DE19925302A1

DE19925302A1 - Verfahren zum sicheren Schließen der Schließeinheit einer Maschine für die Verarbeitung von spritzgießfähigem Material

Info

Publication number: DE19925302A1
Application number: DE1999125302
Authority: DE
Inventors: Harald Bleier; Willibald Warta; Friedrich Lehner
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: DE19925302C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Schließen der Schließeinheit (1) einer Maschine für die Verarbeitung von spritzgießfähigem Material, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, die aufweist: eine feste Werkzeugträgerplatte (2), die ein erstes Teil eines Spritzgießwerkzeugs (3) trägt, eine bewegliche Werkzeugträgerplatte (4), die ein zweites Teil eines Spritzgießwerkzeugs (5) trägt, und Mittel (6) zum Verschieben der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) in Richtung auf die feste Werkzeugträgerplatte (2) entlang eines Weges (s), um das Spritzgießwerkzeug (3, 5) zu schließen, wobei die Mittel (6) einen elektrischen Servomotor (7) aufweisen, der von einer Maschinensteuerung (8) angesteuert wird. Erfindungsgemäß ist das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet: a) Vor dem Start des Produktionsbetriebes der Spritzgießmaschine: Messung des für das Bewegen der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) samt zweitem Teil des Spritzgießwerkzeugs (5) von der Offen-Position (s¶0¶) bis zur Geschlossen-Position (s¶1¶) erforderlichen Strombedarfs (I) des Servomotors (7) über dem Verschiebeweg (s) als Offset-Funktion und Abspeichern der gemessenen Werte (I = I(s)) in der Maschinensteuerung (8); b) Während des sich anschließenden Produktionsbetriebes der Spritzgießmaschine: Überwachen des während des Bewegens der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) von der Offen-Position (s¶0¶) bis zur Geschlossen-Position (s¶1¶) benötigten Strombedarfs (I) des Servomotors (7) ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Schließen der Schließeinheit einer Maschine für die Verarbeitung von spritzgießfähi gem Material, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, die aufweist:

- eine feste Werkzeugträgerplatte, die ein erstes Teil eines Spritzgießwerkzeugs trägt,
- eine bewegliche Werkzeugträgerplatte, die ein zweites Teil eines Spritzgießwerkzeugs trägt, und
- Mittel zum Verschieben der beweglichen Werkzeugträger platte in Richtung auf die feste Werkzeugträgerplatte entlang eines Weges, um das Spritzgießwerkzeug zu schließen, wobei die Mittel einen elektrischen Servomotor aufweisen, der von einer Maschinensteuerung angesteuert wird.

Spritzgießmaschinen-Schließvorrichtungen der genannten Gattung sind bekannt. Dabei werden zunehmend die genannten elektrischen Schließeinheiten eingesetzt, da diese sich durch eine verbesserte Be triebsweise - verglichen mit den ansonsten bekannten hydraulischen Schließeinheiten - auszeichnen: Elektrische Schließeinheiten können sehr präzise gesteuert werden, und sie sind sehr umweltfreundlich; sie eignen sich auch speziell für den Einsatz unter Reinraumbedingungen. Des weiteren ermöglicht die elektrische Schließeinheit eine gute Re produzierbarkeit und Regelbarkeit des Spritzgießvorgangs.

Ein bekanntes Problem bei Schließeinheiten insbesondere von Kunst stoff-Spritzgießmaschinen besteht darin, daß nie mit völliger Sicherheit garantiert werden kann, daß ein fertig gespritztes Formteil ordnungs gemäß aus dem Werkzeugbereich entfernt ist, bevor die Schließeinheit - als Vorbereitung auf den nächsten Spritzgießzyklus - wieder ge schlossen wird. Im Falle dessen, daß sich noch ein Formteil im Werk zeugbereich befindet, wenn das Werkzeug schließt, muß befürchtet werden, daß das Werkzeug beim Schließen mit "eingeklemmtem" Teil beschädigt wird, was entsprechende wirtschaftliche Nachteile bedingt.

Bei hydraulischen Spritzgießvorrichtungen wird versucht, dem dadurch Rechnung zu tragen, daß der Hydraulikdruck beim Schließen herabge setzt wird, so daß im Falle des Einklemmens eines Teils kein allzu gro ßer Schaden am Werkzeug entsteht. In analoger Weise wird bei elektri schen Schließvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik mit herab gesetztem Motorstrom gearbeitet.

In letzterem Falle kommt es jedoch aufgrund des folgenden Umstands zu Problemen: Wird ein sich noch versehentlich im Werkzeugraum be findliches Formteil eingeklemmt, registriert die Maschinensteuerung möglicherweise ein ungewöhnliches Ansteigen des Motorstromes, so daß eine Notabschaltung eingeleitet werden kann. Allerdings steht auf grund der Strombegrenzung lediglich ein begrenztes Motorbremsmo ment zur Verfügung, um die sich in Bewegung befindliche bewegliche Werkzeugträgerplatte samt Werkzeughälfte abzubremsen. Die dadurch bedingte Bremszeit ist häufig zu groß, so daß trotz der Herabsetzung des Motorstromes eine Beschädigung am Werkzeug auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren für eine gattungsgemäße Werkzeugschließeinheit bereitzustel len, die diesen Mangel behebt. Es soll also eine effiziente Überwa chung des Schließvorganges sichergestellt werden und im Notfalle eine sofortige Stillsetzung der Schließvorrichtung, so daß eine Beschädi gung des Werkzeugs verhindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Vor dem Start des Produktionsbetriebes der Spritzgießma schine: Messung des für das Bewegen der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) samt zweiten Teil des Spritzgieß werkzeugs (5) von der Offen-Position (s₀) bis zur Geschlos sen-Position (s₁) erforderlichen Strombedarfs (I) des Servo motors (7) über dem Verschiebeweg (s) als Offset-Funktion und Abspeichern der gemessenen Werte (I = I(s)) in der Ma schinensteuerung (8);
b) Während des sich anschließenden Produktionsbetriebes der Spritzgießmaschine: Überwachen des während des Bewegens der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) von der Offen- Position (s₀) bis zur Geschlossen-Position (s₁) benötigten Strombedarfs (I) des Servomotors (7) über dem Verschiebe weg (s);
c) Umgehende Unterbrechung der Bewegung der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4), sobald der benötigte Strombe darf (I) des Servomotors (7) über dem für die jeweilige Posi tion (s) gemessenen Offsetwertes liegt, wobei eine vorher de finierte Toleranzgrenze (F) berücksichtigt wird.

Kerngedanke der Erfindung ist demnach, daß es - im Unterschied zu den Lösungen, die im Stand der Technik bekannt sind - zu keiner Strombegrenzung für den Schließvorgang kommt; es wird vielmehr stets mit voller Stromversorgung gearbeitet. Um jedoch sicherzustellen, daß eine effiziente Überwachung des Schließvorgangs erfolgt, wird vorgesehen, daß vor dem Betrieb der Spritzgießmaschine ein typischer Offset als "Fingerabdruck" der Schließeinheit in der Steuerung hinter legt wird, mit dem jeder Schließvorgang im Betrieb simultan vergli chen wird. In diesen "Fingerabdruck" gehen auch sämtliche Reibungs effekte ein, die sich beim Verschieben der beweglichen Werkzeugträ gerplatte ergeben. Bei Abweichungen, die über einen vorgegebenen Grenzwert hinausgehen, kommt es zur Notabschaltung der Schließein heit, wofür jedoch unter Ausnutzung der Eigenschaften moderner Um richter der Betriebsstrom (Bremsstrom) keineswegs begrenzt wird. Da Ströme der Momentenentwicklung direkt proportional gesetzt sind und für das Schließen des Werkzeuges positive Momente erforderlich sind, werden somit auch positive Ströme eingesetzt. Für den Bremsvorgang werden jedoch negative Momente benötigt, es wird also ein negativer Strom eingesetzt. Für den Bremsvorgang sind die Ströme und somit das Bremsmoment jedoch nicht begrenzt.

Mit diesem Vorgehen ist ein verbesserter Schutz des Werkzeugs vor ungewöhnlichen Betriebszuständen möglich.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Toleranz grenze definiert wird als gemessener Offsetwert multipliziert mit einem Faktor (F) größer als 1. Dieser Faktor (F) kann zwischen 1,05 und 1,3 liegen.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß für die umgehende Unterbre chung der maximal mögliche Bremsstrom (I_max) verwendet wird.

Da gewisse Schwankungen des Stromverlaufs über dem Weg nicht zu vermeiden sind, ist des weiteren vorgesehen, daß für die Bestimmung der Offset-Funktion (I = I(s)) eine Vielzahl von Schließvorgängen ge messen werden und eine daraus gemittelte Funktion in der Maschinen steuerung (8) abgespeichert wird. Damit wird eine verbesserte statisti sche Sicherheit erreicht.

Das Verfahren wird besonders vorteilhaft angewendet, wenn der Ser vomotor (7) ein digital angesteuerter Elektromotor ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch die Schließvorrichtung einer Spritz gießmaschine, in

Fig. 2 ist der Verlauf des vom Motor aufgenommen Stromes über dem Schließweg dargestellt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Schließeinheit 1 zu sehen. Mit einem Ma schinenbett 9 ist eine feste Werkzeugträgerplatte 2 und eine Stirnplat te 10 fest verbunden. Zwischen fester Werkzeugträgerplatte 2 und Stirnplatte 10 ist eine bewegliche Werkzeugträgerplatte 4 angeordnet. Feste und bewegliche Werkzeugträgerplatte tragen jeweils eine Hälfte eines Spritzgießwerkzeugs 3, 5.

Um das Werkzeug 3, 5 zu schließen und zu öffnen, sind Verschiebe mittel 6 vorgesehen. Es handelt sich dabei um eine Spindel, die mit ei ner motorangetriebenen Mutter zusammenwirkt. Zum Einsatz kommt dabei ein digital angesteuerter Servomotor 7. Mit ihm kann eine präzise Bewegung der Platte 4 bewerkstelligt werden.

Die dabei vom Motor 7 aufgebrachte Schließkraft ist über den mecha nischen Spindel-Mutter-Antrieb direkt proportional zum Motorstrom I. Dieser wird von der Maschinensteuerung 8 überwacht bzw. pro grammgemäß vorgegeben.

Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 4 ist samt Werkzeughälfte 5 von einer Offen-Position s₀ bis zu einer Geschlossen-Position s₁ zu be wegen. Über dem Verschiebeweg s ist dabei eine gewisse Kraft aufzu bringen, die insbesondere durch die vorhandene Reibung des Systems bedingt ist. Somit ist auch ein entsprechender Motorstrom I nötig, um die Bewegung auszuführen.

Erfindungsgemäß wird vor dem eigentlichen Betrieb der Spritzgießvor richtung zunächst ein Offset aufgenommen: Dabei wird nach entspre chender Montage des Spritzgießwerkzeugs der vom Motor für ein ord nungsgemäßes Schließen erforderliche Strom I über dem Schließweg s von s₀ bis s₁ aufgenommen.

Die so ermittelte Funktion I = I(s) ist in Fig. 2 als Kurve I₁ dargestellt. Um auch statistische Streuungen zu erfassen, wird sinnvollerweise eine gewisse Anzahl von ordnungsgemäßen Schließvorgängen aufgenom men, beispielsweise 10 Schließvorgänge. Dann wird der Mittelwert der gemessenen Werte ermittelt und die entsprechende Funktion I = I(s) in der Maschinensteuerung 8 hinterlegt.

Für die weitere Verfahrensweise wird die Funktion I = I(s) mit einem konstanten Vergrößerungsfaktor F multipliziert, der beispielsweise 1,2 betragen kann. Das bedeutet, daß die gemessene Stromfunktion um 20% "vergrößert" wird, womit sichergestellt ist, daß auch noch in einem Streubereich von 20% von einem ordnungsgemäßen Betriebszustand ausgegangen werden kann. Die sich dann ergebende Stromfunktion ist in Fig. 2 mit I₂ bezeichnet.

Beim Produktionsbetrieb wird dann eine ständige Überwachung des Stromes I des Motors 7 vorgenommen und ein Vergleich mit den je weiligen gespeicherten Werten gemäß der Funktion I₂. Falls ein höhe rer Strom I als Funktion des Schließweges s beobachtet wird, ist auf ein versehentlich eingeklemmtes Formteil zu schließen; daraufhin veran laßt die Maschinensteuerung 8 den Stop der Schließbewegung. Eine Wiederholung des Vorganges kann über die Steuerung vorgesehen werden.

Die bewegliche Werkzeugträgerplatte 4 mit der sich daran befindlichen Werkzeughälfte 5 wird dann maximal abgebremst, was über den Motor 7 erfolgt, der mit maximalem Bremsstrom I_max erfolgt. Damit wird das größtmögliche Bremsmoment erzeugt.

Die Funktion, also der Verlauf der Stromaufnahme, kann auch zur Ver anlassung von Wartungsarbeiten herangezogen werden. Hierzu wird beispielsweise die Differenz der beiden Flächenintegrale

als Kriterium herangezogen, um zwischen erhöhter Reibung oder ei nem eingeklemmten Formteil zu unterscheiden.

Bezugszeichenliste

1

Schließeinheit

2

feste Werkzeugträgerplatte

3

erstes Teil eines Spritzgießwerkzeugs

4

bewegliche Werkzeugträgerplatte

5

zweites Teil eines Spritzgießwerkzeugs

6

Mittel zum Verschieben

7

elektrischer Servomotor

8

Maschinensteuerung

9

Maschinenbett

10

Stirnplatte
s Schließweg des Werkzeugs

3

,

5

s₀

Offen-Position des Werkzeugs

3

,

5

s1 Geschlossen-Position des Werkzeugs

3

,

5

I Strombedarf des Motors

7

I = I(s) Strom als Funktion des Schließweges
I_max

maximal möglicher Bremsstrom
F Faktor
I1gemessene Funktion
I2mit Faktor F multiplizierte Funktion I1

Claims

1. Verfahren zum sicheren Schließen der Schließeinheit (1) einer Maschine für die Verarbeitung von spritzgießfähigem Material, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, die aufweist:

1. eine feste Werkzeugträgerplatte (2), die ein erstes Teil eines Spritzgießwerkzeugs (3) trägt,
2. eine bewegliche Werkzeugträgerplatte (4), die ein zweites Teil eines Spritzgießwerkzeugs (5) trägt, und
3. Mittel (6) zum Verschieben der beweglichen Werkzeugträ gerplatte (4) in Richtung auf die feste Werkzeugträl; erplat te (2) entlang eines Weges (s), um das Spritzgießwerkzeug (3, 5) zu schließen, wobei die Mittel (6) einen elektrischen Servomotor (7) aufweisen, der von einer Maschinensteue rung (8) angesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Vor dem Start des Produktionsbetriebes der Spritzgieß maschine: Messung des für das Bewegen der bewegli chen Werkzeugträgerplatte (4) samt zweiten Teil des Spritzgießwerkzeugs (5) von der Offen-Position (s₀) bis zur Geschlossen-Position (s₁) erforderlichen Strombe darfs (I) des Servomotors (7) über dem Verschiebeweg (s) als Offset-Funktion und Abspeichern der gemessenen Werte (I = I(s)) in der Maschinensteuerung (8);
b) Während des sich anschließenden Produktionsbetriebes der Spritzgießmaschine: Überwachen des während des Bewegens der beweglichen Werkzeugträgerplatte (4) von der Offen-Position (s₀) bis zur Geschlossen-Position (s₁) benötigten Strombedarfs (I) des Servomotors (T) über dem Verschiebeweg (s);
c) Umgehende Unterbrechung der Bewegung der bewegli chen Werkzeugträgerplatte (4), sobald der benötigte Strombedarf (I) des Servomotors (7) über dem für die jeweilige Position (s) gemessenen Offsetwertes liegt, wobei eine vorher definierte Toleranzgrenze (F) berück sichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Toleranzgrenze definiert wird als gemessener Offsetwert multi pliziert mit einem Faktor (F) größer als 1.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (F) zwischen 1,05 und 1,3 liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß für die umgehende Unterbrechung gemäß Schritt c) von Anspruch 1 der maximal mögliche Bremsstrom (I_max) ver wendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Bestimmung der Offset-Funktion (I = I(s)) gemäß Schritt a) gemäß Anspruch 1 eine Vielzahl von Schließ vorgängen gemessen werden und eine daraus gemittelte Funktion in der Maschinensteuerung (8) abgespeichert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Servomotor (7) ein digital angesteuerter Elek tromotor ist.