DE2909110A1

DE2909110A1 - Verfahren und einrichtungen zum bestimmen der zeitpunkte fuer das umschalten von hohem einspritzdruck auf niedrigen nachdruck beim einspritzen von kunststoffen in werkzeuge

Info

Publication number: DE2909110A1
Application number: DE19792909110
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Dickmeis; Peter Dipl Ing Geisbuesch
Original assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1980-09-11

Description

Verfahren und Einrichtungen zum Bestimmen der Zeitpunkte für
das Umschalten von hohem Einspritzdruck auf niedrigen Nachdruck beim Einspritzen von Kunststoffen in Werkzeuge Beim Spritzgießen von Plastomeren und anderen Kunststoffen wird ein hoher Förderdruck im Schneckenvorraum der Plastifiziereinheit, d.h. am Austrittsende der Schnecke, benötigt, um die heiße Kunststoffschmelze in das gekühlte Werkzeug zu fördern. Aufgrund der Fließwiderstande im Werkzeug fällt in diesem jedoch der Druck nahezu linear vom Anschnitt bis zur Fließfront ab. Wenn nun die Fließfront das Werkzeugende erreicht, dann muß, um ein Auftreiben der beiden durch eine Schließeinrichtung zusammengehaltenen Werkzeughälften (überspritzen) zu vermeiden, in der Spritzmaschine von dem hohen Niveau des Einspritzdruckes auf ein niedriges Niveau des Nachdruckes umgeschaltet werden Dieses Umschalten muß sehr schnell erfolgen, da am Ende der Kompressionsphase Druckanstieggeschwindigkeiten von mehr als 1000 bar/sec vorliegen. Um den Umschaltzeitpunkt möglichst exakt einhalten zu können, wird bei einem bekannten Verfahren der Formnest-Innendruck als Steuergröße zum Umschalten herangezogen.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist nicht nur der besondere Aufwand bei der Installation von Druckfühlern in jedes einzelne Werkzeug, sondern auch die Empfindlichkeit der Druckfühler und der zugehörigen Anschlüsse bei der Montage und Demontage der Werkzeuge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und dazugehörende Einrichtungen zu schaffen, die es ermöglichen, die Vorteile der vom Werkzeuginnendruck abhängigen Umschaltung zu erzielen, deren zuvor aufgzeigte Nachteile jedoch zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird dies durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen erreicht.
Die Betrachtung der Reaktionskräfte an der Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, d.h. an der die beiden Werkzeughälften zusammenhaltenden Schließeinrichtung, zeigt, daß durch Messung des auf die Zuhaltekraft einwirkenden Spritzdruckes eine direkte Aussage über den Werkzeuginnendruckverlauf möglich ist, so daß in Abhängigkeit von dieser Messung ein Umschaltsignal von Spritzauf Nachdruck gegeben werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele erörtert. Es zeigen: Fig. 1 eine hydraulische Spritzgießmaschine mit einer erfindungsgemäßen Umschalteinrichtung#, Fig. 2 die Einbaumöglichkeiten für piezoelektrische Kraftaufnehmer an der Schließeinheit einer Kniehebelmaschine, Fig. 3 eine Aufspannplatte mit integriertem Kraftaufnehmer, Fig. 4 den Einbau eines Kraftaufnehmers zwischen Auf spannplatte und Kniehebel.
Bei einer vollhydraulischen Spritzgießmaschine gemäßFig. 1 wird ein vorzugsweise piezoelektrischer Druckfühler 1 an oder in den Schießzyiinder 2 eingebaut, um dort den Druck zu messen. Wenn ein zum Zusammenhalten der Werkzeughälften ausreichender Schließdruck aufgebaut worden ist, dann wird mittels einer vom Druckfühler 1 gesteuerten Schalteinrichtung 5 ein in Reihe mit einem Verstärker 6 liegender Meßsignalgeber 7 eingeschaltet, so daß der im Verlauf der Einspritz- und Nachdruckphase eintretende Anstieg des Schließdruckes, der im Verhältnis zum gesamten Schließdruck gering ist, in einem verhältnismäßig kleinen Meßbereich entsprechend hoch verstärkt werden kann. Das auf diese Weise gewonnene Meßsignal kann dann - ebenso wie das Werkzeuginnendrucksignal bei der bekannten Einrichtung - dem Steuerschrank der Spritzgießmaschine zugeführt werden, wo es - analog der werkzeuginnendruckabhängigen Umschaltung - über ein Regelgerät 8 mittels eines Servoventils 9 eine Druckreduzierung der Pumpe 10 von Spritz- auf Nachdruck bewirkt.
Bei einer Kniehebelmaschine entsprechend Fig. 2 können beispielsweise zwischen einem Kniehebel 11 und einer Aufspannplatte 12 zwei vorzugsweise piezoelektrisch wirkende Kraftmeßplatten 13 eingebaut werden. Durch Abschalten eines hier nicht dargestellten Meßsignalgebers bis zum Einspritzbeginn - ähnlich wie bei Fig. 1 - wird eine Messung des bis dahin bestehenden hohen, aber hier nicht interessierenden Schließdrucks vermieden. Für den dann im Verhältnis zum Schließdruck geringen Druckanstieg während der Einspritz- und Nachdruckphase kann in dem nun verhältnismäßig kleinen Meßbereich eine genügend große Verstärkung des Meßsignals vorgenommen werden. Die Umschaltung von Spritzdruck auf Nachdruck kann dann ebenfalls wahlweise von dem Wert einer beliebig zu wählenden Kraft abhängig gemacht werden.
In ähnlicher Weise können Kraftmeßplatten 14 entsprechend Fig. 2 auch direkt zwischen einem Werkzeug 15 und einer Aufspannplatte 12 angebracht werden, wodurch die Dynamik des Gesamtsystems gegenüber den zuvor aufgezeigten Systemen nach Fig. 1 verbessert wird, da eine zeitliche Verzögerung des Meßsignals durch auftretende Beschleunigungskräfte der Aufspannplatte 12 vermieden wird.
Fig. 4 zeigt von einer Kniehebelmaschine einen Kniehebel 21, der über einen piezoelektrischen Kraftaufnehmer 22 auf eine bewegliche Aufspannplatte 23 wirkt. Der Kraftaufnehmer 22 weist Piezoscheiben 24 mit dazwischen gelegter Messing-Folie 25 für den elektrischen Anschluß 26 auf.
Die Funktionsweise der in Fig. 3 dargestellten (in der Auf spannplatte integrierten) Meßplatten ist derart, daß die von einem Werkzeug 18 auf eine Aufspannplatte 19 ausgeübte Kraft in Piezo-Keramikscheiben 20 in Ladungen umgewandelt werden, die entsprechend verstärkt ein geeignetes Umschaltsignal abgeben. Durch Messung der Ladungen der einzelnen Piezoscheiben kann zudem eine Aussage über die lokale Kraft- bzw. Druckverteilung im Werkzeug vorgenommen werden, was besonders bei mehreren Kavitäten im Werkzeug von Bedeutung sein kann.
Es können aber auch Kraftmeßplatten 16 zwischen dem Kniehebel 11 und einer Kniehebelabstützung 17 angebracht werden.
Wegen der zu fordernden hohen Ansprechgeschwindigkeit der Meßwertaufnehmer sind vorzugsweise solche Aufnehmer einzusetzen, die über eine genügend kleine Zeitkonstante, z.B. 10 ms verfügen, Hierfür können außer Piezoelementen auch andere geeignete Meßwertaufnehmer in Betracht kommen, z. B. magnetostriktive Meßwertaufnehmer.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren für Spritzgießmaschinen zum Bestimmen der Zeitpunkte für das Umschalten von hohem Einspritzdruck auf niedrigen Nachdruck beim Einspritzen von Kunststoffen in Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck durch Einwirken auf die Zuhaltekraft der Schließeinrichtung des Werkzeugs das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck veranlaßt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Einspritzkraft, die auf die Zuhaltekraft der die beiden Werkzeughälften (4) zusammenhaltenden Schließeinrichtung (3) einwirkt, gemessen und als Steuergröße für das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck verwendet wird (Fig. 1).
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der die beiden Werkzeughälften (15) zusammenhaltenden Schließeinrichtung mindestens ein Kraftmeßaufnehmer (Druckfühler 13, 14, 16) vorgesehen ist, der ein Meßsignal liefert, wenn eine auf ihn einwirkende Kraft eine wahlweise einstellbare Größe überschreitet (Fig 2).
4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung als Kniehebel (21) ausgebildet und der Kraftmeßaufnehmer (24) zwischen Kniehebel (21) und beweglicher Aufspannplatte (23) angeordnet ist (Fig. 4).
5. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung als Kniehebel (11) ausgebildet und der Kraftmeßaufnehmer (16) zwischen Kniehebel (11) und Kniehebelabstützung (17) angeordnet ist (Fig. 2).
6. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftmeßaufnehmer (14) zwischen Werkzeug (15) und Werkzeugaufspannplatte (12) angeordnet ist (Fig. 2).
7. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Werkzeug (18) und Werkzeugaufspannplatte (19) mehrere Meßwertaufnehmer (20) vorgesehen sind (Fig. 3).
8. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei hydraulischer Schließeinrichtung der Kraftmeßaufnehmer (1) am oder im Hydraulikzylinder (2) angeordnet ist (Fig. 1).
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftmeßaufnehmer die Zuhaltekraft im Kniehebel oder Kniehebelgelenk mißt und das Umschaltsignal liefert.
10. Einrichtung nach den Patentansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftmeßaufnehmer Piezoelemente mit kleinen Zeitkonstanten vorgesehen sind.