DE2914944C2

DE2914944C2 - Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl und des Staudruckes beim Plastifizier- und Dosiervorgang einer Kunststoff - Schneckenspritzgießmaschine

Info

Publication number: DE2914944C2
Application number: DE2914944A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Numazu Shizuoka 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: 1983-10-27
Also published as: GB2019608B; US4326255A; GB2019608A; DE2914944A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl und des Staudruckes beim Plastifizier- und Dosiervorgang einer Kunststoff-Schneckenspritzgießmaschine, mit Hydraulikeinrichtungen für die Axialverschiebung und die Drehung der Schnecke, mit einer Weg-Meßvorrichtung zum Messen der Position der Schnecke im Plastifizierzylinder, mit Einstellvorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke in einstellbaren Wegabschnitten des Dosierhubs und mit Einstellvorrichtungen für einstellbare Wegabschnitte des Einspritzhubes.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-Oi 23 36 529 bekannt, die eins Meßvorrichtung zum M sen einer Prozessvariablen aufweist, die eine Positio der Schnecke innerhalb der Spritzgießmaschine Des weiteren besitzt die bekannte Vorrichtung eine Hy draulikeinrichtung in Gestalt eines Antriebsmotoi eine Überwachungslogik und eine Programmiereinheit

ίο für den jeweiligen Drehzahl-Sollwert eines entsprechenden Wegabschnittes innerhalb einer Meßwegstrekke. Die Regelung des Staudruckes erfolgt mit dieser Vorrichtung unabhängig von der Regelung der Schnekkendrehzahl und es sind keine Einstellvorrichtungen vorhanden, bei denen die Einstellungen für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke über den Dosierhub in Abhängigkeit von den Einspritzhub beeinflussenden Größen erfolgt Aus der DE-OS 2541 329 ist eine Vorrichtung zum Regeln und zum Steuern der Drehzahl und des Staudruckes beim Plastifizier- und Dosierhub einer Kunststoff-Schneckenspritzgießmaschine bekannt, die Hydraulikeinrichtungen für die axiale Verschiebung und die Drehung der Schnecke aufweist, des weiteren eine Wegmeßvorrichtung zum Messen der Position der Schnecke im Plastifizierzylinder, eine Einstellvorrichtung für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke längs des Plastifizier- und Dosierhubs und eine Stellvorrichtung zur Einstellung des Weges des Einspritzhubes.

Die Stellvorrichtung für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke ist über den Plastifizier- und Dosierhub in Abhängigkeit von dem gemessenen Hydraulikdruck während des Einspritzhubes einstellbar. In der Vorrichtung wird das Signal des Ist-Hydraulikdruckes in einer Leitung in Abhängigkeit vom zurückgelegten Schneckenhub während des Einspritzvorganges gemessen. Die Stellvorrichtung bzw. Regelvorrichtung für die Drehzahl und den Staudruck beim Plastifizier- und Dosierhub ist in Abhängigkeit von den gemessenen Wer- ten der den Hydraulikdrücken proportionalen Einspritzdrücken beim vorangehenden Einspritzhub über eine Schaltung im Regler einstellbar.

Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt keine Verknüpfung von Staudruck und der Schneckendrehzahl für jeden einzelnen von einstellbaren Wegabschnitten, wodurch sich eine Vergieichmäßigung der Temperaturverteilung im plastifizieren Kunststoff, wie er sich aus Teilchargen unterschiedlicher Dosiervorgänge zusammensetzt, nicht erreichen läßt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritzgießmaschine der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine weitgehend vergieichmäßigte Temperaturverteilung im Kunststoff erhalten und eine konstante Scherenergie auf den Kunststoff während des Gießvorganges ausgeübt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Einstellvorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke über den Dosierhub in Abhängigkeit von eingestellten, den einstellbaren Wegabschnitten zugeordneten und den Einspritzhub beeinflussenden Größen mittels einer Operationsschaltung einstellbar sind. In einer Ausbildung der Erfindung sind die Einstell vorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von eingestellten Werten für die Wegabschnitte des Dosier- und Einspritzhubes mittels einer Operationsschaltung einstellbar, durch die die Einstell-

werte für die Drehzahl und den Staudruck in den Wegabschnitten des Dosierhubes zur Kompensation der Änderung der Scherenergie berechnet werden.

In einer weiteren Ausbildung ist eine Druckmeßvorrichtung zum Messen der Hydraulikdrücke in Abhängigkeit von zurückgelegten, vorwählbaren Schneckenwegabschnitten vorhanden, wobei gemäß der Erfindung die Einstellvorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von den gemessenen Werten der den Hydraulikdrücken proportionalen Einspritzdi äkken beim vorangehenden Einspritzhub über eine Operationsschaltung einstellbar sind.

Eine andere Ausführungsform ist mit Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen zur Einstellung vorgewählter Einspritzgeschwindigkeiten zugeordneter und vorgewählter Schneckenwegabschnitte des Einspritzhubes ausgerüstet, wobei gemäß der Erfindung die Einstellvorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von den vorgewählten Einspritzgeschwindigkeiten mittels einer Operationsschaltung einstellbar sind, durch die die Einstellwerte für die Drehzahl und den Staudruck in den We^abschnitten des Dosierhubes zur Kompensation der Änderung der Scherenergie berechnet werden.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß während des Spritzvorganges die Scherenergie weitgehend konstant gehalten wird und Veränderungen des Einspritzdruckes während des Einspritzhubes kompensiert werden, wodurch ein Gießprodukt von sehr gleichmäßiger Qualität, weitgehend frei von kleinen Rissen, erhalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Einspritz- und einem Temperaturverhältnis von Polyäthylen (PE) und Playstyrol (PS);

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

F i g. 3 ein Diagramm des Heizbetrages, der dem in F i g. 2 gezeigten Harz zugeleitet wird;

F i g. 4 eine schematische Ansicht im Längsschnitt von Abschnitten des Harzes, die aufeinanderfolgend in eine Vertiefung am Vorderende des Heizzylinders eingeführt werden;

F i g. 5 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;

F i g. 6 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der wirksamen Länge der Schnecke und der an das Harz angelegten Scherenergie;

F i g. 7 eine schematische Ansicht im Längsschnitt von Abschnitten des Harzes, das aufeinanderfolgend in eine Vertiefung am vorderen Ende des Heizzylinders eingeführt wird;

F i g. 8 eine erste Ausführungsform;

F i g. 9 in einem Diagramm die Beziehung zwischen einer Position einer Schnecke und einem Einspritzdruck während eines Harzfüllvorgangs;

Fig. 10 eine zweite Ausführungsform;

F i g. 11 eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform nach Fig. 10;

F i g. 12 eine dritte Ausführungsform; und

Fig. 13 in einem Diagramm die Beziehung zwischen den Positionen der Schnecke und den Scherenergien, die auf das Harz in den Harzzumeß- und -füll ausgeübt werden.

F i g. 1 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzverhältnis und dem Temperaturverhältnis eines Harzes, wie Polyäthylen oder Polystyrol, wiedergibt, welches durch eine Düse mit einem inneren Dmchmesser von beispielsweise 3 mm eingegossen wird. In dem Diagramm stellt das Tempeaturverhältnis ,1« die Temperatur in einem FaK dar, in welchem das ίο Eüispritzverhältnis 100 cm³/sec 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 F i g. 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 Bezugszahl 3 bezeichnet den Anteil des Harzes in dem Zumeßvorgang vor einem Gußzyklus, i'nd die Bezugszahl 4 gibt den Anteil des Harzes in dem Zumeßvorgang zu Beginn von zwei Gießzyklen wieder. Die Wärmemenge, mit der diese Teile des Harzes in einem Heizzylinder während des Meßvorganges beaufschlagt werden, ist in F i g. 3 dargestellt Das in einem Raum am vorderen Ende des Heiz-_ Zylinders einzuführende Harz wird anhand von F i g. 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 F i g. 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 Tempe-) raturen, wie dies aus F i g. 3 ersichtlich ist, so daß es notwendig ist, diese Temperaturen zu vergleichmäßigen, wenn der Harzanteil 5 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 Heizzylinder 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 Harzanteil 5b in den Raum am vorderen Ende des Heizzylinders eingegossen wird. Um die treppenförmig verlaufende Heizmenge, die in

F i g. 2 gezeigt ist, zu kompensieren, ist es notwendig, eine Wärmeenergie zuzuführen, die einem abgestuften Programm entspricht, das entgegengesetzt zu dem in F i g. 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 dementsprechend mit einem stufenweise absinkenden Gradienten auszuführen. Falls die Heizenergie 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 beschrieben, dabei ist es auch notwendig, bei der Kompensation der Heizenergie in Betracht zu ziehen, daß die Dichte des Harzes in Abhängigkeit von der Vorwärtsbewegung des Harzes in dem Heizzylinder sich ändert

Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die F i g. 5 bis 8 beschrieben. F i g. 5 zeigt die gleiche Harzverteilung im Heizzylinder einer Spritzgußmaschine, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist

Nachdem der Meßvorgang beendet ist und die Aufgabevorrichtung in eine Position D gebracht wurde, beginnt der Spritzgußvorgang, und die Schnecke 1 bewegt sich in F i g. 5 nach links von der Position C in die Position D, 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 F i g. 6 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 9din Fi g. 6 zwischen der Länge I2 und der Länge Ii 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 Ii 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 F i g. 6 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem sich die Schnecke 1 von der vorgeschobenen Position C der wirksamen Länge 1₍ nach rückwärts in die zurückgezogene Position D, wirksame I₂, zurückzieht Somit wird die auf das Harz, das von der Aufgabevorrichtung It in einem Meßvorgang zugeführt und in dem Raum am Vorderende des Heizzylinders 12 durch den Raum zwischen den Schneckengängen gespeichert wird, aufgebrachte Scherenergie durch die Linien 9d und 9e in F i g. 6 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-

!5 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 Schneckegängen, der für einen Einspritzvorgang notwendigen Harzmenge und durch den Meßhub bestimmt

In F i g. 7 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 vorangegangen 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 Fig.6 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 lös, 10/> und 10c in Fig.6 gezeigt ist indem die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke während des Meßvorgangs geändert werdea Die auf das Harz aufgebrachte Scherenergie während eines Meßvorgangs kann durch Messung des Meßhubes und des in dem Raum des Heizzylinders nach Beendingung 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

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der Aufgabevorrichtung in den Raum zwischen den steuern.

Schneckengängen befördert wird, und diese Scherener- Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt. Wenn ein

gie ist durch die Linien 9d und 9e in F i g. 6 dargestellt Meßvorgang beginnt, bewegt sich die Schnecke 14 rück-

Dementsprechend kann die Kompensation der Scher- wärts, und die Änderungen der Position der Schnecke

energie automatisch durch die Verarbeitung des Meß- 5 14 werden als elektrische Signale kontinuierlich gemes-

hubs und des Ausstoßhubs durch eine später zu beschrei- sen. Diese Signale werden fortlaufend dem Vergleicher

bende Operationsschaltung erfolgen. 38 zugeführt Bis der Wert des Signals des Potentiome-

Bei den bisherigen Ausführungen wurde die Scher- ters 19 den durch die Operationsschaltung 32 und in der

energie und ihre Korrektur anhand von geometrischen Speicherschaltung 36 eingestellten Wert erreicht, wer-

Darstellungen beschrieben, wobei es jedoch notwendig io den der elektromagnetische Proportionaldurchflußreg-

ist, die Scherenergie noch weiter zu korrigieren, indem ler 18 für den Schneckenantrieb 16 und das elektromag-

die Tatsache berücksichtigt wird, daß die Harzdichte netische Proportionaldrucksteuerventil 17 für den Hy-

sich entsprechend der Vorwärtsbewegung des Harzes in draulikzylinder 15 durch Signale 41 und 42 gesteuert,

den Schneckengängen ändert die der Drehzahl und dem Staudruck der Schnecke 14

Die erste Ausführungsform wird nunmehr unter Be- 15 entsprechen und die aufgrund der ersten Steuerfunk-

zugnahme auf F i g. 8 näher beschriebea Eine Meßhub- tion erzeugt werden, die in die Speicherschaltung 33 ein-

einstellvorrichtung 30 und eine Ausstoßhubeinstellvor- gegeben ist

richtung 31, das ist eine Einrichtung zur Einstellung der Wenn der Wert des Signals von dem Potentiometer Position der Schnecke 14, wenn der Spritzvorgang 19 mit dem eingestellten Wert in der Speicherschaltung beendet ist, sind für die Einstellung des Meßhubes und 20 36 übereinstimmt, betätigt der Vergleicher 38 die Sides Ausstoßhubes in Übereinstimmung mit dem zu gie- gnalumschaltvorrichtungen 39 und 40, und der Proporßenden Produkt vorgesehen. Eine Operationsschaltung tionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuerventil 17

32 dient der Berechnung der Änderung der auf das Harz werden dann durch die zweite Steuerfunktion gesteuert, aufgebrachten Scherenergie. Dieses Harz wird in den die in die Speicherschaltung 34 eingegeben ist Zu dem Raum zwischen den Schneckengängen durch einen 25 Zeitpunkt, zu dem der Wert des Signals von dem Poten-Zumeßvorgang in Übereinstimmung mit den durch die tiometer 19 nicht den eingestellten Wert in der Meßhubeinstellvorrichtung 30 und die Ausstoßhubein- Speicherschaltung 37 erreicht, werden der Proportionalstellvorrichtung 31 während eines Intervalls eingestell- durchflußregier 18 und das Drucksteuerventil 17 durch ten Werte eingebracht, wobei das Harz durch die Signale 43 und 44 in bezug auf die Drehzahl und den Schneckengänge während des Intervalls befördert und 30 Staudruck gesteuert Sobald der Signalwert mit dem einzu dem Raum am Ende des Heizzylinders 12 mit Heiz- gestellten Wert in der Speicherschaltung 37 übereinvorrichtungen 13 transportiert wird. Die Operations- stimmt, betätigen Signale von dem Vergleicher 38 die Sischaltung 32 dient des weiteren zur Berechnung der An- gnalumschaltvorrichtungen 39 und 40, um die zweite derung der Scherenergie 9a, 9b oder 9c in F i g. 6, die in Steuerfunktion, die in der Speicherschaltung 34 gespeidem Harz verbleibt, das für ein einziges Gießschußge- 35 chert ist, auf die dritte Steuerfunktion umzuschalten, die wicht verwendet wird, das auf dem berechneten Resul- in die Speicherschaltung 35 eingegeben ist, wodurch tat in dem zuvor beschriebenen Schritt basiert. Zur der Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteu-Kompensation der Änderung der Scherenergie be- erventil 17 durch Signale 45 und 46 geregelt werden, die stimmt die Operationsschaltung 32 Funktionen 10a, 106 aufgrund der dritten Steuerfunktion in der Speicherund 10c in Fig. 6, die die im Meßvorgang zu verarbei- 40 schaltung 35 erzeugt werden.

tenden Bedingungen steuern, das ist der Staudruck und Nach Beendigung des Meßvorganges, der die zuvor

die Drehzahl der Schnecke 14. Diese Funktionen wer- beschriebenen Schritte umfaßt, ist die auf das im Raum

den in Speicherschaltungen der Einstellvorrichtungen am vorderen Ende des Heizzylinders angesammelte

33 bis 35 als erste, zweite und dritte Steuerfunktion ge- Harz ausgeübte Scherenergie kompensiert, und das speichert 45 Harz besitzt eine durchgehend gleichmäßige Tempera-Speicherschaltungen 36 und 37 sind mit der Opera- tür.

tionsschaltung 32 verbunden und speichern die Positio- Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezug-

nen zum Umschalten der ersten Funktion zu der zweiten nähme auf die F i g. 9 bis 11 nachstehend beschriebea In

Funktion und der zweiten Funktion zu der dritten Funk- F i g. 9 ist ein Fall gezeigt, bei welchem ein Harzfüllhub

tion, wobei die Umschaltpositionen durch die Opera- so S in drei Zonen a,b und c durch die Punkte A und ßun-

tionsschaltung 32 bestimmt werden. Ein Vergleicher 38 terteilt ist Der Spritzgießdruck während des Füllhubs S

vergleicht das der Schneckensiellung, die durch das Po- ändert sich gemäß einer Kurve i in F i g. 9. Diese Ausfüh-

tentiometer 19 gemessen wird, entsprechende Signal rungsform ist so aufgebaut, daß sich der Spritzgieß-

mit dem Signal von der Operationsschaltung 32, das ent- druck als eine Funktion gemäß einer Treppenlinie II än-

weder über die Speicherschaltung 36 oder 37 dem Ver- 55 dert, die durch die Mittelpunkte Z, M und M der Zonen

gleicher 38 zugeführt wird. Wenn der Wert des Signals a, b und c verläuft, und daß sich die Temperatur des ge-

des Potentiometers 19 nicht den eingestellten Wert in schmolzenen Harzes in bezug auf den Heizbetrag im

der Speicherschaltung 36 erreicht, wird das Signal der Verhältnis zu der Kurve II während des Füllvorgangs

Speicherschaltung 33 zugeführt^. Wenn der Signalwert ändert Selbstverständlich ist es möglich, den Spritzguß-

mit dem Wert in der Speicherschaltung 36 überein- 60 Vorgang als eine Funktion einer Kurve in den Zonen a,

stimmt, jedoch nicht den in der Speicherschaltung 37 b und cdarzustellen.

eingestellten Wert erreicht, wird das Signal der In F ig. 10 sind diejenigen Bauteile und Einrichtungen,

Speicherschaltung 34 zugeleitet Bei Übereinstimmung die mit denjenigen in F i g. 8 übereinstimmen, wieder mit

des Signalwertes mit dem Wert in der Speicherschal- den gleichen Bezugszaljten belegt ^

rung 37 wird das Signal der Speicherschaltung 35 züge- « · Die Teilungspunkte A und B nach Ti g. 9 im Füllhub

führt und ein Signal von der Speicherschaltung 35 den 5 werden als elektrische Signale in Teilungs-Positions-

Signalumschaltvorrichtungen 39 und 40 eingespeist um einStellvorrichtungen 51 und 52 eingegebea Die Ein-

den Staudruck und die Drehzahl der Schnecke 14 zu spritzdrücke 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 Spritzgießdrücke 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 Weiten 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 eingegegebenen 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, Mund Λ/und die Spritzgießdriicke P₁, P₂ und P₃ entsprechend diesen Positionen, festhalten. Die Spritzgießdrücke Pu P₂ und P₃, die in der Speicherschaltung 65 gespeichert sind, werden einer Operationsschaltung 66 nach 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 Pi, P₂ und P₃ während des Spritzvorgangs vorabreduziert wird Die Entscheidungsbefehle der Operationsschaltung 66 werden in die Betriebszustandsein-Stellvorrichtungen 58 bis 60 als Funktionen der Drücke Pi, P₂ und P₃ eingespeist und in diesen gespeichert

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

Die voranstehend beschriebene Ausführungsform arbeitet wie folgt Sobald der Harzfüllvorgang beginnt, wird unter Druck stehendes öl in den Hydraulikzylinder 15 eingeleitet, um die Schnecke 14 in Fi g. 10 nach links zu bewegea 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 Positionseinstellvorrichtung 53 übereinstimmt wird das Signal von dem Vergleicher 64 der Speicherschaltung 65 zügeführt und als der Spritzgußdruck P\ gespeichert der durch den Detektor 67 und die Stellung L festgestellt wurde. In der gleichen Weise wie zuvor beschrieben werden die Spritzgießdrücke P₂ und P₃ und die Positionen M und N in der Speicherschaltung 65 gespeichert Diese gespeicherten Werte werden der Operationsschaltung 66 zugeführt, wenn der Füllvorgang beendet ist. Dann bestimmt die Schaltung 66 die Betriebsbedingungen als Funktionen der Spritzgießdrücke, wobei der Temperaturanstieg des geschmolzenen Harzes berücksichtigt wird, der durch den Einspritzdruck verursacht wird, und diese Bedingungen 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 bis die Schnecke die Position B in Fig.9 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 Drehzahl und der Staudruck der Schnecke 14 bestimmt werden. In den aufeinanderfolgenden Schritten, wenn die Schnecke 14 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 bund a werden dementsprechend durch die eingestellten Werte der Betriebszustandseinstellvorrichtungen 59 und 60 geregelt Die Drehzahl und der Staudruck der Schnecke 14 werden vermindert, wenn sich die Schnecke 14 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 zweiten Ausführungsform der Spritzgießdruck durch den Detektor 67 bestimmt der mit dem Hydraulikzylinder 15 verbunden ist jedoch ist es auch möglich, den Harzdruck in dem Heizzylüider zu messen, in dem ein Detektor 67' in der in F i g. 11 gezeigten Stellung nahe der Ausgangsdüse mit der Maschine und mit der Speicherschaltung 65 verbunden wird.

Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 nachstehend beschrieben, in denen die Elemente und Vorrichtungen, die mit entsprechenden Bauteilen in den Fig.8 und 10 übereinstimmen, wieder mit den gleichen Bezugszahlen belegt sind.

Bei dieser Ausfuhrungsform ist der Füllhub S'für den Füll Vorgang in vier Zonen h, i,j und rin den Positionen H, /und /unterteilt und die Füllgeschwindigkeit wird in den entsprechenden Zonen geregelt

In den Fig. 12 und 13 ist das Steuersystem für eine Reihen-Schneckenspritzgießmaschine gezeigt wobei die Bezugszahlen 71 bis 74 Vorrichtungen zur Einstellung der Füllgeschwindigkeiten bezeichnen, in denen die Harzfüllgeschwindigkeiten als elektrische Singale eingegeben sind, so daß sich die Schnecke 14 durch die Zonen h, i/und k mit vorgegebenen Füllgeschwindigkeiten bewegt Umschaltpunkte zwischen den Zonen h, i,jnnd k und der Endpunkt des Hubs S' werden durch die Umschaltpositicnseinstellvorrichtungen 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

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Schnecke 14 anzeigt und durch das Potentiometer 19 er- entsprechend der Fallgeschwindigkeit ausgesetzt Die zeugt wird, mit den eingestellten Werten in den Posi- Schnecke 14 wird dann weiter durch die Zonen 47 und k tionseinstellvorrichtungen 75 bis 78. Wenn der Signal- mit Geschwindigkeiten vorwärts bewegt, die in die Gewert mit dem eingestellten Wert übereinstimmt, sendet schwindigkeitseinstellvorrichtungen 72 bis 74 eingegeder Vergleicher 79 jeweils ein Signal zu der Signalum- 5 ben sind, und entsprechend diesen Geschwindigkeiten schaltvorrichtung 80 während des Harzfüllvorgangs wird der elektromagnetische Proportionaldurchflußreg- und zu den Signalumschaltvorrichtungen 86 und 87 wäh- 'er 81 geregelt Während dieser Schritte wird das Harz rend des Harzmeßvorgangs. >ⁿ den entsprechenden Zonen des Heizzylinders 12 den

Die Signalumschaltvorrichtung 80 schaltet Signale Scherenergien E/, Ej und £* ausgesetzt, und die Tempe-

von den Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen 71 bis 10 ratur des Harzes ändert sich im Verhältnis zu den Scher-

74 so, daß ein elektromagnetischer Proportional- energien.

durchflußregier 81 betätigt wird, der die Bewegungsge- ^Nach Beendigung des Füllvorgangs und des darauf

schwindigkeit der Schnecke 14 zu einer Zeit steuert, folgenden Vorgangs zur Aufrechterhaltung eines ge-

wenn die Vorrichtung 80 Signale von dem Vergleicher eigneten Druckes in der Gußform nach der Zufuhr des

79 empfängt Die Steuersignaleinstellvorrichtungen 82 15 Harzes in die Gießvertiefung, wobei diese beiden Vor-

bis 85 bestimmen die Drehzahl und den Staudruck der gänge den Spntzgießvorgang bilden, beginnt der

Schnecke während des Dosiervorgangs, und während Zumeßvorgang für den nächsten Spritzgießzyklus,

des Füll Vorgangs werden die Drehzahl und der Stau- Während dieses Zumeßvorgangs werden die Drehzahl

druck in den entsprechenden Zonen h, i, j und k durch und der Staudruck der Schnecke vorab geregelt, um das

Steuerung der Füllgeschwindigkeit verändert 20 Harz mit den Scherenergien zu beaufschlagen, die um-

Die Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen 71 bis 74 gekehrt proportional zu den Scherenergien sind, die auf für die Harzfüllung sind über eine Operationsschaltung ^{das Harz} während des Füllvorgangs einwirkten, wie in 88 mit den Steuersignaleinstellvorrichtungen 82 bis 85 FiS-13Y gezeigt ist, wobei der Temperaturanstieg des verbunden. Die Operationsschaltung 88 berechnet die Harzes während des Füllvorgangs berücksichtigt wird, auf das Harz aufgebrachte Scherenergie, wenn sich die 25 Demzufolge wird die auf das Harz ausgeübte Seher-Schnecke 14 durch die Zonen h, i, j und * während des energie während des Zumeßvorgangs und während des Füllvorgangs bewegt und bestimmt eine Steuerfunktion darauf folgenden Füllvorgangs durch alle Zonen h, 1, j in bezug auf die Drehzahl und den Staudruck der und * gleichförmig, wie dies in Fig. 13Z gezeigt ist, wo-Schnecke 14 für den nächsten Dosiervorgang, um die durch wiederum die Temperatur des Harzes auf einen Nichtgleichförmigkeit der Scherenergie in den entspre- 30 gleichmäßigen Wert geregelt wird. Die Scherenergie ist chenden Zonen zu kompensieren und die auf das Harz ⁱⁿ diesem Fall durch die obere horizontale Linie in während eines Spritzgießvorgangs ausgeübte Scher- Fig. 13Zdargestellt

energie gleichförmig auszubilden. Das Ausgangssignal ^Dle folgenden Schritte werden zur Erzeugung der

des Vergleichers 79 wird den Signalumschaltvorrich- Scherenergie, wie sie in Fig. 13Y gezeigt ist ausgeführt

tungen 86 und 87 zugeführt, um die eingestellten Werte 35 Während der Bewegung der Schnecke durch die

in den Steuersingaleinstellvorrichtungen 82 bis 85 zu Zone k im Zumeßvorgang bis zu dem Zeitpunkt, zu dem

schalten, sobald das Signal des Vergleichers 79 die Vor- der Signalwert von dem Potentiometer 19 mit dem Wert

richtungen 86 und 87 erreicht, wodurch der elektroma- des Signals von der Positionssignaleinstellvorrichtung

gnetische Proportionaldurchflußregler 18 und das ⁷⁸ übereinstimmt, regelt das Signal von der Steuersi-

Drucksteuerventil 17 betätigt werden, die die Drehzahl 40 gleichstellvorrichtung 82 den elektromagnetischen

und den Staudruck der Schnecke 14 regeln. Proportionaldurchflußregler 18 und das Drucksteuer-

Die vorliegende Ausführungsform weist für den ventil 17, um eine vorgegebene Drehzahl und einen Harzfüllvorgang ein Umschaltventil 89 auf, das in der vorgegebenen Staudruck der Schnecke zu erhalten. In Leitung angeordnet ist, in drr das unter Druck stehende ähnlicher Weise, wenn sich die Schnecke 14 durch die

öl von dem Regelventil 81 kommend in den Hydraulik- 45 Zonen j, i und h bewegt, werden die Umschaltvorrich-

zylinder 15 eingeleitet wird. tungen 86 und 87 aufeinanderfolgend geschaltet, ent-

Es wird nunmehr der Zustand betrachtet, bei dem die sprechend der Obereinstimmung der Signalwerte von Schnecke 14 in der Grenzposition der Rückwärtsbewe- dem Potentiometer 19 mit den eingestellten Werten der

gung des Füllhubs S'gestoppt wurde, das ist das rechte Positionssignaleinstellvorrichtungen 77, 76 und 75. Die

Ende in Fig. 13X, und danach wird die Schnecke 14 aus 50 Signale der Steuersignaleinstellvorrichtungen 83, 84

dieser Position zu der Position //durch die Zone h vor- ^und 85 betätigen den Proportionaldurchflußregler 18

wärts bewegt, so lange bis der durch das Potentiometer und das Drucksteuerventil 17, wodurch die Drehzahl

19 festgestellte Signalwert mit dem eingestellten Wert und der Staudruck so geregelt werden, daß sie die vorin der Positionseinstellvorrichtung 75 übereinstimmt, gegebenen Werte erreichen.

wobei die Bewegung mit einer Füllgeschwindigkeit er- 55 Die Temperatur des in den Raum am Ende des Zylin-

folgt die in die Gcschwindigkeitseinstellvorrichtung 71 ders eingefüllten Harzes wird so geregelt, daß sie in der eingegeben ist Während dieses Schrittes wird das im gleichen Weise, wie zuvor beschrieben wurde, gleichför-Heizzylinder 12 befindliche Harz einer Scherenergie £/, mig wird.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl und des Staudruckes beim Plastifizier- und Dosiervorgang einer Kunststofi-Schneckenspritzgießmaschine, mit Hydraulikeinrichtungen für die Axialverschiebung und die Drehung der Schnecke, mit einer Weg-Meßvorrichtung zum Messen der Position der Schnecke im Plastifizierzylinder, mit Einstellvorrichtungen für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke in einstellbaren Wegabschnitten des Dosierhubs und mit Einstellvorrichtungen für einstellbare Wegabschnitte des Einspritzhubes, dadurch gekennzeichne t.daß die Einstellvorrichtungen (33 bis 35; 58 bis 60; 82 bis 85) für die Drehzahl und den Staudruck der Schnecke (14) über den Dosierhub in Abhängigkeit von eingestellten, den einsteilbaren Wegabschnitten zugeordneten und den Einspritzhub beeinflussenden Größen mittels einer Operationsschaltung (32; 88) einstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen (33 bis 35) für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von eingestellten Werten für die Wegabschnitte des Dosier- und Einspritzhubes mittels einer Operationsschaltung (32) einstellbar sind, durch die die Einstellwerte für die Drehzahl und den Staudruck in den Wegabschnitten des Dosierhubes zur Kompensation der Änderung der Scherenergie berechnet werden. (F i g. 9)

3. Vorrichtung nach Patentanspruch I, mit einer Druckmeßvorrichtung zum Messen der Hydraulikdrücke in Abhängigkeit von zurückgelegten, vorwählbaren Schneckenwegabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen (58 bis 60) für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von den gemessenen Werten der den Hydraulikdrücken proportionalen Einspritzdrücken beim vorangehenden Einspritzhub über eine Operationsschaltung (66) einstellbar sind (F i g. 11).

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, mit Geschwindigkeitseinstellvorrichtungen zur Einstellung vorgewählter Einspritzgeschwindigkeiten zugeordneter und vorgewählter Schneckenwegabschnitte des Einspritzhubes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen (82 bis 85) für die Drehzahl und den Staudruck in Abhängigkeit von den vorgewählten Einspritzgeschwindigkeiten mittels einer Operationsschaltung (88) einstellbar sind, durch die die Einstellwerte für die Drehzahl und den Staudruck in den Wegabschnitten des Dosierhubs zur Kompensation der Änderung der Scherenergie berechnet werden (F i g. 13).