CN108068284B - 用于测定膨胀力的引入点的位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在将造型材料注射到成型模具(1)中的注射过程期间测定合模单元(2)的成型模具(1)的膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的方法，其中，成型模具(1)夹紧在合模单元(2)的能够相对彼此运动的模具夹紧板(3，4)上，并且合模单元(2)具有至少两个梁、特别是四个梁(5，6，7，8)，这些梁贯穿模具夹紧板(3，4)，其中，根据所述至少两个梁(5，6，7，8)相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化来进行对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的测定。

Description

用于测定膨胀力的引入点的位置的方法
技术领域
本发明涉及一种方法，其用于在将造型材料注射到成型模具中的注射过程期间测定合模单元的成型模具的膨胀力的引入点(在下文的说明中称为FA重心)的位置，其中，成型模具夹紧在合模单元的能够相对彼此运动的模具夹紧板上，并且合模单元具有至少两个、特别是四个梁，这些梁贯穿模具夹紧板。此外，本发明涉及一种用于成型机、特别是注射成型机的合模单元，其包括：两个模具夹紧板；成型模具，该成型模具夹紧在模具夹紧板上；至少两个、特别是四个梁，这些梁贯穿模具夹紧板；和用于在将造型材料注射到成型模具中的注射过程期间测定成型模具的FA重心的位置的测定设备。
背景技术
在制造成形件、特别是注射成型构件时特别重要的是：为成型模具施加相应的闭合力，从而在模具内部作用的熔体压力不导致模具的非预期的开启。通常如下设计成型模具，即，闭合力必须均匀地作用到成型模具上。换言之这就是说：力重心(就是说一个力的引入点或者多个力的引入点)位于注射成型模具的横截面中央中和注射成型机的模具夹紧板的中央中。
现在的情况是：在注射成型时在成型模具中两个不同的力彼此相对地起作用。一方面具有膨胀力，该膨胀力通过将造型材料注射到成型模具中产生。就是说，这个造型材料由于注射压力而试图将成型模具的模具半体“膨胀”或相互压离。这个膨胀力的力重心(FA重心)也可以意义相同地称为膨胀力的引入点(它在权利要求中是这样表示的)。另一方面还具有闭合力，该闭合力经由模具夹紧板施加到成型模具上。特别地，通过相互聚拢的模具夹紧板将这个闭合力导入成型模具中。特别是在AT515662B1中示出进一步的细节，根据该文献，通过改变力引入点的位置来事先给定模具夹紧板相对彼此的倾斜程度。这个力引入点相当于闭合力的引入点(在下文中通篇称为FS重心，在权利要求中意思相同地标记为闭合力的引入点)。
在注射成型时现在总是重复出现下述情况：通过型腔的特殊形状或通过将成型模具非中心地安装在模具夹紧板上使得FA重心比较远地远离FS重心。由此不能制造期望质量的成形件，因为力没有被均匀地引入到成型模具中。在最糟糕的情况中可能导致成型模具甚至“呼吸”，因此造型材料会至少少许从型腔中流出。所以有意义的是：尽可能使模具夹紧板的闭合力的FS重心与FA重心相匹配。
为此EP2361747A1说明了一种设备以及一种方法，据此，调节设备基于闭合力对油供应进行调节。其中提出：通过熔体流动分析来测定FA重心(合模力的重力中心)并且由此确定闭合力分布。
这种解决方案的缺点在于：熔体流动分析的实施困难且非常昂贵。在实际中常常不能提供为此所需的数据和方法供使用。
发明内容
因此本发明的目的在于：提供一种相对现有技术改进的方法或改进的合模单元。特别是应该排除上述缺点。
这通过一种用于在将造型材料注射到成型模具(1)中的注射过程期间测定合模单元的成型模具的膨胀力的引入点的位置的方法来实现，其中，成型模具夹紧在合模单元的能够相对彼此运动的模具夹紧板上，并且合模单元具有至少两个梁，这些梁贯穿模具夹紧板。根据本发明规定：根据至少两个梁相对模具夹紧板之一的位置变化对FA重心的位置进行测定。由此可以从测得的至少两个梁相对模具夹紧板之一的位置值中推断出FA重心。
原则上为此可能的是：从前面进行的注射循环的经验值中测定位置变化。然而优选规定：实施一个独自的测试循环。这可以根据一优选的实施例通过如下方式得以实现，即，在对FA重心的位置进行测定时在注射过程期间逐步地降低合模单元的闭合力，直到在至少一个梁上、优选在至少两个梁上、特别优选在所有四个梁上确定相对模具夹紧板之一的位置变化为止。例如为这样的降低可以参照AT006468U1。首先因为FA重心直到型腔被完全填满为止移动或可以移动，所以优选在注射过程期间测定时间上的FA重心变化。
可能的是：从各位置值直接推断出FA重心。然而优选规定：在测定FA重心的位置时从各个位置变化的关系中为其中每个梁算出一个力值(Kraftwert)。
为了获得鉴于FA重心的更加有效力的结果，优选规定：通过如下方式计算每个力值，即，由位置变化和至少一个附加的测量值来确定通过闭合力导致的至少两个梁的变形，其中，由变形系数的关系为每个梁计算一个力值。在此附加地优选规定：所述至少一个附加的测量值出自电阻应变片和/或力传感器和/或压力传感器。例如为此可以参照AT515939B1，根据该文献由一定的测量值针对闭合力的不同值计算合模单元的变形和模具部件的变形。
为了检测位置变化而规定：由优选设置在每个梁的一个端部上的位移测量传感器来检测梁的相对模具夹紧板之一的每个位置变化。
为所述梁优选规定：这些梁构造成拉杆。原则上当只有两个或三个这样的梁是合模单元的一部分时就可以够用。然而特别优选设置有四个梁。
在利用本发明提供用于测定FA重心的位置的经简化的方法之后，这种方法可以作为用于确定FS重心相对合模单元的能够相对彼此运动的模具夹紧板的位置的方法基础。因此优选规定：根据用于FA重心的位置测定的根据本发明的方法来确定FS重心的位置。特别优选地：在此使FS重心尽可能地与FA重心相匹配。可以与生产循环无关地进行对FS重心的这种确定。就是说，一旦FA重心被测定，就可以据此确定FS重心。首先当FA重心在注射过程期间移动时，FS重心也应该相应地随同移动并且由此产生时间上的FS重心变化。
所确定的FS重心可以使用在用于在合模单元的成型模具中制造成形件的方法中。在此，每个梁配属有一个闭合力施加设备，经由该闭合力施加设备施加作用到成型模具上的闭合力，其中，根据之前确定的FS重心的位置来操控每个闭合力施加设备。在这种情况下当然可以如下地操控，即，同样地这个FS重心随着FA重心相应移动。为此必须在时间上的变化中相应不同地操控各个闭合力施加设备。
一般地可以提出：FS重心能够界定为所有位置的中数(Mittel)，在这些位置上将力引入到多个模具夹紧板中或一个模具夹紧板中，其中以作用在每个位置上的力对该每个位置加权。换言之，FS重心与经由各个梁(在开启或压印中)实现的进入可运动的模具夹紧板中的力引入所产生的扭矩矢量的端点相符。
然而不仅仅对用于测定FA重心的位置的方法、而且还对成型机的合模单元提出保护，上述目的通过具有权利要求10的特征的合模单元得以实现。因此规定：测定设备构造成根据至少两个梁相对模具夹紧板之一的位置变化来实施对FA重心的测定。
特别优选地在这样的合模单元中规定：合模单元具有控制或调节单元，并且测定设备是控制或调节单元的组成部分或者与控制或调节单元信号技术地连接，其中，在控制或调节单元(或测定设备)的测定模式中进行对FA重心的位置的测定。由此特别是可以在初次填充新的模具时使用所述测定模式。就是说，一旦新的成型模具被置入到注射成型机中，就首先在一个或多个测试循环中实施对成型模具的填充。在填充造型材料期间，在测定模式中相应地测定FA重心的位置(二维坐标位置)或该位置的移动。这首先可以通过如下方式实现，即，合模单元具有至少两个、分别配置给一个梁的位移测量传感器，其中，通过位移测量传感器能够检测相应的梁相对模具夹紧板之一的位置变化。
此外优选规定：合模单元具有至少两个闭合力施加设备，这些闭合力施加设备分别配置给至少两个梁之一，并且经由这些闭合力施加设备能够施加作用到成型模具上的闭合力。在此为了简单地测定而规定：在测定模式中闭合力施加设备能够由控制或调节单元进行操控，以降低合模单元的闭合力，直到能够经由位移测量传感器确定一个、优选至少两个、特别优选所有四个梁上的相对模具夹紧板之一的位置变化为止。可以在一个整个注射循环上实现这个经由位移测量传感器的位置变化测量。当然为了测定FA重心在成型模具完全填满的情况中位于何处，也可以仅仅在模腔完全填满的情况中实施这一点。然而优选也可以通过时间测定FA重心的移动。特别是通过如下方式实现测定，即，控制或调节单元构造成在测定FA重心的位置的情况中由各个位置变化的关系为每个梁计算一个力值。
如在上面说明的方法中那样，也可以在合模单元中为其它步骤使用FA重心的测得的位置。特别是在此规定：控制或调节单元构造成在确定模式中根据在测定模式中测定的FA重心的位置能够确定能够相对彼此运动的模具夹紧板的FS重心的位置，优选能够与FA重心的位置相匹配。
在这个确定模式中测定的FS重心的位置然后也可以通过如下方式继续使用，即，在制造模式中为了根据在确定模式中确定的FS重心的位置确定经由相应的梁引入的闭合力而能够由控制或调节单元操控每个闭合力施加设备。由此可以生产成形件，该成形件在制造期间被模具夹紧板尽可能均匀地和中心地施加闭合力。因此没有或者仅仅具有一个尽可能少的不均匀的对成型模具的型腔中的成形件的施力。
附图说明
下文借助附图说明参照附图示出的实施例来进一步阐述本发明其它的细部和优点。附图中：
图1示意性示出一个具有中心的成型模具和中心的型腔的模具夹紧板；
图2示意性示出一个具有中心的成型模具和非中心的型腔的模具夹紧板；
图3示出一个具有非中心的成型模具和中心的型腔的模具夹紧板；
图4示意性示出一个模具闭合单元；
图5示出一个具有梁以及控制合调节单元的模具夹紧板。
具体实施方式
图1示出的是一个合模单元2在成型模具1的区域中的横截面。这个成型模具1夹紧在模具夹紧板3或4上。这个模具夹紧板3或4由四个分别设置在角区域中的梁5、6、7和8贯穿。在成型模具1中构造有型腔14，由未示出的注射设备将造型材料注射到其中，由此在硬化之后产生成形件13。通过型腔14的中心中的圆图解示出FA重心A。这个FA重心A的位置在此由位置坐标x，y确定。这些位置坐标x，y简单地说位于一个基本上与分型面相符的平面中。理论上在此也还可以使用用于FA重心A的精确位置的第三维，然而在一个平面中识别中心的FA重心A的位置就足以确定FA重心A。同样FS重心L也位于这个平面中，在此所述位置也通过位置坐标x，y确定。当经由所有的梁5至8将相同闭合力FS引入到模具夹紧板3、4和成型模具1中时，这个FS重心L精确地位于梁5至8之间的中央，就是说，在两条所示出的线的交点中。当不同的闭合力FS被引到梁5至8上时，这个FS重心L可以移动。在分型面中的这样的移动在AT515662B1中进行了详细说明。
现在由设计决定地具有FA重心A不在横截面的中央的情况。其原因可能是特殊的、非对称的构件形状(参见图2)或者附加地安装在成型模具1上的设备19(参见图3)，它们妨碍将成型模具1中心地安装在注射成型机的模具夹紧板3、4上。图2中的非对称的构件形状或者型腔14的形状导致：通过熔体(造型材料)产生的膨胀力FA的FA重心A不在成型模具1的横截面的中央中并且由此也不在模具夹紧板3、4的中央中。
根据图3，安装在成型模具1上的设备19妨碍将该成型模具1中心地安装在模具夹紧板3、4上。通过熔体产生的膨胀力FA的FA重心A在此也不在合模单元2的模具夹紧板3、4的中央中。
图4示出的是整个合模单元2的侧视图，这个合模单元相当于一个双夹紧板机器(Zwei-Platten-Maschine)。当然这个合模单元也可以应用在三夹紧板机器中。无论如何这个合模单元2的两个模具夹紧板3、4由总共四个梁5至8贯穿。在各模具夹紧板3、4上分别夹紧有一个模具半体15、16，这些模具半体共同构成成型模具1。闭合的成型模具1构成型腔14，经由未示出的注射设备将造型材料注射到该型腔中，所述造型材料然后硬化成成形件13。在注射时，造型材料的膨胀力FA作用到成型模具1上。为了将与膨胀力FA相反的闭合力FS施加到模具夹紧板3、4上并且接着施加到成型模具1上，设置有多个闭合力施加设备10。在这种情况中，这些闭合力施加设备10由压力垫块18和锁紧设备17组成。在施加闭合力时，模具夹紧板3、4相对运动，而同时梁5至8伸展。在此经由位移测量传感器9测量至少模具夹紧板3相对梁5至8的相对运动或位置变化。
为此在图5中可以详细地看到，各个梁5至8的位置值P由各位移测量传感器9分别继续传输给一个测定设备11。这个测定设备11在这种情况中与控制或调节单元12信号技术地连接、然而原则上也可以是这个控制或调节单元12的组成部分。在这个测定设备11的一种测定模式E中，然后从到达的位置值P(在必要时经由测定一个力值K的中间步骤)测定FA重心A的位置x，y。这也可以经由未示出的力传感器、压力传感器或者电阻应变片的附加的测量值来实现。特别是根据至少两个梁5至8相对模具夹紧板3的这个位置变化来进行对FA重心A的位置x，y的测定。接着在控制或调节单元12的一种确定模式F中确定FS重心L。特别地，使FS重心L的位置x，y与FA重心A的在测定模式E中测定的位置x，y相匹配。在控制或调节单元12的再次接着的制造模式H中，根据事先确定的FS重心L或时间上的FS重心变化来操控闭合力施加设备10。由此获得的是：在每个注射过程中，FS重心L的位置x，y基本上与FA重心A的位置x，y一致。测定模式E和确定模式F可以视为逻辑上不同的模式，然而这些模式也完全可以在一个单独的步骤中或者在控制或调节单元12的一个共同的程序中实现。同样的内容适用于至少逻辑上分离的制造模式H。
换言之，可以如下地再次表明本发明：
普遍重要的是：注射成型构件(成形件13)的非对称性或成型模具1的非对称性的结构可以被推断出。
在用于测定成形件13的非对称性的方法中，作为第一步骤长时间地降低闭合力FS，直到在注射过程期间识别到梁5至8上的位置值P的变化为止。可以通过如下方式触发闭合力FS的这个降低，即，控制或调节单元12相应地操控闭合力施加设备10(参见图5)。接着从各个位置变化的相互关系中为每个梁算出一个力系数。简言之，计算如下地起作用，即，为具有大的位置变化的梁5至8(拉杆)配置大的力值而为位置变化小的拉杆配置小的力值。
在用于测定成型模具1的非对称性的方法中，首先实施用于测定变形的步骤，其中，将各个拉杆的位置实际值和力实际值保存并且为每个拉杆测定一个变形系数。然后由各个变形系数的相互关系为每个拉杆计算一个力系数。简言之，计算如下地起作用，即，为变形小的拉杆提供高的力值而为变形大的拉杆提供低的力值。
在注射成型机的进一步的生产运行中为各个拉杆加载如此测定的力值。结果是：闭合力FS的重心(FS重心L)最大程度地与熔体的膨胀力FA的重心(FA重心A)一致。由此防止模具半体15、16相对彼此的非预期的倾斜。然而也完全可以在此处说明的合模单元2中实施所期望的倾斜(例如在压印中)。

Claims (27)

1.用于在将造型材料注射到成型模具(1)中的注射过程期间测定合模单元(2)的成型模具(1)的膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的方法，其中，成型模具(1)夹紧在合模单元(2)的能够相对彼此运动的模具夹紧板(3，4)上，并且合模单元(2)具有至少两个梁(5，6，7，8)，这些梁贯穿模具夹紧板(3，4)，其特征在于：根据所述至少两个梁(5，6，7，8)相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化来进行对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的测定。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述合模单元(2)具有四个梁(5，6，7，8)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)进行测定时在注射过程期间逐步地降低合模单元(2)的闭合力，直到在至少一个梁(5，6，7，8)上确定相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化为止。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)进行测定时在注射过程期间逐步地降低合模单元(2)的闭合力，直到在至少两个梁(5，6，7，8)上确定相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化为止。
5.如权利要求2所述的方法，其中，在对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)进行测定时在注射过程期间逐步地降低合模单元(2)的闭合力，直到在所有四个梁(5，6，7，8)上确定相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化为止。
6.如权利要求3所述的方法，其中，在测定膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)时从各个位置变化的关系中为每一个梁(5，6，7，8)计算一个力值(K)。
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过如下方式算出每个力值(K)，即，由多个位置变化和至少一个附加的测量值确定由闭合力导致的至少两个梁(5，6，7，8)的变形，其中，从变形系数的关系中为每一个梁(5，6，7，8)计算一个力值(K)。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个附加的测量值出自电阻应变片和/或力传感器。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个附加的测量值出自压力传感器。
10.如前述权利要求1至9之一项所述的方法，其中，由设置在每个梁(5，6，7，8)的端部上的位移测量传感器(9)来检测一个梁(5，6，7，8)相对模具夹紧板(3，4)之一的每个位置变化。
11.如权利要求1至9之一项所述的方法，其中，所述至少两个梁(5，6，7，8)构造成拉杆。
12.用于确定合模单元(2)的能够相对彼此运动的模具夹紧板(3，4)的闭合力(FS)的引入点(L)的位置(x，y)的方法，其中，根据利用如权利要求1至11之一项所述的方法测定的、膨胀力(FA)的引入点(A)在夹紧在模具夹紧板(3，4)上的成型模具(1)中的位置(x，y)来确定闭合力的引入点(L)的位置(x，y)。
13.如权利要求12所述的方法，其中，使闭合力的引入点(L)的位置(x，y)，优选与膨胀力(FA)的引入点(A)相匹配。
14.用于在合模单元(2)的成型模具(1)中制造成形件的方法，其中，成型模具(1)夹紧在合模单元(2)的能够相对彼此运动的模具夹紧板(3，4)上，合模单元(2)具有至少两个梁(5，6，7，8)，这些梁贯穿模具夹紧板(3，4)，其中，每个梁(5，6，7，8)配置有一个闭合力施加设备(10)，经由该闭合力施加设备施加作用到成型模具(1)上的闭合力，其中，根据利用如权利要求12所述的方法确定的闭合力(FS)的引入点(L)的位置(x，y)来操控每个闭合力施加设备(10)。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述合模单元(2)具有四个梁(5，6，7，8)。
16.用于成型机的合模单元(2)，其包括：
两个模具夹紧板(3，4)，
成型模具(1)，该成型模具夹紧在各模具夹紧板(3，4)上，
至少两个梁(5，6，7，8)，这些梁贯穿模具夹紧板(3，4)，和
用于在将造型材料注射到成型模具(1)中的注射过程期间测定成型模具(1)的膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的测定设备(11)，
其特征在于：测定设备(11)构造成根据所述至少两个梁(5，6，7，8)相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化来实施对膨胀力(FA)的引入点(A)的测定。
17.如权利要求16所述的合模单元，其中，合模单元(2)具有四个梁(5，6，7，8)。
18.如权利要求16所述的合模单元，其中，合模单元(2)具有控制或调节单元(12)，并且测定设备(11)是控制或调节单元(12)的组成部分或者与控制或调节单元(12)在信号技术上连接，其中，在控制或调节单元(12)的测定模式(E)中进行对膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)的测定。
19.如权利要求18所述的合模单元，其中，合模单元(2)具有至少两个、分别配属给一个梁(5，6，7，8)的位移测量传感器(9)，其中，通过位移测量传感器(9)能够检测相应的梁(5，6，7，8)相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化。
20.如权利要求19所述的合模单元，其中，合模单元(2)具有至少两个闭合力施加设备(10)，这些闭合力施加设备分别配备给所述至少两个梁(5，6，7，8)之一，并且经由这些闭合力施加设备能够施加作用到成型模具(1)上的闭合力(FS)。
21.如权利要求20所述的合模单元，其中，在测定模式(E)中能够由控制或调节单元(12)操控闭合力施加设备(10)，以降低合模单元(2)的闭合力，直到能够经由位移测量传感器(9)确定在至少两个梁(5，6，7，8)上相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化为止。
22.如权利要求20所述的合模单元，其中，合模单元(2)具有四个梁(5，6，7，8)，在测定模式(E)中能够由控制或调节单元(12)操控闭合力施加设备(10)，以降低合模单元(2)的闭合力，直到能够经由位移测量传感器(9)确定在所有四个梁(5，6，7，8)上相对模具夹紧板(3，4)之一的位置变化为止。
23.如权利要求21或22所述的合模单元，其中，控制或调节单元(12)构造成在测定膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)时由各个位置变化的关系为每个梁(5，6，7，8)计算一个力值(K)。
24.如权利要求20所述的合模单元，其中，控制或调节单元(12)构造成在确定模式(F)中根据在测定模式(E)中测定的膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)能够确定相对彼此能够运动的模具夹紧板(3，4)的闭合力(FS)的引入点(L)的位置(x，y)。
25.如前述权利要求20所述的合模单元，其中，控制或调节单元(12)构造成在确定模式(F)中使相对彼此能够运动的模具夹紧板(3，4)的闭合力(FS)的引入点(L)的位置(x，y)能够与膨胀力(FA)的引入点(A)的位置(x，y)相匹配。
26.如权利要求24或25所述的合模单元，其中，在制造模式(H)中在成型模具(1)中制造成形件(13)期间，为了确定经由相应的梁(5，6，7，8)引入的闭合力(FS)，能够根据在确定模式(F)中确定的闭合力引入点(L)的位置(x，y)由控制或调节单元(12)来操控每个闭合力施加设备(10)。
27.如权利要求16所述的合模单元，其中，所述成型机是注射成型机。
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