DE3809792A1

DE3809792A1 - Verfahren und vorrichtung zum spritzgiessen

Info

Publication number: DE3809792A1
Application number: DE3809792A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fukita; Hiroshi Kanno; Takashi Kamiyma
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1988-10-13
Also published as: US5013231A; GB8806268D0; DE3809792C2; GB2204268B; GB2204268A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bis 4 sowie auf eine Vorrichtung bzw. ein System zum Spritzgießen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf ein program mierbares Verfahren und eine programmierbare Vorrichtung zum Spritzgießen, mit dem bzw. der sich relativ dicke Erzeugnisse, wie z.B. optische Linsen für verschiedene Anwendungen, formen lassen.

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Spritzgießen des Standes der Technik, das bzw. die zum Formen relativ dicker Erzeugnisse geeignet ist, wird die Schnecke in ihrer vorderen Grenzstellung rotationsmäßig bewegt, um einen geschmolzenen Kunstharz in den Hohlraum einer Metallform einzuspritzen und die Metallform zu füllen, wobei die Schrumpfung des Erzeugnisses verhindert und die dimensions mäßige Genauigkeit desselben dadurch sichergestellt ist, daß ein Einspritzvorgang über eine kurze Hubstrecke zum Zweck des Druckhaltens ausgeführt wird. Bei einem anderen Verfahren des Standes der Technik wird die Schnecke, wäh rend diese in ihrer ganz zurückgezogenen Stellung gehalten ist, rotationsmäßig bewegt, um eine fehlende Menge des einzuspritzenden geschmolzenen Kunstharzes zu ergänzen, wonach die Schnecke dann zum Füllen des Formhohlraums mit dem geschmolzenen Kunstharz vorwärts bewegt wird.

Bei dem erstgenannten Verfahren ist jedoch die durch die Schneckenrotation hervorgerufene Einfüllgeschwindigkeit des geschmolzenen Kunstharzes in die Metallform geringer als die durch die Vorwärtsbewegung der Schnecke hervorgerufene Geschwindigkeit, so daß die Fluidität des in die Metallform eingespritzten Kunstharzes abnimmt, da der eingespritzte Kunstharz mit der eine niedrige Temperatur aufweisenden Metallform in Berührung kommt, wodurch Verschweißungszei chen oder Strömungszeichen gebildet werden. Diese Tendenz der Bildung von Verschweißungszeichen und Strömungszeichen läßt sich dadurch vermindern, daß man die Fluidität des geschmolzenen Kunstharzes durch Erhöhen der Formtemperatur oder der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke steigert. Diese Maßnahmen führen jedoch zu einer Verlängerung der Kühlzeit sowie der für den Formzyklus erforderlichen Zeit. Wenn die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke erhöht wird, würde der Kunstharz, und insbesondere solcher Kunstharz wie Polyvinylchlorid, der zur Pyrolyse neigt, überhitzt werden, wodurch sich die Qualität der Erzeugnisse verschlechtert. Außerdem ist eine lange Zeit erforderlich, um den Kunstharz in den Formhohlraum einzufüllen, so daß zur Zeit des Über gangs auf den Druckhalteschritt der geschmolzene Kunstharz in der Nähe des Einlaufs bzw. Eingußkanals der Metallform erstarren würde, mit dem Ergebnis, daß der Haltedruck nicht auf alle Bereiche des Formhohlraums ausgeübt würde, wodurch bei den geformten Erzeugnissen Schrumpfungen entstehen.

Bei dem zweitgenannten Verfahren des Standes der Technik wird zum Zeitpunkt des Übergangs von der Schneckenrotation auf den Einspritzvorgang (Schneckenvorwärtsbewegung) die Strömung des in die Metallform eingespritzten geschmolzenen Kunstharzes für einen Moment lang gestoppt, so daß in diesem Moment ein Strömungszeichen gebildet wird, das z.B. die optischen Eigenschaften einer Linse beeinträchtigt. Da die Schnecke außerdem in ihrer zurückgezogenen Position rotationsmäßig bewegt wird, würde sich die wirksame Schnek kenlänge beträchtlich verkürzen, wodurch die Menge des eingespritzten Kunstharzes reduziert wird. Da der geschmol zene Kunstharz außerdem durch die Rotation der Schnecke mit einer relativ geringen Geschwindigkeit in die Metallform eingespritzt wird, wird die Dicke der Randschicht des ge formten Erzeugnisses groß, und da der eine hohe Temperatur aufweisende geschmolzene Kunstharz durch die Vorwärtsbewe gung der Schnecke rasch in die Randschicht eingespritzt wird, ist die Bindungskraft zwischen dem eingespritzten geschmolzenen Kunstharz und der Randschicht gering, wodurch die mechanische Festigkeit des geformten Erzeugnisses ab nimmt.

Wenn eine relativ große Dicke aufweisende Erzeugnisse unter Verwendung solcher thermoplastischen Kunstharze, wie hartem Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren, die schwer zu verbrennen sind, und Polyoxymethylen mittels einer Spritzgießmaschine des vorstehend erläuterten Typs geformt werden, würde dann, wenn in einem Einfülltrichter zu wenig Kunstharz vorhanden ist oder der Kunstharz darin verstopft, eine Zersetzung des Kunstharzes durch die aufgrund der Rotation der Schnecke erzeugte Wärme verur sacht werden, was zu Erzeugnissen mit schlechter Qualität führt. Bei einem Verfahren des Standes der Technik ist ein Zeitgeber vorgesehen, der dann seinen Zeitmeßbetrieb auf nimmt und ein Alarmsignal erzeugt, wenn ein Schneckenrota tionsintervall eine vorbestimmte Zeitdauer übersteigt. Wenn jedoch während des Einfüllschrittes ein Mangel an Kunstharz auftritt, erfährt der in dem Heizzylinder verbleibende Kunstharz eine wärmebedingte Zersetzung aufgrund der Wärme, die durch die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Rotation der Schnecke entsteht, wodurch nicht nur Erosion an der Innenseite des Heizzylinders und der Metallform verursacht wird, sondern auch giftige Gase erzeugt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen Verfahrens und einer neuartigen Vorrichtung, mit dem bzw. der sich relativ dicke Erzeugnis se herstellen lassen, die frei von Verschweißungszeichen oder Strömungszeichen sind.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe ergeben sich aus den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 4 und 8.

Vorteilhafterweise schafft die Erfindung ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung, mit dem bzw. der sich optische Linsen mit einem homogenen Gefüge und ausge zeichneten optischen Eigenschaften herstellen lassen.

Weiterhin vorteilhafterweise schafft die vorliegende Erfin dung eine verbesserte Steuervorrichtung, die eine Einrich tung zur Verhinderung einer wärmebedingten Zersetzung des Kunstharzes aufweist, wenn die Menge des von der Schnecke geförderten Kunstharzes gering wird.

Gemäß einem Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Formen von eine relativ große Dicke aufweisenden Erzeugnissen mittels einer Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, wobei das Verfahren erfindungsgemäß durch folgen de Schritte gekennzeichnet ist: Vorwärtsbewegen der Schne cke in Richtung auf die Metallform mittels des Einspritz zylinders zum Füllen des Formhohlraums mit einer dosierten Menge geschmolzenen Kunstharzes, rotationsmäßiges Bewegen der Schnecke mittels der Schneckenrotationseinrichtung, während die Schnecke durch den Einspritzzylinder vorwärts bewegt wird, und durch Programmsteuerung der Rotation der Schnecke in mehreren Stufen.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung wird die Vorwärtsbewegung der Schnecke gestoppt, wenn diese eine vorbestimmte Position des Einspritzhubes erreicht, wobei die vorbestimmte Position einer Position entspricht, bei der ein Druckhalteschritt gestartet wird. Außerdem wird die Rotation der Schnecke gestoppt, wenn der Öldruck in dem Einspritzzylinder einen vorbestimmten Wert erreicht oder wenn der Kunstharzdruck in dem Formhohlraum einen vorbe stimmten Wert erreicht.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung ein Steuersystem für eine Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in die Metallform, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, wobei das Steuersystem erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung zum Detektieren der Position der Schnecke während eines Einspritzhubes derselben, eine Mehr zahl von Positions-Setzeinrichtungen, die entlang des Ein spritzhubes vorgesehen sind und in denen jeweils vorbe stimmte Positionen entlang des Einspritzhubes festsetzbar sind, eine Mehrzahl von Komparatoren, in die jeweils ein Ausgangssignal der Positionsdetektoreinrichtung und ein Ausgangssignal einer der Positions-Setzeinrichtungen ein gebbar ist, eine Einrichtung, die auf das Ausgangssignal eines beliebigen Komparators anspricht, und durch einen auf das Ausgangssignal der letztgenannten Einrichtung anspre chenden Transferschalter zum wahlweisen Steuern des Ein spritzzylinders und der Schneckenrotationseinrichtung.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnun gen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevor zugten Ausführungsbeispiels der Spritzgieß maschine und eines elektrischen Steuer systems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ge formten Erzeugnisses;

Fig. 3 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen zwischen dem Hub der Schnecke, der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke und der Einspritzgeschwindigkeit;

Fig. 4 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen zwischen der Zeit, der Ein spritzgeschwindigkeit und der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke;

Fig. 6A eine Draufsicht auf zwei gleichzeitig ge formte Linsen;

Fig. 6B eine Schnittansicht der einen Linse entlang einer Linie VI-B-VI-B in Fig. 6A; und

Fig. 7 ein Verbindungsschema unter Darstellung eines Steuersystems zur Verhinderung einer wärmebedingten Zersetzung, wobei dieses System in Kombination mit dem in Fig. 1 oder dem in Fig. 4 gezeigten System verwendbar ist.

Fig. 1 zeigt eine vom Grundaufbau her herkömmliche Spritzgießmaschine mit einem erwärmten Zylinder bzw. Heizzylinder 2, einer Schnek ke 3, die durch einen Einspritzzylinder 4 über eine Hubstrecke S hin- und herbewegbar ist und z.B. durch einen Druckölmotor 5 rotationsmäßig antreibbar ist, einer orts festen Platte 6, die ein ortsfestes Metall-Formteil 7 trägt, einer beweglichen Platte 8, die ein bewegliches Metall-Formteil 9 trägt, und einem Formteil-Klemmzylinder 10, der bei seiner Betätigung das bewegliche Metall-Form teil 9 in bekannter Weise gegen das ortsfeste Metall- Formteil 7 drückt, um dazwischen einen Formhohlraum 11 zu definieren.

Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße elektrische Steuer system umfaßt einen Positionsdetektor 12, der z.B. in Form eines Potentiometers vorliegt und mit der Schnecke 3 ver bunden ist, um die von der Schnecke in deren Längsrichtung eingenommene Position zu detektieren, eine Mehrzahl von Positions-Setzeinrichtungen 13-16, in denen jeweils belie bige vorbestimmte Positionen entlang der Hubstrecke S der Schnecke festgesetzt sind, sowie eine Mehrzahl von Kompara toren 17-20, die jeweils das Ausgangssignal des Positions detektors 12 und die Ausgangssignale der Positions-Setzein richtungen 13-16 miteinander vergleichen. Wenn das Aus gangssignal des Positionsdetektors 12 mit dem Ausgangs signal irgendeines der Positions-Setzeinrichtungen 13-16 übereinstimmt, erzeugen die Komparatoren 17-20 somit Über einstimmungssignale, die Setzeinrichtungen 21-24 zugeführt werden, welche die Einspritzgeschwindigkeit oder die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke festsetzen. Wenn die Schnecke während des Einspritzhubes S z.B. eine in der Positions- Setzeinrichtung 13 festgesetzte Position durchläuft, wird die Einspritzgeschwindigkeit oder die Anzahl der Umdrehun gen der Schnecke gleich dem in der Setzeinrichtung 21 festgesetzten Wert. Die Ausgangssignale der Setzeinrichtun gen 21-24 werden den Eingangsanschlüssen einer ODER-Glied- Schaltung 25 zugeführt, und deren Ausgangssignal wird wie derum dem beweglichen Kontakt eines von Hand betätigbaren Transferschalters 28 zugeführt. Dieser Schalter besitzt zwei ortsfeste Kontakte, von denen der eine die Hin- und Herbewegung sowie die nach vorne gerichtete Einspritz geschwindigkeit der Schnecke steuert, während der andere die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke steuert. Spezieller gesagt, wird der von einer Ölpumpe P abgegebene Druck des Öls durch ein elektromagnetisches Bypassventil 29 bekannter Konstruktion auf einem konstanten Wert gehalten. Das einen konstanten Druck aufweisende Öl wird dem Druckölmotor 5 bzw. dem Einspritzzylinder 4 zugeführt, und zwar über elek tromagnetische Strömungssteuerventile 27 und 26. Zwischen den Einspritzzylinder 4 und das Strömungssteuerventil 26 ist ein elektromagnetisches Transferventil 30 geschaltet. In der in Fig. 1 gezeigten neutralen Stellung wird kein Betriebsöl in den Einspritzzylinder 4 eingelassen oder von diesem abgegeben. Wenn der in bezug auf die Zeichnung linke Elektromagnet A erregt wird, wird die Schnecke 3 zurückge zogen (d.h. in bezug auf die Zeichnung nach rechts bewegt), während bei Erregung des in der Zeichnung rechten Elektro magneten B die Schnecke 3 vorwärts bewegt wird.

Bei der vorstehend erläuterten Konstruktion wird eine do sierte Menge geschmolzenen Kunstharzes durch die Rotation der Schnecke in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgender Einfüllvorgang des Kunstharzes sichergestellt ist. Da es möglich ist, eine mehrstufige Programmsteuerung der Einspritzgeschwindigkeit und der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke durchzuführen, läßt sich der geschmolzene Kunstharz außerdem mit einer Geschwindigkeit in den Formhohlraum einfüllen, die für das zu formende Erzeugnis angemessen ist, ohne daß dabei die eingangs erläuterten Mängel hinsichtlich der Entstehung von Verschweißungszeichen und Strömungszeichen entstehen.

Obwohl bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entweder die Steuerung der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke oder die mehrstufige Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit mittels des Transferschalters bzw. Umschalters 28 gewählt wurde, ist darauf hinzuweisen, daß beide Steuerungen gleichzeitig erfolgen können, und in diesem Fall wird der Umschalter 28 weggelassen, so daß die Strömungsmengen steuerventile 26 und 27 durch das Ausgangssignal der ODER- Glied-Schaltung 25 gleichzeitig gesteuert werden können. Anstatt die Steuerung nach Maßgabe der Schneckenposition vorzunehmen, läßt sich die Steuerung außerdem auch nach Maßgabe eines Zeitgebers vornehmen, wie dies im folgenden noch beschrieben wird.

Wie vorstehend erläutert wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung während der unter Rotation der Schnecke erfolgen den Vorwärtsbewegung derselben die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke oder die Einspritzgeschwindigkeit in mehreren Stufen geändert. Mit anderen Worten muß die Anzahl der Umdrehungen oder die Einspritzgeschwindigkeit in jeder Stufe auf einem konstanten Wert gehalten werden. Genauer gesagt sollten die Ausgangssignale der Komparatoren 17-20 bzw. die Ausgangssignale der Setzeinrichtungen 21-24 wäh rend der Ausgangsintervalle zwischen den Komparatoren 17 und 18, 18 und 19 und 19 und 20 auf konstanten Werten gehalten werden. Aus diesem Grund ist es notwendig, ein Selbsthalterelais mit dem Ausgangskreis jedes der Kompara toren 17-20 oder jeder der Setzeinrichtungen 21-24 in Reihe zu schalten. Ein solches Selbsthalterelais ist in der Tech nik allgemein bekannt. Wenn z.B. die Spule des Relais erregt wird, wird durch einen Hilfskontakt des Relais ein Selbsthaltekreis hergestellt. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird der Selbsthaltekreis unterbrochen, wenn ein Relais in den Ausgangskreis des nächsten Komparators oder der nächsten Setzeinrichtung geschaltet wird. Außerdem läßt sich die ODER-Glied-Schaltung 25 durch eine Reihe parallel geschalteter Halbwellengleichrichter ersetzen, deren jeder mit einer der Setzeinrichtungen 21-24 in Reihe geschaltet ist.

Zur Veranschaulichung der vorteilhaften Wirkung der vorlie genden Erfindung werden im folgenden Testergebnisse be schrieben. Ein Erzeugnis mit einem Gewicht von 2000 g und einer Querschnittskonfiguration, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, wurde unter Verwendung einer Formteil-Klemmkraft von 350 t und einer maximalen Einspritzmenge von 1000 g ge formt, wobei dies bei festliegender Anzahl der Umdrehungen sowie der Arbeitszeit der Schnecke erfolgte. Es wurde fest gestellt, daß die geformte Linse frei von jeglichen Ver schweißungszeichen und Strömungszeichen war und ausgezeich nete optische Eigenschaften besaß, die zur Verwendung auf verschiedenen Gebieten der Industrie geeignet sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch bei anderen dicken Erzeugnissen als opti schen Linsen Verwendung finden kann.

Die Beziehungen zwischen der Einspritzgeschwindigkeit, der Anzahl der Schneckenumdrehungen sowie der Position der Schnecke sind durch die graphischen Darstellungen der Fig. 3 erläutert. Während die Schnecke über den Einspritzhub S vorwärts bewegt wird, wird die Anzahl der Schneckenumdre hungen auf ca. 30% der maximalen Schneckenumdrehungsanzahl reduziert, um einen eine mittlere Dicke aufweisenden Be reich zu formen, wie er in Fig. 2 rechts zu sehen ist. Diese reduzierte Geschwindigkeit wurde wegen des geringen Verhältnisses von Schneckenlänge zu Schneckendurchmesser verwendet, mit anderen Worten, zur Sicherstellung, daß dem Kunstharz eine große Wärmemenge zugeführt wird. Während der Zeit, in der Bereiche des Erzeugnisses mit mittlerer und großer Dicke geformt wurden, wurde die Anzahl der Schnek kenumdrehungen auf etwa 40% erhöht, um dadurch den Form hohlraum vollständig mit dem eingespritzten geschmolzenen Kunstharz zu füllen.

An dem Übergangspunkt zu dem Druckhalteschritt wurden die Anzahl der Umdrehungen sowie die Einspritzgeschwindigkeit der Schnecke in der in Fig. 3 veranschaulichten Weise reduziert. Die Reduzierung der Einspritzgeschwindigkeit ermöglicht einen präzisen Übergang auf den Druckhalte schritt.

Zusammengefaßt besitzt das vorstehend erläuterte Ausfüh rungsbeispiel folgende Vorteile:

1. Da die Einfüllgeschwindigkeit des geschmolzenen Kunst harzes in den Formhohlraum hoch ist und da es möglich ist, die Einspritzgeschwindigkeit auf jeden beliebigen gewünsch ten Wert festzusetzen, ist es ermöglicht, Erzeugnisse mit komplizierten Formgebungen sowie mit relativ großer Dicke zu formen, ohne daß dabei Verschweißungszeichen und/oder Strömungszeichen gebildet werden.

2. Da es möglich ist, die beim Stand der Technik auftreten den Mängel zu umgehen, die dadurch verursacht werden, daß der eine hohe Temperatur aufweisende geschmolzene Kunstharz in eine dicke Randschicht eingespritzt wird, die aufgrund des mit geringer Geschwindigkeit erfolgenden Einspritzvor gangs des geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum während des anfänglichen Formschritts in der Form gebildet wird, wird das gemäß der vorliegenden Erfindung geformte Erzeugnis homogen, wodurch seine mechanische Festigkeit erhöht wird.

3. Da es nicht erforderlich ist, die Anzahl der Schnecken umdrehungen zu erhöhen, läßt sich solches Material wie Polyvinylchlorid, das sich leicht zersetzt, in zufriedenstellender Weise formen.

Fig. 4 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente, die mit den in Fig. 1 gezeigten Elementen identisch sind, dieselben Bezugszei chen tragen und wobei nur die zusätzlich zu Fig. 1 vorgese henen Elemente im folgenden beschrieben werden.

Im spezielleren ist ein Öldruckdetektor 40 für den Ein spritzzylinder 4 vorgesehen, um den zum Vorwärtsbewegen der Schnecke 3 verwendeten Öldruck zu detektieren. Das Aus gangssignal des Öldruckdetektors 40 wird mit dem Ausgangs signal einer Öldruck-Setzeinrichtung 41 für den Einspritz zylinder 4 verglichen, und zwar mittels eines Komparators 42, der dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn Signale von dem Öldruckdetektor 40 und der Öldruck-Setzeinrichtung 41 miteinander übereinstimmen. Das Ausgangssignal des Kompara tors 42 wird zu einer Setzeinrichtung 43 geschickt, die zum Stoppen des Betriebs des Ölmotors 5 dient, wenn der Ein spritzdruck einen festgesetzten Wert erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der bewegliche Kontakt eines Transferschal ters bzw. Umschalters 37 auf seinen in der Zeichnung oberen ortsfesten Kontakt umgeschaltet, um dadurch das Strömungs steuerventil 27 zu schließen.

Wenn die Schnecke vorwärts bewegt wird und der Positions detektor 12 eine Position entsprechend der Positions-Setz einrichtung 16 erreicht, wird das Ausgangssignal 38 des Komparators 20 ebenfalls dem elektromagnetischen Transfer ventil 30 zugeführt, um dieses in die neutrale Stellung zu bringen, in der beide elektromagnetische Spulen A und B nicht erregt sind. Außerdem sind ein Formhohlraum-Druck detektor 33, der den Innendruck des Formhohlraums 11 detek tiert, eine Formhohlraumdruck-Setzeinrichtung 34, die einen vorbestimmten Innendruck des Formhohlraums 11 festsetzt, ein Komparator 35, der die Ausgangssignale des Formhohl raum-Druckdetektors 33 und der Formhohlraumdruck-Setzein richtung 34 zur Erzeugung eines Ausgangssignals miteinander vergleicht, sowie eine Setzeinrichtung 36 vorhanden, die auf das Ausgangssignal des Komparators 35 anspricht, um den Betrieb des Ölmotors 5 zu stoppen, d.h. zum Übertragen des Transferschalters 37 in die obere Position.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß einem Ge sichtspunkt der vorliegenden Erfindung dann, wenn die in Rotation befindliche Schnecke eine vorbestimmte Position in dem Einspritzhub erreicht, die Vorwärtsbewegung der Schnek ke gestoppt, während die Rotationsbewegung der Schnecke fortgesetzt wird.

Diese Betriebsweise wird nun unter Bezugnahme auf die Figu ren 4 bis 6 erläutert. Die in Fig. 5 gezeigten oberen graphischen Darstellungen zeigen die Beziehung zwischen der Zeit und der Einspritzgeschwindigkeit während des unter Schneckenrotation erfolgenden Kunstharzeinfüllschrittes sowie des Kunstharzeinfüllvorgangs während des Druckhalte schrittes. Während eines Intervalls zwischen t ₀ und t ₁ wird die Einspritzgeschwindigkeit stufenweise verändert, während die Anzahl der Schneckenumdrehungen auf einem konstanten Wert gehalten wird. Während des Intervalls zwischen t ₁ und t ₂ wird die Einspritzgeschwindigkeit auf Null reduziert, d.h. die Vorwärtsbewegung der Schnecke wird gestoppt, wobei jedoch die Anzahl der Schneckenumdrehungen unverändert aufrechterhalten wird. Bei und nach dem Zeitpunkt t ₂ wird die Rotation der Schnecke gestoppt, und es wird eine rela tiv niedrige Einspritzgeschwindigkeit aufgenommen und bis zu dem Zeitpunkt t ₃ fortgesetzt, wobei dieser Zeitpunkt durch die Menge des während des Druckhalteschrittes einzu füllenden Kunstharzes bestimmt ist. Es wurden zwei optische Linsen, deren jede einen Durchmesser von 108 mm, eine Dicke von 25 mm und ein Gewicht von 200 g besaß, unter Verwendung eines gemeinsamen Eingußkanals geformt. Dabei betrug die Formklemmkraft 220 t und die maximale Einspritzmenge betrug 230 g. Es wurde festgestellt, daß die geformten Linsen ausgezeichnete optische Eigenschaften besaßen und frei von jeglichen Verschweißungszeichen und Strömungszei chen waren.

Dieses modifizierte Ausführungsbeispiel besitzt folgende Vorteile:

1. Da die Einfüllgeschwindigkeit des geschmolzenen Kunst harzes in den Formhohlraum hoch ist, läßt sich die Ge schwindigkeit auf jeden beliebigen gewünschten Wert fest setzen, und da der Kunstharzdruck in der Metallform und der Öldruck in dem Einspritzzylinder detektiert bzw. ermittelt werden, läßt sich das Einfüllen des Kunstharzes in die aus den beiden Metall-Formteilen bestehende Metallform nach Wunsch steuern, und zwar durch Steuern der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke sowie des Vorwärtshubes der Schnecke, so daß sich relativ dicke Erzeugnisse ohne solche Mängel wie Verschweißungszeichen und Strömungszeichen er zielen lassen.
2. Da der Strom des geschmolzenen Kunstharzes in die Me tallform nicht unterbrochen wird (siehe Fig. 5), lassen sich homogene Erzeugnisse mit einer relativ großen Dicke erzielen.
3. Da es nicht notwendig ist, die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke zu erhöhen, besteht keine Gefahr einer Über hitzung des Kunstharzes, was zu einem Versengen führen würde.
4. Die für den Spritzzyklus bzw. Formgebungszyklus erfor derliche Zeit läßt sich verkürzen.
5. Es ist möglich, eine Spritzgießmaschine mit geringer Größe und Kapazität zum Formen relativ großer Erzeugnisse zu verwenden, die eine beträchtliche Dicke besitzen und aus vielen verschiedenen Kunstharzen bestehen können, wie z.B. Propylen, Polyethylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copoly meren, steifem bzw. hartem Polyvinylchlorid, usw.

Fig. 7 zeigt eine Steuerschaltung zur Verhinderung einer wärmebedingten Zersetzung des Kunstharzes, die dem in den Fig. 1 oder 4 gezeigten Steuersystem hinzugefügt werden kann. In Fig. 7 gezeigte wesentliche Elemente der Spritz gießmaschine, die in Fig. 4 gezeigten Elementen entspre chen, tragen dieselben Bezugszeichen. Die Steuerschaltung zum Verhindern einer wärmebedingten Zersetzung des in dem Heizzylinder verbleibenden Kunstharzes, was dann auftritt, wenn die Menge des von einem Einfülltrichter 50 in den Heizzylinder 2 zugeführten Kunstharzes zu gering wird, umfaßt eine Ölpumpe P, die von einem Elektromotor M ange trieben wird, ein Druckentlastungsventil 29, das eine Bei behaltung des Öldrucks auf einem konstanten Wert bewirkt, sowie ein elektromagnetisches Strömungssteuerventil 27, das zwischen die Pumpe P und einen zum rotationsmäßigen Antrei ben der Schnecke 3 ausgelegten Ölmotor 5 geschaltet ist. Außerdem sind ein Öldruckdetektor 58, eine den Druck des Entlastungsventils 29 festsetzende Druck-Setzeinrichtung 51 und ein Komparator 52 vorhanden, der das Ausgangssignal des Druckdetektors 58 mit dem Ausgangssignal der Druck- Setzeinrichtung 51 vergleicht. Der Komparator 52 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Ausgangssignale des Druck detektors 58 und der Druck-Setzeinrichtung 51 miteinander übereinstimmen, d.h. wenn der Ölmotor 5 unter Bedingungen betrieben wird, in denen der von dem Öldruckdetektor 58 detektierte Öldruck geringer ist als der in der Druck- Setzeinrichtung 51 festgesetzte Druck. Das Ausgangssignal des Komparators 52 wird zu einem Pumpenstopsignalgenerator 53 und einem Alarmsignalgenerator 54 geführt, wodurch der Betrieb der Pumpe P sofort gestoppt wird, und zwar durch Erfassen des durch das Fehlen von Kunstharz in dem Heiz zylinder verursachten Druckabfalls, wodurch eine wärmebe dingte Zersetzung des Kunstharzes in dem Heizzylinder ver hindert ist. Wenn es erwünscht ist, kann eine Schneckenum drehungsanzahl-Setzeinrichtung 55 zwischen die Ausgangssei te des Komparators 52 und das Strömungssteuerventil 27 geschaltet werden, wie dies durch gestrichelte Linien ange deutet ist. In der Setzeinrichtung 55 ist eine Anzahl von Schneckenumdrehungen festgesetzt, die geringfügig geringer als die normale Anzahl der Schneckenumdrehungen ist. Durch diese Schaltung kann die durch einen Mangel an Kunstharz verursachte Belastungsabnahme der Schnecke durch den Druckabfall des Ölmotors detektiert werden, so daß die Ölpumpe P dann sofort gestoppt wird. Als Ergebnis hiervon läßt sich eine wärmebedingte Zersetzung des Kunstharzes sowie die Entstehung von schädlichen Gasen verhindern.

Claims

1. Verfahren zum Formen von eine relativ große Dicke aufweisenden Erzeugnissen mittels einer Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke,
gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorwärtsbewegen der Schnecke in Richtung auf die Metallform mittels des Einspritzzylinders zum Füllen des Formhohlraums mit einer dosierten Menge geschmolzenen Kunstharzes; rotationsmäßiges Bewegen der Schnecke mittels der Schnek kenrotationseinrichtung, während die Schnecke durch den Einspritzzylinder vorwärts bewegt wird; und Programmsteuerung der Rotation der Schnecke in mehreren Stufen.

2. Verfahren zum Formen von eine relativ große Dicke aufweisenden Erzeugnissen mittels einer Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorwärtsbewegen der Schnecke in Richtung auf die Metallform mittels des Einspritzzylinders zum Füllen des Formhohlraums mit einer dosierten Menge geschmolzenen Kunstharzes; rotationsmäßiges Bewegen der Schnecke mittels der Schnek kenrotationseinrichtung, während die Schnecke durch den Einspritzzylinder vorwärts bewegt wird; und Programmsteuerung der Einspritzgeschwindigkeit der Schnecke in mehreren Stufen während eines Einspritzschrittes.

3. Verfahren zum Formen von eine relativ große Dicke aufweisenden Erzeugnissen mittels einer Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorwärtsbewegen der Schnecke in Richtung auf die Metallform mittels des Einspritzzylinders zum Füllen des Formhohlraums mit einer dosierten Menge geschmolzenen Kunstharzes; rotationsmäßiges Bewegen der Schnecke mittels der Schnek kenrotationseinrichtung, während die Schnecke durch den Einspritzzylinder vorwärts bewegt wird; und in mehreren Stufen erfolgende Programmsteuerung, wobei Rotation und Vorwärtsbewegung der Schnecke gleichzeitig erfolgen.

4. Verfahren zum Formen von eine relativ große Dicke aufweisenden Erzeugnissen mittels einer Spritzgießmaschine, die aufweist: einen Heizzylinder, der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in den Formhohlraum, einen Einspritzzylinder zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorwärtsbewegen der Schnecke in Richtung auf die Metallform mittels des Einspritzzylinders zum Füllen des Formhohlraums mit einer dosierten Menge geschmolzenen Kunstharzes; rotationsmäßiges Bewegen der Schnecke mittels der Schnek kenrotationseinrichtung, während die Schnecke durch den Einspritzzylinder vorwärts bewegt wird; Stoppen der Vorwärtsbewegung der Schnecke, wenn diese eine vorbestimmte Position eines Einspritzhubes erreicht; und Fortsetzen der Rotationsbewegung der Schnecke.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der vorbestimmten Position um eine Position handelt, bei der ein Druckhalteschritt gestartet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsbewegung der Schnecke gestoppt wird, wenn der in dem Einspritzzylinder vorhandene Öldruck einen vorbestimm ten Wert erreicht.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsbewegung der Schnecke gestoppt wird, wenn der in dem Formhohlraum vorhandene Kunstharzdruck einen vorbe stimmten Wert erreicht.

8. Steuersystem bei einer Spritzgießmaschine, die auf weist: einen Heizzylinder (2), der mit einer in ihrem Inneren einen Formhohlraum (11) definierenden Metallform in Verbindung steht, eine in dem Heizzylinder enthaltene Schnecke (3) zum Durchkneten und Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in die Metallform, einen Einspritzzylinder (4) zum Hin- und Herbewegen der Schnecke in dem Heizzylinder, und eine Einrichtung (5) zum rotationsmäßigen Bewegen der Schnecke, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (12) zum Detektieren der Position der Schnecke während eines Einspritzhubes (S) derselben; eine Mehrzahl von Positions-Setzeinrichtungen (13-16), die entlang des Einspritzhubes vorgesehen sind und in denen jeweils vorbestimmte Positionen entlang des Einspritzhubes setzbar sind;
eine Mehrzahl von Komparatoren (17-20), in die jeweils ein Ausgangssignal der Positionsdetektoreinrichtung (12) und ein Ausgangssignal einer der Positions-Setzeinrichtungen eingebbar ist;
eine Einrichtung (25), die auf das Ausgangssignal eines beliebigen Komparators anspricht; und
einen auf das Ausgangssignal der letztgenannten Einrichtung (25) ansprechenden Transferschalter (28) zum wahlweisen Steuern des Einspritzzylinders (4) und der Schneckenrota tionseinrichtung (5).

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Setzeinrichtungen (21-24) vorgesehen ist, die zum Setzen der Einspritzgeschwindigkeit oder der Anzahl der Umdrehungen der Schnecke zwischen die Komparatoren und die auf das Ausgangssignal eines beliebigen Komparators ansprechende Einrichtung (25) geschaltet sind.

10. Steuersystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Ausgangssignal eines beliebigen Komparators ansprechen de Einrichtung eine ODER-Glied-Schaltung (25) umfaßt.

11. Steuersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisches Transferventil (30) vorgesehen ist, das zwischen den Einspritzzylinder (4) und eine Ölquelle mit konstantem Druck (P) geschaltet ist, wobei das elektro magnetische Transferventil eine erste Stellung, in der Öl von dem Ölvorrat zu der einen Seite eines Kolbens des Einspritzzylinders zugelassen wird, eine zweite Stellung, in der das Öl zu der anderen Seite des Kolbens zugelassen wird, sowie eine dritte Stellung, in der der Kolben in einer neutralen Position gehalten ist, aufweist.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (38) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, einen Elektromagneten (A) des elektromagnetischen Transfer ventils (30) zum Bewegen des Kolbens nach rückwärts mit dem dem vorderen Ende des Hubs entsprechenden Ausgangssignal des Komparators (20) zu beaufschlagen.

13. Steuersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen Druckdetektor (40) zum Detektieren des Öldrucks in dem Einspritzzylinder, eine Öldruck-Setzeinrichtung (41) zum Setzen eines vorbestimmten Öldrucks, einen weiteren Komparator (42) zum Vergleichen des Ausgangssignals des Druckdetektors mit dem Ausgangssignal der Öldruck-Setzeinrichtung, einen Kunst harzdruckdetektor (33) zum Detektieren des Kunstharzdrucks in dem Formhohlraum, eine Druck-Setzeinrichtung (34) zum Setzen eines vorbestimmten Kunstharzdrucks in dem Form hohlraum, einen Kunstharzdruckkomparator (35) zum Verglei chen des Ausgangssignals des Kunstharzdruckdetektors mit dem Ausgangssignal der Druck-Setzeinrichtung, und durch einen weiteren Transferschalter (37) zum wahlweisen Zufüh ren von Ausgangssignalen des Kunstharzdruckkomparators (35) und des Öldruckkomparators zu einem Strömungssteuerventil (27), das zwischen die Schneckenrotationseinrichtung und eine einen konstanten Druck aufweisende Ölquelle geschaltet ist.

14. Steuersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet durch eine Schaltungseinrich tung zur Verhinderung einer wärmebedingten Zersetzung des Kunstharzes, die einen Druckdetektor zum Detektieren des zur Betätigung der Schneckenrotationseinrichtung verwende ten Öldrucks, eine Setzeinrichtung mit einem darin setzbaren, vorbestimmten Öldruck sowie eine auf Ausgangs signale des Druckdetektors und der Setzeinrichtung anspre chende Komparatoreinrichtung zum Stoppen einer Öldruckquel le aufweist.

15. Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf das Ausgangssignal der Setzeinrichtung ansprechende Einrichtung zum Halten des Drucks des Öls auf einem kon stanten Wert vorgesehen ist.

16. Steuersystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisches Strömungssteuerventil zwischen die Schneckenrotationseinrichtung und eine Öldruckquelle ge schaltet ist, und daß eine durch das Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung erregbare Einrichtung zum Steuern des elektromagnetischen Strömungssteuerventils vorgesehen ist.