DE2263797A1 - INJECTION MOLDING MACHINE - Google Patents
INJECTION MOLDING MACHINEInfo
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Description
DR. MÜLLER-BORE DIPL-PhYS. DR. MAN ITZ DIP·.-CHEM. DR. DEUFEL DlPL.-lNG. FINSTERWALD DlPL.-lNG. GRÄMKOW DR. MÜLLER-BORE DIPL-PhYS. DR. MAN ITZ DIP ·.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-lNG. FINSTERWALD DlPL.-lNG. GRÄMKOW
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
28. DEZ. 1572 D/Sh - B 113628 DEC. 1572 D / Sh - B 1136
BEIiDISH JJfDUSiDRIAL EIASTIOS LIMIiDED Manchester, GroßbritannienBEIiDISH JJfDUSiDRIAL EIASTIOS LIMIiDED Manchester, UK
Sprit ζ gußmas chineFuel casting machine
Priorität: Großbritannien v. 28. Dez. 1971 Nr. 60222/71Priority: Great Britain v. December 28, 1971 No. 60222/71
Die Erfindung betrifft hydraulisch betriebene Maschinen für das Spritzgießen von synthetischen Harzmaterialien· Solche Maschinen werden gewöhnlich von Elektromotoren angetrieben, wobei die hydraulische Kraft durch Drosselventile, zusammen mit hydraulischen Verstärkern, und manchmal durch Getriebekasten zwischen den hydraulischen Hotoren und den Injektionsschnecken gesteuert wird. Solche Anordnungen sind notwendig, um die Kraftveränderungen zu liefern, wiche durch die Spritzgußzyklen notwendig sind.The invention relates to hydraulically operated machines for injection molding of synthetic resin materials such machines are usually driven by electric motors, the hydraulic power being through throttle valves, along with hydraulic amplifiers, and sometimes through Gearbox between the hydraulic motors and the injection screws is controlled. Such arrangements are necessary to deliver the force changes that are necessary due to the injection molding cycles.
Es wird unweigerlich mehr hydraulische Energie erzeugt als von der Maschine für den Spritzgußzyklus erforderlich ist, und die überschüssige Energie muß vernichtet werden, wobei sie gewöhnlich als Wärme abgegeben wird.Inevitably, more hydraulic energy is generated than is required by the machine for the injection molding cycle, and the excess energy must be destroyed, usually being given off as heat.
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Bevor eine Computersteuerung oder eine andere Art der Prozeßsteuerung auf eine Spritzgußmaschine angewandt werden kann, ist es notwendig, daß die Hydraulik an der Maschine so geändert wird, daß sie eine Art der Kontrolle aufnehmen kann, welche feine Veränderungen von Strömung und Druck gestattet. Bisher wurde angenommen, daß nur zwei Möglichkeiten "bestehen, durch welche diese feine Veränderung erreicht werden kann, nämlich die Verwendung von Servo-Ventilen oder durch veränderliche Zufuhr oder Servo-Pumpen. Servo-Ventile sind sehr verschwenderisch im Energiebedarf, der vernichtet werden muß, wie oben erwähnt, und erfordern sehr sauberes öl für den wirksamen Betrieb und Servo-Pumpen, die zwar wirksamer sind, sind teurer und erfordern ebenfalls sauberes öl„ Es sind daher kostspielige ölfiltersysterne für den zufriedenstellenden Betrieb dieser bekannten Systeme erforderlich.Before a computer control or some other kind of process control can be applied to an injection molding machine, it is necessary that the hydraulics on the machine be changed becomes that it can incorporate some form of control which allows subtle changes in flow and pressure. Heretofore it has been assumed that there are only two "ways" by which this subtle change can be achieved can, namely the use of servo valves or by variable supply or servo pumps. Servo valves are very wasteful of energy to be destroyed, as mentioned above, and requires very clean oil for effective operation and servo pumps, which are more effective, are more expensive and also require clean oil " There are therefore expensive oil filter systems for the satisfactory one Operation of these known systems required.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung oder Verminderung der oben erwähnten Nachteile der Anwendung der Prozeßsteuerung auf Spritzgußmaschinen.The aim of the invention is to eliminate or reduce the above-mentioned disadvantages of using process control Injection molding machines.
Gemäß der Erfindung wird in einer Spritzgußmaschine für das Formen von synthetischem Harzmaterial, die durch hydraulische Kraft betrieben wird, die Kraft wenigstens durch eine hydraulische Pumpe zugeführt, die durch einen Elektromotor von verän-According to the invention is in an injection molding machine for molding synthetic resin material by hydraulic Power is operated, the power is supplied at least by a hydraulic pump, which is varied by an electric motor
angetrieben ist
derlicher Geschwindigkeit/ der so angeordnet und angepaßt ist, daß er mit Geschwindigkeiten und Drehmomenten betrieben werden
kann, die jeweils direkt gemäß den hydraulischen Anforderungen der Maschine während eines Spritzgußzyklus variiert werden.is driven
such speed / which is arranged and adapted to operate at speeds and torques which are each varied directly according to the hydraulic requirements of the machine during an injection molding cycle.
Gemäß einer bevorzugten Anordung treibt der Elektromotor zwei tandemgekuppelte hydraulische Pumpen an.According to a preferred arrangement, the electric motor drives two tandem-coupled hydraulic pumps.
Bei großen Maschinen kann eine Mehrzahl von Pumpen verwendet werden, um hohe Spritzgeschwindigkeiten zu erzielen. Die Spritz-On large machines, a plurality of pumps can be used to achieve high injection speeds. The spray
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geschwindigkeiten sind praktisch unendlich veränderlich; sie können an das Werkzeug angepaßt werden, um optimale Formergebnisse zu liefern, anstatt die verschiedenen Ventileinstellungen zu verändern, wie es bei herkömmlichen Spritzgußmaschinen notwendig ist.speeds are practically infinitely variable; they can be adapted to the tool for optimal molding results instead of changing the various valve settings as is the case with conventional injection molding machines necessary is.
Der hydraulische Kreis einer Spritzgußmaschine gemäß der Erfindung ist beträchtlich vereinfacht und kann auf Eichtungssteuerventile für den Betrieb vereinfacht werden, wobei Druckentlastungsventile nicht für die Prozeßsteuerung notwendig sind und nur aus Sicherheitsgründen eingebaut werden.The hydraulic circuit of an injection molding machine according to the invention is considerably simplified and can be simplified for operation on gauge control valves, being pressure relief valves not necessary for process control and are only installed for safety reasons.
Gleichstrommotoren von veränderlicher Geschwindigkeit können während des Spritzgußzyklus für kürzere Zeitspannen bis zu wenigstens dem Zweifachen ihrer Dauerleistung arbeiten. Es wird eine große Kraftersparnis erreicht, da die Maschine den genauen Kraftbedarf des Zyklus liefert. Maximale Kraft ist nur für kurze Zeitspannen während jedes SPritzgußzyklus erforderlich. Variable speed DC motors can operate for shorter periods of time during the injection molding cycle work at least twice their continuous output. A great saving in energy is achieved because the machine does the provides the exact power requirement of the cycle. Maximum force is only required for short periods of time during each injection molding cycle.
Die erfindungsgemäße Spritzgußmaschine gestattet die genaue Steuerung der Druck veränderung und der Menge an zugeführtem öl. Die Kontrolle des hydraulischen Flusses und Druckes sind getrennt, was eine verbesserte Spritzgußtechnik liefert, da es das Spritzen mit hohen Geschwindigkeiten ohne Überschreiten des Druckes gestattet, welcher das Herausdrücken der Form bzw. Pressgrate hervorruft. Es ist eine unendlich feine Steuerung des Schraubendruckes oder der Druckströmung möglich ohne zusätzliche hydraulische Steuerungen.The injection molding machine according to the invention allows precise control of the pressure change and the amount of supplied oil. The control of the hydraulic flow and pressure are separate, which provides an improved injection molding technique because it allows high-speed spraying without exceeding the pressure required to push the mold or mold out. Causes press burrs. Infinitely fine control of the screw pressure or the pressure flow is possible without additional hydraulic controls.
Überdies kann die Maschine sehr langsam betrieben werden, was eine leichtere Fehlerentdeckung als Wartungshilfe gestattet, und dieses Merkmal ist von allgemeiner Brauchbarkeit bei der Analyse von Formzyklen.In addition, the machine can be operated very slowly, which allows easier fault detection as a maintenance aid, and this feature is of general utility in the analysis of shape cycles.
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Die Maschine liefert maximale Kraft und maximales Drehmoment bei der Spritzstufe des Formzyklus, während der Motor während der Kühlstufe des Zyklus nur schwach arbeitet, um ein vorgegebenes Drehmoment aufrechtzuerhalten, was den erforderlichen Aufrechterhaltungsdruck praktisch ohne Kraftbedarf liefert·The machine delivers maximum force and torque at the injection stage of the molding cycle while the motor is during the cooling stage of the cycle is only working weakly to maintain a given torque, which is the required Provides maintenance pressure with practically no need for force
Da die Pumpe oder Pumpen nur bei einem Teil des Formzyklus mit voller Geschwindigkeit läuft bzw» laufen, ist der Lärm beim Maschinenbetrieb entsprechend vermindert» Auch die Lebensdauer der Pumpen wird dadurch erhöht,und außerdem bleibt die Hydraulikflüssigkeit kühl.Since the pump or pumps are only running at full speed for part of the molding cycle, the noise is correspondingly reduced during machine operation »This also increases the service life of the pumps, and also remains the hydraulic fluid cools.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird hydraulische Kraft einer Spritzgußmaschine Modell 155/50 (Hersteller BIPEL) durch zwei Flügelradpumpen bzw» Kapselpumpen zugeführt, wovon eine eine Leistung von 77 Liter (17 gallons) pro Minute und die andere 86 Liter (19 gallons) pro Minute hat und die gemeinsam von einem 25 PS Wendemotor angetrieben werden, der mit Gleichstrom gespeist wird, wobei die zugeführte Gleichstrommenge von einem elektronischen Antrieb mit wechselnder Geschwindigkeit gesteuert wird, der wiederum durch sein Ansprechen auf Signale gesteuert wird, welche aus drei Quellen erhalten werden:In a preferred embodiment of the invention, hydraulic Power of an injection molding machine model 155/50 (manufacturer BIPEL) through two impeller pumps or »capsule pumps one with a capacity of 77 liters (17 gallons) per minute and the other 86 liters (19 gallons) per minute and which are jointly driven by a 25 HP reversing motor that is fed with direct current The amount of direct current is controlled by an electronic drive with changing speed, which in turn controlled by its response to signals obtained from three sources:
1. Ein Tachogenerator, der mit der Antriebswelle des Motors gekoppelt ist;1. A tachometer generator coupled to the drive shaft of the engine;
2ο eine Anzahl von drehzahl- oder geschwxndigkextsbezogenen Einstellvorrichtungen. Diese werden gewählt durch wechselnde Widerstands- oder Impedanzwerte, die durch Digitalschalter eingestellt werdenj2ο a number of speed or speed text-related Adjusting devices. These are chosen by changing Resistance or impedance values set by digital switches j
3. Signale von dem elektronischen Sequenzkontrollsystem der Maschine.3. Signals from the machine's electronic sequence control system.
Diese bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben«This preferred embodiment is referred to below described in more detail on the attached drawing «
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Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines Teils des Steuerkreises, wobei elektrische Leitungen durch den Buchstaben "E" und hydraulische Leitungen durch den Buchstaben "H" bezeichnet sind. Der Buchstabe "T" bezeichnet ein hydraulröhes Reservoir für die Spritzgußmaschine.The drawing is a schematic representation of part of the control circuit, with electrical lines through the letter "E" and hydraulic lines are denoted by the letter "H". The letter "T" denotes a hydraulröhes Reservoir for the injection molding machine.
Der Gleichstrommotor 1 mit veränderlicher Geschwindigkeit wirdThe variable speed DC motor 1 becomes
GleicnsOromwanarerEquals Oromwanar
aus einer Wechselstromquelle 3 über einen Wechselstrom-/2 gespeist, dessen Ausgang durch das Steuergerät 4 gesteuert wM.fed from an alternating current source 3 via an alternating current / 2, whose output is controlled by the control unit 4 wM.
Der Tachogenerator 5 inform—iert das Steuergerät 4, ob die vorbestimmte Geschwindigkeit (von den geschwindigkeitsbezogenen Digitalschaltern, die mit X bezeichnet sind) erreicht ist und steuert sie bei dieser Geschwindigkeit. Die drehmomentsbezogenen Einstellvorrichtungen (mit dem Buchstaben Y bezeichnet) erhalten Information von Druckübertragern, wie 11, um zu gewährleisten, daß der gegenwärtige Druck aufrechterhalten bleibt« Auch der Motorankerstrom wird kontinuierlich gemessen, um das Motordrehmoment und somit die hydraulische Kraft zu steuern, die an die Pumpen 6 und 6' abgegeben wird, welche eine hydraulische Hauptleitung H über die Leitung H2, das Ventil 7 und die Leitung H3 über die Leitung H6, das Ventil 7' bzw« Leitung H? speisen. Die Pumpe 61 ist normalerweise nur für das schnelle Spritzen in Betrieb und ruht sonst bzw. ist im Leerlauf« Die Ventile 8 und 9 steuern die Vorwärts- und Rückzugbewegung des Spritzstempels, der mit 10 gezeigt ist. Die Ventile 7» 71» 8 und 9 sind vorzugsweise jeweils elektrisch betrieben, und zwar über einen pneumatischen Pilot, können jedoch auch durch direkte Hydraulik betrieben werden. Der Begrenzungsschalter 12 wird durch die Stempelbewegung betätigt, um das Steuergerät 4 von der Beendigung einer Stufe im Zyklus zu informieren, und die nächste Stufe im Zyklus zu beginnen,, Demgemäß informieren andere Signale von dem elektronischen Sequenzsteuer system der Maschine das Steuergerät, welche Geschwindigkeit und welches Drehmoment im ZyklusThe tachometer generator 5 informs the control unit 4 whether the predetermined speed (from the speed-related digital switches, which are designated by X) has been reached and controls it at this speed. The torque related adjusters (labeled with the letter Y) receive information from pressure transmitters such as 11 to ensure that the current pressure is maintained Pumps 6 and 6 'is delivered, which a hydraulic main line H via the line H2, the valve 7 and the line H3 via the line H6, the valve 7' or «line H? Food. The pump 6 1 is normally only control for quickly syringes in operation and otherwise rests or is idle "The valves 8 and 9, the forward and return movement of the injection die, which is shown by 10. The valves 7 »7 1 » 8 and 9 are preferably each operated electrically, namely via a pneumatic pilot, but can also be operated by direct hydraulics. The limit switch 12 is actuated by the ram movement to inform the controller 4 of the completion of a stage in the cycle and to begin the next stage in the cycle. Accordingly, other signals from the machine's electronic sequence control system inform the controller what speed and speed what torque in the cycle
ο · .6 309828/0839ο · .6 309828/0839
zu jeder Zeit erreicht sind. In anderen Worten wird die Maschine programmiert und Information von der Maschine wird dazu verwendet, die Geschwindigkeit und das Drehmoment des Motors während des Betriebszyklus zu steuern. Im Betrieb wird der Motor gesteuert, um genau die hydraulischen Anforderungen der Maschine während des Spritzgußzyklus zu liefern, und die Methode der Steuerung über elektronische Kreise ergibt ein System, das sich für die leichte Einbeziehung der Rückführung und der Computersteuersysteme anbietet«are reached at any time. In other words, the machine is programmed and information is taken from the machine used to control the speed and torque of the motor during the cycle of operation. Operational the motor is controlled to accurately supply the hydraulic requirements of the machine during the injection molding cycle, and the method of control via electronic circuits results in a system that is suitable for the easy inclusion of the Repatriation and offering computer control systems «
Unter Anwendung des oben beschriebenen Systems der variablen Geschwindigkeit ist es möglich, schnell sowohl Fluß- als auch. Druck durch einfache Änderung von Digitalschaltern, die kalibriert sind, beispielsweise in 0,1 % Stufen, zu ändern, soUsing the variable speed system described above, it is possible to quickly scan both flow and speed. Pressure can be changed by simply changing digital switches that are calibrated, for example in 0.1 % increments, like this
ο daß, wenn beispielsweise der normale Maximaldruck 12r4 MN/mο that if, for example, the normal maximum pressure 12 r 4 MN / m
(1800 psi) ist, dieser in Stufen von 12,4 KN/m2 (1,8 psi) angepaßt werden kann. Z„ B. können 5 Digitalschalter für die Einstellung der Geschwindigkeit vorliegen, mit welcher das öl strömt und weitere 5 für den Druck, so daß für jede gegebene Einstellung von Strömung bzw« Fluß auch eine Einstellung des Maximaldruckes gewählt wird.(1800 psi), it can be adjusted in steps of 12.4 KN / m 2 (1.8 psi). For example, there can be 5 digital switches for setting the speed at which the oil flows and another 5 for the pressure, so that a setting of the maximum pressure is also selected for each given setting of flow or flow.
Somit wird gemäß einer Methode des Betriebes der Spritzgußmaschine ein Wert auf einer Digitalskala für die Spritzflußgeschwindigkeit eingestellt, und dieser Wert gibt bei Berücksichtigung die erforderliche Spritzgeschwindigkeit (was möglicherweise die Verwendung de?beiden Pumpen erfordert)» Auf einer entsprechenden Skala für den Druck wird defy !rforderlieh betrachtete Maximaldruck eingestellt» Dies muß ausreichend sein, um die Bewegung des zu formenden Materials durch die Düse und die Schleusen der Maschine zu starten« Wenn der Stempel vorwärts bewegt wird, wird die eingestellte Geschwindigkeit des Ölflusses aufrechterhalten, bis sich der Stempel zu der Stelle bewegt hat, wo der größte Teil des Materials einge-Thus, according to one method of operating the injection molding machine a value is set on a digital scale for the spray flow rate, and this value gives when taken into account the required spray speed (which may require the use of both pumps) »up a corresponding scale for the pressure is required considered maximum pressure set »This must be sufficient to allow the movement of the material to be formed through the Nozzle and locks to start the machine «When the punch is moved forward, the set speed will be maintain the oil flow until the ram has moved to the point where most of the material has become
...7 309828/0839... 7 309828/0839
- 7 - 2283797- 7 - 2283797
spritzt ist und nur noch wenig öl erforderlich ist. Der Druck im Kreis steigt nun auf das als erforderliches Maximum eingestellte Ausmaß, und die Motorgeschwindigkeit fällt ab, um den Ölfluß auf den Wert zu vermindern, der zum Packen der Form erforderlich ist.splashes and only a little oil is required. The pressure in the circle now rises to the maximum set as required Extent, and the engine speed drops by the Reduce oil flow to the level required to pack the mold.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Fähigkeit der Maschine, bei sehr geringen Geschwindigkeiten zu arbeiten, indem geringe Flußgeschwindigkeiten eingestellt werden«. Dies ist von Vorteil, wenn Formen eingebaut oder eingefahren werden und Formzyklen analysiert werden.Another feature of the invention is the ability of the machine to to operate at very low velocities by setting low flow velocities «. This is advantageous when molds are installed or run in and Form cycles are analyzed.
Weiterhin sind die folgenden Vorteile durch Anwendung der Erfingung möglich.Furthermore, there are the following advantages by using the invention possible.
1. Die Kosten werden vermindert, weil weniger Kraft erforderlich ist;1. The cost is reduced because less force is required is;
2ο daher wird weniger Energie in Wärme umgewandelt, und es ist weniger Kühlung und Kühleinrichtung erforderlich;2ο therefore less energy is converted into heat, and it is less cooling and cooling equipment required;
3ο Flüsse und Drücke können in kleinen Stufen eingestellt und angepaßt werden;3ο flows and pressures can be set in small steps and be adjusted;
4-, Einstellungen können genau wiederholt werden;4-, settings can be repeated exactly;
5« der Lärm wird vermindert und kommt nur noch hauptsächlich vom Kontakt Metall auf Metall, wenn die Maschine sich öffnet oder schließt; und5 «the noise is reduced and only comes mainly metal-to-metal contact when the machine opens or closes; and
6. wenn Information von den Umsetzern bezüglich Temperatur und Viskosität der SchmelzG erhalten ist, kann sie dazu verwendet werden, die Spritzgeschwindigkeit, den auf das zu formende Material vor und nach dem Packen der Form angewandten Druck und die Schneckenrückflußgeschwindigkeit zur Steuerung des Zustands der Schmelze zu kontrollieren.6. if information from the converters regarding temperature and Viscosity of the MeltG is obtained, it can be used to determine the injection speed applied to the material to be molded Material pressure applied before and after mold packing and screw reflux rate to control to control the state of the melt.
Patentansprüche: 309828/0839Claims: 309828/0839
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