DE3307742A1

DE3307742A1 - Steuerung fuer eine dielektrische heizung in einer blasformmaschine

Info

Publication number: DE3307742A1
Application number: DE19833307742
Authority: DE
Inventors: Fred James Felicity Ohio Croswell; Charles Phillip Bethel Ohio Shinkle
Original assignee: Cincinnati Milacron Inc 45209 Cincinnati Ohio; Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1983-09-22
Also published as: GB2116789B; GB2116789A; JPH0410719B2; DE3307742C2; FR2522914A1; CA1186113A; FR2522914B1; GB8306165D0; JPS58184292A; US4420670A

Description

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Case 8208 F ·..· : "..*".." \.'\.· 3307742

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4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 4S209_a U.S.A.

Steuerung für eine dielektrische Heizung in einer Blasformmaschine»

Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine Anlage zum Erzeugen von Gegenständen aus thermoplastischen Gegenstandsvorformlingen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von thertnopTastischen Vorformlingen in einer Formvorrichtung, welche als Wiederaufheiz- und Blastyp bekannt ist.

In Anlagen des Wiederaufheiz- und Blastyps werden Gegenstandsvorformlinge in eine Transportvorrichtung eingeführt, durch einen Ofen hindurchgefUhrt, in dem die Temperatur des Vorformlings auf die molkulare Orientierungstemperatur angehoben wird, weiter vorwärts bewegt in eine Blasformstation und innerhalb von Formhohlräumen in der Blasformstation durch Einblasen eines Expansions-fluids biaxial in die Form der fertigen Artikel expandiert. Die fertigen Artikel werden dann aus der Vorrichtung ausgeworfen, um gesammelt zu werden.

Nachdem das verwendete thermoplastische Material ein schlechter Wärmeleiter ist, stellt das Erwärmen der Vorformlinge den zeitaufwendigsten Abschnitt des gesamten Produktionsprozesses dar. Sowohl Konvektion als auch Wärmestrahlung unterliegen dem gleichen begrenzenden Faktor, d. h. der Anhebung der Temperatur des Materials an der Oberfläche des Vorformlings über die Temperatur innerhalb der Wandung des Vorforml*ings. Exzessives Erwärmen an der Oberfläche kann zur Folge haben_s daß sich das Material kristallisiert, was im Extremfall eine normale Expansion

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verhindert und jedenfalls den gewünschten Eigenschaften des fertigen Artikels abträglich ist. Weiterhin bringt sowohl die Konvektion als auch die Strahlungserhitzung einen Energieaufwand mit sich, der wesentlich höher ist, als er notwendig ist, nur um die Temperaturen des Materials des Vor- formlings auf das gewünschte Niveau anzuheben. Die Anmelderin hat eine Vorrichtung zum dielektrischen Erwärmen geschaffen, welche die vorgenannten Nachteile der Konvektions- und Strahlungserhitzung hinsichtlich Produktqualität und Energie-Ineffizienz überwindet. Die dielektrische Erwärmung bewirkt eine Selbsterhitzung des Material durch Induktion einer Bewegung der inhärent polarisierten Moleküle innerhalb des Material, indem das Material einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Nachdem diese Wechselfelder normalerweise im Hochfrequenzbereich betrieben werden, ist eine geeignete Steuerung eines Hochfrequenzgenerators zur Verwendung in einer Blasformeinrichtung erforderlich und bislang nicht bekannt.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, um die dielektrische Erwärmung von thermoplastischen Gegenstandsvorformlingen in Gegenstandsformeinrichtungen des Aufheiz- und Blastyps zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine" Vorrichtung zum selektiven zeitgesteuerten oder stromgesteuerten dielektrischen Erwärmen von thermoplastischen Vorformlingen in Gegenstandsformeinrichtungen des Aufheiz- und Blastyps zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine gesteuerte dielektrische Heizvorrichtung zu schaffen, welche auf die erwartete elektrische Belastung zum selektiven zeitgesteuerten oder stromgesteuerten dielektrischen Er hitzen von thermoplastischen Vorformlingen in Gegenstands formeinrichtungen des Aufheiz- und Blastyps anspricht.

-Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden

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-8-aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Im Einklang mit den vorgenannten Zielen ist ein Steuersystem für eine dielektrische Heizstation einer Gegenstands-δ formmaschine des Aufheiz- und Blastyps vorgesehen. Die Heizstation ist mit einer Vielzahl von Elektrodenpaaren versehen, welche innerhalb der Station Aufheizpositionen definieren. Die Elektrodenpaare werden über einen Hochfrequenzgenerator erregt, der einen Belastungsstromsensor aufweist und eine Eingangsschaltung, welche auf ein Steuersignal zum selektiven Erregen und Abschalten der Elektroden anspricht. Die Steuerung umfaßt eine Einrichtung zum Aufspüren der Anwesenheit von Vorform!ingen innerhalb des Ofens und eine Einrichtung₉ welche auf die Aufspiireinrichtung zum selektiven Erregen der Elektrodenpaare während eines vorbestimmten Intervalls oder., bis eine vorbestimmte Belastungsstromgröße nachgewiesen wird₉ anspricht.

Vorzugsweise umfaßt der Hochfrequenzgenerator eine Einrichtung zum Nachweisen des Auftretens einer Funkenbildung in der Heizstation und die Steuerung umfaßt weiterhin eine Einrichtung, welche auf die Funkendetektoreinrichtung zum selektiven momentanen Abschalten der Elektrodenpaare oder zum Abschalten der Wiederholung des Maschinenarbeitszyklus 2B anspricht.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer dielektrischen Heizstation einer Blasformmaschine, welche vor Pfeilerelektroden angeordnete Vorformlinge darstellt;

Fig. 2 eine Endansicht der dielektrischen Heizstation gem. Fig« 1, welche die Ausrichtung des Vorformlings zwischen einer platten Elektrode und einer Pfeilerelektrode darstellt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Verlustfaktor und Temperatur dielektrischer Materialien;

Fig. 4 ein Blockdiagramm des Hochfrequenzgenerators-Steuersystems; und

Fig.5a Flußdiagramme, welche das Heizstations-Steuerungs- und 5b schema zeigen, welches im Maschinenarbeitszyklus enhalten ist.

Zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung wird im folgenden eine zur Steuerung des Hochfrequenzgenerators einer dielektrischen Hetzstation in einer Aufheiz- und Blasformmaschine verwendete Steuervorrichtung beschrieben. Die bevorzugte Ausführungsform, welche beschrieben wird, entspricht der Anlage, welche durch die Anmelderin hergestellt wird.

Beim Herstellungsverfahren werden Vorformlinge in solche

Träger wie beispielsweise die Träger 12 und 14 gemäß Fig.1 in einer Maschineniadestation eingespeist, von der die Träger dann inkrementell durch eine dielektrische Heizstation und eine Blasformstation vorwärts bewegt werden. Die Bewegungsrichtung durch die Heizstation ist in Fig. 1 durch den Pfeil 11 veranschaulicht. In der (nicht dargestellten) Blasformstation werden die erhitzten Vorformlinge biaxial in die Form der fertigen Gegenstände expandiert, während sie innerhalb von Formhöhlungen gehalten werden. Im allgemeinen ist ein auf der vorliegenden Anlage gefertigter Gegenstand mit einem geformten Abschnitt zur Aufnahme einer Gegenstandsschließvorrichtung versehen. Während der Expansion des Gegenstandskörpers ist es erwünscht, daß der geformte Abschnitt nicht in irgendeiner Weise wesentlich deformiert wird. Folglich sind Mittel vorgesehen, um die ge- formten Bereiche von den Heizquellen der Heizstation während des HindurchfUhrens der Vorformlinge durch die Heizstation abzuschirmen.

-ΙΟΙ In Fig. 1 ist das Innere der Heizstation bzw. des Ofens in Seitenansicht dargestellt. Entlang der Länge des Ofens beabstandet sind drei Pfeiler 40 bis 44 angeordnet, welche diejenigen Positionen innerhalb der Heizstation definieren* bei denen das dielektrische Aufheizen der Vorformlinge stattfinden soll. Zwei Vorformlingsträger 12 und 14, welche auf Schienen 30 und 32 getragen werden (siehe Endansicht gemäß Fig. 2), sind an Positionen gezeigt, welche den Pfeilern 40 und 42 zum dielektrischen Aufheizen der von ihnen getragenen Vorformlinge 20 und 22 entsprechen. Während sie die Heizstation durchqueren, werden die Vorformlinge durch Eingriff einer eine Drehbewegung übertragenden Kette mit den Rotationszahnrädern 16 und 18 rotiert, um die die Vorformlinge greifenden Futter 21 und 23 drehend anzutreiben. Im Ausbruch des Futters 23 ist ein geformter Abschnitt 24 des Vorformlings 22 in Seitenansicht dargestellt, welche durch den Kappenabschnitt des Futters 23 gegenüber Feldern am oberen Ende des Elektrodenstreifens 46 und der Elektrodenplatte 48 abgeschirmt ist. Das Eintreten von Vorformlingen in die Heizstation 10 wird von einem Fotodetektor 52, welche in Fig. 1 dargestellt ist, nachgewiesen, wobei der Fotodetektor 52 ein Lichtquelle 56 und einen lichtempfindlichen Sensor 54 umfaßt. Ein nicht dargestellter Reflektor ist gegenüberliegend dem Fotodetektor auf der anderen Seite der Führungsbahn der Vorformlinge angeordnet. Wenn ein Vorformling den Fotodetektor 52 passiert, so wird das von der Quelle 56 reflektierte Licht unterbrochen und die Anwesenheit des Vorformlings wird auf diese Weise durch den Sensor 54 nachgewiesen. Der Fotodetektor erzeugt hierbei ein Ausgangssignal, welches anzeigt, daß ein Vorformling die Heizstation 10 betreten hat. Dem Fachmann ist klar, daß auch andere Sensoren verwendet werden können, beispielsweise einen konventionellen Begrenzungsschalter oder ein Schallsensor.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Vorformling 22 erkennbar, der vom Träger 12 herunterhängt, welcher seinerseits auf Schienen 30 und 32 getragen ist. Der Vorformling 22 ist

zwischen dem Pfeiler 44 und der Elektrode 48 angeordnet, welche aus einer flachen Platte besteht, die sich längs demjenigen Teil der Länge der Heizstation erstreckt, welche der durch die innerste und die äußerste Pfeilerelektrode 40 und 44 definierten Länge entspricht. Am Elektroden pfeiler 44 ist der Elektrodenstreifen 46 befestigt. Eine Trägereinrichtung 50 für die Elektrodenplatte 48 erlaubt die Positionseinstellung dieser Elektrode hin zu der longitudinalen Mittellinie der Heizstation und weg von dieser.

Xn gleicher Weise sind die Pfeiler 40 bis 44 hin zu der Mittellinie der Station und weg von dieser positionierbar. Der Elektrodenstreifen 46 und entsprechende Streifen auf den Pfeilern 40 und 42, welche nicht dargestellt sind, können in ihrer Kontur so verstellt werden, daß sie in möglichst effektiver Weise die Energie in die inneren Wandabschnitte der in der Heizstation befindlichen Vorformlinge übertragen. In Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Hochfrequenzgenerator 60 unterhalb der durch die Elektrodenpaare, welche die Elektrodenplatte 48 und die Elektrodenpfeiler 40 bis 44 mit den ihnen zugeordneten Streifen umfassen, definierten Bahn angeordnet ist. Während die Verbindung zwischen den Pfeilern 40 bis 44 mit dem Generator 60 über eine gemeinsame Platte 64 geschaffen ist, welche mecha-. nisch mit dem Generator 60 verbunden ist, ist der Generator 60 mit der Elektrodenplatte 40 über den Ladeleiter 62 verbunden.

Während das dielektrische Aufheizen im allgemeinen seit •einiger Zeit bekannt ist, bietet die erfindungsgemäße Steu erung spezielle Vorteile bei Hochleistungsanordnungen, in dem sie selektiv ansprechbar ist auf die elektrische Gesamtlast, welche vom Hochfrequenzgenerator 60 innerhalb der Heizstation 10 gesehen wird. Dem Fachmann ist klar, daß die vom Generator 60 gesehene Last abhängt von dem zwischen den Elektrodenpaaren, die durch die Elektrodenplatte 48 und die Pfeiler 40 bis 44 definiert sind, angeordneten Dielektrikum. Im Falle, daß die Station nicht vollständig geladen * ist, wie dies beispielsweise durch die Anwesenheit von zwei

Vorform!ingen 1n Fig. 1 dargestellt ist, ist daher die er* wartete Belastung des Generators 60 geringer als 1n dem Fall, in dem die Heizstation vollständig geladen 1st, d. h. wenn drei Vorformling anwesend sind. Bekanntlich steht der maximale Arbeitsstrom, welcher fUr die vollständig geladene Heizstation gewünscht wird, in Beziehung mit dem Verlustfaktor des zu erhitzenden Materials.

In Fig. 3 zeigt die graphische Darstellung 70 eine Bezie-

hung zwischen dem Verlustfaktor des dielektrischen Materials und der Material temperatur über die Kurve 72. Die durch die Kurve 72 angedeutete Beziehung ist im allgemeinen für dielektrische Materialen richtig und die erfindungsgemäße Steuerung ist so ausgebildet, daß sie die durch diese Kurve dargebotene Information ausnutzt. Das heißt, wenn die Temperatur des Materials über die selbsterhitzenden Effekte des dielektrischen Erhitzens ansteigt, so folgt der Verlust?- faktor einem allmählichen Anstieb bis zu einem Punkt, bei dem sich der Verlustfaktor stark verändert bei relativ ge ringem Ansteigen der Temperatur. Das Knie 74 der Kurve 72 tritt bei unterschiedlichen Materialien bei unterschiedlichen Temperaturen auf und kann im allgemeinen einer Gefügeumwandlung des Materials entsprechen. Von besonderem Interesse beim thermoplastischen Blasformen ist die Materialtem-

²^ peratur, welche als "GlasUbergangstemperatur" Tg (glass transition temperature) bekannt ist. Wie anhand der Kurve gezeigt, liegt diese Temperatur direkt unterhalb des Knies. Das Blasformen wird besonders vorteilhaft durchgeführt, wenn sich die Material temperatur in einem Bereich oberhalb der Glasübergangstemperatur und unterhalb der Kristallisationstemperatur befindet, also in einem Bereich, der als molekularer Orientierungsbereich bekannt ist. Dieser Bereich entspricht grob gesprochen Temperaturen auf dem Knie der Kurve 72. Jedenfalls stellt der anwachsende dielektrische Verlustfaktor eine wesentlich angestiegene Belastung der Ausgangsschaltung des Hochfrequenzgenerators dar. Durch überwachung des Stroms an der Ausgangsstufe des Hochfrequenzgenerators ist es daher möglich, denjenigen Punkt zu

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bestimmen, bei dem die Geschwindigkeit der Änderung der Materialtemperatur ein Maximum erreicht und an dem die Aufheizeffekte eine GefUgeumwandlung des zu erhitzenden Materials bewirken. Es ist daher möglich, einen gewünschten Arbeitsstrom für den Hochfrequenzgenerator der Heizstation vorherzubestimmen, welcher demjenigen Strom entspricht, bei dem das gewünschte Aufheizen stattgefunden hat, und nachfolgende Stromanstiege stellen eine unerwünschte Änderung

des in der Heizstation angeordneten Materials dar. IO

Das in Fig. 4 dargestellte Blockdiagramm zeigt das Zusam- * menwirken der bislang beschriebenen Einrichtungen mit einem programmierbaren Steuergerät, welches benutzt wird, um den . Gesamtarbeitszyklus der Maschine zu steuern. Der Hochfre- ^:

quenzgenerator 60 umfaßt einen Generatorabschnitt 66, um das Hochfrequenzsignal zu erzeugen, und eine Ausgangssteuerstufe 68, welche auf ein Eingangseingabesignal 92 anspricht, um die Elektroden selektiv zu erregen und abzuschalten. Ein Arbeitsstromdetektor 80 ist mit der Ausgangs- steuerstufe 68 verbunden und überwacht einen Steuerstrom bzw, Betriebsstrom auf der Leitung 82, welcher proportional ist zu derjenigen Last, welche von den durch die Pfeiler 40 bis 44 und die Elektrodenplatte 48 gebildeten Elektrodenpaaren dargeboten wird, bzw. welcher direkt innerhalb des Pfades dieser Last angeordnet ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, stellen die Elektroden 40 bis 44 und die Platte 48 die Platten von drei Kondensatoren dar, deren Dielektrizitätskonstante und daher deren effektive Kapazität von dem Abstand der Elektroden und der Anwesenheit oder der Abwe senheit eines Vorformlings abhängt.

Wie weiterhin aus Fig. 4 erischtlich ist, ist der Arbeitsstromdetektor 80 mit einem voreinstellbaren Grenzdetektor versehen, um auf der Leitung 84 ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches einer Arbeitstromgröße entspricht, die einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat. Der Fotodetektor 52 erzeugt auf der Leitung 58 das Ausgangssignal, welches anzeigt, daß ein Vorformling die Heizstation betreten

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hat. Ein weiterer Eingang in das programmierbare Steuergerät 90 ist ein Ausgang aus der Ausgangssteuerstufe 68 des Hochfrequenzgenerators 60, welcher anzeigt, daß innerhalb der Heizstation 10 eine Funkenbildung aufgetreten ist. Dieser Ausgang kann einem Überlastungsdetektor entsprechen, welcher der Ausgangssteuerstufe 68 zugeordnet ist. Das programmierbare Steuergerät 90 ist von kommerziell erhältlicher Art und wird durch die Anmelderin hergestellt. Das Steuergerät umfaßt Eingangs- und Ausgangs- Interface-Schaltungen und einen logischen Prozessor zum Durchführen eines gespeicherten Programms, welches Eingangssignalzustände und Ausgangssignalzustände verarbeitet. Das vom programmierbaren Steuergerät 90 erzeugte Ausgangssignal ist ein Freigabesignal 92, welches als Eingangssig- nal für die Ausgangssteuerstufe 68 zum selektiven Erregen und Abschalten der Belastung verwendet wird. Es könnte ein jedes programmierbare Steuergerät Verwendung finden, welches die Fähigkeit aufweist, Eingangssignale zu überwachen, begrenzte Zähl- und Timing-Funktionen und kombinatorische logische Operationen durchzuführen, und Ausgangssignale zu erzeugen, welche dazu geeignet sind, mit der Hochfrequenzgenerator-Ausgangssteuerstufe 68 über deren Freigabeeingang 92 zusammenzuarbeiten. Falls eine alternative Steuerung Funktionen durchführt, welche im wesentlichen im Einklang mit denjenigen sind, die im folgenden beschrieben werden; so können auch andere Arten von Steuerkreisen verwendet werden. Insbesondere kann die Steuerung durch Verwendung konventioneller Steuerungsrelais ausgeführt werden, welche mit dem Hochfrequenzgenerator zusammenarbeiten, durch Ver wendung von Arbeitsstromdetektor und Fotoschalter oder einem anderen Sensor über entsprechende Pufferrelais. Das Zählen kann durchgeführt werden durch selektives Halten von Steuerrelais in Abhängigkeit von dem Auftreten eines zu zählenden Ereignisses und das Timing kann durchgeführt wer den unter Verwendung von kommerziell erhältlichen Timern oder getimten Relais.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 5a und 5b wird der Maschi-

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nenarbeitszyklus zusammen mit dem speziellen Steuerschema, welches zum Steuern der dielektrischen Aufwärmung der Heizstation 10 verwendet wird, beschrieben. In Fig. 5a wird der Maschinenarbeitszyklus in· Gang gesetzt durch den Operator, der ein Zyklusstartsignal aktiviert, welches durch das Terminal 100 angedeutet ist. Der erste Schritt des Maschinenarbeitszyklus besteht darin, einen Index bezüglich des Maschinenfördersystems zu bewirken, welches die Träger» wie in Fig. 1 dargestellt, in ihre Sollposition an jeder der Maschinenarbeitsstationen vorwärts bewegt. Die Tätigkeit einer jeden Maschinenarbeitsstation wird dann begonnen und wenn die Tätigkeit einer jeden Maschinenarbeitsstation abgeschlossen ist, so werden Signale, die dies anzeigen, kombiniert, um ein Zyklusabschlußsignal zu erzeugen, wel-

!5 ches im Entscheidungsschritt 124 überprüft wird. Angenommen, der Operator hat das Anhalten des Zyklus nicht gefordert, wie dies durch den Entscheidungsschritt 126 bestimmt wird, so wird der Maschinenzyklus automatisch wiederholt, indem ein weitere Index angefordert wird, wie dies durch den nach oben im Flußdiagramm über den Prozeßschritt 102 zurückkehrenden Pfeil angedeutet ist. Und daher wird ein weiterer Index erzeugt und die Funktionen der unterschiedlichen Arbeitsstationen werden erneut in Gang gesetzt.

Der Arbeitszyklus der Heizstation 10 beginnt mit der Bestimmung, ob die Elektrodenpaare erregt sind oder nicht, was wiederum abhängig ist davon, ob sich Vorformlinge in der Heizstation befinden oder nicht. Der Entscheidungs schritt 104 bestimmt, ob der Fotodetektor 52 angezeigt hat_s daß ein Vorformling die Heizstation betreten hat. Falls nicht, muß ein Vorformlingszähler abnehmen, wie dies durch den Prozeßschritt 106 angedeutet ist. Falls andererseits ein Vorformling die Heizstation 10 betreten hat, so wird der Vorformlingszähler zunehmen, wi;e dies durch den Prozeßschritt 108 angedeutet ist. Im Falle des dargestellten Ofens muß der Vorformlingszähler bis maximal Drei zählen und Zunahmesignale, welche erzeugt werden, nachdem die maxi

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male Zahl erreicht worden ist, dienen nur dazu, ein Oberfließen des Vorformlingszählers zu bewirken, wobei sein Zählergebnis auf dem Maximum gehalten wird. In gleicher Weise lassen Abnahmesignale, welche auftreten, nachdem der Zähler die Zahl Null beinhaltet, dessen Inhalt gleich Null. Folgend dem Zunahmeschritt oder dem Abnahmeschritt werden die Inhalte der Vorformlingszähler Überprüft, um festzustellen, ob innerhalb der Heizstation zumindes ein Vorformling ist oder nicht, d. h. die Inhalte werden liber prüft auf einen Wert ungleich Null hin, wie dies durch den/ Entscheidungsblock des Prozeßschrittes 110 angedeutet ist. Im Falle, daß der Vorformlingszähler auf Null steht, so soll für den laufenden Maschinenzyklus keine Erhitzung stattfinden und die Prozeßschritte 112 bis 118 werden Uber sprungen, wie dies durch den Pfeil auf der "Nein"-Seite des Entscheidungsschrittes 110 angedeutet ist. Der Prozeß befindet sich dadurch in einem "Warte"-Zustand während der Vervollständigung der Funktionen der Arbeitssationen. Wenn im Gegensatz hierzu der Vorformlingszähler nicht gleich Null ist, dann geht der Prozeß auf der "Ja"-Linie zum Prozeßschritt 112 weiter, welcher das Freigabesignal für einen "Ein"-Zustand ausgibt. Hieraus folgt die Erregung der Eelektrodenpaare innerhalb der Heizstation 10.

Wieweiter oben beschrieben, ist die Elektrodenerregung "" für eine volle Anzahl von Vorformlingen innerhalb der Heizstation 10 steuerbar in Abhängigkeit von dem Nachweis eines vorbestimmten Stromgrenzwerts. Wenn jedoch weniger als eine volle Anzahl von Vorformlingen in der Heizstation* anwesend ist, so wird die Erregung der Elektrodenpaare über ein bestimmtes Intervall gesteuert. Der Entscheidungsschritt 114 bestimmt daher, ob der Vorformlingszähler auf Drei steht oder nicht. Wenn sich weniger als drei Vorformlinge in der Heizstation befinden, so geht der Prozeß wei- ter auf der "Nein"-Seite des Entscheidungsschrittes 114 zum Prozeßschritt 129, wo der Intervall-Timer gestartet wird. Vorausgesetzt, daß die Vorformlingszählgröße gleich Drei ist, so fährt der Prozeß auf der "Ja"-Seite des Ent-

Scheidungsschrittes 114 weiter zum Entscheidungsschritt 116, wo festgestellt wird, ob der vorbestimmte Stromgrenzwert angetroffen wurde oder nicht. Wenn der Arbeitsstromdetektor 80 gemäß Fig. 4 das Ausgangssignal "Stromgrenzwert" auf der Leitung 84 erzeugt, so wird das programmierbare Steuergerät dann das "Freigabe"-Ausgangssignal auf Leitung 92 in die Lage versetzen, die Elektrodenpaare der Heizstation 10 abzuschalten. Dies ist angedeutet durch den Prozeßschritt 118, wo die Ausgangsfreigabe auf "Aus" gesetzt ist. Bis der

¹^ Strpmgrenzwert nachgewiesen wird, wird der Prozeß in einer Schleife vom Prozeßentscheidungsschritt 116 über den Entscheidungsschritt 136 gehalten, welcher ermittelt, ob iflnerhalb der Heizstation ein elektrischer Funke aufgetreten ist oder nicht und hierauf antwortet, wie dies durch den Block 140 angedeutet ist oder, falls nicht, weiterhin auf die Erzeugung des Strombegrenzungssignal auf der Leitung 84 wartet. Wenn das Freigabesignal auf Leitung 92 auf "Aus" gesetzt wurde durch den Prozeßschritt 118, so geht der M&schinenarbeitszyklus weiter bei dem Prozeßentschei dungsschritt 120 und von hier letztlich zum Entscheidungs schritt 124, wo die Bestimmung, ob die anderen Arbeitsstationen arbeiten oder nicht, abgeschlossen worden ist.

In einer der Funktionsschleife des Strombegrenzungsentscheidungsblocks 116 ähnlichen Weise geht die getimte Arbeits weise der Elektrodenerregung durch eine Funktionsschleife durch den Entscheidungsschritt 130 hindurch. In diesen Block wird der durch den Prozeßschritt 129 erregte Timer abgefragt, um festzustellen, ob das vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist oder nicht. Falls nicht, geht der Pro zeß weiter in der Funktionsschleife durch den Entscheidungsschritt 134 hindurch, welcher feststellt, ob ein Funke aufgetreten ist oder nicht und welcher hierauf antwortet, indem er entweder das Funken-Unterprogramm durchführt, wie dies durch den Block 141 angedeutet ist, oder indem er direkt zu dem Zeitablaufentscheidungsschritt 130 zurückkehrt. Nachdem die Zeit abgelaufen ist, fährt der Prozeß Über den Prozeßschritt 132 fort, wobei das programmierbare

Steuergerät 90 das "Freigabe"-Signal auf der Leitung 92 in die erforderliche Lage versetzt, die Elektroden abzuschalten, und hiernach wird im Gesamtmaschinenzyklus fortgefahren über die Entscheidungsschritte 120 bis 126. Wie weiter oben festgestellt, umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel Steuerfrequenzen zum Antworten auf unerwünschte Funken- bzw. Bogenbildung innerhalb der Heizstation. Das Funken-Unterprogramm ist in Fig. 5b dargestellt. Wenn die Entscheidungsschritte 134 oder 136 das Auftreten eines Funkens innerhalb der Heizstation 10 nachweisen, so wird das Funken-Unterprogramm gemäß Fig. 5b ausgeführt. Wann immer eine Funkenbildung nachgewiesen wird, setzt das programmierbare Steuergerät 90 das "Freigabe"-Signal auf der Leitung 92 in seinen "Aus"-Zustand, wie dies durch den Prozeßschritt 142 angedeutet ist. In Abhängigkeit von dem Nachweis des Auftretens eines Funkens wird der Zählerstand eines Funkenzählers erhöht, wie dies durch den Prozeßschritt 144 angedeutet ist. Es wird dann festgestellt, ob oder ob nicht der Funkenzähler, welcher vorher bei Beginn des letzten Index zurückgesetzt worden ist, wie dies im Prozeßschritt 102 angedeutet ist, augenblicklich das Auftreten des ersten Funkens des derzeitigen Maschinenzyklusses anzeigt. Diese Bestimmung wird durchgeführt im ProzeB-entscheidungsblock 146, wo der Inhalt des Funkenzählers auf seine Gleichheit mit Eins überprüft wird. Falls.dies das" erste Auftreten eines Funkens beim laufenden Index ist, so wird ein Bogenzykluszähler erhöht, wie dies durch den Prozeßschritt 154 angedeutet ist. Hiernach wird der Inhalt des Funkenzykluszählers überprüft und wenn der Zählerstand des Funkenzykluszählers Drei beträgt, was anzeigt, daß Funkenbildungen bei den letzten drei aufeinanderfolgenden Maschinenzyklen stattgefunden haben, so fährt der Prozeß beim Prozeßschritt 158 fort, wo das programmierbare Steuergerät dessen Ausgänge abschaltet, wodurch effektiv die Durchführung eines Maschinenarbeitszyklusses verhindert wird und der Maschinenzyklus beendet wird, wie dies durch den Entscheidungsblock-Prozeßschritt 160 angedeutet ist.

Vorausgesetzt, daß der Zählerstand des Funkenzykluszählers nicht gleich ist Drei, so fährt der Prozeß weiter beim Prozeßschritt 150, wo der Ausgang "Freigabe" auf seinen "Ein"-Zustand gesetzt wird, um es dem Hochfrequenzgenerator zu ermöglichen, noch einmal die Elektroden zu erregen. Hiernach fährt der Prozeß fort über "Zurück", was durch den Prozeßschritt 152 angedeutet ist, zu der Hauptsteuersequenz, wo der Prozeß seine Tätigkeit wieder bei !den Entscheidungsschritten 116 oder 130 gemäß Fig. 5a aufnimmt.

Es wird weiterhin auf Fig. 5b Bezug genommen. Im Falle, daß das jeweilige Auftreten eines Funkens nicht das erste Auftreten eines Funkens im laufenden Maschinenzyklusindex ist, so wird der Zählerstand des Funkenzählers gleich sein einer Zahl größer als 1, so daß der Entscheidungsschritt 146 feststellen wird, daß der Funkenzähler nicht gleich Eins ist und der Prozeß wird daher beim Entscheidungsschritt 148 weiterfahren. Wenn der Funkenzähler gleich Drei ist, wodurch angezeigt wird, daß dreimal Funkenbildungen aufge- treten sind während des laufenden Maschinenindexzyklusses, dann wird der Prozeß mit in ihrem abgeschalteten Zustand belassenen Elektroden über das Kennzeichen A beendet, weir:',) ches die Steuerung zurück zum Verfahren gemäß 5a beim Entscheidungsschritt 120 bringt. Solange weniger als drei Ereignisse der Funkenbildung im Entscheidungsschritt 148 -gemäß Fig. 5b angezeigt sind, wird es dem Prozeß gestattet, mit der Wiedererregung der Elektroden fortzufahren, wie dies durch den Prozeßschritt 150 angedeutet ist.

Es wird fortgefahren unter Bezugnahme auf die Hauptlinie des Prozeßflußdiagramms gemäß Fig. 5a. Die beiden Endstufen des dielektrischen Aufheizprozesses sind durch den Entscheidungsschritt 120 und den Prozeßschritt 122 repräsentiert. Der Entscheidungsschritt 120 stellt den Inhalt des Funkenzählers fest, um zu bestimmen, ob elektrische Funken während des laufenden Maschinenzyklusses aufgetreten sind. Falls keine aufgetreten sind, so ist der Inhalt des Bogenzählers gleich Null und der Prozeß geht weiter zum Schritt

♦ 4

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122, welcher ein Rücksetzen des Funkenzykluszählers bewirkt. Die Funktion des Funkenzykluszählers ist es, einen Hinweis auf ein langfristig sich erholendes Auftreten von Funken zu geben, was auf eine Fehlfunktion des Verfahrens hindeutete. Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels wird das Auftreten von Funkenbildungen in drei aufeinanderfolgenden Maschinenzyklen festgestellt. Wenn jedoch ein dielektrischer Heizzyklus beendet wird, ohne daß eine Funkenbildung aufgetreten ist, so wird der Funkenzykluszähler zurück- gestellt. Wenn beim Abschluß eines dielektrischen Heizzyklusses der Inhalt des Funkenzählers ungleich Null ist, so wird der Funkenzykluszähler nicht zurückgestellt, wie ' dies durch den von der "Nein"-Seite des Entscheidungsschrittes 120 führenden und den Prozeßschritt 122 Ubersprengen-

den Pfeil angedeutet In beiden Fällen geht der Gesamtprozeß weiter zum Entscheidungsschritt 124 und dann zum Entscheidungsschritt 126, wie weiter oben beschrieben.

Es ist dem Fachmann klar, daß vcraussehbar ist, daß innerhalb der Heizstation 10 eine Funken- bzw. Bogenbildung auf treten kann, und daß in allen Fällen die Anmeldering die Wahl getroffen hat, die Elektroden abzuschalten, um das Anhalten der Funkenbildung zu verhindern und anschließend, basierend auf der relativen Wiederholungsgeschwindigkeit der Funkenbildung, entweder der Maschinenarbeitszyklus nicht weitergeführt wird oder weiteres Erwärmen während des jeweiligen Indexzyklusses verhindert wird oder es ermöglicht wird, daß die Erhitzung während des jeweiligen Indeszyklusses weitergeführt wird. Die Anmelderin glaubt, -daß ein raltiv hoher Grad von wiederholter Funkenbildung nur auftritt, wenn die Elektroden der Heizstation 10 unsauber eingestellt sind oder wenn das Material des Gegenstandsvorformlings in bestimmter Hinsicht defekt ist.

nie vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere -stellen die Anzahl der Heizpositionen innerhalb der Heizstation und die spezielle Anordnung der Elektroden inner-

halb der Station Details dar, welche für das grundsätzliche Steuerschema zum dielektrischen Erhitzen der Gegenstandsvorformlinge nicht ausschlaggebend sind.

BEZUGSZEICHENLISTE

5	10	14	-Heizstation
	11	18	- Bewegungsrichtung
	12,	22	- Träger
	16,	23	- Zahnräder
	20,		- Vorformlinge
10	21,	32	- Futter
	24	- 44	- geformter Abschnitt
	30,		- Schienen
	40		- Pfeiler
	46		- Elektrodenstreifen
15	48		- Elektrodenplatte
	50		- Trägereinrichtung
	52		- Fotodetektor
	54		- Sensor
	56		- Lichtquelle
20	58		* Leitung
	60		- Hochfrequenzgenerator ·
	62		- Leiter
	66		- Generatorabschnitt
	68		- Ausgangssteuerstufe
25	72		- Kurve
	74	84	- Knie
	80		- Arbeitsstromdetektor
	82,		- Leitung
	90		- Steuergerät
30	92		- Freigabesignal
	100		- Zyklusstart
	102		- Indexrlickstel 1 ung Funkenzähler
	104		- Eintritt Vorformling
	106		- Vorformlings-Zunahme-Zähler
35	108		- Vorformlings-Abnahme-Zähler
	110		- Vorformlings-Zähler Φ 0
	112	- Ausgangsfreigabe "Ein"
	114	- Vorformlingszähler = 3

-	ι	116	·· · ·· · 3307742	- Stromgrenzwert
		118	-23-	- Ausgang Freigabe "Aus"
	120	- Funkenzähler = 0
	123	- Rücksetzen des Funken-Zyklus-Zählers
O	124	- Zyklus vollständig
	126	- Zyklus Stop
	128	- Ende
	129	* Starttimer
1 O	130	- Zeitablauf
IU	132	- Ausgang Freigabe "Aus"
	134	- Funken
	136	- Funken
	HO	- Funken-Unterprogramm
1 c	141	- Funken- Unterprogramm
XO	142	- Ausgang Freigabe "Aus"
	144	- Erhöhen Funkenzähler
	146	- Funkenzähler = 1
	148	- Funkenzähler = 3
	150	- Ausgang Freigabe "Ein"
AK)	152	- Zurück
	154	- Erhöhen Funkenzykluszähler
	156	- Funkenzykluszähler = 3
	158	- Abschalten Ausgänge
	160	- Ende
25

Leerseite

Claims

' Ingenieure D-6023 MOnchen-Pullach, Wiener Str. 2; ΤςΙ,,φβθ) 19330*7,1; teW5212i4? b?os4i Cables: -Patentlbus-München

Cincinnati Milacron Inc.

4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, U.S.A.

Case 8208F Date: 4. März 1983

Re/pr

PATENTANSPRÜCHE

1/ Vorrichtung zum gesteuerten dielektrischen Erhitzen einer Vielzahl von thermoplastischen Gegenstandsvorformlingen innerhalb einer Heizstation mit einer Mehrzahl von Elektrodenpaaren, welche über einen Hochfrequenzgenerator erregbar sind, wobei der Generator einen Arbeitsstromsensor aufweist, der ein Strombegrenzungssignal bei einer wählbaren Arbeitsstromgröße erzeugt, und eine Eingangsschaltung, um die Elektrode in Abhängigkeit eines Steuersignals selektiv zu erregen und abzuschalten, wobei die zu erhitzenden Vorformlinge zwischen den Elektrodenpaaren angeordnet sind, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

a) eine Einrichtung zum Auswählen einer Intervallsteuerung und einer Stromsteuerung,

b) eine Timing-Einrichtung, welche auf die Auswahleinrichtung anspricht, um ein Intervallsteuersignal zu erzeugen, um die Erregung der Elektrodenpaare während einer vorbestimmten Zeitdauer in Abhängigkeit von der gewählten Intervallsteuerung zu bewirken, und

«it α » ν*.

c) eine Stromsteuereinrichtung₃ welche auf die AuswShlein-" richtung und das Strombegrenzungssignal anspricht, um ein Stromstguersignal zu erzeugen,, um die Erregung der Elektrodenpaare in Abhängigkeit von der gewählten Stromsteuerung zu bewirken,, bis eine vorbestimrate Arbaitsstromgröße erreicht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Generator weiterhin einen Qberlastungssensor beinhaltet zum Erzeugen eines Funkennachweissignals₉ welches das Auftreten einer elektrischen Funkenbildung innerhalb der Heizstation während der Erregung der Elektroden repräsentiert, und daß die Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung umfaßt, welche auf das Funkennachweissignal anspricht, um sofort das Steuersignal zu ändern,, um eine Abschaltung der Elektrodenpaare zu bewirken.
3. Vorrichtung zum gesteuerten dielektrischen Aufheizen einer Vielzahl von thermoplastischen Gegenstandsvorformlingen innerhalb einer Heizstation mit einer Mehrzahl von Elektrodenpaaren_s welche über einen Hochfrequenzgenerator erregbar sind_s wobei der Generator mit einem Arbeitsstromsensor versehen ist, welcher ein Strombegrenzungssignal bei einer vorwählbaren Arbeitsstromgröße erzeugt, und mit einer Eingangsschaltung zum selektiven Erregen und Abschalten der Elektroden in Abhängigkeit von einem Steuersignals wobei die zu erwärmenden Vorformling^ zwischen den Elektroden der Elektrodenpaare angeordnet sind., wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

a)Eine Nachweiseinrichtung zum Erzeugen eines Vorform!ingsanwesenheitssignalS₀ welches die Anzahl der innerhalb der Heizstation befindlichen Vorformling© repräsentiert,

b) eine Timer-Einrichtung, welche auf das Vorformlingsanwesenheitssignal anspricht^ um ein Intervallsteuersignal zu erzeugen_B um die Erregung der Elektroden während einer vorbestimmten Zeitdauer zu bewirken, wenn die An-

-3-

zahl der Vorformlinge innerhalb der Heizstation mindestens Eins beträgt und weniger als die Anzahl der Elektrodenpaare beträgt, und

c) eine Stromsteuereinrichtung, welche auf das Vorform lingsanwesenheitssignal und das Strombegrenzungssignal anspricht, um eine Erregung der Elektroden zu bewirken, bis eine vorbestimmte Arbeitstromgröße erreicht ist in Abhängigkeit von dem Anwesenheitssignal, welches eine Anzahl von Vorformlingen innerhalb der Heizstation repräsentiert, welche gleich ist der Anzahl der Elektrodenpaare.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator weiterhin einen Oberlastsensor zum Erzeugen eines Funkennachweissignals umfaßt, welches das Auftreten von elektrischer Funkenbildung innerhalb der Heizstation während der Erregung der Elektroden repräsentiert, und daß die Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung umfaßt, welche auf das Funkennachweissignal anspricht, um sofort das Steuersignal zu ändern, um eine Abschaltung der Elektroden herbeizuführen.

5. Vorrichtung zum dielektrischen Erwärmen einer Vielzahl von thermoplastischen Gegenstandsvorformlingen innerhalb einer Heizstation mit einer Vielzahl von Elektrodenpaaren, welche mittels eines Hochfrequenzgenerators erregbar sind, der mit einem Arbeitstromsensor versehen ist, welche bei einer vorwählbaren Arbeitsstromgröße ein Strombegrenzungssignal liefert, wobei der Generator eine Eingangsschaltung zum selektiven Erregen und Abschalten der Elektroden in Abhängigkeit von einem Steuersignal umfaßt, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

a) Eine Nachweiseinrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches den Eingang eines Vorformlings in die Heizstation anzeigt,

aw go do»« O Φ

OO ti 0 β Λ β

b) eine Zähleinrichtung!, weiche auf das Nachweissigna] anspricht, zum Erzeugen eines Vorform!ingzMhlsignals, welches die Anzahl der Vorform]Inge innerhalb der Heizstation repräsentiert,,

c) eine Timing-Einrichtung₅ welche auf die Zähleinrichtung anspricht zum Erzeugen eines Intervtllsteuersignals zum Bewirken der Erregung der Elektroden während einer vorbestimmten Zeitspanne, wenn die Anzahl der Vorform!inge innerhalb der Heizstation₅ wie sie durch das Zählsignal repräsentiert ist₉ mindestens gleich Eins ist und weniger als die Anzahl der Elektrodenpaare ist, und

d) eine Stromsteuereinrichtung_s welche auf die Zähleinrichtung und den Stromsensor anspricht₉ um ein Stromsteuersignal zu erzeugen, um die Erregung der Elektroden zu bewirken, bis eine vorbestimmte Stromgröße nachgewiesen ist in Abhängigkeit von dem Zählsignal» welches eine Anzahl von innerhalb der Heizstation befindliehen Vorform! ingen repräsentiert;, welche gleich ist der Anzahl der Elektrodenpaare.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der Generator einen öberlastsensor umfaßt zum Erzeugen eines Funkennachweissignals, welches das Auftreten von ~ elektrischer Funkenbildung innerhalb dsr Heizstation während der Erregung der Elektroden anzeigt_s und daß die Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung umfaßt, welche auf das Funkennachweissignal anspricht zum momentanen Ändern des Steuersignals., um eine momentane Abschaltung der Elektroden zu bewirken.

Vorrichtung nach Anspruch S_s dadurch gekennzeichnet, '

daß sie weiterhin folgendes umfaßt:
35

a) Eine Einrichtung zum Zählen des Auftretens von Funken, welche auf das Funkennachweissignal anspricht, um die Anzahl des Auftretens von Funkenbildungen zu zählen,und

. l b) eine Einrichtung, welche auf die Funkenzähleinrichtung anspricht, um die Erregung der Elektroden während einer Undefinierten Zeitdauer zu verhindern, wenn die Zähleinrichtung eine vorbestimmte Anzahl von FunkenbiIdungsereignissen aufgezeichnet hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin folgendes umfaßt:

a) Eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vorschubsignals, um den Durchgang der Vorformlinge in die Heizstation und aus dieser heraus zu bewirken,· und

b) eine Einrichtung, welche auf das Vorschubsignal anspricht, um die Funkenzähleinrichtung zurückzustellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vorschubsignals zum Bewirken des Durchgangs der Vorformlinge in die

Heizstation und aus dieser heraus umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin folgendes beinhaltet:

a) Eine Einrichtung, welche auf das Vorschubsignal und * das Nachweissignal anspricht, um die Vorformlingszähleinrichtung vorzuschalten, wenn ein Vorformling nachgewiesen wird, der in die Heizstation nach einem Vorschubsignal eingetreten ist, und

b) eine Einrichtung, die auf das Vorschubsignal und das Nachweissignal anspricht, um die Zähleinrichtung zurückzuschalten, wenn kein Vorformling in die Heizstation anschließend an das Vorschubsignal eintritt.