DE2210854A1

DE2210854A1 - Regelsystem fuer spritzgussmaschine

Info

Publication number: DE2210854A1
Application number: DE2210854A
Authority: DE
Inventors: James Edward Wheeler
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-11-01
Filing date: 1972-03-07
Publication date: 1973-05-10
Also published as: GB1372631A; NL7205070A; US3822057A; IT947707B; FR2158182B1; JPS4856751A; FR2158182A1; CA989500A

Description

Regelsystem für Spritzgußmaschine

Die vorlieg aide Erfin dang bezieht sich allgemein auf Regelungen für Spritzgußmaschinen und insbesondere auf Regelungen für Kunststoff-Spritzgußmaschinen, die das bei jedem Maschineneinsatz zur Verfügung stehende Volumen des Kunststoffes' automatisch derart einstellen, daß für eine richtige Kunststoffmenge gesorgt ist, so daß die Gußform vollständig gefüllt und für das richtige "Polster "gesorgt wird, d. h. für die richtige Menge über dasjenige Material hinaus, das zur Füllung der Gußform erforderlich ist.

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In der Ver gmgenheit wurden Spritzgußmaschinen dur.ch Handeinstellung gesteuert. V/ährend der Maschineneinrichtung zu Beginn wurden in Bezug auf verschiedene Steuervariable die Einstellungen empirisch vorgenommen, bis ein richtiges Teil erhalten wurde. Anschließende Arbeitsgänge erforderten eine konstante Beobachtung durch den Operateur um sicherzustellen, daß sich die verschiedenen Parameter j die den Gießvorgang insgesamt beeinflußen, nicht in einem derartigen Ausmaß ändern, daß die Qualität der betroffenen Teile schwerwiegend beeinträchtigt wird. Somit wird auf einfache Weise deutlich, daß die Einstellung zu Beginn und die konstante Beobachtung nicht nur eine große Zeit erforderten,

auch
sondern daß\ die Qualität der Teile im großen Maße abhängig war von der Erfahrung des jeweiligen Maschinenoperateurs. Mit der steigenden Verwendung von Spritzgußkunststoffen und den sich immer ausweiternden Typen der verwendeten Kunststoffe und desgleichen der starken Vermehrung der Maschinentypen ist es in steigendem Maße schwierig und auch teuer geworden, erfahrene Operateure für den Kunststoff-Spritzguß zu erhalten,

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine yer* besserte Regelung für eine Spritzgußmaschine zu schaffen.

Ferner beinhaltet die Erfindung eine Regelung, die es gestattet, daß der Operateur bei der Einrichtung zu Beginn Einstellungen der Maschine vornimmt und die verschiedenen Betriebskompenenten der Maschine durch anschließende Abtastung von Fehlern automatisch eingestellt werden, um richtig gegossene Teile zu erzeugen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Regelung für eine ; Spritzgußmaschine zu schaffen, die das Ausmaß des Fehlers im Spritzvolumen in einer Kunststoff-Spritzgußmaschine mit Schnecke automatisch abtastet und die Maschine gemäß dem abgetasteten , Fehler einstellt.

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Diese Aufgaten werden erfindungsgemäß durch eine Regelung für eine Spritzgußmaschine gelöst, in der bei jedem Arbeitsgang der Faschine ein Fehlerkorrektursignal erzeugt wird, das zur Einstellung der Faschine für anschließende Arbeitsgänge verwendet wird. Tn erster Linie können zwei Abtastmittel verwendet werden; das erste ist der Druck und das zweite ist die Geschwindigkeit der Schraube bzw. Schnecke, wenn diese hin- und herbewegt wird, um die Spritzform zu bilden. In beiden Fällen wird das Signal dazu verwendet, die Stellung der Schraube bzw. Schnecke für d3e nächste Applikation derart einzustellen, daß ein _i:rcßerer oder kleinerer Schuß Einspritzung erzeugt wird.

Die Frfindung wird nun mit weiteren Ferkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert,

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer typischen Kunststoff-Spritzgußmaschine in einer Betriebsrelation zur erfindungsgemäßen Regelung,

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung und zeigt die typische Beziehung zwischen der Stellung der in Fig. 1 gezeigten Maschinenschnecke im Vergleich zum Druck, der am Düsenende der Schnecke besteht.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung und zeigt die Stellung der in Fig. 1 gezeigten Faschinenschnecke im Vergleich zur Geschwindigkeit der Schnecke bei ihrer Hin- und Herbewegung.

In Fig. 1 ist eine Insgesamt mit der Fezugszahl 10 allgemein bezeichnete Spritzgußmaschine gezeigt, die einen Zylinder bzw. eine Trommel 12 mit einer in der Mitte verlaufenden Bohrung 13 aufweist. Eine D^üse 40, die einen geeigneten nicht gezeigten Ventilmechanismus enthält, ist am Ende des Zylinders 12 angeordnet.

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Der Zylinder 12 ist von zahlreichen Heizelementen I¹I umgeben, die durch eine geeignete Regelung 16 geregelt werden. Die Heizelemente 14 sind normalerweise elektrische Widerstandsheizelemente und haben in erster Linie den Zweck, den Zylinder 12 auf einer konstanten Temperatur zu halten, um die sichere Einhaltung der richtigen Temperatur des darin befindlichen Kunststoffes zu unterstützen. Die Heizelemente 1Ί sind durch die Heizregelung mit einer geeigneten Stromquelle verbunden, die nicht dargestellt ist. Innerhalb der Bohrung 13 des Zylinders 12 ist eine sich drehende Schraube oder Schnecke 18 angeordnet, die über geeignete Mittel, wie z. B. eine Welle 20 und ein Getriebe 22, mit einem Motor 2k verbunden ist, durch den die Schraube bzw. Schnecke um ihre Längsachse gedreht werden kann. Der Motor 2*4 wird von einer geeigneten, nicht gezeigten Quelle über eine die Drehzahl der Schnecke regelnde Einrichtung 26 erregt. Alle diese Vorrichtungen sind bekannt. Es sei Jedoch bemerkt, daß das tatsächliche Verfahren für die Drehwegung der Schnecke 18 hier zu Erläuterungszwecken vereinfacht dargestellt ist. Neben der Drehbewegung ist die Schnecke 18 für eine Hin- und Herbewegung entlang ihrer Längsachse ausgelegt. Die Mittel, durch die diese Bewegung erzielt wird, sind in einfacher Weise durch ein Hydrauliksystem dargestellt, das einen Zylinder 28 aufweist, in dem ein Kolben 30 angeordnet ist. Die Strömungsmittelmenge innerhalb des Zylinders 28 und der Druck dieses Strömungsmittels 1st eine Punktion einer

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Pumpe 32 die von/geeigneten Pumpregeleinrichtung 3^ geregelt wird. Wie in den vorhergehenden Fällen ist die Pumpenstromquelle der Einfachheit halber weggelassen.

Am rechten oder rückwärtigen Abschnitt der Schneckenmaschine ist ein Einfülltrichter 36 zum Einfüllen des Kunststoffmaterials, das gewöhnlich in Form von Kügelchen oder Pillen vorliegt, in den Zylinder angeordnet. Von dem Trichterende der Maschine aus wird der Kunststoff darch die Schneckenwirkung der sich drehenden Schraube zum vorderen Ende des Zylinders transportiert. Wie in

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der Technik allgemein üblich ,ist die Schraube bzw. Schnecke 18 derart ausgelegt, daß sie eine spiralförmige Gewindenut 39 aufweist, deren Tiefe von dem Trichterende der Schnecke in Richtung auf das Vorder- oder Düsenende abnimmt. Im Betrieb wandelt diese Konstruktion das Kunststoffmaterial in Kügelchen- oder Pillenform in eine flüssige Form oder, wie es noch üblicher ist, in eine Schmelze um. Die Potation der Schnecke, wenn diese das Kunststoffmaterial in Richtung auf das Düsenende der Maschine transportiert, erzeugt Scher- und Druckkräfte, die das KunststoffmaterJal erwärmen, und somit bewirken, daß dieses schmilzt.

Auf dem linken Ende der Schnecke befindet sich innerhalb der Bohrung des Zylinders ein Bereich 38, der als der Spritzvolumenbereich bekannt ist. In Fig. 1 ist die Schnecke in ihrer vordersten Stellung gezeigt. Unter der Drehwirkung der Schnecke wird Kunststoff in den Bereich 38 gedrückt. Wenn mehr und mehr Material in den Bereich gedrückt wird, drückt der dab, ei entstehende steigende Druck auf die Stirnfläche der Schnecke diese zurück (bei den in Fig. 1 gezeigten Relationen nach rechts). Wenn die Schnecke eine vorgeschriebene Stellung erreicht, wird die Drehbewegung der Schnecke angehalten, und die Differenz im Volumen des Bereiches 38 zwischen der vordersten oder Endstellung der Schnecke 18 und ihrer hinteren oder Anfangsstellung ist diejenige Menge des Kunststoffes, der für eine Injektion in eine Gußform 42 zur Verfügung steht, die neben der Düse HO angeordnet ist. Diese Verschiebung oder dieses Volumen ist als der "Schuß" oder das"Schieß- oder Spritzvolumen" bekannt. Wenn der richtige Schuß erreicht und die Schneckendrehung gestoppt worden 1st, wird der Schnecke, die nun als ein Kolben wirkt, eine lineare Vorwärtsbewegung gegeben, indem das Hydrauliksystem mit dem Kolben 30 und dem Zylinder 28 betätigt wird. Diese Linearbewegung spritzt den geschmolzenen Kunststoff in die Form.

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Die Materialmenge, die in der Bohrung 13 zurückbleibt, nachdem die Schnecke vollständig nach links bewegt worden ist, um den Kunststoff in die Form zu drücken, wird "Polster*¹ oder "Puffer" genannt. Wenn das Polster zu klein ist, wird die Gußform nicht vollständig gefüllt. Falls das Polster zu groß ist, besteht die Gefahr eines zu großen Druckes auf den Kunststoffirinerhalb der Gußform oder einer Teilerstarrung des Polsters, die die Qualität nachfolgend gegossener Teile beeinträchtigen würde. E,ε ist deshalb höchst wünschenswert, daß das richtige"Polster" beibehalten wird. Auf diese Aufgabe ist die vorliegende Erfindung gerichtet.

Bevor eine detaillierte Beschreibung des Regelabschnittes gemäß Fig. 1 beginnt, wird eine Erläuterung der Darstellung für wünschenswert gehalten. Alle Zweige sind als Signalzweige gezeigt, um entweder ein analoges oder digitales Signal gemäß der folgenden Beschreibung zu übertragen. Zusätzlich sei bemerkt, daß verschiedene Potentiometer dargestellt sin,dünd auch wenn keine Energieanschlüsse zu diesen Potentiometern dargestellt sind, so sind sie doch als an eine geeignetejStromquelle in bekannter Weise angeschlossen zu betrachten. Ferner sind zwar Potentiometer dargestellt. Sie sind aber als Vorrichtungen zu betrachten, die zur Erzeugung von Signalen veränderlicher Größe oder Menge gemäß ihren augenblicklichen Einstellungen ausgelegt sirid. In ^l diesem Sinne sind sie als Darstellung einer geeigneten Vorrichtung zu betrachten, die eine ähnliche Funktion ausüben kann. Der Einfachheit halber sind alle Signale als entweder positive oder negative Signale angegeben, wobei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß dies eine willkürliche Bezeichnung ist und die relativen Polaritäten auch umgekehrt sein könnten, daß die Signale andere spezielle V/erte bezüglich eines Bezugsnullpunktes haben könnten oder daß das System unter Verwendung von digitalen statt analogen Signalen ausgeführt werden könnte.

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Es wird nun näher auf Flg. 1 eingegangen. Die Regelschaltung weist ein Positionspotentiometer 50 mit einem Schleifer 51 auf, der durch eine geeignete mechanische Vorrichtung, die als ein Kabel 52 dargestellt ist, mit der Schnecke 18 verbunden 1st, so daß die Stellung oder Position des Potentiometerschleifers gemäß der Längsposition der Schnecke 18 bewegt wird. Dafür ist an der Schleiferklemme 5^ ein negatives Signal vorgesehen, dessen Größe proportional zur Stellung der Schnecke innerhalb der Bohrung des Zylinders 12 ist. Das Positionssig. Ί von der Klemme 5^ bildet ein Eingangssignal zu Jeder der drei Summierstellen 56, 58 und 60, Jede dieser Summierstellen hat ein zweites Eingangssignal, das auf entsprechende Weise von drei Potentiometern 62, 6¹* und 66 kommt. Die Potentiometer 62, 6h und 66 sind gemäß der folgenden Beschreibung von Hand einstellbar und liefern positive Signale bezüglich ihrer Summierstellen.

Es sei zunächst das unterste Potentiometer 66 betrachtet. Dieses Potentiometer wird als das für das "gewünschte Polster" sorgende Potentiometer bezeichnet und wird von Hand auf eine Stellung eingestellt, die derjenigen entspricht, die gemäß der Erfahrung des Operateurs oder gemäß dem festgelegten Verfahren als das gewünschte Polster für den bestimmten durchzuführenden Arbeitsgang gehalten wird. Das Potentiometer 66 liefert ein positives Signal an seine Summierstelle 60, so daß, wenn die Größe des Positionssignals 5*i gleich derjenigen des Potentiometers 66 ist, der Wert der Ausgangsgröße der Summlerstelle 60 null sein würde. In Jeder anderen Stellung hat die Ausgangsgröße der Summierstelle 60 einen gewissen definierten Wert, der entweder positiv oder negativ ist, und dieses Signal wird als ein Eingangssignal an eine I-Klemme eines integrierenden Abtast- und Haltestromkreises 68 geleitet. Dieser integrierende Abtast- und Haltestromkreis (read and hold circuit) besitzt einen bekannten Aufbau und bildet im wesentlichen einen Verstärker mit einem hierzu paralllelgeschalteten Kondensator. Somit setzt dieser Schaltkreis eine Integration der, seiner T-Klemme zugeführten Signales fort, bis einer zweiten O-Flemme ein zweites oder Steuersignal zugeführt

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wird. Bei Anlegung eines Steuersignales wird die Ausgangsgröße des Verstärkers konstant gehalten, bis das Steuersignal nicht mehr anliegt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Integration wieder.

Das Potentiometer 6¹J wird das "Spritzpunkteinstellungsⁿ-Potentiometer genannnt und dient dazu, ein positives Signal an die Summierstelle 58 zu liefern, das dem Positionssignal von dem Potentiometer 50 entgegengesetzt ist. Wie das Potentiometer ist auch das Potentiometer 64 manuell einstellbar und wird während der Einrichtungszeit der Maschine auf eine Stellung eingestellt, die dem entspricht, was die Erfahrung als richtigen Punkt für den Beginn der Einspritzung in die Gußform angegeben hat. Die Aisgangsgröße derS^ummierstelle 58 bildet ein Eingangssignal zu einem binären Schalter 70 bekannter Bauart. Binäre Schalter wie der Schalter 70 liefern ein Ausgangssignal mit einem von zwei Werten. Das bedeutet, wenn sein Eingangssignal unter einem bestimmten Wert liegt, hat der Schalter eine Ausgangsgröße von vorbestimmter Höhe in negativer Richtung. Wenn das Eingangpsignal zum binären Schalter oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt, hat die Ausgangsgröße des Schalters eine vorbestimmte Höhe in positiver Richtung. Die Ausgangsgröße des binären Schalters 70 bildet eine Eingangsgröße zu einer Steuerklemme eines Abtast- und Haltestromkreises 72.

Der Abtast- und Haltestromkreis 72 besitzt einen üblichen Aufbau und 1st im wesentlichen ein gesteuerter Verstärker, dessen Ausgangsgröße direkt dem Wert einer Eingangsgröße in eine I-Klemme folgt, bis der zugehörigen G-Klemme (Gate-Klemme) ein Steuersignal zugeführt wird. Wenn der G-Klemme ein Steuersignal zugeführt wird, bleibt die Ausgangsgröße des Abtast-und Haltestromkreises solange auf einem konstanten Wert wie das Steuersignal anliegt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel.ist ein positives Signal, das von einem geeigneten druckempfindlichen Wandler wie z.B. einem D-ebnungsmesser, der in dem Pufferbereich 38 des Zylinders 12 angeordnet ist, erzeugt wird, die Quelle des der I-Klemme des Abtast- und Haltestromkreises k2 zugeführten

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Signales. Es sei bemerkt, daß irgendeine geeignete Vorrichtung zur Lieferung dieses Signales verwendet werdenkönnte, und der Druckmesser, solange es sich um ein hydraulisches System und infolgedessen um einen im wesentlichen konstanten Druck aus der Sicht des Strömungsmittels handelt, in gleicher Weise innerhalb des Zylinders 28 angeordnet sein könnte.

Bevor die Beschreibung von Fig. 1 fortgesetzt wird, sei auf Fig. 2 verwiesen. Diese Fig. zeigt eine graphische Darstellung des Druckes innerhalb des Bereiches 38 bezüglich der Stellung der Schnecke 18. Kunststoff 1st in seiner geschmolzenen Form ein relativ inkompressibles Strömungsmittel. Bei einer Betrachtung vom Ursprung aas wird deutlich, daß, wenn die Druckerhöhungswir^kung der Schnecke einsetzt, um den Spritzprozeß zu beginnen, ein schneller Druckaufbau von den Punkten O bis A auf der Kurve erfolgt. An Punkt A ist der Systemdruck ausreichend, um die Innenreibung des Kunststoffes zu überwinden, un-d der Kunststoff beginnt In die Gußform zu fHessen. Die Linie zwischen den Punkten A und B auf der Kurve stellt die Zelt dar, während der der Gußformraum gefüllt wird. Während dieses Zeitraumes bleibt derjforuck im wesentlichen konstant. Am Punkt B hat sich der Gußformraum gefüllt und es wird ersichtlich, daß bei fortgesetzter Bewegung der Schnecke ein schneller Druckaufbau innerhalb des Systems erfolgt. Die Steigung der Kurve auf der rechten Seite von dem Punkt B ist zum Teil eine Funktion des oben beschriebenen Puffervolumens.

Es wird nun die Beschreibung von Fig. 1 fortgesetzt. Das Signal von dem Belastungsmesser 7^ wird durch einen Verstärker 76 auf geeignete Werte verstärkt, dessen Ausgangsgröße das I-Eingangseignal zum Abtast- und Haltestromkreis 72 bildet. Das Signal von dem Tferstärker 76 bildet auch das eine Eingangssignal zu einer drei Eingänge aufweisenden Summierstelle 78. Ein zweites Eingangssignal in die Summierstelle 78 kommt von dem Abtast- und Haltestromkreis 72, während das dritte Eingangssignal von

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einem eine tote Zone aufweisenden (deadhand) Potentiometer 80 kommt, desen Punktion darin besteht, für eine ausreichende Vorspannung für die Summierstelle 78 zu sorgen, um geringfügige Schwankungen und ein elektrisches Rauschen innerhalb des Systems zu überwinden oder zu dämpfen. Innerhalb der Festlegungen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsgröße des Verstärkers 76 positiv, während diejenige von dem Abtast- und Haltestromkreis 72, der eine Invertierungsfunktion ausübt, negativ ist. Die Ausgangsgröße von dem Potentiometer 80 1st negativ.

Die Summierstelle 78 bildet eine Eingangsgröße zu einem binären Schalter 82, so daß, wenn die Ausgangsgröße der Verbindungsstelle 78 einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Schalter 82 von negativ nach positiv umschaltet.

Der binäre Schalter 82 bildet ein Eingangssignal für die Pumpregelung 3I» so daß, wenn der binäre Schalter 82 positiv wird, wodurch angezeigt ist, daß der Injektionsprozeß abgeschlossen ist, die Pumpe 32 abschaltet und somit die Längs- oder Druckerhöhungsbewegung der Schnecke l8 beendet. Dieses gleiche Signal kann dazu verwendet werden, die Schneckenrotation für den nächsten Gießvor-gang in Gang zu setzen.· In Pig. I ist diese Punktion durch die Anlegung des Signales von dem Schalter 82 an die Schneckendrehzahlregelung 26 über ein Verzögerungsglied 73 dargestellt. Das Verzögerungsglied 73 stellt symbolisch die Zeit dar, die erforderlich ist, daß ein neu gebautes Teil erstarren kann und andere derartige Funktionen, die nicht direkt mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang stehen, durchgeführt werden. Die Ausgangsgröße des Binärschalters 82 bildet auch eine Eingangsgröße zu einem monostabilen Multivibrator 81| (one shot), der auf ein positives Signal von dem Schalter 82 hin das Auegangssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer auf einer vorbestimmten Größe hält. In dem vorliegenden Beispiel betragt diese Dauer etwa 30 Millisekunden. Die Ausgangsgröße des Multivibra-

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tors 84 bildet das Steuersignal zur G-Klemme des integrierenden Abtast- und Haltestromkreises 68.

Der Ausg aigswert des integrierenden Abtast- und Haltestromkreise?- 68 stellt den zusätzlichen Betrag dar, um den die Schnecke bei derRückstellung auf ihre Rückkehrstellung für den nachfolgenden Schuß verstellt werden muß. Dieses Signal wird entweder als positives oder negatives Eingangssignal zur Summlerstolle 56 geleitet Wie bereits vorstehend angegeben wurde, liefert ' " Positionspotentiometer 50 ein Positionssignal an dieSummie.,'celle 56, das negativ ist. Das Potentiometer 62, das als für die Rückkehr zur Sollwertstelle sorgende Potentiometer bezeichnet werden kann, liefert ein negatives Eingangssignal. Das Potentiometer 62 ist wie die Potentiometer 6^ und 66 manuell einstellbar und wird normalerweise zur Maschineneinrichtungszeit in diejenige Stellung gebracht, die sich erfahrungsgemäß als die in etwa richtige Rückk3hrstellung für die Schnecke gezeigt hat. Die Ausgangsgröße der^Summierstelle 56 wird einem dritten Binärschalter 86 zugeführt, dessen Ausgangsgröße an die Schneckendrehzahlregelung gelegt wird und dazu dient, den Motor abzuschalten, wenn die Ausgangsgröße des Schalters negativ wird. Dieses Signal, welches anzeigt, daß der Schuß bzw. dte Einspritzung gebildet ist, kann auch dazu verwendet werden, die Tätigkeit der Pumpe 32 einzuleiten, um die Linearbewegung der Schnecke zu bewirken und das Ventil in der Düse kO zu öffnen.

Ein typischer Arbeitszyklus der Regelung ist der folgende. Zu Darstellungszwecken sei angenommen, daß der Einfülltrichter 36 mit Kunststoffmaterial gefüllt worden ist und die anderen Heizregelungen und desgleichen diejenigen Regelungen eingeschaltet sind, die die richtige Schmelzentemperatur aufrechterhalten. Es sei ferner angenommen, daß der Operateur die drei otentioir.eter 62,6 M und 66 auf Werte eingestellt hat, die sich erfahrungsgemäß als etwa die gewünschten gezeigt haben, Zu dieser L'?it ist die Ausgangsgröße von dem integrierenden Abtast- und

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Haltestronkreis 68, die der Betrag der für die Rückkehrstellung ί erforderlichen Abweichung ist, null. Zu Beginn des Zyklus wird " ⁴-die Schnecke 18 unter derRegelung der Schneckendrehzahlregelung 1 26 für eine Rotation gestartet, um das Kunststoffmaterial an , ' der Schnecke entlang nach links zu transportieren und in d^.e flüssige Form umzuwandeln, wie es vorstehend beschrieben wurde. f Zu Beginn des Zyklus ist die Schnecke nach links gestellt, wie - Ϊ es in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn durch die Schnecke bei geschlosse- ) ner Düse kO mehr und mehr Material in den Bereich 38 transportiert | wird, drückt der Druck auf der linken Seite der Schnecke diese j unter einer resultierenden Änderung des Ausgangswertee des Positionspotentiometers 50 nach rechts.Solange die Ausgangsgröße ί des Kreises 68 null ist, hat die Summiersteile 56 nur zwei effektive Eingangssignale. Wenn somit die absoluten Größen des Potentiometers 50 und des Potentiometers 62 gleich sind, bewirkt die Ausgangsgröße der Summierstelle, daß der Binärschalter 86 seine Polarität oder seinen Zustand ändert, und diese Ausgangsgröße wird dann der Schneckendrehzahlregelung 26 zugeführt, um die Rotation der Schnecke zu beenden. Der tatsächliche Schuß ist Jetzt gebildet; das bedeutet, daß die gesamte in dem Injektionsprozeß zu verwendende Materialmenge innerhalb des Bereiches 38 angeordnet und der Kunststoff fertig ist, um in die Form eingespritzt zu werden. Zu dieser Zeit, oder unmittelbar davor, sind verschiedene Funktionen ausgeführt worden, wie z.B. das Festklemmen der Form. Bei Beendigung aller dieser Funktionen und dem Stoppen der Schneckenrotation wird der Pumpregelung 34 durch eine Vorrichtung,die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung 1st, ein Signal zugeführt, das die Pumpe in Betrieb setzt, um den InJektLonsabschnitt des Zyklus zu beginnen. Das bedeutet, daß die Pumpe 32 betätigt wird, um den Druck innerhalb des Zylinders 28 zu erhöhen und dann die Schnecke, die nun als Kolben arbeitet, nach links zu drücken, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Zu Beginn des Injektionszyklus wird das Ventil inner- ; halb der Eüse ¹JO geöffnet und geschmolzenes Kunststoffmaterial wird in die Form k2 gedrückt. Wenn sich die Schnecke nach links

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bewegt, ändert sich der Wert des Potentiometers 50, und wenn der Wert des Signales von diesem Potentiometer 50 gleich demjenigen vonjdem Potentiometer 64 ist, ändert der Binärschalter 70 seinen Zustand, um der G-Klemme des Abtast- und Haltestromkreises 72 ein Steuersignal zuzuführen. Die Ausgangsgröße des Kreises 72 ist dem Wert des Signales von dem Druckwandler 7^ gefo]&, und bei Anlegung des Signales an seine Steuerelektrode wird der Wert seines Ausgangssignales konstant gehalten. Wenn der Ausgangswert des Abtast- und Haltestromkreises 72 fest ist, führt die fo-rtgesetzte Bewegung der Schnecke nach links zu einer weiteren Erhöhung des Wertes der Ausgangsgrößejvon dem Verstärker 76, so daß wenn dessen Viert (positiv) um einen Betrag grflßerist als der festgehaltene Wert Innerhalb des Abtast- und Haltestromkreises 72, der gleich der Einstellung des eine tote Zone aufweisenden Potentiometers 80 ist, wird von der Summierstelle 78 ein Signal ausgeschickt, das dazu führt, daß der Binärschalter 82 seinen Zustand ändert» Die Änderung des Zustandssignals von dem Binärschalter 82 wird der Pumpregelung 3^ zugeführt, um entweder die Pumpe 32 zu stoppen und somit den Injektionsprozeß anzuhalten, oder um sie auf einem kleineren, mehr kontrollierten Druckanstieg gemäß der Auslegung der bestimmten, in Rede stehenden Maschine zu halten.

Die Ausgangsgröße von dem Binärschalter 82 bildet auch ein Eingangssignal für den monostabilen Multivibrator (one shot) 8*1, der für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Steuerimpuls an die G-Klemme des integrierenden Abtast- und Haltestromkreises 68 aussendet. Es sei daran erinnert, daß die andere Eingangsgröße In den Teil 68 von der Summlerstelle 60 kommt, die im Endeffekt eine Ausgangsgröße aufweist, die proportional 1st zur Differenz zwischen der tatsächlichen Schneckenstellung, die durch den Wert. des Signales v-on dem Potentiometer 50 angegeben wird, und der gewünschten Schneckenstellung, die durch das Potentiometer 66 eingestellt 1st. Somit kann das Signal von dem Integrierenden Abtast- und Haltestromkreis 68 als ein Pehlerkcrrektursignal

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-Inzwischen dem gewünschten Puffer und dem tatsächlichen Puffer betrachtet werden, Wenn während nachfolgender Maschinenzyklen keine weitere Korrektur erforderlich ist, bleibt die Ausgangsgröße des Kreises 68 auf einem konstanten Wert, Die Zeitdauer, während der diese.Probe genommen wurde, ist gemäß der Einstellung des Multivibrators 84 variabel, und deshalb kann aufgrund der Integrationsfunktion des Kreises 68 diese variable Impulslänge als eine Verstärkungseinstellung betrachtet werden.

Der Injektionsprozeß ist nun abgeschlossen und nach Beendigung verschiedener Funktionen im Maschinenzyklus, wie z.B. die Ausstoßung des gegossenen-Teiles aus deform usw., wird die Schnecke wieder dazu gebracht, ihre Rotation zu beginnen. So wird der Prozeß wiederholt, Es sollte Jedoch an dieser Stelle und bei allen nachfolgenden Arbeitsgängen beachtet werden, daß die Summier* stelle 56 drei wirksame Eingangssignale hat. Wie vorher existiert das tatsächliche Stellungssignal (Potentiometer 50) und das erste Sollwertsignal von dem Potentiometer 62, es kommt nun aber auch ein Wert- oder Fehlersignal von dem integrierenden Abtast- und Haltestromkreis 68 hinzu,

Die Beschreibung zu diesem Punkt erfolgte bezüglich des Abtastdruckes innerhalb des hydraulischen Abschnittes der Maschine, Eine Modifikation zu dem gezeigten und insoweit beschriebenen wird am besten anhand von Fig, 3 verständlich. In Fig. 3 ist ein Kurvenbild gezeigt, das die Schnecken^—-.stellung zur longitudinalen Schneckengeschwindigkeit in Bezug setzt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß zu Beginn des Injektionszyklus die Geschwindigkeit der Schnecke, die unter dem Einfluß des Hydrauliksystems arbeitet, sehr schnell bis zu einem Punkt ansteigt, der mit C bezeichnet ist. Der Punkt C stellt die Zeit dar, zu der der Kunststoff in die Form zu spritzen beginnt. Die tatsächliche Injektionsdauer ist in der Kurve zwischen den Punkten C und D dargestellt. Wenn die Form gefüllt wordenjlst, fällt die Geschwindigkeit der Schnecke schnell auf null ab, da die Schnecke aufgrund des

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Druckes des Kunststoffes innerhalb der Form und des Puffers des Bereiches 38 nicht länger ^wtgt werden kann. Die Ähnlichkeit zwischen den zwei graphischen Eildern in Fig, 2 und Fig. wird für deutlich gehalten, Ftfr eine tatsächliche Verwirklichung könnte ein geeignetes Tachometer, das die lineare Geschwindigkeit der Bewegung der Schnecke entlang ihrer Längsachse messen würde, verwendet werden. Die Ausgangsgröße eines derartigen Tachometers würde dem Verstärker 76 (der für die Werte auf geeignete Weise angeglichen wäre) zugeführt werden, um die oben beschriebenen Funktionen zu erzielen. Auch wenn das System anhand eines analogen Systems beschrieben wurde, so wird auf einfache Weise deutlich, daß es auch in digitaler Form oder einer Kombination von analogem und digitalem System verwirklichet werden könnte, In diesem Fall liegt die Umwandlung der analogen Signale in digitale Signale, die Substitution von Zählern für den Abtast- und Haltestromkreis 72 und den integrierenden Abtast- und Haltestromkreis 68 und die Verwirklichung geeigneter digitaler Ausgangsgrößen für die verschiedenen Potentiometer im Können des Durchschnittsfachmanne,

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Claims

Patentansprüche

Regelsystem für eine Spritzgußmaschine, in der geschmolzenes Material unter der Kraft eines sich bewegenden, innerhalb eines Zylinders arbeitenden Kolbens in eine Form eingespritzt wird, gekennzeichnet durch Mittel (28,30) zur Bewegung des Kolbens (l8) innerhalb des Zylinders (12) über eine variable Distanz zwischen einer Start- und einer Endstellung, eine Einrichtung zur Festlegung der Endstellung einschließlich AbtastmittelniyiO zur Abtastung einer m,it der Wirkung des Kolbens (18) verbundenen Systemvariablen (Fig. 2, Fig, 3) und Mitteln zur Einstellung der Lage der Startstellung.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennr zeichne t, daß die Abtastmittel (7⁴O den Strömungsmitteldruck abtasten, der mit dem geschmolzenen Material unter der Einwirkung des sich bewegenden Kolbens (18) verbunden ist.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtastmittel den Strömungsmitteldruck des geschmolzenen Materials innerhalb des Zylinders (12) abtasten,

4. Regelsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet , daß die Abtastmittel die Geschwindigkeit des sich bewegenden Kolbens (18) abtasten,

5. Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmittel eine Veränderung in der Systemvariablen abtasten, so daß die Lage der Startstellung einstellbar ist.

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Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Festlegung der Endstellung einschließlich der Abtastmittel in Abhängigkeit von einer mit der Kolbenwirkung verbundenen Systemvariablen ein Signal erzeugt und ferner auf dieses Signal ansprechende Mittel (68) vorgesehen sind, durch die ein Fehlerkorrektursignal erzeugbar ist, das zur Einstellung der I^e der Startstellung dient.

Regelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 für eine Kunststoff-Spritzgußmaschlne mit einer Schnecke, die innerhalb des Zylinders in einer ersten Art für eine Rotationsbewegung, um Kunststoffmaterial in eine vor der Schnecke angeordnete Kammer zu transportieren, und in einer zweiten Art für eine Linearbewegung arbeitet, bei der die Schnecke als ein Kolben dient, um geschmolzenen Kunststoff in eine Form zu spritzen, gekennzeichnet durch erste Antriebsmittel (24) für die Rotationsbewegung der Schnecke (18), zweite Antriebsmittel (28,30) für die Linearbewegung der Schnecke (18), Mittel (52,50) zur Erzeugung eines Stellungssignales, das der linearen Stellung der Schnecke (18) innerhalb des Zylinders (12) proportional ist, Mittel (62) zur Erzeugung eines Injektions-Sollwertsignales zu einer vorbestimmten Zeit bezüglich der linearen Stellung der Schnecke (18), auf das Injektions-Sollwertsignal ansprechende Mittel (56) zur Abtastung einer Änderung in einer vorgeschriebenen, mit der Linearbewegung der Schnecke verbundenen Variablen und aur Erzeugung eines die Änderung darstellenden Änderungssignales, das die ersten Antriebsmittel (26) ein- und die zweiten Antriebsmittel (28,30) abschaltet, eine Korrektureinrichtung zum Vergleich des Stellungssignales mit einem vorbestimmten Vergleichssignal und zur Erzeugung eines Fehlerkorrektursignales auf das /·η-derungBsignal hin, und Mittel (56), die auf die algebraische Summe des Fehlerkorrekturslgnales, des Stellungssignales (5*0 und eines Signales ansprechen, das eine gewünschte Stellung der Schnecke (18) innerhalb des Zylinders (12) darstellt,zur

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Erzeugung eines Regelsignales ansprechen,durch das die ersten Antriebsmittel ab- und die zweiten Antriebsmittel einschaltbar sind.

8, Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrektureinrichtung (68) Kittel zur Integration der algebraischen Summe des Stellungssignales und des vorbestimmten Vergleichssignales zur Erzeugung des Fehlerkorrektursignales aufweist.

9. Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Änderungssignal aus einer Änderung im Strömungsmitteldruck resultiert, der mit dem geschmolzenen Material Innerhalb der Kammer (38) verbunden ist.

10, Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Änderungssignal auf einer Änderung in der Geschwindigkeit der Schnecke (18) resultiert, wenn diese nach Ihrer zweiten Art arbeitet.

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