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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckregelvorrichtung für eine Spritzgießmaschine.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Im Falle einer Inline – Spritzgießmaschine wird innerhalb eines Schnecken- bzw. Spritzgießzylinders eine Schneckenwelle bzw. Schnecke zum Schmelzen und Kneten eines Kunstharzmaterials gedreht und wird das geschmolzene Kunstharz zum vorderen Ende des Spritzgießzylinders unter Anwendung von Kraft gepresst. Bei der Drehung der Schnecke wird die Schnecke zurückbewegt, während eine Druckregelung bzw. -steuerung ausgeführt wird. Wenn die Schnecke eine vorgegebene Stellung für das Dosieren bzw. Metering erreicht hat, wird das Dosieren bzw. Metering, bei dem die Drehung und das Zurückbewegen der Schraube erfolgen, angehalten. Nach dem Metering werden das Einspritzen, bei dem die Schnecke nach vorn bewegt wird, um die Spritzgussform mit dem geschmolzenen Kunstharz zu füllen, und das Druckhalten bzw. Nachdrücken ausgeführt. Beim Druckhalten wird die Schrumpfung bzw. der Volumenschwund des gespritzten Formteils durch Ausführen der Druckregelung zum Erzielen eines vorgegebenen Kunstharzdrucks kompensiert.
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Um die Qualität des spritzgeformten Produkts bzw. Formteils zu stabilisieren, ist es erforderlich, die Schwankungen der Menge des geschmolzenen Kunstharzes, die in jedem Spritzgießzyklus in die Spritzgussform eingefüllt wird, zu verringern. Wenn die Schnecke beim Zurückbewegen in eine Endstellung des Dosier- bzw. Meteringvorgangs zurückbewegt und anschließend das Einspritzens ausgeführt wird, kann die Schwankung des Gewichts des spritzgegossenen Formteils vermieden werden, wenn in jedem Spritzgießzyklus eine feste konstante Menge dosierten geschmolzenen Kunstharzes in die Spritzgussform eingefüllt wird. Dadurch kann die Qualität des spritzgeformten Formteils auf gleicher Höhe gehalten werden. Wenn jedoch das geschmolzene Kunstharz zwischen dem Ende des Dosiervorgangs und dem Beginn des Einspritzens vom vorderen Ende des Spritzzylinders zurückfließt, ändert sich die Menge des dosierten Kunstharzes am vorderen Ende des Spritzzylinders und es ändert sich ebenfalls die Dichte des Kunstharzes. Dies wird zu einem Problem, da sich die Menge des geschmolzenen Kunstharzes in jedem Spritzgießzyklus ändert, selbst wenn in jedem Zyklus beim Einspritzen der Weg der Vorwärtsbewegung der Schnecke der gleiche ist.
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Um das durch die Drehung der Schnecke erzeugte geschmolzene Kunstharz zum vorderen Ende des Spritzzylinders beim Dosieren bzw. Metering zu transportieren und das geschmolzene Kunstharz am vorderen Ende des Schneckenzylinders bzw. in die Spritzgussform ohne Zurückfließen nach hinten beim Einspritzvorgang einzuspritzen, wird ein Rückschlagventil bzw. eine Rückstromsperre oder ein Rückstromsperrring an der vorderen Spitze der Schnecke verwendet. Durch Verwendung einer solchen Rückstromsperre wird eine Veränderung der dosierten Menge an Kunstharz, die durch die Bewegung des geschmolzenen Kunstharzes zwischen der vorderen Spitze und dem hinteren Ende der Schnecke bewirkt wird, vom Zeitpunkt der Beendigung des Dosiervorgangs bis zum Beginn des Einspritzvorgangs verhindert, wodurch genau die abgemessene Menge an Kunstharz eingespritzt wird. Es besteht jedoch ein Problem darin, dass das geschmolzene Kunstharz aufgrund einer Verzögerung bis zum Einsetzen der Wirkung der Einheit zur Verhinderung eines Rückströmens, wie zum Beispiel einer Rückstromsperre zum Verhindern eines Rückfließens des geschmolzenen Kunstharzes, zurückströmt und dass deshalb eine korrekte Menge an geschmolzenem Kunstharz nicht eingespritzt werden kann. Zur Verbesserung dieses Umstands wurden bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen.
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Zum Beispiel offenbart die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 60-76321 ein Verfahren zum Ausführen eines anfänglichen Einspritzens, bei dem, nach dem Plastifizieren und Dosierens des geschmolzenen Kunstharzes der Druck in der Druckkammer bzw. dem Schneckenvorraum des Schneckenzylinders, der geringer als der Einspritzdruck für das geschmolzene Kunstharz in die Kavität der Spritzgussform ist, für eine konstante Zeit gehalten wird (oder bis der Einspritzdruck auf einen konstanten Wert ansteigt). Bei dem anfänglichen Einspritzen wird die Rückstromsperre durch das Drehen der Schnecke in einer zur Schneckendrehung entgegengesetzten Richtung zum Zeitpunkt des Plastifizierens und des Dosierens zurückbewegt und ein Differenzdruck des Kunstharzes am Rückschlagventil bzw. der Rückstromsperre erzeugt.
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Die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 327127 offenbart ein Verfahren zur Nachbehandlung des Dosierens, bei dem nach dem Ausführen des größten Teils des Dosierens eine Schnecke im Zustand der freien Drehung der Schnecke vorbewegt wird, der Zustand der Drehung der Schnecke während des Vorbewegens überwacht wird und wenn – die Drehung der Schnecke anhält – die Schnecke um einen vorgegebene Anzahl Drehungen in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2006-253388 offenbart eine Technik, bei der die Drehung der Schnecke angehalten wird, wenn eine voreingestellte Endstellung für das Dosieren erreicht worden ist, und bei der ein Rückschlagventil bzw. eine Rückstromsperre dadurch geschlossen wird, dass ein höherer Druck als ein auf das Rückschlagventil wirkender Gegendruck durch Vorbewegen der Schnecke mithilfe eines Stellmotors für das Einspritzen erzeugt wird. Wenn die Rückstromsperre geschlossen ist, wird ein Drehantriebsmotor eingeschaltet, während die Wirkung des Drucks dazu genutzt wird, die Schnecke um eine angegebene Wegstrecke zurückzubewegen und so den Druck des geschmolzenen Kunstharzes im Spritzzylinder bis auf null oder einen Wert nahe Null zu senken.
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Die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2007-253606 offenbart eine Technik zum Vorbewegen einer Schnecke oder eines Kolbens in Spritzrichtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bis ein vorgegebener Druck oder eine vorgegebene Position oder eine vorgegebene Zeitspanne erreicht ist, nach einem Zurückbewegen, bei dem die Schnecke oder der Kolben das Dosieren bzw. Metering abschließt und sich in einer zur Richtung während des Einspritzens entgegengesetzten Richtung zurückbewegt, aber vor dem Einspritzen, und anschließendem Drehen der Schnecke mit einer vorgegebenen Drehzahl in einer zur Drehrichtung der Schnecke bei Beginn des Dosiervorgangs entgegengesetzten Richtung.
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Ferner wurden verschiedene Maßnahmen zur Rückkopplungssteuerung bzw. zum Regeln durch Ermitteln des Drucks des Kunstharzes innerhalb der Düse vorgeschlagen.
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Die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2-112921 offenbart ein Verfahren zum Ausführen einer Regelung der Einspritzgeschwindigkeit während des Einspritzens, des Ermittelns des Drucks des Kunstharzes innerhalb der Düse und des Umschaltens von der Geschwindigkeitsregelung zur Druckregelung des Kunstharzes innerhalb der Düse auf der Grundlage des ermittelten Drucks des Kunstharzes innerhalb der Düse während des Übergangs vom Einspritzvorgang zum Druckhalten und Ermitteln des Drucks des Kunstharzes innerhalb der Düse und des Ausführens einer Regelung des ermittelten Drucks des Kunstharzes innerhalb der Düse während des Druckhaltens und Dosierens bzw. Meterings.
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Die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 4-336222 offenbart eine Technik zum Ermitteln des Drucks des Kunstharzes innerhalb eines Ventils in einem Zustand, in dem sich das Ventil zum Öffnen und Schließen der Düse in der Schließstellung, nachdem das Dosieren beendet worden ist, befindet, und zum Steuern des Spritzzylinders derart, dass das Kunstharz vorgespannt wird, und dann der Spritzvorgang und der Druckhaltevorgang nach Öffnen des Ventils zum Öffnen und Schließen der Düse ausgeführt wird.
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Für das Druckhalten und das vorbereitende Spritzen nach Beendigung des Dosiervorgangs ist allgemein bekannt ein Verfahren zum Bestimmen einer auf die Schnecke von dem komprimierten geschmolzenen Kunstharz in dem Zylinder wirkenden Kraft durch Verwenden einer Kraftmesseinheit, wie zum Beispiel einer Kraftmessdose, Berechnen des Drucks des Kunstharzes auf der Grundlage der ermittelten Kraft und der Querschnittsfläche der Schnecke und Ausführen einer Drucksteuerung so, dass der berechnete Druck des Kunstharzes einen vorgegebenen Wert annimmt.
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Man muss jedoch berücksichtigen, dass die auf die Schnecke wirkende Kraft nicht nur die Reaktionskraft des komprimierten geschmolzenen Kunstharzes im vorderen Abschnitt der Schnecke ist sondern auch der Widerstand des halbgeschmolzenen Kunstharzes im Grundabschnitt bzw. Basalabschnitt der Schnecke ist. Daher weist der mit Hilfe der Druckmessdose ermittelte Druck (Messwert der Druckmessdose) einen Fehler aufgrund des Widerstands des halbgeschmolzenen Kunstharzes im Grundbereich der Schnecke auf. Folglich kann der mit Hilfe der Druckmessdose ermittelte Druck (Messwert der Druckmessdose) in einigen Fällen nicht genau mit dem tatsächlichen Druck des Kunstharzes (Sensormesswert des Drucks in der Düse) übereinstimmen (siehe 1). Im Gegensatz hierzu ist ein Druckdetektor (Drucksensor der Düse), der auf einem Bauteil der Düse befestigt ist, in der Lage, einen Fehler aufgrund des Widerstandes des halbgeschmolzenen Kunstharzes im Basalbereich der Schnecke auszuschließen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Besonders beim anfänglichen bzw. einleitenden Einspritzen nach Abschluss des Dosiervorgangs ist es wichtig, den Druck des Kunstharzes genau zu bestimmen, da es erforderlich ist, die Dichte des Kunstharzes durch genaues Regeln des Kunstharzdrucks auf gleichem Wert zu halten.
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In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckregelvorrichtung für eine Spritzgießmaschine zu schaffen, die es erlaubt, den Dosiervorgang mit hoher Genauigkeit durch Ausführen einer genauen Druckermittlung bei einem anfänglichen bzw. einleitenden Einspritzvorgang (Vorspritzen) in einem Zustand vorzunehmen, in dem ein Fehler aufgrund eines Widerstandes des Kunstharzes ausgeschlossen ist.
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Die Druckregelvorrichtung für eine Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kunstharzdruckmessvorrichtung zum Messen des Drucks des Kunstharzes im vorderen Bereich der Schneckenwelle, bei der die Druckregelung auf der Grundlage des Drucks des Kunstharzes vorgenommen wird, der durch die Kunstharzdruckmessvorrichtung in dem anfänglichen bzw. vorbereitendem Einspritzvorgang ermittelt wird. Die Druckregelvorrichtung weist ferner eine Kraftmessvorrichtung zum Messen der in axialer Richtung auf die Schneckenwelle wirkenden Kraft auf, bei der die Druckregelung auf der Grundlage der von der Kraftmessevorrichtung beim Druckhalten gemessenen Kraft ausgeführt wird.
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Zu berücksichtigen ist, dass beim Dosieren die Druckregelung auf der Grundlage des Kunstharzdrucks, der von der Kunstharzdruckmessvorrichtung ermittelt wird, oder auf der Grundlage des von der Kraftmessvorrichtung gewonnenen Messwerts der Kraft vorgenommen werden kann.
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Eine Druckregelvorrichtung für eine Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kraftmessvorrichtung zum Messen der in axialer Richtung auf die Schneckenwelle wirkenden Kraft, eine Kunstharzdruckmessvorrichtung zum Messen des Kunstharzdrucks im vorderen Bereich der Schneckenwelle, einen Vor- und Zurückbewegungsantrieb der Schneckenwelle zum Vor- und Zurück-bewegen der Schneckenwelle, einen Drehantrieb der Schneckenwelle zum Drehen der Schneckenwelle, eine Druckhalteeinheit zum Ausführen einer Druckregelung durch Vor- und Zurück-bewegen der Schneckenwelle vom Beginn des Einspritzvorgangs bis zum Beginn des Dosiervorgangs, eine Dosiereinheit zum Drehen der Schneckenwelle in Vorwärtsdrehrichtung während des Zurückbewegens der Schneckenwelle in eine vorgegebene Dosierendstellung während des Dosiervorgangs, und eine das Spritzen einleitende bzw. vorbereitende Einheit bzw. Voreinspritzeinheit (preliminary injection unit) zum Bewegen der Schneckenwelle in axialer Richtung und Ausführen der Druckregelung von der Beendigung des Dosiervorgangs bis zum Beginn des Einspritzvorgangs. Die Druckhalteeinheit führt die Druckregelung auf der Grundlage der von der Kraftmessvorrichtung gemessenen Kraft aus und die Vorspritzeinheit führt die Druckregelung auf der Grundlage des von der Kunstharzdruckmessvorrichtung gemessenen Kunstharzdrucks durch.
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Die Kraftmesseinrichtung kann eine Kraftmessdose sein.
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Der Vor- und Zurückbewegungsantrieb der Schneckenwelle kann ein hydraulischer Antrieb sein und die Kraftmessvorrichtung kann die auf die Schneckenwelle in axialer Richtung wirkende Kraft auf der Grundlage der Drucks des hydraulischen Antriebs messen.
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Die Kunstharzdruckmessvorrichtung kann ein Drucksensor für den Druck in der Düse sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei dem vorbereitenden Einspritzen (Voreinspritzen) die Druckregelung auf der Grundlage des Messwertes des Drucks in der Düse (Düsendruck), der von dem auf einem Düsenteil befestigten Druckdetektor gemessen wird, ausgeführt. Daher kann eine Druckregelvorrichtung für eine Spritzgießmaschine geschaffen werden, die in der Lage ist, das Dosieren bzw. Metering mit hoher Genauigkeit aufgrund einer genauen Druckmessung auszuführen, wobei ein Fehler aufgrund eines Widerstands des Kunstharzes ausgeschlossen ist.
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Der auf dem Düsenteil befestigte Druckdetektor hat, obwohl er in der Lage ist, einen Fehler aufgrund eines Widerstandes des geschmolzenen Kunstharzes im Grundabschnitt bzw. Basalabschnitt der Schneckenwelle auszuschließen, im Übrigen grundsätzlich ein Problem damit, dass die Antwortgeschwindigkeit bei der Signalerzeugung im Vergleich zu einer Druckmessdose, die auf der Schnecke an ihrem hinteren Ende angebracht ist, gering ist. Insbesondere ist eine schnell ansprechende Druckregelung beim Spritzen und Druckhalten, wie zum Beispiel bei der Entlastung des Drucks, der durch das Spritzen erhöht worden ist, erforderlich. Daher ist es wichtig, dass die Antwort- bzw. Reaktionsgeschwindigkeit bei der Signalerzeugung hoch ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Druckregelung auf der Grundlage des Druckmesswertes der Druckmessdose beim Spritzen und Druckhalten vorgenommen und somit kann das Problem der geringen Antwortgeschwindigkeit bei der Signalerzeugung gelöst und eine schnell ansprechende Druckregelung vorgenommen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das einen Fehlerfaktor bei der Druckmessung darstellt,
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2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Spritzgießmaschine und einer Regelvorrichtung zum Regeln der Spritzgießmaschine und
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3 ein Fließschaltbild, das den Verfahrensablauf darstellt, der durch die Regelvorrichtung der Spritzgießmaschine ausgeführt wird.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Spritzgießmaschine und einer Regelvorrichtung zum Regeln der Spritzgießmaschine.
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Die Spritzgießmaschine weist eine Spritzeinheit und eine Schließeinheit auf einem Maschinenrahmen auf. Eine Steuervorrichtung 30 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Spritzgießmaschine als Ganzes. Am vorderen Ende eines Schneckenzylinders bzw. Spritzgießzylinders 1 ist eine Düse 2 vorgesehen. Am hinteren Ende des Zylinders 1 ist ein Trichter 4 zur Aufgabe von Kunstharzpellets in den Zylinder 1 montiert. Eine Schneckenwelle bzw. kurz Schnecke 3 ist in den Zylinder eingesetzt. Zum Einspritzen des Kunstharzes wird die Schnecke 3 durch einen Servomotor M1, der eine Vorrichtung zum Bewegen der Schnecke in ihrer axialen Richtung ist, und durch einen Wandler 8, wie z. B. eine Transmissionseinrichtung 7 und eine Kugelspindelvorrichtung, der eine drehende Bewegung in eine lineare Bewegung wandelt, in axialer Richtung bewegt. Dann werden das Einspritzen und die Rück- bzw. Staudrucksteuerung ausgeführt. Ferner ist die Schnecke 3 durch einen Servomotor M2 in Drehrichtung, der eine Drehantriebsvorrichtung zum Drehen der Schnecke 3 ist, und über eine Transmissionsvorrichtung 6 mit einem Riemen, einer Riemenscheibe und dergleichen angetrieben.
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An dem Servomotor M1 zum Einspritzen ist ein Positions- und Geschwindigkeits-Detektor Penc1 zum Messen dessen Drehstellung und Geschwindigkeit angebracht. An dem Servomotor M2 für die Drehung der Schnecke ist ein Positions- und Drehzahl- Detektor Penc2 zum Messen dessen Drehstellung und Drehzahl vorgesehen. Durch diese Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl- Detektoren Penc1 und Penc2 können die Position der Schnecke 3 (in deren axialer Richtung), die Bewegungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit des Einspritzens) und die Drehzahl der Schnecke 3 gemessen werden. Ferner ist eine Kraftmessvorrichtung 5, die eine Kraftmessdose oder dergleichen zum Bestimmen der Kraft vorgesehen, die das geschmolzene Kunstharz auf die Schnecke 3 in deren axialer Richtung ausübt.
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An einem Befestigungsglied für die Düse des Spritzzylinders 1 ist ein Sensor für den Druck in der Düse 9 vorgesehen. Ein Messsignal des Kunstharzdrucks am vorderen Ende der Schnecke, der von dem Düsendrucksensor 9 gemessen wird, wird einer Analog zu Digitalwandlung durch einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 10 unterworfen und wird dann in eine Servo-CPO 15 eingespeist.
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An eine PMC-CPU 17 ist ein ROM 18 angeschlossen, der ein Betriebsablaufprogramm und dergleichen zum Steuern der Verfahrensarbeitsschritte der Spritzgießmaschine steuert, und ferner mit einem RAM 19 verbunden, der zur temporären Speicherung von Betriebsdaten verwendet wird. An eine CNC-CPU 20 ist ein ROM 21 angeschossen, der ein automatisches Betriebsprogramm und dergleichen zur Steuerung der Spritzgießmaschine als Ganzes speichert, und an einen RAM 22 angeschlossen, der zur zeitweiligen Speicherung von Betriebsdaten verwendet wird.
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An die Servo-CPU 15 ist ein ROM 13 angeschlossen, der ein Steuerprogramm speichert, der für die Servoregelung eines Stellungskreises, eines Geschwindigkeitskreises und eines Stromkreises bestimmt ist, und mit einem RAM 14 verbunden, der für die zeitweilige Speicherung von Daten verwendet wird. Die Servo-CPU 15 ist ferner mit einem Servo-Verstärker 12 verbunden, der den Servomotor M2 zur Drehung der Schnecke auf der Grundlage eines Befehls der Servo-CPU 15 beaufschlagt, und mit einem Servo-Verstärker 11, der den Servomotor M1 für das Einspritzen antreibt, verbunden.
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Wie bereits oben beschrieben, sind an den Servomotor M1 zum Einspritzen und den Servomotor M2 für den Drehantrieb der Schnecke jeweils die Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-Detektoren Penc1 und Penc2 angeschlossen. Ausgangssignale dieser Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-Detektoren Penc1 und Penc2 werden in die Servo-CPU 15 rückgekoppelt. Die Servo-CPU 15 führt eine Rückkoppelungssteuerung bzw. -Regelung der Position und der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl auf den Bewegungsbefehl von der CNC-CPU 20 an die einzelnen Achsen (Servomotor M1 zum Einspritzen oder Servomotor M2 zum Drehantrieb der Schnecke) hin und eine Rückkopplung der gemessenen Position und der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl von den Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahldetektoren Penc1 und Penc2 aus. Die Servo-CPU 15 führt ferner eine Stromrückkopplungssteuerung bzw. Regelung zum Antrieb bzw. zur Steuerung jedes der Servo-Verstärker 11 und 12 aus.
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Ferner ist ein Register für die aktuelle Position zum Auffinden einer Vorwärtsposition (in axialer Richtung) der Schnecke 3 auf der Grundlage eines Positionsrückkopplungssignals von dem Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahldetektor Penc1 vorgesehen. Die Position der Schnecke wird unter Verwendung des Registers für die aktuelle Position ermittelt. Fernerhin wird der Druck des Kunstharzes (der auf die Schnecke wirkt), der ein Signal ist, das von einer Kraftmessvorrichtung 5 gemessen und von einem A/D Wandler 16 in ein digitales Signal gewandelt ist, in die Servo-CPU 15 eingespeist.
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Eine Eingabevorrichtung 25, die eine Anzeigeeinheit aufweist, wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige, ist an einen Bus 26 über einen Anzeigeschaltkreis 24 angeschlossen. Ein RAM 23 zur Speicherung von Spritzgießdaten, der aus einem nicht-flüchtigen Speicher besteht, ist ebenfalls mit dem Bus 26 verbunden. Der RAM 23 zum Speichern von Spritzgießdaten speichert Spritzgießbedingungen, verschiedene voreingestellte Werte, Parameter, Makrovariable und dergleichen, die für das Spritzgießen von Bedeutung sind.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau steuert die PMC-CPU 17 die Ablauffolge der Betriebsschritte der Spritzgießmaschine als Ganzes, während die CNC-CPU 20 einen Bewegungssteuerbefehl an die Servomotoren M1 und M2 für jede Welle auf der Grundlage des Betriebsprogramms in dem ROM 21 und der in dem RAM 23 zum Speichern von Spritzgießdaten gespeicherten Spritzgießbedingungen abgibt. Die Servo CPU 15 führt auf der Grundlage des Bewegungssteuerbefehls, der an die Wellen (des Servomotors 1 für das Einspritzen und des Servomotors M2 für den Drehantrieb der Schnecke) abgegeben wird und des rückgekoppelten Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignals oder dergleichen, die von den Positions- und Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-Detektoren Penc1 und Penc2 gemessen werden, die Servosteuerung bzw. -Regelung im Positionsregelkreis und Geschwindigkeitsregelkreis wie in der Vorrichtung nach dem Stand der Technik aus und führt ferner die Stromregelung aus, mit anderen Worten, führt eine sogenannte digitale Servo-Verarbeitung aus.
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Der Spritzbetrieb der Spritzgießmaschine umfasst das Schließen der Spritzgussform, das Einspritzen des Kunstharzes bzw. der Formmasse in die Spritzgießform, das Druckhalten, das Kühlen, das vorläufige bzw. das Vorspritzen, das Öffnen der Spritzgussform und das Auswerfen des Formteils. Beim Schließen der Spritzgussform wird die Spritzgussform geschlossen und durch eine Andruckvorrichtung für die Spritzgussform zusammengepresst. Beim Einspritzen wird die Schnecke in der Spritzeinheit nach vorn bewegt, um das geschmolzene Kunstharz in die Spritzgussform einzuspritzen und die Spritzgussform mit geschmolzenem Kunstharz zu füllen. Beim Druckhalten bzw. Nachdrücken wird der Druck des Kunstharzes in der Spritzgussform geregelt, nachdem die Spritzgussform mit geschmolzenem Kunstharz gefüllt worden ist. Beim Kühlen wird das Kunstharz in der Spritzgussform gekühlt. Beim Dosieren wird die Schnecke in Drehung versetzt, um das Kunstharz zu schmelzen, während ein Rückdruck auf die Schnecke ausgeübt wird. Dann wird das geschmolzene Kunstharz zudosiert. Bei einem einleitenden bzw. vorbereitenden Spritzen (Voreinspritzen) (preliminary injection) wird eine Druckregelung beim Bewegen der Schnecke in deren axialer Richtung vom Abschluss des Dosiervorgangs bis zum Beginn des Einspritzvorgangs vorgenommen. Beim Öffnen der Spritzgussform wird die sich in der Schließeinheit für die Spritzgussform befindliche Spritzgussform geöffnet. Beim Auswerfen wird das spritzgegossenes Formteil ausgeworfen und aus der Spritzgussform entnommen. Im Allgemeinen wird bei der Regelung bzw. Steuerung des Spritzgießens und beim Druckhalten (Nachdrücken) in der Spritzgießmaschine die Steuerung bzw. Regelung der Position und Geschwindigkeit der Schnecke vom Beginn des Einspritzvorgangs bis zum Erreichen einer vorgegebenen Position der Schnecke ausgeführt. Nach Erreichen der vorgegebenen Position der Schnecke (der Position, in der vom Einspritzen auf Druckhalten umgeschaltet wird) wird die Regelung auf die Druckregelung umgeschaltet und das Druckhalten bzw. Nachdrücken vorgenommen.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird beim Einspritzen und Druckhalten die Drucksteuerung auf der Grundlage des von der Kraftmessvorrichtung 5 ermittelten Druckmesswerts ausgeführt. Auf diese Weise kann eine sehr schnelle Druckregelung ohne eine Verzögerung wegen der Antwortgeschwindigkeit der Signalmessung erfolgen. Beim vorbereitenden Einspritzen bzw. Voreinspritzen wird die Druckregelung auf der Grundlage des Messwertes ausgeführt, der unter Verwendung des im Düsenteil vorgesehenen Sensors für den Druck in der Düse 9 ermittelt. Daher kann der Druck des Kunstharzes in dem Zustand genau gemessen werden, in dem ein Fehler aufgrund des Wiederstandes des halbgeschmolzenen Kunstharzes an dem Grundabschnitt der Schnecke ausgeschlossen ist, wodurch der Druck des Kunstharzes genau geregelt werden kann und dadurch eine gleichbleibende Dichte des Kunstharzes erzielt wird.
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Nachfolgend wird eine zusätzliche Beschreibung für die Kraftmessvorrichtung zum Messen der auf die Schnecke 3 in deren axialer Richtung wirkenden Kraft, für die Kunstharzdruckmessvorrichtung zum Messen des Kunstharzdrucks am vorderen Abschnitt der Schnecke 3 und für den Druckregler gegeben.
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Druckmessvorrichtung zum Messen der auf die Schnecke in axialer Richtung wirkenden Kraft.
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Die Kraftmessvorrichtung kann eine Druckmessdose sein. Fernerhin kann ein Dehnungsmessstreifen auf einem Bauteil für die Übertragung der Antriebskraft des Vor- und Zurückbewegungsantriebs auf die Schneckenwelle befestigt sein, um die auf die Schnecke in axialer Richtung wirkende Kraft zu messen. Der Antrieb für die Vor- und Zurückbewegung der Schneckenwelle kann ein hydraulischer Antrieb sein und die Kraftmessvorrichtung kann die auf die Schnecke in deren axialer Richtung wirkende Kraft auf der Grundlage des Druckwerts des hydraulischen Antriebs ermitteln. Der Antrieb für die Vor- und Zurückbewegung der Schnecke kann ferner einen Servo- bzw. Stellmotor aufweisen und die Druckmessvorrichtung kann die auf die Schnecke in axialer Richtung wirkende Kraft auf der Grundlage der Antriebskraft des Servomotors oder der auf den Servomotor einwirkenden Kraft ermitteln.
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Kunstharzdruckmessvorrichtung zum Messen des Kunstharzdrucks im vorderen Abschnitt der Schneckenwelle.
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Die Kunstharzdruckmessvorrichtung kann einen Drucksensor für den Druck in der Düse aufweisen. Ferner kann ein Drucksensor am Spritzzylinder an einem vorderen Abschnitt von diesem oder an einem Befestigungsglied für die Düse angebracht sein, um den Kunstharzdruck im vorderen Bereich der Schnecke zu bestimmen. Der Drucksensor für den Druck in der Düse kann den Druck des Kunstharzes unmittelbar durch Kontakt mit dem sich auf der Innenseite der Düse befindenden Kunstharz oder indirekt durch einen an einem Düsenteil angebrachten Dehnungsmessstreifen bestimmen.
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Druckregler
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Mit Hilfe des Druckreglers kann die Schnecke so vor und zurück bewegt werden, dass der gemessene Druck dem vorgegebenen Wert gleicht. Die Schnecke kann vor oder zurück bewegt werden, bis der gemessene Druck dem vorgegebenen Wert entspricht, und die Schnecke kann an einem Punkt angehalten werden, an dem der gemessene Druck dem vorgegebenen Wert entspricht. Man beachte, dass das Verfahren zur Druckregelung im Druckhalteschritt das gleiche oder ein anderes sein kann wie bei dem Verfahren zur Druckregelung bzw. -steuerung bei dem vorbereitenden Spritzen bzw. dem Voreinspritzen.
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Das Verfahren zur Druckregelung, das von der Druckregelvorrichtung für die Spritzgießmaschine nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird unter Zuhilfenahme des Fließschaltbilds in 3 erläutert. Entsprechende Schritte werden nachfolgend beschrieben. Man beachte jedoch, dass der Verfahrensschritt, der sich auf das Schließen der Spritzgussform der Spritzgießmaschine bezieht, hier nicht beschrieben wird.
- [Schritt SA01] Das Einspritzen wird ausgeführt.
- [Schritt SA02] Das Druckhalten wird ausgeführt. Beim Druckhalten wird die Drucksteuerung auf der Grundlage des Messwerts der Druckmessdose ausgeführt.
- [Schritt SA03] Die Dosierung wird ausgeführt.
- [Schritt SA04] Das Voreinspritzen wird ausgeführt. Beim vorläufigen Einspritzen wird die Druckregelung auf der Grundlage des Messwerts des Drucksensors für den Druck in der Düse ausgeführt.
- [Schritt SA05] Es wird ermittelt, ob ein Spritzgießzyklus beendet ist oder nicht. Der Verfahrensablauf kehrt zum Schritt SA01 zurück, wenn der Spritzgießzyklus noch nicht beendet ist, und diese Prozesssteuerung wird beendet, wenn der Spritzzyklus zum Abschluss gekommen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 60-76321 [0005]
- JP 327127 [0006]
- JP 2006-253388 [0007]
- JP 2007-253606 [0008]
- JP 2-112921 [0010]
- JP 4-336222 [0011]
