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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Ermittlungsvorrichtung in einer Spritzgießmaschine.
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Um den Harzdruck, beispielsweise den Harzdruck
innerhalb eines Zylinders gleich einem vorgegebenen Harzdruck
zu machen, wird bei einer Spritzgießmaschine der Harzdruck
innerhalb des Zylinders indirekt durch eine
Harzdruckermittlungsvorrichtung gemessen, die am hinteren Ende einer
Schraube angeordnet ist. Der gemessene Harzdruck wird mit
einem Einspritzdruck an der Schraube verglichen, der durch
eine Vorgabevorrichtung für den Einspritzdruck vorgegeben
wird. Wenn der Harzdruck innerhalb des Zylinders niedriger
als der vorgegebene Einspritzdruck an der Schraube ist, wird
die Schraube in einer Richtung angetrieben, um den Harzdruck
innerhalb des Zylinders zu erhöhen. Wenn der Harzdruck
innerhalb des Zylinders höher als der vorgegebene
Einspritzdruck an der Schraube ist, wird die Schraube dagegen in
einer Richtung angetrieben, um den Harzdruck innerhalb des
Zylinders zu verkleinern. Das wird durch die Antriebssteuerung
eines geschlossenen Regelkreises ausgeführt.
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Nach dem oben beschriebenen Stand der Technik kann
eine Regelung ausgeführt werden, wenn sowohl die
Ermittlungsvorrichtung für den Harzdruck als auch
Schraubenantriebsvorrichtung im Normalzustand sind. Wenn jedoch sowohl
die Ermittlungsvorrichtung für den Harzdruck als auch die
Schraubenantriebsvorrichtung nicht richtig funktionieren,
kann eine geschlossene Regelung nicht richtig ausgeführt
werden.
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Wenn die Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck
nicht richtig funktioniert, ist es unmöglich, den Harzdruck
innerhalb des Zylinders zu messen und so ist es
beispielsweise unmöglich, den Harzdruck innerhalb des Zylinders auf
einem festgesetzten Harzdruck zu halten, wodurch die
Wiederholungsgenauigkeit der Drucksteuerung für den Spritzvorgang
beträchtlich kleiner wird, wodurch ein fehlerhafter
Spritzvorgang
vorkommen kann. Wenn die
Schraubenantriebsvorrichtung darüber hinaus (anschließend als
Einspritzantriebseinrichtung bezeichnet) zum axialen Antrieb der Schraube
zwangsweise in der Richtung angetrieben wird, um den
Harzdruck innerhalb des Zylinders auf der Basis eines gemessenen
Wertes, der durch die fehlerhafte Ermittlungseinrichtung für
den Harzdruck ausgegeben wird, zu steigern, wird die
Einspritzantriebseinrichtung überlastet, so daß die Schraube,
das Antriebssystem, die Werkzeuge usw. in schädlicher Weise
in Mitleidenschaft gezogen werden. Nebenbei steigt der
Harzdruck innerhalb des Zylinders beträchtlich, wodurch eine
sehr gefährliche Situation entsteht.
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Bei einer Störung bei der
Einspritzantriebseinrichtung kann darüber hinaus die Antriebseinrichtung nicht
richtig auf das Rückführungseingabesignal trotz dessen
Störungsfreiheit antworten. Somit treten dieselben Schwierigkeiten
wie oben auf.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zur Ermittlung der Anomalität eines Antriebssystems
in einer Spritzgießmaschine vorzusehen, die in der Lage ist,
eine anomale Situation der Ermittlungseinrichtung für den
Harzdruck oder der Einspritzantriebseinrichtung ohne
Verzögerung zu ermitteln.
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfaßt die
vorliegende Erfindung eine Ermittlungsvorrichtung in einer
Spritzgießmaschine, mit
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einer Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck zur
Ermittlung eines Harzdrucks;
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eine Ermittlungseinrichtung für die Antriebskraft
zur Ermittlung einer Antriebskraft einer
Schraubenantriebseinrichtung zum Antreiben einer Schraube in einer
axialen Richtung der Schraube, und
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eine Einrichtung zur Ermittlung einer Anomalität,
die in der Lage ist, Werte zu vergleichen, die durch die
Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck und die
Ermittlungseinrichtung für die Antriebskraft ermittelt wurden, und ein
Vorkommnis einer anomalen Situation zu ermitteln, wenn die
Differenz zwischen den verglichenen Werten vorbestimmte,
zulässsige Grenzen übersteigt.
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Da nach der vorliegenden Erfindung ein anomale
Situation automatisch ermittelt werden kann, die ihre Ursache
in der Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck oder in der
Achse der Einspritzantriebseinrichtung hat, kann eine
Verminderung der Wiederholungsgenauigkeit der Drucksteuerung
sicher verhindert werden, so daß Risiken wie eine defekte
Formgebung, die ihre Ursache in einer unbeaufsichtigten
Arbeitsweise der Spritzgießmaschine haben, in hohem Maße
vermindert werden, um einen vernünftigen Formgebungsbetrieb
sicherzustellen. Da darüber hinaus eine unvollständige
Drucksteuerung nicht durch eine anomale Situation der
Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck oder der
Schraubenantriebseinrichtung verursacht werden kann, können die
Schraube, das Antriebssystem der Werkzeuge usw. nicht durch eine
außergewöhnliche Last beschädigt werden und das Harz kann
nicht einem außergewöhnlichen Druck unterworf en werden,
womit weiter eine verbesserte Sicherheit des
Formgebungsbetriebs sichergestellt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Hauptteil
einer Spritzgießmaschine zeigt, die mit einer Vorrichtung zur
Ermittlung einer Anomalität des Antriebssystems nach einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
und
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Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur
Ermittlung einer Anomalität zeigt, das durch die Vorrichtung
von Fig. 1 ausgeführt wird.
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Bei einer Spritzgießmaschine nach Fig. 1 wird die
Drehbewegung eines Servomotors 5 für eine Einspritzachse zur
Verwendung als Schraubenantriebseinrichtung in eine
geradlinige Bewegung einer Einspritzantriebswelle 4 durch eine
Getriebeeinrichtung 6 umgewandelt, und eine Schraube 1, die in
einem Heizzylinder 2 angeordnet ist, wird dazu veranlaßt,
eine Einspritzarbeit mittels der Antriebswelle 4
auszuführen.
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Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Kraftdetektor
zur Verwendung als Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck,
der zwischen der Schraube 1 und der Einspritzantriebswelle 4
angeordnet ist und dazu dient, den Harzdruck innerhalb des
Zylinders durch Ermittlung eines Axialdrucks, der auf die
Schraube 1 wirkt, indirekt zu messen.
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Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Mikroprozessor
(hier anschließend als CPU bezeichnet) für eine NC
(numerische Steuerung), und das Bezugszeichen 19 bezeichnet
eine CPU für eine programmierbare Steuerung (hier
anschließend als PMC bezeichnet). Die PMCCPU 19 ist mit einem ROM 23
verbunden, der eine Programmfolge zur Steuerung der
Arbeitsfolge der Spritzgießmaschine usw. speichert. Die PMCCPU 19
ist weiterhin mit einem RAM 20 verbunden, der zeitweilig
einen Wert speichert, der bezeichnend für den Harzdruck
innerhalb des Zylinders ist, der vom Kraftdetektor 3 über eine
Drucksteuereinheit 7 geliefert und der durch einen
A/D-Wandler 8 digitalisiert wird, und mit einem Wert für den
Antriebsstrom, der von einer Servoschaltung 10 geliefert wird,
um den Servomotor 5 anzutreiben und der durch einen A/D-
Wandler 9 digitalisiert wird, d.h. einen Wert, der indirekt
den Einspritzdruck an der Schraube bezeichnet. Überdies ist
die NCCPU 17 mit einem ROM 21 verbunden, der ein
Steuerprogramm speichert, um hauptsächlich die Spritzgießmaschine zu
steuern, und mit einem RAM 12, um vorübergehend Daten zu
speichern. Die NCCPU 17 ist weiterhin über eine
Servoschnittstelle 16 mit einer Servoschaltung 10 verbunden, die
den Antrieb des Servomotors für die verschiedenen Achsen
steuert, wie die Einspritzachse, die Formklemmachse, die
Schraubendrehachse, die Auswurfachse usw. Die Fig. 1 zeigt
neben anderen Servomotoren nur den Servomotor 5 für die
Einspritzachse.
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Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen
nichtflüchtigen allgemeinen RAM 13, der aus einem Bubblespeicher
(Blasenspeicher) oder CMOS-Speicher aufgebaut ist und einen
Speicherbereich zur Speicherung eines NC-Programms zur
Steuerung verschiedener Arbeitsabläufe der
Spritzgießmaschine oder anderer Programme sowie einen anderen
Speicherbereich für verschiedene vorgegebene Werte und Makrovariable
aufweist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine
Busentscheidungssteuerung (hier anschließend als BAC bezeichnet), die
mit der NCCPU 17, der PMCCPU 19, dem allgemeinen RAM 13,
einer Eingabeschaltung 15 und einer Ausgabeschaltung 14 über
einen Bus verbunden ist. Die verwendeten Busse werden durch
die BAC-Einrichtung 18 gesteuert. Weiterhin ist die BAC 18
über ein Bedienersteuerfeld 22 (hier anschließend als OPC
bezeichnet) mit einer manuellen Dateneingabeeinrichtung 24
(hier anschließend als CRT/MDI bezeichnet) mit einer
Anzeigeeinheit zur Eingabe des Einspritzdrucks der Schraube und
verschiedener anderer Daten verbunden. Die
Drucksteuereinheit 7 empfängt einen Befehl, der durch Konvertierung eines
Befehlsdrucks erhalten wird, der durch die Ausgabeschaltung
14 als analoges Signal durch einen D/A-Wandler 11 ausgegeben
wird und vergleicht den Befehlsdruck mit dem Druck, der
durch die Kraftdetektoreinrichtung 3 ermittelt wurde. Die
Differenz zwischen diesen Drücken wird zur Servoschaltung 10
geliefert und ein Drehmomentbefehlswert, der von der
Servoschaltung 10 zum Servomotor 5 für die Einspritzachse
geliefert wird, wird festgehalten, um einen
Drehmomentbegrenzungsbetrieb auszuführen.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung führt die
Spritzgießmaschine eine Formarbeit aus, die auf der
Steuerfolge durch die PMCCPU 19 und der Steuerung der
verschiedenen Arbeitsabläufe durch die NCCPU 17 basiert.
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Betrachtet man nun Fig. 2, so wird dort die
Arbeitsweise der Spritzgießmaschine nach dieser Ausführungsform
beschrieben, die eine Ermittlungseinrichtung für eine
Anomalität einschließt, die durch die PMCCPU 19 in Intervallen
einer vorbestimmten Periode während eines Verfahrens vom
Beginn der Einspritzung bis zum Ende der Messung ausgeübt
wird.
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Wenn die Einspritzung gestartet wird, wird ein
programmierter Einspritzdruck (der Maximaldruck wird
ausgegeben, wenn es keinen Einspritzdruckbefehl zum Zeitdruck der
Einspritzung gibt) von der PMCCPU 19 zur Drucksteuereinheit
7 über die BAC 18, die Ausgabeschaltung 14 und den
D/A-Wandler 11 geliefert und mit dem Druck verglichen, der durch die
Kraftermittlungseinrichtung 3 ermittelt wird. Gemäß der
Differenz zwischen diesen Drücken führt die
Drehmomentbegrenzungseinrichtung in der Servoschaltung 10 den
Drehmomentbegrenzungsbetrieb durch.
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In der Zwischenzeit beginnt die NCCPU 17 mit einer
Impulsverteilung zur Servoschaltung 10 für die
Einspritzachse über die Servoschnittstelle 16 in Übereinstimmung mit
einem Einspritzstartbefehl, um den Servomotor 5 für die
Einspritzachse anzutreiben. Wenn ein Druckhalteverfahren
beginnt, nachdem das Einspritzverfahren beendet ist, wird ein
Befehlsdruck für jeden Druckhalteschritt zur
Drucksteuereinheit 7 in der selben obengenannten Weise geliefert.
Entsprechend der Differenz zwischen dem Befehlsdruck und dem Druck,
der durch die Kraftermittlungseinrichtung 3 ermittelt wurde,
führt die Drehmomentbegrenzungseinrichtung in der
Servoschaltung 10 einen Drehmomentbegrenzungsbetrieb durch. Somit
wird eine solche Haltedrucksteuerung erhalten, bei der
Befehlsdruck und der ermittelte Druck gleich sind.
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In der Zwischenzeit wird der Druck, der durch die
Kraftermittlungseinrichtung 3 ermittelt wurde, über die
Drucksteuereinheit 7 zum A/D-Wandler 8 geliefert. Ein
ermittelter Druck Pp, der aufgrund der Umwandlungseinrichtung des
Wandlers 8 als digitales Signal erhalten wird, wird in den
RAM 20 in Intervallen vorbestimmter Abtastperioden
eingeschrieben. Ebenso wird ein Wert Ps für den Antriebsstrom des
Servomotors 5 für die EinsPritzachse durch die
A/D-Wandlereinrichtung 9 konvertiert und in den RAM 20 synchron mit der
Abtastperiode des Drucks Pp eingeschrieben.
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Während des Zeitintervalls zwischen dem Beginn der
Einspritzung und dem Ende des Messens führt die PMCCPU 19
eine Ermittlung von Anomalitäten wie in Fig. 2 gezeigt in
Intervallen einer vorbestimmten Periode durch.
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Zuerst wird der Wert Pp, der den Harzdruck
innerhalb des Zylinders bezeichnet, der durch die
Kraftermittlungseinrichtung 3 ermittelt wurde, und der Wert Ps, der den
Wert des Antriebsstroms des Servomotors 5 bezeichnet oder
indirekt den Einspritzdruck an der Schraube bezeichnet, aus
dem RAM 20 (Schritt S1) ausgelesen. Dann wird die Differenz
zwischen dem Wert Pp, der den Harzdruck innerhalb des
Zylinders bezeichnet, und der Wert Ps, der den Einspritzdruck an
der Schraube bezeichnet, erhalten, und durch ε wird bestimmt
(Schritt S2), ob diese Differenz innerhalb vorbestimmter
erlaubter Grenzen liegt. Wenn die Differenz zwischen dem
Harzdruck Pp innerhalb des Zylinders und des Einspritzdrucks Ps
der Schraube innerhalb vorgeschriebener Grenzen ε liegt,
werden der Kraftdetektor 3 und der Servomotor 5 als normal
angesehen und das Programm schreitet zu Schritt S3 weiter.
Darauf wird entschieden, ob ein Signal über das Meßende
schon eingegeben wurde, d. h., ob die periodisch
wiederkehrenden Verfahren von Beginn der Einspritzung bis zum Ende
des Messens beendet wurden. Wenn das Messen nicht beendet
ist, kehrt das Programm zu Schritt S1 zurück, worauf eine
Überwachungsschleife, die aus den Schritten S1, S2 und S3
besteht, ausgeführt wird, um die Überwachung des Harzdrucks
Pp innerhalb des Zylinders und des Einspritzdrucks Ps an der
Schraube fortzusetzen.
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Wenn in der Zwischenzeit entweder der Kraftdetektor
3 oder der Servomotor 5 für die Einspritzachse, der für die
Antriebseinrichtung für die Schraube verwendet wird, falsch
arbeiten, so daß der Kraftdetektor 3 den Harzdruck innerhalb
des Zylinders nicht normal ermittelt werden kann oder daß
ein anomaler Strom durch den Servomotor 5 während des
Betriebs der Überwachungsschleife fließt, vergrößert sich die
Differenz zwischen dem Harzdruck Pp innerhalb des Zylinders
und dem Einspritzdruck Ps an der Schraube, wobei die Drücke
im wesentlichen gleich sein sollten und übersteigt die
vorbestimmten, erlaubten Grenzen ε. Diese Situation wird beim
Schritt S2 ermittelt. In diesem Fall schreitet das Programm
für den Betrieb der PMCCPU 19 zum Schritt S4 fort, worauf
die CPU 19 ein Alarmsignal zur CRT/MDI 24 über den BAC 18
und den OPC 22 liefert. Somit liefert die CRT/MDI eine
Anomalitätsanzeige, wodurch die Bedienungsperson gewarnt
wird, daß der Kraftdetektor 3 oder der Servomotor 5 nicht in
Ordnung sind. Daraufhin wird die Antriebsausgabe für den
Servomotor 5 angehalten, um zu verhindern, daß der Harzdruck
innerhalb des Zylinders sich ungewöhnlich erhöht (Schritt
S5).
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Bei dieser Ausführungsform wird der Kraftdetektor 3,
der zwischen der Schraube 1 und der Einspritzantriebswelle 4
angeordnet ist und geeignet ist, den Harzdruck zu ermitteln,
der in axialer Richtung der Schraube 1 wirkt, um dadurch
indirekt den Harzdruck innerhalb des Zylinders zu messen, als
Ermittlungseinrichtung für den Harzdruck zur Ermittlung des
Harzdrucks verwendet. Die Ermittlungseinrichtung kann jedoch
irgendeinen Aufbau haben, vorausgesetzt, daß sie den
Harzdruck direkt oder indirekt ermitteln kann. Beispielsweise
kann ein Drucksensor innerhalb des Zylinders 2 für diesen
Zweck verwendet werden. Bei der obigen Ausführungsform
werden darüber hinaus das Ausgangssignal des Kraftdetektors 3
und des Antriebsstroms des Servomotors 5 für die
Einspritzachse für einen Vergleich in digitale Signale umgewandelt.
Alternativ kann jedoch die Differenz zwischen den
Ausgangssignal des Kraftdetektors 3 und dem Antriebsstrom des
Servomotors 5 für die Einspritzachse durch einen
Differenzverstärker oder dgl. ermittelt werden, so daß ein
Ermittlungssignal über die Anomalität ausgegeben wird, um das Vorkommen
einer anomalen Situation anzuzeigen, wenn die Differenz ein
vorbestimmtes Maß übersteigt.