DE2544681A1

DE2544681A1 - Screw injection moulding machine - with injection pressure controlled in inverse ratio to hydraulic screw drive motor torque

Info

Publication number: DE2544681A1
Application number: DE19752544681
Authority: DE
Inventors: Juergen Neureuther; Walter Wohlrab
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1975-10-06
Filing date: 1975-10-06
Publication date: 1977-04-14

Abstract

In machine, partic. for thermosets, the screw which has no return flow blocking device is driven by hydraulic motor. The injection press. exerted by a hydraulic actuator, is adjusted as a function of the motor torque output in such a way that it is reduced when the torque rises and increased when the torque drops. This results in a redn. of the overall cycle time required. No starting phase is needed, resulting in time savings when the batch numbers are small and the machine operates in one or two shifts per day. No complicated control elements are required.

Description

Verfahren zum Verändern des Staudrucks bei einer Schnecken-Method for changing the back pressure in a screw

spritzgießmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern des Staudrucks bei einer Schneckenspritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Den durch DIN 24 450 definierten Staudruck während des Dosierhubes zu verändern, und zwar über die Veränderung des vorzugsweise mittels einen Vorschubkolbens aufbringbaren Gegenstaudrucks, ist bekannt. So bezweckt die Maßnahme nach der DT-PS 11 96 356 die Vermeidung von unzulässig hohen Staudrücken, was durch eine Beaufschlagung des den Gegenstaudruck bewirkenden Vorschubkolbens im Sinne einer Unterstützung des Strudrucks erreicht wird. Mach der DT-PS 20 20 054 wird der Gegenstaudruck ist @ '.t veränderlichem Druck arbeitenden Hydrospeicher entnommen und der gewünschte Gegenstaudruckwert durch einen in Richtung des Staudrucks wirkenden gesteuern Druck erzielt.Injection molding machine and device for carrying out the process The invention relates to a method for changing the dynamic pressure in a screw injection molding machine according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method. To change the dynamic pressure defined by DIN 24 450 during the metering stroke, namely by changing the material that can be applied, preferably by means of a feed piston Back pressure is known. The aim of the measure according to DT-PS 11 96 356 the avoidance of inadmissibly high back pressures, which can be achieved by applying the the back pressure causing the feed piston in the sense of supporting the Strud pressure is reached. Make the DT-PS 20 20 054 the back pressure is @ '.t working hydraulic accumulator removed from variable pressure and the desired Back pressure value through a controlled pressure acting in the direction of the back pressure achieved.

Nach den DT-PS 11 68 630 und DT-AS 15 29 752 sollen die Temperaturwerte der im Sammelraum zwischen dem Schneckenkopf und der Spritzdüse befindlichen Kunststoffmasse während des Dosierhubes in axialer Richtung untereinander angeglichen werden. Hierzu wird der vom Vorschubkolben aufbringbare Gegenstaudruck während des Dosierhubes in Abhängigkeit vom zurückgelegten Schneckenweg gesteuert.According to DT-PS 11 68 630 and DT-AS 15 29 752, the temperature values should the plastic mass located in the collecting space between the screw head and the spray nozzle are aligned with one another in the axial direction during the metering stroke. For this is the counter pressure that can be applied by the feed piston during the metering stroke controlled depending on the screw path covered.

Angaben über die Art der Steuerung fehlen; in jedem Fall ist der Gegenstaudruckverlauf jeweils fest vorgegeben (programmiert), was für die unterschiedlichen Bedingungen der Praxis eine Vielzahl von Programmen ergibt, deren Einstellung aufwendig ist. Außerdem ist die Wegabtastung mit gewissem Aufwand oder - wie die DT-AS 15 29 752 zeigt - mit dem Nachteil grober Stufen verbunden.There is no information about the type of control; in each case is the back pressure curve each fixed (programmed) what for the different conditions in practice results in a large number of programs which are complex to set up. In addition, the path scanning requires a certain amount of effort or - like the DT-AS 15 29 752 shows - associated with the disadvantage of coarse steps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von einer Einstellung auf den Kunststoffmaterialtyp und die Geometrie des Spritzlings unabhängigen Staudruckverlauf zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensschritte nach Anspruch 1 gelöst.The invention is based on the object of one of a setting The dynamic pressure curve is independent of the type of plastic material and the geometry of the molded part to accomplish. According to the invention, the object is achieved by the characterizing process steps solved according to claim 1.

Ein Ansteigen des für die Plastifizierung aufgebrachten Drehmoments des Antriebsmotors bewirkt ein Absenken des Staudrucks mit dem Ziel einer in axialer Erstreckung gleichbleibenden Massetemperatur. Neben der schon bekannten Verkürzung der Zykluszeit bei gesteuertem Staudruck ermöglicht die erfinderische Maßnahme bei Duromeren einen Produktionsbeginn ohne Anfahrphase, da bereits dann, wenn die Spritzgießmaschine noch nicht ihr thermisches Gleichgewicht (Arbeitstemperatur nach der Anfahrphase) gefunden hat, der Staudruck entsprechend den Eigenschaften der Duromere eingestellt werden kann. Bekanntlich steigt bei einer bestimmten Verweilzeit im Sammelraum die Viskosität der Schmelze mit zunehmender Temperatur so lange, bis die Spritzgießmaschine das thermische Gleichgewicht erlangt hat. Dieser Gesichtspunkt ist dann von besonderer Bedeutung, wenn die Spritzgießmaschine im Ein- oder Zweischichtbetrieb arbeitet oder wenn die Stückzahlen der einzelnen Spritzlingsartikel klein sind.An increase in the torque applied for plasticizing of the drive motor causes a lowering of the dynamic pressure with the aim of an axial Extension constant melt temperature. In addition to the already known shortening the cycle time with controlled dynamic pressure enables the inventive Measure for thermosets a start of production without a start-up phase, since then, if the injection molding machine has not yet reached its thermal equilibrium (working temperature after the start-up phase), the dynamic pressure according to the properties the thermoset can be adjusted. As is well known, increases with a certain dwell time in the collecting space the viscosity of the melt with increasing temperature until the injection molding machine has achieved thermal equilibrium. This point of view is of particular importance when the injection molding machine operates in one or two shifts works or when the number of individual injection molded articles is small.

Insbesondere wird bei Schneckenspritzgießmaschinen ohne Rückströmsperre erfindungsgemäß erreicht, daß bei den bei Beginn des Plastifiziervorgangs auftretenden hohen Massetemperaturen und großen Drehmomenten des Antriebsmotors, hervorgerufen durch die beim Einschießen des Kunststoffs in den Formhohlraum hervorgerufene Festsetzung von Kunststoffmassen in den letzten Schneckengängen, der Staudruck klein ist und erst mit dem danach absinkenden Drehmoment ansteigt.In particular, screw injection molding machines without a non-return valve achieved according to the invention that occurring at the beginning of the plasticizing process high melt temperatures and high torques of the drive motor due to the seizure caused when the plastic is injected into the mold cavity of plastic masses in the last screw flights, the back pressure is small and only increases with the subsequently decreasing torque.

Die erfinderische Maßnahme ermöglicht itit den heutigen Mitteln der Regeltechnik eine einfache und stufenlose Veränderung des Gegenstaudrucks. Besonders einfach läßt sich diese Maßnahme bei einem Hydromotor als Antriebsmotor gemäß Anspruch 2 verwirklichen.The inventive measure enables it with today's means of Control technology a simple and stepless change of the back pressure. Particularly This measure can be easily implemented in the case of a hydraulic motor as a drive motor according to claim Realize 2.

Anspruch 3 zeigt einen zweckmäßigen Weg zur Durchführung der Verfahrensschrtte, wobei sich eine besonders unaufwendige Lösung nach Anspruch 4 dann ergibt, wenn das Eingabesignal für den Meßumformer in Form eines druckes eines Druckmittels vorliget, also z.B. bei einem Hydromotor als Antriebsmotor.Claim 3 shows an expedient way to carry out the procedural steps, whereby a particularly inexpensive solution according to claim 4 results when the input signal for the transmitter is presented in the form of a pressure of a pressure medium, e.g. for a hydraulic motor as the drive motor.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Es zeigent Ptig. i das Schon der erfindungsgemäßen Voaichtung mit der Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine und dem Regelkreis mitsamt dem Meßumformer, wobei die symbole gemäß DIN 24 100 geseichnet und benanmt sind, und Fig.l 2 den mesumformer im eias@lnen in einem L@@gsschaltt.Other developments of the invention are shown in the drawing on one Embodiment shown. It shows Ptig. i already the invention Adjustment with the injection unit of an injection molding machine and the control circuit including the transmitter, the symbols drawn and named in accordance with DIN 24 100 and Fig.l 2 switches the transducer in the eias @ lnen in a L @@ gs.

Mit 1 ist die schematisch gezeichnete Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine beziffert, und zwar im einzelnen die in einem zylindrischen, einen Einfülltrichter 3 für den Kunststoff aufweisenden Schneckengehäuse 2 gelagerte Schnecke 4 (Plastifizierschnecke), die über Zahnräder 5 und 6 und über eine Welle 7 von einem Hydromotor 8 in Umdrehung versetzt werden kann (Pfeil 9). Ferner kann die Schnecke 4 in axialer Richtung (Pfeil 10) verschoben werden. Diese Verschiebebewegung bewerkstelligt ein mit der Schnecke 4 in Wirkverbindung stehender und in einem Kolbengehäuse 11 gelagerter Vorschubkolben 12. Es versteht sich von selbst, daß sich das Zahnrad 5 während der Verschiebebewegung der Schnecke 4 axial nicht verschiebt.1 with the schematically drawn injection unit of an injection molding machine numbered, specifically in a cylindrical, a funnel 3 screw 4 mounted for the plastic-containing screw housing 2 (plasticizing screw), which rotate via gears 5 and 6 and via a shaft 7 from a hydraulic motor 8 can be moved (arrow 9). Furthermore, the screw 4 can be moved in the axial direction (arrow 10) can be moved. This shifting movement is accomplished with the screw 4 in operative connection and supported in a piston housing 11 feed piston 12. It goes without saying that the gear 5 during the sliding movement the screw 4 does not move axially.

Dieses ist vielmehr in nicht dargestellter Weise auf der Schnecke 4 drehfest, aber verschieblich gelagert.Rather, this is on the screw in a manner not shown 4 rotatably, but displaceably mounted.

Der Hydromotor 8 ist über eine Druckleitung 13 an eine Hydropumpe 14 angeschlossen. Eine von der Druckleitung 13 abzweigende Leitung 15 führt zu einem Meßumformer 16.The hydraulic motor 8 is connected to a hydraulic pump via a pressure line 13 14 connected. A line 15 branching off from the pressure line 13 leads to a Transmitter 16.

Diesem wird somit der jeweils in der Druckleitung 13 herrschende und auf einem Manometer 17 erkennbare Druck, und zwar entsprechend dem von dem Hydromotor 8 aufgebrachten Drehmoment, zugeleitet. Wie im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 2 ausgeführt wird, bewirkt der Meßumformer 16 eine Veränderung des in Leitungen 19 bis 21 herrschenden und von einem Manometer 18 ablesbaren Gegenstaudrucks im Raum 22 des Kolbengehäuses 11. Da sich im Raum 22 der Gegenstaudruck als Reaktionsdruck des im Raum 23 des die Schnecke 4 lagernden Schneckengehäuses 2 herrschenden Staudrucks in etwa derselben Größe einstellt, weil der in der plastifizierten Kunststoffmasse wirkende Staudruck, gegen den die Schnecke 4 während des Dosierhubes fördert, die bei Beginn des Dosierhubes am linken Ende des Schneckengehäuses 2 befindliche Schnecke 4 nach rechts zu verschieben versucht, steuert der mittels des Meßumformers 16 veränderbare Gegenstaudruck somit den Staudruck. Das während des Dosierhubes verdrängte Druckmittel für den Gegenstaudruck wird während der hier weder dargestellten noch beschriebenen Einspritzphase der sich hierbei von der rechten zur linken Endstellung bewegenden Schnecke 4 entweder beim Einspritzhub zurückgefördert, sofern sowohl der Dosierhub als auch der Einspritzhub von ein und demselben Kolben aufgebracht wird oder, sofern entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel für den Einspritzhub ein gesonderter Kolben vorgesehen ist, über eine Leitung 24 und über ein Rückschlagventil 25 aus einem Behälter 26 angesaugt.This is thus the prevailing and in each case in the pressure line 13 on a manometer 17 recognizable pressure, namely corresponding to that of the hydraulic motor 8 applied torque, supplied. As in connection with the explanation 2, the transducer 16 causes a change in the lines 19 to 21 prevailing and from a manometer 18 readable back pressure in space 22 of the piston housing 11. Since the back pressure in space 22 is the reaction pressure of the back pressure prevailing in the space 23 of the screw housing 2 supporting the screw 4 adjusts in approximately the same size because of the plasticized plastic mass acting back pressure against which the screw 4 promotes during the metering stroke, the at the beginning of the metering stroke located at the left end of the screw housing 2 screw 4 tries to move to the right, the variable by means of the transducer 16 controls Back pressure thus the back pressure. The pressure medium displaced during the dosing stroke for the back pressure is neither shown nor described here during the Injection phase moving from the right to the left end position Screw 4 either fed back during the injection stroke, provided that both the metering stroke as well as the injection stroke is applied by one and the same piston or, if in accordance with the illustrated embodiment, a separate one for the injection stroke Piston is provided via a line 24 and a check valve 25 a container 26 sucked.

Um den Meßumformer 16 für Spritzgießmaschinen unterschiedlicher Größe verwenden zu können, ist zwischen den Leitungen 19 und 20 ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil 27 vorgesehen, das den in der Leitung 19 herrschenden Druck von dem Druck in der Leitung 20 größenmäßig unabhängig macht.To the transmitter 16 for injection molding machines of different sizes to be able to use, is a pilot operated pressure relief valve between lines 19 and 20 27 provided that the prevailing pressure in the line 19 from the pressure in the line 20 makes it independent of size.

Der an die Leitungen 15 und 19 angeschlossene Meßumformer 16 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Der in der Leitung 15 herrschende Druck wird zu einem Kolben 28 geführt, der als Differenzkolben mit unterschiedlich großen Steuerflächen 29 und 30 ausgebildet und gegen den Druck einer Feder 31 verschiebbar ist. Das bedeutet, daß der Kolben 28 je nach Druckwert in der Leitung 15 eine bestimmte Axiallage einnimmt.The transmitter 16 connected to lines 15 and 19 is in Fig. 2 shown in more detail. The pressure in line 15 becomes one Piston 28 performed as a differential piston with differently sized control surfaces 29 and 30 and is displaceable against the pressure of a spring 31. That means, that the piston 28 assumes a certain axial position depending on the pressure value in the line 15.

Am rechten Ende des Kolbens 28 ist ein Sitzventil 32 mit einem konischen Sitzteil 33 vorgesehen, der auf Grund der Kraft einer Feder 37 auf dem Rand einer Bohrung 34 im Kolben 28 aufsitzt. Je nach Axiallage des Kolbens 28 ist die Kraft der Feder 37 stärker oder schwächer, so daß das über die Leitung 19 und die Bohrung 34 auf den konischen Sitzteil 33 anstehende Druckmedium mehr oder weniger über einen Raum 35 und eine Abflußleitung 36 abfließen kann und entsprechend den Druck in der Leitung 19 und damit den Gegenstaudruck verändert.At the right end of the piston 28 is a seat valve 32 with a conical Seat part 33 is provided, due to the force of a spring 37 on the edge of a Bore 34 in the piston 28 is seated. Depending on the axial position of the piston 28, the force is the spring 37 stronger or weaker, so that the line 19 and the bore 34 on the conical seat part 33 pending pressure medium more or less via a Space 35 and a drain line 36 can drain and according to the pressure in the Line 19 and thus the back pressure changed.

Die Federn 31 und 37 können über Spindeln 38 und 39 mittels Drehknöpfen 40 und 41 in ihrer Vorspannung verändert werden, wodurch die jeweiligen Sollwerte der Drücke in den Leitungen 15 und 19 einstellbar sind. Das über die Abflußleitung 36 abfließende Druckmittel wird auf nicht dargestellte Weise ergänzt, z.B. über die leitung 15.The springs 31 and 37 can be spindles 38 and 39 by means of rotary knobs 40 and 41 are changed in their bias, whereby the respective setpoints the pressures in lines 15 and 19 are adjustable. That about the drain pipe 36 outflowing pressure medium is supplemented in a manner not shown, e.g. via the line 15.

Sofern in der Leitung 15 ein Drosselventil 42 vorgesehen ist, kann durch ein zweites Drosselventil 43, das eine verstellbare Verengung aufweist und sich in einer von der Leitung 15 abzweigenden Leitung 44 befindet, der Staudruck zusätzlich beeinflußt werden. Wenn bei geschlossenem Drosselventil 43 einer Druckänderung am Hydromotor 8 von beispielsweise 22 bar eine Staudruckänderung von 10 bar entspricht, so wird bei geöffnetem Drosselventil 43 dieselbe Staudruckänderung von 10 bar erst bei einer größeren Druckänderung am Hydromotor 8 (z.B. von 50 bar) erreicht.If a throttle valve 42 is provided in the line 15, can by a second throttle valve 43, which has an adjustable constriction and is located in a line 44 branching off from line 15, the dynamic pressure can also be influenced. If there is a pressure change with the throttle valve 43 closed at the hydraulic motor 8 of 22 bar, for example, corresponds to a dynamic pressure change of 10 bar, so, when the throttle valve 43 is open, the same dynamic pressure change of 10 bar occurs first when there is a larger change in pressure at the hydraulic motor 8 (e.g. 50 bar).

Claims

Claims t1) Method for changing the dynamic pressure in a Screw injection molding machine for plastics, in particular for thermosets, in the the screw, which preferably works without a non-return valve, by means of a drive motor, preferably a hydraulic motor, which can be set in rotation, characterized in that that the back pressure as a function of the torque delivered by the drive motor is changed, in such a way that with increasing torque of the drive motor (Hydraulic motor 8) the back pressure is lowered and the torque of the drive motor decreases the back pressure is increased.

2. The method according to claim 1, with a hydraulic motor as.

Drive motor, characterized in that the back pressure in Depending on the pressure in the pressure line (13) of the hydraulic motor (8! Is changed.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by a measuring transducer (16) in which on the one hand the respective Torque of the drive motor (hydraulic motor 8) is entered and the other hand the back pressure within the meaning of claim 1 changed.

4. Apparatus according to claim 3, wherein the input signal for the Transmitter is present in the form of the pressure value of a pressure medium, marked by a transducer (16) having a piston (28), the pressure being the Piston moves against the force of a spring (31) and a movable with the piston, spring-loaded (spring 37) seat valve (32) according to the amount of displacement of the piston in the sense of changing the back pressure according to claim 1 as a pressure relief valve is provided for the back pressure.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the bias the springs (31, 37) of the piston (28) and / or the seat valve (33) is adjustable.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized by one in the line (19, 20) between the transducer (16) and the back pressure having space (22) of the feed piston (12) lying pilot-operated pressure relief valve (27).

7. Device according to one of claims 3 to 6, with only one the feed piston provided for applying the back pressure, characterized in that that the back pressure having the space (22) of the feed piston (12) over a Check valve (25) is connected to a pressure medium container (26).

8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized by a throttle valve (42) in the branching off from the pressure line (13) to the measuring transducer (16) Line (15) and another throttle valve (43) with adjustable constriction, the arranged in a line (44) branching off from the last-mentioned line and whose exit leads to the open air.