DE3725167A1 - Verfahren zum steuern der formzuhaltung sowie der kompression bei einer spritzgussmaschine sowie einrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Einrichtung zum Steuern der Formzuhaltung bzw. des Schließens einer Form sowie auf ein Verfahren zum Steuern der Kompres­ sion bei einer Spritzgußmaschine. Speziell sieht die Erfin­ dung vor, den Spalt zwischen zwei Formwerkzeugen zu kontrol­ lieren, und zwar in einem Formschließ- bzw. Zuhalteprozess sowie in einem Kompressionsprozess, wobei vor der Kompression ein Spalt für die Kompression des in den Formhohlraum injizierten bzw. eingebrachten Harzes bzw. Kunststoffs gebildet wird.

Bei herkömmlichen Spritzgußmaschinen werden das Zuhalten der Form sowie die Kompression des für den Formvorgang in einen Hohlraum eingebrachten Kunststoffes durch eine programmierte Steuermethode gesteuert, bei der die Werte des Druckes für die Kompression in Abhängigkeit von den Positionen des Injektionskolbens oder der Injektionsspindel bzw. Schnecke der Maschine gesteuert werden, oder aber in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Zeitintervallen, und zwar in dem Injek­ tionssteuerprozess bzw. in der Druckphase dieses Prozesses.

Hierdurch ist es nicht möglich, Artikel bzw. Gegenstände genau und mit einer ausreichenden bzw. zufriedenstellenden Reproduzierbarkeit zu formen, und zwar insbesondere dann, wenn der Formvorgang mit dünnen Platten oder mit einem Kunststoff mit hoher Viskosität erfolgt, und zwar durch die Anwendung einer programmierten Steuermethode für die Formzu­ haltung und Kompression (nachfolgend als "Kompressionspro­ zess" bezeichnet), bei welchem lediglich der Form- bzw. Preßdruck gesteuert wird.

Selbst wenn der vorliegende Form- bzw. Preßdruck bei jedem Formvorgang genau gesteuert wird, ist es nicht möglich, die Geschwindigkeit des sich bewegenden Werkzeugs während der Kompression in dem Kompressionsprozess konstant zu halten, vielmehr ergeben sich hierbei in bezug auf die Geschwindig­ keit unstabile und unkontrollierbare Verhältnisse, und zwar u.a. bedingt durch Temperaturänderungen der Formwerkzeuge sowie der unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit bzw. des unter Druck stehenden Öles, welche bzw. welches für die Betätigung benötigt wird, so daß es dann nicht möglich ist oder aber zumindest erhebliche Probleme bereitet, Artikel mit einer guten Reproduzierbarkeit herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgußmaschine sowie eine Einrichtung zum Durch­ führen dieses Verfahrens aufzuzeigen, wobei auf den Zuhalte­ prozess eine Geschwindigkeitssteuerung angewendet wird, um Artikel bzw. Gegenstände mit weit höherer Reproduzierbarkeit formen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren zur Steuerung der Formzuhaltung sowie der Kompression entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung bzw. Einrichtung zum Durchführen dieses Verfah­ rens entsprechend dem kennzeichnenden Teil der Patentansprü­ che 6 und/oder 7 ausgebildet.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die Nachteile beim Stand der Technik auf die bisherige Grund­ auffassung basieren, nach der der Formzuhalte-Steuerprozess allein durch Steuerung des Zuhaltedruckes gesteuert wird.

Die vorliegende Erfindung sieht im Gegensatz dazu ein Verfahren vor, bei dem eine Geschwindigkeitssteuerung auf den Formzuhaltesteuerprozess angewendet wird, wodurch die Nachteile des Standes der Technik vermieden, zumindest jedoch stark in ihrer Wirkung reduziert werden.

Um eine solche Geschwindigkeitssteuerung zu erhalten, ist es möglich, daß die Steuerung auf der Basis von aufeinander­ folgenden Positionen der bewegbaren Werkzeughälfte oder aber auf der Basis von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen in dieser Bewegung erfolgt. Es ist weiterhin auch möglich, daß die Geschwindigkeitssteuerung nur über einen begrenzten Teil der Kompression erfolgt, um die Reproduzierbarkeit zu verbessern, und daß dann anschließend an einem festgesetzten Zeitpunkt nach dem Einbringen bzw. Injizieren des Kunst­ stoffes der Geschwindigkeitssteuermodus auf einen Druck­ steuermodus umgeschaltet wird, beispielsweise unter Verwen­ dung einer einstufigen oder mehrstufigen, programmierten Formzuhaltedrucksteuerung.

Die Geschwindigkeitssteuerung kann unter Verwendung eines geschlossenen, in mehreren Stufen programmierten Geschwindig­ keitssteuermodus (closed loop multi-step programmed velocity control mode) oder unter Verwendung eines geschlossenen in mehreren Stufen bzw. Schritten programmierten Steuermodus mit in einzelnen Stufen ansteigender oder abfallender Geschwin­ digkeit (closed loop multi-step programmed velocity slope control mode) erfolgen.

Entsprechend der Erfindung wird es möglich, geformte Artikel mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Dichte zu erhalten.

Ausführungsbeispiele einer Spritzgußmaschine nach der Erfindung werden nachfolgend zur weiteren Erläuterung im Detail im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungs­ form der Erfindung, bei der eine Geschwindigkeits­ steuerung während der Kompression in einem Formzu­ haltesteuerverfahren angewendet wird;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausfüh­ rungsform der Erfindung, bei der sowohl eine Ge­ schwindigkeitssteuerung, als auch eine Steuerung des Kompressionsdruckes während der Kompression in einem Formzuhaltesteuerprozess angewandt werden;

Fig. 3 in schematischer Darstellung verschiedene Detektoren, die für den Positionsmelder bzw. -fühler der Fig. 2 verwendet werden können;

Fig. 4 in graphischer Darstellung die Geschwindigkeitsbefehle (Sollwerte für die Geschwindigkeit) in Abhängigkeit von den Positionen innerhalb eines Kompressionsspaltes d bei einem geschlossenen mehrstufigen Geschwindig­ keitssteuermodus;

Fig. 5 in graphischer Darstellung die Geschwindigkeitsbefehle in Abhängigkeit von Positionen innerhalb des Kom­ pressionsspaltes d bei einem geschlossenen, mehrstufig programmierten Steuermodus mit im Bereich der Stufen ansteigenden bzw. abfallenden Geschwindigkeit; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeits- und Druckbefehle in Abhängigkeit von Positionen innerhalb eines Kompressionsspaltes d bei einer geschlossenen mehrstufig programmierten Geschwindigkeits- und Formzuhaltedrucksteuerung.

Ausführungsbeispiel 1

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der an dem Flansch eines Druck- bzw. Spannzylinders 15 die linken Enden von Zugankern bzw. Ankerbolzen 11 fest gelagert sind. Die rechten Enden der Ankerbolzen 11 sind an einer festen Formplatte 13 befestigt.

Eine bewegliche Werkzeugplatte bzw. Platine oder Platte 12 ist an den Ankerbolzen 11 verschiebbar geführt und eine Formwerkzeughälfte bzw. Formhälfte 17 ist an der bewegbaren Platte 12 befestigt bzw. vorgesehen. Eine weitere Formhälfte 18 sitzt auf der festen Platine oder Platte 13.

Eine Kolbenstange 16 des Zylinders 15 ist fest mit der bewegbaren Platte 12 verbunden.

Geschmolzener Kunststoff 21 in einem Injektionszylinder 19 wird in den Hohlraum 22 durch einen Kanal 19 A mit Hilfe einer Spindel bzw. Schnecke 20 während eines gesteuerten Spritz­ gußverfahrens eingebracht.

Bevor der geschmolzene Kunststoff 21 in den Hohlraum 22 injiziert bzw. eingebracht wird, wird die bewegliche Platte 21, die die Formhälfte 17 trägt, in eine Position bewegt, die einem vorgewählten Kompressionsspalt d entspricht und in der die Formhälfte 17 von der anderen Formhälfte 18 durch den Spalt d entfernt bzw. getrennt ist.

Ein Positionsfühler bzw. -geber 23 ist an der festen Platte 13 befestigt, wobei dieser Positionsfühler kontinuierlich die jeweiligen Positionen der bewegten Platte 12 und damit auch der Formhälfte 17 feststellt.

Eine Prüfeinrichtung 24 verarbeitet elektrisch den festge­ stellten Positionswert und wird dazu verwendet, um die Geschwindigkeit an jeder Position zu berechnen.

Die Einrichtung 27 speichert ein Programm (Mehrschritt-Pro­ gramm bzw. Multistep-Programm oder Slop-Programm) für die Steuerung der Geschwindigkeit der bewegbaren Platte 12 in dem Kompressionsspalt d. Dieses in der Einrichtung 27 gespeicher­ te Programm wird durch ein Signal gestartet, welches von dem Positionsfühler 23 geliefert wird. Die Einrichtung 27 erzeugt ein Geschwindigkeits-Befehl-Signal bzw. -sollsignal, welches der jeweiligen Stellung der Platte 12 innerhalb des Kompres­ sionsspaltes d entspricht.

Ein Geschwindigkeitsdetektor 25 erzeugt ein Signal, welches der tatsächlichen Geschwindigkeit der bewegbaren Platte 12 entspricht.

Ein Komparator 26 liefert ein Geschwindigkeits-Fehler-Signal, welches der Differenz zwischen dem Signal des Geschwindig­ keitsdetektors 25 und dem Signal der Einrichtung 27 ent­ spricht.

Ein Regelverstärker 28 verstärkt das vom Komparator 26 gelieferte Signal, so daß dann mit dem verstärkten Signal ein elektromagnetisches Regelventil angesteuert werden kann, dem eine unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit (Öl) von einer Quelle 29 für die unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit zugeführt wird.

Unmittelbar nachdem der Hohlraum 22 gefüllt ist, wird ein Formzuhaltesteuerprozess durchgeführt, d.h. ein Kompressions­ prozess für eine weitere Kompression des geschmolzenen Kunststoffes in dem Hohlraum 22, und zwar bis der Abstand zwischen den beiden Formhälften Null wird.

Die Fig. 4 zeigt in einer graphischen Darstellung die von der Einrichtung 27 gelieferten Geschwindigkeitsbefehle bzw. -sollwerte V 1, V 2, V 3, V 4, V 5 entsprechend bzw. in Abhängig­ keit von den Positionen X 0, X 1, X 2, X 3 und X 4 während des Kompressionsprozesses. Die Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung (entsprechend dem Slope-Programm) ansteigende und abfallende Geschwindigkeitssollwerte der Einrichtung 27 zwischen V 1, V 2, V 3, V 4 und V 5 entsprechend den Positionen X 0, X 1, X 2, X 3, X 4 und X 5 während des Kompressionsprozesses.

Entsprechend der Erfindung wird die Geschwindigkeit der Kompression in der Spritzgußmaschine zumindest in dem frühen Stadium der Kompression stabilisiert und Fehler in der Spann- bzw. Schließgeschwindigkeit, die durch temperaturbedingte Änderung bzw. Abweichungen der aus Metall bestehenden Formen oder des hydraulischen Öles herrühren, werden soweit redu­ ziert, daß ein stabilisiertes und reproduzierbares Spritzguß­ verfahren erhalten wird.

Ausführungsbeispiel 2

Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung in bezug auf den Kompressionsprozess.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die bei dem ersten Ausführungsbeispiel bereits beschriebene Methode zur Feststellung der Position der beweglichen Formplatte ver­ wendet.

In der Fig. 2 wird die Position der bewegbaren Formplatte 12 entsprechend einem vorgewählten Kompressionsspalt in einer Einrichtung 102 zum Festlegen der Spaltposition festgelegt und ein Steuerprogramm für die Spanngeschwindigkeit sowie ein Steuerprogramm für den Spanndruck ist in den Einrichtungen 103 bzw. 104 eingegeben bzw. festgelegt.

Am Anfang des Spannprozesses wird die Position eines Wähl­ schalters 105 so gewählt, daß dieser mit einer Steuereinheit 106 für die Spanngeschwindigkeit verbunden ist bzw. von diesem die Steuereinrichtung 106 ausgewählt ist, und wenn die Quelle 29 für die hydraulische Flüssigkeit betätigt wird, erreicht die Formhälfte 17 eine Position entsprechend einem Kompressionsspalt d.

Nachdem die Formhälfte 17 die Position entsprechend dem Kompressionsspalt d erreicht hat, wird der Fluß der hydrau­ lischen Flüssigkeit bzw. des hydraulischen Öles an den Spannzylinder 15 durch ein elektromagnetisches Regelventil 30 gesteuert und die Formplatte 12 bewegt sich gesteuert entsprechend einem eine einzige oder aber mehrere Stufen aufweisenden Geschwindigkeitssteuerprogramm, wie es durch die Einrichtung 103 bestimmt und in der Fig. 6 dargestellt ist (Geschwindigkeiten V 1, V 2 und V 3 an den jeweiligen Positionen X 0, X 1 und X 2).

Wenn die bewegbare Formplatte 12 die vorgegebene Position, wie sie in der Einrichtung 102 festgelegt ist, erreicht hat, wird der Wahlschalter 105 für eine Verbindung mit der Einrichtung 104 bzw. für eine Auswahl dieser Einrichtung umgeschaltet, und zwar durch ein Signal von einem Positions­ detektor 100, um auf die Spanndrucksteuerung umzuschalten. Der Form-Spannprozess wird dann mit einem einstufigen oder mehrstufigen Drucksteuerprogramm gesteuert, und zwar entspre­ chend dem in der Einrichtung 104 festgelegten Programm, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist (Drücke P 1, P 2 an den Positionen X 3, X 4).

In der Fig. 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens des Wahl­ schalters 105 von der Verbindung mit der Einrichtung 103 zu der Verbindung mit der Einrichtung 104 durch das von dem Detektor 100 gelieferte Signal festgelegt.

Fig. 3 zeigt einen Detektor 130 zum Messen des Harz- bzw. Kunststoffdruckes im Hohlraum sowie einen Spanndruckdetektor 120, der anstelle von oder aber auch in Zusammenarbeit mit dem Detektor 100 verwendet werden kann.

In der Fig. 1 erzeugt die Einrichtung 27 Signale entsprechend einer Vielzahl von Geschwindigkeitsbefehlen bzw. Sollge­ schwindigkeiten entsprechend den Positionssignalen von dem Positionsfühler 23. Dies kann jedoch modifiziert werden, um eine andere Setzeinrichtung unterschiedlich von der in der Fig. 2 dargestellten Setzeinrichtung 27 zu erhalten. Diese andere Setzeinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie Signale entsprechend einer Vielzahl von Geschwindigkeits­ befehlen bzw. Sollsignalen liefert, und zwar gemäß bzw. in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Zeitintervallen während der die bewegliche Formplatte in jedem Bereich innerhalb des Kompressionsspaltes d verweilt. In einem solchen Fall ist die Setzeinrichtung mit einem Zeitzähler bzw. -geber versehen. In den Fig. 4, 5 und 6 kann eine Zeitsteuerung anstelle der Positionssteuerung vorgesehen werden, wie dies in Klammern wiedergegeben ist. Eine ähnliche Modifikation ist auch bei den Einrichtungen 103 und 104 möglich.

Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht es die Erfindung, daß verschiedene programmierte Bedingungen bzw. Zustände fest­ gelegt werden für unterschiedliche Arten von Kunststoff oder für unterschiedliche Arten und Typen von Formwerkzeugen. Darüberhinaus können exzellent geformte Artikel mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden, und zwar durch Anwendung der Geschwindigkeitssteuerung auf bzw. bei der Steuerung der Formzuhaltung, und zwar insbesondere während der Anfangsphase des Kompressionsprozesses, und Artikel mit hoher Dichte können stabil bzw. dauerhaft dadurch gemacht werden, daß im späteren Stadium des Kompressionsprozesses die Drucksteuerung angewendet wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung der Formzuhaltung sowie der Kompression des in den Formraum eingespritzten flüssigen Kunststoffes bei einer Spritzgußmaschine, die eine bewegliche Platine mit einer ersten Formwerkzeughälfte und eine feste Platine mit einer zweiten Formwerkzeughälfte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einspritzen des flüssigen Kunststoffes die bewegliche Platine an eine vorgegebene Position bewegt wird, um einen Kompressionsspalt zwischen den Formwerk­ zeughälften zu bilden, daß der geschmolzene Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt wird, daß die bewegliche Platine auf die feste Platine zubewegt wird, um einen Preßdruck auf den geschmolzenen Kunststoff auszuüben bzw. diesen zu komprimieren, und daß die Geschwindigkeiten der Bewegung der bewegbaren Platine in Abhängigkeit von der Bewegung der ersten Formwerkzeughälfte in dem Kompressionsspalt gesteuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Bewegung der bewegbaren Platine gesteuert werden in bezug auf aufeinanderfolgende Positio­ nen der ersten Formwerkzeughälfte.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Bewegung der bewegten Platine in Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen der Bewegung der ersten Formwerkzeughälfte gesteuert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Teil des Kompressionsspaltes die Geschwindig­ keiten der Bewegung der bewegbaren Platine in Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Positionen der ersten Formwerk­ zeughälfte gesteuert werden, und daß in einem zweiten Teil des Kompressionsspaltes die Geschwindigkeiten der Bewegung der bewegbaren Platine in Abhängigkeit von vorgegebenen Druckwerten gesteuert werden, die sich in bezug auf aufeinanderfolgende Positionen der ersten Formwerkzeug­ hälfte ändern.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Bewegung einen Geschwindigkeitsanstieg oder Abfall einschließen, der zwischen zwei Positionen in dem Kompressionsspalt festgelegt ist.

6. Einrichtung zum Steuern der Formzuhaltung sowie der Kompression von geschmolzenem Kunststoff im Formraum bei einer Spritzgußmaschine, die eine bewegbare Platine für eine erste Formwerkzeughälfte und eine feste Platine für eine zweite Formwerkzeughälfte aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel bzw. Antriebsmittel zum Bewegen der bewegbaren Platine vorgesehen sind, daß Mittel zur Feststellung der Position der bewegbaren Platine sowie zur Erzeugung eines der tatsächlichen Geschwindigkeit der bewegbaren Platine entsprechenden Signals vorgesehen sind, daß Mittel vorgesehen sind, um ein Signal entsprechend einer Sollgeschwindigkeit für die bewegbare Platine während der Kompression zu erzeugen, daß eine Vergleichs­ einrichtung vorgesehen ist, um ein Fehlersignal aus einem Vergleich des Geschwindigkeitssollsignal mit dem Geschwin­ digkeitsistsignal zu erzeugen, und daß auf das Fehlersig­ nal ansprechende Antriebssteuermittel zur Erzeugung eines Steuersignals für die Antriebsmittel vorgesehen sind.

7. Einrichtung zum Steuern der Formzuhaltung sowie der Kompression von geschmolzenem Kunststoff im Formraum bei einer Spritzgußmaschine, die eine bewegbare Platine mit einer ersten Formwerkzeughälfte und eine feste Platine mit einer zweiten Formwerkzeughälfte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel bzw. Antriebsmittel zum Bewegen der bewegbaren Platine vorgesehen sind, daß Mittel zum Feststellen der Position der bewegbaren Platine während der Kompression, zur Erzeugung eines Signals entsprechend der tatsächlichen Position der bewegbaren Platine sowie zur Erzeugung eines Umschaltsignals vorgesehen sind, wobei das Umschaltsignal dann erzeugt wird, wenn die bewegbare Platine eine vorbestimmte und durch eine Positionsfestle­ ge- bzw. Setzeinrichtung festgelegte Position erreicht hat, daß Formschließgeschwindigkeitsbefehlsmittel zur Erzeugung eines eine ausgewählte Geschwindigkeit der bewegbare Platte repräsentierenden Signals während der Kompression vorgesehen ist, daß Formschließgeschwindig­ keitssteuermittel vorgesehen sind, die auf das die ausgewählte Geschwindigkeit repräsentierende Signal ansprechen, um den Antriebsmitteln ein Steuersignal zuzuführen, daß Formschließdruckbefehlsmittel vorgesehen sind, um während der Kompression in dem Formraum einen Druck festzulegen, daß Formschließdruckkontrollmittel vorgesehen sind, die auf den festgelegten Formschließdruck ansprechen, um ein Ansteuersignal an die Antriebsmittel zu liefern, und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die auf ein Umschaltsignal ansprechen, um von den Formschließgeschwin­ digkeitsbefehlsmittel auf die Formschließdruckbefehlsmit­ tel umzuschalten bzw. überzuwechseln.