DE2302175C3 - Vorrichtung zur Konstanthaltung des Formfüllgrades einer Spritzgießform an einer Kunststoff-Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorichtung zur Konstanthaltung des Formfüllgrades einer Spritzgießform an einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, bei der der Antrieb eines Einspritzorgans mittels eines auf die unter der Wirkung des Einspritzdruckes bzw. des Füllgrades hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation von Spritzgießform- bzw. Maschinenteilen ansprechenden Meßelcmentes steuerbarist.

Der Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung der Qualitätskonstanz der Formlinge bei vollautomatischem Betrieb der Spritzgießmaschine. Entsprechend dem Umstand, daß die Teilequalität weitgehend vom Füllungsgrad der Spritzgießform abhängig ist, liegt der Erfindung im weitesten Sinne die Aufgabe der Konstanthaltung des Formfüllgrades einer Spritzgießform zugrunde.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe schlägt die deutsche Gebrauchsmusterschrift 18 68 484 bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, den Füllungsdruck oder Füllgrad im Formwerkzeug mittelbar oder unmittelbar abzutasten und bei Erreichen des gewünschten Füllungsdruckes bzw. Füllgrades den Antrieb des Druckkolbens, d. h. des Einspritzorgans zu unterbrechen. Ein Konstanthalten des Formfüllgrades ist indessen auf diese Weise nicht möglich. Einmal weisen nämlich selbst vorzügliche Druckbegrenzungsventile eine, wenn auch kurze Ansprechzeit auf und darüber hinaus benötigt auch das Unwirksamwerden des Einspritzorgans (Zusammenfall des Druckes) eine gewisse Zeit. Eine weitere (unbestimmte und unbestimmbare) Zeit vergeht ferner — wie dies die Erfahrung gezeigt hat — bis das Einspritzen tatsächlich zum Stillstand kommt. Unweigerlich kann also die bekannte Maschine nur mit recht groben Toleranzen arbeiten, wobei die Konstanthaltung des Formfüllgrades bei weitem nicht wörtlich, sondern nur in dem Sinne erreicht wird, daß durch Abschalten des (hydraulischen) Hubantriebes des Einspritzorgans das Schlirrr.ste verhütet wird. Zudem könnte die bekannte Einrichtung für die Verarbeitung von Duroplasten nicht eingesetzt werden.

Im Gegensatz zu der genannten Einrichtung, bei der die Einflußnahme auf das Einspritzvolumen und mithin auf den Formfüllgrad zeitgleich mit dem betreffenden Einspritzvorgang erfolgt, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Drehantrieb der im Einspritzhub eine

ίο feste Hubendlage aufweisenden Plastifizierschnecke zur veränderbaren Festlegung ihrer Hubendlage am Erde eines Dosierhubes in an sich bekannter Weise mittels eines auf einen Sollwert einstellbaren Regelgerätes steuerbar, das einerseits mit dem auf die unter der Wirkung des Einspritzdruckes bzw. des Füügrades hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation von Spritzgießform- bzw. Maschinenteilen ansprechenden Meßelement und andererseits mit dem Stellmotor eines in an sich bekannter Weise längs des Hubes der Plastifizierschnecke verstellbar angeordneten, im Stromkreis des Drehantriebes liegenden Endschalters verbunden ist.

Dementsprechend löst diese Vorrichtung die Aufgabe, eine Einflußnahme auf das Einspritzvolumen nicht zugleich mit dem betreffenden Einspritzvorgang, sondern — sofern sich die Notwendigkeit einer Korrektur ergibt — vorhergehend auszuüben. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem bezogen auf den Formhohlraum stets geringfügig überschüssigen Einspritzvolumen zu arbeiten und dabei Werkstücke mit einem hauchdünnen Grat, d. h. also voll ausgespritzte Werkstücke ohne Ausschuß herzustellen. Maßgebend dabei ist, daß eine allfällige Korrektur des Dosiervolumens vor dem betreffenden Einspritzvorgang, und zwar in einer Phase des Maschinenzyklus erfolgt, in der die Korrektur von der Trägheit bewegter Maschinenteile nicht verfälscht werden kann. Die Korrektur läuft nämlich auf das frühere oder spätere Abschalten des Drehantriebes der Plastifizierschnecke hinaus, auf das

«ο Abstellen einer Bewegung also, die zufolge der auf den bewegten Teil einwirkenden sehr erheblichen Reibungskräfte beim Abschalten des Antriebes augenblicklich beendet wird. Umgekehrt bedeutet dies, daß der einmal einregulierte Dosierhub von Zufälligkeiten unabhängig mit erheblicher Konstanz eingehalten werden kann, so daß die Notwendigkeit von Korrekturen sich auf ein Minimum verringert. Die dargelegten Maßnahmen führen also zu einer weitgehend ausschußfreien hohen Produktivität der Spritzgießmaschine.

so Diese oder auch nur vergleichbare Ergebnisse können mit der aus der DE-OS 21 23 128 bekanntgewordenen Vorrichtung zum Regeln der Bewegung eines Einspritzelementes bei einer Spritzgießmaschine nicht erreicht werden. Dort geht es lediglich darum, dafür zu sorgen, daß am Ende des Einspritzubes vor dem Einspritzelement ein Kunststoffpolster verbleibt, auf dem sich das Einspritzelement abstützt. Um dies zu erreichen, wird die Hubendlage des Dosierhubes, falls nötig, entsprechend zurückverlagert. Verbleibt aber ein Polster vor dem Einspritzelement, so hängt es von Zufälligkeiten, z. B. von der jeweiligen Viskosität der Masse ab, ob mehr oder weniger Kunststoff in die Form verdrängt wird, ob also diese lediglich gefüllt oder mehr oder weniger überfüllt wird. Um diesbezüglich geordnete Verhältnisse zu schaffen, müßten zusätzlich noch die aus der erwähnten deutschen Gebrauchsmusterschrift bekannten Maßnahmen angewendet werden, die aber mit der Beendigung des Einspritzhubes durch Abschalten

des Vortriebes des Einspritzelementes — wie bereits gesagt — auch nur das Schlimmste verhüten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung an einer in einem Vertikalschintt gezeichneten Schnecken-Spritzgießmaschine,

Fig.2 eine Formschließeinheit einer Spritzgießmaschine mit einer Variante des Meßelementes der Regelvorric.'Aung,

Fig.3 als weitere Variante das Meßelement der Regelvorrichtung am stationären Formträger der Schließeinheit.

Bei der Schnecken-Spritzgießmaschine nach Fig. 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, doppeltwirkenden Hubaggregates 6 in einer Hubbewegung antreihbar. Zwei in Hubräume 7 und 8 des Hubaggregates 6 mündende Ölleitungen 9 und 10 sind an eine nicht dargestellte Hydraulikquelle angeschlossen und durch bekannte Steuereinrichtungen wechselweise auf Druck oder Rücklauf schaltbar.

Eine in der axialen Verlängerung des Plastifizierzylinders 2 liegende Formschließeinheit 12 hat einen an Holmen fest verankerten, stationären Formträger 13 und einen durch nicht gezeichnete, mechanische oder hydraulische Antriebsmittel in Horizontalrichtung bewegbaren, an Holmen geführten Formträger 14. Beide Formträger 13 und 14 tragen je eine Formhälfte 15 und 16, die bei Formschluß in einer Formtrennebene 17 plane Auflagen haben und miteinander ein den Formling bildendes Formnest 18 begrenzen. Der Plastifizierzylindef 2 durchsetzt eine Aussparung 19 des stationären Formträgers 13 und hat mit einer Einspritzdüse 20 Verbindung mit einem Eingußtrichter 21 der Formhälfte 16.

In eine Bohrung 22 der Formhälfte 16 ist ein berührungsloses, induktives Meßelement 23 eingesetzt, bei welchem schon bei der minimalsten Spaltbildung in der Formtrennebene 17 eine Veränderung der Induktionsspannung bewirkt wird. In der Formschließstellung werden unter einer auf den beweglichen Formträger 14 wirkenden Zuhaltekraft die beiden Formhälften 15 und 16 aufeinandergepreßt. Beim Einspritzvorgang wird im Formnest 18 ein Massedruck wirksam, welcher der Zuhaltekraft entgegenwirkt und folglich die Tendenz hat, die beiden Formhälften 15 und 16 in der Formtrennebene 17 voneinander zu trennen. Außerdem hat der Massedruck eine gewisse Durchbiegung der Formträger 13 und 14 zur Folge, die ebenfalls zur Spaltbildung in der Formtrennebene 17 beiträgt. Aus einem in der Folge sich einstellenden Formtrennspalt resultiert eine Spannungsveränderung im Meßelement 23*Der dabei sich ergebende Meßwert wird über eine Meßleitung 24 in ein Regelgerät 25 eingegeben, dessen einzelne Funktionen, weil sie für die Erfindung nicht bo maßgeblich sind, hier nicht beschriften werden.

Der vom Meßelement 2j in das Regelgerät 25 eingegebene Meßwert des Formtrennspaltes wird in ' digitale Impulse umgewandelt, die über eine Leitung 28 auf einen Stellmotor 29 weitergegeben werden. Dieser Stellmotor 29 ist auf eine einen Endschalter 30 tragende Verstellspindel 31 drehwirksam. Für seine Basiseinstellung kann der Endschalter 30 auch durch einen Drehknopf 36 verstellt werden. Vom Endschalter 30 führt eine Steuerleitung 32 zum Antriebsmotor 4. Ein mit dem rückseitigen Ende der Plastifizierschnecke 3 fest verbundener Mitnehmer 33 trägt an einer Stange 34 einen Steuernocken 35.

Der beim Einspritzvorgang vom Meßelement 23 gemessene Formspaltwert wird, umgewandelt in Stromimpulse, auf den Stellmolor 29 steuerwirksam, wobei dessen Drehrichtung — je nachdem, ob der Formspalt zu groß oder zu klein ist — durch Positiv- oder Negativimpulse bestimmt ist Mit den schrittweise auf den Stellmotor 29 steuerwirksamen Impulsen wird die Position des Endschalters 30 festgelegt und entsprechend dieser Position wird beim Dosierhub der dann rücklaufenden Plastifizierschnecke 3 der Antriebsmotor 4 ausgeschaltet Dadurch wird nach Maßgabe des beim Einspritzen gemessenen Formtrennspaltes beim nachfolgenden Plastifiziervorgang der Dosierhub der Plastifizierschnecke 3 bestimmt Mit dem Dosierhub ist das Dosiervolumen und mit diesem das Einspritzvolumen bestimmt. Vorteilhaft ist die vorstehend beschriebene Regelung des Dosiervolumens vor allem bei der Verarbeitung von Duroplasten, die ein rückstandsloses Ausspritzen erfordern.

Die Ausschaltung des Drehantriebes der Plastifizierschnecke 3 könnte mittels einer Kupplung vollzogen werden. Ferner könnte statt der digitalen Impulssteuerung der Stellmotor 29 auch mit einer analogen Zeitwertsteuerung betätigt werden.

Es ist vorteilhaft, die Meß- und Regelzeit zu begrenzen. Zu diesem Zweck ist ein weiterer durch einen Drehknopf 38 einer Verstellspindel 37 verstellbarer Endschalter 39 vorgesehen. Dieser, durch einen Steuernocken 40 betätigbarer Endschalter 39 schaltet über eine Steuerleitung 41 den Regelkreis des Regelgerätes 25 ein und aus.

Fig. 2 zeigt wiederum die aus dem stationären Formträger 13 und dem beweglichen Formträger 14 bestehende Formschließeinheit 12, mit zwei ein Formnest 18 umschließenden Formhälften 15 und 16. Am stationären Formträger 13 ist mit Schrauben 42 eine Kontaktplatte 43 lösbar befestigt. Eine mit einem Längsschlitz 44 versehene, am beweglichen Formträger 14 mittels Schrauben 45 angebrachte Schiebeplatte 46 trägt das Meßelement 23. Die Stellung der Schiebeplatte 46 wird nun jeweils so gewählt, daß zwischen dem Meßelement 23 und der Kontaktplatte 43 bei Formschluß ein sehr kleiner Spalt frei bleibt. Ein beim Einspritzvorgang in der Formtrennebene 17 sich ergebender Formtrennspalt wird indirekt über die beiden Formträger 13 und 14 gemessen, indem eine Veränderung des Spaltmaßes zwischen Meßelement 23 und Kontaktplatte 43 in einem unveränderlichen Verhältnis zum Formtrennspalt steht. Der resultierende Meßwert wird anschließend durch das Regelgerät zur Korrektur des Dosiervolumens ausgewertet.

Bei der in Fig.3 dargestellten, wiederum gleiche Teile aufweisenden Formschließeinheit 12, ist am stationären Formträger 13 eine Biegeplatte 47 angebracht, an deren freien Ende das Meßelement 23 angeordnet ist. Im Bereich der Aussparung 19 ist der Formträger 13 der größten Durchbiegung unterworfen. Der verhältnismäßig große Durchbiegeweg ist ausreichend, den beim Einspritzen in der Formtrennebene 17 sich bildenden Spalt indirekt in einem bestimmten Verhältnis anzuzeigen. Eine solche indirekte Messung an den Formträgern 13,14 hat insbesondere den Vorteil, daß beim Formenwechseln das Meßelement an Her

Maschine verbleiben kann.

Anstelle eines induktiven Meßelementes 23 könnte beispielsweise der Formtrennspalt auch durch auf die Form oder auf die Formträger 13, 14 aufgesetzte Dehnmeßstreifen gemessen werden. Unter dem Begriff Meßelement sind auch Kleinstschalter zu verstehen, die bei Über- bzw. Unterschreiten einer Toleranzgrenze des Formtrennspaltes ansprechen.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei einer Spritzgießmaschine in Kolbenbauart anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Konstanthaltung des Formfüllgrades einer Spritzgießform an einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, bei welcher der Antrieb eines Einspritzorgans mittels eines auf die unter der Wirkung des Einspritzdruckes bzw. des Füllgrades hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation von Spritzgießform- bzw. Maschinenteilen ansprechenden Meßelementes steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (4, 5) der im Einspritzhub eine feste Hubendlage aufweisenden Plast.ifizierungssuhnecke (3) zur veränderbaren Festlegung ihrer Hubendlage am Ende eines Dosierhubes in an sich bekannter Weise mittels eines auf einen Sollwert einstellbaren Regeigerätes (25) steuerbar ist, das einerseits mit dem auf die unter der Wirkung des Einspritzdruckes bzw. des Füllgrades hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation von Spritzgießform- bzw. Maschinenteilen ansprechenden Meßelement (23) und andererseits mit dem Stellmotor (29) eines in an sich bekannter Weise längs des Hubes der Plastifizierschnecke (3) verstellbar angeordneten, im Stromkreis des Drehantriebes (4, 5) liegenden Endschalters (30) verbunden ist.