DE3910146C2 - Verfahren zum Überwachen des Einspritzdrucks bei einer Spritz- oder Druckgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Einspritzdrucks bei einer Spritz- oder Druckgießmaschine, bei dem der herrschende Einspritzdruck erfaßt und mit zwei unterschiedlich hoch vorbestimmten Vergleichsdrücken verglichen und ein zeitlicher Druckverlauf überwacht wird.

Ein solches Verfahren ist aus der DE 33 29 705 A1 bekannt.

Diese Druckschrift beschreibt eine Druckgießmaschine und ein Verfahren zu deren Steuerung, bei dem der Gießdruck mit einem Druckmelder am Gießzylinder, am Gießkolben oder der Gießhydraulik gemessen und einer Steuervorrichtung zugeführt und dort ausgewertet wird, so daß die Phasen Verdichten, Einpressen, Nachverdichten und Formöffnen verfahrenslaufabhängig gesteuert werden und Störungsmeldungen und Qualitätsmerkmale für den Zyklus und Steuersignale für die Versorgungsanlage und Schließvorrichtung erzeugt werden. Die Druckmeldersignale werden mit Signalen von Temperaturmeldern und Wegmeldern verknüpft ausgewertet. Dabei werden zwar bestimmte Druckgrenzwerte beim Druckaufbau in der Gießmaschine überwacht, es ist aber nicht angegeben, wie diese Grenzwerte gewählt sind. Unmittelbar mit dem Erreichen der vorgegebenen Grenzwerte werden die Steuerungsvorgänge ausgelöst, die auf das Einpressen in die Form direkt Einfluß nehmen.

Aus der Zeitschrift GIESSEREI-PRAXIS, Nr. 19/1982, Seiten 310 bis 319, ist es bekannt, beim Gießvorgang Meßwerte zeitabhängig zu erfassen. Die Vorgabe von Grenzwerten, deren Überschreitung erfaßt wird, ist dort aber nicht beschrieben.

Aus der nämlichen Zeitschrift, jedoch Ausgabe Nr. 5/1977, Seiten 59 bis 67, ist es bekannt, die Schußzeit beim Gießen durch Erfassung des Erreichens bestimmter Wegpunkte zu ermitteln. Aus den technischen Mitteilungen, Krupp- Werksberichte 40 (1982), Heft 3, Seiten 33 bis 46, ist der Einsatz von Mikroprozessoren zur Steuerung und Regelung von Kunststoff-Spritzgießmaschinen bekannt. Erwähnt ist dort auch eine adaptive Regelung der Spritzgießmaschine, womit bestimmte, besonders relevante Prozeßgrößen, die im Verbund auf einen sogenannten optimalen Zustand, zum Beispiel Qualität des Spritzlings, Einfluß nehmen, in ein entsprechendes Verhältnis gebracht werden können.

Bei einer Druckgießmaschine wird das Einspritzen derart ausgeführt, daß die Antriebsgeschwindigkeit des Einspritzkolbens von niedrig nach hoch durch die Funktion eines Drucksteigerungskreises verändert wird, wenn das geschmolzene Metall in den Formenhohlraum gespritzt wird, um das Einschließen von Luft in das in die Spritzhülse gefüllte geschmolzene Metall zu vermeiden. Es ist ferner notwendig, den Einspritzdruck als Faktor zur Erzielung einer gleichmäßigen Qualität der Druckgußartikel zu regeln. Es ist daher sehr wichtig, den Zustand dieses Einspritzdrucks bei der Herstellung von Spritzgußprodukten höherer Qualität und zur Vermeidung von Ausfällen zu prüfen.

Um den Zustand des Einspritzdrucks zu prüfen, kann in Betracht gezogen werden, den Betriebszustand des Drucksteigerungskreises zu ermitteln, beispielsweise den Druckänderungszustand eines Öldruckkreises zu erfassen. Da bei üblichen Druckgießmaschinen eine solche Druckmeßvorrichtung, die den genannten Druckänderungszustand ermitteln kann, jedoch nicht vorhanden ist, kann die Änderung im Öldruckregelzustand des Einspritzzylinders und ein abnormer Zustand nicht ermittelt werden.

Bei einer Spritzgießmaschine wird der Einspritzdruck während des Einspritzvorgangs normalerweise zunächst auf einem niedrigen Wert gehalten, er nimmt jedoch proportional mit dem Füllzustand des Formenhohlraums allmählich zu. Im Falle einer mehrere Hohlräume aufweisenden Form oder einer Form mit mehreren Gießtrichtern kann im Falle einer Verstopfung einiger der Gießtrichter die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes, das durch die noch freien Gießtrichter strömt, so weit zunehmen, daß ein übermäßiger Druck hervorgerufen wird, der fehlerhafte Gußstücke zur Folge haben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem abnorme Gießbedingungen schneller erfaßt werden können, um die Erzeugung fehlerhafter Gußstücke zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Erfindung wird das Zeitintervall zwischen den Überschreitungen vorgegebener Druckgrenzwerte erfaßt, und dieses wird mit einem abermals vorgegebenen Wert verglichen. Erst dieses zweite Vergleichsergebnis gelangt zur Anzeige und kann dann, durch Eingreifen der Bedienperson, Steuerungsvorgänge hervorrufen. Die Druckgrenzwerte, die hierbei erfaßt werden, liegen unterhalb des Maximaldruckwertes, der beim Spritzvorgang erreicht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Einspritzdrucküberwachungsvorrichtung zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 eine Brückenschaltung eines Druckdetektorteils;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Einspritzdrucküberwachungsvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das den Druckverlauf beim Einspritzen zeigt;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm, und

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Einspritzdruckänderung in einer Spritzgußmaschine und der Zeitlage eines Meßbefehls.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

In Fig. 1 ist das äußere Aussehen einer Einspritzdrucküberwachungsvorrichtung gezeigt, umfassend ein Gehäuse 1 von kastenförmiger Gestalt, einen Anschlußzylinder 2, der mittels einer Überwurfmutter an einen Öldruckkreis anzuschließen ist, und weitere Einzelheiten, die nachfolgend erläutert werden.

Am einen Ende des Anschlußzylinders 2 innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Membran 3 angeordnet, die integral mit dem Anschlußzylinder 2 ausgebildet ist und ein Druckaufnahmeteil bildet, und im mittleren Teil des Anschlußzylinders 2 ist eine Bohrung axial ausgebildet, die mit dem Öldruckkreis in Verbindung steht.

Der Anschlußzylinder 2 und die Membran 3 bestehen aus Edelstahl, und auf der Oberseite 3A der Membran 3 in Fig. 2 befindet sich ein Siliciumfilm zur Isolierung, der darauf ausgebildet worden ist, nachdem die Fläche der Oberseite 3A spiegelblank poliert worden ist. Dieser Siliciumfilm wird wie bei der integrierten Schaltungsherstellungstechnik ausgebildet, und auf diesem Film wird ein kristalliner Siliciumfilm gebildet, auf dem dann durch einen Photoätzprozeß eine Dehnungsmeßstreifenanordnung 5 mit Widerständen R1, R2, R3 und R4 ausgebildet wird, wie in Fig. 3 dargestellt, deren Oberfläche mit einem Passivierungsfilm geschützt wird. Durch diese Elemente, d. h. durch die Membran 3 und die Dehnungsmeßstreifenanordnung 5, wird ein Halbleiterdruckdetektor 10 gebildet.

Die Widerstände R1 bis R4 bilden über Elektroden 6 eine Brückenschaltung, wie in Fig. 4 gezeigt, und diese Elektroden 6 sind mit einem A/D-Wandler 11 über Leitungen 8 verbunden, die von einer Abschlußkappe 7 gehalten werden.

In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen 12 eine Konstantspannungsquelle bezeichnet, die eine Ausgangsspannung V0 abgibt.

Der A/D-Wandler 11 wandelt die analoge Ausgangsspannung V0 des Druckdetektorteils 10 in ein digitales Signal um, das der nächsten Betriebsstufe 13 zugeführt wird, wie in Fig. 5 gezeigt.

Die Betriebsstufe 13 dient dazu, einen ersten vorbestimmten Druckwert zu speichern, der ein vorschriftsmäßiger Druckwert ist, wenn ein Drucksteigerungskreis zur schnellen Verstellung des Einspritzkolbens der Einspritzvorrichtung betätigt wird, und einen zweiten vorbestimmten Druckwert, der auf der Grundlage des vorschriftsmäßigen Maximaldrucks nach der Drucksteigerung zu bestimmen ist. Die Betätigungsstufe 13 enthält weiterhin einen Taktgeber, der einen Taktimpuls erzeugt, wenn der ermittelte Druckwert des Druckdetektorteils den ersten Druckwert im Betrieb des Drucksteigerungskreises überschreitet, wobei der Zähler der Taktimpulse angehalten wird, wenn der ermittelte Druckwert beim zweiten Druckwert ankommt, und die fernerhin die Zeitdauer mißt, die der ermittelte Druckwert braucht, um vom ersten Druckwert zum zweiten Druckwert überzugehen, und sie enthält weiterhin Vergleichs- und Verarbeitungseinrichtungen, die vergleichen, ob die gemessene Zeitdauer, die durch diese Takteinrichtung erhalten wird, in einem vorbestimmten zulässigen Zeitbereich liegt, oder nicht, und sie gibt das Ergebnis dieses Vergleichs ab.

Die Betriebsstufe 13 ist mit einem Betriebsartänderungsschalter 14 verbunden, um eine Meßbetriebsart und eine Voreinstellbetriebsart auszuwählen. Der Schalter ist dazu eingerichtet, mit einem Meßstartsignal versorgt zu werden, wenn die Meßbetriebsart ausgewählt ist, und bei Einstellung auf die Voreinstellbetriebsart mit dem Signal versorgt zu werden, das die vorbestimmten ersten und zweiten Druckwerte und eine vorbestimmte Zeitdauer einstellt. In diesem Falle ist es möglich, den Einstelldruckwert usw. in die Betriebsstufe 13 einzugeben, indem der Knopf 15, der eine Einstelleinrichtung bildet, entsprechend eingestellt wird.

Mit der Betriebsstufe 13 ist weiterhin ein Indikator 16 verbunden, an dem der gemessene Druckwert, die gemessene Zeitdauer, der vorgegebene Druckwert und die vorgegebene Zeitdauer angezeigt werden, und die Anzeige des Indikators 16 wird auch von einer Anzeigetafel 17, die eine Leuchtdiodenvorrichtung aufweist, angezeigt. In der Farbe unterschiedliche Leuchtdioden 19 und 20, die anzeigen, ob das verglichene und verarbeitete Ergebnis des ermittelten Drucks in der Betriebsstufe 13 normal oder nicht ist, sind mit der Betriebsstufe 13 verbunden, an die eine Alarmeinrichtung 21 angeschlossen ist, die ein Summer oder dgl. sein kann und in Betrieb gesetzt wird, wenn irgendeine Abnormität ermittelt wird. Hierdurch wird durch die Leuchtdioden 19 und 20 und die Alarmeinrichtung 21 eine Anzeigeeinrichtung 22 gebildet.

Weiterhin zeigt ein Bezugszeichen 23 in Fig. 1 einen elektrischen Stromquellenverbinder, der mit einer äußeren elektrischen Stromquelle 24 (siehe Fig. 5) verbunden ist.

Nachfolgend wird die Funktion der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 erläutert.

In einem anfänglichen Einstellungsvorgang wird die Voreinstellbetriebsart durch den Voreinstellschalter 14 ausgewählt und mittels des Einstellknopfes 15 werden der erste Druckwert P1, der zweite Druckwert P2 und die zulässige Zeitdauer TRA voreingestellt. Bei dieser Ausführungsform werden 108 kg/cm² entsprechend 80% desjenigen Drucks P1M des Kurvenpunktes M, bei dem der Drucksteigerungskreis zu arbeiten beginnt und mit 135 kg/cm² angenommen wird, als erster Druckwert P1 eingestellt, und 269 kg/cm² werden als der zweite Druckwert P2 eingestellt, entsprechend 80% des Maximaldrucks P2M nach Steigerung des Drucks, der als 336 kg/cm² angenommen wird. Die zulässige Zeitdauer TRA wird als Öldrucksteigerungszeit, wenn der Öldruckkreis normal arbeitet, eingestellt.

Anschließend nach Abschluß dieser Voreinstellungen und Umschalten des Betriebsartenschalters 14 auf die Meßbetriebsart wird die Einspritzvorrichtung in Betrieb gesetzt.

Es sei nun angenommen, daß in Fig. 6 der Betrieb der Einspritzvorrichtung am S-Punkt beginnt. Das Ausgangssignal des Druckdetektorteils 10 wird aufeinanderfolgend in die Betriebsstufe 13 übernommen, und der Druckverlauf des Öldruckkreises wird, wie mit E in Fig. 6 gezeigt, ermittelt. Wenn dann die Betriebsstufe 13 ermittelt, daß der ermittelte Druckwert den ersten Druckwert P1 beim Q-Punkt überschreitet, dann wird das Impulssignal für den Start der Zeitmessung erzeugt, und synchron damit wird eine nicht dargestellte Torschaltung geöffnet, die Taktimpulse durchläßt.

Wenn die Betriebsstufe 13 ermittelt, daß der ermittelte Druck steigt und am N-Punkt den zweiten Druckwert P2 erreicht, dann wird ein diesem entsprechendes Impulssignal erzeugt, die Torschaltung wird geschlossen und die Abgabe der Taktimpulse wird unterbrochen, wodurch die gemessene Zeit T, die auf der Grundlage der Anzahl gezählter Taktimpulse in der Zwischenzeit erhalten wurde, am Indikator 16 angezeigt wird, und gleichzeitig vergleicht die Betriebsstufe 13 die gemessene Zeitdauer T mit der zulässigen Zeit TRA. Wenn die gemessene Zeitdauer T kleiner als TRA ist, vorausgesetzt, daß der Öldruckkreis normal arbeitet, wird die Leuchtdiode 19 beispielsweise in grüner Farbe zum Leuchten gebracht.

Wenn andererseits eine Öldruckänderung auftritt, wie sie in Fig. 6 mit gestrichelter Linie gezeigt ist, wird die gemessene Zeitdauer TF bis zum Punkt NF entsprechend dem zweiten Druckwert P2M dahingehend beurteilt, daß sie die zulässige Zeitdauer TRA überschritten hat, so daß die Leuchtdiode 20 beispielsweise in roter Farbe zum Leuchten gebracht wird, und die Betriebsstufe 13 liefert ein Signal zum Erzeugen eines Alarms und betätigt die Alarmeinrichtung 21, die ein Summer oder dergleichen ist.

Entsprechend der obigen Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erwartet.

Die Vorrichtung arbeitet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren somit derart, daß der erste Druckwert und der zweite Druckwert, die zwei Punkte des Druckverlaufs angeben, und das Zeitintervall zwischen dem Überschreiten von erstem und zweitem Druckwert erfaßt werden, und das Zeitintervall wird darauf überprüft, ob es innerhalb der zulässigen Zeitdauer liegt, und das Ergebnis dieses Vergleiches wird angezeigt, so daß es möglich wird, eine Bedienperson schnell über das Auftreten einer Abnormität im Öldruckkreis zu informieren und den Betrieb der Vorrichtung sogleich anzuhalten und die notwendigen Maßnahmen zu treffen, wie beispielsweise die Wartung oder Prüfung, um das weitere Erzeugen fehlerhafter Produkte zu vermeiden.

Zusätzlich zum Beschriebenen können der erste Druckwert, der zweite Druckwert und die zulässige Zeitdauer, die richtigen Werte derselben usw. statistisch auf der Grundlage von Daten ermittelt werden, die experimentell erhalten wurden, so daß es einfach ist, einen geeigneten Wert für die verschiedenen Gießbedingungen einzustellen, um eine hochgenaue Druckregelung zu erhalten.

Die Vorrichtung als Ganzes ist, da der Druckdetektorteil 10 und die Betriebsstufe 13 usw. in dem Gehäuse 1 enthalten sind, sehr kompakt, so daß sie an vorhandenen Einspritzvorrichtungen sehr einfach angebaut werden kann, indem sie nur einfach mit dem Öldruckkreis verbunden wird.

Obgleich der erste Druckwert und der zweite Druckwert bei der obigen Ausführungsform auf 80% des Druckwertes in dem Augenblick gesetzt werden, zu welchem der Drucksteigerungskreis in Betrieb ist bzw. der Maximaldruckwert desselben erreicht wird, ist die vorliegende Erfindung doch nicht auf diese Werte beschränkt, und sie können in Übereinstimmung mit den Spritzbedingungen usw. geändert werden.

Obgleich die obige Ausführungsform derart gestaltet ist, daß sie von der vorgegebenen zulässigen Zeitdauer bei der Gelegenheit Gebrauch macht, bei der die Betriebsstufe 13 vergleicht und verarbeitet, ist die vorliegende Erfindung doch nicht hierauf beschränkt und kann einen Vergleich und eine Verarbeitung ausführen, ohne daß dabei die zulässige Zeitdauer beachtet wird.

In diesem Falle ist es auch möglich, Vergleich und Verarbeitung auszuführen, indem das Meßstartkommando entsprechend der Zeit Lage zugeführt wird, die derart vorbestimmt ist, daß die Ermittlung des Drucks zu einer zulässigen Zeit gehört haben würde, wenn der Öldruckkreis als normal angenommen wird, die durch den zweiten Druckwert P2 als vergleichsweise eingeschränkt vorzugeben ist, und als der höhere Druckwert angenommen wird, der erhalten wird, indem die erste Druckwerteinstellung höher vorgenommen wird, als der Druckwert P1 in der obigen Ausführungsform.

In der Einspritzdrucküberwachungsvorrichtung der Spritzgußmaschine, wie in Fig. 8 gezeigt, kann weiterhin vorgesehen werden, daß der zulässige Bereich des Drucks, der erhalten wird, wenn die Drucksteigerung auf den niedrigen Wert P1′ und den oberen Wert P2′ eingestellt wird und der normale oder abnorme Zustand durch Vergleichermittelt wird, ob der ermittelte Augenblicksdruck, wenn ein vorbestimmtes Triggerimpulssignal zum Meßbefehl zugeführt wird, im zulässigen Bereich liegt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Überwachen des Einspritzdrucks bei einer Spritz- oder Druckgießmaschine, bei dem der herrschende Einspritzdruck erfaßt und mit zwei unterschiedlich hoch vorbestimmten Vergleichsdrücken verglichen und ein zeitlicher Druckverlauf überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckwert (P1) als 80% des Drucks (P1M) vorgegeben ist, bei dem ein Drucksteigerungskreis der Maschine in Betrieb gesetzt wird, und der zweite Druckwert (P2) als 80% des Maximaldrucks (P2M) vorgegeben ist, der Öldruck in dem einen Einspritzzylinder betreibenden Öldruckkreis gemessen und das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten, zu denen der Öldruck in der Anstiegsphase die ersten und zweiten Druckwerte (P1, P2) erreicht, gemessen und mit einer vorbestimmten Zeitdauer verglichen und das Vergleichsergebnis angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den gemessenen Druckwerten entsprechende Analogsignale erzeugt werden, die für die weitere Verarbeitung A/D-gewandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarm erzeugt wird, wenn das Vergleichsergebnis abnorm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck nach Beginn der Drucksteigerung gemessen und mit einem einen Zulässigkeitsbereich begrenzenden Vergleichsdruck verglichen wird und das Vergleichsergebnis angezeigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit Beginn der Drucksteigerung der Öldruck aufgrund eines Vergleichsbefehlssignals gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Druckwerte in Übereinstimmung mit den Spritzbedingungen vorgegeben sind.