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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Spritzgießvorrichtung
und im Besonderen auf eine nichtlineare Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung
mit in verschiedenen Positionen und/oder Winkeln einstellbaren Verteilerblöcken und Düsen.
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Zugehörige Technik
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Die
Patentzusammenfassung aus Japan Band 1997 Nr. 3 und
JP 8309821 beschreibt ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Spritzgießen, wobei in dem Spritzgießmaschinenkörper Kunstharz-Kugeldrehverbindungen
vorgesehen sind. Im Besonderen werden die Verbindungen über ein
zweites Rohr verbunden, wobei der Verbinder über das Rohr mit einer Düse verbunden
ist. Ein Kunstharz- oder
Schmelzekanal ist innerhalb des Rohrs und des Verbinders ausgebildet.
Weiterhin ist die Düse
rotierbar an einem Düsenhalter
vorgesehen, der nach vorne gerichtet über einen aus einem Lager ausgebildete
Düsendrehmechanismus
direkt an einem Führungselement
angeordnet ist. Im Bezug auf die Verbindung, die in
6 des
japanischen Dokuments gezeigt ist, wird klar gezeigt, dass nur eine
Drehungsachse möglich
ist, d.h. die durch den Pfeil D gezeigte Drehung. Die Möglichkeiten
des Einstellens des Rohrs
7a und
7b relativ zueinander
sind in
12 gezeigt.
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Die
US-A-5,000,675 beschreibt einen Spritzgießverteiler, wobei in 4 eine
Düse und
ein Schmelzeleitungselement gezeigt ist, die an einem Verteiler
montiert sind. Obwohl der Verteiler relativ zu dem Schmelzeleitungselement
drehbar ist, ist nur eine Drehungsachse möglich.
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Die
US-A-5,540,580 offenbart eine Spritzgießvorrichtung und im Besonderen
in Bezug auf 5 eine Modifikation, die einen
Zustand einer konstanten Verbindung durch die Heißläufer der
Anschlüsse
erlaubt. Um eine konstante Verbindung bereitzustellen, kann jeder
der Anschlüsse
unabhängig voneinander über die
Drehkupplungen rotiert werden. Obwohl in diesem Dokument zwei Drehungsachsen
offenbart sind, sind die zwei Drehungsachsen parallel zueinander.
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Die
US-A-2,871,517 offenbart eine Spritzgieß-Maschinendüse. Im besonderen
umfasst die offenbarte Spritzgieß-Maschinendüse einen
Einspritzzylinder mit einer darin montierten Einspritzdüse mit einem
konvexen Druckanschlussstück,
dass mit dem Zylinder und einer Formstützplatte in Verbindung steht.
Der Zylinder und die Platte sind relativ zueinander voneinander
weg bewegbar durch jedes in der Technik bekannte Mittel zum Öffnen und
Schließen der
Einspritzmaschinenelemente.
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Spritzgießsysteme
können
aus einem einzelnen Block oder einstückigen Verteiler hergestellt
werden, wobei dieses als einheitlicher Verteiler bezeichnet werden
kann. Auch sind die Spritzgießsysteme
in einigen Fällen
aus einer Verteilerbaugruppe hergestellt, die verschiedene identische
oder fast identische Verteilerblöcke
umfasst, die zwischen einander in verschiedenen Weisen angeschlossen
oder verbunden sind. Diese Mehrblockverteiler umfassen keine Mittel,
um die Winkelposition zwischen den Verteilerblöcken zu variieren und daher
können
die Winkelpositionen der mit diesen Verteilern verbundenen Düsen nicht
eingestellt werden.
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Das
Spritzgießen
wird eingesetzt, um immer größer und
größere Bauteile
herzustellen, insbesondere in der Automobilindustrie. Zusätzlich zu
der beträchtlichen
Erhöhung
der Größe der Schmelzekanäle und der
Länge der
Düsen hat
dies zu einer Verwendung von Systemen geführt, in denen sich mehrere
Düsen von
einem langgestreckten Verteiler, hergestellt aus einem einzelnen
Verteilerblock oder mehreren Verteilerblöcken, zu einem einzigen Formhohlraum
erstrecken. Weiterhin ist die Bauteilform häufig komplex, was erfordert,
dass die Formangussöffnungen,
die den Formhohlraum begrenzen, auf verschiedenen Höhen und
Winkeln relativ zu dem Verteiler angeordnet sind.
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Um
eine Vielzahl von sich unter unterschiedlichen Winkeln relativ zu
dem Verteiler erstreckende Düsen
anzupassen, ist eine Bearbeitungsgenauigkeit der Form auf höchster Qualität notwendig.
In einigen Anwendungen werden die Düsen einfach in unterschiedlichen
Winkeln in der Position auf einer Seite des Verteilers angeschraubt.
Einige von diesen bekannten Lösungen
umfassen typischerweise Verteiler und Düsen, die für jede Anwendung kundenspezifisch
designed sind, was als weiteren Nachteil aufweist, dass der Aufbau
häufig
schwierig und zeitraubend ist.
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Überblick über die
Erfindung
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Nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgießvorrichtung vorgesehen, umfassend
einen ersten Verteilerblock mit einem ersten Verteilerschmelzekanal
zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbarem Material aus einer
Quelle, einen zweiten Verteilerblock mit einem zweiten Verteilerschmelzekanal
zum Aufnehmen des Schmelzestroms aus dem ersten Verteilerschmelzekanal,
und eine Düse,
die an einem Auslass des zweiten Verteilerblocks angeschlossen ist.
Die Düse umfasst
einen Düsenkanal
zum Aufnehmen des Schmelzestroms aus dem zweiten Verteilerschmelzekanal.
Der Düsenkanal
steht mit einem Formhohlraum in Verbindung, um den Schmelzestrom
von der Düse
durch eine Formangussöffnung
aufzunehmen. Eine Verbinderbaugruppe verbindet den ersten Verteilerblock
mit dem zweiten Verteilerblock. Die Verbinderbaugruppe umfasst einen
Schmelzekanal, um zu ermöglichen,
dass die Schmelze zwischen dem ersten Verteilerschmelzekanal und
dem zweiten Verteilerschmelzekanal strömt. Der Winkel des zweiten Verteilerblocks
ist zusammen mit der Düse
relativ zu dem ersten Verteilerblock einstellbar.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann der Abstand zwischen dem zweiten Verteilerblock
und dem ersten Verteilerblock über eine
gleitbare Verbindung eingestellt werden, die erlaubt, dass die Düse genau
die Formangussöffnungen
erreicht und die die thermische Ausdehnung kompensiert.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
Strukturen aufzeigen, vollständiger
beschrieben.
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1 ist
eine isometrische Explosionsansicht von Teilen einer Spritzgießvorrichtung
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung aus 1 in
einer Form.
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3 ist
eine geschnittene Draufsicht eines Teils aus 2.
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4 ist
eine isometrische Ansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung
nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung aus 4 in
einer Form.
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6 ist
eine isometrische Explosionsansicht von Teilen einer Spritzgießvorrichtung
nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, umfassend eine Vielzahl von Düsen, Verteilerblöcken und Verbinderbaugruppen.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Es
wird nunmehr Bezug genommen auf die 1 und 2,
in denen eine Spritzgießvorrichtung 10 einen
Verteiler 12, einen ersten Verteilerblock 16 und
einen zweiten Verteilerblock 44 umfasst. Eine ventilbetätigte Düse 56 ist
an den zweiten Verteilerblock 44 gekoppelt. Eine Verbinderbaugruppe 40,
die später
im Detail beschrieben wird, ist vorgesehen, um den zweiten Verteilerblock 44 mit
dem ersten Verteilerblock 16 zu verbinden.
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Der
Verteiler 12 umfasst einen Verteilerschmelzekanal 11 zum
Aufnehmen eines Schmelzestroms aus formbaren Material von einer
Schmelzequelle (nicht gezeigt) durch einen Einlass des Verteilerschmelzekanals
(nicht gezeigt). Der Verteiler 12 umfasst weiter einen
Auslass 14 zum Liefern des Schmelzestroms an den ersten
Verteilerblock 16. Der Verteiler 12 umfasst weiter
ein Paar von entgegengesetzt und halbkreisförmigen Schlitzen 13a und 13b durch
die sich die Schrauben 15a und bzw. 15b erstrecken,
um den Verteiler 12 mit dem ersten Verteilerblock 16 zu
verbinden. Durch ein leichtes Lösen der
Schrauben 15a und 15b im Bezug auf die obere Oberfläche der
Schlitze 13a und 13b kann der erste Verteilerblock 16 relativ
zum Verteiler 12 um eine Achse 17 gedreht werden.
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Der
erste Verteilerblock 16 umfasst einen ersten Verteilerschmelzekanal 18 mit
einem Einlass 20. Der Einlass 20 ist mit dem Auslass 14 des
Verteilerschmelzekanals 11 ausgerichtet, um von dort einen
Schmelzestrom aufzunehmen. Eine Positionierbuchse 38 ist
zwischen dem ersten Verteilerblock 16 und dem Verteiler 12 vorgesehen,
um die Teile relativ zueinander anzuordnen. Der erste Verteilerblock 16 ist
weiter relativ zu einer Formplatte 14 durch einen Positionierungsring 36 angeordnet.
Der erste Verteilerblock 16 ist durch einen Stab 19 mit
der Verteilerplatte 40 verbunden.
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Der
erste Verteilerblock 16 umfasst einen ausgeschnittenen
Teil 26, der in einer Seite 28 davon vorgesehen
ist, wie beispielsweise in 1 zu sehen ist.
Der ausgeschnittene Teil 26 umfasst eine erste Wand 30,
die von der Seite 28 und einem Paar von zweiten Wänden 32, 34,
die sich im Allgemeinen senkrecht zu der ersten Wand 30 erstrecken,
versetzt ist. Ein Auslass 22 des ersten Verteilerschmelzekanals 18 ist
in der zweiten Wand 34 vorgesehen.
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Wein 3 gezeigt,
umfasst der erste Verteilerschmelzekanal 18 des ersten
Verteilerblocks 16 eine Biegung 24, die zwischen
dem Einlass 20 und dessen Auslass 20 vorgesehen
ist. Die Biegung 24 erlaubt, dass der Schmelzestrom in
eine Verbinderbaugruppe 70 (ein Teil hiervon ist in 3 gezeigt) von
einer deren Seiten eintritt, wie unten im Detail beschrieben.
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Die
Verbinderbaugruppe 70 umfasst einen ersten Verbinder 72 und
einen zweiten Verbinder 74. Der erste Verbinder 72 umfasst
einen Schmelzekanal 76 mit einem Einlassteil 80 und
einem Auslassteil 82. Das Einlassteil 80 ist ausgerichtet
in einer ersten Achse 84 und das Auslassteil 82 ist
ausgerichtet in einer zweiten Achse 86, die im Allgemeinen
senkrecht zu der ersten Achse 84 ist. Das Einlassteil 80 des
ersten Verbinders 72 ist mit dem Auslass 22 des ersten
Verteilerschmelzekanals 18 durch eine Buchse 88 gekoppelt.
Die Buchse 88 erlaubt, dass der erste Verbinder 82 relativ
zu dem ersten Verteilerblock 16 um die erste Achse 84 rotiert.
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Ein
Sicherungselement 92 erstreckt sich durch die zweite Wand 32 des
ersten Verteilerblocks 16, um in einen Sitz 90 einzugreifen,
der in dem ersten Verbinder 72 gegenüber des Einlassteils 80 vorgesehen
ist. Das Sicherungselement 92 umfasst eine Öffnung 94,
die ausgebildet ist ein Werkzeug aufzunehmen. Durch das Verriegeln
des Sicherungselements 92 wird die Drehung des ersten Verbinders 72 relativ
zu dem ersten Verteilerblock 16 verhindert.
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Der
zweite Verbinder 74 ist im Allgemeinen eine Buchse mit
einem ersten Ende 96, einem zweiten Ende 98 und
einem Schmelzekanal 78, der sich dort hindurch erstreckt.
Das erste Ende 96 umfasst ein Teil 100 mit reduziertem
Durchmesser, das in dem Auslassteil 82 des Schmelzekanals 76 aufgenommen
ist. Eine äußere zylindrische
Oberfläche 102 des
reduzierten Durchmesserteils 100 ist im Allgemeinen glatt,
um die relative Bewegung um die zweite Achse 86 zwischen
dem ersten Verbinder 72 und dem zweiten Verbinder 74 zu
erlauben. Die glatte Verbindung erlaubt weiter ein durch thermische
Ausdehnung verursachtes relatives Gleiten zwischen dem ersten Verbinder 72 und
dem zweiten Verbinder 74.
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Der
zweite Verteilerblock 44 umfasst eine Aussparung 50 mit
einem Gewinde, die in einer Seite 52 des Verteilerblocks
vorgesehen ist, um den zweiten Verbinder 74 aufzunehmen,
der im Allgemeinen eine Buchse ist. Das zweite Ende 98 des
zweiten Verbinders 74 ist mit einem Gewinde versehen, um mit
der Gewindeaussparung 50 zusammenzupassen. Der zweite Verbinder 74 umfasst
weiter einen vergrößerten hexagonalgeformten
Abschnitt 104, der mit einem Werkzeug eingreifbar ist.
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Es
ist für
einen Fachmann in dieser Technik selbstverständlich, dass der zweite Verbinder 74 mit dem
zweiten Verteilerblock 44 in einer alternativen Art und
Wei se verbunden werden kann. Weiterhin kann der zweite Verbinder 74 integral
mit dem zweiten Verteilerblock 44 ausgebildet sein.
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Der
zweite Verbinder 74 ist ausgerichtet mit einem zweiten
Verteilerschmelzekanal 46, der sich durch den zweiten Verteilerblock 44 erstreckt.
Ein Auslass 48 des zweiten Verteilerschmelzekanals 46 ist
ausgerichtet mit einem Düsenkanal 58 der
Düse 56.
Der Düsenkanal 58 steht
durch eine Formangussöffnung 66 mit
einem Formhohlraum 64 in Verbindung. Die Formangussöffnung 66 lässt sich
durch die Ventilnadel 60, die sich durch den Düsenkanal 58 erstreckt,
selektiv öffnen.
Die Ventilnadel 60 wird durch einen selbsttragenden Betätigungsmechanismus 62, der
in dem US-Patent Nr. 4,979,892 an Gellert beschrieben ist, betätigt.
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Die
ersten und zweiten Verteilerblöcke 16, 44 und
die Düse 56 werden
durch entsprechende Heizelemente 42, 54 und 57 beheizt.
Auch ein Thermoelement 55 ist vorgesehen, um die Temperatur
des Schmelzestroms in dem Düsenkanal 58 zu überwachen.
Der Verteiler 12 ist ebenfalls durch ein Heizelement (nicht
gezeigt) beheizt.
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Der
Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10 entsprechend
der vorliegenden Erfindng wird nun im Allgemeinen beschrieben. Während der
Installation sind das Sicherungselement 92 des ersten Verbinders 72 gelöst und der
erste Verbinder wird um die erste Achse 84 gedreht bis
der gewünschte
Winkel zwischen den ersten Verteilerblock 16 und dem zweiten
Verteilerblock 44 erreicht ist. Sobald der gewünschte Winkel
erreicht ist, wird das Sicherungselement 92 gesichert.
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Der
zweite Verteilerblock 44 rotiert und gleitet frei um die
zweite Achse 86. Der zweite Verteilerblock 44 wird
daher relativ zu der Formangussöffnung 66 positioniert
ohne in der Position gesichert zu sein. Dies erlaubt, dass der Abstand
und Winkel zwischen dem ersten Verteilerblock 16 und dem
zweiten Verteilerblock 44 ständig justiert wird, um eine
gute Ausrichtung zwischen Düse
und Angussöffnung
zu erreichen und eine gute thermische Ausdehnung zu bieten.
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Sobald
die Bauteile justiert wurden, um für eine bestimmte Spritzgießanwendung
zusammenzupassen, wird die Spritzgießvorrichtung auf eine Betriebstemperatur erwärmt und
der Schmelzestrom strömt
unter Druck durch den Verteilerschmelzekanal 11 des Verteilers 12 und
in den ersten Verteilerschmelzekanal 18 des ersten Verteilerblocks 16 hinein.
Von dem ersten Verteilerschmelzekanal 18 strömt die Schmelze
in den Schmelzekanal 76 des ersten Verbinders 72 der
Verbinderbaugruppe 70 und in den Schmelzekanal 78 des
zweiten Verbinders 74. Von der Verbinderbaugruppe 70 strömt der Schmelzestrom
weiterhin durch den zweiten Verteilerschmelzekanal 46 und
in den Düsenkanal 58 einer Vielzahl
von Düsen 56.
Danach strömt
der Schmelzestrom an den Formangussöffnungen 56 vorbei
und in die Formhohlräume 64 hinein.
Die Formhohlräume 64 werden
dann durch ein Kühlmittel
gekühlt,
das durch die Kühlleitungen
(nicht gezeigt) in der Formplatte 40 strömt. Sobald
ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist, werden die geformten
Teile aus den Formhohlräumen 64 ausgestoßen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist der zweite Verteilerblock 44 direkt mit dem Verteiler 12 verbunden.
In dieser Anordnung enthält
der Verteiler 12 den zweiten Verbinder 74 und
der erste Verbinder 72 ist mit dem zweiten Verteilerblock 44 verbunden.
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Bezugnehmend
nun auf die 4 und 5 wird allgemein
eine andere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 10a gezeigt,
in denen ähnliche Bezugsziffern ähnliche
Teile kennzeichnen. Die Spritzgießvorrichtung 10a ist
der in den 1 bis 3 gezeigten
Spritzgießvorrichtung 10 ähnlich,
jedoch ist die Düse 56a nicht
ventilbetätigt.
Stattdessen ist die Düse 56a thermisch
betätigt.
Thermisch betätigte
Düsen sind
in der Technik gut bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben.
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Mit
der Ausnahme der Düse 56a sind
alle Teile der Spritzgießvorrichtung 10a im
Allgemeinen identisch zu denen der Spritzgießvorrichtung 10 und werden
daher nicht beschrieben.
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Bezugnehmend
nun auf 6 wird allgemein eine andere
Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 10b gezeigt,
in der ähnliche
Bezugsziffern ähnliche
Teile kennzeichnen. Die Spritzgießvorrichtung ist der in den 1 bis 3 gezeigten Spritzgießvorrichtung 10 ähnlich,
jedoch besteht die Verbinderbaugruppe 70b aus drei Verbindern.
Die ersten beiden Teile der Verbinderbaugruppe 70b sind identisch
zu der in der Spritzgießvorrichtung 10 gezeigten
Verbinderbaugruppe 70, jedoch ist das zweite Ende 98 des
zweiten Verbinders 74 mit einem Gewinde versehen, um mit
der im dritten Verbinder 72b, der identisch zu dem ersten
Verbinder 72 ist, angeordneten Gewindevertiefung 50b zusammenzupassen.
Der dritte Verbinder 72b ist in der gleichen Art und Weise
mit dem zweiten Verteilerblock 44 verbunden wie der erste
Verbinder 72 und der erste Verteilerblock 16.
Diese Ausführungsform
erlaubt eine zusätzliche
Drehung des zweiten Verteilerblocks um eine Achse 85.
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7 zeigt
die Umgebung, in der die oben beschriebene Erfindung im Allgemeinen
verwendet wird. 7 zeigt einen Verteiler 12 mit
einem Verteilerschmelzekanal 11. Eine Vielzahl von ersten
Verteilerblöcken 16 sind
mit dem Verteiler 12 verbunden, so dass die ersten Verteilerschmelzekanäle 18 jedes Blocks
mit den Auslässen 14 des
Verteilers 12 ausgerichtet sind. Verbunden mit jedem ersten
Verteilerblock 16 sind eine Verbinderbaugruppe 70 und
ein zweiter Verteilerblock 44 sowie eine Düse 56/56a, wie
oben im Detail beschrieben. Es ist für den Fachmann in dieser Technik
selbstverständlich,
dass die oben mit Bezug auf die Ausführungsform beschriebenen Änderungen
auf die 7 angewendet werden können.