DE2253464A1 - Spritzgussverfahren und -vorrichtung zur verarbeitung eines polymerischen materials sowie verfahren und vorrichtung zum erweichen eines solchen materials - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt
8000 München 26, Postfach 4

München, den 31. 10. 1972

Mein Zeichen: P 1536

Anmelder: USM Corporation .

Flemington/New. Jersey - USA Zustelladresse: ' Balch Street
Beverly/Mass. 01915
USA

Spritzgußverfahren und -vorrichtung zur Verarbeitung eines polymerischen Materials sowie Verfahren und Vorrichtung zum Erweichen eines solchen Materials

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte, Steuersysteme für Spritzgußmaschinen₆ Üblicherweise wird in Spritzgußmaschinen eine Anzahl von direkten Verfahrens- bzw. Prozeßvariablen, wie die Schmelztemperatur und das Spritzgußvolumen, indirekt eingestellt, indem'die verschiedenen direkten Maschinensteuereinrichtungen, wie Positionsgrenzschalter, Geschwindigkeitsregler und Zeitsteuereinrichtungen bedient oder eingestellt werden, welche auf der Maschine zur Beeinflussung dieser Variablen direkt angeordnet sein können. Andere direkte Verfahrens- bzw. Prozeßvariable, wie die Preßverweilzeit und die Zeitspanne in der Gußform, werden in herkömmlicher Weise durch Zeitsteuereinrichtungen

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gesteuert, ohne daß eine zwangsweise Steuerung im Hinblick auf eine direkte Beziehung zu speziellen Vorgängen innerhalb des Spritzgußverfahrens erfolgt.

Bei dem nachstehend beschriebenen verbesserten Steuersystem sind herkömmliche Maschinensensoren bzw. -fühler und Betätigungsglieder, welche die verschiedenen Vorgänge in dem Gesamtprozeß beeinflussen, neu zusammengestellt, ausgetauscht und ergänzt. Die Maschinensteuereinrichtungen sind nacheinander neu eingestellt und aufeinander ansprechend ausgebildet worden, um eine Gesamtsteuerung des Spritzgußverfahrens zu bewirken, wie sie bisher nicht verfügbar war.

Zu den Gesamtaufgaben des verbesserten bzw. fortschrittlichen Steuersystems gehört die Aufgabe, gewisse Hauptprozeßvariable individuell oder direkt zu steuern, indem individuell die Prozeßparameter festgestellt und geeignete Rückkopplungssignale erzeugt werden, die dann dazu herangezogen werden, eine spezielle Steuerungsanforderung zur Einstellung des Prozesses auszulösen oder durchzuführen. Auf diese Weise wird zu einem großen Ausmaß ermöglicht,· die gewölinlichen Maschinenprozeßsteuerungsentscheidungen manuell durch Bedienungspersonen ausführen zu können. Damit ist ein System geschaffen, welches ein annehmbares Produkt unter halbautomatischen oder veränderten Betriebsbedingungen liefert. Das hier umfaßte verbesserte Steuersystem kann in verschiedene Untersysteme aufgeteilt werden, welche individuelle oder lokalisierte Prozeßsteuerfunktionen ausführen. Zu diesen Funktionen gehören die Schmelztemperatursteuerung, die Spritzvolumensteuerung und verschiedene "Fern"-Überwachungen von Steuerprozeßvariablen.

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Die vorliegende Erfindung fee zieht'sich generell auf ein .., Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Erweichung bzw. Plastizifierung polymerischer Materialien in Spritzgußverfahren. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf 1) eine Steuerung der an eine Brweichungsvorrichtung abgegebenei^oder in dieser erzeugtenWärineenergie zum Schmelzen .■·. und Plastizifieren des Materials, 2) eine Steuerung der Menge des Kunststoffs, der anschließend in eine Form gespritzt wird, die der Maschine zugehörig ist, 3) eine sequentielle und quantitative Steuerung verschiedener Drucke, die auf den Kunststoff während des Spritzschrittes ausgeübt werden, und 4) die Flexibilität zwecks Erzielung einer koordinierten Einstellung sämtlicher obiger Vorgänge auf Produktbewertungssignale hin, wenn über eine direkte Eingabe dieser Werte, verfügbar ist.

Die hier im besonderen angegebene Erfindung bezieht sich auf die integrierte Steuerung der Temperatur der Trommel ■ der Erweichungseinrichtung bzw. Plastifizierungseinrichtung, in der das polymerische Material geschmolzen und gemischt wird, und zwar in Verbindung mit der Steuerung der Drehge-

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schwindigkeit und des Gegendruckes der Plastifizierungsßchnecke / -spindel innerhalb der Vorrichtung, die die eigentliche Plastifizierungs- bzw. Erweichungsfunktion ausführt. Die hier angegebene Erfindung betrifft ferner im besonderen die Steuerung des Hubes der Plastifizierungsspindel, so daß diese zum ersten während, des Mischens in eine■Stellung zurückgezogen wird, in der genau die Charge des gewünschten Spritzvolumens bereitgestellt wird, wobei zweitens die Charge mit der gewünschten Geschwindigkeit oder im gewünschten Druck eingespritzt wird, wobei drittens anschließend eine Verschiebung

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durch die verschiedenen Drucke erfolgt, was notwendig ist, um das Material in die Gußform zu füllen, zu verdichten und auszuhärten, und wobei schließlich die Folge wiederholt wird.

Es hat sich bestätigt, daß die bei Spritzgußverfahren heute benutzten Kunststoffe bzw. Preßmassen häufig die Forderung mit sich bringen, daß die Schmelztemperatur genau gesteuert wird, um nämlich das Spritzgußverfahren wirksam auszuführen. Wenn die Preßmasse eine unterhalb der gewünschten Temperaturen liegende Temperatur besitzt, kann das betreffende Material unvollständig plastifiziert werden; besitzt die Preßmasse eine oberhalb der gewünschten Temperatur liegende Temperatur, so kann es sich verfärben oder sonstwie im Wert herabgesetzt werden, und zwar vor oder während des Spritzgußverfahrens.

Eine weitere Komplikation bei der Steuerung der Temperatur eines polymeren Stoffes, der plastifiziert wird, ergibt sich dadurch, daß die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit durch den betreffenden Stoff relativ niedrig ist, wobei Bestrebungen dahingehend, Zusatzwärme von externen Quellen, wie durch direkte Beheizung der Trommel oder der Plastifizierungskammer, dazu neigen, den betreffenden Stoff im Bereich der Trennfläche zwischen dem Stoff und der Trommel selbst zu einem Zeitpunkt zu verschlechtern, der lang vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem eine wesentliche Wärme in die mittleren Bereiche der Plastifizierungsmasse geleitet worden ist.

Bisher existieren keine Steuerungen, um die richtige Temperatur der geschmolzenen, plastifizierten Masse einzustellen und zu gewährleisten und um ein wirksames Verspritzen der betreffenden Hasse durch eine einfache,

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aufeinanderfolgend ablaufende, fallbezogene Methode zu gewährleisten. Bei vielen der herkömmlichen Erweichungsbzw. Plastifizierungs- und Spritzgußvorrichtungen wird die tatsächliche Temperatur der verspritzten Masse nicht gemessen oder während der fortlaufenden, wiederholten Schritte des Spritzgußverfahrens koordiniert gesteuert. Die meisten Steuerungsversuche sind auf ein Probieren gerichtet gewesen, um brauchbare Werte zu finden und dann eine Maschine mit diesen Einstellwerten laufen zu lassen. Dabei sind jedoch keine Rückkopplungssignale vorgesehen, um die Einstellwerte zu prüfen. Diese Verfahren nutzen häufig speziell eine nominelle Temperaturkorrektur aus, die durch ,die Bedienperson im Anschluß an das Spritzgußverfahren entsprechend den visuellen Feststellungen eines unbrauchbaren Gusses vorgenommen werden. Ein unbrauchbarer Guß bzw. eine unbrauchbare Form liegt dann vor, wenn die oben erwähnten Farbänderungen oder andere Materialbeschädigungen oder die nicht richtige Ausfüllung einer Form oder andere visuelle Anzeigen von nicht vermischten oder schlecht vermischten Spritzmaterialien vorliegen. . .-'.-■

Obwohl diese herkömmlichen Maschinen für einen manuellen Betrieb unter Zugrundelegung eines relativ geringen Volumens in gewisser Hinsicht zufriedenstellend gearbeitet haben, haben sich jedoch die dabei angewandten Steüerverfahren als vollständig unzureichend für automatische Hochgeschwindigkeits-Formmaschinen erwiesen. Die herkömmlichen Steuerungsmethoden wären insbesondere für eine durch einen koordinierten Rechner gesteuerte Maschine unzureichend, die imstande wäre, die individuellen Mangel des Formprozesses und Produktes festzustellen und die in Frage kommenden schritthaltenden Korrekturen und Einstellungen bei dem

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betreffenden Prozeß zur Erzielung eines zufriedenstellenden Formerzeugnisses vorzunehmen.

Die Lösung der von Spritzvorgang zu Spritzvorgang auftretenden Probleme hinsichtlich der Steuerung der Schmelztemperatur führt jedoch nicht im einzelnen zu der erforderlichen Produktionsgeschwindigkeit durch Steuerung des Produktionsprozesses, um die für eine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende automatische Produktion erforderliche Wirtschaf tlichkeit, den erforderlichen Wirkungsgrad und die erforderliche Qualität zu erbringen. Dieser Gesichtspunkt des Systems sollte mit einer ansprechenden Ereignissteuerung des Spritzvo__lumens und mit einer ununterbrochenen Überwachung /Steuerung des Spritz- bzw. Einspritzhubes der Plastifizierungsspindel gekoppelt werden.

Herkömmliche Verfahren zur Steuerung des Volumens bzw. der Menge des in eine Form durch eine Spritzgußmaschine eingespritzten Materials umfassen verschiedene Zeitsteuereinrichtungen, Positionsgrenzschalter und Positionssteuerschalter, welche die Spindel_rückwärtsbewegung beeinflussen, um die Menge des polymeren Stoffes zu steuern, der sich in der Mischkammer ansammelt, und dann in die Form einzuspritzen. Es sei berücksichtigt, daß diese herkömmlichen Steuerungssysteme Eingabebefehle benutzen, die nicht kennzeichnend sind für die besonderen Prozessparameter oder tatsächlichen Ereignisse des Prozesses. Diese herkömmlichen Steuereinrichtungen lösen lediglich schrittweise Funktionen aus, die durch Ausprobieren festgelegt werden. Durch derartige herkömmliche Steuerungssysteme werden die verschiedenen Prozeßdrucke und Strömungsgeschwindigkeiten, die sich in dem System ausbilden, gesteuert, und zwar durch manuelle Einstellung von

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Entspannungs- bzw. Überströmventilen und Strömungssteuerventilen, Zeitsteuereinrichtungen und dgl..

Derartige Steuersysteme mit offener Regelschleife führen selbst nicht ohne weiteres zu vollständig automatischen Steuerungssystemen, in denen die' im einzelnen ausgeführten Prozesse in Abhängigkeit von Abweichungen von den einzelnen gewünschten Prozeßparametern gesteuert werden. Es sind einige Versuche mit einer Halbautomatisierung durchgeführt worden, und zwar durch Einstellen oder Einregeln dieser sonst manuell gesteuerten Einrichtungen. Diese Einstellung erfolgt dabei mit Hilfe eines Lochkärtensystems, welches gewisse Befeh_le in die Bearbeitungsmaschine in bestimmten gewünschten Folgen eingibt. Diese "verfeinerten" Systeme basieren jedoch auf den durch eine Bedienperso'n gesteuerten Systemen, in denen Änderungen bezüglich der erwähnten Grenzschalter oder Zeitfunktionen und nicht der eigentlichen Prozeßsteuerung eingegeben werden. Auf diese Weise wird die Bearbeitungs- bzw. Prozeßoperation durch bestimmte Befehle bewirkt, die auf die existierenden Zustände nicht reagieren.

Obwohl diese herkömmlichen Maschinen in gewisser Hinsicht einen zufriedenstellenden Betrieb bezüglich- eines relativ niedrigen Volumens zeigen, sind die dabei angewandten Steuerungsverfahren jedoch vollständig unzureichend für eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende vollautomatische Formmaschine. Die herkömmlichen Steuerungsmethoden sind insbesondere, vollkommen unzureichend für eine rechnergesteuerte Maschine mit Sensoren, die Mangel in den Formungsprozessen und Produkten der betreffenden Maschine festzustellen gestatten und die in Frage kommende Korrekturen vorzunehmen gestatten, und zwar durch Einstellungen der

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in Frage kommenden Prozeßparameter, die den Formungsprozeß ausmachen.

Die folgende Erfindung bezieht sich sodann auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schrittweisen Einstellung der in einer Charge des Spritzgußverfahrens erzeugten Temperatur, und zwar durch koordinierte Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Schnecke, des Gegendrucks der Schnecke und der Trommeltemperatur der Plastifizierungskammer. In Abstimmung hiermit umfaßt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Steuerung des in die Form der Maschine eingespritzten Spritzvolumens und darüber hinaus die koordinierte Steuerung des aufeinanderfolgenden Spritzhubes der Schnecke gemäß den Druck- und Geschwindigkeitsmustern der Schmelze und Schnecke während des Spritzvorgangs bzw. -prozesses.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Spritzgußmaschine und eine dafür vorgesehene Steuereinrichtung. Fig. 2 zeigt in einem Funktionsdiagramm eine Geschwindigkeits-Überwachungssteuereinrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2a zeigt in Kurvendiagrammen Stellungs-^eschwindigkeits- und Druckmuster bezogen auf die Zeit während eines Spritzgußvorgangs.

Fig. 3 zeigt in einem Funktionsdiagramm eine Schmelztemperatur-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 4 zeigt in einem Funktionsdiagramm eine Spritzvolumen-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 5 zeigt in einem Funktionsdiagramm eine Druck-Überwachungssteuereinrichtung gemäß der Erfindung.

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Fig. 6 zeigt in einem Funktionsdiagramm eine Temperatuiv-Überwachungssteuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Parameter von Spritzgußverfahren in einer Maschine mit einer eine Plastifizierungskammer und eine Schnecke enthaltenden Trommel, wobei die Schnecke in der betreffenden Kammer drehbar und verschiebbar angeordnet ist. Dabei sind Trichter- bzw. Zuführeinrichtungen neben dem einen Ende der Kammer vorgesehen und mit dieser in Verbindung. Außerdem ist in dem anderen Ende der Kammer eine Düsenanordnung vorgesehen, die mit einer Form verbunden ist. Der generelle Arbeitszyklus einer derartigen Maschine umfaßt die Einführung eines polymeren Materials in die Plastifizierungskammer von dem Trichter her, die Drehung der Schnecke zum Zwecke der Plastifizierung des Materials während der Drehung der betreffenden Schnecke in der Kammer und das Einspritzen des plastifizierten Materials in die Form-durch die Düse. Dies erfolgt durch einen Vorwärts*- oder Einspritzdruck der ■ Schnecke. Die Steuerung des Spritzgußverfahrens wird durch eine Ereigniserkennungsphilosophie erzielt,und zwar durch Feststellen der Schneckenstellung, der Schneckenspritzge- . schwindigkeit, der' Schmelztemperatur sowie durch Vergleich der Werte zu bestimmten Zeitpunkten während des Arbeitszyklus mit bekannten oder gewünschten Werten und durch Ausnutzung dieser Werte, Änderung der Werte und Differenzen der Werte zwecks Überwachung und Auslösung von Änderungen in den Verfahrensparametern.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, im Zusammenhang mit

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der eine neue Familie bzw. Gruppe von Steuerungssystemen für Spritzgußmaschirien angegeben wird. Wie angegeben .,besteht die betreffende Familie von Steuerungssystemen schließlich aus zwei Systemen, nämlich dem Grundsteuersystem (FBC) und dem Prozeßsteuersystem (PPC).

Das Grundsteuersystem, das nachstehend beschrieben werden wird, genügt einer Steuerungsstrategie, wie sie in heutigen herkömmlichen Spritzgußmaschinen-Steuerungssystemen ähnlich vorkommt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese herkömmliche Strategie eindeutig durch das neue Verständnis der Spritzgußverfahrensteuerung und der besonderen Kombination von Sensoren und Systemen ausgeführt wird, die dazu benutzt werden, die verschiedenen Spritzgußprozeßarten zu leiten. Das Grundsteuersystem ist insbesondere imstande, mit dem Prozeßsteuersystem (FPC) zu arbeiten.

Die Gesamtaufgabe der Prozeßsteuereinrichtung bzw. des Prozeßsteuersystems (FPC) besteht darin, die Qualität des geformten Teils unabhängig von Störungen und Veränderungen im Bereich der Spritzform aufrechtzuhalten, nachdem die Hauptbedienperson die verschiedenen Steuerungseinstellungen für die Spritzgußarten vorgenommen hat. Diese Aufgabe wird entweder dadurch gelöst, daß Änderungen in die Prozeßvariablen eingeführt werden, die von den ursprünglichen Einstellwerten abweichen, oder daß die Hauptbedienperson gewarnt wird, indem eine Anzeige des Prozeßparameters geliefert wird, der von dem ursprünglich eingestellten Parameterwert abgewichen ist und der zuvor zu einem brauchbaren Formteil bzw. Formpreßstück geführt hat.

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Das Prozeßsteuersystem bzw, die. Prozeßsteuerung (FPC), die nachstehend beschrieben wird, umfaßt fünf Untersysteme, die verschieden ausgewählt und Kombiniert werden können, um bestimmte Spritzgußsteuerungsarten auszuführen. Nachstehend werden die Untersysteme und ihre Wechselbeziehung untereinander und das Prozeßsteuersystem in seiner Gesamtheit speziell erläutert.

Im folgenden sei zunächst generell auf die Zeichnungen eingegangen und insbesondere auf Fig. 1. Das Steuersystem FBC steuert eine Spritzgußmaschine, die generell mit 2 bezeichnet ist und die mit einem verbesserten bzw. fortschrittlicheren Steuersystem FPC zu verbinden geeignet ist. Die Maschine 2 enthält eine Trommel bzw. einen Zylinder 4 mit einer axial darin vorgesehenen Plastifizierungskammer 6. In der Kammer 6 ist eine Plastifizierungsschneeke 8 vorgesehen, die drehbar und verschiebbar gelagert ist. Die Schnecke 8 ist mit einer , Welle 10 verbunden, die an einer Drehbewegungsquelle 12 und einer dafür vorgesehenen Grundsteuereinrichtung 13 angeschlossen ist, die generell als Block in dem Diagramm angedeutet ist, bezüglich welcher jedoch einzusehen sein dürfte, daß es sich dabei um eine Einrichtung, wie um einen Elektro- oder Hydraulikmotor bekannter Art handeln kann. Mit der * Welle 10 ist ferner eine Einrichtung 14 verbunden, die ebenfalls generell als Block dargestellt ist und bezüglich welcher einzusehen sein dürfte, daß diese Einrichtung eine herkömmliche Schnecken-Gegendruckmotoreinrichtung und eine dafür vorgesehene Grundsteuereinrichtung 15 umfaßt.

An der Trommel 4 ist ein Zufuhrtrichter 18 angebracht, der ganz allgemein mit der Kammer 6 über eine Zuführöffnung 20 verbunden ist. Der Trichter 18 ist in herkömm-

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licher Weise am rückwärtigen Teil der Trommel 4 und der Kammer 6 angeordnet. Am vorderen Ende weisen die Trommel 4 und die Kammer 6 eine Düse 22 auf, die ganz allgemein mit einer Spritzform M verbunden ist. Die Trommel 4 ist von Heizelementen 24 umgeben, die vorzugsweise in einer Vielzahl vorgesehen und individuell steuerbar sind, so daß die verschiedenen Wärmemengen oder Wärmegrade längs der Trommel 4 abgegeben bzw. bereitgestellt werden können.

In dem vorderen Ende der Trommel 4 ist eine Temperaturfühleinrichtung, wie ein Temperaturwandler 30, vorgesehen, dessen Fühlteil in die Kammer 6 hineinragt, und zwar allgemein in den Düsenbereich, um nämlich die Temperatur der erweichten Masse innerhalb der Kammer bzw. Kammern genau zu messen. Der Wandler 30 befindet sich ferner in der Nähe der Düse 22 bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, so daß die Reibungswirkung auf das durch die Düse 22 fließende Material während des Spritzhubes ebenfalls ermittelt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform liefert der Temperaturwandlei¹ bzw. Wandler 30 ein geeichtes Spannungssignal, welches der Schmelztemperatur direkt proportional ist.

Mit der Schmelzkammer 6 ist ferner eine Druckfühleinrichtung, wie ein Druckwandler 32, verbunden, der eine geeichte Spannung bzw. ein geeichtes Spannungssignal abzugeben vermag, welches kennzeichnend ist für den Druck, der in der erweichten bzw. plastifizierten Masse herrscht, die während des Spritzzyklus in der Kammer 6 vorhanden ist. Die Spritzgußmaschine ist ferner mit einer Preßstempelstellungs-Fühleinrichtung, wie einem Preßstellungs-Wandler 34 versehen, der eine geeichte Spannung abzugeben vermag, die kennzeichnend ist für

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die Schneckenstellung bzw. -lage. Das Ausgangssignal von dem Feststellungswandler 34 umfaßt ferner ein zweites geeichtes Spannungssignal, welches kennzeichnend ist für eine Geschwindigkeit oder Drehzahl der Schnecke, wie dies bei der bevorzugten Ausführungsform gezeigt ist.

Herkömmliche Spritzgußmaschinen verwenden verschiedentlich mechanische Grenzschalter bzw. Endschalter, um Spann- und Spritzstellungen an verschiedenen Stellen innerhalb des Zyklusses festzustellen. Das FBC-System benutzt elektrische Positionsfühler, die Spannungsanzeigen der verschiedenen Steuerfunktionen zu liefern imstande sind, welche sie überwachen. Auf diese Weise kann die Stellung eines Schalters oder einer Spanneinrichtung zur Abgabe einer Spannung führen, die kennzeichnend ist für die betreffende Stellung, so daß diese Information dann direkt an die nachstehend erläuterten fortschrittlicheren Steuersysteme zurückgeführt werden, kann.

In entsprechender Weise sind bei den Elementen in dem FBC-System zur Steuerung der Grundfunktionen des Spritzgusses die hydraulischen Druckminderventile bzw. Überströmventile vom elektrohydraulisehen Typ. Daher können Maschinenparameter, wie Einspritzdrucke, und zwar sowohl hohe Einspritzdrucke als auch Halte-Einspritzdrucke, sowie Gegendrucke und Halte- bzw. Spanndrucke, mit Hilfe geeigneter Potentiometer eingestellt werden, die ein integraler Bestandteil der den Grunddruck betreffenden Ventilsteuerschaltungen darstellen. In Anpassung einer herkömmlichen Spritzgußmaschine an das Steuersystem vom FBC-Typ werden die herkömmlichen manuellen Strömungssteuerventile ersetzt

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durch Servoventile, die in Verbindung mit variablen Verdrängerpumpen verwendet werden können, welche in den Gegendruckeinrichtungen 14 und den Schneckendreheinrichtungen 12 vorhanden sind. Dieser Austausch der erwähnten Elemente führt zu Drucken und Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen, die genau gesteuert und auf Grund der präzisen Linearität zwischen dem Befehlssignal und der Funktion stets bekannt sind, wobei diese Eigenschaften die Charakteristiken dieser Steue.tarten darstellen. Wie bei den Stellungs-Sollwerten können die Drucke und Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten elektrisch geändert werden.

Die oben erwähnten speziellen Steuerungseinrichtungen, wie Servoventile, elektrohydraulische Druckminderventile und elektrische Stellungs- bzw. Positionsfühler, sind auf dem vorliegenden Gebiet bekannt und von Steuereinrichtungs-Herstellern ohne weiteres beziehbar. Derartige Steuereinrichtungen sind an die herkömmliche Spritzgußmaschine in der aus B'ig. 1 ersichtlichen Weise derart angepaßt, daß diese mit den nachstehend beschriebenen Steuerungssystemen kompatibel ist. Diese Steuerungselemente werden derzeit in Koordinierungssystemen benutzt, die geeichte elektrische Spannungen zu erzeugen imstande sind, um die Funktion dieser elektrischen Steuerungselemente zu leiten, wie des PM-1000-Steuerungselements, wie es von der General Electric Company erhält-" lieh ist.

In dem FPC-System werden sämtliche Zeitsteuerfunktionen durch elektrische Schaltungen im Vergleich zu herkömmlichen nicht elektrischen Zeitsteuereinrichtungen ausgeführt. Derartige Einrichtungen sind ebenfalls in weitem Umfang bekannt und von den verschiedenen Steuereinrichtungsherstellern ohne

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weiteres erhältlich. Diese Zeitsteuereinrichtungen werden in den üblichen Arbeitsformen benutzt, und zwar. z.B. für die Einstellung bzw. Verstellung der Formaushärtung, der Zyklusverzögerung, der Einspritz-Verweilzeiten bzw. -Haltezeiten. Durch Anwendung derartiger elektrischer Zeitsteuereinrichtungen gestatten die üblicherweise benutzten Potentiometereinrichtungen eine Einstellung der Zeitkonstante zur Eichung der Einrichtung, uin die exakte Zeitforderung oder die entsprechende Aüsgangsspannungsforderung zu erfüllen.

Da die Gründprozeßsteuereinrichtungen elektrisch reagieren, sind die verschiedenen individuellen ausgeführten oder angezeigten Funktionen daher zweckmäßigerweise geeignet, Alarmfunktionen zu umfassen. Somit können Obergrenzen- und Unter·*· grenzen-Lampen, Alarmglocken oder andere bekannte Grenzanzeigeeinrichtungen zweckmäßigerweise mit eingesdiossen sein. " '

Prozeßsteuersystem

Das Prozeßsteuersystem FPC ist ein zweites Erzeuguhgs-Steuersystem, welches direkt mit dem Grundsteuersystem FBC verbunden werden kann, um eine echte Prözeßsteuerfunktion in Form einer Bedienung bzw. Einstellung gewisser Grundprozeßvariabler auszuführen. Das Prozeßsteuersystem FPC kann über die verschiedenen Eingangssignale von Fühlern bzw. Sensoren und individuellen Betriebssteuereinrichtungen des Grundsteuersystems FBC seinerseits die Funktion der verschiedenen Verfahren des Grundsteuersystems FBC leiten. Das Prozeßsteuersystem FPC kann somit die Prozeßvariablen überwachen und neu einstellen, so daß die schließlich geformten Teile eine konstante Eigenschaft aufweisen. Bei der nachstehend

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beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind fünf unterscheidbare Untersysteme vorgesehen, die verschiedene Prozeßsteuerverfahren auszuführen gestatten. Es sind dies I

1) eine Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung,

2) eine Schmelztemperatur-Steuereinrichtung, ~j>) eine Spritzvolumen-Steuereinrichtung, 4) eine Üruck-Übοrwachungseinrichtung und 5) eine Schmelztemperatur-Überwachungseinrichtung.

Im Zuge der nachstehenden Beschreibung wird ausgeführt werden, daß die Steuereinrichtungen in Biock-(Funktions)-Form dargestellt sind, da die grundsätzlichen Bauelemente für Steuerungsfachleute vertraut sind und da die speziellen Steuerungselemente von irgendeinem Steuerungseinrichtunglieferer einerAnzahl von Steuerungseinrichtungslieferern erhältlich sind, wenn man diesen die gewünschte Folge und Funktion angibt. Wie nachstehend dargelegt, ist das Steuerungssystem FPC als elektromechanisches Gebilde von funktionellen Sensoren, Betätigungsgliedern, Vergleichern, etc. dargestellt. Das dargestellte System zeigt eine gegenseitige Abhängigkeit von geeichten Spannungen, die durch verschiedene Elemente innerhalb des Systems erzeugt werden. Gewisse Verfahrensbzw. Prozeßparameter sind Eingangssignale für die Steuerung, und zwar mit Hilfe von "Sollwerten¹^ wie dies nachstehend beschrieben wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann die einen Sollwert liefernde Einrichtung ein Potentiometer oder eine eine veränderbare Spannung abgebende Einrichtung umfassen, die in einer spannungsempfindlichen Schaltung enthalten ist, in der die betreffende Einrichtung eine geeichte Spannung liefert, die auf den Einstellwert eines Steuerknopfes oder dgl. reagiert. Das vorliegend angegebene System vermag mit der Grund-Spritzgußmaschinen-

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Prozent euer einrichtung PH-1000 der Firma General Electric Company zusammen^zuarbeiten, die als integraler Teil des FBC-Systems arbeitet. .

Geschwindigkeitsbereichs-Überwachimgseinrichtung

Die Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 dient als Koordinator für die anderen Untersysteme innerhalb der FPC-Gruppe. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist,■erhält die ■ Überwachungseinrichtung 40 Eingangssignale.von den anderen Untersystemen und gibt ihrerseits Ausgangssignale an viele dieser Untersysteme ab. Die Überwachungseinrichtung dient : dazu, den Betrieb der Untersysteme sequerL-iiell-zu ordnen, wobei mehrere Untersysteme auf einen bestimmten, auf die\ Stellung oder Geschwindigkeit der Schnecke 6 abgestimmten '<..: Vorgang reagieren.: ...... · ' ■

Im· folgenden sei Fig.2,näher betrachtet,,in der ein Blockdiagramm der Funktionselemente, der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 gezeigt ist. Die Überwachungseinrichtung 40 erhält sowohl Positions- bzw. Stellungseingangssignale und Geschwindigkeits-Eingangssignale von dem Positionöwandler 34 her. Dieser Wandler 34 kann zweckmäßigerweise ein ' lineares Potentiometer mit einer einbezogenen Tachometereinrichtung sein. Ein Geschwindigkeits-Eingangssignal gelangt dabei.zuerst zu einem Einspritzhaltedruck-Steuerbereioh 42 hin. Der Steuerbereich 42 umfaßt eine Abfrageschaltung bzw. -einrichtung 43, eine Geschwindigkeits-Schwellwerteinstelleinrichtung 44 und einen Vergleicher 45. Ein Positions- bzwV^;i Stellungssignal wird ebenfalls der Abfrageeinrichtung 43 von '·"" dem Wandler 34 her·, zugeführt. Das Ausgangs signal des Ver-^{: :}

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gleichers 45 ist ein Spannungssignal für das FBC-System (Gegendruck-Kotorsteuereinrichtung 15), um die Verschiebung von einem hohen Spritzdruck auf einen Haltedruck anzuweisen. Dieses Signal wird ferner der nachstehend beschriebenen Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 zugeführt, um eine Abtastung der Schmelztemperatur auszulösen.

Ein zweiter ("Null"-Geschwindigkeits-)Bereich 46 umfaßt einen Vergleicher 47 und eine "null"-Geschwindigkeits-Einstelleinrichtung 48. In Abhängigkeit von diesen EingangsSignalen gibt der Vergleicher 47 ein Signal an das FBC-System (generell an die Gegendruck-Steuereinrichtung 15) ab, und zwar vorzugsweise über eins Haltedruck-Zeitsteuereinrichtung 49, um das Aufheben des Haltedrucks und ein Neuladen der Kammer 6 und der Schnecke 8 auszulösen. Ferner wird, das betreffende Signal an das FPC-System (Spritzvolumen-Steuereinrichtung 80) abgegeben, wie dies nachstehend noch beschrieben werden wird. ... , ■ ·

Im Betrieb wird das Schnecken-Spritzgeschwindigkeitssignal an die Abfrageeinrichtung 43 abgegeben. Wenn die Geschwindigkeit einen "Schwellwert"-Pegel erreicht, wie er durch die Einrichtung 44 eingestellt ist und durch die Einrichtung verglichen wird, wird, v/ie angedeutet, ein Ausgangssignal für den FBC-Bereich 15 erzeugt, um den Spritzhub der Schnecke zu steuern. Ferner wird ein Ausgangssignal an den FPC-Bereich, der Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50, abgegeben. Um sicherzustellen, daß die Schwellwert-Geschwindigkeit nicht mit dem anfänglichen Anstieg der Geschwindigkeit der Schnecke bei dem Spritzhub ermittelt wird, kann eine Verzögerung durch die Abfrageeinrichtung 43 eingeführt werden. Wie dargestellt

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wird bis; EU -dem. Zeitpunkt, zu dem die Schnecke einen bestimmten Sollwert bzw. Einstellpunkt (der gut innerhalb des stabilen Geschwindigkeitsbereichs liegt) durchläuft, die Schaltung 43 nicht aktiviert, um ein Signal an den Vergleicher 45 abzugeben.

Der "Null^Geschwindigkeitsbereich 46 gibt ein Aus gang-.s signal dann ab, wenn ein Sehneckenspritzhub abgeschlossen ist. Theoretisch ist die Form M in dem.Fall, daß die .Schnecke ihre Vorwärtsbewegung beendet oder die Mull-Geschwindigkeit erreicht, vollständig ausgefüllt, ferner ist das Material verfestigt, und schließlich ist der Spritzhub beendet. Praktisch gesprochen gelangt die Vorwärtsgeschwindigkeit jedoch nicht zu einem endlichen Stillstand. Vielmehr wird eine gewisse nominelle Bewegung fortgesetzt, und zwar auf Grund eines Materiallecks, etc.. Somit wird durch die Einrichtung 48 eine "Null"- oder Nennwerteinstellung vorgenommen, um an den Vergleicher 47 einen Nennwert abzugeben. " Wenn die tatsächliche Schneckengeschwindigkeit auf diesen niedrigen Wert absinkt, gibt der Vergleicher 47 ein Ausgangssignal ab. Vorzugsweise wird das ^I!Null"-Geschwindigkeits-Signal über eine veränderbare Zeitsteuereinrichtung 49 geleitet, die eine weitere Voreinstellungs-Verzögerung für jegliches Null-Geschwindigkeits-Signal einführen kann,- Das Null-Geschwindigkeits-Signal wird dem FBM-System (Gegendruck-Steuereinrichtung 15) zugeführt, um den Haltedruck aufzuheben. Das Signal wird'ferner der Spritzvolumen-Steuereinrichtung zugeführt, unr eine Positionsanzeige hinsichtlich der Beendigung des Spritzhubes zu liefern.

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Eine Hauptfunktion der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 besteht darin, den Übergang des durch die Spritzschnecke 6 erzeugten Druckes von den hohen Spritzdrucken auf den Haltedruck sequentiell innerhalb des erforderlichen Zeitrahmens zu leiten. Bei herkömmlichen Methoden zum Formen läßt sich erkennen, daß diese verschiedenen Druckübergänge vom Einspritzvorgang zum Haltevorgang, sodann auf Aushärtungs-Druckeinstellungen durch Ausprobieren von Zeiteinstellungen erreicht wurden, ohne daß die speziellen Prozeß- bzw. Arbeitsergebnisse zurückgekoppelt wurden, die bei dem Spritzgußverfahren tatsächlich auftraten. Die Funktion der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 besteht darin, das Auftreten derartiger Vorgänge zu erkennen, wie " Form gefüllt", sodann die anschließende Druckverschiebung auf den Haltedruck zu leiten. Die Überwachungseinrichtung zeigt sodann den Zustand "Form verschlossen" oder die Erstarrung des Materials an der Düse an, und ferner leitet sie die nächste erforderliche Druckverschiebung ein und anschließend die Rückführung der Druckbzw. Stöß-ßl- und Mischschnecke in ihre Rückkehrstellung.

Bei der Erfüllung seiner Funktion arbeitet die Geschwindigkeitsbereichs-Uberwachungseinx'ichtung in Verbindung mit dem Stellungswandler 34 (Fig. 1). Wie aus Fig. 2a ersichtlich ist, bewegt sich der Druckkolben oder die Schnecke in Vorwärtsrichtung, wenn die Preßmasse im Zuge des Füllvorgangs in der Form zusammengepreßt wird. Die Vorwärtsbewegung erfolgt dabei mit einer Geschwindigkeit (zum Zeitpunkt T1), die in der Gegendruck-Steuereinrichtung 15 und unter der generellen Steuerung des integrierten FBC-Systems ausgelöst wird. Wenn

das Material in der Form zusammengepreßt ist und diese

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"ausfüllt", sinkt die Einspritzdruckkolben-Geschwindigkeit von dem eingestellten Wert bzw. Sollwert auf einen niedrigeren Wert ab, und zwar auf Grund des verminderten Flusses der Preßmasse (wie dies zum Zeitpunkt T2 verdeutlicht ist). Die Geschwindigkeitsänderung kann dem Signal "Form gefüllt" angesehen werden. Dieses Signal kann dann dazu herangezogen werden, eine Druckverschiebung für die nachfolgende Funktion auszulösen.

In Fig. 2a ist die Druck/Stellungs-Beziehung des Spritzhubes veranschaulicht. Das eine gefüllte Form betreffende Ergebnis signalisiert somit die Angemessenheit der Verschiebung des Druckes von dem relativ hohen Einspritzdruck auf den nominellen Haltedruck, der während der Verfestigungsstufe benutzt wird. Es sei bemerkt, daß der Übergang vom Spritzdruck auf den Haltedruck umso schneller und gleichmäßiger vorgenommen werden kann, je schneller der Zustand der gefüllten Form erkannt werden kann. Dieser unverzügliche und gleichmäßige Übergang führt zu einer wesentlichen Herabsetzung oder Behebung des Problems des Auftretens eines plötzlichen Stoßes.

Nachdem der Haltedruck herbeigeführt ist, ist noch eine gewisse Fortsetzungsverschiebung oder -bewegung der Schnecke 8 vorhanden, da das Plastikmaterial bzw. die Preßmasse in der Form abkühlt und schrumpft. Es zeigt sich, daß dann, wenn die Verfestigung zum Zeitpunkt T3 abgeschlossen ist, die Schrumpfung beendet ist und die Bewegung der Schnecke 8 aufhört. .

Sofern erwünscht, kann eine Halte-Zeitsteuereinrichtung vorgesehen sein, um eine bestimmte Zeltfolge zwischen der

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''Null-Geschwindigkeit'· und der Herabsetzung des Haltedruckes einzuführen, damit eine zusätzliche Aushärtung des geformten Teiles vor dessen Ausstoß aus der Maschine und der Auslösung des nächsten Spritzvorgangs erfolgt. Es ist bei bestimmten Operationen festgelegt worden, daß diese zusätzliche Haltezeit im Anschluß an das Auftreten der "Null-Geschwindigkeit" erwünscht ist, um gewisse Eigenschaften eines geformten Produkts i:u verbessern. . .

Schmelztemperatur-Steuereinrichtung

Die Erzielung einer gewünschten Schmelztemperatur und die Aufrechterhaltung dieser Temperatur innerhalb festgelegter Grenzen nach Erreichen der entsprechenden Temperatur ist ein bedeutendes Merkmal der Spritzgußsteuerung. Die in Fig.3 schematisch dargestellte Steuereinrichtung arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise gemäß der Erfindung. Das schnelle Ansprechverhalten der Kunststoff- bzw. Plastiktemperatur auf eine Änderung in¹ einem Befehl sowie die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung innerhalb der Schmelze sind wesentliche Eigenschaften eines derartigen Steuersystems. Zur Erzielung dieser Eigenschaften benutzt die erfindungsgemäße Steuereinrichtung eine Prioritätsablauffolge, bei der die Umsetzung der mechanischen Energie in Wärme innerhalb der Schmelze ausgenutzt wird, und zwar ebenso wie möglicherweise bevorzugt die Leitungswärme von den Trommelheizeinrichtungen 24 ausgenutzt wird. Die Steuereinrichtung versucht ferner, einen nahezu adiabatischen Zustand aufrechtzuhälten, wie er innerhalb der Trommel/Schmelzkammer 6 praktisch ist, indem die Trommelzonen-Heizeinrichtungen 24 bei der ausgewählten Schmelztemperatur gehalten werden. Diese Methode setzt den Wärmefluß von den Heizeinrichtungen in die Schmelze s6lbst herab und senkt damit den

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Temperaturgradienten in der Querrichtung der Trommel» -

Die drei Prozeß-, bzw. Verfahrensparanieter, die zur Erzeugung der Schmelztemperatur in der Spritzgußmaschine beitragen, sind die Trommeltemperatur, der Gegendruck auf die Plastifizierungsschnecke und die Schneckendrehzahl. Pur jedes Material,' das im Spritzgußverfahren verarbeitet wird, sind Ausgangswerte dieser drei Parameter vorhanden, die auf der Grundlage einer späteren Erfahrung als zur Erzeugung eines annahmbaren Produkts geeignet angesehen wurden. Um die Prozeßparameter einzustellen, müssen jedoch in dem Fall, daß die geformten Teile nicht die geforderten Standardwerte erfüllen oder die Temperatur auf Grund von Umgebungsbereichsänderungen von dem eingestellten Wert abweicht, diese Parameter jeweils derart koordiniert gesteuert werden, daß die zu verspritzende-Schmelze wieder auf ihre geeignete Temperatur gebracht wird oder daß. eine andere, zu einem zufriedenstellenderen Ergebnis führende Temperatur eingestellt wird. Um diese Steuerung der Schmelztemperatur vorzunehmen, ist jeder der drei Parameter, die durch die. Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 innerhalb der Schaltung·, gesteuert werden, durch eine Nennfehlerfestsetzung einstellbar. Diese Festsetzung bzw. Einstellung wird.für. die Zwecke der vorliegenden Anmeldung als Delta-( A )-Festsetzung bzw. -Einstellung bezeichnet.

Im folgenden sei Fig. 3 betrachtet, in der das die Schmelz-" temperatur-Steuereinrichtung 50 umfassende. Untersystem in Blockform dargestellt ist. Das Haupt-Eingangssignal für die Steuereinrichtung 50 kommt von dem Schmelztemperatur-Wandler 30 her, der gemäß Fig. 1 in dem Düsenbereich 22 der Schm_e,3.zkammer 6 untergebracht ist. Ein zweites Eingangssignal

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für die Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 liefert die Sclmelztemperatur-Sollwerteinstelleinrichtung 52. Dieser Wert stellt die ausgewählte Temperatur für die zu verspritzende Schmelze dar; außerdem stellt der betreffende Wert den Wenneinstellwert für die Trommeltemperatur der Spritzgußmaschine dar. In dem dargestellten Diagramm ist diese Sollwert-Eingabeeinrichtung in zweckmäßiger Weise durch ein Potentiometer oder durch eine veränderbare Widerstandseinrichtung innerhalb einer Spannungsschaltung gebildet, und zwar von der Art, daß eine geeichte Spannung erzeugt wird, die der Steuereinrichtung 50 zugeführt und in dieser ausgenutzt werden kann. Die Eingangssignale von dem Schmelztemperatur-Wandler 30 und der Schmelztemperatur-Sollwerteinstelleinrichtung 52 her werden einer Verstärkereinrichtung 53 zugeführt, ö.e ein Spannungssignal zu erzeugen imstande ist, welches direkt proportional der Differenz zwischen den beiden Temperaturen bzw. Temperatur-Eingangssignalen ist. Dieses Fehlersignal wird einer weiteren Verstärkereinrichtung 54 zugeführt, die nachstehend als Prioritätsfolgeschaltung bezeichnet wird. Diese Prioritätsfolgeschaltung oder kurz Prioritätsschaltung 54 untersucht das Fehlersignal und erzeugt das zuvor erwähnte Delta-Signal, welches an einen der drei Unterkreise für die drei zuvor erwähnten Parameter zurückgekoppelt wird. Diese Unterkreise bewirken die Steuerung und Einstellung der drei zuvor erwähnten Parameter über das FBC-System und die Trommeltemperatur-Steuereinrichtung 26 zum Zwecke der Einstellung einer neuen Schmelztemperatur. Auf diese Weise bewirkt die Prioritätsfolgeschaltung selektiv eine Aktivierung 1) der Verstärkereinrichtung 57 zum Zwecke der Lieferung eines Steuersignals für die Spritzgußmaschinen-Gegendruckeinrichtung 15,

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2) der Verstärkereinrichtung 58 zum Zwecke der Lieferung eines Steuersignals an eine Schneckendrehzahl-Steuereinrichtung 13 oder

3) einerVerstärkereinrichtung 59 zum Zwecke der Abgabe eines Steuersignals an die Trommelheizelement-Steuereinrichtung 26. Die Schnecken-Gegendruck-Sollwerteinstelleinrichtung 57a und die Schneckengeschwindigkeits-Sollwerteinstelleinrichtung 58a stellen Eingangssignaie der erwarteten Ausgangswerte des Schneckendrucks und der Schneckendrehzahl bereit,uin eine zufriedenstellende Schmelztemperatur zu erhalten. Eine Temperaturstabilisierungsschaltung 55 ist zwischen dem Schmelztemperaturwandler 30 und der Prioritätsfolgeschaltung angeordnet. Die Funktion dieser Schaltung 55 besteht darin sicherzustellen, daß· Steuersignale nicht erzeugt und in fehlerhafter Weise an die Heiz- bzw. Heizelementsteuereinrichtung 26 oder an die Drucksteuereinrichtung 15 oder Schneckendrehzahlsteuereinrichtung 13 zurückgegeben werdsi,wenn die .Schmelztemperatur sich in einem Übergangszustand befindet. Die Stabilsierungsschaltung 55 hebt die Funktion der Prioritätsfolgeschaltung 54 zu denjenigen Zeitpunkten auf, zu denen die durch den Wandler 30 ermittelte Schmelztemperatur sieh ändert oder verschiebt. Die Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 kann dabei individuell dazu herangezogen werden, mit den verschiedenen in Beziehung stehenden Elementen des Grundsteuersystems FBC direkt verbunden zu werden. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liefert die Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 ihre Signale an einen .Teil des FBC-Gesamtsystems, von welchem ein Teil die zuvor erwähnte Koordinierungs- bzw. Beiordnungs-Steueranordnung ist, wie sie von der Firma General Electric Company, Salom, Virginia, unter der Bezeichnung PH-1000 erhältlich ist. Diese Steuereinrichtung dient dazu, verschiedene derartige Signale

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von Steuerungs-Untersystemen aufzunehmen und ein End-Steuersystemsignal an die in dem FBC-System befindlichen Grundsteuerelemente abzugeben.

Im Betrieb kann die Schmelztemperatur-Steuerschaltung 50 entweder auf ein direktes Eingangssignal ansprechen, das manuell von einer Bedienperson eingegeben worden ist, oder auf ein Signal von einem hochentwickelten Fühlersystem, welches eine geeignete Schmelztemperatur zu bestimmen imstande ist. Nimmt man eine tatsächliche Schmelztemperatur an, die niedriger ist als eine bestimmte Schmelztemperatur, so kann eine Bedienperson oder eine verbundene FPC-Steuereinrichtung ein Signal auslösen, mit dessen Hilfe die Schmelztemperatur-Sollwerteinstelleinrichtung 52 neu eingestellt wird. Die betreffende Einrichtung 52 kann ein manuell einstellbares Potentiometer oder eine Servosteuereinrichtung sein, die durch eine externe Steuereinrichtung gesteuert wird. Der der neuen Schmelztemperatur entsprechende Sollwert wird direkt dem Verstärker 59 zugeführt und damit den Trommelsteuereinrichtungen 26. Dies bewirkt, daß die Trommelheizeinrichtungen 24 unmittelbar eine der neu eingestellten Temperatur entsprechende Temperatur annehmen. Wenn die Änderung zwischen altem und neuem Schmelztemperatur-Sollwert relativ gering ist, kann die Einstellung der Trommelwärme auf den neuen Sollwert ausreichen, um die Schmelztemperatur auf den gewünschten Wert anzuheben. Wenn die Temperaturdifferenz jedoch bedeutend größer ist, kann die Erhöhung der Trommeltemperatur auf den Sollwert nicht dazu führen, daß eine ausreichende Wärme den Kunststoff bzw. die Preßmasse auf die gewünschte Temperatur bringt. Wenn die Schmelztemperatur stabilsiert ist und ein Differenz- oder Fehlersignal zwischen dem Temperatursollwert der Sollwerteinstelleinrichtung 52 und der Schmelztemperatur vorhanden ist,

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wie·sie durch den Wandler 30 ermittelt bzw* aufgenommen wird, so wird ein Steuersignal von dem Verstärker 53 abgegeben, um die Schmelztemperatur in Richtung auf den gewünschten Wert anzuheben. Wenn das Fehlersignal existiert, wird, wie vorstehend erwähnt, ein Delta-Signal bzw, -Wert durch die P.rioritätsfolgeschaltung 54 erzeugt, um einen Anstieg.der. Schmelztemperatur zu bewirken. Es hat sich eine besondere. Ablauffolge hinsichtlich der Vornahmevder Änderungen in den drei Parametern als wesentlich wirksamer erwiesen als andere Verfahren. Gemäß, der für die Prioritätsfolgeschaltung gewählten Logik ist zu bemerken, daß dann, wenn ein positiver Fehler zwischen dem Schmelztemperatur-Sollwert und der tatsächlichen Temperatur existiert, di,e Schneckengeschwindigkeit bzw. -drehzahl zunächst derart vergrößert wird, daß der Fehler verkleinert wird. Die Schneckendrehzahl wird dabei solange kontinuierlich erhöht, als ein Fehler existiert, und zwar bis die festgesetzte Grenze der Schneckendrehzahl erreicht ist. Diese Grenze kann eine Verfahrens- bzw. .Prozeßgrenze sein, die.durch ein bestimmtes Material auferlegt ist, oder sie kann eine auf die Spritzgußmaschine selbst zurückgehende Abgabebeschränkung sein, wie auf den Schneckenmotor 12.

Wenn der Temperaturfehler nach Erreichen der Sehneckendrehzahlgrenze noch vorhanden ist, wird der Schnecken-Gegendruck proportional in einer unterbrochenen Weise, erhöht, bis die festgesetzte Grenze des Gegendrucks erreicht ist. Ist nach erfolgter Maximierung des Gegendrucks ein Fehler in der ursprünglichen Richtung immer noch vorhanden, so werden die Wärmesollwerte der Trommel-Wärmesollwerteinrichtungen 52 über den adiabatischen Pegel hinaus erhöht, -.um' eine zwangsweise Wärme energie eingabe von-den ,Trommelheizeinrichtungen zu erzielen.

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Wie zuvor erwähnt, wird die Schneckendrehzahl schrittweise durch den Deltawert erhöht, und zwar stufenförmig. Die Temperaturstabilisierungsschaltung 55 verhindert die Hinzufügung eines neuen Deltawertes zu der Schneckengeschwindigkeit durch die Schaltung 54, bis der vorhergehende Viert eine Auswirkung auf die Schmelztemperatur gehabt hat und bis die Schmelztemperatur sich auf dem neuen Pegel tatsächlich stabilisiert hat. Wenn die Stabilsierungsschaltung 55 die stabile Schmelztemperatur ermittelt und der Differenzverstärker 53 eine fortdauernde Differenz zwischen der Schmelztemperatur und der durch die Sollwerteinstelleinrichtung 52 eingestellten Temperatur ermittelt, wird die Prioritätsfolgeschaltung 54 in den Stand versetzt, wieder einen Deltawert zu erzeugen, um die Schneckendrehzahl um das proportionale Maß anzuheben. Vorzugsweise werden die Schmelzperioden bzw. -zyklen wiederholt, wobei weitere Änderungen in der Schneckendrehzahl unterbunden werden, bis zwei aufeinanderfolgende Perioden bzw. Zyklen keine bedeutende Schmelztemperaturänderungen zeigen. Ist nach dieser Stabilisierung die gewünschte Schmelztemperatur noch nicht erreicht, so wird die Schneckengeschwindigkeit bzw. -drehzahl durch den Deltawert weiter erhöht, wobei die Stabilisierung dann wieder einsetzen kann.

Wenn die obere Grenze der Schneckendrehzahl bzw. -geschwindigkeit erreicht und die Temperatur noch zu niedrig ist, wird der Schneckengegendruck automatisch durch die Prioritätsfolgeschaltung 54 erhöht. Mit großer Wahrscheinlichkeit wird die gewünschte Schmelztemperatur jedoch erzielt, bevor die voreingestellte Grenze des Gegendrucks erreicht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Erhöhung des Gegendrucks in entsprechender Weise bewirkt wird wie die Zunahme der

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Sehneckengeschwindigkeit bzw. -drehzahl. Durch die Schaltung 57 wird ein Deltawert festgesetzt und in die Gegendruck-Steuereinrichtung 15 eingeführt, wobei weitere Änderungen in dein Gegendruck - solange unterbunden werden, bis zwei aufeinanderfolgende Zyklen ohne eine nennenswerte Temperaturänderung auftreten, d.h. eine Stabilisierung vorliegt. Wenn die gewünschte Schmelztemperatur nicht erreicht wird, bevor die festgelegten Grenzen des Gegendrucks erreicht werden, werden die Sollwerte der TrommeiLJieizeinrichtungs-Sollwerteinstelleinrichtungen über den Sollwert der Schmelztemperatur-Sollwerteinrichtung 52 hinaus erhöht, und zwar schrittweise gemäß den Deltawerten nach Stabilisierung auf jedes vorhergehendes Eingangssignal hin. Auf diese Weise wird dann die Temperaturänderung bewirkt. Diese schrittweise Vergrößerung des Trommelheizeinrichtungs-Sollwerts tritt auf, bis die Schmelztemperatur zufriedenstellt oder die Grenze der Trommelheizeinrichtungs-Sollwerte erreicht ist. Bs sei darauf hingewiesen, daß die Temperatur vorzugsweise je Spritzguß unmittelbar nach dem Verspritzen in dem Düsenbereich abgetastet wird, so daß Reibungseffekte des Kunststoff- bzw. Preßmassenflusses durch die Düse 22 ebenfalls in Rechnung gestellt sind. In vielen Fällen tritt in dem Düsenbereich ein bedeutender Effekt auf, der eine erhebliche Auswirkung auf die tatsächliche Temperatur des in die Form M eintretenden Kunststoffs haben kann. Demgemäß ist es wünschenswert, den Schmelztemperaturwandler 30 an einer Stelle vorzusehen, um diese Wirkung zu erfassen bzw. aufzuzeichnen und ferner die Schmelztemperatur zu einem Zeitpunkt • zu erfassen, um diesen Reibungseffekt festzustellen.

Die spezielle Folge der Einstellung der Parameter zum Zwecke der-Herabsetzung der Schmelztemperatur wird durch die Prioritätsfolgeschaltung 54 bereitgestellt. Gemäß der

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Erfindung laufen die Schritte bei der Herabsetzung der Schmelztemperatur im wesentlichen in der Weise ab, daß die bei der Erhöhung der Schmelztemperatur angewandten Schritte umgekehrt werden. Wenn ein Befehl zur Herabsetzung der Schmelztemperatur abgegeben wird, werden die Trommelheizeinrichtungen 24 wieder auf den neuen gewünschten Pegel eingestellt, indem die neue Schmelztemperatur an der Sollwerteinrichtung eingestellt wird.

Nachdem eine Stabilisierung aufzutreten vermocht hat, wird der Gegendruck soweit verringert, bis der Temperaturfehler auf Null herabgesetzt oder die untere Grenze des Gegendrucks erreicht worden ist. Dieser untere begrenzte Gegendruck ist z.B. im allgemeinen ein Nennwert für jedes gegebene Material in einem allgemeinen Schmelztemperatur-Spritzbereich. Sin gewisser nomineller Gegendruck auf die Schnecke 8 ist erforderlich, um die Plastifizierung bzw. Erweichung des Materials vor dem Verspritzen zu bewirken. Wenn die untere Grenze des Gegendrucks erreicht ist, bevor die gewünschte Schmelztemperatur erreicht ist, wird die Schneckendrehzahl schrittweise verringert.

Ist die Schmelztemperatur noch nicht tief genug, wenn die Schneckendrehzahl ihre untere praktische Grenze erreicht, so werden die Sollwerte der Trommelheizeinrichtungs-Sollwerteinstelleinrichtung unter den eingestellten Sollwert der Schmelztemperatur-Einstelleinrichtung 52 abgesenkt. Dabei kommt es lediglich unter extremen Bedingungen oder bei sehr begrenzten zulässigen Bereichen der Schneckendrehzahl und des Gegendrucks vor, daß der Trommelheizeinrichtungs-Sollwert von dem durch die Sollwerteinstelleinrichtung 52 eingestellten Schmelztemperatur-Sollwert wesentlich abzuweichen hat. Demgemäß

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kann im allgemeinen.angenommen werden, daß der gewünschte adiabatische Zustand vorherrscht, da die hauptsächliche Energiequelle von mechanischer Art ist; die Energie kommt durch die kombinierte Wirkung der Schnecke 8 und des darauf wirkenden Gegendrucks zustande»

Das Ansprechverhalten hinsichtlich der Vornahme einer. Änderung der Schmelztemperatur durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist relativ schnell, weshalb die Anzahl der für die Stabilisierung erforderlichen Zyklen auf einen minima» len Wert herabgesetzt ist. Erreicht wird dies hauptsächlich durch die besondere Ablauffolge, die zur Vornahme dieser . Schmelztemperaturänderung und -steuerung gewählt worden ist. Aus der Beschreibung des Betriebs dürfte ersichtlich sein, daß die Steuerung nach Möglichkeit für eine maximale Schneckendrehzahl sorgt. Dieses Prinzip führt zu einer"optimalen,Irholungszeit und maximiert entsprechend die praktische Produktionsrate. Wie oben erwähnt, ist es Wünschenwert, die Schmelztemperatur unmittelbar nach dem Einspritzen abzutasten, so daß die Reibungseffekte mit in Rücksicht gestellt; werden können. Erreicht wird dies dadurch, daß die Schmelztemperatur-Steuereinrichtung 50 mit der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungssteuereinrichtung (siehe Fig. 2) verbunden, wird. Auf diese Weise kann die" Schmelztemperaturmessung auf die Inbetriebsetzung der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 in dem Augenblick vorgenommen werden, in dem die Endreibung erzielt wird.

Spritzvolumen-SteuereinrichtunK ""..'■

Im folgenden sei Fig. 4 näher betrachtet, in der das ■Blockdiagramm des Spritzvolumen-Steuereinrichtungsuntersystems 60 dargestellt ist. Die Anfangswerte werde'n in die

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Steuereinrichtung eingegeben, um den Nennwert der Schnecken-Hinterstellung oder -Neuladestellung bereitzustellen. Dieser Wert wird in einer Schneckertfiinterstellungs-Sollwerteiiistelleinrichtung 62 eingestellt, bei der es sich um ein einstellbares Potentiometer oder eine andere Einrichtung handeln kann, die ein geeichtes Spannungssignal abgibt. Ist ein Spritzgußzyklus beendet und arbeitet die Steuereinrichtung zyklisch in dieser Weise, so wird, wenn die Schnecke 8 und die Kanimer 6 gefüllt sind und die Schnecke während der Erweichungs- bzw. Plastifizierungsoperation zurückgezogen wird, die betreffende Schnecke ausgerichtet, bis sie eine Stellung erreicht, die dem Wert entspricht, der in die Schneckenhinterstellungs-Sollwerteinstelleinrichtung 62 eingegeben worden ist.

Eine gewünschte End-Puffergröße wird dadurch erzielt, daß eine entsprechende Schneckenstellung in die Steuereinrichtung eingegeben wird, und zwar an einer End-Puffergrößen-Sollwerte inStelleinrichtung 64. Dieses Element stellt ferner eine Einrichtung dar, die ein geeichtes Spannungssignal abzugeben imstande ist. Das Eingangssignal dieses Wertes legt die gewünschte vorderste Ausrichtungsstellung der Schnecke während des Spritzhubes fest. Eine Pufferung wird absichtlich so eingestellt, daß die Schnecke nicht den Düsenbereich 22 bei dem Spritzhub berührt. Dies stellt sicher, daß in der Kammer ausreichend Material zur Verfügung steht, um die Form auszufüllen, bevor deren Boden berührt wird. Wenn der Spritzhub ausgelöst ist, gibt der Positions- bzw. Stellungswandler 34 eine Information an die Spritzvolumen-Steuereinrichtung 60 ab, und zwar an einen Differenzverstärker 66. Der Verstärker 66 gibt ein Ausgangssignal ab, das kennzeichnend ist für die Differenz des Puffer-Sollwerts der Sollwert-Einstelleinrichtung 64 und des von dem Wandler 34

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gelieferten Signals betreffend die Sehneckenstellung. Dieses Ausgangssignal wird an eine Abtast- und Halteschaltung 67 abgegeben. Wird eine Null-Geschwindigkeit am Ende des Hubes durch die Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung 40 festgestellt, so bewirkt das Null-Geschwindigkeits-Signal von der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtung eine Aktivierung der Schaltung 67, die den Fehler in der Endschneckenstellung abtastet, wie er durch den Verstärker 66 bestimmt wird. Dieser Fehler wird in einer Speichereinrichtung in der Schaltung 67 gespeichert. Diese Vergrößerung oder Verkleinerung des, Fehlers wird dann dazu herangezogen,

den Wert
über den Verstärker b8/der Schneckenhinterstellungs-SollifiBrteinstelleinrichtung 62 aufzuheben. Der Verstärker 68 gibtan den Vergleicher 69 ein Signal ab, das einer neuen (korrigierten) Schneckenhinterstellung entspricht. Wenn die Schnecke 8 wieder geladen wird, wird sie soweit zurückgeführt, bis die durch den Wandler 34 signalisierte Stellung mit der neuen Aufladungsstellung übereinstimmt, wie sie durch den Verstärker 68 bezeichnet und durch den Vergleicher 69 bestimmt wird. Der Vergleicher 69 signalisiert dann derru FBC-System, daß die Schnecke 8 für einen weiteren Spritzvorgang bereit ist. Wenn die Schnecke 8 anhält, bevor der gewünschte End-Puffersollwert erreicht ist, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Form gefüllt ist, wird der Schriecken-Nachfüllstellungswert neu eingestellt. Die Steuereinrichtung wird zurückgestellt, so daß die gesamte Spritzgußgröße verringert und die Schnecke 8 in eine Stellung zurückgeführt wird, die kurz vor der ursprünglichen Einstellstellung liegt. Menri der Druckkolben bzw. die Stoßvorrichtung durch den angedeuteten End-Puffersollwert hindurchläuft und sich an eine Bodenberührung annähert, wird ein positives Fehlersignal erzeugt. Auf einen Vergleich des tatsächlichen End-Puf fersollwerts und dem gewünschten End-Puffersollwert hin

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wird ein Delta-Signal erzeugt, welches die Schneckennachladestellung in eine Richtung steuert, in der die Spritzgußgröße vergrößert ist. Wie bei dem vorhergehenden Untersystem stützt sich die Spritzvolumen-Steuereinrichtung 60 auf die Geschv/indigkeitsbereichs-Überwachungssteuereinrichtung 40, um die Bereiche solcher Geschwindigkeitskurven (Fig. 2a) festzulegen, daß die"Null"-Geschwindigkeit und die einer gefüllten Form entsprechenden Stellungen festgestellt sind. Die Spritz- bzw. Preßvolumen-Steuereinrichtung kann dann ihre Überwachungen bei diesen bestimmten Prozeßvorgängen vornehmen und damit die Spritz- bzw. Preßvolumengröße genau neu einstellen bzw. neu berechnen.

Dieses Preßvolumen-Steuerungsuntersystem stellt eine gewünschte voreingestellte Pufferung unabhängig von Änderungen in den Kunststoff- bzw. Preßmassentemperaturen und -drucken und Lecks der Schnecke oder eines Rückström-Prüfventils während des Verspritzens sicher. Eine herkömmliche festliegende Schneckenrückseite, die einen durch einen Sollwert festgelegten Grenzschalter umfaßt, würde diese Faktoren nicht mit berücksichtigen. Die Wirkung in herkömmlichen Systemen mit Stellungs-Grenzschaltern ist im allgemeinen eine Abwanderung der vorderen End-Schneckenstellung, und zwar entweder in Richtung auf die Form zu (mit Umkehrung bei deren Berührung) oder von der Form weg, was zu einer übermäßigen Pufferung bzw» Polsterung führt.

Eine zu geringe oder gar keine Pufferung kann von einem unzureichenden Hohlraumdruck während des Aushärtens begleitet sein, und zwar in Verbindung mit einer Unbeständigkeit und einem Teilgewicht oder einer Teilgröße. Eine zu große Pufferung kann zu einem relativ großen Materialbestand führen,

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der einem zusätzlichen Erwärmungszyklus ausgesetzt werden muß und zu einer entsprechend möglichen Degradation führt. Ferner kann eine übermäßige Zusammenpressung bei zu großer Pufferung auftreten, was zu einem Ausbrechen insbesondere in dem Fall- führen kann, daß dünne Wandteile vorgesehen sind. Die Philosophie der neu erfundenen Steuerung besteht darin, die tatsächliche vordere End-Schneckenstellung am Ende des Pormzyklus zu ermitteln und mit der■gewünschten voreingestellten vorderen Stellung zu vergleichen. Ist eine Differenz vorhanden, so wird die Schneckenhinterstellung (das sind der Rückführ- und der Schmelz-Dekompressionspunkt ) des folgenden Preßvorgangs automatisch um einen Betrag zurückgestellt, der zu einer Herabsetzung der Fehlerdifferenz auf Null führt.

Druck-Überwachungs system

Im folgenden sei Fig. 5 betrachtet, in der in einem Blockdiagramm das Druck-Überwachungssystem 70 dargestellt ist. Der Schneckenstellungswandler 34 liefert ein Eingangssignal, betreffend die Stellung der Schnecke 8 während des Spritzhubes. Ein eine Stellung bezeichnendes Signal, an der die Abtastung aufzutreten hat, wird über die Sollwerteinstelleinrichtung 71 eingegeben. Diese Eingangssignale werden einem Vergleicher 72 zugeführt, der ein Signal an eine Abtast- und Halteschaltung 73 abgibt. Die Schaltung 73 vermag ein Drucksignal von dem Wandler—32 abzutasten und den Wert für eine spätere Bezugnahme festzuhalten. An einer vorgewählten Abtaststelle wird das Drucksignal an einen Differenzverstärker 74 abgegeben, in welchem es mit einem vorgewählten idealen Drucksignal verglichen wird, das von ■einer Sollwerteinstelleinrichtung 75 geliefert wird. Der Verstärker kann verschiedene Überwachungseinrichtungen und Alarmeinrichtungen speisen, wie ein Null-Meßinstrument 75

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oder Klingeln oder Lampen 77 bzw. 7:5, die das Vorliegen eines außerhalb eines Toleranzzustands liegenden Zustands signalisieren können.

Zwischen wiederholt erfolgreichen Spritzvorgängen und dem zur Füllung der Form erforderlichen Einspritzdruck kann im allgemeinen eine Wechselbeziehung ermittelt werden. Das Drucküberwachungssystem nimmt automatisch eine Abtastung des Drucks in einer vorgewählten Stellung der Schnecke während des Einspritzhubes -vor und vergleicht den betreffenden Wert mit einem Sollwert. Wenn die Differenz zwischen dem Sollwert und dem tatsächlichen Druck einen vorgewählten Bereich überschreitet, kann eine Alarmeinrichtung betätigt werden. Diese Alarmeinrichtung kann in Form einer Glocke, einer Lampe oder in Form einer Glocke und einer Lampe vorliegen, und zwar entweder allein oder in Verbindung mit einer direkten Rückkopplung an die Einspritzhub-Steuereinrichtung. Auf diese Weise wird die Überwachungsperson (Bedienperson oder automatische Steuerung) gewarnt, daß sich Zustände geändert haben, und zwar durch eine andere Schmelz- oder Formtemperatur oder möglicherweise durch Hindernisse im Strömungsweg, und zwar in einem Ausmaß, daß die Erzeugnisqualitäten beeinflußt worden sind oder beeinflußt werden. Dieser Bereich wird vorzugsweise durch einstellbare Potentiometer festgelegt, die eine obere Grenze bzw. eine untere Grenze einzustellen gestatten. Diese Grenzen sowie der Sollwert selbst werden in typischer Weise durch Erfahrung vorge schri eben.

Teile mit kritischen Abmessungstoleranzen erfordern einen relativ engen Bereich des zulässigen dynamischen Einspritzdrucks. Der Punkt, an dem dieser Druck abgetastet bzw. er-

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mittelt wird, ist einstellbar, um eine optimale Korrelation zu ermöglichen. Zur Erfüllung dieses Merkmals kann ein Druckwandler in die hydraulische Einspritzleitung eingefügt werde-n, und außerdem wird ein eingestellter Fühler, wie ein Teil der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungseinrichtiing, .benutzt. Anstatt der Verwendung des Positionswandlers bzw. Stellungswandlers in der hydraulischen Einspritzleitung, kann ein Fühler bzw. Sensor 34 in der Gieß- bzw. Spritzdüse oder in einem Teil des Strömungsweges verwendet werden, wie dies dargestellt ist.

Schmelztemperatur-Überwachungssystem

Im folgenden sei auf Fig. 6 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm des Schmelztemperatur-Überwachungssystems gezeigt ist.

Es sei bemerkt, daß die Organisation des Schmelztemperatur-Überwachungssystems 80 ähnlich der des Drucküberwachungssystems 70 (Fig. 5) ist. Sin Vergleicher 82 erhält Eingangssignale von dem Schneckenstellungswandler 34 und von einer Sollwerteinste11einrichtung 83, die einen festgesetzten Abtastpunkt- Sollwert einzustellen gestattet. Der Vergleicher 82 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn die Eingangssignale übereinstimmen. Dieses Ausgangssignal wird an eine Abtast- und Halteschaltung 84 abgegeben. Die betreffende Schaltung 84 erhält ferner ein Temperatur-Eingangssignal von dem Wandler 30 her zugeführt. Die Abtäst- und Halteschaltung hält die abgetastete Temperatur fest und gibt ferner an einen Differenzverstärker 85 ein geeichtes Signal ab, welches kennzeichnend für die betreffende Temperatur ist. Der Verstärker vergleicht das der abgetasteten Temperatur entsprechende Signal

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mit einem einer vorgewählten idealen Temperatur entsprechenden Signal, das von der- Sollwerteinstelleinrichtung 86 geliefert wird. Der Verstärker 85 kann verschiedene Älarmeinrichtungen 87, 88 und eine Anzeigeeinrichtung oder ein Null-Meßinstrument 89 ansteuern, die eine Anzeige darüber liefern, ob die abgetasteten Werte innerhalb der vorgewählten Toleranzen liegen oder nicht.

Wie bei dem Einspritzdruck hat es sich allgemein herausgestellt, daß eine-Korrelation zwischen der Schmelztemperatur und den zufriedenstellend bewegbaren Teilen existiert. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Überwachungssystem dargestellt, welches die Schmelztemperatur zu dem Zeitpunkt abtastet, zu dem die Endpufferung herbeigeführt ist. Dieses Überwachungssystem hängt von der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachungssteuereinrichtung zur Auslösung einer entsprechenden Maßnahme ab. Wenn die Schnecke die Endpufferungsstellung erreicht, wie dies durch den Null-Geschwindigkeits-Sensor der Geschwindigkeitsbereichs-Überwachimgseinrichtung festgestellt wird, kann die betreffende Überwachungseinrichtung die Temperatur bei dem Temperaturwandler 30 abtasten und mit dem Sollwert vergleichen. Ein anderes, in Fig. 6 dargestelltes System sieht eine zwangsweise Überwachung der Schmelztemperatur vor. Wenn eine Differenz einen vorgewählten Wert überschreitet, wie er durch Alarmeinrichtungen und 88 festgelegt ist, kann eine Lampe oder Glocke betätigt werden. Die Steuereinrichtung wird dahingehend alarmiert, daß Zustände sich geändert haben und daß das Verfahren eine Schmelztemperaturdifferenz hervorruft. Wenn das Schmelztemperatur-Steuerungsuntersystem 50 aktiv ist, bewirkt es

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rechtzeitig eine Korrektur der Schmelztemperatur. Mt \ dieser zusätzlichen Eigenschaft der Überwachungseinrichtung 80 besitzt eine' Bedienperson jedoch die Gelegenheit, die Temperatur-Sollwerte manuell zurückzustellen,' um eine schnellere Einstellung der Schmelztemperatur zu bewirken.

Obwohl im Vorstehenden gewisse Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung erläutert worden'sind, dürfte einzusehen sein* daß ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch entsprechende Anpassungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

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Claims (1)

1. P a t e η t a η sprue h e

   Spritzgußverfahren zum Verspritzen eines polymeren Materials in einer Vorrichtung mit einer Trommel, in der sich eine Plastifizierungskammer und eine in dieser drehbar und verschiebbar gelagerte Schnecke befinden, mit Zuführeinrichtungen, die neben dem einen Ende der Kammer vorgesehen und mit dieser verbunden sind und die das Material in die Kammer einzuführen gestatten, und mit in dem anderen Ende der Kammer vorgesehenen und mit einer Form verbundenen Düseneinrichtungen, wobei der Arbeitszyklus der Vorrichtung die Einführung des Materials in die Kammer durch die Zuführeinrichtungen, die Drehung der Schnecke zum Zwecke der Plastifizierung des Materials, die verschiebbare Zurückziehung der Schnecke während der Drehung zum Zwecke der Ansammlung einer plastifizierten Materialmasse in der genannten Kammer und das Herauspressen des plastifizierten Materials in die genannte Form durch die Düseneinrichtung auf Grund eines vorwärts gerichteten Schiebedruckhubes umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Schnecke (8) in der Kammer (6) ermittelt wird, daß die Geschwindigkeit der Schnecke (8) in Vorwärtsrichtung während des Preßhubes ermittelt wird, daß der Vorwärts-Druck auf die Schnecke (8) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gesteuert wird und daß die Stellung der Schnecke (8) in bezug auf eine bestimmte Bezugsstellung in der Kammer (6) durch einen Vergleich festgestellt wird.

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   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung der Schneckengeschwindigkeit an einen bestimmten Geschwindigkeits-Normwert während des Preßhubes ermittelt wird und daß ein Steuersignal auf diese ermittelte Annäherung hin erzeugt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Normwert bei Null gewählt wird und daß das Steuersignal dazu herangezogen wird, die Beendigung des Preßhubes zu signalisieren und die Rückführung der Schnecke (8) für einen weiteren Arbeitszyklus auszulösen.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Schnecke (8) auf das genannte Signal hin derart verzögert wird, daß eine zusätzliche Zeit für ein Aushärten des in die Form (M) eingespritzten polymeren Materials zur Verfügung steht.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Geschwindigkeits-Normwert bei Null liegend gewählt wird und daß der Vergleich mit dem die Schneckenstellung betreffenden Signal in dem Fall vorgenommen wird, daß die Geschwindigkeit sich dem Wert Null in einer bestimmten gewünschten Endstellung während des Preßhubes annähert, wobei¹ ein der Differenz zwischen der tatsächlichen Schneckenstellung und der gewünschten Endstellung proportionales Signal erzeugt und die Rückkehrstellung der Schnecke (8) während eines Neuzyklusses derart eingestellt wird, daß der betreffende Fehler auf Null herabgesetzt wird.

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   Verfahren zum Erweichen eines polymerisehen Materials und Verspritzen dieses Materials in eine Form, mit einer Vorrichtung, die eine Trommel mit einer Plastifizierungskainmer und einer darin gleitbar und drehbar gelagerten Schnecke aufweist, und mit Einrichtungen zur Abgabe von Wärme an die Trommel, wobei der Arbeitszyklus der Vorrichtung die Einführung des zu erweichenden Materials in die Kammer, die Drehung der Schnecke in der Kammer zum Zv/ecke der Plastifizierung des Materials und die Einführung der erweichten Masse in die Form durch eine 'Verschiebewirkung der Schnecke umfaßt, insbesondere in Verbindung mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der erweichten, in die Form (M) einzuspritzenden Masse während eines Arbeitszyklus der Vorrichtung dadurch reguliert wird, daß die Trommel (4) auf eine Anfangstemperatur erwärmt wird, die weitgehend gleich der für das zu verspritzende Material bestimmten Temperatur entspricht, daß die Schnecke (8) mit einer bestimmten Anfangsdrehzahl und einem bestimmten Anfangs-Gegendruck derart betrieben wird, daß die Masse auf die bestimmte Anfangs-Spritztemperatur erweicht wird, daß anschließend eine korrigierte Masseneinspritz-Temperatur aufrechterhalten wird, indem schrittweise die mechanische Energieeingabe an die erweichte Masse während des Durchmischens maximiert wird, und zwar schrittweise innerhalb der Grenzen einer vollständigen Durchmischung durch erstes Erhöhen der Drehzahl der Schnecke (8) auf einen bestimmten Korrekturbetrag und Ermöglichung der Stabilsierung der Massentemperatur, und daß die Anzahl der Schritte gezählt wird, bis die Masse die korrigierte Temperatur oder eine bestimmte Grenze erreicht.

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   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, daß die Eingabe mechanischer Energie zur Erzielung der korrigierten Formungstemperatur durch Erhöhung der Drehzahl der Schnecke (8) nicht ausreicht, die betreffende korrigierte Temperatur zu erreichen, zusätzlich die Abgabe mechanischer Energie an die Erweichungsmasse erhöht wird, und zwar durch schrittweises Erhöhen, des Gegendrucks auf die Schnecke (8) bis zu einem bestimmten Grenzwert. * "

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, daß in dem Fall, daß die maximierte Abgabe mechanischer ,

   • Energie an die erweichende Masse auf Grund einer Erhöhung des. Schneckendrueks nicht ausreicht, die korrigierte Spritztemperatur zu erreichen,- zusätzlich Wärme .. an die Trommel (4) und an die erweichende Mass,e abgegeben wird, indem schrittweise die Wärmeabgabe an die Trommel (4) erhöht wird. .·..-. ... . ■

   9. Spritzgußvorrichtung zum Verspritzen eines polymerischen ■ Materials, mit einer Trommel, die eine Plastifizierungs-,_;. kammer und eine darin drehbar und verschiebbar gelagerte Sehnecke aufweist, mit Zuführeinrichtungen, die das Material an die Vorrichtung neben dem einen Ende der. Kammer.abgeben und die mit dieser Kammer verbunden sind und mit in dem anderen Ende der.Kammer vorgesehenen Düseneinrichtungen, die mit einer an dem betreffenden Ende vorgesehenen Form verbunden sind, wobei der Arbeitszyklus der Vorrichtung die Abgabe des Materials in'die

   en Kammer durch die Zuführeinrichtung^ die Drehung der Schnecke zum Zwecke der Erweichung des Materials, die

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   gleitbare Zurückziehung der Schnecke während der Drehung zum Zwecke der Ansammlung einer Preßmasse aus dem betreffenden Material in der Kammer und das Verspritzen des erweichten Materials in die Form durch die Düsenexnrichtung auf Grund eines gleitenden Vorwärtsdruckes der Schnecke umfaßt, deren Länge von der verspritzten Ilasse abhängt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (34) vorgesehen sind, die die Stellung der Schnecke (8) in der Kammer (6) festzustellen gestatten, daß Einrichtungen (40) vorgesehen sind, die die Vorwärts-Geschwindigkeit der Schnecke (8) während des Einspritzdrucks zu ermitteln gestatten, daß Einrichtungen (15) vorgesehen sind, die den Vorwär-TGsdruck der Schnecke (8) in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit zu steuern gestatten, und daß Einrichtungen (40) vorgesehen sind, die die ermittelte Schneckenstellung mit einer bestimmten Bezugsstellung in der Kammer (6) vergleichen.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (42,43,44,45) vorgesehen sind, die die Annäherung der Schneckengeschwindigkeit an einen bestimmten Geschwindigkeits-Normwert festzustellen gestatten, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf diese Annäherung hin ein Steuersignal erzeugen.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Geschwindigkeits-Normwert bei Null gewählt ist, wobei das auf diesen Wert hin erzeugte Signal die Beendigung des Einspritzhubes anzeigt, und daß Einrichtungen (46,47,48,49) vorgesehen sind, die

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   eine Wiederladung der Schnecke (8) für einen weiteren Arbeitszyklus auslösen.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (47) vorgesehen sind, die durch das Steuersignal und die Schneckenpositions-Feststelleinrichtungen (34) gesteuert die Schneckenposition mit einer bestimmten gewünschten Endstellung vergleichen, daß.Einrichtungen (48) vorgesehen sind, die ein der Differenz zwischen der tatsächlichen Schneckenposition und der gewünschten Endposition proportionales Signal erzeugen, und daß Einrichtungen (15) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den betreffenden proportionalen Signal die Rückziehstellung· der Schnecke (8) während eines neue~_n Zyklus derart einstellen, daß die Differenz auf Null herabgesetzt ist.

   13. Vorrichtung zum Erweichen von polymerischem Material und Einspritzen des betreffenden Materials in eine Form, mit einer Trommel, die eine Erweichungskammer und eine

   und
   darin drehbar/verschiebbar gelagerte Schnecke aufweist, mit Einrichtungen zur Abgabe von Wärme an die betreffende Trommel, mit Zuführeinrichtungen, die das Material an die Vorrichtung neben dem einen Ende der Kammer zuführen und die mit dieser Kammer in Verbindung sind, und.mit in dein anderen Ende der Kammer vorgesehenen Düseneinrichtungen, die mit einer Form an dem betreffenden Ende verbunden sind, wobei der Arbeitszyklus der Vorrichtung die Zuführung des Materials in die Kammer durch die Zuführeinrichtungen, die Drehung der Schnecke zum Zwecke der Erweichung des Materials, die gleitbare Zurückziehung der Schnecke während des Zurückziehens zum Zwecke der Ansammlung einer Preßmasse

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   des betreffenden Materials in der Kammer und das Einspritzen des erweichten Materials in die Form durch die Düseneinrichtung mittels eines Vorwärts-Verschiebedrucks der Schnecke umfaßt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (30) vorgesehen sind, die die Temperatur der Preßmasse festzustellen gestatten, daß Einrichtungen (50) vorgesehen sind, die die Kassentemperatur mit einer ausgewählten gewünschten Temperatur vergleichen, daß Einrichtungen (26) vorgesehen sind, welche Trommel-Erwärmungseinrichtungen (24) auf der ausgewählten gewünschten Temperatur halten, und daß Einrichtungen (54) vorgesehen sind, die auf eine Differenz in den miteinander verglichenen Temperaturen hin nacheinander die Schneckendrehzahl in bestimmten Beträgen schrittweise zu erhöhen gestatten, und zwar auf fortwährend vorhandenen Differenzen zwischen der tatsächlichen Massentemperatur und der gewünschten Temperatur.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Abgabe der mechanischen Energie zum Zwecke der Erzielung der gewünschten Temperatur durch Erhöhung der Schneckendrehzahl nicht ausreicht, die korrigierte Temperatur zu erreichen, Einrichtungen (14,15) vorgesehen sind, die auf eine Differenz der miteinander verglichenen Temperaturen hin nacheinander den Schneckengegendruck in bestimmten Beträgen schrittweise erhohen, und zwar auf das Vorliegen fortgesetzter Differenzen zwischen der tatsächlichen Massentemperatur und der gewünschten Temperatur.

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   15. Vorrichtung nach Anspruch 14,,-dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die maximierte Abgabe mechanischer · Energie an die erweichte Masse unzureichend ist, die " korrigierte Massentemperatur zu erreichen, Einrichtungen (26) vorgesehen sind, die auf eine Differenz der miteinander verglichenen Temperaturen hin nacheinander die Wärnieabgabe . der Trommel-Brwärmungseinrichtungen (24) in bestimmten Beträgen-schrittweise erhöhen, und zwar auf fortgesetztes Auftreten von Differenzen zwischen der tatsächlichen Massentemperatur und der gewünschten Temperatur. -

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