DE69116477T2

DE69116477T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung des Einspritzens aus mehreren Spritzeinheiten in eine Form

Info

Publication number: DE69116477T2
Application number: DE69116477T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Shioiri; Michihiro Tatsuno
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-08-04
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2011-08-03
Also published as: CA2048023A1; DE69116477D1; JPH0649314B2; US5223191A; EP0473944A2; CA2048023C; EP0473944A3; EP0473944B1; JPH0490308A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgußmaschine, dazu geeignet, das Spritzen mit einer Anzahl Injektionseinrichtungen auszuführen, und das Überwachen einer derartigen Maschine.
Eine Spritzgußmaschine, in der verschiedene Spritzmatenahen in einen Hohlraum einer einzigen Form gespritzt werden können, so daß ein geschichtetes Spritzgußerzeugnis, ein mehrfarbiges Spritzgußerzeugnis usw. hergestellt wird, ist beispielsweise aus den japanischen Patentschriften Nr. 63- 44047 und 41-16794 bekannt.
Beim Herstellen des geschichteten Spritzgußerzeugnisses beeinflußt der Füllzustand der vorher gespritzten Spritzmaterialien den nachfolgenden Spritz- und Füllzustand stark. Um das gespritzte Erzeugnis gleichmäßig herzustellen, ist es nötig, die Fließeigenschaften der Spritzmaterialien auf der Oberfläche und im Inneren des Erzeugnisses geeignet abzustimmen und die Spritzbedingungen zu steuern, um die Fließzustände der Materialien exakt zu regeln.
Wird beispielsweise eine Spritzbedingung, etwa eine eingestellte Geschwindigkeit, ein eingestellter Druck oder ähnliches in einer Spritzgußeinrichtung geändert, die einen vorhergehenden Spritz- und Füllvorgang ausführt, so ist die Spritzbedingung der anderen Spritzgußeinrichtung, die den nachfolgenden Spritz- und Füllvorgang ausführt, ebenfalls zu ändern.
Die üblicherweise bei einem Spritzvorgang erhaltenen Daten werden von den einzelnen Injektionseinrichtungen erfaßt und beziehen sich jeweils auf diese. Somit ist der ein zelne Betriebszustand einer einzelnen Injektionseinrichtung exakt zu erkennen bzw. zu erfassen; Zusammenhänge bezüglich des Spritzzustands in der Form und im gespritzten Erzeugnis sind jedoch nicht genau und einfach zu erfassen. Demgemäß werden in der Praxis die Spritzbedingungen mit dem Verfahren von Versuch und Irrtum abgeändert, wobei ein Bediener die Auswirkungen auf die tatsächlich gespritzten Erzeugnisse bestätigt.
Da es zum Herstellen eines geschichteten Spritzgußerzeugnisses, eines mehrfarbigen Spritzgußerzeugnisses usw. jedoch nötig ist, eine Anzahl Spritzvorgänge im Verhältnis zu jedem anderen Spritzvorgang zu erfassen, so stellt die Abhängigkeit vom Gesamturteil des Bedieners aufgrund seiner Erfahrung eine Einschränkung dar und bildet eine Schwierigkeit beim fabrikmäßigen Herstellen oder ähnlichem, wobei nacheinander verschiedene Spritzgußerzeugnisse gefertigt werden. Weiterhin besteht bei der Spritzgußmaschine mit einer Anzahl Injektionseinrichtungen das Problem, daß das genaue Einstellen und Korrigieren der Spritzbedingungen schwierig ist und die Untersuchung der Gründe von Spritzfehlern durch Datenanalyse ebenfalls schwierig ist.
Die japanische Patentzusammenfassung Vol. 7, Nr. 153 (M-226) (1298), vom 5. Juli 1983, JP-A-58 62029 offenbart eine Spritzgußmaschine, bei der zwei Jnjektionseinrichtungen Spritzmaterial in eine einzige Form spritzen. Es sind Vorrichtungen bereitgestellt, um die Schraubenstellung der Injektionseinrichtungen einzeln zu erfassen. Es ist auch eine Arithmetikeinheit bereitgestellt, um die Spritzmengen aus den Schraubenstellungen zu berechnen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Spritzgußmaschine bereitgestellt, in der verschiedene Spritzmaterialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen in einen Hohlraum einer einzelnen Form gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt, wobei das Verfahren umfaßt das wiederholte Erfassen physikalischer Größen, die sich auf Abläufe der Injektionseinrichtungen beim Spritzvorgang beziehen, und das Berechnen von Kenndaten durch Bilden einer Gesamtsumme der erfaßten physikalischen Größen, und das gemeinsame Anzeigen der Kenndaten und der Individualdaten, die sich auf die erfaßten physikalischen Größen beziehen, in graphischer Form.
Erfindungsgemäß wird ebenso eine Spritzgußmaschine bereitgestellt, in der verschiedene Spritzmaterialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen der Maschine in einen Hohlraum einer einzelnen Form gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt, wobei die Maschine umfaßt:
Vorrichtungen, geeignet zum Erfassen vorbestimmter physikalischer Größen, die sich auf Abläufe in den jeweiligen Injektionseinrichtungen beziehen,
Vorrichtungen, betreibbar zum Berechnen von Kenndaten durch Bilden einer Gesamtsumme der erfaßten physikalischen Größen, und
Vorrichtungen, betreibbar zum gemeinsamen Darstellen der Kenndaten und der Individualdaten, die sich auf die erfaßten physikalischen Größen beziehen, in graphischer Form.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann eine Spritzgußmaschine bereitstellen, die mit Vorrichtungen zum Erfassen von Einstellungen und veränderten Ergebnissen von Spritzbedingungen ausgestattet ist, um diese exakt einzustellen und die Einstellvorgänge schnell und einfach auszuführen, dabei eine Streuung durch den Bediener zu vermeiden, zum Verbessern der Wirksamkeit der Abläufe beizutragen, und ein hochwertiges Spritzen auch dann zu erreichen, wenn verschiedene Materialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen in den Hohlraum einer einzigen Form gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann ferner eine Spritzgußmaschine bereitstellen, die mit Vorrichtungen ausgestattet ist, die das Darstellen eines komplizierten Spritzvorgangs mit Gesamtdaten möglich machen. Diese Daten sind wirksam für die Untersuchung der Ursachen eines minderwertigen Erzeugnisses, für die Analyse des Spritzvorgangs und den Entwurf einer neuen Form usw. verwendbar.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Spritzgußmaschine bereitstellen, das umfaßt, daß die Einstellungen und veränderten Ergebnisse von Spritzbedingungen schnell und einfach zu erfassen sind, um das genaue Einstellen und das Ausführen der Einstellungen zu erleichtern. Dadurch kann Ausschuß verringert und zu einer verbesserten Betriebswirksamkeit beigetragen werden. Hochwertiger Spritzguß ist auch dann erzielbar, wenn verschiedene Materialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen in den Hohlraum einer einzigen Form gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Spritzgußmaschine bereitstellen, das einen komplizierten Spritzvorgang in sachdienlicher und leicht aufnehmbarer Form wiedergeben kann und zum Untersuchen der Gründe für ein minderwertiges Erzeugnis, zur Analyse des Spritzvorgangs, zum Entwurf einer neuen Form usw. wirksam verwendbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden vorbestimmte physikalische Größen erfaßt, beispielsweise die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3, die sich nacheinander auf den Betrieb einer Anzahl Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 beziehen. Spritzt die Anzahl Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 unterschiedliche Materialien in den Hohlraum einer einzigen Form 4, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt, so werden Kenndaten Dv berechnet, die die Gesamtsumme der erfaßten Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 betreffen, und die Kenndaten Dv werden angezeigt oder aufgezeichnet.
Die Kenndaten können zur Zeit t oder zur Gesamtmenge Q des in die Form 4 gefüllten Materials in Beziehung gesetzt werden. Im ersteren Fall kann eine Darstellung mit der Zeit auf der Abszisse und im letzteren Fall mit der Menge Q auf der Abszisse angezeigt werden.
Somit werden die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3, die die vorbestimmten physikalischen Größen in Bezug auf die Abläufe darstellen, die nacheinander von den Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 erfaßt werden, alle addiert, um die Kenndaten Dv zu erhalten, die die Gesamtsumme der Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 betreffen. Werden die Kenndaten Dv in Form einer Kurve angezeigt (Datenverarbeitung), so können die Daten gemeinsam erfaßt werden, und das Einstellen der Spritzbedingungen sowie eine Datenanalyse kann ausgeführt werden, da die Kenndaten Dv Information über den tatsächlichen Füllzustand der Form 4 enthalten.
Es wird nunmehr beispielhaft Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung der Kenndaten, die man gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erhält;
Fig. 2 eine bildliche Darstellung anderer Kenndaten, die man gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erhält;
Fig. 3 skizzenhaft die Verwendung der Kenndaten, die man gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erhält; und
Fig. 4 eine Block-Systemdarstellung mit einem Hauptabschnitt eines Regelsystems einer Spritzgußmaschine, bei der das Datenverarbeitungsverfahren implementierbar ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Als erstes wird der Aufbau des Regelsystems einer Spritzgußmaschine mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
Eine Spritzgußmaschine M enthält drei Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 und eine einzige Form 4. An den Vorderenden der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 sind Düsenabschnitte 1n, 2n und 3n angebracht und so angeordnet, daß die Düsenabschnitte mit einem gemeinsamen Einlaufabschnitt 10 verbunden werden können.
Die Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 enthalten Schraubenstellungsfühler 1d, 2d und 3d zum Erfassen der Schraubenstellungen, die physikalische Größen mit Bezug auf den Betrieb jeder der Injektionseinrichtungen sind, sowie jeweils Druckfühler 1p, 2p und 3p zum Erfassen der Spritzdrücke P1, P2 und P3, die physikalische Größen mit Bezug auf den Betrieb jeder der Injektionseinrichtungen sind. Die Fühler 1d, ... und 1p, ... sind über Verstärker 11, ... und 11, ... an einen Prozessor 12 angeschlossen. Andererseits ist die Form 4 mit einem Temperaturfühler 4t zum Erfassen einer Temperatur und einem Druckfühler 4p zum Erfassen eines Drucks versehen. Beides sind physikalische Größen, die sich auf die Form 4 beziehen, und beide Fühler sind ebenfalls (über Verstärker 11) an den Prozessor 12 angeschlossen.
Zudem ist jede der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 mit einem Stellantrieb (nicht dargestellt) zum Antreiben der Schraube versehen, die in jeder der Injektionseinrichtungen enthalten ist. Jeder Stellantrieb wird von einem Regler 1s, 2s und 3s geregelt. Die Regler 1s, 2s und 3s sind über einen Folgeregler 15 mit dem Prozessor 12 verbunden.
Der Prozessor 12 ist ferner an eine Anzeigeeinheit 16 und eine Eingabeeinheit 17 angeschlossen.
Entsprechend werden erfaßte Ergebnisse der Fühler 1d, 2d, 3d, 1p, 2p, 3p, 4t und 4p in den Prozessor 12 eingespeist. Damit ist das rückgekoppelte Regelsystem konfiguriert, in dem der Prozessor 12 die Regler 1s, 2s und 3s und den Folgeregler 15 steuert. Weiterhin sind Spritzbedingungen und ähnliches über die Eingabeeinheit 17 eingebbar; diverse Daten können auf der Anzeigeeinheit 16 dargestellt werden.
Die Eigenschaften gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung werden nun mit Bezug auf Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben.
Bei einem Spritzgußvorgang erfassen die Schraubenstellungsfühler 1d, 2d und 3d bzw. die Druckfühler 1p, 2p und 3p nacheinander oder zu vorgeschriebenen Zeitpunkten die Schraubenstellungen und die Spritzdrücke P1, P2 und P3, die physikalische Größen im Zusammenhang mit den Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 sind. Die erfaßten Schraubenstellungssignale werden in Schraubengeschwindigkeiten umgesetzt, d. h. die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 des Spritzmaterials. Die Anzeigeeinheit 16 zeigt die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 einzeln an und stellt die Spritzdrücke P1, P2 und P3 direkt dar.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 und der Spritzdrücke P1, P2 und P3. Sie sind abhängig von der Zeit t auf der Abszisse dargestellt. In diesem Fall steigen die spritzgeschwindigkeit V1, die Schraubengeschwindigkeit V2 und die Schraubengeschwindigkeit V3 jeweils ab den Zeitpunkten t1, t2 und t3. Die Geschwindigkeiten sind gemäß den Betriebszeitverläufen der einzelnen Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 dargestellt.
Andererseits addiert der Prozessor 12 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung alle Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3, um die Kenndaten Dv durch die Gesamtsumme zu berechnen. Die Anzeigeeinheit 16 stellt diese Kenndaten dar. Im Prozessor 12 werden auch in ähnlicher Weise, obgleich dies nicht dargestellt ist, die Spritzdrücke P1, P2 und P3 addiert, um Kenndaten durch die Gesamtsumme zu berechnen; diese sind ähnlich darstellbar.
Fig. 2 zeigt zudem ein zu Fig. 1 ähnliches Diagramm, in dem jedoch die Gesamtmenge Q des nach und nach in die Form gefüllten Materials auf der Abszisse aufgetragen ist. Werden insbesondere die Durchflußquerschnitte und die Größe der Schraubenbewegungen der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 mit X1, X2 und X3 bzw. S1, S2 und S3 bezeichnet, so ist die Gesamtmenge Q des Materials, das in die Form 4 gefüllt wird, aus der Formel
Q = (X1 S1) + (X2 S2) + (X3 S3)
zu berechnen.
Die Gesamtmenge Q beim Spritzbeginn der Injektionseinrichtung 1 ist Null. Die Gesamtmenge Q beim Spritzbeginn der Injektionseinrichtung 2 ist Q1; sie wurde nur von der Injektionseinrichtung 1 eingespritzt. Die Daten für die Injektionseinrichtung 2 werden ab Q1 dargestellt. Die Gesamtmenge ist die Gesamtsumme des Materials, das die Injektionseinrichtungen 1 und 2 einspritzen, nachdem die Gesamtmenge Q1 erreicht ist, und die Gesamtmenge beim Spritzbeginn der Injektionseinrichtung 3 ist Q2. Folglich werden die Daten für die Injektionseinrichtung ab Q2 dargestellt.
Dementsprechend kann mit einer solchen Darstellung der Spritzzustand gemäß der gefüllten Kapazität der Form 4 er faßt werden, und die Spritzbedingungen können eingestellt und verändert werden, wenn die angezeigte Kurve der Kenndaten Dv betrachtet wird, da die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 alle zur Gesamtsumme addiert werden. Werden die veränderten Daten zusätzlich zur angezeigten Kurve vor der Änderung überlappt dargestellt, so können die Wirkungen der veränderten Bedingungen gemeinsam in Bezug auf alle Injektionseinrichtungen beurteilt werden. Die Geschwindigkeitsumschaltpunkte der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 werden üblicherweise gemäß den Schraubenstellungen der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 eingestellt,; sie können aber auch gemäß den Werten der Gesamtmenge Q eingestellt werden.
Fig. 3 zeigt ein neueres Einsteilverfahren. In Fig. 3 sind bei (a) die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung berechneten Kenndaten Dv der Füllgeschwindigkeit erläutert, und zwar im Hinblick auf die Hohlräume 4c, die Einlässe 4g, einen Angußverteiler 4r und einen Einlauf 4s, siehe (c). Bei (b) ist eine ideale Füllgeschwindigkeitseigenschaft Do für die Gestalt der Form dargestellt. Gegenwärtig sind die Kenndaten Dv und die Füllgeschwindigkeitseigenschaft Do auf der Anzeigeeinheit überlappt darstellbar.
Dementsprechend ist es nötig, die Füllgeschwindigkeit des Spritzmaterials in der Nähe des Einlasses 49 zu verkleinern. Durch die gemäß der Ausführungsform der Erfindung angezeigten Kenndaten Dv ist die tatsächliche Füllge schwindigkeit augenblicklich erfaßbar, während die Geschwindigkeitsbedingung der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 leicht eingestellt und verändert werden kann. Bildet sich im Formabschnitt am Einlauf 4s ein Formgrat, so muß zudem die Füllgeschwindigkeit des Spritzmaterials im Einlauf 45 vermindert werden, da durch die Kenndaten Dv die tatsächliche Füllgeschwindigkeit auch in diesem Fall augenblicklich erfaßbar ist, während die Geschwindigkeitsbedingung der Injektionseinrichtungen 1, 2 und 3 leicht eingestellt und verändert werden kann.
Die Ausführungsformen der Erfindung sind nicht auf die hier beispielhaft dargestellte Ausführungsform eingeschränkt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung sind auch andere physikalische Größen als die Füllgeschwindigkeit und der Spritzdruck verwendbar. Die Datenverarbeitung für die Kenndaten kann nicht nur das Anzeigen und Aufzeichnen umfassen, sondern auch nötige Ablaufverarbeitungen, Prozeßanalysen usw.
Ein Datenverarbeitungsverfahren für eine Spritzgußmaschine erfaßt vorbestimmte physikalische Größen, beispielsweise die Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3, die sich nacheinander auf den Betrieb einer Anzahl Injektionseinrichtungen beziehen, wenn unterschiedliche Spritzmaterialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen in den Hohlraum einer einzigen Form gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt. Im Datenverarbeitungsverfahren werden Kenndaten berechnet, die die Gesamtsumme der erfaßten Füllgeschwindigkeiten V1, V2 und V3 betreffen und Prozeßdaten, die auf den Kenndaten beruhen. Der sich ändernde Wert der Kenndaten kann mit der Zeit oder mit der Gesamtmenge an Material in Bezug gesetzt werden, die in die Form gefüllt wird. Die Datenverarbeitung enthält eine Anzeigeverarbeitung zum Darstellen der Kenndaten durch eine Kurve. Die angezeigten Kenndaten werden zum Einstellen der Spritzbedingung und zur Datenanalyse verwendet.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Spritzgußmaschine, bei der verschiedene Spritzmaterialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen (1, 2, 3) in den Hohlraum einer einzelnen Form (4) gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt, wobei das Verfahren umfaßt:

das wiederholte Erfassen physikalischer Größen (V1, V2, V3; P1, P2, P3), die sich auf Abläufe der Spritzeinrichtungen (1, 2, 3) beim Spritzvorgang beziehen, und das Berechnen von Kenndaten (Dv) durch Bilden einer Gesamtsumme der erfaßten physikalischen Größen, und das gemeinsame Darstellen der Kenndaten (Dv) und der Individualdaten, die sich auf die erfaßten physikalischen Größen beziehen, in graphischer Form.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die physikalischen Größen die Füllgeschwindigkeit (V1, V2, V3) des Spritzmaterials enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die physikalischen Größen die Spritzdrücke (P1, P2, P3) enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kenndaten (Dv) in bezug auf die Zeitdauer (t) berechnet und in bezug auf die Zeitdauer (t) dargestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, wobei die Kenndaten (Dv) in bezug auf die Materialmenge (Q) berechnet werden, die fortschreitend in die Form (4) gefüllt wird, und in bezug auf die Materialmenge (Q) dargestellt wird, die fortschreitend in die Form (4) gefüllt wird.

6. Spritzgußmaschine, in der verschiedene Spritzmaterialien aus einer Anzahl Injektionseinrichtungen (1, 2, 3) der Maschine in den Hohlraum einer einzelnen Form (4) gespritzt werden, so daß der Hohlraum gefüllt wird und ein Spritzguß erfolgt, wobei die Maschine umfaßt:

Vorrichtungen (1d, 2d, 3d; 1p, 2p, 3p) geeignet zum Erfassen vorgegebener physikalischer Größen (V1, V2, V3; P1, P2, P3), die sich jeweils auf die Abläufe in den jeweiligen Injektionseinrichtungen (1, 2, 3) beziehen,

eine Vorrichtung (12), betreibbar zum Berechnen der Kenndaten (Dv) durch Bilden einer Gesamtsumme der erfaßten physikalischen Größen, und

eine Vorrichtung (16), betreibbar zum gemeinsamen Darstellen der Kenndaten (Dv) und der Individualdaten, die sich auf die erfaßten physikalischen Größen beziehen, in graphischer Form.

7. Maschine nach Anspruch 6, wobei die Kenndaten (Dv) in beug auf die Zeitdauer (t) dargestellt werden oder in bezug auf die Materialmenge (Q), die fortschreitend in die Form (4) gefüllt wird.