DE2300208C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Nachdruckphase des Einspritzaggregates einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Nachdruckphase des Einspritzaggregates einer Kunststoff-Spritzgießmaschi.ie, bei dem nach Maßgabe eines charakteristischen Verlaufs der unter Massedruck entstehenden Relativbewegung zwischen zwei Formhälften einer Spritzgießform die Funktion des Einspritzaggregates während der Nachdruckphase steuerbar ist.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 17 29 382 bekanntgeworden. Dort wird die Maschinenablaufsteuerung und/oder Programmiereinrichtung prozeßabhängig durch ein für die beendete Werkzeugfüllung charakteristisches Signal eingeleitet. Dies bedeutet, daß die nach beendeter Füllung des Werkzeughohlraumes durch Kompression des eingespritzten Materials auftretende Druckänderung, technisch differenziert, als Ausgang für Folgefunktionen in der Maschinenablaufsteuerung und/oder Programmiereinrichtung genommen wird. Genutzt wird dabei also die sich im Druckverlauf ergebende Unstetigkeit nach erfolgter Füllung des Werkzeuges. Damit werden allerdings nur die Folgefunktionen eingeleitet und es müssen Mittel und Wege gefunden werden, die diese Funktionen, darunter auch die Beendigung des Nachdrucks, jeweils besonders auslösen. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand zum Erfassen der tatsächlichen Vorgänge in der Form.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zeitpunkt für die Beendigung des Nachdrucks mit einfachen Mitteln so zu bestimmen, daß die Form möglichst frühzeitig geöffnet werden kann und vermieden wird, daß der Formling zufolge längeren Verweilens in der Form an Qualität verliert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nachdruckzeit des Einspritzaggregates in Abhängigkeit von einem Winkelwert regelbar ist, der der Differenz des Steigungswinkels zwischen einem stetigen Verlauf einer Kurve der Relativbewegung zwischen den Formhälften über der Zeit und dem tatsächlichen Kurvenverlauf zu einem festgelegten Zeitpunkt entspricht

Da dieses Verfahren eigentlich auf eine bei Beendigung des Nachdrucks entstehende Unstetigkeit der Kurve der Relativbewegung zwischen den Formhälften

ίο abstellt, wird der Nachdruck zu einem Zeitpunkt beendet zu dem noch Masse aus dem Angußkegel abfließen kann. Dabei stützt sich die Erfindung auf die Erkenntnis, daß aus der Menge der bei Beendigung des Nachdrucks zurückfließenden Masse auf das Maß der fortschreitenden Erstarrung des Formlinge durch Ausbildung einer Kruste geschlossen werden kann und daß die Teilequalität nicht beeinträchtigt wird, wenn bei Beendigung des Nachdrucks die Erstarrung noch nicht vollendet, sondern hinreichend fortgeschritten ist Die Beendigung des Nachdrucks wiederum ist die Voraussetzung dafür, daß die Einspritzschnecke zurückgeholt und die Form geöffnet werden kann. Dementsprechend kann das Entformen möglichst frühzeitig geschehen und es wird die Gefahr der Beeinträchtigung des Formlinge durch unnötig langes Verweilen in der Form vermieden. Mit anderen Worten liegt der vorliegenden Erfindung nicht das Bestreben zugrunde, das vollständige Erstarren des Formlings abzuwarten und dafür auch noch eine Sicherheitsmarge einzukalkulieren. Der Regelung der Spritzgießmaschine wird vielmehr eine Veränderung zugrunde gelegt, die nur zustande kommen kann, wenn der Formling noch nicht vollständig erstarrt ist

Zur Realisierung dieses Konzepts ist eine Spritzgießmaschine, die ein von Spritzdruck auf Nachdruck umsteuerbares hydraulisches Hubaggregat aufweist, das durch einen auf die Änderung des Abstandes der Formhälften oder der Formhalteplatten ansprechenden Meßwertgeber betätigbar ist, erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Meßwertgeber in einem auf die

■to Überschreitung des Differenz-Wwikelwertes ansprechenden Regelkreis für die Nachdruckphase vorgesehen ist.

Mit Hilfe eines solchen Regelkreises kann das Zurückfließen der eingespritzten Masse aus dem Formhohlraum bei Beendigung der Nachdruckphase auf das beim Einfahren der Form ermittelte Minimum beschränkt gehalten werden. Damit sind für das frühestmögliche Entformen des Formlings die Voraussetzungen stets erfüllt.

so Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung teilweise im L ingsschnitt eines Ausführungsbeispiels der Spritzgießmaschine und

F i g. 2 ein Diagramm mit dem charakteristischen Verlauf der Formtrennbewegung.

Bei der Schnecken-Spritzgießmaschine nach F i g. 1 ist eine in einem Zylinderraum 1 eines Plastifizierzylinders 2 befindliche Plastifizierschnecke 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

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ist das Hubaggregat 6 in einer Stellung 13 auf Vorwärtshub in der Stellung 14 auf neutral und in einer Stellung 15 auf Rückhub schaltbar.

Eine in der axialen Verlängerung des Plastifizierzylinders 2 liegende Formschließeinheit 16 hat einen an Holmen 17 fest verankerten Formträger 18 sowie einen an den Holmen 17 verschiebbar gelagerten Formträger 19. Dieser Formträger 19 ist von einem in einem Schließzylinder 20 druckbeaufschlagbaren Schließkolben 21 axial verschiebbar. 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 eine 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.

In cmc Bohrung 33 der Formhälfte 27 ist ein berührungsloser, induktiver Meßwertgeber 34 eingesetzt, bei dem schon bei der minimalsten Spaltbildung in der Formtrennebene 28 eine Veränderung einer Induktionsspannung erzeugt wird. In der gezeichneten Schließstellung wird unter der auf den verschiebaren Formträger 19 wirkenden Hubkraft des Schließkolbens 21 die Formhälfte 26 gegen die andere Formhälfte 27 gepreßt Beim Einspritzvorgang wird im Formhohlraum 29 ein Massedruck wirksam, der 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 Meßwertgeber 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.

Im Diagrumm nach F i g. 2 ist auf der Abszisse mit T die Zeit bezeichnet, während der beim Einspritzvorgang und beim nachfolgenden Aushärtungsprozeß der Masse die einen Formspalt erzeugende Formtrennbewegung zwischen den beiden Formhälften 26 und 27 sich ^5 vollzieht Auf der Ordinate bedeutet 5 der Weg der Formtrennöewegung. In der Zeit 7 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.

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 Formhohlraum 29 fließen. Die Folge wäre eine durch einen unvollkommenen Füllungsgrad beeinträchtigte Teilequalität Eine solche Annahme ist im Diagramm nach F i g. 2 mit der Kurve K1 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 Formöffnungsbewegung in eine Formschließbewegung übergeht. Dabei entsteht in dem tatsächlichen Verlauf der Kurve K 1 eine Knickstelle, wobei dort die Tangenten a bzw. b der Kurven einen unzulässig großen Winkelwert α bilden.

Abweichend von einem solchen Vorgehen wird beim Einfahren der Spritzgießform anhand der Kurve K ein Punkt gesucht, bei dem nur noch ganz wenig Masse aus dem Angußkegel 32 fließt, wobei iieser Ausfluß die Teilequaütät nicht beeinträchtigt. Dieser Punkt Pi wird etwa dort liegen, wo die Formöffnungsbewegung in eine Formschließbewegung übergeht. Es ergibt sich nun ein nur noch geringfügig von der Kurve K abweichender Verlauf nach einer Kurve K 2. Dieser Abweichung entspricht der Winkelwert ß, der durch eine an die Kurve K angelegte Tangente c und durch eine an die Kurve K 2 angelegte Tangente c/bestimmt ist

Der Wert des Winkels β 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 der 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 der die in drucklosen Zustand geschaltete Plastifizierschnecke 3 für den Plastifiziervorgang durch den Motor 4 in Rotation versetzt wird.

Durch Unterschiede in der Materialqualität der M.iSse oder durch Temperaturschwankungen kann der Verlauf der Kurve K sich ändern. Aus einer Veränderung der Kurve K resultiert eine Lagevei änderung der Tangente c, was zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Winkels β führt. Mit einer solchen Abweichung vom vorgegebenen Sollwert des Winkels β ändert sich im Regelgerät 36 der Zeitfaktor, der für die Nachdruckzeit des nächstfolgenden Zyklus bestimmend ist. Die Regelung vollzieht sich also nicht nach Maßgabe des Formtrennweges, sondern unabhängig von der Größe des Formspaltes ausschließlich nach Maßgabe des charakteristischen Ver'aufs der Formtrennbewegung über der Zeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

23 OO 208 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln der Nachdruckphase des Einspriizaggregates einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, bei dem nach Maßgabe eines charakteristischen Verlaufs der unter Massedruck entstehenden Relativbewegung zwischen zwei Formhälften einer Spritzgießform die Funktion des Einspritzaggregates während der Nachdruckphase steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachdruckzeit des Einspritzaggregates in Abhängigkeit von einem Winkelwert regelbar ist, der der Differenz des Steigungswinkels zwischen einem stetigen Verlauf einer Kurve der Relativbewegung zwischen den Formhälften (26,27) über der Zeit und dem tatsächlichen Kurvenverlauf zu einem festgelegten Zeitpunkt entspricht

2. Spritzgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, die ein von Spritzdruck auf Nachdruck umsteuerbares hydraulisches Hubaggregat (6) aufweist, das durch einen auf die Änderung des Abstandes der Formhälften (26, 27) oder der Formhalteplatten ansprechenden Meßwertgeber (34) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (34) in einem auf die Überschreitung des Differenz-Winkelwertes ansprechenden Regelkreis für die Nachdruckphase vorgesehen ist.