[发明专利]加热装置、成型机和加热半成品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热装置、一种具有这种加热装置的成型机以及一种用于加热至少一个半成品的方法。

背景技术

成型机在此可理解为注射成型机、压力机、注射压力机或类似物。

电磁辐射、尤其是红外辐射用于对热塑性半成品和薄膜加热以能实现用于形成复杂几何形状的热成型过程是现有技术。为了辐射放射，使用不同的系统。例子是金属带辐射器、碳辐射器、陶瓷辐射器和石英辐射器。如所述例子所示，各辐射源的区别在于用不同的材料作为放射器。通过不同的放射物质可以在取决于辐射波长和温度的放射光谱上产生带宽。根据要加热的半成品的吸收和传输光谱，这导致不同的热输入响应时间、辐射穿透深度并最终导致半成品在辐射器场中必要的停留时间。

在批量式薄膜加工中，为了保障热输入和能实现紧接的变形而使用加热装置，所述加热装置承载有构造成单面实施方式的——或在个别情况下双面实施方式的热辐射器。通过保持装置固定、又固定在外部的操纵单元(例如机器人)上的薄膜被输入到辐射器场中。在运行期间，通过操纵单元在热辐射器的加热区域中的停留时间实现热辐射器的持续功率和对要引入到薄膜中的热量的控制。为了可批量地制造基于热塑性基材系统的纤维塑料复合物，将热引入到半成品中直至达到可变形性是构件制造的前提。由此，加热站成为一种重要的设备元件。现有技术是上述用于薄膜的方法也在制造纤维复合构件时应用。

热塑性半成品的厚度在0.1和10毫米之间并且由可能的填充物覆盖不同的色谱。因此在加热半成品时产生比在传统薄膜加工中长很多的加热时间。由于聚合物的低的热传导性并且由于取决于填充物含量、颜色、纤维含量及基材的辐射穿透深度，半成品中主要的热传输效应是热传导。由此决定地导致在与现有技术相应的加热方法中发生半成品的基材物质的表面区和边缘区的过热和损伤。

换句话说，由于热辐射器的连续运行和对在加热站中停留持续时间的控制，须进行折衷：若停留持续时间过短，则虽然半成品的表面温度可以正常，但半成品不均匀地热透。若停留持续时间过长，则虽然半成品被热透，但半成品的表面由于过热而受损。

为了保障在表面上的温度均匀，在制造薄膜的区域中将热辐射器分成多个区并单独控制这些区。通过这种温度控制的方法使得当每次改变工艺时，须进行耗费时间和成本的校准工作，以适配半成品中的温度分布。

半成品的保持通过外部的操纵单元实现，所述操纵单元或利用作用在半成品上的重力抓着所述半成品或通过在半成品角部上(例如通过针)固定所述半成品向热辐射器的加热区域中运动。但在单侧保持半成品时重力不足以补偿由温度诱致的固有应力(半成品的卷曲效应)，由此发生半成品的变形、纤维翘曲和脱层。如果通过针在角部上固定并张紧半成品，则由于因此而产生的不均匀的固有应力分布导致再次增加的脱层倾向。

此外，外部的操纵单元在整个加热周期期间必须保持在该位置中，因此须使用附加的操纵单元以使半成品准备用于加热及从成型机中取出完成构件。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种加热装置、一种具有这种加热装置的成型机以及一种用于加热半成品的方法，其中，能够实现保护半成品表面地热透所述半成品。

该任务通过一种具有如下所述特征的加热装置、一种具有如下所述特征的成型机以及一种具有如下所述特征的方法实现。

这通过测量所述至少一个半成品的温度并根据测得的温度调节所述至少一个热辐射器的加热功率而实现。在此，所述加热装置具有至少一个热辐射器、至少一个容纳区域和至少一个温度传感器，在所述容纳区域中，在所述至少一个热辐射器的加热区域中可设置至少一个半成品，所述温度传感器设置成可测量在所述至少一个容纳区域中设置的至少一个半成品的温度，其中，设有调节装置，所述至少一个温度传感器的测量信号可输送给所述调节装置，并且所述调节装置根据所述至少一个温度传感器的测量信号调节所述至少一个热辐射器的辐射功率，所述加热装置的特征在于，为了在容纳区域中设置所述至少一个半成品而设有定位装置，所述定位装置的形式为金属丝托架和/或张紧框，所述金属丝托架的金属丝为了补偿热变形是被弹簧加载的，所述张紧框具有至少一个被弹簧加载的保持装置，用于形状锁合地或力锁合地保持半成品，设有至少一个管件，其中，所述至少一个管件的第一开口指向容纳区域并且所述至少一个温度传感器设置在所述至少一个管件的第二开口上。

通过所述调节便将表面温度保持在一可接受的水平上。加热时间可以这样选择，使得在半成品的中央中也存在所期望的温度。