DD289007A5 - Verfahren und einrichtung zur regelung der schliesskraft - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Schlieszkraft. Sie behandelt die Regelung der Schlieszkraft von Kniehebelschlieszeinheiten hydraulischer Spritzgieszmaschinen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes die Werkzeugeinbauhoehe und damit die Schlieszkraft verstellbar ist und bei denen der den Kniehebel bewegende hydraulische Schlieszzylinder mit einer einstellbaren Druckbegrenzung belastbar ist. Waehrend des Schlieszens des Werkzeuges wird der ueber das Vorsteuerventil der druckbegrenzenden Ventilkombination flieszende OElstrom gemessen und der jeweils waehrend des Schlieszkraftaufbaus maximale OElstrom mit zwei vorgegebenen OElstroemen die zwischen einem ueber Null liegenden Minimal- und einem unter dem Vorsteueroelstrom liegenden Maximaloelstrom beim Ansprechen des Hauptsteuerventils liegen und deren Differenz abhaengig von der kleinsten Stellgroesze der Schlieszkraft der Spritzgieszmaschine vorgegeben ist, verglichen und beim Nichterreichen des kleineren vorgegebenen OElstromes eine Verringerung der Werkzeugeinbauhoehe und bei der UEberschreitung des groeszeren eine Vergroeszerung der Werkzeugeinbauhoehe vorgenommen wird. Fig. 1{Spritzgieszmaschine; Schlieszkraft; Werkzeugeinbauhoehe; Regelung; Kniehebel, hydraulisch; Ventilkombination; Vorsteuerventil; OElstrommessung}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In Spritzgießmaschinen wird ein aus zwei Hälften bestehendes Werkzeug mittels einer Schließeinheit geöffnet, geschlossen und verriegelt. Dabei befinden sich die Werkzeughälften auf einer düsenseitigen und einer auswerferseitigen Werkzeugaufspannplatte. Zum Schließen des Werkzeuges wird die im allgemeinen geführte auswerferseitige Werkzeugaufspannplatte durch einen von einem Hydraulikzylinder angetriebenen Kniehebelmechanismus bewegt. Der Kniehebelmechanismus wird an einer Abschlußplatte, deren Abstand zur düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte zur Einstellung unterschiedlicher Werkzeugeinbauhöhen veränderbar ist, abgestützt. In neueren Maschinen geschieht diese Einstellung der Werkzeugeinbauhöhe mittels eines zentralen Antriebes.

Mit der Veränderung der Werkzeugeinbauhöhe wird gleichzeitig die Schließkraft des Werkzeuges verändert. Während der Schließung des Werkzeuges wird der Kniehebel gestreckt und dabei werden die Elemente der Schließeinheit verformt, wie beispielsweise die Zuganker zwischen der düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte und der Abschlußplatte gedehnt werden. Verfahrenstechnische und Umweltparameter, wie beispielsweise die Werkzeugerwärmung oder die Änderung der Raumtemperatur bewirken eine Veränderung der Schließkraft. Bei ungeregelten Maschinen wird das erst durch die Bildung von Grat am Formteil, das Ansprechen der Werkzeugsicherung oder unvollkommene Schließung sichtbar. Bei empfindlich eingestellter Werkzeugsicherung müßte diese nach den ersten Spritzungen aufgrund der Erwärmung im Werkzeug- und Düsenbereich bereits nachgestellt werden. Um eine entsprechende Produktivität zu sichern, wird die Werkzeugsicherung oft zu unempfindlich eingestellt. Damit kommt es auch zur Schließung des Werkzeuges, wenn ein Formteil nicht richtig aus dem Werkzeug ausgestoßen wurde. Dieses führt bei Mehrfachwerkzeugen und Volumendosierung zu einem Überspritzen und damit zur Überbelastung der Schließeinheit. Sowohl für ein automatisches Einstellen der geforderten Schließkraft nach einem

automatischen Werkzeugwechsel innerhalb flexibler Fertigungszellen, als auch für die Herstellung von Formteilen mit hohen Qualitätsansprüchen und einen wirkungsvollen unveränderlichen Werkzeugschutz ist eine Regelung der Schließkraft erforderlich.

Es wurde bereits ein Verfahren zur Regelung der Schließkraft von Kniehebelschließeinheiten hydraulischer Spritzgießmaschinen vorgeschlagen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes innerhalb der Schließeinheit die Werkzeugeinbauhöhe und damit die Schließkraft verstellbar ist, und bei denen der den Kniehebel bewegende hydraulische Schließzylinder mit einem vorwählbaren Druck belastbar ist, bei denen mit dem Verfahrensschritt, Schließkraftaufbau ein dem Druckspitzenwert für die minimale Schließkraft entsprechender Sollwert vorgegeben wird, und bei dem nach Ablauf einer Zeitvorgabe und/oder nach einem Ansprechsignal der Druckbegrenzung eine Abfrage des Schließzustandes des Werkzeuges durchgeführt wird, und bei dem beim Erreichen des Schließzustandes des Werkzeuges das Werkzeug sofort oder nach Vollendung des Arbeitszyklus der Arbeitsschritt „Öffnen des Werkzeuges" vorgegeben wird und der Arbeitsschritt „Werkzeugeinbauhöhe verringern" vorgegeben wird und bei dem bei nicht vollständig geschlossenem Werkzeug ein Druckspitzenwert für die maximale Schließkraft entsprechender Sollwert vorgegeben wird und bei dem nach Ablauf einer zweiten Zeitvorgabe und/oder nach einem Ansprechsignal der Druckbegrenzung eine Abfrage des Schließzustandes des Werkzeuges durchgeführt wird und bei dem bei Erreichen des Schließzustandes des Werkzeuges der Arbeitszyklus fortgesetzt wird und bei dem bei nicht vollständig geschlossenem Werkzeug, das Werkzeug wieder geöffnet wird und die Werkzeugeinbauhöhe vergrößert wird.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß es nur anwendbar ist, für Spritzgießmaschinen mit zentraler feinstufig abruf barer Drucksteuerung. Weiterhin treten durch die schrittweise Vorgabe der dem Minimaldruck und Maximaldruck entsprechenden Sollwerte Schließzeitverlängerungen auf. Nachteilig ist weiterhin, daß von der Steuerung unterschiedliche Druckwerte vorgegeben und durch entsprechende hydraulische Steuerglieder in hydraulische Drücke umgesetzt werden müssen. Unter anderem wird dadurch das Ablaufprogramm komplizierter und umfangreicher und dadurch bei Rechnern die Rechenzeit und Reaktionszeit verlängert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Schließkraft von Kniehebelschließeinheiten hydraulischer Spritzgießmaschinen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes innerhalb der Schließeinheit die Werkzeugeinbauhöhe und damit die Schließkraft verstellbar ist und bei denen der den Kniehebel bewegende hydraulische Schließzylinder mit einer einstellbaren Druckbegrenzung belastbar ist, wobei die Druckbegrenzung mit einer aus einem Vorsteuerventil und einem Hauptsteuerventil bestehende Ventilkombination vorgenommen wird, zu schaffen, in dem Sinne, daß sie nicht nur für zentral abrufbare, feinstufige Drucksteuerungen, sondern auch für technisch und ökonomisch nicht so aufwendige einsetzbar sind mit denen eine Steigerung der Produktivität möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Schließkraft zu schaffen, bei denen mit der Einleitung des Schließkraftaufbaus nur ein einziger Druck vorgegeben zu werden braucht und eine Verkürzung der Zykluszeiten der Spritzgießmaschinen erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß während des Schließens des Werkzeuges der über das Vorsteuerventil fließende Ölstrom gemessen wird und der jeweils während des Schließkraftaufbaus über das Vorsteuerventil fließende maximale Ölstrom mit zwei vorgegebenen Ölströmen, die zwischen einem über Null liegenden Minimalölstrom und einem unter dem Vorsteuerölstrom liegenden Maximalölstrom beim Ansprechen des Hauptsteuerventils liegen und deren Differenz abhängig von der kleinsten Stellgröße der Schließkraft der Spritzgießmaschine vorgegeben ist, verglichen wird und daß beim Nichterreichen des kleineren vorgegeben Ölstromes eine Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe und bei Überschreitung des größeren vorgegebenen Ölstromes eine Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgenommen wird.

Dabei wird speziell zum Zwecke des Anfahrens und Einsteilens eines Werkzeuges bei der Ersteinstellung der Schließkraft schrittweise ein Stellhub zur Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgegeben bis eine oder beide vorgegebene Ölstrome erreicht sind und bei Überschreitung des größeren Ölstromes wird ein kleinerer Stellhub zur Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgegeben und bei Unterschreitung des minimalen Ölstromes wird ein noch kleinerer Stellhub zur Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe, vorzugsweise der kleinste mögliche Stellhub, vorgegeben und bei Erreichen des kleineren vorgegeben Ölstromes und Nichterreichen des größeren vorgegebenen Ölstromes wird ein Signal „Schließkraft eingestellt" an die elektrische Steuerung der Spritzgießmaschine abgegeben.

Auch darin ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sehen, daß die Differenz zwischen den beiden vorgegebenen Ölströmen zwischen 0,2 und 1 dm³/min liegt.

Weiterhin gehört zu den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß vorzugsweise nach Zyklusende die Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe bei Unterschreitung des kleineren Ölstromes oder die Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe bei Überschreitung des größeren Ölstromes um die jeweils kleinste maschinenbedingte stellbare Einheit erfolgt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gleichfalls gelöst durch eine Einrichtung, die dadurch charakterisiert wird, daß in einer den Ablauf des Vorsteuerventils darstellenden Verbindung eine Meßeinrichtung zur Messung von zwei verschiedenen Ölströmen angeordnet ist.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: Schließeinheit mit zugehörender Antriebshydraulik in schematischer Darstellung.

Die Kniehebelschließeinheit 1 einer hydraulischen Spritzgießmaschine besteht aus einer feststehenden düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte 2 und einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte 5. Zwischen beiden Werkzeugaufspannplatten 2; 5 befindet sich das im allgemeinen zweigeteilte Werkzeug 6. Mit der düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte 2 ist über Zuganker 4 eine Abschlußplatte 3 verbunden. Auf dieser Abschlußplatte 3 stützt sich ein Kniehebel 8 ab, mit dessen Hilfe die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 5 bewegt und zwischen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 5 und der düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte 2 befindlichen Hälften des Werkzeuges 6 durch eine Schließkraft zusammen gepreßt werden. Zur Bewegung und zum Schließkraftaufbau wird der Kniehebel 8 über den Kreuzkopf 9 durch die Kolbenstange 10 des Schließzylinders 11 betätigt. Zum Ausgleich von Höhendifferenzen des Werkzeuges 6 und zur Steuerung der Schließkraft wird die Abschlußplatte 3 durch eine Werkzeughöhenverstellung 14 in oder in entgegengesetzter Richtung zur düsenseitigen Werkzeugspannplatte 2 bewegt. Im allgemeinen ist diese Werkzeughöhenverstellung 14 ein Getriebemechanismus der durch einen Hydraulikmotor oder Elektromotor angetrieben wird.

Mit diesem Getriebemechanismus werden Muttern auf den Zuganker 4 bewegt und damit die effektive Länge dieser Zuganker 4 verändert wobei gleichzeitig der Abstand zwischen der düsenseitigen Werkzeugaufspannplatte 2 und der Abschlußplatte 3 veränder wird. Die nach der bloßen mechanischen Anlage der beiden Hälften des Werkzeuges 6 zur Auf bringung der Schließkraft erforderliche Verstellung der Abschlußplatte 3 liegt in Näherung für ein Normwerkzeug als Tabelle oder Diagramm vor. Die Schließkraft ist direkt proportional dem zum Schließen im Schließzylinder 11 im Raum 12 auf den Kolben 13 wirkenden hydraulischen Druck. Dieser Druck durchläuft beim Schließen während der Schließbewegung ein Druckmaximum. Im allgemeinen wird die Schließkraft werkzeugbezogen eingestellt, denn sie bestimmt unmittelbar die Qualität der Formteile vor allem in bezug auf Vermeidung von Grat, Maß- und Massekonstanz. Durch Veränderung der äußeren Bedingungen, Erwärmung bzw. Abkühlung von im Kraftfluß befindlichen Bauteilen und durch verarbeitungsbedingte Änderungen in der Werkzeugtemperatur unterliegt die Schließkraft Schwankungen. Bei der automatischen Ersteinstellung der Schließkraft ist eine exakte Einstellung der Werkzeughöhe problematisch, denn neben den baulichen Einflüssen der Schließeinheit und den Temperatureinflüssen bestehen Einflüsse die sich aus den unterschiedlichen Werkzeugen ergeben. Deshalb ist die Messung und Überwachung der Schließkraft während des Schließvorganges erforderlich. In der Erfindung wird eine Kontrolle der Schließkraft mittels des während des Schließens durchlaufenden Druckmaximums durchgeführt. Dazu wird während des Schließens des Werkzeuges 6 der über das Vorsteuerventil 18 fließende Ölstrom gemessen und der jeweils während des Schließkraftaufbaus über das Vorsteuerventil 18 fließende maximale Ölstrom mit zwei vorgegebenen Ölströmen, die zwischen einem über Null liegenden Minimalölstrom und einem unter dem Vorsteuerölstrom liegenden Maximalölstrom beim Ansprechen des Hauptsteuerventils 17 liegen verglichen. Die Differenz der Ölströme wird durch die kleinste mögliche Stellgröße der Schließkraft und die zulässige Schließkrafttoleranz bestimmt. Wird der kleinere vorgegebene Ölstrom nicht erreicht wird eine Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgenommen. Bei Überschreitung des größeren vorgegebenen Ölstromes wird die Werkzeugeinbauhöhe vergrößert. Es wird hierbei davon ausgegangen, daß bei vorgesteuerten Druckbegrenzungsventilen beim Ansprechen des Hauptsteuerventils 17 der gesamte Vorsteuerölstrom über das Vorsteuerventil 18 abfließen muß. Das Vorsteuerventil 18 beginnt sich bereits bei niedrigeren Drücken als dem Einstelldruck des Hauptsteuerventils 17 zu öffnen und zwischen den Vorsteuerdruck und der Kraft der Feder 28 stellt sich ein Gleichgewicht ein. Der dabei vom Vorsteuerdruck abhängige Öffnungsspalt des Vorsteuerventils 18 läßt bereits einen vom Druck abhängigen Ölstrom abfließen. Das Öffnen des Vorsteuerventils 18 beginnt bei ca. 1,5MPa unter dem Begrenzungsdruck des Hauptsteuerventils 17. Für die Regelung ist ein über das Vorsteuerventil 18 fließender Ölstrom von 0,1 bis 1 dm³/min nutzbar. Das entspricht einer Differenz für den Schließdruck von ca. 0,5 bis 1,00MPa. Die erfindungsgemäße Lösung geht davon aus, daß für die Überwachung und Regelung der Schließkraft der Druck im Raum 12 des Schließzylinders 11 oder in einer mit diesem Raum 12 in Beziehung stehenden hydraulischen Verbindung 15; 26 gemessen werden muß. Eine bei Überschreitung des Oberwertes oder des Unterwertes erforderliche Korrektur der Werkzeugeinbauhöhe sollte nur bei der Ersteinstellung der Schließkraft zum Abbruch des Zyklusses führen. Während des Dauerbetriebes der Spritzgießmaschine sollte ein Nachstellen der Werkzeugeinbauhöhe nach Beendigung des Zyklusses während der offenen Wartezeit in der kleinstmöglichen Einheit, die die Werkzeughöhenverstellung 14 zuläßt erfolgen. Der dem Schließzylinder 11 zugeführte Ölstrom wird vom Druckstromerzeuger 27 über die Verbindung 26, den Steuerblock 16, die Verbindung 15 in den Raum 12 gefördert. Zur Druckbegrenzung ist eine Druckbegrenzungsventilkombination bestehend aus dem Hauptsteuerventil 17 und dem Vorsteuerventil 18, angeordnet. Im Ablauf des Vorsteuerventils 18 befindet sich in einer Verbindung 19 erfindungsgemäß eine Meßeinrichtung 20, die beim Erreichen von zwei unterschiedlichen Ölströmen über das Vorsteuerventil 18 Signale abgibt. Nach Durchströmen der Meßeinrichtung 20 fließt das Öl in den Behälter 21. Die Ölströme liegen im allgemeinen zwischen 0,2 und 1 dm³/min. Bei diesen Ölströmen darf das Hauptsteuerventil 17 noch nicht angesprochen haben. Es werden zwei den beiden Ölströmen entsprechende Meßsignale über die elektrischen Verbindungen 22; 23 einer elektrischen Steuerung 24 zugeführt. Erfindungsgemäß ist wenn während des Schließvorganges der kleinere Ölstrom über das Vorsteuerventil 18 fließt die richtige Schließkraft eingestellt soweit nicht der größere Ölstrom ebenfalls fließt. Kommt die Signalisierung des kleineren Ölstromes nicht, wird durch die Steuerung 24 über die Verbindung 25 ein Signal an die Werkzeughöhenverstellung 14 zur Verkleinerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgegeben. Bei Signalisierung des größeren Vorsteuerölstromes wird von der Steuerung 24 über die Verbindung 25 ein Signal zur Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe ausgegeben. Bei Ersteinstellung der Schließkraft wird die richtige Werkzeugeinbauhöhe in sich verkleinernden Sprüngen bei Richtungsumkehr der Stellrichtung erreicht. Im Arbeitsbereich wird jeweils mit dem kleinsten Stellschritt der Werkzeughöhenverstellung 14 gearbeitet. Der über das Vorsteuerventil 18 fließende Ölstrom ist proportional einem Druck. Über das Vorsteuerventil 18 beginnt ca. 1,5 MPa vor Öffnung

des Hauptsteuerventils 17 ein Ölstrom zu fließen. Abhängig von der Druckventilkombination ist ein Druck von ca. 0,5 bis 1,0 MPaunterhalb des Begrenzungsdruckes bei einer Druckdifferenz von 0,4 bis 0,8MPa für die Messung nutzbar.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine durch den Schließdruck festgelegte Schließkraft durch Steuerung der Werkzeugeinbauhöhe bei Ersteinstellung der Schließkraft automatisch erreicht und im Betriebszustand durch Steuerung der Werkzeugeinbauhöhe automatisch geregelt wird. Dabei erfolgt der Schließvorgang ununterbrochen in minimal möglicher Schließzeit.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung der Schließkraft von Kniehebelschließeinheiten für Werkzeuge hydraulischer Spritzgießmaschinen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes innerhalb der Schließeinheit die Werkzeugeinbauhöhe und damit die Schließkraft verstellbar ist, und bei dem der den Kniehebel bewegende hydraulische Schließzylinder mit einer einstellbaren Druckbegrenzung belastbar ist, wobei die Druckbegrenzung mit einer aus einem Vorsteuerventil und einem Hauptsteuerventil bestehenden Ventilkombination vorgenommen wird, gekennzeichnet dadurch, daß während des Schließens des Werkzeuges der über das Vorsteuerventil (18) fließende Ölstrom gemessen wird und der jeweils während des Schließkraftaufbaus über das Vorsteuerventil (18) fließende maximale Ölstrom mit zwei vorgegebenen Ölströmen, die zwischen einem über Null liegenden Minimalölstrom und einem unter dem Vorsteuerölstrom liegenden Maximalölstrom beim Ansprechen des Hauptsteuerventils (17) liegen und deren Differenz abhängig von der kleinsten Stellgröße der Schließkraft der Spritzgießmaschine vorgegeben ist, verglichen wird und daß beim Nichterreichen des kleineren vorgegebenen Ölstromes eine Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe und bei Überschreitung des größeren vorgegebenen Ölstromes eine Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Differenz zwischen den beiden vorgegebenen Ölströmen zwischen 0,2 und 1 dm³/min liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise nach Zyklusende die Verringerung der Werkzeugeinbauhöhe bei Unterschreitung des kleineren Ölstromes oder die Vergrößerung der Werkzeugeinbauhöhe bei Überschreitung des größeren Ölstromes um die jeweils kleinste maschinenbedingte stellbare Einheit erfolgt.

4. Einrichtung zur Regelung der Schließkraft von Kniehebelschließeinheiten für Werkzeuge hydraulischer Spritzgießmaschinen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes innerhalb der Schließeinheit die Werkzeugeinbauhöhe und damit die Schließkraft verstellbar ist und bei der der den Kniehebel bewegende hydraulische Schließzylinder mit einer einstellbaren Druckbegrenzung belastbar ist, wobei die Druckbegrenzung mit einer aus einem Vorsteuerventil und einem Hauptsteuerventil bestehende Ventilkombination vorgenommen wird, gekennzeichnet dadurch, daß in einer den Ablauf des Vorsteuerventils (18) darstellenden Verbindung (19) eine Meßeinrichtung (20) zur Messung von zwei verschiedenen Ölströmen angeordnet ist.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Schließkraft von Kniehebelschließeinheiten hydraulischer Spritzgießmaschinen, bei denen mittels eines zentralen Antriebes innerhalb der Schließeinheit die Werkzeugeinbauhöhe und damit die Schließkraft verstellbar ist und bei denen der den Kniehebel bewegende hydraulische Schließzylinder mit einer einstellbaren Druckbegrenzung belastbar ist, wobei die Druckbegrenzung mit einer aus einem Vorsteuerventil und einem Hauptsteuerventil bestehenden Ventilkombination vorgenommen wird.