DE10136689C5

DE10136689C5 - Vorrichtung zum Schützen einer Form in einer Spritzgussmaschine

Info

Publication number: DE10136689C5
Application number: DE10136689A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yamaguchi; Masamitsu Numazu Suzuki; Takahiro Gamagori Furuno; Makoto Numazu Nishizawa
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: DE10136689A1; JP2002036327A; JP4499256B2; DE10136689B4; US6755635B2; US20020028262A1

Abstract

Vorrichtung zum Schützen von Formen in einer Spritzgussmaschine, die umfasst:
einen Querkopf (17);
eine bewegliche Form (13), die mit dem Querkopf über einen Verbindungsmechanismus (15) verbunden ist;
eine Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45) zum Antreiben des Querkopfes (17) und damit der beweglichen Form (13); und
eine Steuereinrichtung (33) zum Steuern einer Vorwärtsschubkraft der beweglichen Form (13), wenn die bewegliche Form (13) in Kontakt mit einer festen Form (11) gebracht wird und die bewegliche und die feste Form geschlossen werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (33) eine Speichertabelle (36) umfasst, in der eine Korrespondenztabelle, die eine Beziehung zwischen einer Position des Querkopfes (17) und einer Position der beweglichen Form (13) anzeigt, im Voraus gespeichert ist; und
wobei die Steuereinrichtung (33) die Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45), die den Querkopf antreibt, unter Verwendung...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebskraftsteuerung für eine bewegliche Form während eines Formschließvorgangs in einer Spritzgussmaschine, wie z. B. einer elektrisch angetriebenen Spritzgussmaschine, und insbesondere eine Vorrichtung zum Schützen einer Form in einer Spritzgussmaschine einschließlich eines Kniehebels oder eines ähnlichen Verbindungsmechanismus für den Formschließvorgang und den nachfolgenden Formklemmvorgang.
Stand der Technik
Wenn eine feste, fremde Substanz, wie z. B. ein kleines Teil eines Formmaterials, fälschlicherweise zwischen einer beweglichen Form und einer festen Form während eines Formschliessvorganges einer elektrisch angetriebenen Spritzgussmaschine gehalten wird, wirkt eine außerordentliche Kraft auf diese Formen. Folglich brechen die Formen versehentlich, und eine Gefahr besteht für einen Bediener in der Nähe der Maschine, und es ist deshalb wichtig, eine Antriebskraft hinsichtlich der beweglichen Form zu steuern. Es ist von Natur aus notwendig, die Antriebskraft direkt hinsichtlich der beweglichen Form einzustellen, da die bewegliche Form nicht direkt durch einen Servomotor in der Spritzgussmaschine angetrieben wird. Ein Querkopf, der mit dem Servomotor über einen Verbindungsmechanismus verbunden ist, wird zum Antreiben der beweglichen Form angetrieben, um die Formen zu schließen. Deshalb ist es notwendig, die Antriebskraft der beweglichen Form als eine Steuerung der Antriebskraft des Querkopfes zu steuern.
Insbesondere, wenn die bewegliche Form mit dem Querkopf über einen komplizierten Verbindungsmechanismus, wie z. B. einem Kniehebelmechanismus, verbunden ist, ist eine sehr komplizierte Berechnung für die Abschätzung und Steuerung einer auf die bewegliche Form anzuwendenden Schubkraft von der auf den Querkopf anzuwendenden Schubkraft erforderlich, und eine zeitaufwendige Berechnung ist ebenfalls erforderlich.
Eine herkömmliche Formschutzeinrichtung zur Verwendung beim Schließen der Formen in der Spritzgussmaschine einschließlich des Kniehebelmechanismus ist in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichung Nr. 9-254218 offenbart. In diesem offenbarten Stand der Technik ist ein Dehnungssensor zum Erfassen eines Dehnungsbetrags in einem beliebigen Bauteil des Kniehebelmechanismus und der Formen angeordnet, die Schubkraft wird anhand des Dehnungsbetrags abgeschätzt und eingeschränkt, um die Formen zu schützen, indem die Bewegung der beweglichen Form gesteuert wird. Da jedoch der Dehnungssensor und dergleichen in diesem System verwendet werden, wird der Aufbau sehr kompliziert und teuer.
Ferner offenbart die EP 1 013 400 A2 eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin offenbart die EP 1 072 388 A2 eine Formschutzvorrichtung für eine Spritzgussmaschine, die in der Lage ist, automatisch einen Bezugswert zum Erfassen einer unnormalen, auf eine Form aufgebrachte Last in einem Formschließvorgang einzustellen.
Aufgabenstellung
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Schützen der Formen in einer Spritzgussmaschine vorzusehen, in der die Berechnung einer Schubkraft für die bewegliche Form aus einer Schubkraft für den Querkopf vereinfacht ist, wobei die Schubkraft der beweglichen Form in einem Formschutzbereich während eines Formschließvorgangs auf einen Wert festgesetzt wird, der kleiner ist als eine Formschutzkraft beim Bewegen des Querkopfes nach vorne, so dass eine Antriebskraftsteuerung für einen Formklemmvorgang vereinfacht ist und eine Spritzgussbearbeitung beschleunigt werden kann.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Schützen von Formen in einer Spritzgussmaschine nach Anspruch 1 bereit.
Überdies ist ein Grenzwert einer negativen Schubkraft an einer Rückseite während der Verlangsamung des Querkopfs während des Formschließens, bis die bewegliche Form in Kontakt mit der festen Form tritt, auf eine maximale Antriebskraft des Querkopfes festgesetzt.
In dem Aufbau wird die Speichertabelle mit der Korrespondenztabelle, die die Beziehung zwischen der Querkopfposition und der vorher darin gespeicherten Position der beweglichen Form anzeigt, verwendet, um die Antriebskraft, die auf die bewegliche Form in dem Formschutzbereich während einer Vorwärtsbewegung der beweglichen Form wirkt, in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten, vergrößerten Kraftverhältnis zu beschränken, das auf die bewegliche Form von dem Querkopf über den Verbindungsmechanismus übertragen wird. Dadurch ist die Schubkraftberechnung vereinfacht, und die Formen können auf einfache Weise während eines Formklemmvorgangs geschützt werden, während die bewegliche Form mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird.
Überdies, selbst wenn die bewegliche Form mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt wird, kann die Geschwindigkeit effektiv hinsichtlich einer Formklemmposition reduziert werden, eine Trägheitskraft der beweglichen Form kann ausreichend gesteuert werden, und der Formschutzvorgang kann auf einfache Weise mit hoher Geschwindigkeit während des Formklemmvorgangs durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiel
Die begleitenden Zeichnungen, die hierin enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, und zusammen mit der oben angegebenen, allgemeinen Beschreibung und der unten gegebenen detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen dienen sie zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen Mechanismusabschnitt einer Formklemmeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen gesamten Aufbau der Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer beweglichen Formposition und einer Querkopfposition zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zum Umwandeln der beweglichen Formposition in eine Querkopfposition;
5 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Vorgangs zum Umwandeln der beweglichen Formposition in eine Querkopfposition;
6 ist eine Kurve, die eine Kniehebeleigenschaft eines Kniehebelmechanismus in einer Beziehung zwischen der beweglichen Formposition und der Querkopfposition zeigt;
7 ist eine Kurve, die eine Schubkrafteigenschaft der beweglichen Form in einer Beziehung zwischen der beweglichen Formposition und der Querkopfposition zeigt; und
8 ist ein Blockdiagramm, das einen gesamten Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Mechanismusabschnitt einer Ausführungsform zeigt, in der die vorliegende Erfindung auf eine elektrisch angetriebene Spritzgussmaschine angewendet ist. Eine feste Form 11 ist mit einer festen Formkörperplatte 11a verbunden, und eine bewegliche Form 13 ist mit einer beweglichen Formkörperplatte 13a verbunden. Ein Ende einer Verbindungsstange 12 ist an der festen Formkörperplatte 11a angebracht, und die Verbindungsstange 12 ist in die bewegliche Formkörperplatte 13a eingeführt, so dass die bewegliche Form 13 beweglich durch die Verbindungsstange 12 gehalten wird.
Das andere Ende der Verbindungsstange 12 ist an einem Verbindungsgehäuse 14 angebracht, und das Verbindungsgehäuse 14 ist mit der beweglichen Formkörperplatte 13a über einen Verbindungsmechanismus 13 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Kniehebelmechanismus 15 verwendet.
In 1, um eine komplizierte Bewegung des Kniehebelmechanismus 15 einfacher zu verstehen, ist die gesamte Vorrichtung im Querschnitt gezeigt, indem eine obere Seite entlang einer mittleren Achse 10 herausgeschnitten ist. In der oberen Seitenquerschnittsansicht ist der Kniehebelmechanismus 15 verlängert, und in einer unteren Hälfte des nicht geschnittenen Teils der Ansicht ist der Kniehebelmechanismus 15 abgewinkelt.
Der Kniehebelmechanismus 15 setzt sich aus vier Armen 15-1, 15-2, 15-3, 15-4 zusammen, wobei ein Ende des Armes 15-1 an dem Verbindungsgehäuse 14 über einen Stift 16-1 auf drehbare Weise angebracht ist, und ein Ende des Arms 15-2 an der beweglichen Formkörperplatte 13a über einen Stift 16-2 auf drehbare Weise angebracht ist. Die anderen Enden der Arme 15-1 und 15-2 sind an einem Ende des Armes 15-3 über einen Stift 16-3 auf drehbare Weise angebracht. Das andere Ende des Armes 15-3 ist an einem Ende des Armes 15-4 über einen Stift 16-9: gedreht, und das andere Ende des Armes 15-4 ist zu einem Verbindungsabschnitt eines Querkopfes 17 über einen Stift 16-5 gedreht.
Ein Schraubenloch ist in dem Querkopf 17 gebildet, und eine Kugelumlaufspindel 18 zum Öffnen/Schließen der Formen ist in das Schraubenloch eingeführt. Ein Ende der Kugelumlaufspindel 18 ist an einem Ende einer Rotationswelle 18A angebracht und drehbar durch ein Lager 19, das an einem mittleren Abschnitt des Verbindungsgehäuses 14 angebracht ist, gelagert. Das andere Ende der Rotationswelle 18 steht aus dem Verbindungsgehäuse 14 hervor, und ein Zahnriemen bzw. Synchronriemen 21 zum Öffnen/Schließen der Formen ist mit einem Servomotor 30 verbunden und wird von diesem, wie in 2 gezeigt, über eine feste Riemenscheibe 20 angetrieben.
Ein an einem Rahmen 13-1 angebrachter Servomotor 22 ist innerhalb der beweglichen Formkörperplatte 13a angeordnet, und eine extrudierende Kugelumlaufspindel 23 ist an einer Rotationswelle des Servomotors 22 angebracht, und ein geformtes Produkt wird nach Abschluss des Spritzgießens extrudiert.
Die langen Arme 15-1, 15-2 des Kniehebelmechanismus 15 sind, wie in der unteren Hälfte unterhalb der mittleren Achse 10 gezeigt, abgewinkelt, wenn die bewegliche Form 13 von der festen Form 11 getrennt ist. Wenn der in 2 gezeigte Servomotor in diesem Zustand angetrieben wird, wird die Kugelumlaufspindel 18 zum Öffnen/Schließen der Form durch den Formöffnungs-/Schließzahnriemen 21 gedreht, und der Querkopf 17 wird zur rechten Seite in der Zeichnung bewegt, d. h. in Formklemmrichtung.
Mit der Bewegung des Querkopfes 17 wird der Kniehebelmechanismus 15 allmählich verlängert. Wie in der oberen Hälfte oberhalb der mittleren Achse 10 der Formklemmvorrichtung der 1 gezeigt, werden die langen Arme 15-1, 15-2 in einen geradlinigen Zustand gebracht. Um sich diesen Zustand bis zu einem gewissen Grad zu nähern, nähert sich die bewegliche Form 13 der festen Form 11 mit einer hohen Geschwindigkeit durch einen Verbindungsvorgang des Kniehebelmechanismus 15 hinsichtlich der Bewegung des Querkopfes 17.
Wenn der Servomotor 13 des Weiteren von diesem Zustand angetrieben wird, wird der Querkopf 17 ebenfalls durch Drehung der Kugelumlaufspindel 18 bewegt, die bewegliche Form 13 bewegt sich aber mit einer reduzierten Geschwindigkeit, die niedriger als die Geschwindigkeit des Querkopfes 17 ist, durch einen Kraftverstärkungsvorgang des Kniehebelmechanismus 15. Wenn die bewegliche Form 13 in Kontakt mit der festen Form 11 tritt und anschließend der Servomotor 13 des Weiteren angetrieben wird, dienen die kurzen Arme 15-3 und 15-4 als ein Verriegelungsmechanismus, so dass die langen Arme 15-1, 15-2 im Wesentlichen in linear ausgerichteten Positionen verriegelt werden und das Klemmen der Form danach beendet wird.
In 1 kann die Position und die Schubkraft des Querkopfes 17 genau erfasst und gesteuert werden entsprechend einer Drehzahl und eines Antriebsstromes des Servomotors 30. Da jedoch der komplizierte Kniehebelmechanismus angeordnet ist, kann die Position und Schubkraft der beweglichen Form 13 nicht genau oder rasch erfasst und gesteuert werden. Dieser Aspekt ist verbessert, und die Formen können wirksam in der vorliegenden Ausführungsform geschützt werden. Die vorliegende Ausführung wird anschließend detaillierter mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben.
1 zeigt einen gesamten Aufbau einer Formklemmvorrichtung mit dem in 1 gezeigten Mechanismus. In 2 sind Teile, die denjenigen der 1 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen angedeutet, und eine detaillierte Beschreibung derselben ist weggelassen. Überdies, da die bewegliche Formkörperplatte 13a fest mit der beweglichen Form 13 verbunden ist, ist die bewegliche Formkörperplatte 13a weggelassen worden.
In 2 ist der Zahnriemen 21 zwischen einer Riemenscheibe 31, die an der Rotationswelle des Servomotors 30 angebracht ist, und der Riemenscheibe 20 verlängert, und die Rotation des Servomotors 30 wird auf die Kugelumlaufspindel 18 übertragen.
Die Drehzahl des Servomotors 30 hat eine bestimmte Beziehung zur Drehzahl der Kugelumlaufspindel 18. Deshalb, wenn die Drehzahl des Servomotors 30 gezählt wird, können Bewegungspositionsdaten des Querkopfes 17 genau erhalten werden. Bis dahin ist ein Encoder in dem Servomotor 30 angeordnet und als ein Querkopfpositionsdetektor 32 in 2 gezeigt. Überdies, da die Schubkraft des Querkopfes 17 eine bestimmte Beziehung mit einem Antriebsstrom zum Antreiben des Servomotors 30 besitzt, können Schubkraftdaten des Querkopfes 17 ebenfalls durch den Antriebsstrom des Servomotors 30 erhalten werden.
Der Servomotor 30 wird durch eine Querkopfpositionssteuereinrichtung 33 angetrieben, die als ein Motortreiber wirkt, der von einem Schubkraft-Grenzwertkalkulator 34 für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes gesteuert wird. Die Drehzahl des Servomotors 13 wird konstant von dem Querkopfpositionsdetektor 32 überprüft, und eine Detektionsausgabe wird an den Schubkraft-Grenzwertkalkulator für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes rückgekoppelt.
Der Schubkraft-Grenzwertkalkulator 34 für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes bezieht sich auf einen Schutzkraft-Einstellwert der beweglichen Form 13, der von einer Formschutzkrafteinstelleinrichtung 35 und einer vorbereiteten Speichertabelle 36 übertragen wird, um eine vorbestimmte Berechnung durchzuführen. Ein oberer Grenzwert der Schubkraft in der Position des Querkopfes 17, die der Position der beweglichen Form 13 entspricht, wird auf die Querkopfpositionssteuereinrichtung 33 übertragen.
In der Speichertabelle 36 werden Daten, die auf die Position der beweglichen Form 13 entsprechend der Position des Querkopfes 17 für jeden Einheitsbewegungsabstand hinweisen, vorher über einen gesamten Hub (z. B. 400 mm) des Querkopfes 17 und der beweglichen Form 13 gespeichert. Ein Inhalt der vorliegenden Ausführungsform umfasst: Bezugnehmen auf die Speichertabelle 36; Berechnen des oberen Grenzwertes der Schubkraft des Querkopfes 17 entsprechend der Position der beweglichen Form 13 durch den Schubkraft-Grenzwertkalkulatar 34 für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes; Verwenden des oberen Grenzwertes der Schubkraft als die obere Grenze des Antriebsstroms des Servomotors 30, um die Position des Querkopfes 17 durch die Querkopfpositionssteuereinrichtung 33 zu steuern und dabei die auf den Querkopf 17 angewendete Schubkraft zu steuern.
Ein Inhalt der Positionsinformation, wie in der Speichertabelle 36 gespeichert, zum Assoziieren der Querkopfposition mit der Position der beweglichen Form in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, wird anschließend im Detail mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben.
Zu allererst wird angenommen, dass der Verbindungsmechanismus oder der Kniehebelmechanismus 15 verlängert ist und die bewegliche Form 13 sich in einer Position befindet, die in der oberen Hälfte der 1 oberhalb der mittleren Achse gezeigt ist. In diesem Fall ist in dem Speichertisch 36 der 3 die Position der beweglichen Form 13 gleich X₀ = 0, und die entsprechende Position des Querkopfes 17 ist ebenfalls d₀ = 0.
Zum Beispiel, wenn die Position des Querkopfes 17 gleich 8 mm beträgt, so wird d₁ = 8 aus der Speichertabelle 36 erhalten. Deshalb wird als die Position der beweglichen Form 13 X₁ = 0,002 mm erhalten.
Andererseits, wenn die Position des Querkopfes 17 gleich D = 12 mm ist, beträgt ein Wert in der Speichertabelle 36 zwischen d₁ = 8 mm und d₂ = 16 mm. Deshalb sollte als die entsprechende Position der beweglichen Form 13 der Wert zwischen X₁ = 0,002 mm und X₂ = 0,021 mm bestimmt werden.
Auf diese Weise wird die Position der beweglichen Form 13 nicht in der Speichertabelle 36 gespeichert und sollte entsprechend der Position des Querkopfes 17 durch eine Interpolationsberechnung erhalten werden.
Ein Betrieb wird nun anschließend mit Bezug auf die 4 beschrieben.
4 zeigt einen Bearbeitungsfluss zum Erhalten der Position der beweglichen Form 13, indem die Position des Querkopfes 17 konvertiert wird. In einem ersten Schritt S1 wird i = 0 festgesetzt.
Der Bearbeitungsfluss geht zum Schritt S2 über, und die Querkopfposition D = 12 mm wird mit d₀ = 0 verglichen. Hier ist D > d_i, und der Fluss geht deshalb zum Bearbeitungsschritt S3 über, wobei i in Schritten von 1 unterteilt ist und d_i zu d₁ wird.
Der Wert (= 8 mm) von d₁ wird aus der Korrespondenztabelle 36 gelesen und wiederum in dem Schritt S2 mit D = 12 mm verglichen.
Hier, es gilt immer noch D > d₁, in Schritt S3 nimmt i deshalb immer noch in Schritten von 1 zu, d_i = d₂ wird erhalten, und der Wert wird mit D = 12 mm wiederum in dem Schritt S2 verglichen.
Da der Wert von d₂ gleich 16 mm ist, ist in dem Schritt S2 D < d_i, und die Bearbeitung geht auf den Schritt S4 über.
In dem Schritt S4 werden zwei Querkopfpositionen d₁ = 8 mm und d₂ = 16 mm entsprechend den Querkopfpositionen X₁ = 0,002 mm und X₂ = 0,021 mm und die Querkopfposition D = 12 mm verwendet, um eine Position X entsprechend D = 12 mm der beweglichen Form zu berechnen. X = ((Xi – Xi-1) × D + d1 × Xi-1 – di-1 × Xi)/(di – di-1) = ((0,021 – 0,002) × 12 + 16 × 0,002 – 8 × 0,021)/(16 – 8) = 0,0115
Auf diese Weise kann die Position X der beweglichen Form entsprechend der nicht in der Speichertabelle 36 gespeicherten Position D des Querkopfes auf einfache Weise berechnet werden.
Überdies zeigt die in 3 gezeigte Speichertabelle 36 die Position der beweglichen Form an, entsprechend einer Position des Querkopfes in gleichen Intervallen. Deshalb, wenn das gleiche Intervall E ist, und i = D/E + 1 verwendet wird, kann die Position, wie in 5 gezeigt, auf einfache Weise berechnet werden.
Zusätzlich wird der in der Speichertabelle 36 nicht gespeicherte Wert durch eine Interpolationsberechnung anhand der Gleichung (1) erhalten, und deshalb entsteht gelegentlich ein Konvertierungsfehler. Wenn die Anzahl der Datenteile der Speichertabelle 36 zunimmt, kann der Konvertierungsfehler jedoch reduziert werden.
Hier wird eine Kniehebeleigenschaft des Kniehebelmechanismus 15 mit Bezug auf die 6 beschrieben. In 6 wird davon ausgegangen, dass der Querkopf 17 von einer vorderen Grenzposition als Referenzposition um maximal 400 mm zurückbewegt wird, und die bewegliche Form 13 wird ebenfalls um maximal 400 mm bewegt.
Wie anhand der Kurve (L) der 6 zu sehen ist, wenn der Querkopf 17 zwischen der Position 0 und in der Nähe der 50 mm sich befindet, ist ein Verstärkungskraftverhältnis (M) sehr groß, und die Bewegung der beweglichen Form 13 beträgt nahezu 0. Es ist zu sehen, dass in einem Bereich von 50 mm bis 200 mm das Verstärkungskraftverhältnis (M). des Kniehebelmechanismus 15 gegen 1 abnimmt, und der Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13 in Bezug auf einen Einheitsbewegungsbetrag des Querkopfes 17 zunimmt und ein Bewegungsbetragsverhältnis (N) gegen 1 zunimmt. Bei 200 mm weist der Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13 ein Maximum auf. In diesem Fall zeigt das Verstärkungskraftverhältnis (M) einen Minimalwert von 1 an. Anschließend nimmt das Verstärkungskraftverhältnis (M) zunehmend zu, und das Bewegungsbetragsverhältnis (N) nimmt zunehmend ab.
Da die bewegliche Form 13 von dem Querkopf 17 über den Kniehebelmechanismus 15 angetrieben wird, der eine wie in 6 gezeigte Kniehebeleigenschaft besitzt, so besteht zwischen der Schubkraft in jeder Position der beweglichen Form 13 keine lineare Beziehung mit der Schubkraft, die auf den Querkopf 17 angewendet wird. Deshalb muss die auf den Querkopf 17 angewendete Schubkraft gesteuert werden, um einen notwendigen Schubkraftgrenzwert für die bewegliche Form 13 festzusetzen.
Deshalb wird der Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13 aus der Speichertabelle 36 in Bezug auf den Einheitsbewegungsbetrag in gleichen Intervallen des Querkopfes 17 erhalten. Die Schubkraft auf die bewegliche Form 13 muss begrenzt werden, so dass die Schubkraft in der Querkopfposition mit dem darin maximierten Bewegungsbetrag einen Schubkraftgrenzwert für die zu schützende, bewegliche Form 13 anzeigt.
Zum Beispiel wird davon ausgegangen, dass sich zwischen der beweglichen und festen Form 13 und 11 keine fremde Substanz; befindet und dass die bewegliche Form 13 mit der festen Form 11 bei einer gewissen Bewegungsgeschwindigkeit mit 5% der Schubkraft einer Antriebsquelle oder des Servomotors 30 kontaktiert werden kann. Andererseits, wenn sich dort eine fremde Substanz befindet, ist eine 70%-ige Schubkraft zum Bewegen der beweglichen Form 13 mit der gleichen Bewegungsgeschwindigkeit erforderlich. In diesem Fall wird die bewegliche Form 13 mit der festen Form 11 mit der 70%-igen Schubkraft kontaktiert, aber es besteht die Möglichkeit, dass die Formen 11 und 13 aufgrund der Anwesenheit der fremden Substanz zerbrochen werden.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform die bewegliche Form 13 durch eine voreingestellte Formschutzkraft oder weniger nach vorne bewegt, und der Querkopf 17 wird mit einer Schubkraft nach vorne bewegt, die einem oberen Grenzwert oder weniger in Übereinstimmung mit der Position der beweglichen Form 13 entspricht. Überdies ist die Schubkraft der beweglichen Form 13 beschränkt, um zu verhindern, dass die Formen 11 und 13 zerbrochen werden. Zum Beispiel, wenn der Grenzwert der Schubkraft auf 10% voreingestellt ist, werden lediglich 10% der Schubkraft auf die Form 13 angewendet, die in der Lage ist, von einer 70%-igen Schubkraft bewegt zu werden. Deshalb, während die 10%-ige Schubkraft angewendet wird, hält die bewegliche Form 13 an, und der Formbruch kann vorher verhindert werden. Wenn die Form 13 auf diese Weise anhält, überprüft ein Bediener die Anwesenheit/Abwesenheit der fremden Substanz, entfernt sie, falls anwesend, und kann mit dem Spritzgussvorgang fortfahren. In diesem Fall kann lediglich eine Schubkraft, die viel kleiner als die Kraft ist, die den Formbruch verursacht, auf die bewegliche Form 13 angewendet werden, und es besteht keine Möglichkeit, dass die Form 11 und/oder die Form 13 zerbrochen werden. Der Bediener ist keinem Risiko ausgesetzt, so dass er durch ein zerbrochenes Teil der Formen verletzt werden könnte.
Während des eigentlichen Betriebs ist eine Schubkraft B zum Ausgleichen einer mechanisch stationären Reibung für die Schubkraft in der Querkopfposition 0 mm erforderlich. Deshalb, es sei denn, eine größere Schubkraft wird auf den Querkopf 17 angewendet, kann die Form nicht geschlossen werden. Überdies, wie in 6 gezeigt, wenn die Querkopfschubkraft entsprechend dem Bewegungsbetragsverhältnis (N) der beweglichen Form 13 in Bezug auf den Querkopfbewegungsbetrag beschränkt ist, kann die Schubkraft der beweglichen Form 13 konstant gehalten werden. Das heißt, die Schubkraft des Querkopfes 17 ist derart beschränkt, dass die Schubkraft der Querkopfposition mit dem darin maximierten Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13 eine Schubkraft A der zu schützenden, beweglichen Form 13 anzeigt.
Da die Schubkraft der beweglichen Form 13 umgekehrt proportional zum Bewegungsbetragsverhältnis (N) der beweglichen Form 13 mit Bezug auf den Bewegungsbetrag des Querkopfes 17 außer in der Nähe der Position 0 mm ist, wird ein Grenzwert F einer Querkopfvorwärtsschubkraft in einem Formschutzbereich dargestellt durch: F = B + (A – B) × Bewegungsbetrag/maximaler Bewegungsbetrag.
Ein durch diese Berechnung erhaltener Wert wird an die Querkopfpositionssteuereinrichtung 33 von dem Schubkraft-Grenzwertkalkulator 34 für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes zugeführt, und die Schubkraft des Querkopfes 17 wird gesteuert.
Zusätzlich ist der Bewegungsbetrag/maximaler Bewegungsbetrag ein Verhältnis des Bewegungsbetrags der beweglichen Form 13 zu dem Bewegungsbetrag des Querkopfes 17, und das Verhältnis des Bewegungsbetrages der beweglichen Form zu dem Bewegungsbetrag des Querkopfes in jeder Querkopfposition kann aus der Speichertabelle der 3 berechnet werden.
Zum Beispiel, wenn die Querkopfposition d₁ = 8 mm ist, ist der Bewegungsbetrag der beweglichen Form: X1(0,002 mm) – X0(0 mm) = 0,002 mm.
Wenn die Querkopfposition gleich d₂₅ = 200 mm ist, so beträgt der maximale Bewegungsbetrag: X25(152,151 mm) – X24(138,486 mm) = 13,665 mm.
Wenn die Querkopfposition d₁ = 8 mm ist, ist das Bewegungsbetragsverhältnis der beweglichen Form 13 deshalb 0,002/13,665.
Zusätzlich kann das Bewegungsbetragsverhältnis in der Position, dessen Positionsdaten nicht in der Speichertabelle 36 unter den Gleich-Intervall-Querkopfpositionen, gezeigt in der Speichertabelle 36, gespeichert sind, auf einfache Weise durch eine Interpolationsberechnung erhalten werden.
Wenn die Querkopfposition gleich D ist, so wird das Bewegungsbetragsverhältnis Y der beweglichen Form durch die folgende Gleichung erhalten: Y = ((D – di-1) × (Xi + Xi-2 – 2Xi-1)/(di – di-1) + Xi-1 – Xi2)/(Xmaxi – Xmaxi1),wobei i auf ähnliche Weise wie in der vorher erwähnten Positionsberechnungsbearbeitung der beweglichen Form erhalten wird. Überdies weist maxi auf i der beweglichen Formposition für den maximalen Bewegungsbetrag hin.
7 zeigt ein Beispiel einer Schubkrafteigenschaft der beweglichen Form 13. Wie in einer Kurve (A) der 7 gezeigt, weist die Schubkraft der beweglichen Form 13 einen großen Wert in der Nähe der Position 0 auf, wird aber auf einen im Wesentlichen konstanten Wert von 2,5 Tonnen außerhalb der Umgebung um 0 gehalten. Zusätzlich übersteigt in diesem Fall, wie in einer Kurve (Q) gezeigt, der Schubkraftgrenzwert des Servomotors 30 als eine Antriebsquelle zum Antreiben des Querkopfes 17 übersteigt geringfügig 50% beim Maximum und befindet sich meistens in einem Bereich von 40% bis 50%.
Der Schubkraftgrenzwert der Antriebsquelle nimmt ständig auf 50% zu von nahezu 40% in einem Positionsbereich der beweglichen Form von 400 mm bis 150 mm, nimmt aber rapide in der Position von 150 mm oder weniger ab und nimmt zunehmend auf weniger als 40% von 50% ab. In diesem Fall wird die Schubkraft der beweglichen Form 13 konstant auf ungefähr 2,5 Tonnen gehalten.
Zusätzlich kann in der Speichertabelle 36, zusätzlich zur Beziehung der beweglichen Formposition zur Querkopfposition, das Bewegungsbetragsverhältnis, Kraftverstärkungsverhältnis und die Schubkraft der beweglichen Form 13 entsprechend dem Querkopf 17 gespeichert werden. In diesem Fall z. B. wird das Bewegungsbetragsverhältnis der beweglichen Form 13 direkt, ohne berechnet zu werden, gelesen, und die Berechnung des Schubkraft-Grenzwertkalkulators 34 für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes ist deshalb vereinfacht.
Ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird anschließend im Detail mit Hilfe von konkreten numerischen Werten beschrieben.
Wenn die Kraft der Querkopfantriebsquelle 100% beträgt, ist: die Schubkraft der beweglichen Form 13 in der beweglichen Formposition mit dem darin maximierten Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13 hinsichtlich des zu gleichen Intervallen Querkopfbewegungsbetrags gleich 5 Tonnen. Die Kraft der Querkopfantriebsquelle zum Überwinden der mechanischen Haftreibungskraft in der Querkopfposition 0 mm beträgt 2%. In dieser Formklemmeinrichtung ist der maximale Grenzwert der Schubkraft zum Schließen der beweglichen Form 13 in der Formschutzdivision auf 2,5 Tonnen voreingestellt. In diesem Fall ist der Formschutzbereich z. B. auf ungefähr 100 mm in einem Bereich von 100 mm bis 0 mm in einem gesamten Hub von 400 mm festgesetzt.
Um die Formen 11, 13 zu schützen, ist hier die Kraft der Querkopfantriebsquelle auf 2,5/5 = 0,5 (50%) in der beweglichen Formposition (200 mm in 6) beschränkt, in der der Bewegungsbetrag der beweglichen Form 13, bezogen auf den Einheitsbewegungsbetrag der Querkopfbewegung zu gleichen Intervallen, maximiert ist. Deshalb kann die Vorwärtsschubkraft der Querkopfantriebsquelle durch das folgende Verhältnis in der Querkopfposition begrenzt sein, das aus der Speichertabelle 36 in Übereinstimmung mit jeder Position der beweglichen Form 13 erhalten wird: 2% + (50% – 2%) × Bewegungsbetrag/maximaler Bewegungsbetrag.
Genauer gesagt, wird der Servomotor 30 in Übereinstimmung mit dieser Schubkraft angetrieben.
Das Begrenzungsverhältnis in der Querkopfposition von 0 mm beträgt: 2% + (50% – 2%) × 0/13,665 = 2,000%.
Das Verhältnis in der Querkopfposition von 8 mm beträgt: 2% + (50% – 2%) × 0,002/13,665 = 2,007%.
Das Verhältnis in der Querkopfposition von 120 mm beträgt: 2% + (50% – 2%) × 7,251/13,665 = 27,470%.
Das Begrenzungsverhältnis in der Querkopfposition (d. h. die bewegliche Formposition, in der der Bewegungsbetrag maximiert ist) von 200 mm beträgt: 2% + (50% – 2%) × 13,665/13,665 = 50.000%.
Das Begrenzungsverhältnis in der Querkopfposition von 320 mm beträgt: 2% + (50% – 2%) × 9,588/13,665 = 35,679%
Zusätzlich kann z. B. ein Zeitgeber 38, wie in 1 gezeigt, in dem Schubkraft-Grenzwertkalkulator für die Vorwärtsbewegung des Querkopfes angeordnet sein, so dass eine Betriebszeit, die von Eintritt der beweglichen Form 13 in den Formschutzbereich bis zu dem Zeitpunkt dauert, bis die Form 13 eine Formklemmstartposition erreicht, begrenzt ist. Wenn die bewegliche Form 13 nicht die Formklemmstartposition in einer Zeit, die auf dem Zeitgeber 38 voreingestellt ist, erreicht, wird daraus gefolgert, dass eine fremde Substanz zwischen den Formen 11 und 13 sich befindet. In diesem Fall wird eine Formschutzwarnung von dem Kalkulator 34 ausgegeben, der Betrieb des Kalkulators 34 wird angehalten, und der Formklemmvorgang kann so gestoppt werden.
Überdies kann der Grenzwert der Schubkraft in einer Richtung, in der die bewegliche Form 13 von der festen Form 11 getrennt ist, d. h. an einer rückwärtigen Seite, ein Maximalwert der Schubkraft der Antriebsquelle sein. Wird z. B. davon ausgegangen, dass die Schubkraft zum Bewegen eines Objekts in einer gewissen Richtung eine positive (+) Kraft ist, so ist eine negative (–) Kraft als die Schubkraft zum Bewegen des Objekts in einer umgekehrten Richtung notwendig. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Formen zu schützen, selbst wenn eine fremde Substanz sich zwischen der beweglichen Form 13 und der festen Form 11 befindet, indem verhindert wird, dass die bewegliche Form 13 weiter nach vorne bewegt wird und an die feste Form 11 angebracht wird. So werden die Formen vor Bruch geschützt, indem die Vorwärtsschubkraft auf eine Schutzschubkraft begrenzt wird.
Deshalb muss die Schubkraft zum Bewegen der beweglichen Form 13 in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung, in der die bewegliche Form 13 an die feste Form 11 angebracht ist, nicht begrenzt werden und kann auf einen Maximalwert mit Berücksichtigung auf Steuerbarkeit festgesetzt sein. Dabei. kann eine Maximalwirkung erzielt werden, so dass eine Betriebszeit reduziert ist, indem die bewegliche Form rasch zu ihrem ursprünglichen Zustand bzw. Position zurückbewegt: wird.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Hydraulikmechanismus verwendet wird. In 8 sind Elemente, die denjenigen der 2 ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt, und eine detaillierte Beschreibung derselben ist weggelassen. In
8 ist der Querkopf 17 mit einer Kolbenstange 41 verbunden, die mit einem Kolben 42 verbunden ist, der in einem Hydraulikzylinder 43 vorgesehen ist. Die Flussrichtung des Fluids in dem Zylinder 43 wird durch eine Pumpe über ein Ventil 44 gesteuert. Die Betätigungen des Ventils 44 und der Pumpe 45 werden durch eine Querkopfpositionssteuereinrichtung 33 gesteuert. Die Position des Querkopfes 17 wird in ein elektrisches Signal mit Hilfe eines Codierers 46 konvertiert, der entlang dem Bewegungspfad des Querkopfes 17 positioniert ist. Das elektrische Signal wird von dem Codierer 46 an den Querkopfpositionsdetektor 32 weitergeleitet. Entsprechend dem in 8 gezeigten Hydraulikmechanismus kann der Querkopf 17 auf ähnliche Weise, wie in dem Fall der 2, angetrieben sein, und eine detaillierte Beschreibung desselben kann hier weggelassen werden.
Wie oben im Detail beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Formschutzeinrichtung einer Spritzgussmaschine vorgesehen sein, in der der Schubkraftgrenzwert in jeder Position der beweglichen Form auf einfache Weise ohne eine komplizierte Berechnung erhalten werden kann, und eine sichere Schubkraft kann einfach und rasch, bezogen auf die bewegliche Form während des Formklemmvorgangs, eingestellt werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann ersichtlich. Deshalb ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Details und die gezeigten und darin beschriebenen, repräsentativen Ausführungsformen beschränkt. Entsprechend können verschiedene Modifikationen gemacht werden, ohne den Bereich des allgemeinen erfinderischen Konzepts, wie durch die anhängigen Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt ist, zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zum Schützen von Formen in einer Spritzgussmaschine, die umfasst: einen Querkopf (17); eine bewegliche Form (13), die mit dem Querkopf über einen Verbindungsmechanismus (15) verbunden ist; eine Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45) zum Antreiben des Querkopfes (17) und damit der beweglichen Form (13); und eine Steuereinrichtung (33) zum Steuern einer Vorwärtsschubkraft der beweglichen Form (13), wenn die bewegliche Form (13) in Kontakt mit einer festen Form (11) gebracht wird und die bewegliche und die feste Form geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) eine Speichertabelle (36) umfasst, in der eine Korrespondenztabelle, die eine Beziehung zwischen einer Position des Querkopfes (17) und einer Position der beweglichen Form (13) anzeigt, im Voraus gespeichert ist; und wobei die Steuereinrichtung (33) die Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45), die den Querkopf antreibt, unter Verwendung der Speichertabelle (36) derart steuert, dass die bewegliche Form (13) mit einer Schubkraft, die auf eine Formschutzkraft oder weniger voreingestellt ist, bewegt wird, entsprechend dem Betrieb der beweglichen Form (13) in einem Formschutzbereich der beweglichen Form (13).
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Formschutzkrafteinstelleinrichtung (35) zum Einstellen der Formschutzkraft zum Schützen der Form; einen Kalkulator (34) zum Berechnen eines Bewegungs-Schubkraft-Grenzwertes des Querkopfes basierend auf der Formschutzkraft, die durch die Formschutzkrafteinstelleinrichtung eingestellt ist; und eine Steuereinrichtung (33) zum Steuern der Schubkraft des Querkopfes basierend auf dem Bewegungs-Schubkraft-Grenzwert, der durch den Kalkulator erhalten ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert einer negativen Schubkraft auf einer rückwärtigen Seite während der Verlangsamung des Querkopfes (17) beim Formschließen, bis die bewegliche Form (13) in Kontakt mit der festen Form (11) tritt, eine maximale Antriebskraft des Querkopfes anzeigt.
Die Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31) einen Servomotor (30) zum Antreiben des Querkopfes umfasst.
Die Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45) einen Hydraulikmechanismus (41, 42, 43, 44, 45) zum Antreiben des Querkopfes (17) umfasst.
Die Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Antriebseinrichtung (18, 20, 21, 30, 31, 41, 42, 43, 44, 45) einen Zeitgeber (38) umfasst zum Einstellen einer vorbestimmten Grenzzeit auf eine Betriebszeit, während der der Querkopf sich in dem Formschutzbereich befindet und eine Formschutzwarnung ausgibt oder gleichzeitig den Antrieb des Querkopfes (17) anhält, wenn der Querkopf in den Formschutzbereich eintritt, aber nicht eine Formklemmstartposition innerhalb des Grenzzeit erreicht.