DE4232675A1 - Spritzgussvorrichtung mit einer an ihrem ende winklig verlaufenden sonde - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Spritz­ gießens und insbesondere eine Spritzgußvorrichtung, bei der das vordere Ende einer beheizten Sonde mindestens eine ko­ nische Spitze aufweist, die sich nach außen unter einem Win­ kel in eine konische Ausnehmung, die in einen Kanal führt, erstreckt. Beheizte Sonden, die punktförmige Spitzen auf­ weisen und derart befestigt sind, daß sie sich in den Schmelzendurchgang einer Spritzgußvorrichtung erstrecken, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise of­ fenbart das US-Patent Nr. 48 20 147 des Anmelders, erteilt am 11. April 1989, eine beheizte Sonde, die sich durch eine Befestigungsmanschette, die in einer Platte mit Hohlräumen eingesetzt ist, erstreckt. Die Kanadische Patentanmeldung Ser. Nr. 20 32 728, angemeldet am 19. Dezember 1990, mit dem Titel "Injection Molding Probe with Varying Heat Profile", zeigt das elektrische Heizelement einer solchen Sonde, das mit einer unterschiedlichen Zahl von Vielfach-Rinnen entlang ihrer Länge versehen ist. Die Kanadische Patentanmeldung Ser. Nr. 20 37 186, angemeldet am 28. Februar 1991, mit dem Titel "Injection Molding Probe with a Longitudinal Thermocouple Bore and Off Center Heating Element" betrifft eine ähnliche Vorrichtung, in der das Heizelement verlagert und eine Thermoelement-Bohrung vorgesehen ist. Allerdings haben alle diese vorgenannten Sonden den Nachteil, daß sich die punktförmige Spitze nur nach vorne entlang der Mittel­ achse erstreckt.

Beheizbare Düsen, die punktförmige Spitzen aufweisen, sind auch nach dem Stand der Technik bekannt. Das US-Patent Nr. 47 68 945 des Anmelders, erteilt am 6. September 1988, zeigt eine Düse mit einer winklig verlaufenden Spitze für einen Kanten-Eingußkanal, der sich mit einem flachen Winkel zur Mittelachse erstreckt. Der Prospekt der Mold-Masters Ltd. E-CMSSN-11-90 mit dem Titel "Injection Molding with Compact Master-Shot Single Nozzle Hot Runners" , veröffent­ licht im November 1990, zeigt in ähnlicher Weise auf der Seite 17 eine Düse, mit einer einmal abgewinkelten Spitze für einen Eingießkanal als sogenannte heiße Spitze (hot tip gating). Sie ist auf den Einsatz in einem einzelnen Gießka­ nal beschränkt, da es sich um eine Düse, und keine Sonde handelt.

Gegenstand der Erfindung

Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest teilweise die Nachteile nach dem Stand der Technik auszu­ räumen, indem eine Spritzgußvorrichtung angegeben wird, bei der der Schacht in der Hohlraum-Platte eine konische Aus­ nehmung mit einem eingeschlossenen Winkel von mindestens 90° besitzt und wobei die beheizte Sonde eine konische Spitze aufweist, die sich nach außen unter einem Winkel mit einem wesentlichen Abstand in die Ausnehmung erstreckt.

Schließlich ist ein Aspekt der Erfindung derjenige, eine Spritzgußvorrichtung anzugeben, die eine langgestreckte, be­ heizbare Sonde mit einem rückwärtigen Ende, einem vorderen Ende, einem äußeren Gehäuse, das einen im wesentlichen zy­ lindrischen vorderen Bereich aufweist, und ein elektrisch beheizbares Element besitzt, das sich im wesentlichen in Längsrichtung in das Gehäuse erstreckt, wobei der vordere Bereich des Gehäuses der Sonde einen vorgegebenen äußeren Durchmesser und eine zentrische Längsachse aufweist, wobei die Sonde derart befestigt ist, daß sie sich in einen Schacht (Kammer) in einer Hohlraumplatte mit einem Schmel­ zendurchgang erstreckt, der sich zwischen der Sonde und der sie umgebenden Hohlraumplatte erstreckt, wobei der Schacht eine Wand und ein vorderes Ende mit mindestens einem Gieß­ kanal aufweist, der sich durch die Hohlraum-Platte zu einem Hohlraum erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Schachtes an dem vorderen Ende des Schachtes mindestens eine konisch verlaufende Ausnehmung aufweist, die zu dem mindes­ tens einen Gießkanal führt, wobei die mindestens eine ko­ nische Ausnehmung einen eingeschlossenen Winkel von mindes­ tens 90° aufweist und eine Mittelachse besitzt, die sich nach außen unter einem Winkel zu der zentrischen Längsachse des vorderen Bereichs des Gehäuses der Sonde erstreckt, und wobei das vordere Ende der Sonde mindestens eine konische Spitze aufweist, die sich nach außen außerhalb des äußeren Durchmessers des vorderen Bereiches des Gehäuses der Sonde in einem wesentlichen Abstand in die mindestens eine ko­ nische Ausnehmung in der Wand des Schachtes erstreckt, wobei mindestens eine konische Spitze eine zentrische Achse auf­ weist, die im wesentlichen derselben zentrischen Achse ent­ spricht, die sich durch die mindestens eine konische Aus­ nehmung erstreckt.

Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des Bereichs einer mit Mehrfachhohlräumen versehenen Spritzgußvorrichtung (Mehrfach-Gußform) gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung, und

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1, der das vordere Ende einer Sonde und den sie umgebenden Schacht in der Hohlraumplatte darstellt.

Beschreibung der Zeichnung

Wie die Fig. 1 zeigt, weist ein Bereich einer Spritzgußan­ ordnung einen Schmelzendurchgang 10 auf, der sich von einem Einlaß 12 in einen beheizten Schmelzen-Rohrverteiler 14 ver­ zweigt, um die unter Druck gesetzte Schmelze zu einer Zahl von beabstandeten Kavitäten 16 zuzuführen. Der Rohrvertei­ ler 14 besitzt einen integral beheizten Einlaßbereich 18 und ein elektrisches Heizelement 20, wie es in der Kanadischen Patentanmeldung Ser. Nr. 20 44 793-1 von Mold-Masters, ange­ meldet am 13. Juli 1991, mit dem Titel "Injection Molding Manifold with Integral Heated Inlet Portion" beschrieben ist. Der Rohrverteiler 14 erstreckt sich zwischen einer Rohrverteiler-Trägerplatte 22 und einer rückwärtigen Plat­ te 24, die durch eine Abstandsplatte 26 voneinander beab­ standet sind. Diese Platten werden durch Umpumpen von Kühl­ wasser durch Kühlleitungen 28 gekühlt. Der Rohrverteiler 14 ist exakt zentrisch in dieser Anordnung durch den zylind­ rischen Einlaßbereich 18, der sich durch eine Paßöffnung 30 in der rückwärtigen Platte 24 und durch einen zentrisch an­ geordneten Befestigungs-Ring 32 erstreckt, der zwischen diesem und der Rohrverteiler-Trägerplatte 22 angeordnet ist, zentriert. Wie zu sehen ist, wird hierdurch ein isolierter Luftzwischenraum 34 zwischen dem beheizten Rohrverteiler 14 und den ihn umgebenden Kühlplatten gebildet. Ein kreisför­ miger Kragen 36 ist in einem Sitz in der rückwärtigen Plat­ te 24 mittels Bolzen 38 befestigt.

Das System bzw. die Anordnung gemäß der Erfindung besitzt eine Anzahl von beheizten Sonden 40. Jede Sonde erstreckt sich durch eine Dichtmanschette 42 in einen Schacht 44 in der Hohlraumplatte 46. Jede Dichtmanschette 42 besitzt eine mit Rillen versehene äußere Fläche, die voneinander ge­ trennte Luftdurchgänge 48 zwischen dieser und der sie umge­ benden Aufnahmeplatte 22 für den Rohrverteiler und der Hohl­ raumplatte 46 bildet. Jede Dichtmanschette 42 besitzt auch einen rückwärtigen Kragenbereich 50 mit größerem Durchmes­ ser, der sich zwischen dem Rohrverteiler 14 und der Rohrver­ teiler-Trägerplatte 22 erstreckt, um Leckagen der unter Druck stehenden Schmelze von dem Schmelzendurchgang 10 in den Luftzwischenraum 34 zu verhindern. Der innere Durchmes­ ser der Dichtmanschette 42 ist der gleiche wie der Durchmes­ ser der angrenzenden Bohrung 52 in dem Rohrverteiler 14, der groß genug ist, um den Bereich des Schmelzendurchgangs 10 zu bilden, der sich um die beheizte Sonde 40 erstreckt.

Jede Sonde 40 besitzt ein im wesentliches zylindrisches, äußeres, langgestrecktes Stahlgehäuse 54 mit einem rückwär­ tigen Ende 56 und einem vorderen Ende 58, das nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird. Jede Sonde 40 besitzt einen rückwärtigen Bereich 60, der sich zwischen dem Rohr­ verteiler 14 und der rückwärtigen Platte 24 erstreckt. Die rückwärtige Platte 24 ist in ihrer Stellung mittels Bol­ zen 62 gesichert, die sich durch die Abstandsplatte 26 in die Rohrverteiler-Aufnahmeplatte 22 erstrecken. Die rück­ wärtige Platte 24 übt demzufolge eine Kraft auf die rück­ wärtigen Enden 56 der Sonden 40 aus, die die Sonden 40, den Rohrverteiler 14 und die Dichtmanschetten 42 sicher in ihrer Stellung festlegen.

Das äußere Gehäuse 54 jeder Sonde 40 besitzt einen Zwischen­ bereich 64, der sich zwischen dem rückwärtigen Bereich 60 mit dem größeren Durchmesser und dem rückwärtigen Bereich 66 mit dem kleineren Durchmesser erstreckt. Der Zwischenbe­ reich 64 ist gerade lang genug, daß er sich in den Schmel­ zendurchgang 10 erstreckt, und sein Durchmesser ist gerade groß genug, daß er präzise in den Paßbereich 68 der Bohrung 52 durch den Rohrverteiler 14 paßt, um Leckagen der unter Druck stehenden Schmelze zwischen ihnen zu verhindern.

Wie in der Kanadischen Patentanmeldung Ser. Nr. 20 37 186 des Anmelders, die vorstehend erwähnt ist, beschrieben ist, besitzt der vordere Bereich 66 jeder Sonde 40 vier gleich voneinander beabstandete Vorsprünge 70, die sich nach außen erstrecken, um eine Dichtmanschette 42 zu berühren, um die Sonde 40 bei der Betriebstemperatur exakt zu fixieren. Die Schmelze fließt zwischen den Vorsprüngen 70, die mit weichen Übergängen ausgebildet sind, um tote Bereiche in der fließenden Schmelze zu verhindern. Jede Sonde 40 besitzt ein sich in Längsrichtung erstreckendes elektrisches Heizele­ ment 72, das integral in dem äußeren Stahlgehäuse 54 einge­ schweißt ist. Während das Heizelement 72 in der Form gezeigt ist, daß es sich in gerader Richtung zur vereinfachten Dar­ stellung erstreckt, ist es üblicherweise nach hinten und nach unten in einer vorgegebenen Anordnung gebogen, um eine Sonde 40 mit einem sich variierenden Wärmeprofil entlang ihrer Länge zu bilden, wie dies in der Kanadischen Patentan­ meldung Ser. Nr. 20 32 728 des Anmelders, die vorstehend er­ wähnt ist, beschrieben ist. Das Heizelement 72 erstreckt sich radial nach außen zu einem externen elektrischen An­ schluß 74 an dem rückwärtigen Bereich 60 des Gehäuses 54 der Sonde 40. Ein herausnehmbarer Thermoelementdraht 76 er­ streckt sich in eine Bohrung, die sich in Richtung der Längsachse in der Sonde 40 neben dem Heizelement 72 er­ streckt, um die Betriebstemperatur angrenzend an das vordere Ende 58 der Sonde 40 zu erfassen. Der herausnehmbare Thermo­ elementdraht 76 ist durch eine Rückhalteschraube 78 in sei­ ner Stellung festgelegt, die ihrerseits in einer Gewinde­ bohrung 80 in dem rückwärtigen Ende 56 der Sonde 40 aufge­ nommen ist. Der rückwärtige Bereich 60 des Gehäuses 54 der Sonde 40 besitzt ebenfalls einen Fixierungsstift 82, der sich nach außen zwischen zwei Stangen 84 erstreckt, die sich ihrerseits von dem Rohrverteiler 14 erstrecken, um exakt die Sonde 40 festzulegen.

Anhand der Fig. 2 wird die Anordnung des vorderen Endes 58 jeder Sonde 40 und der sie umgebenden Wand 86 des Schach­ tes 44, in die sie sich erstreckt, beschrieben. Wie erkenn­ bar ist, besitzt der Schacht 44 in der Hohlraumplatte 46 ein sphärisch ausgebildetes vorderes Ende 88 mit einer Anzahl von beabstandeten, konischen Ausnehmungen 90 in ihrer Wand 86. Jede konische Ausnehmung 90 erstreckt sich zu einem Gießkanal 92 durch die Hohlraumplatte 46 zu einer der Hohl­ räume 16. In dieser Ausführungsform besitzt jede konische Ausnehmung einen eingeschlossenen Winkel von 90° und eine zentrische Achse 94, die sich nach außen unter einem Winkel vom etwa 45° zu der zentrischen Längsachse 96 des vorderen Bereichs 66 des Gehäuses 54 der Sonde 40 erstreckt. Das vor­ dere Ende 58 der Sonde 40 hat eine entsprechende Zahl von beabstandeten konischen Spitzen 98. Jede konische Spitze 98 erstreckt sich nach außen unterhalb des äußeren Durchmessers "d" des vorderen Bereichs 66 des Gehäuses 54 der Sonde 40 in einem wesentlichen Abstand in eine entsprechende Ausnehmung der konischen Ausnehmungen 90. Jede Sonde 40 ist exakt durch den Befestigungsstift 82 festgelegt, so daß bei der Be­ triebstemperatur jede konische Spitze 98 eine im wesent­ lichen gleiche zentrische Achse 94 besitzt, die durch die konische Ausnehmung 90, in die sie sich erstreckt, verläuft.

Wie zu sehen ist, erstreckt sich eine Seite 102 der ko­ nischen Ausnehmung 90, wenn die konische Ausnehmung 90 einen eingeschlossenen Winkel von 90° aufweist und sich die zen­ trische Achse 96 unter 45° zu der Längsachse erstreckt, pa­ rallel zu der Längsachse 96. Diese Anordnung ermöglicht der konischen Spitze 98, daß sie sich vollständig in die ko­ nische Ausnehmung 90 erstreckt, ohne damit die Herausnehm­ barkeit der Hohlraumplatte 76, wenn sie beispielsweise ge­ reinigt oder repariert werden muß, zu beeinträchtigen. Ent­ sprechend kann sich in anderen Ausführungsformen der Erfin­ dung die zentrische Achse unter verschiedenen Winkeln er­ strecken, allerdings muß die konische Ausnehmung 90 einen eingeschlossenen Winkel von mindestens 90° aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform besitzt die konische Spitze 98, die sich in die konische Ausnehmung 90 mit einem Winkel von 90° erstreckt, einen eingeschlossenen Winkel von etwa 50°. Während diese Winkel in anderen Ausführungsformen gering­ fügig verändert werden können, ist es wesentlich, daß der eingeschlossene Winkel der konischen Spitze 98 etwas ge­ ringer als der eingeschlossene Winkel der konischen Aus­ nehmung 90 ist, so daß der Fluß der Schmelze zwischen beiden graduell bis zum Gießkanal 92 hin beschleunigt wird.

Während nur zwei konische Ausnehmungen 90 und Spitzen 98 in dem Querschnitt gezeigt sind, besitzt diese Ausführungsform vier von jedem, die mit den vier Hohlräumen 16 ausgerichtet sind, die gleichmäßig beabstandet um das vordere Ende 58 der Sonde 40 angeordnet sind. Andere Ausführungsformen der Er­ findung können andere Anzahlen aufweisen, wobei nur eine ko­ nische Spitze 98 eingeschlossen ist, die sich in eine ein­ zige konische Ausnehmung 90 für einige Anwendungen er­ streckt. Für den Betrieb wird das Spritzgußsystem oder die Spritzgußvorrichtung in der dargestellten Form zusammenge­ baut. Elektrische Energie wird den Heizelementen 20 in dem Rohrverteiler 14 und den Heizelementen 72 in jeder der Son­ den 40 zugeführt, um sie auf eine vorbestimmte Betriebstem­ peratur aufzuheizen. Unter Druck stehende Schmelze aus einer (nicht dargestellten) Spritzgußmaschine wird dann in den Schmelzenkanal 10 über den gemeinsamen Einlaß 12 in den Ein­ laßbereich 18 des Rohrverteilers 14 entsprechend einem vor­ gegebenen Zyklus in herkömmlicher Art und Weise einge­ spritzt. Die unter Druck stehende Schmelze fließt entlang um jede beheizte Sonde 40, dann in jede konische Ausnehmung 90, um die jeweilige konische Spitze 98 und durch den angrenzen­ den Gießkanal 92, um die Hohlräume 16 zu füllen. Nachdem die Hohlräume gefüllt sind, wird der Spritzgußdruck für eine kurze Zeitdauer aufrechterhalten, um zu verdichten, und dann wird der Druck weggenommen. Nach einer kurzen Abkühlperiode wird die Gießform entlang der Trennlinie 100 geöffnet, um die gespritzten Teile herauszuwerfen. Nach der Entnahme wird die Gießform geschlossen und der für das Spritzgießen er­ forderliche Druck aufgebaut, um die Hohlräume wieder zu fül­ len. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe und der Form der Hohlräume und der Art des Materials, das gegossen wird, abhängig ist.

Während die Beschreibung der Vorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung, die konische Spitzen aufweist, die sich in konische Ausnehmungen erstrecken, anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist für den Fachmann er­ sichtlich, daß Änderungen im Rahmen des allgemeinen Erfin­ dungsgedankens, wie sie auch in den Ansprüchen beansprucht sind, vorgenommen werden kann. Beispielsweise ist ersicht­ lich, daß die äußere Gießformanordnung unterschiedliche Platten und/oder Einsätze anderer Art für den jeweiligen An­ wendungsfall verwenden kann.

Claims (4)

1. Spritzgußvorrichtung mit einer langgestreckten, beheiz­ baren Sonde mit einem rückwärtigen Ende, einem vorderen Ende, einem äußeren Gehäuse, das einen im wesentlichen zylindrischen vorderen Bereich aufweist, und einem elek­ trischen Heizelement, das sich im wesentlichen in Längs­ richtung des Gehäuses erstreckt, wobei der vordere Be­ reich des Gehäuses der Sonde einen vorgegebenen äußeren Durchmesser und eine in Längsrichtung verlaufende zen­ trische Achse aufweist, wobei die Sonde derart befestigt ist, daß sie sich in einen Schacht in der Hohlraumplatte erstreckt, mit einem Schmelzendurchgang, der sich zwi­ schen der Sonde und der sie umgebenden Hohlraumplatte er­ streckt, wobei der Schacht eine Wand und ein vorderes En­ de mit mindestens einem Gießkanal aufweist, der sich durch die Hohlraumplatte zu einem Hohlraum erstreckt, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Wand des Schachtes besitzt an dem vorderen Ende des Schachtes mindestens eine konische Ausnehmung, die zu dem mindestens einen Gießkanal führt, wobei die mindestens eine konische Ausnehmung einen eingeschlossenen Winkel von mindestens 90° und eine zentrische Achse aufweist, die sich nach außen unter einem Winkel zu der zentrischen Längsachse des vorderen Bereichs des Gehäuses der Sonde erstreckt, und
das vordere Ende der Sonde besitzt mindestens eine ko­ nische Spitze, die sich außerhalb des äußeren Durchmes­ sers des vorderen Bereichs des Gehäuses der Sonde in ei­ nem wesentlichen Abstand in die mindestens eine konische Ausnehmung in der Wand des Schachtes erstreckt, wobei mindestens eine konische Spitze eine zentrische Achse aufweist, die im wesentlichen die gleiche zentrische Achse ist, die sich durch die mindestens eine konische Ausnehmung erstreckt.

2. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vordere Ende des Schachtes in der Hohl­ raumplatte im allgemeinen sphärisch, mit Ausnahme der mindestens einen konischen Ausnehmung, geformt ist.

3. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine konische Spitze der Sonde einen eingeschlossenen Winkel im wesentlichen ge­ ringer als der eingeschlossene Winkel der mindestens ei­ nen konischen Ausnehmung aufweist.

4. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wand des Schachtes eine Vielzahl von konischen Ausnehmungen aufweist, die im gleichen Abstand um das vordere Ende des Schachtes angeordnet sind, wobei die Sonde eine gleiche Zahl von konischen Spitzen auf­ weist, die gleich um das vordere Ende der Sonde beabstan­ det sind, und wobei sich jede konische Spitze in eine ihr zugeordnete konische Ausnehmung erstreckt.