CZ292698B6 - Způsob temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, a zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při způsobu temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů je proces temperování rozčleněn ve dvě fáze, v rozběhovou fázi a ve stacionární provozní fázi s navzájem odlišnými temperačními podmínkami. Rozběhová fáze končí prvním dosažením nebo překročením zadané požadované teploty nástroje (2) a během celé doby cyklu se měří teplota nástroje (2) v místech, která jsou pro daný chladicí okruh (K.sub.i.n.) tepelně rovnoměrně ovlivňována jak vstřikovanou taveninou, tak i chlazením. Tato místa se nacházejí v oblasti geometrického středu mezi vnitřním povrchem formy a chladicími kanály, popřípadě plochami, a současně v oblasti uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody v dostatečné vzdálenosti od vnitřního povrchu formy. V okamžiku (Z.sub.1.n.), který je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, se v časové blízkosti procesu vstřikování spustí chlazení, které respektuje chlazení v předchozích cyklech, aby se v časové oblasti největšího teplotního rozdílu mezi vstřikovanou taveninou a chladicím kanálem dosáhlo potřebného odvodu tepla. Další chlazení se až do okamžiku (Z.sub.2.n.) spouštějí jako výsledek srovnávání požadované a skutečné teploty při překročení zadané požadované teploty, kde okamžik (Z.sub.2.n.) je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, který je spouštěn v definovaném časovém bodu bezprostředně před koncem cyklu. V případech, kdy skutečná teplota nástroje (2) trvale zůstává nad nebo pod zadanou skutečnou teplotou (T.sub.soll.n.) nástroje (2) se po zadaném počtu (n.sub.Fehl.n.).sub. .n.cyklů stroje vysílá chybový signál. Zařízení obsahuje vstřikovací licí ná

Description

Způsob temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, při kterém se měřená skutečná teplota nástroje srovnává se zadanou požadovanou hodnotou a v závislosti na výsledku srovnávání skutečné hodnoty s požadovanou hodnotou se mění průtočné množství temperovacího média v chladicích okruzích. Vynález se dále týká zařízení pro provádění tohoto způsobu, které obsahuje vstřikovací licí nástroj připevněný na upínací desce vstřikovacího licího stroje, přičemž vstřikovací licí nástroj je opatřen jedním nebo více temperovacími okruhy s regulovatelným průtočným množstvím, v jejichž oblasti vlivu je ve vstřikovacím licím nástroji pro každý temperovací okruh uspořádán snímač teploty.

Dosavadní stav techniky

Při vstřikovacím lití je vedle teploty vstřikovacího válce a teploty taveniny jednou z nejdůležitějších tepelných veličin také teplota vstřikovacího licího nástroje. Tato teplota má velký vliv na tekutost taveniny plastu, trvání cyklu a jakost výlisků, zejména na jakost povrchu těchto výlisků, jejich smršťování a zborcování. Jsou již známy různé způsoby temperování vstřikovacích licích nástrojů.

V praxi se až dosud mohl prosadit pouze postup s použitím temperovacích zařízení. První známá varianta spočívá vtom, že temperovací zařízení se uspořádá ve vstřikovacím licím stroji viz Plaste und Kautschuk 1982, sešit 2, str. 86. Temperovací zařízení se takto nachází v bezprostřední blízkosti vstřikovacího licího nástroje, čímž se předejde tepelným ztrátám v potrubním systému. Tímto řešením se dosáhne malé potřeby místa pro instalaci vstřikovacího licího stroje, zachovají se však základní nedostatky tohoto způsobu temperování. Je to především energeticky nepříznivý způsob činnosti a vysoké pořizovací náklady na tato temperovací zařízení.

Z DD patentového spisu č. 203 011 je znám způsob, podle kterého se fáze chlazení po procesu vstřikovacího lití přeruší a poté následuje fáze temperování, na kterou znovu navazuje fáze chlazení, která by měla trvat tak dlouho, dokud zbylá energie obsažená ve výlisku postačí ohřát vstřikovací licí nástroj na teplotu vhodnou pro následující cyklus vstřikovacího lití.

Nevýhody tohoto způsobu temperování spočívají především v tom, že technologicky podmíněné rozdíly v odvádění tepla v průběhu jednotlivých fází chlazení na počátku výrobního procesu se musejí ručně vyrovnávat buď různým škrcením průtoku chladicí vody regulačními ventily, nebo změnami nastavení nastavitelných časových relé se musí nastavovat trvání fází chlazení. Toto představuje značnou práci a klade vysoké požadavky na obsluhu. Kromě toho nelze tímto způsobem, podobně jako u běžných temperovacích zařízení, vyregulovat nevyhnutelné poruchy výrobního procesu, například kolísání teploty a průtoku chladicí vody, teplotní změny, zejména změny teploty taveniny, a změny délky výrobního cyklu, to jest vliv těchto energetických parametrů na kvalitu výrobku. V závislosti na velikosti energetického vlivu těchto rušivých veličin se může více nebo méně silně měnit termodynamický stav vstřikovacího licího nástroje, v důsledku čehož může dojít k rozdílům jakosti vyráběných výlisků, které mohou být důvodem výmětu.

V patentovém US spisu 4 420 446 je popsán způsob regulace teploty vstřikovacího licího nástroje při vstřikovacím lití, při kterém je předem jako požadovaná teplota zadána zvolená regulační teplota. Teplota vstřikovacího licího nástroje se měří v bezprostřední blízkosti jádra formy.

V závislosti na odchylce od požadované teploty směrem nahoru nebo dolů se otevírají nebo uzavírají ventily v chladicím okruhu. Kromě toho, při překročení předem zadané horní mezní

- 1 CZ 292698 B6 teploty nebo poklesu pod předem zadanou spodní mezní teplotu vydává zařízení optické a akustické varovné signály.

Podobné řešení, podle kterého se teplo vnášené taveninou má využívat k temperování stěny vstřikovacího licího nástroje, je popsáno v časopisu Plastenverarbeiter 1984, sešit 5, str. 77 až 80. Temperování se přitom reguluje pomocí mikroprocesoru, pomocí snímače teploty se při vnitřním povrchu vstřikovacího licího nástroje měří zvýšení teploty vyvolávané přivedením taveniny a mikroprocesor v závislosti na výsledku měření reguluje dobu otevření systému elektromagnetických ventilů v přívodu chladicí vody. Probíhá tak zvané impulzní chlazení a vstřikovací licí nástroj přitom přebírá funkci tepelného výměníku.

Z dokumentu EP 0 218 919 Β 1 je znám způsob cejchování a korektury zařízení pro temperování nástroje vstřikovacích licích strojů, podle kterého počítač řídí otevírání a uzavírání ventilů v závislosti na teplotní odchylce v tvarovacím nástroji po měřicí periodě s maximálně otevřenými ventily a měřicí periodě s uzavřenými ventily. Po dosažení požadovaných teplot se provádějí dva cejchovací cykly, během kterých se na základě měřeného teplotního úbytku, popřípadě nárůstu, testují rozměrové změny nástroje. Počítač na základě zjištěných rozdílů teploty vypočítává dobu otevření ventilů, aby se dodržela zadaná požadovaná teplota.

Temperování probíhá v závislosti pouze na okamžité měřené teplotě tvarovacího nástroje.

Tyto známé způsoby, které jsou založeny na stejném principu, mají následující nedostatky:

Těsná blízkost snímače teploty k vnitřnímu povrchu vstřikovacího licího nástroje, to jest k nejteplejší oblasti tohoto nástroje, nevyhnutelně způsobuje při každém procesu vstřikovacího lití a také při rozběhu stroje překročení požadované teploty a tím spuštění chlazení.

Temperování v závislosti pouze na okamžité měřené teplotě vede při vždy přítomné setrvačnosti tepelného vyrovnávání mezi taveninou a vstřikovacím licím nástrojem a mezi chladicím médiem a tímto nástrojem k časovému posuvu mezi temperováním vstřikovacího licího nástroje a tím k teplotám vstřikovacího licího nástroje, které jsou výrazně pod, popřípadě nad zvolenou regulační teplotou.

Tímto způsobem také nejsou kompenzovány rušivé jevy v procesu vstřikovacího lití, například zmenšení množství chladicího média, které je k dispozici, ani nepříznivá poloha chladicích ploch vůči vnitřnímu povrchu nástroje u složitých vstřikovacích licích nástrojů. Popsaný způsob také neumožňuje přizpůsobení parametrů temperování okamžitým parametrům výrobního procesu. Popsaný způsob také ve srovnání se známými ještě staršími způsoby temperování neumožňuje snížení podílu zmetků, zkrácení doby cyklu a snížení spotřeby energie.

Kromě toho je z dokumentu WO 92/08598 znám způsob, podle kterého se v určitých intervalech v každém cyklu měří buď teplota tvarovacího nástroje, nebo teplota temperovacího média ve zpětné větvi temperovacího okruhu a z výsledků se vytváří aritmetický průměr nebo jiná hodnota reprezentující tyto teploty. Jestliže tato střední teplota překročí nebo poklesne pod horní nebo dolní mezní teplotu stanovenou v závislosti na požadované teplotě, nebo jestliže střední teploty více po sobě následujících cyklů signalizují ve vztahu k požadované teplotě trend nárůstu nebo úbytku, upraví se délka chlazení v následujícím cyklu. Vlastní doba chlazení má být závislá na četnosti změn teploty, popřípadě na velikosti rozdílu od akceptovaného rozsahu teplot. Temporování může být prostřednictvím spínacích hodin spřaženo s cyklováním stroje. Nedostatek tohoto způsobu spočívá především v tom, že chlazení je bezprostředně odvozeno od předchozího cyklu a je regulováno vždy nezávisle na okamžité skutečné teplotě tvarovacího nástroje. Aktuálně působící rušivé veličiny jsou vyregulovávány teprve dodatečně poměrně pomalým mechanismem výpočtu střední teploty. Popsaná regulace sleduje tedy skutečnou teplotu tvarovacího nástroje

-2CZ 292698 B6 obecně a z hlediska působení rušivých jevů zvláště se značným časovým zpožděním, v důsledku čehož není zajištěna potřebná stabilita výrobního procesu.

Kromě toho, z hlediska praktického provádění způsobu chybějí potřebné údaje o poloze místa měření teploty. S ohledem na diskontinuální charakter procesu vstřikovacího lití a z toho vyplývajících neustálých změn teplotního pole v závislosti na místě měření a čase není vždy zajištěno úspěšné provádění způsobu při nedefinovaném uspořádání místa měření. Dále, v tomto spisu není uveden návod k výpočtu doby otevření elektromagnetických ventilů, to jest vlastní délky temperování v průběhu cyklu.

Úkolem vynálezu je proto nalezení takového způsobu temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, který při respektování okamžitých parametrů procesu vstřikovacího lití včetně vyskytujících se poruch tohoto procesu bez přívodu další energie zajistí dostatečně dobré přiblížení střední teploty nástroje k předem zadané požadované teplotě, přičemž regulace se má současně automaticky nastavovat, popřípadě být adaptivní. Kromě toho, při zadání požadovaných teplot, které se nacházejí mimo možný regulační rozsah, má tato regulace umožnit automatické korigování požadovaných teplot na hodnoty uvnitř regulačního rozsahu. Úkolem vynálezu je dále nalezení konstrukce zařízení vhodného pro provádění tohoto způsobu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobů do značné míry odstraňuje způsob temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že proces temperování je rozčleněn ve dvě fáze, v rozběhovou fázi a ve stacionární provozní fázi s navzájem odlišnými temperačními podmínkami, přičemž rozběhová fáze končí prvním dosažením nebo překročením zadané požadované teploty nástroje a během celé doby cyklu se měří teplota nástroje v místech, která jsou pro daný chladicí okruh tepelně rovnoměrně ovlivňována jak vstřikovanou taveninou, tak i chlazením, přičemž tato místa se nacházejí v oblasti geometrického středu mezi vnitřním obrysem formy a chladicími kanály, popřípadě plochami, a současně v oblasti uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody v dostatečné vzdálenosti od vnitřního obrysu formy. V okamžiku Z_b který je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, je v časové blízkosti procesu vstřikování zahájeno chlazení chladicím médiem, které respektuje temperování v předchozích cyklech, aby se v časové oblasti největšího teplotního rozdílu mezi vstřikovanou taveninou a chladicím kanálem dosáhlo potřebného odvodu tepla, další doby chlazení se až do okamžiku Z₂ určují jako výsledek srovnávání požadované a skutečné teploty při překročení zadané požadované teploty, kde okamžik Z₂ je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, který je spouštěn v definovaném časovém bodu bezprostředně před koncem cyklu, a v případech, kdy teplota nástroje zůstává trvale nad, popřípadě trvale pod zadanou požadovanou teplotou, se spouští chybové hlášení.

V rozběhové fázi se v prvním cyklu počínaje okamžikem Zi provádí chlazení po pevnou dobu t^, chlazení, při kterém dochází k prvnímu úplnému propláchnutí příslušného chladicího okruhu a při dosažení definované odchylky střední teploty nástroje od zadané požadované teploty v následujícím cyklu se v okamžiku Zi provádí chlazení po pevnou dobu t^ chlazení, která je kratší než pevná doba t^ chlazení, přičemž chlazení po pevnou dobu chlazení se provádí ve všech následujících cyklech až do prvního překročení zadané požadované teploty a zajišťuje se tak postupné přiblížení střední teploty nástroje k zadané požadované teplotě.

Zvláštní varianta rozběhové fáze spočívá vtom, že v průběhu rozběhové fáze se při zadání požadované teploty, která leží pod zjištěnou skutečnou teplotou, ve všech následujících okamžicích Zj aZ₂ provádí trvalé chlazení tak dlouho, dokud poprvé nedojde k poklesu měřené skutečné teploty pod zadanou požadovanou teplotu. Po poklesu pod požadovanou teplotu

-3CZ 292698 B6 rozběhová fáze pokračuje chlazením po pevnou dobu chlazení v okamžiku Zi cyklu následujícího po prvním poklesu pod požadovanou teplotu a tato rozběhová fáze je ukončena opětovným poklesem skutečné teploty pod požadovanou teplotu.

V průběhu stacionární provozní fáze se dopad způsobu podle vynálezu zásluhou jeho adaptivního nebo samoregulačního charakteru projevuje jednak v průběžně aktualizovaném chlazení po vypočtenou dobu, jednak v temperovací fázi závislé na aktuálním srovnávání požadované teploty se skutečnou teplotou. Po uplynutí okamžiku Z₂ daného cyklu se pomocí počítače vypočítává aritmetická střední hodnota celkové doby trvání dob chlazení z počtu n předchozích cyklů, modifikuje faktorem K1 a jako hodnota tg určuje dobu chlazení zahajovaného v okamžiku Z] následujícího cyklu. Po provedení tohoto chlazení, které je výsledkem průběžně prováděného srovnávání po dobu překročení požadované teploty, následují v závislosti na teplotě doby chlazení médiem až do okamžiku Z₂ aktuálního cyklu, jejichž celková délka na cyklus je omezena vypočtenou maximální celkovou délkou chlazení pro cyklus.

Délka této vypočtené doby T_E chlazení se vypočítává podle následujícího vztahu

(I)

kde n je předem zadaný počet po sobě následujících cyklů, jejichž celková doba chlazení má být po prvním překročení zadané požadované teploty nástroje využita ve výpočtu t_E, t_Ei je doba chlazení vypočtená pro cyklus i z n cyklů, t_Vj je součet na teplotě závislých dob chlazení cyklu i z n cyklů, j je počet cyklů od počátku stacionární provozní fáze,

K1 (j) je na j závislá veličina, závislá také na vstřikovacím stroji a způsobu vstřikování, která slouží k výpočtu střední doby chlazení z posledních n cyklů a vyhovuje následujícím podmínkám:

K1 G)-3o + ai *j K1 (j)-a2 K1 (j)<lKl(j + l)£Kl (j) 3()5 ab a2 θ5

proj <n proj>n pro všechna j

což znamená, že K1 (j) vyhovuje lineární rovnici pro j < n s aj jako vzrůstem, ao jako konstantním členem a v oblasti j < η + 1 je přísně monotónně rostoucí funkcí, pro j > n je K1 (j) konstantní a má hodnotu a₂, přičemž platí, že a₂ > a<> + ai * j pro j < n aje zajištěno, že součet dob chlazení až do cyklu n do výpočtu t_E vstupuje s menší váhou než po dosažení n, přičemž pro výpočet platí od cyklu 1 stacionární provozní fáze následující počáteční podmínky:

(1) tEi tann (2) Výpočet (I) se provádí pro j < n, přičemž nje nahrazeno hodnotou j.

Možné na teplotě závislé doby chlazení na cyklus jsou časově omezeny maximální celkovou dobou chlazení. Tato maximální celková doba tn._av chlazení koreluje s vypočtenou dobou íe chlazení tak, že maximální možný součet na teplotě závislých dob chlazení se vypočítává ze vztahu

U = K2*1b, přičemž platí:

K2 je konstanta, která vyhovuje podmínce (1 - KI (j)) < K2 < 3, K2 = konstanta pro všechny j a

n

Σ (t_E1 + t_Vi) i=l

Tato maximální doba t^x chlazení v aktuálním cyklu, která je stále v korelaci s předchozí historií temperování v průběhu předchozích n cyklů, zabraňuje jako časová hranice na teplotě závislých dob chlazení takovým délkám těchto dob chlazení, které by v následujících cyklech mohly vést k poklesu pod požadovanou teplotu. Doby chlazení tohoto charakteru by mohly být vyvolány mimo jiné případnou nikoliv optimální polohou snímačů teploty, která ovlivňuje setrvačnost měření teplotních poměrů v místě měření a tím i reakci na ně.

Časová závora t_max, to jest maximální celková doba chlazení, je poprvé účinná v druhém cyklu po prvním překročení požadované teploty T_soii, protože teprve pro tento cyklus je k dispozici vypočtená doba t_E chlazení. V krajním případě může doba chlazení pro první cyklus po překročení požadované teploty být shodná s časovým intervalem od Zi do Z₂.

Celková doba t_max chlazení v závislosti na teplotě, která je v korelaci s vypočtenou délkou dob chlazení, vnáší do procesu chlazení současně také složku specifickou pro chladicí okruh, protože na základě popsaného výpočtu se do procesu chlazení zavádí také zohlednění charakteru chladicího okruhu, polohy snímačů teploty, teploty a objemu chladicího média a podobně. Způsob podle vynálezu umožňuje, že tehdy, jestliže teplota vstřikovacího licího nástroje v okamžiku Z₂ v určitém nastavitelném počtu po sobě následujících cyklů je vyšší než předem zadaná požadovaná teplota Tson, to jest jestliže časový interval mezi Zj a Z₂, který je k dispozici, nepostačuje ke snížení teploty vstřikovacího licího nástroje v místě měření na předem zadanou požadovanou teplotu, je řídicí jednotkou pro daný chladicí okruh vysláno hlášení požadovaná teplota příliš nízká. Analogicky dojde k vyslání hlášení požadovaná teplota příliš vysoká, jestliže rozběhová fáze není ukončena po proběhnutí nastavitelného počtu cyklů, to jest jestliže po tomto počtu cyklů ještě nedojde k žádnému překročení zvolené požadované teploty.

Co se týká signálů ze řízení provozu stroje, které jsou využity pro stanovení okamžiků Zj a Z₂, jsou například následující možnosti.

Jako okamžik Z] se zvolí počátek doby kalibračního tlaku a jako okamžik Z₂ se volí konec otevření nástroje, nebo jako okamžik Z] se volí počátek procesu vstřikování a jako okamžik Z₂ se volí konec otevření nástroje, popřípadě okamžik Zi a okamžik Z₂ jsou určeny shodnými signály

-5 CZ 292698 B6 z jednotky řízení provozu stroje, přičemž signál Z₂ je v tomto případě shodný se signálem Z] následujícího cyklu.

Podle další varianty způsobu podle vynálezu se hodnoty požadované teploty, které byly předem 5 zadány mimo rámec možného regulačního rozsahu, korigují následovně.

Po zadaném počtu n_FeU cyklů stroje, během kterých příslušná skutečná teplota nástroje trvale zůstala nad, popřípadě trvale zůstala pod zadanou požadovanou teplotou Τ^, je vydáno chybové hlášení, po kterém se zjišťováním střední teplotní odchylky T_Diff v definovaném okamžiku Z_D 10 v cyklu stroje v průběhu n_D po sobě následujících cyklů vypočítává směrem k zadané požadované teplotě mezní teplota, přičemž tato mezní teplota je dostatečně přesně vypočtena tehdy, jestliže střední teplotní odchylka Ty® v okamžiku Z_D při n_D po sobě následujících cyklech není větší než hodnota teploty T_K.

Dojde-li k případu, že vypočtená mezní teplota leží pod zadanou požadovanou teplotou T_son, je mezní teplota korigována o hodnotu teploty Ty směrem dolů a použita jako nová požadovaná teplota Tsoii-korr, přičemž se způsobem spojený regulační parametr t_ann se přizpůsobí faktorem v rozsahu 0,2 až 0,9.

V případě, že vypočtená mezní teplota leží nad zadanou požadovanou teplotou T_soU, prodlouží se chladicí doba v rámci cyklu, přičemž signál Z₂ ze řídicí jednotky vstřikovacího stroje je ignorován a je stanoven rovný signálu Zi následujícího cyklu.

Jestliže prodloužení chladicí doby nepostačuje, koriguje se vypočtená mezní teplota o hodnotu 25 teploty T_o směrem nahoru a použije se jako požadovaná teplota T_son-korr·

Jako definovaný časový bod Z_D v cyklu provozu stroje lze zvolit libovolný okamžik, výhodné je však využití takových signálů z jednotky řízení provozu stroje, které jsou již k dispozici, například počátek procesu vstřikování, začátek nebo konec působení kalibračního tlaku a konec 30 otevření nástroje. Při stabilním průběhu výrobního procesu a konstantní teplotě (v důsledku dosažení meze se buď chladí průběžně, nebo nikoliv) je průběh teploty v cyklu při nalezené mezní teplotě v průběhu více cyklů téměř identický, takže časový bod pro stanovení rozdílu je nevýznamný, z technického hlediska se volí okamžik, který má pro proces význam. Pro počet cyklů n_Fehi se proto volí hodnota v rozsahu 10 až 30, přičemž volba závisí na rozsahu kolísání 35 parametrů procesu. Při obvykle velmi stabilním procesu se může zvolit nižší hodnota n_Fchl.

Počet cyklů no pro stanovení střední teplotní odchylky se s výhodou volí v rozsahu 2 až 30, přičemž při menším počtu cyklů je třeba počítat s větším vlivem náhodných veličin. Při vyšším počtu cyklů má časová složka význam až do okamžiku, kdy je způsobem podle vynálezu spuště40 na reakce.

Hodnota teploty T_K představuje absolutní hranici střední teplotní odchylky, v jejímž rozsahu lze vycházet z dosažení mezní teploty. Rozumná hodnota teploty T_K je s výhodou v rozsahu 0 až 1 K.

Hodnota teploty Ty by měla být v rozsahu 0,5 až 2 K a hodnota teploty T_o v rozsahu 1 až 5 K.

Tímto dalším zdokonalením způsobu podle vynálezu lze zvýšit spolehlivost tohoto způsobu. Při zadání požadovaných teplot vně rámce regulačního rozsahu, jsou tyto teploty korigovány auto50 maticky bez zásahu obsluhy. Toto tak zvané autonomní nalezení mezí regulace umožňuje další snížení podílu zmetků při vstřikovacím lití. Současně lze takto korigovat také manuální chyby při chybném zadání požadovaných teplot.

-6CZ 292698 B6

Další výhodu lze spatřovat také v tom, že obsluze je umožněno, aby v určitých případech aplikace zjistila mezní teploty, v rámci kterých je způsob použitelný.

Proces automatického nalezení mezí regulace probíhá následovně. Temperovacímu systému se pro jeden chladicí okruh zadá požadovaná teplota vstřikovacího lisovacího nástroje, které v důsledku daných okolností, jako například teploty temperovacího média nebo teploty taveniny nelze dosáhnout. Po zvoleném počtu n_Fehi cyklů činnosti stroje, během kterých dotyčná skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje trvale zůstala nad nebo pod zadanou požadovanou teplotou Tsou, vydá temperovací systém prostřednictvím připojeného displeje odpovídající chybové hlášení. Poté začne temperovací systém hledat směrem k zadané požadované teplotě mezní teplotu. Skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje se přitom v rámci vstřikovacího cyklu měří v definovaném okamžiku Z_D a vypočte se střední teplotní odchylka Td® z n_D po sobě následujících cyklů. Mezní teplota se za dostatečně přesně vypočtenou považuje tehdy, jestliže střední teplotní odchylka T_Dlff v okamžiku Z_D v průběhu n_D po sobě následujících cyklů je menší než předem zadaná hodnota teploty T_K. Nachází-Ii se vypočtená mezní teplota pod zadanou požadovanou teplotou Tsoii, koriguje se tato mezní teplota o korekční hodnotu teploty T_G směrem dolů a zavede se jako nová požadovaná teplota Tsou-kon, současně se zkrátí doba tam chlazení, která je spojena se způsobem. Nachází-li se mezní teplota nad nedosažitelnou požadovanou teplotou T^u, prodlouží se možná doba chlazení v průběhu cyklu, signál Z₂ z jednotky řízení vstřikovacího licího stroje, který ukončuje temperování, je ignorován a je nastaven rovný signálu Z] následujícího cyklu. Jestliže toto prodloužení doby chlazení nepostačuje k dosažení zadané požadované teploty T_soU, je následně nastavovaná mezní teplota korigována směrem nahoru o hodnotu teploty To a zavedena jako požadovaná teplota Τ^,η.^.

Způsob podle vynálezu je v obou mezních případech schopen udržovat nově zadanou požadovanou teplotu T_son-koir a v procesu vstřikovacího lití vyregulovat vyskytující se rušivé vlivy.

Způsobem temperování podle vynálezu lze podstatně zvýšit stabilitu procesu při vstřikovacím lití. Ve srovnání s konvenčními metodami temperování lze až o 30 % snížit podíl zmetků. Lze také dosáhnout zkrácení doby cyklu o přibližně 5 až 15 %, což přináší výrazné zvýšení produktivity. Nejsou zapotřebí temperovací zařízení, jestliže se požadují vysoké teploty chladicího média. Zásluhou toho se při procesu vstřikovacího lití o přibližně 10 až 20% sníží měrná spotřeba energie.

Zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu obsahuje vstřikovací licí nástroj připevněný na upínací desce vstřikovacího licího stroje, přičemž vstřikovací licí nástroj je opatřen jedním nebo více temperovacími okruhy s regulovatelným průtočným množstvím, v jejichž oblasti vlivu je ve vstřikovacím licím nástroji pro každý temperovací okruh uspořádán snímač teploty. Podstata řešení podle vynálezu spočívá v tom, že ke vstřikovacímu licímu nástroji je připojena řídicí jednotka, která sestává z přizpůsobovacího stupně pro přizpůsobení signálů o teplotě ze zvolených snímačů teploty a z přenosových prostředků do dále připojeného analogově-digitálního převodníku pro převod signálů o teplotě na elektrické signály, výpočetní jednotky pro výpočet potřebné doby průtoku temperovacího média jednotlivými chladicími okruhy v závislosti na temperovacích jevech v předchozích cyklech a na okamžité měřené teplotě a pro vydávání spínacích signálů na začátku a konci průtoku temperovacího média do akčního členu jednotlivých temperovacích okruhů, zadávací jednotky pro zadávání signálů ze řízení procesu vstřikovacího licího stroje, výstupní jednotky pro informování obsluhy a rozhraní pro tiskovou dokumentaci průběhu temperování, přičemž tato řídicí jednotka je začleněna do procesu vstřikovacího lití, měření teplot a regulace proudění temperovacího média.

-7CZ 292698 B6

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. 1 funkční schéma a

- na obr. 2 zjednodušený postupový plán způsobu podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Ve funkčním schématu podle obr. 1 je znázorněn vstřikovací licí stroj 1 se vstřikovacím licím nástrojem 2.

Chlazení vstřikovacího licího nástroje 2 se provádí vodními chladicími okruhy Ki až Km, přičemž průtok chladicí vody jednotlivými vodními chladicími okruhy Ki až K_ro se uzavírá nebo otevírá elektromagnetickými ventily Mi až M_m.

Řídicí jednotka 3 pro temperování vstřikovacího licího nástroje 2 sestává z bloků přizpůsobovací stupeň, analogově-digitální převodník (ADU), výpočetní jednotka (CPU), zadávací jednotka, výstupní jednotka a různých rozhraní. Funkční propojení jednotlivých bloků v tomto zařízení a tím v systému vstřikovacího lití, měření teploty a regulace proudění temperovacího média je následující:

Pro každý vodní chladicí okruh K (i = 1, . . ., m) je ve vstřikovacím licím nástroji 2 uspořádán snímač Th, teploty (i = 1, . . ., m), s výhodou je tento snímač Th, teploty uspořádán v měřicím místě, na které tepelně stejně působí jak vstřikovaná tavenina, tak i chladicí médium, pokud možno v oblasti geometrického středu mezi vnitřním povrchem formy a chladicím kanálem, popřípadě odpovídajícími plochami, současně pak uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicího média. Zmíněné snímače Thi teploty jsou současně ohebnými spoji propojeny s přizpůsobovacím stupněm. Tento přizpůsobovací stupeň přizpůsobuje přiváděné signály o teplotě ze zvolených snímačů Th; teploty podle teplonosných médií pro připojený analogově-digitální převodník (CPU), který přivedené signály o teplotě přenáší jako elektrické signály do výpočetní jednotky (CPU), ve které jsou tyto signály dále zpracovávány způsobem, který je popsán dále v souvislosti s obr. 2. Software, který je instalován ve výpočetní jednotce (CPU), pak v závislosti na vývoji teploty v určitém počtu předchozích cyklů a na okamžité měřené teplotě určuje časové intervaly, během kterých je otevřen průtok temperovacího média jednotlivými vodními chladicími okruhy Kj.

Počátek a konec průtoku temperovacího média určuje výpočetní jednotka (CPU) vysláním spínacích signálů do elektromagnetických ventilů M, jednotlivých vodních chladicích okruhů Kj. Je zajištěno vzájemné přiřazení naměřených hodnot, výsledků výpočtu a chladicích okruhů Kj.

K výpočetní jednotce (CPU) je dále připojena zadávací jednotka pro zadávání regulačních hodnot a výstupní jednotka pro informování obsluhy. Signály Zj a Z₂, které se do výpočetní jednotky (CPU) přivádějí z bloku regulace vstřikovacího licího stroje, nesou informaci o časovém sledu procesu vstřikovacího lití.

Postupový plán, který je znázorněn na obr. 2, platí v příslušném sledu pro každý z jednotlivých regulovaných vodních chladicích okruhů K, a probíhá v cyklickém sledu pro každý z těchto vodních chladicích okruhů Kj. Proces temperování vstřikovacího licího nástroje 2 se spouští zadáním požadované teploty pomocí zadávací klávesnice řídicí jednotky 3. Rozběhová fáze

-8CZ 292698 B6 začíná prvním pracovním cyklem po startu. Signál časový okamžik Zi z bloku regulace vstřikovacího licího stroje spustí chlazení po první, empiricky stanovenou dobu t^t chlazení.

V dalším procesu se neustále provádí srovnávání skutečné teploty se zadanou požadovanou teplotou tak dlouho, dokud se nedosáhne definované odchylky od požadované hodnoty teploty.

V pracovním cyklu vstřikovacího licího stroje, který následuje po dosažení uvedeného výsledku, se po příchodu signálu časový okamžik Zi chladí po dobu t^ chlazení. Toto chlazení v uvedeném okamžiku se pak opakuje při všech následujících cyklech vstřikovacího lití, za průběžného srovnávání hodnot požadované a skutečné teploty a provede se rovněž i v cyklu, ve kterém dojde poprvé k překročení zadané požadované teploty T_sou. Překročením požadované teploty končí rozběhová fáze. V průběhu prvního cyklu stacionární provozní fáze je po příchodu signálu časový okamžik Z/' z bloku regulace vstřikovacího licího stroje naposled jako počáteční hodnota pro vypočtenou dobu t_E chlazení spuštěno chlazení po dobu tam, jako možná doba na teplotě závislého chlazení v průběhu prvního cyklu stacionární provozní fáze se zadává celý časový interval mezi Zi a Z₂. Jestliže ze srovnání hodnot požadované a skutečné teploty po aplikaci vypočtené doby chlazení vyplyne trvající nebo opakující se překročení zadané požadované hodnoty teploty T_sou, chladí se po dobu překročení hodnoty požadované teploty, nejvýše však po celkovou dobu t_max, po jednu nebo více na teplotě závislých dob chlazení.

Nejpozději při příchodu signálu časový okamžik Z₂ se uzavře příslušný elektromagnetický ventil Mi a započne výpočet doby t_E chlazení a také horní časové hranice pro možné na teplotě závislé doby chlazení pro následující cyklus. Příchodem počátku doby t_E chlazení, to jest otevřením elektromagnetického ventilu M,· na dobu t_E chlazení v okamžiku Zi následujícího cyklu, temperování pokračuje.

Přikladl

Ve vstřikovacím licím stroji typu Billion 650 se z ABS, Novodur PMT-S vyrábí automobilová součást. Proces má následující technologické parametry:

hmotnost jednoho vstřiku (2 odlitky + nálitek):	0,920 kg
hmotnost vstřikovacího nástroje:	3200 kg
vstřikovací tlak:	50 MPa
doba vstřikování:	3,2 s
závěrná síla:	6000 kN
kalibrační tlak:	40 MPa
trvání kalibračního tlaku:	7 s

Vstřikovací licí nástroj 2 je opatřen čtyřmi vodními chladicími okruhy Kj, které jsou prostřednictvím snímačů Th, teploty propojeny se řídicí jednotkou 3.

Jako požadovaná teplota T_son vstřikovacího licího nástroje 2 byla pro vodní chladicí okruhy K] a K? (strana trysky) nastavena teplota 50 °C a pro vodní chladicí okruhy K₃ a K4 (protilehlá strana) teplota 45 °C.

-9CZ 292698 B6

Teploty vstřikovacího licího nástroje 2 v oblasti uvedených vodních chladicích okruhů Km byly měřeny v geometrickém středu mezi těmito vodními chladicími okruhy a vnitřním povrchem formy, uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody z a do vodního chladicího okruhu K_M.

Jako příklad může být popsán způsob a uspořádání vytvoření vrtaného otvoru pro snímač Thi teploty prvního chladicího okruhu Kp Otvor se vytvoří uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody a současně mezi navzájem a s obrysem vstřikovacího licího nástroje 2 rovnoběžně probíhajícími chladicími kanály v geometrickém středu mezi oběma chladicími kanály, kolmo k obiysu vstřikovacího licího nástroje 2. Vrtaný otvor končí v polovině vzdálenosti mezi chladicím kanálem a vnitřním povrchem vstřikovacího licího nástroje 2. Konkrétní rozměrové údaje pro vodní chladicí okruh Kj jsou následující:

středová vzdálenost mezi oběma vodními chladicími kanály: 40 mm vzdálenost mezi středem vodního chladicího kanálu a povrchem formy: 40 mm vzdálenost mezi dnem vrtaného otvoru a povrchem formy: 20 mm

Vrtané otvory pro měření teploty pro vodní chladicí okruhy K₇. K3 a K4 se vytvoří analogicky jako pro vodní chladicí okruh Kp

Měření probíhají průběžně po celou dobu trvání cyklu. Jako reakce na naměřené hodnoty se do příslušného vodního chladicího okruhu K přivádějí impulzy pro spouštění chlazení po omezenou dobu.

V prvním cyklu rozběhové fáze probíhá, počínaje okamžikem Zi (začátek kalibračního tlaku), počáteční chlazení po určitou dobu t^, chlazení, během které dojde k prvnímu úplnému propláchnutí příslušného vodního chladicího okruhu Kj. Délka doby t_injt počátečního chlazení se vždy stanoví empiricky na základě existujících zkušeností, přičemž pro tento příklad se jako dostatečná délka jeví 5 sekund.

V následujícím cyklu následuje při dosažení definované odchylky měřené střední teploty vstřikovacího licího nástroje 2 od zadané požadované teploty o velikosti 3 K v daném vodním chladicím okruhu K, v okamžiku Zi (začátek kalibračního tlaku) chlazení po pevnou dobu t^ chlazení o délce 0,3 sekundy. Toto chlazení po dobu 0,3 sekundy se pak opakuje ve všech následujících cyklech až do prvního překročení zadané požadované teploty. Při dosažení, popřípadě překročení požadované teploty se rozběhová fáze považuje za ukončenou a následuje stacionární provozní fáze. V této fázi se v okamžiku Z] chladí po dobu t_E chlazení, která se vypočte jako střední hodnota z celkové doby chlazení předchozích tri cyklů a modifikuje koeficientem Kl, podle vzorce

Kl (j)	n.
tg — - *	Σ (tE1 + tVi)
n	i=l
kde n = 3, přičemž pro Kl (j) platí:
Kl (j) = ao + a1 * j	proj <3
Kl (j) = a2	proj > 3
Kl (j)<l	proj > 0

-10CZ 292698 B6

Při respektování tepelné setrvačnosti procesů přenosu tepla na začátku stacionární provozní fáze a překmitů regulace teploty, které z této setrvačnosti často vyplývají, byly pro konstanty ao, ai a a₂ zvoleny následující hodnoty:

ao=0,3; ai = 0,l; a₂ = 0,75,

Pro K1 (j) vyplývá z uvedeného v závislosti na j monotonně rostoucí průběh, který zaručuje, že vyhodnocení doby temperování s obecně plamou hodnotou se v průběhu stacionární provozní fáze dosáhne až po dosažení počtu n cyklů potřebného pro výpočet doby t_E chlazení.

Při respektování počtu předchozích cyklů a sumy vypočtených dob chlazení, které jsou závislé na teplotě, vjednom každém cyklu, se vypočte doba t_E chlazení. Hodnota doby t_E chlazení se výpočetní jednotkou (CPU) vypočítává pro každý cyklus znovu a takto se spouští chlazení po vypočtenou dobu.

Výsledkem průběžně prováděného srovnávání požadované a skutečné hodnoty je, že při překročení zadané požadované hodnoty teploty až do okamžiku Z₂, konce otevření nástroje, se chladí po jednu nebo více na teplotě závislých dob chlazení s maximální časovou délkou na cyklus, která se vypočte ze vztahu t_maT = K2 * t_E. V předmětném případě je K2 = 1,5 a z následující tabulky vyplývají hodnoty pro 21., 30., 50. a 70 cyklus.

Délka doby chlazení (v sekundách) a měřená teplota vstřikovacího licího nástroje 2 (ve °C) pro vodní chladicí okruh Ki (požadovaná teplota 50 °C) a pro vodní chladicí okruh K4 (požadovaná teplota 45 °C):

probí-	teplota v	vypočtená	doba ty chlazení	teplota v
jící	okamžiku	doba tE	závislá na	okamžiku
cyklus	Zi (°C)	chlazení	teplotě	Z2
č.		(s)	(s)	(°C)

chladicí okruh

	Κι K4	Κι K4	Kj K4	Κι K4
21	49,7 45,1	6,0 3,6	1,5 1,4	49,8 44,8
30	50,0 45,3	5,1 4,0	2,5 2,0	49,9 45,0
50	49,8 45,2	5,2 3,3	1,7 1,8	50,0 45,0
70	50,0 45,1	5,4 4,6	1,9 1,5	50,1 44,8

Všechny vodní chladicí okruhy Kj jsou napájeny užitkovou vodou z uzavřené sítě chladicí vody v provozu, která má průměrnou teplotu 14 °C. Není zapotřebí tuto teplotu regulovat.

Výše popsané výlisky byly způsobem podle vynálezu vyráběny v odpovídající jakosti s opakovači dobou cyklu 43 s. Vypočtený podíl zmetků činil 2,6 % a měrná spotřeba energie činila přibližně 0,59 kWh/kg.

Dále bude ve vztahu k vodnímu chladicímu okruhu K4 vysvětleno samočinné nalezení mezí regulace při příliš vysoké zadané požadované hodnotě teploty. Pro vodní chladicí okruh K4 (strana protilehlá k trysce) byla obsluhou zadána požadovaná teplota 80 °C.

V průběhu prvního cyklu rozběhové fáze pracuje temperovací systém podle běžného způsobu, to jest počínaje okamžikem Zi (začátek kalibračního tlaku) začne úvodní chlazení po stanovenou dobu tinit chlazení, kterým se dosáhne prvního úplného propláchnutí vodního chladicího okruhu

- 11 CZ 292698 B6

K4. V dalším průběhu jsou vodní chladicí okruhy Κι, K2, K₃, K4 regulovány podle způsobu, to jest až do teploty T_S0n - 3 K neprobíhá žádné chlazení. Po 6 až 8 cyklech překročila teplota ve vodních chladicích okruzích K_b K2 a K₃ rozběhovou hranici a po dalších dvou cyklech i požadovanou teplotu T_Soii pro tyto oblasti vstřikovacího licího nástroje 2 a tím skončila rozběhová fáze a začala stacionární provozní fáze. Vodní chladicí okruh K4 zůstává v důsledku příliš vysoké zadané požadované teploty bez chlazení. V průběhu zadaného počtu cyklů n_Fehi ⁼ 20 probíhají pokusy o dosažení zadané požadované teploty T_son dalším vyřazením chlazení vodního chladicího okruhu K4. Protože přívod tepla k místu měření není dostatečný k tomu, aby se dosáhlo zadané požadované teploty 80 °C, objeví se po 20 cyklech na displeji zařízení odpovídající hlášení o chybě.

V následujícím cyklu začne systém hledat mezní teplotu T^ směrem k zadané požadované teplotě. Za tím účelem se měří skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje 2 v okamžiku Z_D konec otevření nástroje (Z_D = Z₂) a vypočítává se střední teplotní odchylka v pěti po sobě následujících cyklech (n_D).

Mezní teplota T_m„v se pak považuje za dostatečně přesnou tehdy, jestliže střední teplotní odchylka T_Dlff v okamžiku Z_D konec otevření nástroje při pěti po sobě následujících cyklech (n_D) je menší než předem zadaná hodnota teploty T_K = 0,5 K.

Po uplynutí 27 cyklů od začátku rozběhu činila střední teplotní odchylka 0,45 K a skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje 2 v okamžiku Zo konec otevření nástroje činila 72 °C.

Tato mezní teplota byla upravena o korekční hodnotu Tu = 1 K z 72 °C na 71 °C a jako nová požadovaná teplota Τ^π^οπ· zavedena do temperovacího systému a oznámena obsluze. Současně byla přizpůsobena i doba chlazení při rozběhu a první doba chlazení ve stacionární provozní fázi činila 0,1 sekundy (přizpůsobení z 0,3 na 0,1 sekundy).

Příklad 2

Ve vstřikovacím licím stroji typu Klockner Ferromatic FM 85 se vyrábějí pouzdra relé obsahující 30 % výztužných skleněných vláken.

Proces má následující technologické parametry:

hmotnost jednoho vstřiku (2 odlitky + nálitek):	0,130 kg
hmotnost vstřikovacího nástroje:	270 kg
vstřikovací tlak:	120 MPa
doba vstřikování:	0,7 s
závěrná síla:	850 kN
kalibrační tlak (odstupňovaný):	100 MPa
trvání kalibračního tlaku:	6 s

- 12CZ 292698 B6

Průběh procesuje analogický k příkladu 1, s následujícími rozdíly:

S ohledem na potřebnou vysokou spotřebu chladicí vody (teplota média 75 °C) je zapotřebí použít dvouokruhové temperovací zařízení, aby se mohla dodržet požadovaná teplota vstřikovacího licího nástroje 2.

Pro vodní chladicí okruhy temperovacího zařízení byla zadána požadovaná teplota T_son 95 °C na straně trysky a 90 °C na protilehlé straně. V zájmu dosažení vysokého odvodu tepla byl časový okamžik Z] při zohlednění doby vstřikování 0,7 s umístěn do fáze procesu začátek procesu vstřikování, okamžik Z₂ je identický s okamžikem konec otevření nástroje.

Před zahájením procesu se vstřikovací licí nástroj 2 nejdříve po dobu 20 minut nahřívá temperovacím zařízením. V průběhu poté zahájené rozběhové fáze se přes nižší teplotu vstřikovacího licího nástroje 2 na začátku dosáhne stacionární provozní fáze stejně rychle jak při obvyklém postupu.

V průběhu rozběhové fáze se teplotní bod T_sou - 3 K dosáhl již po 6 až 8 cyklech, od této doby se v jednotlivých okamžicích jednotlivých cyklů spouštělo chlazení po dobu chlazení o délce 0,3 s, aby se docílilo postupného dosažení hodnoty T_soU.

Dosažením T₅₀n skončila rozběhová fáze.

Pro stacionární provozní fázi byly použity stejné regulační parametry n, K1 a K2 jako v příkladu 1. Pro dosažení výroby kvalitních součástí relé je zapotřebí délka cyklu 47 s. Podíl zmetků činil 1,75 %, měrná spotřeba energie činila přibližně 0,65 kWh/kg.

Příklad 3

Ve vstřikovacím licím stroji typu Engel 7000/1000 se pro automobilový průmysl vyrábějí výlisky vedení vzduchu v motorovém prostoru z polypropylenu - EPDM s 20 % mastku.

Proces má následující technologické parametry:

hmotnost jednoho vstřiku:	1,700 kg
hmotnost vstřikovacího nástroje:	5500 kg
vstřikovací tlak:	760 MPa
doba vstřikování:	5,3 s
závěrná síla:	10 000 kN
kalibrační tlak:	55 MPa
trvání kalibračního tlaku:	7s

Průběh procesuje analogický k příkladu 1. Vstřikovací licí nástroj 2 je na straně trysky opatřen dvěma vodními chladicími okruhy, pro které je zadána požadovaná teplota T^u 45 °C.

Na protilehlé straně jsou obě šoupátka vstřikovacího licího nástroje 2 opatřena vodním chladicím okruhem, pro který je zadána požadovaná teplota T^n 45 °C.

-13 CZ 292698 B6

V razníkové oblasti vstřikovacího nástroje 2 jsou uspořádány další dva vodní chladicí okruhy, pro které je zadána požadovaná teplota T_sou 55 °C. Ve všech vodních chladicích okruzích se jako temperovací médium používá užitková voda s výchozí teplotou 16 °C.

S ohledem na poměrně dlouhou dobu vstřikování a aby bylo zajištěno, že tavenina se bude stříkat na teplé plochy vstřikovacího licího nástroje 2, byl časový okamžik Zi umístěn do fáze procesu začátek doby kalibračního tlaku, k chlazení tedy dochází až po ukončení procesu vstřikování. Jako okamžik Z2 je zvolena fáze procesu konec otevíracího pohybu nástroje.

Na začátku rozběhové fáze byl pro všechny vodní chladicí okruhy spuštěno chlazení po dobu t_mit chlazení o délce 8 s, od dosažení teploty vstřikovacího licího nástroje 2 3 K pod teplotou Τ^ιι byla v každém cyklu v okamžiku Zi spuštěna chlazení po dobu t_ann chlazení o délce 0,5 sekundy. Dosažením požadované teploty T_son skončila rozběhová fáze. Pro stacionární provozní fázi byly použity stejné regulační parametry n, K1 a K2 jako v příkladu 1.

Pro dosažení výroby kvalitních výlisků je zapotřebí délka cyklu 56 s. Podíl zmetků činil 3,75 %, měrná spotřeba energie činila přibližně 0,7 kWh/kg.

Příklad 4

Ve vstřikovacím licím stroji typu Engel ES 4400/800 se z akrylonitryl/butadien/styrénu (ABS) Ronfalin GG 70 vyrábějí plastové výlisky pro obložení vnitřní strany dveří osobních automobilů.

Proces má následuj ící technologické parametry:

hmotnost jednoho vstřiku:	1,310 kg
hmotnost vstřikovacího nástroje:	4700 kg
vstřikovací tlak:	65 MPa
doba vstřikování:	4,5 s
závěrná síla:	8200 kN
kalibrační tlak:	34 MPa
trvání kalibračního tlaku:	7s

Průběh procesuje analogický k příkladu 1. Vstřikovací licí nástroj 2 je na straně trysky opatřen dvěma vodními chladicími okruhy, pro které je zadána požadovaná teplota T_sou 60 °C.

Na protilehlé straně jsou obě šoupátka vstřikovacího licího nástroje 2 opatřena vodním chladicím okruhem, pro který je zadána požadovaná teplota T_son 50 °C. Ve zbylé části vstřikovacího licího nástroje 2 jsou uspořádány další dva vodní chladicí okruhy, pro které je zadána požadovaná teplota T₅₀ii 64 °C. Ve všech vodních chladicích okruzích se jako temperovací médium používá zvlášť upravená užitková voda s výchozí teplotou 32 °C, která se používá k chlazení vstřikovacího licího stroje 1 a ve zbylé části okruhu v topném období pomocí speciálního zařízení pro zpětné získávání tepla také k ohřívání okolního prostoru.

S ohledem na poměrně dlouhou dobu vstřikování a aby bylo zajištěno, že tavenina se bude stříkat na teplé plochy vstřikovacího licího nástroje 2, byl časový okamžik Zi umístěn do fáze procesu

-14CZ 292698 B6 začátek doby kalibračního tlaku, k chlazení tedy dochází až po ukončení procesu vstřikování. S ohledem na velkou hmotnost výlisku a velké množství tepla vnášeného tímto výliskem, jakož i s ohledem na poměrně vysokou teplotu temperovacího média byl jako okamžik Z₂ zvolen okamžik Z] procesu. V případě potřeby je takto možno v průběhu cyklu využít celou možnou dobu chlazení.

Na začátku rozběhové fáze byl pro všechny vodní chladicí okruhy spuštěno chlazení po dobu t_mi_t chlazení o délce 10 s, od dosažení teploty vstřikovacího licího nástroje 2 3 K pod teplotou T_sou bylo v každém cyklu v okamžiku spuštěno chlazení po dobu t^ chlazení o délce 1 sekunda. Dosažením požadované teploty T_sou skončila rozběhová fáze. Pro stacionární provozní fázi byly použity stejné regulační parametry n, K1 a K2 jako v příkladu 1.

Pro dosažení výroby kvalitních výlisků je zapotřebí délka cyklu 60 s. Podíl zmetků činil 3,6 %, měrná spotřeba energie činila přibližně 0,7 kWh/kg.

Příklad 5

Na tomto příkladu má být pouze objasněno automatické nalezení hranic regulace.

Ve vstřikovacím licím stroji typu Krauss-Maffel 150-620 B se z polyamidu s 20 % výztužných skleněných vláken vyrábějí automobilové součásti, konkrétně součásti chlazení motoru pro Opel 1,6 1.

Proces má následující technologické parametry:

provedení nástroje:	2-násob.
hmotnost jednoho vstřiku (2 výlisky + nálitek):	204 g
hmotnost vstřikovacího nástroje:	850 kg
vstřikovací tlak:	92 MPa
délka cyklu:	30 s
doba vstřikování:	1,8 s
závěrná síla:	1300 kN
kalibrační tlak:	75 MPa
trvání kalibračního tlaku:	5,5 s

Vstřikovací licí nástroj 2 je opatřen čtyřmi vodními chladicími okruhy, které jsou prostřednictvím snímačů teploty propojeny se řídicí jednotkou. V jádru výpočetní jednotky řídicí jednotky temperovacího zařízení je instalován příslušný software.

Jako požadovaná teplota T_sou je pro vodní chladicí okruhy Kj a K₂ (strana trysky) zadána teplota 60 °C a pro vodní chladicí okruh K₃ (protilehlá strana) 50 °C a pro vodní chladicí okruh Κ» 30 °C. Ve všech vodních chladicích okruzích se jako temperovací médium používá užitková voda z uzavřeného podnikového okruhu s výchozí teplotou 32 °C.

-15CZ 292698 B6

Teploty vstřikovacího licího nástroje 2 se v oblasti příslušných vodních chladicích okruhů K; měří v místě geometrického středu mezi chladicím kanálem a vnitřním povrchem formy a současně přibližně uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody do a z příslušného chladicího okruhu Kj.

Na začátku rozběhové fáze byl pro všechny vodní chladicí okruhy K; spuštěno chlazení po dobu tinit chlazení o délce 5 s, od dosažení teploty vstřikovacího licího nástroje 2 3 K pod teplotou je v každém cyklu v okamžiku Zi spouštěno chlazení po dobu chlazení o délce 0,3 sekundy. Dosažením požadované teploty T_son skončila rozběhová fáze. Délka doby t_E chlazení v průběhu ío stacionární provozní fáze činí pro vodní chladicí okruhy Kj až K₃ 9 až 13 sekund a pro vodní chladicí okruh K4 25 sekund.

Na příkladu vodního chladicího okruhu K4 je dále popsáno automatické nalezení hranic regulace při příliš nízko zadané požadované teplotě Tsou.

V prvním cyklu rozběhové fáze pracuje temperovací systém běžným způsobem, to jest počínaje okamžikem Zj (začátek kalibračního tlaku) probíhá počáteční chlazení o zadané době t_in£_t chlazení, při kterém dojde k prvnímu úplnému propláchnutí vodních chladicích okruhů Kj. V dalším průběhu jsou vodní chladicí okruhy K_M regulovány způsobem podle vynálezu, přičemž 20 teploty ovlivňované vodními chladicími okruhy K4.3 se pozvolna přibližují k příslušným požadovaným teplotám Tsoii, zatímco teplota vstřikovacího licího nástroje 2 příslušející k vodnímu chladicímu okruhu K4 naproti tomu již po prvním cyklu dosáhla hodnoty nad Τ^ιι- V průběhu zadaného počtu cyklů n_Fehi = 20 se činí pokus dosáhnout v oblasti vodního chladicího okruhu K4 stálým chlazením v době, která je k tomu k dispozici mezi (začátek kalibračního tlaku) a Z₂ 25 (konec otevření nástroje), zadané teploty T_soh· Protože chladicí systém není schopen odvést požadované množství tepla, objeví se na displeji zařízení chybové hlášení. V následujícím cyklu se prodlouží doba chlazení, která je k dispozici, a to tak, že okamžik Z₂ (konec otevření nástroje) se jako časové omezení pro dobu chlazení během cyklu ignoruje. Jako interval temperování je nyní k dispozici doba mezi signálem Zi aktuálního cyklu a signálem Zj následujícího 30 cyklu. Jestliže toto prodloužení doby chlazení nestačí k tomu, aby se dosáhlo zadané požadované teploty Tsou, vypočte se směrem k zadané požadované teplotě mezní teplota T_min. Za tůn účelem se měří skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje 2 v okamžiku Z_D konec otevření nástroje (Z_D = Z₂) a vypočte se střední teplotní odchylka T_Diff v průběhu osmi po sobě následujících cyklů n_D. Mezní teplota T_min se považuje za dostatečně přesnou tehdy, jestliže střední teplotní odchylka 35 Tm v okamžiku Z_D konec otevření nástroje je v průběhu osmi po sobě následujících cyklů menší než zadaná hodnota teploty T_K = 0,5 K. Protože vypočtená mezní teplota leží nad zadanou požadovanou teplotou T_so]1, je korigována o hodnotu teploty T_o - 2 směrem nahoru, použita jako nová požadovaná teplota T_soU._koiT a oznámena obsluze.

Po uplynutí 29 cyklů od počátku rozběhu činila střední teplotní odchylka 0,48 K a skutečná teplota vstřikovacího licího nástroje 2 v okamžiku Z_D konec otevření nástroje činila 46 °C.

Tato teplota byla o výše uvedenou hodnotu T_o korigována na 48 °C, zavedena jako nová požadovaná teplota T_soii.._korr do temperovacího systému a oznámena obsluze.

- 16CZ 292698 B6

Srovnávací příklad 1

Analogicky jako v příkladu 1 se vyrábějí výlisky při použití běžného temperování, za následujících temperovacích podmínek:

způsob chlazení:	2 dvouokruhová přistavená temperovací zařízení
chladicí médium:	voda
teplota chladicího média:	2 x 45 °C, 2 x 50 °C.

Potřebná délka cyklu přitom činila 45 sekund. V trvalém provozu se dosáhlo podílu zmetků

3,7 %, měrná spotřeba energie byla přibližně 0,72 kWh/kg.

Srovnávací příklad 2

Analogicky jako v příkladu 2 se vyrábějí výlisky při použití běžného temperování, za následujících temperovacích podmínek, přičemž vstřikovací lisovací nástroj 2 byl temperován pomocí dvou přistavených temperovacích zařízení:

způsob chlazení:	2 dvouokruhová přistavená temperovací zařízení
chladicí médium:	olej
teplota chladicího média:	2 x 95 °C (na straně trysky), 2 x 90 °C (na protilehlé straně).

Potřebná délka cyklu přitom činila 55 sekund. V trvalém provozu se dosáhlo podílu zmetků

2,7 %, měrná spotřeba energie byla přibližně 0,72 kWh/kg.

Srovnávací příklad 3

Analogicky jako v příkladu 3 se vyrábějí výlisky při použití běžného temperování, za následujících temperovacích podmínek:

způsob chlazení:	2 dvouokruhová temperovací zařízení 2 chladicí okruhy s průběžným chlazením
chladicí médium:	voda
teplota chladicího média:	2 x 50 °C, 2 x 60 °C 2 x 14 °C.

Na straně trysky v oblasti nálitku probíhalo pomocí dvou chladicích okruhů průběžné chlazení vodou o výchozí teplotě 14 °C. Dvě vnější obvodové oblasti byly pomocí dvouokruhového temperovacího zařízení (temperovací médium voda) temperovány na 50 °C. K protilehlé straně bylo připojeno dvouokruhové temperovací zařízení, které pomocí vody temperovalo dvě šoupátka na 50 °C. Další dvouokruhové temperovací zařízení temperovalo zbylou oblast razníku na 60 °C.

Potřebná délka cyklu přitom činila 60 sekund. V trvalém provozu se dosáhlo podílu zmetků

4,7 %, měrná spotřeba energie byla přibližně 0,81 kWh/kg.

- 17CZ 292698 B6

Srovnávací příklad 4

Analogicky jako v příkladu 4 se vyrábějí výlisky při použití běžného temperování, za následujících temperovacích podmínek:

způsob chlazení:	4 dvouokruhová temperovací zařízení 1 chladicí okruh s průběžným chlazením
chladicí médium:	voda
teplota chladicího média:	4 x 55 °C, 2 x 50 °C, 2 x 60 °C 1 x 14 QC.

Na straně trysky v oblasti nálitku probíhalo průběžné chlazení užitkovou vodou z podnikového rozvodu o výchozí teplotě 14 °C.

Obvodové oblasti dvojitého vstřikovacího licího nástroje 2 byly na straně trysky temperovány pomocí vždy jednoho dvouokruhového temperovacího zařízení. Teplota temperovacího média v okruhu činila 55 °C. Protilehlá strana byla rovněž temperována pomocí dvou dvouokruhových temperovacích zařízení (temperovací médium voda), přičemž teplota média v oblasti obtížně chladitelných šoupátek činila na 50 °C a v ostatních oblastech vstřikovacího lisovacího nástroje 2 činila 60 °C.

Potřebná délka cyklu přitom činila 64 sekund. V trvalém provozu se dosáhlo podílu zmetků 4,4 %, měrná spotřeba energie byla přibližně 0,88 kWh/kg.

Způsobem podle vynálezu se ve srovnání s konvenčním temperováním dosáhne znatelného zvýšení stability procesu. Kromě ušetření temperovacích zařízení, v příkladu 4 jsou to čtyři, se dosahuje další významné výhody spočívající ve zkrácení délky cyklu. Podle příkladů činí toto zkrácení 4,5 až 14 %. Takto se dosáhne podstatného zvýšení produktivity. Způsobem podle vynálezu se také dosahuje znatelného snížení podílu zmetků. Podle příkladů činí tato úspora 18 až 35 %. Celkově se způsobem podle vynálezu dosahuje také snížení měrné spotřeby energie, které činí 10 až 20 %.

Další úspora energie vyplývá v příkladu 4 ze skutečnosti, že zvláště upravená užitková voda, která se používá k chlazení strojů a pomocí tepelného výměníku se využívá k vytápění okolního prostoru, se současně využívá pro temperování vstřikovacího lisovacího nástroje 2. Toto umožňuje, aby teplo vnášené do vstřikovacího licího nástroje 2 taveninou, které normálně představuje ztrátové teplo, bylo temperovacím médiem zvětší části přeneseno do podnikového okruhu užitkové vody a mohlo být v topném období využito k vytápění prostoru.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob temperování tvarovacích nástrojů pro zpracování plastů, zejména vstřikovacích licích nástrojů, při kterém se skutečná teplota nástroje srovnává se zadanou požadovanou hodnotou a v závislosti na výsledku srovnávání skutečné hodnoty teploty s požadovanou hodnotou teploty se mění průtočné množství temperovacího média v chladicích okruzích, vyznačující se tím, že proces temperování je rozčleněn ve dvě fáze, v rozběhovou fázi a ve stacionární provozní fázi s navzájem odlišnými temperačními podmínkami, přičemž rozběhová fáze končí prvním dosažením nebo překročením zadané požadované teploty (T_son) nástroje (2) a během celé doby cyklu se měří teplota nástroje (2) v místech, která jsou pro daný chladicí okruh (Ki) tepelně rovnoměrně ovlivňována jak vstřikovanou taveninou, tak i chlazením, přičemž tato místa se nacházejí v oblasti geometrického středu mezi vnitřním povrchem formy a chladicími kanály, popřípadě plochami, a současně v oblasti uprostřed mezi vstupem a výstupem chladicí vody v dostatečné vzdálenosti od vnitřního povrchu formy, přičemž v okamžiku (Zj), který je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, je v časové blízkosti procesu vstřikování spuštěno chlazení, které respektuje temperování v předchozích cyklech, aby se v časové oblasti největšího teplotního rozdílu mezi vstřikovanou taveninou a chladicím kanálem dosáhlo potřebného odvodu tepla, další chlazení se až do okamžiku (Z₂) spouštějí jako výsledek srovnávání požadované a skutečné teploty při překročení zadané požadované teploty, kde okamžik (Z₂) je dán signálem z jednotky řízení procesu stroje, který se spouští v definovaném časovém bodu bezprostředně před koncem cyklu, a v případech, kdy skutečná teplota nástroje (2) trvale zůstává nad nebo pod zadanou skutečnou teplotou (T_son) nástroje (2) se po zadaném počtu (n_Fehi) cyklů stroje vysílá chybový signál.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v rozběhové fázi se v prvním cyklu počínaje okamžikem (Zi) provádí úvodní chlazení po pevnou dobu (t^) chlazení, při kterém dochází k prvnímu úplnému propláchnutí příslušného chladicího okruhu (Ki) a při dosažení definované odchylky střední teploty nástroje (2) od zadané požadované teploty v následujícím cyklu se v okamžiku (Zj) chladí po pevnou dobu (tann) chlazení, která je kratší než pevná doba (tinit) chlazení, přičemž chlazení po pevnou dobu (tam) chlazení se provádí ve všech následujících cyklech až do prvního překročení zadané požadované teploty (T_son) a zajišťuje postupné přiblížení střední teploty nástroje (2) k zadané požadované teplotě (T_soll).
3. 3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v rozběhové fázi se při zadání požadované teploty (T^), která leží pod zjištěnou skutečnou teplotou, ve všech následujících okamžicích (Z_b Z₂) provádí trvalé chlazení tak dlouho, dokud poprvé nedojde k poklesu měřené skutečné teploty pod zadanou požadovanou teplotu (T_son), přičemž po poklesu pod požadovanou teplotu rozběhová fáze pokračuje chlazením po pevnou dobu (t^) chlazení v okamžiku (Z₃) cyklu následujícího po prvním poklesu pod požadovanou teplotu a tato rozběhová fáze je ukončena opětovným poklesem skutečné teploty pod požadovanou teplotu (Τ^π).
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v průběhu stacionární provozní fáze se po uplynutí okamžiku (Z₂) daného cyklu pomocí počítače vypočítává aritmetická střední hodnota celkové doby chlazení z počtu (n) předchozích cyklů, modifikuje faktorem (Kl) a jako hodnota (t_E) určuje délku doby chlazení zahajovaného v okamžiku (Zi) dalšího cyklu, přičemž po chlazení po dobu (t_E) chlazení, která je výsledkem průběžně prováděného srovnávání po dobu překročení požadované teploty (T_soU) následují v závislosti na teplotě intervalu chlazení až do okamžiku (Z₂) aktuálního cyklu, jejichž celková délka na cyklus je omezena vypočtenou maximální celkovou délkou doby (tmax) chlazení.

   -19CZ 292698 B6
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že délka doby (t_E) chlazení se vypočítává podle následujícího vztahu

   K1 (j) n

   (I) kde n je předem zadaný počet po sobě následujících cyklů, jejichž celková doba chlazení má být po prvním překročení zadané požadované teploty nástroje (2) využita ve výpočtu doby (t_E) chlazení, t_E; je doba chlazení vypočtená pro cyklus (i) (n) cyklů, t_Vi je součet na teplotě závislých dob chlazení cyklu i z n cyklů, j je počet cyklů od počátku stacionární provozní fáze,

   K1 (j) je na j závislá veličina, závislá také na vstřikovacím stroji a způsobu vstřikování, která slouží k výpočtu střední doby chlazení z posledních (n) cyklů a vyhovuje následujícím podmínkám:

   K1 = +

   K1 (j) = a₂ proj<n proj >n

   K1 (j) < 1 K1 (j + 1) > K1 (j) pro všechna j &0, ^ab ^a2 0, což znamená, že K1 (j) vyhovuje lineární rovnici pro j < n s aj jako vzrůstem, a<> jako konstantním členem a v oblasti j < η + 1 je přísně monotónně rostoucí funkcí, proj > n je K1 (j) konstantní a má hodnotu a₂, přičemž platí, že a₂ > ^ + ai * j pro j < n a je zajištěno, že součet dob chlazení až do cyklu n do výpočtu t_E vstupuje s menší váhou než po dosažení n, přičemž pro výpočet platí od cyklu 1 stacionární provozní fáze následující počáteční podmínky:

   (1) t_Ei = tann (2) výpočet (I) se provádí pro j < n, přičemž n je nahrazeno hodnotou j.
6. 6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že maximální možný součet na teplotě závislých dob chlazení se vypočítává ze vztahu tmax = K2 * t_E, přičemž platí:

   K2 je konstanta, která vyhovuje podmínce (1 - K1 (j)) < K2 < 3, K2 = konstanta pro všechny j

   -20CZ 292698 B6

   Kl(j) n Σ (^Ei ⁺ tví) i=l n
7. 7. Způsob podle některého z nároků laž 6, vyznačující se tím, že jako okamžik (Zi) se volí počátek doby kalibračního tlaku a jako okamžik (Z2) se volí konec otevření nástroje (2).
8. 8. Způsob podle některého z nároků laž 6, vyznačující se tím, že jako okamžik (Zi) se volí počátek procesu vstřikování a jako okamžik (Z₂) se volí konec otevření nástroje (2).
9. 9. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že okamžik (Zi) a okamžik (Z₂) jsou určeny shodnými signály z jednotky řízení provozu stroje, přičemž signál (Z₂) je shodný se signálem (Zi) následujícího cyklu.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že po zadaném počtu (n_Fehi) cyklů stroje, během kterých se zjišťováním střední teplotní odchylky (T_Djff) v definovaném okamžiku (Z_D) v cyklu stroje v průběhu (n_D) po sobě následujících cyklů vypočítává směrem k zadané požadované teplotě (Tsou) mezní teplota, je tato mezní teplota dostatečně přesně vypočtena tehdy, jestliže střední teplotní odchylka (T_Djff) v okamžiku (Zy) při (n_D) po sobě následujících cyklech není větší než hodnota teploty (Tr).
11. 11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že v případě, že vypočtená mezní teplota leží pod zadanou požadovanou teplotou (T^ii), je mezní teplota korigována o hodnotu teploty (Ty) směrem dolů a použita jako nová požadovaná teplota (T_soU._koiT), přičemž regulační parametr, představovaný dobou (t^) chlazení, se upraví faktorem v rozsahu 0,2 až 0,9.
12. 12. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že v případě, že vypočtená mezní teplota leží nad zadanou požadovanou teplotou (T_son), prodlouží se doba chlazení v rámci cyklu, přičemž signál (Z₂) zřídící jednotky vstřikovacího stroje je ignorován a je stanoven rovný signálu (Zj) následujícího cyklu.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že při nedostatečném prodloužení doby chlazení se vypočtená mezní teplota koriguje o hodnotu teploty (T_o) směrem nahoru a použije se jako požadovaná teplota (T_sou.korr)·
14. 14. Způsob podle některého z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že pro zadaný počet cyklů (n_Fehi) se stanoví hodnota v rozsahu 10 až 30.
15. 15. Způsob podle některého z nároků 11 až 14, vyznačující se t í m, že jako počet (n_D) po sobě následujících cyklů se stanoví hodnota v rozsahu 2 až 30.
16. 16. Způsob podle některého z nároků 10 až 15, vyznačující se tím, že hodnota teploty (T_K) je v rozsahu 0 až 1 K.
17. 17. Způsob podle některého z nároků 11 až 16, vyznačující se tím, že hodnota teploty (Tu) je v rozsahu 0,5 až 2 K.

    -21 CZ 292698 B6
18. 18. Způsob podle některého z nároků 13 až 17, vyznačující se tím, že hodnota teploty (T_o) je v rozsahu 1 až 5 K.
19. 19. Zařízení pro provádění způsobu podle některého z předchozích nároků 1 až 18, obsahující vstřikovací licí nástroj (2) připevněný na upínací desce vstřikovacího licího stroje (1), přičemž vstřikovací licí nástroj (2) je opatřen jedním nebo více temperovacími okruhy (Kj. . . K_m) s regulovatelným průtočným množstvím, v jejichž oblasti vlivu je ve vstřikovacím licím nástroji (2) pro každý temperovací okruh uspořádán snímač (Th_;) teploty, vyznačující se tím, že ke vstřikovacímu licímu nástroji (2) je připojena řídicí jednotka (3), která sestává z přizpůsobovacího stupně pro přizpůsobení signálů o teplotě ze zvolených snímačů (1¾) teploty a zařízení dále obsahuje přenosové prostředky do dále připojeného analogově-digitálnflio převodníku (ADU) pro převod signálů o teplotě na elektrické signály, výpočetní jednotku (CPU) pro výpočet potřebné doby průtoku temperovacího média jednotlivými chladicími okruhy (K_b . . K_m) v závislosti na temperovacích podmínkách v předchozích cyklech a na okamžitě měřené teplotě a pro vydávání spínacích signálů na začátku a konci průtoku temperovacího média do akčního členu (Mi. . . M_n) jednotlivých temperovacích okruhů (Kj. . . K_m), zadávací jednotku pro zadávání signálů k řízení procesu vstřikovacího licího stroje (1), výstupní jednotku pro informování obsluhy a rozhraní pro tiskovou dokumentaci průběhu temperování, přičemž řídicí jednotka (3) je začleněna do procesu vstřikovacího lití, měření teplot a regulace proudění temperovacího média.