CH668220A5

CH668220A5 - Heisskanal-spritzgiessanlage.

Info

Publication number: CH668220A5
Application number: CH4674/85A
Authority: CH
Inventors: Itsuo Shibata; Tetsuo Uchida
Original assignee: Ju Oh Trading Co Ltd
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1988-12-15
Also published as: WO1985003904A1; JPH0550371B2; DE3590090T; US4726751A; DE3590090C2; JPS61197216A; JPS61197215A; JPH0433253B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Kunststoffspritzgiessanlage, insbesondere eine Heisskanal-Spritzgiessanlage.

Im Gegensatz zu Kaltkanal-Spritzgiessanlagen für Kunststoff, in der der geschmolzene Kunststoff, der an einen die Düse der Spritzgiessmaschine mit jedem Hohlraum bzw. mit jeder Hohlform einer Form verbindenden Kunststoff kanal abgegeben wird, zum Aushärten des geschmolzenen Kunststoffes gekühlt wird, der in jede Hohlform über den Kunststofikanal (zur Ausbildung eines Erzeugnisses) eingegeben ist und aus der Form beim Öffnen der Form ausgeworfen wird, ist auch eine Heisskanal-Spritzgiessanlage bekannt, in der nur der Kunststoff in jeder Hohlform durch Kühlen gehärtet und aus der Form beim Öffnen der Form ausgeworfen wird, während der Kunststoff im Heisskanal in einem geschmolzenen Zustand gehalten und in die Hohlform im darauffolgenden Spritzzyklus eingegeben wird.

Beim Heisskanal-Spritzgiessen ist das Durchtrennen des Kunststoffes an den Eingussöffnungen beim Öffnen der Form ein grösseres Problem. Obwohl eine Heisskanal-Spritzgiessanlage bekannt ist, in der der Kunststoffkanal zur Einführung des geschmolzenen Kunststoffes aus der Düse der Spritzgiessmaschine in jede Hohlform der Form mit Hilfe eipes elektrischen Widerstandsheizers von aussen her erhitzt wird, um den Kunststoff im Kunststoff kanal in einem geschmolzenen Zustand zu halten, ist es bspw. schwierig, die Temperatur des Kunststoffes im Kunststoffkanal nahe der • Eingussöffnung der Hohlform konstant zu halten, da der Teil des Künststoffkanales nahe der Eingussöffnung nahe einer Hohlformplatte liegt, die im allgemeinen mit Kühlwasser gekühlt wird, so dass die Temperatur sich um einen grossen Betrag ändert, wenn die Form geöffnet oder geschlossen wird. Wenn die Kunststofftemperatur an der Eingussöff-• nung zu hoch ist, kann der Kunststoff an der Eingussöff-40 nung beim Öffnen der Form Fäden ziehen, und wenn die Kunststofftemperatur an der Eingussöffnung zu niedrig ist, kann der Kunststoff in der Eingussöffnung sich verhärten und die Eingussöffnung schliessen, so dass im nächsten Spritzzyklus eine Einspritzung verhindert wird. Wenn ferner 45 die Kunststofftemperaturen der Eingussöffnung übermässig hoch sind, kann auch ein Tropfen auftreten.

Um diese Probleme zu überwinden, ist eine Heisskanal-Spritzgiessmaschine entwickelt worden, in der eine mechanische Ventileinrichtung in jeder Eingussöffnung vorgesehen so ist, wobei die Ventileinrichtung beim Öffnen der Form schliesst, um das Fädenziehen und Tropfen zu verhindern, während der Kunststoff nahe der Eingussöffnung konstant auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um den Kunststoff in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Je-55 doch ist dieses Spritzsystem insofern nachteilig, als die Ventileinrichtung infolge des hohen Druckes, der während des Einspritzhubes in jedem Spritzzyklus ausgeübt wird, abbrechen kann, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass die Öff-nungs- und Schliessvorgänge viele Male wiederholt werden 60 müssen. Ausserdem nimmt infolge des komplizierten Aufbaus der Ventileinrichtung die Gesamtgrösse der Anlage zu.

Bei einer anderen Heisskanal-Spritzgiessanlage ist im Kunststoffkanal gegenüber der Eingussöffnung eine Heizspitze angeordnet, und der Kunststoff in der Eingussöffnung 65 wird zwangsweise gekühlt, um ihn auszuhärten, bevor die Form sich öffnet, wodurch ein Fädenziehen und ein Tropfen verhindert wird, und die Heizspitze wird schnell unmittelbar vor dem Spritzhub des nächsten Spritzzyklus erhitzt, um den

erhärteten Kunststoff in der Eingussöffnung zu schmelzen und die Einspritzung durch die Eingussöffnung zu ermöglichen. Diese Art von Heisskanal-Spritzgiessanlage wird im allgemeinen auch als intermittierend heizende Heisskanal-Spritzgiessanlage bezeichnet. Jedoch sind verschiedene Probleme mit einer derartig intermittierend arbeitenden Heisskanal-Spritzgiessanlage aufgetreten. Bspw. wird eine lange Zeit zum Aufschmelzen des erhärteten Kunststoffs in der Eingussöffnung benötigt, wodurch die Zeitdauer des Spritzzyklus zunimmt; auch kann die Heizspitze brechen oder sich abnützen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn mit Glasfasern versetzter Kunststoff geschmolzen wird. Da die Temperatur des Heizelementes am Basisabschnitt höher sein kann als an der Spitze, falls die Spitze des Heizelementes auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, um sofort den erhärteten Kunststoff in der Eingussöffnung zu schmelzen, kann ferner der den Basisabschnitt des Heizelementes umgebende Kunststoff verbrannt oder zersetzt werden.

Da herkömmliche Heisskanal-Spritzgiessanlagen einen gewünschten Teil, bspw. die Eingussöffnung einer Hohlform, durch Wärmeübertragung von einem Widerstandsheizer erhitzen, ist es weiterhin sehr schwierig, die Temperatur des gewünschten Teils auf einer gewünschten Temperatur zu halten, was an dem geringen thermischen Ansprechverhalten liegt, und es ist besonders schwierig im Falle einer Form mit einer Vielzahl von Hohlformen, eine Eingusstemperatur zu erhalten, die für alle Hohlformen gleich ist (um eine gleich-mässige Einstellung aller Eingussöffnungen aufrechtzuerhalten, als eine gewisse Balance herzustellen). Ferner brennen Widerstandsheizer häufig aus.

Angesichts der vorangegangenen Betrachtungen liegt der Erfindung die Hauptaufgabe zugrunde, eine Heisskanal-Kunststoffspritzgiessanlage zu schaffen, in der die Eingusstemperatur für alle Hohlformen einer Vielfachform mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, so dass eine gute thermische Balance an den Eingussstellen erhalten werden kann und demgemäss der Spritzvorgang erfolgreich ausgeführt werden kann, ohne dass ein Fädenziehen, Tropfen, ein Verstopfen der Eingussöffnungen oder dgl. auftritt. Dabei soll auf einen komplizierten Mechanismus wie z.B. eine mechanische Ventilvorrichtung, eine intermittierende Heizeinrichtung oder dgl. verzichtet werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäss Anspruch 1 gelöst.

Wenn die Heizwicklungen mit hochfrequentem Strom aus der Hochfrequenz-Stromquelle versorgt werden, werden die Rohrkörper durch elektromagnetische Induktion erhitzt. Erhitzung durch elektromagnetische Induktion ist im Hinblick auf das thermische Ansprechverhalten einer Erhitzung durch Wärmeübertragung aus einem Widerstandsheizer überlegen. D.h., dass im Falle der Erhitzung mit Hilfe von Übertragung der Wärme von einem Widerstandsheizer das im Englischen genannte «ringing» auftreten kann, bevor die Temperatur des Rohrkörpers sich an die Solltemperatur annähert. Bspw. ist die Temperatur der Widerstandsheizeinrichtung, wenn die Temperatur des Rohrkörpers die Solltemperatur erreicht, grösser geworden als die Solltemperatur, so dass die Temperatur des Rohrkörpers nach Abschaltung der Heizeinrichtung sich weiter erhöhen kann. Wenn die Temperatur des Rohrkörpers unterhalb eines vorgegebenen Wertes sinkt und die Heizeinrichtung erregt wird, kann ferner die Temperatur des Rohrkörpers weiter abnehmen, bevor die Wärme aus der Heizeinrichtung tatsächlich auf den Rohrkörper übertragen ist. Auf der anderen Seite erzeugt im Falle der Induktionsheizung der Rohrkörper selbst schnell Wärme, so dass die Temperatur des Rohrkörpers mit hoher Genauigkeit geregelt werden kann. Ausserdem variiert im Falle einer Heizung mit Hilfe von Wärmeübertragung von einer Heizeinrichtung die Temperatur des zu erhitzen668220

den Körpers (des Rohrkörpers) ganz wesentlich in Abhängigkeit vom Kontakt zwischen der Heizeinrichtung und dem zu erhitzenden Körper. Auf der anderen Seite hat im Falle der Erhitzung durch elektromagnetische Induktion eine kleine Ortsverschiebung zwischen der Heizwicklung und dem zu erhitzenden Körper nur einen geringen Einfluss auf die Temperatur des zu erhitzenden Körpers, so dass die Kunststofftemperatur nahe der Eingussöffnungen präzise geregelt werden kann, wodurch der Erhalt einer guten Balance an den Eingangsöffnungen erleichtert wird. Da die Induktionsheizwicklung einfach durch Umwickeln mit einem leitfähigen Draht hergestellt werden kann, kann die Umwicklung bis zu einem Abschnitt nahe der Eingussöffnung erfolgen, um den Teil des Rohrkörpers nahe der Eingussöffnung direkt zu erhitzen. Daher kann die Temperaturdifferenz zwischen der Spitze (dem Abschnitt nahe der Eingussöffnung) und dem Fussabschnitt (dem der Eingussöffnung entfernten Abschnitt) des Rohrkörpers minimalisiert werden, so dass die Spitze auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann, die ausreicht, den Kunststoff in der Eingussöffnung zu erhitzen, ohne eine Erhitzung des Basis- bzw. Fussabschnittes auf eine übermässig hohe Temperatur befürchten zu müssen, die eine Verbrennung oder Zersetzung des den Basisabschnitt umgebenden Kunststoffes bewirken kann. Wenn die Heizwicklungen miteinander in Reihe geschaltet werden, kann die Balance an den Eingussöffnungen leicht erhalten werden, da bspw. eine aufgrund der Alterung eines jeden Heizwickelkreises bewirkte Änderung sich auf den durch alle Heizwicklungen hindurchfliessenden Strom auswirkt. D.h., dass im Falle einer Parallelschaltung der Heizwicklungen mit der Stromquelle, wenn der Widerstand eines der Heizwickelkreise erhöht wird, die an den Heizwickelkreis geführte Leistung reduziert wird, um gerade die Temperatur des Rohrkörpers zu senken, um den die Heizwicklung gewickelt ist. Auf der anderen Seite verringert im Falle einer Reihenschaltung der Heizwicklungen der erhöhte Widerstand einer der Heizwik-kelkreise gleichmässig die an alle Wicklungskreise geführte Leistung, wodurch die Temperatur aller Rohrkörper gleichmässig gesenkt wird, so dass die Balance an den Eingussöffnungen leicht aufrechterhalten werden kann. Es wurde experimentell herausgefunden, dass die Anzahl der Windungen jeder Heizwicklung schwanken kann zwischen einigen und einem Dutzend oder mehr. Die Belastung wird daher im Falle einer Parallelschaltung der Heizwicklungen zu klein, um jede Wicklung mit ausreichender Leistung zu versorgen. Ferner hängt der Hochfrequenz-Induktionsheizungseffekt auch ab vom Abstand zwischen der Heizwicklung und der Stromquelle, d.h., vom Widerstandsverlust in der Leitung, wobei der Skin-Effekt in Betracht gezogen werden muss, und demgemäss müssen, wenn die Heizwicklungen parallel geschaltet sind, die Abstände zwischen den Heizwicklungen und der Stromquelle gleichmässig sein oder die Anzahl der Windungen oder dgl. muss für jede Wicklung individuell eingestellt werden, wobei die Differenzen im Abstand in Betracht zu ziehen sind, weil sonst die Balance an den Eingussöffnungen gestört würde. Auch ist von diesem Gesichtspunkt dieses Ausführungsbeispiel, in dem die Heizwicklungen parallel geschaltet sind, vorteilhaft. Ferner ist dieses Ausführungsbei-spiel vorteilhaft insofern als der Aufbau der mit jeder Ein-gussöffnung der Hohlformen verbundenen Teile wesentlich vereinfacht werden kann, da der Kunststoff nahe der Eingussöffnungen durch Umwickeln des Rohrkörpers mit einigen bis einem Dutzend oder mehr Windungen mit leitfahi-gem Draht erhitzt werden kann. Daher kann eine Heisska-nal-Einspritzung verwirklicht werden, indem eine Form mit einer grossen Anzahl von Hohlformen in einem vorgegebenen Bereich oder eine Form mit einer Vielzahl von Eingussöffnungen für jeden Hohlraum bzw. jede Hohlform verwen3

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det wird. Für die Steuereinrichtung zur Steuerung der Temperatur des Rohrkörpers auf eine Solltemperatur kann eine Schaltung verwendet werden, die die Isttemperatur des Hohlkörpers erfasst und die Leistung bzw. den Strom einstellt oder ein- und ausschaltet, der von der Stromquelle an die Heizwicklungen angelegt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der erfassten Temperatur des Rohrkörpers.

Für den Fachmann ist es leicht, eine kritische Kunststofftemperatur zu finden, bei der weder ein Tropfen oder Fädenziehen noch ein Verkleben der Eingussöffnungen auftritt, solange die Kunststofftemperatur nahe den Eingussöffnungen genau gesteuert werden kann. Demgemäss kann in der erfindungsgemässen Heisskanal-Spritzgiessanlage der Spritzvorgang ohne Verwendung eines komplizierten Mechanismus wie z.B. eines mechanischen Ventils einer intermittierend arbeitenden Heizeinrichtung oder dgl. ausgeführt werden. Ferner ist bei der erfindungsgemässen Anlage kein Heizelement im Kunststoffkanal vorgesehen, wie dies bspw. beim intermittierend arbeitenden Heizsystem der Fall ist, so dass der Druckverlust beim Einspritzen minimalisiert ist, und es gibt kaum eine Möglichkeit eines Zusammenbruchs des Systems infolge eines Bruchs des Heizelementes. Ferner brennen die Heizwicklungen selten aus, da die Heizwicklung selbst beim Erregen wenig Wärme erzeugt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Schaltkreis für die Einstellung der Eingussöffnung im Hinblick auf die gegenseitige Balance parallel mit jeder Heizwicklung geschaltet werden, wie es eben jeweils erforderlich ist. Als Einstellkreis für die Eingussöffnung kann ein Kondensator, eine Spule oder ein Widerstand verwendet werden. Wenn bspw. Kondensatoren parallel zu den ausgewählten Heizwicklungen einer Vielzahl von Heizwicklungen geschaltet werden, werden die Temperaturen der Rohrkörper, um die die ausgewählten Heizwicklungen gewickelt sind, erhöht und die Temperatur der anderen Rohrkörper erniedrigt. Wenn Spulen oder Widerstände parallel zu den ausgewählten Heizwicklungen geschaltet werden, werden die Temperaturen der Rohrkörper, um die die ausgewählten Heizwicklungen gewickelt sind, erniedrigt und die Temperaturen der anderen Rohrkörper erhöht. Das Ausmass der Temperaturänderung durch Verwendung derartiger Einstellschaltkreise hängt ab vom Wert des Schaltkreises.

Daher kann durch Verbinden eines oder mehrerer Einstellschaltkreise parallel mit einem oder mehreren Heizspulen und geeignete Auswahl der Werte der Schaltkreise eine Feineinstellung der Balance der Eingussöffnungen erreicht werden.

Wenn ein Widerstand für den Einstellschaltkreis verwendet wird, tritt ein Leistungsverlust auf. Von diesem Gesichtspunkt her ist daher ein Kondensator oder eine Spule vorteilhafter als ein Widerstand.

Da in der Heisskanal-Spritzgiessanlage Hochfrequenzstrom verwendet wird, kann sich ein Rauschen mit den Signalen vermischen, wenn die Temperatur der Rohrkörper mit einem Thermoelement erfasst wird. Falls das Thermoelement abgeschirmt wird, um ein Eindringen des Rauschens in die Signale zu verhindern, wird der mit der Eingussöffnung verbundene Aufbau kompliziert, was nicht wünschenswert ist, da dann eine Miniaturisierung der Gesamtanlage schwierig wird.

Die thermoelektromotorische Kraft des Thermoelementes (bspw. CA) ist sehr schwach, bspw. einige mV, und das N/N-Verhältnis ist infolge der Induktion in einem hochfrequenten Magnetfeld sehr gering, wodurch eine präzise Temperaturerfassung schwierig wird. Bspw. wird bevorzugt, den Abschnitt des Rohrkörpers, der an die Eingussöffnung angrenzt, sehr dünn zu wählen (z. B. ca. 7 mm im Durchmesser). Um die Temperatur eines solchen dünnen Abschnittes zu erfassen, muss das Thermoelement in seinem Durchmesser etwa 0,5 mm dünn sein (gemessen wird der Aussendurch-messer des Mantels), und demgemäss wird der elektrische Widerstand unvermeidlich gross. Wie bekannt ist, steigt die Wahrscheinlichkeit des eingemischten Rauschens mit dem elektrischen Widerstand. Selbst wenn sowohl das Thermoelement als auch der kompensierende leitfähige Draht zusammen abgeschirmt werden, ist es sehr schwierig, das Rauschen vollständig herauszuhalten.

Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Schalteinrichtung vorgesehen, die periodisch die Hochfrequenz-Stromquelle für eine vorgegebene Zeitspanne abschaltet, bspw. alle 0,5 Sekunden 10 Millisekunden lang. Während dieser Abschaltphase kann das Ausgangssignal der Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der hochfrequente Strom abgeschaltet, wenn das Ausgangssignal der Temperaturerfassungseinrichtung gelesen wird, und demgemäss kann die Temperatur ohne Einfluss eines hochfrequenten Magnetfeldes erfasst werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung empfängt die Temperatursteuereinrichtung ein Temperatursignal aus einer Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur des Rohrkörpers erfasst, vorzugsweise die Temperatur an dessen Spitze, und steuert die an die Heizwicklungen abgegebene Leistung, so dass die Temperatur der Rohrkörper auf den gewünschten Wert eingeregelt wird, wobei gleichzeitig die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal der Spritzgiessmaschine eine grosse Leistung an die Heizwicklungen abgibt.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kunststofftemperatur nahe der Eingussöffnungen normalerweise auf einen niedrigen Wert gehalten, der ausreicht, um ein Tropfen und/ oder Fädenziehen zu verhindern, und wird plötzlich unmittelbar vor dem Einspritzhub erhöht, wodurch der Kunststoff nahe der Eingussöffnungen für die Einspritzung aufgeschmolzen wird. Diese Anordnung bedeutet eine Entlastung hinsichtlich der Genauigkeit der Temperatursteuerung und ist vorteilhaft zum Schmelzen von Kunststoffen wie Nylon, dessen Eigenschaften wie z.B. die Viskosität sich wesentlich innerhalb eines engen Temperaturbereichs ändern, so dass dessen kritischer Temperaturbereich sehr klein ist, indem ein Tropfen und/oder Fädenziehen verhindert werden kann, während die Form geöffnet ist und indem zur gleichen Zeit die Einspritzung erfolgreich ohne eine Verstopfung der Eingussöffnung während des Einspritzhubes durchgeführt werden kann. Durch Festlegung des gewünschten Temperaturwertes, auf den die Temperatur des Rohrkörpers normalerweise geregelt wird (diese Temperatur wird als Normaltemperatur oder Solltemperatur später bezeichnet), auf einen Wert, der in ausreichendem Masse kleiner als der kritische Temperaturwert ist, können Schwierigkeiten, wie bspw. Fädenziehen, Tropfen oder dgl., vermieden werden, und zwar selbst dann, wenn sich die Temperatur von Eingussöffnung zu Eingussöffnung infolge unterschiedlicher Umgebungsbedingungen ändert.

Vorzugsweise wird die Zeit und die Dauer der Versorgung der Heizwicklungen mit grosser Leistung so gewählt, dass der Kunststoff nahe der Eingussöffnung sofort vor der Einspritzung geschmolzen wird, um die Einspritzung zu ermöglichen, obwohl eine Abhängigkeit von den Spritzbedingungen, dem Spritzzyklus, der Art des Kunststoffes und dgl. gegeben ist.

Um die Kunststofftemperatur (Temperatur des Rohrkörpers) auf die Normaltemperatur zurückzubringen, wird die Stromversorgung zu den Heizwicklungen einfach unterbrochen, bis die Kunststofftemperatur (Temperatur des Rohrkörpers) auf die Normaltemperatur gesunken ist, oder

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der Rohrkörper kann gekühlt werden, indem der Rohrkörper mit einem Kühlkanal versehen wird. Der Kühlkanal kann einstückig mit dem Rohrkörper ausgebildet sein oder dadurch gebildet werden, dass ein Rohrkörper mit einer hohen Wärmeübertragungsgeschwindigkeit um den hohen Rohrkörper in engem Kontakt mit ihm gewickelt wird. Auf der anderen Seite können die Heizwicklungen aus einem rohrförmigen leitfähigen Draht geformt sein, durch den das Kühlmittel hindurchlaufen kann.

Vorzugsweise ist die Temperatursteuereinrichtung mit einer Kurzschlusserfassungseinrichtung versehen, die Kurzschlüsse in den Heizwicklungen erfasst auf der Basis der Beziehung zwischen der Temperatur des Rohrkörpers und der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur. Da jede Heizwicklung eine kleine Anzahl von Windungen hat und demgemäss einen sehr kleinen elektrischen Widerstand besitzt, ist es sehr schwierig, einen elektrischen Kurzschluss in den Heizwicklungen festzustellen. D.h., dass die Kurzschlusser-fassungseinrichtung feststellt, dass, wenn die Temperatur eines Rohrkörpers abrupt abfällt, während die Temperatur des Rohrkörpers in dem Steuerbereich der Temperatursteuereinrichtung verbleibt, oder wenn die Zunahmegeschwindigkeit der Temperatur eines Rohrkörpers kleiner wird als ein vorgegebener Wert oder die Temperatur des Rohrkörpers abfällt, während die Temperatur unterhalb des Steuerbereiches der Temperatursteuereinrichtung ist, die Heizwicklung, die um den Heizkörper gewickelt ist, kurzgeschlossen ist.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Heizwicklungen und dem Rohrkörper eine wärmeisolierende Barriere vorgesehen, und die Aus-senwandung einer Wicklungsanordnung zur Abstützung einer jeden Wicklung wird in Kontakt mit der Formoberfläche gehalten. Vorzugsweise ist die wärmeisolierende Barriere eine Luftschicht.

Mit dieser Anordnung können die Heizwicklungen auf einer relativ niedrige Temperatur aufgrund der wärmeisolierenden Barriere gehalten werden, die die Wärmeübertragung von dem Rohrkörper auf die Heizwicklung begrenzt, und aufgrund der Wärmedissipation durch die Form, wodurch eine Zerstörung oder Beeinträchtigung der Oberflächenschicht der Windungen minimalisiert werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Heisskanal-Spritz-giessanlage gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die im Detail einen Teil der Anlage der Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 eine Ansicht zur Illustrierung eines Wicklungsbeispiels der Heizwicklung um den Rohrkörper,

Fig. 4 eine Ansicht zur Darstellung eines Beispieles der Befestigungsmethode der Heizwicklung,

Fig. 5 eine Ansicht zur Illustrierung einer Modifizierung der Anlage der Fig. 1,

Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Illustrierung eines Teils des Betriebes der in der Anlage der Fig. 1 verwendeten Steuerschaltung und

Fig. 7 bis 11 Querschnittsansichten, die jeweils Modifikationen des Rohrkörpers und der damit verbundenen Teile zeigen.

Es werden nun die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist eine Heisskanal-Spritzgiess-maschine gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Form 10 auf mit vier Hohlräumen 12a, 12b, 12c und 12d. Die Form 10 umfasst eine stationäre Formhälfte 14, die an einer stationären Platte der (nicht gezeigten) Spritzgiessmaschine befestigt ist sowie eine bewegliche Formhälfte 16, die an einer beweglichen Platte der Spritzgiessmaschine befestigt ist. Wenn die bewegliche Formhälfte 16 gegen die stationäre Formhälfte 14 gedrückt wird, d.h., wenn die Form 10 geschlossen ist, werden die Hohlräume 12a bis 12d zwischen der stationären und der beweglichen Formhälfte 14 bzw. 16 ausgebildet. Die stationäre Formhälfte 14 weist eine Befestigungsplatte 18 auf, die an der stationären Platte befestigt wird, einen Verteiler 22, der gegen die Befestigungsplatte 18 unter Zwischenschaltung eines wärmeisolierenden Materials gedrückt wird und an der Befestigungsplatte 18 befestigt wird, sowie eine Hohlraumplatte 26, die gegen den Verteilerblock 22 unter Zwischenschaltung von Stützelementen 24 gedrückt und an dem Verteilerblock 22 befestigt wird.

Die Hohlformplatte 26 ist mit vier Hohlformen 28a, 28b, 28c und 28d versehen, die zu der beweglichen Formhälfte 16 offen sind. Die Hohlformen 28a bis 28d bilden zusammen mit den vier Kernabschnitten 17a, 17b, 17c und 17d bei geschlossener Form 10 jeweils die vier Hohlräume 12a bis 12d. Die Hohlformplatte 26 ist auf der Verteilerblockseite ferner mit vier Ausnehmungen 30a, 30b, 30c und 30d versehen. Die Ausnehmungen 30a bis 30d liegen jeweils den Hohlformen 28a bis 28d gegenüber und sind zum Verteilerblock 22 hin offen. Die stationäre Formhälfte 14 ist ferner mit einem Kunststoffkanal versehen, der über am Boden der jeweiligen Ausnehmungen 30a bis 30d befindliche Öffnungen 32a, 32b, 32c und 32d mit den Hohlräumen 12a bis 12d verbunden ist und in Verbindung mit den Hohlräumen 12a bis 12d mit der Düse der (nicht gezeigten) Spritzgiessmaschine steht. Der Kunststoffkanal weist eine sogenannte Eingussstelle 34a auf, die unmittelbar mit der Düse der Spritzgiessmaschine verbunden ist, und einen Verteilungsabschnitt 34b, der sich von der Eingussstelle 34a verzweigt. Die Abschnitte des Verteilerabschnittes 34b, die an die Öffnungen 32a bis 32d angrenzen, werden jeweils von zugespitzten Rohren 36a, 36b, 36c und 36d gebildet. Heizwicklungen 38a, 38b, 38c und 38d sind jeweils um die Rohre 36a bis 36d gewickelt. Wie später im einzelnen beschrieben wird, werden die Rohre 36a bis 36d erhitzt, wenn die Heizwicklungen 38a bis 38d mit einem hochfrequenten Strom beaufschlagt werden. Der Verteilerblock 22 wird durch eine nicht gezeigte geeignete Heizeinrichtung auf die gewünschte Temperatur gebracht.

Wie bei einer herkömmlichen Heisskanal-Spritzgiessma-schine wird die aus der Düse der Spritzgiessmaschine in die Eingussstelle 34a injizierte Kunststoffschmelze über den Kunststoffkanal in die Hohlräume 12a bis 12d abgegeben. Im allgemeinen werden Hohlformplatte 26 und die bewegliche Formhälfte 16 gekühlt, und —sobald der Kunststoff in den Hohlräumen 12a bis 12d durch Abkühlen ausgehärtet ist, wird die bewegliche Formhälfte 16 von der stationären Formhälfte 14 zum Öffnen der Form 10 weggezogen. Dann können die in den Hohlräumen 12a bis 12d ausgebildeten und von den Kernabschnitten 17a bis 17d gehaltenen Erzeugnisse von der stationären Formhälfte 16 entnommen werden.

Die Heizwicklungen 38a bis 38d sind über eine Relais-Box 40 in Reihe miteinander mit der hochfrequenten Stromquelle 42 verbunden. Die hochfrequente Stromquelle 42 weist einen Gleichrichter 44 auf, der den Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle in einen (pulsierenden) Gleichstrom gleichrichtet, ein Festkörperrelais (solid state relay SSR) 45 zum Ein- und Ausschalten der Wechselstromquelle, eine Schalteinrichtung 46, die unter dem Einfluss einer Temperatursteuerschaltung 52, die später noch beschrieben wird, in sich wiederholender Weise öffnet und schliesst (einschaltet und ausschaltet), einen Übertrager (Transformator) 48, ei5

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nen Kondensator C, der parallel mit der Primärwindung des Transformators 48 geschaltet ist und eine Filterschaltung 50. Die Heizwicklungen 38a bis 38d sind an die Sekundärwicklung des Transformators 48 angeschlossen. Die Temperatursteuerschaltung 52 weist vier Thermoelemente 54a bis 54d auf, die die vorderen Endabschnitte der Spitzen oder Rohre 36a bis 36d berühren, um die Temperatur der vorderen Endabschnitte der Röhrchen 36a bis 36d anzuzeigen. Die Ausgangssignale von den Thermoelementen 54a bis 54d werden sukzessive in einen Verstärker 58 mit Hilfe einer Schalteinrichtung 56 eingegeben und danach in einen A/D-Umwand-ler 60. Die Temperaturinformation von den Thermoelementen 54a bis 54d wird in ein Digitalsignal mittels des A/D-Umwandlers 60 umgewandelt und dann unter der Kontrolle einer Steuerschaltung 62 in einem Speicher 64 gespeichert. An die Steuerschaltung 62 sind eine Schaltung 66 für die Eingabe einer Solltemperatur und eine Temperaturanzeigeschaltung 68 angeschlossen. Die Schaltung 66 gibt in die Steuerschaltung 62 eine Solltemperatur (Target-Temperatur) der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d ein, die bspw. mit Hilfe einer Wähleinrichtung vorgegeben wird. Die Solltemperatur wird in dem Speicher 64 unter dem Einfluss der Steuerschaltung 62 gespeichert. Die Steuerschaltung 62 liest die Temperaturinformation von den Thermoelementen 54a bis 54d aus, die in dem Speicher 64 gespeichert worden ist und im wesentlichen die Temperaturen der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d zu dieser Zeit widerspiegelt und sorgt dafür, dass eine Recheneinheit 70 einen Durchschnittswert bildet und die Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der mit Hilfe der Schaltung 66 eingegebenen Solltemperatur berechnet. Die Steuerschaltung 62 steuert in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der Solltemperatur einen Oszillator 72, wobei sich das Ausgangssignal des Oszillators 72 ändert. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist die hochfrequente Stromquelle derart ausgelegt, dass mehr Saft bzw. Leistung an die Heizwicklungen 38a bis 38d abgegeben wird, wenn die Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Bereiches erniedrigt wird. Demgemäss steuert die Steuerschaltung 62 den Oszillator 72 dahingehend, dass er mit einer niedrigeren Frequenz oszilliert, wenn die Differenz zwischen dem Durchschnittswert und der Solltemperatur grösser wird. In diesem Ausführungsbeispiel oszilliert der Oszillator 72 mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz. Das Ausgangssignal des Oszillators 72 wird mit Hilfe einer Verstärkerschaltung 74 stromverstärkt und steuert die Schalteinrichtung 46 der Hochfrequenz-Stromquelle 42 an. Wenn die Schalteinrichtung 46 in wiederholter Weise öffnet und schliesstmit einer Frequenz, die der Oszillatorfrequenz des Oszillators 72 entspricht, dann fliesst ein hochfrequenter Strom durch die Primärwicklung des Transformators 48, und ein hochfrequenter Strom wird in der Sekundärwicklung des Transformators 48 induziert, so dass die Heizwicklungen 38a bis 38d mit einem hochfrequenten Strom versorgt werden. Wenn ein hochfrequenter Strom durch die Heizwicklungen 38a bis 38d fliesst, werden die Rohre 36a bis 36d durch elektromagnetische Induktion aufgeheizt. Natürlich sind die Rohre 36a bis 36d aus einem Material hergestellt, das durch Hochfrequenz-Induktion erhitzt werden kann. Obwohl verschiedene Materialien dafür bekannt sind, sollte das Material der Rohre 36a bis 36d ausgewählt werden, indem den verschiedenen für die Rohre 36a bis 36d geforderten Eigenschaften Rechnung getragen wird. Bspw. müssen die Rohre 36a bis 36d hinsichtlich hohen Drücken und hohen Temperaturen widerstandsfähig sein. Vorzugsweise weist das Material der Rohre 36a bis 36d eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe magnetische Durchlässigkeit bei einer erhöhten Temperatur auf, und es ist ferner vorteilhaft, wenn die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Durchlässigkeit des Materials relativ gering ist. Bspw. können diese Forderungen mit dem für heisse Formen brauchbaren Stahl SKD-61,62 erfüllt werden. Die Temperatursteuerschaltung 52 wiederholt den Vergleich der Solltemperatur mit dem Durchschnittswert der Ist-Temperaturen der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d, die von den Thermoelementen 54a bis 54d eingegeben werden, und — während die erstere höher als die letztere ist — erhöht die Temperatursteuerschaltung 42 die Oszillatorfrequenz des Oszillators 72, sobald die Differenz kleiner zu werden beginnt. Wenn die Oszillatorfrequenz erhöht wird, steigt die Frequenz des durch die Primärwicklung des Transformators 48 fliessenden Stromes, wodurch die Frequenz des Stromes durch die Heizwicklungen 38a bis 38d steigt, so dass die den Heizwicklungen 38a bis 38d zugeführte Leistung sinkt. D.h., während die Ist-Temperatur an dem vorderen Endabschnitt der Rohre 36a bis 36d niedriger als die Solltemperatur ist, versorgt die Temperatursteuerschaltung 52 die Heizwicklungen 38a bis 38d mit einer Leistung, die gross ist, wenn die Differenz zwischen der Ist-Temperatur und der Solltemperatur gross ist, und die verringert wird, sobald die Ist-Temperatur sich der Solltemperatur nähert, so dass die Ist-Temperatur am vorderen Endabschnitt der Rohre in einer konvergenten Weise auf die Solltemperatur geführt wird. Auf der anderen Seite, wenn die Ist-Temperatur die Solltemperatur überschreitet, dann verringert die Temperatursteuerschaltung 52 die zu den Heizwicklungen 38a bis 38d zugeführte Leistung um einen Betrag, der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Ist-Temperatur und der Solltemperatur erhöht wird, so dass die Ist-Temperatur sich der Solltemperatur nähert. Die Temperaturanzeigeschaltung 68 zeigt die Ist-Temperatur der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d an, die Differenz zwischen der Ist-Temperatur und der Solltemperatur und dgl. Da die Rohre 36a bis 36d selbst Hitze in dem System dieser Ausführungsform erzeugen, indem die Rohre 36a bis 36d durch Hochfrequenzinduktion erhitzt werden, ist das thermische Ansprechen im Vergleich zu einem System, indem die Rohre mit Hilfe von Widerstandsheizwicklungen durch Wärmeübertragung erhitzt werden, schneller, und die Temperatur der Rohre kann präzise ohne Verzögerung in Folge von Wärmeübertragung, Ringströmen oder dgl. gesteuert werden.

SSR 45 ist mit der Steuerschaltung 62 verbunden und wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne geöffnet und geschlossen. Bspw. wird SSR 45 alle 0,5 Sekunden für 10 Millisekunden geöffnet. D.h., dass die Steuerschaltung 62 die Wechselstromquelle mit einer vorgegebenen Frequenz einschaltet, um das Ausgangssignal der Hochfrequenz-Stromquelle 42 zu unterbrechen und dafür sorgt, dass die Temperaturinformation aus den Thermoelementen 54a bis 54d in dem Speicher 64 gespeichert wird, so dass das Temperatursignal von den Thermoelementen 54a bis 54d ohne Einfluss des durch die Heizwicklungen 38a bis 38d nahe der Thermoelemente 54a bis 54d aufgebauten hochfrequenten Magnetfeldes ausgelesen werden kann. Obwohl die Periode und die Zeitspanne für das Öffnen von SSR 45 nicht auf die oben angegebenen Werte begrenzt werden muss, wird die Frequenz der Temperaturanzeige zu niedrig, was vom Standpunkt der Temperatursteuerung insbesondere in dem ein ausgezeichnetes thermisches Ansprechverhalten zeigenden vorliegenden System nicht bevorzugt wird. Ferner, wenn die Periode, mit der SSR 45 geöffnet wird, übertrieben kurz ist und/oder die Zeitspanne, während der SSR 45 jedesmal geöffnet wird, übermässig lang wird, wird die Zeit, während der die Heizwicklungen 38a bis 38d mit Strom versorgt werden, verkürzt, um die Zeit zu verlängern, die benötigt wird, um die Temperatur der Rohre 36a bis 36d auf die gewünsch-

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o te Temperatur anzuheben. Daher sollte die Periode, in der SSR 45 geöffnet wird, und die Zeitspanne, während der SSR 45 jedesmal geöffnet ist, entsprechend den obigen Überlegungen gewählt werden.

SSR 45 ist vorzugsweise ein Nulldurchgangstyp, der nicht öffnet, bis die Spannung der Wechselstromquelle Null wird, selbst dann nicht, wenn ein Öffnungssignal aus der Steuerschaltung 62 eingegeben wird, und der nicht schliesst, bis die Spannung der Wechselstromquelle Null wird, selbst dann nicht, wenn ein Schliesssignal aus der Steurschaltung 62 eingegeben wird.

Die Steuerschaltung 62 maximiert die an die Heizwicklungen 38a bis 38d für eine vorgegebene Zeitspanne in Abhängigkeit von einem Signal aus der (nicht gezeigten) Spritzgiessmaschine abzugebenden Leistung, wie später noch im einzelnen beschrieben wird.

Im allgemeinen wird die Steuerschaltung 62 einen Mikroprozessor umfassen. Der Betrieb des Mikroprozessors zur Ausführung der oben beschriebenen Steuerung wird anhand des in Fig. 6 dargestellten Flussdiagrammes beschrieben.

Die Steuerschaltung 62 (Mikroprozessor) in Fig. 6 öffnet SSR 45 und liest zur selben Zeit nacheinander die Ausgangssignale To der Thermoelemente 54a bis 54d unter Zuhilfenahme der Schalteinrichtung 56 und berechnet einen Durchschnittswert MTo der Ausgangssignale To (Stufe Sl). In der Stufe S2 berechnet die Steuerschaltung 62 die Differenz X zwischen der Solltemperatur St und dem Durchschnittswert MTo der Ausgangssignale To der Thermoelemente 54a bis 54d. Dann bestimmt die Steuerschaltung 62, ob die Solltemperatur höher als der Durchschnittswert MTo ist (ob also die Differenz X positiv ist). Das geschieht in Stufe S3. Wenn die Differenz X grösser als Null (positiv) ist, addiert die Steuerschaltung 62 einen Wert a (2:0) entsprechend dem absoluten Wert der Differenz X zu einem Steuerwert C und gibt die Summe dieser Werte in den Oszillator 72 (Stufen S4 und S6). Wenn die Differenz X nicht grösser als 0 ist, zieht die Steuerschaltung 62 einen Wert a (^0) entsprechend dem absoluten Wert der Differenz X von dem Steuerwert C ab und gibt die Differenz in den Oszillator 72 (Stufen S5 und S6). Darauf bestimmt in Stufe S7 die Steuerschaltung 62, ob ein Startsignal zum Schliessen der Form aus der Spritzgiessmaschine eingegeben worden ist. Wenn nicht festgesellt wird, dass ein Startsignal zum Schliessen der Form eingegeben worden ist, dann kehrt die Steuerschaltung 62 zur Stufe Sl zurück und wiederholt die Stufen SI bis S7. Wenn festgestellt wird, dass ein Startsignal zum Schliessen der Form eingegeben worden ist, dann schaltet die Steuerschaltung 62 einen Zeitgeber T1 an (Stufe S8). Der Zeitgeber T1 bestimmt die Zeit, zu der die an die Heizwicklungen 38a bis 38 geführte Leistung maximiert ist, und wenn der Zeitgeber T1 abgelaufen ist (Stufe S9), dann maximiert die Steuerschaltung 62 den Steuerwert C und gibt ihn in den Oszillator 72 in der Stufe S10 ein, wobei gleichzeitig ein Zeitgeber T2 in Stufe SI 1 eingeschaltet wird. Der Zeitgeber T2 bestimmt das Zeitintervall, währenddem der Steuerwert C auf einem Maximalwert gehalten wird, d.h., das Zeitintervall, während dem die an die Heizwicklungen 38a bis 38d angelegte Leistung maximal gehalten wird, wobei der Steuerwert C maximal gehalten wird, bis der Zeitgeber T2 abgelaufen ist. Wenn der Zeitgeber T2 abgelaufen ist (Stufe S12), wird der Steuerwert C mi-nimalisiert bzw. zu Null gefahren (Stufe S12). In Stufe S14 wird dann festgestellt, ob der Durchschnittswert MTo der Ausgangssignale To der Thermoelemente 54a bis 54d unter die Solltemperatur ST gefallen ist. Für die Zeit, für die der Durchschnittswert MT grösser als die Solltemperatur ST ist, wird der Steuerwert C auf einem Minimalwert gehalten. Wenn der Durchschnittswert MTo kleiner als die Solltemperatur ST wird, kehrt die Steuerschaltung 62 zur Stufe S2 zu668 220

rück, um die Temperatur der Rohre 36a bis 36d zu steuern, derart, dass der Durchschnittswert MTo in konvergierender Weise an die Solltemperatur ST herangeführt wird.

Der Zeitgeber T1 dient zur Festlegung der Zeit, während der die an die Heizwicklungen 38a bis 38d geführte Leistung maximalisiert ist, und der Zeitgeber T2 dient zur Festlegung der Dauer, während der die an die Heizwicklungen 38a bis 38d geführte Leistung auf einem Maximalwert gehalten wird, wobei die Zeiten derart eingestellt sind, dass der Kunststoff nahe der Öffnungen geschmolzen ist, um eine Einspritzung unmittelbar vor jedem Spritzhub zu ermöglichen, wobei die Art des Kunststoffes, die Normaltemperatur (d.h. die Solltemperatur) die Zeit für den Formzyklus und dgl. zu berücksichtigen sind. Wenn die Heizwicklungen 38a bis 38d unmittelbar vor jedem Spritzhub mit grosser Leistung beaufschlagt werden, kann die Normaltemperatur (die Solltemperatur) unterhalb der kritischen Temperatur eingestellt werden, bei der das Ziehen von Fäden und ein Tropfen nicht auftreten können und gleichzeitig ein Verstopfen der Öffnung vermieden wird, so dass Störungen an der Öffnung bis zu einem gewissen Grade akzeptiert werden können, wodurch die Anforderungen an die Genauigkeit der Temperatursteuerung zurückgeschraubt und demgemäss die Temperatursteuerung erleichtert wird.

Obwohl in dem in Fig. 6 gezeigten Flussdiagramm der Steuerwert C maximalisiert wird, um die an die Heizwicklungen 38a bis 38d angelegte Leistung für den Einspritzvorgang zu maximalisieren, muss die an die Heizwicklungen 38a bis 38d für den Einspritzvorgang angelegte Leistung so lange nicht den Maximalwert annehmen, so lange er ausreicht, den gewünschten Temperaturanstieg im Kunststoff zu erhalten. In diesem Fall wird anstelle der Maximalisierung des Steuerwertes C in Stufe S10 ein Wert a entsprechend dem gewünschten Temperaturanstieg im Kunststoff dem Steuerwert C hinzugefügt und die Summe aus beiden in den Oszillator 72 als Steuerwert C eingegeben.

Obwohl in dem in Fig. 6 gezeigten Flussdiagramm das Startsignal zum Schliessen der Form ein Signal aus der Spritzgiessmaschine ist, kann es sich bei dem Signal aus der Spritzgiessmaschine um irgendein Signal handeln, so lange es sich um ein Ausgangssignal aus der Spritzgiessmaschine zu einer bestimmten Zeit in jedem Spritzzyklus handelt.

Figur 2 zeigt im einzelnen den Aufbau des Austrittsrohres 36a sowie der damit verbundenen Teile, wobei dieses Austrittsrohr stellvertretend für die anderen Austrittsrohre 36b bis 36d steht.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das Rohr bzw. die Spitze 36a eine Bohrung 80 auf, die einen Teil des an die Öffnung bzw. Austrittsstelle angrenzenden Kunststoffkanals bildet. Die Bohrung 80 verjüngt sich zum vorderen Ende hin (das ist die Seite, die der Öffnung 32a benachbart ist) und hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Öffnung 32a an dem unmittelbar an die Öffnung 32a angrenzenden Abschnitt ist. Das Rohr 36a ist mit einem Paar ringförmiger Vorsprünge 82a und 82b an den entgegengesetzten endseitigen Stirnflächen versehen. Das Rohr 36a hegt nach Sandwich-Manier unter Druck zwischen dem Verteilerblock 22 und der Hohlformplatte 26, und die Vorsprünge 82a und 82b werden leicht verformt, um zu verhindern, dass der geschmolzene Kunststoff zwischen den Kontaktflächen entweicht. Es können auch andere Dichtungsmittel wie z.B. ein O-Ring verwendet werden. Ferner verengt der Vorsprung 82b an der vorderen Stirnfläche des Rohres 36a die Kontaktfläche zwischen dem Rohr 36a und der Hohlformplatte 26, so dass die vom vorderen Ende des Rohres 36a auf die Hohlformplatte 26 zu übertragende Wärmemenge reduziert wird. Das Rohr 36a ist am vorderen Endabschnitt mit einer Ausnehmung 84 zur Aufnahme der Spitze des Ther-

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moelementes 54a versehen. Die Heizwicklung 38a und das Thermoelement 54a sind in einem Gehäuse 86 untergebracht, das aus einem Metall besteht, das für ein Hochfrequenzschild sehr wirksam ist. Die Leitungen 88a der Heizwicklung 38a und die Leitungen 88b des Thermoelementes 54a erstrecken sich durch ein einstückig mit dem Gehäuse 86 verbundenes Abschirmrohr 90 zur Relais-Box 40. Die Heizwicklung 38a hat im Kern einen Metalldraht bspw. aus Silber, Silberlegierungen, Kupfer oder dgl., das in hohem Masse leitfähig und gegenüber Korrosion resistent ist, wobei dieser Metalldraht von einem Isoliermaterial umgeben wird. , Die Heizwicklung 38a ist im allgemeinen einige Male bis zu zehnmal oder mehr um das Rohr 36a gewickelt, was von der Grösse des Rohres 36a abhängt. Da der hintere Endabschnitt des Rohres 36a durch Wärmeübertragung vom Verteilerblock 22 her erwärmt und der vordere Endabschnitt des Rohres 36a durch Wärmeübertragung zur Hohlformplatte 26 gekühlt wird, sollte die Heizwicklung um das Rohr 36a so nahe wie möglich am vorderen Ende des Rohres liegen, so dass der magnetische Fluss von der Heizwicklung 38a zum vorderen Endabschnitt des Rohres 36a hin konzentriert wird.

Wenn das Rohr lang ist und eine relativ grosse Wärmemenge von dem Mittelabschnitt des Rohres verschwindet, kann die Heizwicklung 38a am vorderen Endabschnitt des Rohres dicht und am Mittelabschnitt und am hinteren Endabschnitt des Rohres dünn um das Rohr gewickelt werden. Obwohl die Temperatur des vorderen Endabschnittes des Rohres 36a kaum davon beeinflusst wird, ob die Heizwicklung 38a in innigem Kontakt mit der Aussenfläche des Rohres 36a steht, beeinflusst die Position der Heizwicklung 38a in der Längsrichtung des Rohres 36a und die Dichte der Wicklungen der Heizwicklung 38a wesentlich die Temperatur am vorderen Endabschnitt des Rohres 36a. Daher wird vorzugsweise die Heizwicklung 38a am Rohr 36a befestigt. Die Heizwicklung 38a kann bspw. durch einen hitzebeständigen Klebstoff am Rohr 36a befestigt werden. Auf der anderen Seite kann auch eine spiralförmige Nut 90 in die Aussenfläche des Rohres 36a gemäss dem gewünschten Wicklungsmuster geschnitten werden, wobei dann die Heizwicklung 38a entlang der spiralförmigen Nut 90 wie in Fig. 4 gezeigt gewickelt wird.

Die Relais-Box 40 hat ein Verbindungsstück, um die Sekundärwicklung des Transformators der Hochfrequenzstromquelle 42 anzuschliessen, sowie Verbindungsstücke 101,102, 103 und 104, um jeweils die Heizwicklungen 38a bis 38d an-schliessen zu können. Die Verbindungsstücke bzw. Kupplungen 101 bis 104 sind mit der Kupplung 100 in Reihe miteinander verbunden. Verbindungen bzw. Kupplungen 111, 112,113 und 114 zum jeweiligen Anschluss an eine Schaltung für die Einstellung der Eingussöffnungen sind jeweils parallel zu den Kupplungen 101 bis 104 geschaltet. Durch Verbinden der Schaltung(en) für die Einstellung der Eingussöffnungen mit der ausgewählten zugehörigen Kupplung(en) kann die Temperatur der Rohre 36a bis 36d individuell gesteuert werden. Nach Figur 1 sind Kondensatoren 105 parallel zu den Heizwicklungen 38a und 38c mit Hilfe der Kupplungen 111 und 113 bspw. geschaltet. In diesem Falle wird die Temperatur der Rohre 36a und 36c, um die die Heizwicklungen 36a und 36c gewickelt sind, erhöht, während die Temperatur der Rohre 36b und 36d, um die die anderen Heizwicklungen 38b und 38d gewickelt sind, erniedrigt wird. Wenn Windungen oder Widerstände parallel zu den Heizwicklungen 38a und 38c anstelle von Kapazitäten geschaltet werden, wird die Temperatur der Rohre 36a und 36c, denen die Heizwicklungen 38a und 38c zugeordnet sind, erniedrigt und die Temperatur der Rohre 36b und 36d, denen die anderen Heizwicklungen 38b und 38d zugeordnet sind, erhöht.

D.h., dass durch Parallelschaltung von einem oder mehreren Einstellkreisen für die Eingussöffnung bzw. die Eingussöffnungen wie z.B. Kondensatoren, Spulen, Widerstände oder dgl. mit der ausgewählten bzw. den ausgewählten Heizwicklungen die Verteilung der Leistungen an die Heizwicklungen 38a und 38d geändert und die Temperatur der Rohre 36a bis 36d individuell erhöht und erniedrigt werden kann. Wenn bspw. die Temperatur eines der Rohre 36a bis 36d aus einem bestimmten Grund niedriger sein soll als die Temperatur der anderen Rohre, so kann ein Kondensator parallel zu der dem Rohr zugeordneten Heizwicklung mit Hilfe der Kupplung für die Einstellung der Eingussöffnung geschaltet werden, so dass die Heizwicklung mit einer grösseren Leistung als die anderen Heizwicklungen versorgt wird. Auf der anderen Seite kann eine Spule oder ein Widerstand parallel mit der dem jeweiligen Rohr zugeordneten Heizwicklung mit Hilfe der Kupplung für die Einstellung der Eingussöffnung geschaltet werden, wenn die Temperatur eines der Rohre 36a bis 36d höher als die Temperatur der anderen Rohre aus einem bestimmten Grund sein soll, so dass die betroffene Heizwicklung mit einer kleineren Leistung als die anderen Rohre versorgt wird. Kondensatoren, Spulen und Widerstände können zusammen in einer Kombination miteinander verwendet werden, soweit dies gewünscht wird. Wenn jedoch ein Widerstand als Schaltkreis für die Einstellung der Eingussöffnung verwendet werden soll, findet ein Leistungsverlust statt. Aus diesem Gesichtspunkt heraus sind Kondensator oder Spule einem Widerstand überlegen. Das Mass der Temperaturänderung, die mit dem Einstellkreis für die Eingussöffnung erzeugt wird, hängt von dem Wert des jeweiligen Einstellelementes ab. Ein Einstellkreis mit einem bestimmten Wert kann von dem Bedienungsmann unter Berücksichtigung der Temperaturanzeige oder des Kunststoffzustandes an der jeweiligen Eingussöffnung ausgewählt und manuell mit der jeweiligen Kupplung verbunden werden. Andererseits kann eine Vielzahl von Einstellkreisen für jede Heizwicklung vorgesehen sein, so dass einer von diesen wahlweise in Übereinstimmung mit der Differenz und der Temperatur zwischen Rohren 36a bis 36d angeschlossen wird. Im letzteren Fall kann die aus den Einstellkreisen ausgewählte, mit Hilfe der in Fig. 5 gezeigten Steuerschaltung 62 automatisch angeschlossen werden. D.h., dass in der Relais-Box 40a, die in Fig. 5 gezeigt ist, die Einstellkreise jeweils Relais 121, 122,123 und 124 umfassen, von denen jedes sechs feste Kontakte und einen einzigen beweglichen Kontakt hat, der wahlweise mit einem der festen Kontakte verbunden ist. Fünf der sechs festen Kontakte eines jedes Relais sind mit Kondensatoren unterschiedlichen Wertes verbunden, und der andere feste Kontakt ist offen. Die Relais 121 bis 124 werden durch eine Ansteuerungsschaltung 125 angesteuert, die durch die Steuerschaltung 62 gesteuert wird. Die Steuerschaltung 62 steuert die Relaisansteuerungsschaltung 125 derart, dass die Relais 121 bis 124 von den Kondensatoren den Ausgewählten parallel mit der Heizwicklung 83a bis 38d in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Temperaturen der Rohre 36a bis 36d, die von den Thermoelementen 54a bis 54d angegeben werden, verbinden.

Obwohl die Dicke der Leitungen, die in die Spritzform 10 münden, praktisch begrenzt ist, sollte vorzugsweise die Leitung zwischen der Hochfrequenzstromquelle und der Relais-Box 40 so dick wie möglich sein und einen möglichst geringen Hochfrequenzwiderstand aufweisen und sollte die Relais-Box 40 möglichst nahe an der Spritzform 10 angeordnet sein, so dass die Widerstandsverluste der Leitung zwischen der Hochfrequenzstromquelle und den Heizwicklungen 38a bis 38d einschliesslich des Skin-Effektes minimalisiert sind.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung die Temperatur der Rohre 36a bis 36d auf die Normaltemperatur

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(Solltemperatur) nach jedem Spritzschub (nach Ablauf der vom Zeitgeber T2 vorgegebenen Zeit) durch Minimalisie-rung des Steuerwertes C oder Unterbrechung der Stromversorgung zu den Heizwicklungen 38a bis 38d erniedrigt wird, kann die Temperatur der Rohre 36a bis 36d zwangsläufig auf die Normaltemperatur durch Kühlen der Rohre 36a bis 36d mit Wasser oder dgl. erniedrigt werden.

Dies kann mit einem Kühlmittel bewerkstelligt werden, das durch eine Kühlleitung P fliesst, die um das Rohr zwischen den Heizwicklungen wie in Fig. 7 gezeigt, gewickelt ist, oder indem die Heizwicklung aus einem rohrförmigen leitfa-higen Bauteil 38a' hergestellt und ein Kühlmittel durch dieses rohrförmige leitfähige Bauelement geschickt wird, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. In letzterem Falle kann der mit den Rohren 36a bis 36d in Verbindung stehende Aufbau davor bewahrt werden,, zu kompliziert auszufallen, und gleichzeitig kann eine Oxidation der Heizdrähte verhindert werden.

Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für das Rohr und die damit verbundenen Teile. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rohr 36a mit einem Flansch 93 an seiner Oberseite versehen, und die Heizwicklung 38a wird durch ein Gehäuse 86 mit Hilfe eines Füllstoffes 91 gehalten, wobei eine wärmeisolierende Luftschicht 92 von etwa 1 mm Dicke zwischen der Aussenfläche 94 des Rohrabschnittes 36a unterhalb des Flansches 93 und der Heizwicklung 38a ausgebildet ist. Die Aussenfläche des Gehäuses 86 steht in Kontakt mit der Hohlformplatte 26.

Da bei dieser Ausführungsform die Wärmeübertragung von dem Rohr 36a auf die Heizwicklung 38a durch die wärmeisolierende Luftschicht 92 begrenzt und die Wärme der Wärmewicklung 38a über den Füllstoff 91 und das Gehäuse 86 an die Hohlformplatte 26, die normalerweise gekühlt ist, abgeführt wird, kann die Wärmewicklung 38a auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden. Daher sollten vorzugsweise der Füllstoff 91 und das Gehäuse 86 aus Materialien bestehen, die die Wärme sehr gut übertragen.

Die wärmeisolierende Luftschicht 92 beeinflusst kaum die Wirksamkeit der Heizung, solange die Dicke der Luftschicht 92 eine bestimmte Grenze nicht überschreitet. Bspw. beeinflusst eine wärmeisolierende Luftschicht von 1 mm Dicke kaum die Wirksamkeit der Heizung, wenn die Länge der Heizwicklung 20 mm, der Innendurchmesser der Heizwicklung 7 mm und der Aussendurchmesser derselben 9 mm betragen.

Eine Rohrleitung 59 aus einem Material wie z.B. Glimmer, das die Hochfrequenzinduktionserwärmung nicht beeinflusst, kann in der Heizwicklung 38a vorgesehen sein, um das Vergiessen mit Füllstoff 91 zu erleichtern.

Obwohl ferner in dem oben beschriebenen Beispiel das Gehäuse 86 zylindrisch ausgebildet ist und in Kontakt mit der Hohlformplatte 26 über die gesamte Aussenfläche steht, kann das Gehäuse 86 auch derart angeordnet werden, dass es mit der Hohlformplatte 26 nur über einen Teil der Aussenfläche, wie in Fig. 11 gezeigt (die eine Querschnittsansicht entlang der Linie A—A in Figur 10 darstellt), steht.

Das Rohr 36a kann von der Wicklungsanordnung (die von dem Gehäuse 86, dem Füllstoff 91, der Heizwicklung

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38a und dem Glimmerrohr 95 gebildet wird) trennbar sein oder mit ihr zu einem Stück verbunden sein.

Vorzugsweise ist das Gehäuse 86 aus einem nichtmagnetischen Material wie z.B. rostfreiem Stahl oder Aluminium hergestellt, und ist der Füllstoff ein keramisches Material.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerschaltung 62 mit einer Einrichtung zur Erfassung des Kurzschlusses an den Heizwicklungen 38a bis 38d ausgerüstet. Da der elektrische Widerstand der Heizwicklungen 38a bis 38d sehr klein ist, ergibt sich kaum eine Änderung des Widerstandes der Schaltung einschliesslich der Heizwicklungen 38a bis 38d, so dass es sehr schwierig ist, einen Kurzschluss der Heizwicklungen 38a bis 38d auf der Grundlage einer Stromänderung, Spannungsänderung oder dgl. zu erfassen. Daher ist die Steuerschaltung 62 mit einer Einrichtung zur Erfassung eines Kurzschlusses auf der Grundlage der Temperatur der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d versehen, die mit Hilfe der Thermoelemente 54a bis 54d erfasst wird, und der Änderungsfrequenz der Temperatur.

D.h., dass die Steuerschaltung 62 die an die Heizwicklungen 38a bis 38d geführte Leistung derart steuert, dass die Temperatur am vorderen Endabschnitt der Rohre 36a bis 36d mit einer hohen Geschwindigkeit zunimmt, während die Temperatur der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d niedriger wird als eine vorgegebene Bezugstemperatur (bspw. 150 °C) unterhalb des kritischen Temperaturbereiches, in dem ein Tropfen oder Fäden ziehen nicht auftritt, und so gesteuert wird, dass sie im wesentlichen im Spritztemperaturbereich oberhalb der vorgegebenen Referenztemperatur konstant bleibt. Wenn der Anstieg in der Temperatur eines oder mehrerer Rohre 36a bis 36d träge ist oder die Temperatur eines oder mehrerer Rohre 36a bis 36d sinkt, während die Temperatur der Rohre 36a bis 36d unterhalb der vorgegebenen Referenztemperatur ist, kann daher festgestellt werden, dass die dem Rohr zugeordnete Heizwicklung einen Kurzschluss aufweist. Wenn die Temperatur eines der Rohre 36a bis 36d mit einer Geschwindigkeit sinkt, die einen vorgegebenen Wert überschreitet, während die Temperatur der Rohre 36a bis 36d höher als eine vorgegebene Referenztemperatur hegt, kann weiterhin festgestellt werden, dass die dem Rohr zugeordnete Heizwicklung einen Kurzschluss aufweist.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel als Hochfrequenzstromquelle 42 eine kommotierte Schaltung verwendet wird, in der die Stromversorgung zunimmt, wenn die Frequenz sinkt, kann auch eine Schaltung verwendet werden, in der die Stromversorgung zunimmt, wenn die Frequenz zunimmt. Obwohl in dem oben beschriebenen Beispiel die Temperatursteuerschaltung 52 die Temperatur an den vorderen Endabschnitten der Rohre 36a bis 36d auf der Grundlage eines Vergleiches des Durchschnittswertes der Ist-Temperaturen der vorderen Endabschnitte der Rohre 36a bis 36d und der Solltemperatur steuert, kann die Temperatursteuerschaltung 52 auch derart ausgelegt sein, dass die Temperatur auf der Grundlage eines Vergleiches der Ist-Temperatur des vorderen Endabschnittes eines der Rohre 36a bis 36d und der Solltemperatur gesteuert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Heisskanal-Spritzgiessanlage mit einer Form, die eine stationäre und eine bewegliche Formhälfte sowie bei geschlossener Form eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist sowie einen Kunststoffkanal, der in Verbindung mit den Hohlräumen steht, wobei die Düse der Spritzgiessmaschine jedem Hohlraum über eine offene Eingussöffnung geschmolzenen Kunststoff zuführt, und eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Kunststoffkanals, um den Kunststoff im KunststofiEkanal in einem geschmolzenen Zustand zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kunststoffkanals nahe jeder Eingussöffnung aus einem Rohrkörper aus einem Material gebildet ist, das durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung erhitzbar ist, und dass die Heizeinrichtung eine Vielzahl von Hochfrequenz-Indukti-onsheizwicklungen aufweist, die jeweils um die Rohrkörper gewickelt sind und in Reihe miteinander verbunden sind, ferner eine Hochfrequenz-Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung der Hochfrequenzheizwicklungen mit Hochfrequenzstrom und eine Temperatursteuereinrichtung, die den Hochfrequenzheizwicklungen zugeführte Leistung aus der Hochfrequenz-Stromversorgungseinrichtung steuert in Abhängigkeit eines Temperatursignales aus einer Temperaturerfassungseinrichtung, wodurch die Temperatur der Rohrkörper auf eine Solltemperatur geregelt wird.
2. Spritzgiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Kupplungseinrichtung zum Verbinden eines Schaltkreises zur Einstellung der Eingussöffnung für jede Heizwicklung aufweist, wobei dieser Schaltkreis parallel zur zugehörigen Heizungswicklung geschaltet ist, um die Verteilung der Leistung an die Heizwicklung zu ändern.
3. Spritzgiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung mit einer Schalteinrichtung versehen ist, die die Stromversorgung zu den Heizwick-5 hingen von der Hochfrequenz-Stromversorgungseinrichtung mit einer vorgegebenen Periode für ein vorgegebenes Zeitintervall unterbricht und dass die Temperatursteuereinrichtung das Temperatursignal liest, während die Stromversorgung unterbrochen ist.

io 4. Spritzgiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursteuereinrichtung die Heizeinrichtung mit einer Leistung versorgt, die grösser ist als die, die benötigt wird, um die Temperatur der Rohrkörper auf die Solltemperatur zu fahren und zwar während einer Zeitspanne 15 in Abhängigkeit eines Signales aus der Spritzgiessanlage.
5. Spritzgiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Kurzschlusserfas-sungseinrichtung aufweist, die die Geschwindigkeit der Änderung in der Temperatur der Rohrkörper berechnet auf

20 der Grundlage des Temperatursignals aus der Temperaturerfassungseinrichtung, und die einen Kurzschluss der Heizwicklungen anzeigt auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Änderung der Temperatur der Rohrkörper und der Temperatur der Rohrkörper, die 25 durch das Temperatursignal repräsentiert wird.
6. Spritzgiessanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwicklungen von einem Haltekörper zur Ausbildung einer Wicklungsanordnung gehalten werden, wobei der Haltekörper derart angeordnet ist, dass die Heiz-

30 wicklung unter Ausbildung einer wärmeisolierenden Schicht gehalten wird, die zwischen der Heizwicklung und der Aus-senfläche des Rohrkörpers liegt.

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