DE19632475A1

DE19632475A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formschützen einer Hebeltypklemmeinheit

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Publication number: DE19632475A1
Application number: DE19632475A
Authority: DE
Inventors: Muh-Wang Laing; Shui-Bin Horng; Chin-Yu Chao; Han-Chieh Chang; Chung-Hsih Hsiao
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: US5800750A; DE19632475C2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hebeltypklemmeinheit und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Form- bzw. Gußformschützen einer motorangetriebenen Hebeltypklemmeinheit, bereitgestellt z. B. an Spritzgußma schinen, Matrizengußmaschinen, automatischen Guß- bzw. Formmaschinen und dergleichen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine herkömmliche Spritzgußmaschine ist typischerweise gebildet aus einer Plattform, einer Klemmeinheit, einer Einspritzeinheit und einem hydraulischen Antriebssystem. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Klemmeinheit 1, welche montiert ist zwischen einer Frontplatte 2 und einer Heckplatte 3 und welche bereitgestellt ist mit einer bewegbaren Platte 5, welche sich entlang vier Verbindungsstangen 4 bewegt. Die bewegbare bzw. bewegliche Platte 5 ist mit der Heckplatte 3 mittels eines Kippmechanismus 6 verbunden, welcher angetrie ben wird durch einen hydraulischen Zylinder 7, um somit die bewegbare Platte 5 hin zu oder weg von der Frontplatte 2 zu bewegen. Der Kippmechanismus 6 kann entweder vom Vier-Punkt-Typ oder vom Fünf-Punkt-Typ sein, oder vom auswärts biegenden Typ oder nach innen biegenden Typ. Sämtliche dieser Typen können analysiert werden für Merkmale mittels des WATT II 6-Verbin dungsmechanismus, wie er in Fig. 2 gezeigt ist.

Der Kippmechanismus 6, mit seinen ausgezeichneten Bewegungsmerkmalen, ist geeignet zur Verwendung in der Klemmeinheit 1. Die bewegliche bzw. beweg bare Platte 5 weist eine niedrige Geschwindigkeit in dem Endabschnitt der Klemmeinheit 1 auf und durch Erhöhen der Eingangs- bzw. Zufuhrkraft von dem Hydraulikzylinder 7 befestigt bzw. bringt sie die Form in einen Selbstverschluß bzw. Selbsthemmungszustand. Jedoch, bedingt durch eine Veränderung in dem Verhältnis der Geschwindigkeit am Eingang zu der Geschwindigkeit am Ausgang verändert sich die Verstärkung der Kraft (d. h. der Mechanismusvorteil) an unter schiedlichen Positionen. In anderen Worten, wenn derselbe hydraulische Zylinder 7 verwendet wird zur Kraft- bzw. Leistungserzeugung, so wird die Kraft bzw. Leistung, welche auf die bewegbare Platte 5 angewendet wird, unterschiedlich sein an unterschiedlichen Positionen. Daher, wenn die Maschine dieselbe Form bzw. Gußformschutzkraft für die Form erreichen muß, wenn die Form zu schlie ßen ist, so sollte der Ausgang bzw. die Ausgabe des Hydraulikzylinders 7 verändert werden mit Bezug auf Positionen. Fig. 3 zeigt einen Graph, in wel chem die linke Längsachse die Ausgangskraft der bewegbaren Platte und die rechte Längsachse die Antriebskraft des hydraulischen Zylinders 7 repräsentie ren. In diesem Graph repräsentiert das Segment x1-x2 den Bereich, innerhalb welchem die Form geschützt ist. Wie es gezeigt ist, wenn der Hydraulikzylinder 7 eine konstante Antriebskraft P1 für den Kippmechanismus 6 erzeugt, wie es angedeutet ist durch die Linie L2, so wird die Ausgabekraft, welche auf die bewegbare Platte 5 wirkt, verändert mit Bezug auf die Position; zum Beispiel beträgt die Ausgabekraft bei x1 F1 und wenn die bewegbare Platte kurz davor steht, mit der Frontplatte 2 in Kontakt zu treten, so wird die Ausgangskraft bei x2 F2 sein, welche wesentlich größer als F1 ist, und zwar bedingt durch den größeren Mechanismusvorteil. Die Kurve L1 repräsentiert die Veränderung der Ausgabe bzw. Ausgangskraft mit dem Form- bzw. Gußformschutzbereich. Daher, um dieselbe Formschutzkraft innerhalb des Formschutzbereiches auf rechtzuerhalten (d. h. die Ausgabe wird aufrechterhalten bei F1 bei jeglicher Position in dem Bereich x1-x2), sollte die Antriebskraft des hydraulischen Zylin ders 7 in solch einer Weise verändert werden, wie es durch die Kurve L3 in Fig. 3 angedeutet ist.

Herkömmliche Hydrauliktypspritzgußmaschinen können lediglich eine konstante Antriebskraftsbegrenzung (L2 in Fig. 3) innerhalb des Formschutzbereiches einstellen und sind somit nicht in der Lage, dieselbe Formschutzkraft an jeglichen Positionen innerhalb des Formschutzbereiches zu erhalten, und zwar bedingt durch das Fehlen von einer geeigneten Steuerung. Demzufolge, wenn ein dicker Fremdkörper in der Form vorhanden ist, wäre die Schutzfähigkeit akzeptabel, bedingt durch den geringen Mechanismusvorteil; jedoch wenn der Fremdkörper dünn ist, wodurch der Mechanismusvorteil bzw. Vorrichtungsvorteil größer ist, würde solch eine abnormale Bedingung erst erfaßt, nachdem die Form einer enormen Kraft ausgesetzt wurde (der Vorteil bzw. Verstärkung des Kippmecha nismus könnte zehnmal größer sein, wenn ein dünner Fremdkörper vorhanden ist, als wenn ein dicker Fremdkörper vorhanden ist). Unter Verwendung des herkömmlichen Steuerverfahrens, selbst mit den neuesten vollständig elek trischen Spritzgußmaschinen (sämtliche Bewegungen werden durch einen Motor angetrieben) werden keine Verbesserungen in der Formschutzfähigkeit erreicht.

Ferner wird der Formschutzbereich in herkömmlichen Klemmeinheiten üblicher weise durchgeführt unter Niederdruck und -geschwindigkeit, bedingt durch das langsame Ansprechen des Hydrauliksystemes, wobei die Schutzwirkung und die wirkende Geschwindigkeit (oder Produktionseffizienz) miteinander im Gegensatz stehen werden. Des weiteren ist der Formschutzendpunkt (oder Schaltpunkt für Hochdruckformverschließen) schwierig zu entscheiden, so daß die Form ge schützt werden kann, wenn ein sehr kleiner Fremdkörper, wie z. B. ein Filament, in der Form verblieben ist. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein elektromotorangetriebener Kippmechanismus verwendet als Substitution für den herkömmlichen Hydraulikzylinder (d. h. der herkömmliche Hydraulikzylinder wird ersetzt durch ein Übertragungssystem, umfassend einen Motor, einen Riemen bzw. Gürtel, eine Kugelschraube und eine Kugelschraubenmutter). Der elek tromotorangetriebene Kippmechanismus bzw. der elektrisch motorangetriebene Kippmechanismus mit seiner hohen Stabilität und seinem hohen Ansprechen in Hilfssteuerung erlaubt einen sicheren Schutz, einfachen Betrieb und hohe Pro duktionseffizienz der Maschine.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung bereit für die Nachteile des Standes der Technik, wie vorangegangen in dem Hintergrundabschnitt dieser Beschrei bung beschrieben, und zwar mittels (1) Verändern des Wertes des einschränken den bzw. restriktiven Drehmomentes von dem Hilfsmotor, um somit eine kon sistente Formschutzkraft zu erhalten, (2) Bestimmen des Formschutzendpunktes durch das automatische Formverschlußkrafteinstellverfahren, und (3) durch die Verwendung eines adaptiven Hilfssteuersystemes zum schnellen und sicheren Verschließen der Form.

(1) Verändern des Wertes des einschränkenden bzw. restriktiven Drehmomentes von dem Hilfsmotor, um eine konsistente Formschutzkraft zu erhalten

Gemäß der vorliegenden Erfindung verändert sich das Mechanismus- bzw. Vor richtungsvorteilmerkmal des Kippmechanismus mit Bezug auf die Position, und kann verändert werden, um eine konsistente Formschutzkraft zu erhalten durch Verändern des Motordrehmomentes. Die Beziehung wird wie folgt angegeben:

Fin(s) × K(s) = Fout

wobei

s die Position der Kugelschraubenmutter ist;
Fout die Kraft ist, welche erforderlich ist, um die bewegbare Platte bei einer gewünschten Geschwindigkeit zu bewegen;
K(s) der Mechanismusvorteil des Kippmechanismus ist, welcher sich mit Bezug auf die Position s der Kugelschraubenmutter verändert; und
Fin(s) die Antriebskraft ist, welche durch den Motor erzeugt ist.

Die vorausgegangene Gleichung, wie bestimmt durch die Geschwindigkeit gegenüber der Positionsbeziehung der Kugelschraubenmutter, wie in Fig. 4 dargestellt, drückt unter normalen Betriebsbedingungen den Ausgang bzw. die Ausgabe des Motors aus, welche verändert wird mit Bezug auf die Position der Kugelschraubenmutter, wie in Fig. 5 dargestellt. Daher, wenn die Ausgabe des Motors eingeschränkt werden kann auf einen Pegel, welcher lediglich normalen Betrieb erlaubt, so wird jeglicher Fremdkörper, welcher während dem Klemmver fahren vorhanden ist, selbst wenn er nur einer leichten Formverschlußkraft unterliegt, die Maschine veranlassen, nicht mehr in der Lage zu sein, die ge wünschte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die Veränderung in der Ge schwindigkeit, die verlängerte Wirkungsperiode oder ein akkumulierter Positions fehler durch das Hilfssteuersystem können als Kriterienpunkte verwendet wer den zum Beurteilen, ob abnormale Bedingungen vorliegen, wodurch ein sicherer Schutz an jeglichen Positionen während der Formverschluß- bzw. Formschließ wirkung bzw. -handlung bereitgestellt ist.

Die vorangegangene Idee der vorliegenden Erfindung ist es, die restriktive Ausgabe des Motors zu verändern, welche verwendet wird zum Antreiben der bewegbaren Platte zum Befestigen bzw. Schließen der Form (kann betrachtet werden als eine herkömmliche Formbefestigungswirkung mit der Fähigkeit, die Formschutzbedingungen in unbegrenzten Schritten bzw. stufenlos einzustellen). Da die Motorantriebskraft eine Transformation des Ausgangsdrehmomentes des Motors ist, kann die Motorantriebskraft eingeschränkt werden mittels Verändern des Ausgangsstromes, welcher als Begrenzungsstrom bezeichnet wird, und zwar von der Antriebseinrichtung zu dem Motor. Der Begrenzungsstrom kann in den folgenden Weisen verändert werden: (A) durch Induktion von Basismechanis men und (B) durch adaptive Einstellung.

(A) Verändern des Begrenzungsstromes durch Induktion von Basismechanismen

Übliche Mechanismen sind schwach beim Schützen von einer Form, da der Vor richtungs- bzw. Mechanismusvorteil des Kippmechanismus verändert wird mit Bezug auf die Position. Daher, wenn man K(s) steuern kann und es Fout erlau ben kann, eine Konstante zu sein (welche es der bewegbaren Platte erlaubt, sich bei einer konstanten Geschwindigkeit zu bewegen), so kann der Wert von Fin(s) bei sämtlichen Positionen berechnet werden. Aus Fig. 2 kann das Verhältnis der Geschwindigkeit am Eingangsende (der Gleitklotz D oder die Kugelschrau benmutter) zu der Geschwindigkeit an dem Ausgangsende (Gleitklotz A oder die bewegbare Platte) wie folgt berechnet werden:

wobei gilt (mit Bezugnahme auf Fig. 7 und Fig. 2):

V_D ist die Geschwindigkeit einer Kugelschraubenmutter 10;
V_A ist die Geschwindigkeit der bewegbaren Platte 5;
a ist die Länge eines Frontarmes 31;
b ist die Länge eines Heckarmes 32 (in Fig. 7, α=0, b=c);
c ist die Länge eines zweiten Heckarmes (mit Bezugnahme auf Fig. 2);
d ist die Länge eines Antriebsarmes 34;
θ ist der axiale Winkel des Heckarmes 32 mit Bezug auf die Achse;
Φ ist der Winkel zwischen dem Antriebsarm 34 und einer Kugel schraube 9;
β ist der axiale Winkel des Frontarmes 31 mit Bezug auf die Achse;
θ′ = α + θ′ wobei
α der Winkel des zweiten Heckarmes ist (mit Bezug auf Fig. 2).

Wenn der Reibungsverlust nicht berücksichtigt wird, ist der Mechanismusvorteil das Inverse des Geschwindigkeitsverhältnisses, d. h.,

Somit, wenn die Kugelschraubenmutter sich innerhalb des Formschutzbereiches befindet und eine konstante Geschwindigkeit einstellt, wird Fout meistens erhalten durch Kopieren bzw. Ausgleichen gegen die Reibungskraft, und kann somit als in etwa ein konstanter Wert angenommen werden. Obwohl der exakte Wert schwierig zu bestimmen ist, kann Fout nach wie vor eingestellt werden durch Betätigen der Maschine. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, muß das Steuersy stem lediglich einen genäherten Wert für Fout einstellen, mit welchem die Motorausgabe Fin(s) an jeder Position erhalten werden kann durch Berechnen. Nachfolgend stellt der Betätiger einen Wert für den Korrekturfaktor C₁% derart ein, um die aktuelle einschränkende Kraft gemäß der folgenden Beziehung zu erhalten:

F′in(s) = Fin(s) × (1 + C₁%)

wobei

F′in(s) die aktuelle restriktive Kraft ist;
Fin(s) die theoretische restriktive Kraft ist; und
C₁ % der betätigereingestellte Korrekturfaktor ist.

(B) Verändern des Begrenzungsstromes durch adaptive Einstellung

Obwohl die vorangegangene Beziehung rudimentär als ein Modell dient zum Erhalten der Formschutzkraft, könnte Fout starken Veränderungen unterliegen, und zwar da Reibung im vornherein schwierig zu wissen ist, zum Beispiel durch Beschleunigung und Verzögerung, strukturelle Veränderung in der Form usw., wodurch das Ergebnis der theoretischen Abschätzung weit von dem Idealen entfernt wäre. Da, wenn man die aktuelle Ausgabe bzw. den aktuellen Ausgang des Motors aufzeichnen kann (d. h. den Antriebsstrom), und zwar unter normalen Betriebsbedingungen, und diese nachfolgend in einen begrenzenden Strom für den Motor wandeln kann, wird man in der Lage sein, eine adaptive Steuerung zum Schützen der Form an sämtlichen Positionen zu erreichen. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Konzeptes wird später in dieser Beschreibung beschrie ben.

(2) Bestimmen des Formschutzendpunktes durch das automatische Formver schlußkrafteinstellverfahren

Die ideale Position für den Schutzendpunkt ist die Position, in welcher die männ liche Form und die weibliche Form kurz davor sind, sich gegenseitig zu berühren, so daß selbst bei einem kleinen Fremdkörper, wie einem Filament, die Form in geeigneter Weise geschützt werden kann. Die exakte Position, an welcher die männliche Form mit der weiblichen Form in Berührung tritt, ist abhängig von der Formverschlußkraft. Ein Einstellverfahren für die Formverschlußkraft ist offenbart durch das US-Patent Nr. 5,370,524 vom selben Anmelder, welches verwendet werden kann zum Bestimmen der Beziehung der Formverschlußkraft mit Bezug auf die Position der bewegbaren Platte (oder der Kugelschraubenmutter). Mittels des Einstellverfahrens kann der Endpunkt zum Formschützen automatisch eingestellt werden durch den Steuerer bzw. die Steuerung, wodurch der Betäti ger keine wiederholten Versuche für die Korrektureinstellung durchführen muß.

(3) Die Verwendung des adaptiven Hilfssteuersystemes zum schnellen und siche ren Verschließen der Form

Da das Hilfssteuersystem, angedacht gemäß der vorliegenden Erfindung, sensitiv im Ansprechen ist, wird keine Beschränkung auferlegt durch niedrige Geschwin digkeit wie in herkömmlichen Maschinen, welche hydraulische Systeme ver wenden. Wenn der restriktive Wert des Motorausganges eingestellt ist während aktuellem Betrieb der Maschine, würde jeglicher Fremdkörper, welcher die Bewegung verzögert, sofort reflektiert in dem Lastansprechen des Hilfssteuersy stemes, wodurch es dem System erlaubt wird, sofort eine Schutzwirkung durchzuführen. In diesem Fall kann der Motor eine geeignete Ausgabe erzeugen zum Aufrechterhalten der Bewegung der bewegbaren Platte bei konstanter Geschwindigkeit, wodurch ein sicherer Schutz für die Form bereitgestellt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen zum Schützen der Form mit einer im wesentlichen konstanten bzw. konsistenten Schutzkraft an jeglicher Position beim Entriegeln bzw. Öffnen der Form.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzu stellen zum Schützen der Form mit einer im wesentlichen konsistenten Schutz kraft an jeglichen Positionen beim Entriegeln bzw. Öffnen der Form.

Gemäß dem Vorangegangenen und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfin dung ist eine neue und verbesserte Vorrichtung und ein neues und verbessertes Verfahren zum Schützen von Formen beim Entriegeln bzw. Öffnen der Form bzw. Formen bereitgestellt.

Das Verfahren umfaßt die Schritte: (1) Verändern des restriktiven Wertes des Drehmomentes für den Hilfsmotor, um somit eine gleiche bzw. gleichmäßige Formschutzkraft zu erhalten; und (2) Berechnen der Beziehung zwischen Form verschlußkraft und der bewegbaren Platte, um dementsprechend einen Endpunkt zu bestimmen zum Schützen der Form gemäß einem Formverschlußkraftsein stellverfahren.

Die Vorrichtung umfaßt eine Steuereinrichtung bzw. einen Steuerer, gekuppelt mit einem Encoder, welcher digitale Daten erzeugt, welche repräsentativ für den Motorantriebsstrom sind, welcher erzeugt wird durch den Motorantreiber bzw. die Motorantriebseinrichtung. Der Steuerer erzeugt ein digitales Positionssteuer signal und ein digitales Motorstrombegrenzungssignal, basierend auf der Posi tion, der Geschwindigkeit und dem Strom, wie von dem Motor erfaßt. Das digitale Positionssteuersignal und das digitale Motorstrombegrenzungssignal werden nachfolgend umgewandelt in eine analoge Form und an die Antriebsein richtung gesendet, so daß die Antriebseinrichtung entsprechend den Motor antreibt, um eine entsprechende formschützende Kraft zu erzeugen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann vollständiger verstanden werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Hebeltyp klemmeinheit, welche durch ein hydraulisches System angetrieben ist.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm, welches die Merkmale der Kipp verbindung darlegt.

Fig. 3 ist ein Graph, welcher die charakteristischen Plots- bzw. Auftragun gen der vorliegenden Erfindung und der herkömmlichen Vorrichtung zeigt.

Fig. 4 ist ein Graph, welcher einen charakteristischen Plot bzw. eine charakteristische Auftragung der Geschwindigkeit gegenüber der Position der Kugelschraubenmutter zeigt, wie erreicht gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 5 ist ein Graph, welcher eine charakteristische Auftragung der Motor antriebstromausgabe bzw. des -ausganges gegen die Position der Kugelschraubenmutter gemäß Fig. 4 unter normaler Wirkungs bedingung zeigt.

Fig. 6 ist ein Graph, welcher theoretische Aufzeichnungen der Eingangs kraft zum Antreiben der Kugelschraubenmutter gegen die Position der Kugelschraubenmutter zeigt.

Fig. 7 zeigt eine Aufrißansicht einer motorangetriebenen Klemmeinheit.

Fig. 8 zeigt eine Aufrißansicht einer motorangetriebenen Klemmeinheit, in welcher die bewegbare Platte zu einer anderen Position bewegt ist.

Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, welches das Steuersystem der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 10A und B sind Flußdiagramme, welche die Verfahrensschritte des adaptiven Einstellens des Schutzes der Form gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 11 ist ein Graph, welcher eine charakteristische Auftragung der Ge schwindigkeit gegenüber der Position der Kugelschraubenmutter zeigt, und zwar erreicht durch fünfmalige Verschlußwirkung gemäß den betätigereingestellten Bedingungen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12 ist ein Graph, welcher eine charakteristische Auftragung des Motor antriebsausgangsstromes gegenüber der Position der Kugelschrau benmutter zeigt, und zwar erreicht durch fünfmalige Verschlußwir kung gemäß den betätigereingestellten Bedingungen der vorliegen den Erfindung.

Fig. 13 ist ein Graph, welcher eine charakteristische Auftragung des Motor antriebsausgangsstromes gegenüber der Position der Kugelschrau benmutter zeigt, und zwar erreicht durch eine ausreichende Ver schlußwirkung gemäß dem adaptiven Einstellschutz der vorliegen den Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 7 und 8 zeigen die motorangetriebene Klemmeinheit gemäß der vor liegenden Erfindung, in welcher die bewegbare Platte 5 mit der Heckplatte 3 mittels eines nach außen biegenden bzw. beugenden Kippmechanismus 6 verbunden ist, und welche angetrieben wird durch einen Hilfs- bzw. Servomotor 25 (schematisch in Fig. 9 gezeigt), welcher an der Heckplatte 3 montiert ist. Die Antriebskraft von dem Hilfsmotor 25 wird über ein Passivrad 8, eine Kugel schraube 9 und eine Kugelschraubenmutter 10 zu dem Kippmechanismus 6 übertragen, um somit den Kippmechanismus 6 anzutreiben, um die Form zu öffnen oder zu schließen bzw. um die Form zu verriegeln oder zu entriegeln.

Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, welches das Steuersystem der Vorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche umfaßt einen Encoder 24, welcher die Position und die Geschwindigkeit des Hilfsmotors 25 erfaßt und diese in eine digitale Form wandelt, welche über eine Signalleitung 29 über tragen wird. Der Block, welcher mit dem Bezugszeichen 12 beschriftet ist, zeigt die Schaltungsstruktur einer Motorantriebseinrichtung, welche das Rückkopp lungssignal über die Signalleitung 29 von dem Encoder 24 empfängt, um somit einen Antriebsstrom für den Hilfsmotor 25 zu erzeugen. Der Motorantreiber bzw. die Motorantriebseinrichtung 12 ist gebildet aus einem Geschwindigkeitsschlau fenkompensator 18, einer Strombegrenzungsschaltung 19, einem Stromsch laufen- bzw. Maschenkompensator 20, einem Verstärker 21, einem Stromsensor 22 und einem Frequenz-zu-Spannungs-Wandler 23. Der Block, welcher mit dem Bezugszeichen 11 beschriftet ist, zeigt die Schaltungsstruktur eines PC-basieren den Steuerers, welcher als Hauptsteuereinheit für die Motorantriebs-Klemm einheit dient. Der Steuerer 11 ist in der Lage, ein Positionssteuersignal 26 und ein Motorstrombegrenzungssignal 27 zu erzeugen, und zwar gemäß dem Steuer verfahren für den Formverschlußmechanismus. Das Positionssteuersignal 26 wird in Folge verarbeitet durch einen Positionsfehlerzähler 14 und einen Posi tionsschlaufenkompensator 15. Die Ausgabe bzw. der Ausgang des Positions schlaufenkompensators 15, welcher in digitaler Form vorliegt, wird gewandelt bzw. umgewandelt durch einen Digital-zu-Analog(D/A)-Wandler 16 zu einem analogen Signal, welches nachfolgend empfangen wird durch die Motorantriebs einrichtung 12. Das Motorstrombegrenzungssignal 27, welches ebenfalls in digitaler Form vorliegt, wird gewandelt durch einen D/A-Wandler 13 in ein analoges Signal, welcher nachfolgend empfangen wird von der Strombegren zungsschaltung 19 in der Motorantriebseinrichtung 12. Ferner umfaßt der Steuerer 11 einen Analog-Digital(A/D)-Wandler 17 zum Wandeln des Ausgangs motorantriebsstromes von der Motorantriebseinrichtung 12, welche erfaßt wird durch den Stromsensor 22, und zwar in ein digitales Signal mit dem Namen I- Monitor 28, welches verwendet wird für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, um den Wert des Begrenzungsstromes entsprechend einzustellen.

Fig. 10A und Fig. 10B sind Flußdiagramme, welche die Verfahrensschritte zeigen, welche in dem Verfahren umfaßt sind, welches durch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, zum adaptiven Einstellen der Klemmeinheit für Schutzzwecke.

In dem ersten Schritt S1 stellt der Benutzer Parameter bezüglich Geschwindig keiten, Schaltposition und Formschützsensitivität (S₁%) für die Vorrichtung ein zum Durchführen einer adaptiven Einstellung für die Formverschlußwirkung. Der Wert von S₁ entspricht dem Pegel der Antriebskraft des Motors. Der Verwender kann S₁ mit einem Wert einstellen zum zuverlässigen Einstellen, welcher es nicht veranlassen würde, daß die Vorrichtung einen normalen Betrieb als abnormal fehleinschätzt, und ebenfalls zum sicheren Schutz, welcher die Formbefestigung schützen würde, wann immer ein Fremdkörper sich unter geringer Last bzw. Belastung befindet.

In dem nachfolgenden Schritt S2 wird die Formverschlußwirkung für m Mal getestet. Während dem Test basiert die Geschwindigkeit auf der benutzerspezifi zierten Eingabe in dem ersten Schritt S1, und der Steuerer liefert eine größere restriktive Ausgabe zu dem Motor (die restriktive Ausgabe bzw. der restriktive Ausgang ist voreingestellt über einen eingebauten bzw. vorab eingestellten Wert, welcher normalen Betrieb unter jeglichen Bedingungen sichern würde). Die m Male des Testes können willkürlich eingestellt werden, basierend auf der Bedingung der Maschine.

In dem nachfolgenden Schritt S3 wird die Bedingung der Formverschlußwirkung aufgezeichnet und analysiert. Während den m-Malen des Testes erfaßt der Steuerer das Ansprechen bzw. die Antwort des Motorausgangsstromes gegen über der Geschwindigkeit (oder dem Positionsfehlerzähler). Wenn sämtliche m- Male des Testes normal sind und die Veränderung des Stromes ΔI und die Ver änderung der Geschwindigkeit ΔV an jeder Position aufrechterhalten wird in nerhalb akzeptabler Bereiche (d. h. ΔI < ε_i, ΔV < ε_V) wird das Verfahren wei tergeführt mit dem Schritt S5; andererseits, wenn eine der Bedingungen ΔI < ε_i, und ΔV < ε_V nicht erfüllt ist, schreitet das Verfahren fort mit dem Schritt S4, in welchem die Vorrichtung ein Alarmsignal erzeugt, um somit technisches Personal darauf hinzuweisen, daß die Maschine zu inspizieren ist, um jegliche Probleme zu beheben, umfassend Modifizieren der Einstellungen und Prüfen der Stabilität der Strom- bzw. Leistungsquelle. Nachfolgend kehrt das Verfahren zum Schritt S1 zurück, um die vorangegangenen Schritte erneut zu beginnen. In dieser Ausführungsform, wenn der Benutzer die Formverschlußgeschwindigkeit als jene einstellt, welche in Fig. 4 gezeigt ist, so wird nach dem fünften Test die Geschwindigkeitsveränderung bzw. -Variation (Fig. 11) und die Motoraus gangsvariation bzw. -veränderung (Fig. 12) jeweils einen Fehler von 5% in der Stabilität nicht überschreiten. Die hohe Stabilität würde sensitives Ansprechen zum Schützen der Form erlauben, wodurch der Sicherheitsfaktor der Maschine erhöht ist.

Im Schritt S5 stellt der Steuerer adaptiv den restriktiven Motorausgangsstrom ein. Nachdem die Zuverlässigkeit der Formverschlußwirkung nach m Testläufen bestätigt ist, wird der maximale Strompegel, welcher erzeugt wurde während den m Testläufen, als Basis für den restriktiven Strom verwendet, d. h.

I₀(s) = (i₀(s_i)) = max (i_m(s_i))

und die Sensitivität S₁%, welche durch den Betätiger eingegeben wurde, wird verwendet zum Einstellen des gewünschten restriktiven Stromes I(s), d. h.

I(s) = I₀(s) × (1 + S₁%).

Wenn z. B. S₁% eingestellt ist auf 7,5%, wird der restriktive Strom zu dem Motor so verlaufen, wie er gepunktet aufgetragen in Fig. 13 gezeigt ist.

Des weiteren ist der Steuerer bereitgestellt mit einem Kriterium zur Beurteilung von abnormalen Bedingungen. Eine Betriebsperiode, ein Fehler in der Geschwin digkeit und ein Positionsfehlerzähler können verwendet werden als Basis für die Beurteilung von abnormalen Bedingungen. In der bevorzugten Ausführungsform wird der minimale Geschwindigkeitspegel, welcher erreicht wurde während den m Testläufen, als Basis genommen für die Beurteilung von abnormalen Bedingun gen, d. h.

V₀(s) = V₀(s_i) = min (V_m(s_i))

wobei die Geschwindigkeit V₀(s) einzustellen ist gemäß der folgenden Gleichung:

V(s) = V₀(s_i) × (1 - S₂%)

worin S₂ ein adaptiv korrigierter Parameter ist. Mit dieser Einstellung ist der Steuerer bzw. die Steuereinrichtung in der Lage, eine schützende alarmierende Wirkung durchzuführen, wenn die aktuelle Geschwindigkeit in der Maschine niedriger ist als die erfaßte V(s).

Während der Formverschlußwirkung, wenn die männliche Form in Kontakt mit der weiblichen Form tritt, wird die Ausgabe bzw. der Ausgang des Motors nicht nur verwendet zum Wirken gegen die Reibungskraft des Motors, sondern ver anlaßt in den meisten Fällen die Bildung einer Selbstverschluß- bzw. einer selbst hemmenden Kraft, welche Verformung der mechanischen Teile (z. B. die Verbin dungsstangen 4 der Maschine) veranlaßt. Dementsprechend ist der Endpunkt des Schutzes an der Position, wo die männliche und die weibliche Form sich berühren, wobei sie keiner Kraft unterliegen. Gemäß dem Formverschlußkraftein stellverfahren, welches in dem US-Patent Nr. 5,370,524 vom selben Anmelder offenbart ist, ist der Steuerer in der Lage, direkt den Endpunkt zu bestimmen, wodurch das technische Personal entlastet wird bezüglich der Bestimmung desselben durch wiederholtes Testen.

In dem Schritt S6, wenn die Geschwindigkeit des Verschließens der Form niedriger ist als V(s), nachdem die vorangegangene adaptive Einstellung zum Formschützen vollendet ist, wird der Steuerer unmittelbar die Motorausgabe derart abschwächen, daß die Form geschützt wird, während der Antriebsstrom des Motors durch I(s) festgelegt ist. Daher kann die Form in geeigneter Weise geschützt werden, und zwar unabhängig von der Dicke des Fremdkörpers.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwen den kontinuierlich variable bzw. veränderbare Motorausgaben in Verbindung mit mechanischen Merkmalen des Kippmechanismus zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen konstanten Formschutzkraft an sämtlichen Positionen. Des weite ren kann die Formschutzkraft adaptiv eingestellt werden mit Bezug auf die unter schiedlichen Typen von Formen und die Bewegungsbedingungen, so daß die Form in geeigneter Weise geschützt werden kann, wann immer abnormale Bedingung während der Formverschlußwirkung auftritt. Die Motorausgabe wird somit nicht ungeeignet erhöht auf einen hohen Pegel, welcher die Form, die Maschine oder sogar den Betätiger beschädigen könnte. Die Nachteile gemäß dem Stand der Technik sind somit eliminiert.

Des weiteren, in anderen Ausführungsformen kann die restriktive Motorausgabe direkt gewandelt werden in ein Antriebsdrehmoment für den Motor unter Dreh momentmodus. Dies erlaubt den Schutz an Teilen des Formverschlußlaufes oder über die Gesamtheit desselben. Das kontinuierlich variable restriktive Motor ausgangsschema, welches durch die vorliegende Erfindung verwendet wird, kann ebenfalls verwendet werden an einer elektromotorbetriebenen Einzelhebel klemmeinheit und Schaukelklemmeinheiten. Ferner kann das kontinuierliche variable restriktive Ausgangsschema modifiziert werden zu einem Mehrschritt formschutzschema. Der Endpunkt zum Schützen kann ebenfalls eingestellt werden durch den Betätiger anstelle der Kontaktposition, welche automatisch erfaßt wird durch die Maschine. Neben Spritzgußmaschinen kann die vorliegende Erfindung ebenfalls verwendet werden für andere Typen von kippmechanis musbasierenden Formbefestigungen, wie z. B. Matrizengußmaschinen oder automatische Form- bzw. Gußmaschinen und dergleichen.

Die vorliegende Erfindung wurde hierin mit beispielhaften bevorzugten Ausfüh rungsformen beschrieben. Jedoch ist es zu verstehen, daß der Umfang der vor liegenden Erfindung nicht auf die offenbarten bevorzugten Ausführungsformen beschränkt zu sein braucht. Ganz im Gegensatz ist es beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen mit dem Umfang abzudecken, wel cher in den folgenden beigefügten Ansprüchen definiert ist. Der Umfang der Ansprüche sollte betrachtet werden in der breitesten Interpretation, um somit sämtliche solcher Modifikationen und ähnliche Anordnung zu umfassen.

Claims

1. Verfahren zur Verwendung mit einer Hebeltypklemmeinheit zum Form schützen, umfassend die Schritte:

(1) Verändern des restriktiven Wertes des Drehmomentes für den Hilfs motor, um somit eine optimale Formschutzkraft zu erhalten; und
(2) Berechnen der Beziehung zwischen einer Formverschlußkraft und einer bewegbaren Platte, um entsprechend einen Endpunkt zum Schützen der Form gemäß einem Formverschlußkrafteinstellverfah ren zu bestimmen.

2. Verfahren zur Verwendung mit einer Hebeltypklemmeinheit zum Form schützen, umfassend die Schritte:

(1) Verändern des restriktiven Wertes des Drehmomentes für den Hilfs motor, um somit eine optimale Formschutzkraft zu erhalten; und
(2) Berechnen der Beziehung zwischen Formverschlußkraft und einer Kugelschraubenmutter, um entsprechend einen Endpunkt zum Formschützen gemäß einem Formverschlußkrafteinstellverfahren zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem in dem ersten Schritt der restriktive Wert für den Drehmoment des Motors erhalten wird durch den folgenden Schritt: Berechnen der folgenden Gleichung:Fin(s) × K(s) = Foutworins die Position der Kugelschraubenmutter ist;
Fout die Kraft ist, welche erforderlich ist, um die bewegbare Platte bei einer gewünschten Geschwindigkeit zu bewegen;
K(s) der Mechanismusvorteil des Kippmechanismus ist, welcher sich mit Bezug auf die Position s der Kugelschraubenmutter verändert; und
Fin(s) die Antriebskraft ist, welche durch den Motor erzeugt ist;um somit Fout bei einem konstanten Wert aufrechtzuerhalten unter Be rechnung der folgenden Gleichung: worinV_A die Geschwindigkeit der bewegbaren Platte ist;
V_D die Geschwindigkeit der Kugelschraubenmutter ist;
b die Länge eines Heckarmes ist;
c die Länge eines zweiten Heckarmes ist;
θ der axiale Winkel des Heckarmes mit Bezug auf die Achse ist;
Φ der Winkel zwischen einem Antriebsarm und der Kugelschraube ist;
β der axiale Winkel eines Frontarmes mit Bezug auf die Achse ist;
und
θ′ = α + θ, wobei
α der Winkel des zweiten Heckarmes ist;um entsprechend der Motorausgabe Fin(s) an jeder Position zu berechnen, wobei schließlich der Betätiger ein adaptives Korrekturverhältnis durch aktuellen Betrieb einstellt, welcher erfülltF′in(s) = Fin(s) × (1 + C₁%)worinF′in(s) die aktuelle restriktive Kraft ist;
Fin(s) die theoretische restriktive Kraft ist; und
C₁% der betätigereingestellte Korrekturfaktor ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in welchem der erste Schritt des weiteren die Schritte umfaßt:

(S1) Ermöglichen der Betätigereinstellung von Parametern der Geschwin digkeiten, Schaltposition und Formschutzsensitivität (S₁%);
(S2) Durchführen eines Testes der Formklemmwirkung für m Male bzw. Läufe;
(S3) Aufzeichnen und Analysieren der Bedingung der Formverschlußwir kung, wenn sämtliche der m Testläufe normal sind, und die Ver änderung des Stromes I und die Veränderung der Geschwindigkeit V an jeder Position aufrechterhalten werden innerhalb akzeptabler Bereiche (ΔI < ε_i,ΔV < ε_v),wonach der Schritt (S5) nachfolgend ausge führt wird, und wobei anderwärtig der Schritt (S4) nachfolgend ausgeführt wird;
(S4) Erzeugen eines Alarmsignales, um somit den Betätiger darauf hin zuweisen, die Maschine zu inspizieren, und dann Rückkehren zum Schritt (S1);
(S5) Veranlassen, daß der Steuerer adaptiv den motorausgangsrestrikti ven Strom einstellt, nachdem die Zuverlässigkeit der Formver schlußwirkung bestätigt wurde nach m Testläufen, wobei der maximale Strompegel, welcher erzeugt wurde während den m Testläufen, genommen wird als eine Basis für den restriktiven Strom, wie repräsentiert gemäß der folgenden Beziehung: I₀(s) = (i₀(s_i)) = max (i_m(s_i))wobei die Sensitivität S₁%, welche durch den Betätiger eingestellt ist, verwendet wird zum Einstellen des gewünschten restriktiven Stromes I(s),I(s) = I₀(s) × (1 + S₁%),wobei die Steuereinrichtung bereitgestellt ist mit einem Kriterium zur Beurteilung von abvormalen Bedingungen, welche umfassen Betriebsperiode, Fehler in der Geschwindigkeit und dem Positions fehlerzähler als Punkte der Kriterien der Beurteilung von abnormalen Bedingungen;
wobei der minimale Geschwindigkeitspegel, welcher erreicht wurde während den m Testläufen, genommen wird als eine Basis für die Beurteilung von abnormalen Bedingungen gemäß der folgenden Beziehung:V₀(s) = V₀(s_i) = min(V_m(S_i)),wobei die Geschwindigkeit V₀(s) eingestellt ist gemäß der folgen den Beziehung:V(s) = V₀(s_i) × (1 - S₂%)worin
S₂ ein adaptiv korrigierter Parameter ist;
wodurch die Steuereinrichtung in der Lage ist, eine schützende alarmierende Wirkung durchzuführen, wenn die aktuelle Geschwin digkeit in der Maschine niedriger ist als die erfaßte V(s).

5. Vorrichtung zum Formschützen bei einer Hebeltypklemmeinheit mit einer Frontplatte, einer Heckplatte, einer bewegbaren Platte, einem Kippmecha nismus, einer Kugelschraube, einer Kugelschraubenmutter, einem Hilfs motor und einem Encoder, wobei der Motor angetrieben ist durch eine Antriebseinrichtung, wobei die Vorrichtung umfaßt einen Steuerer, welcher mit dem Encoder gekoppelt ist, welcher digitale Daten erzeugt, repräsentativ für den Motorantriebsstrom, welcher durch die Motorantriebseinrichtung erzeugt wird; wobei der Steuerer ein digita les Positionssteuersignal und ein digitales Motorstrombegrenzungssignal generiert, und zwar basierend auf der Position, der Geschwindigkeit und dem Strom, von dem Motor erfaßt, wobei das digitale Positionssteuersi gnal und das digitale Motorstrombegrenzungssignal nachfolgend gewan delt werden in eine analoge Form, um nachfolgend zu der Antriebsein richtung gesendet zu werden, um entsprechend den Motor anzutreiben, um eine entsprechende Formschutzkraft zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Positionssteuersignal verarbeitet wird durch einen Positionsfehlerzähler und nachfolgend verstärkt und gewandelt wird in eine analoge Form, welche repräsentativ für ein Ge schwindigkeitssteuersignal für die Motorantriebseinrichtung ist.