DE3414596C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine, bei dem verschiedene Spritzgießparameter in einer Anzahl von Punk­ ten in einem Füllhub fortlaufend festgestellt und die gemes­ senen Parameter in einer Vielzahl von Punkten über einen gesamten Füllhub aufeinanderfolgend abgefragt werden, um Abfragedaten zu erhalten sowie eine Vorrichtung zum Über­ wachen eines Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine.

Bei den meisten bekannten Überwachungsvorrichtungen wird ein gemessener Wert oder Druck, der von der Zeit ab­ hängig ist, überprüft, um festzustellen, ob der gemessene Wert während einer voreinge­ stellten Zeit innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt oder nicht. Zur Beurteilung der Wirk­ samkeit des Füllzustands während eines Füll- oder Einspritz­ hubs ist es erforderlich, die Übereinstimmung der Verände­ rungskurve des gemessenen Wertes mit der Kurve eines Refe­ renzzustands festzustellen, und es reicht nicht aus, den Einspritzparameter nur in einem vorgegebenen Punkt zu messen.

In der Zeitschrift "Kunststoffe", 1977, Heft 4, Seiten 189 bis 191 ist ein Spritzgießverfahren beschrieben, bei dem der Formfüllvorgang durch geschlossene Regelkreise ge­ regelt wird. Die Regelung der momentanen Schneckenvorlauf­ geschwindigkeit der Spritzgießvorrichtung erfolgt in der Weise, daß der von der Schnecke zurückgelegte Weg mit einem analogen Wegeaufnehmer gemessen und mit einem Soll-Weg verglichen wird, der erhalten wird, indem die durch digita­ le Vorwahlschalter gewählte Soll-Einspritzgeschwindigkeit als gleichmäßig mit der Zeit ansteigender Weg vorgegeben wird. Bei Differenzen zwischen dem Sollwert und dem Istwert wird durch einen Regler das Durchfluß-Servoventil entsprechend gesteuert. Es wird auf diese Weise eine konstante, repro­ duzierbare Einspritzgeschwindigkeit erreicht, die ein gleichmäßiges Fließverhalten der Kunststoffmasse bewirken soll. Während des Einspritzens mit konstanter Einspritzge­ schwindigkeit wird der Hydraulikdruck überwacht, und wenn während des Formfüllvorgangs der zum Konstanthalten der Einspritzgeschwindigkeit notwendige Spritzdruck einen Soll­ wert erreicht hat, schaltet das Regelgerät von der Ein­ spritzgeschwindigkeit auf Spritzdruckregelung um. Ist die Formfüllung beendet, wird der Spritzdruck auf einen geringe­ ren Nachdruck zurückgenommen. Bei dieser Regelung findet weder eine Unterteilung in Bereichen noch eine Überwachung in einer Anzahl von Punkten statt, die über den Füllhub verteilt sind.

Aus der DE-OS 24 19 980 ist ein Verfahren zur Vorgabe des Zeitpunktes zum Umschalten von Spritzdruck auf Nachdruck bei Spritzgießmaschinen bekannt, bei dem in aufeinanderfol­ genden Spritzzyklen die Umschaltzeit so variiert wird, daß der durch den Spritzdruck- und Nachdruckverlauf und der sich im überlagernden Druckanstieg ergebende maximale Druck in der Spritzgießform geringfügig kleiner als der Zuhalte­ druck der Spritzgießform gehalten wird. Sobald der Istwert des Spritzdrucks größer ist als sein vorgegebener Sollwert, wird ein entsprechender Steuerbefehl zum Umschalten auf Nachdruck auf eine hydraulische Vorrichtung bzw. auf ein entsprechendes Regelventil zur Regelung des Drucks im Hydraulikzylinder der Spritzgießmaschine gegeben. Weitere Spritzgießparameter werden bei diesem Verfahren nicht ge­ regelt.

In der DE-OS 20 30 108 ist eine Spritzgießmaschine be­ schrieben, bei der ein vorgewählter Sollwert des Spritzdrucks mit sämtlichen Drücken des Spritzgutes für das Erzeugnis verglichen und ausgewertet wird, wobei augenblicklich eine Korrektur erfolgt, wenn eine Abweichung zwischen dem Ist- und dem Sollwert festgestellt wird. Es wird der Betriebs­ öldruck während des nächsten Spritzgießzyklus als eine Funk­ tion des festgestellten Spitzenwertes des Kunststoffgut­ drucks während des Einspritzvorgangs geregelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine so zu verbessern, daß der Füllhub der Spritzgießmaschine zur Beurteilung, ob er zufriedenstellend ist oder nicht, entlang der Hubstrecke daraufhin kontroliert wird, ob die abgefragten Daten mit Referenzdaten an verschiedenen Punkten übereinstimmen oder nicht.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 6. Vorrichtungsmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 7.

In Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Datenüber­ tragungseinrichtung zwischen der Subtraktionseinrichtung und den Addierern geschaltet, ist ein Rechner mit der Daten­ übertragungseinrichtung verbunden und berechnet entsprechend der Anzahl der Zeitabschnitte und der Abfragezahl eine Füllzeit, zu der eine Zeitspanne und die Zahl der Abfragen korrespondierend festgelegt und ein Übertragungssignal er­ zeugt wird, das der Datenübertragungseinrichtung zugeführt wird.

Mit der Erfindung werden in vorteilhafter Weise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Einspritz­ hubs einer Spritzgießmaschine zur Verfügung gestellt, wobei ein Detektor ausreicht, um mehrere Zeitabschnitte des Füll­ hubs abfragen zu können, um so eine Anzahl von Daten zu er­ fassen. Dabei kann im ersten Zeitabschnitt der Veränderungs­ zustand des Füllgutes festgestellt werden, im zweiten Zeit­ abschnitt die Momentanviskosität des eingespritzten Füll­ gutes gemäß der Schmelztemperatur und der Schmelzmenge, im dritten Zeitabschnitt der Verdichtungszustand des Füllgutes und im vierten Zeitabschnitt die Konstanz des Füllhubs, der den Verdichtungs- und den Preßdruck aufrecht erhält. Der Füllhub kann selbstverständlich auch in mehr als vier Zeit­ abschnitte unterteilt werden.

Durch Kombination der Daten, die durch Abfragen einer Anzahl von Punkten innerhalb des Füllhubs erhalten werden, der Unterteilung des Füllhubs in eine Anzahl von Zeitab­ schnitten und durch den Vergleich der in den entsprechenden Zeitabschnitten gemessenen Daten durch Differenzbildung mit Referenzdaten, wird ein sehr effektives und praktikables Verfahren zum Überwachen eines Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine geschaffen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Zeichnung, die ein Block­ schaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Überwachen einer Spritzgießmaschine zeigt, näher beschrieben.

Eine bevorzugte Ausführungsform, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, besteht aus einer Spritzgießmaschine 11, die einen Einspritz­ zylinder 12, eine Schnecke 13, einen Heizzylin­ der 14, eine Metallform 15 und Detektoren 16, 17, 18 und 19 umfaßt, die auf dem Einspritzzylinder 12 und sonstigen Teilen der Spritzgießmaschine befestigt sind, um den Einspritzdruck, die Einspritzgeschwin­ digkeit, den Harzdruck und dergl. zu messen. Ins­ besondere mißt der Detektor 16 den Öldruck im Ein­ spritzzylinder 12, der Detektor 17 hat die Gestalt einer Magnetskala und wird dazu verwendet, um die Einspritzgeschwindigkeit oder eine zurückgelegte Weg­ strecke des Preßdruckkolbens zu messen und die Detek­ toren 18 und 19 messen den Druck des geschmolzenen Harzes in dem Heizzylinder 14 bzw. in der Metall­ form 15.

Eine Detektorübertragungseinrichtung 20 um­ faßt einen Übertragungsschalter 21 und einen A/D- Wandler 22 und dient dazu, einen der Detektoren 16 bis 19 in Übereinstimmung mit einem Übertragungs­ signal auszuwählen, das später noch beschrieben wer­ den wird, um einen ausgewählten Wert während des Füllhubs einem Überwachungssystem 23 zuzuführen. Dieses Überwachungssystem umfaßt eine Speicherschal­ tung 24, die aus einem Datenspeicher 25 und einem Referenzwertspeicher 26 besteht. Wenn die Bedienungs­ person der Spritzgießmaschine 11 zu der Beurteilung gelangt, daß die in dem Datenspeicher 25 gespeicher­ ten Daten als ein Referenzwert verwendet werden kön­ nen, um zufriedenstellende Spritzgußprodukte zu er­ halten, wird sie einen nicht gezeigten Knopf eines Einstellers 28 drücken, der Bestandteil einer Signalgeneratoreinheit 27 ist. Es erzeugt dann ein Signalgenerator 29 der Signalgeneratoreinheit 27 ein Einstellsignal EN für einen Referenzwert, das einen in dem Datenspeicher 25 gespeicherten Wert zu dem Referenzwertspeicher 26 überträgt, wo dieser Wert als ein Referenzwert Xo verwendet wird. Des weiteren ist eine Rechnerschaltung 30 vorhanden, die aus einer Subtraktionseinrichtung 31 und einem Rechner 32 besteht. Nachdem der Referenzwert Xo an den Referenzwertspeicher 26 übertragen wurde, vergleicht die Subtraktionseinrichtung 31 den Referenzwert Xo mit einem in dem Datenspeicher 25 gespeicherten Wert X, und berechnet eine Differenz X - Xo. Wird der Druckknopf des Einstellers 28 gedrückt, so er­ zeugt der Signalgenerator 29 ein Detektorwahlsignal SEL, das dem Rechner 32 zusammen mit einem Taktpuls CL und den Ausgangssignalen der Einstelleinrichtungen 33 und 34 zugeführt wird, die auf eine Anzahl von unterteilten Bereichen und auf die Zahl der Abfragen für einen Hub eingestellt sind, um die Füllzeit zu berechnen. Wenn der Rechner 32 die Zeitspanne und de Anzahl der Abfragen in Übereinstimmung mit der Füllzeit bestimmt, werden diese einer Daten­ übertragungseinrichtung 35 als Übertragungssignal CH zugeleitet. Die Aufgabe der Datenübertragungseinrich­ tung 35 besteht darin, die Differenzen X - Xo, berechnet von der Subtraktionseinrichtung 31 für bstimmte Zeitabschnitte in Übereinstimmung mit dem von dem Rechner 32 ausgegebenen Übertragungssignal CH zu akkumulieren und zu verteilen, beispielsweise für den Aufbau - und Beendigungszeitabschnitt und für den Zwischenzeitabschnitt des Füllhubs.

Eine Vergleichs/Beurteilungsanordnung 36 besteht aus Addierern 37 a, 37 b und 37 c zum Aufsummieren der Differenzen X - Xo von der Datenübertragungs­ einrichtung 35 für die entsprechenden Zeitabschnitte, beispielsweise drei Abschnitte im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel, Zulässigkeitswert-Einstellein­ richtungen 38 a, 38 b und 38 c, in denen jeweils akkumulierte zulässige Werte vorgegebener Höhe bestimmter Abschnitte gespeichert sind und Kompara­ toren 39 a, 39 b und 39 c, welche die zugehörenden eingestellten Werte in den Zulässigkeitswert-Ein­ stelleinrichtungen 38 a bis 38 c mit den Ausgängen der Addierer 37 a bis 37 c vergleichen. Zeigt das Ergebnis des Vergleichs, daß der akkumulierte Wert den zulässigen Wert überschreitet, so geben die Komparatoren 39 a bis 39 c Alarmsignale ab. Jeder der Zulässigkeitswert-Einstelleinrichtungen wird mit einem zulässigen Wert SET und mit einem Rückstellsignal CLR beaufschlagt, das von dem Signalgenerator 29 erzeugt wird.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wird der Druckknopf des Ein­ stellers 28 gedrückt, so erzeugt der Signalgenerator 29 einen Taktpuls CL, um mit der Zählung der Ein­ spritzhubzeit zu beginnen. Das Sensorübertragungs­ signal SEL, gleichfalls von dem Signalgenerator 29 erzeugt, betätigt den Übertragungsschalter 21, um einen der Detektoren 16 bis 19 anzuwählen, um den Hub entsprechend einem vorgegebenen Modus ab­ zufragen. Der abgefragte oder gemessene Wert wird in das Überwachungssystem 23 eingespeist. Gelangt die Bedienungsperson zu der Beurteilung, daß die in dem Datenspeicher 25 gespeicherten Daten als ein Referenzwert verwendet werden können, so drückt die Bedienungsperson neuerlich den Knopf des Ein­ stellers 28, um ein Einstellsignal EN für den Referenzwert durch den Signalgenerator 29 zu erzeugen. Das Signal EN wird in den Datenspeicher 25 eingespeist, um Daten aus dem Datenspeicher 25 in den Referenzwert­ speicher 26 zu übertragen, um dort als ein Referenz­ wert Xo verwendet zu werden. Nach dem Einstellen des Referenz­ wertes Xo werden sämtiche von den Detektoren ge­ messenen Werte der Subtraktionseinrichtung 31 zugeführt, um die Differenzen X - Xo zu berechnen. Gleichzeitig erzeugt der Signalgenerator 29 ein Detektorwahlsignal SEL, das dem Rechner 32 einge­ speist wird, um ein Übertragungssignal CH zu erzeugen, das der Datenübertragungseinrichtung 35 zugeführt wird, die gleichzeitig das Differenzsignal X - Xo korrespon­ dierend zu dem mittels des Übertragungsschalters 21 ausgewählten Detektor empfängt.

Die Ausgänge der Datenübertragungseinrichtung 35 werden durch die Addierer 37 a bis 37 c aufsummiert. Die Ausgänge der Addierer 37 a bis 37 c gelangen an die Komparatoren 39 a bis 39 c zusammen mit den Aus­ gängen der Zulässigkeitswert-Einstelleinrichtungen 38 a bis 38 c. Wenn die aufsummierten Werte, die von den Addierern 37 a bis 37 c ausgegeben werden, die eingestellten Zulässigkeitswerte überschreiten, lie­ fern die Komparatoren 39 a bis 39 c Alarmsignale an eine Alarmeinheit.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist es möglich, die Anzahl und die Zeitspanne zum Abfragen in jedem Zeitabschnitt des Einspritz­ hubs zu bestimmen, wodurch die nachfolgend aufgeliste­ ten Vorteile erzielt werden.

• 1. Es ist möglich, eine Anzahl von Faktoren durch Verwendung eines Signals zu beurteilen, das von einem Detektor erzeugt wird, der sowohl für einen ersten Zeitabschnitt zum Beurteilen der Aufbaucharakteri­ stik während des Füllvorgangs, einen dritten Zeitabschnitt am Ende oder nahe dem Ende des Füllvorgangs, einem zweiten sogenannten Zwischenzeitabschnitt und einem vierten, dem zweiten Abschnitt folgenden Zeitabschnitt, in welchem der Druck aufrechterhalten wird, vor­ handen ist, um so den Einspritzhub zu überwachen.
• 2. Im ersten Zeitabschnitt ist es möglich, den Veränderungszustand ansprechend auf die Startfüll­ operation, zu erfassen.
• 3. Im dritten Zeitabschnitt ist es möglich, einen Verdichtungszustand, bestimmt durch die Reproduzier­ barkeit der Fülloperation, zu beurteilen.
• 4. Im zweiten Zeitabschnitt ist es möglich, die augenblickliche Viskosität des eingespritzten Preß­ harzes oder Preßkunststoffes zu erfassen, bestimmt durch die Schmelztemperatur und die Schmelzemenge.
• 5. Im vierten Zeitabschnitt ist es möglich, die Betriebsstabilität des den Verdichtungs- und Preßdruck aufrechterhaltenden Hubs festzustellen.
• 6. Ferner ist es möglich, ein praktikables Überwachungssystem durch Kombination der Beurteilung von Daten, die durch Abfragen einer Anzahl von Punkten erhalten werden, der Unterteilung des Ein­ spritzhubs in eine Anzahl von Zeitabschnitten und durch den Vergleich der in den entsprechenden Abschnitten gemessenen Daten, zu erhalten.

Anstelle der Unterteilung des Einspritzhubs in drei oder vier Zeitabschnitte, kann dieser auch in eine größere Anzahl von Abschnitten unterteilt werden. Ebenso ist es selbstverständlich, daß anstelle des Aufsummierens einer Differenz X - Xo, der Absolutwert oder der Mittelwert der Differenz aufsummiert werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zum Überwachen eines Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine, bei dem verschiedene Spritzgießparameter in einer Anzahl von Punkten in einem Füllhub fortlaufend festgestellt und die gemessenen Parameter in einer Vielzahl von Punkten über einen gesamten Füllhub aufeinanderfolgend abgefragt werden, um Abfragedaten zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllhub in eine Anzahl von Zeitabschnitten unterteilt wird, daß die Abfragedaten in jedem Zeitab­ schnitt mit Referenzdaten verglichen werden, daß die Differenzwerte eines Zeitabschnitts aufsummiert werden und daß ein Alarmsignal abgegeben wird, wenn die Summe der Differenzwerte einen vorgegebenen zulässi­ gen Wert überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Spritzgießparametern der Druck des einem Preßdruckzylinder der Spritzgießmaschine zugeführten Drucköls, die Einspritzgeschwindigkeit, der Massedruck im Heizzylinder der Spritzgießmaschine und der Forminnendruck zählen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten bzw. Abfragen der Parameter mit ei­ ner Abtastperiode ausgeführt wird, die für jeden ein­ zelnen Zeitabschnitt vorbestimmt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstrecke unterteilt ist in einen ersten Zeitabschnitt zum Überwachen einer Aufbau-Charakteristik zu Beginn der Füllstrecke, einen dritten Zeitabschnitt zum Überwachen eines Verdichtungszustandes bei der oder nahe der Beendigung des Füllhubs und einen zweiten Zeitabschnitt zwischen dem ersten und dritten Zeitabschnitt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Zeitabschnitt vorhanden ist, in dem der Massedruck im Heiz­ zylinder der Spritzgießmaschine gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der gemessenen Parameter, der ein zufrie­ denstellendes Spritzgußprodukt ergibt, als ein Re­ frenzwert ausgewählt wird, daß dieser Referenzwert von jedem der aufeinanderfolgend abgetasteten Meßwerte des Parameters zur Bildung von Differenzen subtrahiert wird.

7. Vorrichtung zum Überwachen eines Spritzgießvorgangs einer Spritzgießmaschine, mit zumindest einem Spritzgießparameter­ detektor, der an einem Teil der Spritzgießmaschine befestigt ist und einem Schalter, der einen Spritzgießpara­ meterdetektor auswählt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (26) zu den Meßwerten des gemessenen Parameters Refe­ renzwerte liefert, daß eine Subtraktionseinrichtung (31) die Referenz­ werte von den Meßwerten des gemessenen Parameters für jeden Zeitabschnitt des Füllhubs subtrahiert, daß Addierer (37 a, 37 b, 37 c) die von der Subtraktionseinrichtung (31) erhaltenen Differenzwerte aus gemessenem Parameter und Referenzwert für die Zeitabschnitte aufsummieren, und daß Einrichtungen (38 a, 38 b, 38 c) zum Ein­ stellen von zulässigen Werten für die entsprechenden Zeitab­ schnitte und eine Alarmeinheit vorhanden sind, die ein Alarm­ signal erzeugt, wenn die von den Addierern empfangenen Werte die eingestellten zulässigen Werte überschreiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenübertragungseinrichtung (35) zwischen der Subtraktionseinrichtung (31) und den Addierern (37 a, 37 b, 37 c) geschaltet ist, daß ein Rechner (32) mit der Datenüber­ tragungseinrichtung (35) verbunden ist und entsprechend der Anzahl der Zeitabschnitte und der Abfragezahl eine Füll­ zeit berechnet, zu der eine Zeitspanne und die Zahl der Ab­ fragen korrespondierend festgelegt und ein Übertragungssignal erzeugt wird, das der Datenübertragungseinrichtung (35) zuge­ führt wird.