-
Die Erfindung betrifft den Controller einer Spritzguß
maschine, die den Spritzguß mit einer Anzahl
Einspritzvorrichtungen ausführt.
-
Eine Spritzgußmaschine, in der eine Anzahl zu spritzender
Materialarten in den Hohlraum einer einzigen Form gespritzt
werden, um den Hohlraum zu füllen, so daß beispielsweise
mehrfarbiges oder geschichtetes Spritzgießen ausgeführt wird,
ist bereits z. B. aus den japanischen Patentschriften 63-44047
und 41-16794 bekannt.
-
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine derartige spritzguß
maschine. In Fig. 2 bezeichnet 5 ein Grundteil. Eine
Formhaltevorrichtung 6 zum Halten einer Form 4 ist auf einer Seite
des Grundteils 5 angeordnet. Auf der anderen Grundteilseite
sind zwei Einspritzvorrichtungen angeordnet, nämlich eine
Haupteinspritzvorrichtung 2 und eine Untereinspritzvorrichtung
3. Die Einspritzvorrichtungen 2 und 3 weisen Enden auf, die
mit einer üblichen Einspritzdüse 8 verbunden sind, und sie
sind auf einer Gleitplatte 7 angebracht, die sich gleitend auf
die Formhaltevorrichtung 6 zu bewegen kann bzw. von dieser
weg. In Fig. 2 bezeichnet 9 einen Antriebsabschnitt zum
Bewegen der Gleitplatte 7.
-
Wirdbeispielsweiseeininfig.3 dargestelltes, geschichtet
gespritztes Produkt A (ein gespritztes Produkt aus
verschiedenen Materialien) hergestellt, so wird zuerst das
Material Ms, aus dem die Oberfläche bestehen soll, aus der
Haupteinspritzvorrichtung 2 eingespritzt. Anschließend wird
das Material Mc, aus dem das Innere bestehen soll, mit der
Untereinspritzvorrichtung 3 eingespritzt, während das Material
Ms eingespritzt wird. Die Materialien Ms und Mc werden in der
Einspritzdüse 8 vereint und treten an einem Einspritzeinlaß in
den Hohlraum der Form 4 ein, so daß sich die Form 4 mit den
Materialien füllt. In diesem Fall fließen die Materialien Ms
und Mc durch einen einzigen Einlaufabschnitt in Schichten in
die Form. Zuletzt verschließt das Material Ms an der
Oberfläche den Angußabschnitt, so daß die Füllung
abgeschlossen ist. Die Materialien Ms und Mc werden im
wesentlichen gleichzeitig eingespritzt. Durch den Fließvorgang
werden sie getrennt und an die Innenseite bzw. Außenseite
geleitet.
-
Beim Herstellen des geschichtet gespritzten Produkts A
beeinflußt der Füllzustand des vorher eingespritzten Materials
Ms die nachfolgende Einspritzung und den Füllzustand stark. Um
ein gespritztes Produkt A stabil herzustellen, ist es daher
erforderlich, die Fließeigenschaften der Materialien Ms und Mc
der Oberfläche und des Inneren geeignet abzustimmen und die
Einspritzbedingungen zu regeln, damit die Fließzustände der
Materialien Ms und Mc präzise geregelt werden.
-
Ein herkömmlicher Controller einer derartigen
Spritzgußmaschine arbeitet daher mit genauen Verfahrensregelgrößen
wie Geschwindigkeit, Druck und Verfahrensumschaltpunkt in den
Einspritzvorrichtungen und regelt jede Einspritzvorrichtung.
-
Es tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß die gegenseitigen
relativen Betriebszeiten der Einspritzvorrichtungen 2 und 3
nicht exakt zu regeln sind, da der herkömmliche Controller mit
einem unabhängigen Regelsystem für jede der
Einspritzvorrichtungen 2 und 3 aufgebaut ist. Damit streut
beispielsweise der Füllzustand der Untereinspritzvorrichtung 3
unabhängig von der Streuung des Füllzustands bei der
vorhergehenden Haupteinspritzvorrichtung 2, so daß die in die
Oberfläche gefüllte Materialdicke bei jedem spritzvorgang
streut. Die Produktfestigkeit, die eine physikalische
Eigenschaft des gespritzten Produkts A ist, wird ungleichmäßig, und
es entsteht eine beträchtlich schlechtere
Spritzgußbeschaffenheit.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung kann einen Controller für
eine Spritzgußmaschine bereitstellen, der eine verbesserte
Gleichförmigkeit und Beschaffenheit eines gespritzten Produkts
dadurch erreicht, daß eine Streuung des Einspritzzustands, z.
B. der Dicke, für jeden Spritzvorgang verhindert wird. Ferner
werden gleichartige mechanische Eigenschaften erzielt und es
wird zur Kostensenkung beigetragen, da weniger minderwertige
Produkte entstehen.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung kann zudem einen
Controller für eine Spritzgußmaschine bereitstellen, bei dem es
ausreicht, nur die Spritzbedingungen fur eine besondere
Einspritzvorrichtung zu ändern, wenn die einmal eingestellten
Spritzbedingungen geändert werden, womit man geringere
Arbeitskosten erzielt.
-
Ein Controller 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
umfaßt eine erste Regeleinheit 11 zum Regeln des Betriebs der
Haupteinspritzvorrichtung 2, die eine besondere
Einspritzvorrichtung ist, gemäß einem voreingestellten
Sollwert Xp, eine Erfassungseinheit 12 für physikalische Größen
zum Erfassen der physikalischen Größen Yp (beispielsweise der
Schneckengeschwindigkeit, der Schneckenstellung, des
Einspritzdrucks, der Temperatur usw.), die mit dem Betrieb der
Haupteinspritzvorrichtung 2 zusammenhängen, und eine zweite
Regeleinheit 13 zum Erhalten eines Verknüpfungssollwerts Xo
für eine Untereinspritzvorrichtung 3, die eine weitere
Einspritzvorrichtung ist, aus der erfaßten physikalischen
Größe (Erfassungswert Yp), um damit den Betrieb der
Untereinspritzvorrichtung 3 gemäß dem verknüpfungssollwert Xo
zu regeln. Die zweite Regeleinheit 13 enthält eine
Betriebsfunktionseinheit 14 zum Berechnen eines
verknüpfungssollwerts Xo der Untereinspritzvorrichtung 3 ausgehend vom
Erfassungswert Yp.
-
In der Haupteinspritzvorrichtung 2 erfaßt die
Erfassungseinheit 12 für physikalische Größen eine physikalische
Große, die mit dem Betrieb der Haupteinspritzvorrichtung 2
zusammenhängt, um den Erfassungswert Yp zu erhalten. Die erste
Regeleinheit 11 vergleicht den Erfassungswert Yp mit dem
eingestellten Sollwert Xp und regelt den Betrieb der
Haupteinspritzvorrichtung 2 so, daß der Erfassungswert Yp gleich
dem eingestellten Sollwert Xp ist. In der
Untereinspritzvorrichtung 3 wird dagegen der Erfassungswert Yp aus der
Haupteinspritzvorrichtung 2 zugeführt, und die
Betriebsfunktionseinheit 14 berechnet einen Verknüpfungssollwert Xo für die
Untereinspritzvorrichtung 3. Die zweite Regeleinheit 13
vergleicht den verknüpfungssollwert Xo mit der physikalischen
Größe (Erfassungswert Yq), die mit dem Betrieb der
Unteremspritzvorrichtung 3 zusammenhängt und von der
Untereinspritzvorrichtung 3 erfaßt wird, und regelt den Betrieb der
Untereinspritzvorrichtung 3 so, daß der verknüpfungssollwert
Xo gleich dem Erfassungswert Yq wird. In dieser Weise wird die
Untereinspritzvorrichtung 3 verknüpft mit dem Betriebszustand
der Haupteinspritzvorrichtung 2 geregelt, so daß die
betrieblichen Zeitabläufe zwischen den beiden
Einspritzvorrichtungen synchronisiert sind.
-
Es wird nun beispielhaft Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen genommen.
-
Es zeigt:
-
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Controllers gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
-
Fig. 2 die perspektivische Darstellung einer Außenansicht
einer Spritzgußmaschine, die mit einer Anzahl
Einspritzvorrichtungen
versehen ist; und
-
Fig. 3 eine Schnittansicht eines geschichtet gespritzten
Produkts, das mit der Einspritzvorrichtung nach Fig. 2
hergestellt ist.
-
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun
ausführlich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
-
Die Spritzgußmaschine nach Fig. 2 ist für diese
Ausführungsform verwendbar.
-
Zudem ist ein in der Spritzgußmaschine enthaltener
Controller gemäß Fig. 1 aufgebaut.
-
In Fig. 1 bezeichnet 2 eine Haupteinspritzvorrichtung, die
die besondere Einspritzvorrichtung darstellt, und 3 bezeichnet
eine Untereinspritzvorrichtung, die eine weitere
Einspritzvorrichtung darstellt. Die Haupteinspritzvorrichtung
2 umfaßt einen Heizzylinder 21, der einen am Vorderende
angebrachten Düsenabschnitt 8p umfaßt und einen am hinteren
Abschnitt angeordneten Trichter 20, eine in den Heizzylinder
21 eingesetzte Schnecke 22 und einen Einspritzzylinder 23, der
mit einem Öldruckkreis 24 verbunden ist und die Schnecke 22
vor und zurück bewegt. Die Untereinspritzvorrichtung 3 umfaßt
einen Heizzylinder 31, der einen am Vorderende angebrachten
Düsenabschnitt 8q umfaßt und einen am hinteren Abschnitt
angeordneten Trichter 30, eine in den Heizzylinder 31
eingesetzte Schnecke 32 und einen Einspritzzylinder 33, der
mit einem Öldruckkreis 34 verbunden ist und die Schnecke 32
vor und zurück bewegt. Der Düsenabschnitt 8p und der
Düsenabschnitt 8q sind an eine gemeinsame Einspritzdüse 8
angeschlossen.
-
Die Haupteinspritzvorrichtung 2 umfaßt zudem eine
Erfassungseinheit 12 für physikalische Größen, d. h. einen
Stellungssensor 12p zum Erfassen der Position der Schnecke 22,
und eine erste Regeleinheit 11, die eine
Geschwindigkeitsumsetzeinheit 25, Komparatoren 26 und 27, einen
Verfahrenscontroller 40, eine Verstärkungsoperationseinheit 28 und
ein Servoventil 29 enthält. Die Untereinspritzvorrichtung 3
umfaßt einen Stellungssensor 12q zum Erfassen der Position der
Schnecke 32, und eine zweite Regeleinheit 13, die eine
Geschwindigkeitsumsetzeinheit 35; Komparatoren 36 und 37,
einen Verfahrenscontroller (40), eine
Verstärkungsoperationseinheit 39, ein Servoventil 41, eine
Betriebsfunktionseinheit 14, einen Komparator 38 und verriegelte Umschalter 42,
43 enthält. Sämtliche Teile sind gemäß dem Systemblockdiagramm
nach Fig. 1 verbunden.
-
Die Arbeitsweise der Controllereinheit 1 wird nun
beschrieben.
-
Die Controllereinheit 1 arbeitet mit einem unabhängigen
Regelmodus, in dem die Haupteinspritzvorrichtung 2 und die
Untereinspritzvorrichtung 3 unabhängig geregelt werden, wenn
ein beweglicher Kontakt a der verriegelten Umschalter 42 und
43 auf einen Festkontakt c geschaltet wird. Wird der
bewegliche Kontakt a der Umschalter 42 und 43 auf einen Festkontakt
b geschaltet, so wird mit einem verknüpften Regelmodus
gearbeitet, in dem die Haupteinspritzvorrichtung 2 und die
Untereinspritzvorrichtung 3 miteinander verknüpft geregelt
werden.
-
Es wird nun der unabhängige Regelmodus beschrieben. In
diesem Fall erfaßt der Stellungssensor 12p in der
Haupteinspritzvorrichtung die Position der Schnecke 22. Die
Geschwindigkeitsumsetzeinheit 25 setzt die Stellungsinformation
Dp in eine Geschwindigkeitsinformation (Erfassungswert Yp) um.
In den Komparator 26 werden der Erfassungswert Yp und der
Sollwert Xp eingespeist, der zuvor im Verfahrenscontroller 40
eingestellt wurde. Der Komparator 26 erzeugt einen
Differenzwert Kp zwischen dem Erfassungswert Yp und dem Sollwert
Xp. Der Differenzwert Kp wird dem Servoventil 29 über die
Verstärkungsoperationseinheit 28 zugeführt. Auf diese Weise
wird der Einspritzzylinder 23 geregelt. Die Regelung wird so
ausgeführt, daß die Geschwindigkeit der Schnecke 22 gleich dem
eingestellten Sollwert Xp ist. In den Komparator 27 wird
hingegen die Stellungsinformation Dp eingegeben, die der
Stellungssensor 12p erfaßt, und ein Umschaltstellungs-
Einstellwert Pp, der zuvor im Verfahrenscontroller 40
eingestellt wurde. Der Komparator 27 liefert dem
Verfahrenscontroller 40 ein Koinzidenzsignal Sp, wenn die
Stellungs information Dp mit dem Umschaltstellungs-Einstellwert
Pp zusammenfällt. Die vorbestimmte Verfahrensumschaltung wird
durch die zeitliche Lage des Koinzidenzsignals Sp ausgeführt.
-
In der Untereinspritzvorrichtung 3 wird in ähnlicher Weise
geregelt. Die Geschwindigkeitsumsetzeinheit 35 setzt die
Stellungsinformation Dg des Stellungssensors 12q in eine
Geschwindigkeitsinformation (Erfassungswert Yq) um. In den
Komparator 36 wird der Erfassungswert Yq und der Sollwert Xq
eingespeist, der vorher im Verfahrenscontroller 40 eingestellt
wurde. Der Komparator 36 erzeugt einen Differenzwert Kq
zwischen dem Erfassungswert Yq und dem Sollwert Xq. Der
Differenzwert Kq wird über die Verstärkungsoperationseinheit
39 an das Servoventil 41 angelegt. Auf diese Weise wird der
Einspritzzylinder 33 geregelt. Die Regelung wird so
ausgeführt, daß die Geschwindigkeit der Schnecke 32 gleich dem
eingestellten Sollwert Xq ist. In den Komparator 37 wird
hingegen die Stellungsinformation Dq eingegeben, die der
Stellungssensor 12q erfaßt, und ein
Umschaltstellungs-Einstellwert
Pq, der zuvor im Verfahrenscontroller 40 eingestellt
wurde. Der Komparator 37 liefert dem Verfahrenscontroller 40
ein Koinzidenzsignal Sq, wenn die Stellungsinformation Dq mit
dem Umschaltstellungs-Einstellwert Pq zusammenfällt.
-
Es wird nun der verknüpfte Regelmodus beschrieben. In diesem
Fall wird in der Haupteinspritzvorrichtung 2 der gleiche
unabhängige Regelvorgang ausgeführt wie beim unabhängigen
Regelmodus.
-
Die Untereinspritzvorrichtung 3 wird dagegen verknüpft mit
dem Betriebszustand der Haupteinspritzvorrichtung 2 geregelt.
Der Erfassungswert Yp, den die Geschwindigkeitsumsetzeinheit
25 der Haupteinspritzvorrichtung 2 erzeugt, wird über die
Betriebsfunktionseinheit 14 in den Komparator 38 eingespeist.
Somit wird der Erfassungswert Yp als Sollwert verwendet, d. h.
als Verknüpfungssollwert Xo in der Untereinspritzvorrichtung
3. Um die Anpassung an die Untereinspritzvorrichtung 3 zu
bewirken wird also der Erfassungswert Yp in der
Betriebsfunktionseinheit 14, in der eine feste Verstärkung
(Verstärkungs- bzw. Dämpfungsfaktor) eingestellt ist, in einen
Verknüpfungssollwert Xo umgewandelt. Weiterhin wird der
Erfassungswert Yq, den der Stellungssensor 12q der
Untereinspritzvorrichtung 3 erfaßt, über den Umschalter 42 an
den Komparator 38 angelegt. Der Komparator 38 vergleicht den
Erfassungswert Yq mit dem Verknüpfungssollwert Xo und erzeugt
einen Differenzwert Ko. Der Differenzwert Ko wird über den
Umschalter 43 an die Verstärkungsoperationseinheit 39 angelegt
und der erforderlichen Signalverarbeitung unterworfen. Das
Ausgangssignal der Verstärkungseinheit 39 wird in das
Servoventil 41 eingespeist. Auf diese Weise wird der
Einspritzzylinder 33 geregelt. Die Regelung wird so
ausgeführt, daß die Geschwindigkeit der Schnecke 32 mit dem
Verknüpfungssollwert Xo zusammenfällt.
-
Daher wird die Untereinspritzvorrichtung 3 stets verknüpft
mit der Haupteinspritzvorrichtung 2 geregelt. Auch dann, wenn
die Haupteinspritzvorrichtung 2 durch äußere Störungen usw.
instabil betrieben wird, wird die Untereinspritzvorrichtung 3
so betrieben, daß sie dem Ablauf der Haupteinspritzvorrichtung
2 folgt. Folglich fallen die relativen Betriebszeiten der
Haupteinspritzvorrichtung 2 und der Untereinspritzvorrichtung
3 zusammen, und man erhält ein gespritztes Produkt mit
stabiler Qualität.
-
Die obige beispielhafte Ausführungsform wurde ausführlich
beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige
Ausführungsform beschränkt. In der beschriebenen
Ausführungsform wird beispielsweise die
Schneckengeschwindigkeit als erfaßte physikalische Größe verwendet. Es sind
jedoch verschiedene physikalische Größen, etwa ein
Einspritzdruck, eine Schneckenstellung, eine Temperatur usw. in
ähnlicher Weise verwendbar. Zudem braucht die
Einspritzvorrichtung nicht wie in der beschriebenen Ausführungsform
ölbetrieben sein, sondern sie könnte auch von Servomotoren
angetrieben werden. Der erfindungsgemäße Controller ist bei dem
Einspritzverfahren verwendbar und ebenso bei irgendeinem
anderen Formverfahren, beispielsweise einem Meßverfahren,
einem Druckhalteverfahren usw. Modifikationen für andere
Anordnungen, eine andere Anzahl (beispielsweise eine andere
Anzahl von Einspritzvorrichtungen), andere Verfahren usw. sind
möglich.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt einen Controller
für eine Spritzgußvorrichtung bereit, die eine Anzahl
Einspritzvorrichtungen aufweist, von denen unterschiedliche
Spritzgußmaterialien in den Hohlraum einer Form eingespritzt
werden, so daß der Hohlraum gefüllt und der Spritzguß
ausgeführt wird. Der Controller enthält eine erste
Regeleinheit
zum Regeln des Betriebs einer besonderen
Einspritzvorrichtung ausgehend von einem vorab eingestellten Sollwert,
eine Erfassungseinheit für physikalische Größen zum Erfassen
einer physikalischen Größe (beispielsweise der
Schneckengeschwindigkeit oder der Schneckenstellung oder des
Einspritzdrucks oder der Temperatur usw.), die mit dem Betrieb
der besonderen Einspritzvorrichtung zusammenhängt, und eine
zweite Regeleinheit zum Erhalten eines Verknüpfungssollwerts
fur eine weitere Einspritzvorrichtung aus der erfaßten
physikalischen Größe (Erfassungswert) zum Regeln des Betriebs
der weiteren Einspritzvorrichtung abhängig vom
Verknüpfungssollwert. Die zweite Regeleinheit enthält eine
Betriebsfunktionseinheit zum Berechnen des Verknüpfungssollwerts
der weiteren Einspritzvorrichtung aus dem Erfassungswert.
Damit wird die weitere Einspritzvorrichtung verknüpft mit dem
Betriebszustand der besonderen Einspritzvorrichtung geregelt,
und die betrieblichen Zeitabläufe zwischen der besonderen und
der weiteren Einspritzvorrichtung sind synchronisiert.