DE102006047172A1

DE102006047172A1 - Wärmeregelungssystem für beheizte Bauteile von Vorrichtungen zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE102006047172A1
Application number: DE102006047172A
Authority: DE
Inventors: Dario Girelli; Peter Dal Bo
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2007-06-06
Also published as: ITTO20050841A1; CN1974180A; US20070119846A1

Abstract

Es wird hier ein Wärmeregelungssystem für beheizte Bauteile (N) einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien beschrieben, welches mit einem ersten Heizwiderstand (R1) und einem zweiten Heizwiderstand (R2) mit jeweiligen Thermoelementen (TC1, TC2) ausgestattet ist, welche dort hinzugefügt sind, aufweisend eine elektronische Steuereinheit (C) zum Steuern der ausfallsicheren elektrischen Versorgung der beiden Widerstände (R1, R2) entsprechend zu Signalen, welche von den jeweiligen Thermoelementen (TC1, TC2) her kommen. Die beiden Widerstände (R1, R2) sind unabhängig mit der Steuereinheit (C) verbunden, mit welcher die Thermoelemente (TC1, TC2) auch unabhängig verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien, welche zum Einbringen von flüssigem Kunststoffmaterial in eine Form mit beheizten Bauteilen ausgestattet sind, wie z.B. heißen Kammern und Spritzdüsen.

Stand der Technik

In dem europäischen Patent Nr. EP-B-1252998 ist ein beheiztes Bauteil dieser Art offenbart, das speziell durch eine Einspritzdüse gebildet wird, die mit einem ersten Heizwiderstand und einem zweiten Heizwiderstand ausgestattet ist, zu welchen operativ ein erster Temperatursensor und ein zweiter Temperatursensor jeweils hinzugefügt sind, die insbesondere aus Thermoelementen gebildet sind. Die beiden Widerstände und die beiden Thermoelemente sind, wobei die Modalitäten im Folgenden geklärt werden, mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, welche die Stromversorgung steuert, selektiv mit dem einen und/oder dem anderen der beiden Widerstände.

Beide Widerstände sind im Allgemeinen entlang der gleichen Zone der Einspritzdüse und bei dem gleichen radialen Abstand von ihrem Schmelzkanal angeordnet:
Auf diese Weise wird eine auswahlsichere Funktion bereitgestellt, dank welcher ein richtiger Betrieb des beheizten Bauteils (in dem vorliegenden Fall die Einspritzdüse) in dem Fall eines Defekts des ersten Widerstands oder des entspre chenden Thermoelements gewährleistet wird über eine Aktivierung der zweiten Spritzdüse (bzw. des zweiten Widerstands) mit dem hinzugefügten Thermoelement, um die Temperatur des eingespritzten Kunststoffmaterials auf den gesetzten Werten zu halten ohne jedes Risiko einer Verschlechterung des Gießvorgangs.

Da spezifische elektronische Steuereinheiten für die zuvorgenannte Ausfallsicherungslösung soweit nicht verfügbar sind, werden derzeit normale Steuereinheiten, welche für die beheizten Bauteile benutzt werden, mit einem einzigen Widerstand und einem entsprechenden einzigen Thermoelement verwendet. In diesem Fall entspricht die Verdrahtung der elektrifizierten Elemente demjenigen, was in dem Diagramm der 1 dargestellt ist, wobei mit R1 und R2 die beiden Heizwiderstände bezeichnet sind, mit TC1 und TC2 die entsprechenden beiden Thermoelemente bezeichnet sind, und durch C die Steuereinheit als ein Ganzes bezeichnet ist. Wie es gesehen werden kann, zieht die Verdrahtung eine parallele Verbindung der beiden Widerstände R1, R2 und die Verbindung von nur einem der beiden Thermoelemente, z.B. demjenigen, welches mit TC1 bezeichnet ist, mit der Steuereinheit C in Betracht. Das andere Thermoelement TC2 wird mit der Steuereinheit C nur in dem Fall eines Ausfalls des ersten Thermoelements TC1 verbunden.

Diese Lösung ermöglicht deutlich nur einen teilweisen Vorteil, welcher sich aus dem Verwenden einer ausfallsicheren Einspritzdüse (oder heißen Kammer) insoweit ergibt, als in dem Fall eines Ausfalls des Thermoelements TC1 oder in dem Fall eines Kurzschlusses des Widerstands R1 das funktionelle Wiederherstellen des beheizten Bauteils (und damit die Wiederaufnahme der Produktion) durch Verbinden des anderen Thermoelements TC2 und durch Aktivieren des anderen Widerstands R2 einen manuellen Schalteingriff erfordert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu überwinden, wobei eine automatische Erneuerung des richtigen Betriebs des beheizten Bauteils ermöglicht wird, und somit Unterbrechungen in der Produktionsaktivität in dem Fall eines Ausfalls eines oder des anderen der Widerstände und/oder in dem Fall eines Defekts eines oder des anderen der Thermoelemente zu vermeiden, ohne dass irgendein menschlicher Eingriff erforderlich ist.

Dieser Zweck bzw. diese Aufgabe wird dank eines Systems zur Wärmeregulierung gelöst, wie es in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, gekennzeichnet durch eine besondere Verdrahtung, die darin besteht, dass jeder der zuvorgenannten ersten und zweiten Widerstände unabhängig mit der Steuereinheit verbunden ist und jedes der zuvorgenannten ersten und zweiten Thermoelemente unabhängig mit der Steuereinheit verbunden ist.

Gemäß der Erfindung kann die Steuereinheit ein Paar von unabhängigen Wärmereglern umfassen, welcher jeder mit einem jeweiligen Widerstand und mit dem entsprechenden Thermoelement gekoppelt ist, oder aber einen einzigen Wärmeregler, der fähig ist, beide Widerstände mit den entsprechenden Thermoelementen zu verwalten bzw. zu steuern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In dem Satz Zeichnungen ist:
1 ein Diagramm, welches das derzeit sich in Verwendung befindende Verdrahtungssystem, das oben in Bezug auf den bekannten Stand der Technik beschrieben wurde, zwischen einem beheizten Bauteil einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien und der entsprechenden elektronischen Steuereinheit zeigt; und
2 ein ähnliches Diagramm zu demjenigen der 1, welches das Verdrahtungssystem gemäß der Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der 2 werden die gleichen Bezugszeichen für die Teile verwendet, welche mit Bezug auf den bekannten Stand der Technik, der in der 1 dargestellt ist, schon beschrieben wurden. Das ausfallsichere beheizte Bauteil N der Einspritzvorrichtung, z.B. eine Einspritzdüse, ist mit einem ersten Heizwiderstand R1 und einem zweiten Heizwiderstand R2 ausgestattet, zu jedem von welchen ein jeweiliges Steuer-Thermoelement TC1, TC2 gehört. Die elektrischen Anschlüsse der beiden Widerstände R1, R2, welche im Allgemeinen entlang der gleichen Zone der Einspritzdüse und bei dem gleichen radialen Abstand von dem Schmelzkanal davon angeordnet sind, sind auf eine unabhängige Art und Weise mit der Steuereinheit C über jeweilige Paare von Leitern verbunden und sind elektrisch gegen mögliche Kurzschlüsse geschützt mittels jeweiliger Einrichtungen für die Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung, typischerweise aus zwei Sicherungen F1, F2 gebildet. Die beiden Thermoelemente TC1, TC2 sind auch jedes unabhängig an ihren entsprechenden elektrischen Anschlüssen mit der Steuereinheit C durch jeweilige Paare an Leitern verbunden.
Die Steuereinheit C ist insoweit nicht im Detail dargestellt, als sie innerhalb der Reichweite eines Fachmanns des Gebiets liegt. Für die Zwecke der Erfindung ist es ausreichend, klarzustellen, dass sie ein Paar von unabhängigen Wärmereglern umfassen kann, welcher jeder operativ zu einem jeweiligen Widerstand und einem entsprechenden Thermoelement gehört, oder aber einen einzigen Wärmeregler, der fähig ist, die Signale zu verwalten, welche von beiden der Thermoelemente her kommen. Die beiden Alternativen unterscheiden sich voneinander, was die unterschiedlichen Dynamiken im Verhalten in dem Fall eines Auftretens eines Betriebsausfalls von einem der beiden Widerstände betrifft, wie es im Folgenden klargestellt wird.
Im ersten Fall, das heißt in dem Fall, in welchem die Steuereinheit C ein Paar von unabhängigen Wärmereglern enthält, erfährt in dem Fall eines Ausfalls eines Widerstandes R1 die physikalische Antwort des beheizten Bauteils N eine natürliche Variierung in den Dynamiken der thermischen Antwort, welche unabhängig durch beide der Wärmeregler der Steuereinheit C auf der geschlossenen Schlaufe des Signals erfasst wird, welches von dem entsprechenden Thermoelement TC1 her kommt, so dass der Wärmeregler, welcher zu dem anderen Widerstand R2 gehört, fortfahren wird, betrieben zu werden durch nochmaliges Verarbeiten der PID-Parameter (bzw. Proportional-Integral-Differential-Parameter) zur Steuerung des Widerstands, während der zweite Wärmeregler sich selbst in einen Fehlerzustand setzen wird.
In dem Fall eines Ausfalls des Thermoelements TC1 dagegen wird der dazugehörige Wärmeregler den Fehler signalisieren und wird sich selbst automatisch in einen „Sklaven"-Zustand setzen, d.h. in den Dienst des Wärmereglers, welcher zu dem funktionierenden Thermoelement TC2 gehört, wobei fortgefahren wird, den Widerstand R1 anzutreiben, nicht länger gemäß seiner eigenen Verarbeitung der PID-Berechnung, sondern in Antwort auf den Wärmeregler, welcher zu dem funktionierenden Thermoelement TC2 gehört. Kurz gesagt wird der Widerstand R1 in der möglichen Situation automatisch durch das Thermoelement TC2 gesteuert. Auf ähnliche Art und Weise wird in dem Fall eines Ausfalls des Thermoelements TC2 der Widerstand R1 automatisch durch das Thermoelement TC1 gesteuert werden.
In dem Fall dagegen, in welchem die Steuereinheit C einen einzigen Wärmeregler umfasst, der fähig ist, die Information von beiden der Thermoelemente TC1, TC2 zu verwalten, erfährt in dem Fall, in welchem ein Ausfall eines Widerstands R1 auftritt, die physikalische Antwort des beheizten Elements N eine natürliche Variierung in den Dynamiken der thermischen Antwort, welche durch den Wärmeregler in geschlossener Schlaufe auf den Signalen erfasst werden kann, welche von beiden der Thermoelemente TC1, TC2 her kommen. Der Wärmeregler wird fortfahren, betrieben zu werden durch nochmaliges Verarbeiten der PID-Parameter zur Steuerung des Widerstands R2, wobei der Ausfall bzw. Fehler signalisiert wird.
In dem Fall eines Ausfalls des Thermoelements TC1 wird der Wärmeregler den Fehler signalisieren und wird mit dem Verarbeiten der PID-Berechnung in geschlossener Schlaufe auf der Messung der Temperatur fortfahren, welche durch das funktionierende Thermoelement TC2 ausgeführt wird.
Die Ausfall-Identifizierungstechniken werden hier insoweit nicht im Detail beschrieben, als sie nicht den Gegenstand der Erfindung bilden.
Ebensowenig wird die spezifische Ausgestaltung des Wärmereglers oder jedes Wärmereglers der Steuereinheit C insoweit im Detail beschrieben werden, als sie innerhalb der Reichweite eines Fachmanns des Gebietes liegt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, klarzustellen, dass der Wärmeregler oder jeder Wärmeregler Ausgangsverstärker der Signale aufweisen kann, welche von den Thermoelementen TC1, TC2 her kommen, wobei die Verstärker am Eingang mit einem Block für die Erfassung und die Behandlung der entsprechenden Signale versehen sind, welcher mit einem Block zur Regelung und Steuerung verbunden ist, welcher wiederum mit einem Block zur Verwaltung der Stromversorgung der beiden Widerstände R1, R2 verbunden ist.
Es ist anzumerken, dass in einer möglichen Variante der Erfindung die Sicherungen F1, F2, welche zu den beiden Widerständen R1, R2 gehören, auch parallel mit der Stromversorgungseinrichtung verbunden sein können.

Claims

Wärmeregelungssystem für beheizte Bauteile (N) einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien, welches mit einem ersten Heizwiderstand (R1) und einem zweiten Heizwiderstand (R2) ausgestattet ist, welche allgemein an der gleichen Zone des beheizten Bauteils (N) vorgesehen sind, und mit einem ersten Temperatursensor und einem zweiten Temperatursensor, welche insbesondere aus Thermoelementen (TC1, TC2) bestehen, welche operativ dem ersten Heizwiderstand (R1) und dem zweiten Heizwiderstand (R2) jeweils hinzugefügt sind, und einer elektronischen Steuereinheit (C), welche mit dem ersten und dem zweiten Widerstand (R1, R2) und mit dem ersten und dem zweiten Thermoelement (TC1, TC2) zum Steuern einer ausfallsicheren elektrischen Versorgung der Widerstände (R1, R2) entsprechend zu Signalen verbunden ist, welche von den Thermoelementen (TC1, TC2) her kommen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder von dem ersten und dem zweiten Widerstand (R1, R2) unabhängig mit der Steuereinheit (C) verbunden ist und jedes von dem ersten und dem zweiten Thermoelement (TC1, TC2) unabhängig mit der Steuereinheit (C) verbunden ist.
System zur Wärmeregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen jedem von dem ersten und dem zweiten Widerstand (R1, R2) und der Steuereinheit (C) eine jeweilige Einrichtung (F1, F2) zum Unterbrechen der elektrischen Versorgung in dem Falle eines Kurzschlusses umfasst.
System zur Wärmeregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (C) zwei unabhängige Wärmeregler umfasst.
System zur Wärmeregelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es derart voreingerichtet ist, dass sich der Wärmeregler beim Auftreten eines Ausfalls eines Thermoelements (TC1, TC2), welches mit einem von den beiden Wärmereglern verbunden ist, automatisch selbst in den Dienst des anderen Wärmereglers setzt.
System zur Wärmeregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (C) einen einzigen Wärmeregler umfasst.