DE2325655B2 - Vorrichtung zur regelung einer spritzgiessmaschine, bei der der auf den einspritzkolben einwirkende druck in abhaengigkeit von der stellung des einspritzkolbens veraenderbar ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung einer Spritzgießmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus der GB-PS U 10 543 ist eine Vorrichtung zur Regelung von Einspritzdruck und Formvolumen von Spritzgießmaschinen bekannt, bei der unter Steuerung durch eine Spannung, die von durch den Einsprilzkolben betätigten Schaltern erzeugt wird, ein Potentiometer verwendet wird, um eine Spannung zu erzeugen, die dem Zwischenraum zwischen den Trennbaren Formhälften entspricht. D'ese Spannung dient dazu, den hydraulischen Druck zu steuern, der auf die bewegliche Formhälfte einwirkt. Dabei wird der Zwischenraum zwischen den Formhälften und damit das Formvolumen gemäß einem vorgeplanien Ablauf variiert, wobei der hydraulische Druck, der auf die bewegliche Formhälfte einwirkt, so gesteuert werden kann, daß das Formvolumen zu Anfang größer als das Endvolumen ist und diejenige Materialmenge, die ausreicht, um das Endvolumen der Form auszufüllen, eingespritzt wird, wonach das Volumen zu dem Endvolumen reduziert wird, damit eine Druckverformung erzielt werden kann. Der hydraulische Druck wird lediglich in Abhängigkeit vom Hub des Einspritzkolbens variiert, d. h., die durch das ss Potentiometer erzeugte Spannung wird nicht mit der von den Schaltern erzeugten Spannung verglichen. Vielmehr wird die Spannung des Potentiometers stufenweise durch die Spannung, die durch die Schalter erzeugt wird, in einer Servosteuerung variiert. Somit <>< > ermöglicht die bekannte Vorrichtung keine selbsttätige Regelung, sondern lediglich eine programmierte Regelung für E:inspritzdruck und Formvolumen durch entsprechend der Hubstellung des Einspritzkolbens erzeugte Signale.

Durch die Variierung des Zwischenraumes zwischen den Formhälften gemäß einem vorherbestimmten Ablauf werden jedoch Ungleichmäßigkeiten in der Qualität des Produktes erzeugt, so daß eine derartige Veränderung des Abstandes der Formhälften voneinander nicht wünschenswert ist

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, bei Spritzgießmaschinen während des Verformvorganges den Zwischenraum zwischen den Formteilen selbsttätig konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Vorrichtung zur Regelung einer Spritzgießmaschine der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß durch das Steuersignal die Strömungsmenge und der Druck des auf den Einspritzkolben einwirkenden Arbeitsmediums veränderbar ist

Es werden also bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Einspritzdruck und bzw. oder Einspritzgeschwindigkeit während des Einspritzhubes variiert, wobei die Trennung der Formteile gemessen und mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen wird. Das Einspritzmuster für den nächsten Zyklus wird dann durch Veränderung des Einspritzdruckes bzw. der Einspritzgeschwindigkeit entsprechend der Differenz zwischen dem beobachteten Abstand und dem Bezugswert verändert, wobei stets der Abstand zwischen den Formteilen mit dem Bezugswert in Übereinstimmung gehalten wird. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß der Abstand zwischen den Formteilen bzw. das Formvolumen bei allen folgenden Zyklen konstant gehalten und so die Qualität des Produktes verbessert.

Selbst wenn die Art der Kunststoffmasse oder die Abmessungen oder Form des Produktes verändert werden, kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Zwischenraum /wischen den Formteilen automatisch auf einen Wert eingestellt werden, der unterhalb eines vorherbestimm;en zulässigen Wertes liegt, der erforderlich ist, um die Bildung von Ausschußteilen zu \ ^ rmeiden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten, einer Spritzgießmaschine im Zusammenhang mit grafischen Darstellungen, die die Beziehung zwischen der Einspritzgeschwindigkeii bzw. dem Zwischenraum /.wischen den Formteilen und der Stellung des Einüpritzkoibens zeigen,

F i g. 2 ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Bewegung des Spritzkolbens über den Einspritzhub und der von einem Potentiometer erzeugten Spannung zeigt,

F i g. 3 ein Schaltschema, das die Verbindung von elektrischen Signalerzeugern, die zur Erzeugung der für die Schaltung der Einspritzgeschwindigkeiten während des F.inspritzhubes erforderlichen Signale verwendet werden, zeigt und

Fig.4 und 5 vereinfachte Schaltschemata, die die Flußrichtung der Steuersignale zeigen.

Gemäß Fig. 1, in der der ilinspritzhub S in vier willkürlich bestimmte Abschnitte A, B, C und D eingeteilt ist. wird die Bewegung eines Hinspritzkolben? 8, der eine Schnecke enthält, so gesteuert, chiß sich der Einspritzkolben 8 in den verschiedenen Abschnitten A B, Cund D mit verschiedenen Geschwindigkeiten \\, vi Vs bzw. Va über die Strecke des Einspritzhubes Sbewegt d. h., die Kunststoffmasse wird mit Einspriixgeschwin digkeiten v\, v₂, v₃ und V4 in den entsprechendei Abschnitten eingespritzt und der Zwischenraum Δ ι zwischen den trennbaren Formteilen 3 und 4 mit einen Differentialübertrager 6 als ein Ist-Wert-Signal 2 erzeugender Meßeinrichtung bestimmt. Der Abstand A

zwischen den Formhälften variiert während des Einspritzvorganges in Abhängigkeit von der Menge an einzuspritzender Kunststoffmasse, d. h. von der Länge des Einspritzhubes S₁ die durch einen weiter unten beschriebenen Detektor für die jeweils zurückgelegte Hublänge bestimmt wird, der Länge der einzelnen Abschnitte A, B, C und D oder den EinspritzgsschwLidigkeiten v,, V₂, V₃ und V₄ in den verschiedenen Abschnitten A, B, C und D. Da die Größe der Einspritzgeschwindigkeiten v, bis v₄ Veränderungen in den Abkühlungs- und Erstarrungsbedingungen der in die Spritzgießform eiügebrachten Kunststoffmasse hervorruft, ändert sich die scheinbare Viskosität der Kunststoffmasse in der Spritzgießform, wodurch wiederum der dynamische Druck, der von der Kunststoffmasse auf die Innenfläche der Spritzgießform ausgeübt wird, variiert w>rd. Dadurch wiederum werden Verände rungen im Abstand zwischen den trennbaren Formtcilen 3, 4 verursacht. Wenn k\ die Obergrenze eines zulässigen Bereiches für den Abstand zwischen den Formteilen 3, 4 darstellt, der zur Erzeugung zufriedenstellender Produkte erforderlich ist, und k₂ die Untergrenze dieses Bereiches, werden zufriedenstellende Produkte erhalten, wenn Ar, >AI>k₂ ist. Wenn *, <ΔΙ, ist das geformte Produkt überpreßt, wodurch sich auf ihm Preßgrate bilden, während in dem Falle, wenn k₂>AI>0, die Produkte Eindellungen oder unrichtige Abmessungen aufzuweisen pflegen. Selbst wenn deraDige Erscheinungen nicht auftreten, so sind in dem letztgenannten Falle doch die physikalischen Eigenschäften des Produktes schlechter als diejenigen von unter normalen Bedingungen verformten Produkten.

Um das Auftreten derartiger nachteiliger Eigenschaften des Produktes zu verhindern, wählt man aie Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von der Art der /u verformenden Kunststoffmasse und der Art des zu formenden Produktes.

Die Spritzgießmaschine, wie sie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, besteht aus einer feststehenden Formplatte 1, die das Formteil 4 trägt, und einer beweglichen Formplatte 2, die das andere Formteil 3 trägt, die in der Trennebene Z gegen das Formteil 4 gedruckt wird, wenn die Form geschlossen ist. Der Differentialübertra ger 6 ist auf einem Arm 5 montiert, der an der feststehenden Formplatte 1 befestigt ist. An der beweglichen Formplatte 2 ist eine L-förmig geformte magnetische Platte 7 montiert, die mit dem Differentialübertrager 6 zusammenwirkt, um den Zwischenraum Al zwischen den Formteilen 3, 4 zu ermitteln. Mit der feststehenden Formplatte 1 ist ein zylindrischer Eins^ritzkopf 80 verbunden, und eine Zahnlatte 9 ist an einem Einspritzkolben 8, der eine Schnecke aufweist, befestigt, so daß er sich mit diesem, wie schematisch in F i g. 3 dargestellt, bewegt und ein Ritzel 10, das mit der Zahnlatte 9 in Eingriff steht, in Drehbewegung versetzt und auf diese Weise die hin- und hergehen^ Bewegung des Einspritzkolbens 8 in die Drehbewegung des Ritzels 10 umsetzt.

Der EinspritzkHben 8 wird in dem Einspritzkopf 80 in üblicher Weise mittels eines nicht dargestellten (.0 hydraulischen oder pneumatischen Antriebs übet die Hublänge Shin- und herbewegt. Ein Potenziometer 11. das der Bestimmung der jeweiligen Länge des Einspritzhubes dicm, ermittelt die zurückgezogene Stellung des Einsprit/.kolbens 8, so daß die gesamte i>s Länge des Einspri'izhubes S unmittelbar oder über ein nicht dargestellte^ Getriebe mit dem Ritzel 10 koordiniert ist und eine Spannung erzeugt wird, die der jeweiligen Entfernung proportional ist, die der Einspritzkolben 8 zurückgelegt hat Die Längen der Teilabschnitte A, B, Cund Ddes Hubes S werden durch die Änderung in der Spannung bestimmt, die zum Schalten der Einspritzgeschwindigkeiten vi, v₂, V3 und v₄ angewandt wird.

Während also der Einspritzkoiben 8 Gber die Strecke des Einspritzhubes S bewegt wird, variiert die vom Potentiometer Il erzeugte Spannung, wie in Fig. 2 dargestellt, zwischen 0 und V₄. Zum Schalten der Abschnitte A, B, Cund Dsind Potentiometer 12,13 und 14 vorgesehen, die mit dem Potentiometer 11 zusammengeschlossen sind. Potentiometer 12 erzeugt ein Signal zum Umschalten von Abschnitt A auf Abschnitt B. Potentiometer 13 erzeugt ein Signal zum Umschalten von Abschnitt B auf Abschnitt C, während Potentiometer 14 ein Signal zum Umschalten von Abschnitt Cauf Abschnitt Derzeugt. Die Potentiometer 11,12,13 und 14 sind derart zusammengeschlossen, daß, wenn der Einspritzkolben 8 über den Abschniti A bewegt wird, das Potentiometer 11 die Spannung V erzeugt und daß, wenn der Einspritzkolben über die Abschnitte A und B sowie über die Abschnitte A. B und C bewegt wird, das Potentiometer 11 die Spannung V₂ bzw. V₃ erzeugt. Wie in Fig.3 dargestellt, erzeugen, während der Einspritzkolben 8 über die Länge des Einspritzhubes S bewegt wird, die Signalgeneratoren 15, 16 und 17, die mit den Potentiometern 12, 13 und 14 verbunden sind, entsprechende Signale a, b und d, wenn die Spannung, die von dem Potentiometer 11 erzeugt wird, die Werte Vi, V₂ bzw. V₃ erreicht. Die Signale a. b und d werden dafür verwendet, ein strömungsregulierendcs oder ein druckregulierendes Ventil in einer hydraulischen oder pneumatischen Vorrichtung zum Bewegen des Einspriizkolbens 8 zu betätigen, wodurch die Einspritzgeschwindigkeiten V|, v₂, i-j und κ, in den Abschnitten A, B. C bzw. D geschaltet werden, wie weiter unten im einzelnen beschrieben.

Der Regelkreis, wie er in der Spritzgießmaschine verwendet wird, wird nun im Zusammenhang mit F i g. 4 im einzelnen beschrieben. Der Differentialübertrager 6 arbeitet, wie bereits erwähnt, mit der Platte 7 zur Erzeugung eines elektrischen Ist-Wert-Sigr.als 20 zusammen, das dem Zwischenraum zwischen den beiden Formteilen 3 und 4 entspricht. Das Ist-Wert-Signal 20 wird in eine Vergleichsvorrichtung 21 zur Abgabe eines der Differenz wischen Ist-Wert- und einem Sollwert-Signal 27 entsprechenden Steuersignals 22 eingegeben. Nimmt man einen Punkt ρ (vgl. Fig. 1) an der Stelle der Länge des Einspritzhubes S, die der Länge A + B entspricht, als Prüfpunkt an, so arbeitet die Vergleichsvorrichtung 21 derart, daß sie das Ist-Wert-Signal 20 mit dem elektrischen Sollwert-Signal 27, das von einem Signalgenerator 26 als Soliwert-Geber erzeugt wurde, der einen zulässigen Wert für den Abstand zwischen Formteilen den 3, 4 Ai " J/> A:;. zur Herstellung zufriedenstellender Erzeugnisse in das Sollwert-Signal 27 umwandelt, vergleicht, so daß ermutelt wird, ob es erforderlich ist. die Einspritzbedingungen zu verändern oder nicht. Wenn eine derartige Veränderung notwendig ist, so erzeugt die Vergleich?· vorrichtimg 21 das Steuersignal 22, das in einen variablen Verstärker 23 t-ingegebcn wird. Da das Steuersignal 22 dem Wert des Zwischenräume;, ΔΙ zwischen den Formteilen entspricht, wild es nach Verstärkung durch den variablen Verstärker 23 in ein elektrisches Signal 24 umgewandelt, das der Änderung in der Einspritzgeschwindigkeit beim Prüfpunkt ρ oder

der Änderung der Länge der Entfernung A +B entspricht, und das umgewandelte Signal 24 wird in eine Anzeigevorrichtung 25 geleitet, die derart angelegt ist, daß sie eine Digital- oder Analoganzeige des berichtigten Wertes der Einspritzgeschwindigkeit am Prüfpunkt poderder Entfernung A + ßergibt.

Somit wird es, wenn es erforderlich ist, die Lage der Schaltpunkte für die Einspritzgeschwindigkeit am Ende der Strecken A + B und A + B+ C nach dem durch das Anzeigegerät 25 dargestellten Ergebnis zu berichtigen, ermöglicht, die Länge der Abschnitte B und C durch Variation der Einstellungen der Spannungen V₂ und V₃ der Potentiometer 13 und 14 (F i g. 3), die zum Umschalten von Abschnitt ßauf Abschnitt Cbzw. von Abschnitt C auf Abschnitt D verwendet werden, zu verändern. Wenn es andererseits erwünscht ist, die Einspritzgeschwindigkeit, beispielsweise V3 in Abschnitt C, zu verändern, wird die Einstellung des die Strömungsmenge regulierenden Ventils oder des den Druck regulierenden Ventils (beide nicht dargestellt), das zur Betätigung des Einspritzkolbens verwendet wird, verändert und dadurch die Einspritzgeschwindigkeit Vi variiert. Die anderen Einspritzgeschwindigkeiten können selbstverständlich in der gleichen Weise geändert werden.

Selbstverständlich ist auch die Verwendung mehrerer Prüfpunkte möglich, und statt das Signal 24 auf die Anzeigevorrichtung 25 zu geben, kann es zur Steuerung von Servomotoren verwendet werden, die mit den Potentiometern verbunden sind, die zum Umschalten zwischen den verschiedenen Abschnitten verwendet werden, wodurch die Spannungen dieser Potentiometer automatisch verändert werden.

In Fig. 5 ist schematisch eine modifizierte Ausführungsform dieser Vorrichtung dargestellt. Hierbei wird das Ist-Wert-Signal, das von dem Differentialübertrager 6 als Meßeinrichtung erzeugt wurde und dem Zwischenraum zwischen den Formteilen proportional ist, in Vergleichsvorrichtungcn 53,63 und 73 zusammen mit Sollwert-Signalen von Signalgeneratoren 52,62 und 72 als Sollwert-Gebern eingegeben, die dazu dienen, die zulässigen Abstände zwischen den Formteilen 3, 4 an entsprechenden Prüfpunkten in elektrische Sollwert-Signale umzuwandeln. Die von den Vergleichsvorrichtungen 53, 63 und 73 ausgegebenen Steuersignale werden über variable Verstärker 54, 64 und 74 Servomotoren 55,65 bzw. 75 zugeführt. Diese Servomotoren 55,65 und 75 sind mit Potentiometern 57, 67 bzw. 77 verbunden, um die Spannungseinstellungen zu variieren, so daß die Längen der Abschnitte A, B, Cund Oder Strecke Sdes Einspritzhubes oder die Einspritzgeschwindigkeiten vi, »'2, V₃ und V₄ in den entsprechenden Abschnitten und damit die Einspritzbedingungen verändert werden können. Selbstverständlich können die Potentiometer 57, 67 und 77 durch elektromagnetisch betriebene Strömungsmengenregelventile oder Druckregelventile ersetzt werden, die die Einspritzgeschwindigkeiten regeln.

Statt der Drehpotentiometer können natürlich auch lineare Schiebepotentiometer verwendet werden, und zur Ermittlung des Abstandes zwischen den trennbaren Formteilen können auch pneumatische Mikrometer, magnetische Abtaster oder ähnliche Abstandsmeßvorrichtungen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Regelung einer Spritzgießmaschine, bei der eine Kunststoffmasse mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Einspritzkolbens in eine aus trennbaren Formteilen bestehende Spritzgießform einspritzbar und der auf den Einspritzkolben einwirkende Druck in Abhängigkeit von der Stellung des Einspritzkolbens ι η veränderbar ist, mit einer ein dem Zwischenraum zwischen den Formteilen proportionales Ist-Wert-Signal erzeugenden Meßeinrichtung, mit einem ein Soll-Wert-Signal entsprechend einem vorherbestimmten Wert für den Zwischenraum bei bestimmten Stellungen innerhalb des Einspritzhubes des Eirispritzkofbens abgebenden Soll-Wert-Geber und mit einer Vergleichsvorrichtung zur Abgabe eines der Differenz zwischen Ist-Wert- und Sollwert-Signal entsprechenden Steuersignals zur Steuerung des Druckes und/oder der strömenden Menge eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitsmediums der Spritzg'.eßmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuersignal (22) die Strömungsmenge und der Druck des auf den Einspritzkolben (8) einwirkenden Arbeitsmediums veränderbar ist.