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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Spitzgießmaschinen
und -systeme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf Etagenwerkzeuge oder ähnliche
Spritzgießwerkzeuge
und auf eine Angusskanalanordnung dafür.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das Spritzgießen mit Etagenwerkzeugen ist in
der Spritzgießtechnik
gut bekannt und bietet zahlreiche Vorteile. Insbesondere kann mit
Etagenwerkzeugen die Ausstoßleistung
einer Spritzgießmaschine
zumindest verdoppelt werden, ohne dass deren Größe oder Schließdruck nennenswert
erhöht
werden muss. Etagenwerkzeuge haben normalerweise zwei oder vier
Etagen, obwohl eine Spritzgießmaschine
eine beliebige Anzahl von Etagen aufweisen könnte. Bei einigen Gummiformwerkzeugen
werden beispielsweise bis zu zehn Etagen verwendet.
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Ein Zwei-Etagen-Werkzeug umfasst
im Allgemeinen eine feststehende erste Platte, eine bewegliche mittlere
Platte und eine bewegliche zweite Platte, wobei zwei einflächige Formplatten
rückseitig zueinander
befestigt sind. Ein erstes Formwerkzeug (mit einem oder mehreren
Formnestern) wird definiert durch eine von einer Nest- oder Kernplatte,
die an der Fläche
der beweglichen mittleren Platte angrenzend an die feststehende
erste Platte angeordnet ist, und die andere der Nest- oder Kernplatte,
die an der feststehenden ersten Platte angeordnet ist. Ein zweites
Formwerkzeug wird definiert durch eine von einer Nest- oder Kernplatte,
die an der anderen Fläche
der beweglichen mittleren Platte angrenzend an die bewegliche zweite
Platte angeordnet ist, und die andere der Nest- oder Kernplatte,
die an der beweglichen zweiten Platte angeordnet ist. Die Formwerkzeuge
werden durch ein einziges maschinenbetriebenes Stellelement (im
Allgemeinen ein Hydraulikkolben) geöffnet und geschlossen, dessen
Kraft auf die bewegliche zweite Platte wirkt und über eine geeignete
Verbindung von der zweiten Platte zur mittleren Platte übertragen
wird. Bei einem Vier-Etagen-Werkzeug sind zwei zusätzliche
bewegliche Platten mit darauf angeordneten Nestplatten und/oder
Kernplatten vorgesehen, die zusätzliche Formwerkzeuge
definieren.
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Die Zufuhr der Harzschmelze zu den
Formnestern der geschlossenen Formwerkzeuge erfolgt bei herkömmlichen
Etagenwerkzeugen über
einen Angusskanal, der von der Maschine durch die feststehende Platte
zur mittleren Platte verläuft
und als direkter Kanal zwischen der Extruderdüse der Spritzgießmaschine
und dem Heißkanalverteiler
des Formwerkzeugs dient, der in der mittleren Platte des Etagenwerkzeugs
befestigt ist. Alternativ kann laut der Beschreibung von Bertschi
im US-Patent Nr. 5.011.646 ein beweglicher Angusskanal, der außerhalb
des Etagenwerkzeugs angeordnet ist, das Harz zum mittleren Teil
leiten. Angusskanäle
enthalten normalerweise entlang ihrer Länge Heizelemente, um den Schmelzzustand
des durch sie strömenden Harzes
zu erhalten, und müssen
den relativ hohen Druck aushalten, mit dem die Harzschmelze durch sie
fließt.
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Für
Spritzgießanwendungen,
bei denen das Etagenwerkzeug mehr als zwei Etagen aufweist, können mehrere
Angusskanäle
verwendet werden, um einen geteilten Strom des geschmolzenen Harzes
zu den Heißkanalverteilern
im Mehrfach-Etagen-Werkzeug zu liefern. In diesem Fall – nach der Teilung
des Harzstroms – transportieren
die Angusskanäle
das Harz zu den Heißkanalverteilern
ihrer jeweiligen Formwerkzeugteile, die das Spritzgießwerkzeug
umfasst. Bei Anwendungen mit mehreren Angusskanälen wird normalerweise ein
Spritzeinheitkanal mit einer einzigen Quelle in Verbindung mit einer Maschinendüse verwendet,
die den Kanal der einzigen Quelle in mehrere Kanäle aufteilt, die auf die einzelnen
Angusskanäle
ausgerichtet sind, wie im US-Patent Nr. 5.522.720 (an einen der
Erfinder der vorliegenden Erfindung) beschrieben wird, das dem Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen wurde.
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In solchen Fällen sind die Angusskanäle normalerweise
am jeweiligen Formwerkzeugteil befestigt, dem die Harzschmelze zugeführt wird.
Da sich die Spritzgießwerkzeugteile
eines Mehrfach-Etagen-Werkzeugs im Allgemeinen in Längs- oder
Vertikalrichtung bewegen, wenn das Formwerkzeug offen oder geschlossen
ist, müssen
die Angusskanäle
mit den Formwerkzeugteilen verschoben werden. Demgemäß sind die
Angusskanäle
nicht starr mit ihrer Harzquelle – d. h. der Maschinendüse oder
der Kanalteilungsvorrichtung – verbunden.
Die Angusskanalanordnung muss folglich so ausgelegt werden, dass
sich die Angusskanäle
zu ihren Harzquellen zurückbewegen
und mit diesen zu Beginn jedes Formungszyklus wieder eine Abdichtung
bilden.
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Einige Konstruktionsprobleme sind
insbesondere für
Etagenwerkzeuge mit mehr als zwei Etagen typisch, bei denen das
Harz von einer Spritzeinheit mit einer einzigen Quelle zu mehreren
Etagen fließen
muss, die stufenweise weiter von der feststehenden Platte beabstandet
sind. Bei einem Vier-Etagen-Werkzeug sorgt beispielsweise ein Angusskanal für die Zufuhr zur
ersten und zweiten Etage (über
Kanäle
in der Formplatte zwischen den beiden Etagen), während ein zweiter Angusskanal
die Zufuhr zur dritten und vierten Etage über Kanäle in der Formplatte zwischen
diesen beiden Etagen bewirkt. Angusskanäle sollen so kurz wie möglich sein,
um Druckverluste zu verringern und die Fertigungskosten für die Angusskanäle zu minimieren.
Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, dass die zwei Angusskanäle wegen
der stufenweisen Anordnung zwangsläufig unterschiedlich lang sind
und dass daher der Druckabfall, der zwischen dem Einlassende des
an die Spritzdüse
angrenzenden Angusskanals und dessen Auslassende auftritt, bei dem
längeren
Angusskanal weitaus größer ist
als bei dem kürzeren.
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Wenn flache Teile geformt werden
und das Formwerkzeug demzufolge nur in relativ geringem Maß geöffnet wird,
sind die Angusskanäle
im Allgemeinen nicht groß,
so dass der Längenunterschied bei
den Angusskanälen
vergleichsweise klein ist. Der Druckabfall wirkt sich also nur geringfügig aus
und bewegt sich normalerweise in der Größenordnung zwischen 3 und 5
MPa. Es kann jedoch ein relativ großer Druckabfall im Bereich
von 25 MPa auftreten, wenn große
Teile geformt werden, da die Angusskanäle notwendigerweise länger sind.
Dieser beträchtliche
Druckabfall muss bei der Spritzgießmaschine ausgeglichen werden;
außerdem
sind, was von noch größerer Bedeutung
ist, die Druckabfallunterschiede zwischen den Angusskanälen zu kompensieren,
die eine unzureichende Füllung
in den Formwerkzeugen verursachen können, die am weitesten von
der Spritzdüse
entfernt sind.
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Eine andere Schwierigkeit mit Angusskanälen besteht
darin, dass sich ihre Länge
bedingt durch Wärmedehnung
verändert;
weil sie erhitzt werden, damit das Harz durch sie fließen kann.
Deshalb ändert
sich, wenn das Formwerkzeug geschlossen wird, die Position des Endes
jedes Angusskanals relativ zur feststehenden Platte und der Kanalteilungsdüse der Spritzgießmaschine,
was auf diese Wärmeunterschiede
und die Änderungen
der Position, in der die Formplatten an den verschiedenen Etagen schließen, zurückzuführen ist.
Diese veränderlichen Größen zusammengenommen
machen es sehr schwierig, die Position der zwei Angusskanalenden vorauszusagen,
jedes Mal wenn das Formwerkzeug geschlossen und der Angusskanal
zur Kanalteilungsdüse
zurückbewegt
wird. Aus diesem Grund ist ein Austritt von etwas Harz aus der Verbindung
zwischen der Düse
und den Angusskanälen
unvermeidlich. Das Harz neigt auch dazu, aus den Düsenanschnitten
oder dem offenen Kanal der Angusskanäle auszutreten bzw. „herauszuquellen", wenn das Formwerkzeug
geöffnet
wird. Dieses Herausquellen kann an keiner der Trennebenen der Formnest-
und Formkernteile toleriert werden. Im günstigsten Fall verhindert ein
solches Herausquellen ein vollständiges Schließen des
Formwerkzeugs und führt
zu Gratbildung, im schlechtesten Fall entsteht dagegen ein dauerhafter
Schaden, der teure Reparaturen zur Folge hat.
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Das US-Patent Nr. 5.522.270 (an einen
der Erfinder der vorliegenden Erfindung), das dem Anmelder der vorliegenden
Erfindung übertragen
wurde, offenbart eine Düse,
die eine Fehlausrichtung auf die zwei Angusskanäle zulässt und trotzdem eine dichte
und wiederholbare Abdichtung zwischen Angusskanal und Düse bildet.
Obwohl diese Konstruktion das Problem des Herausquellens zwischen
Düse und
Angusskanal während
des Einspritzens (Formwerkzeug geschlossen) löst, werden dadurch weder das
Problem des Herausquellens aus den Anschnitten beim Öffnen des
Formwerkzeugs noch die durch die Längen der zwei Angusskanäle bedingten
beträchtlichen
Druckminderungen behoben.
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Das US-Patent Nr. 4.207.051 (an einen
der Erfinder der vorliegenden Erfindung), das dem Anmelder der vorliegenden
Erfindung übertragen
wurde, zeigt ein Etagenwerkzeug, bei dem Harzschmelze durch eine
ausfahrbare Rohranordnung hindurch zu einer mittleren Platte geführt wird,
wobei die Rohranordnung außen
am Formwerkzeug befestigt ist. Die zwei Rohre bilden im Wesentlichen
einen verlängerbaren
einzelnen Angusskanal, um die Harzschmelze zum Werkzeugheißkanal zu
leiten, so dass der Angusskanal nicht von der Spritzdüse getrennt werden
muss. Es erwies sich jedoch als schwierig, ein solches ausfahrbares
Rohrsystem zu bauen und zu betreiben, das die sehr hohen Spritzdrücke (über 138
MPa), die an der Düse
in einer Etagenwerkzeuganordnung mit mehreren Formnestern und Etagen auftraten,
aushalten konnte.
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Das US-Patent Nr. 5.458.843 offenbart
ein Vier-Etagen-Werkzeug, bei dem ein einziger Angusskanal mit Zufuhrverbindern
verwendet wird, die durch die Formwerkzeugkomponenten verlaufen.
Das Herausquellen wird durch eine ventillose Anti-Überlauf-Anordnung
reduziert, wobei sich eine federbetätigte Verlängerung eines sich nach außen verjüngenden
Kolbens in den Verteilerkanal erstreckt und dessen Innendruck senkt,
so dass ein Rückfluss
und Herausquellen des Harzes aus dem Zufuhrverbinder minimiert wird.
Es sind jedoch keine Vorkehrungen gegen ein mögliches Herausquellen in der
mittleren Verteilerseite des Zufuhrverbinders vorgesehen. Daher
besteht weiter das Risiko, das eine Undichtheit an der Trennebene
des Formwerkzeugs auftritt.
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Das US-Patent Nr. 4.212.626 an Gellert
verzichtet gänzlich
auf Angusskanäle
und verwendet statt dessen eine Kombination aus aneinander angrenzenden
Regelventileinheiten, um die unter Druck stehende Schmelze durch
mechanisch betätigte
Verschlussdüsen
von der feststehenden Platte, wo die Maschinendüse angeordnet ist, zur beweglichen Platte,
wo der Heißkanalverteiler
angeordnet ist, zu leiten. Bei diesem Ansatz ergeben sich mehrere
eigene Probleme. Erstens ist im Laufe der Zeit ein Herausquellen
an den Trennebenen wahrscheinlich, da die Verschlussdüsen über Millionen
von Spritzzyklen mit extremer Präzision
an den sich trennenden Werkzeugflächen ausgerichtet bleiben müssen. Zweitens wird
die Kapazität
des Schmelzekanals durch die Größe der Verschlussdüsen begrenzt,
durch die die Schmelze fließen
muss. Demzufolge verspricht die Formung großer Teile mit dieser Anordnung
keinen Erfolg. Drittens ist die Schließhöhe des Formwerkzeugs viel größer, um
die Anordnung der Verschlussdüsenkonstruktion
aufnehmen zu können,
was zu langsameren Zykluszeiten und höheren Materialkosten führt (die
Platten sind dicker und haben deshalb eine größere Masse).
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Das US-Patent Nr. 4.611.983 an Bielfeldt
offenbart ein Transferpresssystem für faserverstärkte Duroplaste,
wobei die Harzschmelze über
eine Zufuhrbohrung zu einem Spritzzylinder geleitet wird. Der Spritzkolben
ist so mit einer ausfahrbaren Muffe verbunden, dass diese – während sich
der Kolben aufwärts
im Spritzzylinder bewegt, um das Formnest mit Harz zu füllen – ebenfalls
aufwärts
fährt und
die Zufuhrbohrung abdichtet. Außerdem
ist der Innendurchmesser der Muffe größer als der Außendurchmesser
des Spritzkolbens, so dass eventuell herausquellendes Harz aus dem
Ringspalt fließt.
Dieses Verfahren hat aber mehrere Nachteile und funktioniert nicht,
wenn es bei einer Etagenwerkzeuganordnung mit hohen Spritzdrücken sowie
mehreren Formnestern und Etagen angewendet wird, die mindestens
zwei Heißkanalsysteme
umfasst.
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Das US-Patent 4.586.887 an Gellert
zeigt zwei gegenüberliegende
Punktanschnittbuchsen, die an einer Trennebene des Etagenwerkzeugs
zusammentreffen. Jede Punktanschnittbuchse hat ein erstes, inneres
Heizelement und ein zweites, äußeres Heizelement,
wobei jedes davon entlang der Länge der
Punktanschnittdüse
verläuft.
Durch Erhitzen des inneren Heizelements der ersten Düse und des äußeren Heizelements
der zweiten Düse
wird ein Temperaturunterschied erzeugt, der in Verbindung mit der
Abschrägung
der Anschnitte das Herausquellen aus den Spitzen reduzieren soll,
da die Spitzen jedes Mal erkalten, wenn die Werkzeugflächen getrennt werden. Überschüssige Schmelze
soll im System absorbiert werden, wenn das Formwerkzeug geöffnet wird.
Diese Anordnung lieferte allerdings kein zufriedenstellendes Ergebnis
bei der Eliminierung des Herausquellens aus der Spitze.
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Das US-Patent 4.891.001 an Gellert
zielte darauf ab, einige der Probleme mit dem Herausquellen zu beheben,
die sich bei obigem US-Patent 4.586.887 ergaben. Das erstere Bezugsdokument lehrt
eine Anordnung, bei der an der Spitze direkt an der Öffnung der
Werkzeugfläche
eine örtlich
begrenzte Wärmeregelung
vorgesehen ist, anstatt die Spitze mit zwei koaxialen Heizelementen
zu erhitzen, die entlang der Länge
der Spitzen verlaufen. Die erste Spitze hat ein Heizelement nahe
der Werkzeugfläche,
während
die zweite Spitze ein Heizelement aufweist, das von der Werkzeugfläche entfernt
ist. Ein ähnliches
Prinzip mit Erzeu gung ungleicher Temperaturen an den Spitzen soll
zum Erkalten führen, wenn
die Werkzeugflächen
getrennt werden. Aber auch bei dieser Anordnung ergab sich ein inakzeptables
Herausquellen.
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Es wird demzufolge gewünscht, über ein
Etagenwerkzeug und eine Angusskanalanordnung dafür zu verfügen, die nicht die oben genannten
oder andere Nachteile aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein neuartiges Etagenwerkzeug und eine neuartige Angusskanalanordnung
dafür bereitzustellen,
die mindestens einen der Nachteile des Stands der Technik beseitigt
oder mildert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Angusskanalanordnung für
ein Etagenwerkzeug vorgesehen, das eine feststehende Platte, mindestens eine
bewegliche mittlere Platte mit mindestens einem Werkzeugheißkanal und
eine angetriebene Platte gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1 umfasst. Die Angusskanalanordnung umfasst:
einen
Angusskanal mit einem ersten Ende, um den mindestens einen Werkzeugheißkanal in
abdichtenden Eingriff in eine der beweglichen mittleren Platten zu
bringen, und einem zweiten Ende einschließlich einer Buchse, um in eine
Spritzgießmaschinendüse einzugreifen;
und
eine Angusskanalmuffe, um das zweite Ende des Angusskanals
gleitend aufzunehmen und Austritt daraus aufzufangen, wobei der
Angusskanal in das innere der Angusskanalmuffe eingreift, um aufgefangenen
Austritt daraus herauszuschieben, während das zweite Ende des Angusskanals
in die Angusskanalmuffe gleitet.
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Gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist ein Etagenwerkzeug gemäß den Merkmalen
von Anspruch 6 vorgesehen, wobei das Werkzeug umfasst:
eine
feststehende Formplatte;
mindestens eine mittlere Formplatte,
die eine erste Seite nahe der feststehenden Formplatte und eine zweite
Seite gegenüber
der ersten Seite aufweist, wobei die mittlere Formplatte einen Werkzeugheißkanal enthält und relativ
zur feststehenden Formplatte beweglich ist;
eine angetriebene
Formplatte die von der feststehenden Formplatte und der mindestens
einen mittleren Formplatte entfernt ist und relativ zu der feststehenden
Formplatte und der mindestens einen mittleren Formplatte beweglich
ist; wobei die angetriebene Formplatte mit einer Werkzeugschließeinheit
verbunden ist, die betätigt
werden kann, um durch Bewegen der mindestens einen mittleren Formplatte
und der angetriebenen Formplatte das Etagenwerkzeug so zu schließen, dass
ein erstes vollständiges
Formnest zwischen der feststehenden Formplatte und der ersten Seite
der mindestens einen mittleren Formplatte sowie ein zweites vollständiges Formnest
zwischen der zweiten Seite der mittleren Platte und der angetriebenen
Formplatte (212, 662) gebildet wird;
einen
Angusskanal, der sich von dem Werkzeugheißkanal in der mindestens einen
mittleren Platte aus erstreckt und mit diesem in Fluidverbindung
steht, wobei der Angusskanal eine von dem Werkzeugheißkanal entfernte
Buchse zum Eingreifen in eine Spritzdüse sowie eine ausreichende
Länge aufweist,
um der Buchse das Eingreifen in die Spritzdüse zu ermöglichen, wenn das Etagenwerkzeug
geschlossen ist; und
eine Angusskanalmuffe für den Angusskanal,
wobei sich die Angusskanalmuffe im Wesentlichen senkrecht zur feststehenden
Formplatte von einem Aufnahmebereich für die Spritzgießmaschinendüse aus zu
dem Werkzeugheißkanal
erstreckt, so dass die Buchse des Angusskanals in der Angusskanalmuffe gleitet;
wobei die Angusskanalmuffe eine ausreichende Länge aufweist, so dass die Buchse
nicht die Angusskanalmuffe verlässt,
wenn die mittlere Platte von der feststehenden Platte entfernt ist;
und wobei sich die Buchse von der Angusskanalmuffe aus erstreckt, um
in die Düse
einzugreifen, wenn das erste vollständige Formnest geschlossen
ist.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden
in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
werden nun lediglich als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine seitliche Querschnittsdarstellung eines dem Stand der Technik
entsprechenden Etagenwerkzeugs in einer geschlossenen Position;
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2:
eine seitliche Querschnittsdarstellung des dem Stand der Technik
entsprechenden Etagenwerkzeugs von 1 in
einer offenen Position;
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3:
eine seitliche Querschnittsdarstellung eines Etagenwerkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer offenen Position;
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4:
eine seitliche Querschnittsdarstellung des Etagenwerkzeugs von 3 in einer geschlossenen
Position;
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5:
einen Teil eines Querschnitts durch eine andere Ausführung eines
Etagenwerkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer offenen Position;
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6a bis 6d: schematische Darstellungen der
vier Stufen eines dem Stand der Technik entsprechenden Tandemwerkzeugs;
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7:
eine schematische seitliche Darstellung eines Tandemwerkzeugs, bei
dem eine Angusskanalanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
wird;
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8:
eine vergrößerte Darstellung
des Bereichs in dem Kreis, der in 7 mit 8 gekennzeichnet
ist;
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9:
einen Teil des Tandemwerkzeugs der 7 und 8 in der Richtung des mit 9 gekennzeichneten
Kreises von 8;
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10:
eine seitliche Darstellung eines Teils eines Angusskanals und einer
Angusskanalmuffe gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung; und
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11:
eine seitliche Darstellung einer Angusskanalanordnung gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Obwohl die vorliegende Erfindung
im Folgenden detailliert beschrieben wird, wird der Verständlichkeit
halber zuerst ein dem Stand der Technik entsprechendes Etagenwerkzeug
anhand der 1 und 2 beschrieben. In 1 ist ein dem Stand der Technik
entsprechendes Etagenwerkzeug allgemein mit 20 gekennzeichnet,
das eine feststehende Platte 24, drei bewegliche mittlere
Platten 28a, 28b und 28c sowie eine angetriebene,
bewegliche Platte 32 umfasst, die von einer Werkzeug-Schließeinheit
wie beispielsweise einem mit gestrichelter Linie gekennzeichneten
Hydraulikkolben 36 bewegt wird.
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Die feststehende Platte 24 enthält eine
Kernplatte 40, die mit einer Nestplatte 44 an
einer Seite der mittleren Platte 28a ein vollständiges Formwerkzeug
dazwischen definiert, wenn das Werkzeug 20 geschlossen
ist. Die mittlere Platte 28a enthält an der der Nestplatte 44 gegenüberliegenden
Seite auch eine Nestplatte 48, die zusammen mit einer Kernplatte 52 an
einer Seite der mittleren Platte 28b ein anderes vollständiges Formwerkzeug
definiert, wenn das Werkzeug 20 geschlossen ist. Die mittlere
Platte 28b enthält
an der der Kernplatte 52 gegenüberliegenden Seite auch eine
Kernplatte 56, die zusammen mit einer Nestplatte 60 an
einer Seite der mittleren Platte 28c ein weiteres vollständiges Formwerkzeug
definiert, wenn das Werkzeug 20 geschlossen ist. Das vollständige Werkzeug
wird in diesem Beispiel schließlich
noch durch eine Nestplatte 64 an der gegenüberliegenden
Seite der mittleren Platte 28c und eine Kernplatte 68 an
der angetriebenen Platte 32 definiert. Es ist für einen
Fachmann offensichtlich, dass jedes definierte Formwerkzeug irgendeine
gewünschte
Anzahl von Formnestern umfassen kann.
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In der Figur ist ersichtlich, dass
die mittleren Platten 28a und 28c Heißkanäle 72a und 72c enthalten,
die zwischen den Nestplatten gebildet werden, um Harzschmelze zu
den vollständigen
Formnestern zu verteilen; die Harzschmelze wird über den Angusskanal 76 zum
Heißkanal 72a und über den
Angusskanal 80 zum Heißkanal 72c geführt. Die
Figur zeigt, dass jeder der Angusskanäle 76 und 80 eine Buchse 84 aufweist,
um in eine Spritzgießmaschinendüse 88 einzugreifen.
Ein Übergangsstück 85 verbindet
die Düse 88 mit
der Düsenspitze 87 und enthält einen
Kanal 89, durch den das Harz von der Düse 88 in die Düsenspitze 87 fließt. Der
Kanal 89 verbindet zwei auseinander laufende Kanäle 90a und 90b,
die so in Fluidverbindung mit den Angusskanälen 76 und 80 stehen,
dass die Strömung
der Harzschmelze von der Düse 88 durch
das Übergangsstück 85 in
die Düsenspitze 87 fließt, wo sie
in zwei einzelne Strömungen
geteilt wird, die in den Angusskanal 76 bzw. 80 fließen. Die
Angusskanäle 76 und 80 erstrecken
sich von der Düsenspitze 87 aus
durch eine Öffnung 92 in
der feststehenden Platte 24 sowie durch Öffnungen
in jeder dazwischen angeordneten mittleren Platte 28 bis
zu ihren jeweiligen Heißkanälen.
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Insbesondere erstreckt sich der Angusskanal 80 durch
die Öffnung 92 und
durch eine Öffnung 96 in
der mittleren Platte 28a sowie durch eine Öffnung 100 in
der mittleren Platte 28b, um die Verbindung mit dem Heißkanal 72c in
der mittleren Platte 28c herzustellen, während sich
der Angusskanal 76 durch die Öffnung 92 erstreckt,
um die Verbindung mit dem Heißkanal 72a herzustellen.
Wegen der beträchtlichen
Länge jedes
Angusskanals sind nahe der feststehenden Platte 24 und
der mittleren Platte 28b Führungen vorgesehen, um die
Angusskanäle 76 bzw. 80 zu
halten und bei ihnen eine unerwünschte
Abweichung zu verringern.
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2 zeigt
das Werkzeug 20 in einer offenen Position. Die Länge des
Angusskanals 80 wurde so gewählt, dass die Buchse 84 nicht
in das Werkzeug 20 eintreten kann, wenn dieses vollständig geöffnet wird.
Da die Buchse 84 an jedem Angusskanal 76 und 80 in
die Spitzdüse 88 eingreifen
muss, wird die Länge
des Angusskanals 76 so gewählt, das er sich in dem gleichen
Maße wie
der Angusskanal 80 erstreckt, wenn das Werkzeug 20 geschlossen
ist. Der Angusskanal 76 ist folglich etwas länger als
erforderlich, damit gewährleistet
ist, dass seine Buchse 84 nicht in das Werkzeug 20 eintritt,
wenn dieses geöffnet
wird; ferner muss die Spritzdüse 88 weiter
von dem Werkzeug 20 entfernt angeordnet sein als sonst gewünscht würde.
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Die 3 und 4 zeigen ein Etagenwerkzeug 200 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Dabei ist ersichtlich, dass das Werkzeug 200 dem
oben beschriebenen Werkzeug 20 ziemlich ähnlich ist
und eine feststehende Platte 204, drei bewegliche mittlere
Platten 208a, 208b und 208c sowie eine angetriebene
Platte 212 aufweist. Die mittleren Platten 208a und 208c enthalten
Heißkanäle 216a und 216c,
die zwischen den Nestplatten gebildet werden und denen über die
Angusskanalanordnungen 220 bzw. 224 Harzschmelze
zugeführt
wird. Die feststehende Platte 204 enthält eine Kernplatte 228;
die mittlere Platte 208a enthält Nestplatten 232 und 236 an
gegenüberliegenden
Seiten; die mittlere Platte 208b enthält Kernplatten 240 und 244 an
gegenüberliegenden
Seiten; die mittlere Platte 208c enthält Nestplatten 248 und 252 an
gegenüberliegenden Seiten;
und die angetriebene Platte 212 schließlich enthält eine Kernplatte 256.
Es ist für
einen Fachmann verständlich,
dass die Formnester in den Nestplatten 232 und 236 in
Fluidverbindung mit dem Heißkanal 216a und
die Formnester in den Nestplatten 248 und 252 in
Fluidverbindung mit dem Heißkanal 216c stehen.
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Die Angusskanalanordnung 220 umfasst
einen Angusskanal 260 und eine Angusskanalmuffe 264.
In vergleichbarer Weise umfasst die Angusskanalanordnung 224 einen
Angusskanal 268 und eine Angusskanalmuffe 272.
Die Angusskanäle 260 und 268 sind
bekannten Angusskanälen
dahingehend ziemlich ähnlich,
dass sie hohe Drücke
aushalten können
und Heizelemente aufweisen, um die Harzschmelze in geschmolzenem
Zustand zu halten. Jeder Angusskanal 260 und 268 enthält außerdem an einem
Ende eine abdichtende Buchse 276 bzw. 280, die
eine herkömmliche
für Angusskanäle verwendete Buchse
sein kann. Zusätzlich
kann jeder Angusskanal 260 und 268 ferner einen
Abstreifer 284 bzw. 288 enthalten, der aus einem
geeigneten Material wie Titandioxid oder Kohlenstoffstahl mit einer
Nitrierstahlschicht oder irgendeinem anderen Material mit einer Rockwellhärte C 50
oder besser besteht und nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
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Jede Buchse 276 und 280 und
ihr jeweiliger Angusskanal 260 und 268 gleiten
so in ihrer jeweiligen Angusskanalmuffe 264 und 272,
dass die Buchsen 276 und 280 durch eine Öffnung 292 in
der feststehenden Platte 204 in das Werkzeug 200 eintreten können, ohne
dass sich dabei ein Herausquellen aus den Buchsen ereignet, das
das Schliessen oder den Betrieb des Werkzeugs 200 stören würde. Etwaige aus
den Buchsen 276 und 280 herausquellende Schmelze
wird von der Angusskanalmuffe 264 bzw. 272 aufgefangen
und bleibt darin, bis das Werkzeug geschlossen ist.
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4 zeigt,
dass – wenn
das Werkzeug 200 geschlossen ist – die Buchsen 276 und 280 und
die ihnen zugeordneten Abstreifer 284 und 288 (falls
vorhanden) durch die Angusskanalmuffen 264 und 272 fahren
und dadurch etwaigen Austritt herausschieben, der in dem Muffenraum
vor ihnen aufgefangen wurde. Da die Angusskanalmuffen 264 und 272 an der Öffnung 292 der
feststehenden Platte 204 enden, wird etwaiger Austritt 300,
der in der Angusskanalmuffe 264 oder 272 aufgefangen
wurde, aus seiner jeweiligen Muffe heraus in die Öffnung 292 geschoben,
so dass er an einer schrägen
Oberfläche 304 herunter
in einen geeigneten Auffangbehälter
(nicht dargestellt) fällt.
Die Buchsen 276 und 280 erstrecken sich weit genug
von den Muffen 264 und 272, um in eine Spritzdüse 308 einzugreifen,
so dass ein üblicher
Spritzzyklus durchgeführt
werden kann.
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Da sicherzustellen ist, dass die
inneren Enden (die von der feststehenden Platte 204 entfernten) der
Angusskanalmuffen 264 und 272 bei geschlossenem
Werkzeug 200 auf die Öffnungen
der mittleren Platten 208 ausgerichtet sind, können ein
oder mehrere Führungslager
rund um die Öffnungen
bereitgestellt werden, um den Halt und die Ausrichtung der Angusskanalmuffen
zusätzlich
zu verstärken.
Beispielsweise ist im Werkzeug 200 ein Führungslager 312 in
der mittleren Platte 208a vorgesehen, um das innere Ende
der Angusskanalmuffe 272 zu halten. Diese Führungslager
können
denen ähneln,
die üblicherweise
für den
Halt relativ langer Angusskanäle verwendet
werden. In 3 wird der
Angusskanal 268 wegen seiner Länge von einer herkömmlichen Angusskanalführung 314 in
der mittleren Platte 208b gehalten, während der Angusskanal 260 in
diesem Beispiel wegen seiner relativen Kürze nicht von einer Angusskanalführung gestützt wird.
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Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
die notwendige Länge
der Angusskanäle 260 und 268 wesentlich
kürzer
ist als die Längern,
die bei Angusskanälen
in einem herkömmlichen
Etagenwerkzeug ohne die Angusskanalmuffen 264 und 272 erforderlich
sein würden.
Wie oben gesagt, senkt diese Reduzierung der erforderlichen Angusskanallängen die
Kosten für
das Etagenwerkzeug (da Angusskanäle
im Vergleich zu den Kosten für
die Muffen teuer sind, Heizelemente entlang ihrer Länge aufweisen und
hohe Drücke
aushalten müs sen)
und sorgt dafür, dass
die Spritzdüse 308 näher am Werkzeug 200 positioniert
werden kann.
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Die Angusskanäle 260 und 268 in
einem Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung müssen
mindestens so lang sein, dass eine Fluidverbindung zwischen den
jeweiligen Heißkanälen 216a und 216c und
der Spritzdüse 308 besteht,
wenn das Werkzeug 200 geschlossen ist. Die Angusskanalmuffen 264 und 272 müssen mindestens
so lang sein, dass sie sich von der feststehenden Platte 204 aus so
weit in das Werkzeug 200 erstrecken, dass die abdichtende
Buchse des Angusskanals und der Abstreifer (falls vorhanden) nicht
aus der Muffe herausgezogen werden, wenn das Werkzeug in der geöffneten
Position ist.
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Es ist auch offensichtlich, dass
die Reduzierung der sonst erforderlichen Länge des Angusskanals 268 größer ist
als die Verkürzung
des Angusskanals 260; die Angusskanalmuffe 264 könnte weggelassen
werden, wenn die erforderliche Länge
des Angusskanals 260 nur relativ geringfügig vergrößert wird.
Demzufolge kann unter weniger bevorzugten Bedingungen ein Etagenwerkzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem oder mehreren relativ kurzen Angusskanälen ohne
entsprechende Angusskanalmuffen hergestellt werden, während längere Angusskanäle im Werkzeug
diese Muffen aufweisen.
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Obwohl der Querschnitt der Angusskanäle 260 und 268 irgendeine
Form haben kann, wird gegenwärtig
bevorzugt, dass sie und auch ihre jeweiligen Muffen einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen. In einem solchem Fall können die Abstreifer 284 und 288 als
Ringe geformt sein, die den Angusskanal umgeben und einen Außendurchmesser
haben, der von seinen Maßen
her auf den Innendurchmesser der Angusskanalmuffen 264 und 272 abgestimmt
ist. In einem solchen Fall können
die Abstreifer 284 und 288 auch als Halt und/oder
tragende Oberfläche
für den
jeweiligen Angusskanal dienen, während
dieser in seine Muffe oder aus seiner Muffe geschoben wird. Falls
keine Abstreifer vorgesehen sind, sollten die Buchsen 276 und 280 so
bemaßt
werden, dass sie eng auf die Innenabmessungen der Angusskanalmuffen 264 und 272 abgestimmt
sind.
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Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
andere Querschnittsformen verwendet werden können und dass die Angusskanäle nicht
die gleiche Querschnittsform haben müssen. Beispielsweise kann ein
Angusskanal mit kreisförmigem
Querschnitt gewünscht
werden, um seine Druckbelastbarkeit zu verbessern, während die
korrespondierende Angusskanalmuffe zwecks besserer Steifigkeit einen
allgemein quadratischen Querschnitt besitzt. In einem solchen Fall
müssen
nur die richtigen Maße
für die
Komponenten des Angusskanals und der Angusskanalmuffe ausgewählt und
ein Abstreifer mit den erforderlichen verschiedenen Außen- und
Innenformen bereitgestellt werden.
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Es wird gegenwärtig bevorzugt, dass die Abstreifer 284 und 288 aus
Kohlenstoffstahl mit einer Nitrierstahlschicht bestehen, da dieses
Material gut die hohen Temperaturen der Harzschmelzen aushält, relativ
hart und sehr haftbar ist und in angemessenem Maße isoliert, um die Wärmeübertragung
zwischen Angusskanal und Angusskanalmuffe zu verringern. Es versteht
sich jedoch für
einen Fachmann, dass je nach Wunsch auch andere Materialien verwendet
werden können.
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Es wird gegenwärtig auch bevorzugt, dass die
Angusskanalmuffen aus Kohlenstoffstahl mit einer Nitrierstahlschicht
oder aus Titandioxid oder irgendeinem anderen Material bestehen,
das die Temperaturen im Werkzeug aushält und wärmeisolierend wirkt, um den
Wärmeverlust
von den Angusskanälen zum
Rest des Werkzeugs hin zu hemmen.
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5 zeigt
eine andere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil eines Werkzeugs 400 dargestellt
ist. Das Werkzeug 400 gleicht im Wesentlichen dem oben
beschriebenen Werkzeug 200, und gleiche Komponenten sind
darin mit gleichen Bezugszeichen nummeriert. Es ist bekannt, dass
bei Etagenwerkzeugen manchmal Schwierigkeiten auftreten, wenn fertige
Teile aus dem Werkzeug ausgeworfen werden, da diese die Angusskanäle berühren können, anstatt
frei aus dem geöffneten
Werkzeug herauszufallen. Es werden demzufolge unter manchen Bedingungen
Mittel gewünscht,
die ein ungehindertes Entfernen fertiger Teile aus dem Werkzeug gewährleisten.
Das Werkzeug 400 in 5 ist
mit einem oder mehreren Fertigteileauswerfern 404 vorgesehen.
Der Fertigteileauswerfer 404 umfasst einen Arm 408,
der an einem Ende drehbar an einem Antriebsmittel (nicht dargestellt)
befestigt ist und am gegenüberliegenden
Ende einen Vakuumgreifer 416 aufweist. Beim Betrieb dreht
sich, wenn das Werkzeug 400 geöffnet wird, der Arm 408 in
die Position, die in der Figur mit gestrichelten Linien dargestellt
ist, um den Vakuumgreifer 416 in Kontakt mit einem Fertigteil 420 zu
bringen. Dann wird ein Unterdruck erzeugt, und der Arm 408 wird
in die Position gedreht, die in der Figur mit durchgehender Linie
dargestellt ist, wobei er das Teil 420 von der Kernplatte 228 abzieht
und aus dem Innern des Werkzeugs 400 entfernt. Der Unterdruck
wird anschließend
vom Vakuumgreifer 416 abgelassen, um das Teil 420 frei
aus dem Werkzeug 400 fallen zu lassen, so dass das Werkzeug
für einen
weiteren Spritzzyklus geschlossen werden kann.
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Ein Teileauswerfsystem, das sich
für die
Verwendung mit der vorliegenden Erfindung eignet, ist in dem US-Patent
5.518.387 (an Di Simone) dargestellt, das dem Anmelder der vorlie genden
Erfindung übertragen
wurde. Die Inhalte dieses Patents werden durch Bezugnahme in das
vorliegende Dokument einbezogen.
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Obwohl die besondere Konfiguration
des Teileauswerfers 404 die gegenwärtig bevorzugte ist, ist es
für einen
Fachmann offensichtlich, dass andere Teileauswerfer-Konfigurationen
mit Etagenwerkzeugen gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können.
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Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
die vorliegende Erfindung nicht auf Mehrfach-Etagen-Werkzeuge beschränkt ist,
bei denen durch jeden Angusskanal ein Teil einer einzigen Art von
Harzschmelze fließt,
die von einer Spritzgießmaschine
zugeführt
wird. Unter einigen Bedingungen können zwei oder mehr getrennte
Maschinenspritzdüsen
eingesetzt werden, um Angusskanälen,
die verschiedene Formnester befüllen,
verschiedene Harze zuzuführen.
Bei einem Vier-Etagen-Werkzeug können
beispielsweise die Fertigteile, die in den zwei am weitesten von
der feststehenden Platte entfernten Formwerkzeugen erzeugt wurden,
aus einer anderen Harzzusammensetzung oder -farbe geformt werden
als Teile, die in den zwei der feststehenden Platte nächsten Formwerkzeugen
hergestellt wurden, denen über
ihre jeweiligen Angusskanäle
andere Harzschmelzen zugeführt
wurden.
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Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
die vorliegende Erfindung auch mit einer Spritzgießmaschine
verwendet werden kann, die mindestens zwei Formstationen aufweist,
die in Tandemkonfiguration angeordnet sind – wie z. B. die Maschinen, die
im US-Patent Nr. 4.867.938 und seinen Fortführungen, den US-Patenten Nr.
4.981.638; 5.052.915; 5.055.250; 5.073.328; 5.112.558; und 5.185.119
(an Brown und Schad), und im US-Patent Nr. 5.040.969 und seiner
Neuerteilung Re35.256 (an von Buren und Paulovic) – alle dem
Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen – beschrieben sind; und die
Inhalte dieser Patente werden durch Bezugnahme in das vorliegende
Dokument einbezogen. Streng genommen sind Tandemmaschinen keine
Etagenwerkzeuge, doch im vorliegenden Dokument soll der Begriff „Etagenwerkzeug" sowohl Mehrfach-Etagen-Werkzeuge
als auch Tandemwerkzeuge umfassen.
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Die 6a bis 6d zeigen eine dem Stand
der Technik entsprechende Tandemmaschine, die allgemein bei 500 dargestellt
ist und den Tandemmaschinen ähnelt,
die in einigen der oben genannten Patente beschrieben sind. Diese
Tandemmaschinen ähneln
Etagenwerkzeugen dahingehend, dass sie mindestens eine mittlere
Platte 504 enthalten, um mindestens zwei Formwerkzeuge 508 und 512 zu
betreiben, die zwischen Nestplatten an der mittleren Platte 504 und
Kernplatten an einer angetriebenen Platte 516 bzw. einer
feststehenden Platte 520 definiert sind. Diese Formwerkzeuge
werden in einem Vier-Schritt-Zyklus, der in den 6a bis 6d dargestellt
ist, nacheinander und nicht parallel betrieben, wie es bei den oben
beschriebenen Etagenwerkzeugen der Fall ist.
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Bei dem in 6a dargestellten Schritt wird in das
Formwerkzeug 512 eingespritzt, während ein zuvor geformter Gegenstand
im Formwerkzeug 508 gekühlt
wird. Bei dem in 6b dargestellten
Schritt wird das Formwerkzeug 508 geöffnet und das darin befindliche
Formteil ausgeworfen, während
das Formteil im Formwerkzeug 512 gekühlt wird. Bei dem in 6c dargestellten Schritt
ist das Formwerkzeug 508 geschlossen, so dass darin eingespritzt
werden kann, während
das Formteil im Formwerkzeug 512 gekühlt wird. Bei dem in 6d dargestellten Schritt wird
das Formwerkzeug 512 geöffnet,
um das darin befindliche Formteil auszuwerfen, indem die mittlere Platte 504 und
die angetriebene Platte 516 von der feststehenden Platte 520 fortbewegt
werden, wobei das Formwerkzeug 508 geschlossen bleibt und
das Formteil darin gekühlt
wird. Der Vorgang beginnt anschließend wieder mit dem in 6a dargestellten Schritt.
Es ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass die Dauer jedes Schritts nicht
gleich sein muss und dass ein größeres Formteil
demzufolge länger
gekühlt
werden kann als ein kleineres. Das Formteil im Formwerkzeug 508 wird
in dem abgebildeten Beispiel länger
gekühlt
als das Formteil im Formwerkzeug 512; die in den 6a und 6d dargestellten Schritte dauern folglich
länger
als die anderen beiden.
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Außer dem Betrieb, der nacheinander
statt parallel erfolgt, ist bei Tandemmaschinen die Spritzdüse 524 zum
Oberteil oder zur Seite versetzt angeordnet, so dass sie die Schmelze
nur einem Heißkanal 528 oder 532 und
einem Formwerkzeug 508 bzw. 512 auf einmal zuführt statt
allen Formwerkzeugen parallel. Bei dieser Anordnung sind die Heißkanäle 528 und 532 nicht
in den Nestplatten kombiniert – wie es
bei den oben beschriebenen Etagenwerkzeugen der Fall ist –, sondern
statt dessen in der mittleren Platte 504 angeordnet. Die
Spritzdüse 524 setzt
auf die Heißkanäle 528 und 532 auf
und schließt
diese; eine Reihe von Absperrventilen, zu denen ein in der Düse 524 angeordnetes
Ventil 536 und ein Ventil 540 und 544 im
jeweiligen Heißkanal 528 bzw. 532 gehört, wird
so betrieben, dass das Harz in eines der Formwerkzeuge 508 und 512 fließt, während das
andere der Formwerkzeuge 508 und 512 kühlt. Der
Extruder 548, die Düse 524 und
das Ventil 536 werden als eine Anordnung zwischen den Formstationen
zu den Werkzeugeinlässen
bewegt, um den Heißkanälen Schmelze
zuzuführen.
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Es versteht sich ohne weiteres, dass
eine dieser Konstruktion eigene Anforderung darin besteht, dass
ein zweites Schließmittel 552 zum
Andrücken
der Düse 524 an
die Formwerkzeugeinlässe notwendig
ist, wobei der Zuhaltedruck entlang einer Achse wirkt, die im Allgemeinen
senkrecht zur Längsachse
des Hauptschließmittels
steht, das zum Öffnen und Schließen der
Formwerkzeuge 508 und 512 erforderlich ist. Ein
weitere eigene Anforderung dieser Konstruktion ist ein zusätzliches
Mittel, um die aus dem zweiten Schließmittel 552, der Düse 524 und dem
Extruder 548 bestehende Anordnung zwischen den Formstationen
zu bewegen.
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In den 7 und 8 ist ersichtlich, dass bei der
vorliegenden Erfindung das zweite Schließmittel und das Zufuhrmittel
nicht mehr unbedingt erforderlich sind. Es können zwei Angusskanalanordnungen 600 und 604 verwendet
werden (am besten in 8 ersichtlich).
Die Figur zeigt, dass der Angusskanal 608 bzw. 612 jeder
Angusskanalanordnung 600 bzw. 604 dauerhaft mit einem Heißkanal 616 bzw. 620 in der
mittleren Platte 624 verbunden ist und dass ein Extruder 628,
eine Düse 632 und
ein Übergangsstück 636 in
einer feststehenden Position angeordnet sind. Das Übergangsstück 636 teilt
den Harzstrom wie oben beschrieben in zwei Ströme, enthält jedoch Ventile 640 und 644 zur
Regelung der Harzzufuhr zu jedem Angusskanal 608 und 612.
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Die Angusskanalanordnung 600 hat
gemäß der Darstellung
eine Angusskanalmuffe 648, während die Angusskanalanordnung 604 eine
Angusskanalmuffe 652 aufweist. Jede Muffe 648 und 652 ist lang
genug, so dass das Ende des jeweiligen Angusskanals 608, 612 nicht
die Muffe verlässt,
wenn das Tandemwerkzeug in der Position ist, bei der das durch den
Heißkanal 620 befüllte Formwerkzeug
offen ist, um das Formteil auszuwerfen. Es ist für einen Fachmann offensichtlich,
dass – während jede
Angusskanalmuffe 648 und 652 lang genug sein muss, um
zu gewährleisten,
dass das Ende des jeweiligen Angusskanals 608 und 612 beim Öffnen des
Formwerkzeugs nicht seine Muffe verlässt – die Angusskanalmuffe 648 länger als
die Angusskanalmuffe 652 sein kann (in 7 und 8 dargestellt),
wobei die Angusskanalmuffe 648 als Wärmeisolierung für den Angusskanal 608 wirkt.
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Obwohl die 7 und 8 Angusskanäle 608 und 612 zeigen,
die über
90°-Biegungen
mit der mittleren Platte 624 verbunden sind, versteht es
sich für einen
Fachmann, dass solche Verbindungen ellbogenförmig gekrümmt sein können oder sich über Verbinderblöcke oder
andere geeignete Mittel realisieren lassen und dass diese Verbinder
möglicherweise
erforderlich sind, um verschiedene Harze und/oder Drücke usw.
aufnehmen zu können.
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Es ist offensichtlich, dass die in
den 7 und 8 dargestellte Ausführung die
Anforderung eliminiert, dass ein zweites Schließmittel und ein Mittel zum
Bewegen der Spritzdüse
und des Extruders vorhanden sein müssen. Wie bei den anhand der 3, 4 und 5 beschriebenen
Ausführungen
enthalten die Angusskanäle 608 und 612 jeweils
eine Buchse 660, um abdichtend in die Düse 636 einzugreifen.
Ferner kann jeder Angusskanal 608 und
612 wie
oben beschrieben einen Abstreifer (nicht dargestellt) enthalten,
der den in seiner jeweiligen Muffe 648 bzw. 652 aufgefangenen
Austritt aus den Angusskanalanordnungen 600 und 604 herausschiebt.
Jede Angusskanalmuffe 648 und 652 enthält aber – anders
als bei der vorher beschriebenen Ausführung – eine Öffnung 664 an ihrer
unteren Oberfläche
nahe der Düse 636 (am
besten in 9 ersichtlich),
damit der Austritt das Muffeninnere verlassen und in einer Austrittschale 668 oder
irgendeinem anderen Mittel aufgefangen werden kann, während die
Angusskanäle
in die Düse 636 eingreifen,
wie für
einen Fachmann offensichtlich ist.
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Der Betrieb der Maschine der 7 und 8 ähnelt
wie oben beschrieben dem üblichen
Betrieb einer Tandemmaschine, außer dass die zwei Angusskanäle 608 und 612 von
der Düse 636 getrennt werden,
wenn die mittlere Platte 624 von der feststehenden Platte 656 fortbewegt
wird; die Muffen 648 und 652 fangen etwaigen Austritt
aus den Enden der Angusskanäle
auf. Wenn die mittlere Platte 624 zum Schließen der
Formwerkzeuge zu der feststehenden Platte 656 bewegt wird,
schieben die Buchsen und/oder Abstreifringe an den Angusskanälen 608 und 612 den
aufgefangenen Austritt durch die Öffnungen 664 an der
Unterseite der Angusskanalmuffen 648 und 652,
und dann greifen die Buchsen 660 in die Düse 636 ein.
Das Ventil 640 wird für
den Einspritzvorgang geöffnet
und danach geschlossen, wenn das an die feststehende Platte 656 angrenzende
Formwerkzeug befüllt
werden soll, während
das Ventil 644 für
den Einspritzvorgang geöffnet
und danach geschlossen wird, wenn das an die angetriebene Platte 662 angrenzende
Formwerkzeug befüllt werden
soll.
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Es ist offensichtlich, dass die Länge der
Angusskanalanordnungen 600 und 604 und der ihnen zugeordneten
Angusskanalmuffen 648 und 652 abhängt von:
der Höhe
der zur formenden Gegenstände;
der Position der Düse 636 relativ
zur Position der mittleren Platte 624, wenn das an die
feststehende Platte 656 angrenzende Formwerkzeug geschlossen ist;
und der Höhe
des Gegenstands, der in dem Formwerkzeug geformt werden soll, das
an die angetriebene Platte 662 angrenzt.
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Es versteht sich, dass der Durchmesser
der Angusskanäle
bei den Angusskanalanordnungen 600 und 604 nicht
gleich sein muss. Falls beispielsweise der Gegenstand, der in dem
vom Heißkanal 616 befüllten Formwerkzeug
geformt wird, größer ist (was
oft der Fall ist), kann der Angusskanal 608 der Angusskanalanordnung 600 einen
größeren Durchmesser
als der Angusskanal 612 aufweisen, wodurch dem Formwerkzeug
leichter eine größere Harzmenge
zugeführt
werden kann. In einem solchem Fall hat auch die Muffe 648 einen
entsprechend größeren Durchmesser.
Wie oben ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass jedem Formwerkzeug je nach Bedarf
ein verschiedenes Harz oder eine verschiedene Harzzusammensetzung
zugeführt
werden kann. In diesem Fall greift jede Angusskanalanordnung 600 und 604 in
eine andere Harzquelle und/oder Düse ein.
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Es versteht sich auch, dass eine
Tandemmaschine mit einer einzigen Angusskanalanordnung verwendet
werden kann, wobei der Angusskanal der Anordnung ein Ventilpaar
an der mittleren Platte befällt,
um die Harzströmung
zu einem geeigneten Heißkanal
zu leiten.
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10 zeigt
eine seitliche Darstellung einer Angusskanalanordnung 700 zur
Verwendung in Etagen- oder Tandemwerkzeugen gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Die Angusskanalanordnung 700 umfasst
einen Angusskanal 704, der ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausführungen
gleitend in einer Angusskanalmuffe 708 befestigt ist. Am
Außendurchmesser
der Angusskanals 704 sind Nuten 706 (in der Figur
durch gestrichelte Linien gekennzeichnet) vorgesehen, um Wicklungen
eines Heizelements (nicht dargestellt) aufzunehmen.
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Die Angusskanalanordnung 700 ist
in der Figur nahe einer Spritzdüse 712 angeordnet.
Die Spritzdüse 712 wird
durch eine Fläche 716 definiert und
umfasst einen Schmelzekanal 720, der an einem Düsenanschnitt 724 endet.
Eine Buchse 728 ist am Ende des Angusskanals 704 befestigt
und weist eine Fläche 732 auf,
die auf die Fläche 716 abgestimmt ist.
In der Figur sind die zwei zueinander passenden Flächen 732 und 716 konvex
bzw. konkav; es ist für einen
Fachmann offensichtlich, dass sie aber auch konkav bzw. konvex,
flach oder in irgendeiner anderen Konfiguration ineinander eingreifen
können.
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Die Buchse 728 enthält eine
Schmelzebohrung 736, die sich von einem Schmelzekanal 740 im Angusskanal 704 aus
zu einem Angusskanalanschnitt 744 erstreckt, der in Größe und Form
auf den Düsenanschnitt 724 abgestimmt
ist. Ein Austritt-Reduzierstück 748 ist
so mit der Bohrung 736 angeordnet, dass die Schmelze, die
vom Düsenanschnitt 724 in
den Angusskanalanschnitt 744 eintritt, um die Spitze 752 des
Austritt-Reduzierstücks 748 herum
in die Bohrung 736 und durch den oder die Schmelzekanäle 756 zum
Schmelzekanal 740 fließt.
Es ist ersichtlich, dass die Querschnittsfläche, durch die die Schmelze
vom Anschnitt 724 zum Schmelzekanal 740 fließt, am Auslass
des Austritt-Reduzierstücks 748 größer ist
als am Einlass beim Anschnitt 744.
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In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist das Austritt-Reduzierstück 748 eine Düse, die
vom Anmelden der vorliegenden Erfindung unter der Teilenummer 1188527
verkauft wird, obwohl es sich für
einen Fachmann versteht, dass auch andere ge eignete Düsen oder
düsenähnliche Verdrängungsköpfe ausgewählt werden
können.
Es wurde festgestellt, dass durch den Einbau des Austritt-Reduzierstücks 748 in
die Buchse 728 das Herausquellen aus dem Angusskanalanschnitt 744 reduziert
wird, wenn die Buchse 728 nicht in die Spritzdüse 712 eingreift.
Es wird gegenwärtig
davon ausgegangen, dass diese Reduzierung des Herausquellens auf
den durch das Austritt-Reduzierstück 748 bewirkten höheren Widerstand
gegenüber
der Schmelzeströmung
vom Schmelzekanal 740 zum Anschnitt 744 zurückzuführen ist.
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Die Buchse 728 ist ferner
gekennzeichnet durch einen Außendurchmesser,
der kleiner ist als der Innendurchmesser der Muffe 708;
und in der vorliegenden Ausführung
ist eine Abstreiferanordnung 760 an der Außenseite
der Buchse 728 befestigt, um in die innere Oberfläche der
Muffe 708 einzugreifen. In der dargestellten Ausführung umfasst
die Abstreiferanordnung 760 einen Abstreiferträger 764,
der einen oder mehrere Abstreiferelemente 768, die aus
irgendeinem geeigneten Material wie z. B. Kohlenstoffstahl mit einer
Nitrierstahlschicht bestehen können, sowie
einen Manschettenring 770 hält. Die Abstreiferanordnung 760 wird
durch einen Spaltring 772 und die Kante 774 der
Buchse 728 an ihrem Platz gehalten. Es versteht sich, dass
die Abstreiferanordnung 760 wie auch bei den oben beschriebenen
Ausführungen
nicht für
den zufriedenstellenden Betrieb der vorliegenden Erfindung erforderlich
ist. Da diese Ausführung
der vorliegenden Erfindung das Herausquellen reduzieren kann, versteht
es sich insbesondere, dass der Anwendungsbereich dieser Ausführung, bei
dem die Abstreiferanordnung 760 weggelassen oder die Anzahl
der Abstreiferelemente 768 verringert werden kann, größer ist
als bei den oben beschriebenen Ausführungen.
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11 zeigt
eine weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Komponenten wie die in 10 dargestellten mit gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In dieser Figur ist eine Angusskanalanordnung 800 mit
einem Austritt-Reduzierstück 748 vorgesehen,
das wie das oben anhand von 10 beschriebene
funktioniert. Im Gegensatz zu der obigen Angusskanalanordnung 700 enthält die Angusskanalanordnung 800 weder
eine Angusskanalmuffe noch irgendein Abstreifmittel, da das Austritt-Reduzierstück 748 im
Wesentlichen dazu dient, das Herausquellen aus der Angusskanalanordnung 800 wesentlich
zu reduzieren, so dass eine Muffe und/oder ein Abstreifer nicht
mehr unbedingt erforderlich sind.
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Die oben beschriebenen Ausführungen
der Erfindung sollen Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen,
an der von einem Fachmann Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang
der Erfindung abzuweichen, die alleine durch die hieran angehängten Ansprüche definiert
wird.