DE69826330T2

DE69826330T2 - Elektrisch betätigte Spritzgiessmaschine und Spritzgiessverfahren

Info

Publication number: DE69826330T2
Application number: DE69826330T
Authority: DE
Inventors: Yoshiya Futami-cho Taniguchi; Nobuyuki Shinagawa-ku Hirayama; Yoshiaki Shinjuku-ku Hara
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd; Sony Disc Technology Inc
Current assignee: Sony Music Solutions Inc; Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: DE69826330D1; EP0890426B1; AU7417998A; EP1101593B1; DE69826329T2; EP0890426A3; EP0890426A2; US6562264B1; ATE276082T1; ATE276081T1; US6183235B1; ATE224800T1; CA2242967A1; EP1101592B1; AU747175B2; DE69808187T2; CA2242967C; EP1101593A2; EP1101592A2; DE69808187D1

Description

Erfindungsbereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Spritzgussmaschine, welche einen Servomotor als Antriebsquelle des Spritzgussprozesses verwendet, und insbesondere eine elektrisch betriebene Spritzgussmaschine für Hochpräzisionsspritzguss, welcher Servomotoren für einen Produktauswurfprozess und einen Formentfernungsprozess verwendet, ebenso wie ein Spritzgussverfahren, welches die entsprechende Maschine verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Die Spritzgussmaschine, welche Servomotoren als Antriebsquellen für jeden Prozess verwendet wird derzeit in breiter Vielfalt genutzt. Jedoch werden in solchem Fall die Servomotoren meistens als Antriebsquellen benutzt, wie (1) Einspritzen eines abgewogenen Harzes in die Formhohlräume, (2) Abwiegen eines gemischten Harzes, (3) Öffnen und Schließen der Formen, (4) Angusstrennen, etc, und es gibt keinen Fall, in dem die Servomotoren im Produktauswurfprozess verwendet werden. Dies liegt darin begründet, wie gezeigt in 21, dass die Anordnung des Schraubmechanismus zum Angusstrennen mit einer extrem großen Anzahl von Mechanismen konzentriert ist und ein Luftzylinder konventionell verwendet wurde als Antriebsquelle für den Produktauswurfstift für eine Vorrichtung, welche kaum in diesem Abschnitt enthalten sein kann.
Erstes Problem
Es wurde in letzter Zeit beobachtet, dass die Zeit zum Entfernen der ausgeworfenen Produkte Probleme verursacht, da der hohe Zyklus von Spritzgussmaschinen weiter fortschreitet. Ein Ansatz, die Zeit zu verkürzen, erfordert naturgemäß eine präzise Rückmeldung an diesen Abschnitt. Jedoch hat der Luftzylinder Begrenzungen in der Rückmeldegeschwindigkeit ebenso wie Variationen im Rückmeldezeitpunkt und das Verkürzen und Verbessern der Präzision bei der Produktentfernung von dem Luftzylinder hat ihre Grenzen erreicht.
Um ein Beispiel zu erwähnen ist, unter der Annahme, dass die gewünschte Herstellungszykluszeit 3 Sekunden pro Produkt beträgt, die der Produktentfernung zugeordnete Zeit 0,12–0,15 Sekunden, wobei, wenn ein Luftzylinder verwendet wird, 0,2 Sekunden benötigt werden, und Ansätze mit dem Luftzylinder äußerst schwierig werden.
Zusätzlich muss, da Variationen in der wiederholten Rückmeldegenauigkeit des Luftzylinders in der Größenordnung von 0,01 Sekunden vorhanden sind, ein Spielraum von 0,02 bis 0,05 Sekunden bereitgestellt werden zum Terminieren der Produktentfernung, die durch eine Produktentfernungsausrüstung (nicht gezeigt) ausgeführt wird, und wenn ein noch höherer Zyklus angestrebt wird, stellt der Luftzylinder ein Problem im großen Zeitverlust bei der Verkürzung der Gesamtzeit dar.
Zweites Problem
Bei der elektrisch betriebenen Spritzgussmaschine des bekannten Beispiels, welche Servomotoren verwendet, wird jeder Servomotor in jedem Prozess basierend auf den Programmdaten für die Servosteuerung geregelt. Diese nimmt die Daten von dem Kodierer, mit dem der relevante Servomotor ausgerüstet ist, in die CPU für die Berechnung, und die Position, Geschwindigkeit, Drehmoment, etc. werden wie in dem Programm spezifiziert geregelt.
Jedoch ist diese Art des Steuerungsverfahrens ein indirektes Steuerungsverfahren der Position, Geschwindigkeit, Drehmoment, etc. über den Kodierer, mit dem der Servomotor ausgerüstet ist, und war nicht in der Lage, direkt den Spritzdruck, den Druck des abgewogenen Harzes, und die Formklemmkraft, etc. zu erfassen, der/die tatsächlich auf die Schraube und Formen aufgebracht wird und basierend auf diesen tatsächlich erfassten Daten zu regeln. D. h., da es unmöglich war, jeglichen Platz zum Installieren eines Drucksensors zur direkten Erfassung der Formklemmkraft, die auf die Formen aufgebracht wird, zu finden, war es unmöglich, die Formklemmkraft direkt zu erfassen und eine Regelung auszuführen.
Drittes Problem
In der elektrisch betriebenen Spritzgussmaschine, welche viele Servomotoren verwendet, resultiert die Verwendung von einem Servomotor für einen Betriebsmechanismus in zu vielen Servomotoren, was Nachteile nicht nur hinsichtlich der enormen Ausrüstungskosten verursacht, sondern auch eine komplizierte Steuerung.
Viertes Problem
In letzter Zeit hat sich die digitale Technik in verschiedenen Bereichen, beinhaltend Datenverarbeitung, Bilder und Musik verbreitet, und als natürliche Konsequenz wurden z. B. CD, MD, DVD und andere digitale Substrate in die praktische Verwendung gebracht. Insbesondere bei DVD Substraten ist es erforderlich, sehr feine Vorsprünge und Vertiefungen, die in den Formen ausgebildet sind, akkurat auf die Spritzgussteile zu übertragen, und hydraulisch gesteuerte konventionelle Spritzgussmaschinen sind nicht mehr in der Lage, diese Erfordernisse zu erfüllen.
Folglich wurden Spritzgussmaschinen, welche viele Servomotoren verwenden, wie zuvor, zumindest teilweise, beschrieben, entwickelt. Und in der Folge, dass auf diese Art die erhöhte Präzision von Spritzgussformen fortschreitet, haben nicht nur Spritzgussmaschinen, sondern auch Spritzgussverfahren sich kontinuierlich weiterentwickelt. In dieser Art der Spritzgussmaschinen wird das Folgende die Substratgenauigkeit maßgeblich beeinflussen.
Zum Beispiel, nimmt man die Ausformung eines optischen Disc-Substrates beispielhaft heran, stellen Verzug der Formlinge, Anhaftung von Fremdpartikeln, Blasen, Verfärbungen durch Gas, Formzyklus, etc. äußerst wichtige Faktoren dar, aber über allen sind die größten Probleme (1) sehr feine Abstände, (2) Pit-Übertragbarkeit der Tiefe, (3) Realisierung der Doppelrefraktion von 50 nm oder weniger, und es ist möglich, die Doppelrefraktion durch Abmilderung zu unterdrücken (fotoelastischer Koeffizient × Hauptspannungsunterschied [= Scherspannung + thermische Spannung]).
In der jetzigen Substratausformung können (1) Mikroblasen und (2) Mikroplusmarken genannt werden als Faktoren, welche die Übertragbarkeit von feinen Vorsprüngen und Vertiefungen beeinflussen.
Das heißt, wenn Harz entlang feiner Vorsprünge und Vertiefungen fließt, erfolgt ein Lufteinschlussphänomen in dem Harzfluss in der Vorderseite und der Rückseite der Wand der feinen Vorsprünge und Vertiefungen, und feine Luftreservate werden ausgebildet. Diese feinen Luftreservate verursachen eine verringerte Übertragbarkeit und die Gegenmaßnahme ist, die Harzverfestigung durch Hochgeschwindigkeitsfüllung so weit wie möglich zu unterdrücken und das Füllen zu vollenden. Jedoch war dies nicht ausreichend beim konventionellen Spritzgussverfahren. Zusätzlich ist die Zeitgebung des Spritzdrucks ein wichtiger Faktor.
Die vorangegangene Beschreibung kann wie folgt zusammengefasst werden. In den mehreren Jahren, war die praktische Anwendung und ihre Verbesserung von digitalen Substraten bemerkenswert und neue Anwendungen von Spritzgussmaschinen und Spritzgusstechniken wurden nachgefragt. Zur gleichen Zeit war die Nachfrage nach noch höheren Zyklen der Ausformungsgeschwindigkeit außergewöhnlich und als Lösung wurde die Übernahme des Servomechanismus für alle Antriebseinheiten vorangetrieben.

(1) Es ist der Schraubmechanismus zum Auswurf zur Entfernung der Formlinge aus den Formen und die direkte Erfassung des Harzfülldrucks und der Klemmkraft auf die Formen an dem Formabschnitt, die der begrenzende Faktor bei dem Übernehmen des Servomechanismus darstellt. Selbst wenn beabsichtigt ist, Drucksensoren auf der beweglichen Formseite zu installieren, um den Harzfülldruck oder die Formklemmkraft direkt zu erfassen, besteht eine räumliche Limitation, und sogar wenn der Drucksensor auf der beweglichen Formseite installiert wird, besteht eine Begrenzung dahingehend, dass der Schraubmechanismus zum Auswurf unmöglich installiert werden kann, wenn nicht einige spezielle Konstruktionen übernommen werden, und zusätzlich besteht eine räumliche Begrenzung.
(2) Die Übernahme des Servomechanismus bedeutet naturgemäß eine Regelung, aber da in konventionellen Fällen der tatsächliche Harzfülldruck und die Formklemmkraft nicht erfasst werden konnten, müssen sie durch eine Regelung betrieben werden, welche die Daten von dem an dem Servomotor befestigten Kodierer verwendet.
(3) Die reduzierte Anzahl der Servomotoren wird als eines der Erfordernisse zusammen mit der Übernahme des Servomechanismus betrachtet.
(4) Ein anderes Ziel für Erfordernisse zur Übernahme des Servomechanismus liegt in der Verbesserung der Übertragbarkeit von sehr feinen Vorsprüngen und Vertiefungen für, beispielsweise, optische digitale Substrate.

Von Menges, G. ist in „Neues Verfahren zur Maschinen – und Prozessüberwachung beim Spritzgießen" Kunststoffe, Carl Hanser Verlag, München, DE Volume 69, Nr. 10, Oktober 1979, Seiten 727 bis 730, XP002098607, ISSN: 0023-5563 eine Spritzgussmaschine offenbart, welche eine bewegliche Formplatte zur Befestigung der beweglichen Form, ein Gehäuse mit einem Kniehebelmechanismus, ein Drucksensor zum Erfassen einer Reaktionskraft der beweglichen Form aufgrund der Harzfüllung in einen Formhohlraum in einem Harzfüllprozess, wobei die Harzeinspritzung in den Formhohlraum auf den Ausgangsdaten des gefüllten Harzes von dem Drucksensor geregelt wird.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet dass, der Drucksensor zwischen der beweglichen Modellformplatte und dem Gehäuse angeordnet ist, und gekennzeichnet durch einen Servomotor zum Antreiben des Kniehebelmechanismus; Servomotoren für die Injektionsregelung, und Mittel zum Regeln der Spannkraft der Modellform durch den Servomotor und zur Positionsregelung der beweglichen Modellform, basierend auf den Daten des Drucksensors während eines Modellformkompressionsprozesses und eines nachfolgenden Druckhalteprozesses.
In EP 0890426 A , aus der diese Anmeldung herausgeteilt wurde, ist eine Spritzgussmaschine offenbart, welche für ein Präzisionsspritzgussformverfahren verwendet wird, beinhaltend eine Vorrichtung, welche Servomotoren aufweist, die als Antriebsquellen in Prozessen des Wiegens des gemischten Harzes, zum Einspritzen des gewogenen Harzes in einen Formhohlraum, zum Öffnen und Schließen der Formen, zum Angusstrennen nach dem Füllen des gewogenen Harzes in den Formhohlraum, zum Auswerfen eines Formlings nach dem Formen und zum Entfernen des Formlings offenbart, wobei die Spritzgussmaschine umfasst:

(a) einen Angusstrennschraubmechanismus;
(b) ein Angusstrennelement, welches mit dem Angusstrennschraubmechanismus verbunden ist und an einer beweglichen Form platziert ist, wo es möglich ist, reziprokierende Bewegungen frei auszuführen;
(c) einen Servomotor zum Betreiben des Angusstrennelementes über den Angusstrennschraubmechanismus;
(d) einen Auswurfschraubmechanismus;
(e) ein Auswurfelement, welches mit dem Auswurfschraubmechanismus verbunden ist und an der beweglichen Form platziert ist, wo es möglich ist, reziprokierende Bewegungen frei auszuführen;
(f) einen Servomotor zum Betreiben des Auswurfelementes über den Auswurfschraubmechanismus,

Dort ist auch eine Spritzgussmaschine offenbart, umfassend:

(a) eine Produktentfernungsausrüstung, welche durch einen Servomotor gesteuert wird;
(b) einen Auswurfschraubmechanismus, der durch den Servomotor gesteuert wird;
(c) wobei die Produktentfernungsausrüstung zum Entfernen des Formlings aus der beweglichen Form unter einer Bedingung mit geringem Zeitverlust oder frei von Zeitverlust durch elektrische Steuerung einer Zeitgebung zum Auswerfen des Formlings aus dem Formhohlraum und zum Zeitgeben zum Entfernen des Formlings durch Betreiben des Auswurfschraubmechanismus. Wie zuvor beschrieben, ist die wiederholte Erwiderungs genauigkeit frei von Variationen, wenn der Formling ausgeworfen wird und nach der Formgebung entfernt wird. Die Produktentfernungszeitgebung durch die Produktentfernungsausrüstung kann 0,01 Sekunde oder weniger sein, was die Erzielung von äußerst hohen Zyklen ermöglicht.

Gemäß dieser Konfiguration kann, da der Angusstrennschraubmechanismus und der Auswurfschraubmechanismus in eine Linie angeordnet sind und der gerade Abschnitt in den Schraubenschaft eingesetzt ist, der Angusstrennschraubmechanismus und der Auswurfschraubmechanismus mit komplizierten Mechanismen bequem in diesen Teil angeordnet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde, da der Drucksensor zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse angeordnet ist, die direkte Erfassung des Harzdruckes, der Formklemmkraft oder die Positionssteuerung der beweglichen Form beim Zeitpunkt des Spritzgussfüllvorgangs, was bislang schwierig zu realisieren war, und eine genauere Regelung der Formklemmkraft und der Formklemmstoppposition ermöglicht.
Die Steuerung wird in allen Prozessen als Teil des Spritzprozesses angewendet, von dem Zeitpunkt an, wenn gefülltes Harz in Kontakt mit den Formen kommt bis zur Angusstrennung, zur Zeitgebung der Angusstrennung zum Schließen des Angusses des gefüllten Harzes, dem Prozess zum Komprimieren des gefüllten Harzes mit den Formen der Vorstufe des Druckhalteprozesses.
Die unten angeführte Konfiguration betrifft ein spezifisches Installationsbeispiel des Drucksensors zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse, worin ein Formlingsauswurfmechanismus ausgebildet ist. Ein Auswurfelement zum Auswerfen des Formlings ist in die bewegliche Form durch den Drucksensor eingesetzt.
Konventionell werden, sogar wenn angestrebt wird, dass der Drucksensor zwischen der beweglichen Formplatte angeordnet ist, und die Spritzgussmaschine umfasst:

(a) einen dem Gehäuse zugeordneten Auswurfschraubmechanismus;
(b) Auswurfelemente, welche Teile des Auswurfschraubmechanismusses sind, zum Auswerfen des Formlings in den Modellformhohlraum in die bewegliche Modellform durch den Drucksensor eingesetzt. Folglich muss, wenn beabsichtigt ist, den Drucksensor zu installieren, der Formmechanismus speziell in solcher Weise gestaltet sein, um den Drucksensor, wie gezeigt in den 1–6, zu vermeiden, und vor dieser Erfindung gab es keinen Fall, in dem der Drucksensor zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse angeordnet ist.

Jedoch kann dieses Problem gelöst werden, indem ein Durchtrittsloch in dem Drucksensor bereitgestellt wird und dadurch ermöglicht wird, dass der Einspritzdruck, der Druck des abgewogenen Harzes und die Formklemmkraft, welche auf die Formen ausgeübt wird direkt durch den Drucksensor erfasst wird.
Die Spritzgussmaschine kann umfassen

(a) ein hohles Angusstrennelement, welches verschieblich in der beweglichen Modellform angeordnet ist;
(b) ein Auswurfelement, welches verschieblich in dem Angusstrennelement eingesetzt ist;
(c) einen Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennung zum Vorwärts- und Rückwärtstreiben des Angusstrennelementes, aufgeschraubt auf den Gewindeabschnitt, der auf der äußeren Seite des Schraubenschaftes ausgebildet ist, der ein Teil des Angusstrennelementes ist;
(d) einen Auswurfmutternabschnitt zum Vorwärts- und Rückwärtstreiben des Auswurfelementes, aufgeschraubt auf einen Gewindeabschnitt des mittleren Auswurfstabes, der Teil des Auswurfelementes ist;
(e) eine Antriebsscheibe zum gleichzeitigen Rotieren des Angusstrennungsantriebsmutternabschnitts und des Auswurfmutternabschnitts;
(f) und der Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennung und der Auswurfmutternabschnitt sind gegensinnig zueinander gewindegeschnitten.

Dementsprechend kann, weil Rotieren der angetriebenen Scheibe zum Vorbringen des Angusstrennelementes das Auswurfelement umkehrt und umgekehrtes Entladen des Auswurfelementes, um den Formling auszuwerfen, das Angusstrennelement umkehrt, Angusstrennung und Auswurf des Formlings mit einem Servomotor angetrieben werden und die Anzahl der Servomotoren kann reduziert werden ohne die Ausrüstungseigenschaften abzuwerten, und die Steuerung kann vereinfacht werden.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren für ein Formkomprimierungsformverfahren zum Lösen des vierten Problems bereit, und ist gekennzeichnet durch ein Formkomprimierungsspritzgussformverfahren der Spritzgussformmaschine für Präzisionsformung, umfassend;

(a) die bewegliche Form, welche an der beweglichen Formplatte befestigt ist;
(b) den Drucksensor zum Erfassen der Reaktionskraft der beweglichen Form, welche durch das in den Formhohlraum gefüllte Harz verursacht wird, platziert zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse, verbunden mit dem Kniehebelmechanismus,

Gemäß dieser Konfiguration wird die Steuerung, welche ein wichtiger Faktor im Druckhalteprozess ist, durch die Reaktionskraft ausgeführt, welche direkt von dem gefüllten Harz erzielt wird, was eine Echtzeit- und akkurate Steuerung ermöglicht.
Das Verfahren kann auch eine Steuerung der Betriebszeit des Angusstrennelementes betreffen, gekennzeichnet durch das Spritzgussformverfahren der Spritzgussmaschine für Präzisionsformung, umfassend;

(a) die bewegliche Form, welche an der beweglichen Formplatte befestigt ist;
(b) den Drucksensor zum Erfassen der Reaktionskraft der beweglichen Form, welche durch das in den Formhohlraum gefüllte Harz verursacht wird, platziert zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse, verbunden mit dem Kniehebelmechanismus;
(c) und ein Angusstrennelement zum Schließen des Formangusses,

Gemäß dieser Konfiguration wird die Zeitsteuerung der Angusstrennung, einer der wichtigen Faktoren im Spritzgussverfahren, durch die Reaktionskraft ausgeführt, welche direkt von dem gefüllten Harz erzielt wird, und eine Echtzeit und exakte Steuerung wird erreicht.
Das Verfahren betrifft auch eine Harzinjektionsgeschwindigkeitssteuerung durch den Drucksensor in dem vierten Problem und ist gekennzeichnet durch das Spritzgussverfahren der Spritzgussmaschine zum Präzisionsformen umfassend;

(a) die bewegliche Form, befestigt an der beweglichen Formplatte und eine stationäre Form, befestigt an einer stationären Formplatte;
(b) den Drucksensor zum Erfassen der Reaktionskraft der Formen durch das in den Formhohlraum eingefüllte Harz, platziert zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse, verbunden mit dem Kniehebelmechanismus;
(c) und den Spritzgussmechanismusabschnitt zum Einspritzen des Harzes in die Formen, worin die Harzeinspritzgeschwindigkeitssteuerung von dem Injektionsmechanismusabschnitt (a) in die Formen gesteuert wird, basierend auf den Ausgangsdaten aus dem Drucksensor.

Gemäß dieser Konfiguration wird der Injektionsprozess, einer der wichtigen Faktoren im Spritzgussverfahren, insbesondere die Injektionsgeschwindigkeitssteuerung ausgeführt durch die Reaktionskraft, welche direkt von dem gefüllten Harz (3) erzielt wird und eine Echtzeit- und präzise Steuerung wird ermöglicht.
In der zuvor angeführten Europäischen Patentanmeldung ist auch ein Verfahren des Formkompressionsspritzgussverfahrens der Spritzgussmaschine für Präzisionsformung offenbart, umfassend;

(a) Einspritzen gewichteten Harzes in den Formhohlraum der Formen im Zuge des Bewegens einer beweglichen Form in einer Formschließrichtung;
(b) Ausführen der Angusstrennung, wenn eine spezifische Menge des Harzes gefüllt ist, kontinuierliches Bewegen der beweglichen Form in der Formschließrichtung zu einer spezifizierten Position während des Druckhalteprozesses und des Kühlprozesses,
(d) nach dem Kühlprozess, Entfernen des Formlings aus den offenen Formen.

Gemäß dieser Konfiguration kooperiert das gefüllte Harz, weil die bewegliche Form kontinuierlich in der Formschließrichtung von dem Start der Injektionsfüllung des gewichteten Harzes bis zum Start der Formklemmung bewegt wird, mit der Bewegung der beweglichen Form, um die relative Geschwindigkeit des gefüllten Harzes in Bezug auf die bewegliche Form zu erhöhen, und im Ergebnis kommt das gefüllte Harz in Kontakt mit der inneren Seite des Formhohlraums und fließt schneller, was es ermöglicht, dass das neue Harz innerhalb an der Aussetzung zu der Oberfläche gehindert wird. Im Ergebnis wird die Übertragbarkeit von feinen Vorsprüngen und Vertiefungen auf den Formling merklich verbessert.
Das Verfahren kann sich auch auf die Menge des gefüllten Harzes in dem Spritzgussverfahren beziehen, worin die spezifizierte Menge des gefüllten Harzes in den Formhohlraum ein Volumen des Formlings überschreitet.
In diesem Fall bildet der Formling, weil das gefüllte Harz von einem Volumen, welches das Volumen des Formlings überschreitet, komprimiert wird auf das Volumen des Formlings durch Druckformen, ein hochdichtes Substrat, frei von Variationen in der Dichte und trägt zur Verbesserung der Qualität bei.
Das Verfahren kann auch einen Formplatz von feinen Vorsprüngen und Vertiefungen in dem Spritzgussverfahren betreffen, worin feine Vorsprünge und Vertiefungen zum Übertragen auf das gefüllte Harz auf der inneren Seite des Formhohlraums der beweglichen Form ausgebildet sind, die relative Geschwindigkeit in Bezug auf die bewegliche Form erhöht, in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Formhohlraums in der beweglichen Form kommt, während das neue Harz konstant innerhalb der Harzoberflächen ausgesetzt wird und schnell fließt. Als Ergebnis wird die Ausbildung einer Hautschicht auf der Harzoberfläche verhindert, und dies verhindert die Erzeugung von feinen Luftblasen, welche die Übertragbarkeit beeinträchtigen.
Wenn feine Vorsprünge und Vertiefungen auf der inneren Oberfläche des Formhohlraums in der beweglichen Form ausgebildet werden, kann die Übertragbarkeit erheblich durch dieses Verfahren verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine geschnittene, schematische Teildarstellung, zeigend eine Konstruktion der gesamten Spritzgussmaschine der ersten Ausführungsform (A1) dieser Erfindung;
2 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht des Formmechanismusabschnitts der 1 zum Zeitpunkt der Formklemmung;
3 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht des Zustands, wenn Harz in die Formen in dem Formmechanismusabschnitt der 2 eingefüllt wird;
4 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht zu dem Zeitpunkt der Formöffnung in dem Formmechanismusabschnitt der 2;
5 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht, wenn der Angussabschnitt ausgeworfen wird in dem Formmechanismusabschnitt der 2;
6 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht, wenn der Formling ausgeworfen wird in dem Formmechanismusabschnitt der 2;
7 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht entlang der Linie x-x der 2,
8 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht zu dem Zeitpunkt der Formklemmung in dem Formmechanismusabschnitt der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;
9 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht in den Formlingsauswurfmechanismus des Formmechanismusabschnitt der 9;
10 ist eine quergeschnittene Ansicht entlang der Linie y-y der 9;
11 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht zu dem Zeitpunkt der Formklemmung in dem Formmechanismusabschnitt der dritten Ausführungsform dieser Erfindung;
12 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht des Zustands, in dem Harz in die Formen in dem Formmechanismusabschnitt der 11 eingefüllt wird;
13 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht zu dem Zeitpunkt der Formöffnung in dem Formmechanismusabschnitt der 11;
14 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht, wenn der Angussabschnitt ausgeworfen wird in dem Formmechanismusabschnitt der 11;
15 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht, wenn das Produkt entfernt wird in dem Formmechanismusabschnitt der 11;
16 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht, wenn Harz gefüllt wird in der Zeichnung des Formmechanismusabschnitts der vierten Ausführungsform dieser Erfindung;
17 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Ansicht zu dem Zeitpunkt der Formkomprimierung in der Zeichnung des Formmechanismus der 16;
18(1)–(6) sind quergeschnittene Ansichten, welche den Formbetriebszustand im gesamten Injektionsprozess der Erfindung zeigen;
19 ist ein Graph, der die Drucksetzungsänderungen und den Drucksensorausgang mit den Drucksetzungen und dem hydraulischen Sensorausgaben eines konventionellen Beispiels vergleicht;
20(1)–(6) sind quergeschnittene Ansichten, welche den Betriebszustand der Formen im gesamten Injektionsprozess dieser Erfindung zeigen;
21 ist eine geschnittene, schematische Teildarstellung der teilweise weggelassenen Konstruktion eines Mechanismusabschnitts eines konventionellen Beispiels.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezugnehmend nun zu den Zeichnungen wird eine Ausführungsform der elektrisch betriebenen Spritzgussmaschine (A) gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail hierauf folgend beschrieben. In dieser Beschreibung sind erste bis vierte Ausführungsformen der elektrisch betriebenen Spritzgussmaschine (A) gezeigt. Die erste Ausführungsform (A1) ist in 1 bis 7 gezeigt, die zweite Ausführungsform (A2) ist in den 8 bis 10 gezeigt, die dritte Ausführungsform (A3) in 11 bis 15 und die vierte Ausführungsform (A4) in den 16 und 17. Das erste Verfahren der Spritzgussmaschine nach der Erfindung ist in 18 gezeigt und das zweite Verfahren dementsprechend in 20.
Als erstes wird die Konfiguration und Betriebsweise der ersten Ausführungsform (A1) der elektrisch betriebenen Spritzgussmaschine (A) beschrieben, dann werden die Punkte, welche von der ersten Ausführungsform (A1) auf die zweite und nachfolgende Ausführungsformen sich unterscheiden beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden. Durchgehend in dieser Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, welche gleiche oder entsprechende Operationen ausführen.
Als erstes wird die erste Ausführungsform (A1) im Detail unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben. Die elektrisch betriebene Spritzgussmaschine (A1) gemäß der Erfindung kann allgemein in einen Injektionsmechanismusabschnitt (a) und einen Formmechanismusabschnitt (b) unterteilt werden.
Der Injektionsmechanismusabschnitt (a) umfasst einen Antriebsmechanismusabschnitt (10) zum Vorwärtsbewegen und Rückwärtsbewegen der Schnecke (4), einen Rotationsservomotor (11) zum Rotieren der Schnecke (4), einen Injektionsservomotor (12) zum Vorwärtsbewegen und Rückwärtsbewegen der Schnecke (4), die Schnecke (4) zum Mischen und Einspritzen des Harzmaterials, einen Injektionszylinder (13), der die Schnecke (4) aufnimmt frei von Vorwärts- und Rückwärtsbewegen und Rotieren, einen Heizer (14), der um den Injektionszylinder (13) gewickelt ist, einen Injektionsdrucksensor (15), der zwischen der Schnecke (4) und dem Antriebsmechanismusabschnitt (10) angeordnet ist und zum Erfassen des auf die Schnecke (4) aufgebrachten Drucks ausgebildet ist, und Pulsgeneratoren (11a, 12a), die an jedem der Servomotoren (11, 12) befestigt sind. Diese sind allen Ausführungsformen A1 bis A4 der Erfindung gemeinsam.
Die nächste Beschreibung betrifft den Formmechanismusabschnitt (b). Die Formen (1) umfassen eine bewegliche und eine stationäre Form (1a). Die stationäre Form (1a) ist an der inneren Seite der stationären Formplatte (17) befestigt und die bewegliche Form (1b) ist an der inneren Seite der beweglichen Formplatte (18) befestigt. Ein Gehäuse (50) ist an der äußeren Seite der beweglichen Formplatte (18) über den Drucksensor (7) zum Erfassen eines Harzdruckes befestigt, der zwischen dem Gehäuse (50) und der beweglichen Formplatte (18) befestigt ist.
In der Mitte der Rückfläche des Gehäuses (50) (d. h., der gegenüberliegenden Seite der beweglichen Form (1b)) ist ein Angusstrennschraubmechanismus (G) montiert und an dem weiter rückliegenden Abschnitt ein Auswurfschraubmechanismus (E).
Führungssäulen (19) sind zwischen die stationäre Formplatte (17) und ein Endgerüst (20) gespannt, und die bewegliche Formplatte (18) ist gleitend zu den Führungssäulen (19) installiert.
Als nächstes wird der Angusstrennungsschraubmechanismus (G1) der ersten Ausführungsform (A1) beschrieben. Die angetriebene Scheibe (43) des Angusstrennungsschraubmechanismus (G1) ist rotierend zu dem Gehäuse (50) über ein Lager angeordnet und ein Schraubenschaft (30a) ist durch die Mitte der angetriebenen Scheibe (43) geschraubt, so dass sie sich vorwärts und rückwärts bewegt gemäß der normalen und der Rückwärtsrotation der angetriebenen Scheibe (43). Das Angusstrennungselement (30) wird durch Kombinieren dieses Schraubenschaftes (30a) mit dem hohlen Angusstrennungsstab (30b) ausgebildet, der in der beweglichen Form angeordnet ist, aber der Schraubenschaft (30a) und der hohle Angusstrennungsstab (30b) können integriert sein, um das Angusstrennungselement (30) auszubilden.
Die angetriebene Scheibe (43) ist mit einer Antriebsscheibe (41) eines Servomotors (40) über einen Zahnriemen (42) verbunden, und das Angusstrennungselement (30) wird durch die Riemenscheibe (43) rotiert. Das Bezugszeichen (40a) ist ein Pulsgenerator, der an dem Servomotor (40) befestigt ist.
Jetzt wird der Auswurfschraubmechanismus (E) der ersten Ausführungsform (A1) beschrieben. Eine Antriebsscheibe (52), die an dem Servomotor (51) des Auswurfschraubmechanismus (E) befestigt ist, ist mit einer angetriebenen Scheibe (54) mit einem Zahnriemen (53) verbunden, und überträgt die Rotationskraft des Servomotors (51) auf die angetriebene Scheibe (54).
Die angetriebene Scheibe (54) wird rotierend an einem Vorsprungsabschnitt (50a) eines Gehäuses (50) über ein Lager gehalten. Ein geschraubter Abschnitt (27s) des Auswurfmittelstabs (27a) ist herunter durch die Mitte der angetriebenen Scheibe (54) geschraubt, so dass der Auswurfmittelstab (27a) sich vorwärts und rückwärts bewegt gemäß der normalen und der reversen Rotation der angetriebenen Scheibe (54). In dieser Ausführungsform wird die angetriebene Scheibe (54) durch zwei Elemente gebildet, aber es ist überflüssig zu sagen, dass sie aus einem oder mehreren Elementen ausgebildet sein kann.
Zusätzlich ist ein Auswurfkopplungsstab (55) an dem rückwärtigen Ende des geschraubten Abschnitts (27s) des Auswurfmittelstabes (27a) befestigt. Die Führungsstäbe (56) und ein Produktauswurfbetriebsstab (57) ist an dem Auswurfkopplungsstab (55) befestigt.
Führungsstäbe (56) sind verschieblich in die Führungslöcher (58) eingesetzt, welche in dem Vorsprungsabschnitt (50a) ausgebildet sind.
Andererseits ist der gerade Abschnitt (27b) mit keinem geschraubten Abschnitt des Mittelauswurfstabes (27a) in den Schraubenschaft (30a) in der Richtung des Angusses eingesetzt und das vordere Ende ist in Kontakt gebracht oder verbunden mit dem Mittelstift (27c), der in den hohlen Angusstrennstab (30b) eingesetzt ist. In diesem Fall sind der Mittelstift (27c) und der gerade Abschnitt (27b) getrennt ausgebildet, aber es ist überflüssig zu sagen, dass sie integral ausgeformt sein können.
Produktauswurfstifte (27d) sind an vielen Stellen entlang des äußeren Umfangs des Formhohlraums (2) der beweglichen Form (1b) angeordnet. Der Produktauswurfbetriebsstab (57) presst gegen oder getrennt von dem Kopplungsstab (28). Wenn der Produktauswurfbetriebsstab (57) gegen den Kopplungsstab (28) drückt betätigt er die Produktauswurfstifte (27d), um das Pro dukt aus dem Formhohlraum (2) auszuwerfen. Nach dem Auswurf des Produkts aus dem Formhohlraum (2) kehren die Produktauswurfstifte (27d) durch die Rückkehrfeder (29) zu der Position zurück, wo das vordere Ende der Produktauswurfstifte (27d) mit der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) übereinstimmen. Gemäß der vorangehenden Beschreibung umfasst das Auswurfelement (27) den Mittelauswurfstab (27a), dessen geraden Abschnitt (27b), den Mittelstift (27c), einen Produktauswurfbetriebsstab (57), den Kopplungsstab (28, 55), Produktauswurfstifte (27d) und die Rückkehrfeder (29).
Wenn der Formling (26) ausgeworfen ist, wird der Angussabschnitt (26a), der zusammen mit dem Formling (26) kommt, zuerst durch den Mittelstift (27e) fallengelassen und dann folgt der Auswurf des Formlings. In dem Formlingsauswurfvorgang sind am Beginn die Produktauswurfbetriebsstäbe (57) an der Ausgangsposition angeordnet, indem sie zurückgezogen werden, wie gezeigt in 2, und der Kopplungsstab (28) auf den Produktauswurfstiften (27d) wird von den Produktauswurfbetriebsstäben (57) weggehalten. Als nächstes wird der Mittelstift (27c) zuerst vorgeschoben, wenn der Servomotor (51) betrieben wird, wie zuvor beschrieben, und die Produktauswurfstifte (27d) vorgeschoben, um den Formling (26) auszuwerfen. Naturgemäß ist der Betriebsablauf nicht auf dies beschränkt, der Produktauswurfbetriebsstab kann in Kontakt mit dem Kopplungsstab (28) auf dem Produktauswurfstift (27d) kommen, so dass beide gleichzeitig ausgeworfen werden können. Für andere Konstruktionen, obwohl nicht dargestellt, können die Produktauswurfbetriebsstäbe (57) und die Produktauswurfstifte (27d) integriert werden ohne Bereitstellen des Kopplungsstabs (28). Das Bezugszeichen (51a) ist ein Pulsgenerator, mit dem der Servomotor (51) ausgerüstet ist.
Nun wird der Kniehebelmechanismus (T) zum Öffnen und Schließen der Formen beschrieben. Ein Formensteuerungsservomotor (31) ist an einem Endgerüst (20) befestigt. Eine Antriebsscheibe (32), befestigt an der Rotationsantriebsmotorwelle ist über einen Zahnriemen (33) mit einer angetriebenen Scheibe (34) verbunden, die an dem Endgerüst (20) über ein Lager angeordnet ist. Ein Pulsgenerator (31a) ist an den Formensteuerungsservomotor (31) befestigt.
Eine Kreuzkopfantriebswelle (34a) zum Betreiben des Kniehebels ist durch die angetriebene Scheibe (34) heruntergeschraubt. Ein Kreuzkopfende der Kreuzkopfantriebswelle (34a) ist mit dem Kreuzkopf-Kopf (35) verbunden, der die Rolle des Betreibens der Formöffnung und -schließung hat. Der Kniehebel (T) hat zwei Paare von langen Armen (36) und ein Paar von kurzen Armen (36), die einen Gelenkmechanismus ausbilden. In dem Gelenkmechanismus, der durch diese Arme (36) ausgebildet wird, sind ein Ende des Paares der langen Arme (36) an dem Endgerüst (20) angelenkt und das andere Ende des anderen Paares der langen Arme (36) an dem Gehäuse (50) angelenkt. Ein Ende der kurzen Arme (36), deren anderes Ende mit einem Paar der langen Arme (36) gelenkig verbunden ist, ist mit dem Kreuzkopf (35) verbunden. Da dieser Gelenkmechanismus eine bekannte Technik ist, wird auf eine weitere Beschreibung verzichtet.
Als nächstes wird die Produktentfernungsausrüstung (S) beschrieben. Der Servomotor (45) der Produktentfernungsausrüstung (S) ist an der beweglichen Formplatte (18) befestigt und in dieser Ausführungsform ist ein Produktentfernungsarm (47) an dem Servomotor (45) über einen Aktuator (46) befestigt. Ein Absorptionskissen (48) ist an dem Endabschnitt des Produktentfernungsarms (47) vorgesehen. Ein Pulsgenerator (45a) ist an dem rückwärtigen Ende des Servomotors (45) zur Steuerung des Drehwinkels und der Drehgeschwindigkeit des Servomotors (45) befestigt.
Nun ist, da die hin und hergehende Betriebsdistanz des Aktuators (46), der zum Entfernen der Formlinge (26) betrieben wird, kurz ist, der Zylinder ausreichend zur Verwendung des Aktuators (46), aber es ist möglich, einen Servomotor anstelle des Zylinders zu verwenden. Wenn ein Servomotor verwendet wird, kann die Distanzzeitgebung vollständig integriert sein und Verlustzeit kann vermieden werden, aber wenn ein Zylinder verwendet wird, ist die Reaktionsfähigkeit geringer als diejenige des Servomotors und ein geringer Zeitverlust kann erzeugt werden. Jedoch werden die Eigenschaften der Ausrüstung nicht beeinträchtigt, da seine Betriebsdistanz kurz genug ist.
Das Bezugszeichen (9) ist eine Steuerung, welche die gesamte elektrisch betriebene Spritzgussmaschine (A) steuert und für einige der Funktionen emp fängt sie Signale von dem Drucksensor (15) für die Injektion, dem Drucksensor (7) für die Harzdruckerfassung, den Pulsgeneratoren (11a, 12a, 31a, 40a, 45a und 51a), welche an den Servomotoren (11, 12, 31, 40, 45 und 51 und anderen) montiert sind und führt eine Steuerung der Servomotoren (11, 12, 31, 40, 45 und 51 und anderer) aus. Da die Steuerung des Antriebssystem insgesamt durch Servomotoren ausgeführt wird, können optionale Zustände wie zusammengesetzte Betriebsvorgänge durch Programmierung erzeugt werden.
Das Bezugszeichen (9) ist eine I/O Einheit für die Steuerung (8) oder ein CRT.
Nun wird die Betriebsweise dieser Erfindung beschrieben. Wenn Harzmaterial (3c) in einen Materialzuführbehälter (16) geladen wird und die Drehung des Servomotors (11) betrieben wird, um die Schraube (4) zu drehen, wird das Harzmaterial (3c) graduell in den Injektionszylinder (13) eingespiesen. Hiernach wird das Harzmaterial (3c), weil der Injektionszylinder (13) mit dem Heizer (14) erwärmt wird, der um seinen äußeren Umfang gewickelt ist, welches den in den Injektionszylinder (13) eingetreten ist, graduell aufgeschmolzen und wird durch den drehenden Betrieb der Schnecke (4) gemischt.
Durch die Rotation der Schnecke (4) wird das geschmolzene, gemischte Harz (3b) in die Richtung des vorderen Endes des Injektionszylinders (13) gefördert und an dem vorderen Endabschnitt gespeichert. Für diese Reaktion kehrt die Schnecke (4) graduell um und erreicht möglicherweise die vorbestimmte Umkehrstoppposition. An diesem Punkt ist die Harzabwiegung vervollständigt.
Auf der anderen Seite, bei den Formen 1, wie gezeigt in 2, findet zuerst die Formklemmung statt. Das heißt, der Formensteuerungsservomotor (31) wird betrieben, die Rotationskraft wird auf die angetriebene Scheibe (34) über die Antriebsscheibe (32) und den Zahnriemen (33) übertragen. Die angetriebene Scheibe (34) wird rotiert, um die Kreuzkopfantriebswelle (34a) vorzubewegen, heruntergeschraubt zu der angetriebenen Scheibe (34) in der Richtung nach rechts in der Zeichnung 2, was wiederum den Kreuzkopf (35) vortreibt und der Formenöffnungs- und schließkniehebel (T) wird durch den Kreuzkopf gestreckt. In diesem Vorgang bewegt sich die bewegliche Form (1b), welche an der beweglichen Formplatte (18) angeordnet ist, in der Richtung der stationären Form (1a) und die bewegliche Form (1b) wird an die stationäre Form (1a) mit einem spezifizierten Druck durch den Kniehebel (t) gedrückt. Die Klemmung findet auf diese Weise statt.
Als nächstes wird unter diesem Formklemmungszustand die Schnecke (4) in Richtung der Formen (1) durch den Injektionsservomotor (12) bewegt. Das abgewogene und gemischte, geschmolzene Harz (3a), welches an dem vorderen Endabschnitt des Injektionszylinders (13) gespeichert ist, wird in den Formhohlraum (2) eingespritzt. Die Injektionsgeschwindigkeit wird auf ein Optimum durch die Steuerung (8) gesteuert. Nachdem das abgewogene, geschmolzene Harz (3b) eingespritzt wird und in den Formhohlraum (2) eingefüllt wird, wird darauf folgend die Angusstrennung ausgeführt.
Nach der Angusstrennung betreibt der Servomotor (40) zum Rotieren der Antriebsscheibe (41) die angetriebene Scheibe (43) über den Zahnriemen (42) während die Formenklemmung andauert. Wenn die Schraubenwelle (30a) herunter zu dem Mutternabschnitt (43a) der angetriebenen Scheibe (43) geschraubt ist, bewegt sich die Schraubenwelle (30a) und der hohle Angusstrennungsstab (30b), der mit dem oberen Ende des Schraubenschaftes (30a) verbunden ist, in die Richtung des Angusses (1c), der in der stationären Form (1a) ausgebildet ist. Durch diese Angusstrennung wird der Formhohlraum (2) vollständig von außen isoliert.
Wenn die Angusstrennung, wie zuvor beschrieben, beendet ist, wird der Formklemmzustand gehalten oder weiter unter diesem Zustand verdichtet, um das gefüllte Harz (3), welches in dem Hohlraum (2) aushärtet, mit extrem starker Kraft zu pressen, dabei mikrofeine Vorsprünge und Vertiefungen, die in der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) ausgebildet sind (siehe 3), übertragend.
Wenn die Aushärtung des gefüllten Harzes (3) durch Kühlen beendet ist, wird der Servomotor (31) umgekehrt, der Kniehebelmechanismus (T) gelockert und die bewegliche Form wird von der stationären Form (1a) getrennt. In diesem Prozess wird der Formling (26) mit der beweglichen Form (1b), wie eingepasst in den Formhohlraum (2) der beweglichen Form (1b), bewegt (siehe 4).
Zuletzt wird, wenn die Formöffnung beendet ist, der Auswurfservomotor (51) betrieben, die Antriebsscheibe (52) durch den Auswurfservomotor (51) rotiert und die angetriebene Scheibe (54) durch die Antriebsscheibe (52) über den Zahnriemen rotiert. Durch diesen Betriebsvorgang wird der Mittelauswurfstab (27a), der in den Mutternabschnitt (54a) der angetriebenen Scheibe (54) heruntergeschraubt ist, zusammen mit dem Auswurfkopplungsstab (55), der an dem Ende des geschraubten Abschnitts (27) befestigt ist, vorgeschoben.
Vor dem Kontakt des Produktauswurfbetriebsstabes (57) mit dem Kopplungsstab (28), der an den Produktauswurfstiften (27d) befestigt ist, ragt der Mittelstift (27c), der mit der Schraubenwelle (30a) verbunden ist, hervor und wirft den Angussabschnitt (26a), der an dem oberen Ende des Mittelstiftes (27c) zusammen mit dem Formling (26) anhaftet (siehe 5), aus.
Nach dem Auswerfen des Angussabschnittes (26a) setzt der Servomotor (51) weiter den Betrieb dieses Prozesses fort, der Produktauswurfbetriebsstab (57) wird dann weiter vorgeschoben, um den Kopplungsstab (28), der an den Produktauswurfstiften (27d) befestigt ist, zu pressen. Wenn die Produktauswurfstifte (27d) sich leicht von der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) vorschieben, drücken sie auf die äußere umfängliche Kante des Formlings (26), wo der Abschnitt mit nicht ausgeformten superfeinen Vorsprüngen und Vertiefungen ist (siehe 6).
Mit der Zeitgebung des Trennungsgeräusches wird die Produktentfernungsausrüstung (S) betrieben. Das heißt, da der Auswurf des Formlings (26) durch den Auswurfservomotor (51) ausgeführt wird, hat die Reproduzierbarkeit der Zeitgebung eine extrem hohe Genauigkeit. Und da der Betrieb des Servomotors (51) nacheinander der Steuerung (8) eingegeben wird, kann der Servomotor (45) der Produktentfernungsausrüstung (S) im Gleichschritt mit dem Betrieb des Servomotors (51) betrieben werden.
Wenn der Servomotor (45) im Takt mit dem Betrieb des Servomotors (51) betrieben wird, wird der Arm (57), welcher außerhalb der Formen (1) wartet, um einen bestimmten Winkel rotiert, um den spitzen Endabschnitt, der das Absorptionskissen (48) aufweist, in die Trennungsoberfläche der Formen (1) einzuführen und wird vor dem Formling (26) gestoppt und dann wird der Aktuator (46) betrieben, um das Absorptionskissen (48) des Arms (47) in die Richtung des Formlings (26) zu bewegen und den Formling (26) zu dem Zeitpunkt aufzunehmen, wenn der Formling (26) ausgeworfen wird. Hiernach wird der Aktuator (46) umgekehrt betrieben, um den Formling (26) aus dem Formhohlraum (2) zu entfernen und schließlich wird der Servomotor (45) umgekehrt betrieben, um den Formling (26) nach außerhalb der Formen (1) zu nehmen.
Dieser Ablauf von Vorgängen findet in 0,12 bis 0,15 Sekunden statt, und der Zeitverlust in dem Ablauf der Vorgänge von dem Beginn des Auswurfes bis zur Produktentfernung erreicht das Minimum, was zur Verbesserung in erhöhten Zyklen beiträgt.
Um den Betrieb der Drucksensoren (7 und 15) zu beschreiben, weil der Drucksensor (7) zwischen der beweglichen Formplatte (18) und dem Gehäuse (5) befestigt ist, wird die Formklemmkraft zum Zeitpunkt der Formklemmung durch den Kniehebelmechanismus direkt auf den Drucksensor (7) aufgebracht, was die direkte Erfassung der Formklemmkraft ermöglicht.
In gleicher Weise kann die Gewichtung des Harzdruckes und der Injektionsdruck, der auf die Schraube (4) aufgebracht wird, direkt durch den Drucksensor (15) erfasst werden, da der Drucksensor (15) in dem Antriebsmechanismusabschnitt (10) platziert ist.
Bezugnehmend nun zu 8 bis 10, wird die zweite Ausführungsform (A2) der Erfindung im Detail beschrieben. Die sich mit der ersten Ausführungsform (A1) überlappenden Punkte werden weggelassen, um eine Komplexität zu vermeiden. Der Injektionsmechanismusabschnitt (a) der zweiten Ausführungsform (A2) ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1) und die Beschreibung entfällt.
Da der Formmechanismusabschnitt (b2) der zweiten Ausführungsform (A2) sich leicht von der ersten Ausführungsform (A1) unterscheidet, werden vorzugsweise die Unterschiede beschrieben. In diesem Formmechanismusabschnitt (b2) ist der Formauswurfmechanismus (E) in der Mitte der rückwertigen Oberfläche des Gehäuses (50) installiert (d. h. an der gegenüberliegenden Seite der beweglichen Form (1b)) und diese zweite Ausführungsform (A2) wird durch die Punkte oder Führungslöcher (38) gekennzeichnet, die in das Gehäuse (50) gebohrt sind, ein Durchtrittsloch (7a), welches in der Mitte des Drucksensors (7) gebohrt ist, ein Durchgangsloch (22), welches in die bewegliche Formplatte (18) gebohrt ist und ein Auswurfloch (23), welches in die bewegliche Form (1b) gebohrt ist.
In diesem Fall wird eine Angusstrennung nicht ausgeführt, aber eine Angusstrennung kann ermöglicht werden durch Variieren der Länge zwischen dem geraden Abschnitt (27b) und dem Führungsstab (37).
Die Kniehebelantriebsschraube (25) ist beweglich durch Verschrauben mit der angetriebenen Scheibe (34) über eine Kniehebelantriebsmutter (24) bereitgestellt, die in dem Endgerüst (20) befestigt ist, und das Ende der Kniehebelantriebsschraube (25) ist mit dem Kreuzkopf (35) verbunden, der die Formenöffnung und -schließung betreibt.
Als nächstes wird der Formlingsauswurfmechanismus (E), der innerhalb des Gehäuses (50) ausgebildet ist, beschrieben. Die Rotationsantriebsmutter (21) ist in dem Gehäuse (50) über ein Lager angeordnet und die angetriebene Scheibe (43) ist an dem Ende dieser Rotationsantriebsmutter (21) befestigt. Der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) ist frei von Schraubenvortrieb und Schraubenumkehr an dieser Rotationsantriebsmutter (21) festgeschraubt.
Eine Kopplungsplatte (39) ist an dem Ende des geschraubten Abschnitts (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) befestigt und mit einer Mutter fixiert. Führungsstäbe (37), welche einen Teil des Auswurfelementes (27) ausbilden, sind an der umlaufenden Kante dieser Kopplungsplatte (39) montiert und sind verschieblich in den Führungslöchern (38) angeordnet, welche in das Gehäu se (50) gebohrt sind, ein Durchtrittsloch (7a), welches in den umfänglichen Abschnitt des Drucksensors (7) gebohrt ist, ein Durchgangsloch (22), welches in den Umfangsabschnitt der beweglichen Formplatte (18) gebohrt ist, und ein Auswurfloch (23), welches um das Durchgangsloch (22) in der beweglichen Form (1b) gebohrt ist.
Die Beschreibung des Kniehebelmechanismus (T) für die Formenöffnung und -schließung und der Steuerung (8) wird weggelassen, da sie übereinstimmend sind mit derjenigen der ersten Ausführungsform (A1).
Als nächstes wird die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform (A2) beschrieben. Der Betrieb von der Zuladung von Harzmaterial (3c) in den Materialzuführbehälter (16) bis zu der Beendung der Harzabwiegung ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1).
Während das Harz (3a) bemessen wird, findet auf der Formen (1) Seite die Formklemmung statt, wie gezeigt in 8. Da der Formklemmvorgang der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform (A1) wird auf eine Beschreibung des Formklemmvorgangs verzichtet.
Wenn die Formklemmung und die Harzbemessung beendet sind, wird der Einspritzservomotor (12) betrieben und das bemessene und gemischte, geschmolzene Harz (3a) wird in den Formhohlraum (2) eingespritzt. Die Einspritzgeschwindigkeit wird optimal durch die Steuerung (8) gesteuert. Wenn das bemessene, geschmolzene Harz (3b) eingespritzt und in den Formhohlraum (2) gefüllt ist, findet sukzessiv der Haltedruck statt. Während dieser Zeitspanne wird das gefüllte Harz (3) mit äußerst hohem Druck gepresst und superfeine Vorsprünge und Vertiefungen, die auf der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) der beweglichen Form (1b) ausgebildet sind, werden auf das aushärtende, eingefüllte Harz (3) übertragen.
Wenn die Aushärtung des gefüllten Harzes (3) im Formhohlraum (2) durch den Kühlvorgang beendet ist, wird der Servomotor (31) rückwärts betrieben, um den Kniehebelmechanismus (T) zu öffnen. Dies bewirkt, dass die bewegliche Form (1b) von der stationären Form (1a) getrennt wird. Bei diesem Vor gang bewegt sich der Formling (26) zusammen mit der beweglichen Form (1b), wie eingepasst in den Formhohlraum (2) der beweglichen Form (1b).
Wenn die Formöffnung beendet ist rotiert ein Betrieb des Servomotors (40) die Rotationsantriebsmutter (21) und der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a), der auf der Rotationsantriebsmutter (21) festgeschraubt ist, schreitet im Schritt mit der Rotationsantriebsmutter (21) vor. Zur gleichen Zeit schreiten die Führungsstäbe (37) simultan vor, da sie mit dem Mittelauswurfstab (27a) über die Kopplungsplatte (39) verbunden sind.
Die Führungsstäbe (37) und der Mittelauswurfstab (27a), welche vorgeschritten sind, ragen aus dem Hohlraum (2) der beweglichen Form (1b) vor und werfen den Formling (26), der im Hohlraum (2) gehalten wird, zur Außenseite des Hohlraums (2) aus. In diesem Fall, wie im Falle der ersten Ausführungsform (A1), kann der Formling (26) unter Verwendung von Druckluft leicht gelöst werden von der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2).
Die Produktentfernung durch die Produktentfernungsausrüstung (S) ist die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Bezugnehmend nun zu den 11 bis 15 wird die dritte Ausführungsform (A3) der Erfindung im Detail beschrieben. Auch in diesem Fall werden sich mit der ersten Ausführungsform (A1) überlappende Aspekte weggelassen, um eine Komplexität zu vermeiden. Der Einspritzmechanismusabschnitt (a) der dritten Ausführungsform (A3) ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Der Formmechanismusabschnitt (b) der dritten Ausführungsform (A3) ist grundsätzlich der gleiche wie zur ersten Ausführungsform (A1) beschrieben, aber die dritte Ausführungsform (A3) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Angusstrennung und der Formlingsauswurf durch einen Teil des Servomotors (40) ausgeführt wird und dieser Abschnitt wird hierauf folgend im Detail beschrieben.
Zunächst wird der Angusstrennungsschraubmechanismus (G) und der Auswurfschraubmechanismus (E), welche innerhalb des Gehäuses (50) ausgebildet sind, beschrieben. Ein rotierendes Gehäuse (501) ist über eine Lagerung innerhalb des Gehäuses (50) angeordnet. Eine angetriebene Scheibe (43) ist an dem vorstehenden Ende des rotierenden Gehäuses (501) befestigt. Ein Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennung (44) ist innerhalb des hohlen Abschnitts (502) des rotierenden Gehäuses (501) befestigt. Eine Schraubenwelle (30a) ist herunter auf diesen Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennung (44) geschraubt, und wird durch die Rotation des Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennungs (44) vorgeschoben und zurückgezogen. Eine Schraubenwelle (30a) ist heruntergeschraubt in die Mitte des Mutternabschnitts (44) und wird gemeinsam mit der normalen und Rückwärtsrotation der angetriebenen Scheibe (43) über den Mutternabschnitt (44) vorgeschoben und zurückbewegt. Ein hohler Angusstrennungsstab (30b) ist in der beweglichen Form (1b) platziert, verbunden mit dieser Schraubenwelle (30a). Ein Mittelstift (27c), der mit dem geraden Abschnitt (27b) verbunden ist, ist verschieblich innerhalb dieses hohlen Angusstrennungsstabes (30b) angeordnet.
Die angetriebene Scheibe (43) ist mit der Antriebsscheibe (41) des Servomotors (40) über einen Zahnriemen (42) verbunden und das Angusstrennungselement (30) wird durch den Servomotor (40) betrieben. Das Angusstrennungselement (30) umfasst eine Schraubenwelle (30a) und einen hohlen Angusstrennungsstab (30b), der dem oberen Ende der Welle (30a) zugeordnet ist. Das Bezugszeichen (40a) ist ein Pulsgenerator, der dem Servomotor (40) zugeordnet ist.
Zum Beschreiben des Auswurfschraubmechanismus (E) der dritten Ausführungsform (A3) ist ein gerader Abschnitt (27b) des Auswurfstabes (27a) drehbar und verschieblich in die Schraubenwelle (30a) eingesetzt. Der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) ist herunter auf den Auswurfmutternabschnitt (49) geschraubt, der an der Innenseite des vorstehenden Endes des rotierenden Gehäuses (501) befestigt ist. Folglich umfasst das Auswurfelement (27) den geschraubten Abschnitt (27s) und den geraden Abschnitt (27b) und den Mittelstift (27c) in der Konstruktion dieser Ausführungsform.
Eine Kopplungsplatte (39) ist an dem Endabschnitt des geschraubten Abschnitts (27s) befestigt und mit einer Mutter fixiert. Führungsstäbe (37) sind an beiden Enden dieser Kopplungsplatte (39) befestigt und verschieblich in die Führungslöcher (38) eingesetzt, die in das Gehäuse (50) entsprechend gebohrt sind.
Beim Vorschieben des Formlings (26), wie weiter unten beschrieben, wird zunächst der Angussabschnitt (26a), der am vorderen Ende des Mittelstiftes (27c) befestigt ist, herabgesetzt und dann der Formling (26) von der beweglichen Form (1b) getrennt.
Der Kniehebelmechanismus (T) zur Formöffnung und -schließung, die Produktentfernungsausrüstung (S) und die Steuerung (8) der dritten Ausführungsform (A3) sind die gleichen wir diejenigen der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Jetzt wird der Betrieb der dritten Ausführungsform (A3) beschrieben. Die Vorgänge vom Zuladen des Harzmaterials (3c) zum Materialzuführbehälter (16) bis zur Injektion und Füllung des bemessenen, geschmolzenen Harzes (3b) in den Formhohlraum (2) sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet, aber der Angusstrennungsvorgang, der nach diesen Vorgängen ausgeführt wird, ist in dieser dritten Ausführungsform (A3) anders und wird im Detail beschrieben.
Das heißt, nachdem das Harz gefüllt ist, rotiert ein Betrieb des Servomotors (40) während die Formen (1) geklemmt sind, die Antriebsscheibe (41), welche die angetriebene Scheibe (43) über den Zahnriemen (42) rotiert. Da diese angetriebene Scheibe (43) auf der Schraubenwelle (30a) festgeschraubt ist über das rotierende Gehäuse (501) und den Mutternabschnitt des Antriebs der Angusstrennung (44) schreitet die Schraubenwelle (30a) durch die Rotation der angetriebenen Scheibe (43) vor und schiebt den hohlen Angusstren nungsstab (30b), der mit dieser verbunden ist, in Richtung des Angusses (1c), um den Anguss zu trennen.
Andererseits bewirkt, da der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) auf dem Auswurfmutternabschnitt (49) festgeschraubt ist, eine Rotation der angetriebenen Scheibe (43) eine Rotation des Auswurfmutternabschnitts (49). Eine Rotation des Auswurfmutternabschnitts (49) bewegt den Mittelauswurfstab (27a) in Richtung der Formen (1), da der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) auf dem Auswurfmutternabschnitt (49) verschraubt ist. Während der geschraubte Abschnitt (27s) des Mittelauswurfstabes (27a) und die Schraubenwelle (30a) in entgegengesetzten Gewinden ausgebildet sind, wird das Auswurfelement (27) zurückbewegt, wenn die Schraubenwelle (30a) sich vorbewegt, wie zuvor beschrieben.
Wenn die Angusstrennung auf diese Weise vollendet wird, ist der Formhohlraum (2) vollständig von der Umgebung isoliert.
Wenn die Angusstrennung, wie zuvor beschrieben, beendet ist, wird der Formklemmzustand unter dieser Bedingung gehalten oder die Form wird weiter geklemmt, um das gefüllte Harz (3) mit äußerst hohem Druck zu pressen und um mikrofeine Vorsprünge und Vertiefungen, welche auf der inneren Oberfläche des Formhohlraums (2) in der beweglichen Form (1b) ausgebildet sind auf das gefüllte Harz (3) unter dem Aushärtevorgang zu übertragen (siehe 12).
Die Vorgänge vom Druckhaltevorgang bis zur Entfernung des Formlings (26) sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Bezugnehmend nun auf die 16 bis 19 wird die vierte Ausführungsform (A4) dieser Erfindung im Detail beschrieben. Sich mit der ersten Ausführungsform (A1) überschneidende Punkte werden weggelassen, um Komplexität zu vermeiden. Der Einspritzmechanismus-Abschnitt (a) der vierten Ausführungsform (A4) ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet. Weil die vierte Ausführungs form (A4) durch das Druckformverfahren von mikrofeinen Vorsprüngen und Vertiefungen optischer Scheiben, die innerhalb der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) in der beweglichen Form (1b) ausgebildet sind, gekennzeichnet ist, wird in diesem Abschnitt vorzugsweise das Druckformverfahren beschrieben.
Die Formen (1) des Formenmechanismusabschnitts (b) der vierten Ausführungsform (A4) unterscheiden sich leicht von den Fällen der ersten bis dritten Ausführungsformen (A1 bis A3). Jedoch ist der Formenmechanismusabschnitt (b) selbst grundsätzlich der gleiche wie zuvor zur ersten Ausführungsform (A1) beschrieben und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Ein Kern (5b) ist an der Trennungs-Oberfläche der stationären Form (1a) der vierten Ausführungsform (A4) ausgebildet und ein Formhohlraum (2) der zu dem Kern (5b) korrespondiert, ist an der Trennungs-Oberfläche der beweglichen Form (1b) ausgebildet, und der Kern (5b) ist in den Formhohlraum (2) eingepasst, wenn die Formen (1) geschlossen werden.
Zusätzlich sind z. B. mikrofeine Vorsprünge und Vertiefungen für CD oder DVD auf der Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) gegenüberliegend zum Kern (5b) der stationären Form (1a) ausgebildet. Diese Oberfläche (5), welche mikrofein vorspringt und sich vertieft, erfordert eine extrem hohe Glätte (z. B. maximal 0,01 μm), Ebenheit = 0,1 μm, wie bei der Verarbeitung superspiegelnder Oberflächen und eine Parallelität von 0,005 mm oder weniger (dies ist allen Ausführungsformen gemein).
Zusätzlich ist ein Angusstrennungselement (30) verschieblich in der Mitte der beweglichen Form (1b) bereitgestellt.
Der Kniehebelmechanismus (T) zum Öffnen und Schließen der Formen ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Jetzt folgt eine Beschreibung des Angusstrennungs/Auswurf-Mechanismusabschnitt (c) der vierten Ausführungsform, welcher dem Gehäuse (50) zugeordnet ist.
Dieser Angusstrennungs/Auswurf-Mechanismusabschnitt (c) ist gestaltet, um die Angusstrennung und den Auswurf mit einem Mechanismus auszuführen, aber wie bei der ersten Ausführungsform (A1) kann der Mechanismus entsprechend aufgeteilt und ausgeführt werden oder wie im Falle der dritten Ausführungsform (A3) kann die Angusstrennung und der Auswurf durch Verwendung von inverser Gewinde ausgeführt werden.
Der Servomotor (40) zur Angusstrennung und zum Auswurf ist an dem Gehäuse (50) befestigt. Die Antriebsscheibe (41), welche an der Antriebsrotationswelle des Servomotors (40) angeordnet ist und die angetriebene Scheibe (43), welche drehbar an dem Gehäuse (50) über das Lager gehalten ist, sind mit dem Zahnriemen (42) verbunden. Die Antriebsscheibe (43) ist am Ende der Betriebsmutter (451) befestigt und ein für den Betrieb geschraubter Abschnitt (30a), der auf die letztere zur Hälfte des Angusstrennungselementes (30) festgeschraubt ist, ist dieser Betriebsmutter (451) durch Schrauben beweglich zugeordnet.
Die Steuerung (8) ist die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform (A1), auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Jetzt wird 18 beschrieben. Die relevanten Graphen vergleichen das Druckformverfahren (erstes Verfahren), welches die elektrisch betriebene Spritzgussmaschine (A) gemäß dieser Erfindung verwendet und das Spritzgussverfahren durch die konventionelle, hydraulische Spritzgussmaschine, mit Druck als Ordinate und Zeit als Abszisse. Die die mit durchgezogener Linie abgebildeten Kurven bezeichnen das erste Steuerungsbeispiel des Druckformverfahrens nach der Erfindung und die durchgezogene Linie auf der oberen Seite ist ein Stelldruck der beweglichen Form (1b) und diejenige auf der unteren Seite zeigt die tatsächliche Reaktionskraft der beweglichen Form (1b), wie erfasst mit dem Drucksensor (7).
Die als unterbrochene Linie dargestellte Kurve zeigt das konventionelle Beispiel und die unterbrochene Linie auf der oberen Seite ist ein Stelldruck der beweglichen Form durch den hydraulischen Antrieb und diejenige auf der unteren Seite sind Ausgänge der hydraulischen Sensoren (nicht dargestellt), welche in dem Hydraulikkreis installiert sind.
Im konventionellen Beispiel wird der hydraulische Antrieb für die Formkompression verwendet und der Kompressionsdruck wird durch den im hydraulischen Kreislauf installierten hydraulischen Sensor erfasst und wird gesteuert, um mit dem Stelldruck übereinzustimmen. Jedoch ändert sich im Falle der hydraulischen Steuerung der tatsächliche Harzdruck innerhalb der Formen dynamisch und zeigt die Wellenform und stimmt nicht mit dem Stelldruck überein aufgrund von Temperaturänderungen des Drucköls ebenso wie verschiedenen Änderungen in der Viskosität etc. oder der indirekten Erfassung des Harzdruckes, erfasst über das Drucköl, oder verschiedenen Faktoren wie dem Unterschied zwischen der dynamischen Reibung und der statischen Reibung der beweglichen Form etc.. Das heißt, der Formkompressionsdruck wird vom Start des Injektionsprozesses (0) bis zur Formöffnung (R3) gesetzt, wie gezeigt in der unterbrochenen Linie auf der oberen Seite und der Kompressionsdruck der beweglichen Form sollte hydraulisch gesteuert werden, um entsprechend des Stelldruckes zu variieren, aber tatsächlich tritt ein solche Zustand nicht auf. Das heißt, der Ausgang des hydraulischen Sensors, der in dem hydraulischen Kreislauf des Formenantriebs angeordnet ist, beginnt versorgt zu werden, wenn die Injektion beginnt und Harz beginnt, in den Formhohlraum eingefüllt zu werden und das Harz beginnt, nach einer Weile in Kontakt mit der beweglichen Form zu kommen. Dieser Punkt ist mit (s) gekennzeichnet. Hierauf folgend, wenn das Harz gefüllt ist, baut sich der von dem hydraulischen Sensor gezeigte Ausgang rasch auf und nachdem er die Spitze (S1) erreicht hat pendelt die Ausgangswellenform des Harzdruckes aufgrund der oben erwähnten Gründe. Mit anderen Worten, der Harzdruck innerhalb des Formhohlraums ändert sich dynamisch und stimmt nicht mit dem Stelldruck überein. Zusätzlich existiert eine Grenze in der Injektionsgeschwindigkeit aufgrund des hydraulischen Antriebs und das Harz wird bei einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit eingespritzt, wie gezeigt in (0 →R1) von 19. Folglich wird ein dünner Harzfilm auf der Oberfläche des gefüllten Harzes (3) erzeugt und die Übertragbarkeit wird herabgesetzt.
Der Injektionsvorgang ist am Punkt (R1) beendet und der Betrieb bewegt den Formenkomprimierungsprozess (R1→R2), welcher eine Vorstufe für den Druckhalteprozess ist, aber an dieser Stufe ist der auf jeden Abschnitt des gefüllten Harzes aufgebrachte Druck nicht gleichförmig, aufgrund des schwankenden Druckes und die internen Spannungen des Formlings steigen an, resultierend in erhöhter Doppelbrechung.
Dem entgegengesetzt ist es in dieser Erfindung möglich, der Kompressionsdrucksteuerung in Echtzeit durch die bewegliche Form (1b), die zuvor beschriebene Halbstufe des Druckhalteprozesses oder der Positionierung in Echtzeit durch die bewegliche Form (1b), der letzteren Halbstufe des Druckhaltevorgangs zu folgen, da der Harzdruck des gefüllten Harzes (3) direkt mit dem Drucksensor (7) erfasst wird. Die Einspritzgeschwindigkeit kann gesteuert werden, folgend der direkten Erfassung durch den Drucksensor (7), innerhalb des Bereichs des Injektionsprozesses (px→P1). Der Punkt (px) ist ein Zwischenabschnitt zwischen der vertikalen Linie (H1), welche von dem Ausgangsstartpunkt des Drucksensors (7) gezogen ist und der Injektionssetzgeschwindigkeitskurve (0→P1).
Als nächstes wird der Betrieb der vierten Ausführungsform (A4) beschrieben. Der Vorgang vom Laden des Harzmaterials (3c) in den Materialzuführbehälter (16) bis zur Vervollständigung der Harzabwiegung ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform (A1) und auf eine Beschreibung wird verzichtet. Der Einspritz- und Füllvorgang und der Druckhaltevorgang danach wird im folgenden beschrieben.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Schraube (4) während dieser Periode (Abwiegungsvorgang) wird gesteuert, indem die Ausgangssignale des Pulsgenerators (11a) in die Steuerung (8) eingelesen werden, mit dem gesetzten Wert verglichen werden und entweder eine Rückkopplungssteuerung oder eine Vorwärtssteuerung oder eine Kombination von beidem an den Rotationsservomotor (11) in solch einer Weise ausgeführt wird, um dem gesetzten Wert zu folgen. Dieser Punkt ist allen Ausführungsformen (A1) bis (A5) gemeinsam.
Bei Vervollständigung der Harzabwiegung geht der Betrieb über zu dem Injektions- und Füllvorgang, wie zuvor beschrieben, aber wenn das Harz (3) gefüllt ist wird die Injektionsgeschwindigkeit der Schnecke (4) gesteuert, indem die Ausgangssignale von dem Drucksensor (15) in die Steuerung (8) eingelesen werden, mit dem gesetzten Wert verglichen werden und entweder eine Rückkopplungssteuerung oder eine Vorwärtssteuerung oder eine Kombination von beidem an dem Injektionsservomotor (12) in solcher Weise ausgeführt wird, um dem gesetzten Wert zu folgen. Dieser Punkt ist allen Ausführungsformen (A1) bis (A5) gemeinsam.
Der Formenkompressionsausformbetrieb (erstes Verfahren) der Formen (1) zum Zeitpunkt der Harzfüllung wird später beschrieben.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Injektionsservomotors (12) wird durch den Pulsgenerator (12a) erfasst.
Da die Injektionsgeschwindigkeit vorzugsweise durch den Harzdruck des gefüllten Harzes (3) innerhalb des Formhohlraums (2) gesteuert wird, weil es direkt ist, wenn das gefüllte Harz (3) in Kontakt mit der beweglichen Form (1b) am Punkt (px) kommt und Daten über den Harzdruck aus dem Drucksensor (7) ausgegeben zu werden beginnen kann die Injektionsgeschwindigkeitssteuerung durch den Drucksensor (15) zu der Injektionsgeschwindigkeitssteuerung durch den Drucksensor (7) geschaltet werden. Dieser Punkt wird beschrieben bezugnehmend zu 19. Weil der (0→P1) Bereich der Injektionsvorgang ist wird eine Geschwindigkeitssteuerung ausgeführt und im (0→px) Bereich davon findet eine Injektionsgeschwindigkeitssteuerung mittels des Drucksensors (15) statt und im (px→P1) Bereich davon findet die Injektionsgeschwindigkeitssteuerung mittels des Drucksensors (7) statt. Es ist überflüssig zu sagen, dass die Injektionsgeschwindigkeitssteuerung durch den Drucksensor (15) im gesamten (0→P1) Bereich ausgeführt werden kann.
Weil die Injektion des abgewogenen Harzes (3a) durch den Injektionsservomotor (12) ausgeführt wird, ist eine Hochgeschwindigkeitsinjektion äußerst nahe zum gesetzten Wert möglich und die Injektion kann vollendet werden bevor ein dünner Harzfilm auf der Oberfläche des gefüllten Harzes (3) ausgebildet wird und die Übertragbarkeit kann erheblich gesteigert werden.
Hierauf folgend findet die Angusstrennung bei einer solchen Zeitgebung statt, dass das Angusstrennungselement (30) betrieben wird, um den Anguss zu trennen, wenn der Drucksensor (7) den spezifischen Wert anzeigt. Folglich wird, da die Angusstrennung beim gleichen Harzdruck ausgeführt wird, jedes Mal die gleiche Menge von Harz (3) stabil in den Formhohlraum (2) jedes Mal gefüllt.
Dann geht der Betrieb zu dem Druckhaltevorgang [(P1)→(P3)]. Der Harzdruck innerhalb des Formhohlraums (2) wird direkt durch den Drucksensor (7) erfasst zur Steuerung im Drucksteuerungsbereich, welcher der vordere Hälftenabschnitt des Druckhaltevorgangs ist. Es ist möglich, den Kompressionsdruck nahezu unmittelbar zu dem Setzen des gefüllten Harzes (3) bereit zu stellen, was die inneren Spannungen des gefüllten Harzes (3) weiter zu reduzieren ermöglicht.
Wenn der Betrieb zu der Positionssteuerung [(P2)→(P3)] geht, welches der hintere Hälftenabschnitt des Druckhaltevorgangs ist, ist das gefüllte Harz (3) nahezu ausgehärtet und die Position der beweglichen Form (1b) muss genau gesteuert werden, so dass die Dicke gleichförmig wird. Wie zuvor beschrieben wird die Dicke konstant, wenn der erfasste Wert des Drucksensors (7) konstant ist, weil stets eine vorgegebene Menge von Harz (3) in den Formhohlraum (2) eingefüllt wird. Folglich bringt die Überprüfung des erfassten Wertes des Drucksensors (7) in dem Positionssteuerungsabschnitt die Position der beweglichen Form (1b) naturgemäß zu einer konstanten Position und die Dicke des Formlings (26) wird konstant.
Der vorstehende Vorgang wird beschrieben in Bezug auf die Bewegung der Formen (1). Wie gezeigt in 4[1] passt zuerst, wenn die Formklemmung ausgeführt wird, der Kern (5b) der stationären Form (1a) in den Formhohl raum (2) der beweglichen Form (1b). Jedoch ist an diesem Punkt der Kniehebel (T) nicht vollständig ausgestreckt und ein kleiner Spielraum (t) ist zwischen den Teilflächen vorhanden. Folglich wird der Formhohlraum (2) weiter als derjenige zum Zeitpunkt der Formklemmung.
Dann wird der Injektionsservomotor (12) beschrieben zum Betreiben des Schraubmechanismusabschnitt (10) und die Schnecke (4) wird in die Richtung der Formen (1) bewegt. Das abgewogene und gemischte, geschmolzene Harz (3a) am vorderen Ende des Zylinders (13) wird in den Formhohlraum (2) eingespritzt (siehe 4[2]). Die Injektionsgeschwindigkeit wird optimal durch die Steuerung (8) gesteuert. Das geschmolzene, abgewogene Harz (3a) wird injiziert und in den Formhohlraum (2) eingefüllt. Wenn das Harz (3a) in Kontakt mit dem Formhohlraum (2) der beweglichen Form (1b) kommt und die Formen (1) unter Druck setzt wird der Füllvorgang durch den Drucksensor (7) erfasst. Bei diesem Vorgang, wie zuvor beschrieben, wird das gemischte, geschmolzene Harz (3b), weil der Formhohlraum (2) etwas weiter gesetzt ist, zusätzlich um den entsprechenden Betrag dazu gefüllt.
Die vorstehenden Vorgänge (0→P1) werden durch den Drucksensor (15) gesteuert oder (0→px) durch den Drucksensor (15) und (px→P1) durch den Drucksensor (7). Weil der Injektionsvorgang in solcher Weise ausgeführt wird, um den gesetzten Wert durch den Injektionsservomotor (12) zu folgen, wird das Füllen beendet, bevor ein dünner Harzfilm auf dem gefüllten Harz (3) ausgebildet ist.
Hierauf folgend findet die Angusstrennung statt, wenn der Drucksensor (7) den spezifischen Wert (P1) anzeigt und die Zufuhr von Harz (3a) in den Formhohlraum (2) wird unverzüglich gestoppt. (siehe 18(3))
Das heißt, der Betrieb des Servomotors (40) zum Rotieren der angetriebenen Scheibe (43), wobei die Formen (1) unterwegs klemmen, bewegt das Angusstrennelement (30) vorwärts und blockiert den Anguss (1c) der stationären Form (1a) an ihrem vorderen Ende. Durch diesen Vorgang wird der Formhohlraum (2) vollständig von der Außenseite mit extra gefülltem Harz (3) isoliert, was äquivalent mit dem Abschnitt (oder der Position) der beweglichen Form (1b) ist, die nicht fortschritt.
Dann wird der Formensteuerungsservomotor (31) wieder betrieben, um die Kreuzkopfantriebswelle (34a) weiter vor zu bewegen und der Kreuzkopf (35) wird gedrückt, um vorzuschreiten, um den Kniehebel (T) weiter auszufahren, so dass die bewegliche Formplatte (18) gegen die stationäre Form (1a) mit einem spezifischen Druck gedrückt wird. Durch diesen Betrieb wird das gefüllte Harz (3) mit extrem starkem Druck komprimiert und superfeine Vertiefungen und Vorsprünge auf der superfein vertieften und vorspringenden inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) werden akkurat auf die Oberfläche des gefüllten Harzes (3) übertragen, das auszuhärten beginnt (siehe 18[4]). Weil die Formen (1) komprimiert werden, während der Harzdruck direkt mit dem Drucksensor (7) erfasst wird, kann eine gleichförmige Formkompression bei hoher Reproduzierbarkeit jedes Mal ausgeführt werden.
Jetzt, nach diesem Zustand, wird die bewegliche Form (1b) gehalten, so dass der Harzdruck den spezifizierten Wert erreicht, geführt durch den Drucksensor (7), bis das gefüllte Harz (3) zu einem festen Körper aushärtet. Durch diesen Betrieb kann jedes Mal der Formling (26) mit hoher Reproduzierbarkeit und gleichförmiger Dicke (s) erzielt werden.
Bei Vollendung der Aushärtung des gefüllten Harzes (3) wird der Formensteuerungsservomotor (31) rückwärts betrieben, um die bewegliche Form (1b) von der stationären Form (1a) zu trennen, wie gezeigt in 18[5]. Bei diesem Vorgang bewegt sich der Formling (26) zusammen mit der beweglichen Form (1b).
Zuletzt geht der Betrieb zu 18[6], wenn die Formöffnung durch den Servomotor (40) beendet ist, um das Angusstrennelement (30) von dem Formhohlraum (2) vorzubringen, wobei der Formling (26) von der beweglichen Form (1) getrennt und zurückgewonnen wird.
Jetzt wird die zweite Prozedur des Formendruckausformverfahrens nach der Erfindung im Detail beschrieben, aber diese ist eine Verbesserung der ersten Prozedur, wie beschrieben in der vierten Ausführungsform (A4), und der Betrieb wird bezugnehmend zu 20 beschrieben.
Wie gezeigt in 20[1] bewegt sich die bewegliche Form (1b) zu der stationären Form (1a) und der Kern der stationären Form (1a) passt in den Formhohlraum (2) der beweglichen Form (1b), worauf folgend die Formen (1) geklemmt werden. Jedoch ist an diesem Punkt der Kniehebel (T) nicht vollständig ausgestreckt und ein breiterer Spielraum (t) als derjenige zum Zeitpunkt der Angusstrennung in 20[3] ist bereit gestellt zwischen den Hohlraumflächen. Der Spielraum zwischen den Hohlraumflächen ist gezeigt mit (T).
Unter diesem Zustand findet die Injektion statt, wie gezeigt in 20[2], das abgewogene Harz (3a) wird injektionsgefüllt, während sich die bewegliche Form (1b) in der Formschließrichtung von (T) zu (t) bewegt. In diesem Fall versucht sich die Hautschicht auf der Oberfläche des Harzes (3) vom Zeitpunkt der Injektion an zu bilden, aber da die bewegliche Form (1b) in die Formschließrichtung bewegt wird, fließt das Harz (3) in die innere Oberfläche (5) des Formhohlraums (2) der beweglichen Form (1b) bei höherer Geschwindigkeit und die Ausbildung oder das Wachstum der Hautschicht wird unterdrückt und folglich die Erzeugung von superfeinen Luftblasen unterdrückt und das Harz (3) haftet zuverlässig an der inneren Oberfläche (5), wo superfeine Vertiefungen und Vorsprünge ausgeformt sind.
Darauf folgend findet die Angusstrennung statt (siehe 20[3]) zu einem solchen Zeitpunkt (P1), dass das Angusstrennelement (30) betrieben wird, wenn der Drucksensor (7) einen spezifischen Wert anzeigt und von der beweglichen Form (1b) vorschreitet unter Vorbewegung zum Ausführen der Angusstrennung und den Formhohlraum (2) von dem Anguss (1c) abtrennt. Das Spiel zwischen den Formoberflächen der beweglichen Form (1b) und der stationären Form (1a) ist in diesem Moment (t).
Weil die Angusstrennung stets beim gleichen Harzdruck ausgeführt wird, wird stabil das Harz der gleichen Menge in den Formhohlraum (2) jederzeit einge füllt (jedoch, da die Breite (t) größer ist als die Breite (s) des Formlings (26), wird das gefüllte Volumen größer als das Volumen des Formlings (26)).
Weil (t) größer ist als die letztendliche Dicke (S) des Formlings (26) wird mehr Harz (3) in den Formhohlraum (2) eingefüllt als das Volumen des Formlings (26).
Die Angusstrennung wird durch den Betrieb des Servomotors (40) mit der beweglichen Form (1b) ausgeführt, unter Vorbewegen für die Formklemmung, um die angetriebene Scheibe (43) zu rotieren und dem Angusstrennelement (30) zu erlauben, vorzuschreiten von der beweglichen Form (1b) unter Vorbewegung und den Anguss (1c) der stationären Form (1a) am vorderen Ende zu blockieren, und die bewegliche Form (1b) wird vollständig von der Umgebung mit dem zusätzlich gefüllten Harz (3) isoliert.
Der vorstehende Vorgang (0→P1) wird durch den Injektionsdrucksensor (15) gesteuert oder wird durch den Injektionsdrucksensor (15) (0→px) und den Drucksensor (7) (px→P1) gesteuert. Dieser Injektionsfüllvorgang wird in solcher Weise ausgeführt, um dem gesetzten Wert durch den Injektionsservomotor (12) zu folgen. In diesem Fall erhöht das gefüllte Harz (3) die relative Geschwindigkeit zur beweglichen Form (1b) in Kooperation mit der Bewegung der beweglichen Form (1b) und fließt schnell in Kontakt mit der inneren Oberfläche (5) des Formhohlraums (2), während konstant das neue innere Harz der Oberfläche ausgesetzt wird, da die bewegliche Form (1b) sich bewegt, während das Harz in den Formhohlraum injiziert wird. Im Ergebnis ist die Füllung beendet, bevor ein dünner Harzfilm auf dem gefüllten Harz (3) ausgebildet ist und dies behindert die Erzeugung von superfeinen Luftblasen, welche die Übertragbarkeit beeinträchtigen. Folglich können superfeine Vertiefungen und Vorsprünge, die auf dem Formhohlraum (2) seitlich ausgebildet sind, auf den Formling (26) mit bemerkenswert ausgezeichneter Übertragbarkeit übertragen werden.
Dann geht der Betrieb von dem Druckhaltevorgang [(P1)→(P3)] zum Entfernungsvorgang, aber der Druckhaltevorgang und der Entfernungsvorgang sind die gleichen, wie diejenigen der ersten Prozedur und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgebildet sein ohne von der Grundidee oder wesentlichen Charakteristiken davon abzuweichen. Die dargelegten Ausführungsformen müssen daher in jedem Bezug als beispielhaft und nicht beschränkend betrachtet werden, der Umfang der Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche angezeigt statt durch die vorangehende Beschreibung und alle Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen sind daher als darin eingeschlossen beabsichtigt.
Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine genauere Steuerung ermöglicht durch die direkte Erfassung des Injektionsdruckes, des abgewogenen Harzdruckes und der Formklemmkraft durch Drucksensoren, weil die zuvor beschriebenen Steuerungen ausgeführt werden.
Insbesondere wird durch die Erfindung erstmals ermöglicht, die Formklemmkraft, die tatsächlich auf die Formen aufgebracht wird, direkt zu erfassen, was bisher als schwierig angenommen wurde, indem ein Drucksensor zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse installiert wird.
Erfindungsgemäß können, da alle Bewegungen der Injektionsvorgänge durch Servomotoren gesteuert werden, die Zeitabstimmung, Injektionsgeschwindigkeit, Druckgeschwindigkeit und Druck und alle anderen Faktoren frei gesteuert werden und als ein Ergebnis kann ein erhöhter Zyklus erreicht werden.
Da die Rückkopplungssteuerung bei den zuvor beschriebenen Steuerungen ausgeführt wird ist eine noch genauere Steuerung durch die direkte Erfassung des Injektionsdrucks, des abgewogenen Harzdrucks und der Formklemmkraft durch die Drucksensoren möglich.
Insbesondere wird die direkte Erfassung der Formklemmkraft, die tatsächlich auf die Formen aufgebracht wird, durch die Erfindung vereinfacht, was bisher als schwierig angenommen wurde, indem ein Drucksensor zwischen der beweglichen Formplatte und dem Gehäuse installiert wird.
Weil in dieser Erfindung Drucksensoren installiert sind um die Reaktionskraft der Form durch das gefüllte Harz in dem Formhohlraum zu erfassen und wenigstens einen Vorgang des Injektionsvorgangs zum Füllen des Harzes in den Formhohlraum oder des darauffolgenden Druckhaltevorgangs basierend auf den Ausgangsdaten zu steuern oder eine Steuerung des gesamten oder eines Teils der zuvor beschriebenen Vorgänge auszuführen, können die Daten betreffend das gefüllte Harz direkt von dem Drucksensor bezogen werden und jeder Vorgang kann genau in Echtzeit gesteuert werden.
Zusätzlich kann die Zeitsteuerung in Echtzeit und genau durch Steuerung der Betriebszeit des Angusstrennelementes basierend auf den Ausgangsdaten des Drucksensors ausgeführt werden.
Es ist auch möglich, die zuvor beschriebenen Steuerungen in Echtzeit und genau durch Steuern der Harzinjektionsgeschwindigkeit von dem Injektionsmechanismusabschitt in die Formen, basierend auf den Ausgangsdaten des Drucksensors, auszuführen.

Claims

Spritzgussmaschine, umfassend: (a) eine bewegliche Modellformplatte (18) zum Befestigen einer beweglichen Modellform (1b), (b) ein Gehäuse mit einem Kniehebelmechanismus (T); einen Drucksensor (7) zum Erfassen einer durch das Einfüllen des Harzes in einen Modellformhohlraum (2) in einem Harzfüllungsprozess erzeugte Reaktionskraft der beweglichen Modellform (1b), wobei die Harzinjektion in den Modellformhohlraum (2) basierend auf Ausgangsdaten des gefüllten Harzes aus dem Drucksensor (7) geregelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor zwischen der beweglichen Modellformplatte (18) und dem Gehäuse angeordnet ist, und gekennzeichnet durch (c) einen Servomotor (31) zum Antreiben des Kniehebelmechanismus (T); (d) Servomotoren für die Injektionsregelung, und (e) Mittel zum Regeln der Spannkraft der Modellform durch den Servomotor (31) und zur Positionsregelung der beweglichen Modellform (1b), basierend auf den Daten des Drucksensors während eines Modellformkompressionsprozesses und eines nachfolgenden Druckhalteprozesses.
Maschine nach Anspruch 1, umfassend: einen dem Gehäuse zugeordneten Auswurfschraubmechanismus (E), Auswurfelemente, welche Teile des Auswurfschraubmechanismusses sind, zum Auswerfen des Formlings (26) in dem Modellformhohlraum (2), und welche in die bewegliche Modellform (1b) durch den Drucksensor (7) eingeführt werden.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ein hohles Angusstrennelement (30), welches verschieblich in der beweglichen Modellform (1b) angeordnet ist; ein Auswurfelement (27), welches verschieblich in dem Angusstrennelement eingesetzt ist; einen Einggusstrennungsantriebsmutternabschnitt (44) zum Vorwärts- und Rückwärtstreiben des Angusstrennelementes (30), aufgeschraubt auf den Gewindeabschnitt (30a), der auf der äußeren Seite des Schraubenschaftes ausgebildet ist, der ein Teil des Angusstrennelementes ist; einen Auswurfmutternabschnitt (49) zum Vorwärts- und Rückwärtstreiben des Auswurfelementes (27), aufgeschraubt auf einen Gewindeabschnitt (27s) des mittleren Auswurfstabes (27a), der Teil des Auswurfelementes ist; eine Antriebsscheibe (41) zum gleichzeitigen Ro tieren des Angusstrennungsantriebsmutternabschnitts (44) und des Auswurfmutternabschnitts (49); wobei der Angusstrennungsantriebsmutternabschnitt (44) und der Auswurfmutternabschnitt (49) gegensinnig zueinander gewindegeschnitten sind.
Spritzgussformgebungsverfahren für eine Spritzgussmaschine, umfassend: (a) eine bewegliche Modellform (1b), welche an einer beweglichen Modellformplatte (18) befestigt ist; (b) ein Gehäuse mit einem Kniehebelmechanismus (T); (c) einen Drucksensor (7) zum Erfassen der durch in den Modellformhohlraum (2) eingefülltes Harz verursachten Reaktionskraft der beweglichen Modellform, wobei das Verfahren dadurch charakterisiert ist, dass während eines Modellformkompressionsprozesses und eines nachfolgenden Druckhalteprozesses die Modellformspannkraft durch den Servomotor (31) zum Antreiben des Kniehebelmechanismus (T) geregelt wird und die Position der beweglichen Modellform (1b) geregelt wird, basierend auf den Daten des Drucksensors (7), der zwischen der beweglichen Modellformplatte (18) und dem Gehäuse angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, worin ein Betriebszeitpunkt des Angusstrennelements (30) zum Schließen eines Modellformangusses (1c) basierend auf den Ausgangsdaten des Drucksensors (7) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, worin die Harzinjektionsgeschwindigkeitsregelung von einem Injektionsmechanismusabschnitt in der Modellform basierend auf den Ausgangsdaten des Drucksensors (7) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiterhin umfassend: Injizieren gewichtsbemessenen Harzes (3a) in einem Modellformhohlraum (2) von Modellformen (1) im Zuge des Bewegens einer beweglichen Modellform (1b) in eine Schließrichtung der Modellform; Ausführen einer Angusstrennung, wenn eine bestimmte Menge von Harz (3) gefüllt ist, kontinuierliches Bewegen der beweglichen Modellform (1b) in die Schließrichtung der Modellform zu einer bestimmten Position, Halten der Modellformen in einem gespannten Zustand mit einem Haltedruck bei einer bestimmten Position während des Druckhalteprozesses und des Kühlungsprozesses, Entfernen des Formlings aus den geöffneten Modellformen (1) nach dem Kühlungsprozess.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, worin die bestimmte Menge des eingefüllten Harzes (3) in den Modellformhohlraum (2) ein Volumen des Formlings (26) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin feine Vorsprünge und Vertiefungen auf der inneren Seite (5) des Modellformhohlraums (2) der beweglichen Modellform (1b) ausgebildet sind zur Übertragung auf das gefüllte Harz (3).