DE10355963A1

DE10355963A1 - Hubbegrenzer für einen Nadelventilbetätigungsmechanismus

Info

Publication number: DE10355963A1
Application number: DE10355963A
Authority: DE
Inventors: Payman Etobicoke Tabassi
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2004-06-24
Also published as: US7048532B2; US20040109914A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießvorrichtung, die umfasst: DOLLAR A Eine Spritzgießdüse mit einem Düsenkörper und einem Schmelzekanal, DOLLAR A eine Ventilnadel, die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, um den Schmelzefluss von dem Schmelzekanal zu einem Formanguss zu steuern, DOLLAR A einen Betätiger, der die Ventilnadel bewegt, DOLLAR A ein Koppelelement, das den Betätiger mit der Ventilnadel verbindet, DOLLAR A eine Einrichtung, die die Bewegung der Ventilnadel begrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine und insbesondere auf einen von der Seite betätigten Ventilnadelverschlussmechanismus für eine Spritzgießmaschine.
Hintergrund der Erfindung
In vielen Spritzgießmaschinen werden Ventilnadeln verwendet, um einen Anguss in eine Formkavität zu öffnen und zu schließen und den Schmelzefluss in die Formkavität zu regulieren. Abhängig von den Einbauverhältnissen in der Spritzgießmaschine kann es wünschenswert sein, einen Betätigungsmechanismus für eine Ventilnadel bereitzustellen, der sich seitlich zu der Ventilnadel erstreckt.
Die technische Literatur zeigt verschiedene Heißläufer-Spritzgießdüsenkonstruktionen mit einem Ventilnadelbetätigungsmechanismus, der einen Kipphebel oder eine Koppel beinhaltet, der oder die sich seitwärts erstreckt, um entweder mit der Ventilnadel direkt oder mit einem Führungselement im Eingriff zu stehen, welches die Ventilnadel hält. In einigen Konstruktionen steht der Kipphebel mit der Ventilnadel oder dem Führungselement mit gegenüberliegenden Klauen (zum Beispiel oberer und unterer Klaue) in Eingriff, die die Ventilnadel oder das Führungselement einfangen. Der Kipphebel ist mit dem hinteren Ende einer Betätigungseinrichtung verbunden, wie zum Beispiel einem pneumatischen Zylinder, welcher die Bewegung des Kipphebels und wiederum die Bewegungsrichtung der Bewegung des Ventilstifts steuert.
Bei der Verwendung solcher Mechanismen kann es jedoch auftreten, dass der Mechanismus verschleißt oder versagt, wo die Klauen mit der Ventilnadel oder dem Führungselement im Eingriff stehen. Es besteht eine fortwährende Notwendigkeit für einen verbesserten, seitlich betätigten Ventilverschlussmechanismus.
Überblick über die Erfindung
In einem ersten Aspekt ist die Erfindung auf einen Ventilnadelbetätigungsmechanismus für eine Spritzgießmaschine gerichtet. Die Spritzgießmaschine umfasst mindestens einen Schmelzekanal und eine Ventilnadel, die bewegbar in dem Schmelzekanal angeordnet ist. Der Ventilbetätigungsmechanismus umfasst eine Betätigungseinrichtung, ein Koppelsystem und mindestens einen Stopper. Das Koppelsystem verbindet die Betätigungseinrichtung wirkmäßig mit der Ventilnadel. Das Koppelsystem umfasst mindestens einen Arm, der sich in einem (nicht Null) Winkel zur Bewegungsrichtung der Ventilnadel erstreckt und steht zumindest indirekt mit der Ventilnadel wirksam im Eingriff zur Bewegung in dem Schmelzekanal. Der Stoppen ist angepasst, um mit einer Begrenzungsfläche in Eingriff zu kommen, um die Übertragung der Kraft von der Betätigungseinrichtung auf den Arm zu begrenzen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts sind der Stoppen und die Begrenzungsfläche angepasst, um angrenzend an die Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Koppelsystem im Eingriff zu stehen.
In einem zweiten Aspekt ist die Erfindung auf einen Ventilnadelbetätigungsmechanismus für eine Spritzgießmaschine gerichtet. Die Spritzgießmaschine umfasst mindestens einen Schmelzekanal und eine Ventilnadel, die bewegbar in dem Schmelzekanal ist. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus umfasst eine Betätigungseinrichtung, ein Koppelsystem und mindestens einen Stopper. Das Koppelsystem verbindet die Betätigungseinrichtung wirkmäßig mit der Ventilnadel. Das Koppelsystem umfasst mindestens einen Arm, der sich in einem Nicht-Null-Winkel zur Bewegungsrichtung der Ventilnadel erstreckt und wirksam mit der Ventilnadel zumindest indirekt in Eingriff steht zur Bewegung in dem Schmelzekanal. Der Stoppen ist angepasst, um mit einer Begrenzungsfläche in Eingriff zu stehen und die Bewegung des Betätigungselements zu begrenzen. Der Stoppen und die Begrenzungsfläche sind angepasst, um wirksam oberhalb des mindestens einen Arms an dem Koppelsystem im Eingriff zu stehen.
In einem dritten Aspekt ist die Erfindung auf eine Spritzgießvorrichtung gerichtet, die einen oder mehrere von den oben beschriebenen Ventilnadelbetätigungsmechanismen beinhaltet.
Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um klarer zu zeigen, wie diese wirksam ausführbar sein kann, wird nun beispielhaft Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine Schnittdarstellung einer Spritzgießmaschine ist, die mehrere Ventilnadelbetätigungsmechanismen gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine Ansicht eines Bereichs der Spritzgießmaschine aus 1 ist, die den Ventilnadelbetätigungsmechanismus und eine Ventilnadel in einer „geöffneten" Position zeigt;
3 eine Ansicht eines Bereichs der Spritzgießmaschine aus 1 ist, die den Ventilnadelbetätigungsmechanismus und eine Ventilnadel in einer „geschlossenen" Position zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht eines Ventilnadelführungselements ist, das in 2 gezeigt ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines Koppelelements ist, das in 2 gezeigt ist;
6a und 6b Seitenansichten des Koppelelements sind, das in 5 gezeigt ist, und das mit dem in 4 gezeigten Führungselement in Eingriff steht;
7 eine Ansicht des Bewegungswegs eines Bereichs des Koppelelements, das in 5 gezeigt ist, und eines Bereichs des Führungselements ist, das in 4 gezeigt ist;
8 eine Schnittansicht einer Spritzgießmaschine ist, die eine Stapelform aufweist, die mehrere Ventilnadelbetätigungsmechanismen, die in 2 gezeigt sind, umfasst;
9 eine Seitenansicht des Ventilnadelbetätigungsmechanismus ist, der in 2 gezeigt ist mit einem zu dem in 2 gezeigten alternativen Stopper, und
10 eine Seitenansicht des Ventilnadelbetätigungsmechanismus ist, der in 2 gezeigt, ist mit einem zu dem in 2 gezeigten alternativen Stoppen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Bezug wird genommen auf 1, welche eine Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die im Wesentlichen mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet ist. Aus dem Ausführungsbeispiel kann die Spritzgießmaschine 10 einen Verteiler 12, mehrere Düsen 14, eine Formmuldenplatte 16, mehrere Ventilnadeln 30 und mehrere Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 aufweisen. Der Verteiler 12 weist einen Spritzgießmaschineneinlass 18 auf, welcher zu mehreren Verteilerschmelzekanälen 20 führt. Eine Heizeinrichtung 26 ist in dem Verteiler 12 vorhanden, um Schmelze in den Verteilerschmelzekanälen 20 zu erwärmen. Jede Düse 14 umfasst einen Düsenkörper 21 und eine Heizeinrichtung 28. Der Düsenkörper 21 umgrenzt einen Düsenschmelzekanal 25, welcher einen Einlass 27 umfasst, der stromabwärts von einem der Schmelzekanäle 20 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 28 wird verwendet, um den Schmelzefluss durch die Düse 14 zu erwärmen. Die Formmuldenplatte 16 umgrenzt mehrere Formmulden 24, die stromabwärts von den Düsenschmelzekanälen 25 angeordnet sind. Der Verbindungspunkt zwischen einem Düseschmelzekanal 25 und einer Formmulde 24 wird als Anguss 22 bezeichnet. Es soll verstanden sein, dass die Schmelzekanalanordnung, die in den Figuren dargestellt ist, beispielhaft ist und dass andere Schmelzekanalanordnungen im Bereich der Erfindung zulässig sind.
Ventilnadeln 30 erstrecken sich in einen Bereich der Düsenschmelzekanäle 25 und sind in diesem entlang einer Bewegungslinie parallel zu dem Bereich der Düsenschmelzekanäle 25 mittels eines Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 bewegbar, um den Schmelzefluss in die Formmulden 24 zu steuern. Die Ventilnadeln 30 können im Wesentlichen nadelförmig, wie gezeigt, sein oder alternativ können diese jede geeignete Form zum Steuern des Schmelzeflusses in die Formmulden 24 aufweisen.
Bezug wird nun auf die 2 gemacht, welche ein Düsensystem 33 zeigt, das eine der Düsen 14, eine der Ventilnadeln 30 und einen der Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 umfasst. Der Betätigungsmechanismus 32 umfasst ein Ventilnadelfüh rungselement 34, ein Koppelelement 36 und einen Betätiger 38. Der Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 kann verwendet werden, um auf die Ventilnadel 30 im Wesentlichen seitlich zuzugreifen und die Ventilnadel 30 durch eine Reihe von Positionen oder zwischen jeder geeigneten ersten und zweiten Position zu bewegen. Zum Beispiel kann bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in dem die Ventilnadel nahe des Angusses 22 positioniert ist, der Ventilnadelbetätigungsmechanismus 32 verwendet werden, um die Ventilnadel 30 zwischen einer „offenen" (ersten) Stellung (wie in 2 gezeigt), in der einem Schmelzefluss ermöglicht ist, in die Formmulde 24 einzufließen, und einer „geschlossenen" (zweiten) Stellung, in der der Schmelzefluss am Einfließen in die Formmulde 24 (siehe 3) gehindert ist, zu bewegen. Alternativ kann der Betätigungsmechanismus 32 verwendet werden, um die Ventilnadel 30 zu einer zweiten Position zu bewegen, um weniger Fluss durch einen Düsenschmelzekanal 25 als in der ersten Position zu ermöglichen. Alternativ kann der Betätigungsmechanismus 32 verwendet werden, um eine Ventilnadel 30 zwischen einer ersten und einer zweiten Position in andere Positionen einer Spritzgießmaschine zu bewegen, wie z.B. in angusslosen Mechanismen zwischen Verteilerplatten in einer Stapelform.
Das Ventilnadelführungselement 34 stützt die Ventilnadel 30 ab und führt diese. Eine Hülse 40 umgrenzt einen Führungselementkanal 41, in welchem das Ventilnadelführungselement 34 gleitet. Das Ventilnadelführungselement 34 gleitet in dem Führungselementkanal 41 entlang einer Bewegungslinie LT, so dass die Ventilnadel 30 sich in dem Düsenschmelzekanal 25 zwischen der ersten und zweiten Position bewegt. Die Hülse 40 weist eine Öffnung 43 auf, die dem Koppelelement 36 ermöglicht, mit dem Führungselement 34 verbunden zu sein.
Eine Begrenzungsfläche 42 ist vorgesehen, um die Bewegung des Führungselements 34 in Richtung des Angusses 22 zu begrenzen. Die Begrenzungsfläche 42 kann eine Fläche an einem geeigneten Bauteil der Spritzgießmaschine 10 sein. Zum Beispiel kann die Begrenzungsfläche an einer Ventilbuchse 44 angeordnet sein.
Bezug wird nun auf die 4 genommen. Das Führungselement 34 weist eine Gleitfläche 46 zum Gleiten in dem Kanal 41 auf. Die Gleitfläche 46 ist bevorzugt im Wesentlichen, wie gezeigt, zylindrisch ausgestaltet. Alternativ kann jedoch die Gleitfläche 46 quadratförmig, rechteckförmig oder sie kann jede andere geeignete Form zum Ermöglichen eines Gleitens sein.
Das Führungselement 34 weist eine Aufnahmebohrung 48 auf, welche mit einer Schulter versehen ist zur Aufnahme der Ventilnadel 30. Das Führungselement 34 umfasst eine erste, äußere Aufnahmefläche 50 und zwei zweite äußere Aufnahmeflächen 52. Die ersten und zweiten Aufnahmeflächen 50 und 52 empfangen das Koppelelement 36. Die ersten und zweiten Aufnahmeflächen 50 und 52 sind bevorzugt plan und rechtwinklig (siehe 2 und 3) zu der Bewegungslinie LT des Führungselements 34 in dem Kanal 41 ausgestaltet. Alternativ ist eine der Aufnahmeflächen 50 und 52 (d.h. entweder die Aufnahmefläche 50 oder beide Aufnahmeflächen 52) plan und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungslinie LT des Führungselements 34 in dem Kanal 41 (2 und 3) ausgestaltet und die andere der Flächen 50 oder 52 ist zumindest in geeigneter Weise angewinkelt zum Kontaktieren des Koppelelements 36 und Bewegen des Führungselements 34 entlang der Bewegungslinie LT.
Jede geeignete Halte- und Führungseinrichtung für die Ventilnadel 30 kann alternativ verwendet werden, anstelle des Führungselements 34. Zum Beispiel kann das Führungselement 34 integral mit der Ventilnadel 30 verbunden sein.
Das Ventilnadelführungselement 34 weist eine Schulter 56 auf, die mit der Begrenzungsfläche 42 (3) zusammenarbeitet, um das Verfahren des Führungselements 34 zu begrenzen und die Bewegung der Ventilnadel 30 in Richtung des Angusses 22 zu begrenzen. Durch Begrenzen der Bewegung des Führungselements 34 besteht ein reduziertes Beschädigungsrisiko des Angusses 22 oder der Ventilnadel 30 durch Zusammenstoßen der Ventilnadel 30 mit dem Anguss 22 während des Verschließens des Angusses 22.
Gemäß 2 verbindet das Koppelelement 36 den Betätigen 38 mit dem Ventilnadelführungselement 34. Das Koppelelement 36 umfasst einen ersten Verbinder 58, welcher drehbar das Koppelelement 36 mit dem Betätigen 38 verbindet. Der erste Verbinder 58 kann z.B. eine Bohrung 60 umfassen. Alternativ kann der Verbinder 58 jede geeignete Verbindungseinrichtung zum Bereitstellen einer drehbaren Verbindung zwischen Koppelelement 36 und Betätigen 38 bereitstellen.
Das Koppelelement 36 umfasst einen zweiten Verbinder 62, welcher schwenkbar das Koppelelement 36 mit einem Bereich 64 an der Spritzgießmaschine 10 (siehe 2 und 3) verbindet. Der zweite Verbinder 62 und Bereich 64 können jeweils eine geeig nete Schwenkverbindungseinrichtung sein, wie z.B. eine Bohrung 66 und eine Welle 68.
Bezug wird nun auf die 5 genommen. Das Koppelelement 36 weist einen ersten Arm 70 und zwei zweite Arme 71 zum Kontaktieren des Ventilnadelführungselements 34 auf (6). Der erste Arm 70 und die zweiten Arme 71 umgrenzen eine dazwischenliegende Lücke 72. Die zweiten Arme 71 umgrenzen eine zweite Lücke 73, die einer Ventilnadel 30 und dem Schulterbereich 56 ermöglichen, sich durch diese hindurch zu erstrecken. Der erste Arm 70 und der zweite Arm 71 weisen entsprechend gegenüberliegende einwärts gerichtete Eingriffsflächen 74 und 76 auf. Gemäß 6a und 6b steht die Eingriffsfläche 74 mit der Aufnahmefläche 50 zum Bewegen der Ventilnadel 30 in eine Richtung im Eingriff (d.h. in Richtung der „geschlossenen" Position). Die Eingriffsflächen 76 stehen mit zweiten Eingriffsflächen 52 zum Bewegen der Ventilnadel 30 in die entgegengesetzte Richtung im Eingriff (d.h. in Richtung der „geöffneten" Position). Bevorzugt sind, wie gezeigt, beide Eingriffsflächen 74 und 76 bogenförmig, welches im größeren Detail unten erklärt ist. Alternativ ist eine der Eingriffsflächen 74 und 76 (d.h. entweder Fläche 74 oder beide Flächen 76) bogenförmig. Alternativ können jedoch die Eingriffsflächen 74 und 76 jede geeignete Form zum Kontaktieren der Flächen 50 und 52 zum Bewegen des Führungselement 34 haben. Die Lücke 72 ermöglicht dem Arm 70 mit dem Führungselement 34 an oder nahe an einer ausgewählten Position im Eingriff stehen, wie z.B. an oder nahe der Mittellinie CL des Führungselements 34. Ähnlich ermöglichen die Lücken 72 und 73 gemeinsam dem zweiten Arm 71 mit dem Führungselement 34 an oder nahe einem ausgewählten Punkt im Eingriff zu stehen.
Das Koppelelement 36 umfasst weiter einen Stopper 78, der integral in dem Koppelelement 36 geformt sein kann. Eine Begrenzungsfläche 80, die angepasst ist, um mit dem Stoppen 78 an einem geeigneten Bauteil der Spritzgießmaschine 10 positioniert zu werden. Der Stopper 78 und die Begrenzungsfläche 80 arbeiten zusammen, um die Drehbewegung des Koppelelements 36 während der Bewegung der Ventilnadel 30 weg von dem Anguss 22 (2) zu begrenzen. Durch Begrenzen der Bewegung des Koppelelements 36 selbst und wiederum der Bewegung des Betätigers 38 sind die Spannungen auf die Arme 71 reduziert, relativ zu einem Aufbau, wo die Drehbewegung des Koppelelements 36 ermöglicht ist, sich vorzusetzen bis die Arme 70 und 73 auf den Aufnahmeflächen 50 und 52 aufliegen. In dieser Weise ist der Stopper 78 angepasst, um mit der Begrenzungsfläche 80 in Eingriff zu kommen, um die Übertragung der Kräfte von dem Betätigen auf die Arme 71 zu begrenzen.
Die Position des Stoppers 78 und die Position des Eingriffs mit der Begrenzungsfläche 80 begrenzt die Übertragung der Kräfte des Betätigers 38 auf die Arme 71, wenn der Eingriff zwischen dem Stoppen 78 und der Begrenzungsfläche 80 auftritt.
Der Stoppen 78 weist eine Stoppfläche 82 auf, die mit der Begrenzungsfläche 80 im Eingriff steht, wenn die Drehung des Koppelelements 36 stoppt. Zumindest die Stoppfläche 82 oder die Begrenzungsfläche 80 ist bevorzugt bogenförmig oder bevorzugt bogenförmig in einer ersten Richtung und gerade in einer zweiten Richtung, die orthogonal zur ersten Richtung ist, ausgestaltet.
Ein Vorteil, eine der Oberflächen 82 und 80 oder die andere Fläche 82 und 80 flach zu machen, besteht darin, dass der Kontakt zwischen diesen jeweils eine Linienberührung ist, unabhängig vom Winkel des Kontakts zwischen den Flächen 82 und 80. Darüber hinaus steht die bogenförmige Fläche und die flache Fläche ohne das Risiko miteinander in Eingriff, dass eine der Flächen sich in die andere Fläche eingräbt und diese beschädigt. Im Gegenteil, wenn eine der Flächen teilweise als eine Kugeloberfläche ausgestaltet wäre und die andere Fläche flach wäre, dann würde der Kontakt zwischen diesen eine Punktberührung sein. Dennoch liegt es im Bereich dieser Erfindung, Flächen 82 und 80 von jeglicher Art von Kontakt zu haben, einschließlich z.B. einer Punktberührung, einer Linienberührung oder einer planen Berührung.
Die Begrenzungsfläche 80 kann an jedem geeigneten Bauelement der Spritzgießmaschine 10 positioniert sein, wie z.B. an der Seite der Ventilbuchse 44. Die Begrenzungsfläche 80 kann z.B. eine flache Fläche sein, die an der Seite der Ventilbuchse 44 maschinell hergestellt ist.
Der Stopper 78 kann vorteilhafterweise in der Nähe des Verbinders 58 positioniert sein, so dass, wenn der Betätiger 38 das Koppelelement 36 zu einem Ende seines Verfahrwegs bewegt und der Stopper 78 und die Begrenzungsfläche 80 miteinander im Eingriff stehen, um eine weitere Bewegung des Koppelelements 36 zu verhindern, sind Biegespannungen an dem Koppelelement 36, die durch den Betätiger 38 verursacht werden, relativ zu einer Anordnung, wo der Stoppen 78 weit weg von dem Verbinder 58 positioniert ist, reduziert sind.
Bezug wird nun auf 9 genommen, welche einen Stopper 84 zeigt, der alternativ zusammen mit dem Koppelelement 36 anstelle des Stoppers 78 verwendet werden kann. Der Stopper 84 kann in einer Öffnung 86 des Koppelelements 36 angebracht sein, wie in 9 gezeigt. Der Stopper 84 wirkt mit der Begrenzungsfläche 80 zusammen, um die Drehbewegung des Koppelelements 36 in einer ähnlichen Weise zu begrenzen, wie der Stoppen 78. Bezugnehmend auf 9a, kann der Stopper 84 einen Befestigungsbereich 88 aufweisen, der in der Öffnung 86 angebracht ist. Der Befestigungsbereich 88 und die Öffnung 86 können mit einem Gewinde versehen sein, so dass die Länge, die der Stopper 84 aus dem Koppelelement 86 hervorsteht, wie gewünscht, eingestellt werden kann. Durch Bereitstellen einer Einstellung an dem Stopper 84, kann die Position der Ventilnadel 30 in der „geöffneten" Stellung einfacher ausgewählt werden.
Der Stoppen 84 weist eine Stoppfläche 89 auf, welche ähnlich zu der Stoppfläche 82 insoweit sein kann, dass diese bogenförmig in eine Richtung und im Wesentlichen flach in einer senkrechten Richtung hierzu ausgestaltet ist.
Bezug wird nun auf 10 genommen, welche den Stoppen 84 in einer Öffnung 90 der Ventilbuchse 44 angebracht zeigt. In dieser Anordnung ist die Begrenzungsfläche 80 an dem Koppelelement 36 angeordnet. Die Funktionsweise des Stoppers 84 ist, wenn dieser in der Ventilbuchse 44 angebracht ist, ähnlich zu der des Stoppers 84, wenn dieser in dem Koppelelement 36 angebracht ist.
Bezug wird nun auf 2 genommen. Der Betätiger 38 kann jede Art von Betätigen sein, wie z.B. ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder, oder alternativ ein elektrischer Betätiger sein. Wie gezeigt, kann der Betätiger z.B. ein linearer hydraulischer Betätiger sein. Der Betätiger 38 umfasst einen Verbinder 104 zum drehbaren Verbinden des Betätigers 38 mit dem Verbinder 58 an dem Koppelelement 36. Der Verbinder 58 kann jede geeignete Art von Verbinder sein, wie z.B. ein Stift 106, der in der Öffnung 60 aufgenommen ist.
Der Betätiger 38 ist an der Spritzgießmaschine 10 durch einen anderen Verbinder 108 angebracht, welcher eine Drehung des Betätigers 38 um diesen ermöglicht. Der Verbinder 108 kann jede geeignete Art von Verbinder sein, wie z.B. ein Stift 110 zum Anbringen in einer zylindrischen Öffnung 112 an der Spritzgießmaschine 10.
Während des Formmuldenfüllabschnitts eines Spritzgießzyklus, befindet sich die Ventilnadel 30 in ihrer „geöffneten" Stellung (3). Schmelze fließt von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) durch den Einlass 19, durch die Schmelzekanäle 20 und 25, durch die Angüsse 22 und in die Formmulden 24. Sobald dies vollständig durchgeführt ist, wird der Schmelzefluss zu den Formmulden 24 abgeschaltet. Um den Schmelzefluss zu den Angüssen 22 abzuschalten, wird der Betätiger 38 zurückgezogen, wodurch eine Drehung des Koppelelements 36 verursacht wird. Die erste Eingriffsfläche 74 steht mit der Aufnahmefläche 50 im Eingriff und bewegt das Ventilnadelführungselement 34 und die Ventilnadel 30 in Richtung der „geschlossenen" Stellung (2). Wie in 2 gezeigt, wird die Bewegung der Ventilnadel 30 gestoppt, wenn die Schulter 56 an dem Ventilnadelführungselement 34 mit der Begrenzungsfläche 42 in Berührung steht.
Bezug wird nun auf die 7 genommen, welche den Weg zeigt, den der Arm 70 während des Verfahrens der Ventilnadel 30 zwischen der „geöffneten" und der „geschlossenen" Stellung folgt. Die Richtung einer Kraft (ausschließlich der Reibungskräfte) zwischen der ersten Eingriffsfläche 74 und der Aufnahmefläche 50, wird durch die Linie F angezeigt. Unabhängig von der Form der Eingriffsfläche 74 verbleibt die Kraftlinie F senkrecht zur Aufnahmefläche 50, über den gesamten Bewegungsbereich des Führungselementes 34, wenn die Reibung unbeachtet bleibt. Wenn die Aufnahmefläche 50 senkrecht zu der Verfahrlinie LT des Ventilsnadelführungselements 34 und der Ventilnadel 30 ist, wie in 2 und 3 gezeigt, ist die Kraftlinie F parallel zur Bewegungslinie LT des Ventilnadelführungselements 34 und der Ventilnadel 30 über den gesamten Bewegungsbereich des Führungselements 34 und der Ventilnadel 30. Somit werden seitliche Kräfte an dem Führungselement 34 reduziert.
Seitliche Kräfte existieren jedoch aufgrund von Reibungskräften zwischen der Eingriffsfläche 74 und der Aufnahmefläche 50 während des Schließens des Angusses 22. Weil die seitlichen Kräfte direkt auf das Führungselement 34 und nicht auf die Ventilnadel 30 wirken, werden Spannungen, wie z.B. Biegespannungen an der Ventilnadel 30 reduziert. Des Weiteren kann z.B. das Führungselement 34 eine größere Lagerfläche aufweisen (welche Gleitfläche 46 ist) im Vergleich zur Ventilnadel 30 und reduziert somit Spannungen durch jegliche seitlichen Kräfte, die zwischen den Flächen 74 und 50 entstehen.
Durch ein bogenförmiges Ausgestalten der Eingriffsflächen 74 und 76 besteht eine reduzierte Neigung der Eingriffsflächen 74 und 76, sich in die Aufnahmeflächen 50 und 52 „einzugraben" und diese zu beschädigen, während der Bewegung der Ventilnadel 30.
Bezug wird nun auf die 2 genommen. Die Funktionsweise des Betätigungsmechanismus, um die Ventilnadel zu der „geöffneten" Stellung zu bewegen, ist ähnlich zu der Funktionsweise des Betätigungsmechanismus 32, um die Ventilnadel 30 in die „geschlossene" Stellung zu bewegen. Der Betätiger 38 fährt aus, und dreht hierbei das Koppelelement 36 um die Welle 68 in eine Richtung, die entgegengesetzt zum Schließen des Angusses 22 ist. Die Eingriffsflächen 76 stehen mit den Aufnahmeflächen 52 im Eingriff, um das Ventilnadelführungselement 34 und die Ventilnadel 30 weg von dem Anguss 22 zu bewegen. Der Weg der Arme 71 und des Führungselements 34, um den Anguss 22 zu öffnen, ist ähnlich, jedoch entgegengesetzt zu dem des Arms 70 und des Führungselements 34, um den Anguss 22 zu schließen. Die Bewegung der Ventilnadel 30 wird gestoppt, wenn der Stopper 78 oder 84 mit den Begrenzungsflächen 80 im Eingriff steht, wobei die Drehung des Koppelelements 36 gestoppt ist.
Bezugnehmend auf 7, ist die obige Diskussion hinsichtlich der Kräfte, die während der Bewegung der Ventilnadel 30 in Richtung der „geschlossenen" Stellung ausgeübt werden, ebenso anwendbar auf die Kräfte, die zwischen den Eingriffsflächen 76 und den Aufnahmeflächen 52 während der Bewegung der Ventilnadel 30 in Richtung der „geöffneten" Stellung ausgeübt werden.
Die Funktionsweise des Betätigungsmechanismus 32 kann wie folgt beschrieben werden. Der Betätiger 38 leitet die Bewegung des Endes des Koppelelements 36 mit dem Verbinder 58, welcher wiederum das Koppelelement 36 dazu bringt, um den Verbinder 62 zu drehen, welcher wiederum die Arme 70 oder 71 dazu bringt, mit dem Ventilnadelführungselement 34 in Eingriff zu stehen, ein. In diesem Sinne ist der Betätiger 38 funktionsmäßig stromaufwärts von dem Verbinder 38 des Koppelelements angeordnet, welches wiederum stromaufwärts von dem Verbinder 62 angeordnet ist, welcher wiederum stromaufwärts von den Armen 71 angeordnet ist. Der Stoppen 78 oder 84 kann mit der Begrenzungsfläche 80 überall dort im Eingriff stehen, wo dieses funktionsmäßig stromaufwärts von den Armen 71 stattfindet. Hierdurch werden Spannungen an den Armen 71 reduziert, weil dort relativ geringere Kräfte an den Armen 71 wirken, als, wenn die Stopper 78 oder 84 mit der Begrenzungsfläche 80 funktionsmäßig stromabwärts von den Armen 71 in Eingriff stehen.
Das Koppelelement 36 wurde mit einem einzigen ersten Arm und zwei zweiten Armen beschrieben, und das Führungselement 34 wurde mit einer einzigen erste Aufnahmefläche und zwei zweiten Aufnahmeflächen beschrieben. Alternativ kann jedoch das Führungselement 34 in solch einer Weise ausgestaltet sein, dass ein einziger zweiter Arm verwendet werden kann. Zum Beispiel kann das Führungselement eine Scheibe umfassen, die oberhalb des Ventilnadelhaltebereichs angeordnet ist, so dass das Koppelelement mit zwei Flächen der Scheibe im Eingriff steht. In diesem Fall kann ein einziger mittiger zweiter Arm an dem Koppelelement vorhanden sein, im Gegenteil zu zwei Armen.
In einem Ausführungsbeispiel, in dem die Eingriffsflächen an den Armen 70 und 71 des Koppelelements 36 bogenförmig ausgestaltet sind, können die Aufnahmeflächen 59 und 52 an dem Führungselement 34 jede geeignete Form zum Aufnehmen der Eingriffsflächen 74 und 76 aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Aufnahmeflächen an dem Führungselement im Wesentlichen nicht rechtwinklig zur Bewegungslinie LT angeordnet sind, können die Eingriffsflächen an den Armen des Koppelelements jede geeignete Form zum Berühren der Aufnahmeflächen aufweisen.
Bezug wird nun auf die 8 genommen, welche eine Spritzgießmaschine 200 mit einer Stapelform aufweist, die mehrere Düsenvorrichtungen 33 und Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Spritzgießmaschine 200 ist ähnlich zu der Stapelformspritzgießmaschine, die in dem US-Patent Nr. 4212626 offenbart ist und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, mit der Ausnahme, dass der Ventilnadelbetätigungsmechanismus an der Maschine, die in diesem Patent offenbart ist, durch den Ventilnadelmechanismus 32 ersetzt ist. Die Spritzgießmaschine 200 umfasst mehrere Verteilerplatten 212, welche Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) zu mehreren Formmuldenplatten 216 leitet. Das Düsensystem 33 umfasst Düsen 214 sowie Ventilnadeln 230, und Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 werden verwendet. Die Ventilnadelbetätigungsmechanismen 32 werden verwendet, um die Ventilnadeln 240 in den Schmelzeüberführungsmechanismen und somit den Schmelzefluss zwischen den Verteilerplatten 212 zu steuern.
Des Weiteren werden Betätigungsmechanismen verwendet, um die Ventilnadeln 230 zu steuern, um den Schmelzefluss in die Formmulden 224 in den Formmuldenplatten 216 zu steuern.
Während ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Ventilnadelbetätigungsmechanismus hierin beschrieben worden ist, welcher die Stopper 78 und 84 oder die Begrenzungsfläche 80 verwendet, können die Stoppen 78 und 84 und die Begrenzungsfläche 80 mit anderen Ventilnadelbetätigungsmechanismen verwendet werden, die in der Patentliteratur beschrieben sind, wie z.B. eine der Mechanismen, die in dem US-Patent Nr. 5948450 (Svenson et al.), US-Patent Nr. 3488810 (Gellert) und US-Patent Nr. 4712995 (Basnett) offenbart sind, welche alle hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Die Stopper 78 und 84 und die Begrenzungsfläche 80 sind als mit einem Koppelelement 36 verbunden beschrieben worden. Es ist alternativ möglich, dass die Stopper 78 und 84 und die Begrenzungsfläche 80, in dem Betätiger 38 eingebaut sind, um den Hub des Betätigers 38 zu begrenzen. Zum Beispiel kann der Stopper einen Stift umfassen, der sich in den Körper des Aktuators 38 hineinerstreckt und mit einer Fläche einer Kolbeninnenseite des Körpers des Betätigers 38 in Eingriff steht.
Als eine weitere Alternative können die Stopper 78 und 84 und die Begrenzungsfläche 80 positioniert sein, um die Bewegung des Koppelelements 36 in Richtung der „geschlossenen" Stellung der Ventilnadel 30 zu begrenzen, anstelle auf die Schulter 56 und die Begrenzungsfläche 42 an dem Führungselement 34 und der Ventilbuchse 44 entsprechend zu vertrauen. Ein Stopper 78 oder 84 und eine Begrenzungsfläche 80 können positioniert sein, um die Bewegung des Koppelelements 36 in beide Richtungen zu begrenzen (d.h. in Richtung sowohl der „offenen" als auch der „geschlossenen" Stellung der Ventilnadel 30).
Es ist optional möglich, das Koppelelement 36 so auszugestalten, dass es direkt mit der Ventilnadel 30 im Eingriff steht, anstelle mit dem Führungselement 34.
Das Koppelelement 36 kann alternativ ersetzt werden durch jedes geeignete Koppelsystem, welches ein Bauteil oder mehrere Bauteile aufweist, die den Betätiger 38 mit der Ventilnadel 34 zumindest indirekt verbinden.
Während die obige Beschreibung das bevorzugte Ausführungsbeispiel darstellt, soll es verstanden sein, dass die vorliegende Erfindung zugänglich ist zu Modifikationen und Veränderungen, ohne von der reinen Bedeutung der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Eine Spritzgießvorrichtung, die umfasst: Eine Spritzgießdüse mit einem Düsenkörper und einem Schmelzekanal, eine Ventilnadel, die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, um den Schmelzefluss von dem Schmelzekanal zu einem Formanguss zu steuern, einen Betätiger, der die Ventilnadel bewegt, ein Koppelelement, das den Betätiger mit der Ventilnadel verbindet, eine Einrichtung, die die Bewegung der Ventilnadel begrenzt.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung eine Kontaktfläche zwischen der Koppel und dem Düsenkörper bereitstellt.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung mit dem Koppelelement verbunden ist.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung mit dem Düsenkörper verbunden ist.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung die Bewegung der Ventilnadel begrenzt, um den Fluss von der Düse zu dem Anguss zu ermöglichen.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung eine einstellbare Stellung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung lösbar mit der Koppel oder der Düse verbunden ist.
Die Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung integraler Bestandteil der Koppel ist.