DE102015008950A1

DE102015008950A1 - Drucksteuervorrichtung einer Spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE102015008950A1
Application number: DE102015008950.1A
Authority: DE
Inventors: Junpei Maruyama; Tatsuhiro Uchiyama
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2016-01-21
Also published as: CN105252723B; JP5877882B2; JP2016022620A; CN105252723A

Abstract

Eine Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine hat einen Schneckenantrieb, einen Einspritzdruckdetektor, eine Einspritzgeschwindigkeitsteuerung, einen Einspritz-Halte-Umschalter, eine Drucksteuereinheit zum Steuern eines Einspritzdruckes in einen Haltebetrieb nach Umschalten vom Einspritzbetrieb in Haltebetrieb, und eine Schneckenbewegungsbetragssteuerung, welche eine Schnecke um einen vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag bewegt, nachdem die Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit ausgeführt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine und insbesondere eine Drucksteuervorrichtung einer solchen.
2. Zum Stand der Technik
Bei Spritzgießmaschinen vom Typ mit Schnecke in Reihenanordnung („in-line”) erfolgt eine Messung beim Zwangseinspeisen von geschmolzenem Kunststoff in den Spitzenabschnitt eines Heizzylinders unter Zurückziehung und Drehung einer Schnecke im Heizzylinder und sodann erfolgt ein Einspritzen unter Vorschub der Schnecke und Füllen einer Form mit dem geschmolzenem Kunststoff sowie ein Haltevorgang („dwelling”).
Bei Spritzgießen durch Vorschub der Schnecke entsprechend einem vorab eingestellten Injektionshub und einer vorab eingestellten Injektionsgeschwindigkeit wird eine Kavität („cavity”, Hohlraum) in der Form mit dem geschmolzenen Kunststoff aus dem Heizzylinder gefüllt. Anschließend wird die Schnecke in eine Spritzgieß-/Halte-Umschaltposition vorgezogen und das Spritzgießen wird umgeschaltet in den Haltevorgang. In dem Haltevorgang wird durch Drucksteuerung entsprechend einem vorgegebenen Haltedruck und einer vorgegebenen Zeit die Kavität in der Form mit dem geschmolzenen Kunststoff gefüllt und dadurch wird eine Einfallstelle im spritzgegossenen Artikel aufgrund eines Schrumpfens des Kunststoffes kompensiert.
Beim dünnwandigen Spritzgießen wird der Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt, um den Hohlraum (die Kavität) in der Form in kurzer Zeit mit Kunststoff zu füllen und es kommt zu einem hohen Spitzendruck bei der Injektion. Wird dabei der hohe Spitzendruck nicht sofort reduziert, kann es im spritzgegossenen Artikel zu einer Stressdeformation kommen und der Artikel ist mangelhaft. Bekannt ist eine Technik, bei der ein vom Kunststoff auf die Schnecke ausgeübter Druck unter Verwendung einer Lastzelle detektiert wird und der Druck beim Haltevorgang auf einem vergebenen Druck gesteuert wird.
Bei diesem Stand der Technik ist es zwar möglich, eine Dekompressionssteuerung des auf die Schnecke ausgeübten Druckes auszuführen, jedoch entspricht der Druck im Hohlraum („in-mold pressure”) nicht notwendiger Weise dem von der Schnecke aufgenommenen Druck und deshalb ist es schwierig, die Dekompressionssteuerung des Druckes in der Form so auszuführen, dass der interne Druck in der Form mit hohen Ansprechverhalten gleich dem gewünschten Druck ist. 7 zeigt Graphen zu Erläuterung des Zeitverhaltens des Injektionsdruckes Q1 und des internen Druckes Q2 im Hohlraum während eines Spritzgießzyklus bei Spritzgießen mit einer Spritzgießmaschine mit einer Drucksteuerung gemäß dem Stand der Technik. 7 veranschaulicht das Problem, wonach der hohlrauminterne Druck Q2 nicht vollständig abgebaut ist, auch wenn der Spritzgießdruck Q1 vollständig abgebaut ist. Die Schneckenposition P ist ebenfalls gezeigt.
Die japanische Patentveröffentlichung S62-261419 beschreibt eine Technik, bei der ein Drucksensor in der Form vorgesehen ist und der detektierte Druck wird auf einen vergebenen Druckwert gesteuert. Da aber der Drucksensor eine besondere Einheit in der Form ist, entstehen Nachteile hinsichtlich der Kosten.
Die japanische Patentveröffentlichung 2000-167892 beschreibt eine Technik, bei der ein Schritt vorgesehen ist mit Zurückziehung der Schnecke durch Geschwindigkeits- oder Positionssteuerung in der letzten Hälfte des Füllvorgangs und es erfolgt eine Drucksteuerung beim Haltevorgang nach dem Beenden des Füllvorganges. Die japanische Patentveröffentlichung 2001-277322 zeigt eine Technik, bei der dann, wenn die Schnecke vorgeschoben wird und beim Füllen während des Spritzgießvorganges eine vorgegebene Position erreicht, eine Dekompression unmittelbar vor dem Umschalten in den Injektionshaltevorgang ausgeführt wird durch Zurückziehen der Schnecke in eine vorgegebene Position.
Bei allen obigen Techniken erfolgt aber eine Dekompression durch Zurückziehen der Schnecke durch Positionssteuerung in der zweiten Hälfte des Füllvorganges und bei jeder dieser Techniken besteht das Problem, dass es schwierig ist, die Dekompressionssteuerung des hohlrauminternen Druckes mit hohem Ansprechvermögen durchzuführen.
Die japanische Patentveröffentlichung 2011-245794 beschreibt eine Technik, bei der in jeder Stufe des Haltevorganges zunächst eine Antriebssteuerung eines elektrischen Servomotors für die Injektion entsprechend einem Geschwindigkeitsbefehl ausgeführt wird und sodann wird die Antriebssteuerung umgeschaltet in eine Steuerung entsprechend einem Halte-Einstellmuster, wenn der auf die Schnecke wirkende Druck in jeder Stufe einen gesetzten Haltedruck erreicht.
Die japanische Patentveröffentlichung 2012-144042 beschreibt eine Technik, bei der im Haltevorgang dann, wenn die Schnecke oder ein Kolben in Axialrichtung angetrieben werden, eine Geschwindigkeitssteuerung so durchgeführt wird, dass eine Zielgeschwindigkeit nur für eine vorgegebenen Zeitspanne ab dem Start des Betriebs erreicht wird und sodann erfolgt eine Drucksteuerung so, dass ein Zielkunststoffdruck erreicht wird.
Bei allen obigen Techniken wird jedoch nur die Dekompression durchgeführt durch Zurückziehen der Schnecke durch die Positionssteuerung in der ersten Hälfte jeder Stufe des Haltevorganges (Haltbetriebs) und bei all diesen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, die Dekompressionssteuerung des hohlrauminternen Druckes mit schnellem Ansprechverhalten zu erreichen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Mit Blick auf die obigen Probleme des Standes der Technik ist ein Ziel der Erfindung die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für eine Spritzgießmaschine, die in der Lage ist, eine Dekompressionssteuerung des hohlrauminternen Druckes mit gutem Ansprechverhalten (schnelles Erreichen eines dem Sollwert entsprechenden Istwertes) durchzuführen.
Eine Drucksteuer- oder Regelvorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung enthält: einen Schneckenantrieb, eingerichtet zum Antrieb einer Schnecke, einen Injektionsdruckdetektor, eingerichtet zum Detektieren eines Injektionsdruckes, eine Injektionsgeschwindigkeitssteuerung, eingerichtet zur Steuerung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Schnecke bei der Injektion, einen Injektions-Halteumschalter, eingerichtet zum Umschalten des Injektionsbetriebes in einen Haltvorgang, eine Drucksteuerung, eingerichtet zur Steuerung des Injektionsdruckes (Spritzgießdruckes) im Haltevorgang nach Umschalten von der Injektion in den Haltbetrieb, und eine Schneckenbewegungsbetragssteuerung, eingerichtet zum Bewegen der Schnecke um einen vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag nach der Steuerung des Druckes durch die Drucksteuerungseinrichtung.
Nach dem Umschalten/Einspritzen/Halten ist es durch Steuerung oder Regelung des Einspritzdruckes mittels der Drucksteuereinrichtung auf einen vergebenen Druck möglich, Schwankungen des Forminnendruckes (Druck in der Form) zu vermeiden, welche zusammenhängen mit dem Einspritzdruck zwischen Spritzgusszyklen und somit wird erreicht, dass die spritzgegossenen Artikel eine gleichbleibende Qualität haben.
Nach Ausführung der Steuerung durch die Drucksteuereinrichtung ist es möglich, den Forminnendruck mit schnellem Ansprechverhalten zu steuern durch Bewegung der Schnecke um den vorgegebenen Betrag unter Verwendung der Schneckenbewegungsbetragssteuerung und somit wird erreicht, dass es möglich wird, den Forminnendruck sofort zu reduzieren und eine Stressdeformation des spritzgegossenen Artikels zu verhindern. Die Drucksteuereinrichtung der Spritzgießmaschine kann weiterhin eine Prüfeinheit für die Schneckenantriebsumschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, ein Umschalten von der Drucksteuerung mittels der Drucksteuereinrichtung in die Schneckenbewegungssteuerung mittels der Schneckenbewegungsbetragssteuerung im Haltebetrieb zu bestimmen, wobei eine Bestimmungsbedingung der Prüfeinheit für Schneckenantriebsumschaltung zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen sein kann: eine Bedingung entsprechend der die abgelaufene Zeit der Drucksteuerung mittels der Drucksteuereinrichtung eine Umschaltzeit erreicht und eine Bedingung, gemäß der der Einspritzdruck in der Drucksteuerung mittels der Drucksteuereinrichtung einen Umschaltdruck erreicht.
Der vorgegebene Schneckenbewegungsbetrag kann einen Wert haben, der gewonnen wird durch Multiplikation des Schneckenbewegungsbetrages während der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinrichtung mit einem vorgegebenen Koeffizienten.
Die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit bei Bewegung der Schnecke mittels der Schneckenbewegungsbetragssteuerung kann gleich sein der Schneckenbewegungsgeschwindigkeit, wenn die Drucksteuerung durch die Drucksteuereinrichtung umgeschaltet wird in die Schneckenbewegungssteuerung durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung.
Die Drucksteuereinrichtung der Spritzgussmaschine kann weiterhin eine Schneckenantriebssteuerung aufweisen, die eingerichtet ist, den Einspritzdruck oder den Schneckenbewegungsbetrag nach der Schneckenbewegungssteuerung durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung zu steuern, und die Schneckenantriebssteuerung kann eingerichtet sein, als Steuerziel den Spritzgießdruck oder den Schneckenbewegungsbetrag heranzuziehen. Durch Steuerung des Spritzgießdruckes oder des Schneckenbewegungsbetrages unter Verwendung der Schneckenantriebssteuerung wird erreicht, dass es möglich ist, den Forminnendruck feiner zu steuern. Die Schneckenbewegungsbetragssteuerung kann die Schnecke um den vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag mit einer vorgegebenen Schneckengeschwindigkeit bewegen und dann nach der Schneckenbewegungssteuerung die Position für eine vorgegebene Zeitspanne halten, und die Drucksteuereinrichtung der Spritzgießmaschine kann weiterhin einen Einstellbildschirm aufweisen, mit dem der Schneckenbewegungsbetrag und/oder die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit und/oder die in der Schneckenbewegungsbetragssteuereinrichtung abgelaufene Zeit einstellbar sind. Die Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine kann weiterhin einen Einstellbildschirm aufweisen, mit dem unter den Bestimmungsbedingungen für die Prüfeinheit für die Schneckenantriebsumschaltung die Umschaltzeit und/oder der Umschaltdruck einstellbar sind.
Die Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine kann weiterhin einen Einstellbildschirm aufweisen, mit dem der Einspritzdruck oder der Schneckenbewegungsbetrag als Steuerziel der Schneckenantriebsteuerung auswählbar sind.
Mit der obigen Konfiguration kann die Erfindung eine Steuereinrichtung für eine Spritzgießmaschine bereitstellen, mit der die Dekompressionssteuerung des Forminnendruckes mit sehr hohem Ansprechverhalten ausführbar ist.
Kurzbeschreibung der Figuren:
Obige sowie weitere Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung mit Blick auf die Figuren:
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Spritzgießmaschine und einer Steuereinrichtung, welche die Spritzgießmaschine steuert;
2 zeigt Graphen zur Erläuterung des Zeitverhaltens eines Spritzgießdruckes und eines Forminnendruckes während eines Spritzgießzyklus wenn das Spritzgießen ausgeführt wird mit einer Spritzgießmaschine mit einer Drucksteuervorrichtung gemäß der Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm der Drucksteuervorrichtung der Spritzgießmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 zeigt ein Beispiel für eine Bildschirmdarstellung, mit der unterschiedliche Einstellwerte für die Drucksteuerung bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebbar sind;
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung (bei dem ein Umschalten von einer Drucksteuerung auf eine Schneckenbewegungsbetragssteuerung in Abhängigkeit vom Spritzgießdruck ausgeführt wird);
6 ist ein Flussdiagramm zu Erläuterung des Verfahrens bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung (wobei das Umschalten von dem Drucksteuerungsbestrieb in den Schneckenbewegungsbetragssteuerungsbetrieb ausgeführt wird in Abhängigkeit von der abgelaufenen Zeit);
7 zeigt Graphen zu Erläuterung des Zeitverhaltens des Spritzgießdruckes und des Forminnendruckes während eines Spritzgießzyklus bei Ausführung des Spritzgießens unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einer Drucksteuerung gemäß dem Stand der Technik.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Einzelnen
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Spritzgießmaschine und einer Steuereinrichtung zum Steuern oder Regeln derselben. Eine Düse 2 ist an der Spitze eines Zylinders 1 montiert, in den eine Schnecke 3 eingeschoben ist. Ein Einfülltrichter 4 zum Zuführen von Kunststoffpellets in den Zylinder 1 ist an einer Seite im hinteren Bereich des Zylinders 1 angebracht. Die Schnecke 3 wird in ihrer Axialrichtung durch einen Servomotor M1 zum Einspritzen als Antriebseinheit angetrieben und ein Übertragungsmechanismus 7 mit einer Transmission und einer Anordnung aus Kugelgewindetrieb/Schraubenmutter oder dergleichen wandelt eine Drehbewegung in eine Linearbewegung und auf diese Weise erfolgt das Einspritzen (Injizieren) und die Drucksteuerung. Zusätzlich wird die Schnecke 3 rotierend angetrieben durch einen Servomotor M2 als Rotationsantrieb zum Drehen der Schnecke 3 mit einem Übertragungsmechanismus 6 aus Riemen und Treibrad.
Am Servomotor M1 für das Einspritzen und am Servomotor M2 für die Schneckenrotation sind ein Positions-/Geschwindigkeitsdetektor Penc1 bzw. ein Positions-/Geschwindigkeitsdetektor Penc2 angebracht zum Detektieren der Rotationsstellung und der Geschwindigkeit des Servomotors M1 bzw. M2. Mit den Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren Penc1 und Penc2 werden die Position der Schnecke 3 (Position in Schneckenachsenrichtung), die Bewegungsgeschwindigkeit (Einspritzgeschwindigkeit), und die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke 3 detektiert. Weiterhin ist ein Drucksensor 5, wie eine Lastzelle oder dergleichen, zum Detektieren eines Druckes des geschmolzenen Kunststoffes in Schneckenachsenrichtung, der auf die Schnecke 3 wirkt, vorgesehen.
Eine Steuervorrichtung 10 wird nunmehr beschrieben, welche die Spritzgießmaschine steuert. An eine PMC-CPU 17 sind ein ROM 18, welches ein Ablaufprogramm zum Steuern des Betriebsablaufs der Spritzgießmaschine speichert und ein RAM-19, welches für die zeitweise Speicherung arithmetischer Daten eingesetzt wird, angeschlossen. An eine CNC-CPU 20 sind ein ROM 21, der ein automatisches Betriebsprogramm zum Steuern der gesamten Spritzgießmaschine abspeichert und ein RAM-22, welches für die zeitweise Speicherung arithmetischer Daten oder dergleichen eingesetzt wird, angeschlossen.
An eine Servo-CPU 15 sind ein ROM 13, welches ein Steuerprogramm speichert für die Servosteuerung der Verfahren zur Positionsrückkopplung, Geschwindigkeitsrückkopplung und Stromrückkopplung, und ein RAM 14 zum zeitweisen Speichern von Daten angeschlossen. Weiterhin sind an die Servo-CPU 15 ein Servoverstärker 12, welcher den Servomotor M2 für die Schneckendrehung entsprechend Befehlen von der Servo-CPU 15 antreibt, und ein Servoverstärker 11, welcher den Servomotor M1 für das Einspritzen entsprechend Befehlen von der Servo-CPU 15 antreibt, angeschlossen. Wie oben beschrieben, sind an den Servomotoren M1 und M2 die Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren Penc1 bzw. Penc2 angebracht. Ausgangssignale der Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren Penc1 und Penc2 werden in die Servo-CPU 15 rückgeführt.
Die Servo-CPU 15 führt eine Positions-/Geschwindigkeitsregelung aus auf Basis eines Bewegungsbefehls für jede Achse (der Servomotor M1 für das Einspritzen bzw. der Servomotor M2 für die Schneckendrehung), welcher von der CNC-CPU 20 ausgegeben wird, und auf Basis der detektierten Position und der detektieren Geschwindigkeit, die jeweils von dem Positions-/Geschwindigkeitsdetektor Penc1 bzw.
Penc2 rückgemeldet werden, und weiterhin führt die Servo-CPU 15 eine Stromregelung durch, um so den Antrieb für jeden der Servoverstärker 11 und 12 zu steuern.
Ein Positionsregister, welches laufend eine Vorschubposition (Position in axialer Richtung) der Schnecke 3 unter Verwendung des Positionsrückmeldungssignal vom Positions-/Geschwindigkeitsdetektor Penc1 ermittelt, ist in dem RAM 14 vorgesehen. Die Schneckenposition kann durch das Positionsregister detektiert werden. In die Servo-CPU 15 wird weiterhin der Kunststoffdruck (auf die Schnecke wirkender Kunststoffdruck) als Digitalsignal eingegeben, welches durch einen A/D-Wandler 16 (Analog-Digital-wandler) als Digitalsignal aus einem Detektorsignal (Analogsignal) des Drucksensors 5 umgewandelt wird.
Eine LCD/MDI 25 (manuelle Eingabeeinrichtung mit Flüssigkristallanzeige) ist über eine LCD-Anzeigeschaltung 24 an einen Bus 26 angeschlossen. An den Bus 26 ist auch ein RAM 23 angeschlossen, gebildet durch einen nicht flüchtigen Speicher, zum Halten von Spritzgießdaten. Das RAM 23 zum Halten von Spritzgießdaten speichert beispielsweise Spritzgießbedingungen, unterschiedliche eingestellte Werte, Parameter, und Markovariable, die den Spritzgießbetrieb betreffen.
Mit der obigen Konfiguration steuert die PMC-CPU 17 den Betriebsablauf der gesamten Spritzgießmaschine und die CNC-CPU 20 erteilt die Bewegungsbefehle an die Servomotoren M1 und M2 der einzelnen Achsen auf Basis des Betriebsprogramms des ROM 21 und der Spritzgießbedingungen und dergleichen, die im RAM 23 gespeichert sind. Ähnlich wie beim Stand der Technik führt die Servo-CPU 15 eine Servosteuerung aus bezüglich einer Positionsregelung, Geschwindigkeitsregelung und Stromregelung um sogenannte digitale Servoprozesse auszuführen auf Basis von beispielweise dem jeder Achse zugeführten Bewegungsbefehl (Servomotor M1 für das Einspritzen bzw. Servomotor M2 für die Schneckendrehung) und der Rückmeldungssignale bezüglich Position und Geschwindigkeit, wie von den Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren Penc1 bzw. Penc2 detektiert.
Nunmehr wird ein Steuerverfahren zum Steuern oder Regeln des Druckes in einer Form mit hoher Ansprechgeschwindigkeit mit Blick auf 2 näher erläutert, wie es durch eine Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung ausgeführt wird. 2 zeigt Graphen zur Erläuterung der zeitlichen Änderung eines Einspritzdruckes und eines Forminnendruckes während eines Spritzgießzyklus, wobei das Spritzgießen mit einer Spritzgießmaschine durchgeführt wird, welche die erfindungsgemäße Drucksteuerung aufweist. Die Drucksteuerung der Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung wird durch die Servo-CPU 15 entsprechend Befehlen von der CNC-CPU 20 der Steuervorrichtung 10 gemäß 1 ausgeführt.
Die Steuervorrichtung 10 führt eine Messung aus bezüglich der den geschmolzenen Kunststoff in einen Spitzenabschnitt des Heizzylinders vorschiebenden Kraft, und zwar durch Zurückziehen der Schnecke unter Rotation derselben im Heizzylinder, und sodann einen Einspritzvorgang unter Vorschub der Schnecke und Einführen des geschmolzenen Kunststoffes in die Form, sowie einen Haltebetrieb mit Drucksteuerung und Schneckenbewegungssteuerung.
Bei einem Einspritzvorgang Ca wird durch Vorschub der Schnecke entsprechend einem vorab eingestellten Einspritzhub und einer vorab eingestellten Einspritzgeschwindigkeit ein Hohlraum in der Form mit dem geschmolzenen Kunststoff aus dem Heizzylinder gefüllt. Anschließend erfolgt ein Umschalten aus dem Einspritzbetrieb Ca in den Haltebetrieb entsprechend der Erfindung, wobei die Schnecke in eine Einspritz-/Halte-Umschalt-Position vorgeschoben wird.
Bei dem Haltebetrieb („dwelling”) gemäß der Erfindung werden zumindest ein Drucksteuerbetrieb Cb zur Steuerung des Einspritzdruckes und eine Schneckenbewegungsbetragsteuerung Cc mit Bewegung der Schnecke um einen vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag nach Ausführung der Drucksteuerung Cb ausgeführt. Durch Ausführung des Haltebetriebs gemäß der Erfindung ist es möglich, den Hohlraum in der Form vollständig mit geschmolzenem Kunststoff zu füllen und eine sogenannte Einfallstelle („sink mark”) am spritzgegossenen Artikel aufgrund eines Schrumpfens des Kunststoffes zu kompensieren. Angemerkt sei, dass der in 2 gezeigte Haltebetrieb ein Beispiel ist, bei dem eine Schneckenantriebssteuerung Cd ausgeführt wird.
Beispielsweise wird bei dünnwandigem Spritzgießen der Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt, um den Hohlraum in der Form in kurzer Zeit mit Kunststoff zu füllen, wobei während des Einspritzens ein hoher Spitzendruck beim Forminnendruck auftritt, und durch Ausführen der Halteoperation gemäß der Erfindung wird es möglich, den hohen Spitzdruck sofort zu reduzieren, wodurch eine Stressdeformation im spritzgegossenen Artikel weniger wahrscheinlich wird, und so kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von mangelhaften Artikeln gesenkt werden.
Nachfolgend werden weitere Einzelheiten bezüglich eines Ausführungsbeispiels erläutert:
3 ist ein Blockdiagramm einer Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Diese Drucksteuervorrichtung ist einzusetzen mit der Spritzgießmaschine mit Steuervorrichtung 10 gemäß 1. Die Drucksteuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels hat einen Einspritzdruckdetektor 40, welcher den Kunststoffdruck vor der Schnecke misst, eine Drucksteuerung 32, welche den Einspritzdruck so steuert, dass er gleich wird einem vorgegeben Druck nach dem Umschalten von Einspritzen in Halten, und eine Schneckenbewegungsbetragssteuerung 33, welche die Schnecke um einen vorgegebenen Betrag bewegt, nachdem die Drucksteuerung durch die Drucksteuerungsvorrichtung 32 ausgeführt ist. An eine Schneckengeschwindigkeitssteuerung 31, die Drucksteuervorrichtung 32 und die Schneckenbewegungsbetragssteuervorrichtung 33 wird jeweils ein Befehl mit einem vorab eingestellten Muster aus einer höherrangigen Steuerung in der Drucksteuervorrichtung eingegeben. Jede der Steuereinheiten 31, 32 und 33 steuert einen Schneckenantrieb 30 gemäß dem eingegebenen, vorab eingestellten Muster.
Beim Einspritzbetrieb Ca wird durch Vorschub der Schnecke entsprechend einem vorab eingestellten Einspritzhub und einer vorab eingestellten Einspritzgeschwindigkeit, welche in die Schneckengeschwindigkeitssteuerung 31 von der übergeordneten Steuerung eingeben werden, der Hohlraum in der Form mit dem geschmolzenen Kunststoff auf dem Heizzylinder gefüllt. Wenn anschließend die Schnecke in die Einspritz-/Halte-Umschalt-Position gebracht wird, stellt eine Prüfeinheit 50 für Einspritz-/Halteumschaltung fest, dass die Position die Umschaltposition ist und der Einspritzbetrieb Ca wird umgeschaltet in den Haltebetrieb und der Einspritzbetrieb Ca wird mittels der Prüfeinheit 50 für Einspritz-/Halteumschaltung in den Haltebetrieb umgeschaltet.
Wird der Einspritzbetrieb in den Haltebetrieb umgeschaltet, ruft eine Prüfeinheit für Schneckenantriebsumschaltung die Drucksteuerung 32 auf. Die den Befehl bezüglich des vorgegebenen Druckes von der höherrangigen Steuerung empfangende Drucksteuervorrichtung 32 erhält ein Signal bezüglich des Kunststoffdruckes (d. h. des Einspritzdruckes) vor der Schnecke, wie durch den Injektionsdruckdetektor 40 detektiert, und steuert den Einspritzdruck so, dass er gleich wird dem vergebenen Druck nach der Umschaltung von Einspritzen zu Halten. Normalerweise tritt beim dünnwandigen Spritzgießen der Spitzendruck nach dem Umschalten von Einspritzen in Halten auf und danach erfolgt die Steuerung so, dass der Einspritzdruck reduziert wird. Dabei ist der Einspritzdruck korreliert mit dem Forminnendruck bis der Einspritzdruck nach dem Umschalten von Einspritzen in Halten reduziert wird und somit ist durch Steuerung des Einspritzdruckes so, dass er gleich wird dem vorgegebenen Druck es unter Verwendung der Drucksteuervorrichtung 32 möglich, den Forminnendruck um einen gewissen Betrag zu reduzieren und damit wiederum können Schwankungen des Forminnendruckes zwischen Spritzgießzyklen vermieden werden.
Wenn die Drucksteuervorrichtung 32 den Einspritzdruck so steuert, dass dieser gleich dem vorgegeben Druck wird und wenn dieser Zustand erreicht ist, schaltet die Prüfeinheit 52 für Schneckenantriebsumschaltung von der Drucksteuervorrichtung 33 auf die Schneckenbewegungsbetragssteuerung 33. In die Schneckenbewegungsbetragsteuerung 33 werden ein Befehl zum Bewegen der Schnecke um einen vorgegebenen Betrag von der höhergeordneten Steuerung und der Schneckenbewegungsbetrag von einem Schneckenbewegungsbetragsdetektor eingegeben. Die Schneckenbewegungsbetragssteuerung 33 treibt den Schneckenantrieb 30 entsprechend der eingegebenen Information und bewegt die Schnecke um den vorgegebenen Betrag.
In einem Zustand, in dem der Einspritzdruck mit der Drucksteuervorrichtung 32 auf den vorgegebenen Druck abgesenkt ist, ist die Korrelation zwischen dem Einspritzdruck und dem Forminnendruck schwach und somit ist es nicht möglich, den Forminnendruck auf den atmosphärischen Druck abzusenken, auch wenn anschließend der Einspritzdruck gesteuert wird und es ist schwierig, den Forminnendruck mit hoher Ansprechgeschwindigkeit zu steuern (vgl. 7). Um dem Rechnung zu tragen, ist es bei diesem Ausführungsbeispiel nach der Umschaltung von Einspritzen in Halten möglich, den Forminnendruck mit hoher Ansprechgeschwindigkeit zu steuern durch eine Steuerung derart, dass die Schnecke nach der Steuerung durch die Drucksteuervorrichtung 32 mit der Schneckenbewegungsbetragssteuerung 33 um den vorgegebenen Betrag bewegt wird (siehe 2).
Es werden unterschiedliche Typen von Kunststoffmaterialien spritzgegossen und es werden sehr unterschiedliche Produkte durch Spritzgießen erzeugt und deshalb muss der Benutzer einer Spritzgießmaschine in der Lage sein, unter Verwendung der Steuereinrichtung 10 für den jeweiligen Zweck optimale Steuerdaten einzustellen. Durch eine Bedienungsperson können der Schneckenbewegungsbetrag und die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit bei Bewegung der Schnecke um den vorgegebenen Betrag durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung 33 einstellbar sein (entsprechend Anspruch 6).
Der Schneckenbewegungsbetrag kann einen Wert annehmen, der gewonnen wird durch Multiplikation des Schneckenbewegungsbetrages in der Drucksteuerung, durch die Drucksteuerungsvorrichtung 32 mit einem vorgegebenen Koeffizienten (entsprechend Anspruch 3). Die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit kann gleich sein der Schneckenbewegungsgeschwindigkeit bei Umschalten der Drucksteuerung in die Schneckenbewegungsbetragssteuerung (entsprechend Anspruch 4). Damit ist es möglich, dass Auftreten von Stößen in der Maschine aufgrund abrupter Schwankung der Schneckenbewegungsgeschwindigkeit beim Übergang von dem Drucksteuerungsbetrieb Cb in den Schneckenbewegungsbetragssteuerungsbetrieb Cc zu vermeiden.
Die abgelaufene Zeit vom Umschalten von der Drucksteuerung in die Schneckenbewegungsbetragssteuerung oder die abgelaufene Zeit nach Bewegung der Schraube um den vorgegebenen Betrag in der Schraubenbewegungsbetragssteuerung können gemessen werden und die Position der durch die Schneckenbewegungsbetragsteuerung bewegten Schnecke kann gehalten werden, bis die abgelaufene Zeit eine vorgegebene Zeitspannte erreicht.
Die Drucksteuervorrichtung kann die Prüfeinheit 52 für Schneckenantriebsumschaltung enthalten, welche das Umschalten von der Drucksteuerung in die Schneckenbewegungsbetragssteuerung bestimmt (entsprechend Anspruch 2). Die Bestimmungsbedingung für die Prüfeinheit 52 für die Schneckenantriebsumschaltung kann zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen sein: eine Bedingung gemäß der die abgelaufene Zeit der Drucksteuerung den Umschaltzeitpunkt erreicht und eine Bedingung gemäß der der Einspritzdruck bei der Drucksteuerung einen Umschaltdruck erreicht. Hierzu kann durch eine Bedienungsperson zumindest der Umschaltzeitpunkt und der Umschaltdruck eingestellt werden (entsprechend Anspruch 7). Die Umschaltzeit kann einen Wert haben, der gewonnen wird durch Multiplikation der abgelaufenen Zeit des Einspritzbetriebs Ca mit einem vorgegebenen Koeffizienten. Der Umschaltdruck kann einen Wert haben, der gleich ist dem vorgegebenen Druck bei Steuerung des Einspritzdruckes durch die Drucksteuervorrichtung 32 auf den vorgegebenen Druck.
Weiterhin kann eine Schneckenantriebssteuereinheit vorgesehen sein, welche den Einspritzdruck oder den Schneckenbewegungsbetrag nach der Schneckenbewegungsbetragssteuerung steuert. Erfolgt die Steuerung auf Basis des Einspritzdruckes, kann die Schneckenantriebsteuerungseinrichtung durch die Drucksteuereinrichtung 32 realisiert werden. Erfolgt die Steuerung auf Basis des Schneckenbewegungsbetrages, kann die Schneckenantriebssteuerungseinrichtung durch die Drucksteuereinrichtung 32 realisiert sein. Die Bedienungsperson kann in die Lage versetzt werden, den Einspritzdruck oder den Schneckenbewegungsbetrag als Steuerziel in der Schneckenbewegungssteuereinheit auszuwählen.
Weiterhin kann die Bedienungsperson in die Lage versetzt werden, den eingestellten Druck, den Schneckenbewegungsbetrag und die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit in der Schneckenantriebssteuerung vorzugeben (siehe 4). Die Schneckenantriebssteuereinheiten, welche den Einspritzdruck oder den Schneckenbewegungsbetrags in ähnlicher Weise nach der Schneckenantriebsteuerung steuern, können in mehreren Stufen vorgesehen sein.
Vorstehend wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Schneckenbewegungsbetrag mit der Schneckenbewegungsbetragssteuereinheit 33 und der Schneckenantriebsteuereinheit gesteuert wird, wobei anstelle des Schneckenbewegungsbetrags als relativer Größe auch die Schneckenposition als absolute Größe gesteuert werden kann.
Der Einspritzdruckdetektor 40 kann eine Kraft detektieren, welche von der Schnecke in axialer Richtung aufgenommen wird unter Verwendung eines Kraftdetektors, wie einer Lastzelle oder dergleichen, oder er kann den Kunststoffdruck im Einspritzzylinder oder in der Düse unter Verwendung eines Kunststoffdrucksensors detektieren oder er kann ein Antriebsdrehmoment des Schneckenantriebs detektieren. Wird die Schnecke hydraulisch angetrieben, kann der Einspritzdruckdetektor 40 auch den hydraulischen Druck detektieren.
4 zeigt ein Beispiel eines Bildschirmes, mit dem unterschiedliche Einstelldaten zur Verwendung bei der Drucksteuerung bei diesem Ausführungsbeispiel eingebbar sind. Im Zusammenhang mit 2 zeigt die Haltsteuerung 1 ein Beispiel für Eingabedaten bezüglich des Einspritzdruckes zum Einsatz im Drucksteuerbetrieb Ca sowie die Zeit des Betriebs; die Haltesteuerung 2 zeigt ein Beispiel für Eingabedaten bezüglich des Bewegungsbetrages und der Bewegungsgeschwindigkeit zum Einsatz beim Schneckenbewegungsbetragssteuerungsbetrieb Cc, die Haltesteuerung 3 zeigt ein Beispiel für Eingabedaten bezüglich des Bewegungsbetrages und der Bewegungsgeschwindigkeit zum Einsatz im Schneckenantriebsteuerungsbetrieb Cd und die Haltesteuerung 4 zeigt ein Beispiel für Eingabedaten bezüglich des Bewegungsbetrages und der Bewegungsgeschwindigkeit zum Einsatz in der Bewegungsbetragssteuerung, welche anschließend ausgeführt wird, in 2 aber nicht dargestellt ist.
Nunmehr erfolgt eine Beschreibung eines Flussdiagrammes eines durch die Steuervorrichtung der Spritzgießmaschine gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführten Verfahrens entsprechend den 5 und 6.
5 zeigt als Flussdiagramm den Prozess bei diesem Ausführungsbeispiel (für den Fall, in dem das Umschalten von Drucksteuerungsbetrieb in den Schneckenbewegungsbetragssteuerungsbetrieb auf Basis des Einspritzdruckes erfolgt). Die Beschreibung erfolgt entsprechend den Einzelschritten.
[Schritt SA01] Der Einspritzbetrieb wird durchgeführt.
[Schritt SA02] Der Einspritzbetrieb wird umgeschaltet in den Haltebetrieb.
[Schritt SA03] Der Drucksteuerungsbetrieb wird durchgeführt (Steuerung des Einspritzdruckes).
[Schritt SA04] Es wird geprüft, ob der Einspritzdruck den Umschaltdruck erreicht hat oder nicht und das Verfahren geht zu Schritt SA05, wenn der Einspritzdruck den Umschaltdruck erreicht hat (JA), während das Verfahren zurückgeht zu Schritt SA03, wenn der Einspritzdruck nicht den Umschaltdruck erreicht hat (NEIN).
[Schritt SA05] Der Schneckenbewegungsbetragssteuerungsbetrieb wird durchgeführt (dabei wird der Schneckenbewegungsbetrag gesteuert).
[Schritt SA06] Es wird geprüft, ob die Schnecke sich um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat oder nicht und der Prozess geht zu Schritt SA07, wenn die Schnecke sich um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat, während der Prozess zurückgeht zu Schritt SA05, wenn die Schnecke sich nicht um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat.
[Schritt SA07] Der Schneckenantriebssteuerungsbetrieb wird durchgeführt (steuert den Einspritzdruck).
[Schritt SA08] Es wird geprüft, ob der Haltebetrieb abgeschlossen ist oder nicht und das Verfahren geht zu Schritt SA09, wenn der Haltebetrieb abgeschlossen (JA) und das Verfahren geht zurück zu Schritt SA07, wenn der Haltebetrieb nicht abgeschlossen ist (NEIN).
[Schritt SA09] Es erfolgt der Messvorgang und der Dekompressionsvorgang und das Verfahren ist beendet.
6 zeigt ein Flussdiagramm für den Prozess bei diesem Ausführungsbeispiel (für den Fall, bei dem das Umschalten vom Drucksteuerungsbetrieb in den Schneckenbewegungsbetragsteuerungsbetrieb ausgeführt wird auf Basis der abgelaufenen Zeit). Die Beschreibung erfolgt Schritt für Schritt.
[Schritt SB01] Der Einspritzbetrieb wird durchgeführt.
[Schritt SB02] Der Einspritzbetrieb wird umgeschaltet in den Haltebetrieb.
[Schritt SB03] Der Drucksteuerungsbetrieb wird ausgeführt (Steuert den Einspritzdruck).
[Schritt SB04] Es wird geprüft, ob die Umschaltzeitspanne in der ersten Haltesteuerung abgelaufen ist oder nicht und das Verfahren geht zu Schritt SB05, wenn die Umschaltzeitspanne abgelaufen ist (JA), während das Verfahren zurück geht zu Schritt SB03, wenn die Umschaltzeitspanne nicht abgelaufen ist (NEIN).
[Schritt S605] Der Schneckenbewegungsbetragsteuerungsbetrieb wird durchgeführt (Steuert den Schneckenbewegungsbetrag).
[Schritt SB06] Es wird geprüft, ob sich die Schnecke um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat oder nicht und das Verfahren geht zu Schritt SB07, wenn die Schnecke sich um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat, während das Verfahren zurück geht zu Schritt S605, wenn die Schnecke sich nicht um den vorgegebenen Bewegungsbetrag bewegt hat.
[Schritt SB07] Der Schneckenantriebssteuerungsbetrieb wird durchgeführt (Steuert den Einspritzdruck).
[Schritt SB08] Es wird geprüft, ob der Haltebetrieb abgeschlossen ist oder nicht und das Verfahren geht zu Schritt SB09, wenn der Haltebetrieb abgeschlossen ist (JA), während das Verfahren zurück geht zu Schritt SB07, wenn der Haltebetrieb nicht abgeschlossen ist (NEIN).
[Schritt SB09] Der Messvorgang und der Dekompressionsvorgang werden ausgeführt und das Verfahren ist beendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

JP 62-261419 [0006]
JP 2000-167892 [0007]
JP 2001-277322 [0007]
JP 2011-245794 [0009]
JP 2012-144042 [0010]

Claims

Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine, aufweisend: einen Schneckenantrieb, eingerichtet zum Antrieb einer Schnecke; einen Injektionsdruckdetektor, eingerichtet zum Detektieren eines Einspritzdruckes; eine Injektionsgeschwindigkeitssteuerung, eingerichtet zur Steuerung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Schnecke im Einspritzbetrieb; einen Injektions-Halteumschalter, eingerichtet zum Umschalten vom Einspritzbetrieb in einen Haltebetrieb; eine Drucksteuereinheit, eingerichtet zum Steuern des Einspritzdruckes im Haltebetrieb nach Umschalten vom Einspritzbetrieb in den Haltebetrieb; und eine Schneckenbewegungsbetragssteuerung, eingerichtet zum Bewegen der Schnecke um einen vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag nachdem die Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit ausgeführt ist.
Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Prüfeinheit für Schneckenantriebsumschaltung, eingerichtet zum Bestimmen der Umschaltung von der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit in die Schneckenbewegungssteuerung durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung im Haltebetrieb, wobei eine Bestimmungsbedingung der Prüfeinheit für Schneckenantriebsumschaltung zumindest eine der folgenden Bedingungen ist: eine Bedingung, gemäß der die abgelaufene Zeit der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit einen Umschaltzeitpunkt erreicht, und eine Bedingung, gemäß der der Einspritzdruck bei der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit einen Umschaltdruck erreicht.
Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der vorgegebene Schneckenbewegungsbetrag einen Wert hat, der gewonnen wird durch Multiplikation des Schneckenbewegungsbetrages in der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit mit einem vorgegebenen Koeffizienten.
Drucksteuervorrichtung eine Spritzgießmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit bei Bewegung der Schnecke durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung gleich ist der Schneckenbewegungsgeschwindigkeit bei Umschaltung von der Drucksteuerung durch die Drucksteuereinheit in die Schneckenbewegungssteuerung durch die Schneckenbewegungsbetragssteuereinheit.
Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin aufweisend: eine Schneckenantriebssteuerung, eingerichtet zum Steuern des Einspritzdruckes oder des Schneckenbewegungsbetrages nach Ausführung der Schneckenbewegungssteuerung durch die Schneckenbewegungsbetragssteuerung, wobei die Schneckenantriebssteuerung eingerichtet ist, als Steuerziel den Einspritzdruck oder den Schneckenbewegungsbetrag zu wählen.
Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Schneckenbewegungsbetragssteuerung eingerichtet ist, die Schnecke mit einer vorgegebenen Schneckenbewegungsgeschwindigkeit um einen vorgegebenen Schneckenbewegungsbetrag zu bewegen und sodann für eine vorgegebene Zeit eine Position nach der Schneckenbewegungssteuerung zu halten, wobei die Drucksteuervorrichtung der Spritzgießmaschine weiterhin aufweist: einen Einstellschirm, mit dem zumindest eine der folgenden Größen einstellbar ist: der Schneckenbewegungsbetrag, die Schneckenbewegungsgeschwindigkeit, und die abgelaufene Zeit in der Schneckenbewegungsbetragssteuerung.
Drucksteuervorrichtung eine Spritzgießmaschine gemäß Anspruch 2, weiterhin aufweisend: einen Einstellbildschirm, mit dem als Bestimmungsbedingung der Prüfeinheit für eine Schneckenantriebsumschaltung die Umschaltzeit und/oder der Umschaltdruck einstellbar sind.
Drucksteuervorrichtung einer Spritzgießmaschine gemäß Anspruch 5, weiterhin aufweisend: einen Einstellbildschirm, mit dem der Einspritzdruck oder der Schneckenbewegungsbetrag gewählt werden können als Steuerziel für Schneckenantriebssteuerung.