DE19506795C2 - Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer Gießmaschine - Google Patents
Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer GießmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines beweglichen
Bauteiles in einer Gießmaschine. Dieses Verfahren ist zum Beispiel anwendbar
auf die Steuerung eines beweglichen Bauteiles einer Spritzgussmaschine, wel
ches mit Bezug auf ein stationäres Bauteil in seiner Bewegung begrenzt ist.
Im allgemeinen hat eine Gießmaschien, wie z. B. eine Spitzgussmaschine, ein
bewegliches Bauteil, wie z. B. eine Injektionsschraube, zum Einspritzen ge
schmolzenen Materials in die Höhlung einer Metallform und einen beweglichen
Formenträger, auf welcher eine bewegliche Metallform befestigt ist. Diese be
weglichen Bauteile werden bezüglich der zugehörigen stationären Bauteile durch
mechansiche Einrichtungen, wie z. B. einen mittels Fluiddruck angetriebenen
Betätiger oder einen Kugelrollmechanismus, bewegt. Im Falle der Injektions
schraube ist das stationäre Bauteil ein Heizzylinder, in welchen die Injektions
schraube eingesetzt ist. In Bezug auf die bewegliche Metallform, die auf dem
beweglichen Formenträger (bisher Bohle) angebracht ist, ist das stationäre Bau
teil eine stationäre Metallform, welche auf einem stätionären Formenträger
angebracht ist, die dem beweglichen Formenträger gegenüberliegend angeordnet
ist.
In der Spritzgussmaschine ist, um die Kollision des beweglichen Bauteiles mit
dem stationären Bauteil zu verhindern, das bewegliche Bauteil wie folgt gestal
tet: Die Injektionsschraube ist durch ihren gesteuerten Vorwärtshub derart be
grenzt, dass sie gerade vor der inneren Oberfläche der Endwand des Heiz
zylinders gestoppt wird. Der bewegliche Formenträger wird abgebremst, so
dass ihre Geschwindigkeit einem vorherbestimmten Wert entspricht, wenn der
bewegliche Formenträger sich dem stationären Formenträger annähert. Der
bewegliche Formenträger wird gestoppt, wenn er an dem stationären Formen
träger anliegt.
Die Injektionsschraube wird wie folgt gesteuert: Zuerst wird die Injektionsschrau
be mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit vorwärts bewegt, um sich dem
vorderen Ende des Vorwärtshubes anzunähern. Dabei wird geschmolzenes Harz
in die Höhlung der Metallform eingespritzt. Sobald die Höhlung mit dem ge
schmolzenem Harz gefüllt ist, wird die Injektionsschraube abgebremst und zum
vorderen Ende des Vorwärtshubes bewegt, so dass das in die Höhlung einge
spritzte Material durch das zwischen dem Ende der Injektionsschraube und der
inneren Oberfläche der Endwand des Heizzylinders verbleibende Material ver
dichtet wird.
Die Injektionsschraube wird normalerweise durch den Ausgleich des Druckes des
in die Metallformhöhlung eingespritzten Materials mit dem vorher bestimmten
Verdichtungsdruck gestoppt. Sobald die Injektionsschraube anfängt sich über das
vordere Ende des Vorwärtshubes hinauszubewegen, wird ihre Position erfasst
und die Injektionsschraube zwangsweise gestoppt.
Der zuvor genannte bewegliche Formenträger wird wie folgt gesteuert: Der
bewegliche Formenträger wird verbunden mit der beweglichen Metallform in
Richtung des stationären Formenträgers, mit einer vorherbestimmten Geschwin
digkeit bewegt. Sobald der Abstand zwischen der beweglichen Metallform und
der stationären Metallform einen vorherbestimmten Wert, nämlich das Ende des
Vorwärtshubes, erreicht, wird sie abgebremst. Unter dieser Bedingung wird der
bewegliche Formenträger weiter nach vorne bewegt, so dass schließlich die
bewegliche Metallform leicht gegen die stationäre Metallform anliegt. Anschlie
ßend wird der bewegte Formenträger unter einem vorherbestimmten Druck
gegen den feststehenden Formenträger gedrückt.
Die derartig gestaltete konventionelle Spritzgussmaschine weist die folgenden
Probleme auf:
In dem Fall, wo das bewegliche Bauteil die Injektionsschraube ist, werden der Vorgang des Verringerns ihrer Geschwindigkeit und der Vorgang ihres Stoppens am vorderen Ende des Vorwärtshubes gemäß Injektionsschrauben-Positions daten ausgeführt, welche im voraus bestimmt werden, wenn die Antriebsbedin gungen für die Spritzgussmaschine festgelegt werden.
In dem Fall, wo das bewegliche Bauteil die Injektionsschraube ist, werden der Vorgang des Verringerns ihrer Geschwindigkeit und der Vorgang ihres Stoppens am vorderen Ende des Vorwärtshubes gemäß Injektionsschrauben-Positions daten ausgeführt, welche im voraus bestimmt werden, wenn die Antriebsbedin gungen für die Spritzgussmaschine festgelegt werden.
Ist jedoch das abgemessene Material an Menge geringer als ein vorherbestimm
ter Wert, leidet die Spritzgussmaschine an der folgenden Schwierigkeit: Wie es
oben beschrieben wurde, wird das Material in die Metallformhöhlung eingespritzt,
wobei die Injektionsschraube mit gesteuerter Geschwindigkeit nach vorne bewegt
wird. Wenn sie die festgelegte Stellung erreicht, wird sie abgebremst und die
Drucksteuerung wird angewendet.
Ist jedoch das abgemessene Material geringer als die Menge, die für das Aus
füllen der Metallformhöhlung erforderlichen Materials wird der Druck in der
Metallformhöhlung, in welche das Material eingespritzt wurde, niedriger. Das
Ergebnis ist, der Ausgleich, welcher zwischen dem durch das Material erzeugten
Druck und dem Druck, welcher auf die Injektionsschraube augeübt wird und
welcher für die Drucksteuerung vorherbestimmt war, geht verloren. Dadurch wird
die Injektionsschraube bis zum vorderen Ende des Vorwärtshubes bewegt, bevor
sie genügend abgebremst ist.
Wenn, wie oben beschrieben, die Injektionsschraube zum vorderen Ende des
Vorwärtshubes bewegt wird und sie nicht genügend abgebremst wurde, wird sie
erfasst und am Anschlag zwangsweise gebremst. Wird die Injektionsschraube -
wie oben beschrieben - vorher nicht genügend abgebremst, müsste die Injek
tionsschraube mit einer bestimmten, größeren Kraft abgebremst werden, die
nicht vorhanden ist. Das Stoppen der Injektionsschraube wird verzögert. Das
Ergebnis ist: das vordere Ende der Injektionsschraube kollidiert mit der inneren
Oberfläche der Endwand des Heizzylinders oder das vordere Ende des Injek
tionsstößels, welcher durch die Injektionsschraube vorwärts bewegt wird, kolli
diert mit dem rückwärtigen Ende des Heizzylinders. Schließlich kann auch das
vordere Ende des Kolbens des Injektionsstößels mit der inneren Oberfläche der
Endwand des Injektionszylinders kollidieren, um die Injektionsschraube zu stop
pen.
Die oben beschriebene Schwierigkeit, nämlich die Kollision dieser genannten
Komponenten, kann auch dann auftreten, wenn der Bediener einen Fehler beim
Festlegen der Stoppstellung gemacht hat.
In jüngerer Zeit wurde die Injektionsgeschwindigkeit deutlich auf 800 Millimeter
pro Sekunde bis 1.000 Millimeter pro Sekunde erhöht. Verglichen mit der kon
ventionellen Injektionsgeschwindigkeit, welche zwischen von 100 Millimeter pro
Sekunde bis 300 Millimeter pro Sekunde variierte, ist diese Erhöhung erheblich.
Dadurch wird beim Start des Bremsvorganges die Anfangsgeschwindigkeit der
Injektionsschraube deutlich höher. Die oben beschriebene Schwierigkeit, nämlich
die Kollisionen treten häufiger und intensiver auf. Die Maschine wird stark be
schädigt.
Ist das bewegliche Bauteil ein beweglicher Formenträger, werden beinahe alle
der Kollisionen wirksam, wenn ein Fehler beim Festlegen der Bremsbeginn
stellung vorliegt oder wenn die Bremskraft unveränderlich ist. In diesen Fällen ist
es unmöglich, die Änderung der Anfangsgeschwindigkeit des beweglichen Bau
teiles beim Bremsbeginn Start des Bremsens zu steuern. Ist dies der Fall, kann
die teure Metallform zerstört werden.
Durch die DE 35 01 846 C2 ist ein Verfahren bekannt geworden, mit dem die
Endgeschwindigkeit nach dem Abschluss des Bremsvorganges des Spritzkolbens
beeinflusst werden soll. Die Geschwindigkeit des bewegten Bauteiles wird durch
die Einstellung der Durchflussmenge in der aus dem Zylinderraum des Hydraulik
zylinders herausführenden Rohrleitung bestimmt. Die Durchflussmenge wird
zunächst von Hand an einem Drosselventil eingestellt.
Während des Betriebes der Spritzgießmaschine, insbesondere während eines
Bremsvorganges wird das Drosselventil durch eine Recheneinheit im Sinne einer
Regelung betätigt. Diese Regelung ist jedoch praktisch unwirksam, da die Regel
zeitkonstante infolge des erforderlichen Stellweges, der Stellkraft und der Elastizi
tät der Hydraulikflüssigkeit im Verhältnis zur Gesamtzeit des Bremsvorganges zu
groß ist. Die vorn geschilderten Mängel können mit dieser Verfahrensweise nicht
beseitigt werden.
In der DE 42 28 599 A1 wird ein Hydraulikkreis vorgeschlagen, der auch zum
Antreiben der sog. Spritzeinheit und der Schließeinheit dienen soll. Der jeweils
aktive Zylinderraum wird durch eine umschaltbare Verstellpumpe mit Hydraulik
flüssigkeit beaufschlagt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des jeweils zu bewegen
den Bauteiles wird durch die regelbare Fördermenge der Verstellpumpe pro
Zeiteinheit bestimmt.
In der Phase des Richtungswechsels - nämlich in der Schließstellung der Gieß
form und am Ende des Einspritzvorganges - erfolgt jedoch das Umstellen der
Verstellpumpe. In der Phase des Umstellens der Pumpe sind die Druck - und
Förderleistungen der Pumpe instabil und unkontrollierbar.
Zur Überwindung dieses Mangels wird eine Hilfspumpe eingesetzt, die insbeson
dere in der Schließstellung der Form und während des Beendens des Einspritz
vorganges einen Mindestdruck aufrecht erhält. Der Druckbereich wird in beiden
Grenzbereichen mittels einstellbarer Überdruckventile definiert. Da jedoch der
Druck im oberen Grenzbereich auch für die Bewegung des jeweiligen Bauteiles
bei hoher Bewegungsgeschwindigkeit ausreichen muss, bietet diese hier be
schriebene Verfahrensweise keine Möglichkeiten, einen harten, zerstörenden
Aufprall des bewegten Bauteiles am feststehenden Bauteil zu vermeiden.
Damit kann auch diese Vorrichtung das eingangs genannte Problem nicht lösen.
Angesichts der vorangegangenen Ausführungen, ist es die Aufgabe der Erfin
dung ein Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer Spritz
gussmaschine und eine Spritzgießmaschine zur Verfügung zu stellen, bei denen
das bewegliche Bauteil
- - auch bei unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten während des Arbeitshubes,
- - am Ende eines Hubes mit definierbarer, niedriger Geschwindigkeit auf das jeweils feste Bauteil trifft und
- - nach dem Aufeinandertreffen des beweglichen Bauteiles auf einen An schlag am feststehenden Bauteil die gegenseitige Anlage mit dem er forderlichen Druck erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 vor allem dadurch
gelöst, dass
- - die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteiles, welches durch eine Antriebseinrichtung angetrieben wird, erfasst wird,
- - die so erfasste Bewegungsgeschwindigkeit und eine Bremszeit, welche benötigt wird, um das bewegliche Bauteil derart abzubremsen, dass das bewegliche Bauteil gestoppt oder annähernd gestoppt wird, dazu benutzt werden, um einen Bremsweg zu ermitteln, der sich von einer Bremsbeginn stellung bis zur Endstellung des beweglichen Bauteiles erstreckt.
Sobald das bewegliche Bauteil die Bremsbeginnstellung erreicht, wird die Brems
steuerung für das bewegliche Bauteil aktiviert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Bewegungsgeschwindigkeit
des beweglichen Bauteiles und die Bremszeit, welche zum Verringern der Bewe
gungsgeschwindigkeit auf einen vorherbestimmten Wert benötigt wird, dazu ver
wendet, um den Bremsweg und damit einen ersten Punkt, an dem die Brems
steuerung einsetzt (Bremsbeginnstellung) und einen zweiten Punkt, an dem die
Bewegungsgeschwindigkeit des bewegten Bauteiles auf einen vorher bestimm
ten, niedrigen Wert unmittelbar vor dem feststehenden Bauteil reduziert ist
(Bremsendstellung).
Die Bremsendstellung ist eine Stellung, bis zu welcher es dem beweglichen
Bauteil erlaubt ist, sich gegen über dem stationären Bauteil zu bewegen. Die
Bremsbeginnstellung befindet sich um die Größe des Bremsweges vor der
Bremsendstellung.
Die Bremsendstellung ist für das bewegliche Bauteil eindeutig und abhängig von
der Kapazität der Gießmaschine bestimmt. Der Bremsweg wird in Abhängigkeit
von der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteiles ermittelt.
Ist das bewegliche Bauteil eine Injektionsschraube, dann ist die Bremsend
stellung geringfügig vor der Stellung festgesetzt, wo die Injektionsschraube dann
gegen dem Heizzylinder anliegt, in welchen die Injektionsschraube eingesetzt ist.
Ist das bewegliche Bauteil ein beweglicher Formenträger, dann ist die Bremsend
stellung geringfügig vor der Stellung bestimmt, wo die an dem beweglichen
Formenträger angebrachte bewegliche Metallform gegen die stationäre Metall
form anliegt.
Darüber hinaus ist dann, wenn das bewegliche Bauteil eine Injektionsschraube
ist, die Geschwindigkeit des beweglichen, abgebremsten Bauteiles gleich null. In
dem Fall, wo das bewegliche Bauteil ein beweglicher Formenträger ist, wird die
Geschwindigkeit auf einen solchen Bereich festgesetzt, in dem keine Schwierig
keiten durch den Aufschlag, wenn die bewegliche Metallform gegen die stationä
re Metallform angelegt wird, hervorgerufen werden.
Bei dem Verfahren werden die Bewegungsgechwindigkeit, der Bremsweg und die
Bremsbeginnstellung kontinuierlich und wiederholt kontrolliert während das
bewegliche Bauteil bewegt wird.
Die Berechnung des Bremsweges wird kontinuierlich durchgeführt, während das
bewegliche Bauteil bewegt wird. Auf diese Weise wird die Bremsbeginnstellung
entsprechend der Veränderung in der Bewegungsgeschwindigkeit des bewegli
chen Bauteiles neu festgesetzt. Das bedeutet, dass die Bremsbeginnstellung wird
zu jeder Zeit entsprechend neu bestimmt. Das vermeidet ein unnötiges Bremsen
des beweglichen Bauteiles.
Darüberhinaus wird bei dem Verfahren der Bremsweg durch die folgenden
Gleichungen (1) und (2) ermittelt:
X = (Vf × T)/2 (1)
T = Tmin × (Vf - Vf0)/(Vfmax - Vf0) (2)
wobei X der Bremsweg ist;
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit ist;
Vf0 die Geschwindigkeit des beweglichen Bauteiles, welches abge bremst wurde, ist;
T die Zeit ist, welche zum Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit von Vf auf Vf0 benötigt wird;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bau teiles ist und
Tmin die minimale Bremszeit ist, welche zum Ändern der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bewegungsgeschwin digkeit Vf0 benötigt wird.
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit ist;
Vf0 die Geschwindigkeit des beweglichen Bauteiles, welches abge bremst wurde, ist;
T die Zeit ist, welche zum Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit von Vf auf Vf0 benötigt wird;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bau teiles ist und
Tmin die minimale Bremszeit ist, welche zum Ändern der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bewegungsgeschwin digkeit Vf0 benötigt wird.
Wenn sich das bewegliche Bauteil mit einer gegebenen Geschwindigkeit bewegt,
wird die Bremszeit mit der minimalen Bremszeit als Referenz erfasst. Diese
minimale Bremszeit wird benötigt, um die maximale Bewegungsgeschwindigkeit
auf den vorherbestimmten Geschwindigkeitswert zu bringen.
Die Berechnung der Bremszeit basiert auf dem Wert (die minimale Bremszeit),
welche eindeutig durch die Kapazität der Gießmaschine bestimmt ist. Daher wird
die Bremszeit mit hoher Genauigkeit bestimmt. Zusätzlich, ist der Bremsweg
ebenso von hoher Genauigkeit. Beide Werte werden berechnet.
Die in Anspruch 4 definierte Vorrichtung ermöglicht unter Benutzung einer be
sonderen Kombination von modifizierten bewährten Baugruppen und Vorrichtun
gen auf einfache und zuverlässige Weise die Realisierung des Verfahrens nach
Anspruch 1.
Das in Anspruch 5 definierte Antriebssystem orientiert auf die Verwendung
bestimmter bewährter Baugruppen für die Ausführung des Verfahrens.
Mit dem Umschalter nach Anspruch 6 ist es möglich, den erforderlichen Druck
zwischen den Teilen des Gießwerkzeuges und in der Gießform selbst während
der beginnenden Aushärtung des Werkstückes auf einfachste Weise zu steuern.
Mit der Verwendung eines Umschalters nach Anspruch 7 ist es möglich, beim
Beginn einer neuen Serie auf bewährte Steuerparameter zurückzugreifen und
damit fehlerhafte Erzeugnisse während der Einlaufkurve von Regelvorgängen zu
vermeiden.
Die Natur, Anwendung und das Prinzip der Erfindung werden besser verständlich
durch die nachfolgende, detaillierte Beschreibung und die angefügten Ansprüche,
sofern sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein erklärendes Diagramm, teilweise als Blockdiagramm, zum Beschrei
ben einer ersten Ausführungsform der Erfindung bei welcher als Beispiel
das Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer Gieß
maschine auf einer Spritzgießmaschine angewendet wird;
Fig. 2 ebenso ein erklärendes Diagramm, teilweise als Blockdiagramm, für die
Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in welcher
das Verfahren auf eine Formenklemmvorrichtung angewendet wird;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche den Zusammenhang zwischen
Geschwindigkeit, Druck und der Stellung bei einem Formenschließvor
gang eines beweglichen Formenträgers der Formenschließvorrichtung
darstellt und
Fig. 4 eine graphische Darstellung ist, welche den Zusammenhang zwischen
Geschwindigkeit, Druck und Stellung bei einem Formenöffnungsvorgang
des beweglichen Formenträgers der Formenschließvorrichtung darstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Die Beschreibung erfolgt am Beispiel eines Verfahrens zum Steuern eines
beweglichen Bauteiles in einer Gießmaschine. Die Gießmaschine ist eine Spritz
gussmaschine 1 vom Typ mit in Linie angeordneter Schraube. Nachfolgend wird
diese Gießmaschine lediglich als "Spritzgussmaschine 1" bezeichnet.
Die Spritzgussmaschine 1 beinhaltet: Eine stationäre Metallform 2 und eine
bewegliche Metallform 3, welche eine Höhlung c bilden. Die Spritzgussmaschine
1 hat auch eine Injektionseinheit 4, welche zur und von der stationären Metall
form 2 weg bewegt wird, um geschmolzenes Material in die Höhlung C zu spit
zen. Sie hat außerdem eine Steuereinheit 5 zum Steuern des Betriebes der
Injektionseinheit 4.
Die Injektionseinheit 4 umfasst einen Heizzylinder 6 zum Schmelzen von ein
zuspritzenden Material. Der Heizzylinder 6 weist am Ende eine Düse 6a auf, in
der sich ein Einspritzloch befindet, durch welches geschmolzenes Material in die
Höhlung C gespritzt wird. Der Fülltrichter 7 steht mit dem rückwärtigen Endab
schnitt des Heizzylinders 6 in Verbindung, um das Einspritzmaterial dem Heiz
zylinder 6 zuzuführen. Eine Injektionsschraube 8, welche in den Heizzylinder 6
von hinten eingesetzt ist, dient dazu, das geschmolzene Einspritzmaterial in die
Düse 6a des Heizzylinders 6 zu spritzen. Ein Hydraulikzylinder 9, welcher einen
Injektionsstößel 9a aufweist, ist mit der Injektionsschraube 8 verbunden, um diese
axial hin und her zu bewegen. Ein Hydraulikmotor 10, welcher am hinteren Ende
des Hydraulikzylinders 9 angebracht ist, dreht den Injektionsstößel 9a und mit
ihm die Injektionsschraube. Schließlich ist ein Servoventil 11 zum Steuern der
Zuführmenge eines Antriebsöles zum Hydraulikzylinder 9 vorgesehen.
Auf der Rotationswelle 10a des Hydraulikmotors 10 sind Keilnuten ausgeformt.
Die Rotationswelle 10a steht über die Keilnuten in Eingriff mit dem Injektions
stößel 9a, so dass der Injektionsstößel 9a um seine Achse gedreht werden kann,
während er axial bewegt wird.
Der Injektionsstößel 9a weist einen Kolben 12 auf, der auf seiner äußeren zylin
drischen Oberfläche in solch einer Weise geformt ist, dass der Kolben 12 den
Injektionsstößel 9a ringförmig umgibt und ein Paar axial angeordnete Hydraulik
kammern 13 und 14 in dem Hydraulikzylinder 9 trennend begrenzt. Das An
triebsöl wird in diese Hydraulikkammern 13 und 14 über das Servoventil 11 zuge
führt. Abhängig von der Differenz zwischen den Hydraulikdrücken in diesen
Hydraulikkammern 13 und 14, wird der Injektionsstößel 9a und die Injektions
schraube 8 vor oder zurück bewegt.
Am Hydraulikzylinder 9 sind Drucksensoren 15 und 16 befestigt, um die jeweili
gen Drücke in den Hydraulikkammern 13 und 14 zu erfassen. Der vordere
Endabschnitt des vorderen Injektionsstößels 9a ist durch ein Kupplungsteil 18 mit
einem Positionsaufnehmer 17 verbunden, welcher sich außerhalb des Hydraulik
zylinders 9 befindet.
Das Kupplungsteil 18 ragt aus dem Hydraulikzylinder 9 durch ein Führungsloch
19 hinaus, das sich in der Seitenwand des letzteren Hydraulikzylinders 9 befin
det. Das Kupplungsteil 18 steht mit dem vorderen Endabschnit des Injektions
stößels 9a derart in Eingriff, dass es der Bewegung des Injektionsstößel 9a in
Richtung der Achse folgt, aber nicht an dessen Drehbawegung teilnimmt.
Das Servoventil 11 ist mit einer Hyraulikquelle 20, z. B. mit einer Hydraulikpum
pe, und mit einem Tank 21 zur Rückgewinnung des Antriebsöles, das den
Hydraulikzylinder 9 verlässt, verbunden.
Die Steuereinheit 5 beinhaltet:
- - einen zentralen Steuerungsbereich 22, in welchem Steuerungsprogramme für die Spritzgussmaschine 1 gespeichert sind,
- - ein Geschwindigkeitssteuerungssystem zum Steuern der Geschwindigkeit der Injektionsschraube 8 und
- - ein Drucksteuerungssystem zum Steuern des Druckes im Bereich der Injek tionsschraube 8.
Das Geschwindigkeitssteuerungssystem weist auf:
- - einen Geschwindigkeitsfestlegungsbereich 23 zum Festlegen einer Injektions geschwindigkeit zur Geschwindigkeitssteuerung;
- - einen Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 24, welcher die Geschwindigkeit der Injektionsschraube 8 entsprechend dem Ausgangssignal des Positionsauf nehmers 17 berechnet und die Geschwindigkeitsdaten als Rückführungssignal ausgibt;
- - einen Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26, welcher das Rückführsignal aus dem Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 24 mit einem Geschwindigkeits signal des zuvor genannten Geschwindigkeitsfestlegungsbereiches 23 oder mit einem Geschwindigkeitssignal von einem Zwangsbremsüberwacher 25 (später beschrieben) vergleicht;
- - einen Geschwindigkeitsberechnungsbereich 27, welcher die Geschwindigkeit gemäß dem Ergebnis des Vergleiches im Geschwindigkeitsvergleichbereiches korrigiert, und das Korrekturergebnis ausgibt;
- - einen Zwangsbremsüberwacher 25, welcher basierend auf einen Positions signal, welches durch den Positionsaufnehmer 17 bereitgestellt wird, eine Bremssteuerung für die Injektionsschraube 8 durchführt, entsprechend einem Programm, welches durch den zentralen Steuerungsbereich 22 vorgegeben ist und
- - einen Umschaltbereich 28, welcher entsprechend einem Ausgangssignal eines Berechnungsbereiches 25a betrieben wird, und welcher in dem Zwangsbremsüberwacher 25 vorgesehen ist, um auszuwählen ob
- - das Geschwindigkeitssignal vom Bremsüberwacher 25 oder
- - das Geschwindigkeitssignal von dem Geschwindigkeitsfestsetzungsbereich
23
auf den Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26 zur Verarbeitung weiter geleitet wird.
Das Drucksteuerungssystem umfasst:
- - einen Druckfestsetzungsbereich 29 zum Festsetzen eines Druckes zur Druck steuerung;
- - einen Differenzbereich 30, welcher mit den zuvor genannten Drucksensoren 15 und 16 verbunden ist, um die Differenz zwischen den Drücken der Hydrau likkammern 13 und 14 aufzunehmen und dabei ein Signal als Rückführsignal auszugeben, welches sich in dem Injektionsvergleichsabschnitt 31 aus dem Vergleich des Rückführsignales aus dem Differenzbereich 30 mit dem Aus gabesignal des Drukfestsetzungsbereiches 29 ergibt; und
- - einem Druckberechnungsbereich 32 zum Durchführen von Druckkorrekturen entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches des Druckvergleichsbereiches 31.
Das Geschwindigkeitssteuerungssystem (23, 24, 25, 26, 27) oder das Druck
steuerungssystem (29 31, 32) werden durch einen Umschaltbereich 33 ausge
wählt, welcher durch den zentralen Kontrollbereich 22 betrieben wird. Der Um
schaltbereich 33 ist mit dem Servoventil 11 über einen Servoverstärkungsbereich
34 verbunden. Letzterer ist dazu geeignet, ein Antriebssignal, welches durch den
Geschwindigkeitsberechnungsbereich 27 im Geschwindigkeitssteuerungssystem
oder durch den Druckberechnungsbereich 32 des Drucksteuerungssystemes
ausgegeben wird, zu verstärken.
Nachfolgend werden der Betrieb der so konstruierten Spritzgussmaschine 1 und
das Steuerungsverfahren der Erfindung näher beschrieben.
Zuerst wird eine Menge von einzuspritzendem Gießmaterial bestimmt und eine
Injektionsgeschwidigkeit durch den Geschwindigkeitsfestsetzungsbereich 23 fest
gesetzt. Außerdem wird ein Injektionsdruck durch den Druckfestsetzungsbereich
29 bestimmt. Darüberhinaus werden verschiedene andere Bedingungen be
stimmt, wie z. B. die Temperatur festgesetzt und Injektionsmaterial abgemessen.
Zum Abmessen des Injektionsmateriales wird die Injektionsschraube 8 durch den
Hydraulikmotor 10 gedreht, mit einem vorherbestimmten darauf durch den Hy
draulikzylinder 9 aufgebrachten Rückdruck.
Wenn sich die Injektionsschraube 8 dreht, wird das Injektionsmaterial aus dem
Injektionstrichter 6 in den Heizzylinder 6 gezogen und in Richtung des vorderen
Endes des Heizzylinders 6 bewegt. Das Injektionsmaterial, welches auf diese
Weise bewegt wird, wird im Heizzylinder 6 erhitzt und geschmolzen. Es wird
zwischen der inneren Oberfläche und der vorderen Endwand des Heizzylinders
6 sowie von dem vorderen Ende der Injektionsschraube 8 gehalten.
Sobald das geschmolzene Material in den vorderen Abschnitt des Heizzylinders
6 gefördert wird, wird der Druck des geschmolzenen Materials graduell erhöht,
wodurch als Ergebenis die Injektionsschraube 8 zurück gegen den Rückdruck
bewegt wird. So wie die Injektionsschraube 8 auf eine vorherbestimmte Position
zurückgezogen ist, ist eine vorherbestimmte Menge von geschmolzenem Material
vor der Injektionsschraube 8 im Heizzylinder gespeichert. Das Injektionsmaterial
ist abgemessen.
Unter dieser Bedingung wird ein Einspritzvorgang gemäß dem in dem zentralen
Sterungsbereich 22 gespeicherten Programm durchgeführt.
Beim Beginn des Einspritzvorganges wird der Geschwindigkeitsvergleichsbereich
26 mit dem Geschwindigkeitsfestsetzungsbereich 23 durch den Umschaltbereich
28 verbunden, während das Geschwindigkeitssteuersystem mit dem Servoventil
11 durch den Umschaltbereich 33 verbunden ist.
Während des Einspritzvorganges, führt zuerst der Geschwindigkeitsberechnungs
bereich 27 ein Ausgangssignal durch den Servorverstärkungsbereich 34 dem
Servoventil 11 zu. Anhand der durch den Geschwindigkeitsfestsetzungsbereich
23 festgesetzten Geschwindigkeitsdaten wird im Hydraulikzylinder 9 der Druck in
der Hydraulikkammer 14 erhöht. Das Ergebnis ist, dass die Injektionsschraube 8
durch den Injektionsstößel 9a vorwärts bewegt wird. Das geschmolzene Material,
welches sich vor der Injektionsschraube 8 befindet, wird in die Metallform einge
spritzt.
Beim Einspritzvorgang wird die Stellung der Injektionsschraube 8 durch den
Positionsaufnehmer 17 permanent aufgenommen. Anhand der durch den Posi
tionsaufnehmer 17 bereitgestellten Positionsdaten wird die tatsächlich Geschwin
digkeit der Injektionsschraube 8 durch den Geschwindigkeitsumwandlungsbereich
24 berechnet. Die so berechnete tatsächliche Geschwindigkeit wird als Rückführ
signal dem Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26 zugeführt.
Im Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26, wird die so zugeführte tatsächliche
Geschwindigkeit mit einer gewünschten, durch den Geschwindigkeitsfestset
zungsbereich 23 eingegebenen Geschwindigkeit verglichen. Wenn diese Ge
schwindigkeiten verschieden sind, wird ein Geschwindigkeitskorrektursignal
gebildet und durch den Umschaltbereich 33 dem Servorverstärkungsbereich 34
zugeführt. Dort wird das Korrektursignal verstärkt und als Antriebssignal dem
Servoventil 11 zugeführt.
Im Ergebnis wird die Injektionsschraube 8 mit der neu bestimmten Geschwindig
keit vorwärtsbewegt, um das geschmolzene Material in die Formen 2 und 3
einzuspritzen.
Auf der anderen Seite, werden das durch den Positionsaufnehmer 17 ausge
gebene Positionssignal und das Geschwindigkeitssignal, welches durch den
Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 24 bereitgestellt wird, dem Berechnungs
bereich 25a im Zwangsbremsüberwacher 25 zugeführt.
Das Positionssignal, welches durch den Positionsaufnehmer 17 ausgegeben
wird, und das Geschwindigkeitssignal, welches durch den Geschwindigkeits
umwandlungsbereich 24 bereitgesetllt wird, wird dem Berechnungsbereich 25a
im Zwangsbremsüberwacher 25 zugeführt.
Das Positionssignal wird weiterhin dem zentralen Steuerungsbereich 23 zu
geführt.
Wenn die Injektionsschraube 8 die vorherbestimmte Stellung erreicht, führt der
zentrale Steuerungsbereich 22 ein Antriebssignal dem Umschaltbereich 33 zu, so
dass das Geschwindigkeitssteuerungssystem vom Servoverstärkungsbereich 34
getrennt ist und statt dessen das Drucksteuerungssystem 29, 31, 32 mit diesem
verbunden ist. Dadurch, wird Drucksteuerung auf die Injektionsschraube 8 ausge
übt.
In der Drucksteuerung, wird im Druckvergleichsbereich 31 ein vorgegebener
Druck korrespondierend zu vorderen Stellung der Injektionsschraube 8 mit dem
tatsächlichen Druck verglichen, welcher durch Drucksensoren 15 und 16 im
Vergleichsbereich 30 ermittelt und der Injektionsschraube 8 durch Hydraulikdruck
9 zugeführt wird. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches errechnet
der Druckberechnungsbereich 32 einen Korrekturwert für den Betrieb des Servo
ventiles 11, um ein Korrektursignal zur Verfügung zu stellen. Das Korrektursignal
wird durch den Servoverstärkungsbereich 34 dem Servoventil 11 zugeführt, um
den auf die Injektionsschraube 8 aufgebrachten Druck zu verändern.
Auf der anderen Seite, empfängt der Berechnungsbereich 25a in dem Zwangs
bremsüberwacher 25 die Positionsdaten der Injektionsschraube 8 vom Positions
aufnehmer 17 und die Geschwindigkeitsdaten vom Geschwindigkeitsumwand
lungsbereich 24. Das heißt, dass der Berechnungsbereich 25a ständig überwacht
wird, um zu verhindern, dass die Injektionsschraube 8 exzessiv vorwärts bewegt
wird. Diese Überwachung dient auch dazu eine Bremssteuerung durchzuführen,
um den Aufprall der Injektionsschraube 8 auf andere Komponenten zu mindern.
Das bedeutet, dass der Berechnungsbereich 25a die Bewegungsgeschwindigkeit
der Injektionsschraube 8 und die Bremszeit verwendet, die benötigt ist, um die
Geschwindigkeit der Injektionsschraube 8 herabzusetzen, bis dieselbe gestoppt
oder annähernd gestoppt ist. Aus dieser Bremszeit ergibt sich der Bremsweg.
Die Anfangsposition des Bremsweges - die Bremsbeginnstellung - wird an der
Injektionsschraube 8 erfasst. Die Bremsbeginnstellung der Injektionsschraube 8
wird an einem Punkt festgesetzt, welcher um den Bremsweg vor der Bewegungs
grenzstellung der Injektionsschraube 8 liegt. Die Steuerung des Hydraulikzylin
ders 9 schaltet in die Bremssteuerung, wenn die Injektionsschraube 8 die Brems
beginnstellung erreicht.
Wird angenommen, dass der für die Injektionsschraube 8 vorgesehene Brems
weg durch X dargestellt wird, dann kann der Bremsweg X durch die folgenden
Gleichungen (1) und (2) erfasst werden:
X = (Vf × T)/2 (1)
T = Tmin × (Vf - Vf0)/(Vfmax - Vf0) (2)
wobei
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8;
Vf0 die Geschwindigkeit der abgebremsten Injektionsschraube 8;
T die Zeit, die benötigt wird, um die Bewegungsgeschwindigkeit von Vf auf Vf0 zu ändern;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8 und
Tmin die minimale Bremszeit ist, die benötigt wird, um die maximale Bewe gungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bewegungsgeschwindigkeit Vf0 zu ändern.
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8;
Vf0 die Geschwindigkeit der abgebremsten Injektionsschraube 8;
T die Zeit, die benötigt wird, um die Bewegungsgeschwindigkeit von Vf auf Vf0 zu ändern;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8 und
Tmin die minimale Bremszeit ist, die benötigt wird, um die maximale Bewe gungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bewegungsgeschwindigkeit Vf0 zu ändern.
Die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax ist die Höchstgeschwindigkeit
mit welcher die Injektionsschraube 8 durch die Spritzgussmaschine 1 bewegt
wird. Sie ist im wesentlichen konstant entsprechend der gewählten Maschine.
Die minimale Bremszeit Tmin ist die Zeit, die bei Verwendung der maximalen
Bremskapazität der Spritzgießmaschine, um die maximale Bewegungsgeschwin
digkeit Vfmax auf eine voherbestimmte Geschwindigkeit Vf0 zu reduzieren, z. B.
0 (null). Die minimale Bremszeit Tmin ist damit im Wesentlichen ebenso konstant
wie die Bremskapazität der entsprechenden Spritzgießmaschine 1.
Somit ist das Verhältnis der Bremszeit T - die tatsächlich benötigt wird, um eine
Bewegungsgeschwindigkeit Vf auf eine vorherbestimmte Geschwindigkeit Vf0 zu
reduzieren - zur minimalen Bremszeit Tmin proportional dem Verhältnis der
Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax zur minimalen Geschwindigkeit Vf0, wie es
durch Gleichung (2) oben angegeben ist.
Wenn die tatsächliche Bremszeit T in der oben beschriebenen Weise erfasst
wird, dann ist der Bremsweg X das Produkt aus (Vf - Vf0) und T wie oben in
Gleichung (1) angegeben.
Die Bewegungsgrenzstellung der Injektionsschraube 8 ist im Berechnungsbereich
25a des Zwangsbremsüberwachers 25 gespeichert. Die Bewegungsgrenzstellung
ist so festgelegt, dass eine kleine Lücke zwischen dem vorderen Ende der
Injektionsschraube 8 und der inneren Oberfläche der Endwand des Heizzylinders
6 verbleibt.
Das bedeutet, dass der Berechnungsbereich 25a die Bewegungsgeschwindigkeit
Vf der Injektionsschraube 8 nutzt, welche durch den Geschwindigkeitsumwand
lungsbereich 24 bereitgestellt wird, um einen Bremsweg X entsprechend der
Bewegungsgeschwindigkeit Vf zu berechnen. Dieser Bremsweg X wird dazu
benutzt, um in Verbindung mit der vorher bestimmten Bewegungsgrenzstellung
die jeweilige Bremsbeginnstellung festzusetzen.
Wenn die Injektionsschraube 8 die Bremsbeginnstellung erreicht, nimmt der
Positionsaufnehmer 7 dies auf und führt die zugehörigen Positionsdaten dem
zentralen Steuerungsbereich 22 und dem Berechnungsbereich 25a zu. Als
Antwort auf die Positionsdaten, steuert der zentrale Steuerungsbereich 22 den
Umschaltebereich 33 so, dass das Geschwindigkeitssteuerungssystem mit dem
Servoverstärkungsbereich 34 verbunden ist. Zur gleichen Zeit, steuert der Be
rechnungsbereich 25a den Umschaltebereich 28, so dass der Berechnungs
bereich 25a mit dem Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26 verbunden ist.
Als Ergebnis, führt der Berechnungsbereich 25a ein Geschwindigkeitssignal
nämlich ein Bremssignal dem Geschwindigkeitsvergleichsbereich 26 zu, so dass
die Bremssteuerung für die Injektionsschraube 8 gestartet wird.
Das bedeutet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8 zum
Geschwindigkeitsvergleichesbereich 26 durch den Positionsaufnehmer 17 und
dem Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 24 zurückgeführt wird, so dass die
Bremssteuerung für die Injektionsschraube 8 durchgeführt wird.
Da die Entfernung zwischen der Bremsbeginnstellung und der Bewegungsgrenz
stellung der Bremsweg X ist, wird die Injektionsschraube 8 gestoppt, nach dem
sie um den Bremsweg X von der Bremsbeginsstellung bewegt wurde. Somit, wird
die Injektionsschraube 8 positiv an der Bewegungsgrenzstellung gestoppt. Wenn,
in diesem Fall, die vorherbestimmte Geschwindigkeit Vf0 gleich null ist (0), dann
wird die Injektionsschraube 8 daran gehindert gegen den Heizzylinder 6 zu
schlagen, da die Bewegungsgrenzstellung so gesetzt wurde, dass eine Lücke
zwischen der Injektionsschraube 8 und dem Heizzylinder 6 verbleibt.
In der Ausführungsform wird der Bremsweg X in Abhängigkeit von der Bewe
gungsgeschwindigkeit der Injektionsschraube 8 kontinuierlich berechnet. Indem
die Bewegungsgeschwindigkeit Vf der Injektionsschraube 8 durch die oben
beschriebene Bremssteuerung herabgesetzt wird, bewegt sich die Bremsbeginn
stellung graduell in Richtung der Bewegungsgrenzstellung. Die Bewegungs
geschwindigkeit der Injektionsschraube entspricht somit dem vorherbestimmten
Wert Vf0 wenn sie die Bewegungsgrenzstellung erreicht.
Andererseits kann die Bewegungsgrenzstellung dort festgesetzt werden, wo das
vordere Ende der Injektionsschraube 8 in Kontakt mit dem Heizzylinder kommt.
Die vorher bestimmte Geschwindigkeit Vf0 ist dann auf ungefähr null (0). In
diesem Fall, wird die Injektionsschraube 8 durch den Anschlag gegen den Heiz
zylinder 6 bei sehr geringer Geschwindigkeit gestoppt.
Dadurch werden auf jeden Fall die Injektionsschraube 8 und andere Komponen
ten vor Beschädigung bewahrt. Ist das Injektionsmaterial korrekt bemessen, wird
in der letzten Phase die Injektionsschraube 8 mittels Drucksteuerung abge
bremst, wobei durch den Druck des im vorderen Abschnitt des Heizzylinders 6
befindlichen Materials die Injektionsschraube 8 genügend abgebremst wird, bevor
sie die Bremsendstellung erreicht. Wird die Injektionsschraube 8 korrekt betrie
ben, wird die Bremssteuerung nicht gestartet. Die Gießbedingungen werden nicht
beeinflusst.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungs
verfahren für eine Formenklemmvorrichtung. Sie wird mit Bezug auf die Fig.
2 bis 4 beschrieben. Die Teile die funktionsmäßig denen entsprechen, die mit
Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurden, werden mit den gleichen Bezugsnum
mern oder Buchstaben bezeichnet.
In der zweiten Ausführungsform wird die Bewegung einer beweglichen Metallform
3 beim Vorgang des Öffnens und Schließens der Metallformeinheit gesteuert,
welche eine bewegliche Metallform 3 und eine stationäre Metallform 2 aufweist.
Die stationäre Metallform 2 ist auf einem stationären Formenträger 40 ange
bracht, der an dem Rahmen der Spritzgießmaschine 1 befestigt ist. Die be
wegliche Metallform 3 ist auf einem beweglichen Formenträger 41 angebracht,
welche verschiebbar auf einer Führung oder dergleichen gehalten wird. Diese
Führung erstreckt sich zwischen dem Rahmen und dem stationären Formen
träger 40, so dass die zwei Metallformen 2 und 3 einander gegenüberliegen und
die bewegliche Metallform 3 in Richtung zur und weg von der stationären Metall
form 2 beweglich ist.
Ein Positionssensor 42 ist mit dem beweglichen Formenträger 41 verbunden, um
die Position des letzteren 41 aufzunehmen. Der stationäre Formenträger 40 und
der bewegliche Formenträger 42 und eine Zylindereinrichtung (später beschrie
ben) zum Bewegen der beweglichen Metallform 3, um die Metallformeinheit zu
öffnen und zu schließen, bilden eine Formenklemmvorrichtung 43.
Die Zylindereinheit weist auf:
- - einen Formenklemmzylinder 45, in welchem ein am beweglichen Formen träger 41 gleitend angepasster Formenklemmzylinder 44 befestigt ist;
- - ein Schnellvorschubzylinder 46, welcher in den Formenklemmzylinder 45 axial eingreift;
- - ein Steuerungsventil (oder ein Öffnungs- und Schließungsventil) zum Steuern der Zufuhr von Betriebsöl zum Formenklemmzylinder 45 und dem Schnellvor schubzylinder 46;
- - ein Servorventil 48, ein Formenöffnungs- und -schließventil 49, und
- - eine Steuereinheit 50 zum Steuern des Betriebes der Ventile 47 bis 49.
Das Innere des Formenklemmzylinders 45 wird durch den ringförmigen Kolben
des Formenklemmstößels 44 in eine erste Hydraulikkammer 45a und eine zweite
Hydraulikkammer 45b geteilt. Durch Zufuhr des Betriebsöles in die erste Hydrau
likkammer 45a wird der Formenklemmstößel 44 nach außen bewegt; das heißt,
der integral mit dem Formenklemmstößel 44 gebildete Formenträger 41 wird
nach außen in die öffnende Stellung bewegt. Andererseits wird bei einer Zufuhr
des Betriebsöles in die zweite Hydraulikkammer 45b der Formenklemmstößel 44
nach innen in die Schließstellung bewegt.
Der Formenklemmzylinder 45 hat einen Drucksensor 51, um den Druck der
ersten Hydraulikkammer 45a aufzunehmen.
Der Schnellvorschubzylinder 46 ist einstückig mit dem Formenschließzylinder 45
gebildet. Der Formenklemmstößel 44 ist beweglich und dichtend auf dem
Schnellvorschubzylinder 46 geführt. Eine Hydraulikkammer 46a bildet sich aus
zwischen dem Boden der Bohrung im Formenklemmzylinder 44 und der Stirnsei
te des Schnellvorschubzylinders 46. Durch Zuführen des Betriebsöles in die
Hydraulikkamer 46a wird der Formenklemmstößel 44 in die Formenschließ-
(Klemm-)Richtung bewegt. Das Volumen der Hydraulikkammer 46a ist deutlich
kleiner als das der ersten Hydraulikkammer 45a. Dadurch wird durch Zuführen
des Betriebsöles mit üblicher Geschwindigkeit in die Hydraulikkammer 46a der
Formenklemmstößel 44 mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
Das Formenöffnungs- und -schließventil 49 ist mit einer Hydraulikpumpe 54
verbunden. Die Hydraulikpumpe 54 ist dafür vorgesehen, den Druck des Be
triebsöles zu erzeugen. Der Betriebsöltank 55 ist mit dem Formenöffnungs- und
-schließventil 49 verbunden und nimmt das Betriebsöl, welches aus der Formen
klemmvorrichtung 43 austritt auf und speichert es. Somit betreibt das Ventil 49
die Steuerung der Zufuhr des Betriebsöles von der Hydraulikpumpe 44 zum
Servoventil 48 und leitet das Betriebsöl in den Betriebsöltank 55, welches durch
das Servoventil 48 zurückgewonnen wird.
Das Servoventil 48 ist mit der zweiten Hydraulikkammer 45b des Formenklemm
zylinders 45 und der Hydraulikkammer 46a des Schnellvorschubzylinders 46
verbunden. Durch ausgewähltes Zuführen des Betriebsöles zu der Hydraulikkam
mer 45b oder 46a, bewegt sich der Formenklemmstößel 44 in der Formklemm-
(Schließ-)Richtung oder in der Formenöffnungsrichtung. Zudem kann durch
Einstellen des Druckes für die Zufuhr des Betriebsöles zu den Hydraulikkammern
45b und 46a die Bewegungsgeschwindigkeit des Formenklemmstößels 44
geändert werden.
Das Steuerungsventil 47 welches mit dem Servoventil 48 verbunden ist, wird
beim Formenklemmvorgang in folgender Weise betrieben:
Zunächst wird das Betriebsöl in die erste Hyraulikkammer 45a des Formen klemmzylinders 45, welcher durch das Servoventil 48 versorgt wird, geleitet. Während des Formenöffnungsvorganges leitet das Ventil 47 das Betriebsöl von der ersten Hydraulikkammer 45a über den Formenklemmzylinder 45 und das Formenöffnungs- und -schließungsventil 49 in den Betriebsöltank 55.
Zunächst wird das Betriebsöl in die erste Hyraulikkammer 45a des Formen klemmzylinders 45, welcher durch das Servoventil 48 versorgt wird, geleitet. Während des Formenöffnungsvorganges leitet das Ventil 47 das Betriebsöl von der ersten Hydraulikkammer 45a über den Formenklemmzylinder 45 und das Formenöffnungs- und -schließungsventil 49 in den Betriebsöltank 55.
Wenn das Betriebsöl der ersten Hydraulikkammer 45a des Formenklemmzylin
ders 45 durch das Steuerungsventil 47 zugeführt wird, wirkt der in der Hydraulik
kammer 46a des Schnellvorschubzylinders 46 bereitgestellte Druck auf den
Formenklemmstößel 45, so dass die Metallformen 2 und 3 unter einem für das
Spritzgießen angemessenem Druck zusammengefügt werden.
Die Steuereinheit 50, wie sie in Figunr 2 gezeigt ist, umfasst
- - einen Druckkontrollbereich 56, welcher durch Steuern mit Rückmeldung (Regelprinzip) den Betrieb des Servoventiles 48 infolge eines Vergleiches von Drucksignalen steuert. Hierbei wird das Drucksignal des in der ersten Hydrau likkammer 45 des Formenklemmzylinder 45 angeordneten Drucksensors 51 zurückgeführt wird mit einem eingegebenen SOLL-Druckwert verglichen;
- - ein Positionssteuerungsbereich 57, welcher rückführend den Betrieb des Servoventiles 48 entsprechend dem Vergleich einer Positionsanweisung, welche durch den Positionssensor 42 bereitgestellt wird, mit einer vorgegebe nen Positionsanweisung, steuert;
- - einem Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 58, welcher die Bewegungs geschwindigkeit des beweglichen Formenträgers 41 gemäß dem zuvor ge nannten Positionsanweisung berechnet;
- - einen Geschwindigkeitssteuerungsbereich 59, welcher rückführend den Be trieb des Servoventiles 48 gemäß dem Vergleich eines Geschwindigkeitsan weisung, welche durch den Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 58 bereit gestellt wird, mit einer vorgegebenen Geschwindigkeitsanweisung steuert;
- - einem Schleifenumschaltebereich 60 zum Schalten der Steuerungsvorgänge dieser Steuerungsbereiche 56, 57 und 59 von einem zum anderen und
- - einen Stromverstärkungsbereich 61 zum Verstärken des durch den Schleifen umschaltebereich zur Verfügung gestellten Steuerungssignales.
Nun wird das Steuerungsverfahren für den beweglichen Formenträger 41 in der
so konstruierten Formenklemmvorrichtung 43 beschrieben. Zuerst wird der
Formenklemmvorgang beschrieben.
Nach dem Start des Formenklemmvorganges, wählt der Schleifenumschalte
bereich 60 die Geschwindigkeitssteuerung. Das Steuerungsventil befindet sich in
der "aus"-Stellung. Das Formenöffnungs- und -schließungsventil 49 wird jetzt
betrieben, um das Betriebsöl dem Servoventil 48 zuzuleiten. Das Servoventil 48
wird durch die Hyraulikpumpe 54 versorgt. Gleichzeitig, wird das Servoventil 48
durch ein Steuerungssignal des Geschwindigkeitssteuerungsbereiches 59 ange
steuert, so dass das Betriebsöl der Hydraulikkammer 46a des Schnellvorschub
zylinders 46 zugeführt wird.
Im Ergebnis wird der Formenklemmstößel 44 in Formenklemmrichtung mit hoher
Geschwindigkeit bewegt. Das bedeutet, der bewegliche Formenträger 41 mit der
beweglichen Metallform 3 wird in Richtung der stationären Metallform 2 bewegt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Formenträgers 41 wird durch
den Positionssenor 42 und den Geschwindigkeitsumwandlungsbereich 58 zurück
geführt, so dass der Betrieb des Servoventiles 48 so gesteuert wird, dass in dem
Geschwindigkeitssteuerungsbereich 49 die Bewegungsgeschwindigkeit des be
weglichen Formenträgers 41 einer vorherbestimmten Geschwindigkeit entspricht,
die durch Geschwindigkeitsanweisungen festgesetzt ist (entsprechend einem
Hochgeschwindigkeitsformenklemmodus I, wie in Fig. 3 gezeigt).
Wenn der bewegliche Formenträger 41 eine erste Bremsbeginnstellung b1
erreicht, wird eine Bremssteuerung ausgeführt, so dass der bewegliche Formen
träger 41 gebremst wird.
Die Bremssteuerung wird unter folgenden Bedingungen ausgeführt:
Ein Bremsweg Xmc die für den Bremsvorgang benötigt wird, wird gemäß der folgenden Gleichung (3) berechnet:
Xmc = (Vf - Vf0) : 2 × T (3)
Ein Bremsweg Xmc die für den Bremsvorgang benötigt wird, wird gemäß der folgenden Gleichung (3) berechnet:
Xmc = (Vf - Vf0) : 2 × T (3)
wobei
Vf die gegenwärtige Geschwindigkeit;
Vf0 die verlangsamte Geschwindigkeit und
T die Zeit ist, welche benötigt wird zum Verrringern der gegenwärtigen Geschwindigkeit Vf auf den Wert Vf0.
Vf die gegenwärtige Geschwindigkeit;
Vf0 die verlangsamte Geschwindigkeit und
T die Zeit ist, welche benötigt wird zum Verrringern der gegenwärtigen Geschwindigkeit Vf auf den Wert Vf0.
Wenn der Bremsweg Xmc, die Stellung Xs, wo die Geschwindigkeit auf Vf0
geändert sein muss (beschrieben als eine Niedriggeschwindigkeitsformenklemm
stellung in Fig. 3), und die augenblickliche Stellung P die folgende Gleichung (4)
erfüllen, wird die Bremssteuerung ausgelöst.
P ≦ Xmc + Xs (4)
In anderen Worten, die Stellung, wo die Gleichung (4) erfüllt ist, ist die erste
Bremsbeginnstellung P1.
Die gegenwärtige Geschwindigkeit Vf und die herabgesetzte Geschwindigkeit
Vf0, welche während des Formenklemmvorganges erfasst werden, werden
verwendet, um die für das Bremsen benötigte Bremsweg Xmc zu berechnen.
Sobald der bewegliche Formenträger 41 die Position erreicht, welche auf um den
Bremsweg Xmc vor der Stellung Xs festgesetzt ist, wo die Geschwindigkeit Vf0
betragen muss, wird die Bremssteuerung ausgelöst.
Bekannte Werte, nämlich die Bremsrate (Verzögerung), welche eindeutig durch
die Bremskapazität der Formenklemmvorrichtung 43 bestimmt ist, die gegenwär
tige Geschwindigkeit Vf, und eine Zielgeschwindigkeit Vf0 werden verwendet, um
den Bremsweg Xmc vor der ersten Bremsbeginnstellung P1 bereitzustellen. Ab
der ersten Bremsbeginsstellung P1 - gemäß Gleichung 4 - beginnt das gesteuer
te Herabsetzen der Geschwindigkeit auf Vf0, bevor der bewegliche Formenträger
42 die Stellung Xs erreicht, wo die Geschwindigkeit (dann zuverlässig - mit
Sicherheit) Vf0 betragen muss.
Wird die Zielgeschwindigkeit Vf0 und die Stellung Xs festgelegt, dann wird die
erste Bremsbeginnstellung P1 gemäß der augenblicklichen Geschwindigkeit Vf
bestimmt. Diese wird erfasst, bevor das Bremsen beginnt. Je höher die Ge
schwindigkiet Vf ist um so länger ist der Bremsweg Xmc. Je geringer die Ge
schwindigkeit Vf' desto kürzer ist der Bremsweg Xmc.
Somit wird auch in der zweiten Ausführungsform die Bremsbeginnstellung P1, P2
automatisch - abhängig von der gegenwärtigen Geschwindigkeit Vf, Vf' des
beweglichen Formenträgers 41 - auf den entsprechenden Wert gesetzt. Der
bewegliche Formenträger 41 wird ab einer vorherbestimmten Position positiv
gebremst.
Wird ein zweiter Hochgeschwindigkeitsformklemmmodus verwendet um den
beweglichen Formenträger 41 zu bewegen, welcher langsamer (Vf') ist als der
zuvor genannte erste Hochgeschwindigkeitsformklemmmodus, wird eine zweite
Bremsbeginnstellung P2, näher zur Niedriggeschwindigkeitformenklemmstellung
Xs gesetzt und wird die Bremssteuerung bei der zweiten Bremsbeginnstellung P2
ausgelöst. In der Ausführungsform, wird das Bremsen gemäß einer linearen
Bremskurve (oder Bremsbereich) A im Hochgeschwindigkeitsformenklemmmodus
1 ausgeführt.
Der Grund, warum zwei lineare Bremskurven verwendet werden ist, dass die
Bremsrate (Verzögerung) der Formenklemmvorrichtung 43 durch ihre Konfigura
tion festgelegt ist. Dadurch ist die Stellung, wo die endgültige Bremsgeschwindig
keit Vf0 erreicht wird, ebenfalls fixiert.
Bei der zweiten Ausführungsform, wird der bewegliche Formenträger 41, nach
dem er auf den oben beschriebenen Wert Vf0 abgebremst wurde, weiter in
Formenschließrichtung mit einer Geschwindigkeit Vf0 bewegt. Somit wird die
Bewegung des beweglichen Formenträgers 41 gestoppt, wenn die bewegliche
Metallform 3, welche auf dem beweglichen Formenträger 41 montiert ist, mit
niedriger Geschwindigkeit gegen die stationäre Metallform 2 angelegt wird.
Dieser Bereich B mit niedriger Geschwindigkeit Vf0 ist vorgesehen zum Schutz
eines Führungsstiftes und anderer Teile, welche an der Metallform vorgesehen
sind. Die Größe des Hubes mit niedriger Geschwindigkeit Vf0 ist entsprechend
gewählt und abhängig von der Art der Metallform.
Nachdem die Metallformen 2 und 3 in der oben beschriebenen Weise aneinander
gebracht worden sind, wird der Schleifenumschaltebereich 60 betätigt, um die
Drucksteuerung für die Formenklemmeinrichtung 43 auszuwählen. Das Steue
rungsventil 47 eingestellt, so dass das Servoventil 48 mit der ersten Hydraulik
kamer 45a des Formenklemmzylinders 45 zusammenwirkt. Als Ergebnis, wird ein
Teil des Betriebsöles von dem Servoventil 48 in die erste Hydraulikkammer 45a
zugeführt, so dass ein größerer Druck auf den Formenklemmstößel 44 aufge
bracht wird.
Gleichzeitig wird der Druck des Betriebsöles in der ersten Hydraulikkammer 45a
der Steuereinheit 50 mit Hilfe eines Drucksensors 51 erfasst. Aus dem gemesse
nen Wert ermittelt der Drucksteuerungsbereich 56 ein Stellsignal für das Servo
ventil 48. Auf dies Weise wird eine Regelung des Formenklemmdruckes der
Metallformen 2 und 3 erreicht.
Der Übergang von dem Bremsbereich A zu dem Niedriggeschwindigkeitsbereich
B kann sanft ausgebildet sein; das heißt die Vorrichtung kann so konsturiert sein,
dass eine S-förmige Bremskurve erreicht wird, wie in Fugur 3 bei C und A
angedeutet wird.
Das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung kann auf den Öffnungsvorgang
der Metallformeinheit angewendet werden, wobei die bewegliche Metallform 3
von der stationären Metallform 2 wegbewegt wird.
Nachdem das Einspritzen des geschmolzenen Materials durchgeführt wurde,
bleiben die Metallformen 2 und 3 immer noch unter hohem Druck zusammen
geklemmt wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Unter dieser Bedingung wird das
Servoventil 48 derart eingestellt, dass es dem Druck des Formenklemmstößels
44 einen entsprechenden Druck entgegenstellt. Das bedeutet, das Betriebsöl in
der ersten Hydraulikkammer 45a des Formenklemmzylinders 45 und das Betrieb
söl in der Hydraulikkammer 46a des Schnellvorschubzylinders 46 wird graduell
durch das Formenöffnungs- und -schließventil 49 in den Betriebsöltank 55 abge
lassen. Der Formenklemmdruck wird verringert (Druckablassbereich D in Fig.
4). Dieser Druckablassvorgang wird ebenso durch den Regelungsvorgang er
reicht, wenn das bereitgestellte Drucksignal aus der ersten Hydraulikkammer 45a
durch den Drucksteuerungsbereich 56 verarbeitet wird und das Ventil entspre
chend regelnd eingestellt wird.
Nach dem Druckablassvorgang, wird das Servoventil 48 wieder umgestellt, so
dass das Betriebsöl der zweiten Hydraulikkammer 45b des Formenschließ
zylinders 45 zugeführt wird, während das Betriebsöl aus der ersten Hydraulik
kammer 45a und der Hydraulikkammer 46a des Schnellvorschubzylinders 46 in
den Betriebsöltank 45 abgelassen wird. Dabei wird der Formenklemmstößel 44
in Formenöffnungsrichtung bis zu einer vorherbestimmten Stellung zunächst mit
niedriger Geschwindigkeit bewegt (Niedriggeschwindigkeitsformenöffnungsbereich
E in Fig. 4).
Nachdem der bewegliche Formenträger 41 zu einer vorherbestimmten Stellung
mit niedriger Geschwindigkeit bewegt wurde, wird die Menge des der zweiten
Hydraulikkammer 45b zugeführten Betriebsöles durch das Servoventil 48 erhöht.
Als Ergebnis, wird der Formenöffnungsvorgang beschleunigt. Der bewegliche
Formenträger 1 erreicht die Geschwindigkeit des ersten Hochgeschwindigkeits
formenöffnungsmodus 1 (Fig. 4).
Sobald der bewegliche Formenträger 1 eine erste Bremsbeginnstellung P1'
erreicht, wird er abgebremst. Der bewegliche Formenträger 1 erreicht nach
einem Bremsweg Xmo eine Stoppstellung H.
Der Bremsweg Xmo ab der ersten Bremsbeginnstellung P1' wird gemäß der
folgenden Gleichung (5) berechnet:
Xmo = Vf/2 × T (5)
Xmo = Vf/2 × T (5)
wobei
Vf die augenblickliche Geschwindigkeit des beweglichen Formenträgers im Hochgeschwindigkeitsformenöffnugnsmodus 1;
Xmo der Bremsweg welcher der bewegliche Formenträger überbrückt, bis der bewegliche Formenträger, welcher sich mit einer Geschwindigkeit Vf bewegt, bei H gestoppt wird und
T die Zeit ist, welche benötigt wird, für das Überbrücken des Bremsweges Xmo durch den beweglichen Formenträger.
Vf die augenblickliche Geschwindigkeit des beweglichen Formenträgers im Hochgeschwindigkeitsformenöffnugnsmodus 1;
Xmo der Bremsweg welcher der bewegliche Formenträger überbrückt, bis der bewegliche Formenträger, welcher sich mit einer Geschwindigkeit Vf bewegt, bei H gestoppt wird und
T die Zeit ist, welche benötigt wird, für das Überbrücken des Bremsweges Xmo durch den beweglichen Formenträger.
Das Bremsen des beweglichen Formenträgers wird ausgelöst, wenn der be
wegliche Formenträger einen Punkt P1' erreicht, welcher um die Distanz Xmo vor
der Stopposition H in Formöffnungsrichtung liegt.
Die erste Bremsbeginnstellung P1' wird aus der aktuellen Geschwindigkeit Vf
bestimmt. Der bewegliche Formenträger 1 wird an einer vorherbestimmten
Stellung bei H positiv gestoppt.
Auch bei diesem Stoppvorgang des beweglichen Formenträgers kann eine
lineare Bremskurve F oder eine S-förmige Bremskurve G zum Bremsen des
beweglichen Formenträgers 41 angewendet werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist es beim Öffnen und Schließen der Metallformen
2 und 3 möglich, die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vf, Vf' des bewegli
chen Formenträgers zu ändern, so dass sie einen vorherbestimmten Wert ent
spricht. Sobald der bewegliche Formenträger bei einer gewählten Geschwindig
keit eine vorherbestimmte Stellung P1' oder P2' erreicht wird er auf einem be
rechneten Bremsweg Xmo an einer vorherbestimmten Stellung H gestoppt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass bei einem Hochgeschwindigkeitsschließ
vorgang die Metallformen und die Führungsstifte und anderes während des
Formenklemmvorganges beschädigt werden. Es wird vermieden, dass die
Bremsbeginnstellung zufällig bestimmt wird. Die Produktivität wird erhöht.
Beim Formenöffnungsvorgang wird die bewegliche Metallform 3 in einer voher
bestimmten Stellung H mit hoher Genauigkeit gestoppt.
Die Maschine kann zum Herausnehmen des gegossenen Materiales aus der
Metallform genau positioniert werden. Das Einstellen der Maschine lässt sich
leicht durchführen. Es wird die Schwierigkeit eleminiert, dass das Gussteil be
schädigt wird, wenn es aus der Form genommen wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf Ihre bevorzugten Ausführungsformen be
schrieben wurde, wird angemerkt, dass die Erfindung nicht darauf oder dadurch
begrenzt ist. Das bedeutet, sie kann geändert oder modifiziert werden bezüglich
der Art der verwendeten Spritzgussmaschine oder der Art des darin verwendeten
beweglichen Bauteiles.
Zum Beispiel kann in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Antriebs
einrichtung zum Antreiben der Injektionsschraube 8 oder des beweglichen For
menträgers 41 ein Hydraulikzylinder 9 sein. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf
oder dadurch begrenzt. Das heißt, das technische Konzept der Erfindung kann
auf eine Spritzgußmaschine angewendet werden, in welcher die Antriebs
einrichtung ein Kugelrollmechanismus oder elektrische Antriebseinrichtungen
sind.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, werden bei dem
Steuerungsverfahren der Erfindung die Bewegungsgeschwindigkeit des be
weglichen Bauteiles und die Zeit, welche benötigt wird zum Veringern der Bewe
gungsgeschwindigkeit auf einen vorherbestimmten Wert dazu verwendet, den
Bremsweg zu bestimmen.
Das Verfahren hat die folgenden Effekte und Vorteile:
Der Bremsvorgang wird ausgelöst, sobald das bewegliche Bauteil die aus der jeweiligen Geschwindigkeit und einer ermittelten Verzögerung berechnete Brems beginnstellung P1, P2, P1', P2' erreicht.
Der Bremsvorgang wird ausgelöst, sobald das bewegliche Bauteil die aus der jeweiligen Geschwindigkeit und einer ermittelten Verzögerung berechnete Brems beginnstellung P1, P2, P1', P2' erreicht.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteiles kann dabei so verrin
gert werden, dass es an einem bestimmten Punkt eine sehr niedrige, vorher
bestimmte Geschwindigkeit Vfo oder Null hat und ein harter Zusammenstoß
zweier Teile vermieden wird.
Gleichzeitig wird gewährleistet, dass das bewegte Teil nach dem Anlegen an das
stationäre Teil mit einer ausreichend großen Kraft anliegt, damit der Spritzgieß
vorgang zuverlässig ausgeführt werden kann.
Da die Bremsbeginnstellung gemäß der Bewegungsgeschwindigkeit des be
weglichen Bauteiles bestimmt wird, wird das letztere positiv abgebremst oder
gestoppt bevor es die Bewegungsgrenzstellung erreicht, unabhängig davon, wie
hoch die Bewegungsgeschwindigkeit ist. Somit ist das Verfahren frei von der
Schwierigkeit, dass die Bremsbeginnstellung falsch gesetzt ist.
Da die Bremszeit und der Bremsweg eindeutig aus der Kapazität der Spritzguss
maschine bestimmt werden, kann die Bremsbeginnstellung mit hoher Genauigkeit
bestimmt werden.
Der Bremsvorgang kann auf den spätesten Zeitpunkt verschoben werden. Der
Gießzyklus kann so mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Wird das
Steuerverfahren der Erfindung auf einen Formöffnungsvorgang angewendet, wird
die Stoppstellung für die bewegliche Metallform mit hoher Genauigkeit erreicht.
Die Öffnungsposition ist exakt bestimmt. Ein Beschädigen des gegossenen
Teiles beim Herausnehmen wird verhindert.
1
Spritzgießmaschine
2
Metallform, stationär
2
a Hohlraum
3
Metallform, beweglich
4
Injektionseinheit
5
Steuereinheit
6
Heizzylinder
6
a Düse
7
Fülltrichter
8
Injektionsschraube
9
Hydraulikzylinder
9
a Injektionsstößel
10
Hydraulikmotor
11
Servoventil
12
Kolben
13
Hydraulikkammer
14
Hydraulikkammer
15
Drucksensor
16
Drucksensor
17
Positionsaufnehmer
18
Kupplungselement
19
Führungsloch
20
Hydraulikquelle (Hydraulikpumpe)
21
Tank/Sammelbehälter
22
zentrale Steuerung
23
Geschwindigkeitsfestlegungsbereich
24
Geschwindigkeitswandlungsbereich
25
Bremsüberwacher
25
a Berechnungsbereich
26
Geschwindigkeitsvergleichsbereich
27
Geschwindigkeitsberechnungsbereich
28
Umschaltbereich
29
Druckfestsetzungsbereich
30
Differenzbereich (Druck)
31
Druckvergleichsbereich
32
Druckberechnungsbereich
33
Umschaltbereich
34
Servoverstärkungsbereich
40
Formenträger, stationär
41
Formenträger, beweglich
42
Positionssensor
43
Formenklemmvorrichtung
44
Formenklemmzylinder
45
Formenklemmzylinder (Kolben/Zylindereinheit)
45
a Hydraulikkammer
45
b Hydraulikkammer
46
Schnellvorschubkolben
46
a Hydraulikkammer
47
Steuerungsventil
48
Servoventil
49
Formenöffnungs- und -schließungsventil
50
Steuereinheit
51
Drucksensor
54
Hydraulikpumpe
55
Betriebsöltank
56
Steuerungsbereich, Druck
57
Steuerungsbereich, Position
58
Geschwindigkeitswandlungsbereich
59
Steuerungsbereich, Geschwindigkeit
60
Schleifenumschaltbereich
61
Verstärkungsbereich
V Geschwindigkeit
Vf Hochgeschwindigkeit
Vf' Hochgeschwindigkeit, reduziert
Vf0 Geschwindigkeit, reduziert (Bereich Xs)
P Druck (allgemein)
P1 Bremsbeginnstellung (Form schließen)
P2 Bremsbeginnstellung (Form schließen)
P1' Bremsbeginnstellung (Form öffnen)
P2' Bremsbeginnstellung (Form öffnen)
Xms Bremsweg (Form schließen)
Xms' Bremsweg (Form schließen)
Xs Anlegeweg
Xmo Bremsweg (Form öffnen)
Xmo' Bremsweg (Form öffnen)
A lineare Verzögerung
B Bereich mit Anlegegeschwindigkeit (Vf0)
C Geschwindigkeitsverlauf, S-förmig
D Klemmdruck
E Bereich mit Abhebegeschwindigkeit (Vf0)
F Bremsverlauf/Bremskurve, linear
G Bremsverlauf/Bremskurve, S-förmig
H Endposition Offenstellung
S Weg
V Geschwindigkeit
Vf Hochgeschwindigkeit
Vf' Hochgeschwindigkeit, reduziert
Vf0 Geschwindigkeit, reduziert (Bereich Xs)
P Druck (allgemein)
P1 Bremsbeginnstellung (Form schließen)
P2 Bremsbeginnstellung (Form schließen)
P1' Bremsbeginnstellung (Form öffnen)
P2' Bremsbeginnstellung (Form öffnen)
Xms Bremsweg (Form schließen)
Xms' Bremsweg (Form schließen)
Xs Anlegeweg
Xmo Bremsweg (Form öffnen)
Xmo' Bremsweg (Form öffnen)
A lineare Verzögerung
B Bereich mit Anlegegeschwindigkeit (Vf0)
C Geschwindigkeitsverlauf, S-förmig
D Klemmdruck
E Bereich mit Abhebegeschwindigkeit (Vf0)
F Bremsverlauf/Bremskurve, linear
G Bremsverlauf/Bremskurve, S-förmig
H Endposition Offenstellung
S Weg
Claims (7)
1. Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer Gießmaschine
(Spritzgießmaschine 1),
wobei die Bewegungsgeschwindigkeit (Vf, Vf') des beweglichen, durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Bauteiles, erfasst wird,
wobei die so erfasste Bewegungsgeschwindigkeit (Vf, Vf') und
eine dazugehörige Bremszeit (T), welche benötigt wird, um das be wegliche Bauteil (9a, 41) derart abzubremsen, dass das bewegliche Bauteil (9a, 41) gestoppt oder annähernd gestoppt (Bremsendgeschwin digkeit Vf0) wird, benutzt werden,
um aus dem dazugehörigen Bremsweg (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') die für das Bauteil (9a; 41) erforderliche Bremsbeginnposition (P1, P1', P2, P2') zu ermitteln und
wobei für das bewegliche Bauteil (9a; 41), sobald es die Bremsbeginnposition (P1, P1', P2, P2') erreicht, ein kontrollierter Bremsvorgang gestartet wird.
wobei die Bewegungsgeschwindigkeit (Vf, Vf') des beweglichen, durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Bauteiles, erfasst wird,
wobei die so erfasste Bewegungsgeschwindigkeit (Vf, Vf') und
eine dazugehörige Bremszeit (T), welche benötigt wird, um das be wegliche Bauteil (9a, 41) derart abzubremsen, dass das bewegliche Bauteil (9a, 41) gestoppt oder annähernd gestoppt (Bremsendgeschwin digkeit Vf0) wird, benutzt werden,
um aus dem dazugehörigen Bremsweg (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') die für das Bauteil (9a; 41) erforderliche Bremsbeginnposition (P1, P1', P2, P2') zu ermitteln und
wobei für das bewegliche Bauteil (9a; 41), sobald es die Bremsbeginnposition (P1, P1', P2, P2') erreicht, ein kontrollierter Bremsvorgang gestartet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor und während des Bremsvorganges die
Bewegungsgeschwindigkeit (Vf, Vf'), der aktuelle Bremsweg (Xms, Xms'; Xmo,
Xmo') und die Bremsbeginnstellung (P1, P1', P2, P2') kontinuierlich und wie
derholt erfasst und die Daten zum Zweck der Steuerung des Bremsvorganges
der Recheneinheit zugeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem der Bremsweg nach den folgenden
Gleichungen (1) und (2) erfasst wird:
X = (Vf × T)/2 (1)
T = Tmin × (Vf - Vf0)/(Vfmax - Vf0) (2)
wobei X der Bremsweg;
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit beim Beginn des gesteuerten Bremsvorganges;
Vf0 die Geschwindigkeit des beweglichen Bauteiles, am Ende des Bremsvorganges;
T die benötigte Zeit zum Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit von Vf nach Vf0;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteiles und
Tmin die minimale Bremszeit ist, die benötigt wird, um die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bremsendgeschwin digkeit Vf0 zu ändern.
X = (Vf × T)/2 (1)
T = Tmin × (Vf - Vf0)/(Vfmax - Vf0) (2)
wobei X der Bremsweg;
Vf die Bewegungsgeschwindigkeit beim Beginn des gesteuerten Bremsvorganges;
Vf0 die Geschwindigkeit des beweglichen Bauteiles, am Ende des Bremsvorganges;
T die benötigte Zeit zum Ändern der Bewegungsgeschwindigkeit von Vf nach Vf0;
Vfmax die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteiles und
Tmin die minimale Bremszeit ist, die benötigt wird, um die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vfmax auf die Bremsendgeschwin digkeit Vf0 zu ändern.
4. Spritzgießmaschine
mit einer Formeneinheit (Metallform 2/3; Formenträger 40/41) zum gesteuer ten Öffnen und Schließen einer mindestens zweiteiligen Metallform (2/3) für die zu gießenden Werkstücke, bestehend
aus je einem stationären und mindestens einem beweglichen, am Ge stell geführten Formenträger, die jeweils einen Teil der Metallform (2/3) tragen, und
aus je einem gesteuerten Antriebssystem (z. B. 9, 12, 11) für den be weglichen Formenträger (41),
mit einer Injektionseinheit (4) für das einzugießende Material, bestehend
aus einem Heizzylinder (6) mit Fülltrichter (7),
aus einer im Heizzylinder (6)
zum Zwecke der Zumessung des gießbaren Materials drehbaren und
zum Zwecke des Eingießens axial verschiebbaren Injektionsspindel (9a) und
aus einem Antriebsystem (9, 12, 11) für die axiale Bewegung der Injek tionsspindel (9a) sowie
mit je einer Steuereinheit (5; 50) für die Antriebssysteme des beweglichen Formenträgers (41) und/oder der axial verschiebbaren Injektionsspindel (9a),
dadurch gekennzeichnet,
dass dem beweglichen Formenträger (41) mindestens in der Schließrichtung und/oder der Injektionsspindel (9a) in axialer Richtung ein Positionsgeber (17; 42) zugeordnet ist,
dass den Positionsgebern (17, 42) je eine Recheneinheit zur Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit des beweglichen Formenträgers (41) und/oder der Injektionsspindel (9a) zugeordnet ist,
dass der Recheneinheit abrufbare Speicher für Bremskapazitäten (aktivierbare Beschleunigungs-/Verzögerungsprogramme) zugeordnet sind,
dass die Recheneinheit
mit Programmen zur Ermittlung der Bremszeit (T), und des Brems weges (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') aus der aktuellen Geschwindigkeit (Vf, Vf') und aus der verfügbaren Bremskapazität sowie
mit Programmen zur Ermittlung der Bremsbeginnposition (P1, P1'; P2, P2') aus dem Bremsweg (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') und aus Daten zur Definition der Anschlagposition ausgestattet ist und
dass Stellmittel (Servoventil 11, 48) für das Aktivieren der Bremskapazitäten in der jeweiligen Bremsbeginnposition (P1, P1'; P2, P2') vorgesehen sind.
mit einer Formeneinheit (Metallform 2/3; Formenträger 40/41) zum gesteuer ten Öffnen und Schließen einer mindestens zweiteiligen Metallform (2/3) für die zu gießenden Werkstücke, bestehend
aus je einem stationären und mindestens einem beweglichen, am Ge stell geführten Formenträger, die jeweils einen Teil der Metallform (2/3) tragen, und
aus je einem gesteuerten Antriebssystem (z. B. 9, 12, 11) für den be weglichen Formenträger (41),
mit einer Injektionseinheit (4) für das einzugießende Material, bestehend
aus einem Heizzylinder (6) mit Fülltrichter (7),
aus einer im Heizzylinder (6)
zum Zwecke der Zumessung des gießbaren Materials drehbaren und
zum Zwecke des Eingießens axial verschiebbaren Injektionsspindel (9a) und
aus einem Antriebsystem (9, 12, 11) für die axiale Bewegung der Injek tionsspindel (9a) sowie
mit je einer Steuereinheit (5; 50) für die Antriebssysteme des beweglichen Formenträgers (41) und/oder der axial verschiebbaren Injektionsspindel (9a),
dadurch gekennzeichnet,
dass dem beweglichen Formenträger (41) mindestens in der Schließrichtung und/oder der Injektionsspindel (9a) in axialer Richtung ein Positionsgeber (17; 42) zugeordnet ist,
dass den Positionsgebern (17, 42) je eine Recheneinheit zur Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit des beweglichen Formenträgers (41) und/oder der Injektionsspindel (9a) zugeordnet ist,
dass der Recheneinheit abrufbare Speicher für Bremskapazitäten (aktivierbare Beschleunigungs-/Verzögerungsprogramme) zugeordnet sind,
dass die Recheneinheit
mit Programmen zur Ermittlung der Bremszeit (T), und des Brems weges (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') aus der aktuellen Geschwindigkeit (Vf, Vf') und aus der verfügbaren Bremskapazität sowie
mit Programmen zur Ermittlung der Bremsbeginnposition (P1, P1'; P2, P2') aus dem Bremsweg (Xms, Xms'; Xmo, Xmo') und aus Daten zur Definition der Anschlagposition ausgestattet ist und
dass Stellmittel (Servoventil 11, 48) für das Aktivieren der Bremskapazitäten in der jeweiligen Bremsbeginnposition (P1, P1'; P2, P2') vorgesehen sind.
5. Spritzgießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebsysteme für die Injektionsschraube (9a) und/oder für den beweglichen Formenträger (41) bestehen
aus je einem Hydraulikzylinder (9; Formenklemmzylinder 45)
aus je einem Kolben (12; Formenklemmzylinderkolben 44), der mit der Injektionsschraube (9a) oder mit dem Formenträger (41) verbunden ist,
aus je einem Positionsgeber (17; 42) und
aus je einem steuerbaren Servoventil(11; 48) in einem Hydraulik kreislauf.
dass die Antriebsysteme für die Injektionsschraube (9a) und/oder für den beweglichen Formenträger (41) bestehen
aus je einem Hydraulikzylinder (9; Formenklemmzylinder 45)
aus je einem Kolben (12; Formenklemmzylinderkolben 44), der mit der Injektionsschraube (9a) oder mit dem Formenträger (41) verbunden ist,
aus je einem Positionsgeber (17; 42) und
aus je einem steuerbaren Servoventil(11; 48) in einem Hydraulik kreislauf.
6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das steuerbare Servoventil (11; 48) mittels Umschalter (33) wahlweise mit
einem Geschwindigkeits-Steuerbereich (23, 24, 25, 26, 27) oder mit
einem Drucksteuerbereich (29, 31, 32) verbindbar ist.
7. Spritzgießmaschine nach Anspruch 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Geschwindigkeits-Steuerbereich mittels Umschalter (28) wahlweise
mit einem Festwertspeicher (23) für die Geschwindigkeit oder mit einem
Berechnungsbereich (25a) für die Geschwindigkeit verbindbar ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6077335A JP2798113B2 (ja) | 1993-08-27 | 1994-04-15 | 成形機における可動部材の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19506795A1 DE19506795A1 (de) | 1995-10-19 |
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Family
ID=13631061
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---|---|---|---|
DE19506795A Expired - Fee Related DE19506795C2 (de) | 1994-04-15 | 1995-02-27 | Verfahren zum Steuern eines beweglichen Bauteiles in einer Gießmaschine |
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---|---|
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DE (1) | DE19506795C2 (de) |
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- 1995-02-21 US US08/393,167 patent/US5585053A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-27 DE DE19506795A patent/DE19506795C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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US5585053A (en) | 1996-12-17 |
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