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QUERVERWEIS
ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der früheren japanischen
Patentanmeldungen Nr. 2001-136458, angemeldet am 7. Mai 2001, und
No. 2001-136459, angemeldet am 7. Mai 2001, und der gesamte Inhalt
beider Anmeldungen wird hierin durch Bezug aufgenommen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgussmaschine
und insbesondere ein Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube bei einem Heizzylinder, wenn ein geschmolzenes Kunstharz
in eine Form eingefüllt
wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
einer solchen Spritzgussmaschine ist, wenn ein geschmolzenes Kunstharz,
welches in einem Heizzylinder gelagert ist, in eine Form eingefüllt wird
durch Vorwärtsbewegen
einer Schraube innerhalb des Heizzylinders, das folgende Verfahren
angewandt worden, um die Geschwindigkeit der Schraube zu steuern.
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Um
dies genauer zu beschreiben, wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit der
Schraube gesteuert gemäß einem
vorbestimmten Geschwindigkeitsmuster, bis die Schraube eine vorbestimmte Steuermodus-Umschaltstellung
erreicht (im Folgenden bezeichnet als "Bremsinitiierungspunkt"). Nachdem die Schraube
den vorbestimmten Bremsinitiierungspunkt erreicht hat, wird die
Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube nach und nach rückgeführt reduziert,
so dass der innere Druck eines Heizzylinders zum Antreiben der Schraube
einen vorbestimmten Zieldruck erreicht (welcher gesetzt worden ist,
so dass er einem inneren Zieldruck der Form entspricht). Anschließend, wenn
die Schraube eine vorbestimmte Position erreicht (bezeichnet als "Druckhalte-Initiierungspunkt"), oder wenn die
Zeit, die seit der Initiierung der Vorwärtsbewegung der Schraube vergangen
ist, eine vorher bestimmte Zeit erreicht (bezeichnet als "Druckhalte-Initiierungszeit"), wird der innere
Druck des Heizzylinders rückgeführt gesteuert,
so dass er auf dem Zieldruck gehalten wird.
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Der
Schritt, währenddessen
die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
erreicht (oder währenddessen
die abgelaufene Zeit seit der Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube die Druckhalte-Initiierungszeit erreicht), wird "Befüllschritt" genannt. Nachdem
die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
erreicht hat (nach der Druckhalte-Initiierungszeit), wird der Schritt "Druckhalteschritt" genannt.
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Bei
einem solchen herkömmlichen
Steuerungsverfahren wird jedoch der innere Druck der Form in dem
Druckhalteschritt reduziert, da das geschmolzene Kunstharz innerhalb
der Form fließt,
mit dem Ergebnis, dass der innere Druck des Heizzylinders nicht
genau dem des Formhohlraums entspricht. Daher ist es schwierig,
den inneren Druck der Form akkurat zu steuern, was eine Verbesserung
der Produkte hinsichtlich Qualität
und Ausbeute verhindert.
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Um
ein solches Problem zu lösen,
hat die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2756077 ein
Verfahren vorgeschlagen, welches das Erfassen des inneren Drucks
der Form im Druckhalteschritt beinhaltet und das Setzen des inneren Drucks
so, dass er dem vorbestimmten Zielwert entspricht, um so die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit der
Schraube rückgeführt zu steuern.
Bei diesem Steuerungsverfahren wird der innere Zieldruck im Druckhalteschritt
auf einen konstanten Wert gesetzt. Daher sind, wenn Fehler, wie
beispielsweise Grate, Schrumpfhohlräume oder Falten, während des
Formens auftreten, viel Arbeit und viele Schritte erforderlich,
um die Bedingungen zum Formen eines guten Produkts einzustellen.
Außerdem
ist die Anzahl der Typen von Produkten, deren Qualität durch
dieses Steuerungsverfahren verbessert werden kann, begrenzt.
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Bei
dem Steuerungsverfahren für
die Veröffentlichung
Nr. 2756077 wird außerdem
der innere Druck der Form nur an einem einzelnen Punkt gemessen.
Daher kann, wenn ein übermäßiger Druck an
einer Stelle im Hohlraum erzeugt wird, der sich von diesem Druckerfassungspunkt
unterscheidet, ein fehlerhaftes Formen um diesen Punkt herum manchmal
auftreten.
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DE 44 46 857 A1 offenbart
ein Steuerverfahren zum Steuern der Geschwindigkeit einer Vorwärtsbewegung
einer Schraube in einer Spritzgussmaschine, wobei ein geschmolzenes
Kunstharzmaterial, welches sich in einem Heizzylinder befindet, durch
eine Schraubenvorwärtsbewegung
innerhalb des Heizzyliners in eine Form eingefüllt wird, wobei die Geschwindigkeit
der Vorwärtsbewegung
der Schraube nach der Initiierung der Vorwärtsbewegung gesteuert wird,
indem die Geschwindigkeit gemäß einem
Korrekturwert korrigiert wird, ein Innendruck in der Gußform gemessen
und die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung
der Schraube durch eine Steuerung gesteuert wird, so dass der Innendruck
einen vorbestimmten Druck erreicht.
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Ein ähnliches
Verfahren ist auch aus
US 5,817,258 ,
US 5,514,311 , EP-A-0 744
267, GB-A-2 302 667 sowie GB-A-2 286 145 bekannt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerungsverfahren
zu schaffen, welches Steuerungsbedingungen in weniger Testvorgängen auffinden
kann, wenn ein fehlerhaftes Formen auftritt oder die Produktion
eines neuen Produkts initiiert wird. Gleichzeitig soll mit diesem
Steuerungsverfahren die Qualität
der Produkte sowie die Ausbeute verbessert werden, indem verhindert
wird, dass der Druck einer Form übermäßig groß wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Steuerung einer Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube in einer Spritzgussmaschine geschaffen, wobei ein geschmolzenes
Kunstharz, welches sich in einem Heizzylinder befindet, in eine
Form eingefüllt
wird durch Vorwärtsbewegen
der Schraube innerhalb des Heizzylinders, dadurch gekennzeichnet,
dass es die weiteren im Anspruch 1 beschriebenen Schritte aufweist.
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Gemäß dem Verfahren
zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden
Erfindung muss der Zieldruck der Form im Druckhalteschritt (welcher
ausgeführt
wird, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt erreicht
hat) nicht unbedingt dem des Bremsschritts entsprechen (der ausgeführt wird
vom Bremsinitiierungspunkt bis zum Druckhalte-Initiierungspunkt). Der
innere Zieldruck der Form während
des Druckhalteschritts kann auf einen geeigneteren Wert gesetzt
werden oder gemäß einem
geeigneteren Muster gesteuert werden, verglichen mit einem herkömmlichen
Verfahren. Als Ergebnis ist es möglich, geeignete
Steuerungsbedingungen in weniger Versuchsvorgängen zu bestimmen als bei dem
herkömmlichen
Steuerungsverfahren. Außerdem
können
durch das Steuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
eine größere Anzahl
von Typen von geformten Produkten ausgeformt werden, verglichen
mit herkömmlichen
Steuerungsverfahren.
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Außerdem wird
der Satz von PID-Koeffizienten in dem PID-Operationsausdruck innerhalb einer Rückführschleife
durch einen anderen Satz von PID-Koeffizienten ersetzt, wenn die
Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt erreicht. Dadurch ist
es möglich,
den inneren Druck der Form in Form einer sanften Kurve zu verändern.
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In
dem Fall, in dem der innere Druck der Form gemäß dem Programm verändert wird,
wird beispielsweise der Zieldruck schrittweise umgeschaltet, während die
Zeit vergeht, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
erreicht hat.
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In
diesem Fall wird bevorzugt, dass der integrale Term eines PID-Operationsausdrucks
innerhalb einer Rückführsteuerschleife
gelöscht
wird und durch Null ersetzt wird, wenn der Zieldruck schrittweise
umgeschaltet wird, während
die Zeit vergeht.
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Als
Modifikation des Steuerungsverfahrens kann der Druckhalteschritt
initiiert werden, wenn die Zeit, die seit der Initiierung der Vorwärtsbewegung der
Schraube vergangen ist, eine vorbestimmte Zeit erreicht (bezeichnet
als Druckhalte-Initiierungszeit).
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer
Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube in einer Spritzgussmaschine geschaffen, wobei ein
geschmolzenes Kunstharz, welches in einem Heizzylinder sich befindet,
in eine Form eingefüllt
wird durch Vorwärtsbewegen
der Schraube innerhalb des Heizzylinders, dadurch gekennzeichnet,
dass es die folgenden Schritte aufweist: Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube gemäß einem
vorbestimmten Geschwindigkeitsmuster nach der Initiierung der Vorwärtsbewegung,
bis die Schraube einen vorbestimmten Bremsinitiierungspunkt erreicht;
Messen eines inneren Drucks der Form und Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube durch eine Rückführsteuerung,
so dass der innere Druck einen vorbestimmten Druck erreicht, nachdem
die Schraube den Bremsinitiierungspunkt erreicht hat, bis die Zeit,
die seit der Initiierung der Vorwärtsbewegung der Schraube vergangen
ist, eine vorbestimmte Druckhalte-Initiierungszeit erreicht, wobei
die Rückführsteuerung
unter Verwendung eines ersten Satzes von PID-Koeffizienten durchgeführt wird;
und Messen des inneren Drucks der Form und Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube mittels einer Rückführsteuerung,
so dass der innere Druck der Form sich gemäß einem vorbestimmten Muster
von Zieldruck bezüglich
Zeit verändert,
nachdem die Zeit, die seit der Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube vergangen ist, die Druckhalte-Initiierungszeit erreicht hat, wobei
die Rückführsteuerung
unter Verwendung eines zweiten Satzes von PID-Koeffizienten durchgeführt wird.
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Gemäß dem Verfahren
zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube so gesteuert, dass der höchste innere Druck (der höchste der
an mehreren Punkten innerhalb der Form gemessenen Drücke) dem
Zieldruck entspricht, nachdem die Schraube den Bremsinitiierungspunkt
erreicht hat. Es ist daher möglich,
zu verhindern, dass der Druck innerhalb der Form übermäßig ansteigt.
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Außerdem wird
der Satz von PID-Koeffizienten in dem PID-Operationsausdruck innerhalb der Rückführschleife
durch einen anderen Satz von PID-Koeffizienten ersetzt, wenn die
Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt erreicht. Dadurch ist
es möglich,
den inneren Druck der Form in Form einer sanften Kurve zu verändern.
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Es
ist bevorzugt, dass, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
erreicht hat, die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit der
Schraube gesteuert wird unter Verwendung eines zweiten Satzes von
Koeffizienten und gemäß einem
Programm, und zwar so, dass der höchste innere Druck sich gemäß einem
vorbestimmten Muster von Zieldrücken bezüglich der
Zeit verändert.
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Als
Modifikation des oben beschriebenen Steuerungsverfahrens kann der
Druckhalteschritt initiiert werden, wenn die Zeit, die seit der
Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube vergangen ist, eine vorbestimmte Zeit erreicht (bezeichnet
als Druckhalte-Initiierungszeit).
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Das
Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung kann nicht nur auf eine hydraulische Spritzgussmaschine
angewandt werden, wobei die Schraube durch einen Heizzylinder angetrieben
wird, sondern auch auf eine elektrische Spritzgussmaschine, wobei
die Schraube mittels eines elektrischen Motors angetrieben wird.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
ausgeführt,
und teilweise werden sie deutlich aus dieser Beschreibung, oder
sie werden deutlich bei der Ausführung der
Erfindung. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können realisiert
und erzielt werden mittels der nun dargestellten Merkmale und Kombinationen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen, welche in die Beschreibung aufgenommen
sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar,
und zusammen mit der allgemeinen, oben erfolgten Beschreibung und
der nun folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen dienen sie dazu,
die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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1 ist eine schematische
Struktur einer Spritzgussmaschine, auf welche das Verfahren zum Steuern
der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird;
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2 ist ein Graph, welcher
ein Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ist ein Graph, welcher
ein weiteres Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 ist ein Graph, welcher
ein weiteres Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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5 ist ein Graph, welcher
ein weiteres Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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6 ist eine schematische
Struktur einer Spritzgussmaschine, auf welche das Verfahren zum Steuern
der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird.
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7 ist ein Graph, welcher
ein weiteres Verfahren zum Steuern einer Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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8 ist ein schematisches
Diagramm, welches die Struktur eines Rückführsteuersystems darstellt,
welches in dem Druckhalteschritt gemäß dem Verfahren zum Steuern
der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird; und
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9 ist ein Graph, welcher
ein weiteres Verfahren zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsform 1
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1 zeigt eine schematische
Struktur einer Spritzgussmaschine, welche die erste Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Eine
Form 1 besteht aus einer stationären Gussform 2 und
einer beweglichen Gussform 3. Ein Hohlraum 4,
welcher mit einem geschmolzenen Kunstharz 9 ausgefüllt werden
soll, ist zwischen der stationären
Gussform 2 und der beweglichen Gussform 3 (innerhalb
der Form 1) ausgeformt. Eine Öffnung 5 ist an der
hinteren Fläche
der stationären Gussform 2 ausgebildet,
um das geschmolzene Kunstharz in den Hohlraum 4 einzuführen. Die
Spitze eines Heizzylinders 7 ist mit der Öffnung 5 an
der hinteren Fläche
der stationären
Gussform 2 verbunden. Eine Schraube 8 befindet
sich innerhalb des Heizzylinders 7. Ein Hydraulikzylinder 20 ist
mit dem hinteren Ende der Schraube 8 verbunden, um die
Schraube 8 nach hinten und vorne anzutreiben. Ein Druckdetektor 11 ist
in die Gussformoberfläche
des Hohlraums 4 eingebettet, um den Druck eines geschmolzenen
Kunstharzes 9 in dem Hohlraum 4 zu erfassen. Der
Heizzylinder 20 ist mit einem Druckerfasser 21 zum
Erfassen des Hydraulikdrucks innerhalb des Zylinders ausgestattet.
Nachdem ein Kunstharz in den Heizzylinder 7 eingeführt und
geschmolzen worden ist, wird die Schraube 8 innerhalb des
Heizzylinders 7 vorwärtsbewegt,
um den Hohlraum 4 mit dem geschmolzenen Kunstharz 9 auszufüllen.
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2 zeigt die erste Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Figur stellt die horizontale Achse, vom rechten
Ende bis LS4, die Position der Schraube 8 dar, wohingegen
die horizontale Achse von LS4 bis zum linken Ende die Zeit darstellt. Die
obere Stufe des Graphen bezeichnet den inneren Druck des Hohlraums 4 der
Form 1. Die untere Stufe bezeichnet die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit der
Schraube 8. Der Vorgang des Einspritzens des geschmolzenen
Kunstharzes 9 in den Hohlraum 4 der Form 1 geschieht
von dem rechten Ende in Richtung des linken Endes der horizontalen
Achse.
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Im
Einfüllschritt
wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube gemäß dem vorbestimmten
Geschwindigkeitsmuster gesteuert, und zwar der Initiierung des Einspritzvorgangs,
bis die Schraube den Bremsinitiierungspunkt LS4B erreicht. In diesem
Beispiel wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
schrittweise von einer Geschwindigkeit Vi1 zu einer Geschwindigkeit
Vi2 umgeschaltet.
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Wenn
die Schraube den Bremsinitiierungspunkt LS4B erreicht, wird der
Bremsschritt gestartet. Während
des Bremsschritts wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
rückgeführt gesteuert,
so dass der innere Druck der Form 1 einen vorbestimmten
Zieldruck erreicht, unter Verwendung des inneren Drucks der Form 1 als
Steuervariable und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingang.
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Wenn
der Bremsschritt initiiert ist, wird der Anfangswert des integralen
Terms des PID-Operationsausdrucks innerhalb der Rückführsteuerschleife auf
einen geeigneten Wert ungleich Null gesetzt. Dadurch kann die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit nach
und nach gesenkt werden.
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In
dieser Ausführungsform
wird, um die Befehlsgeschwindigkeit, die aus der PID-Operation erhalten
wird, mit der Geschwindigkeit Vi2 in Übereinstimmung zu bringen,
der Anfangswert des integralen Terms invers berechnet durch die
PID-Operation aus einem momentanen gemessenen inneren Druck der
Form 1, und der so berechnete Anfangswert wird automatisch
an den PID-Operationsausdruck ausgegeben.
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Wenn
die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt LS4 erreicht, wird
der Druckhalteschritt initiiert. Während des Druckhalteschritts
wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube rückgeführt gesteuert,
so dass der innere Druck der Form 1 einem vorbestimmten
Zieldruck entspricht, und zwar unter Verwendung des inneren Drucks
der Form 1 als Steuervariable und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingang.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Steuerung gemäß dem Programm
durchgeführt,
wie in 2 dargestellt.
Der Zieldruck in dem Druckhalteschritt wird schrittweise an multiplen
Zeitpunkten verändert,
nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt LS4 erreicht
hat. Wenn der Vorgang von dem Bremsschritt zum Druckhalteschritt übergeht,
werden individuelle Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks innerhalb
der Rückführsteuerschleife
durch neue Werte ersetzt, die sich von denen unterscheiden, die
während
des Bremsschritts verwendet wurden.
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Der
Druckhalteschritt ist beendet, wenn eine vorbestimmte Druckhaltezeit,
Tout, vergangen ist, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
LS4 erreicht hat.
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Eine
Testproduktion wird zuvor durchgeführt, um die vorbestimmten Drücke der
individuellen Schritte, die Taktung des Umschaltens der Schritte und
die individuellen Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks zu bestimmen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass es während des Druckhalteschritts,
wenn der Zieldruck schrittweise verändert wird, bevorzugt wird,
dass der integrale Term des PID-Operationsausdrucks
innerhalb der Rückführsteuerschleife
gelöscht
und durch Null ersetzt wird. Dies geschieht deshalb, weil, wenn ein
großer
Wert in dem integralen Term verbleibt, er manchmal den Steuerungsvorgang
stören
kann, welcher auf einem neu gegebenen Zieldruck basiert.
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Gemäß dem Verfahren
zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube kann der innere Zieldruck der Form 1 während des Druckhalteschritts
auf einen geeigneteren Wert gesetzt werden oder gemäß geeigneteren
Mustern gesteuert werden, verglichen mit herkömmlichen Verfahren. Als Ergebnis
ist es möglich,
geeignete Steuerungsbedingungen in weniger Versuchen zu bestimmen,
verglichen mit herkömmlichen
Steuerungsverfahren. Außerdem
kann eine größere Anzahl
von Typen von geformten Produkten mittels des Steuerungsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeformt werden, verglichen mit herkömmlichen Steuerungsverfahren.
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Ausführungsform 2
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3 zeigt die zweite Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Zeichnung stellt eine erste horizontale Achse
die Zeit dar, welche vergeht, nachdem das Einspritzen in die Form
gestartet wird. Eine zweite horizontale Achse, welche unter der ersten
horizontalen Achse gezeichnet ist, stellt die Position der Schraube 8 dar.
Die Ausführungsform 2 ist
eine Modifikation von Ausführungsform 1.
Der Punkt, an welchem der Vorgang vom Bremsschritt in den Druckhalteschritt übergeht,
ist durch die Zeit definiert, welche von der Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube vergeht, anstelle der Position der Schraube. In anderen
Worten wird der Druckhalteschritt bei einem vorbestimmten Zeitpunkt
initiiert (bezeichnet als "Druckhalte-Initiierungszeit" TR2) nach der Initiierung
der Vorwärtsbewegung
der Schraube. Die Steuerungsbedingungen für andere Elemente sind gleich
wie in Ausführungsform 1.
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Ausführungsform 3
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4 zeigt die dritte Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Spritzgussmaschine, auf welche dieses Verfahren angewandt
werden soll, weist die gleichen strukturellen Elemente auf, die
in 1 dargestellt sind.
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In
einem Einfüllschritt
wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit der
Schraube gemäß einem
vorbestimmten Bewegungsmuster und gleich wie in Ausführungsform
gesteuert.
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Wenn
die Schraube den Bremsinitiierungspunkt LS4B erreicht, wird der
Bremsinitiierungsschritt gestartet. In dem Bremsschritt wird die
Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube rückgeführt gesteuert,
so dass der innere Druck der Form 1 einen vorbestimmten
Zieldruck erreicht, und zwar unter Verwendung des inneren Drucks
der Form 1 als Steuerungsvariable und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingang, gleich wie in Ausführungsform 1.
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Wenn
die Schraube einen Druckhalte-Initiierungspunkt LS4 erreicht, wird
der Druckhalteschritt gestartet. In dem Druckhalteschritt wird die
Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube rückgeführt gesteuert,
so dass der innere Druck der Form 1 einem vorbestimmten
Zieldruck entspricht, und zwar unter Verwendung des inneren Drucks
der Form 1 als Steuerungsvariable und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingang.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Steuerung gemäß einem
Programm durchgeführt,
wie in 4 dargestellt.
Der Zieldruck in dem Druckhalteschritt wird mit der Zeit verändert gemäß einem
vorbestimmten Kurvenmuster, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
LS4 erreicht hat.
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Außerdem werden,
wenn der Vorgang von dem Bremsschritt in den Druckhalteschritt übergeht, individuelle
Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks innerhalb der Rückführsteuerschleife
durch neue Werte ersetzt, die sich von denen unterscheiden, welche
während
des Bremsschritts verwendet werden.
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Der
Druckhalteschritt ist beendet, wenn eine vorbestimmte Haltezeit,
Tout, vergangen ist, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt LS4
erreicht hat.
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Eine
Testproduktion wird zuvor durchgeführt, um die vorbestimmten Drücke der
individuellen Schritte, die Taktung des Umschaltens der Schritte und
die individuellen Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks zu bestimmen.
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Ausführungsform 4
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5 zeigt die vierte Ausführungsform
des Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Zeichnung stellt eine erste horizontale Achse
die Zeit dar, welche vergeht, nachdem das Einspritzen in die Form
gestartet wird. Eine zweite horizontale Achse, welche unter der ersten
horizontalen Achse gezeichnet ist, stellt die Position der Schraube 8 dar.
Die Ausführungsform 4 ist
eine Modifikation von Ausführungsform 3.
Der Punkt, an welchem der Vorgang vom Bremsschritt in den Druckhalteschritt übergeht,
ist durch die Zeit definiert, welche von der Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube vergeht, anstelle der Position der Schraube. In anderen
Worten wird der Druckhalteschritt bei einem vorbestimmten Zeitpunkt
initiiert (bezeichnet als "Druckhalte-Initiierungszeit" TR2) nach der Initiierung
der Vorwärtsbewegung
der Schraube. Die Steuerungsbedingungen für andere Elemente sind gleich
wie in Ausführungsform 3.
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Ausführungsform 5
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6 zeigt einen schematische
Struktur einer Spritzgussmaschine, welche die fünfte Ausführungsform des Verfahrens zum
Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Eine
Form 1 besteht aus einer stationären Gussform 2 und
einer beweglichen Gussform 3. Ein Hohlraum 4,
welcher mit einem geschmolzenen Kunstharz 9 ausgefüllt werden
soll, ist zwischen der stationären
Gussform 2 und der beweglichen Gussform 3 (innerhalb
der Form 1) ausgeformt. Eine Öffnung 5 ist an der
hinteren Fläche
der stationären Gussform 2 ausgebildet,
um das geschmolzene Kunstharz in den Hohlraum 4 einzuführen. Die
Spitze eines Heizzylinders 7 ist mit der Öffnung 5 an
der hinteren Fläche
der stationären
Gussform 2 verbunden. Eine Schraube 8 befindet
sich innerhalb des Heizzylinders 7. Ein Hydraulikzylinder 20 ist
mit dem hinteren Ende der Schraube 8 verbunden, um die
Schraube 8 nach hinten und vorne anzutreiben. Druckerfasser 31, 32 und 33 sind
an mehreren Stellen der Gussformoberfläche des Hohlraums 4 eingebettet,
um den Druck eines geschmolzenen Kunstharzes 9 in dem Hohlraum 4 zu
erfassen. Der Heizzylinder 20 ist mit einem Druckerfasser 21 zum
Erfassen des Hydraulikdrucks innerhalb des Zylinders ausgestattet.
Nachdem ein Kunstharz in den Heizzylinder 7 eingeführt und
geschmolzen worden ist, wird die Schraube 8 innerhalb des
Heizzylinders 7 vorwärtsbewegt,
um den Hohlraum 4 mit dem geschmolzenen Kunstharz 9 auszufüllen.
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Die 7 und 8 zeigen die fünfte Ausführungsform des Verfahrens zum
Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In 7 stellt die horizontale
Achse vom rechten Ende bis LS4 die Position der Schraube 8 dar,
wohingegen die horizontale Achse von LS4 bis zum linken Ende die
Zeit darstellt. Die obere Stufe des Graphen bezeichnet den inneren
Druck des Hohlraums 4 der Form 1. Die untere Stufe
bezeichnet die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube 8. Der Vorgang des Einspritzens des geschmolzenen
Kunstharzes 9 in den Hohlraum 4 der Form 1 geschieht
von dem rechten Ende in Richtung des linken Endes der horizontalen
Achse.
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Im
Einfüllschritt
wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube gemäß dem vorbestimmten
Geschwindigkeitsmuster gesteuert, und zwar der Initiierung des Einspritzvorgangs,
bis die Schraube den Bremsinitiierungspunkt LS4B erreicht. In diesem
Beispiel wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
schrittweise von einer Geschwindigkeit Vi1 zu einer Geschwindigkeit
Vi2 umgeschaltet.
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Wenn
die Schraube den Bremsinitiierungspunkt LS4B erreicht, wird der
Bremsschritt gestartet.
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Der
innere Druck der Form 1 wird durch die Druckerfasser 1 bis 33 erfasst,
welche an mehreren Stellen innerhalb des Hohlraums 4 vorgesehen
sind, wie in 8 dargestellt.
Im Bremsschritt wird unter Verwendung des maximalen Werts der inneren
Drücke
der Form 1, die so gemessen worden sind, als Steuervariable
und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingabe die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit rückgeführt gesteuert,
so dass der maximale innere Druck der Form 1 einen vorbestimmten
Zieldruck erreicht.
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Wenn
der Bremsschritt initiiert wird, wird der Anfangswert des integralen
Terms eines PID-Operationsausdrucks innerhalb der Rückführsteuerschleife auf
einen geeigneten Wert ungleich Null gesetzt. So kann die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
nach und nach gesenkt werden.
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Wenn
anschließend
die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
LS4 erreicht, wird der Druckhalteschritt initiiert. Im Druckhalteschritt
wird wie im Bremsschritt der innere Druck der Form 1 durch
Druckerfasser 31 bis 33 erfasst (vorgesehen innerhalb
der mehreren Stellen des Hohlraums). Durch Verwenden des maximalen
Werts des inneren Drucks der Form 1, der so gemessen worden
ist, als Steuerungsvariable, und der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
der Schraube als Steuerungseingabe wird die Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
rückgeführt gesteuert,
so dass der maximale innere Druck der Form 1 einen vorbestimmten Zieldruck
erreicht.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Steuerung durchgeführt
gemäß dem Programm,
wie in 7 gezeigt. Der
Zieldruck in dem Druckhalteschritt wird schrittweise an multiplen
Zeitpunkten verändert, nachdem
die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
LS4 erreicht hat. Wenn der Vorgang von dem Bremsschritt zum Druckhalteschritt übergeht,
werden individuelle Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks innerhalb
der Rückführsteuerschleife
durch neue Werte ersetzt, die sich von denen unterscheiden, die
während
des Bremsschritts verwendet wurden.
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Der
Druckhalteschritt ist beendet, wenn eine vorbestimmte Druckhaltezeit,
Tout, vergangen ist, nachdem die Schraube den Druckhalte-Initiierungspunkt
LS4 erreicht hat.
-
Eine
Testproduktion wird zuvor durchgeführt, um die vorbestimmten Drücke der
individuellen Schritte, die Taktung des Umschaltens der Schritte und
die individuellen Koeffizienten des PID-Operationsausdrucks zu bestimmen.
-
Gemäß dem Verfahren
zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit einer
Schraube, wie oben beschrieben, kann, da die Erzeugung eines übermäßig großen Drucks
innerhalb der Form 1 verhindert werden kann, das Produkt
hinsichtlich Qualität
und Ausbeute verbessert werden.
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Ausführungsform 6
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9 zeigt die sechste Ausführungsform des
Verfahrens zum Steuern der Vorwärtsbewegungs-Geschwindigkeit
einer Schraube gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Zeichnung stellt eine erste horizontale Achse
die Zeit dar, welche vergeht, nachdem das Einspritzen in die Form
gestartet wird. Eine zweite horizontale Achse, welche unter der ersten
horizontalen Achse gezeichnet ist, stellt die Position der Schraube 8 dar.
Die Ausführungsform 6 ist
eine Modifikation von Ausführungsform 5.
Der Punkt, an welchem der Vorgang vom Bremsschritt in den Druckhalteschritt übergeht,
ist durch die Zeit definiert, welche von der Initiierung der Vorwärtsbewegung
der Schraube vergeht, anstelle der Position der Schraube. In anderen
Worten wird der Druckhalteschritt bei einem vorbestimmten Zeitpunkt
initiiert (bezeichnet als "Druckhalte-Initiierungszeit" TR2) nach der Initiierung
der Vorwärtsbewegung
der Schraube. Die Steuerungsbedingungen für andere Elemente sind gleich
wie in Ausführungsform 5.
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Weitere
Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten bewusst sein. Daher
ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die besonderen Details
und repräsentative
Ausführungsformen
begrenzt, die hier dargestellt und beschrieben worden sind. Demzufolge
können
verschiedene Modifikationen gemacht werden, ohne dass man sich von
dem Geist oder Bereichs des allgemeinen erfinderischen Konzepts
entfernt, wie es durch die nun folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente
definiert ist.