuator 1 consists of a, of two or more individual or independently acting controllable electromagnet 10, or this consists of one, two or more permanent magnets 12 and one, two or more controllable electromagnet 10, in which case the effect of
  • magnet assemblies 21 is brought into line, this by means of a magnetically coupled and operable annular
  • Anchor disc 9 which is arranged in the region of action of the magnet assemblies 21, via the annular sleeve 14, which is connected at right angles to the needle 16, a controlled defined and adjustable axial movement of the needle 16 in the nozzle body 2 causes the Nadelver gleichdüse.
  • Thread pulling a reduction of the Committee of injection molded parts, an improvement of the gate, especially in so-called NOTEangüssen, an improvement of the entire injection cycle and an optimization of the injection molding process.
  • the most significant advantages of the invention are significantly shorter switching times, which allows a higher dynamics of the operation of the opening and closing of the needle 16.
  • the actuator 1 is formed as a full rice ring and attached via a housing 6 on the nozzle body 2.
  • a U-shaped one-piece or multi-piece annular permanent magnet 13 is arranged so that the annular permanent magnet 13 in turn encloses an annular electromagnet 11 from three sides over its entire surface.
  • an annular magnetically actuated armature disk 9 is arranged in the area of action of this magnet arrangement 21, d, h. in the area of action of the permanent magnet 3 and of the enclosed annular electromagnet 1.
  • Magnetic arrangements 21 moves, an annular sleeve 14 by means of one, two or more force limiting springs 7 is connected.
  • the yoke 15 is disposed further inside, which in turn perpendicular to the needle 16 in the interior of the
  • Pressure chamber 4 is connected. Furthermore, the annular sleeve 14 is connected to two or more return springs 8 with the fixed housing 5.
  • a second controllable electromagnet 11 is arranged annularly in the stationary housing 5.
  • the needle 16 in the interior of the pressure chamber 4 is, as already described above, connected via the yoke 15 to an annular sleeve 14, to which in turn the annular armature disk 9 is connected via two or more force-limiting springs.
  • the advantage of this arrangement is the better controllability of the needle 16 by means of the second controllable electromagnet.
  • a second controllable electromagnet 11 is arranged annularly in the stationary housing 5, which is also surrounded on three sides by a U-shaped annular permanent magnet.
  • Magnet arrangement to arrange a further annular magnetically actuated armature disc 9. But it is also an embodiment possible, where the ring sleeve 14 itself is formed magnetically actuated.
  • the advantage of this design is the possibility to build the actuator 1 even shorter than otherwise possible (with the same forces to be transmitted). This results in even shorter switching times and this also means that also lying deeper in the machine plate sprue bushing directly with this Aktor- or
  • Needle valve nozzle design can be achieved.
  • the actuator 1 thermally from the melt-carrying components of the needle valve nozzle, d , H. from
  • Nozzle body 2 is arranged separately. Permanent magnets, depending on their material composition above relatively low temperatures, have the property that the magnetization decreases on overheating. Therefore, depending on the temperatures present in the injection molding apparatus, it may be necessary to arrange heatsinks 17 at suitable locations to dissipate the heat from the actuator 1 so that the effect of the permanent magnet (s) does not diminish over time.
  • the heat sinks 17 are provided and designed with additional cooling fins and / or cooling channels and / or cooling bores for supplying and removing a cooling medium.
  • gaseous cooling media such as air or liquid cooling media such. As water or oil are used. For certain applications, however, is sufficient
  • the actuator 1 according to the invention for a direct-operated needle valve nozzle for an injection molding succeeds to create a very compact small construction with short nozzle body 2, which can be arranged completely in the installation space, allows very short closing and opening times, ensures a high tightness and where both the dot matrix pressure as well as the actuating forces that move the needle 16 can be varied as needed and optimally adjusted.
  • FIG. 1 shows a simple schematic embodiment of an actuator 1 according to the invention.
  • FIG. 2 shows a sectional view of an actuator 1 according to the invention with heat sinks 17
  • a housing 6 which is fixed on the nozzle body 2, is an annular
  • FIG. 1 is the axially movable, also annular trained anchor plate 9 is arranged.
  • This annular, magnetically coupled and actuatable armature disk 9 is in the range of action of the magnet assembly 21, ie the armature disk 9 is penetrated by the field lines of the magnetic field and influenced in its axial direction of movement by the controllable magnetic field.
  • a plurality of force limiting springs 7 (eg 3 or 4) are fastened to this armature disk in a uniformly rigidly distributed manner. These force-limiting springs 7 are fastened on the other side with the radially extending part of the annular sleeve 14.
  • the yoke 15 is arranged so that it can be connected at right angles to the needle 16 in the pressure chamber 4 for the plastic melt.
  • the annular sleeve 14 is further connected to the fixed housing 5 by means of a plurality of return springs 8 (eg 3 or 4) arranged distributed over a circle. If an electric voltage is briefly applied to the electromagnet 11 as the first switching voltage, the magnetically coupled and actuatable armature disk 9 moves in the direction of the magnet arrangement 21. In this case, the armature disk increasingly reaches the effective range of the magnetic field of the permanent magnet 13. If the armature disk 9 reaches the radial outer surface The magnet assembly 21 comes to close the field lines on the armature disk 9, ie the permanent magnet unfolds its full effect.
  • Armature plate switched off or switched off. Simultaneously with the movement of the armature disk 9, the springs 7 and 8 mounted on the housing build up a counterforce, which counteracts the force of the permanent magnet 13.
  • the needle 16 is solely by the force of the permanent magnet 13, d. H. held without supply of additional energy against acting in the pressure chamber 4 for the plastic melt process forces (pressure in the plastic melt) in the position "nozzle opening 3 by needle 16 closed"
  • Nozzle position "closed" they act in a balance of forces on the needle 16 against the force of the permanent magnet 13. If the force resulting from the acting pressure in the plastic melt is greater than the force of the permanent magnet, the needle 16 opens, this is smaller, remains the needle still closed.
  • Armature disk 9 with the annular sleeve 14, via the yoke 15 with the needle 16, the needle 16 thus moves into the "open" position connected needle 16) is a function of the air gap, which is located between the two components magnet assembly 21 and armature disc 9.
  • FIG. 2 shows an actuator embodiment according to the invention for a directly actuated needle valve nozzle with heat sinks 17.
  • This shows a sectional view of an actuator 1 according to the invention with two disc-like heat sinks 18 and a flange-like heat sink 19 as a heat sink 17.
  • the two disc-like heat sink 18 are arranged on the left and right radially outside on the front sides of Aktots 1 and indicate the heat absorbed via pure air convection the environment.
  • the flange-like heat sink 19, however, is provided in its interior with cooling channels and cooling holes, which preferably extend over its entire cross-section.
  • the flange-like heat sink 19 is formed so that its axial ring extends so far into the actuator 1, so that the magnet assemblies 21 in the interior of the actuator 1 with respect to the feeds of the plastic melt 22 and the pressure chamber 4 of the nozzle body 2 by the hot melt in Direction nozzle orifice 3 flows, are formed shielded.
  • the inner circumferential surface of the axial leg of the flange-like heat sink 19 can be arranged at a distance from the surface of the nozzle body.
  • an additional insulating body can be arranged. Through these cooling channels and cooling holes, a cooling medium is supplied so that the magnet assemblies 21 are cooled so that they can be constantly tempered below the critical temperature limit of the permanent magnet 13.

Abstract

The invention relates to a directly operated needle valve nozzle for an injection molding device for producing injection-molded parts on injection molding machines, an actuator (1) being secured to the housing (5) in annular manner about the nozzle body (2). The actuator (1) is connected directly to the needle (16) by means of an annular sleeve (14) via the yoke (15) and consists of one, two or a plurality of controllable electromagnets (10), which are individual or which function independently of one another, or said actuator consists of one, two or a plurality of permanent magnets (12) and of one, two or a plurality of controllable electromagnets (10), the effect of the coupled electromagnets (10) or the effect of the permanent magnets (12) with the effect of the electromagnets (10), also designated magnet arrangements (21), being harmonized such that said effect causes a controlled, defined and adjustable axial movement of the needle (16) in the nozzle body (2) of the needle valve nozzle by means of an annular armature disk (9), which can be coupled and actuated magnetically and which lies in the range of action of the magnet arrangements (21), via the annular sleeve (14), which is connected to the needle (16) perpendicularly.

Description

Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung  Direct operated needle valve nozzle for an injection molding device
Die Erfindung betrifft eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine The invention relates to a direct-operated needle valve nozzle for a
Spritzgießeinrichtung zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Injection molding device for the production of injection molded parts on injection molding machines according to the preamble of claim 1.
Nadelverschlussdüsen werden in Spritzgießeinrichtungen zur Herstellung von Needle valve nozzles are used in injection molding equipment for the production of
Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen u. a. aus folgenden Gründen eingesetzt: Injection molded parts on injection molding machines u. a. used for the following reasons:
Verhinderung/V ermeidung von Schmelzeleckagen aus der Düse beim Plastifizieren,Prevention / avoidance of melt leaks from the nozzle during plasticizing,
Verkürzung der Zykluszeit durch möglichst zeitgleiches Plastifizieren und Durchführungen von Werkzeugöffhungs- und -Schließbewegungen. Darüber hinaus ist es für die Erreichung einer hohen Prozesskonstanz von Vorteil, wenn der Öff ungs- und Schließvorgang der Nadelverschlussdüse im Zyklus, was in der Regel gleichgesetzt werden kann mit Beginn und Ende eines definierten Schmelzeflusses in die Kavität, möglichst exakt immer zu gleichen Zeitpunkten erfolgt. Shortening the cycle time by simultaneous plasticizing and carrying out tool opening and closing movements. In addition, to achieve a high process consistency, it is advantageous if the opening and closing operation of the needle valve nozzle in the cycle, which as a rule can be equated with the beginning and end of a defined flow of melt into the cavity, is always as exactly as possible at the same time ,
Nadelverschlussdüsen in Spritzgießeinrichtungen sind in der Regel mit mechanischen Hebeln zum Betätigen der Nadel entweder mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder, wie in DE 20 2008 000 318 Ul beschrieben, mit elektromagnetisch betätigter Needle valve nozzles in injection molding devices are usually with mechanical levers for actuating the needle either by means of hydraulic or pneumatic cylinders or, as described in DE 20 2008 000 318 Ul, with electromagnetically actuated
Hubmagneten ausgeführt. Diese Betätigungselemente werden unabhängig von der zugeführten Energieform (Druckluft, Druckölstrom, elektrischer Strom) als Aktoren bezeichnet. Als Nadel werden die zentral angeordneten Elemente in den Düsen bezeichnet, welche z. B. als Zylinder in eine Bohrung oder als Kegelspitzen in Kegelbohrungen eintauchen und damit einen Schmelzestrom von der Plastifizier- und Einspritzeinheit der Spritzgießmaschine in die Kavität sperren bzw. durchlassen.  Solenoid carried out. These actuators are called regardless of the supplied energy form (compressed air, pressure oil flow, electric power) as actuators. As a needle, the centrally located elements are referred to in the nozzles, which z. B. as a cylinder in a hole or as a cone tips in tapered holes and thus lock a melt stream from the plasticizing and injection unit of the injection molding machine in the cavity or pass.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Nadelverschlussdüsen erfolgt die Auslegung des Hebels zur Betätigung der Nadel so, dass am kurzem Hebelarm die Nadel und am längerem der Aktor angreift. Daraus ergibt sich, dass der Aktor einen jeweils um das Hebelverhältnis längeren Weg als die Nadel zurücklegen muss, um die Sperr- bzw. In the case of the needle valve nozzles known from the prior art, the design of the lever for operating the needle takes place so that the needle acts on the short lever arm and the actuator on the longer. It follows that the actuator has to cover a longer each time by the lever ratio way than the needle to the blocking or
Öffnungsstellung der Düse zu erreichen. Durch die Hebelübersetzung ergibt sich weiterhin, dass die zum Betätigen der Nadel aufzubringenden Kräfte entsprechend der eingesetzten Hebelübersetzung geringer sind, als wenn die Nadel direkt betätigt werden könnte. Die Betätigungskräfte ergeben sich dabei aus dem bei Einleitung des Öffhungs- bzw. Opening position of the nozzle to achieve. Due to the leverage results further that the applied forces for actuating the needle according to the used Lever ratio are lower than if the needle could be operated directly. The actuating forces arise from the initiation of Öffhungs- or
Schließvorganges der Nadel herrschenden statischen Druckes in der Kunststoffschmelze und der Größe der von diesem Druck beaufschlagten Flächen an der Nadel. Nachteilig ist aber bei diesen Lösungen, dass beim Eintauchen der Düse in die feste Closing operation of the needle prevailing static pressure in the plastic melt and the size of the acted upon by this pressure surfaces on the needle. The disadvantage, however, in these solutions that when immersing the nozzle in the solid
Werkzeugaufspannplatte der Spritzgießmaschinen ein entsprechend großer Einbauraum zur Verfügung stehen muss, damit es zu keiner Kollision der Düse mit der Oberfläche der Düsenöffnung in der Platte der Spritzgießmaschine kommt. Da der Einbauraum oft sehr klein ist, wird dann der Düsenkopf einer solchen Einspritzeinheit entsprechend länger ausgebildet. Hierbei besteht der Nachteil vor allem darin, dass eine größere Menge Tool mounting plate of the injection molding a correspondingly large installation space must be available so that there is no collision of the nozzle with the surface of the nozzle opening in the plate of the injection molding machine. Since the installation space is often very small, then the nozzle head of such an injection unit is formed correspondingly longer. The disadvantage here is mainly that a larger amount
Spritzgießmaterial bis zum nächsten Takt eines folgenden Spritzgießvorganges im Inneren der mit verlängertem Düsenkopf versehener Spritzgießeinrichtung verbleibt. Um die notwendige Kraft und den Weg zur Betätigung der Nadel aufzubringen, werden die Aktoren entsprechend der Düsengröße (bzw. Größe der Spritzgießmaschinen) dimensioniert. Injection molding remains until the next cycle of a subsequent injection molding process inside the injection nozzle provided with extended nozzle head. In order to apply the necessary force and the way to actuate the needle, the actuators are dimensioned according to the nozzle size (or size of the injection molding machines).
In DE 20 2008 000 318 Ul wird ein spezieller Hebelmechanismus vorgeschlagen, der einen relativ geringen Einbauraum benötigt, wobei im Vergleich gegenüber den aus dem Stand der Technik entsprechende Lösungen die Nadel dennoch mit Aktoren betätigt werden kann, die die notwendigen Kräfte zum Betätigen der Nadel aufbringen. Allerdings wird dabei die Betätigungseinrichtung lediglich aus dem Einbauraum weg nach weiter hinten verlagert, was insgesamt die Konstruktion aufwändiger macht. Wie aus Figur 1 der Schrift zu erkennen, nutzen dem Stand der Technik entsprechende - und auch die Lösung gemäß der DE 20 2008 000 318 Ul - nicht den gesamten zur Verfügung stehenden Einbauraum rings um den Düsenkopf. Der Einbauraum wird definiert als„freies" Volumen - oder In DE 20 2008 000 318 Ul a special lever mechanism is proposed, which requires a relatively small installation space, in comparison with the solutions of the prior art, the needle can still be operated with actuators, which apply the necessary forces to actuate the needle , However, while the actuator is only moved away from the installation space to further back, which makes the construction more complex overall. As can be seen from FIG. 1 of the specification, the state of the art - and also the solution according to DE 20 2008 000 318 Ul - does not use all the available installation space around the nozzle head. The installation space is defined as "free" volume - or
„Differenzvolumen", welches sich durch die Konstruktion der Düsenöffnung der feststehenden Werkzeugaufspannplatte der Spritzgießmaschine und dem durch die "Difference volume", which is characterized by the construction of the nozzle opening of the fixed platen of the injection molding machine and by the
Nadelverschlussdüse mit Aktor eingenommenen Raum ergibt. Um den um die Düse insgesamt ringsherum zur Verfügung stehenden und bislang ungenutzten Raum optimal zu nutzen ist aus einer Firmenschrift der Firma VEGA France ECI eine technische Lösung, unter der Bezeichnung„OBTEK-Düse" bekannt, wo eine ringförmige Ausbildung eines druckluftbetätigten Aktors eines Pneumatikzylinders um den Düsenkopf der Needle valve nozzle with actuator occupied space results. In order to make optimum use of the space around the nozzle which is currently available and so far unused, a technical solution known as "OBTEK nozzle" is known from a company publication of VEGA France ECI, where a ring-shaped design of a pneumatically operated actuator of a pneumatic cylinder the nozzle head of the
Spritzgießeinrichtung herum angeordnet und eingesetzt wird um diesen Nachteil zu beseitigen. Dabei entsteht eine kompakte kurzbauende Konstruktion einer Spritzgießdüse mit direktbetätigter Nadel. Desgleichen erfolgt eine optimierte platzsparende Ausnutzung des freien Einbauraumes und es kann ein kurzer Düsenkopf ausgebildet werden. Injection molding arranged around and used to this disadvantage remove. This creates a compact short construction of an injection molding nozzle with directly operated needle. Likewise, an optimized space-saving utilization of the free installation space and there is a short nozzle head can be formed.
Ein anderer erheblicher Nachteil aller hebelbetätigten Nadelverschlussdüsen ist, dass der Nadel weg in der Düse (Nadelhub) durch den Hebel unnötig vergrößert wird. Damit ergeben sich auch längere Schaltzeiten für das Öffnen und Schließen für die Nadelverschlussdüsen, welche z. B. bei dem Expansionsspritzgießen oder dem Spritzgießen vom Mikroteilen durchaus bereits in der Größenordnung der eigentlichen Einspritzzeiten liegen können. Zudem führt der Hebel, der die Nadel bewegt, eine Kreisbahn um den Drehpunkt aus. Dadurch liegt auch die Punkte für die Kraftübertragung auf einer Kreisbahn. Die Another significant disadvantage of all lever operated needle valve nozzles is that the needle is unnecessarily enlarged away in the nozzle (needle stroke) by the lever. This results in longer switching times for the opening and closing of the needle valve nozzles, which z. B. in the expansion injection molding or injection molding of micro-parts may well be on the order of the actual injection times. In addition, the lever that moves the needle makes a circular path around the pivot point. As a result, the points for the power transmission is on a circular path. The
Kraftangriffsflächen zwischen Hebel und Aktor bzw. zwischen Hebel und Nadel können deswegen ballig ausgeführt werden. Unvermeidbar ist jedoch, dass bei einem Kraftangriff außerhalb der Symmetrieachse der Nadel oder des Aktors zusätzliche Querkräfte auf die Nadel wirken, die zu erhöhtem Verschleiß und infolge dessen zu zeitigeren Undichtigkeiten z. b. des Fadenziehens in und an der Düse führen kann. Force application surfaces between lever and actuator or between the lever and needle can therefore be performed crowned. It is unavoidable, however, that act in a force attack outside the axis of symmetry of the needle or the actuator additional lateral forces on the needle, resulting in increased wear and as a result of premature leaks z. b. threading in and around the nozzle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zu schaffen, die eine kompakte Konstruktion mit kurzem The invention has for its object to provide a direct operated needle valve nozzle for an injection molding, which has a compact design with short
Düsenkopf ermöglicht, im Einbauraum angeordnet werden kann, sehr kurze Verschluss- und Öffnungszeiten realisiert, eine hohe Dichtigkeit gewährleistet und auch die Düsenkopf allows, can be arranged in the installation space, realized very short closing and opening times, ensures a high density and also the
Betätigungskräfte, die die Nadel bewegen, variiert und optimal einstellbar sind. Actuating forces that move the needle varies and are optimally adjustable.
Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der in den selbständigen Ansprüchen offenbarten Erfindung. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der erfindungsgemäße direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen ist mit einem neuartigen Aktor 1 ausgestattet, der wie in einem Fall bereits aus dem Stand der Technik bekannt, ringförmig um einen Düsekörper und an einem Gehäuse befestigt ist. Der erfindungsgemäße Aktor 1 ist entweder als ein 360 0 Vollkreisring oder als ein Teilkreisring oder als segmentierter Kreisring oder als zwei oder mehrere Kreissegmente ausgebildet. Der Aktor 1 ist dabei direkt bevorzugt mittels einer Ringhülse 14 über das Joch 15 mit der Nadel 16 verbunden. Der Aktor 1 besteht aus einem, aus zwei oder mehreren einzelnen oder unabhängig voneinander wirkenden ansteuerbaren Elektromagneten 10, oder dieser besteht aus einem, zwei oder mehreren Permanentmagneten 12 und aus einem, zwei oder mehreren ansteuerbaren Elektromagneten 10, wobei dabei die Wirkung der The solution to this problem is the subject of the invention disclosed in the independent claims. Further expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The direct-operated needle valve nozzle according to the invention for an injection molding apparatus for the production of injection molded parts on injection molding machines is equipped with a novel actuator 1, which is known from the prior art, as in one case, annularly attached to a nozzle body and to a housing. The actuator 1 of the invention is either as a 360 0 full circle or as a Partial ring or formed as a segmented annulus or as two or more circle segments. The actuator 1 is directly preferably connected by means of an annular sleeve 14 via the yoke 15 with the needle 16. The actuator 1 consists of a, of two or more individual or independently acting controllable electromagnet 10, or this consists of one, two or more permanent magnets 12 and one, two or more controllable electromagnet 10, in which case the effect of
gekoppelten Elektromagneten 10 bzw. der Permanentmagneten 12 mit der Wirkung der Elektromagneten 10 auch als Magnetanordnungen 21 bezeichnet, so in Einklang gebracht wird, das diese mittels einer magnetisch koppelbaren und betätigbaren ringförmigencoupled electromagnet 10 and the permanent magnet 12 with the action of the electromagnets 10 also referred to as magnet assemblies 21 is brought into line, this by means of a magnetically coupled and operable annular
Ankerscheibe 9, die im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen 21 angeordnet ist, über die Ringhülse 14, die rechtwinklig mit der Nadel 16 verbunden ist, eine gesteuerte definierte und einstellbare axiale Bewegung der Nadel 16 im Düsenkörper 2 der Nadelverschlussdüse verursacht. Anchor disc 9, which is arranged in the region of action of the magnet assemblies 21, via the annular sleeve 14, which is connected at right angles to the needle 16, a controlled defined and adjustable axial movement of the needle 16 in the nozzle body 2 causes the Nadelverschlussdüse.
Die wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines Aktors 1 bei dieser direktbetätigten Nadelverschlussdüse sind, dass weniger bewegte Teile zur Nadelbetätigung benötigt werden; somit geringere zu bewegende Massen vorliegen, die Reibung in den Führungen aller beweglichen Teile 16 minimiert werden kann, aufwändige The main advantages of this inventive design of an actuator 1 in this direct-operated needle valve nozzle that less moving parts are needed for needle operation; Thus, lower masses to be moved are present, the friction in the guides of all moving parts 16 can be minimized, consuming
Gelenkverbindungen zur Nadelbetätigung entfallen können und die Nadel 16, da keinerlei Querkräfte auf diese wirken, zentrisch rein linear entlang der Symmetrieachse bewegt wird. Dies geht einher mit einer erheblichen Verringerung des negativen Effekts des Joint connections for needle operation can be omitted and the needle 16, since no transverse forces act on this, is moved centrically purely linear along the axis of symmetry. This goes hand in hand with a significant reduction in the negative effect of
Fadenziehens, einer Senkung des Ausschusses der Spritzgussteile, einer Verbesserung des Anschnittes insbesondere bei sogenannten Punktangüssen, einer Verbesserung des gesamten Spritzzyklus und eine Optimierung des Spritzgussprozesses. Als wesentlichster Vorteile der Erfindung ergeben sich erheblich kürzere Schaltzeiten, was eine höhere Dynamik des Vorganges des Öffhens und Schließens der Nadel 16 ermöglicht. Thread pulling, a reduction of the Committee of injection molded parts, an improvement of the gate, especially in so-called Punktangüssen, an improvement of the entire injection cycle and an optimization of the injection molding process. The most significant advantages of the invention are significantly shorter switching times, which allows a higher dynamics of the operation of the opening and closing of the needle 16.
Eine weitere mögliche Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführung des Aktors 1 besteht darin, bei Spritzgießwerkzeugen mit tiefliegenden Angießbuchsen direkt mit der durch den Aktor 1 betätigten Nadel 16 bis unmittelbar an die Angießbuchse zu gelangen. Damit wird das zwischen Nadel 16 und Angießbuchse befindliche Volumen weiter minimiert und eine Verlängerung der Nadel 16 mit dem umgebenden Düsenkopf bzw. des Düsenkörpers 2 insgesamt ist nicht mehr erforderlich. Bei einer ökonomisch am sinnvollsten und bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1 ist der Aktor 1 als ein Vollreisring ausgebildet und über ein Gehäuse 6 auf dem Düsenkörper 2 befestigt. Dabei ist im Inneren des Aktors 1 ein im Querschnitt U-förmiger einstückiger oder mehrstückiger ringförmiger Permanentmagnet 13 so angeordnet, dass der ringförmige Permanentmagnet 13 seinerseits einen ringförmigen Elektromagneten 11 von drei Seiten vollflächig umschließt. Im Wirkungsbereich dieser Magnetanordnung 21, d, h. im Wirkungsbereich des Permanentmagnetenl3 und des umschlossenen ringförmigen Elektromagneten 1 list eine ringförmige magnetisch betätigbare Ankerscheibe 9 angeordnet. Mit dieser ringförmigen Ankerscheibe 9, die sich im gekoppelten Magnetfeld der Another possible application of this embodiment of the actuator 1 according to the invention is to go directly to the sprue bushing in the case of injection molds with low-lying sprue bushing directly with the needle 16 actuated by the actuator 1. Thus, the volume located between the needle 16 and sprue bushing is further minimized and an extension of the needle 16 with the surrounding nozzle head or the nozzle body 2 as a whole is no longer necessary. In an economically most sensible and preferred embodiment of the actuator 1 according to the invention for a direct-operated needle valve nozzle for an injection molding apparatus according to claim 1, the actuator 1 is formed as a full rice ring and attached via a housing 6 on the nozzle body 2. Here, in the interior of the actuator 1, a U-shaped one-piece or multi-piece annular permanent magnet 13 is arranged so that the annular permanent magnet 13 in turn encloses an annular electromagnet 11 from three sides over its entire surface. In the area of action of this magnet arrangement 21, d, h. in the area of action of the permanent magnet 3 and of the enclosed annular electromagnet 1, an annular magnetically actuated armature disk 9 is arranged. With this annular armature disk 9, which in the coupled magnetic field of the
Magnetanordnungen 21 bewegt, ist eine Ringhülse 14 mittels einer, zwei oder mehreren Kraftbegrenzungsfedern 7 verbunden. An dieser Ringhülse 14 ist weiter innen das Joch 15 angeordnet, welches wiederum rechtwinklig direkt mit der Nadel 16 im Inneren des Magnetic arrangements 21 moves, an annular sleeve 14 by means of one, two or more force limiting springs 7 is connected. At this annular sleeve 14, the yoke 15 is disposed further inside, which in turn perpendicular to the needle 16 in the interior of the
Druckraumes 4 verbunden ist. Des Weiteren ist die Ringhülse 14 mit zwei oder mehreren Rückholfedern 8 mit dem feststehenden Gehäuse 5 verbunden. Pressure chamber 4 is connected. Furthermore, the annular sleeve 14 is connected to two or more return springs 8 with the fixed housing 5.
In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung ist anstelle der Rückholfedern 7 ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet 11 ringförmig im feststehenden Gehäuse 5 angeordnet. Die Nadel 16 im Inneren des Druckraumes 4 ist wie bereits vorstehend beschrieben über das Joch 15 mit einer Ringhülse 14 verbunden, mit der wiederum die ringförmige Ankerscheibe 9 über zwei oder mehrere Kraftbegrenzungsfedern verbunden ist. Der Vorteil dieser Anordnung ist die bessere Steuerbarkeit der Nadel 16 mittels des zweiten ansteuerbaren Elektromagneten. In another embodiment of the actuator 1 according to the invention for a direct-operated needle valve nozzle for an injection molding device, instead of the return springs 7, a second controllable electromagnet 11 is arranged annularly in the stationary housing 5. The needle 16 in the interior of the pressure chamber 4 is, as already described above, connected via the yoke 15 to an annular sleeve 14, to which in turn the annular armature disk 9 is connected via two or more force-limiting springs. The advantage of this arrangement is the better controllability of the needle 16 by means of the second controllable electromagnet.
In einer weiteren verbesserten aber etwas aufwändigeren Ausführung zur unmittelbar vorstehend beschriebenen technischen Lösung sind anstelle der Rückholfedern 8 ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet 11 ringförmig im feststehenden Gehäuse 5, der ebenfalls von mit einem U-förmigen ringförmigen Permanentmagnet dreiseitig umschlossen ist, angeordnet. Gegebenenfalls ist es sinnvoll zwischen Ringhülse 14 und zweiter In a further improved but somewhat more complicated embodiment of the technical solution described immediately above, instead of the return springs 8, a second controllable electromagnet 11 is arranged annularly in the stationary housing 5, which is also surrounded on three sides by a U-shaped annular permanent magnet. Optionally, it makes sense between ring sleeve 14 and second
Magnetanordnung eine weitere ringförmige magnetisch betätigbare Ankerscheibe 9 anzuordnen. Es ist aber auch eine Ausführung möglich, wo die Ringhülse 14 selbst magnetisch betätigbar ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführung ist die Möglichkeit den Aktor 1 noch kürzer zu als sonst möglich zu bauen ( bei gleichen zu übertragenden Kräften). Daraus ergeben sich noch kürzere Schaltzeiten und dieses führt auch dazu, dass auch tiefer in der Maschinenplatte liegende Angießbuchsen direkt mit dieser Aktor- bzw. Magnet arrangement to arrange a further annular magnetically actuated armature disc 9. But it is also an embodiment possible, where the ring sleeve 14 itself is formed magnetically actuated. The advantage of this design is the possibility to build the actuator 1 even shorter than otherwise possible (with the same forces to be transmitted). This results in even shorter switching times and this also means that also lying deeper in the machine plate sprue bushing directly with this Aktor- or
Nadelverschlussdüsenausführung erreicht werden können. Needle valve nozzle design can be achieved.
Von Vorteil ist es bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 mit mindestens einem Permanentmagnet, wenn am oder im ringförmigen Aktor 1 ein, zwei oder mehrere zusätzlich angeordnete Kühlkörper 17 thermisch so angekoppelt sind, dass der Aktor 1 thermisch von den schmelzeführenden Bauteilen der Nadelverschlussdüse, d. h. vom It is advantageous in the embodiment of the actuator 1 according to the invention with at least one permanent magnet, if one, two or more additionally arranged heat sink 17 are thermally coupled to or in the annular actuator 1, that the actuator 1 thermally from the melt-carrying components of the needle valve nozzle, d , H. from
Düsenkörper 2, getrennt angeordnet ist. Permanentmagnete haben in Abhängigkeit von Ihrer materialmäßigen Zusammensetzung oberhalb von relativ niedrigen Temperaturen die Eigenschaft, dass die Magnetisierung bei Übererwärmung nachlässt. Deshalb kann es in Abhängigkeit von den in der Spritzgießeinrichtung vorliegenden Temperaturen erforderlich werden, Kühlkörper 17 an geeigneten Stellen anzuordnen um die Wärme aus dem Aktor 1 abzuführen damit die Wirkung des oder der Permanentmagneten(e) nicht im Laufe der Zeit nachlässt.  Nozzle body 2, is arranged separately. Permanent magnets, depending on their material composition above relatively low temperatures, have the property that the magnetization decreases on overheating. Therefore, depending on the temperatures present in the injection molding apparatus, it may be necessary to arrange heatsinks 17 at suitable locations to dissipate the heat from the actuator 1 so that the effect of the permanent magnet (s) does not diminish over time.
In einer konstruktiven Ausführung des Aktors 1 mit einem U-förmigen ringförmigen Permanentmagneten 13 ist an den Stirnflächen des ringförmigen Aktors 1 ein- oder beidseitig ein scheibenartiger Kühlkörper 18 und am feststehenden Gehäuse 5 ein flanschartiger Kühlkörper 19 angeordnet. Der flanschartige Kühlkörper 19 ist so In a structural design of the actuator 1 with a U-shaped annular permanent magnet 13 is on the end faces of the annular actuator 1 one or both sides a disc-like heat sink 18 and the stationary housing 5, a flange-like heat sink 19 is arranged. The flange-like heat sink 19 is so
ausgebildet, dass dessen axialer Ring sich so weit in den Aktor 1 erstreckt, dass die formed so that its axial ring extends so far into the actuator 1, that the
Magnetanordnungen 21 d. h. der Permanentmagnet 13 und der Elektromagnet 11 im Inneren des Aktors (1) gegenüber den Zuführungen der Kunststoffschmelze 22 thermisch Magnet arrangements 21 d. H. the permanent magnet 13 and the electromagnet 11 in the interior of the actuator (1) with respect to the feeds of the plastic melt 22 thermally
abgeschirmt sind. are shielded.
Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn die Kühlköper 17 mit zusätzlichen Kühlrippen und/oder Kühlkanälen und/oder Kühlbohrungen zur Zu- und Abführung eines Kühlmediums versehen und ausgebildet sind. Als Kühlmedium können je nach Ausführung des Aktors 1 gasformige Kühlmedien, wie z. B. Luft oder auch flüssige Kühlmedien wie z. B. Wasser oder Öl zum Einsatz kommen. Für bestimmte Anwendungsfalle reicht aber bei It is furthermore advantageous if the heat sinks 17 are provided and designed with additional cooling fins and / or cooling channels and / or cooling bores for supplying and removing a cooling medium. As a cooling medium depending on the design of the actuator 1 gaseous cooling media such. As air or liquid cooling media such. As water or oil are used. For certain applications, however, is sufficient
entsprechender Ausführung der Kühlkörper 17 bereits die normale natürliche corresponding embodiment of the heat sink 17 already the normal natural
Luftkon vektion zur Kühlung der Magnetanordnung 21 aus. Durch den erfindungsgemäßen Aktor 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung gelingt es eine sehr klein bauende kompakte Konstruktion mit kurzem Düsenkörper 2 zu schaffen, welche komplett im Einbauraum angeordnet werden kann, sehr kurze Verschluss- und Öffnungszeiten ermöglicht, eine hohe Dichtigkeit gewährleistet und wo sowohl der Nadeldruck als auch die Betätigungskräfte, die die Nadel 16 bewegen, nach Bedarf variiert und optimal eingestellt werden können. Luftkon vection for cooling the magnet assembly 21 from. By the actuator 1 according to the invention for a direct-operated needle valve nozzle for an injection molding succeeds to create a very compact small construction with short nozzle body 2, which can be arranged completely in the installation space, allows very short closing and opening times, ensures a high tightness and where both the dot matrix pressure as well as the actuating forces that move the needle 16 can be varied as needed and optimally adjusted.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Figuren 1 und 2 näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below in an embodiment with reference to Figures 1 and 2.
Fig: 1 zeigt eine einfache schematische Ausführung eines erfindungsgemäßen Aktors 1 Fig 2: zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktors 1 mit Kühlkörpern 17 1 shows a simple schematic embodiment of an actuator 1 according to the invention. FIG. 2 shows a sectional view of an actuator 1 according to the invention with heat sinks 17
In einem Gehäuse 6, das auf dem Düsenkörper 2 befestigt ist, ist eine ringförmige In a housing 6, which is fixed on the nozzle body 2, is an annular
Kombination aus einem einstückigen U-förmigen ringförmigen Permanentmagneten 13 und einem ringförmigen Elektromagneten 11 angeordnet. Der ringförmige Elektromagnet 11 ist dabei dreiseitig vollflächig vom U-förmigen ringförmigen Permanentmagnet 13 Combination of a one-piece U-shaped annular permanent magnet 13 and an annular electromagnet 11 is arranged. The annular electromagnet 11 is on the three sides of the entire surface of the U-shaped annular permanent magnet thirteenth
umschlossen. Im Anschluss an die aus den U-fÖrmigen ringförmigen Permanentmagnet 13 und dem ringförmigen Elektromagnet 11 bestehende Magnetanordnung 21 (in der enclosed. Following on from the U-shaped annular permanent magnet 13 and the annular electromagnet 11 existing magnet assembly 21 (in the
Zeichnung nicht benummert) ist die axial beweglich, ebenfalls ringförmige ausgebildete Ankerscheibe 9 angeordnet. Diese ringförmige, magnetisch koppelbar und betätigbare Ankerscheibe 9 befindet sich im Wirkungsbereich der Magnetanordnung 21, d. h. die Ankerscheibe 9 wird durch die Feldlinien des Magnetfeldes durchdrungen und in ihrer axialen Bewegungsrichtung durch das ansteuerbare Magnetfeld beeinflusst. An dieser Ankerscheibe sind starr kreisförmig gleichmäßig verteilt mehrere Kraftbegrenzungsfedern 7 (z. B. 3 oder 4) befestigt. Diese Kraftbegrenzungsfedern 7 sind auf der anderen Seite mit dem radial sich erstreckenden Teil der Ringhülse 14 befestigt. An der Ringhülse 14 ist das Joch 15 so angeordnet, dass es rechtwinklig mit der Nadel 16 im Druckraum 4 für die Kunststoffschmelze verbunden werden kann. Die Ringhülse 14 ist des weiteren mittels mehrerer auf einem Kreis verteilt angeordneter Rückholfedern 8 (z. B. 3 oder 4) mit dem feststehenden Gehäuse 5 verbunden. Wird am Elektromagnet 11 kurzzeitig eine elektrische Spannung als erste Schaltspannung angelegt, bewegt sich die magnetisch koppelbare und betätigbare Ankerscheibe 9 in Richtung der Magnetanordnung 21. Dabei gelangt die Ankerscheibe zunehmend auch in den Wirkungsbereich des Magnetfeldes des Permanentmagneten 13. Erreicht die Ankerscheibe 9 die radiale Außenfläche der Magnetanordnung 21 kommt es zum Schließen der Feldlinien über die Ankerscheibe 9, d. h. der Permanentmagnet entfaltet seine volle Wirkung. Drawing not benummert) is the axially movable, also annular trained anchor plate 9 is arranged. This annular, magnetically coupled and actuatable armature disk 9 is in the range of action of the magnet assembly 21, ie the armature disk 9 is penetrated by the field lines of the magnetic field and influenced in its axial direction of movement by the controllable magnetic field. A plurality of force limiting springs 7 (eg 3 or 4) are fastened to this armature disk in a uniformly rigidly distributed manner. These force-limiting springs 7 are fastened on the other side with the radially extending part of the annular sleeve 14. At the annular sleeve 14, the yoke 15 is arranged so that it can be connected at right angles to the needle 16 in the pressure chamber 4 for the plastic melt. The annular sleeve 14 is further connected to the fixed housing 5 by means of a plurality of return springs 8 (eg 3 or 4) arranged distributed over a circle. If an electric voltage is briefly applied to the electromagnet 11 as the first switching voltage, the magnetically coupled and actuatable armature disk 9 moves in the direction of the magnet arrangement 21. In this case, the armature disk increasingly reaches the effective range of the magnetic field of the permanent magnet 13. If the armature disk 9 reaches the radial outer surface The magnet assembly 21 comes to close the field lines on the armature disk 9, ie the permanent magnet unfolds its full effect.
Gleichzeitig ist in dieser Stellung die Nadel 16 voll in die Düsenöffnung 3 eingetaucht und der Düsenkörper 2 ist geschlossen. Der Elektromagnet 11 ist dieser Stellung der At the same time in this position, the needle 16 is fully immersed in the nozzle opening 3 and the nozzle body 2 is closed. The electromagnet 11 is this position of
Ankerscheibe ström- bzw. spannungslos geschaltet. Gleichzeitig mit der Bewegung der Ankerscheibe 9 bauen die am Gehäuse befestigten Federn 7 und 8 eine Gegenkraft auf, welche der Kraft des Permanentmagneten 13 entgegenwirkt. Die Nadel 16 wird allein durch die Kraftwirkung des Permanentmagneten 13, d. h. ohne Zuführung weiterer Energie gegen die im Druckraum 4 für die Kunststoffschmelze wirkenden Prozesskräfte (Druck in der Kunststoffschmelze) in der Position„Düsenöffnung 3 durch Nadel 16 geschlossen" gehalten Armature plate switched off or switched off. Simultaneously with the movement of the armature disk 9, the springs 7 and 8 mounted on the housing build up a counterforce, which counteracts the force of the permanent magnet 13. The needle 16 is solely by the force of the permanent magnet 13, d. H. held without supply of additional energy against acting in the pressure chamber 4 for the plastic melt process forces (pressure in the plastic melt) in the position "nozzle opening 3 by needle 16 closed"
Die auf die Nadel 16 im Druckraum 4 wirkenden Kräfte, hervorgerufen durch den jeweils wirkenden statischen Druck in der Kunststoffschmelze im Druckraum 4 in der The forces acting on the needle 16 in the pressure chamber 4 forces, caused by the respectively acting static pressure in the plastic melt in the pressure chamber 4 in the
Düsenposition„geschlossen", wirken diese in einer Kräftebilanz an der Nadel 16 gegen die Kraft des Permanentmagneten 13. Ist die Kraftresultierende aus dem wirkenden Druck in der Kunststoffschmelze größer als die Kraft des Permanentmagneten, öffnet die Nadel 16; ist diese kleiner, bleibt die Nadel weiterhin geschlossen. Nozzle position "closed", they act in a balance of forces on the needle 16 against the force of the permanent magnet 13. If the force resulting from the acting pressure in the plastic melt is greater than the force of the permanent magnet, the needle 16 opens, this is smaller, remains the needle still closed.
In Schließrichtung der Nadel 16 wirkt somit allein die Kraft des Permanentmagneten 13. Dieser Kraft entgegen wirken die resultierende Kraft aus dem Druck in der Thus, in the closing direction of the needle 16, only the force of the permanent magnet 13 acts. This force is counteracted by the resultant force from the pressure in the
Kunststoffschmelze und die Gegenkraft der Rückholfedern 8, die zwischen dem  Plastic melt and the opposing force of the return springs 8, between the
feststehenden Gehäuse 5 und der beweglichen ringförmigen Ankerscheibe 9 angeordnet sind. Um die Nadel 16 in die Position„offen" zu bewegen, ist es erforderlich, die ständig wirkende Kraft des Permanentmagneten 13 durch die Kraft des Elektromagneten 11 zu kompensieren (erneutes kurzzeitiges Anlegen einer Spannung als zweite Schaltspannung an den Elektromagneten 11 , dies bewirkt ein kurzzeitiges Aufheben der Haltewirkung des Permanentmagneten 13, d. h. Aufbau eines entgegengesetzt gerichteten elektromagnetischen Feldes), so dass die Rückholfedern 8 die ringförmige Ankerscheibe 9 von der radialen Magnetoberfläche weg bewegen. Durch die direkte Verbindung der ringförmigen fixed housing 5 and the movable annular armature disc 9 are arranged. In order to move the needle 16 to the "open" position, it is necessary to compensate for the permanent force of the permanent magnet 13 by the force of the electromagnet 11 (again briefly applying a voltage as a second switching voltage to the electromagnet 11, this causes a short term Canceling the holding action of the permanent magnet 13, ie structure of an oppositely directed electromagnetic field), so that the return springs 8, the annular armature disc 9 of the radial Move magnetic surface away. Due to the direct connection of the annular
Ankerscheibe 9 mit der Ringhülse 14, über das Joch 15 mit der Nadel 16, bewegt sich die Nadel 16 somit in die Stellung„offen". Die Größe der Kraft des Permanentmagneten 13 auf die Ankerscheibe 9 (und damit auf die mit dieser direkt mechanisch starr verbundenen Nadel 16) ist eine Funktion des Luftspaltes, welcher sich zwischen den beiden Bauteilen Magnetanordnung 21 und Ankerscheibe 9 befindet. Armature disk 9 with the annular sleeve 14, via the yoke 15 with the needle 16, the needle 16 thus moves into the "open" position connected needle 16) is a function of the air gap, which is located between the two components magnet assembly 21 and armature disc 9.
Bekanntlich ist die Wirkung des Magnetfeldes bei Berührung der Ankerscheibe mit dem Permanentmagneten am größten und nimmt mit zunehmendem Luftspalt ab. Für eine sichere und prozessstabile Funktion der Nadelverschlussdüse ist es für die Nadelstellung „geschlossen" erforderlich, dass die Ankerscheibe 9 auf der radialen Magnetoberfläche anliegt oder der Luftspalt zumindest minimale, d. h. sehr kleine Werte erreicht. Um die, dabei auf die Nadel 16 wirkenden Kräfte des Permanentmagneten 13 zu begrenzen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen Ankerscheibe 9 und Ringhülse 14 eine oder mehrere Kraftbegrenzungsfedern 7 anzuordnen. Vorteilhafterweise sind als As is known, the effect of the magnetic field when touching the armature disk with the permanent magnet is largest and decreases with increasing air gap. For a safe and process-stable function of the needle valve nozzle, it is necessary for the needle position "closed", that the armature disk 9 rests on the radial magnet surface or the air gap reaches at least minimal, ie very small, values In order to limit permanent magnets 13, it is proposed according to the invention to arrange one or more force-limiting springs 7 between the armature disk 9 and the annular sleeve 14. Advantageously, as
Kraftbegrenzungsfedern 7 solche Federn zu verwenden, welche eine weitestgehend unabhängig vom Federweg wirkende konstante Federkraft aufbauen. Damit wird Folgendes erreicht: Bei Erreichen der Position„Nadel 16 geschlossen" (vor Erreichen der Position Anlage Ankerscheibe9 auf der Magnetoberfläche) spannen sich diese Force limiting springs 7 to use such springs, which build a largely independent of the spring travel acting constant spring force. This achieves the following: When the "Needle 16 closed" position is reached (before the position of the Anchor Disc 9 on the magnet surface is reached), these clamps
Kraftbegrenzungsfedern 7, weil die Ankerscheibe 9 sich noch in Richtung der beiden Magnete, der Magnetanordnung 21 bewegt. Die auf die Nadel 16 wirkende Kraft ist dann die Federkraft der Kraftbegrenzungsfedern und nicht die Kraft die durch den Force limiting springs 7, because the armature disk 9 is still moving in the direction of the two magnets, the magnet assembly 21. The force acting on the needle 16 is then the spring force of the force limiting springs and not the force through the
Permanentmagneten 13 ausgeübt wird. Damit kann die auf die Nadel 16 wirkende Kraft nicht den Wert, der durch die Kraftbegrenzungsfedern 7 voreingestellt ist, überschreiten. Durch Verwendung von Federn mit„konstanter" Federkraft über dem Federweg wird auch der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die wirkende Kraft in den mechanisch bewegten Teilen vollständig kompensiert. Ein wesentlicher Vorteil diese erfindungsgemäßen Aktors 1 besteht darin, dass die Nadel 16 ohne Zuführung von jeglicher Energie, trotz der im Permanent magnet 13 is applied. Thus, the force acting on the needle 16 force can not exceed the value preset by the force limiting springs 7. By using springs with "constant" spring force over the spring travel, the influence of manufacturing tolerances on the acting force in the mechanically moving parts is also completely compensated.An essential advantage of this actuator 1 according to the invention is that the needle 16 can be moved without supplying any energy, despite the im
Druckraum 4 der Kunststoffschmelze wirkenden Prozesskräfte in der Stellung Pressure chamber 4 of the plastic melt acting process forces in the position
„Düsenöffhung 3 geschlossen" gehalten werden kann. In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Aktorausführung für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse mit Kühlkörpern 17 abgebildet. Diese zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktors 1 mit zwei scheibenartigen Kühlkörpern 18 und einem flanschartigen Kühlkörper 19 als Kühlkörper 17. Die zwei scheibenartigen Kühlkörper 18 sind dabei links und rechts radial außen an den Stirnseiten des Aktots 1 angeordnet und geben die aufgenommene Wärme über reine Luftkonvektion an die Umgebung ab. Der flanschschartige Kühlkörper 19 ist dagegen in seinem Inneren mit Kühlkanälen und Kühlbohrungen versehen, wobei sich diese bevorzugt über seinen gesamten Querschnitt erstrecken. Der flanschartige Kühlkörper 19 ist so ausgebildet, dass dessen axialer Ring sich so weit in den Aktor 1 erstreckt, so dass die Magnetanordnungen 21 im Inneren des Aktors 1 gegenüber den Zuführungen der Kunststoffschmelze 22 und dem Druckraum 4 des Düsenkörpers 2 durch den die heiße Schmelze in Richtung Düsenöffhung 3 strömt, abgeschirmt ausgebildet sind. Dabei kann die Innenmantelfläche des axialen Schenkels des flanschartigen Kühlkörpers 19 von der Oberfläche des Düsenkörpers beabstandet angeordnet sein. Hier kann gegebenenfalls ein zusätzlicher Isolierkörper angeordnet sein. Durch diese Kühlkanäle und Kühlbohrungen wird ein Kühlmedium so zugeführt, dass die Magnetanordnungen 21 so gekühlt werden, dass diese ständig unterhalb der kritischen Grenztemperatur des Permanentmagneten 13 temperiert werden können. "Düsenöffhung 3 closed" can be kept. FIG. 2 shows an actuator embodiment according to the invention for a directly actuated needle valve nozzle with heat sinks 17. This shows a sectional view of an actuator 1 according to the invention with two disc-like heat sinks 18 and a flange-like heat sink 19 as a heat sink 17. The two disc-like heat sink 18 are arranged on the left and right radially outside on the front sides of Aktots 1 and indicate the heat absorbed via pure air convection the environment. The flange-like heat sink 19, however, is provided in its interior with cooling channels and cooling holes, which preferably extend over its entire cross-section. The flange-like heat sink 19 is formed so that its axial ring extends so far into the actuator 1, so that the magnet assemblies 21 in the interior of the actuator 1 with respect to the feeds of the plastic melt 22 and the pressure chamber 4 of the nozzle body 2 by the hot melt in Direction nozzle orifice 3 flows, are formed shielded. In this case, the inner circumferential surface of the axial leg of the flange-like heat sink 19 can be arranged at a distance from the surface of the nozzle body. Here, if necessary, an additional insulating body can be arranged. Through these cooling channels and cooling holes, a cooling medium is supplied so that the magnet assemblies 21 are cooled so that they can be constantly tempered below the critical temperature limit of the permanent magnet 13.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Aktor 1 actuator
2 Düsenkörper  2 nozzle body
3 Düsenöffhung  3 nozzle opening
4 Druckraum für Kunststoffschmelze 4 pressure chamber for plastic melt
5 feststehendes Gehäuse 5 fixed housing
6 Gehäuse  6 housing
7 Kraftbegrenzungsfeder  7 force limiting spring
8 Rückholfeder  8 return spring
9 ringförmige Ankerscheibe  9 annular armature disc
10 Elektromagnet  10 electromagnet
11 Ringförmiger Elektromagnet 11 Annular electromagnet
12 Permanentmagnet 12 permanent magnet
13 U-förmiger Permanentmagnet 13 U-shaped permanent magnet
14 Ringhülse 14 ring sleeve
15 Joch  15 yoke
16 Nadel  16 needle
17 Kühlkörper  17 heat sink
18 scheibenartiger Kühlkörper  18 disc-like heat sink
19 flanschartiger Kühlkörper  19 flange-type heat sink
20 Kühlkanäle und/oder Kühlbohrungen 20 cooling channels and / or cooling holes
21 Magnetanordnungen 21 magnet arrangements
22 Zuführungen der Kunststoffschmelze  22 feeds of the plastic melt

Claims

Patentansprüche claims
1. Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen mit ringförmiger Anordnung des Aktors um einen Düsekörper und Befestigung am einem Gehäuse, 1. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding device for the production of injection molded parts on injection molding machines with an annular arrangement of the actuator around a nozzle body and attachment to a housing,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
das der Aktor (1) als ein 3600 Vollkreisring, als ein Teilkreisring, als segmentierter Kreisring oder als zwei oder mehrere Kreissegmente ausgebildet ist, which the actuator (1) is formed as a full circle ring 360 0, as a part of a circular ring, as a segmented annular ring, or as two or more segments of a circle,
der Aktor ( 1 ) mittels einer Ankerscheibe (9) direkt über ein Joch ( 15) mit der Nadel ( 16) verbunden ist, the actuator (1) is connected to the needle (16) directly via a yoke (15) by means of an armature disk (9),
der Aktor (1) aus einem, aus zwei oder mehreren einzelnen oder unabhängig voneinander wirkenden ansteuerbaren Elektromagneten (10) besteht, the actuator (1) consists of one, two or more individual or independently controllable electromagnets (10),
oder aus einem, zwei oder mehreren Permanentmagneten (12) und aus einem, zwei oder mehreren ansteuerbaren Elektromagneten (10) besteht, or one, two or more permanent magnets (12) and one, two or more controllable electromagnets (10),
wobei die Ankerscheibe (9) im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen (21) angeordnet und magnetisch koppelbar und betätigbar ausgebildet ist. wherein the armature disk (9) is arranged in the area of action of the magnet arrangements (21) and is designed to be magnetically coupled and actuated.
2. Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding apparatus according to claim 1, characterized
das der Aktor (1) als ein Vollreisring ausgebildet und über ein Gehäuse (6) auf dem the actuator (1) is designed as a full ring of rice and has a housing (6) on it
Düsenkörper (2) angeordnet ist, Nozzle body (2) is arranged,
in Inneren des Aktors (1) ein im Querschnitt U-förmiger einstückiger oder mehrstückiger ringförmiger Permanentmagnet (13) angeordnet ist, der einen ringförmigen in the interior of the actuator (1) a cross-sectionally U-shaped one-piece or multi-piece annular permanent magnet (13) is arranged, which has an annular
Elektromagneten (11) umschließt, Electromagnet (11) encloses,
eine magnetisch betätigbare ringförmige Ankerscheibe (9) im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen (21) angeordnet ist, a magnetically actuated annular armature disk (9) is arranged in the area of action of the magnet arrangements (21),
wobei das Joch (15) über eine Ringhülse (14) mit einer, zwei oder mehreren wherein the yoke (15) via an annular sleeve (14) with one, two or more
Kraftbegrenzungsfedern (7) mit der ringförmigen Ankerscheibe (9) verbunden ist, die Ringhülse (14) mit einer, zwei oder mehreren Rückholfedern (8) Force limiting springs (7) is connected to the annular armature disc (9), the annular sleeve (14) with one, two or more return springs (8)
mit einem feststehenden Gehäuse (5) verbunden ist und is connected to a fixed housing (5) and
das Joch (15) direkt mit der Nadel (16) im Inneren des Druckraumes (4) verbunden ist. the yoke (15) is connected directly to the needle (16) in the interior of the pressure chamber (4).
3. Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 3. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding apparatus according to claim 2, d a a c e c e m e n c e n e,
das der Aktor (1) als ein Vollkreisring ausgebildet und über ein Gehäuse (6) auf dem Düsenkörper (2) angeordnet ist, the actuator (1) is designed as a complete circular ring and is arranged on the nozzle body (2) via a housing (6),
in Inneren des Aktors (1) ein im Querschnitt U-förmiger einstückiger oder mehrstückiger ringförmiger Permanentmagnet (13) angeordnet ist, der einen ringförmigen in the interior of the actuator (1) a cross-sectionally U-shaped one-piece or multi-piece annular permanent magnet (13) is arranged, which has an annular
Elektromagneten (11) umschließt, Electromagnet (11) encloses,
eine magnetisch betätigbare ringförmige Ankerscheibe (9) im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen (21) angeordnet ist, a magnetically actuated annular armature disk (9) is arranged in the area of action of the magnet arrangements (21),
wobei das Joch (15) über eine Ringhülse (14) über, eine, zwei oder mehrere wherein the yoke (15) via an annular sleeve (14) over, one, two or more
Kraftbegrenzungsfedern (7) mit einer ringförmige Ankerscheibe (9) verbunden ist, anstelle der Rückholfedern (7)ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet (11) ringförmig im feststehenden Gehäuse (5) angeordnet ist und Force limiting springs (7) with an annular armature disc (9) is connected, instead of the return springs (7), a second controllable electromagnet (11) is arranged annularly in the fixed housing (5) and
das Joch (15) direkt mit der Nadel (16) im Inneren des Druckraumes (4) verbunden ist. the yoke (15) is connected directly to the needle (16) in the interior of the pressure chamber (4).
4. Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 4. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding apparatus according to claim 2, d a d e c e c e s e c e n e,
das der Aktor (1) als ein Vollreisring ausgebildet und über ein Gehäuse (6) auf dem the actuator (1) is designed as a full ring of rice and has a housing (6) on it
Düsenkörper (2) angeordnet ist, Nozzle body (2) is arranged,
in Inneren des Aktors (1) ein im Querschnitt U-förmiger einstückiger oder mehrstückiger ringförmiger Permanentmagnet (13) angeordnet ist, der einen ringförmigen in the interior of the actuator (1) a cross-sectionally U-shaped one-piece or multi-piece annular permanent magnet (13) is arranged, which has an annular
Elektromagneten (11) umschließt, Electromagnet (11) encloses,
eine magnetisch betätigbare ringförmige Ankerscheibe (9) im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen (21) angeordnet ist, a magnetically actuated annular armature disk (9) is arranged in the area of action of the magnet arrangements (21),
wobei das Joch (15) des ringförmigen Elektromagneten (11) über eine Ringhülse (14) mit einer, zwei oder mehrere Kraftbegrenzungsfedern (7) mit einer ringförmigen Ankerscheibe (9) verbunden ist, wherein the yoke (15) of the annular electromagnet (11) is connected via an annular sleeve (14) with one, two or more force-limiting springs (7) to an annular armature disc (9),
anstelle der Rückholfedern (8) ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet (11) ringförmig im feststehenden Gehäuse (6), der mit einem ringförmigen Permanentmagnet umschlossen ist, angeordnet ist und instead of the return springs (8), a second controllable electromagnet (11) is annularly arranged in the stationary housing (6), which is enclosed by an annular permanent magnet, and
das Joch (15) direkt mit der Nadel (16) im Inneren des Druckraumes (4) verbunden ist. the yoke (15) is connected directly to the needle (16) in the interior of the pressure chamber (4).
5. Direktbetätigte Nadel verschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, 5. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass am oder im ringförmigen Aktor (1) ein, zwei oder mehrere zusätzlich angeordnete Kühlkörper (17) thermisch so angekoppelt sind, dass der Aktor (1) thermisch von den schmelzeführenden Bauteilen der Nadelverschlussdüse, d. h. vom Düsenkörper (2) getrennt angeordnet ist. that on or in the annular actuator (1) one, two or more additionally arranged heat sinks (17) are thermally coupled so that the actuator (1) thermally from the melt-carrying components of the needle valve nozzle, d. H. separated from the nozzle body (2).
6. Direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, 6. Direct-operated needle valve nozzle for an injection molding device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass an den Stirnflächen des ringförmigen Aktors (1) einseitig oder beidseitig ein scheibenartiger Kühlkörper (18) und am feststehenden Gehäuse (5) ein flanschartiger Kühlkörper (19) angeordnet ist, dessen axialer Ring sich so weit in den Aktor (1) erstreckt, dass die Magnetanordnungen (21)im Inneren des Aktors (1) gegenüber den Zuführungen der Kunststoffschmelze (22) abgeschirmt ausgebildet sind. in that a disk-like heat sink (18) is arranged on one or both sides of the end faces of the annular actuator (1) and a flange-like heat sink (19) on the fixed housing (5) whose axial ring extends so far into the actuator (1) the magnet arrangements (21) are shielded in the interior of the actuator (1) with respect to the feeds of the plastic melt (22).
7. Direktbetätigte Nadel verschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. Direct operated needle valve nozzle for an injection molding according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
das die Kühlköper (17) mit zusätzlichen Kühlrippen und/oder Kühlkanälen und/oder Kühlbohrungen zur Zu- und Abführung eines Kühlmediums ausgebildet sind. in that the heat sinks (17) are formed with additional cooling ribs and / or cooling channels and / or cooling bores for supplying and removing a cooling medium.
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