DE3502162A1

DE3502162A1 - Heizzylindervorrichtung fuer eine formmaschine

Info

Publication number: DE3502162A1
Application number: DE19853502162
Authority: DE
Inventors: Norio Kyoto Yoshikawa
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1985-01-23
Publication date: 1985-08-01
Also published as: US4649262A

Description

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- 4 Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizzylindervorrichtung zum Schmelzen von Harzmassen in einer Formmaschine, wie etwa einer Spritzgußmaschine, einem Extruder oder dergleichen, und richtet sich im besonderen auf eine Heizzylindervorrichtung, mit welcher die Harzmassen stetiger und gleichförmiger erwärmt werden können.

Bei dieser Art von Heizzylindervorrichtungen für Formmaschinen bestand und besteht neuerdings ein Bedürfnis nach einer Verkürzung der Spritzzyklen, um die Produktivität zu verbessern. Ferner ist es stets auch sehr wünschenswert, den Energieverbrauch für die Heizeinrichtung für die Harze zu vermindern, der sich typischerweise auf ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs der Spritzgußmaschine beläuft. Eine Verminderung der Energie, die für das Einrichten der Maschine und das Bringen der verschiedenen Teile auf die geeigneten Betriebstemperaturen benötigt wird, ist im Hinblick auf eine Erreichung dieses Ziels von Bedeutung. Darüber hinaus ist es ein stetes Erfordernis, die Genauigkeit der auf der Formmaschine hergestellten Formprodukte zu verbessern, was eine möglichst genaue Steuerung der Erwärmung der Harzmasse zur Voraussetzung hat. Dementsprechend ist die richtige Wärmehandhabung der Heizzylindervorrichtung entscheidend dafür, daß derartige Anforderungen erfüllt werden können.

Im Rahmen des Standes der Technik weist eine solche Heizzylindervorrichtung typischerweise mehrere Heizzonen auf, wobei sie im wesentlichen als gleichförmiger Hohlzylinder mit einer Anzahl von ringförmigen bandartigen Heizelementen ausgebildet ist, die in dessen Länqsrichtung nebeneinander um die Außenfläche des Zylinders gelegt sind, wobei

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ein jedes solches Heizelement um eine einzige Heizzone gelegt ist. Diese Heizelemente werden mit geeigneten Energiemengen beaufschlagt, um so die aufeinanderfolgenden Heizzonen auf für ein korrektes Erwärmen der zu formenden Harzmasse geeigneten Temperaturen zu halten, während sich die Harzmasse unter der Einwirkung eines Kolbens oder dergleichen fortschreitend durch die Mittelbohrung der hohlen Heizzylindervorrichtung bewegt. Es wird also eine Wärmehandhabung für diese Heizzonen durchgeführt.

Die bekannten Heizzylindervorrichtungen werfen jedoch folgende Probleme auf.

Zum einen tritt wegen der gleichen Dicke des Heizzylinders für alle Erwärmungszonen eine gegenseitige thermische Beeinflussung zwischen benachbarten Heizzonen zusätzlieh zu äußeren Einflüssen wie eine Änderung der Umgebungstemperatur, Schwankungen im System infolge der Bewegung der erwärmten Harzmasse, Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverlusten beim Einspritzen der Harzmasse usw. auf. Dementsprechend wird eine genaue Temperatursteuerung des Harzes sehr schwierig. Da die Dicke des Heizzylinders für alle Heizzonen gleich ist, hat jede dieser Heizzonen ungefähr die gleiche Wärmekapazität, was im Hinblick auf die unterschiedlichen Temperaturen, die für diese Zonen erforderlich sind, Schwierigkeiten bei der Wärmeregelung bedeutet.

Zweitens sind, da die längs der Achse der Heizzylindervorrichtung definierten Heizzonen aneinander anstoßen und der Heizzylinder im wesentlichen als gleichförmiger Hohlzylinder aufgebaut ist, die oben erwähnten thermischen Beeinflussungen zwischen benachbarten Heizzonen sehr stark, was ein wesentliches Hindernis für eine korrekte Wärmeregelung der verschiedenen Heizzonen darstellt.

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Da drittens die Wanddicke der Heizzylindervorrichtung, mit anderen Worten der Abstand zwischen der äußeren Umfangsflache, auf welcher bei der bekannten Vorrichtung die bandförmigen Heizelemente montiert sind, und ihrer Innenbohrung, in welcher das Harz strömt, erheblich ist, tritt eine zeitliche Verzögerung im Wärmeübergang von den Heizelementen auf das Harz auf, weshalb eine exakte Temperaturregelung des Harzes sehr schwierig wird und Schwankungen im System wie Änderungen der Umgebungstemperatur, Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Harzes und in der Temperatur, auf welcher das Harz der Heizzylindervorrichtung zugeführt wird, und Änderungen im Wärmeverlust, der beim Einspritzen des Harzes auftritt, aufgrund der Ansprechträgheit des Systems erhebliche Probleme aufwerfen.

Da viertens und letztens die Wärmekapazitäten der einzelnen Heizzonen ungefähr gleich sind und da der Wärmeflußwiderstand von allen Heizzonen nach außen ungefähr derselbe ist, führt dies zu weiteren thermischen Beeinflussungen zwischen benachbarten Heizzonen.

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, eine Heiζzylindervorrichtung für eine Formmaschine zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, bei welcher der Spritzzyklus der Maschine kurz gehalten werden kann.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine zu schaffen, welche die Produktivität der Maschine verbessern kann.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine zu schaffen, welche den Energieverbrauch so weit wie möglich vermindert.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche die Betriebskosten senkt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche die Kosten des Endprodukts vermindert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche die Temperaturregelung des Harzes verbessern kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung verbessern kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche der Herstellung exakterer Formprodukte förderlich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche eine exakte Wärmehandhabung bietet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, bei welcher die thermische gegenseitige Beeinflussung zwischen benachbarten Heizzonen so niedrig wie möglich gehalten wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche die thermische Beeinflussung durch äußere Quellen so niedrig wie möglich hält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine, welche Schankungen im System als Folge einer Bewegung der-in Aufwärmung befindlichen Harzmasse,von Temperaturänderun-

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gen der Harzmasse, Wäfmeverlusten beim Einspritzen der Harzmasse usw. möglichst gering hält.

Hierzu schlägt' die Erfindung eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine vor, welche ein Zylinderelement aufweist, in dessen Axialrichtung und innerhalb dessen eine Anzahl von Heizzonen für zu formende Masse definiert ist, wobei jede solche Heizzone mit einem Heizelement versehen ist, und bei welcher die Wärmekapazitäten und die thermischen Leitfähigkeiten der Heizzonen nach außen geeignet eingerichtet sind, so daß sie den für diese Heizzonen erforderlichen Temperaturen und Betriebsleistungen entsprechen.

Mit einem solchen Aufbau wird, wie noch unter Bezugnahme auf die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung besonders erläutert wird, eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine geschaffen, welche den Spritzzyklus der Maschine kurz halten kann, womit die Produktivität der Maschine verbessert und die Betriebskosten sowie Kosten des Endprodukts vermindert werden können. Ferner ist der Energieverbrauch so weit wie möglich vermindert, die Temperaturregelung des Harzes und ebenso die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung verbessert. Eine solche Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine minimalisiert also Schwankungen im System als Folge einer Bewegung der in Aufwärmung befindlichen Harzmasse, von Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverlusten beim Einspritzen der Harzmasse usw. Auf diese Weise ist eine solche Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine förderlich für die Herstellung genauerer Endprodukte, indem sie eine genaue Wärmehandhabung dadurch ermöglicht, daß sie die thermische Wechselwirkung zwischen benachbarten Hei-zzonen sowie die thermische Beeinflussung durch äußere Quel-

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len so niedrig wie möglich hält.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umgeben die Heizelemente den Teil des Zylinderelements, der ihre Heizzone definiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung variieren hierbei die Außendurchmesser der die einzelnen Heizzonen definierenden Abschnitte des Zylinderelements entsprechend der an ihnen benötigten Wärmekapazität und Temperatur. Insbesondere sind hierbei bevorzugt die zwischen den die Heizzonen definierenden Abschnitten liegenden Abschnitte des Zylinderelements verglichen mit den die Heizzonen definierenden Abschnitten wesentlich dünner, wobei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Heizelemente in dem ihre Heizzone definierenden Abschnitt des Zylinderelements begraben sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizzylindervorrichtung eine oder mehrere Schichten aus isolierendem Werkstoff auf, welche eine oder mehrere der Heizzonen und der sie umgebenden Heizelemente umgeben.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Spritzgußmaschine mit einer Heizzylindervorrichtung gemäß der Erfindung, wobei diese Figur auf alle hier beschriebenen vier bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer an der Spritzgußmaschine der Fig. 1 anbringbaren Heizzylindervorrichtung ge-

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maß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit Schnitt in einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Ebene,

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines möglichen Aufbaus eines Regelsystems für die Heizungsregelung von fünf Heizzonen der Heizzylindervorrichtung der Fig. 2, wobei dieses eine Zentraleinheit bzw. CPU enthält,

Fig. 4 ein schematisches Regeldiagramm, welches die Vorgänge der Temperaturregelung für die fünf Heizzonen der Heizzylindervorrichtung der Fig. 2, wie sie die CPU der Fig. 3 durchführt, wiedergibt,

Fig. 5 ähnlich Fig. 2 und zeigt eine Schnittansicht einer an der Spritzgußmaschine der Fig. 1 anbringbare Heizzylindervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wiederum mit Schnitt in einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Ebene,

Fig. 6 ähnlich Figuren 2 und 5 und zeigt eine Schnittansicht einer an der Spritzgußmaschine der Fig. 1 anbringbare Heizzylindervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wiederum mit Schnitt in einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Ebene, und

Fig. 7 ähnlich den Figuren 2, 5 und 6 und zeigt eine Schnittansicht einer an der Spritzgußmaschine der Fig. 1 anbringbaren Heizzylindervorrichtung gemäß

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einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wiederum mit Schnitt in einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Ebene.

Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer insgesamt mit 10 bezeichneten Spritzgußmaschine, welche für Formharz vorgesehen ist und welche eine Heiz Zylindervorrichtung 12 gemäß der Erfindung enthält, die eine solche gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sein kann. Im einzelnen umfaßt die Spritzgußmaschine 10 einen Trichter 11 zum Einfüllen des Harzes, die vorgenannte Heizzylindervorrichtung 12, eine Schneckenantriebsvorrichtung 13, welche einen in der Heizzylindervorrichtung 12 eingebauten Schneckenkolben 20 drehend antreibt, was weiter unten noch im Zusammenhang mit der Einspritzung des geschmolzenen Harzes beschrieben wird, und eine Antriebsvorrichtung 17 für eine bewegliche Platte zur Entfernung der geformten Produkte durch öffnen und Schließen einer Metallform 16, welche zwischen einer feststehenden Platte 14 und einer seitlich beweglichen Platte 15 angebracht ist.

,Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht dieser Heizzylindervorrichtung 12 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltender Schnittebene. Die Vorrichtung 12 hat im wesentlichen zylindrische Form mit einer in einem Zylinderwandteil

18 ausgebildeten axialen Mittelbohrung 19, wobei der oben erwähnte Schneckenkolben 20 in die axiale Mittelbohrung

19 eingesetzt ist, so daß er sich bei Drehung in einer bestimmten Richtung durch die oben genannte Schneckenantriebsvorrichtung 13 nach links in der Figur eine Druckkraft auf das in der Bohrung 19 befindliche Harz ausübend in die •Bohrung 19 bewegt und sich bei Drehung in umgekehrter Richtung

nach rechts in der Figur bewegt und aus der Bohrung 19 zurückgezogen wird. Wenn der Schneckenkolben 20 so aus der Bohrung T9 über eine bestimmte Stellung hinaus zurückgezogen wird, kann in den Trichter 11 eingefülltes Harz nach unten in die Bohrung 19 wandern und die Heizzylindervorrichtung 12 auffüllen. An dem dem Trichter 11 (der sich am rechten Ende befindet) abgekehrten Ende (dem linken Ende)der Heizzylindervorrichtung ist eine Düse 21 vorgesehen. Wenn also der Schraubkolben 20 abwechselnd in die eine oder andere Richtung gedreht wird, wird er abwechselnd in die Bohrung 19 hinein und daraus hinausbewegt, womit er abwechselnd Harz in der Bohrung 19 zusammen und durch die Düse 21 nach außen drückt und die Bohrung 19 mit frischem Harz aus dem Trichter 11 auffüllt. In der Heizzylindervorrichtung 12 sind insgesamt fünf,mit Z1 bis Z5 bezeichnete, Heizzonen definiert, die axial im Abstand längs der Achse der Heizzylindervorrichtung 12 von rechts nach links bei Blick in Fig. 2, d. h. von deren Ende, an welchem sich der Trichter 11 befindet, zu deren Ende, an welchem die Düse 21 vorgesehen ist, angeordnet sind. Um diese Heizzonen Z1 bis Z5 herum sind entsprechende Heizelemente H1 bis H5 angeordnet, welche als sich direkt um den Zylinder der Heizzylindervorrichtung 12 herum erstreckende Bänder ausgebildet sind, und ferner sich in dem Innenwandabschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 in den einzelnen Heizzonen Zl bis Z5 entsprechende Thermoelemente TI bis T5 eingesetzt.

Im einzelnen ist die erste Heizzone Z1 derjenige Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchen das Harz aus dem Trichter 11 zugeführt wird, wobei diese erste Heizzone durch das Heizelement H1 erwärmt wird und* außerdem Wasser gekühlt ist, so daß das Harz aus dem Trich-

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ter 11 ohne die Gefahr eines oberflächlichen Anschmelzens zugeführt werden kann. Das Thermoelement T1 stellt die Temperatur dieser ersten Heizzone Z1 fest. Die zweite Heizzone Z2 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem da,s Harz danach im wesentlichen allein durch das Heizzelement H2 aufgeheizt wird, wobei das Thermoelement T2 die Temperatur in dieser zweiten Heizzone Z2 feststellt. Die dritte Heizzone Z3 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welcher danach das Harz sowohl durch das Heizelement H3 als auch durch Reibungswärme, die durch die Drehung des Schneckenkolbens 20 erzeugt wird, und den durch ihn bewirkten Kompressionseffekt erwärmt wird, wobei das Thermoelement T3 die Temperatur in dieser dritten Heizzone Z3 feststellt. Die vierte Heizzone Z4 stellt ein Reservoir dar, in welcher das zu injizierende Harzmaterial vor diesem Injizieren eine bestimmte Zeit aufgenommen wird, und muß auf einer bestimmten hohen Temperatur gehalten werden. In diesem Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 wird das Harz durch das Heizelement H4 erwärmt, wobei das Thermoelement T4 die Temperatur in dieser vierten Heizzone Z4 feststellt. Schließlich ist die fünfte Heizzone Z5, welche sich unmittelbar vor der Düse 21 befindet, ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz Temperaturstörungen durch äußere Einflüsse die die Wärmekapazität der Metallform 16 und Atmosphäre besonders ausgesetzt ist. Um solche äußeren Einflüsse auszuschalten, wird das Harz in dieser fünften Heizzone Z5 durch das Heizelement H5 heiß gehalten, wobei das Thermoelement T5 die Temperatür in dieser fünften Heizzone Z5 feststellt.

Anders als bei den bekannten Heizzylindervorrichfcuntjen, iti© dun;h einen gleichförmigen ZylLnd«r mit. cjloiehoin

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Innen- und Außendurchmesser über seine Länge gebildet sind,ist gemäß der Erfindung bei dieser ersten Ausführungsform von Heizzylindervorrichtung die Wand 18 derselben so aufgebaut, daß der Innendurchmesser über ihre Länge der gleiche ist und der Außendurchmesser in Schritten von der ersten Heizzone Z1 zur zweiten Heizzone Z2, von der zweiten Heizzone Z2 zur dritten Heizzone Z3 und von der dritten Heizzone Z3 zur vierten Heizzone Z4 zunimmt. Schließlich ist der Außendurchmesser der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 an der fünften Heizzone Z5 wesentlich kleiner als derjenige aller anderen Heizzonen Z1 bis Z4. Die Abschnitte der Wand 18, welche die Heizzonen Z1 bis Z5 bestimmen, haben jeweils eine Dicke, die geeignet ist, einen Zylinderabschnitt mit einer Wärmekapazität zu definieren, die der für die jeweilige Heizzone erforderlichen Heiztemperatur entspricht. Mit anderen Worten, die Abschnitte der Wand 18 in der Heizzylindervorrichtung 12, welche die erste Heizzone Z1 und die fünfte Heizzone Z5 bestimmen, sind dünn, weil erforderlich ist, daß sich die durch die Heizelemente H1 und H5 gelieferte Temperaturregelung für diese beiden Heizzonen ZI und Z5 sehr genau und schnell auf das Harz überträgt, so daß die Wärmekapazitäten dieser Abschnitte der Wand 18 niedrig gehalten werden. Umgekehrt sind die Abschnitte der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12, welche die zweite, dritte und vierte Heizzone Z2 bis Z4 bestimmen, dicker, weil die für diese Heizzonen Z2 bis Z4 erforderlichen Heiztemperaturen höher sind, so daß es von Vorteil ist, die Wärmekapazitäten dieser Abschnitte der Wand 18 größer zu halten. Insbesondere ist die Dicke des Abschnitts der Wand 18, welche die vierte Heizzone-Z4 bestimmt, die auf einer gewissen verhältnismäßig hohen

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Temperatur gehalten werden muß, am dicksten gewählt, damit die Wärmekapazität dieses Abschnitts der Wand 18 maximal ist.

Fig. 3 zeigt schematisch in Form eines Blockschaltbilds ein Beispiel eines möglichen Aufbaus für das Regelsystem für die Heizungsregelung der fünf Heizzonen Z1 bis Z5. Dieses Regelsystem bildet zwar keinen Teil der Erfindung im eigentlichen Sinne, es wird aber aus Gründen der Erläuterung dargestellt, weil seine Funktion wesentlich ist. In dieser Figur bezeichnet 22 eine CPU (Zentraleinheit) , welche über einen Bus mit einem Bedienungspult 23, einer Leistungsausgabesteuereinheit 24 und einer Temperatureingabeeinheit 25 in Verbindung steht. Die Leistungsausgabesteuereinheit erhält Signale von der CPU 22 und regelt auf der Grundlage von deren Werten die Zufuhr von Leistung (in Ein-Aus-Weise bzw. in Auf-Zu-Regelung) zu den fünf bandförmigen Heizelementen H1 bis H5 für die fünf Heizzonen Z1 bis Z5. Die Temperatureingabeeinheit 25 erhält Signale von den fünf Thermoelementen T1 bis T5 der fünf Heizzonen Z1 bis Z5 und gibt auf der Grundlage der Werte dieser Signale (welche die Temperatur in den fünf Heizzonen Z1 bis Z5 darstellen) Signale an die CPU 22 aus. Das Bedienungspult 23 gestattet das individuelle Einstellen von Sollwerten für die Temperatur der fünf Heizzonen Z1 bis Z5 und gibt auf der Grundlage der eingestellten Sollwerte geeignete Signale an die CPU ab. Die CPU 22 arbeitet entsprechend den verschiedenen in ihren internen Speichern gespeicherten Programmen und steuert die vorgenannten Schaltungen sowie andere nicht gezeigte, wodurch notwendige Daten aufgezeichnet und ausgelesen sowie eine Berechnung verschiedener Parameter durchgeführt wird,> die zu der Temperaturregelung der fünf Heizzonen Z1 bis - Z5 gehören.

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Fig. 4 zeigt ein'schematisches Regeldiagramm für die Temperaturregelung der fünf Heizzonen Z1 bis Z5, wie sie durch die CPU 22 durchgeführt wird. In dem vorliegenden Fall von Aufbau und Wirkungsweise, die als Beispiel stehen und nicht einschränkend zu verstehen sind, erfolgt die Regelung der Temperaturen der ersten bis dritten Heizzone Z1 bis Z3 durch adaptive Regelung, während andererseits die Temperaturregelung für die vierte und fünfte Heizzone Z4 und Z5 durch I-PD-Regelung erfolgt.

26 bezeichnet eine adaptive Regeleinheit zur Durchführung dieser adaptiven Regelung für die Temperaturen der ersten bis dritten Heizzone Z1 bis Z3. Diese adaptive Regeleinheit 26 stellt eine Anzahl von Parametern für die erste bis dritte Heizzone Z1 bis Z3 ein, und wenn die SoIlwerte ts1 bis ts3 für die Temperaturen der ersten bis dritten Heizzone Z1 bis Z3 entsprechend der Einstellung an dem Bedienungspult 23 eingegeben werden, wählt sie die Parameter aus, welche diesen Sollwerten ts1 bis ts3 entsprechen, so daß die Regelung der Heiztemperaturen der Bandheizelemente H1 bis H3 mit bestimmten Stellgrößen Un durchgeführt werden. Die kalorischen Werte Gn der Heizzonen Z1 bis Z3 werden durch die entsprechenden Thermoelemente T1 bis T3 festgestellt, es werden also die Temperaturen der entsprechenden Teile der Innenwandabschnitte der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung festgestellt und die Regelgrößen tn in die adaptive Regeleinheit 26 eingegeben. Diese Regelgrößen sind jedoch durch externe Einflüsse und Wechselwirkungen kontaminiert. Die adaptive Regeleinheit 26 berechnet daher die Parameter entsprechend den Stellgrößen Un und den Regelgrößen tn, berechnet also, ob die Temperaturregelung mit den optimalen Parametern unter anderen Parametern durchgeführt wird (es ist

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ja nicht zu vergessen, daß viele solche Parameter vorab erstellt werden). Die so erstellten berechneten Größen An werden auf die adaptive Regeleinheit 26 zur Temperaturregelung der Heizzonen Z1 bis Z3 mit den optimalen Parametern zurückgeführt.

Durch Anpassung des Außendurchmessers der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 an die besonderen Erfordernisse einer jeden der drei Heizzonen Z1 bis Z3 gemäß den Wärmekapazitäten derselben, mit anderen Worten durch Verminderung des Außendurchmessers der Wand in Anbetracht der Erwünschtheit einer Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung zusätzlich zur Temperaturregelung der betreffenden Heizzonen Z1 bis Z3 können also die Einflüsse thermischer Wechselwirkungen zwischen den Heizzonen Z1 bis Z3 weitgehend eliminiert und Schwankungen der Temperatur des Harzes, welches an die vierte Heizzone Z4 weiterzuleiten ist, minimal gehalten werden.

27 bezeichnet eine IP-D-Regeleinheit zur Durchführung einer iP-D-Regelung der Temperaturen der vierten und der fünften Heizzone Z4 und Z5. Diese IP-D-Regeleinheit 27 wird mit einem einzigen Parameter für die Temperaturregelung einer jeden der vierten und fünften Heizzone Z4 und Z5 eingestellt und führt, wenn die Sollwerte ts4 und ts5 für die Temperaturen der vierten und der fünften Heizzone Z4 und Z5 entsprechend der Einstellung am Bedienungspult 23 eingegeben werden, eine Regelung der Heiz- ■ temperaturen der Bandheizelemente H4 und H5 für diese Heizzonen Z4 und Z5 mit den Stellgrößen Un für jeden der Parameter durch. Da die kalorischen Werte der Heizzonen Z4 und Z5 durch die betreffenden Thermoelemente T4 und T5 festgestellt werden und die festgestellten Größen tn eine-r gewissen Beimischung von externen Einflüssen und Wechselwir-

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kungen unterworfen sind, werden diese festgestellten Größen tn auf die IP-D-Regeleinheit 27 zur Temperaturregelung zurückgeführt.

Durch Anpassung des Außendurchmessers der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 an die besonderen Erfordernisse der vierten Heizzone Z4 im Hinblick auf ihre Wärmekapazität, mit anderen Worten durch Erhöhung des Außendurchmessers der Wand 18 in Anbetracht der Erwünschtheit einer Erhöhung ihrer Wärmekapazität zusätzlich zur Temperaturregelung der Heizzonen Z4 und Z5, wird also die Temperatur der durch die Düse 21 einzuspritzenden Harzmasse vergleichförmigt und auf einem festen Temperaturwert stabilisiert, womit ein Präzisionsformguß möglich wird. Was die thermische Wechselwirkung G zwischen der ersten bis dritten Heizzone Z1 bis Z3 und der vierten und der fünften Heizzone Z4 und Z5 anbelangt, so wird sie dadurch ausgeschaltet, daß die Sollwertabweichungen Bn berechnet und auf den Regler rückgekoppelt werden.

Gemäß der Erfindung wird also die thermische gegenseitige Beeinflussung von benachbarten der Heizzonen ZI bis Z5 minimal gehalten, weil die Außendurchmesser der entscheidenden Teile der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 den besonderen Erfordernissen dieser Heizzonen Z1 bis Z5 so angepaßt sind, daß sich Wärmekapazitäten ergeben, die den Heiztemperaturen der Zonen Z1 bis Z5 entsprechen.

Gemäß dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist also eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine geschaffen, mit welcher der Spritzzyklus der Maschine kurz gehalten werden kann, was die Produktivität der Maschine verbessert und die Betriebskosten spwie die Kosten des Endprodukts vermindert. Ferner ist der

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Energieverbrauch auf ein praktisch mögliches Maß vermindert, die Temperaturregelung für das Harz verbessert und die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung ebenfalls verbessert. Diese Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine minimalisiert also Schwankungen im System, die auf eine Bewegung der in Aufwärmung befindlichen Harzmasse, Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverluste beim Einspritzen der Harzmasse usw. zurückgehen. Auf diese Weise ist diese Heizzylindervorrichtung für eine Herstellung genauerer Endprodukte förderlich, indem sie eine exakte Wärmehandhabung dadurch ermöglicht, daß sie die gegenseitige thermische Beeinflussung zwischen benachbarten der Heizzonen und außerdem den thermischen Einfluß von äußeren Quellen so niedrig wie möglich hält.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Heizzylindervorrichtung 12 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, ähnlich wie in Fig. 2 mit einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Schnittebene. In Fig. 5 bezeichnen gleiche Bezugssymbole wie in den Figuren 1 und 2 die gleichen Teile und Bereiche wie dort. Diese Heizzylindervorrichtung 12 ist für einen Einsatz in einer Spritzgußraaschine wie der in der auf die erste Ausführungsform bezüglichen Fig. 1 gezeigten Maschine 10 bestimmt, welche einen Trichter zum Einfüllen des Harzes , die Heizzylindervorrichtung 12, eine Schneckenantriebsvorrichtung für einen drehenden Antrieb eines in der Heizzylindervorrichtung 12 vorgesehenen Schneckenkolbens 20 zum Einspritzen des geschmolzenen Harzes, und eine Antriebsvorrichtung für eine bewegliche Platte zur Entfernung der Formprodukte durch öffnen und Schließen einer Metallform enthält, welche zwischen einer feststehenden Platte undeiner seitlich beweglichen Platte beweglich ist. Diese

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Maschine ist in den Figuren nicht besonders gezeigt, da ihr Aufbau im wesentlichen identisch zu dem der in Fig. 1 gezeigten Maschine ist.

Die Heizzylindervorrichtung 12 dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform hat ebenfalls im wesentlichen Zylinderform mit einer in einer Zylinderwand 18 ausgebildeten zentralen Axialbohrung 19 und mit einem oben erwähnten Schneckenkolben 20, welcher in diese zentrale Axialbohrung 19 eingesetzt ist, so daß er bei Drehung in einer bestimmten Richtung durch die vorgenannte Schneckenantriebsvorrichtung 13 sich nach links in der Figur in die Bohrung 19 bewegt und dabei eine Druckkraft auf das in der Bohrung 19 befindliche Harz ausübt und bei Drehung in die umgekehrte Richtung sich nach rechts in der Figur bewegt und aus der Bohrung 19 zurückgezogen wird. Wenn der Schneckenkolben 20 so aus der Bohrung 19 über eine bestimmte Stellung hinaus zurückgezogen wird, kann durch den Trichter 11 eingefülltes Harz nach unten in die Bohrung 19 wandern und die Heizzylindervorrichtung 12 wieder auffüllen. An dem dem Trichter 11 (welcher sich am rechten Ende befindet) abgekehrten Ende (dem linken Ende) der HeizZylindervorrichtung 12 ist eine Düse 21 vorgesehen. Mit der Drehung des Schneckenkolbens 20 abwechselnd in der einen und der anderen Richtung wird er also abwechselnd in die Bohrung 19 gedrückt und aus dieser zurückgezogen, womit abwechselnd Harz in der Bohrung 19 zusammen und durch die Düse 21 nach außen gedrückt wird und die Bohrung 19 mit frischem Harz aus dem Trichter 11 gefüllt wird.

In der Heizzylindervorrichtung 12 sind wie schon bei der Vorrichtung der Fig. 2 insgesamt fünf, mit Z1 bis Z5 bezeichnete, Heizzonen definiert, die axial im Abstand

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längs der Achse der Heizzylindervorrichtung 12 von rechts nach links bei Blick gemäß Fig. 5, d. h. vom trichterseitigen Ende bis zum düsenseitigen Ende, liegen. Um jede dieser Heizzonen Z1 bis Z5 ist ein entsprechendes Heizelement H1 bis H5 angebracht, welches als Band ausgebildet ist, das sich direkt um den Zylinder der Heizzylindervorrichtung 12 erstreckt, wobei in der Innenwand der Heizzylindervorrichtung 12 in jeder der Heizzonen Z1 bis Z5 auch hier ein entsprechendes Thermoelement T1 bis T5 eingesetzt ist.

Im einzelnen ist wiederum die erste Heizzone Z1 derjenige Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchen das Harz aus dem Trichter 11 eingefüllt wird, wobei diese Zone durch das Heizelement H1 erwärmt und außerdem wassergekühlt ist, so daß das Harz aus dem Trichter 11 ohne die Gefahr eines oberflächlichen Anschmelzens zugeführt werden kann. Das Thermoelement T1 stellt dabei die Temperatur in dieser ersten Heizzone Z1 fest. Die zweite Heizzone Z2 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz danach im wesentlichen allein durch das Heizelement H2 aufgeheizt wird, wobei das Thermoelement T2 die Temperatur in dieser zweiten Heizzone Z2 feststellt. Die dritte Heizzone Z3 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz danach sowohl durch das Heizelement H3 als auch durch Reibungswärme, die durch die Drehung des Schneckenkolbens 20 bewirkt wird, und durch den durch den Kolben erzeuqten Konpressionseffekt aufgeheizt wird. Das Thermoelement T3 stellt die Temperatur in dieser dritten Heizzone Z3 fest. Die vierte Heizzone Z4 ist ein Reservoir, in welchem die einzuspritzende Harzmasse eine bestimmte Zeit lang vor dem Ein- spritzen aufgenommen wird, und muß auf einer bestimmten

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hohen Temperatur gehalten werden. In diesem Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 wird das Harz durch das Heizelement H4 erhitzt, wobei das Thermoelement T4 die Temperatur in dieser vierten Heizzone Z4 feststellt. Die fünfte Heizzone Z5 schließlich, die sich unmittelbar vor der Düse 21 befindet, ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12,in welchem das Harz einer Störung seiner Temperatur durch externe Einflüsse wie die Wärmekapazität der Metallform 16 und Atmosphäre besonders ausgesetzt ist. Zur Elimination solcher externer Einflüsse wird das Harz in dieser fünften Heizzone Z5 durch das Heizelement H5 heiß gehalten, und das Thermoelement T5 stellt die Temperatur in dieser fünften Heizzone fest.

Gemäß dem speziellen erfinderischen Konzept dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 anders als beim Stand der Technik mit seinem gleichförmigen Innen- und Aussendurchmesser des Zylinders über dessen gesamte Länge mit in Umfangsrichtung verlaufenden Ringnuten 28 aufgebaut, die in Längsrichtung des Zylinders gesehen im Abstand voneinander liegen. Anders als bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Außendurchmesser der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12, welche die erste Heizzone Z1, die zweite Heizzone Z2, die dritte Heizzone Z3 und die vierte Heizzone Z4 bestimmen, alle im wesentlichen gleich. Demgegenüber ist wie bei der ersten Ausführungsform der Außendurchmesser der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 an der fünften Heizzone Z5 erheblich kleiner als derjenige an allen anderen Heizzonen Z1 bis Z4. Die Abschnitte der Wand 18, welche die Heizzonen Z1 bis Z4 bestimmen, haben also bei dieser zweiten Ausführungsform jeweils ungefähr gleiche Dicke. Durch

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Vorsehen der Ringnuten 28 sind jedoch die Wärmekapazitäten der Abschnitte der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 zwischen denjenigen Abschnitten, welche die erste Heizzone Z1, die zweite Heizzone Z2, die dritte Heizzone Z3 und die vierte Heizzone Z4 bestimmen, erheblich geringer als die Wärmekapazitäten der die Heizzonen Z1 bis Z4 bestimmenden Abschnitte, wobei ferner die Wärmeübertragungsfähigkeit dieser Zwischenabschnitte sehr niedrig ist, so daß die Abschnitte der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 zwischen diesen Zwischenabschnitten, welche die erste Heizzone Z1, die zweite Heizzone Z2, die dritte Heizzone Z3 und die vierte Heizzone Z4 bestimmen, thermisch voneinander vollständig isoliert sind. Diese thermische Isolation wird durch das weitere Konstruktionsmerkmal noch gefördert, daß Ringelemente 2 9 aus wärmeisolierendem Material in die Nuten 28 eingesetzt sind, um so eine Wärmeübertragung durch Leitung quer zu den Nuten zwischen benachbarten der Heizzonen Z1 bis Z4 weiter zu behindern und eine Wärmeübertragung durch Strahlung und durch Konvektion zwischen den Heizzonen Z1 bis Z4 im wesentlichen zu verhindern. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese isolierenden Ringelemente 29 zur Verwirklichung des Grundgedankens dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung nicht streng notwendig sind und in der Grundform derselben in manchen Fällen weggelassen sein können.

Diese Heizzylindervorrichtung 12 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann durch ein Regelsystem ähnlich dem oben unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 bezüglich der ersten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen geregelt werden, so daß Einzelheiten im Interesse einer Kürze der Beschreibung hier weggelassen sind.

In der zur zweiten bevorzugten Ausfüh-

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rungsform gehörigen Pig. 5 sind die Breiten der Nuten 28 zwar alle im wesentlichen gleich gezeigt, es wäre jedoch aber auch möglich,- die Breiten dieser Nuten 28 in weiterer Ausgestaltung des Konzepts der zweiten bevorzugten Ausführungsform unterschiedlich breit zu machen.

Durch Vorsehen der Nuten 28 als wechselseitige thermische Trennung der Heizzonen Z1 bis Z4 und durch wahlweises zusätzliches Vorsehen der darin angeordneten isolierenden Ringe 2 9 zusätzlich zur Temperaturregelung der einzelnen Heizzonen Z1 bis Z3 können also die Einflüsse gegenseitiger thermischer Beeinflussungen zwischen den Heizzonen Z1 bis Z4 weitgehend eliminiert und Schwankungen der Temperatur des an die fünfte Heizzone Z5 weiterzuleitenden Harzes minimal gehalten werden.

Gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist also eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine vorgesehen, bei welcher der Spritzzyklus der Maschine kurz gehalten werden kann, was die Produktivität der Maschine verbessert und die Betriebskosten sowie die Kosten des Endprodukts vermindert. Ferner ist der Energieverbrauch in praktisch möglicher Weise vermindert, die Temperaturregelung des Harzes und ebenso die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung verbessert. Diese Heizzylindervorrichtung für Formmaschinen minimalisiert also Schwankungen im System, die auf die Bewegung der in Aufwärmung befindlichen Harzmasse, Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverluste beim Einspritzen der Harzmasse usw. zurückgehen. Auf diese Weise ist diese Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine für eine Herstellung genauerer Endprodukte förderlich, indem sie eine exakte Wärmehandhabung dadurch ermöglicht, daß sie thermische Wechselwirkungen zwischen benachbarten der

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Heizzonen sowie thermische Einflüsse durch äußere Quellen so niedrig wie möglich hält.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht einer Heizzylindervorrichtung 12 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der Darstellung in den Figuren 2 und 5 mit einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Schnittebene. In Fig. 6 bezeichnen gleiche Bezugssymbole wie in den auf die erste bevorzugte Ausführungsform bezüglichen Figuren 1 und 2 sowie der auf die zweite bevorzugte Ausführungsform bezüglichen Figur 5 gleiche Teile und Bereiche wie dort. Auch diese Heizzylindervorrichtung 12 ist für eine Anbringung in einer Spritzgußmaschine wie der in der auf die erste bevorzugte Ausführungsform bezüglichen Fig. T gezeigten Maschine 10 bestimmt, welche einen Trichter 11 zum Einfüllen des Harzes, die Heizzylindervorrichtung 12, eine Schneckenantriebsvorrichtung für einen drehenden Antrieb eines in der Heizzylindervorrichtung 12 vorhandenen Schneckenkolbens 20 zum Einspritzen des geschmolzenen Harzes und eine Antriebsvorrichtung für eine bewegliche Platte zur Entfernung der Formprodukte durch öffnen und Schließen einer Metallform aufweist, welche zwischen einer feststehenden Platte und einer seitlich beweglichen Platte angebracht ist. Auch hier ist diese Maschine nicht im einzelnen in den Figuren gezeigt, weil ihr Aufbau im wesentlichen gleich wie derjenige der Maschine der Fig. 1 sein kann.

Die Heizzylindervorrichtung 12 gemäß dieser dritten Ausführungsform hat wiederum im wesentlichen Zylinderform mit einer in einer Zylinderwand 18 ausgebildeten zentralen Axialbohrung 19 und mit einem in diese zentrale Axialbohrung 19 eingesetzten Schneckenkolben 20, der bei Drehung in einer bestimmten Richtung durch die oben genannte Schnek-

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kenantriebsvorrichtung 13 sich nach links in der Figur in die Bohrung 19 bewegt und dabei eine Druckkraft auf das in der Bohrung 19 befindliche Harz ausübt und der bei Drehung in umgekehrter Richtung sich nach rechts in der Figur bewegt und aus der Bohrung 19 zurückgezogen wird. Wenn auf diese Weise der Schneckenkolben 20 über eine bestimmte Stellung hinaus zurückgezogen wird, kann in den Trichter 11 eingefülltes Harz in die Bohrung 19 nach unten wandern und die Heizzylindervorrichtung 12 wieder auffüllen. An dem dem Trichter 11 (welcher sich am rechten Ende befindet) abgekehrten Ende (dem linken Ende) der Heizzylindervorrichtung 12 ist eine Düse 21 vorgesehen. Wenn also der Schnekkenkolben 20 abwechselnd in die eine und in die andere Richtung gedreht wird, wird er abwechselnd in die Bohrung 19 hineingedrückt und daraus zurückgezogen, womit abwechselnd Harz in die Bohrung 19 und durch die Düse 21 nach außen gedrückt wird und die Bohrung 19 mit frischem Harz aus dem Trichter 11 gefüllt wird.

Bei der Heizzylindervorrichtung 12 sind wie schon bei den Vorrichtungen der Figuren 2 und 5 insgesamt fünf, mit Z1 bis Z5 bezeichnete, Heizzonen vorgesehen, die mit Abstand l^ngs der Achse der Heizzylindervorrichtung 12 von rechts nach links bei Blick gemäß Fig. 6, d. h. vom trichterseitigen Ende zum düsenseitigen Ende, liegen. Um jede dieser Heizzonen Z1 bis Z5 herum ist ein entsprechendes Heizelement H1 bis H5 angebracht, und im Innenwandabschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 ist in jeder der Heizzonen Z1 bis Z5 wiederum ein entsprechendes Thermoelement T1 bis T5 eingesetzt.

Im einzelnen ist wiederum die erste Heizzone Z1 derjenige Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchen das Harz aus dem Trichter 11 eingeführt wird, wobei

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dieser Abschnitt durch das Heizelement H1 erwärmt wird und außerdem wassergekühlt ist, so daß das Harz aus dem Trichter 11 ohne Gefahr eines oberflächlichen Anschmelzens zugeführt werden kann. Das Thermoelement T1 stellt die Temperatur in dieser ersten Heizzone Z1 fest. Die zweite Heizzone Z2 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz danach im wesentlichen allein durch das Heizelement H2 erhitzt wird, wobei das Thermoelement T2 die Temperatur in dieser zweiten Heizzone Z2 feststellt. Die dritte Heizzone Z3 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welcher das Harz danach sowohl durch das Heizelement H3 als auch durch die durch die Drehung des Schneckenkolbens erzeugte Reibungshitze sowie durch den durch diesen erzeugten Kompressionseffekt erwärmt wird. Das Thermoelement T3 stellt die Temperatur in dieser dritten Heizzone Z3 fest. Die vierte Heizzone Z4 ist eine Reservoir, in welchem die einzuspritzende Harzmasse vor dem Einspritzen eine gewisse Zeit aufgenommen wird und muß auf einer bestimmten hohen Temperatur gehalten werden. In diesem Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 wird das Harz durch das Heizelement H4 erhitzt, wobei das Thermoelement T4 die Temperatur in dieser vierten Heizzone Z4 feststellt. Die fünfte Heizzone Z5, welche sich unmittelbar vor der Düse 21 befindet, ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz einer Störung seiner Temperatur durch externe Einflüsse wie die Wärmekapazität der Metallform 16 und Atmosphäre besonders ausgesetzt ist. Um solche externen Einflüsse zu eliminieren, wird das Harz in dieser fünften Heizzone Z5 durch das Heizelement H5 heiß gehalten, und das Thermoelement T5 stellt die Temperatur in dies^ser fünften Heizzone Z5 fest.

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Wie bei der oben" beschriebenen zweiten Ausführungsform ist die Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 (allerdings ohne in Längsrichtung im Abstand liegende umfängliche Ringnuten) so aufgebaut, daß die Außendurchmesser der Abschnitte der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12, welche die erste Heizzone Z1, die zweite Heizzone Z2, die dritte Heizzone Z3 und die vierte Heizzone Z4 bestimmen, alle im wesentlichen gleich sind. Dabei ist wie vorher der Außendurchmesser der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung an der fünften Heizzone Z5 wesentlich geringer als derjenige aller Heizzonen Z1 bis Z4. Die Abschnitte der Wand 18, welche die Heizzonen Z1 bis Z4 bestimmen, haben also bei dieser dritten Ausführungsform alle ungefähr die gleiche Dicke. Entsprechend dem besonderen erfinderischen Konzept dieser dritten Ausführungsform sind jedoch, während das fünfte Heizelement H5 wie früher als sich direkt um den Zylinder der Heizzylindervorrichtung 12 erstreckendes Band ausgebildet ist, die anderen vier Heizelemente H1 bis H4, wenn auch weiterhin bandförmig, nun tief innerhalb der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 begraben. Mit anderen Worten, diese Heizelemente H1 bis H4 sind in radialer Richtung so eng wie möglich an der Innenbohrung 19 der Heizzylindervorrichtung 12, d. h. so nahe wie möglich an dem die Innenbohrung durchlaufenden geschmolzenen Harz, angeordnet. Ein Band 28'aus isolierendem Werkstoff ist zur Lieferung einer größeren Wärmekapazität und einer besseren Isolation um denjenigen Teil der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 gelegt, welcher die vierte Heizzone Z4 bestimmt.

Diese Heizzylindervorrichtung 12 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann durch e,in Regelsystem geregelt werden, das ähnlich aufgebaut ist,

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wie das oben unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 bezüglich der ersten Ausführungsform beschriebene. Einzelheiten werden hier nun im Interesse einer Kürze der Beschreibung weggelassen.

Durch Vorsehen der Heizelemente H1 bis H4 in begrabener Weise innerhalb der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 und in radialer Richtung so nahe zur Innenbohrung 19 der Heizzylindervorrichtung 12 wie möglich, d. h. so nahe wie möglich an dem diese Innenbohrung 19 durchlaufenden geschmolzenen Harz, wird die Wärmeübertragung von den Heizelementen H1 bis H4 auf die geschmolzene Harzmasse praktisch sehr einfach und die Ansprechempfindlichkeit des Regelsystems verbessert, wodurch Schwankungen der Temperatur des an die fünfte Heiζzone Z5 weiterzuleitenden Harzes äußerst gering gehalten werden können.

Gemäß dieser dritten Ausführungsform der Erfindung ist also eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine vorgesehen, mit welcher der Spritzzyklus der Maschine kurz gehalten werden kann, was die Produktivität der Maschine verbessert und die Betriebskosten sowie die Kosten des Endprodukts vermindert. Ferner ist der Energieverbrauch in praktisch möglicher Weise verringert und ebenso sind die Temperaturregelung des Harzes sowie die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung verbessert. Diese Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine minimalisiert also Schwankungen im System, die auf die Bewegung der in Aufwärmung befindlichen Harzmasse, Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverluste beim Einspritzen der Harzmasse usw. zurückgehen. Auf diese Weise fördert diese Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine die Herstellung genauerer Endprodukte, indem sie

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eine genaue Wärmehandhabung dadurch liefert, daß sie die gegenseitige thermische Beeinflussung zwischen benachbarten der Heizzonen sowie thermische Einflüsse von äußeren Quellen so niedrig wie möglich hält.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht einer Heizzylindervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, in ähnlicher Weise wie in den Figuren 2, 5 und 6 mit einer die Achse der Heizzylindervorrichtung enthaltenden Schnittebene. In Fig. 7 bezeichnen gleiche Bezugssymbole wie diejenigen in den auf die erste bevorzugte Ausführungsform bezüglichen Figuren 1 und 2 und den auf die zweite und dritte bevorzugte Ausführungsform bezüglichen Figuren 5 und 6 gleiche Teile und Bereiche wie dort. Diese Heizzylindervorrichtung 12 ist wiederum für den Einbau in eine Spritzgußmaschine wie die in der auf die erste bevorzugte Ausfuhrungsform bezüglichen Figur 1 gezeigte Maschine 10 bestimmt, welche einen Trichter 11 zum Einfüllen des Harzes, die Heizzylindervorrichtung 12, eine Schneckenantriebsvorrichtung für einen drehenden Antrieb eines in der Heizzylindervorrichtung vorgesehenen Schneckenkolbens 20 zum Einspritzen des geschmolzenen Harzes und eine Antriebsvorrichtung für eine bewegliche Platte zur Entfernung der Formprodukte durch Öffnen und Schließen einer Metallform aufweist, welche zwischen einer feststehenden Platte und einer seitlich beweglichen Platte angebracht ist. Auch hier wurde diese Maschine nicht im einzelnen gezeigt, da ihr Aufbau im wesentlichen mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten Maschine übereinstimmt.

Die Heizzylindervorrichtung 12 gemäß dieser vierten Ausführungsform hat wiederum im wesentlichen Zylinderform mit einer in einer Zylinderwand 18 ausgebildeten zentralen Axialbohrung 19 und mit einem in diese zentrale Axialboh-

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rung 19 eingesetzten oben erwähnten Schneckenkolben 20, der bei Drehung in einer bestimmten Richtung durch die Antriebsvorrichtung 13 sich nach links in der Figur in die Bohrung 19 bewegt und dabei eine Druckkraft auf das in der Bohrung 19 befindliehe Harz ausübt und der bei Drehung in der umgekehrten Richtung sich nach rechts in der Figur bewegt und aus der Bohrung 19 zurückgezogen wird. Wenn der Schneckenkolben
20 auf diese Weise aus der Bohrung 19 über eine bestimmte Stellung hinaus zurückbewegt wird, kann in den Trichter

11 eingefülltes Harz nach unten in die Bohrung 19 wandern und die Heizzylindervorrichtung 12 wieder auffüllen. An
dem dem Trichter 11 (welcher sich am rechten Ende befindet) abgekehrten Ende (dem linken Ende) der Heizzylindervorrichtung 12 ist eine Düse 21 vorgesehen. Wenn also der Schneckenkolben 20 abwechselnd in der einen und der anderen Richtung gedreht wird, wird er abwechselnd in die
Bohrung 19 hineingedrückt und daraus zurückgezogen, womit er abwechselnd das Harz in die Bohrung 19 hinein und durch die Düse 21 nach außen drückt und die Bohrung 19 mit frischem Harz aus dem Trichter 11 füllt.

Bei der Heizzylindervorrichtung 12 sind wie vorher
bei den Vorrichtungen der Figuren 2, 5 und 6 insgesamt
fünf, mit Z1 bis Z5 bezeichnete, Heizzonen vorgesehen,
welche mit axialem Abstand längs der Achse der Heizzylindervorrichtung 12 von rechts nach link bei Blick gemäß

Fig. 7, d. h. vom trichterseitigen Ende zum düsenseitigen Ende, liegen. Um jede dieser Heizzonen Z1 bis Z5 ist ein
entsprechendes Heizelement H1 bis H5 angebracht, und in den Innenwandabschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 ist wiederum in jeder der Heizzonen Z1 bis Z5 ein entsprechendes Thermoelement T1 bis T5 eingesetzt.

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Im einzelnen ist die erste Heizzone Z1 wiederum der Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz aus dem Trichter 11 zugeführt wird, wobei dieser Abschnitt durch das Heizelement H1 erhitzt wird und außerdem wassergekühlt ist, so daß das Harz aus dem Trichter 11 ohne die Gefahr eines oberflächlichen Anschmelzens zugeführt werden kann. Das Thermoelement T1 stellt die Temperatur in dieser ersten Heizzone Z1 fest. Die zweite Heizzone Z2 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welcher das Harz danach im wesentlichen allein durch das Heizzelement H2 aufgeheizt wird, wobei das Thermoelement T2 die Temperatur in dieser zweiten Heizzone Z2 feststellt. Die dritte Heizzone Z3 ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welchem das Harz danach sowohl durch das Heizelement H3 als auch durch die durch die Drehung des Schneckenkolbens 20 erzeugte Reibungshitze und den durch den Schneckenkolben 20 erzeugten Kompressionseffekt erwärmt wird. Das Thermoelement T3 stellt die Temperatur in dieser dritten Heizzone Z3 fest. Die vierte Heizzone Z4 ist ein Reservoir, in welchem die einzuspritzende Harzmasse vor dem Einspritzen für eine bestimmte Zeit aufgenommen wird,und muß auf einer bestimmten hohen Temperatur gehalten werden. In diesem Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12 wird das Harz durch das Heizelement H4 erhitzt, wobei das Thermoelement T4 die Temperatur in dieser vierten Heizzone Z4 feststellt. Die fünfte Heizzone Z5 schließlich, welche sich unmittelbar vor der Düse 21 befindet, ist ein Abschnitt der Heizzylindervorrichtung 12, in welcher das Harz einer Störung seiner Temperatur durch externe Einflüsse wie die Wärmekapazität der Metallform 16 und Atmosphäre besonders ausgesetzt ist. Um solche externen Einflüsse zu eliminieren,

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wird das Harz in dieser fünften Heizzone Z5 durch das Heizelement H5 heiß gehalten, wobei das Thermoelement T5 die Temperatur in dieser fünften Heizzone Z5 feststellt.

Wie bei den oben beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsformen ist die Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 (allerdings ohne die über ihre Länge im Abstand voneinander liegenden umfänglich verlaufenden Ringnuten) so aufgebaut, daß die Außendurchmesser der Teile der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12, welche die erste Heizzone Z1, die zweite Heizzone Z2, die dritte Heizzone Z3 und die vierte Heizzone Z4 bestimmen, alle im wesentlichen gleich sind. Dabei ist, wie schon zuvor, der Außendurchmesser der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 an der fünften Heizzone Z5 wesentlich kleiner als derjenige aller anderen Heizzonen Z1 bis Z4. Die Abschnitte der Wand 18, welche die Heizzonen Z1 bis Z4 bestimmen, haben bei dieser vierten bevorzugten Ausführungsform also alle ungefähr die gleiche Dicke. Nach dem besonderen Konzept dieser vierten Ausführungsform sind alle der ersten bis fünften Heizelemente HT bis H5 wie bei der ersten Ausführungsform der Fig. 2 als Bänder ausgebildet, die sich direkt um den Zylinder der Heizzylindervorrichtung 12 erstrecken, so daß also die vier Heizelemente H1 bis H4 anders als bei der weiter oben beschriebenen dritten Ausführungsform nicht tief innerhalb der Wand 18 der Heizzylindervorrichtung 12 begraben sind, wobei um das erste Heizelement H1 keine besondere Schicht aus isolierendem Material vorgesehen ist, während um das zweite, dritte und vierte Heizelement H2, H3 und H4 eine erste Schicht 28"aus isolierendem Material, um das dritte und vierte Heizelement H3 und H4 eine zusätzliche zweite Schicht 29'aus isolierendem Material auf der ersten Schicht 28'und um das vierte Heizelement H4

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allein noch eine dritte Schicht 30 aus isolierendem Material über der ersten Schicht 28'und der zweiten Schicht 29'vorgesehen ist. Bei dem dargestellten Aufbau haben, obwohl dies nicht einschränkend zu verstehen ist, diese Schichten 28', 29' und 30 aus isolierendem Material alle im wesentlichen die gleiche Dicke. Ein als Isoliermaterial geeignetes Material ist Glaswolle. Mit anderen Worten, das erste Heizelement H1 für die erste Heizzone Z1 ist mit keiner Schicht aus Isoliermaterial umhüllt, das zweite Heizelement H2 für die zweite Heizzone Z2 ist mit einer Schicht aus Isoliermaterial umhüllt, das dritte Heizelement H3 für die dritte Heizzone Z3 ist mit zwei Schichten aus Isoliermaterial umhüllt und das Heizelement H4 für die vierte Heizzone Z4 ist mit drei Schichten aus Isoliermaterial umhüllt, so daß die Dicke des auf den einzelnen Zonen vorhandenen Isoliermaterials der für die jeweilige Zone erforderlichen Wärmekapazität entspricht. D. h., die Wärmekapazitäten der verschiedenen Heizzonen Z1 bis Z4 sind den betreffenden Temperaturen angepaßt, auf welchen diese arbeiten müssen. Die Isolation ist in den Fällen der ersten und der fünften Heizzone Z1 und Z5 weggelassen, wo es erforderlich ist, die geregelte Temperatur der betreffenden Heizelemente HT und H5 auf die Harzmasse zu übertragen, so daß deren Wärmekapazitäten vermindert werden, während andererseits im Falle der vierten Heizzone Z4, welche auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden muß, eine dicke Schicht aus Isoliermaterial vorgesehen ist, um deren Wärmekapazität hoch zu machen. Die Fälle der zweiten und der dritten Heizzone Z2 und Z3 liegen zwischen diesen beiden Extremen.

Diese Heizzylindervorrichtung 12 entsprechend der _s vierten Ausführungsform der Erfindung kann durch ein Regel-

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system ähnlich demjenigen,wie es oben unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 hinsichtlich der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, geregelt werden. Einzelheiten sind hier im Interesse der Kürze der Beschreibung weggelassen. Durch Vorsehen der Schichten aus Isoliermaterial für die drei Heizelemente H2 bis H4 und durch Bestimmung der Dicken dieser Schichten im Hinblick auf die für eine genaue Temperaturregelung der entsprechenden Heizzonen Z1 bis Z5 erforderlichen Wärmekapazitäten, oder anders ausgedrückt, durch Berücksichtigung der Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung zusätzlich zur Temperaturregelung der betreffenden Heizzonen Z1 bis Z5 können die Einflüsse von gegenseitigen thermischen Beeinflussungen zwischen den Heizzonen Z1 bis Z5 eliminiert werden, und ebenso wird die Ansprechempfindlichkeit des Regelsystems verbessert, wodurch Schwankungen der Temperatur des an die fünfte Heizzone 25 und an die Düse 21 weiterzuleitenden Harzes minimal gehalten werden können.

Gemäß dieser vierten Ausführungsform der Erfindung ist also eine Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine geschaffen, welche die Spritzzyklen der Maschine kurz halten kann und damit die Produktivität der Maschine verbessert und die Betriebskosten sowie die Kosten des Endprodukts vermindert. Ferner ist der Energieverbrauch so weit wie praktisch möglich vermindert und die Temperaturregelung des Harzes sowie die Ansprechempfindlichkeit der Temperaturregelung sind verbessert. Diese Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine minimalisiert also Schwankungen im System, die auf eine Bewegung der in Aufwärmung befindlichen Harzmasse, Änderungen der Temperatur der Harzmasse, Wärmeverluste beim Einspritzen der Harzmasse usw·. zurückgehen. Auf diese Weise fördert die vorliegende Hgxz-

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Zylindervorrichtung für.eine Formmaschine die Herstellung exakterer Fertigprodukte/indem sie eine genaue Wärmehandhabung dadurch schafft, daß sie die gegenseitige thermische Wechselwirkung zwischen benachbarten der Heizzonen sowie thermische Einflüsse von äußeren Quellen so gering wie möglich hält.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung beschrieben, dies soll jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen sein. Verschiedene Abwandlungen und Weglassungen sind im Rahmen der Erfindung möglich. Beispielsweise ist, obwohl die verschiedenen Ausführungsformen alle hinsichtlich ihrer Anwendung auf eine Spritzgußmaschine beschrieben wurden, die Erfindung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt.

KI/vm

Claims

>\ίί .!AN 3592162 P 2223-DE OMRON TATEISI ELECTRONICS CO. KYOTO / Japan Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine Prioritäten: 23. Januar 1984 - JAPAN - Nr. 10760/1984 13. März 1984 - JAPAN - Nr. 35463/1984 (GM) 14. März 1984 - JAPAN - Nr. 36547/1984 (GM) 15. März 1984 - JAPAN - Nr. 37158/1984 (GM) Patentansprüche f

1.j Heizzylindervorrichtung für eine Formmaschine mit einem Zylinderelement längs dessen axialer Richtung und innerhalb dessen eine Anzahl von Heizzonen (Z1 bis Z5) 'für zu formende Masse bestimmt ist, wobei jede der Heizzonen

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mit einem Heizelement (HI bis H5) versehen ist, dadurch

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g e k e nnzeichnet_, daß die Wärmekapazitäten und die thermischen Leitfähigkeiten nach außen der Heizzonen (Z1 bis Z5) geeignet eingerichtet sind, so daß sie den für diese Heizzonen erforderlichen Temperaturen und Betriebsfunktionen entsprechen.

2. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Heizelemente (H1 bis H5) den Abschnitt des Zylinderelements, der seine Heizzone (Z1 bis Z5) definiert, umgibt.

3. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Außendurchmesser der die einzelnen Heizzonen (Z1 bis Z5) definierenden Abschnitte des Zylinderelements entsprechend den von ihnen geforderten Wärmekapazitäten und Temperaturen variieren.

4. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte des Zylinderelements zwischen seinen die Heizzonen (Z1 bis Z5) definierenden Abschnitten verglichen mit diesen die Heizzonen definierenden Abschnitten wesentlich verjüngt sind.

5. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch "gekennzeichnet , daß die Abschnitte des Zylinderelements zwischen seinen die Heizzonen (Z1 bis Z5) definierenden Abschnitten als Nuten (28) zwischen den die Heizzonen definierenden Abschnitten ausgebildet sind.

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6. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie isolierende Elemente (29) aufweist, welche über die Abschnitte des Zylinderelements zwischen seinen die Heizzonen (Z1 bis Z5) definierenden Abschnitten gelegt sind.

7. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Heizelemente (H1 bis H5) in dem seine Heizzone (Z1 bis Z5) definierenden Abschnitt des Zylinderelements begraben ist.

8. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht

(28¹) aus Isolationsmaterial, welche eine (Z4) der Heizzonen (Z1 bis Z5) und das sie umgebende Heizelement (H4) umgibt, vorgesehen ist.

9. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl

von Schichten (28¹, 29', 30) aus Isolationsmaterial, welche mehrere (Z2 bis Z4) der Heizzonen (Z1 bis Z5) und der sie umgebenden Heizelemente (H2 bis H4) umgeben, vorgesehen ist.
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10. Heizzylindervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Schichten (28', 29', 30) aus Isolationsmaterial, die verschiedene (Z2 bis Z4) der Heizzonen (Z1 bis Z5) und die Heizelemente (H2 bis H4) umgeben, unterschiedliche Dicken haben.