DE10143737A1

DE10143737A1 - Ventilanschnittvorrichtung zum Spritzgießen

Info

Publication number: DE10143737A1
Application number: DE10143737A
Authority: DE
Inventors: Denis Babin
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2002-05-23
Also published as: US20020028266A1; NL1018890A1; LU90822B1; JP2002127202A; NL1018890C2; US6830447B2; CA2317779A1

Abstract

Eine Ventilnadelvorrichtung für eine Spritzgussvorrichtung ist offenbart, die eine Ventilnadel umfasst, die in der Lage ist, nach oben und unten in einer Düse bewegt zu werden, um einen Ringanguss zu öffnen und zu schließen. Ein ringförmiger Durchtritt wird erzeugt durch die Düse und ist unbehindert und ohne Verengungen an allen Punkten bis zu dem und durch den Ringanguss, wodurch der Schmelze ermöglicht ist, frei zum Anguss und in Abhängigkeit der Position der Ventilnadel in die Formmulde zu fließen. Die Ventilnadel weist einen Kopf mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Ventilnadelschaft und zum wahlweisen Schließen des Angusses dient. Der Ringangusskanaldurchmesser ist größer als der Schmelzekanaldurchmesser, um zu ermöglichen, Teile mit großen Öffnungen zu formen.

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf das Spritzgießen von Artikeln mit einer Öffnung darin und insbesondere auf eine verbesserte Anschnittvorrichtung zum Spritz gießen von Artikeln mit großen Öffnungen.

Hintergrund

Spritzgießen kann vorteilhafterweise zum Formen von Kunststoffartikeln jeglicher Form und Ausgestaltung verwendet werden. Unter diesen Artikeln sind auch solche, die eine durchgehende Öffnung aufweisen, die üblicherweise mittig angeordnet ist, z. B. in einer Audio-Compact-Disc oder einem Lampenschirm oder ähnlichem. Verschiedene Vor richtungen sind im Stand der Technik zum Erhalten solcher Artikel bekannt, wie in dem US-Patent-Nr. 4,368,028 von Grish et al. 4,530,654 von Rose und 5,423,672 von Gor don und der japanischen Patent Nr. JP 10-16005 gezeigt sind, wobei jede dieser Druck schriften durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Diese Druckschriften offenbaren eine Spritzgussvorrichtung mit einer Düse mit einer mittigen Ventilnadel, die einen ring förmigen Kanal für die Schmelze ausbildet, damit diese um die Ventilnadel zu einer An gusspitze herumfließt. Die Ventilnadel erlaubt es den Schmelzestrom wahlweise aktiv zu steuern und, wenn diese von der Düse ausgefahren wird, verursacht sie eine kreisring förmige Angussform zwischen Nadel- und der Düsenspitze, wobei einem ringförmigen Artikel ermöglicht wird, mit einer mittigen Öffnung geformt zu sein.

Die Vorrichtung von Grish et al. Rose, Gordon und/oder JP 10-16005 unterstützen je doch nicht das Formen von Kunststoffartikeln mit Öffnungen großen Durchmessers (wie z. B. Lampenschirme), hauptsächlich aus verschiedenen Gründen.

Erstens wird, wenn die Bohrung der Düse vergrößert wird, um eine Öffnung mit großem Durchmesser zu formen, ein größeres Schmelzevolumen in der Düse nach jedem Zyklus verbleiben, wodurch das Risiko von Schmelzeverschlechterung in der Düse erhöht ist und Schwierigkeiten beim Steuern der Gesamttemperatur der Schmelze vermehrt auf treten. Ebenso kann das Führen der Ventilnadel ein Problem werden. US-Patent-Nr. 4,340,353 von Mayer, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, lehrt mehrere radial nach außen und in Winkelstufen voneinander beabstandet sich erstreckende Ar me 76, 78, die verwendet werden, um einen Ventilstößel 74 zu führen. Diese Arme rep räsentieren jedoch zusammen mit der Fließöffnung 89 Hindernisse für den ankommen den Kunststoffschmelzefluss in Richtung der Formmulde, welches mehrere Schmelze- oder Fließlinien in dem fertigen Produkt erzeugt, wodurch der Gesamteindruck des Pro duktes herabgesetzt wird.

Eine mögliche Lösung des Problems, das Schmelzevolumen in der Düse zu reduzieren, besteht darin, den Nadeldurchmesser zu erhöhen, um entsprechend das Gesamtvolu men der Schmelze in der Düse zu reduzieren. Wenn der Nadeldurchmesser derart er höht wird, ist jedoch die Schmelze einer vergrößerten Gesamtoberfläche in der Düse ausgesetzt, was in einem erhöhten Druckverlust in dem Läufersystem resultiert.

Eine weitere Lösung ist in dem US-Patent-Nr. 5,785,915 von Osuna-Diaz gezeigt, dass hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Druckschrift offenbart eine Düse mit einer auswärts aufgeweiteten Bohrung und einem auswärts aufgeweiteten Einsatz, die zwischen ihnen einen aufgeweiteten zylinderförmigen Schmelzedurchtritt definieren. Eine Ventilhülse, die die Düse umgibt, steuert den Schmelzefluss durch einen ringförmigen Anguß an der Düsenspitze. Diese Anordnung wird offensichtlich auch den Nachteil der Schmelzeaussetzung an vergrößerten Oberflächen aufweisen und in Druckabfällen in dem Läufersystem resultieren.

Der Stand der Technik schlägt ebenso vor, die Schmelze aufzusplitten oder in anderer Weise zuzuführen, bevor sie dem Anguß zugeführt und in die Formmulde eingespritzt wird. Zum Beispiel offenbart US-Patent-Nr. 5,324,190 von Frei, das hierin durch Bezug nahme aufgenommen ist, die Verwendung von mehreren Bohrungen 19 in der Düse sowie der Abstandselemente 17, welche den Kunststofffluss aufsplitten. Ähnlich offen bart US-Patent-Nr. 5,460,763 von Asai, das ebenso hierin durch Bezugnahme aufge nommen ist, mehrere Kanäle 21 zum Zuführen der Schmelze in der Düse. US-Patent-Nr. 4,394,117 von Taylor, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart, ob wohl eine mittige Ventilnadel nicht verwendet wird, einen Kunststoffkanal 55, welcher in einem konischen Dispersionskopf 66 endet, der an seinem unteren Bereich angebracht ist, und ein Hülsenventil 30, das verschiebbar eingepasst ist, um wahlweise das ge schmolzene Material am Schließen in die Formmulde zu hindern.

Die Vorrichtungen von Frei, Asai und Taylor, können jedoch ebenso das Auftreten von Fließlinien in dem Endprodukt verursachen. Um dieses Problem zu lösen, offenbaren US-Patent-Nr. 5,783,234 und 5,840,231, beide von Teng und durch Bezugnahme hierin aufgenommen, eine noch komplexere Vorrichtung, um die individuellen geschmolzenen Kunststoffströme nachdem sie aufgesplittert wurden und bevor sie in den Anguß eintre ten, wieder zu kombinieren, um das Auftreten von Fließlinien zu minimieren.

Die Vorrichtungen von Frei, Asai, Taylor und Teng erfordern jedoch alle vorsichtiges Be dienen der Spritzgussmaschine und machen einen Kunststofffarbwechsel ein arbeitsin tensives und zeitintensives Unterfangen, weil die Oberflächen vorsichtig gereinigt wer den müssen, bevor eine neue Kunststofffarbe benutzt werden kann.

Deshalb ist es wünschenswert, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte Kontrolle des Kunststoffschmelzeflusses von einem Heizläufersystem zu mehreren Formmulden zulässt, um eine größere Gleichförmigkeit der geformten Artikel zu erhalten. Es ist ebenso wünschenswert, Verengungen oder Störungen des Schmelzeflusses durch die Düse zu vermeiden, um ein Füllen der Formmulde mit einer gleichförmigen Schmelze zu ermöglichen und ein hochqualitatives Produkt, insbesondere bei Artikeln mit großen Öffnungen, zu erreichen.

Überblick über die Erfindung

In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Spritzgussvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung bereit, die umfasst:
mindestens eine Formmulde, die zwischen einer Formmuldenplatte und einem angren zenden Kern gebildet ist;
mindestens eine Spritzgussdüse mit einem ringförmigen Anguß, wobei die Düse mit ei ner Quelle für geschmolzenes Material verbindbar ist und in der Lage ist, geschmolze nes Material von der Quelle zu dem Anguß durch mindestens einen Schmelzekanal in der Düse zuzuführen, wobei der Anguß mit der mindestens einen Formmulde kommuni ziert und einen Querschnitt aufweist, der größer ist, als der Querschnitt des Schmelze kanals;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals und des Angusses angeordnet ist, wobei die Ventilnadel einen nicht verengten Schmelzeflußdurchtritt durch den Schmelze kanal um und entlang der Ventilnadel bereitstellt, die Ventilnadel zwischen einer ge schlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel im wesentlichen den Anguß ausrei chend berührt, um einen Fluss des geschmolzenen Materials durch den Anguß zu stop pen, und einer zweiten Stellung, in der geschmolzenes Material unbehindert durch den Anguß fließen kann, bewegbar ist.

In einem zweitem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Spritzgussvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung bereit, die umfasst:
mindestens eine Formmulde, die zwischen einer Formmulde und einem angrenzenden Kern geformt ist;
mindestens eine Spritzgussdüse mit einem ringförmigen Anguß, wobei die Düse mit ei ner Quelle für geschmolzenes Material verbindbar ist und in der Lage ist, geschmolze nes Material von der Quelle zu dem Anguß durch den mindestens einem Schmelzekanal in der Düse zuzuführen, wobei der Anguß mit der Formmulde kommuniziert und einen Querschnitt aufweist, der größer ist, als der Querschnitt des Schmelzekanals;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals und des Angusses angeordnet ist, wobei die Ventilnadel einen unbehinderten Schmelzeflussdurchtritt durch den Schmelze kanal um und entlang der Ventilnadel definiert, wobei die Ventilnadel zwischen einer ge schlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel im wesentlichen den Anguß ausrei chend berührt, um einen Fluss des geschmolzenen Materials durch den Anguß zu stop pen, und einer geöffneten Stellung, in welcher geschmolzenes Material unbehindert durch den Anguß fließen kann, bewegbar ist.

In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Spritzgussvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung bereit, die umfasst:
eine Form mit einer Formmuldenplatte und einem angrenzenden Kern, welche eine Formmulde dazwischen einschließen;
eine Spritzgussdüse mit einem Schmelzekanal, wobei der Schmelzekanal mit der Form mulde durch einen ringförmigen Anguß an der Spitze der Düse kommuniziert;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals angeordnet ist, wobei die Ventilna del und der Schmelzekanal einen Schmelzeflussdurchtritt um und entlang der Ventilna del definieren, wobei die Ventilnadel einen Kopfbereich angrenzend der Düsenspitze und einen Stößelbereich entfernt von der Düsenspitze aufweist, wobei der Kopfbereich einen größeren Querschnitt aufweist, als der Stößelbereich;
eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Stößelbereich der Ventilnadel wirkverbunden ist, um die Ventilnadel zwischen einer geöffneten Stellung, in der der Kopfbereich an grenzend des Angusses angeordnet ist und in welcher Schmelzematerial durch den An guß in die Formmulde fließen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der der Kopf bereich den Anguß verschließt, um die Verbindung zwischen der Düse und der Form mulde zu blockieren, zu bewegen.

In einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Spritzgusssystem zum For men von Artikeln mit einer Öffnung bereit, die umfasst:
eine Formmuldenplatte und mehrere Formkerne, die mit der Formmuldenplatte mehrere Formmulden definieren;
ein Schmelzeverteilersystem zum Zuführen von Schmelzematerial zu den Formmulden;
mehrere Spritzgussdüsen, die entsprechend den Formmulden zugeordnet sind, wobei jede Düse einen Schmelzekanal aufweist und der Schmelzekanal mit der zugeordneten Formmulde durch einen ringförmigen Anguß an der Spitze der Düse kommuniziert;
jede der Düsen weist eine Ventilnadel auf, die im Inneren des Schmelzekanals angeord net ist, wobei die Ventilnadel und der Schmelzekanal ein Schmelzeflussdurchtritt um und entlang der Ventilnadel definieren, wobei die Ventilnadel einen Kopfbereich angrenzend der Düsenspitze und einen Stößelbereich entfernt von der Düsenspitze aufweist, und wobei der Kopfbereich einen größeren Querschnitt aufweist, als der Stößelbereich;
eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Stößelbereich jeder der Ventilnadeln wirkver bunden ist, um jede Ventilnadel zwischen einer geöffneten Stellung, in der der Kopfbe reich angrenzend des Angusses angeordnet ist und Schmelzematerial durch den Anguß in die Formmulde fließen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der der Kopfbe reich den Anguß blockiert, um die Verbindung zwischen der Düse und der Formmulde abzudichten, zu bewegen.

Die Ventilnadel weist bevorzugt einen stetigen Übergang eines Bereichs zwischen dem Stößelbereich und dem Kopfbereich auf. Das distale Ende des Kopfbereichs kann ein Führungsbereich aufweisen, welcher mit dem Kern im Eingriff steht, um die Ventilnadel zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung zu führen. Eine Kernhülse kann vorgesehen sein, um den Umfang des Kopfbereiches der Ventilnadel aufzunehmen. Des weiteren kann der Umfang des Kopfbereiches der Ventilnadel einen Teil der Oberfläche des Kerns formen, wenn die Ventilnadel sich in der geschlossenen Stellung befindet, um zumindest teilweise die Öffnung zu definieren und zu formen.

Die Form des ringförmigen Angusses und die Teile, die den Anguß formen können ge wählt werden, um eine Öffnung jeglicher gewünschten Form in den zu formenden Arti keln auszubilden. Demnach kann der Angussquerschnitt sowohl kreisförmig, oval, quad ratisch, rechteckig oder unregelmäßig sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen wie diese genau wirkt, wird nunmehr auf dem Weg eines Beispiels Bezug auf die beige fügten Zeichnungen genommen. Die Zeichnungen zeigen Artikel, die gemäß eines be vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, in welchen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Spritzgussvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 des Kreises A ist, wobei die Vorrichtung in der "geschlossenen" Stellung gezeigt ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht ähnlich zu Fig. 2 ist, die die Vorrichtung in einer mittigen Stellung zeigt;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht ähnlich der Fig. 2 ist, die die Vorrichtung in der "geöffneten" Stellung zeigt;

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht eines Kerns und eines geformten Artikels, nämlich eines Lampenschirms, gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 6 eine geschnittene Teilansicht einer Mehrform-Einspritzvorrichtung gemäß der Erfindung ist;

Fig. 7 eine geschnittene Teilansicht einer anderen Mehrform- Spritzgußvorrichtung gemäß der Erfindung ist;

Fig. 8 eine Draufsicht einer kreisförmigen Öffnung ist, die in ein Produkt durch Verwenden der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformt werden kann;

Fig. 9 eine Draufsicht einer ovalen Öffnung ist, die in ein Produkt durch Verwen den der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformt werden kann;

Fig. 10 eine Draufsicht einer quadratischen Öffnung ist, die in ein Produkt durch Verwenden der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformt werden kann;

Fig. 11 eine Draufsicht einer rechteckigen Öffnung ist, die in ein Produkt durch Verwenden der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformt werden kann;

Fig. 12 eine Draufsicht einer unregelmäßigen Öffnung ist, die in ein Produkt durch Verwenden der Vorrichtung gemäß der Erfindung geformt werden kann.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Eine Spritzgussvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen in den Figuren mit dem Bezugszeichen M gekennzeichnet. Vorrichtung M umfasst eine Dü senformplatte 20 und eine Formmuldenplatte 13, die mit einem Formkern 10 entlang einer Teilungslinie PL zusammenarbeitet, um eine Formmulde 11 dazwischen zu formen. Eine Spritzgussmaschine (nicht gezeigt) weißt eine Einspritzgussdüse (nicht gezeigt) auf, welche mit einem Heissläufersystem 30 über eine Angussbuchse 32 kommuniziert, um einen geschmolzenen Kunststoff unterer Druck durch diese bereitzustellen. Ein Posi tionierring 21 ist bereitgestellt, um die Formmaschine zu positionieren. Das Läufersystem 30 kommuniziert durch eine Einlasshülse oder einen Körper 17 mit einem ringförmigen Schmelzekanal 12, der mittig in einer Einspritzdüse 7 angeordnet ist. Die Einspritzdüse 7 weist einen Düsenkopf 15 auf und ist in einer Düsenplatte 6 positioniert, die im wesentli chen in der Formmuldenplatte 13 positioniert ist. Das Läufersystem 30 ist auf einer ge wünschten Betriebstemperatur durch Einlasskörperheizelemente 16, Düsenheizele mente 14 und ein Thermoelement 9, das mit einem geeigneten Steuersystem (nicht ge zeigt) kommuniziert, gehalten, wie es bestens im Stand der Technik bekannt ist. Mittig im Schmelzekanal 12 der Düse 7 ist eine Ventilnadel 1 angeordnet, welche axial in der Dü se 7 aus Gründen, die unten im größeren Detail beschrieben werden, durch die Zusam menarbeit mit einem Betätigungszylinders 19 (welcher pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden kann, wie bestens im Stand der Technik bekannt ist) und einer Zahnstange und einem Ritzelübertragungs- und Aktivierungsgetriebe (Ritzelsegment) 18 bewegbar ist.

Bezugnehmend auf Fig. 2 weist die Ventilnadel 1 einen Stößel 1', einen Ventilhals 4, eine Platte oder einen Kopf 2 und einen Führungsansatz oder -zapfen 3 auf. Eine be wegbare Düsenspitze 8 und eine Düsenplatte 6 arbeiten mit dem Hals 4 und dem Kopf 2 zusammen, um wahlweise den Schmelzekanal 12 mit der Formmulde 11 zu verbinden (abhängig von der Position der Ventilnadel 1, wie im größeren Detail weiter unten be schrieben werden wird). Eine Zapfenaufnahme oder Bohrung 5 ist in dem Kern 10 vor gesehen, um den Ventilzapfen 3 aufzunehmen und zu führen. Die Zapfenbohrung 5 weist eine Schulter 34 zum Aufnehmen des Ventilkopfes 2 auf, wobei ein Kernhülsenfrei raum 23 zwischen der Schulter 34 und dem Kopf 2 vorhanden ist, wenn das Ventil 1 sich in jeder anderen Position mit Ausnahme der "geöffneten" Stellung, wie weiter unten noch beschrieben werden wird, befindet. Eine Kernhülse 22 umgibt den Kernhülsenfreiraum 23, um die Schmelze am Eindringen in diesen zu hindern.

Die Düsenspitze 8 weist eine längliche Öffnung 36 in dem Formende derselben auf, wel che mit der Ventilnadel 1 zusammenarbeitet, um einen Düsenspritzanguß 24 zwischen diesen zu formen.

Der Schmelzekanal 12 steht mit der Öffnung 36 über eine im wesentlichen gleichförmige (stetige) Übergangszone 38 in Verbindung.

Das Ventil, der Ventilstößel 1', der Ventilkopf 2, der Schmelzekanal 12, der Überlang 38 und die Öffnung 36 sind im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt, so dass denn Schmelzekanal 12 eine Ringform (zwischen Ventil 1 und Düse 7) gegeben ist, und dem Anguß 24 ein ringförmiger Einlass in die Formmulde 11 gegeben ist. Der Ventilstößel 1' weist einen Außendurchmesser D1 und Kopf 2 weist einen Außendurchmesser D2 auf, während der Schmelzekanal 12 einen Durchmesser M₁ und die Öffnung 36 einen Innen durchmesser M₂ aufweist. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist der Durchmesser D2 des Kop fes 2 ein klein wenig kleiner als der Durchmesser M₂ der Öffnung 36, um den Kopf 2 zu ermöglichen, in die Öffnung 36 eingeführt zu werden, um den Anguß 24 zu schließen, wie unten noch im größeren Detail beschrieben werden wird.

Wenn sich Kopf 2 in der "geschlossenen" Stellung (siehe Fig. 2) befindet, ist dieser so positioniert, dass er im wesentlichen die Spitze 8 an der Öffnung 36 berührt und den An guß 24 schließt. Unter Druck stehende Schmelze im Läufersystem 30 wird somit am Eintreten in die Formmulde 11 gehindert. In dieser Stellung weist der Kernhülsenfreiraum 23 eine Höhe von Δ₂ auf. Ein Teil der äußeren ringförmigen Fläche des Kopfes 2 formt einen Teil der Kernoberfläche, die die Öffnung in dem Spritzgussteil einformt.

Gemäß Fig. 1 kann, wie von einem Fachmann verstanden werden wird, der Zylinder 19 wahlweise betätigt und gesteuert werden durch ein geeignetes System (nicht gezeigt), um die Zahnstange und das verzahnte Getriebe 18 zu aktivieren und eine Axialbewe gung des Ventilstiftes 1 in der Düse 7 zu bewirken. Von der "geschlossen" Stellung (Fig. 2) bewegt der angetriebene Zylinder 19, die Ventilnadel 1 axial in der Düse 7 über eine mittige Stellung (Fig. 3) zu einer vollständig "geöffneten" Stellung (Fig. 4).

Gemäß Fig. 4 wird, wenn die Ventilnadel 1 sich in der "geöffneten" Stellung befindet, die Ventilnadel 1 axial von der Düsenspitze 18 wegbewegt, so dass der Anguss 24 zwi schen dem Kopf 2 und der Öffnung 36 geöffnet ist. Der Anguß 24 stellt somit einen Durchtritt für die erhitzte Schmelze bereit, so dass diese von dem Schmelzekanal 12 in der Düse 7 und in die Formmulde 11 eintritt, aufgrund des Drucks der Spritzgußmaschi ne (nicht gezeigt). In der mittigen Stellung (Fig. 3) weist der Kernhülsenfreiraum 23 eine Höhe von Δ₁ auf, jedoch ist in der vollständig "geöffneten" Stellung im wesentlichen kein Kernhülsenfreiraum (Bezugsziffer 23' siehe Fig. 4) mehr vorhanden.

Gemäß Fig. 1 und 4 wird offensichtlich werden, dass das Läufersystem 30 ringför mig, unbehindert, uneingeschränkt und kontinuierlich bzw. stetig, über den gesamten Schmelzekanal 12, den Anguß 24 und letztendlich die Formmulde 11 ausgebildet ist. Der Schmelzefließweg um und entlang der Ventilnadel 1 ist bis zum Anguß 24 im we sentlichen unbehindert und uneingeschränkt, d. h. die Querschnittsfläche dieses Berei ches des Schmelzefließweg verkleinert sich bevorzugter Weise im wesentlichen nicht bis zum Anguß. Hierdurch ist ein einfacher Fließweg bereitgestellt, durch welchen die Schmelze frei fließen kann, wenn der Anguß 24 geöffnet ist. Dieser freie Fluss ist vorteil haft, weil er Druckabfälle in dem System reduziert bzw. minimiert und es ermöglicht, Schmelzefarbänderungen in der Vorrichtung schneller durchzuführen.

Die vergrößerte Öffnung 36 und die Zusammenarbeit der Übergangszone 38 und des Ventilhalses 4 erlauben vorteilhafterweise eine größere Öffnung des Ringangusses 24 zu erhalten, als dies im Stand der Technik möglich ist und ohne die Notwendigkeit für Auf spalt- oder Verteilersysteme aus dem Stand der Technik, wie diese in den verschiede nen US-Patenten mit den Nr. 4,340,353 von Mayer, 5,324,190 von Frei, 5,460,763 von Asai, 4,394,117 von Taylor, 5,784,234 von Teng und 5,840,231 von Teng gezeigt sind, wobei jede dieser Druckschriften durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Keine die ser Druckschriften lehrt die Verwendung eines Übergangs 38 und einer vergrößerten Öffnung 36, um einen Schmelzekanal 12 mit relativ kleinem Durchmesser zu ermögli chen, um Schmelze einem Teil P mit größerer Öffnung zuzuführen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, während der Schmelze ermöglicht ist, in einer uneingeschränkten Weise in die Formmulde frei zu fließen, wodurch eine verbesserte Teilequalität erreicht ist.

Der Durchmesser M₂ der Öffnung 36 wird gemäß der entsprechenden Anwendung ge wählt wie es von einem Fachmann verstanden werden wird, und wird zumindest größer sein als der Durchmesser M₁ der Schmelzebohrung 12, um den Vorteil der Fähigkeit zum Formen von Teilen mit größerer Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu er zielen. Wie in den Figuren gezeigt, ist ein Durchmesser M₂ bevorzugt, der viel größer ist als der Durchmesser M₁, wobei ein Durchmesser M₂, von ungefähr dem Durchmesser der Spitze 8 oder größer, mehr bevorzugt wird.

Ein Fachmann wird verstehen, dass andere Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel ist die Verwendung eines Führungszapfens 3 wünschenswert, jedoch nicht notwendig. Des weiteren kann die Betätigung der Ventilnadel 1 und ihre Bewegung von der "geöffneten" zu der "geschlossenen" Stellung durch andere bekannte Einrichtungen erzielt werden. Siehe z. B. US-Patent-Nr. 4,053,271 von Gellert; US-Patent-Nr. 5,916,605 von Swenson; US-Patent-Nr. 5,948,450 von Swenson; US-Patent-Nr. 5,984,661 von Vorkoper; US- Patent-Nr.: 6,159,000 von Puri, und US-Patent-Nr. 6,086,357 von Steil, die sämtlich ih ren durch Bezugnahme aufgenommen sind.

Ein Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Erfindung auf Einfach- und Mehr fachformmulden-Einspritzformen angewendet werden kann. Bei Mehrfachformmulden- Anwendungen fließt die Schmelze üblicherweise durch einen einzelnen oder mehrere Schmelzeverteiler und wird in jede Formmulde durch entsprechende Düsen eingespritzt, wobei die Ventilnadeln der Düsen simultan betätigt werden, wie dies im Stand der Tech nik bestens bekannt ist. Siehe z. B. den Nockenmechanismus, der in US-Patent-Nr. 4,212,627 von Gellert und US-Patent-Nr 6,113,381 von Gellert offenbart ist, die beide hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.

Zum Beispiel zeigt Fig. 6 die Mehrfach-Formmuldenanordnung mit einem gemeinsa men Ventilnadelbetätigungsmechanismus des letzteren Patents, in welchem die Düsen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. In dieser Anordnung sind mehrere Düsen 40 in einer Halteplatte 42 eingesetzt und weisen gemeinsam betätigte Ventilnadeln 44 auf. Ein Schmelzeverteiler 46 führt Schmelze zu den Düsen über die Schmelzekanäle 48 zu.

Fluidbetätiger, die direkt auf die Ventilnadel wirken, können in einer Mehrfach- Formmuldenanordnung verwendet werden und diese können gleichzeitig oder separat angetrieben sein. US-Patent-Nr. 5,443,381 von Gellert (hierin durch Bezugnahme auf genommen) offenbart solch eine Anordnung. Fig. 7 zeigt den Fluidantrieb, der in die sem Patent offenbart ist, welcher in Verbindung mit Düsen gemäß der Erfindung ver wendet werden kann. Dort ist jede Düse 50 in einer Platte 52 eingesetzt und weist eine Ventilnadel 54, die durch einen fluidangetriebenen Kolben 56 betätigbar ist, der sich in einem Zylinder 58 hin- und herbewegt. Der Kolben- und Zylinderantrieb 56, 58 ist axial zu der Ventilnadel 54 angeordnet. Schmelze wird durch jede Düse seitlich von einem Schmelzeverteiler 60 über Schmelzekanäle 62 zugeführt.

Wie oben erwähnt, weisen in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen der Fig. 1- 4, der Ventilkopf 2, die umgebende Öffnung 36 und die Kernhülse 22 kreisförmige Quer schnitte auf und sie formen einen ringförmigen Anguß 24, was in einem Spritzgussteil resultiert, dass eine kreisförmige Öffnung, wie in Fig. 8 gezeigt, aufweist. Es soll ver standen sein, dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden kann, um Teile herzustellen, die große Öffnungen aufweisen, die nicht kreisförmig, d. h. oval (Fig. 9), quadratisch (Fig. 10), rechteckig (Fig. 11), unregelmäßig geformt (Fig. 12), etc., sind durch Verwenden von ineinandergreifenden Teilen von geeigneter Form, wobei der Querschnitt des Angusses größer ist als der Querschnitt des Schmelzekanals. Die Beg riffe "ringförmig" und "Ringform", wie diese in den Ansprüchen verwendet und auf den Anguß und die zusammenpassenden Teile, die den Anguß definieren, angewendet wer den, sind nicht auf Kreisformen beschränkt und können im wesentlichen jede geschlos sene Form annehmen.

Während die obige Beschreibung das bevorzugte Ausführungsbeispiel darstellt, soll es verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung auch für Modifikationen und Verän derung zugänglich ist, ohne von einer fachmännischen Auslegung des Bereichs der bei gefügten Ansprüche abzuweichen.

Die kanadische Prioritätsanmeldung Nr. 2,317,779, die am 06. September 2000 einge reicht wurde, wird hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.

Claims

1. Spritzgußvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung, die umfasst:
mindestens eine Formmulde, die zwischen einer Formmuldenplatte und einem an grenzenden Kern gebildet ist;
mindestens eine Spritzgussdüse mit einem ringförmigen Anguß, wobei die mindes tens eine Spritzgussdüse mit einer Quelle für geschmolzenes Material verbindbar ist und in der Lage ist, geschmolzenes Material von der Quelle zu dem Anguß durch mindestens einen Schmelzekanal in der Düse zuzuführen, wobei der Anguß mit der mindestens einen Formmulde kommuniziert und der Anguß einen Querschnitt auf weist, der größer ist, als der Querschnitt des Schmelzekanals;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals und des Angusses angeordnet ist, wobei die Ventilnadel einen unbehinderten Schmelzeflussdurchtritt durch den Schmelzekanal um die und entlang der Ventilnadel definiert, wobei die Ventilnadel zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel im wesentlichen ausreichend den Anguß berührt, um den Fluß des geschmolzenen Materials zu dem Anguß zu stoppen, und einer geöffneten Stellung, in welcher geschmolzenes Material unbehindert zu dem Anguß fließen kann, bewegbar ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Kern eine Kernhülse zum Aufnehmen der Ventilnadel umfasst.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die Kernhülse einem Umfangsbereich der Ventilnadel aufnimmt.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ih ren distalen Ende umfasst, welcher von dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung aufgenommen ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ih ren distalen Ende aufweist, welcher in dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung aufgenommen ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen kreis förmig ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der Angussquerschnitt im wesentlicher, oval ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen quad ratisch ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen recht eckig ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen unre gelmäßig ist.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen kreis förmig.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Querschnitt im wesentlichen oval ist.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen quad ratisch ist.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen recht eckförmig ist.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Angussquerschnitt unregelmäßig ist.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die mindestens eine Düse eine Düsenspitze umfasst, die von der mindestens einen Düse trennbar ist, wobei der Anguß in der Düsenspitze angeordnet ist.

17. Eine Spritzgussvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung, die umfasst:
mindestens eine Formmulde, die zwischen einer Formmuldenplatte und einem an grenzenden Kern geformt ist;
mindestens einer Spritzgussdüse mit einem ringförmigen Anguß, wobei die mindes tens eine Spritzgussdüse mit einer Quelle für geschmolzenes Material verbunden ist, und in der Lage ist, geschmolzenes Material von der Quelle zu dem Anguß durch den mindestens einen Schmelzekanal in der Düse zuzuführen, wobei der Anguß mit der mindestens einen Formmulde kommuniziert und der Anguß einen Querschnitt aufweist, der größer ist, als der Querschnitt des Schmelzekanals;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals und des Angusses angeordnet ist, wobei die Ventilnadel einen ungehinderten Schmelzeflussdurchtritt durch den Schmelzekanal um die und entlang der Ventilnadel definiert, wobei die Ventilnadel zwischen einer geschlossenen Stellung, in welcher die Ventilnadel im wesentlichen ausreichend den Anguß berührt, um den Fluss des geschmolzenen Materials durch den Anguß zu stoppen, und einer geöffneten Stellung, in welcher geschmolzenes Material ungehindert durch den Anguß fließen kann, bewegbar ist.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Kern eine Kernhülse zum Aufnehmen der Ventilnadel umfasst.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin die Kernhülse einen Umfangsbereich der Ventilnadel aufnimmt.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher in dem Kern zum Führen des Ventilstifts zwi schen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung aufgenommen ist.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher in dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung aufgenommen ist.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen kreisförmig ist.

23. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Angussquerschnitt um wesentlichen oval ist.

24. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen quad ratisch ist.

25. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen rechteckförmig ist.

26. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Angussquerschnitt unregelmäßig ist.

27. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen kreisförmig ist.

28. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen oval ist.

29. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen quad ratisch ist.

30. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen rechteckförmig ist.

31. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin der Angussquerschnitt unregelmäßig ist.

32. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, worin die mindestens eine Düse eine Düsenspitze umfasst, welche von der mindestens einen Düse trennbar ist, wobei der Angu 3 in der Düsenspitze angeordnet ist.

33. Eine Spritzgussvorrichtung zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung, die umfasst:
eine Form mit einer Formmuldenplatte und einem angrenzenden Kern, welche eine Formmulde dazwischen einschließen;
eine Spritzgußdüse mit einem Schmelzekanal, wobei der Schmelzekanal mit der Formmulde durch einen ringförmigen Anguß in der Spitze der Düse kommuniziert;
eine Ventilnadel, die im Inneren des Schmelzekanals angeordnet ist, wobei die Ven tilnadel und der Schmelzekanal einen Schmelzeflussdurchtritt um die und entlang der Ventilnadel definieren, die Ventilnadel einen Kopfbereich angrenzend der Düsenspit ze und einen Stößelbereich entfernt von der Düsenspitze aufweist, wobei der Kopf bereich einen größeren Querschnitt aufweist, als der Stößelbereich;
eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Stößelbereich der Ventilnadel wirkverbun den ist, um die Ventilnadel zwischen einer geöffneten Stellung, in der der Kopfbe reich angrenzend des Angusses angeordnet ist und geschmolzenes Material durch den Anguß in die Formmulde fließen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der der Kopfbereich den Anguß blockiert, um die Verbindung zwischen der Düse und der Formmulde abzudichten, bewegbar ist.

34. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, worin der Anguß ein größeren Querschnitt aufweist, als der Schmelzekanal.

35. Vorrichtung gemäß Anspruch 34, worin der Kopfbereich der Ventilnadel einen größe ren Querschnitt aufweist als der Schmelzekanal.

36. Vorrichtung gemäß Anspruch 35, worin die Ventilnadel einen stetigen Übergangsbe reich zwischen dem Kopfbereich und dem Stößelbereich aufweist.

37. Vorrichtung gemäß Anspruch 36, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher in dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung aufgenommen ist.

38. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen kreisförmig ist.

39. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen oval ist.

40. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen quad ratisch ist.

41. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, worin der Angussquerschnitt im wesentlichen rechteckförmig ist.

42. Vorrichtung gemäß Anspruch 37, worin der Angussquerschnitt unregelmäßig ist.

43. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, worin die Ventilnadel einen stetigen Übergangsbe reich zwischen einem Kopfbereich und Stößelbereich aufweist.

44. Vorrichtung gemäß Anspruch 43, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher mit dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung in Eingriff steht.

45. Vorrichtung gemäß Anspruch 35, worin die Umfangsfläche des Kopfbereichs der Ventilnadel einen Teil der Oberfläche des Kerns formt, wenn die Ventilnadel sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, um zumindest teilweise die Öffnung zu definie ren und zu formen.

46. Vorrichtung gemäß Anspruch 45, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihren distalen Ende aufweist, welcher mit dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung in Eingriff steht.

47. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, worin die Umfangsfläche des Kopfbereichs der Ventilnadel einen Teil der Fläche des Kerns formt, wenn die Ventilnadel sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, um zumindest teilweise die Öffnung zu definieren und zu formen.

48. Vorrichtung gemäß Anspruch 47, worin die Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher mit dem Kern zum Führen der Ventilnadel zwi schen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung in Eingriff steht.

49. Vorrichtung gemäß Anspruch 48, worin die Ventilnadel einen stetigen Übergangsbe reich zwischen dem Kopfbereich und dem Stößelbereich aufweist.

50. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, die eine entfernbare Düsendichtung um den Kopf bereich der Ventilnadel aufweist, wobei die Düsendichtung den Kopfbereich zumin dest über einen Bereich der Ventilnadelbewegung zwischen der geöffneten und ge schlossenen Stellung abdichtet oder führt.

51. Ein Spritzgußsystem zum Formen von Artikeln mit einer Öffnung, dass umfasst:
eine Formmuldenplatte und mehrere Formkerne, die mit der Formmuldenplatte meh rere Formmulden definieren;
einen Schmelzeverteiler zum Zuführen von geschmolzenem Material zu den Form mulden;
mehrere Spritzgussdüsen, die entsprechend mit den Formmulden zusammenwirken, wobei jede Düse einen Schmelzekanal aufweist, der Schmelzekanal mit einer zuge hörigen Formmulde durch einen ringförmigen Anguß an der Spitze der Düse kom muniziert;
jede der Düsen weist eine Ventilnadel auf, die im Inneren des Schmelzekanals ange ordnet ist, wobei die Ventilnadel und der Schmelzekanal einen Schmelzeflussdurch tritt um die und entlang der Ventilnadel definieren, die Ventilnadel einen Kopfbereich angrenzend der Düsenspitze und einen Stößelbereich entfernt von der Düsenspitze aufweist, wobei der Kopfbereich einen größeren Querschnitt aufweist, als der Stößel bereich;
eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Stößelbereich von jedem der Ventilstifte wirkverbunden ist, um jede Ventilnadel zwischen einer geöffneten Stellung, bei der der Kopfbereich angrenzend des Angusses angeordnet ist und geschmolzenes Ma terial durch den Anguß in die Formmulde fließen kann, und einer geschlossene Stel lung, in welcher der Kopfbereich den Anguß blockiert, um die Verbindung zwischen der Düse und der Formmulde abzudichten, zu bewegen.

52. Ein System gemäß Anspruch 51, worin die Betätigungseinrichtung sämtliche Ventil nadeln gleichzeitig betätigt.

53. Ein System gemäß Anspruch 51, worin die Umfangsfläche des Kopfbereichs der Ventilnadel einen Teil der Oberfläche des Formkerns bildet, wenn die Ventilnadel sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, um zumindest teilweise die Öffnung zu defi nieren und zu formen.

54. Ein System gemäß Anspruch 52, worin jede Ventilnadel einen Führungsbereich an ihrem distalen Ende aufweist, welcher mit dem Formkern zum Führen des Ventilstif tes zwischen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung im Eingriff steht.

55. Ein System gemäß Anspruch 54, worin jede Ventilnadel einen stetigen Übergangsbe reich zwischen dem Kopfbereich und dem Stößelbereich aufweist.

56. Ein System gemäß Anspruch 54, das eine entfernbare Düsendichtung an jeder Düse aufweist, die den Kopfbereich der Ventilnadel umgibt, wobei die Düsendichtung den Kopfbereich während zumindest eines Bereichs der Ventilnadelbewegung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung abdichtet und führt.

57. Ein System gemäß Anspruch 51, das eine entnehmbare Düsendichtung an jeder Düse umfasst, die den Kopfbereich der Ventilnadel umgibt, wobei die Düsendichtung den Kopfbereich während zumindest eines Bereichs der Ventilnadelbewegung zwi schen der geöffneten und geschlossenen Stellung abdichtet und führt.