DE4002398C2

DE4002398C2 - Vorrichtung zum Steuern der Einregelung der Gießbedingungen einer Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE4002398C2
Application number: DE4002398A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kumazaki
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1990-01-27
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-01-28
Also published as: JPH0681697B2; JPH02204018A; US5088911A; DE4002398A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Einregelung der Gießbedingungen einer Spritzgießmaschine vom Beginn eines Spritzgießbetriebes bis zu der Zeit, zu der ein stabiler Gießbetrieb möglich wird.

Bisher hat man die Einregelungszeit als nutzloses Intervall angesehen, das für das Erreichen einer stabilen Betriebsbedingung erforderlich ist, d.i. ein Intervall, in welchem zufriedenstellende Gegenstände nicht hergestellt werden können. In dem Einregelungsintervall ist es Praxis gewesen, Spritzgießoperationen mit mehreren zehn Injektionen auszuführen, und zwar mit konstanten Gießbedingungen einschließlich solchen Injektionsdrücken und Injektionsgeschwindigkeiten, durch die die Metallform nicht beschädigt wird, oder es hat die Bedienungsperson die Gießbedingungen von Hand geändert, indem sie die Injektionsdrücke und Injektionsgeschwindigkeiten nach Gefühl und Übung verändert hat. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 189 131 aus dem Jahre 1987 ist ein Verfahren zur schrittweisen Änderung der Gießbedingungen von der Anfangsbedingung aus bis zu einer stabilen Bedingung durch Änderung der Gießbedingung für jede Injektion um einen Wert entsprechend einem Quotienten offenbart, der durch Division der Differenz zwischen den Werten der Anfangs-Gießbedingung und der stabilen Gießbedingung durch die Anzahl von Injektionen erhalten worden ist.

Wenn, wie oben beschrieben, die Gießbedingungen während des Einregelungszeitraumes konstant gemacht werden, ist es unmöglich gewesen, die optimalen Gießbedingungen zu bestimmen, die erforderlich sind, um zufriedenstellende Produkte zu gießen, weil es notwendig ist, einen Bruch der Metallform zu vermeiden, der während der Einregelungszeit zu fehlerhaften Produkten führen würde. Wenn die Bedienungsperson die Gießbedingungen nach seinem Gefühl ändert, können während der Einregelungszeit gute Produkte erhalten werden. Jedoch ist dieses Verfahren störanfällig. Ferner ist das in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 189 131 aus dem Jahre 1987 beschriebene Verfahren nicht zufriedenstellend, und es erfordert viele Injektionen, durch die nicht zufriedenstellende Produkte erzeugt werden.

DE 36 08 973 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern der Verdichtungsphase beim Spritzgießen thermoplastischer Formmassen, bei welcher die Anfangsphase einer Gießfertigung insbesondere unter Berücksichtigung des Temperaturdruck- und Volumenverhaltens des Kunststoffes beeinflußt wird. Dabei wird die Verdichtungsphase beim Spritzgießen thermoplastischer Kunststoffe gesteuert, um einen Verdichtungsdruck auf die Formmasse auszuüben und bei gleichzeitiger Abkühlung der Formmasse so zu steuern, daß das spezifische Volumen der Formmasse unverändert bleibt.

DE 37 10 605 A1 offenbart eine Steueranlage für eine Spritzgießmaschine, bei welcher bei Beginn eines neuen Spritzgießens nach einem Wechsel der Metallform durch eine Bedienungsperson der in einem Speicher jeder Einheit mit gleichem Namen oder mit gleicher Nummer gespeicherten Gießbedingungen auf eine Steuervorrichtung der Peripherieeinheiten (Entladeeinheit, Rohmaterialzuführsystem, Metallform-Temperaturregler u. dgl.) übertragen werden, so daß sich alle Bedingungen, die zu der neuen Gießoperation passen, ändern.

Der Erfinder hat eingehende Untersuchungen bezgl. eines Einregelungsverfahrens durchgeführt, das in der Lage ist, einwandfreie Produkte so schnell wie möglich zu erzeugen, ohne daß es erforderlich ist, sich auf das Gefühl oder die Übung der Bedienungsperson zu verlassen, und er hat festgestellt, daß die Gießbedingungen, die den Erhalt einwandfreier Produkte während der Einregelungszeit ermöglichen, abhängig sind von der Temperatur der Metallform, von der Harz-Temperatur bzw. der Temperatur eines Teiles eines Heizzylinders unmittelbar unterhalb eines Rohmaterial zuführenden Trichters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher während der Einregelungszeit die Gießbedingungen automatisch und genau geändert werden, bis eine stabile Gießbedingung erreicht ist um die Einregelung der Gießbedingungen zu erleichtern und somit die Anzahl wertloser Injektionen während der Einregelungszeit soweit wie möglich herabzusetzen und damit den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Vorrichtung zum Steuern der Einregelung der Gießbedingungen einer Spritzgießmaschine vom Beginn eines Spritzgießbetriebes bis zu der Zeit, zu der ein stabiler Gießbetrieb möglich wird, mit einer Temperatur-Einstellvorrichtung für eine Metallform-Bezugstemperatur vom Beginn einer Spritzgießoperation bis zu einem Punkt, an dem ein stabiler Gießbetrieb ausgeführt werden kann; einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur der Metallform; einem Komparator, welcher ein die Temperatur einer Metallform der Spritzgießmaschine darstellendes Signal mit einer von der Einstellvorrichtung für die Bezugstemperatur der Metallform eingestellten Bezugstemperatur der Metallform vergleicht; einem Vergleichs-Taktsignal-Regler, welcher eine Operation des Komparators steuert; einer Einstellvorrichtung für die Gießbedingungszahl, welche eine Gießbedingungszahl unter der Kontrolle eines Ausgangssignals des Komparators einstellt; einem Speicher, welcher während einer Einregelzeit eine Bezugstemperatur der Gießform und eine optimale Gießbedingung für die Bezugstemperatur der Gießform speichert, und einem Regler zum Regeln des Betriebes der Spritzgießmaschine, um so einen Öffnungsgrad eines Strömungsmengen- Einstellventils einzustellen, um so eine Injektionsgeschwindigkeit entsprechend einer durch die Einstellvorrichtung für die optimale Gießbedingungszahl eingestellten Bedingung zu erhalten und den Vergleichs-Taktsignal- Regler zu betreiben.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, gute Produkte zu erhalten, bevor die stabile Gießbedingung erreicht ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Spritzgießmaschine, teilweise im Schnitt, in Verbindung mit einem Blockschaltbild einer Einregelungsvorrichtung für die Spritzgießmaschine und

Fig. 2, 3 und 4 jeweils charakteristische Kurven, welche die Beziehungen zwischen der Metallform-Temperatur und dem Gewicht des gegossenen Produktes, zwischen der Harz-Temperatur und dem Gewicht des gegossenen Produktes und zwischen der Temperatur eines Teiles eines Heizzylinders unterhalb eines Rohmaterial zu führenden Trichters und dem Gewicht des gegossenen Produktes zeigen.

Eine in Fig. 1 gezeigte Spritzgießmaschine 10 enthält eine Form-Klemmvorrichtung 11 und eine Spritzeinrichtung 12. Im einzelnen wird die Metallform aus einer sich bewegenden Metallform 13a und einer stationären Metallform 13b gebildet, die in geschlossenem Zustand zusammen zwischen sich einen Formhohlraum 14 bilden. Die Spritzeinrichtung 12 enthält einen Heizzylinder 15, eine sich in dem Heizzylinder hin und her bewegenden Schnecke 16 und einen Rohmaterial-Zuführungstrichter 17, einen Spritzzylinder 18 für die Hin- und Herbewegung der Schnecke 16 in dem Heizzylinder 15, einen Schnecken-Antriebsmotor 19 in Form eines Elektromotors oder eines hydraulischen Motors, ein Strömungsmengen-Einstellventil 20, welches die Menge des dem Einspritzzylinder 18 zugeführten Drucköls steuert, und einem Druck-Einstellventil 21, welches den Druck des dem Spritzzylinder zugeführten Drucköls steuert. Da verschiedene der oben beschriebenen Elemente allgemein bekannt bekannt sind, wird eine eingehende Beschreibung dieser Elemente nicht für notwendig erachtet.

Ein Temperaturfühler 31 in Form, beispielsweise eines Thermoelements, ist in die bewegliche Metallform 13a oder die stationäre Metallform 13b eingebettet, um die Temperatur t der beweglichen Metallform zu messen.

Ein für die Spritzgießmaschine verwendetes elektrisches Steuersystem enthält eine Metallform-Temperatur-Einstellvorrichtung 32 für die Einstellung der Metallform-Temperatur vom Beginn des Spritzgießbetriebes bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein stabiler Guß ausgeführt werden kann. Im einzelnen stellt die Temperatur-Einstellvorrichtung 32 eine Metallform-Bezugstemperatur T entsprechend einer Metallform-Temperatur t an der Position des Temperaturfühlers 31 ein, wobei die Bezugstemperatur T eingestellt wird, d. h., von einer Temperatur T₁ zur Zeit des Beginns des Spritzgießbetriebes zu einer Temperatur T_n zu einem Zeitpunkt, zu dem eine stabile Injektion möglich wird.

Das elektrische Steuersystem enthält ferner einen Komparator 33, welcher das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 31, d.i. die Metallform-Temperatur t, mit der Metallform-Bezugstemperatur T₁, T_n, vergleicht, die in der Metallform-Bezugstemperatur-Einstellvorrichtung 32 unter der Steuerung des Ausgangssignals eines Vergleichs-Taktsignal-Reglers 34 und einer Gießbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35, welche "i" als Gießbedingungszahl einstellt, wenn dem Komparator 33 ein Ausgangssignal erzeugt, das durch eine Beziehung Tip t_i < t < t_i +1 ausgedrückt wird.

Ferner ist ein Speicher 36 vorgesehen, welcher während des Einregelungsintervalls Metallform-Bezugstemperaturen T₁ ∼ T_n optimale Gießbedingungen für jede dieser Temperaturen T₁ ∼ T_n, im einzelnen die Anzahl an Schneckenumdrehungen N₁ ∼ N_n oder Injektionsgeschwindigkeiten V₁ ∼ V_n bei denen soweit wie möglich nur gute Produkte erhalten werden, ohne daß die Metallformen 13a und 13b zerstört werden, Injektionsdrücke P₁ ∼ P_n und die Anzahl an Schneckenumdrehungen N₁ ∼ N_n in bezug auf die verschiedenen Spritzgußformen entsprechend der Form und Größe der gegossenen Produkte und der Art des verwendeten Harzes speichert.

Ein Regler 37 ist vorgesehen für die Steuerung des Betriebes der Spritzgießmaschine 10 und für die Einstellung des Öffnungsgrades eines Strömungsmengen-Einstellventiles 20 zur Erzielung der Einspritzgeschwindigkeit V_i und des Einspritzdruckes P_i entsprechend der optimalen Gießbedingungen unter den von der Gießbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35 eingestellten Gießbedingungen (i), die in dem Speicher 36 gespeichert sind, und zur Einstellung der Anzahl von Umdrehungen des Schnecken-Antriebsmotors 19, die erforderlich sind, um eine optimale Anzahl an Umdrehungen N_i der Schnecke zu erhalten, wobei N. durch die Gießbedingung bestimmt wird. Andere Gießbedingungen können ebenfalls durch den Regler 37 eingestellt werden.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Zunächst wird die günstigste Gießbedingung einer Spritzgießform, die mit dem vorliegenden Spritzgießbetrieb übereinstimmt, in der Speichervorrichtung 36 gespeichert. Dann wird der Heizzylinder 15 geheizt. Es wird die Schnecke 16 gedreht, und es wird das Rohmaterial durch den Trichter 17 für eine anfängliche Plastifizierung des Harzes zugeführt. Wenn eine vorbestimmte Menge an geschmolzenem Harz am vorderen Ende des Heizzylinders 15 gespeichert worden ist, wird der Einspritzvorgang in Gang gesetzt.

Vor Beginn des Spritzvorganges wird der Vergleichs-Taktsignal-Regler 34 über ein Ausgangssignal des Reglers 37 für den Vergleich der Metallform-Temperatur t mit einer der Metallform-Bezugstemperaturen T₁ ∼ T_n betätigt. Die Metallformen 13a und 13b werden auf eine geeignete Temperatur vorgeheizt und in der Form-Klemmvorrichtung 11 montiert. Darauf werden die Metallformen auf eine Temperatur aufgeheizt, die niedriger liegt als diejenige der stabilen Gießtemperatur durch eine Metallform-Temperatur-Einstellvorrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Wenn das Vergleichsergebnis zwischen der Metallform-Temperatur t und der Metallform-Bezugstemperatur T₁ ∼ T_n ist t<T₁, wird keine Spritzoperation ausgeführt. Eine vorbestimmte Zeit danach wird erneut ein Temperaturvergleich ausgeführt, und wenn das Ergebnis des Vergleichs T₁ < t <T₂ ist, wählt die Gießbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35 eine Gießbedingungszahl [1] mit dem Ergebnis, daß eine Spritzgeschwindigkeit V₁, ein Spritzdruck P₁ usw., die die optimale Gießbedingung der Gießbedingungszahl [1], die in der Speichervorrichtung 35 gespeichert sind, an den Regler 37 gegeben werden. In Erwiderung auf die Signale für die optimale Bedingung verändert der Regler 37 den Öffnungsgrad des Strömungsmengen-Einstellventils 20 und den eingestellten Druck des Druck-Einstellventils in Abhängigkeit von der Spritzgeschwindigkeit V₁, dem Spritzdruck P₁ usw., wodurch ein optimaler Spritzvorgang bewirkt wird.

Die Beziehung zwischen der Metallform-Temperatur t und der optimalen Gießbedingung bei dieser Temperatur wird, wie oben beschrieben, vorbestimmt und wird in die Speichervorrichtung 35 eingespeichert. Die Beziehung zwischen der Metallform-Temperatur t und dem Gewicht des geformten Produktes, welche ein gut oder nicht gut geformtes Produkt bestimmt, ist in Fig. 2 durch eine gerade Linie W₁ dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Fall, in welchem die Gießbedingung auf einem konstanten Wert gehalten wird, wodurch, wenn die Metallform-Temperatur ansteigt, das Gewicht des gegossenen Produktes zunimmt. Die Tatsache, daß das Gewicht des gegossenen Produktes niedriger liegt als ein vorbeschriebener Wert, zeigt, daß das geschmolzene Harz nicht perfekt in die Formhöhlung 14 eingefüllt ist, so daß es üblich ist, die optimale Gießbedingung so einzustellen, daß dann, wenn die Metallform-Temperatur t niedrig ist, die Spritzgeschwindigkeit V und der Spritzdruck P hoch sind.

Nach Abschluß des ersten Injektionsvorganges und vor dem zweiten Injektionsvorgang wird der Vergleichs-Taktsignal-Regler 34 erneut betätigt, um die Metallform-Temperatur t zu messen. In der gleichen Weise wird, wie oben beschrieben, eine Spritzgießbedingung (i) entsprechend der Metallform-Temperatur t ausgewählt, um den zweiten Gießvorgang zu bewirken.

Es ist richtig, daß die optimale Gießbedingung nicht immer so ausgewählt wird, daß durch die erste Operation im Hinblick auf die Metallform-Bezugstemperatur T₁, welche unter den Metallform-Bezugstemperaturen T₁∼T_n die niedrigste ist, ein gutes Produkt erhalten wird, und es enthalten die Gießbedingungen eine Gießbedingung, die erforderlich ist, um die Metallform-Temperatur t mit einer kleineren Anzahl von Injektionen zu erhöhen, während ein Bruch der Metallformen 13a und 13b verhindert wird. Gemäß der Vorrichtung nach der Erfindung kann der Spritzvorgang unter einer optimalen Gießbedingung ausgeführt werden, die notwendig ist, um gute Produkte früher als zu einer Zeit zu erhalten, zu der sich die Metallform-Temperatur t einer Temperatur nähert, die nahe der Temperatur liegt, die zur Bewirkung von stabilen Spritzgießoperationen erforderlich ist.

Die beschriebene Ausführung zeigt ein Beispiel, bei welchem die optimale Gießbedingung bei einer Metallform-Temperatur t bestimmt wurde. Nach der Untersuchung des Erfinders hat sich aber gezeigt, daß, wie durch die Linien W₂ und W₃ in den Fig. 3 und 4 gezeigt, das Gewicht des geformten Produktes, welches eine gute oder schlechte Qualität des geformten Produktes bestimmt, abhängig ist von der Harz-Temperatur und der Temperatur eines Teiles des Heizzylinders 15 unterhalb des Trichters 17. Aus diesem Grunde ist, wie in Fig. 1 gezeigt, vor dem Vorderende des Heizzylinders 15 ein Temperaturfühler 31a vorgesehen, welcher die Harz-Temperatur mißt. Wahlweise ist auch ein Temperaturfühler 31b zum Messen der Temperatur des Heizzylinders 15 an einem Teil unterhalb des Trichters 17 vorgesehen, wodurch die optimale Gießbedingung entsprechend den durch die Temperaturfühler 31a und 31b erzeugten Temperaturen eingestellt wird. Wenn die optimale Gießbedingung nach den Temperaturen mehrerer Teile der Spritzgießmaschine eingestellt worden ist, kann eine bessere Einregelung erhalten werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern der Einregelung der Gießbedingungen einer Spritzgießmaschine vom Beginn eines Spritzgießbetriebes bis zu der Zeit, zu der ein stabiler Gießbetrieb möglich wird, mit einer Temperatur-Einstellvorrichtung (32) für eine Metallform- Bezugstemperatur vom Beginn einer Spritzgießoperation bis zu einem Punkt, an dem ein stabiler Gießbetrieb ausgeführt werden kann; einer Vorrichtung (31) zum Messen einer Temperatur der Metallform; einem Komparator (33), welcher ein die Temperatur einer Metallform der Spritzgießmaschine darstellendes Signal mit einer von der Einstellvorrichtung (32) für die Bezugstemperatur der Metallform eingestellten Bezugstemperatur der Metallform vergleicht;
einem Vergleichs-Taktsignal-Regler (34), welcher eine Operation des Komparators steuert;
einer Einstellvorrichtung für die Gießbedingungszahl, welche eine Gießbedingungszahl unter der Kontrolle eines Ausgangssignals des Komparators (33) einstellt;
einem Speicher (36), welcher während einer Einregelzeit eine Bezugstemperatur der Gießform und eine optimale Gießbedingung für die Bezugstemperatur der Gießform speichert, und
einem Regler (37) zum Regeln des Betriebes der Spritzgießmaschine, um so einen Öffnungsgrad eines Strömungsmengen-Einstellventils (20) einzustellen, um so eine Injektionsgeschwindigkeit entsprechend einer durch die Einstellvorrichtung für die optimale Gießbedingungszahl eingestellten Bedingung zu erhalten und den Vergleichs-Taktsignal- Regler (34) zu betreiben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (37) eine Anzahl Umdrehungen des Schneckenantriebsmotors (19) so einstellt, daß eine optimale Anzahl von Umdrehungen der Schnecke (16) erhalten wird.