DE4108992C2

DE4108992C2 - Einrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Formteilen für Spritzgußmaschinen

Info

Publication number: DE4108992C2
Application number: DE4108992A
Authority: DE
Inventors: Norio Manabe; Yasuhiko Onishi
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-03-20
Also published as: DE4108992A1; JPH0655383B2; GB9105842D0; US5133910A; GB2242388A; GB2242388B; JPH03268912A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung von Produkteigenschaften. Diese werden zur Bestimmung der Formteil-Stabilität oder ähnlichem von Formteilen, die durch eine Spritzgießmaschine hergestellt werden, verwendet.

Eine Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften für eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen a)-c) des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 34 14 596 C2 bekannt. Eine Spritzgießmaschine umfaßt mehrere Sensoren, insbesondere einen Drucksensor für den Öldruck im Einspritzzylinder und einen Wegsensor in Gestalt einer Magnetskala. Der Wegsensor wird dazu verwendet, die Einspritzgeschwindigkeit oder eine zurückgelegte Wegstrecke des Druckkolbens zu messen. Durch Drücken eines Einstellknopfs kann ein Benutzer in einem bestimmten Betriebszustand der Spritzgießmaschine Werte von dem Drucksensor und dem Wegsensor abfragen und als Referenzwert in einen Speicher übernehmen. Der gesamte Spritzgießvorgang wird in mehrere Zeitabschnitte aufgeteilt, beispielsweise einen ersten Abschnitt zum Beurteilen der Aufbaucharakteristik während des Spritzgießvorgangs oder einen Abschnitt, in welchem der Druck aufrechterhalten wird, um so den Einspritzhub zu überwachen. In den einzelnen Abschnitten werden Werte von den Sensoren abgefragt, mit dem Referenzwert verglichen und die Differenzen dazwischen werden zur Auswertung in einer Auswerteeinheit aufsummiert.

Die DE 35 38 516 A1 zeigt einen Gewichtsregler für eine regelbare Spritzgießmaschine. Mittels eines Prozeßreglers werden hier die Drücke der für die axiale Bewegung der Schnecke und den hydraulischen Antrieb erforderlichen Hydraulikflüssigkeiten, die Temperatur der sich im Schneckengehäuse befindlichen Schmelze, die Drehgeschwindigkeit der Schnecke, der Druck der während der Einspritzphase in die Spritzgießform eingespritzten Schmelze und der Nachdruck geregelt, der erforderlich ist, um während der Nachdruckphase, wenn die in der Spritzgießform befindliche Schmelze aushärtet und sich die Abmessungen des Spritzgießteils verringern, zusätzlich Schmelze in die Spritzgießform einzuspritzen. Die Regelung basiert auf der Annahme, daß sich der Nachdruckstellwert als Funktion des Sollgewichts des Formteils, der Temperatur und dem Gewichtswert von Durchschnittswerten der bei Probeschüssen gemessenen Temperaturen und Gewichtsanteilen darstellen läßt. Für die laufende Nachregelung des Nachdruckstellwerts in dem Prozeßregler wird fortlaufend die Differenz aus Sollgewicht und Istgewicht von erzeugten Formteilen ermittelt und dem Regler zugeführt.

Die DE 37 43 351 A1 beschreibt ein Verfahren zur Führung der Schneckenvorlaufbewegung einer Spritzgießmaschine, wobei der zur Formteilfüllung benötigte Schneckenweg in einzelne Bereiche auftgeteilt wird, in welchen ein Vorgabewert für die Schneckenvorlaufgeschwindigkeit optimiert werden soll. Bei einem Formteilfüllvorgang wird der im Werkzeughohlraum oder vorderen Bereich der Spritzgießmaschine oder im Hydraulikzylinder des Schneckenvortriebs gemessenen Druck unter Zuordnung auf die gerade aktuelle Schneckenposition registriert und nach der Zeit differenziert. Zur Optimierung und Ermittelung von neuen Vorgabewerten wird für jeden Schneckenbereich die mittlere zeitliche Drucksteigerung gespeichert und als idealer Druckgradient wird der Wert bestimmt, welcher sich aus der für die Formfüllung benötigten Zeit und dem nach dieser Zeit herrschenden Druck ergibt.

Wie sich aus den oben genannten Dokumenten entnehmen läßt, ist in einer Spritzgießmaschine zur Erzeugung von Kunstharzformteilen üblicherweise eine Schraube in einem Zylinder so angeordnet, daß sie sich darin vorwärts und rückwärts bewegen kann. Die Schraube wird, nachdem der Zylinder mit einem geschmolzenen Harzmaterial gefüllt wurde, vorwärts bewegt, um das geschmolzene Kunstharzmaterial in eine Metallform zu spritzen, und das auf diese Weise in die Metallform eingespritzte Harzmaterial wird dann abgekühlt, um darin auszuhärten. Ein geformtes Teil in einer gewünschten Form wird dadurch erzeugt.

Um Formteile einer bestimmten Qualität ohne Fehler herzustellen, ist es bei jeder Herstellung eines Formteiles durch die obige Spritzgießmaschine notwendig, zu entscheiden, ob das so hergestellte Formteil gut oder defekt ist. Es ist für Arbeiter jedoch praktisch nicht möglich, genau zu bestimmen, ob alle so hergestellten Formteile gut oder fehlerhaft sind. Um dieses zu überwinden, wurden bisher Einrichtungen zur automatischen Entscheidung, ob die geformten Teile gut oder fehlerhaft sind, offenbart. Zum Beispiel offenbart die Gazette des offengelegten japanischen Patents No. 62-187009 eine Einrichtung, bei der Signaldaten ein Verhältnis zwischen der Position einer Schraube und dem auf ein geschmolzenes Harzmaterial durch die Schraube ausgeübten Druck (Spritzdruck) anzeigen, und zwar in einer Stufe, in der gut geformte Stücke in einer stabilen Weise erzeugt werden können. Diese Daten werden in einem Speicher fortlaufend gespeichert. Anschließend werden jedesmal, wenn ein Formteil erzeugt wird, Signaldaten erhalten und mit den schon in dem Speicher gespeicherten Signalformdaten verglichen, die ein Verhältnis zwischen der Position der Schraube und dem Spritzdruck anzeigen, wodurch das so erzeugte Formteil als gut oder fehlerhaft bestimmt wird.

Es ist jedoch mit diesem Verfahren der Bestimmung, ob Formteile gut oder fehlerhaft sind, schwierig, eine sehr genaue Bestimmung zu erreichen, weil bei diesem Verfahren die Formteile in einer qualitativen Weise als gut oder fehlerhaft bewertet werden, indem Signaldaten von zwei Typen miteinander verglichen werden, das heißt, es werden Signalformdiagramme untersucht.

Um das obige Problem zu lösen, wurden bisher auch Verfahren zur quantitativen Bestimmung, ob Formteile gut oder fehlerhaft sind, veröffentlicht. Zum Beispiel offenbart die Gazette des japanischen offengelegten Patents No. 62-134239 ein Verfahren, das die Schritte der Bestimmung der Spritzgeschwindigkeit und des Spritzdrucks einer Schraube aufweist, wobei eine Zeitintegration eines Wertes, der durch Multiplikation der Einspritzgeschwindigkeit mit dem Einspritzdruck erhalten wird, während der Zeit vom Start des Einspritzens bis zum Ende durchgeführt wird. So wird der gesamte Energiebetrag (im folgenden auch als aufgebrachte Arbeit bezeichnet) erhalten, der einem geschmolzenen Harzmaterial durch die Spritzgießmaschine über die Schraube zugeführt wird, und dann wird die aufgebrachte Arbeit mit einem im vorhinein festgesetzten Referenzwert verglichen, um zu entscheiden, ob das geformte Stück gut oder fehlerhaft ist. Daher wird es in diesem Beispiel möglich, weil jedesmal wenn ein Formteil erzeugt wird, ein quantitativer Wert (aufgebrachte Arbeit) im Verhältnis zur Produktion erhalten wird und weil die Formteile auf der Basis des so erhaltenen Wertes als gut oder fehlerhaft bestimmt werden, eine Entscheidung mit höherer Genauigkeit als in dem Fall der oben erwähnten Vorrichtung zu erreichen.

Außerdem ist es in einem derartigen technischen Gebiet wünschenswert, nicht nur die guten oder fehlerhaften Formteile zu bestimmen, sondern auch zu überwachen, ob gut geformte Teile kontinuierlich in einer stabilen Weise produziert werden oder nicht (im folgenden als Formungsstabilität bezeichnet), sowie wie sich die Temperatur einer Metallform oder die Viskosität eines geschmolzenen Plastikmaterials ändert. Es wurde jedoch bisher keine Einrichtung offenbart, die diese Anforderungen erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung von Produkteigenschaften für eine Spritzgießmaschine anzugeben, die eine genaue und einfache Regelung eines Einspritzvorgangs erlauben.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Einspritzdruck erfaßt, der durch die Schraube auf das geschmolzene Formteilmaterial ausgeübt wird, bei jeder Produktion eines Formteiles an jeder Schraubenposition, und die durch die Spritzgießmaschine aufgebrachte Arbeit wird durch Integrieren des so erfaßten Einspritzdrucks erhalten, während das Gewicht jedes geformten Teiles gewogen wird. Die Korrelation der erbrachten Arbeit mit den Gewichten der geformten Teile wird statistisch auf der Basis einer Mehrzahl von korrespondierenden Daten in Beziehung zur aufgebrachten Arbeit und Gewichten erhalten, und danach wird die Formteil-Stabilität mit der so erhaltenen Korrelation genau berechnet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

In den Figuren zeigen

Fig. 1 ein Blockbild einer Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften für eine Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2, 6 und 12 jeweils Kurvenverläufe der Beziehungen zwischen der Position und dem Einspritzdruck einer Schraube der in Fig. 1 gezeigten Spritzgießmaschine;

Fig. 3 und 11 jeweils Kurven der Korrelation zwischen dem Gewicht der geformten Teile und der aufgebrachten Arbeit;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Einrichtung zur Bestimmung von Produkteigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 und 10 jeweils Kurven der Zustände, in welchen sich die aufgebrachte Arbeit und das Gewicht der geformten Teile während einer kontinuierlichen Formung ändern;

Fig. 7 eine Kurve der Beziehung zwischen der aufgebrachten Arbeit und den Flußeigenschaften; und

Fig. 8 und 9 jeweils Kurven, in welchen sich die aufgebrachte Arbeit und die Flußeigenschaften während einer kontinuierlichen Formung ändern.

A. Konfiguration einer Einrichtung

Fig. 1 ist ein Blockbild, das eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften für eine Spritzgußmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist in der Spritzgießmaschine 10 eine Schraube 12 in der Weise vorgesehen, daß sie in der Richtung A entlang der inneren Umfangsfläche eines Heizzylinders 11 bewegt wird. Diese Schraube 12 ist mit dem Kolbenabschnitt 13a eines Einspritzkolbens 13 zum Vorschub der Schraube verbunden. Wenn der Einspritzkolben 13 zur Vorwärtsbewegung der Schraube 12 in der Richtung A betätigt wird, wird ein geschmolzenes Harz (nicht gezeigt), das im voraus in den Heizzylinder 11 gefüllt wurde, in eine Kammer 15 einer Metallform 14 eingespritzt.

Eine Produkteigenschaftenregelungs-Einrichtung 20 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist für die oben aufgebaute Spritzgießmaschine 10 vorgesehen. Diese Einrichtung 20 besitzt einen Codierer (eine Positionserfassungseinrichtung) 21, der an dem Abschnitt vorgesehen ist, an dem die Schraube 12 und der Kolbenabschnitt 13a des Einspritzkolbens 13 miteinander verbunden sind, um so die Position der Schraube 12 zu erfassen, und einen hydraulischen Druckerfassungssensor (eine Druckerfassungseinrichtung) 22 zur Erfassung des Einspritzkolbendrucks, wodurch ein Positionssignal S₁ bezogen auf die Position der Schraube 12 und ein Drucksignal S₂ bezogen auf den Einspritzkolbendruck, das heißt dem durch die Schraube 12 auf das geschmolzene Harz ausgeübten Druck (Einspritzdruck), einer Überwachungseinrichtung 23 zugeführt werden. Diese Überwachungseinrichtung 23 wandelt diese Signale S₁, S₂ jeweils in der Position und dem Einspritzdruck der Schraube 12 in entsprechende Spannungen um. Spannungswerte (analoge Werte) bezogen auf die Position und den Einspritzdruck der Schraube 12, die von der Überwachungseinrichtung 23 ausgegeben werden, werden in digitale Signale D₁, D₂ durch Verwendung eines A/D-Wandlers 24 umgewandelt und dann in eine CPU 25 eingegeben.

Obwohl es in Fig. 1 nicht gezeigt ist, ist eine Tastatur mit dieser CPU 25 verbunden, mit der ein Bediener Gewichtswerte der individuellen Formteile nach Wiegen derselben eingibt, und die über diese Tastatur eingegebenen Werte, das heißt digitale auf das Gewicht der Formteile bezogene Signale, werden der CPU 25 eingegeben. Es ist selbstverständlich, daß die Produkteigenschaftenregel-Einrichtung 20 in der Weise aufgebaut sein kann, daß darin eine Wiegeeinrichtung zum Wiegen des Gewichtes eines Formteils so eingebaut ist, daß ein auf das Gewicht eines Formteils bezogenes Signal, das durch Verwendung der Wiegeeinrichtung erzeugt wird, automatisch der CPU 25 eingegeben wird.

In dieser CPU 25 wird wie im folgenden beschrieben eine Formteil-Stabilität und die Temperaturänderung der Metallform 14 auf der Basis dieser digitalen Signale D₁, D₂ und der auf das Gewicht der Formteile bezogenen Signale berechnet. Ein Drucker 26 ist mit der CPU 25 so verbunden, daß die Berechnungsergebnisse ausgedruckt werden können.

B. Prinzip der Berechnung der Formteil-Stabilität

Bevor der Betrieb der Produkteigenschaftenregel-Einrichtung 20 beschrieben wird, wird als nächstes ein Prinzip der Berechnung der Formteil-Stabilität durch die oben beschriebene Produkteigenschaftenregel-Einrichtung 20 beschrieben.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung ermittelten, wie nachstehend beschrieben, eine aufgebrachte Arbeit für jedes geformte Teil durch die Einrichtung 20, während kontinuierlich Formteile durch Verwendung der Spritzgießmaschine 10 hergestellt wurden. Außerdem wurde ein Gewicht für jedes geformte Teil durch Verwendung der Wiegeeinrichtung bestimmt. Die Erfinder untersuchten dann die Korrelation zwischen der aufgebrachten Arbeit und den Gewichten der geformten Teile.

B-1. Berechnung der aufgebrachten Arbeit

Wenn beispielsweise Formteile durch Verwendung der Spritzgießmaschine 10 erzeugt werden, werden die Position und der Einspritzdruck der Schraube 12 kontinuierlich unter Verwendung des Codierers 21 und des hydraulischen Drucksensors 22 erfaßt, und die Einspritzdrücke an den entsprechenden Schraubenpositionen werden in einem Speicher (nicht gezeigt) der CPU 25 gespeichert.

Wenn die Formteile erzeugt werden, wird der folgende Prozeß in der CPU 25 ausgeführt, und die aufgebrachte Arbeit X wird dann erhalten. Werden die Position und Einspritzdrücke der Schraube 12 kontinuierlich wie oben beschrieben erhalten, kann eine Signalkurve wie in Fig. 2 erhalten werden. Dann werden die Werte der Einspritzdrücke an den entsprechenden Schraubenpositionen zwischen der am weitesten fortgeschrittenen Positition P_F und der zurückgezogenen Position P_E sequentiell aus dem Speicher gelesen, und die aufgebrachte Arbeit wird durch Integrieren der so ausgelesenen Werte erhalten. Mit anderen Worten wird der Bereich der Signalkurve (Fig. 2), der die Beziehung zwischen der Position und dem Einspritzdruck der Schraube zeigt, erhalten. Jedoch wird in dieser Ausführungsform die aufgebrachte Arbeit ΔX entsprechend zu dem diagonal schraffierten Abschnitt der Fig. 2 abgeleitet von der wie oben beschriebenen erhaltenen aufgebrachten Arbeit. Dies rührt daher, daß eine Last in einer umgekehrten Richtung (-A Richtung) auf die Schraube 12 durch geschmolzenes Harz ausgeübt wird, das in der Kammer 15 der Metallform 14 während der Verweilzeit im Spritzgußprozeß ausgeübt wird.

Die aufgebrachte Arbeit kann auch durch Verwendung anderer Mittel als durch den automatischen Betrieb mit der CPU 25 in dem obigen Fall erhalten werden. Zum Beispiel kann eine Signalformkurve (Fig. 2) auf ein Stück Kent-Papier unter Verwendung eines X-Y-Rekorders aufgezeichnet werden, ein Bediener schneidet den Abschnitt des Papiers aus, der der Signalkurve entspricht, und erhält die aufgebrachte Arbeit durch das Gewicht des so ausgeschnittenen Papiers, und die derart ermittelte aufgebrachte Arbeit wird dann in die CPU 25 eingegeben. Jedoch ist dieses Verfahren sehr viel schlechter als das oben erwähnte Verfahren, das den automatischen Betrieb mit der CPU 25 verwendet, hinsichtlich der Genauigkeit, weil das Grammgewicht eines Stückes Kent-Papiers nicht notwendigerweise über das ganze Stück einheitlich ist, und weil es nicht möglich ist, aufgrund der schlechteren Auflösung eines X-Y-Rekorders eine genaue Signalkurve zu zeichnen.

Wie oben beschrieben, werden in der vorliegenden Erfindung die Einspritzdrücke und die entsprechenden Schraubenpositionen während des Spritzgußprozesses direkt durch Verwendung des Drucksensors 22 gemessen, und die gemessenen Werte werden dann integriert, um dadurch die aufgebrachte Arbeit X zu erhalten. Demgemäß ist es möglich, die aufgebrachte Arbeit mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu erhalten. Die Last in einer Rückwärtsrichtung (der diagonal schraffierte Bereich der Fig. 2), die durch ein schon in die Kammer gefülltes geschmolzenes Harz in einem Verweilzustand ausgeübt wird, wird in der Spritzgießmaschine gemäß dem Stand der Technik völlig ignoriert. In dieser Ausführungsform wird diese Last jedoch berücksichtigt. Daher ist die in dieser Ausführungsform ermittelte aufgebrachte Arbeit X im wesentlichen gleich der tatsächlichen aufgebrachten Arbeit.

B-2. Messung des Gewichtes der geformten Teile

Jedesmal, wenn ein Formteil hergestellt wird, wird es auf einen Wiegeapparat übertragen, wo das Gewicht des Formteils gewogen wird.

B-3. Korrelation zwischen der aufgebrachten Arbeit und dem Gewicht der geformten Teile

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erhielten die aufgebrachte Arbeit und ein Gewicht jedes geformten Teils wie oben beschrieben und erhielten dann die in Fig. 3 gezeigten Ergebnisse. Fig. 3(a) zeigt die Ergebnisse vom Beginn des Spritzgußvorgangs bis zum Zeitpunkt, an dem das fünfzigste Formteil hergestellt wurde, und Fig. 3(b) zeigt die Ergebnisse von dem Zeitpunkt, an dem das einundfünfzigste Formteil hergestellt wurde bis zum Zeitpunkt, an dem das hundertste Stück hergestellt wurde.

Wie durch diese Kurven deutlich wird, streuen die Daten relativ bis zur Herstellung des fünfzigsten Formteils, während die Daten nach der Herstellung des fünfzigsten Formteiles im wesentlichen innerhalb eines bestimmten Bereiches bleiben. Daraus folgt, daß ohne Fehler Formteile eines bestimmten Gewichtes mit einer bestimmten aufgebrachten Arbeit während des Spritzgießens hergestellt worden können, nachdem das einundfünfzigste Teil hergestellt wurde, und daß die Formteil-Stabilität besser ist.

Es ist daher möglich, die Formteil-Stabilität zu berechnen, indem die aufgebrachte Arbeit und ein Gewicht für jedes geformte Teil gemessen wird, während eine bestimmte Anzahl von Formteilen hergestellt wird, und durch Untersuchen der Korrelation zwischen der aufgebrachten Arbeit und den so gemessenen Gewichten.

C. Berechnung der Formteil-Stabilität

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine Berechnungsoperation der Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften 20 zur Berechnung der Formteil-Stabilität beschrieben.

Wenn der Bediener einen Spritzgußstartbefehl an die CPU 25 der Einrichtung 20 durch Betätigung eines Steuerpultes (nicht gezeigt) gibt, werden verschiedene Befehlssignale an die entsprechenden Abschnitte der Spritzgießmaschine 10 gegeben, und ein Formteil wird durch Verwendung der Spritzgießmaschine 10 (Schritt ST1) in einer vorbestimmten Form erzeugt. Danach wird die zur Erzeugung des entsprechenden Formteiles notwendige aufgebrachte Arbeit X durch Verwendung der CPU 25 wie oben beschrieben (Schritt ST2) genau erfaßt, und die so erhaltene aufgebrachte Arbeit X wird dann in dem Speicher der CPU 25 gespeichert. Dann wird das geformte Teil von der Metallform 14 entfernt, und das Gewicht Y des geformten Teiles wird durch Verwendung der nicht gezeigten Wiegeeinrichtung (Schritt ST3) gemessen. Der Bediener gibt die gemessenen Ergebnisse in die CPU 25 über die Tastatur ein. Die auf das Gewicht Y des geformten Teiles bezogenen Daten werden dann in dem Speicher gespeichert.

In einem Schritt ST4 wird bewertet, ob der Spritzgußprozeß für eine vorbestimmte Anzahl von Spritzgußvorgängen wiederholt wurde, um die vorbestimmte Anzahl von Formteilen zu erzeugen. Wenn bestimmt wird, daß die vorbestimmte Anzahl von Spritzgußvorgängen vollendet ist, werden die obigen Schritte ST1 bis ST3 ausgeführt, bis die erforderliche Anzahl von Spritzgußvorgängen erreicht ist.

Wenn dagegen in dem Schritt ST4 entschieden wird, daß die vorbestimmte Anzahl von Spritzgußvorgängen oder mehr schon vollendet ist, wird die Formteil-Stabilität auf der Basis der aufgebrachten Arbeitsdaten X und der Formteilgewichtsdaten Y berechnet, die in dem oben erwähnten Speicher gespeichert sind.

In dieser Ausführungsform wird eine Art von statistischen Verfahren zur Auswertung der Formteil-Stabilität benutzt. Falls eine Korrelation zwischen der aufgebrachten Arbeit und den Gewichten der Formteile vorhanden ist und eine Signifikanz durch eine Varianzanalyse erhalten werden kann, wird die Formteil-Stabilität als instabil angesehen. Ansonsten wird die Formteil-Stabilität als stabil angesehen.

Zusätzlich dazu wird eine Art von Kovarianzwert der aufgebrachten Arbeit mit den Gewichten der geformten Teile ebenfalls verwendet, und es ist bemerkbar, daß eine Korrelation wie in Tabelle 1 gezeigt zwischen der aufgebrachten Arbeit und den Formteilgewichten besteht.

Tabelle 1

In dieser Ausführungsform wird ein hier verwendeter Kovarianzwert S_XY folgendermaßen definiert: (Schritt ST5):

Nachdem dann ein Unterschied zwischen der in dem Schritt ST5 erhaltenen Kovarianz und einem im voraus festgesetzten Referenzwert erhalten wird (Schritt ST6), wird bestimmt, ob die so erhaltene Abweichung in einen bestimmten Bereich fällt (Schritt ST7). Falls in diesem Schritt ST7 die Abweichung als in den bestimmten Bereich fallend bewertet wird, das heißt, falls die Formteil-Stabilität als gut bewertet wird, wird ein diese Wirkung anzeigendes Signal ausgegeben, zum Beispiel zum Drucker 26. Der Bediener wird dadurch informiert, daß die Formteile stabil hergestellt werden. Wenn im Gegensatz dazu die Abweichung nicht in den bestimmten Bereich fällt, das heißt, wenn die Formteil-Stabilität als nicht gut bewertet wird, wird ein diese Wirkung anzeigendes Signal auf den Drucker 26 ausgegeben, wodurch der Bediener informiert wird, daß die Formteile mit einer schlechten Formteil-Stabilität erzeugt werden.

D. Beispiele

Die Bestimmung der Formteil-Stabilität wurde oben beschrieben. Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Veränderung der Temperatur einer Metallform oder eine Veränderung der Viskosität eines geschmolzenen Materials durch die Einrichtung 20, die wie in Fig. 1 aufgebaut ist, relativ genau zu überprüfen. Nachstehend wird beschrieben, wie diese Änderungen untersucht wurden.

Zustand, in welchem sich die Temperatur einer Metallform ändert

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erhielten die aufgebrachte Arbeit und ein Gewicht für jedes geformte Teil jeweils unter Verwendung der Einrichtung 20 und der Wiegeeinrichtung, während durch Verwendung der Spritzgießmaschine 10 kontinuierlich Formteile hergestellt wurden, und untersuchten die Beziehungen jeweils zwischen der Anzahl der Spritzungen und Veränderungen der aufgebrachten Arbeit und der Gewichte der geformten Teile über die Zeit. Fig. 5 zeigt eine typische Kurve der Ergebnisse der Untersuchung, in welcher eine durchgezogene Linie das Verhältnis zwischen der aufgebrachten Arbeit und der Anzahl der Versuche wiedergibt, während eine gestrichelte Linie die Beziehung zwischen den Gewichten der geformten Teile und der Anzahl der Versuche wiedergibt.

Wie durch die ausgezogene Linie in dem Diagramm zeigt, sinkt die aufgebrachte Arbeit, wenn die Anzahl der Versuche ansteigt, vom Beginn des Spritzgußvorgangs bis zur Vollendung von 20 bis 30 Versuchen, und danach bleibt die aufgebrachte Arbeit stabil. Dies kann folgendermaßen erklärt werden.

Wenn die Anzahl der Spritzungen ansteigt, steigt die Temperatur der Metallform 14 schrittweise an, wodurch das geschmolzene Harz gleichmäßiger in die Metallform 14 eingespritzt werden kann, wobei die aufgebrachte Arbeit schrittweise vom Beginn der Spritzgußformung bis zur Vollendung von 20 bis 30 Spritzungen abnimmt, worauf dann die aufgebrachte Arbeit stabil bleibt. Es kann daher geschlossen werden, daß die Abnahme der aufgebrachten Arbeit die Folge der Erhöhung der Temperatur der Metallform 14 ist, und daß danach die Temperatur der Metallform 14 nicht mehr ansteigt und konstant ist, wodurch die aufgebrachte Arbeit stabilisiert wird. Daher ist es möglich, einen Zustand der Temperaturänderung der Metallform 12 zu untersuchen, indem die aufgebrachte Arbeit bei jeder Herstellung eines Formteiles erhalten und die Veränderung der aufgebrachten Arbeit untersucht wird.

Zusätzlich wie die gestrichelte Linie in Fig. 5 dargestellt steigt das Gewicht der geformten Teile mit der Anzahl der Spritzungen vom Beginn der Spritzformung bis zum Zeitpunkt von 20 bis 30 vollendeten Spritzungen an, und wird danach im wesentlichen stabil, was eine stabile Qualität der Formteile anzeigt. Diese zwei Ergebnisse zeigen, daß die empirische Regel der Ausführung von Fehlversuchen richtig ist, das heißt, daß es richtig ist, auf der Produktionsseite am Beginn der Spritzformung hergestellte Formteile auszumustern, bis 20 bis 30 Spritzungen vollendet wurden, weil die meisten davon fehlerhaft sind.

Zustand, in welchem sich die Viskosität eines geschmolzenen Materials ändert

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten zwei Typen von Poly-Butylentherephthalathen (im folgenden als PBT bezeichnet) mit unterschiedlichen Fließeigenschaften her. Jedes PBT wurde in die Spritzgießmaschine 10 gefüllt und während sie kontinuierlich geformte Teile herstellte, wurden Signalformkurven durch die Produkteigenschaftenregel- Einrichtung 20 am Beginn der Einspritzformung (erster Versuch) und einer fünfzigsten Spritzung erhalten. Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen jeweils Signalformkurven beim ersten und fünfzigsten Versuch. In den Kurven zeigt eine durchgezogene Linie das PBT mit hohen Fließeigenschaften (MI-Wert = 3,0 g/10 min) an, und eine gestrichelte Linie zeigt niedrige Fließeigenschaften (MI-Wert = 2,0 g/10 min) an. Wie durch diese Kurven deutlich wird, wird im Fall der Erzeugung von Formteilen mit PBT von hohen Fließeigenschaft die Signalkurve steil, und die aufgebrachte Arbeit wird verringert, während im Fall der Verwendung von PBT mit niedriger Fließeigenschaft die Signalkurve flach wird, und die aufgebrachte Arbeit gesteigert ist.

Um darüber hinaus die Beziehung zwischen aufgebrachter Arbeit und den Fließeigenschaften des geschmolzenen Harzes zu untersuchen, ermittelten die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Korrelation zwischen den Fließeigenschaften (MI-Werte) der geschmolzenen Harze und der aufgebrachten Arbeit. Fig. 7 ist eine Kurve, die die erhaltenen Resultate zeigt. Wie in der Kurve gezeigt, steigt die aufgebrachte Arbeit in einer bestimmten Beziehung (Steigung -500 kgf · cm/g/10 min) an, wenn die Fließeigenschaften geringer werden, das heißt der MI-Wert wird kleiner.

Obwohl bisher kein Weg bestand, außer der Berechnung der Fließeigenschaften eines geschmolzenen Harzes nach einer Zeit in einer indirekten Weise, indem der MI-Wert eines geformten Stückes durch Verwendung eines Schmelzanzeigers gemessen wurde, ist es daher mit der Produkteigenschaftenregel- Einrichtung 20 möglich, die Fließeigenschaften eines verwendeten geschmolzenen Harzes auf einer Echtzeitbasis von den Signalformdiagrammen und/oder Größe der aufgewendeten Arbeit zu bestimmen. Darüber hinaus ist es auch möglich, genau zu untersuchen, wie sich die Viskosität eines verwendeten geschmolzenen Harzes ändert, auf einer Echtzeitbasis durch kontinuierliches Erhalten der aufgewendeten Arbeit und dann durch Beobachten, wie sie sich ändert.

Erfassung der Eigenschaftsmodifikation eines geschmolzenen Kunststoffes

Falls bei einem geschmolzenen Kunststoff wie bisher bekannt zum Beispiel einem PBT eine Eigenschaftsveränderung auftritt, aufgrund einer Hydrolyse oder ähnlichem, steigen die Fließeigenschaften desselben an. Im Hinblick darauf ermittelten die Erfinder der vorliegenden Erfindung die aufgebrachte Arbeit für jedes geformte Teil durch Verwendung der Einrichtung 20, während kontinuierlich Formteile durch Verwendung der Spritzgußmaschine 10 hergestellt wurden und auch die Fließeigenschaften (MI-Werte) eines verwendeten PBTs bei einer vorbestimmten Anzahl von Versuchen. Die Fig. 8 und 9 sind Kurven, die die Ergebnisse anzeigen, wobei die erste Kurve einen Fall anzeigt, in welchem eine Wassersteuerung so durchgeführt wurde, daß der Wassergehalt des geschmolzenen Kunststoffes weniger als 0,02 wt% betrug. Die zweite Kurve zeigt einen Fall, in welchem eine solche Wassersteuerung nicht durchgeführt wurde, das heißt einen Fall, in welchem der Wassergehalt des geschmolzenen Kunststoffes mehr als 0,02 wt% betrug.

Im Vergleich der beiden Kurven miteinander sind die Fließeigenschaften der Fig. 9 allgemein höher als die der Fig. 8. Wie oben beschrieben wird betrachtet, daß die höheren Fließeigenschaften der Fig. 9 anzeigen, daß eine Eigenschaftsänderung in dem Material aufgrund von Hydrolyse oder ähnlichem aufgetreten ist. Zusätzlich nahm die aufgewendete Arbeit mit zunehmender Anzahl von Versuchen ab. Dieses Phänomen paßt mit der Korrelation zwischen den Fließeigenschaften (MI-Werte) des geschmolzenen Kunststoffes und der aufgewendeten Arbeit zusammen, was vorher erklärt wurde.

Daher ist es mit der Produkteigenschaftenregel-Einrichtung 20 möglich, die Eigenschaftsänderung eines geschmolzenen Kunststoffes durch kontinuierliches Ermitteln der aufgewendeten Arbeit und dann durch Überwachung der Änderung zu erfassen. Zusätzlich kann anstatt der MI-Werte die aufgewendete Arbeit kontinuierlich ermittelt werden.

Berechnung einer Formteil-Stabilität bei Verwendung eines wiederverwendeten Materials

Ein wiederverwendetes Material (Recycle Material) wird häufig zur Erzeugung von Spritzgußteilen verwendet nämlich unter dem Gesichtspunkt der Wiederverwendung von Resourcen. Es wurde dann die Formteil-Stabilität während eines Spritzgußvorgangs mit Recycle Materialien in der gleichen Weise wie oben beschrieben untersucht.

Während unter Verwendung der Spritzgießmaschine 10 kontinuierlich Formteile erzeugt wurden, wurden Beziehungen zwischen der Anzahl der Spritzgußvorgängen und der aufgewendeten Arbeit sowie den Gewichten der geformten Teile untersucht, indem jeweils die aufgebrachte Arbeit und ein Gewicht für jedes geformte Stück unter Verwendung der Einrichtung 20 und der Wiegeeinrichtung erhalten wurden. Die Fig. 10 zeigt typische Kurven der Ergebnisse der Untersuchung, wobei die Kurve (A) die Ergebnisse vom Beginn der Spritzformung bis zum Zeitpunkt der Produktion des fünfzigsten Formteils zeigt, die Kurve (B) die Ergebnisse vom Zeitpunkt der Erzeugung vom einundfünfzigsten Formteil bis zur Erzeugung des Hundertsten zeigt. In diesen Kurven zeigen durchgezogene Linien die Beziehung zwischen aufgewendeten Arbeit und der Anzahl von Spritzgußvorgängen, während die gestrichelten Linien die Beziehung zwischen den Gewichten der Formteile und der Anzahl der Spritzungen anzeigen.

Zusätzlich wurde eine Korrelation zwischen der aufgewandten Arbeit und den Gewichten der geformten Teile ebenfalls aufgrund der aufgebrachten Arbeit und den Gewichten der Formteile untersucht, die wie oben beschrieben erhalten wurden. Fig. 11 zeigt Kurven der Ergebnisse der Untersuchung, die Kurve (A) zeigt die Ergebnisse vom Beginn der Spritzformung bis zur Erzeugung des fünfzigstens Formteils, die Kurve (B) zeigt die Ergebnisse von dem Zeitpunkt der Erzeugung des einundfünfzigsten Formteils bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des hundertsten Formteils.

Im Vergleich der Fälle eines Spritzgußprozesses ausgeführt unter Verwendung eines normalen Materials (jungfräuliches Material) mit einem Spritzgußprozeß ausgeführt unter Verwendung eines wiederverwendeten Materials, streuen die Daten, wie aus Fig. 3 deutlich ist, nicht mehr, nachdem im ersten Fall der einundfünzigste Versuch ausgeführt wurde, während wie in Fig. 11 gezeigt ist, die Daten auch noch nach Ausführung des hundertsten Versuchs im letzteren Fall streuen. Dieses Ergebnis stimmt mit der empirischen Regel überein, daß die Formteil-Stabilität abnimmt, wenn ein Spritzgußprozeß unter Verwendung von Recyclingmaterial ausgeführt wird.

Daher ist es mit der Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften gemäß der obigen Ausführungsform möglich, eine geeignete Formteil-Stabilität nicht nur in dem Fall zu berechnen, bei dem ein Spritzgußprozeß unter Verwendung eines normalen Materials ausgeführt wird, sondern auch in dem Fall, in welchem ein Spritzgußprozeß unter Verwendung von Recyclingmaterial ausgeführt wird.

Haften von Kunststoff auf einer Metallform

Es passiert häufig, daß ein verwendeter Kunststoff plötzlich an einer Metallform während eines kontinuierlichen Formens haftet. Signalformdiagramme während eines normalen Formungsprozesses und im Fall eines Haftens eines Kunststoffes an der Metallform werden durch die Einrichtung 20 jeweils erhalten, die wie in Fig. 1 gezeigt aufgebaut ist. Fig. 12(a) zeigt die erstgenannte Signalform, während Fig. 12(b) die letztgenannte Signalform zeigt. Wie durch diese Kurven deutlich wird, ist im Fall des Haftens des Kunststoffes an der Metallform die Kurve etwas unnormal und die aufgebrachte Arbeit ist zu diesem Zeitpunkt merklich erniedrigt.

Daher ist es mit der Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften 20 möglich, ein Haften eines verwendeten Kunstharzes an der Metallform durch Ermittlung der aufgebrachten Arbeit für jedes geformte Teil zu erfassen, während kontinuierlich Formteile produziert werden, und dann durch Betrachten der so erhaltenen aufgebrachten Arbeit. Zum Beispiel wird eine Abweichung zwischen einer aufgebrachten Arbeit für jedes Formteil und einem im voraus gesetzten Referenzwert berechnet, und es wird bestimmt, ob die so berechnete Abweichung in einen vorbestimmten Bereich fällt.

Wenn die Abweichung in den vorbestimmten Bereich fällt, wird ein ausgeführter Formungsprozeß als gut bewertet, während im Falle einer Abweichung nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches das Auftreten eines Haftens des Kunststoffes an der Metallform bestimmt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also bei jeder Erzeugung eines Formteiles ein durch die Schraube auf ein geschmolzenes Formteilmaterial ausgeübter Einspritzdruck bei jeder Schraubenposition erfaßt, und die aufgebrachte Arbeit der Spritzgußmaschine wird durch Integration des so erfaßten Einspritzdrucks erhalten. Zusätzlich wird das Gewicht eines Formteils gewogen, und die Gewichtsdaten werden gesammelt. Dann wird eine Art von Korrelation zwischen der aufgebrachten Arbeit und den Gewichten der Formteile statistisch auf der Basis dieser aufgebrachten Arbeit und der Gewichtsdaten ermittelt, und danach wird die Formteil-Stabilität von der so erhaltenen Korrelation berechnet. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, genau die Formteil-Stabilität zu überwachen.

Claims

1. Einrichtung zur Regelung von Produkteigenschaften (20) für eine Spritzgießmaschine (10) umfassend:

a) eine Auswerteeinheit (23-26);
b) einen Wegsensor (21) zur Erfassung der Position (Pe, Pf) der Schnecke (12); und
c) einen Drucksensor (22) zur Erfassung des durch die Schnecke (12) ausgeübten Druckes;
gekennzeichnet durch
d) eine Einrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Gewichts (Yi, g) jedes von der Spritzgießmaschine (10) erzeugten Formteils;
e1) eine Einrichtung zur Ermittlung jeder bei der Herstellung eines Formteils von dem Kolben (13) aufgewandten Arbeit (Xi, ΔX); und
e2) eine Einrichtung ST5) zur Ermittlung einer Korrelation (Sxy) zwischen der aufgewandten Arbeit (Xi, ΔX), und des ermittelten Gewichtes (Yi, g).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Formteilgewichtes eine mit der Auswerteeinheit (23-26) verbundene Tastatur umfaßt, mit der ein Bediener Gewichtswerte von einzelnen Formteilen nach deren Wiegen eingibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Formteilgewichtes eine Waage umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung der aufgewandten Arbeit eine Korrektur aufgrund einer Kraft, ausgeübt in einer umgekehrten Richtung (-A-Richtung) auf die Schnecke (12), vornimmt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung der Korrelation die Korrelation (Sxy) nach folgender Gleichung ermittelt: wobei
X_i die aufgewandte Arbeit für ein Formteil,
Y_i das Gewicht des Formteils, und
n die Anzahl von hergestellten Formteilen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucker (26) mit der Auswerteeinrichtung (23-26) verbunden ist.

7. Verfahren zur Regelung von Produkteigenschaften (20) für eine Spritzgießmaschine umfassend die folgenden Schritte:

a) Ermitteln der Position (Pe, Pf) der Schnecke (12),
b) Ermitteln des durch die Schnecke (12) ausgeübten Druckes;
c) Ermitteln des jeweiligen Gewichts (Yi, g) jedes von der Spritzgießmaschine erzeugten Formteils;
d1) Ermitteln jeder bei der Herstellung eines Formteils von dem Kolben (13) aufgewandten Arbeit (X, ΔX)
d2) Ermitteln einer Korrelation (Sxy) zwischen dem ermittelten Gewicht (g, Y) und der aufgewandten Arbeit (Xi, Δx).