AT7859U1

AT7859U1 - Verfahren zur überwachung der schliesskraft einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: AT7859U1
Application number: AT0049204U
Authority: AT
Inventors: Walther Dipl Ing Pitscheneder
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2005-10-17

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, bei welcher zwei mindestens eine Kavität umschließende Formhälften durch die Schließkraft mit Ihren Stirnseiten aufeinander gedrückt werden, wobei der Druck, mit welchem die Stirnflächen (17,17') beaufschlagt sind oder deren Abstand voneinander an mindestens einer Stelle der Stirnflächen (17,17') mittels mindestens einem Sensor (8,8',19) ermittelt wird, wobei im Falle des Auftretens eines Abstandes zwischen den Stirnflächen (17,17') oder bei Über- oder Unterschreiten vorgegebener Druckgrenzen zwischen den sich berührenden Stirnflächen (17,17') eine Reaktion ausgelöst wird.

Description

2 AT 007 859 U1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, bei welcher zwei mindestens eine Kavität umschließende Formhälften durch die Schließkraft mit ihren Stirnseiten aufeinandergedrückt werden. 5 Das Aufbringen einer Schließkraft beim Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen hat den Zweck, ein Aufdrücken der Form durch den unter hohen Druck eingespritzten Kunststoff zu verhindern. Das Problem für den Maschinenbauer liegt dabei darin, dass zwar der Druck bekannt ist, unter welchem der Kunststoff eingespritzt wird, nicht aber der Druck welcher sich in der Kavität ausbildet. Die unter diesem Druck erzeugte Kraft ist proportional zu der in der io Trennebene der Formhälften liegenden Fläche der Kavität, welche von der verwendeten Form abhängt und dem Maschinenhersteller ebenfalls nicht bekannt ist.

In der Praxis geht man heute so vor, dass der Anwender den Forminnendruck und die relevante Fläche abschätzt und die Schließkraft etwa 15 % höher wählt, als die vermutlich vom Kunststoff 15 im Sinne einer Formöffnung ausgeübten Kraft. Dabei kommt es immer wieder zu einem Austreten von Kunststoff in die Formtrennfläche, zum sogenannten Überspritzen, vor allem dann, wenn die Formhohlräume nicht symmetrisch zur Maschinenachse laufen.

Das Problem des Überspritzens vermindert sich, wenn die Einbringung der Schließkraft verteilt 20 über die Formaufspannplatten derart erfolgt, dass die Formaufspannplatten genau parallel zueinander gerichtet werden (vergl. AT 395 556 B, AT 006 467 U1, AT 002 518 U1).

Die Parallelstellung der Formaufspannplatten führt zwar zu einem weitgehend gleichmäßigen Druck entlang der die Kavität umgebenden, in der Trennebene liegenden Stirnseiten der Form-25 hälften, nicht sicher gestellt durch die bekannten Maßnahmen ist jedoch, dass dieser Druck zuverlässig ausreicht, um ein Austreten des Kunststoffes aus der Kavität entlang einzelner Umfangsabschnitte zu verhindern. Dies wird jedoch durch die Erfindung erreicht, die vorsieht, dass der Druck, mit welchem die Stirnflächen beaufschlagt sind oder deren Abstand voneinander an mindestens einer Stelle der Stirnflächen mittels mindestens einem Sensor ermittelt wird, 30 wobei im Falle des Auftretens eines Abstandes zwischen den Stirnflächen oder bei Über- oder Unterschreiten vorgegebener Druckgrenzen zwischen den sich berührenden Stirnflächen eine Reaktion ausgelöst wird.

Das Auftreten eines Abstandes zwischen den Formhälften ist beispielsweise dadurch festzustel-35 len, dass man elektrischen Strom oder Ultraschall durch die aneinanderliegenden Stirnseiten der beiden Formhälften schickt. Eine Veränderung der Kontaktfläche führt dann zu einer Änderung des Durchgangswiderstandes und einem entstehenden Signal. Ein solches Signal kann auch dadurch erhalten werden, dass Distanzmesser, insbesondere induktive Distanzmesser, unmittelbar in der Formtrennebene angeordnet werden und bei Entstehen eines Abstandes ein 40 Signal abgeben.

Die bisher beschriebene Verfahrensvariante hat den Nachteil, dass sie lediglich ein aufgetretenes Überspritzen anzeigt, welches erst beim nächsten Zyklus durch Erhöhen der Schließkraft verhindert werden kann. Vorzuziehen ist demgegenüber, wenn der auf die Stirnflächen der 45 Formwände ausgeübte Druck überwacht wird, da in diesem Fall eine Regelung möglich ist, welche den Druck oberhalb eines sicheren Mindestwertes hält. Vorteilhaft ist es dabei, diesen Druck auch nach oben zu begrenzen, um die Form zu schonen.

Grundsätzlich kann der Druck auf die Stirnflächen der Formhälften mit einer Einrichtung über-50 wacht werden, wie sie in AT 002 518 U1 dargestellt ist. Mit einer solchen Einrichtung kann man nämlich - was bisher nicht vorgesehen war - registrieren, welchen Abstand die Formaufspannplatten aufweisen, sobald die Form drucklos geschlossen ist. Jede weitere Annäherung der Formaufspannplatten bedeutet eine Kompression der Form und damit das Auftreten eines Druckes an den Stirnseiten der Formhälften. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, 55 dass sie maschinenfest ist und nicht jede Form neu mit Sensoren bestückt werden muss. Der 3 AT 007 859 U1

Nachteil liegt darin, dass auch nach Herstellung völliger Plattenparallelität die Druckverteilung über den in der Trennebene liegenden Umfang der Kavität nicht völlig konstant ist. Der sicherheitshalber eingestellte Mindestdruck muss daher relativ hoch sein, damit Abweichungen nicht zu Überspritzen führen. 5

Im Hinblick auf das zuletzt genannte Problem ist es vorteilhaft, die Drucksensoren in oder an der Form anzuordnen, wie dies für die beschriebenen Einrichtungen zur Registrierung eines Spaltes zwischen den Stirnseiten der Formhälften notwendig ist. io Einzelheiten der Erfindung werden anschließend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer an sich bekannten Schließvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Vorderansicht, 15 Fig. 2 den zugehörigen Grundriss, wobei die Steuer- und Ölleitungen nicht gezeigt sind, Fig. 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Öffnung der Form direkt überwacht wird, Fig. 5 und 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Drucksensor in der Formtrennebene Fig. 7 den bei Anwendung der Erfindung erzielbaren Kraftverlauf. 20 Die Schließvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine ortsfeste Formaufspannplatte 1 sowie eine bewegbare Formaufspannplatte 2 auf, an denen die Formhälften (12, 13) befestigt werden. Die ortsfeste Formaufspannplatte 1 ist mit vier parallelen Holmen 3 verbunden, die jeweils einen zweiseitig beaufschlagbaren Kolben 4 aufweisen. Die Kolben 4 bewegen sich in den Zylindergehäusen 5, die ihrerseits fest mit der bewegbaren Formaufspannplatte 2 verbun-25 den sind.

Ist statt der gezeigten vertikalen Schließvorrichtung eine horizontale Anordnung vorgesehen, kann in kinematischer Umkehrung ebensogut die mit den Zylindergehäusen 5 verbundene Formaufspannplatte 2 ortsfest gehalten werden und die Formaufspannplatte 1 bewegt werden. 30

Im Bereich der vier Eckpunkte der quadratischen, oder zumindest rechteckigen Formaufspann-platten 1 und 2 ist je eine Wegmesseinrichtung 8 angeordnet, mit der der Abstand zwischen den beiden Formaufspannplatten 1 und 2 gemessen werden kann. 35 Mit einer derartigen Einrichtung können die Formaufspannplatten 1 und 2 genau parallel eingestellt werden. Dabei wird wie folgt vorgegangen: Mittels der Verstellpumpe 10 wird in den Zylinderräumen 7 der Zulaufseite der für die Aufbringung der Schließkraft notwendige Druck aufgebaut. Da alle vier Zylinderräume 7 der Zulaufseite direkt von der gleichen Verstellpumpe 10 gespeist werden, wird überall der gleiche Druck erreicht. Während des Krafthubes wird die 40 Relativposition von ortsfester Formaufspannplatte 2 durch die Wegmesseinrichtungen 8 laufend überwacht, wobei die Messwerte an eine zentrale Steuereinheit 11 weitergeleitet werden. Werden die Zylinderräume 7 der Zulaufseite mit Drucköl gefüllt, muss gleichzeitig aus den Zylinderräumen 6 der Ablaufseite Öl entweichen. 45 Dieser Ablauf erfolgt über je ein Regelventil 9, mit dem die ablaufende Ölmenge pro Zeiteinheit exakt geregelt werden kann. Aufgrund der Exzentrizität der zwischen ortsfester Formaufspannplatte 1 und bewegbarer Formaufspannplatte 2 angeordneten Form kann es aufgrund des ungleich verteilten Gegendruckes Vorkommen, dass geringfügige Abweichungen von der exakten Parallelität der beiden Formaufspannplatten 1 und 2 auftreten. Diese Abweichungen werden so von den Wegmesseinrichtungen 8 erfasst und in form unterschiedlicher Messsignale an die Steuereinheit 11 weitergeleitet. Werden in der Steuereinheit 11 Differenzen zwischen den Messsignalen festgestellt, werden in der Folge die Regelventile 9 so verstellt, dass der durch die Form bewirkte exzentrische Gegendruck durch unterschiedlichen Ölablauf aus den vier Zylinderräumen 6 der Ablaufseite ausgeglichen wird. Auf diese Weise wird während des Kraft-55 hubes mit geringem Aufwand die Parallelität der beiden Formaufspannplatten 1 und 2 sicherge-

Claims

5 5 4 AT 007 859 U1 stellt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 zeigt eine Möglichkeit, unmittelbar das Auftreten eines Spaltes 21 zwischen den Stirnflächen 17 und 17' der Formhälften 12 und 13 anzuzeigen. Im Normalfall, wie in der Fig. 3 dargestellt ist, reicht der durch die Spritzkraft 20 erzeugte Druck im Kunststoff 15 nicht aus, um die Formhälften 12 und 13 voneinander zu trennen. Ein vom Sender 18 ausgesandtes Signal wird daher vom Empfänger 19 ungestört empfangen. Dabei kann es sich um Ultraschallsender bzw. -empfänger handeln. Deren Ersatz durch stromleitende io Elektroden und die Messung eines zwischen den Elektroden auftretenden Widerstandes ist jedoch ohne weiters möglich. Kommt es durch zu hohen Druck im Kunststoff 15 oder durch eine zu geringe Schließkraft 22 zum öffnen der Formhälften 12 und 13 und damit zu einem Austreten von Kunststoff in die 15 Trennebene der Form, wird ein Signal erzeugt. Dieses gibt den Anlass, im nächsten Spritzzyklus den Spritzdruck zu erhöhen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 ist die mit Kunststoff 15 gefüllte Kavität von einem Rand 14 umgeben, dessen Stirnfläche 17 mit der Stirnfläche 17' der Formhälfte 13 zusammen-20 wirkt. Ein Drucksensor 8' ragt direkt in die Stirnfläche 17 des Randes 14. Da außerhalb des Randes 14 ein Spalt 16 verläuft, wäre bei einer derartigen Konstruktion der Form eine Druckanzeige wie in Fig. 1 und 2 dargestellt nur bedingt aussagefähig. Stellt man in der beschriebenen Weise sicher, dass der Druck entlang des Umfanges einer 25 Kavität nie unter einen Mindestwert absinkt und einen Höchstwert nie überschreitet, ergibt sich für die gesamte vom Kunststoff auf die Form ausgeübte Kraft Ff ein Verhältnis zur Schließkraft Fs, wie es aus Fig. 7 hervorgeht. Die Schließkraft bewegt sich in einem schmalen Toleranzband und ist immer höher als die vom Kunststoff ausgeübte Kraft. 30 Ansprüche: 1. Verfahren zur Überwachung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, bei welcher zwei mindestens eine Kavität umschließende Formhälften durch die Schließkraft mit ihren Stim- 35 seiten aufeinandergedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, mit wel chem die Stirnflächen (17,17') beaufschlagt sind oder deren Abstand voneinander an mindestens einer Stelle der Stirnflächen (17,17') mittels mindestens einem Sensor (8,8',19) ermittelt wird, wobei im Falle des Auftretens eines Abstandes zwischen den Stirnflächen (17,17') oder bei Über- oder Unterschreiten vorgegebener Druckgrenzen zwischen den sich 40 berührenden Stirnflächen (17,17') eine Reaktion ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, mit welchem die Stirnflächen (17,17') beaufschlagt sind, innerhalb eines vorgegebenen Intervalls bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, mit welchem die Stirnflächen (17,17') beaufschlagt sind, geregelt wird, indem die Schließkraft geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Spritzgießmaschine in das Werkzeug eingeleiteten Druckspannungen an unterschiedlichen Orten der von- 50 einander abgekehrten Endflächen der Formhälften (12,13) unterschiedlich sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, mit welchem die Stirnflächen (17,17') beaufschlagt sind, aktiv beeinflusst wird, indem der Spritzdruck geregelt wird. 55 AT 007 859 U1
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Reaktion darin besteht, den Spritzzyklus abzubrechen und die Schließkraft abzubauen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Sen- 5 sor/Sensoren (8) den Abstand der voneinander abgekehrten Endflächen der Formhälften (12,13) überwacht/überwachen und der Druck zwischen den Stirnflächen daraus abgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren io (8\ 19) an oder in den Formhälften angeordnet sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (8') in die Stirnseiten (17,17') ragen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Sensoren ein Druck sensor (8') ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein, vorzugsweise an der von der Stirnfläche (17) abgekehrten Endfläche einer der Formhälften (12) ange- 20 ordneter, Empfänger (19), vorzugsweise Ultraschallempfänger, ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Empfänger (19) ein von einem, vorzugsweise an der von der Stirnfläche (17') abgekehrten Endfläche der anderen Formhälfte (13) angeordneten, Sender (18), vorzugsweise Ultraschallsender, ausgesende- 25 tes Signal empfangen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (19) und der Sender (18) durch stromleitende Elektroden ersetzt sind und anstelle des ausgesendeten Signals ein zwischen den Elektroden auftretender Widerstand gemessen wird. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55