DE4405711A1 - Verfahren zur Temperierung von Formwerkzeugen für die Kunststoffverarbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Formwerkzeugen für die Kunststoffverarbeitung, insbesondere von Spritzgießwerkzeugen, nach Patentanmeldung P 43 09 880.0-16.

Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf ein Verfahren bei dem die gemessene Werkzeugtemperatur mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Ist-Sollwert-Vergleiches die Durchflußmenge des Temperiermediums in den Kühlkreisläufen verändert wird, wobei der Temperierprozeß in zwei Phasen, eine Anfahrphase und eine stationäre Betriebsphase, mit jeweils unterschiedlichen Temperierbedingungen, getrennt wird. Während der gesamten Zyklusdauer wird kontinuierlich die Werkzeugtemperatur an dem für den betreffenden Kühlkreislauf, thermisch sowohl von der eingespritzten Schmelze als auch der Kühlung gleichwertig beaufschlagten Ort gemessen, wobei sich dieser Ort im Bereich der geometrischen Mitte zwischen Formteilkontur und Kühlkanälen bzw. Kühlfläche und im Bereich der Mitte zwischen Kühlwassereingang und Kühlwasserausgang in einem hinreichend großen Abstand zur Formteilkontur befindet. Während der Anfahrphase wird im ersten Zyklus, zum Zeitpunkt Z₁ beginnend, eine Initialkühlung t_init mit festgelegter Dauer eingeleitet, um eine erste vollständige Durchspülung des betreffenden Kühlkreislaufes zu erzielen und beim Erreichen eines definierten Abstandes der mittleren Werkzeugtemperatur zur vorgegebenen Solltemperatur wird im Folgezyklus zum Zeitpunkt Z₁ ein Festkühlimpuls t_ann geringerer zeitlicher Dauer eingeleitet wird, wobei der Kühlimpuls t_ann in allen nachfolgenden Zyklen bis zur erstmaligen Überschreitung der vorgegebenen Solltemperatur eingeleitet wird, um eine gedämpftes Annähern der mittleren Werkzeugtemperatur an die gewählte Solltemperatur zu gewährleisten. Die Anfahrphase ist nach dem erstmaligen Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Werkzeugsolltemperatur beendet. Während der stationären Betriebsphase wird aus der Gesamtdauer der Kühlmittelimpulse einer festgelegten Anzahl unmittelbar vorausgegangener Zyklen ein Wert t_E als Kühlimpulsdauer für jeden nachfolgenden Zyklus ermittelt, wobei im ersten Zyklus der stationären Betriebsphase ein Kühlmittelimpuls der Zeitdauer t_ann nach Empfang des Signals Zeitpunkt Z₁ letztmalig eingeleitet wird und in den Folgezyklen zum Zeitpunkt Z₁ an Stelle von t_ann die jeweils ermittelten Kühlmittelimpulse t_E eingeleitet werden, um im Zeitbereich der größten Temperaturdifferenz zwischen eingespritzter Schmelze und Kühlkanal die erforderliche Wärmeableitung zu bewirken. Im Falle des Auftretens von Solltemperaturüberschreitungen nach Einleitung des Kühlmittelimpulses t_E für die Dauer der Solltemperaturüberschreitung werden weitere temperaturabhängige Kühlmittelimpulse bis zum Zeitpunkt Z₂ des jeweiligen Zyklus eingeleitet, deren Gesamtdauer je Zyklus durch eine ermittelte maximale Gesamtdauer t_max begrenzt wird.

Gemäß diesem Verfahren werden die Werkzeugtemperaturen in Werkzeugbereichen, die durch je einen Kühlkanal beeinflußbar sind, auf vorgegebene Solltemperaturen T_soll geregelt. Die Temperierung erfolgt ausschließlich innerhalb zweier von der Ablaufsteuerung der Spritzgießmaschine vorgegebener Signale Z₁ für Temperierbeginn und Z₂ für Temperierende durch Öffnen bzw. Schließen eines in den jeweiligen Temperierkreislauf eingebundenen Stellgliedes. Dabei wird zum Zeitpunkt Z₁ ein aus zurückliegenden Zyklen errechneter Temperierimpuls ausgelöst und anschließend temperaturabhängig im Ergebnis eines bis zum Zeitpunkt Z₂ stattfindenden Soll-Isttemperatur- Vergleiches für die Dauer von Solltemperaturüberschreitungen weitertemperiert. Die Solltemperaturen T_soll werden über Eingabetastatur oder mittels Datenübertragung vorgegeben. Die Werkzeugisttemperaturen werden von Thermosensoren gemessen, von denen jeweils einer den Werkzeugbereichen zugeordnet ist, in denen die Werkzeugtemperatur geregelt werden soll. Der Meßort soll in gleichem Abstand zu wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Flächen im Werkzeug liegen. Die möglichen Temperaturen am Meßort liegen somit in Abhängigkeit von Temperatur und Volumenstrom des Temperiermediums, von der Größe der Kühlfläche, von der Masse und Oberfläche des Werkzeuges, von der Masse, Wanddicke und Oberfläche des Formteiles, von der Temperatur der Kunststoffschmelze, von der Lage des Meßortes und anderer Einflüsse innerhalb von kühlkreisspezifischen Grenztemperaturen T_min und T_max, die unter den konkreten Bedingungen eines Spritzgießprozeßes nach Ablauf einer Anfahrphase nicht unter- bzw. überschritten werden können.

Wird eine Solltemperatur T_soll vorgegeben, die auf Grund bestimmter Ursachen (z. B. Unkenntnis der für die jeweiligen Spritzgießbedingungen einzustellenden Solltemperaturen) außerhalb des durch T_min und T_max begrenzten Temperaturbereiches liegt, bzw. sucht der Maschinenbediener wissentlich nach den Grenztemperaturen T_min und T_max, ist das Verfahren so ausgestaltet, daß nach einer festgelegten Anzahl von Zyklen n_Fehl über ein Kontrolldisplay eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Nach Ausgabe der Fehlermeldung wird verfahrensgemäß weiterhin versucht, die vorgegebene Solltemperatur T_soll zu erreichen, bei einer Solltemperatur unterhalb T_min durch eine stetige Kühlung innerhalb des von der Ablaufsteuerung der Spritzgießmaschine vorgegebenen Zeitbereiches zwischen Z₁ und Z₂, bei einer Solltemperatur oberhalb T_max durch Aussetzen der Kühlung. In diesen beiden Fällen kann die Solltemperatur T_soll nicht erreicht werden und an den hergestellten Formteilen treten Qualitätsmängel auf, die zu Ausschuß führen können. Außerdem ist es nicht möglich, Störgrößen im Spritzgießprozeß im Sinne des Verfahrens auszuregeln. Ohne Bedienereingriff ist eine Korrektur der Solltemperatur nicht möglich. Infolge der in der Praxis üblichen Mehrmaschinenbedienung wäre es wünschenswert, das Bedienpersonal von derartigen Korrekturen zu entlasten.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend zu verbessern, daß bei vorgegebenen Solltemperaturen, die außerhalb des möglichen Regelbereiches liegen, eine selbsttätige Korrektur der Solltemperaturen, auf einen Wert innerhalb des Regelbereiches vorgenommen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach einer festgelegten Anzahl n_Fehl von Maschinenzyklen, in denen die betreffende Werkzeugisttemperatur ständig oberhalb bzw. ständig unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll geblieben ist, eine Fehlermeldung abgesetzt wird, in deren Folge durch Prüfung der mittleren Temperaturdifferenz T_Diff zu einem definierten Zeitpunkt Z_D im Maschinenzyklus bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen die Grenztemperatur in Richtung der vorgegebenen Solltemperatur ermittelt wird, wobei die Grenztemperatur hinreichend genau ermittelt ist, wenn die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff zum Zeitpunkt Z_D bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen nicht größer als ein Temperaturwert T_K ist.

Tritt der Fall ein, daß die ermittelte Grenztemperatur unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll liegt, so wird die Grenztemperatur um einen Temperaturwert T_U nach unten korrigiert und als neue Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt und der verfahrensgebundene Regelparameter t_ann mittels eines Faktors von 0,2 bis 0,8 angepaßt. Liegt die ermittelte Grenztemperatur oberhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll, so wird die Kühldauer im Zyklus verlängert, wobei das die Temperierung beendende Signal Z₂ aus der Ablaufsteuerung der Spritzgießmaschine ignoriert und gleich Z₁ des Folgezyklus gesetzt wird. Reicht die Kühlzeitverlängerung nicht aus, so wird die ermittelte Grenztemperatur um einen Temperaturwert T_O nach oben korrigiert und als Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt.

Als definierter Zeitpunkt Z_D im Maschinenzyklus kann jeder beliebige Zeitpunkt gewählt werden, bevorzugt werden dabei solche Signale aus der Maschinenablaufsteuerung, die bereits anliegen, wie z. B. Beginn des Einspritzvorganges, Beginn oder Ende der Nachdruckzeit und Ende der Werkzeugöffnung. Bei einem stabilen Prozeßverlauf und gleichbleibender Temperierung (auf Grund der Grenzfindung wird entweder durchgängig gekühlt oder nicht) ist der Temperaturverlauf über dem Zyklus bei gefundener Grenztemperatur über mehrere Zyklen nahezu identisch, so daß der Zeitpunkt für die Ermittlung der Differenz bedeutungslos ist, aus technischer Sicht, wird ein Zeitpunkt gewählt, der für das Verfahren von Bedeutung ist. Die festzulegende Anzahl n_Fehl an Zyklen bis zur Fehlermeldung soll in einem Bereich von 10 bis 30 liegen und ist abhängig von der Schwankungsbreite der Prozeßparameter. Bei einem normalerweise sehr stabilen Prozeß kann eine kleinere Anzahl n_Fehl festgelegt werden. Die Zyklusanzahl n_D für die Ermittlung der mittleren Temperaturdifferenz soll in einem Bereich von 2 bis 30 liegen, wobei bei einer kleinen Anzahl an Zyklen mit einem größeren Einfluß von Zufallsgrößen zu rechnen ist. Bei einer größeren Anzahl an Zyklen ist die Zeitkomponente bis zur Auslösung einer Reaktion durch das Verfahren von Bedeutung. Der Temperaturwert T_K stellt eine absolute Schranke für die mittlere Temperaturdifferenz dar, bei deren Unterschreitung vom Erreichen der Grenztemperatur ausgegangen werden kann. Ein sinnvoller Wert für den Temperaturwert T_K liegt in einem Bereich von größer Null bis kleiner 1. Der Temperaturwert T_U soll in einem Bereich von 0,5 bis 2 K liegen und der Temperaturwert T_O in einem Bereich von 1 bis 5 K.

Durch diese weitere Ausgestaltung des Verfahrens kann dessen Zuverlässigkeit verbessert werden. Bei einer Vorgabe von Solltemperaturen, die außerhalb des Regelbereiches liegen, werden diese ohne Eingriff des Bedienpersonals selbsttätig korrigiert. Diese sogenannte Selbstfindung der Regelgrenzen ermöglicht, die Ausschußquote beim Spritzgießen weiter zu senken. Auch manuelle Fehler bei einer falschen Eingabe der Solltemperaturen können dadurch korrigiert werden.

Ein weiterer Vorteil kann auch darin gesehen werden, daß es dem Bediener möglich ist, für bestimmte Einsatzfälle die Grenztemperaturen zu ermitteln, innerhalb derer das Verfahren anwendbar ist.

Der Ablauf des Verfahrens ist folgender. Dem Temperiersystem ist für einen Kühlkreislauf eine Werkzeugsolltemperatur vorgegeben worden, die auf Grund der gegebenen Umstände, wie z. B. Temperiermedientemperatur, Temperiermedienvolumenstrom oder Schmelzetemperatur nicht zu erreichen ist. Nach einer festgelegten Anzahl n_Fehl von Maschinenzyklen, in denen die betreffende Werkzeugisttemperatur ständig oberhalb bzw. ständig unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll geblieben ist, setzt das Temperiersystem über ein angeschlossenes Display eine entsprechende Fehlermeldung ab. Danach beginnt das Regelsystem die Grenztemperatur in Richtung der vorgegebenen Solltemperatur zu suchen. Dabei wird die Werkzeugisttemperatur zu einem definierten Zeitpunkt Z_D im Spritzgießzyklus gemessen und die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen errechnet. Die Grenztemperatur gilt als hinreichend genau ermittelt, wenn die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff zum Zeitpunkt Z_D bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen kleiner als ein vorgegebener Temperaturwert T_K ist. Liegt die ermittelte Grenztemperatur unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll, wird diese Grenztemperatur um einen Temperaturkorrekturbetrag T_U nach unten korrigiert und als neue Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt, dabei wird gleichzeitig der verfahrensgebundene Regelparameter t_ann gekürzt. Liegt die Grenztemperatur oberhalb der nicht erreichbaren Solltemperatur T_soll, so wird die mögliche Kühldauer im Zyklus verlängert, das die Temperierung beendende Signal Z₂ aus der Ablaufsteuerung der Spritzgießmaschine wird ignoriert und gleich dem Signal Z₁ des Folgezyklus gesetzt. Genügt diese Kühlzeitverlängerung nicht, um die vorgegebene Solltemperatur T_soll zu erreichen, wird die sich in der Folge einstellende Grenztemperatur um einen Temperaturwert T_O nach oben korrigiert und als Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt.

In beiden Grenzfällen ist das Verfahren in der Lage die neu vorgegebene Solltemperatur T_soll-korr einzuhalten und auftretende Störgrößen im Spritzgießprozeß im Sinne des Verfahrens der Hauptanmeldung auszuregeln.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen erläutert werden.

Beispiel 1

Herstellung eines Automobilteiles, Vorderteil Türverkleidung für VW "Passat" aus ABS, Novodur PMT-S, auf einer Spritzgießmaschine Billion 650.

Verfahrenstechnische Parameter:

- Masse eines Schusses (2 Formteile+Anguß): 0,920 kg
- Werkzeugmasse: 3200 kg
- Spritzdruck: 500 bar
- Zykluszeit: 43 sec
- Einspritzzeit: 3,2 sec
- Schließkraft: 6000 kN
- Nachdruck: 400 bar
- Nachdruckzeit: 7 sec

Das Spritzgießwerkzeug ist mit vier Kühlkreisläufen ausgerüstet, die über Temperaturfühler mit der Steuereinheit gekoppelt sind. Auf dem Rechnerkern der Steuereinheit der Temperieranlage ist die dazugehörige Software implementiert.

Als Werkzeugsolltemperatur T_soll werden für die Kühlkreise 1 und 2 (Düsenseite) 50°C und für den Kühlkreis 3 (Fahrseite) 45°C und für den Kühlkreis 4 (Fahrseite) 80°C vorgegeben. Als Kühlmittel fungiert Brauchwasser aus einem geschlossenen betrieblichen Kreislauf mit einer Vorlauftemperatur von 14°C.

Die Werkzeugtemperaturen im Bereich der betreffenden Kühlkreisläufe werden in der geometrischen Mitte zwischen Kühlkanal und Formkontur und in der etwaigen Mitte zwischen Kühlwassereingang und -ausgang des jeweiligen Kreises gemessen. Am Beispiel des Kühlkreises 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer zu hoch angegebenen Solltemperatur T_soll beschrieben.

Im ersten Zyklus der Anfahrphase arbeitet das Temperiersystem verfahrensgemäß, d. h., zum Zeitpunkt Z₁ ("Beginn Nachdruck") beginnend, erfolgt eine Initialkühlung festgelegter Dauer t_init mit der eine erste vollständige Durchspülung der Kühlkreise erzielt wird. Im weiteren Verlauf werden die Kühlkreise 1, 2, 3 und 4 verfahrensgemäß gesteuert, d. h. bis zu einer Temperatur von T_soll - 3 K erfolgt keine Kühlung. Nach 6 bis 8 Zyklen hat die Temperatur in den Kreisen 1, 2 und 3 die Anfahrgrenze und nach weiteren zwei Zyklen die Solltemperatur T_soll überschritten, damit ist für diese Werkzeugbereiche die Anfahrphase beendet und die stationäre Betriebsphase beginnt. Kreis 4 bleibt infolge zu hoch angegebener Solltemperatur ohne Kühlung. Während einer festgelegten Zyklusanzahl n_Fehl=20 wird versucht, durch weiteres Aussetzen der Kühlung für den Kreis 4, die vorgegebene Solltemperatur T_soll zu erreichen. Da die Wärmezufuhr zum Meßort nicht ausreichend ist, um die vorgegebene Solltemperatur von 80°C zu erreichen, wird nach 20 Zyklen über das Display der Anlage eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.

Im Folgezyklus beginnt das System die Grenztemperatur T_max in Richtung der vorgegebenen Solltemperatur zu suchen. Dazu wird die Werkzeugisttemperatur zum Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" (Z_D=Z₂) gemessen und die mittlere Temperaturdifferenz einer Anzahl von 5 aufeinanderfolgenden Zyklen (n_D) ermittelt. Die Grenztemperatur T_max gilt dann als hinreichend genau, wenn die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff zum Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" bei 5 aufeinanderfolgenden Zyklen (n_D) kleiner als ein vorgegebener Temperaturwert T_K von 0,5 K ist.

27 Zyklen nach Anfahrbeginn betrug die mittlere Temperaturdifferenz 0,45 K und die Werkzeugisttemperatur zum Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" 72°C. Diese Grenztemperatur wurde um den Korrekturwert T_U=1 von 72°C auf 71°C korrigiert, und als neue Solltemperatur T_soll-korr in das Temperiersystem eingetragen und dem Bediener kenntlich gemacht. Gleichzeitig wurde die Anfahrimpulsdauer t_ann angepaßt und als erster Impuls der stationären Betriebsphase für eine Zeitdauer von 0,1 Sekunden ausgelöst (Anpassung von 0,3 auf 0,1 Sekunden).

Beispiel 2

Herstellung eines Automobilteiles, Motorentlüftung aus Polyamid 6.6 mit 20% Glasfaserverstärkung, für den 1,6i Opel, auf einer Spritzgießmaschine Krauss-Maffei 150-620 B.

Verfahrenstechnische Parameter:

- Werkzeugauslegung: 2fach
- Masse eines Schusses (2 Formteile+Anguß): 204 g
- Werkzeugmasse: 850 kg
- Spritzdruck: 920 bar
- Zykluszeit: 30 sec
- Einspritzzeit: 1,8 sec
- Schließkraft: 1300 kN
- Nachdruck: 750 bar
- Nachdruckzeit: 5,5 sec

Das Spritzgießwerkzeug ist mit vier Kühlkreisläufen ausgerüstet, die über Temperaturfühler mit der Steuereinheit gekoppelt sind. Auf dem Rechnerkern der Steuereinheit der Temperieranlage ist die dazugehörige Software implementiert.

Als Werkzeugsolltemperatur T_soll werden für die Kühlkreise 1 und 2 (Düsenseite) 60°C und für den Kühlkreis 3 (Fahrseite) 50°C und für den Kühlkreis 4 (Fahrseite) 30°C vorgegeben. Als Kühlmittel fungiert Brauchwasser aus einem geschlossenen betrieblichen Kreislauf mit einer Vorlauftemperatur von 32°C.

Die Werkzeugtemperaturen im Bereich der betreffenden Kühlkreisläufe werden in der geometrischen Mitte zwischen Kühlkanal und Formkontur und in der etwaigen Mitte zwischen Kühlwassereingang und -ausgang des jeweiligen Kreises gemessen.

Zu Beginn der Anfahrphase wird in allen vier Temperierkreisläufen ein Kühlimpuls t_init von 5 Sekunden eingeleitet. Ab einer Werkzeugtemperatur von 3 K unterhalb der Solltemperatur T_soll werden in jedem Zyklus zum Zeitpunkt Z₁ Temperierimpulse t_ann von 0,3 Sekunden eingeleitet. Die in der stationären Betriebsphase eingeleitete Kühlmittelimpulsdauer t_E beträgt für die Kühlkreise 1 bis 3 9 bis 13 Sekunden und für den Kühlkreis 4 25 Sekunden.

Am Beispiel des Kühlkreises 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer zu niedrig angegebenen Solltemperatur T_soll beschrieben.

Im ersten Zyklus der Abfahrphase arbeitet das Temperiersystem verfahrensgemäß, d. h., zum Zeitpunkt Z₁ ("Beginn Nachdruck") beginnend, erfolgt eine Initialkühlung festgelegter Dauer t_init mit der eine erste vollständige Durchspülung der Kühlkreise erzielt wird. Im weiteren Verlauf werden die Kühlkreise 1, 2, 3 und 4 verfahrensgemäß gesteuert, wobei sich die durch die Kreise 1, 2 und 3 beeinflußten Temperaturen den jeweiligen Solltemperaturen T_soll zügig annähern, die zum Kreis 4 gehörige Werkzeugtemperatur hingegen zeigt schon nach dem ersten Zyklus einen Wert oberhalb T_soll an. Während einer festgelegten Zyklusanzahl n_Fehl=20, wird versucht, im Bereich des Kreises 4 durch ständige Kühlung in der dafür zur Verfügung stehenden Zeit zwischen Z₁ ("Beginn Nachdruck") und Z₂ ("Ende Werkzeugöffnung") die vorgegebene Solltemperatur T_soll zu erreichen. Da das Kühlsystem nicht in der Lage ist, die erforderliche Wärmemenge abzuführen, wird über das Anlagendisplay eine Fehlermeldung ausgegeben.

Im Folgezyklus wird die zur Verfügung stehende Kühldauer verlängert, indem der Zeitpunkt Z₂ ("Ende Werkzeugöffnung") als zeitliche Begrenzung für die Kühldauer im Zyklus ignoriert wird. Als Temperierdauer steht jetzt die Zeit zwischen dem Signal Z₁ des aktuellen Zyklus und dem Signal Z₁ des Folgezyklus zur Verfügung. Genügt diese Kühlzeitverlängerung nicht, um die vorgegebene Solltemperatur T_soll zu erreichen, so wird die Grenztemperatur T_min in Richtung der vorgegebenen Solltemperatur ermittelt. Dazu wird die Werkzeugisttemperatur zu dem Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" (Z_D=Z₂) gemessen und die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff bei 8 aufeinanderfolgenden Zyklen n_D errechnet. Die Grenztemperatur T_min gilt als hinreichend genau, wenn die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff zum Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" bei 8 aufeinanderfolgenden Zyklen kleiner als ein festgelegter Temperaturwert T_K=0,5 K ist.

Da die ermittelte Grenztemperatur T_min oberhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll liegt, wird sie um einen Temperaturwert T_O=2 K nach oben korrigiert, und als neue Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt und dem Bediener kenntlich gemacht. 29 Zyklen nach Anfahrbeginn betrug die mittlere Temperaturdifferenz 0,48 K und die Werkzeugisttemperatur zum Zeitpunkt Z_D "Ende der Werkzeugöffnung" 46°C. Diese Temperatur wurde um den o. g. Wert T_O auf 48°C korrigiert, als neue Solltemperatur T_soll-korr in das Temperiersystem eingetragen und dem Bediener kenntlich gemacht.

Claims (9)

1. Verfahren zur Temperierung von Formwerkzeugen für die Kunststoffverarbeitung, insbesondere Spritzgießwerkzeugen, bei dem die gemessene Werkzeugtemperatur mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Ist-Sollwert-Vergleiches die Durchflußmenge des Temperiermediums in den Kühlkreisläufen verändert wird, wobei der Temperaturprozeß in zwei Phasen, eine Anfahrphase und eine stationäre Betriebsphase, mit jeweils unterschiedlichen Temperierbedingungen, getrennt wird und während der gesamten Zyklusdauer kontinuierlich die Werkzeugtemperatur an dem für den betreffenden Kühlkreislauf, thermisch sowohl von der eingespritzten Schmelze als auch der Kühlung gleichwertig beaufschlagten Ort gemessen wird, wobei dieser Ort sich im Bereich der geometrischen Mitte zwischen Formteilkontur und Kühlkanälen bzw. Kühlfläche und im Bereich der Mitte zwischen Kühlwassereingang und Kühlwasserausgang in einem hinreichend großen Abstand zur Formteilkontur befindet, während der Anfahrphase im ersten Zyklus, zum Zeitpunkt Z₁ beginnend, eine Initialkühlung t_init mit festgelegter Dauer eingeleitet wird, um eine erste vollständige Durchspülung des betreffenden Kühlkreislaufes zu erzielen und beim Erreichen eines definierten Abstandes der mittleren Werkzeugtemperatur zur vorgegebenen Solltemperatur im Folgezyklus zum Zeitpunkt Z₁ ein Festkühlimpuls t_ann geringerer zeitlicher Dauer eingeleitet wird, wobei der Kühlimpuls t_ann in allen nachfolgenden Zyklen bis zur erstmaligen Überschreitung der vorgegebenen Solltemperatur eingeleitet wird, um ein gedämpftes Annähern der mittleren Werkzeugtemperatur an die gewählte Solltemperatur zu gewährleisten und die Anfahrphase nach dem erstmaligen Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Werkzeugsolltemperatur beendet ist, und während der stationären Betriebsphase aus der Gesamtdauer der Kühlmittelimpulse einer festgelegten Anzahl unmittelbar vorausgegangener Zyklen ein Wert t_E als Kühlimpulsdauer für jeden nachfolgenden Zyklus ermittelt wird, wobei im ersten Zyklus der stationären Betriebsphase ein Kühlmittelimpuls der Zeitdauer t_ann nach Empfang des Signals Zeitpunkt Z₁ letztmalig eingeleitet wird und in den Folgezyklen zum Zeitpunkt Z₁ an Stelle von t_ann die jeweils ermittelten Kühlmittelimpulse t_E eingeleitet werden, um im Zeitbereich der größten Temperaturdifferenz zwischen eingespritzter Schmelze und Kühlkanal die erforderliche Wärmeableitung zu bewirken, wobei im Falle des Auftretens von Solltemperaturüberschreitungen nach Einleitung des Kühlmittelimpulses t_E für die Dauer der Solltemperaturüberschreitung weitere temperaturabhängige Kühlmittelimpulse bis zum Zeitpunkt Z₂ des jeweiligen Zyklus eingeleitet werden, deren Gesamtdauer je Zyklus durch eine ermittelte maximale Gesamtdauer t_max begrenzt wird, nach Patentanmeldung P 43 09 880.0-16, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer festgelegten Anzahl n_Fehl von Maschinenzyklen, in denen die betreffende Werkzeugisttemperatur ständig oberhalb bzw. ständig unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll geblieben ist, eine Fehlermeldung abgesetzt wird, in deren Folge durch Prüfung der mittleren Temperaturdifferenz T_Diff zu einem definierten Zeitpunkt Z_D im Maschinenzyklus bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen die Grenztemperatur in Richtung der vorgegebenen Solltemperatur ermittelt wird, wobei die Grenztemperatur hinreichend genau ermittelt ist, wenn die mittlere Temperaturdifferenz T_Diff zum Zeitpunkt Z_D bei n_D aufeinanderfolgenden Zyklen nicht größer als ein Temperaturwert T_K ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, wenn die ermittelte Grenztemperatur unterhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll liegt, die Grenztemperatur um einen Temperaturwert T_U nach unten korrigiert und als neue Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt und der verfahrensgebundene Regelparameter t_ann mittels eines Faktors von 0,2 bis 0,8 angepaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, wenn die ermittelte Grenztemperatur oberhalb der vorgegebenen Solltemperatur T_soll liegt, die Kühldauer im Zyklus verlängert wird, wobei das die Temperierung beendende Signal Z₂ aus der Ablaufsteuerung der Spritzgießmaschine ignoriert und gleich Z₁ des Folgezyklus gesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ausreichender Kühlzeitverlängerung, die ermittelte Grenztemperatur um einen Temperaturwert T_O nach oben korrigiert und als Solltemperatur T_soll-korr eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zyklusanzahl n_Fehl ein Wert zwischen 10 und 30 festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zyklusanzahl n_D ein Wert 2 und 30 festgelegt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwert T_K in einem Bereich zwischen größer 0 und kleiner 1 liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwert T_U in einem Bereich von 0,5 bis 2 K liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwert T_O in einem Bereich von 1 bis 5 K liegt.