DE2914944A1

DE2914944A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung des weichmachvorgangs in einer reihen-schneckenspritzgussmaschine

Info

Publication number: DE2914944A1
Application number: DE19792914944
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fujita
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2914944C2; US4326255A; GB2019608A; GB2019608B

Description

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11.4.1979

Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha,■Chuo-ku, Tokyo-To, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Weichmachungsvorgangs in einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine mit einem Heizzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachungsvorganges gesteuert werden sowie eine Vorrichtung zur Steuerung eines Weichmachungs- oder Einspritzvorganges in einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine, um ein Spritzgußprodukt mit gleichförmiger Qualität zu erhalten durch die gleichmässige Steuerung der Temperatur eines Materials, wie beispielsweise zu gießenden Harzen.

Bei einem bekannten* Einspritzgußvorgang unter Verwendung einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine wurden verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, um ein Spritzgußprodukt zu erhalten, das gleichmäßige Qualität besitzt, indem ein Plastifizierungs- oder Einspritzvorgang durch Änderung der Drehzahl und/oder des Staudrucks der Schnecke einer Spritzgußmaschine gesteuert wird.

Obwohl bei einer bekannten Spritzgußmaschine die Temperatur und die Viskosität des geschmolzenen Materials, beispielsweise von Harzen, nach Beendigung des Weichmachungs-Vorgangs gesteuert wird, gelingt es nicht, ein Gußprodukt von großer gleichmäßiger Qualität zu erhalten, beispielsweise infolge der Tatsache, daß das in einem Weichmachungszyklus vorbereitete geschmolzene Harz nicht immer für einen einzigen

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Einspritzvorgang genutzt wird. Die ungleichmäßige Qualität des Produktes kann zu Rissen führen und beeinträchtigt das Aussehen des Produktes.

Es ist daher notwendig, um ein Spritzgußprodukt mit gleichmäßiger Qualität zu erhalten, solche Faktoren genau zu steuern oder zu verbessern in einem Weichmachungs- oder Spritzvorgang, wie beispielsweise die Heiζtemperatur, die durch die Schneckendrehung verursachte Scherenergie, den Einspritzdruck und die Drehgeschwindigkeit der Schnecke, aus den nachstehend im einzelnen beschriebenen Gründen.

Im allgemeinen wird bei einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine ein Material, üblicherweise ein Harz, von einer Aufgabeeinrichtung in eine Heizkammer befördert und durch die von einer Heizeinrichtung erzeugten Heizenergie und die durch die Schneckendrehung verursachte Scherenergie geschmolzen, wobei die Schnecke in der Heizkammer angeordnet ist.

Die Heizenergie wird dem Harz im Verhältnis zu seiner. Verweilz.eit in dem Heizzylinder zugeführt, und die Heizzeit wird auf der Basis der Wechselbeziehung zwischen dem Gesamtbetrag des in den Schneckengängen vorhandenen Harzes B¹ zu einem Zeitpunkt bestimmt, wenn sich die Schnecke um eine Distanz eines Meßhubes nach rückwärts bewegt, der für das Gießen notwendig ist, nach Beendigung eines Meßvorganges und dem Betrag des Harzes A¹, der für die Herstellung eines Gußproduktes erforderlich ist. Ein Verhältnis B'/A¹ ist im allgemeinen gleich N¹ +α mit N¹ eine ganze Zahl und 0^0.-^.1. In dieser Beziehung gilt, wenn α = 0 ist, daß das gesamte Rohharzmaterial, das sich in der Aufgabevorrichtung befindet, dem Heizzylinder durch N¹ Füllgewichte zugeführt wird und daß das durch einen einzigen Einspritzvorgang von dem Heizzylinder einzuspritzende Harz einer gleichförmigen Heizenergie im Zylinder ausgesetzt ist. In solch einem Fall besteht kein Problem, jedoch ist ein derartiger Fall mit α = 0 selten anzutreffen und im allgemeinen trifft zu, daß α ungleich 0

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ist, was gleichbedeutend damit ist, daß-ein gewisser Betrag an Harz in der Aufgabevorrichtung nach N¹ Füllgewichten verbleibt, und dieses verbleibende Harz wird mit einem Harzmaterial vermischt, das durch den nächsten Zumeßvorgang zugeführt wird. Dies bedeutet, daß Harze mit verschiedenen Temperaturen und/oder Viskosität in der Aufgabevorrichtung vorhanden sind und daß ein aus diesen Harzen hergestelltes Gußprodukt solche Fehler besitzen kann, wie die Ausbildung von Flußmarken, Rauhheit der Oberfläche und ungleichförmige Festigkeit.

Ein anderer zu beachtender Punkt besteht darin, obwohl das von der Aufgabevorrichtung geförderter Harz in dem Heizzylinder durch die von einer Heizvorrichtung erzeugten Heizenergie und die durch die Schneckendrehung verursachte Scherenergie geschmolzen wird, daß die Scherenergie im Verhältnis zu der effektiven Schneckenlänge zu einem Zeitpunkt ansteigt, wenn Harz von der Aufgabevorrichtung in den Raum zwischen den Schneckengängen in eine. Vertiefung eingeführt wird, die am vorderen Ende des Heizzylinders ausgebildet ist, um zeitweise das geschmolzene Harz vor dem Spritzvorgang zu sammeln. Die wirksame Schneckenlänge ändert sich momentan aus dem Grund, daß die Schnecke während des Harzzumeßvorgangs sich nach rückwärts bewegt. Daher gilt, selbst wenn das Harz in einem Zumeßvorgang zugeführt wird, daß es Scherenergien ausgesetzt wird, die in verschiedenen Abschnitten des Harzes unterschiedlich sind und daß die Temperatur des in den Raum am vorderen Ende des Heizzylinders eingeleiteten Harzes nicht gleichförmig ist.

Ein weiterer zu beachtender Punkt besteht darin, daß die Temperatur des geschmolzenen Harzes im allgemeinen durch die Anwendung von Druck erhöht wird und daß dementsprechend die Temperatur des Harzes in den Schneckengängen in einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine sich durch den Druckanstieg während des Füllvorganges des Harzes in die Gußform erhöht. Somit gilt, selbst wenn die Temperatur des Harzes in dem Heizzylinder nach dem Weichmachungsvorgang gleichförmig war, daß die Temperatur in dem nachfolgenden Füllprozeß durch

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den Anstieg des Druckes ungleichförmig wird. Somit weist das einzuspritzende Harz eine ungleichförmige Temperaturverteilung auf.

Ein weiterer zu beachtender Punkt besteht darin, daß die Temperatur des geschmolzenen Harzes während des Füllvorganges zu einer Änderung veranlaßt wird, durch die Änderung der Scherenergie, die an der Wandoberfläche des Harzflußpfades durch die Änderung der Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes bewirkt wird. Die Änderung der Scherenergie kann nicht vernachlässigt werden, da einige Bauteile mit relativ engen Querschnitten, wie beispielsweise ein Düse, ein Angußkanal und ein Einguß im Flußpfad des Harzes angeordnet sind, so daß die Scherenergie durch diese Bauteile beeinflußt wird.

Insbesondere wird in einer Spritzgußmaschine, in der ein Programm für die Harzfüllgeschwindigkeit gesteuert wird, die Flußgeschwindigkeit positiv während des Füllvorgangs verändert, so daß die während dieses Vorgangs erzeugte Scherenergie sich in großem Umfang ändert und das in die Gußform eingefüllte Harz eine Temperaturverteilung besitzt, die in einem bestimmten Verhältnis zu der Harzfüllgeschwindigkeit steht. Daher gilt, selbst wenn die Temperatur des in den Heizzylinder eingefüllten Harzes auf einem gleichförmigen Wert gehalten wurde, nach Beendigung des MeßVorganges,und das Harz weichgemacht wurde, daß die Temperatur des Harzes ungleichförmig infolge des Einflusses der Scherenergie während des Füllvorgangs nach dem Meßvorgang infolge des zuvor beschriebenen Vorganges wird. Die Programmsteuerung der Füllgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes, die zu der Änderung der Temperatur des Harzes führt, muß jedoch ausgeführt werden, so daß der Harzfluß nicht gleichförmig in die Gußform erfolgt. Insbesondere gilt, da die Gußform Abschnitte mit relativ großen und kleinen Querschnitten besitzt und die Fließgeschwindigkeiten des Harzes in den entsprechenden Abschnitten -unterschiedlich sind, daß die Fließgeschwindigkeit so programmgesteuert ist,

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daß das Harz mit hoher Geschwindigkeit in einem Abschnitt fließt, der einen großen Querschnitt besitzt und mit einer niedrigen Geschwindigkeit in einem Abschnitt mit kleinem Querschnitt, Infolge der Scherenergie im Düsenabschnitt wird ein Gußprodukt dickere Abschnitte bei einer höheren Temperatur und dünnere Abschnitte bei einer niedrigeren Temperatur besitzen. Dies bedeutet, wenn das Gußprodukt abgekühlt ist, daß die Temperaturverteilung weiterhin im großen Ausmaß variiert, so daß es zu Zerstörungen des Gußproduktes kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen, daß ein Gußprodukt gleichmäßiger Qualität bei einer einheitlichen Temperatur während des Giessens unter Steuerung des Weichmachungs- oder Gußvorgangs in einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine erhalten wird.

Hierbei soll auch die dem Rohharzmaterial zugeführte Heizenergie während des gesamten Vorgangs gleichmäßig durch Steuerung der Drehzahl und des Staudrucks der Schnecke in der Reihen-Schneckenspritzgußmaschine gehalten werden und ebenso soll die an das Rohharzmaterial angelegte Scherenergie während des Prozesses durch Steuerung der Drehzahl und des Staudrucks der Schnecke konstant bleiben.

Ferner soll durch die Erfindung die Veränderung des Harzeinspritzdrucks während eines Harzfüllvorgangs durch Steuerung der Drehzahl und des Staudrucks der Schnecke einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine kompensiert werden und die Scherenergie, die an das Harz angelegt wird, durch Änderung der Harzfüllgeschwindigkeit. während des Vorganges durch Steuerung der Drehzahl und des Staudrucks einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine konstant gehalten werden.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß eine Prozeßvariable, die eine Position der Schnecke darstellt, gemessen wird, daß arithmetisch ein vorgegebener Meßhub und ein vorgegebener Ausstoßhub verarbeitet werden,, um

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eine Steuerfunktion entsprechend der Betriebsbedingung zu bestimmen, daß ein Programm gemäß der Drehzahl der Schnecke und ein Programm gemäß deren Staudruck voreingestellt werden und daß die Hydraulikeinrichtungen durch die Prozeßvariable, die Voreinstellprogramme und das Ergebnis der arithmetischen Operation gesteuert werden, um eine Temperaturverteilung des Harzes zu kompensieren, wenn dieses als ein einzelnes Gießfüllgewicht eingespritzt wird.

Die weiteren Verfahrensmaßnahmen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine mit einem Heizzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachungsvorganges gesteuert werden, zeichnet sich dadurch aus, daß eine Meßvorrichtung zum Messen einer Prozeßvariablen vorhanden ist, die eine Position der Schnecke innerhalb der Spritzgußmaschine anzeigt, daß eine Anordnung eine Temperaturverteilung eines Harzes zu einem Zeitpunkt aufnimmt, wenn das Harz durch ein einzelnes Spritzgußfüllgewicht eingespritzt wird, und daß eine Operationsschaltung eine Steuerfunktion entsprechend der Betriebsbedingung zur Vergleichmäßigung der Temperatur des einzuspritzenden Harzes bestimmt, um die Harztemperaturverteilurig zu kompensieren und dabei die Drehzahl und/oder den Staudruck der Schnecke zu steuern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 - ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Einspritzverhältnis und einem Temperaturverhältnis von PoIy-

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äthylen (PE) und Polystyrol (PS);

Figur 2 - eine schematische Ansicht eines Längsschnittes eines Harzes, das aufeinanderfolgend zugemessen und in einen Heizzylinder eingeführt wird;

Figur 3 - ein Diagramm des Heizbetrages, der dem in Figur 2 gezeigten Harz zugeleitet wird;

Figur 4 - eine schematische Ansicht im Längsschnitt von Abschnitten des Harzes, die aufeinanderfolgend in eine Vertiefung am Vorderende des HeizZylinders eingeführt werden;

Figur 5 - eine erste Ausführurigsform nach der Erfindung;

Figur 6 - eine schematische Ansicht im Längsschnitt von Abschnitten eines Harzes, das aufeinanderfolgend zugemessen und in einen Heizzylinder eingeführt wird und die wirksame Länge einer Schnecke in dem Heizzylinder;

Figur 7 - in einem Diagramm die Beziehung zwischen der wirksamen Länge der Schnecke und der an das Harz angelegten Scherenergie;

Figur 8 - eine schematische Ansicht im Längsschnitt von Abschnitten des Harzes, das aufeinanderfolgend in eine Vertiefung am vorderen Ende des Heizzylinders eingeführt wird;

Figur 9 - eine zweite Ausführungsform der Erfindung; '

Figur 10 - in einem Diagramm die Beziehung zwischen einer Position einer Schnecke und einem Einspritzdruck während eines Harzfüllvorgangs; ·

Figur 11 - eine dritte Ausführungsform der Erfindung;

Figur 12 - eine Abwandlung der dritten Ausführungsform nach Figur 11;

Figur 13 - eine vierte Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 14 - in einem-Diagramm die Beziehung zwischen den Positionen der Schnecke und den Scherenergien, die auf das Harz in den Harzmeß- und -füllvorgangen ausgeübt werden.

Figur 1 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzverhältnxs und dem Temperaturverhältnis eines Harzes,

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wie Polyäthylen oder Polystyrol, wiedergibt, welches durch eine Düse mit einem inneren Durchmesser von beispielsweise 3 mm eingegossen wird. In dem Diagramm stellt das Temperaturverhältnis '1' die Temperatur in einem Fall dar, in welchem das Einspritzverhältnis 100 cm³/see beträgt. Die Wechselbeziehung zwischen dem Einspritzverhältnis, das ist die Füllgeschwindigkeit, nämlich die Scherenergie, und dem Temperaturverhältnis kann aus diesem Diagramm abgelesen werden.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 wird nunmehr angenommen, daß eine Aufgabevorrichtung in einer Position C zu einem Zeitpunkt positioniert ist, in welchem ein Einspritzvorgang beendet ist und eine Schnecke 1 sich nach rückwärts über einen notwendigen Hub für den nächsten Zumeßvorgang bewegt hat, so daß die Aufgabevorrichtung relativ in eine Position D bewegt wurde. Die Bezugszahl 2 zeigt den Anteil des Harzes an, der in die Schnecke 1 im gegenwärtigen Zumeßvorgang unter der zuvor beschriebenen Bedingung eingeführt wurde, die Bez.ugsza.hl 3 bezeichnet den Anteil des Harzes in dem Zumeßvorgang vor einem Gußzyklus, und die Bezugszahl 4 gibt den Anteil des Harzes in dem Zumeßvorgang zu Beginn von zwei Gießzyklen wieder. Die Wärmemenge, mit der diese Teile des Harz.es in einem Heizzylinder während des Meßvorganges beaufschlagt werden, ist in Figur 3 dargestellt. Das in einen Raum am vorderen Ende des Heizzylinders einzuführende Harz wird anhand von Figur 4 erläutert. Die Bezugszahl 5 zeigt den Anteil des Harzes, der als nächstes in den Raum eingeleitet wird, und dieser Harzanteil 5 umfaßt zwei Abschnitte 5a und 5b, die mit den entsprechenden Harzanteilen 4 und 3 in Figur 2 korrespondieren. Ein Harzanteil 6, der nach einem Gießzyklus eingeführt werden soll, umfaßt einen Anteil des Harzteils 3 und einen Anteil des Harzteils 2, und ein Harzanteil 7 entspricht dem verbleibenden Anteil des Teils 2 und wird nach zwei Gießzyklen eingeleitet. Die Harzanteile 5a und 5b besitzen unterschiedliche Temperaturen, wie dies aus Figur 3 ersichtlich ist, so daß es notwendig ist, diese Temperaturen zu vergleichmäßigen, wenn der Harzanteil 5

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eingespritzt wird, um die gleiche Viskosität zu erhalten. Insbesondere ist es erforderlich, die Drehanzahl und/oder den Staudruck der Schnecke 1 zu steuern, nachdem der Harzanteil 5a eingeleitet wurde, um die Differenz in den Viskositäten und den Temperaturen in einem Punkt P der Grenze zwischen den Anteilen 5a und 5b zu kompensieren. Erst danach wird der Harzanteil 5b eingegossen.

Die Grenzposition P kann durch den Meßhub und die Harzmenge bestimmt werden, die in dem Heizrzylinder nach dem Einspritzvorgang verbleibt, das ist der Ausstoßhub. In einem Fall, in welchem die Drehzahl und/oder der Staudruck der Schnecke durch eine Schaltung gesteuert werden, die später noch beschrieben wird, wenn der Punkt P bestimmt ist, wird der Zustand des Harzanteils 5a geringfügig durch diese Steuerung beeinflußt, jedoch wird er bald nach dieser Steuerung so eingegossen, daß er einer geringeren Scherkraft ausgesetzt ist. Der Harzanteil 5b wird schrittweise einer höheren Scherkraft als der Harzanteil 5a in dem Zeitpunkt ausgesetzt, wenn der Harzänteil 5b in den Raum am vorderen Ende des Heizzylinders eingegossen wird. Um die treppenförmig verlaufende Heizmenge, die in Figur 2 gezeigt ist, zu kompensieren, ist es notwendig, eine Wärmeenergie zuzuführen, die einem abgestuften Programm entspricht, das entgegengesetzt zu dem in Figur 2 gezeigten Programm verläuft. Wenn diese Kompensation tatsächlich ausgeführt wird, steigt die zu kompensierende Wärmemenge stufenweise bis zur Beendigung des Meßvorgangs an, so daß es erforderlich ist, diese Kompensation dementspre- . chend mit einem stufenweise absinkenden Gradienten auszuführen. Falls die. Heiz.energie so gesteuert wird, daß sie. stufenweise absinkt, bleibt dieser Effekt dieses stufenweisen Absinkens im Harz erhalten, das sich in dem Raum des Heizzylinders befindet, und daher ist es während des ersten Schrittes' des nächsten Meßvorgangs notwendig, den Harzbetrag unter einer Bedingung zu messen, bei der die Hitze stufenweise fortschreitend ansteigt.-' ■ Voranstehend wurde der Verlauf der Heizenergie und ihre Kompensation anhand von grafischen Darstellungen

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beschrieben, dabei ist es auch notwendig, bei der Kompensation der Heizenergie in Betracht zu ziehen _r daß die Dichte des Harzes in Abhängigkeit von der Vorwärtsbewegung des Harzes in dem Heizzylinder sich ändert.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Figur 5 nunmehr näher beschrieben. Ein Rohharzmaterial wird in einen Heizzylinder 12 von einer Aufgabevorrichtung 11, beispielsweise einem Einfülltrichter, eingeleitet, der an dem Heizzylinder 12 einer Reihen-Schneckenspritzgußmaschine befestigt ist. Der Heizzylinder 12 wird durch eine Heizvorrichtung 13 beheizt, die an der Außenfläche des Zylinders 12 angebracht ist und durch Temperatureinstelleinrichtungen, die nicht dargestellt sind, gesteuert wird. Innerhalb des Heizzylinders 12 ist eine Schnecke 14 angeordnet, die eine Hin- und Herbewegung mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 15 ausführt und durch einen Hydraulikmotor 16 gedreht wird. Eine elektromagnetisches Drucksteuerventil 17 ist mit dem Hydraulikzylinder 15 zum Steuern des Staudrucks bzw. Gegendrucks der Schnecke 14 verbunden _r und ein elektromagnetischer Proportionaldurchflußregler 18 steht in Verbindung mit dem Hydraulikmotor 16, um die Ölmenge einzustellen, die für den Antrieb des Motors 16 erforderlich ist, der die Schnecke 14 über ein Zahnradgetriebe G antreibt. Die jeweilige Stellung der Schnecke 14 wird als ein elektrisches Signal durch ein Potentiometer 19 gemessen, das an die Schnecke 14 gekoppelt ist. Vorgegebene Programme in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke 14 werden zu Anfang in Programmeinstellvorrichtungen 20 bzw. 21 eingegeben, und die Programmeinstellvorrichtung 20 speichert ein Programm in bezug auf den ersten Schritt des HarzzumeßVorgangs, und die Programmeinstellvorrichtung 21 speichert ein Programm, das den zweiten Schritt dieses Vorgangs betrifft. Eine Meßhubeinstellvorrichtung 22 und eine Ausstoßmenge-Einstellvorrichtung 23 werden entsprechend einem gewünschten Gußprodukt eingestellt, und eine Operationssehaltung 24 bestimmt die Position P entsprechend den von den Einstellvorrichtungen 22 und 23 erhaltenen Informationen. Obwohl die Programmeinstellvorrichtungen

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20 und 21 unabhängig angeordnet sind, ist es möglich, diese Einrichtungen in die Operationsschalturig 24 einzubauen. Ein Vergleicher 25, der mit dem Potentiometer 19 und der Operationsschaltung 24 verbunden ist, dient dazu, das Signal von der Schaltung 24 mit dem Signal zu vergleichen, das die Schneckenposition über das Potentiometer 19 anzeigt und wenn diese beiden Signale koinzident sind, wird ein Signal von dem Vergleicher 25 zu den Signalumschaltvorrichtungen 26 und 27 geleitet.

In der zuvor beschriebenen Reihen-Schneckenspritzgußmaschine fängt zu Beginn des Harzmeßvorgangs das Potentiometer 19 die Position der Schnecke 14 zu messen an und erzeugt ein Signal, das dem Vergleicher 25 zugeführt wird. Während des ersten Schrittes des Meßvorgangs wird der Zustand des Harzes durch die Programme gesteuert, die die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke betreffen und in der Progammeinstellvorrichtung 20 so lange gespeichert, bis das Signal von dem Potentiometer T9 mit dem Signal übereinstimmt, das die Position P darstellt, die durch die Operationsschaltung 24 bestimmt wird. Wenn die Schnecke 14 die Position P erreicht, das heißt das Signal des Potentiometers 19 mit dem. Signal von der Operationsschaltung 24 übereinstimmt, wird ein Signal von dem Vergleicher 25 erzeugt, das die Signalumschaltvorrichtungen 26 und 27 ansteuert. Die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke 14 werden dann durch das in der Programmeinstellvorrichtung 21 gespeicherte^ Programm gesteuert, das den zweiten Schritt des Meßvorgangs betrifft, wodurch ein einzelner Meßvorgang beendet wird. Dabei wurde das in den Raum am vorderen Ende des Heizzylinders 12 eingegossene Harz so gesteuert, daß es nunmehr, eine gleichförmige Temperatur besitzt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 9 beschrieben. Figur 6 zeigt die gleiche Harzverteilung im Heizzylinder einer Spritzgußmaschine / wie sie in Figur 2 dargestellt ist.

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Nachdem der Meßvorgang beendet ist und die Aufgabevorrichtung in eine Position D gebracht wurde, beginnt der Spritzgußvorgang, und die Schnecke 1 bewegt sich in Figur 6 nach links von der Position D in die Position C, ohne daß eine Drehung stattfindet. Zu diesem Zeitpunkt, obwohl das Harz in das Rohr des HeizZylinders nur durch sein Gewicht hineinfällt, wird das Rohr zwischen den Positionen. D und C schnell mit Harz gefüllt, wenn der nächste Meßvorgang beginnt und die Schnecke 1 sich zu drehen anfängt. Das Harz wird dann nach vorwärts bewegt, bis der Meßvorgang durch die Drehung der Schnecke 1 beendet ist. Daher wird die an das Harz, das in den Raum zwischen den Schneckengängen von der Aufgabevorrichtung eingefüllt wird, angelegte Scherenergie zu einer Zeit, wenn sich die Schnecke nach rückwärts bewegt, verschieden von derjenigen Scherenergie sein, zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Schnecke dreht und eine Vorwärtsbewegung beginnt. Figur 7 zeigt die Verteilung der Scherenergie, die allmählich auf das Harz während des zuvor beschriebenen Prozesses aufgebracht wird.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Scherenergie, die auf das Harz aufgebracht wird, im wesentlichen proportional zu der wirksamen Länge der Schnecke' und kann als eine Funktion der wirksamen Länge derselben dargestellt werden. Die Scherenergie in dem ersten Schritt eines Zumeßvorgangs ändert sich für eine kurze Zeit, wenn die Schnecke sich zu drehen beginnt, wie dies durch eine Linie 9d in Figur 7 zwischen der Länge I₉ und der Länge I₁ angezeigt ist. Dabei ist die Länge I₂ der Abstand, um den sich das Harz von der Position D zu dem Raum am vorderen Ende des Heizzylinders bewegt und die Länge I^ die Distanz, um die sich das Harz von der Position C bis zu diesem Raum bewegt. Für den nächsten oder zweiten Schritt des gleichen Meßvorgangs ist die auf das Harz, das von der Aufgabevorrichtung zugeführt wird, aufgebrachte Scherenergie durch eine Linie 9e in Figur 7 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem sich die Schnecke 1 von der vorgeschobenen Position C der wirksamen Länge I₁ nach rückwärts in die zu-

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rückgezogene Position D, wirksame Lange I₃, zurückzieht. Somit wird die auf das Harz, das von der Aufgabevorrichtung in einem Meßvorgang zugeführt und in dem Raum am Vorderende des Zylinders 12 durch den Raum zwischen den Schneckengängen gespeichert wird, aufgebrachte Scherenergie durch die Linien 9d und 9e in Figur 7 dargestellt/ und es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die auf das Harz aufgebrachte Scherenergie zeitweilig sich ändert, sogar in einem einzelnen Meßvorgang, wodurch sich auch die Viskosität .des Harzes ändert. Ein Gußprodukt, das aus einem Harz mit.nicht gleichförmiger Viskosität hergestellt wird, zeigt dann solche Fehler, wie Fließmarken, rauhe Oberfläche und ungleichförmige Festigkeit.

Für den Fall, daß das gesamte Harz, das durch einen Meßvorgang zugemessen wird, durch ein einziges Füll- bzw. Schußgewicht eingespritzt wird, obgleich die zuvor beschriebenen Probleme nur durch die Vergleichmäßigung der Scherenergien im ersten und zweiten Schritt des einzigen Meßvorgangs gelöst werden, umfaßt das durch diesen Schuß eingespritzte Harz Komponenten, die in den Raum zwischen den Schneckengängen während verschiedener Meßvorgänge eingefüllt wurden.' Im·allgemeinen wird die Verteilung der Scherenergie des durch ein Füllgewicht eingegossenen Harzes durch das Volumen des Raumes zwischen den Schneckengängen, der für einen Einspritzvörgang notwendigen Harzmenge und durch den Meßhub bestimmt.

In Figur 8 ist das in den Raum am Vorderende des Heizzylinders 12 einzugießende Harz dargestellt, wobei mit der Bezugszahl 6 der Anteil des Harzes bezeichnet ist, der in den Raum bei dem nächsten Harzzumeßvorgang eingegossen werden soll, die Bezugszahl 7 den Anteil des Harzes bezeichnet, der nach einem Zyklus des Spritzgußvorgangs eingeführt werden soll, und mit der Bezugszahl 8 der Harzanteil belegt ist, der nach zwei Gießzyklen zugeführt wird. In diesem Fall enthält das Harz 6 einen Teil 6a, der ein Teil des Harzes ist, das im zweiten Schritt des Meßvorgangs zugeführt wird, das heißt in einem Zyklus, der dem momentan betrachteten Meßvorgang voran-

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gegangen ist, ferner einen Teil 6b, der im ersten Schritt des gegenwärtig betrachteten Meßvorgangs zugeführt wurde und einen Teil 6c, der einen Harzanteil wiedergibt, der im zweiten Schritt des gleichen Meßvorgangs zugeleitet wurde. Die Viskosität, das heißt die Scherenergie des Harzes 6, wenn es durch ein einziges Füllgewicht zugeführt wird, ist in Figur 7 durch die Linien 9a, 9b und 9c dargestellt. Daher ist es notwendig, um die Viskosität des Harzes zu vergleichmäßigen, wenn es in den Raum wie zuvor beschrieben aus dem Raum zwischen den Schneckengängen zugeführt wird, eine Scherenergie auf das Harz aufzubringen, die durch die Linien 10a, 10b und 10c in Figur 7 gezeigt ist, indem die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Meßvorgangs geändert werden. Die auf das Harz aufgebrachte Scherenergie während eines Meßvorgangs kann durch Messung des Meßhubes und des in dem Raum des Heizzylinders nach Beendigung eines Spritzgußvorganges verbleibenden Harzes gemessen werden, das ist der sogenannte Ausstoß- oder Pufferhub. Somit wird die Harzmenge für den ersten Schritt des Meßvorgangs durch den notwendigen Schneckenhub für einen Meßvorgang bestimmt, und die Harzmenge im zweiten Schritt wird durch Subtraktion der Harzmenge im ersten Schritt von derjenigen Harzmenge erhalten, die für einen Spritzvorgang notwendig ist. Somit wird die auf das Harz im Raum zwischen den Schneckengängen aufzubringende Scherenergie durch die Bedingungen zu dem Zeitpunkt bestimmt, wenn das Rohharzmaterial von der Aufgabevorrichtung in den Raum zwischen den Schneckengängen befördert wird, und diese Scherenergie ist durch die Linien 9d und 9e in Figur 7 dargestellt. Dementsprechend kann die Kompensation der Scherenergie automatisch durch die Verarbeitung des Meßhubs und des Ausstoßhubs durch eine später zu beschreibende Operationsschaltung erfolgen.

Bei den bisherigen Ausführungen wurde die Scherenergie und ihre Korrektur anhand von geometrischen Darstellungen beschrieben, wobei es jedoch notwendig ist, die Scherenergie noch weiter zu korrigieren, indem die Tatsache berücksichtigt wird, daß die Harzdichte sich entsprechend der. Vorwärtsbewegung des Harzes in den Schneckengängen ändert.

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Die zweite Ausführuiigsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf Figur 9 näher beschrieben, in der Elemente und Einrichtungen entsprechend denjenigen in Figur 5 durch die gleichen Bezugszahlen belegt sind. Eine Meßhubeinstellvorrichtung 30 und eine Ausstoßhubeinstellvorrichtung 31, das ist eine Einrichtung zur Einstellung der Position der Schnecke 14, wenn der Spritzvorgang beendet ist, sind für die Einstellung des Meßhubes und des Ausstoßhubes in Übereinstimmung mit dem zu gießenden Produkt vorgesehen. Eine Operationsschaltung 32 dient der Berechnung der Änderung der auf das Harz aufgebrachten Scherenergie. Dieses Harz wird in den Raum zwischen den, Schneckengängen durch einen Zumeßvorgang in Übereinstimmung mit den durch die Meßhubeinstellvorrichtung 30 und die Ausstoßhubeinstellvorrichtung 31 während eines Intervalls eingestellten Werte eingebracht, wobei das Harz durch die Schnekkengänge während des Intervalls befördert und zu dem Raum am Ende des Heizzylinders 12 transportiert wird» Die Operationsschaltung 32 dient des weiteren zur Berechnung der Änderung der Scherenergie 9a, 9b oder 9c in Figur 7, die in dem Harz verbleibt, das für ein einziges Gießschüßgewicht verwendet wird, das auf dem berechneten Resultat in dem zuvor beschriebenen Schritt basiert. Zur Kompensation der Änderung der Scherenergie bestimmt die Operationsschaltung 32 Funktionen 10a, 10b und 10c in Figur 7, die die im Meßvörgang zu verarbeitenden Bedingungen steuern, das ist der Staudruck und die Drehzahl der Schnecke. Diese Funktionen werden in Speicherschaltungen 22 bis 35 als erste, zweite und dritte Steuerfunktion, gespeichert.'

Speicherschaltungen 36' und 37 sind mit der Operationsschaltung 32 verbunden und speichern die Positionen zum umschalten der ersten Funktion zu der zweiten Funktion und der zweiten Funktion zu der dritten Funktion, wobei die Umschaltpositionen durch die Operationsschalturig 32 bestimmt werden. Ein Vergleicher 38 vergleicht das der Schneckenstellung, die durch das Potentiometer 19 gemessen wird, entsprechende Signal mit dem Signal von der Operationsschaltung 32,

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das entweder über die Speicherschaltung 36 oder 37 dem Vergleicher 38 zugeführt wird. Wenn der Wert des Signals des Potentiometers 19 nicht den eingestellten Wert in der Speicherschaltung 36 erreicht, wird das Signal der Speicherschaltung 33 zugeführt. Wenn der Signalwert mit dem Wert in der Speicherschaltung 36 übereinstimmt, jedoch nicht den in der Speicherschaltung 37 eingestellten Wert erreicht, wird das Signal der Speicherschaltung 34 zugeleitet. Bei Übereinstimmung des Signalwertes mit dem Wert in der Speicherschaltung 37 wird das Signal der Speicherschaltung 35 zugeführt und ein Signal von der Speicherschaltung 35 den Signalumschaltvorrichtungen 39 und 40 eingespeist, um den Staudruck und die Drehzahl der Schnecke 14 zu steuern.

Die zuvor beschriebene Ausführungsform der Erfindung arbeitet wie folgt. Wenn ein Meßvorgang beginnt, bewegt sich die Schnecke 14 rückwärts, und die Änderungen der Position der Schnecke T4 werden als elektrische Signale kontinuierlich gemessen. Diese Signale werden fortlaufend dem Vergleicher 38 zugeführt. Bis der Wert des Signals des Potentiometers 19 den durch die Operationsschaltung 32 und in der Speicherschaltung 36 eingestellten Wert erreicht, werden der elektromagnetische Proportionaldurchflußregler 18 und das elektromagnetische Proportionaldrucksteuerventil 17 durch Signale 41 und 42 gesteuert, die der Drehzahl und dem Staudruck der Schnecke 14 entsprechen und die aufgrund der ersten Steuerfunktion erzeugt werden, die in die Speicherschaltung 33 eingegeben ist.

Wenn der Wert des Signals von dem Potentiometer 19 mit dem eingestellten Wert in der Speicherschaltung 36 übereinstimmt, betätigt der Vergleicher 38 die Signalumschaltvorrichtungen 39 und 40, und der Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17 werden dann durch die zweite Steuerfunktion gesteuert, die in die Speicherschaltung 34 eingegeben ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wert des Signals von dem Potentiometer 19 nicht den eingestellten Wert in der

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Speicherschaltung 37 erreicht, werden der Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17 durch Signale 43 und 44 in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck gesteuert. Sobald der Signalwert mit dem eingestellten Wert in der Speicherschaltung 37 übereinstimmt, betätigen Signale von dem Vergleicher 38 die Signalumschaltvorrichturigen 39 und 40, um die zweite Steuerfunktion, die in der Speicherschaltung 34 gespeichert ist, auf die dritte Steuerfunktion umzuschalten, die in die Speicherschaltung 35 eingegeben ist, wodurch der Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17 durch Signale 45 und 46 geregelt werden, die aufgrund der dritten Steuerfunktion in der Speicherschaltung 35 erzeugt werden.

Nach Beendigung des Meßvorganges, der die zuvor beschriebenen Schritte umfaßt, ist die auf das im Raum am vorderen Ende des Heizzylinders angesammelte Harz ausgeübte Scherenergie kompensiert, und das Harz besitzt eine durchgehend gleichmäßige Temperatur..

Eine dritte Ausführurigsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 10 bis 12 nachstehend beschrieben. In Figur 10 ist ein Fall gezeigt, bei welchem ein Harzfüllhub S in drei Zonen a, b und c durch die Punkte A und B unterteilt ist. Der Spritzgußdruck während des Füllhubs S ändert sich gemäß einer Kurve I in Figur 10. Diese Ausführungsform ist so aufgebaut, daß sich der Spritzgußdruck als eine Funktion gemäß einer Treppenlinie II ändert, die durch die Mittelpunkte L, M und N der Zonen a, b und c verläuft, und daß sich die Temperatur des geschmolzenen Harzes in bezug auf den Heizbetrag im Verhältnis zu der Kurve II während des Füllvorgangs ändert. Selbstverständlich ist es möglich, den Spritzgußvorgang als eine Funktion einer Kurve in den Zonen a,b und c darzustellen.

In Figur 11 sind diejenigen Bauteile und Einrichtungen, die mit denjenigen in Figur 5 oder 9 übereinstimmen, wieder mit den gleichen Bezugszahlen belegt»

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Die Teilungspunkte A und B nach Figur 10 im Füllhub S werden als elektrische Signale in Teilungs-Positionseinstellvorrichtungen 51 und. 52 eingegeben. Die Einspritzdrücke in den Punkten L, M und N werden als elektrische Signale in Druckmeß-Positionseinstellvorrichtungen 53 bis 55 eingestellt. Steuersignale in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke 14, mit denen der elektromagnetische Proportionaldurchflußregler 18 und das elektromagnetische Drucksteuerventil 17 beaufschlagt werden, werden durch Betriebszustandseinstellvorrichtungen 58 bis 60 festgesetzt. Die Einstellvorrichtungen 58 bis 60 regeln die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke in den Zonen a, b und c als Funktionen der Spritzgußdrücke in Übereinstimmung mit der Rückwärtsbewegung der Schnecke während des Meßvorgangs.

Ein Vergleicher 61 ist mit dem Potentiometer 19 verbunden und dient zum Vergleich der Werte der durch das Potentiometer 19 erzeugten Signale mit den eingestellten Werten in den Positionseinstellvorrichtungen 51 und 52. Wenn die Signalwerte mit den eingestellten Werten übereinstimmen, werden von dem Vergleicher 61 Signale erzeugt, die die Signalumschaltvorrichtungen 62 und 63 betätigen. Die Signalumschaltvorrichtungen 62 und 63 dienen dazu, um aufeinanderfolgend die eingegebenen Werte in den Betriebszustandseinstellvorrichtungen 58 bis 60, die die Steuerventile 18 und 17 in Betrieb setzen, in Übereinstimmung mit den Signalen von dem Vergleicher 61 umzuschalten. Ein weiterer Vergleicher 64 ist mit dem Potentiometer 19, einer Speicherschaltung 65 und Positionseinstellvorrichtungen 53 bis 55 verbunden und vergleicht die von dem Potentiometer 19 erzeugten Signale mit den eingestellten Werten in den Positionseinstellvorrichtungen 53 bis 55. Wenn die Signalwerte mit den eingestellten Werten übereinstimmen, werden Signale der Speicherschaltung 65 zugeführt, welche Signale speichert, die die Positionen L, M und N und die Spritz.gußdrücke P₁, P₂ und P₃ entsprechend diesen Positionen, festhalten.. Die Spritzgußdrücke P₁, P₂ und P^, die in der Speicherschaltung 65 gespeichert sind, werden einer Operationsschaltung 66 nach

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Beendigung des Füllvorgangs zugeleitet. Die Operationsschaltung 66 bestimmt die Betriebsbedingungen, das sind die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke in den Zonen c, b und a des Schneckenhubs S, so daß der Temperaturanstieg des Harzes, bewirkt durch die Drücke P₁ , P„ und P^. während des Meßvorgangs vorabreduziert wird. Die Entscheidungsbefehle der Operationsschaltung 66 werden in die Betriebszustandseinstellvorrichtungen 58 bis 60 als Funktionen der Drücke P₁, P„ und P₃ eingespeist und in diesen gespeichert.

Der Spritzgußdruck des Hydraulikzylinders 15 wird durch einen Detektor 67 gemessen, der die Spritzgußdrücke P₁, P₂ und P₃ zu dem Zeitpunkt mißt, wenn das Signal von dem Vergleicher 64 in die Speicherschaltung 65 eingespeist wird, und der Signale entsprechend den festgestellten Werten der Speicherschaltung 65 zuführt.

Die voranstellend beschriebene Ausführungsform arbeitet wie folgt. Sobald der Harzfüllvorgang beginnt, wird unter Druck stehendes Öl in den Hydraulikzylinder 15 eingeleitet, um die Schnecke 14 in Figur 10 'nach links zu bewegen. Entsprechend der Bewegung der Schnecke 14 mißt das Potentiometer 19 kontinuierlich die Stellung der Schnecke 14 und sendet ein Signal zu dem Vergleicher 64. Wenn der Wert dieses Signals von dem Potentiometer 19 mit dem eingestellten Wert in der Positionseinstellvorrichturig 53 übereinstimmt, wird das Signal von dem Vergleicher 64 der. Speicherschaltung 65 zugeführt und als der Spritzgußdruck P₁ gespeichert, der durch den Detektor 67 und die Stellung L festgestellt wurde. In der gleichen Weise wie zuvor beschrieben werden die Spritzgußdrücke P„ und Po und die Positionen M und N in der Spei- . cherschalturig 65 gespeichert. Diese gespeicherten Werte werden der Operationsschalturig 66 zugeführt, wenn der Füllvorgang beendet ist. Dann bestimmt die Schaltung 66 die Betriebsbedingungen als Funktionen der Spritzgußdrücke, wobei der Temperaturanstieg des geschmolzenen Harzes berücksichtigt wird, der durch den Einspritzdruck "verursacht wird/' und diese Bedingun-

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gen werden den Betriebszustandseinstellvorrichtungen 58 bis 60 als die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke 14 betreffende Signale zugeführt.

Wenn der Harzmeßvorgang des nächsten Gießzyklus beginnt, bewegt sich die Schnecke 14 durch die Zonen c, b und a zurück. Während dieser Rückwärtsbewegung der Schnecke 14, und zwar bisdie Schnecke die Position B in Figur 10 erreicht, werden der elektromagnetische Proportionaldurchflußregler 18 und das elektromagnetische Drucksteuerventil 17 durch das Signal geregelt, das durch die Vorrichtung 58 erzeugt wird, die die Betriebsbedingung in der Zone c des Meßvorganges festlegt, wodurch die Drehzähl und der Staudruck der Schnecke bestimmt werden. In den aufeinanderfolgenden Schritten, wenn die Schnekke durch die Zonen b und a sich bewegt und durch die Position A, schalten die Signalumschaltvorrichtungen 62 und 63 die Betriebsbedingungen um, und die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke 14 in den Zonen b und a werden dementsprechend durch die eingestellten Werte der Betriebszustandseinstellvorrichtungen 59 und 60 geregelt. Die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke werden vermindert, wenn sich die Schnecke rückwärts durch die Zonen c, b und a bewegt.

Infolge der voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte besitzt das in den Raum am Ende des Zylinders eingefüllte Harz eine weitgehend einheitliche Temperatur.

Zwar wird bei der dritten Ausführungsform der Erfindung der Spritzgußdruck durch den Detektor 67 bestimmt, der mit dem Hydraulikzylinder 15 verbunden ist, jedoch ist es auch möglich, den Harzdruck in dem Heizzylinder zu messen, in dem ein Detektor 67' in der in Figur 12 gezeigten Stellung nahe der Ausgangsdüse mit der Maschine und mit der Speicherschaltung 65. verbunden wird.

Eine vierte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 13 und 14 nachstehend beschrieben, in denen die Elemente und Vorrichtungen, die mit entspre-

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chenden Bauteilen in den Figuren 5, 9 und 1T übereinstimmen, wieder mit den gleichen Bezugszahlen belegt sind.

Bei dieser Ausführungsform ist der Füllhub S¹ für den Füllvorgang in vier Zonen h, L, j und k in den Positionen H₇ I und J unterteilt, und die Füllgeschwindigkeit wird in den entsprechenden Zonen geregelt.

In den Figuren 13 und 14 ist das Steuersystem für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine gezeigt, wobei die Bezugszahlen 71 bis 74 Vorrichtungen zur Einstellung der Füllgeschwindigkeiten bezeichnen, in denen die Harzfüllgeschwindigkeiten als elektrische Signale eingegeben sind, so daß sich die Schnecke 14 durch die Zonen h, i, j und k mit vorgegebenen Füllgeschwindigkeiten bewegt. Umschaltpunkte zwischen den Zonen h, i, j und k urid der Endpunkt des. Hubs S¹ werden durch die Umschaltpositionseihstellvorrichturigen 75 bis 78 vorgegeben. Ein Vergleicher 79 ist mit dem Potentiometer 19, den Positionseinstellvorrichtungen 75 bis 78 und einer Signalumschaltvorrichtung 80 verbunden und vergleicht den Wert eines Signals, das die Position der Schnecke 14 anzeigt und durch das Potentiometer 19 erzeugt wird, mit den eingestellten Werten in den Positionseinstellvorrichturigen 75 bis 78. Wenn der Signalwert mit dem eingestellten Wert übereinstimmt, sendet der Vergleicher 79 jeweils ein Signal zu der Signalumschaltvorrichtung 80 während des Harzfüllvorgangs und zu den Signalumschaltvorrichtungen 86 und 87 während des. HarzmeßVorgangs.

Die Signalumschaltvorrichtung 80 schaltet Signale von den Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen 71 bis 74 so, daß ein elektromagnetischer Proportionaldurchflußregler 81 betätigt wird, der die Bewegungsgeschwindigkeit der Schnecke 14 zu einer Zeit steuert, wenn die Vorrichtung 80 Signale von dem Vergleicher 79 empfängt. Die Steuersignaleinstellvorrichtungen82 bis 85 bestimmen die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke während des Meßvorgangs,und während des Füllvorgangs werden die Drehzahl und der Staudruck in den entsprechenden Zonen h, i, j und k durch Steuerung der Füllgeschwindigkeit verändert. 9098U/073Ö

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Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen 71 bis 74 für die Harzfüllung sind über eine Operationsschaltung 88 mit den Steuersignaleinstellvorrichtungen 82 bis 85 verbunden. Die Operationsschaltung 88 berechnet die auf das Harz aufgebrachte Scherenergie, wenn sich die Schnecke 14 durch die Zonen h, i, j und k während des Füllvorgangs bewegt und bestimmt eine Steuerfunktion in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke 14 für den nächsten Meßvorgang, um die Nichtgleichförmigkeit der Scherenergie in den entsprechenden Zonen zu kompensieren und die auf das Harz während eines Spritzgußvorgangs ausgeübte Scherenergie gleichförmig auszubilden. Das Ausgangssignal des Vergleichers 79 wird den Signalumschaltvorrichtungen 86 und 87 zugeführt, um die eingestellten Werte in den Steuersignaleinstellvorrichtungen 82 bis 85 zu schalten, sobald das Signal des Vergleichers 79 die Vorrichtungen 86 und 87 erreicht, wodurch der elektromagnetische Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17 betätigt werden, die die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke 14 regeln.

Die vorliegende Ausführungsform weist für den Harzfüllvorgang ein Umschaltventil 89 auf, das in der Leitung angeordnet ist, in der das unter Druck stehende Öl von dem Regelventil 81 kommend in den Hydraulikzylinder 15 eingeleitet wird.

Es wird nunmehr der Zustand betrachtet, bei dem die Schnecke 14 in der Grenzposition der Rückwärtsbewegung des Füllhubs S¹ gestoppt wurde, das ist das rechte Ende in Figur 14X,und danach wird die Schnecke 14 aus dieser Position zu der Position H durch die Zone h vorwärts bewegt, so lange bis der durch das Potentiometer 19 festgestellte Signalwert mit dem eingestellten Wert in der Positionseinstellvorrichtung 75 übereinstimmt, wobei die Bewegung mit einer Füllgeschwindigkeit erfolgt, die in die Geschwindigkeitseinstellvorrichtung 71 eingegeben ist. Während dieses Schrittes wird das im Heizzylinder 12 befindliche Harz einer Scherenergie E, entsprechend der Füllgeschwindigkeit ausgesetzt. Die Schnecke 14 wird dann weiter durch die Zonen i, j und k mit Geschwindigkeiten

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vorwärts bewegt/ die in die GeschwindigkeitseinStellvorrichtungen 72 bis 74 eingegeben sind, und entsprechend diesen Geschwindigkeiten wird der elektromagnetische Proportionaldurchflußregler 81 geregelt. Während dieser Schritte wird das Harz in den entsprechenden Zonen des Heizzylinders 12 den Scherenergien E., E. und E. ausgesetzt, und die Temperatur

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des Harzes ändert sich im Verhältnis zu den Scherenergien.

Nach Beendigung des Füllvorgangs und des darauf folgenden Vorgangs zur Aufrechterhalturig eines geeigneten Druckes in der Gußform nach der Zufuhr des Harzes in die Gießvertiefung, wobei diese beiden Vorgänge den Spritzgußvorgang bilden, beginnt der Zumeßvorgang für den nächsten Spritzgußzyklus . Während dieses Zuirieß vor gangs werden die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke vorab geregelt, um das Harz mit den Scherenergien zu beaufschlagen, die umgekehrt proportional zu den Scherenergien sind, die auf das Harz während des Füllvorgangs einwirkten, wie in Figur 14Y gezeigt ist, wobei der Temperaturanstieg des Harzes während des Füllvorgangs berücksichtigt wird. Demzufolge wird die auf das Harz ausgeübte Scherenergie während des Zumeßvorgangs und während des darauf folgenden Füllvorgangs durch alle Zonen h, ±, j und k gleichförmig, wie dies in Figur 14Z gezeigt ist, wodurch wiederum die Temperatur des Harzes auf einen gleichmäßigen Wert geregelt wird. Die Scherenergie ist in diesem Fall durch die obere horizontale Linie in Figur 14Z dargestellt.

Die folgenden Schritte werden zur Erzeugung der Scherenergie, wie sie in Figur 14Y gezeigt ist, ausgeführt.

Während der Bewegung der Schnecke durch die Zone k im Zumeßvorgang bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Signalwert von dem Potentiometer 19 mit dem Wert des Signals von der Positionssignaleinstellvorrichturig 78 übereinstimmt, regelt das Signal, von der Steuersignaleinstellvorrichtung 82 den elektromagnetischen Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17, um eine vorgegebene Drehzahl· und einen vorgegebe-

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nen Staudruck der Schnecke· zu erhalten. In ähnlicher Weise, wenn sich die Schnecke 14 durch die Zonen j, i und h bewegt, werden die Umschaltvorrichtungen 86 und 87 aufeinanderfolgend geschaltet, entsprechend der Übereinstimmung der Signalwerte von dem Potentiometer 19 mit den eingestellten Werten der Positionssignaleinstellvorrichtungen 77, 76 und 75. Die Signale der Steuersignaleinstellvorrichturigen 83, 84 und 85 betätigen den Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17, wodurch die Drehzahl und der Staudruck so geregelt werden, daß sie die vorgegebenen Werte erreichen.

Die Temperatur des in den Raum am Ende des Zylinders eingefüllten Harzes wird so geregelt, daß sie in der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben wurde, gleichförmig wird.

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Leersei

Claims

Dr.-Ing. Wiiaeis M(M 2y 14944 fe^ i. 'Jaä Re-zr/9381 6 Franksuri a. M. 1 11.4.1979 Paikßiiaiiö 13 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha, Chuo-ku, Tokyo-To, Japan Patentansprüche

1.J Verfahren zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine mit einem Heizzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachurigsvorganges gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßvariable, die eine Position der Schnecke darstellt, gemessen wird, daß arithmetisch ein vorgegebener Meßhub und ein vorgegebener Ausstößhub verarbeitet werden, um eine Steuerfuriktion entsprechend der Betriebsbedingung zu bestimmen, daß ein Programm gemäß der Drehzahl der Schnekke und ein Programm gemäß deren Staudruck voreingestellt werden und daß die Hydraulikeinrichturigen durch die Prozeßvariable, die Voreinstellprogramme und das Ergebnis der arithmetischen Operation gesteuert werden, um eine Temperaturverteilung des Harzes zu kompensieren, wenn dieses als ein einzelnes Gießfüllgewicht eingespritzt wird.

2. Verfahren zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine mit einem Heizzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachurigsvorganges gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßvariable, die eine Position der Schnecke wie-

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dergibt, gemessen wird, daß Positionen vorgewählt werden, in denen ein Harzfüllhub geteilt wird bzw. Positionen voreingestellt werden, in denen Einspritzdrücke in den Teilungspositionen gemessen werden, daß ein die Schneckenstellung anzeigendes Signal mit einem die Einspritzdruckstellung anzeigenden Signal verglichen wird, daß eine Steuerfunktion, basierend auf einem vorgegebenen Wert eines Einspritzdrucks und dem Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird, daß Betriebsbedingungen aufgrund der Steuerfunktion in den entsprechenden Stellungen eingestellt werden, daß ein die Schneckenstellung anzeigendes Signal mit einem die Teilungspositionen anzeigenden Signal verglichen wird und daß die Hydraulikeinrichtungen gemäß dem die Betriebsbedingung wiedergebenden Signal und dem Ergebnis aus dem Vergleich des gemessenen Wertes der Schnekkenstellung mit dem Signal der Teilungspositionen gesteuert werden, um die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke so zu steuern, daß eine Temperaturverteilung des Harzes kompensiert wird, wenn dieses als ein einzelnes Gießfüllgewicht eingespritzt wird.

3. Verfahren zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgußmaschine mit einem Heizzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachungsvorganges gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßvariable, die eine Position der Schnecke anzeigt, gemessen wird, daß die Harzfüllgeschwindigkeiten auf Positionen, in denen der Harzfüllhub geteilt wird,, voreingestellt werden, daß Positionen voreingestellt werden, in denen die Harzfüllgeschwindigkeiten aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, daß Steuerfunktionen, basierend auf den Harzfüllgeschwindigkeits-Betriebsbedingungen bestimmt werden, die auf die Steuerfunktionen ihrerseits ansprechen, daß ein die Schneckenstellurig betreffendes Signal mit einem die Harz-

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füllgeschwindigkeits-Umschaltpositionen betreffenden Signal verglichen wird und daß die Hydraulikeinrichtungen durch ein die Betriebsbedingungen betreffendes Signal und durch das Vergleichsergebnis gesteuert werden, um die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke so zu steuern, daß eine Temperaturverteilung desHarzes kompensiert wird, wenn dieses als ein einzelnes Gießfüllgewicht eingespritzt wird. ' ·

4. Vorrichtung zum Steuern eines Weichmachungsvorganges eines Harzes für eine Reihen-Schneckenspritzgüßmaschine mit einem Heiζzylinder, einer Aufgabevorrichtung für das Zuführen des Harzes in den Heizzylinder an dessen einem Ende, einer Schnecke in dem Heizzylinder und mit Hydraulikeinrichtungen für das Hin- und Herbewegen und das Drehen der Schnecke in dem Zylinder, wobei die Drehzähl und der Staudruck der Schnecke während des Weichmachurigsvorganges gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung (19) zum Messen einer Prozeßvariablen vorhanden ist, die eine Position der Schnecke (14) innerhalb der Spritzgußmaschine anzeigt, daß eine Anordnung eine Temperaturverteilung eines Harzes zu einem Zeitpunkt aufnimmt,, wenn das Harz durch ein einzelnes Spritzgußfüllgewicht eingespritzt wird, und daß eine Operationsschaltung (24) eine Steuerfunktion entsprechend der Betriebsbedingung zur Vergleichmäßigung der Temperatur des einzuspritzenden Harzes bestimmt, um die Harztemperaturverteilung zu kompensieren und dabei die Drehzahl und/oder den Staudruck der Schnecke (14) zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gek e η η ζ e i c h η e t , daß die Meßvorrichtung zum Messen der Prozeßvariablen ein Potentiometer (19) enthält, das eine Position der Schnecke (14) feststellt, daß eine Meßhub- und eine Ausstoßmenge-Einstellvorrichtung (22; 23) vorhanden sind, die gemäß einem zu formenden Produkt eingestellt werden, ferner Programm-Einstellvorrichtungen (20, 21) für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke (14) in einem ersten und zweiten Schritt eines Meß-

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Vorgangs, eine Operationsschaltung (24) zur Bestimmung des Grenzpunktes zwischen dem ersten und zweiten Schritt aus Inder Meßhub- und Ausstoßhubeinstellvorrichtung gesetzten Werten, ein Vergleicher (25) für den Vergleich eines Signals von der Operationsschaltung (24) mit einem Signal von dem Potentiometer (19) und Signalumschaltvorrichtungen (26, 27) vorgesehen sind, die durch Signale von dem Vergleicher (25) und den Programmeinstellvorrichtungen (20, 21) betätigt werden, um Signale zu erzeugen, die die Hydraulikeinrichtungen (17 bzw. 16, 18) in bezug auf den Staudruck und die Drehzahl der Schnecke (14) steuern (vgl. Figur 5).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zum Messen der Prozeßvariablen ein Potentiometer (19) enthält, das eine Position der Schnecke (14) feststellt, daß eine Meßhub- und eine Ausstoßmenge-Einstellvorrichtung (22; 23) vorhanden sind, die gemäß einem zu formenden Produkt eingestellt werden, daß eine Operationsschaltung (32) eine Änderung einer auf das Harz aufzubringenden Scherenergie und Steuerfunktionen, betreffend die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke (14) zur Kompensation der Änderung der Scherenergie bestimmt und mit Speicherschaltungen (33 bis 37) zum Speichern der Positionen und zum Umschalten der Steuerfunktionen verbunden ist, die von der Operationsschalturig (32) kommen,, daß ein Vergleicher (38) ein Signal der Operationsschalturig (32) mit einem Signal von dem Potentiometer (19) vergleicht, und daß Signalumschaltvorrichtungen (39, 40) durch die Signale von dem Vergleicher (38) und den Speicherschaltungen (33, 34, 35) betätigt werden und Signale erzeugen, die die angeschlossenen Hydraulikeinrichtungen (18, 16 bzw. 17) zur Steuerung der Drehzahl und des Staudrucks der Schnecke (14) betätigen (vgl. Figur 9).

7. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zum Messen der Prozeßvariablen ein Po-

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tentiometer (19) enthält, das eine Position der Schnecke (14) feststellt, daß Positionseinstellvorrichtungen (51, 52), die einen Harzfüllhub unterteilen und Vorrichtungen (53, 54, 55) zum Einstellen der Positionen, in denen die Spritzgußdrücke in den geteilten Bereichen bestimmt werden, vorgesehen sind, daß ein erster Vergleicher (64) ein Signal des angeschlossenen Potentiometers (19) mit einem Signal von den Vorrichtungen (53, 54, 55) vergleicht und mit einer Speicherschaltung

(65) verbunden ist, die ein Signal von.dem Vergleicher (64) und von einem Detektor (67) für die Einspritzdrücke in den Teilungspositionen speichert, daß. eine Operationsschaltung

(66) eine Steuerfunktion, basierend auf einem Signal der Speicherschaltung (65) bestimmt und ein Signal entsprechend dem Betriebszustand erzeugt, daß mit der Operationsschaltung

(66) Betriebszustandseinstellvorrichtungen (58, 59, 60) verbunden sind, die auf die Steuerfunktion ansprechen, daß ein zweiter Vergleicher (61) mit dem Potentiometer (19) in Verbindung steht und dessen Ausgangssignal mit einem Signal von den Positionseinstellvorrichtungen (51, 52) vergleicht, und daß Signalumschalteinrichtungen (62, 63) durch die Signale der Betriebszustandseinstellvorrichturigen (58, 59, 60) und des zweiten Vergleichers (61) betätigt werden und Signale erzeugen, die die angeschlossenen Hydraulikeinrichtungen (18, 16 bzw. 17) in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke (14) steuern (vgl. Figur 11).

8. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zum Messen der Prozeßvariablen ein Potentiometer (19) enthält, das eine Position der Schnecke (14) feststellt, daß Einrichtungen (71 bis 74) zum Einstellen der Harzfüllgeschwindigkeiten in Zonen, die einen Füllhub unterteilen sowie Einrichtungen (75 bis 78) zum Einstellen von Positionen vorgesehen, sind, in denen aufeinanderfolgend die Füllgeschwindigkeiten umgeschaltet werden, daß eine Operationsschaltung (88) mit Steuersignaleinstellvorrichtungen (82 bis 85) verbunden ist, eine Änderung einer auf das Harz

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im HarzfülIvorgang aufgebrachten Scherenergie und eine Steuerfunktion zur Kompensierung dieser Änderung der Scherenergie bestimmt, daß die Steuersignaleinstellvorrichtungen (82 bis 85) durch die Steuerfunktion in den entsprechenden Zonen betätigbar sind, daß ein Vergleicher (79) mit dem Potentiometer (19) verbunden ist und dessen Ausgangssignal mit einem Signal der Positionseinstellvorrichtungen (75 bis 78) vergleicht, daß Signalumschaltvorrichtungen (86, 87) durch Signale von dem Vergleicher (79) und den Vorrichtungen (82 bis 85) betätigtwerden, um Signale zu erzeugen, die die Hydraulikeinrichtungen. (18, 1;6 bzw. 17) in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke (14) steuern und daß eine weitere Signalumschaltvorrichtung (80) durch Signale des Vergleichers (79) und der Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen' (71 bis 74) angesteuert wird, um ein Signal zur Steuerung der Harzfüllgeschwindigkeit zu erzeugen (vgl. Figur 13).

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