本发明涉及一种用于注射模制装置的热流道注射喷嘴以及用于这种注射喷嘴的致动器，以及用于操作注射喷嘴的方法。
发明背景
wo15150501a1以与本文公开的发明相同的申请人的名义于2015年10月首次公布。wo15150501a1涉及一种用于在热流道注射模制设备中侧浇注的热流道喷嘴。该喷嘴可连接到热流道歧管熔化物出口开口。喷嘴包括喷嘴凸缘部分、喷嘴主体部分和喷嘴桥部分。喷嘴桥部分具有至少两个相邻布置的喷嘴尖端区段。至少两个阀销联接到沿第一轴线前后可移动的阀销致动装置。该至少两个阀销沿与第一轴线成一定角度布置的第二轴线是可移动的。喷嘴尖端区段邻近喷嘴主体部分被连接并且通过喷嘴桥间隔件间隔开，喷嘴桥间隔件设计成适应喷嘴尖端区段的移动。
de102012211141a1于2014年1月以hft公司的名义首次公布。de102012211141a涉及一种喷嘴装置，该喷嘴装置具有分支成两个侧通道的中央通道，该中央通道包括用于连接到注射模具的出口开口。加热装置被分别提供给侧通道。加热装置是单独可调节的。加热装置布置在相应侧通道的外周并且被壳体包围。侧通道配备有与出口开口相邻地布置的相应的温度传感器。
us2008152752a以moldmasters有限公司的名义于2008年6月首次公布。us2008152752a涉及一种注射模制设备，该注射模制设备包括具有入口和熔化物通道的注射歧管。歧管熔化物通道分支成多个熔化物通道出口。热流道注射喷嘴包括沿中心轴线延伸并与歧管熔化物通道出口中的一个连通的轴向熔化物通道。喷嘴还包括与中心轴线成一定角度设置的至少两个成角度的熔化物通道。提供至少两个喷嘴尖端，并且每个喷嘴尖端包括与成角度的熔化物通道中的一个连通的喷嘴尖端熔化物通道。阀销至少部分地设置在与中心轴线同轴的轴向熔化物通道内，并且在轴向熔化物通道内可移动。在喷嘴尖端熔化物通道内可移动的横向阀销与阀销成一定角度设置。连杆元件将横向阀销连续地连接到阀销。阀销的轴向运动通过连杆元件传递到横向阀销以打开和关闭喷嘴尖端熔化物通道和横向模具浇口之间的连通。
us2006233911a以与本文公开的发明相同的申请人的名义于2008年10月首次公布。us'911涉及具有包括至少一个排放开口的喷嘴头的注射模制喷嘴。用于关闭排放开口的闭合元件可移动地支撑在喷嘴头中，以便控制熔化物材料向注射模具中的连通开口的供应。闭合元件通过设置有短行程致动装置的驱动机构是可操作的，以用于使闭合元件在与闭合元件的关闭方向相反的方向上移位预定的短距离，以便当闭合元件在关闭方向上不再被致动装备偏压时，使闭合元件自动缩回预定的短距离。
us2003099735a以yudo有限公司的名义于2003年5月首次公布。us2003099735a涉及一种用于注射模制机的热流道的多位置控制缸。该多位置控制缸具有形成在单元主体中的多级孔、位于多级孔的下部部分中的第一缸以及设置在第一缸中的第一活塞。另外，第二缸位于第一缸上方的位置处的多级孔中，其中第二活塞设置在第二缸内。阀销使用阀销联接构件联接到第二活塞，使得阀销在穿过第一活塞的同时从第二活塞向下延伸，其中阀销的下部部分插入第一活塞的上部部分中。非真空间隙形成于第一活塞与阀销联接构件之间。缸头在第二活塞上方的位置处覆盖多级孔的顶部。
wo0074920以赫斯基注射模制系统有限公司(huskyinjectionmoldingsystemsltd.)的名义于2000年12月首次公布。wo0074920涉及一种具有安装在喷嘴主体中的阀杆的注射喷嘴。阀杆从注射孔口缩回以允许树脂流动到模具腔的打开位置移动到阻挡注射孔口并防止树脂流动到模具腔的关闭位置，并到达行进位置内，以帮助弹出所模制的零件并清除浇口结区域。
对于将塑料材料精确地侧注射到模具腔中而言，现有技术中已知的注射喷嘴及其致动器通常是不可靠的。一个问题是由于以下事实：闭合元件(阀销)的位置通常没有被界定，并因此可能是错误的，从而导致与其相关的模具的完全损失的风险增大。该问题是由于以下事实导致的：当阀销被错误定位时可能仍然伸入与其相连的模具的腔中，从而损坏模具。为了安全操作，通常有利的是，阀销处于稍微向后的位置而不进入腔中。这尤其对于侧浇注注射喷嘴是重要的。
发明概述
本发明的一个方面涉及用于注射模制装置的热流道注射喷嘴，其允许克服上面所描述的问题。本发明的另一方面涉及用于注射喷嘴的致动器缸。本发明的又一个方面涉及一种驱动轴，其用于使致动器和与其相关的闭合元件相互连接。本发明的再一方面涉及一种用于操作注射喷嘴的方法。
注射喷嘴包括喷嘴头，该喷嘴头包括用于将加压的熔化的塑料材料注入到与其相互连接的注射模具的模具腔中并在其中形成模制主体的至少一个排放出口。此外，注射喷嘴包括可移动地支撑在喷嘴头中的至少一个正控制的闭合元件(positivelycontrolledclosureelement)(阀销)，用于关闭与闭合元件连接的注射模具中的连通开口。
致动器缸与闭合元件相互连接。致动器缸包括其中布置有第一活塞的缸外壳。第一活塞与至少一个闭合元件相互连接并且布置成在闭合元件完全关闭的第一位置和闭合元件完全打开的第二位置之间可移动。
第二活塞也可直接或间接地与闭合元件相互连接。第二活塞在第三位置和第四位置之间可移动，在第三位置中，第二活塞不与闭合元件相互连接，在第四位置中，闭合元件的移动被第二活塞限制在完全打开位置和完全关闭位置之间的中间位置中。在该位置中，可以避免闭合元件以不希望的方式突出到连通开口中，相应地超过连通开口。由此可以有效地避免由于不适当的定位而造成对闭合元件的损坏。根据模具设计，第一活塞和第二活塞可以布置在同一外壳中或在不同的外壳中间隔开。第一活塞和第二活塞各自包括有效表面，其中，优选地，第一活塞的有效表面小于第二活塞的对应的有效表面，使得当以相同的压力加压时，第二活塞优先于第一个活塞移动。因此可以避免第一活塞以不适当的方式支配第二活塞，通过该不适当的方式，闭合元件的不对齐将变得可能。
在优选的变型中，第二活塞当处于第四位置时直接与第一活塞相互作用，因为第二活塞限制第一活塞的移动。因此闭合元件相对于其关闭方向保持锁定在中间位置中。第二活塞可以至少在第四位置中与第一活塞相互连接，例如通过如将在下文中更详细描述的衬套。
为了减小致动器的外部尺寸并使第二活塞的外径相对于第一活塞一致，第二活塞可以包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分例如通过衬套或不同的装备彼此相互连接＝。在一个变型中，第一活塞的直径和第二活塞的第一部分和第二部分的直径相互偏离最大10mm。第一活塞和第二活塞可以布置在具有大致恒定的外径的同一外壳中而不管其不同的有效表面。
优选地，第一活塞和第二活塞布置在同一缸外壳中。然而，如果需要的话，例如由于空间节省原因，缸外壳可以包括容纳第一活塞或第二活塞的数个零件。可选地或另外地，缸外壳可以至少部分地集成在注射模具中，即，形成其一部分。
当第一活塞相对于缸外壳限定第一流体室和第二流体室并且第二活塞相对于缸外壳限定第三流体室和第四流体室时，可以获得良好的结果，其中
(a)第一流体室当被流体加压时使第一活塞到达第一位置；
(b)第二流体室当被流体加压时使第一活塞到达第二位置；和
(c)第三流体室(14)当被流体加压时使第二活塞到达第三位置；
(d)第四流体室(15)当被流体加压时使第二活塞(8)到达第四位置。
当第二活塞包括第一部分(区段)和第二部分(区段)时，第三室以及第四室相应地包括两个节段。优选地，每对在功能上直接彼此相互连接，例如通过与其相关的连接通道。当连接通道布置在第二活塞中时，可以实现有利的布置。
优选地，闭合元件和第一活塞通过驱动轴直接或间接地彼此相互连接。闭合元件和驱动轴可以在同一方向上或相互成角度地布置。在特定的布置中，驱动轴与闭合元件同轴地成一直线。
在喷嘴的成角度布置的情况下，本发明在一个方面提供了改进的凸轮机构，该凸轮机构在下文中根据图3更详细地描述。凸轮机构被认为是独立的发明构思，并且可以与不同的致动器一起使用。因此，保留提交一份或更多份针对该专利的分案专利申请。
一种用于操作根据本发明的注射喷嘴的方法通常包括以下的方法步骤：
(a)在注射模制周期期间，对第一活塞加压使得与其相互连接的闭合元件移动到完全打开位置；
(b)在充分熔化的塑料材料被注入到与其连接的注射模具中后，对第一活塞加压，使得第一活塞促使与其相互连接的闭合元件移动到完全关闭位置；
(c)在注入的塑料材料已经固化到一定程度之后，对第二活塞加压，使得与第二活塞相互连接的闭合元件移动到中间位置。
(d)打开注射模具并移除在该注射模具中形成的模制主体。
应当理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述都呈现了实施方案，并且旨在提供用于理解本公开的性质和特征的综述或框架。为了提供进一步的理解，随附附图被包括并且被并入到本说明书中并构成其一部分。附图示出了各种实施方案，并且与描述一起用于解释所公开的概念的原理和操作。
附图说明
根据本文中以下给出的详细描述和附图，将更充分地理解本文中描述的发明，随附附图不应被认为是对所附权利要求书中描述的本发明的限制。附图示出：
图1示出从上方看到的以俯视透视图示出的根据本发明的注射喷嘴；
图2示出处于三个不同的位置的致动器及与其相互连接的闭合元件；
图3示出以分解图示出的凸轮机构。
实施方案描述
现在将详细参考某些实施方案，其示例在随附附图中示出，在随附附图中，示出了一些但不是全部的特征。事实上，本文中公开的实施方案可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施方案；而是提供这些实施方案使得本公开将满足适用的法律要求。只要可能，相同的参考数字将用于指代相同的部件或部分。
图1以从上方看的透视图示出了根据本发明的热流道注射喷嘴1。注射喷嘴1包括致动器缸5，致动器缸5以部分剖开方式示出，使得内部变得明显。在缸外壳6中，第一活塞7和第二活塞8布置成相对于外壳6并且相对于彼此(z方向)线性地可移动。第二活塞8包括通过衬套11相互连接的第一部分8.1和第二部分8.2。在所示出的变型中，第二活塞8与第一活塞7同轴布置。第二活塞8，相应地衬套11用作第一活塞7的线性轴承。外壳6包括侧壁42、顶壁43、底壁44以及第一中间壁45和第二中间壁46。
注射喷嘴1还包括喷嘴头2，该喷嘴头2包括至少一个排放开口3，用于将熔化的材料注入与其相互连接的注射模具(未示出)的模具腔中并在其中形成模制主体。至少一个正控制的闭合元件4可移动地支撑在喷嘴头2中，用于关闭与喷嘴头2连接的注射模具中的连通开口。致动器缸5通过延伸穿过外壳6的底壁44的驱动轴17与闭合元件4相互连接。
如在附图中可见的，本文中描述的注射喷嘴1的变型是侧浇注喷嘴，其中至少一个闭合元件4布置成在第一方向(x方向)上可移动，其中第一活塞7和第二活塞8布置成在第二方向(z方向)上可移动。第一方向和第二方向相对于彼此成一定角度布置。在所示的变型中，该角度是90°，然而其它角度原则上是可能的。
致动器缸5布置在喷嘴外壳30的后端部处。喷嘴外壳30包括喷嘴凸缘31和喷嘴主体区段32。相对于观察者在下端部处的位置，喷嘴桥部分33与喷嘴主体区段32相互连接，并承载喷嘴头2，如上面本文中所描述的。喷嘴头2容纳闭合元件4和凸轮机构18，凸轮机构18将闭合元件4与致动器缸5相互连接。以下将根据图3更详细地描述凸轮机构18。
第一活塞7相对于缸外壳6限定第一流体室12(在附图中向上到顶壁43)和第二流体室13(在附图中向下到第一中间壁45)。第二活塞8相对于缸外壳6限定第三流体室14(到第一中间壁45)和第四流体室15，第四流体室15包括第一节段15.1(到底壁44)和第二节段15.2(到第二中间壁46)，第一节段15.1和第二节段15.2通过连接通道16相互连接到彼此。在所示的变型中，连接通道16布置在衬套11中。
如在图1中可见的，在所示的变型中，喷嘴头2针对每个闭合元件4包括一闭合元件外壳35，闭合元件外壳35在内部容纳闭合元件4。在闭合元件外壳35的内部布置至少一个分配通道(未详细示出)，该分配通道与入口开口29相互连接并将熔化的塑料材料从入口开口29引导至排放开口3，其中熔化的塑料材料的流动通过致动器缸5经由与其相互连接的闭合元件4和凸轮机构18来控制。在此，两个闭合元件外壳35相对于彼此背靠背地布置，其中闭合元件(closureelements)4相对于彼此同轴地布置并且彼此相反地(x方向)布置。两对闭合元件外壳35在横向方向(y方向)上彼此相邻地布置，包括总共四个排放出口3。闭合元件4彼此平行地布置。所示的注射喷嘴1的所有四个闭合元件4经由凸轮机构18与致动器缸5相互连接并由致动器缸5控制。
在每个闭合元件外壳35中，至少一个加热元件36布置在与其相关的孔眼37中。每个闭合元件外壳35可以包括温度传感器(未详细示出)或者与温度传感器(未详细示出)相互连接，温度传感器允许单独地控制每个闭合元件外壳35的温度。如在附图中可以看出的，加热元件36以对称的方式布置在控制元件4的任一侧上。由于纤小设计(slimdesign)，可以将加热元件36布置得非常靠近控制元件4。这提供了每个排放出口3的温度可以被单独控制的优点。
在图2的a)至c)中，可以看到致动器缸5及经由凸轮机构18与其相互连接的闭合元件4处于三个不同的位置。注射喷嘴的外壳被去掉，使得内部变得更加明显。第一活塞7布置成在闭合元件4完全关闭的第一位置(参见图2的a))(即相对于排放开口3的最向外的位置)以及闭合元件4完全打开(即，相对于排放开口3最向内的位置)的在第二位置(参见图2的c))之间是可移动的。
第二活塞8也可以(在所示的变型中经由第一活塞7，如下文将更详细描述的)与闭合元件4相互连接，第二活塞8布置成在第三位置(参见图2的a)和图2的c))和第四位置(参见图2的b))之间可移动，在第三位置中，第二活塞8不与闭合元件4相互连接，在第四位置中，闭合元件4相对于排放开口限制在完全打开位置和完全关闭位置之间的中间位置中。
第一流体室12当被流体加压时使第一活塞7到达第一位置，而第二流体室13当被流体加压时使第一活塞7到达第二位置。第三流体室14当被流体加压时使第二活塞8到达第三位置，并且第四流体室15当被流体加压时使第二活塞8到达第四位置。
如果合适，第二流体室13和第三流体室14可以通过共同的供应管线27供应加压流体(参见图2的c))。由此，第一活塞7可以移动到第二位置，而第二活塞同时地移动到第三位置。
第一活塞7的有效表面9小于第二活塞8的相应的总有效表面10，使得当以相同的压力加压时，第二活塞8优先于第一活塞7移动。如图2的b)中可见的，第二活塞8当处于第四位置时限制第一活塞7的移动，使得闭合元件4保持在中间位置中。在该中间位置中，闭合元件4不延伸到相关的模具腔(未详细示出)中。由此确保在打开模具腔以移除在其中制造的模制主体时，不损坏所制成的零件。
注射喷嘴1总共包括四个排放开口3，每个排放开口可以通过其相关的闭合元件4来打开和关闭。两个闭合元件4被分组形成第一对和第二对。形成一对的两个闭合元件4相对于彼此同轴地布置并且通过与其相关的共同的楔形件19相互连接到致动器缸5。可见的两个楔形件19通过桥元件25与驱动轴17相互连接。
如果合适，注射喷嘴可以包括如图2的c)所表示的运输固定装置。缸外壳6因此包括孔眼38并且第一活塞7包括与其同轴地布置的螺纹孔39。由此可以在固定位置中将第一活塞7附接到外壳6。运输固定装置应该被认为是单独的发明构思，其可以作为一个或数个分案专利申请的主题。
图3以分解图并且以简化的方式示出了如上面本文中提到的凸轮机构18。分解部分的组装用虚线表示。凸轮机构18对应于如图2的a)至图2的c)中所示的凸轮机构18。其中未示出桥元件25，桥元件25将彼此邻近横向地布置的两个相邻的楔形件19相互连接。楔形件19(相对于观察者的方向)布置成在z方向上可线性移动，而闭合元件4布置成在x方向上(垂直于楔形件19的移动方向，如果合适，其它角度将是可能的)可线性地移动。闭合元件4相对于z轴对称地布置。
针对每个闭合元件4，楔形件19包括一个第一驱动表面20，第一驱动表面20相对于楔形件19的移动方向(z方向)成角度α布置。根据应用领域，第一驱动表面20可以具有非平坦的设计。可以预见第一驱动表面20至少在闭合元件4的关闭运动期间与布置在闭合元件4处的第二驱动表面24相互作用，由此使闭合元件4远离彼此在向外方向上推动。其中楔形件19由于第一驱动表面20的成角度α的楔形布置而在－z方向上移动，第一驱动表面20经由第二驱动表面24在向外方向上推动闭合元件4彼此分开。优选地，第二驱动表面24相对于z方向也成角度α布置(相对于x方向为90°－α)。
为了使闭合元件4在反方向上移动(彼此相对移动)，每个楔形件19包括至少一个第三驱动表面26或者相互连接到至少一个第三驱动表面26，该至少一个第三驱动表面26至少在与其相关的闭合元件4打开期间和与其相关的第四驱动表面27相互作用，第四驱动表面27布置在闭合元件4处。在所示变型中，第一个第三驱动表面26和第二个第三驱动表面26布置在沿第一和第二侧板21延伸的第一和第二突出部22处。侧板21相对于楔形件19彼此相对地布置在安装位置中(参见例如图2的a))。楔形件19、第一和第二侧板21以及第一和第二突出部22可以被制成为一体件。然而，如本文中所示，设计可移除的至少一个侧板21是有利的。
第四驱动表面27布置在凹口23中，布置在第一和第二凹口23中，该第一和第二凹口23布置在与其相关的闭合元件4的后端部处。如果合适，第四驱动表面27也可以布置在突出部处，例如布置在向外延伸的肩部(未详细示出)处。可选地，第三驱动表面26可以布置在形成于侧板中的凹部(未详细示出)中。第一驱动表面20和第三驱动表面26两者在同一大致方向上(彼此平行地)延伸，即它们之间的距离保持不变。
所示变型的闭合元件4具有带有数个直径的圆柱形的设计。支承表面40布置在后部区段中，并且密封表面41布置在前部区段中(靠近排放开口)。如图1中所示，支承表面40用于相对于与其相关的闭合元件外壳35支撑闭合元件4。第一和第二凹口23以对称的方式布置在支承表面40处。凹口具有与突出部22的横截面匹配的v形形状的横截面，突出部22的横截面在所示的变型中也具有大致v形形状的横截面。v形形状的横截面提供了优点，并改善了操作期间中元件的自定心。根据应用领域，其它横截面(例如u形形状)也是适用的。
原则上，改进的凸轮机构18可以结合其它喷嘴/致动器来使用，并且因此应当被认为是可以作为一个或数个分案专利申请的独立发明构思。优选地，第一驱动表面、第二驱动表面、第三驱动表面和第四驱动表面布置成在闭合元件4移动分开期间第一驱动表面20和第二驱动表面24接合并且第三驱动表面26和第四驱动表面27保持非接合，而在闭合元件4彼此相对移动期间，第三驱动表面26和第四驱动表面27接合并且第一驱动表面20和第二驱动表面24保持非接合。
而是，在说明书中使用的词句是描述性的而不是限制性的词句，并且应理解，可做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。
名称列表
x第一方向17驱动轴
z第二方向18凸轮机构
1注射喷嘴19楔形件
2喷嘴头20第一驱动表面(楔形件)
3排放开口21侧板
4闭合元件(阀销)22突出部
5致动器缸23凹口
6缸外壳24第二驱动表面(闭合元件)
7第一活塞25桥元件
8第二活塞26第三驱动表面
8.1第一部分(第二活塞)27第四驱动表面
8.2第二部分(第二活塞)28压力管
9有效表面(第一活塞)29入口开口
10有效表面(第二活塞)30喷嘴外壳
11衬套(在第一活塞和第二活31喷嘴凸缘塞之间)32喷嘴主体区段
12第一流体室33喷嘴桥部分
13第二流体室34喷嘴尖端保持器
14第三流体室35闭合元件外壳
15第四流体室36加热元件
15.1第一节段37孔眼(用于加热元件)
15.2第二节段38孔眼(运输固定装置)
16连接通道39螺纹孔(运输固定装置)
40支承表面44底壁
41密封表面45第一中间壁
42侧壁46第二中间壁
43顶壁