加热装置、周边设备以及控制此类周边设备的方法与流程

本发明涉及一种加热装置，其用于加热注塑工具的至少一个工具半部的表面中的至少一部分；一种用于注塑机的周边设备；以及，一种用于控制此类周边设备的方法。

背景技术：

由现有技术de102013014313a1已知以下概念，即为了改善使用塑料注塑机制造的注塑件的质量，对于打开的工具，借助于通过加热装置产生的热空气流对注塑工具的工具半部的表面中的至少一部分进行预加热，其中热空气流将其一部分热能输出至工具。为了实现快速的加热和高的能量效率特别提出的是，至少部分地以循环方式引导空气流，为此目的设置有热空气反馈设备，并为此进一步使用钟形构件。这一概念在实践中被证明能够很好地发挥作用。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务在于，对通用的加热装置进行进一步的改进，目的是进一步提高其实用性，特别地，目的还在于令其能够尽可能免维护地工作。此外，还应当能够实现一种紧凑的构造形式。

该任务通过一种根据本发明的加热装置解决。另外，在本发明中还给出了一种用于注塑器的具有加热装置的周边设备，并且给出了一种用于驱动此类周边设备的优选方法。

正如通用的加热装置一样，为了加热工具所使用的空气要以循环方式引导。也就是说，要设置一热空气反馈设备(warumluft-rückführeinrichtung)。该热空气反馈设备必然具有循环设备根据本发明，所述循环设备被构造为通常按照文丘里原理工作的喷射泵。可使用普通的压缩空气作为驱动射流。为此，能够使用在一般情况下已存在于生产环境中的压缩空气。这意味着，喷射泵具有压力气体接头。正如将在后文中看到的，通过这种方式，热空气反馈设备能够以加热头的形式被非常紧凑地实现，并且特别是没有可移动的部件，由此即使其暴露在高温中也能够实质上免维护地工作。

正如在现有技术中一样，加热装置优选具有钟形构件，因为能够由此实现非常高的效率。

由于加热装置在工作期间要被持续地供应空气，根据系统需要，应设置一排气装置，这能够特别通过设置排气口来实现。这会导致可预期的热空气损耗。然而，通过使用根据本发明的热空气反馈设备所提供的优势远大于这种热空气的损耗。

根据本发明的周边设备(其具有前述加热装置)，在工具半部的区域以外优选导热能力差的元件(例如采用耐火粘土层的形式)，其具有一接触面，当加热装置的钟形构件位于工具半部以外时，该钟形构件能够被设置在所述接触面上。加热装置借此能够在注塑过程(spritzvorgang)中保持温度，从而一方面实现高的能量效率并在另一方面实现短的循环时间。此处有利的是，相较于钟形构件被置于工具半部表面上的状态而言，加热装置的热功率在钟形构件被置于接触面上的状态下较小。此处特别优选的是，在钟形构件被置于接触面上的状态下，所供应的压力气体的量以及电热功率都有所降低。

优选的实施例和进一步优势通过参考附图详细描述的实施例得到。

附图简述

现在将参考附图根据实施例来详细描述本发明。附图中示出：

图1是以透视图显示的加热头；

图2是图1中的加热头从另一个视角看去的视图；

图3是在图2中所示的加热头被部分地刨开的视图；

图4是图1中的加热头在图1所示的方向r1上看去的平面视图；

图5是图1中的加热头在图1所示的方向r2上看去的平面视图；

图6是图1中的加热头在图1所示的方向r3上看去的平面视图；

图7是沿着图4中的平面a-a的截面图；

图8是沿着图5中的平面b-b的截面图；

图9是图8中的d1的细节图；

图10是图8中的d2的细节图；

图11是通过一注塑机的图解截面图，该注塑机处于第一工作状态下；

图12是图11所示的注塑机在过渡状态下的视图；

图13是图11和12所示的注塑机在第二工作状态下的视图；

图14是图11至13所示的注塑机在第三工作状态下的视图；

图15是如图11至14所示的周边设备的另一实施方式；

图16至20是钟形构件-喷嘴-单元的各种变体。

附图标记列表

5、5’加热头

8气体加热器

9护套

10加热元件

11入口

12出口

20喷嘴元件

22内部空间

24排出开口

26导气板

30钟形构件

32排气口

34边罩

40热空气反馈设备的管

41热空气反馈设备的进入口

42喷射泵

43压力气体接头

44具有排出喷嘴的环形管道

45环形的开口

46第一热空气反馈设备的离开口

47连接室

48加热体

50机器人

52连接板

54、54’弹簧单元

60静止的工具半部

62可移动的工具半部

64塑化单元

66、66’具有接触面的元件

66a、66a’接触面

70钟形构件-喷嘴-单元

具体实施方式

附图1至10以不同的视角和视图显示了一种根据本发明的加热装置的实施方式，所述加热装置采用了加热头5的形式。在描述该加热头5时，参考了所有的附图。优选的是，加热装置以紧凑、本身刚性的加热头5的形式构成，正如此处附图中所示的一样。

如上所述，加热头5用于对注塑工具的工具半部的表面中的至少一部分进行加热。加热头5具有气体加热器8，该气体加热器8由中空圆柱形护套9和在该护套中所容纳的电加热元件10(其也被称为加热筒)所组成。气体加热器8具有入口11和出口12(这些入口和出口与加热元件10的入口和出口相一致)。

设置喷嘴元件20，其安装在气体加热器8的护套9上。气体加热器8的出口12通入喷嘴元件20的内部空间22。在所示的实施方式中，内部空间22由锥形延伸的护套所包围，并且在排出开口24处结束。在所示实施方式中，优选的是，喷嘴元件20还具有导气板26，排出开口24就位于该导气板26中。在所示实施方式中，将导气板26构造为平面的并且垂直于气体加热器8的纵向延伸方向。在所示实施方式中，导气板26具有圆盘(kreisscheibe)的形状。

气体加热器8还承载钟形构件30。如果钟形构件30的基体由硬质材料(比如钢)所组成，则优选的是，该钟形构件具有由相对较软的材料(比如铝)所组成的边罩34，其由基体所承载。钟形构件通过边罩34所限定的(此处为圆形)的边缘是平面的。正如可从图10中得出的，钟形构件通过边罩34所限定的边缘在气体加热器8的轴向上与导气板26相隔间距a，该间距a优选为几毫米。在没有边罩的情况下，所述间距a则通过钟形构件的基体的边缘位置限定。由此得到的是，当钟形构件30置于平面的表面上时，导气板26与该表面间隔开，并且该间隔为a。

在钟形构件30中，优选在其侧面区域中，设置有排气口32。原则上说，可以设置仅一个排气口32，然而通常仍优选设置多个排气口32。此类排气口32的功能将在下文中进行说明。

最后，加热头5具有热空气反馈设备。该热空气反馈设备用于将一部分被加热的空气(其通过气体加热器8引入由钟形构件30所包围的空间)引回并且重新利用，从而节约能量。在所示实施方式中，设置了两个此类热空气反馈设备，然而原则上也可设置仅一个此类热空气反馈设备或者可设置多于两个此类热空气反馈设备。为了简化语言，下文中也仅采用热空气反馈设备的表达。

热空气反馈设备在钟形构件30与包围连接室47的中空主体48之间延伸。加热元件10的入口11被界定在连接室47上，从而使得如果存在适当的压力条件，则空气从连接室47流入加热元件。热空气反馈设备具有从钟形构件30延伸出的管40和喷射泵42。钟形构件30具有管的开口(durchbrechung)，从而限定出热空气反馈设备的进入口41。所述管也能够延伸至钟形构件30的内部，但在所示实施方式中并不是这种情况。设置在喷射泵42下游的、热空气反馈设备的离开口46通入连接室47。喷射泵为一刚性组件。

现在特别参考图9来对喷射泵42的构造进行说明。此类喷射泵在技术上是已知的，并且通常按照文丘里原理或者伯努利(bernoulli)原理工作。喷射泵42具有压力气体接头43，其适用于被连接至生产现场的标准压力气体源。通常来说，在压力气体源与压力气体接头43之间连接有调节阀，然而该调节阀并未在附图中示出。喷射泵42的基本原理在于，要生成定向的压力气体束，该压力气体束具有朝向出口方向的移动分量。为了实现这一点，能够使用多种不同的、在现有技术中已知的结构。在所示实施方式中，与压力气体接头43连接的环形管道44配有环形的开口45，该环形的开口45形成排出喷嘴。在轴向上，所述环形的开口45在离开口46的方向上朝着环形管道44的中心偏移，从而生成由箭头所示的流方向。根据已知的流体力学原理，如此定向的压力气体“带动(mitreiβen)”环境空气，从而在离开口46出现过压并且在进入口41出现真空。也就是说，热空气反馈设备从钟形构件30吸入热空气，并且将由所吸入的热空气和所供应的压力气体(加压气体)组成的混合物压入连接室47，所述混合物由于所存在的过压从该连接室47经过气体加热器8的加热元件10流入钟形构件30。

在加热表面(特别是注塑工具的表面)期间，钟形构件的边缘(其能够特别通过边罩34构造)置于表面上，从而形成封闭的空间。因为新鲜空气以压力气体的形式(或者在原则上也可为其他加压气体)被连续导入系统，所以必须要设置排气装置，若非如此所述系统的整体压力将会持续增加。为此，要使用上述排气口32。

可以看到，热空气反馈设备40可被实现为完全没有可移动的部件，并因此可免维护地工作。此外，其还能够抗高温，这有可能使得加热头5被非常紧凑地构造。

现在参考附图11至14，对前述加热装置的预期用途的优选方式进行描述。这里还要说明的是，在原则上，也能够相应地驱动以其他方式构造的加热装置(其不使用喷射泵)，然而由根据本发明的加热装置和现在所描述的根据本发明的方法的组合在使用时是特别有利的。

图11高度概括性地显示了通过具有静止的工具半部60和可移动的工具半部62的注塑机的截面图。塑化单元64用于将液化的塑料注入静止的工具半部的开口。

设置加热装置，即加热头5，其用于在注塑过程之前对静止的工具半部60的表面中的至少一部分进行加热。当然，同样有可能的是，以如下方式设置加热头5，使得其加热可移动的工具半部62的表面中的一部分。在所示的实施方式中，加热头5以如前所述的方式来构造。为了加热头5能够在工具半部60、62之间移动，并且为了钟形构件30的边缘能够与静止的工具半部60的表面相接触，要设置机器人50。此类机器人50通常也被称为“处理装置”。机器人50承载连接板52，该连接板52通过弹簧单元54承载加热头5。此外，设置具有接触面66a的元件66，所述元件66被布置在两个工具半部60、62的区域以外。所述元件66最好由具有差的导热能力和/或大的热容量的耐热材料所组成。因此，所述元件66例如能够为耐热粘土元件。

图1示出了工具刚被打开的状态，例如由于先前注塑的部件刚刚被移除(未显示)。在该状态下，钟形构件30被置于接触面66a上，并且加热头5处于准备状态，在所述准备状态下，加热元件10工作时有降低的功率。通常来说，在这种情况下，压力气体供应装置也被向下调整至喷射泵42上。然而，由于钟形构件30与接触面66a接触，没有热能会不必要地损失。

在后续的方法步骤(图12)中，加热头5在两个工具半部60、62之间移动，并随后(图13)钟形构件的边缘与静止的工具半部60的表面接触。在这种情况下，弹簧单元54用作力限制装置。在该状态下，加热头5的工作通常被向上调整，也就是说，加热元件10的功耗上升，并且被供应的压力气体的量升高。通过从排出开口24排出的热空气流，加热工具半部60的一部分表面，特别是在导气板26的区域中，其中在导气板26与工具表面之间仅存在一窄缝。在完成该加热过程之后，加热头从两个工具半部之间的区域移出。

现在，关闭工具并且开始注入过程。在这段时间内，加热头5重新位于在图11所示的位置。也就是说，钟形构件30被置于接触面66a上。在完成注入过程之后，工具半部60、62的一些部分借助于冷却通道进行冷却，如现有技术已知的。这在附图中未显示。

如在图15中所示，有可能的是，借助于机器人50将两个加热头5、5’移动到在两个工具半部之间的区域中。为了使机器人-加热头-组件保持尽可能简单，在这种情况下，能够利用可移动的工具半部的移动能力，以便能够将两个钟形构件30与工具表面相接触。在这种情况下，具有接触面66a、66a’的两个元件66、66’应被实现为是可移动的，以便使得两个加热头5、5’能够处于如图11所对应的状态。而此处可选地，两个加热头中的至少一个加热头——在工具关闭方向上——有可能例如借助于至少一个气动的活塞-气缸-单元被可主动移动地布置在连接板52上。

钟形构件30的理想形状和喷嘴元件20的理想形状能够根据待生成的注塑件而有极大不同。因此优选的是，使用3d打印方法以耐热材料至少分段地制造所述元件，从而使得利用由中空主体48和气体加热器8所组成的基础元件能够形成多种不同的、适合解决上述问题的加热头。在这种情况下特别有利的是，钟形构件和喷嘴形成钟形构件-喷嘴-单元70，其能够以简单的方法固定在气体加热器8上，其中该固定例如能够通过简单的卡扣和卡锁来实现。

图16至20显示了此类钟形构件-喷嘴-单元70的例子。图16中所示的钟形构件-喷嘴-单元70实质上被构造为，使得在将其布置在气体加热器8上之后得到如在图1至10中所示的加热头5。如有必要，还能够在钟形构件的基体上设置边罩。

图17所示的实施方式具有两个排出开口24，图20所示的实施方式同样如此。正如例如由图18所得到的，某些应用情况也是可能的，即相较于钟形构件30而言，喷嘴元件20在相应的工具半部中突入得更深。