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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine,
insbesondere eine Steuervorrichtung zum stabilen Umschalten von
einem Spritzverfahren zu einem Druckhalteverfahren.
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2. Beschreibung des dazu gehörigen Fachgebiets
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Beim
Formen mittels Spritzgussmaschine, wird Harz durch Einspitzen in
den Hohlraum einer Form gefüllt
(Spritzverfahren), und dann wird der ausgeübte Druck für eine festgelegte Zeit auf
einem festgelegten Druckwert gehalten (Druckhalteverfahren). Ob
der Hohlraum mit Harz gefüllt
ist oder nicht, wird gewöhnlich
durch die Position einer Spritzschnecke bestimmt oder durch Erfassen
eines tatsächlichen
Wertes für
den Spritzdruck, da der Spritzdruck in der Regel steigt, wenn der
Hohlraum mit Harz gefüllt
ist. Erreicht die Spritzschnecke eine festgelegte Position, oder
ist der erfasste Wert des Spritzdrucks größer gleich einem festgelegten
Druckwert, erfolgt eine derartige Steuerung, dass die Geschwindigkeitssteuerung
an der Spritzschnecke im Spritzverfahren auf Drucksteuerung für das Druckhalteverfahren
umgeschaltet wird.
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Der
Druck ändert
sich im Idealfall auf einen festgelegten Druckhaltedruck (Druckwert,
bei dem der Druck beim Druckhalten gehalten werden soll) am besten
sofort, wenn das Spritzverfahren auf das Druckhalteverfahren umgeschaltet
wird. Der Druck ändert
sich jedoch eigentlich nicht sofort auf den festgelegten Druckhaltedruck,
sondern erreicht den festgelegten Druckhaltedruck mit einer Verzögerung. Selbst
wenn der Druck zu dem Zeitpunkt, an dem ein Druckwert gleich einem
festgelegten Umschaltdruck (Druck mit dem das Umschalten von Spritzverfahren auf
das Druckhalteverfahren begonnen werden sollte) erfasst wird, auf
den Druckhaltedruck geändert wird,
kommt es zudem zu einer Drucküberschreitung, d.
h. der Druck steigt über
den festgelegten Umschaltdruck hinaus und nimmt einen Peakwert an.
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Dieser
Peakwert wird auf das Harz in dem Hohlraum der Form ausgeübt und beeinträchtigt die Qualität des geformten
Gegenstands.
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Als
Technik zum Halten des Peakdrucks innerhalb eines festgelegten Druckbereichs
beim Umschalten des Spritzverfahrens auf das Druckhalteverfahren
auf der Basis der Position der Spritzschnecke, wird bekanntlich
der Harzdruck an dem Zeitpunkt erfasst, an dem das Umschalten erfolgt,
und die Position eingestellt, die die Spritzschnecke einnimmt, wenn
das Umschalten erfolgt oder wenn die Messung beendet wird, so dass
der erfasste Druckwert innerhalb des festgelegten Druckbereichs
liegt (siehe
JP 7-9514A ).
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Es
gibt zudem eine Erfindung, bei der ein Zeitraum Tpd, den man für die Änderung
des Drucks von einem aktuellen erfassten Wert zu einem festgelegten
Maximalspritzdruck benötigt,
aus einer Anstiegsgeschwindigkeit des Spritzdrucks erhalten wird,
die erhalten wird durch Differenzieren des Ausdrucks für den durch
einen Druckdetektor erfassten Druck, ein Abbremszeitraum Tvd aus
der Abbremseigenschaft eines Aktuators und einer festgelegten Spritzgeschwindigkeit
erhalten wird; das Abbremsen begonnen wird, wenn der Abbremszeitraum
Tvd größer gleich
dem Zeitraum Tpd ist, den der Druck zum Erreichen des maximalen
Spritzdrucks benötigt;
ein Zeitraum T1, den der Druck zum Wechsel von einem festgelegten
Druckhalteverfahren auf maximalen Spritzdruck benötigt, gemessen
wird; und der Druck vom maximalen Spritzdruck auf den Druckhaltedruck gesenkt
wird, und zwar gemäß einem
Drucksenkemuster mit einem Gradient, der ein ganzzahliges Vielfaches
des Gradienten des gemessenen Zeitraums T1 ist (siehe
JP 7-1522A ).
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Wenn
der Hohlraum der Form mit dem Harz in dem Spritzverfahren gefüllt wird,
und das Spritzverfahren auf das Druckhalteverfahren umgeschaltet wird,
nimmt der Druck einen Peakwert (Maximaldruck) an, und das Harz in
dem Hohlraum erfährt
diesen Peakdruck. Da der Peakdruck die Qualität eines geformten Gegenstandes
beeinträchtigt,
möchte man
den Peak-Druck genau steuern. In den vorstehend genannten Erfindungen,
die in
JP 7-9514A und
JP 7-1522A offenbart
sind, wird ein Ziel für
den Peakdruck festgelegt und die Steuerung erfolgt so, dass der
Peakdruck mit diesem Ziel übereinstimmt,
jedoch wird die Abweichung des tatsächlichen Peakdrucks nicht berücksichtigt.
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Bei
der Steuerung der Spritzgussmaschine wird der Harzdruck bei jedem
festgelegten Abfragezeitraum erfasst, und das Umschalten vom Spritzverfahren
auf das Druckhalteverfahren erfolgt auf der Basis des erfassten
Wertes für
den Harzdruck. Gleiches gilt für
die in
JP 7-9514A und
JP 7-1522A offenbarten
Verfahren. Der erfasste Wert für
den Harzdruck unterliegt einem Erfassungsfehler in Bezug auf den
Abfragezeitraum. Selbst wenn zudem die Geschwindigkeitssteuerung
sofort auf Drucksteuerung umgeschaltet wird, damit der Druck zu
dem Zeitpunkt gehalten wird, an dem ein Druckwert gleich dem festgelegten
Umschaltdruck erfasst wird, wird der Druck überschritten und der Peakdruck
ist nicht immer gleich. Das Dokument
US-A-5246645 offenbart
eine Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 5.
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Die 2a und 2b sind
Diagramme zur Erläuterung
der Abweichung des Peakdrucks, der erscheint, wenn das Spritzverfahren
(Geschwindigkeitssteuerung) auf das Druckhalteverfahren (Drucksteuerung)
umgeschaltet wird.
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In
den 2a und 2b veranschaulicht die
horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse veranschaulicht
den Harzdruck. Vertikale gestrichelte Linien, die entlang der Zeit-Achse
verteilt sind, zeigen die Abfragezeiten, bei denen der Druck erfasst
wird. Der Zeitraum zwischen den Abfragezeiten ist Δt. Der Druck
Pp ist als Druckwert festgelegt, bei dem der Druck während des
Haltens des Drucks (das als "Druckhalteverfahren" bezeichnet wird)
gehalten werden sollte, P(v – p),
ein Harzdruckwert, wird als Kriterium zur Bestimmung herangezogen,
ob man vom Spritzen auf Druckhalten umschalten soll (was als "Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck" bezeichnet wird),
und der Druck Ps wird als Druckwert festgelegt, bei dem das Umschalten
begonnen wird (was als "Umschalt-Startdruck" bezeichnet wird).
Pr ist der tatsächliche
Harzdruck, und Pr' ist ein
Harzdruckwert, der von einem Drucksensor als Wert erfasst wird,
der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat oder diesen übersteigt.
Pc ist ein Druck-Befehlswert für die Drucksteuerung
in dem Druckhalteverfahren.
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Vorausgesetzt,
es erfolgt ein Einspritzen, so steigt der Harzdruck Pr und übersteigt
den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) kurz
nach dem Abfragezeitpunkt t1 wie in der 2a gezeigt.
Am Abfragezeitpunkt t1 wird nicht erkannt, dass der Harzdruck Pr
den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht hat. Die Tatsache, dass der Harzdruck Pr den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat, wird an Abfragezeitpunkt t2 erkannt, nämlich einen Abfragezeitraum Δt nach dem Abfragezeitpunkt
t1 (erfasster Harzdruckwert Pr').
Zu diesem Zeitpunkt wird das Druckhalteverfahren durchgeführt, und
die Drucksteuerung wird begonnen, jedoch wird der Harzdruck überschritten,
und ein Harzdruck Pmax erscheint nach dem Umschalten.
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Die 2b zeigt
ein Beispiel, bei dem der Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
kurz nach dem Abfragezeitpunkt t1, und kurz vor dem Abfragezeitpunkt
t2, übersteigt.
Nach dem Abfragezeitpunkt t2 wird die Tatsache erkannt, dass der
Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat, (erfasster Harzdruckwert Pr').
Zu diesem Zeitpunkt erfolgt das Umschalten auf das Druckhalteverfahren,
und die Drucksteuerung wird begonnen. In diesem Beispiel wird auch
der Druck überschritten, und
ein Peakdruck Pmax erscheint nach dem Umschalten.
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Ein
Vergleich zwischen den 2a und 2b zeigt,
dass in dem Beispiel von 2a der tatsächliche
Harzdruck Pr den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) zwar
erreicht hat, jedoch wird erst etwa einen Abfragezeitraum Δt später als
in dem Beispiel von 2b die Tatsache erkannt, dass
der tatsächliche
Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat, und die Druckhaltesteuerung begonnen wird. Nachdem der tatsächliche
Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat, wird somit die Druckhaltesteuerung bei dem Beispiel von 2a etwa
einen Abfragezeitraum Δt
später
als in dem Beispiel von 2b begonnen,
so dass das Ausmaß der
Drucküberschreitung
größer ist
und der Peakdruck folglich größer als
in dem Beispiel von 2b ist. Somit gibt es wie in
der 2 gezeigt, eine Abweichung von ΔPmax des
Peakdrucks.
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Hinsichtlich
der Zeit, bei der der Druck erfasst wird, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht hat, existiert wie oben erwähnt, ein Unterschied, der höchstens
einem Abfragezeitraum Δt
entspricht, und der Peakdruck variiert entsprechend diesem Unterschied.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Spritzgussmaschine bereit, die
den Peakdruck durch Reduktion seiner Abweichung stabilisieren kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung steuert eine Steuervorrichtung einer Spritzgussmaschine den
Harzdruck beim Umschalten eines Spritzverfahrens zu einem Druckhalteverfahren
durch Ändern
eines Befehlswertes des Harzdrucks von einem voreingestellten zweiten
Wert für
das Druckhalteverfahren in einem voreingestellten Übergangszeitraum.
Die Steuervorrichtung umfasst: eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen
des Harzdrucks; eine Bestimmungsvorrichtung zum Vergleichen des
durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Harzdrucks mit einem voreingestellten
Umschaltdruck zum Umschalten des Spritzverfahrens auf das Druckhalteverfahren
in jedem festgelegten Zeitraum und Bestimmen der Beendigung des
Spritzverfahrens, wenn der erfasste Harzdruck den voreingestellten
Umschaltdruck übersteigt;
und eine Korrekturvorrichtung zum Korrigieren des Übergangszeitraums
gemäß einer
Differenz zwischen dem voreingestellten Umschaltdruck und dem erfassten
Harzdruck, wenn die Beendigung des Spritzverfahrens durch die Bestimmungsvorrichtung nach
dem Beginn des Spritzverfahrens bestimmt wird. Durch Korrektur des Übergangszeitraums
wird die Abweichung des Peakdrucks reduziert.
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Die
Korrekturvorrichtung kann einen Korrekturzeitraum durch Multiplikation
der vorstehend genannten Differenz mit einem voreingestellten Korrekturkoeffizient
erhalten und den Übergangszeitraum auf
einen Wert korrigieren, der durch Subtraktion des Korrekturzeitraums
von einem Referenz-Übergangszeitraum
erhalten wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung steuert eine Steuervorrichtung einer
Spritzgussmaschine den Harzdruck durch Umschalten einer Feedback-Steuerung einer Spritzgeschwindigkeit für ein Spritzverfahren
zu einer Feedback-Steuerung des
Harzdrucks für
ein Druckhalteverfahren. Die Steuervorrichtung umfasst: eine Erfassungsvorrichtung
zum Erfassen des Harzdrucks in dem Spritzverfahren; eine Bestimmungsvorrichtung
zum Vergleichen des durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Harzdrucks
mit einem voreingestellten Umschaltdruck zum Umschalten des Spritzverfahrens
auf das Druckhalteverfahren in jedem festgelegten Zeitraum und Bestimmen
der Beendigung des Spritzverfahrens, wenn der erfasste Harzdruck
den voreingestellten Umschaltdruck übersteigt; und eine Korrekturvorrichtung
zum Korrigieren der Feedback-Verstärkung der Feedback-Steuerung des Harzdrucks
in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Beginn des Druckhalteverfahrens
gemäß einer
Differenz zwischen dem voreingestellten Umschaltdruck und dem erfassten
Harzdruck, wenn die Beendigung des Spritzverfahrens durch die Bestimmungsvorrichtung
nach dem Beginn des Spritzverfahrens bestimmt wird. Durch Einstellen
der Verstärkung
der Feedback-Steuerung
des Harzdrucks wird die Abweichung des Peakdrucks reduziert.
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In
der vorstehenden Anordnung kann die Erfassungsvorrichtung den Harzdruck
als Druck erfassen, der auf die Spritzschnecke ausgeübt wird,
oder als Druck in einer Form.
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Da
die Abweichung des Peakdrucks reduziert ist, lassen sich geformte
Gegenstände
hoher Qualität
erhalten
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein Schaubild zur Erläuterung
des Arbeitsprinzips der vorliegenden Erfindung,
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2 ein Schaubild ein Schaubild zur Erläuterung
des Peakdrucks, der auftritt, wenn das Spritzverfahren auf das Druckhalteverfahren
in einem herkömmlichen
Beispiel umgeschaltet wird,
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3,
ein Blockdiagramm, eine erfindungsgemäße Ausführungsform und
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4 ein
Fließschema,
das Spritz-Druckhalteverfahren in dieser Ausführungsform.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Anhand
der 1a und 1b wird
das Arbeitsprinzip der vorliegenden Erfindung erläutert. In den 1a und 1b veranschaulicht
die horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse veranschaulicht
den Druck, wie in den 2a und 2b. Die
vertikalen gestrichelten Linien, die entlang der Zeit-Achse verteilt
sind, veranschaulichen die Abfragezeiten, bei der der Druck erfasst
wird, und der Zeitraum zwischen den Abfragezeiten ist Δt. Pp ist
ein Druck, der als Druckwert festgelegt wird, bei dem der Druck
beim Druckhalten (was auch als "Druckhaltedruck" bezeichnet wird)
gehalten werden sollte, P(v – p)
ist ein Harzdruckwert, der als Kriterium zur Bestimmung festgelegt
wird, ob man vom Spritzen auf Druckhalten (das als "Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck" bezeichnet wird") umschalten soll,
und Ps ist ein Druck, der als Druckwert voreingestellt wird, bei
dem das Umschalten begonnen werden sollte (was als "Umschaltstartdruck" bezeichnet wird).
Pr ist ein tatsächlicher
Harzdruck, und Pr' ist
ein Harzdruckwert, der von einem Drucksensor als Wert erfasst wird,
der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht oder überschritten
hat. Pc ist ein Befehlswert für
den Druck für
die Drucksteuerung in dem Druckhalteverfahren.
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Die 1a zeigt
ein Beispiel, bei dem der Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p) übersteigt,
und zwar kurz nach der Abfragzeit t1, und die Tatsache, dass der Harzdruck
den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht hat, wird als Abfragezeit 12 erkannt. Die 1b zeigt
ein Beispiel, bei dem der Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p) übersteigt, und
zwar kurz vor der Abfragezeit 12, und die Tatsache, dass
der Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
hat, wird als Probezeit t2 bezeichnet. Zwischen dem Beispiel von 1a und
dem Beispiel von 1b gibt es einen Unterschied
in der Dauer zwischen dem Zeitpunkt, bei dem der tatsächliche
Harzdruck Pr den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht,
und dem Zeitpunkt, bei dem diese Tatsache erkannt wurde. Der Unterschied
entspricht höchstens
einem Abfragezeitraum Δt.
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Wird
erkannt, dass der Harzdruck den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
oder überschritten
hat, wird sofort auf die Drucksteuerung für das Druckhalteverfahren umgeschaltet.
Der Peakdruck Pmax, der beim Überschreiten
des Harzdrucks erscheint, variiert je nach dieser Differenz der
Zeitdauer zur Erkennungszeit. Der Peakdruck Pmax beim Überschreiten
wird in der vorliegenden Erfindung gleichförmig gemacht, indem die Änderungsrate
des Befehlswertes für
den Druck, von dem der Startdruck auf Druckhaltedruck umgeschaltet
wird, in der Drucksteuerung geändert
wird.
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Bei
der Drucksteuerung im Druckhalteverfahren, wird der Befehlswert
für den
Druck Pc vom Umschaltstartdruck Ps, voreingestellt als Druckwert, mit
dem die Drucksteuerung begonnen werden sollte, auf den voreingestellten
Druckhaltedruck Pp beim Übergangszeitraum
T umgeschaltet. Eine Differenz Ve zwischen einem Druckwert Pr', der als Wert erfasst
wird, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
oder überschritten
hat, und dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p), nämlich Ve
= Pr' – P(v – p), wird
erhalten. Ist die Differenz Ve größer, wird der Übergangszeitraum
T verkürzt,
und bei kürzerer
Differenz Ve verlängert
sich der Übergangszeitraum
T. Durch derartiges Verändern
der Änderungsrate
des Befehlswertes für
den Druck Pc, wird die Abweichung des Peakdrucks Pmax verhindert.
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Ist
T0 ein Referenz-Übergangszeitraum
und Ve eine Differenz zwischen dem erfassten Druckwert Pr' und dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p),
wird der Übergangszeitraum
T erhalten durch T = T0 – α × Ve (1).
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Mit
größer werdender
Differenz Ve wird der Übergangszeitraum
verkürzt,
so dass der Befehlswert für
den Druck Pc rasch gesenkt wird, wodurch das Überschreiten des Harzdrucks
unterdrückt
wird und somit die Abweichung des Peakdrucks Pmax reduziert wird.
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Die
Differenz Ve zwischen dem Druckwert Pr', erfasst als Wert, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht oder überschritten
hat, und dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) ist
in Bezug auf die Beispiele von 1a und 1b größer als bei
dem Beispiel von 1a, und daher wird der Übergangszeitraum
T verkürzt
und die Rate der Abnahme des Befehlswertes für den Druck Pc in dem Beispiel
von 1a folglich vergrößert. Demnach wird ein Überschreiten
des tatsächlichen
Harzdrucks Pr, nachdem der Druckwert, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht oder überschritten
hat, erfasst worden ist, stärker
in dem Beispiel von 1a unterdrückt als in dem Beispiel von 1b.
Aus dem Vergleich zwischen 1 und 2 geht somit hervor, dass die Abweichung ΔPmax des
Peakdrucks Pmax so gesteuert wird, dass sie bei dem in 1 gezeigten Beispiel der vorliegenden
Erfindung kleiner ist.
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3,
ein Blockschema, zeigt relevante Teile einer Steuervorrichtung der
Spritzgussmaschine als Ausführungsform,
die den vorstehend beschriebenen Weg der Steuerung einsetzt.
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Eine
Düse 2 ist
am Vorderende eines Heizzylinders 1 befestigt. Eine Spritzschnecke 3 ist
im Heizzylinder 1 eingelassen. Am Heizzylinder 1 ist
ein Heizgerät 5 befestigt.
An der Spritzschnecke 3 ist ein Drucksensor 8 befestigt,
wie eine Lastzelle, die den Harzdruck aus dem Druck erfasst, der
auf die Spritzschnecke 3 ausgeübt wird. Alternativ kann ein
Harzdruck in der Form durch Anordnen eines Druckordners zum Erfassen
des Harzdrucks in der Form erfasst werden. Die Spritzschnecke 3 wird
so angetrieben, dass sie sich durch einen Schneckendrehservomotor
M2 über
eine Transmissionsvorrichtung 7 dreht. Die Spritzschnecke 3 wird
ebenfalls so angetrieben, dass sie sich entlang der Achse der Spritzschnecke 3 über einen
Spritzservomotor M1 über
einen Mechanismus 6 dreht, wie einen Kugelgewinde/Spindelmutter-Mechanismus
zur Umwandlung von Drehbewegung in eine Linearbewegung. Die Symbole
P1 und P2 veranschaulichen Positions-Geschwindigkeits-Detektoren
zur Erfassung von Position und Geschwindigkeit jedes Servomotors.
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Eine
Steuervorrichtung 20 umfasst eine CNC-CPU 34,
die ein Mikroprozessor für
die numerische Steuerung ist, eine PC-CPU 28, d. h. einen
Mikroprozessor für
die programmierbare Steuervorrichtung, eine Servo-CPU, die ein Mikroprozessor
für die Servosteuerung
ist, und eine Druckmonitor-CPU 27, die ein Drucksignal
von dem Drucksensor 8 (oder einem Sensor zum Erfassen des
Harzdrucks in der Form (nicht gezeigt)) mit einem A/D-Wandler 26 abfragt
und die abgefragten Werte in RAM 22 speichert. Die Information
kann zwischen diesen Mikroprozessoren über einen Bus 32 durch
Wählen
von Eingang und Ausgang übertragen
werden.
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An
die CNC-CPU 34, sind ROM 36, in dem Automatik-Betriebsprogramme
zur allgemeinen Steuerung der Spritzgussmaschine usw. gespeichert werden,
und RAM 37 zur vorübergehenden
Speicherung von Betriebsdaten angeschlossen. An die PC-CPU 28,
sind ROM 23, in dem die Abfolgeprogramme zur Steuerung
des Abfolgebetriebs der Spritzgussmaschine usw. gespeichert sind,
und RAM 24 zur vorübergehenden
Speicherung der Betriebsdaten angeschlossen.
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An
die Servo-CPU 29 sind ROM 30, in dem die Steuerprogramme
gespeichert sind, die zur Servosteuerung dediziert sind, welche
Positionsschleifen, Geschwindigkeitsschleifen und Stromschleifen enthalten,
und RAM 31 zum vorübergehenden
Speichern von Daten angeschlossen. An die Servo-CPU 29 ist
auch ein Servoverstärker 25 zum
Antreiben der Servomotoren für
jede der Achsen zum Formspannen, Spritzen, Schneckendrehung, Ejektor
usw. (in 3 ist nur der Spritzservomotor
M1 und der Schneckendrehservomotor M2 gezeigt) auf der Basis von
Befehlen der CPU 29 angeschlossen, und ein Ausgang von
dem am Servomotor befestigten Positions-Geschwindigkeitsdetektor
für jede
Achse wird zur Servo-CPU 29 rückgeführt.
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An
die Druckmonitor-CPU 27 sind ROM 21, in dem Steuerprogramme
für die
durch den Druckmonitor CPU 27 durchgeführte Steuerung gespeichert sind,
und RAM 22 zum Speichern des durch den Drucksensor 8 erfassten
Harzdruckwertes angeschlossen.
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An
Bus 32 ist der nichtflüchtige
Formdatenspeicher 33 zum Speichern der Formbedingungen, Stellwerte,
Parameter, Makrovariablen, usw., die das Spritzformen betreffen,
und eine Hand-Dateneingabevorrichtung 35 mit einer Anzeigevorrichtung,
die CRTs oder Flüssigkristalle
nutzt, angeschlossen.
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In
einem Messverfahren treibt die CNC-CPU 34 den Schneckendrehservomotor
M2 und steuert seine Drehung und treibt auch die Spritzschnecke 3 und
steuert den Staudruck. Harz, das aus einem Trichter 4 zugeführt wird,
wird erwärmt,
und durch die Drehung der Spritzschnecke 3 und durch das
am Heizzylinder 1 angebrachte Heizgerät 5 geschmolzen. Aufgrund
des Drucks des geschmolzenen Harzes bewegt sich die Spritzschnecke 3 zurückt (in
der 3 nach rechts) gegen den Staudruck, so dass eine
genaue Menge Harz abgemessen wird.
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Bei
dem Injektionsverfahren wird durch Antreiben des Spritz-Servomotors
M1 die Spritzschnecke 3 vorwärts bewegt (in 3 nach
links). Beim Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit der Spritzschnecke 3 wird
das geschmolzene Harz durch die Düse 2 in den Hohlraum
der Form (nicht gezeigt) gespritzt. Ist der Hohlraum mit dem Harz
gefüllt,
erfolgt ein Umschalten auf die Druck-Feedbacksteuerung für das Druckhalteverfahren.
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Die
vorstehend beschriebene Struktur und Funktion der Spritzgussmaschine
und der Steuervorrichtung dafür
entspricht derjenigen für
eine herkömmliche
Spritzgussmaschine und einer Steuervorrichtung dafür. Bei der
erfindungsgemäßen Ausführungsform
unterscheidet sich jedoch die Steuerung in einer Anfangsstufe der
Druckhaltesteuerung nach dem Umschalten der Geschwindigkeitssteuerung
für das
Spritzverfahren auf eine Drucksteuerung für das Druckhalteverfahren von
der herkömmlichen
Steuerung. Die Steuerung unterscheidet sich insofern, wenn ein Druckwert,
der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
oder überschritten
hat, vom Drucksensor 8 erfasst wird, der Übergangszeitraum
wie oben erwähnt
erhalten wird, und die Drucksteuerung durchgeführt wird, so dass sich der
Druck vom Umschaltstartdruck auf den eingestellten Druckhaltedruck
im erhaltenen Übergangszeitraum ändert.
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4 ist
ein Fließschema,
das eine Spritzdruck-Halteroutine zeigt, die die CNC-CPU 34 bei
jedem festgelegten Zeitraum in der vorliegenden Ausführungsform
ausführt.
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Zuerst
bestimmt die CNC-CPU34, ob ein Spritz/Druck-Halteverfahrens-Bitschalter F1 gleich "1" ist oder nicht (Schritt S1). Dieser
Bitschalter wird in einem weiteren Prozess auf "1" gesetzt,
wenn das Messverfahren beendet wird, so dass die Maschine zum Spritzen
von Harz bereit ist. Ist der Bitschalter F1 nicht gleich "1", endet die Verarbeitung beim aktuellen
Verfahrenszeitraum. Ist der Bitschalter gleich "1",
bestimmt die CNC-CPU 34, ob ein Druckhalteverfahrens-Bitschalter
F2 gleich "1" ist oder nicht (Schritt
S2). Dieser Druckhalteverfahrens-Bitschalter F2 und ein Übergangs-Bitschalter
F3 (später
beschrieben) werden zu Beginn bei der anfänglichen Einstellung auf "0" eingestellt. Da der Druckhalteverfahrens-Bitschalter
F2 zu Beginn gleich "0" ist, läuft das
Verfahren von Schritt S2 nach Schritt S3 fort, wo es bestimmt wird,
ob ein Übergangs-Bitschalter
F3 gleich "1" ist oder nicht.
Da der Bitschalter F3 zu Beginn gleich "0" ist,
verläuft
das Verfahren nach Schritt S4, wo es die Spritzgeschwindigkeitssteuerung
beginnt, nämlich
den Spritz-Servomotor M1 antreibt, und die Spritzgeschwindigkeit
durch die Spritzschnecke 2 auf ähnliche Weise wie im Stand
der Technik steuert. Dann erhält
die CNC-CPU 34 einen Harzdruckwert Pr, der von dem Drucksensor 8 erfasst
wird (Schritt S5) und bestimmt, ob der Harzdruckwert Pr größer gleich
dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
ist oder nicht (Schritt S6). Ist der erfasste Harzdruckwert Pr kleiner
als der Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p), endet
die Verarbeitung im aktuellen Verarbeitungszeitraum. Danach erfolgt
die Spritzgeschwindigkeitssteuerung für das Spritzverfahren durch
Ausüben
der Schritte S1 bis S6 bei jedem festgelegten Zeitraum, bis ein
Harzdruckwert Pr größer gleich
dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erfasst
wird.
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Wenn
in Schritt S6 die CNC-CPU 34 bestimmt, dass der erfasste
Harzdruckwert Pr größer gleich
dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
ist, gibt die CNC-CPU 34 der Servo-CPU 29 einen
Befehl zum Umschalten der Geschwindigkeitssteuerung auf Drucksteuerung
für das Druckhalteverfahren,
so dass die Servo-CPU 29 die Geschwindigkeitssteuerung
auf Drucksteuerung umschaltet. Die CNC-CPU 34 löscht und
startet einen Zeitgeber zum Messen der Zeit, für die der Druck gehalten wird,
setzt den Übergangs-Bitschalter
F3 auf "1" (Schritt S7), und
erhält
eine Differenz Ve durch Subtrahieren des voreingestellten Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdrucks
P(v – p)
von dem erfassten Druckwert Pr als Pr' (Schritt S8). Dann erhält die CNC-CPU 34 einen Übergangszeitraum
T durch Subtraktion der Differenz Ve, multipliziert mit einem Koeffizient α von einem
festgesetzten Referenz-Übergangszeitraum
T0 (Schritt S9). Ist somit wie oben erwähnt die Differenz Ve größer, wird
der Übergangszeitraum
T verkürzt.
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Anschließend stellt
die CNC-CPU 34 einen Indikator i auf "0" (Schritt
S10) und berechnet einen Befehlswert für den Druck Pc für eine Druck-Feedback-Steuerung
in dem Druckhalteverfahren, gemäß der nachstehenden
Gleichung (2) (Schritt S11). Pc =
Ps – (Ps – Pp)·i·Δt/T (2)
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Hier
ist Ps ein Umschaltstartdruck, der als Druckwert eingestellt wird,
mit dem das Umschalten von dem Spritzverfahren auf das Druckhalteverfahren
begonnen werden sollte, und Δt
ist der Zeitraum, mit dem die Routine von 4 ausgeführt wird,
welche gleich dem Abfragezeitraum ist, mit dem der Harzdruck abgefragt
wird. T ist der Übergangszeitraum,
der in Schritt S9 erhalten wird.
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Die
CNC-CPU 34 bestimmt, ob der erhaltene Befehlswert für den Druck
Pc kleiner gleich dem eingestellten Druckhaltedruck Pp ist oder
nicht (Schritt S12). Ist der erhaltene Befehlswert für den Druck
Pc größer als
der Druckhaltedruck Pp, gibt die CNC-CPU 34 den erhaltenen
Befehlswert Pc als Befehlswert für
den Druck für
den erfindungsgemäßen Verarbeitungszeitraum
aus (Schritt S13). Die Servo-CPU 29 führt die Druck-Feedbacksteuerung
auf der Basis dieses Befehlswertes für den Druck und des vom Drucksensor 8 erfassten
Harzdruckwertes Pr' durch.
Dann addiert die CNC-CPU 34 "1" zum Indikator i (Schritt S14), womit
die Verarbeitung an dem eingestellten Verarbeitungszeitraum endet.
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In
den anschließenden
Verarbeitungszeiträumen
verläuft
das Verfahren durch die Schritte S1, S2 und S3 zu Schritt S11 und
führt S11
und die nachfolgenden Schritte durch, da der Übergangsbitschalter F3 auf "1" gestellt wurde. So lange der Befehlswert
für den
in Schritt S11 erhaltenen Druck Pc größer ist als der eingestellte
Druckhaltedruck Pp, führt die
CNC-CPU 34 die Schritte S1, S2, S3, S11, S12, S13 und S14
in jedem Verarbeitungszeitraum durch.
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Wenn
in Schritt S12 die CNC-CPU 34 bestimmt, dass der Befehlswert
für den
Druck Pc kleiner gleich einem eingestellten Druckhaltedruck Pp ist, fährt das
Verfahren bei Schritt S15 fort, setzt den Druckhalte-Bitschalter
F2 auf "1" und gibt den eingestellten
Druckhaltedruck Pp als Befehlswert für den Druck Pc aus (Schritt
S16). Die CNC-CPU 34 bestimmt, ob die vom Timer gemessene
Zeit größer gleich
einer eingestellten Druckhaltezeit ist oder nicht (Schritt S17).
Ist die vom Timer gemessene Zeit kleiner als die eingestellte Druckhaltezeit,
endet die Verarbeitung an dem aktuellen Verarbeitungszeitraum. Da
der Druckhalteverfahrens-Bitschalter F2 auf "1" gestellt
wurde, führt
die CNC-CPU 34 in den anschließenden Verarbeitungszeiträumen die
Schritte S1 und S2 durch, und dann fährt das Verfahren bei Schritt
S16 fort. So lange die vom Timer gemessene Zeit kleiner ist als
die eingestellte Druckhaltezeit, führt die CNC-CPU 34 die
Schritte S1, S2, S16 und S17 in jedem Verarbeitungszeitraum durch.
Bestimmt die CNC-CPU 34 in Schritt S17, dass die Druckhaltezeit
abgelaufen ist, setzt die CNC-CPU 34 die Bitschalter F1,
F2 und F3 auf "0". Damit endet das Spritz-Druckhalteverfahren.
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Der
Befehlswert für
den Druck Pc, der in dem Übergangszeitraum
in dem in 1a gezeigten Beispiel zugeführt wird,
wird erläutert.
Bei dem Beispiel von 1a ist der in Schritt 39 erhaltene Übergangszeitraum
T dreimal so groß wie
der Betriebszeitraum 3·Δt. In diesem
Beispiel wird der Ausdruck (2), der den Befehlswert für den Druck
Pc in Schritt S11 angibt, in den Ausdruck (3) unten überschrieben. Pc = Ps – (Ps – Pp)·i·Δt/3·Δt
=
Ps – (Ps – Pp)·i/3 (3)
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Zu
dem Zeitpunkt, an dem das Druckhalteverfahren gestartet wird, wurde
der Indikator i in Schritt S10 auf "0" gestellt.
Folglich wird der Befehlswert für
den Druck Pc = Ps, so dass der Umschaltstartdruck Ps als Druckwert
eingestellt wird, mit dem das Umschalten von dem Spritzverfahren
auf das Druckhalteverfahren begonnen werden sollte, als Befehlswert
für den
Druck Pc zugeführt.
In den nachfolgenden Verarbeitungszeiträumen wird jeweils ein um (Ps – Pp)/3
verminderter Wert als Befehlswert für den Druck Pc zugeführt. Ist
der Indikator i = "3", ist Pc = Pp, so
dass das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S12 gleich JA ist, so
dass der eingestellte Druckhaltedruck Pp als Befehlswert für den Druck
Pc zugeführt
wird. Bis die Druckhaltezeit abläuft,
wird der Druckhaltedruck Pp danach als Befehlswert für den Druck
Pc zugeführt.
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In
dem Beispiel von 1b ist der in Schritt S9 erhaltene Übergangszeitraum
T viermal so groß wie
der Abfragezeitraum, nämlich
T = 4·Δt. In diesem Fall
wird der Ausdruck (2) in Ausdruck (4) unten überschrieben. Pc = Ps – (Ps – Pp)·i/4 (4)
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Zu
dem Zeitpunkt, bei dem das Druckhalteverfahren begonnen wird, ist
der Indikator i gleich "0", so dass der Befehlswert
für den
Druck Pc = Ps ist. Somit wird der Umschaltstartdruck Pc, der als
Druckwert eingestellt ist, mit dem das Umschalten vom Spritzverfahren
auf das Druckhalteverfahren begonnen werden sollte, als Befehlswert
für den
Druck zugeführt.
In dem vierten Zeitraum, in dem der Indikator i = "4" ist, ist der Befehlswert für den Druck
Pc = Pp. Bis die Druckhaltezeit abläuft, wird danach der eingestellte
Druckhaltedruck Pp als Befehlswert für den Druck zugeführt.
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Wird
wie oben beschrieben die Geschwindigkeitssteuerung für das Spritzverfahren
auf die Drucksteuerung für
das Druckhalteverfahren umgeschaltet, erfolgt eine Steuerung, so
dass der Übergangszeitraum
T, bei dem der Druck von dem eingestellten Umschaltstartdruck Ps
auf den eingestellten Druckhaltedruck Pp geändert werden sollte, auf der Basis
der Differenz Ve zwischen dem Druckwert Pr', erfasst als Wert, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
erreicht oder überschritten
hat, und dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p), verändert wird.
Dadurch wird die Abweichung ΔPmax
des Peakdrucks Pmax, der beim Überschreiten
des Drucks erscheint, reduziert. Da die Abweichung ΔPmax des
Peakdrucks Pmax reduziert wird, lassen sich qualitativ hochwertige
geformte Gegenstände erhalten.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Übergangszeitraum
T auf der Basis der Differenz Ve zwischen dem Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck
P(v – p)
und dem Druckwert Pr',
erfasst als Wert, der den Spritz/Druckhalte-Umschalt-Bestimmungsharzdruck P(v – p) erreicht
oder überschritten
hat, eingestellt. Statt einer Änderung
des Übergangszeitraums
T kann die Abweichung ΔPmax
des Peakdrucks reduziert werden, indem der Wert geändert wird,
den die Druck-Feedback-Verstärkung
sofort nach Beginn des Druckhalteverfahrens annimmt. In diesem Fall
wird die Druck-Feedback-Verstärkung
vergrößert, wenn die
Differenz Ve vergrößert wird.