DE3939728A1 - Druck- und spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druck- oder Spritzgieß­ maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Qualitätssicherung von im Spritz- oder Druckgießverfahren erzeugten Teilen erfordert die Kontrolle verschiedener Betriebs­ bedingungen. Der zur Herstellung einwandfreier Teile anfänglich bestimmte Produktionsablauf muß mit zunehmender Produktions­ dauer immer wieder korrigiert werden. Häufig wechselnde Bedie­ nungsparameter, wie beispielsweise Wärmeeinfluß, Standzeit der Werkzeuge oder Produktivität beeinflussen den Gießvorgang und bestimmen damit die Qualität der Produkte.

Zur Erreichung einer reproduzierbar gleichmäßigen Qualität über große Stückzahlen hin, das heißt also, um Werkstücke ohne Ausschuß zu erhalten, die einen minimalen Grat aufweisen und voll ausgespritzt sind, bei hoher Standzeit der Gießformen, hat man bis jetzt eine möglichst große Anzahl von Parametern mit unterschiedlichen Sensoren gemessen, die über geeignete Steuereinrichtungen die beeinflußbaren Einstellgrößen im Sin­ ne einer Aufrechterhaltung bzw. einer Korrektur des gewünschten Arbeitsablaufs steuern.

Es ist evident, daß diese unterschiedlichen Sensoren möglichst jeweils gemeinsam an denselben Stellen untergebracht sein soll­ ten, um korrelative Werte zu erhalten. Dem stehen die im all­ gemeinen unterschiedlichen Ansprechzeiten entgegen, die logisch komplizierte Schalt-Regelkreise bedingen. Dazu kommt noch, daß man die Sensoren möglichst in den Formhohlraum reichend posi­ tioniert hat, womit man sowohl der Genauigkeit der Messung als auch der Steuergeschwindigkeit Rechnung tragen möchte. Sensoren, die in Kontakt mit dem Gießmaterial stehen, sind aber naturge­ mäß einem starken Verschleiß unterworfen; insbesondere werden sie durch den Kontakt mit der Metallschmelze leicht beschädigt und es leidet ihre Meßgenauigkeit. Auch bedingen die für die Zuführungen notwendigen Durchbrechungen von Formteilen Abdich­ tungsprobleme am Formhohlraum.

So beschreibt beispielsweise die DE-OS 36 36 936 Sensorkonstruk­ tionen, die sowohl als Kontakt- als auch als Temperaturfühler und evtl. auch als Druckfühler wirken, wodurch wenigstens zwei Aus­ wertekreise angesteuert werden. Diese Sensorkonstruktionen sind zwar kompakt ausgebildet; sie liegen jedoch mit ihren gemeinsamen Kontaktflächen im Formhohlraum.

In der DE-P-23 02 175 ist hingegen ein Meßelement gezeigt, das bei Veränderungen des Formspaltes in der Formtrennebene über einen Stellmotor den Dosierhub kompensierend steuert. Es werden hier zwar Positionierungen für das Meßelement außerhalb des Formhohlraumes aufgezeigt, doch kann das Meßelement erst nach der Bildung eines - wenn auch geringen - Formspaltes reagieren. Mag auch durch geeignet gewählte Impulssteuerung der Stellmotor praktisch synchron betätigt werden, so kommt die Regelung zum Zeitpunkt der Bildung eines Formspaltes bereits zu spät.

Als Alternative zu diesen im Formhohlraum oder an der Formtrenn­ ebene angebrachten Sensoren werden auch Meßeinrichtungen am Gießkolben an und/oder in der Gießkammer oder auch am Antriebs­ zylinder vorgeschlagen, wobei wie bei der EP-B-01 60 921 Druck­ sensoren an den beiden Kolbenseiten und ein Inkrementalwegmesser für die Kolbenbewegung, oder wie in der DE-C-14 58 150 eine mit dem Kolben synchron betätigte Zeitmeßeinrichtung, oder wie in der DE-C3-23 64 559 eine Druckmeßvorrichtung am Druckraum des Spritzzylinders und eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung für die Einspritzschnecke vorgesehen sein können. Diesen Vorschlägen ist gemeinsam, daß über einen Regelkreis die von den Meßelementen gelieferten Ist-Werte laufend mit Sollwerten, die der gewünschten Qualitätsnorm entsprechen, verglichen und kompensierende Einstel­ lungen vorgenommen werden. Stehen zwar die Vorgänge im Formhohl­ raum und am bzw. im Druckzylinder in wechselseitiger Beziehung, was besonders für die Zeitpunkte des Übergangs zwischen Vorfüll- und Formfüllphase bzw. Formfüll- und Nachdruckphase anschaulich ist, so sind trotzdem Meßwertgeber, die allein Werte am bzw. im Gießzylinder und/oder Gießkolben übermitteln, nicht in der Lage, Veränderungen in oder an Formeinsätzen festzustellen, die vor allem nach oftmaligen Lastwechseln eintreten und damit deren Lebensdauer bestimmen. Auch reicht die Meßgenauigkeit oft nicht aus.

Es wäre demzufolge wünschenswert, wenn Meßdaten, die direkt die Verhältnisse während des Druckgußvorganges in und an dem Form­ hohlraum, d. h. auch an den Formeinsätzen, wiedergeben, zur Rege­ lung des Druckverfahrens herangezogen werden könnten, ohne daß die Sensoren durch die Schmelze beschädigt werden, und daß gleichzeitig diese Meßdaten verlaufsspezifisch relevant sind, so daß in jedem Zeitpunkt des Verfahrens auf unterschiedlichste Veränderungen korrigierend reagiert und auf diese Weise eine über lange Produktionszeiträume gleichbleibende Qualität der Produkte gewährleistet werden kann.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, gleichbleibende Qualität über längere Produktionsphasen, damit höhere Produk­ tivität und längere Standzeiten der Formeinsätze zu garantieren. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1. Dadurch, daß die Druckmeßeinrichtung aus­ schließlich über die Gießform, und nicht mehr unmittelbar über den Formhohlraum, in Druckübertragungskontakt mit den im Form­ hohlraum auftretenden Drücken steht, ist sie nicht mehr der zer­ störenden Wirkung der Schmelze ausgesetzt; dadurch daß der Druckübertragungskontakt mit der Formtrennebene durch Anordnung direkt an der Form vorgesehen ist, sind genauere Messungen und eine raschere Regelung möglich.

Wird sowohl dem Formhohlraum als auch der Formtrennebene eine erfindungsgemäße Druckmeßeinrichtung zugeordnet, so stehen zur Kontrolle des Druckgießvorganges sowohl dem Druck im Formhohl­ raum charakterisierende Signale als auch solche, die die Schließkraft bestimmen, zur Verfügung.

Die Druckmeßeinrichtungen werden bevorzugt als piezoelektrische Hochtemperatur-Meßwandler ausgebildet sein, die vor allem bei dynamischen Prozessen besonders vorteilhaft eingesetzt werden.

Besonders relevante Signale wird die Druckmeßeinrichtung lie­ fern, wenn sie in einem Formeinsatz angeordnet ist (und wegen der Zuleitungen bevorzugt am stationären Formeinsatz), da sie dadurch dem Formhohlraum näher ist. Doch kann es sich als vorteilhaft erweisen, sie an einer Formhälfte anzubringen, da die Formein­ sätze einem erhöten Verschleiß unterworfen sind und öfters ausgetauscht bzw. nachkontrolliert werden müssen. Damit würde ein neuerliches Einsetzen und Einstellen der Druckmeßeinrichtungen entfallen, auch könnte der Druckgießvorgang für die neuen bzw. aufgearbeiteten Formeinsätze den vorhandenen Soll-Werten ange­ paßt werden. Dazu ist, wie in den Merkmalen des Anspruches 9 beschrieben, ein Regelkreis vorgesehen, der die von der Druck­ meßeinrichtung übermittelten Ist-Werte laufend mit gespeicherten Soll-Werten vergleicht und über entsprechende Auswerteeinrichtun­ gen den Einpreßdruck für das Gießmaterial und/oder die Schließkraft an der Gießform bestimmt.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Druckgießmaschinen beispielhaft beschrieben, wobei diese Be­ schreibung analog auch für Spritzgießmaschinen zu verstehen ist. Es zeigt

Fig. 1 alle zur Erläuterung der Funktion wesentlichen Teile einer Druckgießmaschine;

Fig. 2 ein Arbeitsdiagramm, d. h. den Druck innerhalb des Formhohlraumes in Abhängigkeit von der Zeit;

Fig. 3 den Signalverlauf an einem Schließkraftsensor;

Fig. 4 die Anordnung von Drucksensor und Referenz-Metalldruck­ sensor an einem Formeinsatz;

Fig. 5 die Gegenüberstellung der Signalverläufe der in Fig. 4 dargestellten Meßeinrichtungen;

Fig. 6 ein Block-Schaltbild eines Regelkreises für eine der Fig. 1 entsprechende Druckgießmaschine und

Fig. 6a die Darstellung einer DDC-Regelung entsprechend Fig. 6.

In Fig. 1 sind schematisch die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Druckgießmaschine gezeigt. Das in den Gießzylinder 1 eingebrachte flüssige Metall wird mit dem Gießkolben 2 über einen Anschnitt 3 in den Formhohlraum 4 eingeschossen. Dieser Formhohlraum 4 ist durch entsprechende Aussparungen zweier Form­ einsätze 5 ausgebildet, die ihrerseits wieder in Formrahmen 6 sitzen und gemeinsam mit diesen die beiden Formhälften bilden. Diese Formrahmen 6 werden an einem an der Maschine befindlichen Schild 7 festgeklammert. Ein Formrahmen 6a ist stationär am Schild 7 verankert, während der andere Formrahmen 6b über mecha­ nische oder hydraulische Antriebsmittel entlang von Säulen S führbar ist. Die beiden Formeinsätze 5 haben bei Formschluß in ihrer gemeinsamen Formtrennebene 8 plane Auflagen (vgl. hierzu die Erläuterungen an Hand von Fig. 4) und begrenzen den den Formling bildenden Formhohlraum 4.

Die Formeinsätze 5 haben eine begrenzte Lebensdauer von ca. 100 000 Lastwechseln, die ihre Ursache vor allem in der starken Temperaturdrift zwischen Druckgießteilen und Metallschmelze, und den daraus resultierenden Wärmespannungen haben. Formenrisse sind sowohl darauf als auch auf übermäßige Schließkräfte zurückzu­ führen.

Es werden im allgemeinen zwei Formeinsätze vorzusehen sein, die in entsprechenden Aussparungen der Formrahmen sitzen, schon allein um diese verschleißanfälligen Bauteile leicht auswech­ seln zu können. Aber natürlich ist ebenso, beispielsweise bei einseitig ausgebildeten Formlingen, nur ein einziger Formeinsatz in seinem Formrahmen möglich, der dann an die andere Formhälfte gepreßt wird und mit dieser die Formtrennebene bildet.

Aus dem in der Fig. 2 dargestellten Arbeitsdiagramm, das den Druck im Formhohlraum in Abhängigkeit von der Zeit zeigt, sind die einzelnen Phasen des Druckgießverfahrens erkennbar. In der ersten Phase, der sogenannten Vorfüllphase, wird das flüssige Metall bis in den Bereich des Anschnittes 3 geführt. Das Ende der Vorfüllphase ist durch den Punkt V im Arbeitsdiagramm bestimmt. Daran schließt sich die zweite Phase an, bei der das Metall mit erhöhter Geschwindigkeit des Kolbens 2 in die Form gespritzt wird, bis der ganze Formhohlraum 4 ausgefüllt ist, so daß nur noch die engen Entlüftungskanäle 9 frei bleiben. Der Punkt F im Arbeitsdiagramm bezeichnet das Ende der Füllphase. An dieser Stelle wird ein erhöhter Gegendruck der Schmelze wirksam. Die Schmelze kühlt im Inneren der Form, deren Temperatur um ca. 300° bis 400°C unter dem Erstarrungsintervall der Schmelze liegt, rasch ab; das bedeutet, daß in einer dritten Phase, der soge­ nannten Nachdruckphase, um den durch die Abkühlung verursachten Volumenverlust zu kompensieren, der Kolben unter weiterhin erhöhtem Druck gehalten werden muß. Damit wird das flüssige Metall in Form unter hohem Druck verdichtet. Das Ende dieses Verdichtungsvorgangs entspricht dem Punkt N im Arbeitsdiagramm. Ein diesem Diagramm entsprechendes Druckmeßsignal kann beispiels­ weise aus dem Drucksensor 11 erhalten werden, da dieser mit dem Formhohlraum über die Wandungen des die Formhälfte (mit) bilden­ den Einsatzes 5a in Druckübertragungskontakt steht, ohne dabei der aggressiven Metallschmelze ausgesetzt zu sein. Daraus ergibt sich nicht nur eine erhöhte Lebensdauer, sondern es ist auch möglich, an Hand des Verlaufes der Kurve nach dem Punkte N, in dem der Druck mit dem Erkalten des Metalles auch wieder leicht abnimmt, auf den Fortschritt des Erstarrungsvorganges zu schlie­ ßen und allenfalls über eine Kühlmittelregelung den letzteren zu beeinflussen.

Während der obenerwähnten drei Phasen müssen die Formeinsätze 5 an ihrer gemeinsamen Formtrennebene 8 mit einer Schließkraft so aneinander gedrückt gehalten werden, daß es zu keinem sogenann­ ten "Formatmen" kommt, auch nicht während der bei hohem Druck vor sich gehenden Nachdruckphase.

In Fig. 3 sind die Druckverhältnisse an der Formtrennebene 8 während des Druckgießvorganges gezeigt. Die beiden Formeinsätze 5 werden mit voller Schließkraft VS gegeneinander gedrückt. Wäh­ rend der ersten Phase, während der das Metall langsam bis in den Bereich des Anschnitts 3 geführt wird, bleibt diese Kraft prak­ tisch unverändert. Während der Füllphase wirkt die Einpreßkraft für den Formhohlraum reduzierend auf die Schließkraft, zum Ende der Füllphase steht nur mehr eine reduzierte Schließkraft RS zur Verfügung, die bis zum Ende der Verdichtung auf einen Wert von MS absinkt, wobei der von der Druckspitze der Nachdruckphase be­ stimmte, niedrigste Schließkraftwert die notwendige Einpreß­ kraftreserve ER darstellt. Solange diese Einpreßkraftreserve ER größer als Null ist, kommt es zu keiner Trennung der Formein­ sätze 5 an der Formtrennebene 8, und es wird das gefürchtete "Formatmen" vermieden werden können. Die Produkte werden damit praktisch gratfrei und daher qualitativ hochstehend sein.

Dazu werden, wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, Drucksensoren 10 und 11 in die Formeinsätze 5 eingebracht, bevorzugt an dem sta­ tionären Formeinsatz 5a, wobei keine direkte Verbindung zum Form­ hohlraum 4 bzw. dem darin befindlichen Metall besteht. Diese Drucksensoren 10 und 11 sind vorzugsweise Hochtemperatur-Quarz­ kristall-Längsmeß-Sensoren, deren Betriebstemperatur in einem Bereich von 0° bis 250°, vorzugsweise jedoch bis zu 450°C liegt. Sie werden mit der geforderten Vorspannung in die Formeinsätze 5 eingesetzt und ermöglichen die Kraftmessung im Inneren der Form­ einsätze 5. Dabei kommen zwei Arten von Kräften zum Tragen: zum einen der Schließdruck, der aus Fig. 3 zu ersehen ist, und zum anderen der Druck, der vom Formhohlraum 4 aus von der Metall­ schmelze ausgeübt wird. Da die Sensoren 10 und 11 vor allem in der Längsrichtung messen, sind zwei Drucksensoren 10 und 11 vorgesehen, wobei der eine Drucksensor 10 der Formtrennebene 8 und der zweite Drucksensor dem Formhohlraum 4 zugeordnet ist und die jeweils herrschenden Druckbedingungen wiedergibt.

Der Drucksensor 10 wird dabei vorzugsweise, wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, im stationären Formeinsatz 5a an der dem Formhohl­ raum 4 abgewandten Seite des Gießzylinders 1 liegen, wodurch die erhaltenen Meßwerte eindeutig dem an der Formtrennebene 8 herr­ schenden Schließdruck zuzuordnen sind. Das Diagramm der Fig. 3 entspricht dem Signalverlauf des Ausgangssignals dieses Sensors 10. Dabei ist zu beachten, daß der Kurvenabschnitt VS-MS im all­ gemeinen die Umkehrung des Signalverlaufes aus dem Sensor 11 sein wird, da der dort gemessene Druck dem maximalen Schließdruck VS ja entgegensteht. Dies bedeutet, daß die Druckmeßeinrichtung auch nur einen einzigen Sensor umfassen kann, und an diesen Sensor (z. B. 10) sowohl der Regelkreis für die Schließkraft als auch derjenige für den Einpreßdruck angeschlossen bzw. an­ schließbar ist. Dies kann im Prinzip analog zu den später be­ sprochenen Ausführungsformen solcher Regelungen gemäß den Fig. 6 und 6a erfolgen.

Will man aber gesonderte Sensoren für jeden der beiden oben besprochenen Signalverläufe, so erweist sich eine Positionierung des Drucksensors 11 in einem dem mittleren Sektor des Formhohl­ raums 4 zugeordneten Bereich des Formeinsatzes 5a als günstig, wo auch noch überdies der Formhohlraum eine gegen den Sensor 11 gerichtete Auswölbung (ausgehend von der Trennebene 8) besitzt und damit der Sensor 11 vom Formhohlraum nur durch eine relativ dünne Wandung getrennt ist, was der Genauigkeit der Messung för­ derlich ist.

Die Drucksensoren 10 und 11 werden in entsprechenden abgedichte­ ten Bohrungen im Formeinsatz 5 eingesetzt und sind - wie in Fig. 1 angedeutet - mit jeweils einem Steckeranschluß 37 in passende Steckkupplungen 36 einzustecken, die am Formrahmen 6 an der Kon­ taktfläche mit dem Formeinsatz 5 ausgebildet sind. Für die Auf­ nahme der Leitungen sind Bohrungen 38 durch den Formrahmen 6 vor­ gesehen. Auf diese Weise sind die besonders verschleißanfälligen Formeinsätze 5 leicht austauschbar, ob gleichzeitig auch die Druckmeßeinrichtung 10 bzw. 11 ausgetauscht wird oder nicht. Die in den Formrahmen 6 vorgesehenen Steckkupplungen 36 und Leitungs­ bohrungen 38 stehen so auch für andere, eventuell vorzusehende Sensoren zur Verfügung. Der Formrahmen 6 kann dann in Art einer Adapterplatte, gegebenenfalls auch für unterschiedliche Formen innerhalb verschiedener, aber gleich dimensionierter Einsätze benutzt werden.

Daß diese Drucksensoren 10 und 11, die eine rein indirekte Druckmessung durchführen, in ähnlicher Weise zur Steuerung des Verfahrens herangezogen werden können wie konventionell mit dem Formhohlraum bzw. mit der Formtrennebene direkt in Kontakt ste­ hende Sensoren, ist aus den Fig. 6 und 6a zu entnehmen.

Fig. 4 zeigt den zwischen zwei Formeinsätzen 5c, 5d ausgebildeten Formhohlraum 4a, der vom Metall ausgefüllt ist. Ein für die indirekte Druckmessung vorgesehener Drucksensor 11a im Form­ einsatz 5c ist dem Formhohlraum 4a zugeordnet, während ein Me­ talldrucksensor 12 direkt mit dem Formhohlraum 4a in Kontakt ist. Die von den beiden Meßstellen, dem Drucksensor 11a einerseits und dem Metalldrucksensor 12, der als Referenz dient, anderseits, erhaltenen Signalverläufe sind in Fig. 5 dargestellt. Dabei zeigt die Kurve DMD den Signalverlauf des Drucksensors 11a und die Kurve RDS den Signalverlauf der Referenz-Metalldrucksensors 12. Pfeil 13 entspricht der Füllphase, Pfeil 14 der Nachdruckphase. Die beiden Signalverläufe DMD und RDS sind einander analog, d. h., daß die indirekte Messung über den Drucksensor 11a den Druck­ gießvorgang exakt und eindeutig wiedergibt. Selbstverständlich wäre es in der in Fig. 4 dargestellten Weise möglich, dem Druck­ sensor 11a mit Hilfe des Referenz-Metalldrucksensors 12 ein­ deutige Werte zuzuordnen, doch sind die absoluten Werte für die Produktion nicht notwendig. Es genügt, den Signalverlauf DMD eines den Qualitätsanforderungen entsprechenden Produkts als Soll-Referenzkurve für die nachfolgenden Lastwechsel zu nehmen, und über den Regelkreis die Ist-Kurven, die jeweils vom Drucksen­ sor 11 erhalten werden, dieser Soll-Kurve anzugleichen. Dient die in der Fig. 5 gezeigte Signalverlaufskurve DMD der Steuerung des Druckes im Formhohlraum 4, womit Füllgeschwindigkeit, Fülldruck, Nachdruck und Metall-Verdichtung kontrolliert werden, so wird über den ersten Drucksensor 10 die Schließkraft überwacht. Der Referenz-Drucksensor 12 mag lediglich zur Kalibrierung eingesetzt werden, worauf er gegebenenfalls wieder entfernt und die zugehö­ rige Öffnung durch einen Stopfen verschlossen wird.

Die Formsätze 5 haben nur eine bestimmte Lebensdauer, die ca. 100 000 Lastwechseln entspricht; sie müssen dann, da sie z. B. Wärmerisse aufweisen, ausgetauscht oder, um wiederverwendet werden zu können, beispielsweise sandstrahlpoliert werden. Sind Wärme- oder auch Spannungsrisse in den Formeinsätzen vorhanden, so macht sich das in der Schließkraft-Anstiegsflanke SAF, wie sie aus Fig. 3 zu erkennen ist, bemerkbar, da sie sich als em­ pfindlicher Indikator für Veränderungen an der Form erweist. Selbst Risse, die in den Formrahmen 6 auftreten, sind auf diese Weise detektierbar. Um automatisch mit dem Einschieben des Ein­ satzes 5c gleich auch die elektrische Verbindung nach außen her­ zustellen, ist vorteilhaft jeweils eine Steckverbindung 45 vorge­ sehen, wobei im hier gezeigten Beispiel der Einsatz 5c mit Steckern 46, der Formrahmen 6a mit Steckkupplungen 47 ausgerüstet ist, doch kann selbstverständlich diese Anordnung auch umgekehrt sein. Die Leitungen von den Kupplungen 47 sind dann durch Bohrun­ gen 48 des Schildes 7 hindurchgeführt.

In Fig. 4 fluchten die Teile 5c, 5d, 6a und 6b mit der Formtrenn­ ebene. Dies ist aber nicht erforderlich, vielmehr ist es sogar bevorzugt, wenn wenigstens der die Sensoren 11a, 12 tragende Einsatz 5c geringfügig über die Trennebene 8 hinausragt, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Vorzugsweise ist dies bei beiden Einsätzen 5c, 5d der Fall. Auf diese Weise wird nämlich der spezifische, allen­ falls durch den Sensor 11 (Fig. 1) meßbare Schließdruck wegen der Verringerung der Druckfläche vergrößert.

Es ist also möglich, mit Hilfe dieser beiden Drucksensoren 10 und 11 (Fig. 1), wobei der erste Drucksensor 10 die Schließkraft und der zweite Drucksensor 11 den Druck im Formhohlraum 4 mißt, eine automatische Qualitätssicherung vorzunehmen, und zwar indirekt, ohne Verschleiß infolge des Kontakts mit dem flüssigen Metall. Gleichzeitig kann auf diese Weise die Produktivität gesteigert werden, da Veränderungen an den Formeinsätzen bzw. Formrahmen sofort erkannt werden können, und ihrem Einfluß auf den Druck­ gießvorgang gegengesteuert werden kann.

Das Block-Schaltbild der Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Regelung für einen Druckgießvorgang, die zwei Regelkreise 34 bzw. 35 be­ inhaltet. Er ist im wesentlichen einem bereits in der US-PS 47 08 620 geoffenbarten Regelkreis entsprechend ausgebildet. Ist dort die Regelgröße durch die Gießleistung definiert, so definieren hier der Druck im Formhohlraum einerseits und der Schließdruck andererseits zwei Regelgrößen. Die von dem Drucksensor 11 in analoger Form abgegebenen Ausgangssignale werden gegebenenfalls über einen Zerhacker 15 (Analog/Digital-Wandler) der Komparator­ stufe 16 zugeführt, die diese Ausgangssignale mit den aus dem Signalspeicher 17, der die Sollkurven mit den zugehörigen oberen und unteren Grenzformen gespeichert hat, gelieferten Werten ver­ gleicht. Die Komparatorstufe 16 vergleicht also die Ist-Signale mit den Signalen der Sollkurve. Im Falle eines Über- bzw. Un­ terschreitens der oberen bzw. der unteren Grenzform der Soll- Signalverlaufskurve - während der Füllphase - wird der Einpreß­ druck entweder zu vermindern oder zu erhöhen sein. Dazu wird über eine Schwellwertstufe 31 nach der über einen Elektromagneten 18 erfolgten Aktivierung eines Auslaßventils 19 eine Auslaßleitung 20 aus dem Gießzylinder 1 geöffnet, die mit einem Niederdruckbe­ hälter 21 verbunden ist, wobei ein Drosselventil 22 vorzusehen ist, dessen Querschnittseinstellung über das Ausgangssignal der Schwellwertstufe 31 erfolgt.

Nach Beendigung der Füllphase muß der Gießkolben 2 mit stark erhöhtem Druck geführt werden. Dazu ist ein Hochdruckbehälter 23 vorgesehen, der den nötigen Einpreßdruck während der Nachdruck­ phase zur Verfügung stellt. Auch dieser Druck kann, wie oben be­ schrieben, über das ein Drosselventil 24 ansteuernde Ausgangssig­ nal der dem Komparator 16 nachgeschalteten Schwellwertstufe 31 korrigiert werden.

Kann über die vom zweiten Drucksensor 11 abgegebenen Signale der Einpreßdruck so geregelt werden, daß er jederzeit dem Druckver­ lauf der Soll-Kurve entspricht, so dienen die vom ersten Druck­ sensor 10 übermittelten Signale einerseits der Kontrolle der Schließkraft und damit der Aufrechterhaltung einer bestimmten Einpreßkraftreserve ER und andererseits der Kontrolle des Ver­ schleißes von Formeinsätzen 5 und Formrahmen 6.

Auch hier wird eine der Fig. 3 entsprechende Soll-Kurve, die in einem Speicher 25 zur Verfügung steht, laufend mit den gegebe­ nenfalls über einen Analog/Digital-Wandler 15′ geführten Aus­ gangssignalen des der Formtrennebene 8 zugeordneten Drucksensors 10 in einem Komparatur 26 verglichen und einer Schwellwertstufe 32 zugeführt. Die beweglichen Gießformteile werden im allgemei­ nen über eine Kolbenzylinderanordnung 27 betätigt. Sollte die Einpreßkraftreserve ER (Fig. 3) unter einen vorgegebenen Soll­ wert sinken, so kann über ein Regulierventil 28, dessen Quer­ schnitt über einen Stellmotor 29 gesteuert wird, die Schließ­ kraft erhöht werden.

Für die Kontrolle der Gießformqualität sind die der Schließ­ kraftanstiegsflanke SAF (Fig. 3) zugehörigen Signale des Druck­ sensors 10 von Interesse. Sollte es zu einer Abweichung au­ ßerhalb bestimmter Toleranzen von der Soll-Kurve kommen, so weist das auf Verschleißerscheinungen an den Gießformteilen hin, die sich vor allem in Form von Rissen (wärme- oder ermüdungsbedingt) manifestieren. Da es in einem solchen Fall erwünscht sein wird, die Formsätze 5 bzw. auch - was allerdings weniger oft der Fall sein wird - die Formrahmenteile 6 auszutauschen, wird das ent­ sprechende Ausgangssignal der Komparatorstufe 26 über die Schwellwertstufe 32 eine Signaleinrichtung 30 auslösen, damit - nach Abschluß des laufenden Gießvorganges - die Maschine gestoppt werden kann.

Selbstverständlich können die beiden Speicher 17 und 25 auch durch einen einzigen Speicher ersetzt werden. Dabei werden bei­ spielsweise den von den beiden Drucksensoren 10 und 11 über­ mittelten Signalen verschiedene Trägerfrequenzen zugeordnet. Die Empfangseinrichtung weist dann die entsprechenden Trennfilter auf. Das wird sich insbesondere dann als vorteilhaft erweisen, wenn die Drucksensoren über Sendeeinrichtungen verfügen, womit die in Fig. 1 und Fig. 6 dargestellten Leitungen zu den Druck­ sensoren wegfallen.

Die Alarmanzeige kann als akustischer und/oder optischer Signal­ geber ausgebildet sein.

Wahrscheinlich wird es von Interesse sein, die Soll-Kurven und die zugehörigen Ist-Werte auf einem Bildschirm darzustellen. Dazu kann ein geeigneter Speichermodul vorgesehen sein, der die Soll- Kurven gespeichert enthält. Die Meßsignale der Drucksensoren 10 bzw. 11 werden dann - über einen Koordinatenumformer und eine angeschlossene Rechenstufe - dem Bildschirmgerät zugeführt.

Die oben dargestellte Möglichkeit der Regelung eines Druckgieß­ vorgangs umfaßt zwei in sich abgeschlossene Regelkreise 34 bzw. 35, die die Meßsignale der beiden Drucksensoren 10 und 11, die Berechnungsvorgänge und die Steuerfunktionen beinhaltet. Da die von den beiden Drucksensoren 10 und 11 übermittelten Signale nicht voneinander unabhängig sind, ist es denkbar, nur einen ein­ zigen Drucksensor, und zwar vorzugsweise den Drucksensor 11, der dem Formhohlraum zugeordnet ist, als Signalgeber einzusetzen. Man könnte dann den dem Drucksensor 10 zugehörigen Regelkreis 35 mit dem Regelkreis 34 kombinieren.

Vorteilhafterweise könnte eine Regelung in Form einer DDC-Re­ gelung (Direct Digital Control) geschehen, wie das in Fig. 6a angedeutet ist.

Dabei sind die beiden Regelkreise 34, 35 direkt mit einem Digi­ talrechner 39 verbunden. Die Signale der beiden Drucksensoren 10 und 11 werden über Multiplexer 40 und Analog/Digital-Wandler 41 in den Rechner 39 eingelesen. Entsprechendes geschieht am Aus­ gang, wo die berechneten Signale periodisch durch den Digital/ Analog-Wandler 42 im Multiplexverfahren über Ausgabe-Verteiler 43 an die entsprechenden Stellglieder ausgegeben werden. Der Rechner kann für die unterschiedlichsten Aufgaben programmiert werden, d. h. er könnte neben der Bearbeitung von konventionellen Regelkreisfunktionen auch Zusatzaufgaben, wie beispielsweise Alarmmeldungen oder Dokumentation erfüllen. Wird anstelle der beiden Drucksensoren 10 und 11 nur ein einziger Drucksensor (vorzugsweise 11, eventuell aber auch 10) verwendet, so kann auf den Multiplexer 40 verzichtet werden.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der DDC-Regelung kann parallel ein analog arbeitender Regler 44 geschaltet sein, der beispiels­ weise bei Rechnerausfall zum Tragen kommt. Dabei wird die Leitung des Stellsignals vom Ausgabeverteiler 43 auf den Regelausgang umgelegt (in Fig. 6a strichliert angedeutet).

Weitere Verfeinerungen der Prozeßregelung durch zusätzliche Stellgrößen (ähnlich der US-PS 47 08 620), wie beispielsweise Druckregelung auch an der gegen den Gießzylinder liegenden Seite des Antriebskolbens, sind mit den oben beschriebenen Regelungen kombinierbar.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich; beispielsweise kann der beschriebene Sensor, auf Grund seiner Fähigkeit, die Dehnungsspannungen der Form zu erfassen, auch die­ jenigen messen, die aus den Temperaturdifferenzen bei der Ab­ kühlung der Form resultieren, um so die Kühlung am Ende des Einspritzvorganges zu regeln. Ebenso ist es möglich, im Falle der Anordnung eines Nachverdichterkolbens, etwa der Art, wie sie in der US-PS 21 81 157 beschrieben ist, den Druck dieses Kolbens zu überwachen und allenfalls zu regeln.

Claims (16)

1. Druck- oder Spritzgießmaschine mit einem den Ein­ preßdruck beim Füllen des Formhohlraums einer Gießform, die wenigstens zwei in einer gemeinsamen Formtrennebene (8) einan­ der unter dem Einfluß einer auf sie wirkenden Schließkraft plan berührende, den Formhohlraum (4) einschließende Formhälf­ ten aufweist, steuernden Antrieb einer Fördereinrichtung für das Gießmaterial, dessen pro Zeiteinheit in den Formhohlraum (4) gepreßte Menge von der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung abhängt, mit wenigstens einer Druckmeßeinrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) ausschließ­ lich über die Gießform (5, 6) in Druckübertragungskontakt mit dem Formhohlraum (4) und/oder an der Gießform (5, 6) in Druck­ übertragungskontakt mit der Formtrennebene (8) steht.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Formhälften zweiteilig ausgebil­ det ist, wobei ein den Formhohlraum (4) umgebender, die Druck­ meßeinrichtung (10; 11) tragender und vorzugsweise auswechsel­ barer Formeinsatz (5) in einem Formrahmen (6) angeordnet ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) an der Kontaktfläche zwischen Formeinsatz (5) und Formrahmen (6) angeordnet ist.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Formeinsatz (5) und Formrahmen (6) zur Sicherung einer elektrisch leitenden Verbindung wenigstens ein Stecker (46) sowie eine Steckkupplung (47) vorgesehen ist, wovon der eine Teil (46) am Formeinsatz (5), der andere (47) am Form­ rahmen (6) angeordnet ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) ein piezo­ elektrischer Hochtemperatur-Meßwandler ist, dessen Betriebstem­ peratur in einem Bereich von 0° bis mindestens 250°C, vorzugswei­ se bis 450°C, liegt.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) mit der stationären Formhälfte (6a) verbunden ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Vertikalebene liegende Druck­ meßeinrichtung (10; 11) - vorzugsweise auf den Formhohlraum (4) hin gerichtet - in einer Höhe angeordnet ist, in der entweder der Formhohlraum (4) eine gegen die Druckmeßeinrichtung (10; 11) ge­ kehrte Ausbauchung besitzt und/oder die Mitte des Formhohlraumes (4) gegenüberliegt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) in einem Bereich - vorzugsweise auf die Formtrennebene (8) hin gerichtet - angeordnet ist, der - gesehen in der Verbindungslinie von der Druckmeßeinrichtung (10; 11) zur Formtrennebene (8) - von jeg­ lichem Formhohlraum (4) frei ist, vorzugsweise an der dem Form­ hohlraum (4) abgewandten Seite der Gießzylinderausnehmung in der Formhälfte liegt.

9. Maschine nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (10; 11) je einen Sensor (10 bzw. 11) aufweist, wovon der eine an der in Anspruch 7 genannten Stelle, der andere an derjenigen nach Anspruch 8 liegt.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit wenigstens einem Entlüftungskanal (9) in wenigstens einer Form­ hälfte, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrierung der Druck­ meßeinrichtung (11) ein, insbesondere entfernbarer Referenz- Drucksensor (12) in direktem Kontakt mit dem Formhohlraum (4) - vorzugsweise in den Entlüftungskanälen (9) benachbarten Bereich - angeordnet ist.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Komparatorstufe (16; 26) zum Vergleich eines dem Ausgangssignal-Ist-Wertes der Druckmeßein­ richtung (10; 11) mit einem - vorzugsweise über einen Speicher (17; 25) zur Verfügung stehenden - Soll-Wert vorgesehen ist.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgange der Komparatorstufe (16; 26) eine Auswerte­ einrichtung (X; Y) angeschlossen ist, die zur Regelung des Ein­ preßdrucks und/oder der Schließkraft - und gegebenenfalls zum Auslösen eines Alarmsignals (30) - vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal der Druckmeßeinrichtung (10, 11) vorzugsweise je einem Regelkreis für den Einpreßdruck und einem Regelkreis für die Schließkraft zuführbar ist.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (X; Y) wenigstens einen Schwell­ wertgeber (31; 32) aufweist.

14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (X; Y) wenigstens einen einem Druckakkumulator (21; 23; 33) zugeordneten Druckregler (22; 24; 28) aufweist.

15. Maschine nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Komparatorstufe (16; 26) eine Anzeigeein­ richtung, die vorzugsweise wenigstens ein Bildschirmgerät auf­ weist, zugeordnet ist.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte digitale Regelung (DDC-Rege­ lung) vorgesehen ist.