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Verfahren zum Regeln der Nachdruckzeit des Einspritzaggregates bei
einer Spritzgiessmaschine.
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Bei den zurzeit allgemein bekannten Spritzgiessmaschinen zur Verarbeitung
von plastifizierbaren Kunststoffmassen wird nach Beendigung des Einspritzvorganges,
d.h. nach dem die Form mit Masse gefüllt ist, das Einspritzaggregat während der
sogenannten Nachdruckzeit noch eine gewisse Zeit in der Hubendstellung belassen,
um damit ein Rückfliessen von unausgehärteter Masse beim Angusskegel zu verhindern.
Diese Nachdruckzeit wurde bis jetzt in einem vorgewählten, während des Betriebes
der Maschine unveränderlichen Zeitablauf gesteuert. Zu kurze und zu lange Nachdruckzeiten
können negativ auf die Teilequalität sich auswirken. Bedingt durch die Qualitätsschwankungen
der Verarbeitungsmassen muss auch in die Nachdruckzeit eine Ueberschussquote eingerechnet
sein, was zu Zeit- und Energieverhusten führt.
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Aufgrund der erwähnten Nachteile wird der Zweck der Erfindung in
einer Verbesserung der Teilqualität bei gleichzeitiger Verkürzung der Zykluszeiten
gesehen.
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Die Erfindung macht sich die Erkenntnis nutzbar, dass unter Einwirkung
des Massedruckes in der Spritzgiessform eine gewisse Durchbiegung der Formträger
oder ein geringes Oeffnen der Formhä1.ften verursacht wird, wobei in der Formtrennebene
der Formhälften ein Formtrennspalt von sehr geringem Ausmass entsteht. Es wurde
nun gefunden, dass eine unter Wirkung des Massedruckes ausgelös#te Formtrennbewegung
nach dem Einspritzvorgang auch vom Verhalten der Masse während des Aushärtungsprozesses
beeinflusst ist. So ist mit dem Erstarren der Masse während des Aushärtungsprozesses
der Masse ein Schwinden derselben verbunden. Es hat sich im weiteren gezeigt, dass
mit der Nachdruckzeit die Formspaltbewegung beeinflusst werden kann. Bei einer zu
kurzen Nachdruckzeit wird beim Angusstrichter unausgehärtete Masse ausfliessen und
durch ein vorzeitiges Abbauen des Massedruckes in der Form eine Rückbildung des
Formspaltes einleiten.
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Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, aufgrund dieses
Effektes die Nachdruckzeit des Einspritzaggregates zu regeln.
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Diese Aufgabe ist mit dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch gelöst
worden, dass nach Massgabe des charakteristischen Verlaufes der unter Massedruck
entstehenden
Relativbewegung zwischen zwei Formhälften die Nachdruckzeit
des Einspritzaggregates regelbar ist.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
dass an der Spritzgiessform oder an einem mit der Spritzgiessform körperlich verbundenen
Teil mindestens ein Messelement angebracht ist, mit dessen ermittelten Messwerten
über ein Regelgerät und eine Steuereinrichtung ein Huborgan in der Hubendstellung
eines Einspritzaggregates drucklos steuerbar ist Nachfolgend wird die Erfindung
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Regelvorrichtung an einer in einem Vertikal-Längsschnitt gezeichneten Schnecken-Spritzgiessmaschine,
und Fig. 2 ein Diagramm mit dem charakteristischen Verlauf der Formtrennbewegung.
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Bei der Schnecken-Spritzgiessmaschine nach Fig. 1 ist eine in einem
Zylinderraum 1 eines Plastifizierzylinders 2 befindliche Plastfizierschnecke 3 zum
Zwecke des Plastifizierens durch einen Antriebsmotor 4 über ein mechanisches Getriebe
5 rotierend- und zum Zwecke des Einspritzens der plastifizierten Masse mittels eines
ölhydraulischen, doppelwirkenden Hubaggregates 6 in einer axialen Hubbewegung antreibbar.
Zwei in Hubräume 7 und 8 des Hubaggregates 6
mündende Leitungen
9 und 10 führen über ein Steuerventil 11 zu einer nicht dargestellten Hydraulikquelle.
Mit dem von einem Elektromagneten 12 betätigbaren Steuerventil 11 ist das Hubaggregat
6 in einer Stellung 13 auf Vorwärtshub, in der Stellung 14 auf Neutral und in einer
Stellung 15 auf Rückhub schaltbar.
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Eine in der axialen Verlängerung des Plastifizierzylinders 2 liegende
Formschliesseinheit 16 hat einen an Holmen 17 festverankerten Formträger 18 sowie
einen an den Holmen 17 axialbeweglich gelagerten Formträger 19.Dieser letztere Formträger
19 ist von einem in einem Schliesszylinder 20 druckbeaufschlagbaren Schliesskolben
21 axialverschiebbar. Zwei in Hubräume 22 und 23 mündende Leitungen 24 und 25 sind
über ein nicht dargestelltes Steuerorgan an eine ebenfalls nicht dargestellte Hydraulikquelle
angeschlossen Beide Formträger 18 und 19 tragen je eine Formhälfte 26 und 27, die
bei Formschluss in einer Formtrennebene 28 plane Auflage haben und miteinander ein
den Formling bildenden Formraum 29 umschliessen. Der Plastifizierzylinder 2 durchsetzt
eine Aussparung 30 des stationären Formträgers 18 und hat mit einer Einspritzdüse
31 Verbindung mit einem Angusskegel 32 der Formhälfte 27.
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In eine Bohrung 33 der Formhälfte 27 ist ein berührungsloses, induktives
Messelement 34 eingesetzt, bei welchem schon bei der minimalsten Spaltbildung in
der Formtrennebene 28 eine Veränderung einer Induktionsspannung erzeugt wird. In
der gezeichneten Schliesstellung wird unter der auf den beweglichen Formträger 19
wirkenden Hubkraft des Schliesskolbens 21 die Formhälfte 26 gegen die andere Formhälfte
27 gepresst. Beim Einspritzvorgang wird im Formraum 29 ein Massedruck wirksam, welcher
der Zuhaltekraft des Schliesskolbens 21 entgegenwirkt und folglich zur Tendenz hat,
die Formhälften 26 und 27 voneinander zu trennen und zwischen diesen in der Formtrennebene
28 einen Spalt zu bilden. Aus diesem in der Folge sich einstellenden Formtrennspalt
resultiert eine Spannungsveränderung im Messelement 34. Der dabei sich ergebende
Messwert wird über eine Messleitung 35 auf ein Regelgerät 36 übertragen, das über
eine Steuerleitung 37 mit dem Elektromagneten 12 verbunden ist.
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Im Diagramm nach Fig. 2 ist auf der Abszisse mit T die Zeit bezeichnet,
während welcher beim Einspritzvorgang und beim nachfolgenden Aushärtungsprozess
der Masse die einen Formspalt erzeugende Formtrennbewegung zwischen den beiden Formhälften
26 und 27 sich vollzieht. Auf der Ordinate bedeutet S der Weg der Formtrennbewegung.
In der Zeit T vollzieht sich eine Formspaltbewegung nach dem Verlauf
einer
Kurve K. Aus der Charakteristik der Kurve K ist lesbar, dass unter Wirkung des Einspritzdruckes
sehr kurzzeitig ein verhältnismässig grosser Formöffnungsweg erreicht wird, der
dann nur noch allmählich zunimmt und schliesslich nach Erreichen eines Maximumwertes
in einer Formschliessbewegung während verhältnismässig langer Zeit kleiner wird.
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Würde man im Anfangsstadium des Aushärtungsprozesses durch Rückhub
der Plastifizierschnecke 3 den Angusskegel 32 freilegen, d.h. die Nachdruckzeit
extrem frühzeitig unterbrechen, so würde unausgehärtete Masse aus dem Formraum 29
fliessen. Die Folge wäre eine durch einen unvollkommenen Füllungsgrad beeinträchtigte
Teilequalität. Eine solche Annahme ist im Diagramm nach Fig. 2 mit der Kurve K 1
dargestellt. Im steil ansteigenden Bereich der Kurve K, d.h. bei noch stark wachsendem
Formöffnungsweg wird durch vorzeitiges Unterbrechen des Nachdruckes der Massedruck
brüsk abgebaut, wobei die#Formöffnungs- in eine Formschliessbewegung übergeht. Der
Punkt P ist bestimmbar durch einen Winkeln , welcher durch eine durch den Punkt
P gezogene, an die Kurve K angelgte Tangente a und durch eine durch den Punkt P
gezogene, an die Kurve K 1 angelegte Tangente b gegeben ist.
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Dieses aufgezeigte Verhalten der Masse wird nun wie folgt für die
automatische Regelung der Nachdruckzeit herangezogen: Beim Einfahren der Form wird
anhand der Kurve K
ein Punkt P 1 gesucht, bei welchem nur noch ganz
wenig Masse aus dem Angusskegel 32 fliesst, wobei dieser Ausfluss die Teilequalität
nicht beeinträchtigt. Der Punkt P 1 wird etwa dort liegen, wo die Formöffnung- in
eine Formschliessheweguny übergeht. Im Punkt P 1 ergibt sich nun ein nur noch geringfügig
von der Kurve K abweichender Verlauf nach einer Kurve K 2. Diese Abweichung ist
festlegbar in einem Winkels welcher durch eine durch den Punkt P 1 gezogene, an
die Kurve K angelegte Tangente c und durch eine durch den Punkt P 1 gezogene, an
die Kurve K 2 angelegte Tangente d bestimmt ist.
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Der Wert des Winkels wird als Sollwert in das Regelgerät 36 eingegeben
und wird in diesem in einen Zeitfaktor umgewandelt. Dieser Zeitfaktor ist nun bestimmend
für die Zeit, in welcher der Elektromagnet 12 das Steuerventil 11 in der Stellung
13 belässt, bzw. die Plastifizierschnecke 3 in der Hubendstellung auf Nachdruck
hält. Nach Ablauf der Nachdruckzeit schaltet der Elektromagnet 12 das Steuerventil
11 in die Neutralstellung 14, in welcher die in drucklosen Zustand geschaltete Plastifizierschnecke
3 für den Plastifiziervorgang durch den Motor 4 in Rotation versetzt wird.
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Durch Unterschiede in der Materialqualität der Masse oder durch Temperaturschwankungen
kann der Verlauf der Kurve K sich ändern. Aus einer Veränderung der Kurve K resultiert
eine Lageveränderung der Tangente c, was zu einer Vergrösserung oder Verkleinerung
des Winkels führt. Mit einer
solchen Abweichung vom vorgegebenen
Sollwert des Winkelsp ändert sich im Regelgerät 36 der Zeitfaktor, welcher für die
Nachdruckzeit des nächstfolgenden Zyklus bestimmend ist.
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Die Regelung vollzieht sich also nicht nach Massgabe des Formtrennweges,
sondern unabhängig von der Grösse des Formspaltes ausschliesslich nach Massgabe
des charagteristischen Verlaufes der Formtrennbewegung.