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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Schliessdruckes bei Spritzgiessmaschinen, wonach in der Schliessstellung des Werkzeuges der erforderliche hydraulische Schliessdruck proportional zum hydraulischen Spritzdruck erzeugt wird.
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst ein bestimmter hydraulischer Schliessdruck erzeugt wird.
Die auf das Werkzeug wirkende Schliesskraft ist dabei durch den auf den Schliesskolben wirkenden hydraulischen Schliessdruck bestimmt. Unter dem Wirken dieser Werkzeugschliesskraft wird das Werkzeug dem Hocke'schen Gesetz folgend gestaucht. Nachdem der hydraulische Schliessdruck eine bestimmte Grösse erreicht hat, wird mittels eines Kontaktmanometers der Einspritzvorgang eingeleitet. Mit dem Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes baut sich im Inneren des Werkzeuges auf Grund des Druckes des eingespritzten Materials eine Werkzeugauftreibekraft auf. Diese Auftreibekraft bewirkt eine teilweise Entstauchung des Werkzeuges, wodurch sich die Werkzeugschliesskraft entsprechend erhöht.
Erreicht der zum Einspritzen des plastifizierten Materials erzeugte hydraulische Einspritzdruck die Grösse des hydraulischen Schliessdruckes, so wird auch der hydraulische Schliessdruck in gleichem Masse wie der hydraulische Spritzdruck weiter erhöht.
Nach Beendigung des Einspritzvorganges fällt der hydraulische Spritzdruck gegen Null ab, während der erzeugte hydraulische Schliessdruck bis zum öffnen des Werkzeuges und damit bis zum Erkalten des Spritzlings aufrechterhalten bleibt. Dadurch wird das Werkzeug wieder einer grösseren Stauchung unterworfen. Das Stauchen und Entstauchen des Werkzeuges geschieht in jedem Falle unkontrolliert. Dadurch ändert sich in entsprechender Weise der im Werkzeug vorhandene und zum Füllen mit Kunststoff bestimmte Hohlraum. Unterschiedliche Abmessungen der Spritzlinge sind die Folge.
Wird das gleiche Werkzeug auf verschiedenen, in ihrer Konstruktion und ihrer Grösse unterschiedlichen Maschinen eingesetzt, so ergeben sich auf Grund der unterschiedlichen Maschinensteifen voneinander abweichende Spritzlingsabmessungen.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Werkzeugschliesskraft bis zum öffnen des Werkzeuges wirkt. Besonders bei relativ grossflächigen und tiefen Spritzlingen wird das Werkzeug in relativ hohem Masse gestaucht und während des Einspritzens durch die Wirkung der Werkzeugauftreibkraft entstaucht.
Während und nach der Nachdruckzeit, d. h. mit abklingender Werkzeugauftreibkraft, wird das Werkzeug durch die Werkzeugschliesskraft wieder gestaucht. Dadurch wird der abkühlende Spritzling in hohem Masse auf Druck beansprucht. Die dadurch hervorgerufenen Spannungen"frieren ein"und führen zu einer Qualitätsminderung der Spritzlinge, deren Lebensdauer wesentlich verkürzt ist. Diese Qualitätsminderung ist umso grösser, je dünnwandiger der Spritzling und damit je geringer dessen absolutes Schwundmass ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Werkzeuge der durch die Stauchung bedingten Beanspruchung angepasst werden müssen, d. h., dass sie sehr stabil ausgelegt sein müssen, wodurch ein hoher Aufwand an hochwertigen Stählen erforderlich ist.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei dem die durch die Entstauchung des Werkzeuges auf Grund der Werkzeugauftreibkraft bedingte Erhöhung des hydraulischen Schliessdruckes als Befehlsgabe zum Senken des hydraulischen Spritzdruckes verwendet wird, um ein überspritzen des Werkzeuges zu vermeiden.
Auch bei diesem Verfahren bleibt der hydraulische Schliessdruck, nachdem der hydraulische Spritzdruck bereits gegen Null abgefallen ist, bis zum öffnen des Werkzeuges bestehen, wodurch die gleichen bereits beschriebenen Nachteile auftreten.
Bei Spritzgussmaschinen an sich ist es bekannt, zur Erleichterung des Einstellens des Schliessdruckes diesen in Form der dadurch hervorgerufenen elastischen Längung der Führungsholme zu messen, wobei beim überschreiten eines Maximalwertes der Schliessvorgang automatisch unterbrochen wird.
Zweck der Erfindung ist es, ein Spritzgussverfahren zu entwickeln, das die beschriebenen Nachteile beseitigt, die Herstellung qualitativ hochwertiger und masslich gleicher Spritzlinge unabhängig von der Maschinengrösse bei gleichen Spritzbedingungen ermöglicht, die Lebensdauer der Maschine erhöht und die Belastung des Werkzeuges mindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das geeignet ist, die auf das Werkzeug wirkenden Kräfte derart zu verändern, dass die im Werkzeug befindliche Kunststoffmasse weitgehendst vor nachteilig wirkenden Spannungen bewahrt bleibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass das Werkzeug durch einen über den erforderlichen hydraulischen Schliessdruck liegenden Druck auf einen vorgegebenen Wert gestaucht wird, wonach der vorgegebene Stauchungswert in Abhängigkeit von der Werkzeugauftreibkraft beibehalten und anschliessend der hydraulische Schliessdruck in Abhängigkeit vom hydraulischen Spritzdruck reduziert wird.
Die gestellte Aufgabe wird also dadurch gelöst, dass die durch das Wirken der Werkzeugschliesskraft entstehende Stauchung des Spritzgusswerkzeuges mindestens annähernd konstant gehalten wird.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird für besondere Zwecke, z. B. für das Herstellen von technischen Spritzgussteilen, von denen eine hohe Präzision gefordert wird. die Stauchung des Spritzgusswerkzeuges konstant auf einem Minimalwert gehalten.
Um die Stauchung des Spritzgusswerkzeuges konstant zu halten, wird sie direkt oder indirekt gemessen und danach ständig die Grösse der Werkzeugschliesskraft verändert.
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Ist ein Messen der Stauchung nicht möglich oder nicht erwünscht, kann die zur Einhaltung der Stauchung erforderliche Werkzeugschliesskraft auch aus dem Schneckendurchmesser, dem Durchmesser des hydraulischen Spritzkolbens, dem jeweils wirkenden hydraulischen Spritzdruck und aus der Spritzlingsfläche bestimmt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen im wesentlichen darin, dass eine durch eine grössere oder geringere Stauchung des Werkzeuges bedingte Änderung des Werkzeughohlraumes bei Einsatz des gleichen oder gleicher Werkzeuge auf unterschiedlich ausgelegten Spritzgussmaschinen vermieden und dadurch
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Spritzlinge unter wesentlich geringeren Spannungen erstarren und damit eine längere Lebensdauer erreicht wird. Darüberhinaus wird es mit dem erfindungsgemässen Verfahren möglich, die Spritzgusswerkzeuge weniger stabil und damit materialsparender auszulegen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht allein für thermoplastische Kunststoffe, sondern auch für Duroplaste und Gummi anwendbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben :
Nach dem Berühren der Werkzeughälften wird ein bestimmter hydraulischer Schliessdruck erzeugt, der eine vorher festgelegte Stauchung des Spritzgusswerkzeuges bewirkt. Die Stauchung des Werkzeuges wird ständig gemessen. Diese Messung kann direkt am Werkzeug oder indirekt, z. B. durch Messen des Abstandes der Werkzeugträgerplatten, erfolgen. Ist der vorgegebene Wert der Werkzeugstauchung, der zweckmässigerweise ein Minimalwert ist, erreicht, wird der hydraulische Spritzdruck erzeugt, der den plastifizierten Kunststoff in das Spritzgusswerkzeug fördert. Auf Grund des unter Druck stehenden plastifizierten Kunststoffes baut sich im Werkzeug bis zur vollkommenen Werkzeugfüllung eine ständig ansteigende Werkzeugauftreibkraft auf.
Diese ist der Werkzeugschliesskraft entgegengerichtet und bewirkt eine teilweise Entstauchung des Spritzgusswerkzeuges.
Sinkt die Werkzeugstauchung unter den vorgegebenen Wert bzw. Minimalwert ab, setzt eine weitere Erhöhung des hydraulischen Schliessdruckes ein, bis der vorgegebene Wert wieder erreicht ist.
Ist das Spritzgusswerkzeug vollkommen mit plastifiziertem Kunststoff gefüllt, wird der hydraulische Spritzdruck entweder langsam als abklingender Nachdruck oder rasch auf Null gesenkt. Dabei wird der vorgegebene Wert der Werkzeugstauchung auf Grund des Wirkens des hydraulischen Schliessdruckes überschritten.
Dieses Überschreiten der vorgegebenen Werkzeugstauchung löst ein Abfallen des hydraulischen Schliessdruckes aus, bis der Wert der vorgegebenen Stauchung wieder erreicht ist. Nach dem Erkalten des Spritzlings fällt der hydraulische Schliessdruck auf Null ab, um das Werkzeug öffnen zu können.