DE3835087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung zum Mehrfachspritzgießen mit einer Mehrzahl von beheizten Düsen, die sich von einem gemeinsamen, langgestreckten Verteiler mit einer Seitenfläche aus erstrecken, wobei der Verteiler eine sich in Längsrichtung erstreckende Schmelzbohrung aufweist, die sich von einem Einlaß zu einer Mehrzahl von Auslaßbohrungen erstreckt, wobei jede Auslaßbohrung zu einem Auslaß an der Seitenfläche des Verteilers führt und jede Düse ein Vorderende und ein Hinterende aufweist, wobei jede Düse mit dem Vorderende in einer Bohrung in einem Formkern sitzt und einen Schmelzekanal aufweist, der sich zu einem Mittelabschnitt erstreckt, wobei dieser seinerseits zu einem gemeinsamen Formhohlraum führt.

Das Spritzgießen wird insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie in zunehmendem Maße dazu genutzt, immer größere Teile herzustellen. Außer der beträchtlichen Zunahme der Größe des Schmelzekanales hat dies zur Verwendung von Einrichtungen mit einer Mehrzahl von Düsen geführt, die sich von einem langgestreckten Verteilerkörper zu getrennten Anschnittöffnungen, die zu einem einzigen Formhohlraum führen, erstrecken. Derartige Anwendungen erfordern normalerweise einen äußerst hohen Spritzgießdruck bis zu 30-40 000 PSI (2068 bis 2758 bar) und erfordern sehr große Formen, die nur sehr schwierig mit hoher Genauigkeit herzustellen sind. In der Vergangenheit sind die Düsen entlang der Vorderseite eines langgestreckten Verteilerkörpers angeordnet worden, mit einer Abdichtung derart, daß jede Düse in einem Stützkontakt gegen eine Schulter in einer Formhohlraumplatte anlag. Im Hinblick auf die große Formgröße und den hohen Schmelzedruck hat es sich jedoch als schwierig erwiesen, die erforderlichen Toleranzen bei der Bearbeitung einzuhalten, um eine zuverlässige Abdichtung zu schaffen. Auch bei den bisherigen Nadelverschluß-Anschnittsystemen, wie z. B. gezeigt in der US-PS 45 30 654 der Anmelderin, fließt die Schmelze durch jede Düse in einen Kanal rund um die Verschlußnadel. Bei den vorliegenden Anwendungen mit hohem Volumen und Spritzgießdruck wurde jedoch gefunden, daß es effizienter ist, einen separaten Schmelzeströmungskanal zu verwenden, der von der zentralen Nadelventilbohrung getrennt ist.

Häufig sind diese großen langgestreckten Formhohlräume oder Formnester nicht linear und es ist wünschenswert, die Düsen in unterschiedlichen Lagen relativ zueinander mit dem Verteilerkörper zu verbinden. In der CA-PS 12 52 973 der Anmelderin wurde eine Lösung dieses Problemes unter Verwendung von "Verteileblocks" angegeben. Eine weitere Lösung dieses Problemes ist in der CA-PS 12 65 907 angegeben, wobei jede Düse direkt an der Seitenfläche des Verteilerkörpers mit Schrauben befestigt ist, die eine leichte Seitenbewegung zwischen den Verteilerkörper und der Düse gestatten, um die thermische Ausdehnung des Verteilerkörpers zu berücksichtigen. Obwohl diese Lösung sich für bestimmte Anwendungen als zufriedenstellend erwiesen hat, ist es eine zeitaufwendige Arbeit, jede Düse mit einer bestimmten Neigung bzw. Orientierung festzuschrauben und es ist schwierig, den Einlaß der Düse exakt auf den Auslaß des Kanales vom Verteilerkörper her auszurichten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießeinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Anzahl von Düsen zum Transport der Schmelze zu einem gemeinsamen Formhohlraum zu schaffen, bei der jede Düse auf einfache Weise in gewünschter Orientierung an dem Verteilerkörper festgelegt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - jede Düse ein Seitenteil mit einer Auflagefläche aufweist, das seitwärts am Hinterende der Düse vorspringt,
• - der Schmelzekanal jeder Düse einen Seitenabschnitt und einen sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt aufweist, wobei der Seitenabschnitt über eine Kurve in den Längsabschnitt übergeht und der Längsabschnitt zu dem Anschnitt am Vorderende führt, und
• - eine Klemmeinrichtung vorgesehen ist, um jede Düse dreh- und lösbar so zu befestigen, daß die Auflagefläche des Seitenteiles jeder Düse gegen die Seitenfläche des Verteilers anliegt, wobei der Schmelzekanaleinlaß der Düse sich in Ausrichtung auf den jeweiligen Auslaß des Verteilers befindet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede Düse zur lösbaren Klemmbefestigung an einer Seitenfläche eines langgestreckten Verteilerkörpers mit einem zylindrischen Kragenteil rund um den Einlaß des Schmelzekanales jeder Düse versehen, der in einem ausgenommenen Sitz rund um den jeweiligen Auslaß des Verteilerkörpers eingesetzt ist. Dieser Aufbau erleichtert die Montage und sichert die exakte Ausrichtung von Schmelzekanaleinlaß jeder Düse und dem zugehörigen Auslaß des Verteilerkörpers während gleichzeitig eine gewisse Drehbewegung zwischen den jeweiligen Düsen und dem Verteilerkörper infolge thermischer Ausdehnung und eine unterschiedliche Ausrichtung der Düsen am Verteilerkörper möglich ist. Die jeweilige Gesamtdüse wird durch Vakuumgießen eines Heizelementes und Vakuumhartverlöten eines Seitenteiles mit einer seitwärts vorspringenden Fläche in einem Stahlhauptkörper durchgeführt.

Durch die Erfindung wird daher jede Düse in einer gewünschten Orientierung an der Seitenfläche des Verteilerkörpers festgeklemmt.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, die einen Abschnitt einer Spritzgießeinrichtung mit verschiedenen Düsen zeigt, die in unterschiedlicher Orientierung an der Seitenfläche eines langgestreckten Verteilerkörpers festgeklemmt sind,

Fig. 2 einen Querschnitt, der eine der Düsen gemäß Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 2 mit der Darstellung der Betätigungsvorrichtung für die Düsennadel,

Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung, die zeigt, wie jede Düse an der Seitenfläche des Verteilerkörpers festgeklemmt ist.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Teil eines ventilnadelgesteuerten Spritzgießeinrichtung mit Nadelverschluß der jeweiligen Düsen zeigt, wobei verschiedene beheizte Düsen 10 in unterschiedlicher Orientierung durch Klemmteile 12 an der Seitenfläche 4 des langgestreckten Stahlverteilerkörpers 16, nachfolgend Verteiler genannt, befestigt sind. Die beheizten Düsen sitzen jeweils in einer Wandung 18 in einem Kern 20, um die Schmelze von dem Verteiler 16 zu einem herkömmlichen, nicht linearen Formhohlraum 24 zu führen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält der Verteiler 16 eine langgestreckte Schmelzebohrung 26, die einen Einlaß 28 an der Rückseite 30 mit einer Anzahl an Auslaßbohrungen 32 verbindet, die zu voneinander getrennten Auslässen 34 an der Seitenfläche 14 abzweigen. Ein beheiztes Schmelzeförderrohr 36 ist an der Hinterseite 30 des Verteilers 16 angeschraubt, um unter Druck stehende Schmelze von einer - nicht gezeigten - Gießmaschine zuzuführen. Der Verteiler 16 wird durch einen elektrischen Plattenheizkörper 40 erwärmt, der mit dem Verteiler 16 verschraubt ist und zu dem Kern 20 durch einen Positionierring 42, angeordnet zwischen diesen Elementen, zugeordnet ist.

Jede Düse 10 hat einen Hauptkörper 44 mit einem Vorderende 46 und einem Hinterende 48 und einem integralen Seitenteil 50, das seitlich am Hinterende 48 des Hauptkörpers 44 vorspringt. Die Düse 10 hat eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 52, obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die Düse ein Paar gegenüberliegender flacher Seitenwandabschnitte (wie in Fig. 3 gezeigt) aufweist. Eine langgestreckte Ventilnadel 56 erstreckt sich durch eine zentrale Ventilnadelbohrung 58. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Ventilnadelbohrung 58 eine vergrößerte Öffnung bzw. ein vergrößertes Mundstück 60, das mit Gewinde versehen ist, um fest einen hohlen Spitzeneinsatz 62 am Vorderende 46 aufzunehmen. Der Stahl-Spitzeneinsatz 62 hat einen zylindrischen Nasenabschnitt 64, der in einer Öffnung 66 aufgenommen ist, die sich durch den Kern 20 und eine konische Mittelbohrung 68 erstreckt, die auf die Ventilnadelbohrung 58 ausgerichtet ist. Hierdurch wird ein Anschnitt (gate) 70 gebildet, der zu dem Formhohlraum 24 führt und genau die Düse 10 in der Bohrung 18 zentriert. Ein isolierender Luftspalt 75 ist zwischen der Beheizdüse 10 und der Innenwandung 74 der Bohrung 18 in dem umgebenden Kern 20 vorgesehen, der durch Wasser gekühlt ist, das durch Kühlleitungen 77 strömt.

Das Seitenteil 50 jeder Düse 10 hat einen nach außen vorspringenden Flanschabschnitt 76, der sich in Umfangsrichtung rund um eine Auflagefläche 78 erstreckt. Die Düse 10 besitzt einen Schmelzekanal 80 mit einem Seitenabschnitt 82 und einem Längsabschnitt 84. Wie ersichtlich ist, erstreckt sich der Längsabschnitt 84 parallel zur zentralen Ventilnadelbohrung 58 jedoch versetzt bzw. getrennt von dieser, bis sich ein diagonaler Abschnitt 86 erstreckt, um den Längsabschnitt 84 mit der Öffnung bzw. dem Mundstück 60 der Ventilnadelbohrung 58 am Vorderende 46 zu verbinden. Der Seitenabschnitt 82 des Schmelzekanales 80 erstreckt sich von einem Einlaß 88 an der Mittelfläche 78 des Seitenteiles 50 und verbindet sich mit dem Längsabschnitt 84 in einer glatt gekrümmten Kurve 90. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Seitenfläche 14 des Verteilers 16 einen ausgesparten Zylindersitz 92, der sich rund um jeden Auslaß 34 von der Schmelzebohrung 26 erstreckt. Das Seitenteil 50 jeder Düse 10 hat einen Kragen 94, der nach außen rund um den Schmelzekanaleinlaß 88 an der Auflagefläche 78 vorspringt. Die Einlässe 88 sind im Durchmesser gleich den Auslässen 34 und, wenn der Kragen 94 einer bestimmten Düse 10 in der Sitzausnehmung 92 aufgenommen ist, sind der jweilige Einlaß 88 und der Auslaß 34 in exakter Ausrichtung zueinander gehalten, selbst wenn zwischen ihnen eine gewisse Drehbewegung erfolgt. Fig. 4 zeigt ein Paar flanschförmiger Klemmteile 96, die lösbar durch Schrauben an der Seitenfläche 14 des Verteilers 16 befestigt sind. Wenn die Düse 10 montiert ist, wobei der Kragen 94 in dem ausgenommenen Sitz 92 aufgenommen ist, ist das Klemmteil 96 mit dem Flanschteil 76 in Eingriff. Da jede Düse 10 individuell installiert wird, sind die Schrauben 98 ausreichend festgezogen, um eine feste Halterung zu gewährleisten, jedoch nicht so fest, daß eine Rotation verhindert ist. Nachdem sämtliche Düsen in ihrer jeweiligen Orientierung befestigt sind, werden die Schrauben 90 alle festgezogen, um sicherzustellen, daß der Kragen 94 jeder Düse 10 gegen die Sitzausnehmung bzw. den ausgesparten Sitz 92 in der Seitenfläche 14 des Verteilers 16 gepreßt wird und gegen diesen festliegt, um eine Leckage der Schmelze während des Gebrauchs zu verhindern. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß dieser Aufbau dennoch eine geringfügige Drehbewegung zwischen jeder Düse 10 und dem Verteiler 16 infolge thermischer Ausdehnung gestattet, wobei jedoch der Einlaß 88 und der Auslaß 34 stets in exakter Übereinstimmung und Ausrichtung aufeinandergehalten werden.

Jede Düse 10 enthält ein integrales elektrisches Heizelement 100, dessen Montage nachstehend beschrieben wird. Das 220-Volt-Einzeldraht-Heizelement 100 hat einen gewendelten Chrom-Nickel-Widerstandsdraht 102, der sich durch ein Feuerfestpulver aus elektrischem Isoliermaterial 104, wie z. B. Magnesiumoxid, innerhalb eines Stahlmantels 106 erstreckt. Das Heizelement 100 hat ein vergrößertes kaltes Anschlußterminal 108 mit einem größeren Leiter, der durch Laserstrahlschweißen mit jedem Ende 112, 114 des Drahtes 102 des Heizelementes 100 verschweißt ist. Um eine zusätzliche Erwärmung längs des Heizelementes 100 an den Stellen zu erreichen, an denen dies erforderlich ist, verändert sich die Steigung der Wendel des Heizdrahtes 102 über der Länge entsprechend einem bestimmten Muster.

Wie oben erwähnt ist eine langgestreckte Ventilnadel oder Verschlußnadel 56 in der zentralen Ventilnadelbohrung 58 jeder Düse 10 angeordnet. Jede Ventilnadel oder Verschlußnadel hat ein angetriebenes Ende 116 und ein konisch zulaufendes Spitzenende 118. In diesem Ausführungsbeispiel ist das angetriebene Ende mit einem Steuerhebel 120 im Eingriff, der durch einen hydraulisch betätigten Kolben 122 angetrieben wird. Der Steuerhebel 120 ist schwenkbar in einem Zylindergehäuse 124 gelagert, um eine lösbare Schwinghebel- oder Steuerhebelanordnung zu bilden. Hydraulikfluid, mit dem der Kolben 122 in einen bestimmten Zyklus beaufschlagt wird, bewegt die Ventil- oder Verschlußnadel 56 in der Ventilnadelbohrung 58 zwischen einer vorderen Schließstellung, in der das Spitzenende 118 in dem Anschnitt 70 aufsitzt und einer zurückgezogenen Offenstellung hin- und herbewegt wird. Bei Gebrauch wird, nachdem das System montiert wurde, wie dies erläutert worden ist, elektrische Energie an den Plattenheizkörper 40 und die Heizelemente 100 gelegt, um den Verteiler 16 und die Düse 10 auf eine bestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Diese Temperaturzunahme verursacht eine thermische Ausdehnung des Verteilers, wie oben erwähnt, gestatten die Klemmteile 76 und Schrauben 98 dem Verteiler 16 eine seitliche Bewegung relativ zu den Düsen 10, während die Kragen 94, die in den ausgenommenen Sitzen 92 aufgenommen sind, die Einlässe 88 und die Auslässe 84 in genauer Ausrichtung halten. Unter Druck stehende Schmelze wird anschließend in die Schmelzebohrung 26 des Verteilers 16 durch die Gießmaschine (nicht gezeigt), angeordnet an dem ausgesparten zentralen Einlaß 38, eingeführt. Der Schmelzedruck wird entsprechend eines bestimmten Zyklus in Verbindung mit der Anwendung von gesteuertem Hydraulikdruck zu der Betätigungsvorrichtung in herkömmlicher Weise gesteuert. Während die Ventilnadeln 56 in der zurückgezogenen Offenstellung sind, strömt die Schmelze durch die Anschnitte (gates) 70 und füllt den Formhohlraum 20. Nachdem der Formhohlraum gefüllt ist, wird der Spritzgießdruck noch eine Zeitspanne lang beibehalten, um eine Nachverdichtung zu bewirken und anschließend wird Hydraulikdruck angelegt, um die Ventilnadeln 56 in die vordere Schließstellung zu bringen, in dem das Spitzenende 118 jeder Ventilnadel 56 in einem der Anschnitte 70 abgedichtet sitzt. Der Spritzgießdruck wird anschließend entlastet und diese Lage wird für eine kurze Abkühlphase beibehalten, ehe die Form zum Auswerfen des Teiles geöffnet wird. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen und der Hydraulikdruck wird wieder angelegt, um die Ventilnadel 56 in die zurückgezogene Offenstellung zurückzuziehen. Der Schmelze-Spritzgießdruck wird wieder angewandt, um den Formhohlraum erneut zu füllen und der Spritzgießzyklus wird in einem gleichmäßigen Zyklus kontinuierlich wiederholt, in Abhängigkeit von der Größe und Form des Formhohlraumes und von der Art des Materials, das spritzgegossen wird.

Claims (4)

1. Spritzgießeinrichtung zum Mehrfachspritzgießen mit einer Mehrzahl von beheizten Düsen, die sich von einem gemeinsamen, langgestreckten Verteiler mit einer Seitenfläche aus erstrecken, wobei der Verteiler eine sich in Längsrichtung erstreckende Schmelzebohrung aufweist, die sich von einem Einlaß zu einer Mehrzahl von Auslaßbohrungen erstreckt, wobei jede Auslaßbohrung zu einem Auslaß an der Seitenfläche des Verteilers führt und jede Düse ein Vorderende und ein Hinterende aufweist, wobei jede Düse mit dem Vorderende in einer Bohrung in einem Formkern sitzt und einen Schmelzekanal aufweist, der sich zu einem Mittelabschnitt erstreckt, wobei dieser seinerseits zu einem gemeinsamen Formhohlraum führt, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) jede Düse (10) ein Seitenteil (50, 140) mit einer Mittelfläche (78) aufweist, das seitwärts am Hinterende (48) vorspringt,
• (b) der Schmelzekanal (80) jeder Düse (10) einen Seitenabschnitt (82) und einen sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt (84) aufweist, wobei der Seitenabschnitt (82) über eine Kurve (90) in den Längsabschnitt (84) übergeht und der Längsabschnitt (84) zu dem Anschnitt (70) am Vorderende (46) führt, und
• (c) eine Klemmeinrichtung (96, 76) vorgesehen ist, um jede Düse (10) dreh- und lösbar so zu befestigen, daß die Auflagefläche (78) des Seitenteiles (50, 144) jeder Düse (10) gegen die Seitenfläche (15) des Verteilers (16) anliegt, wobei der Schmelzekanaleinlaß (88) der Düse (10) sich in Ausrichtung auf den jeweiligen Auslaß (34) des Verteilers (16) befindet.

2. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenteil (50, 144) jeder Düse (10) einen Flanschabschnitt (76, 142) aufweist, der sich rund um die Mittelfläche (78) erstreckt und die Klemmeinrichtung (96, 76) Klemmteile (96) enthält, die an dem Verteiler (16) befestigt sind, und lösbar den Flanschabschnitt (76, 142) des Seitenteiles (50, 140) jeder Düse erfassen.

3. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (15) des Verteilers (16) einen ausgenommenen kreisförmigen Sitz (92) aufweist, der sich rund um jeden Auslaß (34) erstreckt und die Auflagefläche (78) des Seitenteiles (50, 140) jeder Düse (10) einen vorspringenden Kragen (94) aufweist, der sich rund um den Einlaß (88) des Schmelzekanales (80) der Düse erstreckt, wobei der vorspringende Kragen (94) jeder Düse (10) in dem jeweiligen kreisförmigen, ausgesparten Sitz (92) des Verteilers (16) aufgenommen ist.

4. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (96, 76) ein Paar flanschförmiger Klemmteile (96) aufweist, die mit dem Verteiler (16) an gegenüberliegenden Seiten jeder Düse (10) verschraubt sind und lösbar den Flanschabschnitt (76, 142) des Seitenteiles (50, 140) der Düse erfassen.