DE102012103304A1 - Verfahren und Vorrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung des Spritzgießprozesses bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung des Spritzgießprozesses bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen Download PDF

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Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere bei einem Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und mittels eines Temperaturprogramms geformt wird, wobei das Formen mittels Temperaturprogramm temperaturgesteuert durchgeführt wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum formgebenden Herstellen eines Werkstücks mit einem Formwerkzeug, insbesondere zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und wobei das Werkstück mittels eines Temperaturprogramms in dem Formwerkzeug geformt wird, sowie Vorrichtungen hierzu.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere bei einem Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum formgebenden Herstellen eines Werkstücks mit einem Formwerkzeug, insbesondere zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere zum Steuern eines Spritzgießens von thermoplastischen Kunststoffen, gemäß Anspruch 8.
  • Nicht zuletzt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Formgeben mit einem Formwerkzeug, insbesondere für ein Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, gemäß dem Anspruch 9.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, dass Formwerkzeuge für das Spritzgießen von Kunststoffen mittels Heiz- und Kühlmedien so temperiert werden, dass ein definierter, zeitlich gesteuerter Temperatur-Verlauf im Formwerkzeug zustande kommt. In der Regel wird dabei während einer Heizphase vor dem Beginn des Füllvorgangs die Temperatur des Formwerkzeugs mittels Heizmedium auf eine für den Füllvorgang günstige höhere Temperatur gebracht. Die Einleitung des Füllvorgangs erfolgt durch den Beginn des Vorlaufs der als Einspritzkolben wirkenden Schubschnecke der Spritzgießmaschine, wobei nach dem Schließen des Formwerkzeugs unmittelbar oder mittels Zeitglied verzögert das auslösende Signal gegeben wird. Dabei ergibt sich im Formwerkzeug eine der Zeitverzögerung und der Heizleistung eines Temperiergeräts entsprechende Temperatur als sekundäre, nicht einstellbare Prozessgröße.
  • Nach Beendigung des Füllvorgangs wird die Abkühlung des Formwerkzeugs eingeleitet, indem die Kühlphase des Temperiergeräts eingeschaltet wird. Das Beenden der Kühlphase erfolgt nach Ablauf einer eingestellten Kühlzeit. Dabei ergibt sich die Temperatur des Formwerkzeugs als sekundäre, nicht einstellbare Prozessgröße.
  • Die Vollständigkeit des Füllvorgangs und die erzielten Abmessungen und Eigenschaften des hergestellten Formteils sind in erheblichem Maße davon abhängig, welche Temperatur im Formwerkzeug zu Beginn des Füllvorgangs und während des Füllvorgangs herrscht. Dies ergibt sich aus den bekannten Zusammenhängen von Wandtemperatur und Fließwiderstand der Thermoplastschmelze sowie aus der Bildung einer stationären Randschicht während des Füllvorgangs. Bei teilkristallinen Thermoplasten ist die Wandtemperatur entscheidend für die Art und den Umfang der Kristallitbildung. Während der Durchführung mehrerer Spritzgießzyklen ist die Wandtemperatur jedoch verschiedenen Störeinflüssen ausgesetzt, die sich als zeitabhängige Schwankungen im Temperatur-Zeit-Verlauf auswirken. Beispielsweise ergeben sich solche Störeinflüsse aus den Schwankungen der Umgebungstemperatur. Da die Einleitung des Füllvorgangs zu einer steuerungstechnisch festgelegten Zeit ab Schließen des Formwerkzeugs erfolgt, kommt es zu störungsbedingten Schwankungen der Temperatur des Formwerkzeugs am Beginn und als Folgeerscheinung auch während des Verlaufs des Füllvorgangs.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Störeinflüsse auf die Formwandtemperatur, insbesondere zum Zeitpunkt der Einleitung des Füllvorgangs, auszugleichen und den Füllvorgang bei einer genau eingehaltenen Formwandtemperatur beginnen zu lassen.
  • Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1, einem Verfahren gemäß dem Anspruch 7, einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 8 und einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 9 in Verbindung mit deren Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere bei einem Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und mittels eines Temperaturprogramms geformt wird, vorgesehen ist, dass das Formen mittels Temperaturprogramm temperaturgesteuert durchgeführt wird. Die Temperatur des Formwerkzeugs und somit der Schmelze in dem Formwerkzeug wird dabei nicht zeitgesteuert, sondern temperaturgesteuert. Das heißt, es wird eine Temperatur der Schmelze und/oder des Formwerkzeugs erfasst und in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur ein entsprechendes Temperaturprogramm gestartet. In einer Ausführungsform wird ein Kühlmedium oder Heizmedium durch das Formwerkzeug geleitet, um dieses entsprechend zu wärmen oder kühlen. In einer anderen Ausführungsform wird die Zufuhr des Kühl- oder Heizmediums unterbrochen, beispielsweise für einen bestimmten Temperaturbereich und/oder für eine Zeitspanne.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass zur Temperatursteuerung mindestens eine Temperatur in dem Formwerkzeug erfasst wird, insbesondere eine Temperatur benachbart zu einer Formwerkzeugwandung. Bevorzugt wird die Temperatur nahe der Formwerkzeugwandung, das heißt wandnah, in einem geringen Abstand zu der Schmelze erfasst. Hierzu sind entsprechende Wärmesensoren, Messfühler oder dergleichen vorgesehen. Dieses sind insbesondere in einem Abstand zu der Formwerkzeugwandung im Bereich von weniger als 10 mm, weiter bevorzugt weniger als 5 mm und am meisten bevorzugt weniger als 2,5 mm angeordnet. Bevorzugt wird eine Temperatur an mehreren Stellen erfasst.
  • Weiter sieht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass ein Füllvorgang eingeleitet wird, sobald im Formwerkzeug ein vorgegebener oberer Temperaturwert erreicht ist. Mit dem Start des Füllvorgangs wird das entsprechende Formwerkzeug mit der Schmelze, das heißt mit dem flüssigen Werkteil oder Werkstück gefüllt. Dies erfolgt temperaturgesteuert. Hierzu wird ein Temperatur-Ist-Wert mit einem Temperatur-Soll-Wert verglichen und ein entsprechendes Steuersignal generiert, welches das Speisen einleitet oder sperrt. Mit dem Füllvorgang beginnt das Umformen des Werkstücks.
  • Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Öffnen des Formwerkzeugs durchgeführt wird, sobald im Formwerkzeug ein vorgegebener unterer Temperaturwert erreicht ist. Das Öffnen beendet das Umformen des Werkstücks, zumindest in Bezug auf das Formwerkzeug. Nach dem Öffnen wird das Werkstück aus dem Formwerkzeug entnommen und ggf. nachbearbeitet. Das Öffnen erfolgt temperaturgesteuert. Hierzu wird ein Temperatur-Ist-Wert mit einem Temperatur-Soll-Wert verglichen und ein entsprechendes Steuersignal generiert, welches das Öffnen einleitet oder sperrt.
  • Zudem sieht eine Ausführungsform vor, dass der das Einleiten des Füllvorgangs herbeiführende Temperaturwert und/oder der das Öffnen herbeiführende Temperaturwert als Beziehungswert mehrerer Temperaturmessungen, insbesondere mittels mehrerer Thermofühler, gebildet wird. Um eine möglichst genaue Temperatursteuerung zu realisieren, sind mehrere Messungen an mehreren Stellen, vorzugsweise mit verschiedenen Messfühlern vorgesehen. Die verschiedenen Messwerte werden miteinander in eine Beziehung gesetzt und ein entsprechendes Steuersignal daraus generiert.
  • Außerdem sieht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass der das Einleiten des Füllvorgangs und/oder der das Öffnen herbeiführende Temperaturwert als Hochrechnung aus dem zeitlichen Anstieg der Temperatur des Formwerkzeugs ermittelt wird. Insbesondere werden gemessene Temperaturwerte in einer entsprechenden Recheneinheit extrapoliert, differenziert und/oder integriert, um eine Hochrechnung durchzuführen. Berechnete Werte werden in einer Recheneinheit gespeichert und für spätere Formgebungsverfahren abgelegt. Spätere Hochrechnungen werden in einer Ausführungsform mit vorherigen Messwerten verglichen und ggf. angepasst. Auf diese Weise ist eine selbstlernende Steuerung realisiert.
  • Die Erfindung schließt auch die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zum formgebenden Herstellen eines Werkstücks mit einem Formwerkzeug, insbesondere zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und wobei das Werkstück mittels eines Temperaturprogramms in dem Formwerkzeug geformt wird, vorgesehen ist, dass das Formen mittels Temperaturprogramm temperaturgesteuert durchgeführt wird. Hierdurch ist eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Spritzgussmaschine temperaturgesteuert zu betreiben. Die Steuerung einer derartigen Werkzeug- oder Formgebungsmaschine oder -vorrichtung erfolgt gemäß der vorstehenden Beschreibung.
  • Zudem schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere zum Steuern eines Spritzgießens von thermoplastischen Kunststoffen, Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sind. Die Mittel umfassen in einer Ausführungsform eine entsprechende Steuerung. Dazu sind in und/oder an den Formwerkzeugen, insbesondere wandungsnah, Messfühler oder Wärmesensoren vorgesehen. Diese erfassen eine Formwerkzeugtemperatur und leiten die entsprechenden Werte an eine entsprechende Steuerung weiter, welche daraus entsprechende Stellsignale generiert, die zu Steuerung der Formgebungsvorrichtung genutzt werden. Insbesondere ist über die generierten Stellsignale ein Öffnen, Befüllen und/oder Schließen der Formwerkzeuge realisiert.
  • Nicht zuletzt schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zum Formgeben mit einem Formwerkzeug, insbesondere für ein Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und mittels eines Temperaturprogramms geformt wird, vorgesehen ist, dass Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sind, insbesondere mit mindestens einem Formwerkzeug, das mindestens einen Thermofühler mit mindestens einem Messpunkt aufweist, wobei der mindestens ein Messpunkt benachbart zu einer formgebenden Formwerkzeugwandung liegt. Der Thermofühler, Wärmefühler oder Wärmesensor ist wandungsnah angeordnet, um eine Formwerkzeugtemperatur nahe der Schmelze zu erfassen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Temperiergerät, insbesondere ein Wechseltemperiergerät. Das Wechseltemperiergerät ist vorzugsweise über eine entsprechende Steuereinrichtung steuerbar.
  • Die genaue Einhaltung einer vorgegebenen Formwandtemperatur zum Zeitpunkt des Beginns des Füllvorgangs wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass der Einspritzvorgang erst eingeleitet wird, wenn in der Kavität ein vorgegebener Temperaturwert erreicht ist. Die gemäß dem Stand der Technik praktizierte zeitgesteuerte Einleitung des Füllvorgangs wird erfindungsgemäß ersetzt durch eine temperaturabhängige Einleitung des Füllvorgangs, bevorzugt in der Art einer Schwellenwert-Regelung, also mittels eines Temperatursensors im Formwerkzeug und eines signalgebenden Reglers, der den Istwert der Temperatur mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht. Dadurch wirken sich Störeinflüsse auf den Gradienten der Formwandtemperatur während der Heizphase nicht mehr auf die Formwandtemperatur bei Beginn des Füllvorgangs aus. Vielmehr ergeben sich geringe zeitliche Verzögerungen oder Verkürzungen, bis die vorgegebene Formwandtemperatur erreicht ist. Solche zeitlichen Veränderungen haben jedoch für die Abmessungen und Eigenschaften der Formteile eine wesentlich geringere Bedeutung als die Formwandtemperatur.
  • Bei dem Verfahren zum Einleiten des Füllvorgangs und zum Einleiten des Entformungsvorgangs beim Spritzgießen von Kunststoffen, wird die Kunststoffschmelze in die vortemperierte Kavität eingeführt und das Formwerkzeug einem zeitlich veränderlichen Temperaturprogramm unterworfen wird. Dem Formwerkzeug wird mittels Heiz- und Kühlmedien ein Zeit-Temperaturprogramm aufgeprägt, sodass ein definierter Zeit-Temperatur-Verlauf im Formwerkzeug zustande kommt. Damit das herzustellende Formteil vollständig hergestellt ist, sowie die gewünschten Abmessungen und Eigenschaften besitzt, muss der Füllvorgang bei einer bestimmten, vom Spritzgießmaterial abhängigen oberen Temperatur begonnen werden und andererseits das Öffnen des Formwerkzeugs erst dann eingeleitet werden, wenn ein bestimmter unterer Temperaturwert erreicht ist, der eine ausreichende Formstabilität und Maßgenauigkeit des Kunststoffbauteils gewährleistet. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Lösung realisiert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Merkmale werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet. Merkmale oder Bauteile verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen zu erhalten. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können so für sich als auch in verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Einspritzaggregats einer als Spritzgießmaschine ausgebildeten Vorrichtung mit dem Formwerkzeug und mit einer zugehörigen Steuerung zur Einleitung des Füllvorgangs;
  • 2 schematisch einen Temperaturverlauf im Formwerkzeug mit Kennzeichnung der für die Steuerung des Spritzgießprozesses verwendeten Temperatursignale und Temperierphasen.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Einspritzaggregats einer als Spritzgießmaschine ausgebildeten Vorrichtung mit dem Formwerkzeug und mit einer zugehörigen Steuerung zur Einleitung des Füllvorgangs. Die 2 zeigt schematisch einen Temperaturverlauf im Formwerkzeug mit Kennzeichnung der für die Steuerung des Spritzgießprozesses verwendeten Temperatursignale und Temperierphasen.
  • In 1 ist ein Formwerkzeug dargestellt, welches u.a. ein Einspritzzylinder 1 umfasst, der einen Einspritzkolben 2 enthält, dessen Vorwärtsbewegung durch einen Servomotor 3 erzielt wird. Zur Vereinfachung sind Heizelemente zum Schmelzen des als Kunststoffs ausgebildeten Werkteils oder Werkstücks sowie weitere Einrichtungen zum Zuführen der (Kunststoff-)Schmelze in einen Kolbenvorraum 4 nicht dargestellt. Zwischen einer feststehenden Aufspannplatte 5 und einer beweglichen Aufspannplatte 6 einer als Spritzgießmaschine ausgebildeten Vorrichtung zum Formgeben sind zwei Hälften eines Formwerkzeugs eingespannt, und zwar eine düsenseitige Formwerkzeughälfte 7 auf der feststehenden Aufspannplatte 5 und eine bewegliche Formwerkzeughälfte 8 auf der beweglichen Aufspannplatte 6. Als technische Vorbedingungen zur Einleitung eines Füllvorgangs müssen das Aufbringen von Schließkraft zwischen den Aufspannplatten 5 und 6, sodass die Formwerkzeughälften 7 und 8 dichtend aufeinander gepresst werden, sowie das unter Anpressdruck dichtende Anlegen des Einspritzzylinders 1 an die Mündung eines Einspritzkanals 9 erfüllt sein. Gemäß der Erfindung wird zur Einleitung des Füllvorgangs eine weitere technische Vorbedingung gestellt, nämlich ein hinreichendes Temperatursignal, das von einem Thermofühler 10 erfasst und/oder erzeugt und von einer Signalleitung 11 an einen Schwellenwertregler 12 geleitet wird. Im Regler 12 findet eine Signalverarbeitung in der Weise statt, dass das Signal des Thermofühlers 10 mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und der Regler 12 erst dann ein Aktionssignal oder Stellsignal abgibt, wenn das Signal des Thermofühlers 10 dem vorgegebenen Sollwert gleich kommt oder nahe genug an den vorgegebenen Sollwert heran kommt. Der Regler 12 kann auch mit einem Rechenprogramm ausgestattet sein, das aus dem zeitlichen Anstieg des Signals des Thermofühlers 10 das Erreichen des Schwellenwerts prognostiziert. Das vom Regler 12 ausgehende Aktionssignal wird über eine Signalleitung 13 dem Servomotor 3 zugeleitet, der daraufhin eine Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens 2 erzeugt. Der Einspritzkolben 2 kann auch als eine als Kolben wirkende Schubschnecke ausgebildet sein. Mit der Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens 2 beginnt das Füllen einer Formwerkzeughöhlung 14 mit Schmelze aus dem Kolbenvorraum 4.
  • Das Formwerkzeug kann mit einem weiteren Thermofühler 15, z. B. in der beweglichen Formwerkzeughälfte 8 ausgerüstet sein, sodass ein zusätzliches Temperatursignal über eine Signalleitung 16 an den Regler 12 geleitet wird. Im Regler 12 werden die ankommenden Temperatursignale in gewichteter Weise verarbeitet, beispielsweise wird eine Mittelwertbildung vorgenommen. Das Formwerkzeug ist ausgestattet mit den Temperiereinrichtungen oder Temperiergeräten 17 und 19, und zwar wirkt z. B. das flüssigkeitsführende Temperiergerät 17 über die Kreislaufleitung 18 einerseits als kühlende Temperiereinrichtung und das Temperiergerät 19 über die Kreislaufleitung 20 als heizende Temperiereinrichtung. Nach oder während des Füllvorgangs der Formwerkzeughöhlung 14 wird das kühlende Temperiergerät 17 eingeschaltet, sodass die Kunststoffschmelze in der Formwerkzeughöhlung 14 im Sinne einer hohen Produktionsleistung rasch abkühlt. Nach Erreichen einer genügenden Abkühlung und einer damit einhergehenden Verfestigung des Kunststoffs wird die Schließkraft zwischen den Aufspannplatten 5 und 6 abgebaut und anschließend die bewegliche Aufspannplatte 6 mit der beweglichen Formwerkzeughälfte 8 in Richtung des Öffnens der Formwerkzeughöhlung 14 angetrieben. Daraufhin erfolgt das Ausstoßen des aus der Schmelze resultierenden Formteils durch hier nicht dargestellte Vorrichtungen. Um den Fließwiderstand der in die Formwerkzeughöhlung 14 einfließenden Kunststoffschmelze gering zu halten und um bestimmte innere Strukturen und Eigenschaften im Formteil zu erzielen, ist es erforderlich, dass die Formwerkzeughöhlung 14 vor Beginn des Füllvorgangs auf eine höhere Temperatur gebracht wird, als durch den Abkühlvorgang vor dem Öffnen des Formwerkzeugs eingetreten ist. Zu diesem Zweck wird die Temperiereinrichtung 19 mit einem Heizkreislauf 20 bereits vor dem vollständigen Öffnen des Formwerkzeugs oder beim Erreichen des vollständigen Öffnens des Formwerkzeugs eingeschaltet, sodass eine möglichst rasche Erwärmung des Formwerkzeugs auf die voreingestellte Temperatur erfolgt. Um das Erreichen der gewünschten Temperatur des Formwerkzeugs sicher zu stellen, wird erfindungsgemäß mittels des Reglers 12 eine Schwellenwertregelung durchgeführt, denn erst beim Erreichen eines hinreichend hohen Temperatursignals des Thermofühlers 10 oder 15 oder eines aus beiden Fühlersignalen gemittelten Signals gibt der Regler 12 ein Aktionssignal zum Beginn des Füllvorgangs ab. Die Ausführung der Temperiereinrichtungen 17 und 19 und die Anordnung der Kreislaufleitungen 18 und 20 im Formwerkzeug ist lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt. Es können weitere Kreislaufleitungen angebracht werden, sodass z. B. sowohl die feststehende Formwerkzeughälfte 7 als auch die bewegliche Formwerkzeughälfte 8 je einen oder mehrere kühlende und heizende Kreislaufleitungen besitzen. Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf flüssigkeitsführende Temperierkreisläufe im Formwerkzeug, sie kann aber auch für dampfführende Kreisläufe, für Verdampfung erzeugende Kühlkreisläufe, sowie für elektrische Heizeinrichtungen eingesetzt werden.
  • 2 stellt ein Diagramm einer Temperatur (T) über der Zeit (t) dar. Es wird hierbei ein beispielhafter Temperaturverlauf im Formwerkzeug gemäß der Erfindung gezeigt. Die Verlaufskurve 21 zeigt beispielsweise die am Thermofühler 10 von 1 gemessene Temperatur. In analoger Weise bezieht sich die Darstellung auch auf das Signal des Thermofühlers 15 von 1 oder auf den Mittelwert aus den Thermofühlern 10 und 15 von 1. Die Zykluszeit des Spritzgießprozesses ist aus einem Zeitabstandspfeil 22 ersichtlich. Als Zyklusbeginn wird üblicherweise das Schließen des Formwerkzeugs zum Zeitpunkt 23 bezeichnet. Erfindungsgemäß erfolgt das Einleiten des Füllvorgangs zum Zeitpunkt 24 erst, wenn der Temperaturschwellenwert 29 erreicht ist. Der zugehörige Temperaturanstieg wird durch die Heizphase 30 des Temperiergeräts 19 von 1 hervorgerufen. Da die Kunststoffschmelze während des Füllvorgangs einen weiteren Wärmeeintrag in das Formwerkzeug erbringt, steigt die Temperatur weiter an, obwohl die Heizphase 30 des Temperiergeräts mit Erreichen des Temperaturschwellenwertes 29 beendet wird und eine Leerlaufphase 31 eingeleitet wird. Mittels der Dauer der Leerlaufphase 31 wird eine Abflachung des Temperaturverlaufs 21 erzielt, gekennzeichnet durch die Länge des Zeitabstandspfeils 32, der somit eine für die Ausbildung der inneren Struktur des Kunststoffbauteils eventuell benötigte Haltephase ergibt.
  • Während der Leerlaufphase 31 wird die Füllung der Formwerkzeughöhlung vervollständigt, z. B. durch Einleiten einer die Schmelze komprimierenden Nachdruckphase zum Zeitpunkt 25 und durch anhaltende Nachdruckwirkung bis zum Zeitpunkt 26. Nach Beendigung der Leerlaufphase 31 wird die Kühlphase 33 des Temperiergeräts 17 von 1 eingeschaltet, wodurch sich ein Absinken des Temperaturverlaufs ergibt. Da das als Kunststoffbauteil ausgebildete Werkstück, Werkteil oder Formteil erst ab einem vom jeweiligen Kunststoff abhängigen Temperaturwert eine ausreichende Festigkeit und Maßhaltigkeit besitzt, um es unbeschädigt aus dem Formwerkzeug zu drücken, erfolgt das Öffnen des Formwerkzeugs zum Zeitpunkt 27 erst, wenn der Temperaturschwellenwert 34 erreicht worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kühlphase 33 beendet und die Heizphase 30 eingeschaltet, sodass die Temperaturabsenkung abnimmt und in einen den nächsten Füllvorgang vorbereitenden Temperaturanstieg übergeht. Nach dem Entfernen des Kunststoffbauteils aus dem Formwerkzeug beginnt zum Zeitpunkt 35 das Schließen des Formwerkzeugs und damit der nächste Spritzgießzyklus.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einspritzzylinder
    2
    Einspritzkolben
    3
    Servomotor
    4
    Kolbenvorraum
    5
    Aufspannplatte (feststehend)
    6
    Aufspannplatte (beweglich)
    7
    Formwerkzeughälfte (düsenseitig)
    8
    Formwerkzeughälfte (beweglich)
    9
    Einspritzkanal
    10
    Thermofühler
    11
    Signalleitung
    12
    Schwellenwertregler
    13
    Signalleitung
    14
    Formwerkzeughöhlung
    15
    Thermofühler
    16
    Signalleitung
    17
    Temperiereinrichtung
    18
    Kreislaufleitung
    19
    Temperiereinrichtung
    20
    Kreislaufleitung
    21
    Verlaufskurve
    22
    Zeitabstandspfeil
    23
    Zeitpunkt
    24
    Zeitpunkt
    25
    Zeitpunkt
    26
    Zeitpunkt
    27
    Zeitpunkt
    29
    Temperaturschwellenwert
    30
    Heizphase
    31
    Leerlaufphase
    32
    Zeitabstandspfeil
    33
    Kühlphase
    34
    Temperaturschwellenwert

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere bei einem Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und mittels eines Temperaturprogramms geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen mittels Temperaturprogramm temperaturgesteuert durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperatursteuerung mindestens eine Temperatur in dem Formwerkzeug erfasst wird, insbesondere eine Temperatur benachbart zu einer Formwerkzeugwandung.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllvorgang eingeleitet wird, sobald im Formwerkzeug ein vorgegebener oberer Temperaturwert erreicht ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dass ein Öffnen des Formwerkzeugs durchgeführt wird, sobald im Formwerkzeug ein vorgegebener unterer Temperaturwert erreicht ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der das Einleiten des Füllvorgangs herbeiführende Temperaturwert und/oder der das Öffnen herbeiführende Temperaturwert als Beziehungswert mehrerer Temperaturmessungen, insbesondere mittels mehrerer Thermofühler (10, 15), gebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der das Einleiten des Füllvorgangs und/oder der das Öffnen herbeiführende Temperaturwert als Hochrechnung aus dem zeitlichen Anstieg der Temperatur des Formwerkzeugs ermittelt wird.
  7. Verfahren zum formgebenden Herstellen eines Werkstücks mit einem Formwerkzeug, insbesondere zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und wobei das Werkstück mittels eines Temperaturprogramms in dem Formwerkzeug geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen mittels Temperaturprogramm temperaturgesteuert durchgeführt wird.
  8. Vorrichtung zum Steuern eines Formgebungsvorgangs in einem Formwerkzeug, insbesondere zum Steuern eines Spritzgießens von thermoplastischen Kunststoffen, umfassend Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Vorrichtung zum Formgeben mit einem Formwerkzeug, insbesondere für ein Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, wobei eine Schmelze in das Formwerkzeug gespeist wird und mittels eines Temperaturprogramms geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen sind, insbesondere mit mindestens einem Formwerkzeug, das mindestens einen Thermofühler mit mindestens einem Messpunkt aufweist, wobei der mindestens ein Messpunkt benachbart zu einer formgebenden Formwerkzeugwandung liegt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709609A1 (de) * 1997-03-08 1998-09-24 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zum Messen einer Meßgröße bei einem Kunststoff-Spritzgießverfahren
DE69323772T2 (de) * 1992-12-08 1999-09-16 George J. Galic Spritzgiessform mit heiz- und küllphasen
DE29917075U1 (de) * 1999-09-14 2000-01-13 Wittmann Kunststoffgeräte Ges.m.b.H., Wien Vorrichtung zum Temperieren von Formwerkzeugen von Spritzgußmaschinen
DE102010019393A1 (de) * 2009-05-07 2010-11-11 Kraussmaffei Technologies Gmbh Steuerungseinrichtung für eine Spritzgießmaschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69323772T2 (de) * 1992-12-08 1999-09-16 George J. Galic Spritzgiessform mit heiz- und küllphasen
DE19709609A1 (de) * 1997-03-08 1998-09-24 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zum Messen einer Meßgröße bei einem Kunststoff-Spritzgießverfahren
DE29917075U1 (de) * 1999-09-14 2000-01-13 Wittmann Kunststoffgeräte Ges.m.b.H., Wien Vorrichtung zum Temperieren von Formwerkzeugen von Spritzgußmaschinen
DE102010019393A1 (de) * 2009-05-07 2010-11-11 Kraussmaffei Technologies Gmbh Steuerungseinrichtung für eine Spritzgießmaschine

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