DE2836692A1

DE2836692A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung der auf austrieben an den teilfugen von spritzgussformen beruhenden beschaedigungsgefahr

Info

Publication number: DE2836692A1
Application number: DE19782836692
Authority: DE
Inventors: Paul E Allen
Original assignee: Logic Devices Inc
Current assignee: Logic Devices Inc
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1978-08-22
Publication date: 1979-03-08
Also published as: US4131596A; CA1116365A; GB2003079B; GB2003079A; JPS5443266A; IT7826929A0

Description

Die Erfindung betrifft die Technik des Kunststoff-Spritzgießens, wobei wenigstens zwei Gußforrateile durch einen hohen Klammer- bzw. Anpreßdruck gegeneinander gepreßt werden, um einen geschlossenen Formhohlraum zu umgrenzen. Dann wird in die Form Kunststoffmaterial unter Druck eingespritzt, und dieser Druck übt eine Kraft aus, die die Teile der Gußform entgegen der hohen Klammer-Anpreßdruckkraft, die die Teile der Gußform geschlossen hält, zu öffnen sucht. Im allgemeinen reicht diese Kunststoff-Einspritzkraft aus, um zu bewirken, daß sich die Teile der Gußform zumindest geringfügig voneinander trennen, wobei diese Trennung zu einem Zeitpunkt auftritt, in dem das Kunststoffmaterial immer noch fließfähig ist. Wenn die Trennung genügend groß wird, fließen Teile des Kunststoffmaterials in die geöffneten Teil- bzw. Trennfugen der Teile der Gußform ein, die den Formhohlraum umgeben. Diese Kunststoffteile werden im allgemeinen als "Austrieb" bezeichnet und sind am fertiggestellten Endprodukt im allgemeinen unerwünscht.

Bei den bisher bekannten Spritzgießtechniken wird die hohe Klammer-Anpreßdruck-Kraft während des ersten Stadiums des Kunststoffmaterial-Einspritzens aufrechterhalten, wobei in diesem Stadium der Formhohlraum im wesentlichen mit dem Kunststoffmaterial gefüllt wird, aber auch während des nachfolgenden Auffüllvorganges, bei dem alle die Hohlräume im Formhohlraum gefüllt werden, die zurückbleiben, wenn das Kunststoffmaterial schrumpft und aushärtet. Wenn die Teilfugen bzw. Trennlinien genügend weit voneinander getrennt sind, dann fließt das Kunststoffmaterial in diese Fugen, und es ist gerade dieser Teil des Kunststoffmaterials, der als erster aushärtet. Wenn der Rest des Kunststoffmaterials abkühlt, erhärtet und schrumpft, dann nimmt die Kraft des eingespritzten Kunststoffmaterials, die die Teile

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der Gußform zu öffnen sucht, ab. Da jedoch die hohe Klammer-Anpreßdruck-Kraft immer noch wirksam ist und ihr nicht langer die öffnende Kraft der Kunststoffeinspritzung entgegenwirkt, wird somit eine größere Kraft ausgeübt, die die voneinander getrennten Teile der Gußform zu schließen sucht.

Wenn die Teile der Gußform mit zunehmender Kraft gegeneinander gepreßt werden und ein Austrieb in den Trennfugen vorhanden ist, dann wirkt die gesamte Schließkraft auf den Austrieb und somit auf die Teilfugen ein, da der Austrieb verhindert, daß sich die Teile der Gußform vollständig schließen. Wenn solche Vorgänge wiederholt werden, verlieren die Trennfugen bzw. die Trennränder ihre scharfe Form, wodurch es möglich wird, daß größere Austriebe auftreten, die ihrerseits die Kanten der Trennfugen weiter verschlechtern. Auf diese Weise wird die Form dann ungeeignet, zufriedenstellende Teile herzustellen, da die Austriebe in zu starkem Maße störend werden.

Weiterhin ist es bei aim Stand der Technik gehörenden Einspritzsystemen bekannt, den Übergang von dem Einspritzvorgang der ersten Stufe zu dem Einspritzvorgang der zweiten Stufe, der mit geringerem Druck und für ein geringeres Volumen stattfindet, dadurch zu steuern, daß der Druck des Kunststoffmaterials im Fοrmhοhlraum unter Verwendung von Druck-Meßwertgebern erfaßt wird, die mit dem Formhohlraum in Verbindung stehen. Zwar sind solche Vorrichtungen verwendungsfähig, doch sind sie ziemlich teuer, da jede Form einen oder mehrere solcher Meßwertgeber erfordert und eine gewisse Geschicklichkeit benötigt wird, um die Stellen in der Form auszuwählen, an denen die Meßwertgeber angebracht werden sollen, um sicherzustellen, daß eine genaue Messung des durch das Kunststoffmaterial ausgeübten Drucks stattfindet.

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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Lieferung von Signalen zu schaffen, die kennzeichnend für momentan auftretende Zustände sind, die bei Einspritz-Arbeitszyklen auftreten, und die verwendet werden können, um nachfolgende Arbeitsschritte in dem Arbeitszyklus zu steuern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das oben angegebene Ziel zu erreichen und die Signale dazu zu verwenden, die auf dem Auftreten von Austrieben beruhende Verschlechterung von Teilen der Gußform zu verringern, wenn Bedingungen auftreten, die eine solche Möglichkeit bewirken können, und es gleichzeitig zu ermöglichen, daß der Kunststoff-FormzyklusJn normaler Weise fortgesetzt wird, wenn keine Wahrscheinlichkeit besteht, daß eine auf Austrieben beruhende Verschlechterung auftritt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren zur Lieferung eines Signals dadurch zu schaffen, daß das Ausmaß der Trennung der Teile der Gußform gemessen bzw. erfaßt wird, und bei dem dieses Signal dazu verwendet wird, um die Änderung der Einspritzgeschwindigkeit des Kunststoffmaterials in den Pormhohlraum zu steuern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die oben angegebenen Ziele mit einem System zu erreichen, das ohne weiteres bei bereits vorhandenen Kunststoff-Spritzgußmaschinen verwendet werden kann, das kostengünstig hergestellt werden kann und das auf einfache Weise an die Form- bzw. Gießverfahren verschiedener Gegenstände mit Hilfe von verschiedenen Formen angepaßt werden kann.

Zur Erlangung dieser Ziele ist erfindungsgemäß eine typische Formmaschine vorgesehen, die eine Tragplatte

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für einen feststehenden Teil der Gußform und eine Tragplatte für einen beweglichen Teil der Gußform besitzt, wobei auf jede dieser Platten ein Teil der Gußform montiert ist. Die bewegliche Platte ist so gelagert, daß sie eine Bewegung auf die stationäre Platte hin zum Schließen der Teile der Gußform und eine Bewegung von der feststehenden Platte weg zum Öffnen der Teile der Gußform ausführen kann. Die Plattenbewegung wird dadurch erzeugt, daß der Fluiddruck für einen hydraulischen Kolben gesteuert wird.

Die Erfindung erfordert die Messung des Ausmaßes der Trennung der beiden Teile der Gußform, das während des Spritzgußzyklus' auftritt. Da die beiden Teile der Gußform hydraulisch gegeneinander gepreßt werden, und da das Einspritzen des Kunststoffmaterials eine Kraft erzeugt, die die Teile der Gußform zu öffnen sucht, besitzt das erfindungsgemäße System einen Positionssensor, der so montiert ist, daß er das Ausmaß der Trennung mißt. Es hat sich gezeigt, daß ausgehend von dem Ausmaß der Trennung der Teile der Gußform während des Kunststoffmaterial-Einspritzschrittes Torhergesagt werden kann, ob ein Austrieb auftritt, der eine Beschädigung der Teile der Gußform verursachen kann* Wenn das vom Positionssensor gelieferte Signal anzeigt, daß eine Trennung mit einem Ausmaß auftritt, das nicht ausreicht, um einen Austrieb zu verursachen, läßt man den Formungszyklus in der üblichen Weise ablaufen. Wird jedoch die Trennung groß genug, um einen Austrieb zu verursachen, so wird das Signal verwendet, um den Fluiddruck für den Hydraulikkolben zu verringern, so daß die Anpreßkraft verringert wird, wodurch weiterhin die Kraft verringert wird₅ die auf den ausgehärteten Austrieb zwischen den Trennlinien bzw. Trennfugen ausgeübt wird. Der Zyklus läuft dann weiter ab,

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wobei die Teile der Gußform nur noch mit einer geringeren Anpreßkraft zusammengehalten werden, die nicht mehr ausreicht, um eine Verschlechterung bzw. Beschädigung der Trennlinien bzw. Trennfugen der Teile der Gußform, durch den ausgehärteten Austrieb zu verursachen.

Zusätzlich zur Verringerung einer möglichen Beschädigung durch das Auftreten von Austrieben hat sich gezeigt, daß das Ausmaß der Trennung direkt mit dem Druck des Kunststoffmaterials im Prrmhohlraum korreliert ist. Somit kann das das Ausmaß der Trennung anzeigende Signal anstelle der nach dem bisherigen Stand der Technik von Druck-Meßwertgebern erzeugten Signale verwendet werden, um das Strömen des Kunststoffmaterials zu steuern; dies kann zusätzlich oder unabhängig von der Verwendung des Trenn-Signals zur Verminderung der durch Austriebe entstehenden Beschädigungen geschehen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 in schematischer Weise eine Kunststoff-

Pormmaschine, bei der die Erfindung An- · wendung findet,

Pig. 2 eine schematische Darstellung des relativen Kolbendrucks und des Ausmaßes der Trennung,

Pig» 3 ein Blockdiagramm eines SteuerSchemas, das die Erfindung zur Verminderung der durch Austriebe entstehenden Beschädigungen verwendet,

Pig. 4- ein Blockdiagramm eines Steuerschemas, das verwendet werden kann, um ein Signal

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zur Steuerung der Änderung in der Einspritzrate des Kunststoffmaterials zu liefern und

Pig. 5 eine andere Ausführungsform des Systems nach Pig. 4·

In der Zeichnung ist eine Kunststoff-Einspritzgießmaschine allgemein mit dem Bezugszeichen 10 "bezeichnet und umfaßt eine Basis 11, die an einem Ende eine vertikale Strebe 12 und am anderen Ende eine stationäre Formteil- Tragplatte 13 umfaßt. YerMndungsstangen 14 halten die vertikale Strebe 12 und die Platte 13 voneinander beabstandet und dienen auch dazu, eine bewegliche Formteil-Tragplatte 15 zu tragen. Die eine Hälfte 16 einer Gießform ist auf der stationären Platte 13 befestigt, während die zu ihr passende andere Hälfte 17 auf der beweglichen Platte 15 so montiert ist, daß sie mit der ersten Hälfi. ausgerichtet ist.

Die bewegliche Tragplatte 15 und somit der Teil der Gußform 17 sind mit einem hydraulischen Zylinder 18 verbunden, der auch mit der vertikalen Strebe 12 verbunden ist und dazu dient, den Teil der Gußform 17 zwischen einer offenen Stellung, die durch ausgezogene Linien wiedergegeben ist, und einer geschlossenen Stellung, die durch die gestrichelten Linien 19 angedeutet ist, hin- und herzubewegen. Wie dargestellt, ist ein allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichneter Fluid-Steuerblock vorgesehen, der dazu dient, an den hydraulischen Kolben 18 ein Hydraulikfluid zu liefern und hierdurch sowohl die Bewegung als auch die Kraft zu steuern, die der Kolben ausübt.

V/ie schematisch dargestellt, führt eine Rohrleitung 21

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zum stationären Teil der Gußform 16, durch die, wie dies durch die Kunststoffmaterial-Einspritzvorrichtung 22 angezeigt ist, in einen durch die beiden geschlossenen Teile der Gußform gebildeten Formhohlraum (nicht dargestellt J/eingespritzt werden kann, wobei die Geschwindigkeit und der Druck der Kunststoffmaterialeinspritzung durch eine Steuervorrichtung 23 für die Einspritzgeschwindigkeit bzw. die pro Zeiteinheit eingespritzte Menge reguliert wird.

Um die erfindungsgemäßen Ziele zu erreichen, umfaßt die oben beschriebene und insoweit typische Kunststoff-Spritzgießmaschine zusätzlich einen Positionssensor und eine Betätigungsvorrichtung 25. Der Positionssensor liefert ein kontinuierliches Signal, das den Abstand zwischen ihm und der Betätigungsvorrichtung 25 wiedergibt. Somit kann also der Sensor 24 an dem einen Teil der Gußform und die Betätigungsvorrichtung 25 am anderen Teil der Gußform montiert werden. Vorzugsweise sind sie jedoch an der Maschine 10 befestigt, wobei der Sensor 24 an der feststehenden Tragplatte 13 befestigt ist und die Betätigungsvorrichtung 25 von der beweglichen Platte 15 mitgenommen wird. Auf diese Weise können die Teile der Gußform ausgetauscht werden, ohne daß Sensor und Betätigungsvorrichtung ausgetauscht bzw. geändert werden.

Die oben beschriebene Spritzgußmaschine durchläuft typischerweise folgenden Zyklus: Wenn die .Teile der Gußform offen sind und der Gießzyklus eingeleitet werden soll, legt die Pluidsteuerung 20 an den Hydraulikkolben 18 einen niederen Formschließdruck an, der eine Bewegung des Gußformteils ~ 17 in Richtung des Gußformteils 16 bis in die beinahe geschlossene, durch die gestrichelte Linie 19 wiedergegebene Stellung

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bewirkt. Wird diese Position erreicht, ohne daß ein Hindernis bzw. eine Behinderung auftritt, dann legt die Fluidsteuerung an den Kolben 18 ein Fluid an, das unter hohem Druck steht, der im allgemeinen als hoher Klammer- bzw. Anpreßdruck bezeichnet wird, um eine große Kraft zu liefern, die die Teile der Gußform gegeneinander preßt und im allgemeinen zu einer geringfügigen zusätzlichen Schließbewegung aus der mit dem niederen Formschließdruck erreichten Position heraus führt. Der hohe Anpreßdruck wird aufrechterhalten, während die Geschwindigkeits- bzw. Mengensteuerung das Einspritzen von Kunststoffmaterial durch die Vorrichtung 22 in den zwischen den geschlossenen Teilen der Gußform gebildeten Formhohlraum steuert.

Nachdem die gewünschte Materialmenge in den Formhohlraum mit einer Geschwindigkeit und einem Druck eingespritzt worden ist, die durch die Geschwindigkeitssteuerung vorgegeben sind und ausreichen, um eine zufriedenstellende Füllung des Hohlraums zu bewirken, wird der hohe Anpreßdruck dadurch auf einen als niedriger Anpreßdruck bezeichneten Druck verringert, daß die Fluidsteuerung zu einem geringeren Druck für das Hydraulik- fluid übergeht. Der niedere Anpreßdruck wird während des Aushärtens des Kunststoffmaterials im Hohlraum aufrechterhalten, und hierauf legt die Fluidsteuerung 20 einen Fluiddruck an den Kolben 18 an, der eine entgegengesetzte Öffnungsbewegung der Teile der Gußform bewirkt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei den bisher bekannten Spritzgießmaschinen der hohe Anpreßdruck nahezu immer kontinuierlich aufrechterhalten wird, während das Kunststoff material in den Formhohlraum eingespritzt wird.

In Figo 3 ist ein Blockdiagramm von ausgewählten Teilen einer typischen Spritzgußmaschine dargestellt, die eine

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erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Darstellungsgemäß ist die Fluidsteuerung 20 mit dem Kolben 18 verbunden. Ein Block 26, der mit einem Zyklus-Startblock verbunden ist, veranlaßt die Fluidsteuerung 20, den niederen Formschließdruck an den Kolben 18 anzulegen, was zur Folge hat, daß sich der Gußformteil 17 auf den Gußformteil 16 zu bewegt, und, wenn keine Behinderung festgestellt wird, liefert ein die mit dem niederen Formschließdruck erreichte Schließstellung abtastender Sensor 28 ein Signal, das anzeigt, daß der Gußformteil 17 die mit dem niederen Schließdruck erreichbare Schließstellung erreicht hat. In Fig. 2 ist ein Diagramm wiedergegeben, in dem der Kolbendruck gegen den in Zoll gemessenen Abstand bzw. die in Zoll gemessene Trennung aufgetragen ist, und der Punkt A wird verwendet, um den typischen Abstand bzw. die typische Trennung der beiden Teile der Gußform anzuzeigen, die noch vorhanden ist, wenn die mit dem niederen Formschließdruck erreichbare Schließstellung erreicht worden ist. Nach dem Erreichen des Punktes A veranlaßt das System, daß ein Schalter 29 für den hohen Anpreßdruck betätigt wird, wodurch von der Fluidsteuerung der hohe Anpreßdruck an den Kolben 18 angelegt wird. Der hohe Anpreßdruck bewirkt, daß sich die Teile der Gußform schließen und eine Null-Position einnehmen, wie dies durch den Punkt B in Fig. 2 wiedergegeben ist. Der hohe Anpreßdruck wird aufrechterhalten, und es wird durch die Vorrichtung 22 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitssteuerung 23 Kunststoffmaterial eingespritzt, was eine Trennung der Teile der Gußform zur Folge hat, so daß beispielsweise der Punkt C erreicht wird, in dem die Form geringfügig geöffnet ist, obwohl der hohe Anpreßdruck aufrechterhalten wird.

Der Zyklus setzt sich dann mit dem Abkühlen des Kunststoffmaterials fort, wobei dieses schrumpft, und es

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wird erneut oder kontinuierlich Kunststoffmaterial eingespritzt, was mit einer anderen Rate bzw. Geschwindigkeit und einem anderen Druck als das vorausgehende Einspritzen von Kunststoffmaterial geschehen kann, und die Teile der Gußform nähern sich aneinander an, wie dies durch den Punkt D in Fig. 2 gekennzeichnet ist. Nach der Vervollständigung des Einspritzens von Kunststoffmaterial bewirkt eine mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnete Zyklussteuerung, daß ein Schalter 31 für einen niederen Anpreßdruck betätigt wird, der an den Kolben Hydraulikfluid mit einem niedrigeren Druck anlegt, und schaltet gleichzeitig den Schalter 29 für den hohen Anpreßdruck ab. Der Schalter für den niederen Anpreßdruck wird solange in der Einschaltposition gehalten, bis eine ausreichende Kühlung stattgefunden hat, und zu diesem Zeitpunkt veranlaßt die Zyklussteuerung den Teil der Gußform 17» in die offene Stellung zurückzukehren, wobei das Kunststoffteil ausgestoßen wird.

Der eben beschriebene Zyklus läuft normalerweise bei einem Spritzgußverfahren ab; gemäß der Erfindung liefert jedoch der Positionssensor 24 ein Signal, wenn sich die Teile'der Gußform ausgehend vom Punkt B bis zu einem Punkt C voneinander entfernt haben, der jenseits eines TrennabStandes liegt, der in Fig. 2 durch das Bezugszeichen K gekennzeichnet ist. Wenn ein solches Ereignis auftritt, wie es durch den Punkt C in Fig. 2 gekennzeichnet ist, dann bewirkt das System, daß automatisch der niedere Anpreßdruck angelegt wird, und beim weiteren Ablauf des Zyklus veranlaßt dieser niedere Anpreßdruck, daß die Teile der Gußform beispielsweise zum Punkt D¹ zurückkehren. Der Zyklus läuft dann weiter wie oben beschrieben ab, d.h. die Zyklussteuerung 30 beendet schließlich den niederen Anpreßdruck und ermöglicht ein Öffnen der Form.

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Gemäß Pig. 3 umfaßt eine Ausführungsform einer Anordnung zur Feststellung der Tatsache, daß der Wert K überschritten worden ist, den Positionssensor 24, der ein digitaler linearer Kodierer sein kann, der in der Lage ist, einen Abstand wenigstens in Schritten von 1/1000 inch zu messen und einen Impuls für jeden solchen Schritt abzugeben, wobei sein Impulsausgang mit dem Vorwärts-Zähleingang eines Zählers 32 verbunden ist, dessen Zählwert auf der Leitung 33 einem Zählwert-Komparator 34 zugeführt wird. Der Wert von K, der in digitalen Schritteinheiten des Positionssensors ausgedrückt ist, wird dem Komparator von einem Block 35 her zugeführt, und wenn der Wert des Zählers den Wert von K übersteigt, wird ein Signal auf einer Leitung 36 dem Abschaltanschluß des Schalters 29 für den hohen Anpreßdruck und einem Einschaltanschluß des Schalters 31 für den niederen Anpreßdruck zugeführt. Demgemäß wird in dem Augenblick, in dem der Wert von K überschritten wird, von dem System ein Signal geliefert.

In vielen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Verzögerung vorzusehen, wie sie durch den Block 37 in der Leitung 36 gekennzeichnet ist, damit sogar dann_? wenn die K-Trennung überschritten wird, der Punkt C¹ erreicht werden kann, so daß der hohe Anpreßdruck während des größten Teils der-Zeit aufrechterhalten wird, während derer das Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt wird. Jedoch sollte die Verzögerung 37 den Übergang van hohen Anpreßdruck zum niederen Anpreßdruck bewirken, bevor der hohe Anpreßdruck ein Schließen der Teile der Gußform bis zu einer Position erzwungen hat, in der der erhärtete Austrieb anfangen würde, durch die Trennlinien bzw« Trennfugen der Teile der Gußform zerdrückt zu werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Wert von K durch

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den Block 35 eingestellt werden kann, so daß das System für jede Kombination von Teilen der Gußform und/oder Spritzgußmaschinen und/oder Kunststoffmaterial auf einen ganz speziellen Trenn- bzw. Abstandswert eingestellt werden kann. Ein Verfahren zur Festlegung des Wertes von K besteht darin, einen Zyklus mit einem sehr niederen Wert von K ablaufen zu lassen und dann den Wert von K bei jedem nachfolgenden Zyklus zu erhöhen, bis sich kleine Auetriebe zu bilden beginnen. K kann einen Wert von O,C85 mm bis 0,254 mm (0,003 bis 0,010 inch) besitzen, wobei es im allgemeinen wünschenswert ist, den Wert von K so groß wie möglich einzustellen, damit möglichst viele Zyklen in normaler Weise ablaufen können. Jedesmal, wenn der Wert von K überschritten wird, wird üblicherweise ein nichtzufriedenstellendes Teil erzeugt.

Um den Punkt B zu bestimmen, von dem aus die Trennung bzw. der Abstand der Teile der Gußform gemessen wird, itfobei der Punkt B repräsentativ für die größte Annäherung der Teile der Gußform ist, besitzt der Zähler 32 einen Rückstellanschluß, der über ein Invertergatter 37 an das Signal angeschlossen ist, das von dem Block 26 zur Erfassung der mit niederem Schließdruck erreichbaren Schließstellung erzeugt v/ird. Somit wird der Zähler auf Full zurückgesetzt gehalten, außer wenn die mit niederem Schließdruck erreichbare Schließstellung erreicht v/orden ist= Der Sensor 24 ist so geschaltet, daß er nur dann digitale Ausgangsimpulse liefert, wenn das Betätigungsorgan 25 sich in einer Trennrichtung, d.h. vom Positionssensor weg bewegt« Es sei auch darauf hingewiesen, daß eine andere, einstellbare Verzögerungsvorrichtung 38 zwischen den Freigabe- bzxtf. Vorwählanschluß des Zählers und den die mit niederem Schließdruck erreichbare Schließstellung erfassenden Block 28 ge-

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schaltet ist, damit der Zählwert des Zählers erst nach einer wählbaren Zeitdauer nach dem Anlegen des hohen Schließdrucks geändert werden kann. Diese Zeitdauer wird so ausgewählt, daß der hohe Schließdruck genügend lange angelegt worden ist, daß jedoch noch nicht genügend Kunststoffmaterial eingespritzt worden ist, um eine Kraft auszuüben, die die Teile der Gußform voneinander trennen könnte.

Beim Ablauf eines Zyklus¹ w.rd der Startschalter 27 betätigt und wird dann, wenn die mit niederem Schließdruck erreichbare Position erreicht ist, das den Zähler auf Mull zurücksetzende Signal beseitigt, worauf der hohe Anpreßdruck angelegt und die Verzögerung 38 eingeleitet wird. Das Kunststoffmaterial wird eingespritzt, die Verzögerungszeit 38 läuft ab, die Teile der Gußform bewegen sich voneinander weg und der Zähler beginnt, das Ausmaß der Trennung zu zählen. Wenn der Wert von K überschritten wird, wird der Druck auf den niederen Anpreßdruck abgesenkt; wird er nicht überschritten, so fährt das System mit seinem normalen Zyklus fort, wobei die Sicherheit besteht, daß kein Austrieb erzeugt wird, der die Trennfugen der Teile der Gußform beschädigen könnte.

Die Geschwindigkeits- bzw. Einspritzraten-Steuerung 23 und die Einspritzvorrichtung 22 können irgendeine der vielen kommerziell erhältlichen Vorrichtungen sein, wie sie beispielsweise von Barber-Coleman, Rockford, Illinois, unter der Typenbezeichnung Spritzgießverfahren-Steuerung Modell 910 vertrieben werden. Diese Steuervorrichtungen spritzen zunächst Kunststoffmaterial mit einem sehr großen Volumen und niederem Druck ein, um schnell den lOrmhohlraum im wesentlichen zu füllen, wobei nur ein geringer Hohlraumdruck und somit nur eine geringe die

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Teile der Gußform öffnende Kraft erzeugt werden. Als nächstes wird in diesem Verfahren ein Auffüllschritt durchgeführt, bei dem ein kleines Volumen von Kunststoff material mit sehr hohem Druck eingespritzt wird, der dann zu einer hohen die Teile der Gußform öffnenden Kraft führt. Die Verzögerungsvorrichtung 38 kann so eingestellt werden, daß sie zu einem Zeitpunkt während des Auffüllbetriebes arbeitet, damit die Trennung bzw. der Abstand gemessen wird, der während des Form-Auf füllvorgangs auftritt, und somit ist es gemäß der Erfindung nicht erforderlich, ausgehend von der am stärksten geschlossenen Stellung der Teile der Gußform zu messen, solang eine Basis- bzw. Grundstellung für viele Formzyklen konstant bleibt. Weiterhin kann die Verzögerungsvorrichtung 37 so eingestellt werden, daß sie nach dem Form-Auffüll-Arbeitsschritt arbeitet bzw. wirksam wird, damit die hohe Schließkraft zumindest während des Aut^üll-Arbeitsschrittes ausgeübt und dennoch ein Übergang zu dem niederen Schließdruck nach dem Auffüllvorgang jedoch vor einem Zeitpunkt durchgeführt wird, in dem die Trennung bzw. der Abstand zwischen den Teilen der Gußform so verringert wird, daß eine Kompression des Austriebs verursacht wird.

Die oben aufgeführte Einspritzgeschwindigkeitssteuerung 23 und Einspritzvorrichtung 24 verwenden im allgemeinen einen Druck-Meßwertgeber, um ein Signal zu erzeugen, das den Druck des Kunststoffmaterials im Formhohlraum anzeigt. Eine solche Vorrichtung wurde bisher üblicherweise in der Rohrleitung für das Kunststoffmaterial oder im Eingußkanal oder an einer anderen Stelle so angeordnet, daß sie durch einen Injektor oder einen Blindstift in wenigstens einem der Formhohlräume betätigt wurde. Der Druck-Meßwertgeber erzeugt im allgemeinen ein vom Druck abhängendes Analogsignal und

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üblicherweise wird ein ausgewählter Wert dieses Signals verwendet, um den Übergang der Einspritzvorrichtung 22 von ihrem primären Fülldruck zu ihrem nachfolgenden Auffüll-Druck zu steuern.

Anstelle der Verwendung eines solchen Druck-Meßwertgebers kann die Einspritzgeschwindigkeitssteuerung 23 ein Signal für den Druck des Kunststoffmaterials im iOrmhohlraum vom Zähler 32 erhalten, der mit dem Positionssensor 24 verbunden ist. Hierzu ist, wie in Hg. 4 dargestellt, der Anschluß η für den momentanen Zählwert des Zählers 32 mit einem Komparator 34 verbunden, der zusätzlich von einem Block 35 einen wählbaren Wert für L empfängt. Wenn der Wert von N größer wird als der von L, so wird auf der leitung 36, die zur Mengen- bzw» Geschwindigkeitssteuerung 23 führt, ein Binärsignal erzeugt. Wenn andererseits die Mengen- bzw. Einspritzgeschwindigkeit-Steuerung 23 ein analoges Spanimngssignal erfordert, kann die in Pig. 5 dargestellte Schaltung verwendet werden, gemäß derer ein Digital/Analog-Wand-ler 37 das Zählsignal des Zählers 32 auf der Leitung 33 empfängt und dieses Signal in eine analoge Spannung umsetzt. Die Mengen- bzw. Einspritzgeschiiandigkelt-Steuerung kann ein solches Signal in derselben Weise verwenden, wie das analoge Spannungssignal eines Druck-Meßwertgebers. Von dem Ausdruck "Änderung der Rate bzw. Geschwindigkeit des Einspritzens von Kunststoffmaterial", wie er oben verwendet wurde, werden die Möglichkeiten^ daß die Menge des KunststoffStroms und/oder der Druck des Kunststoffmaterials geändert x-zerden»

Eine Form eines Positionssensors 24 _s der verwendet werden kann, %vird von Dynamics Research Corp», Wilmington, Mass., unter der Bezeichnung Linear-Meßwertgeber LMT5ÖO mit einem Zähler/Komparator, der eine digitale Ausgabe besitzt und die Bezeichnung DCR1OO/5OO trägt, geliefert.

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Es sei darauf hingewiesen, daß auch andere Arten von Geschwindigkeits- bzw. Mengensteuerungsvorrichtungen und Einspritzvorrichtungen zusammen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können, so z.B. das adaptive "shot control system¹' Modell 308-2 von Hunkar Laboratories, Inc., Cincinnati, Ohio 4524-4, auf das auch in der US-PS 3 767 399 Bezug genommen wird oder eine Injektions-Kolben-Steuervorrichtung, wie sie von Moog, Inc., Eist Aurora, New York 14052, geliefert wird.

Ein Typ einer Spritzgußmaschine, die verschiedene Anpreßdrücke und eine Zyklussteuerung aufweist, wird von HPM Corp., Mount Gilead, Ohio, unter den Modellbezeichnungen Mark I und Mark ISS geliefert»

Die Erfindung schafft also ein System und ein Verfahren zum messenden Erfassen von Zuständen, die während eines Spritzgußzyklus' kurzfristig auftreten. Das Signal wird dadurch erhalten, daß man das Ausmaß der Trennung bzw. des Abstandes der Teile der Gußform mißt, während Kunststoff material in den Hohlraum eingespritzt wird. Das Signal kann dazu verv/endet werden, um die Möglichkeit ■ von Austriebs-Beschädigungen an den Teilen der Gußform dadurch zu verringern, daß man verhindert, daß der hohe Anpreßdruck auf den erhärteten Austrieb an den Trennlinien bzw. Trennfugen zwischen den Teilen der Gußform ausgeübt wird. Weiterhin kann entweder unabhängig oder in Verbindung mit dem Formteil-BeSchädigungssignal dieses oder ein hierzu äquivalentes Signal als Maß für den Druck des Kunststoffmaterials im Formhohlraum verwendet und dazu benutzt werden, um die Strömungsgeschwindigkeit bzv/. die Strömungsrate des Kunststoffmaterials in den Formhohlraum zu steuern. Somit schafft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines

Signals, das ein Maß für das Ausmaß der Trennung bzw. des Abstandes der Einspritzformteile während des Einspritzens von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum bildet, und verwendet dieses Signal zur Verringerung der Möglichkeit des Auftretens einer Austriebsbeschädigung an den Teilen der Gußform dadurch, daß der Druck, der die Gußformteile gegeneinander preßt, verringert wird, wenn der Abstand bzw. die Trennung der Teile der Gußform einen Wert übersteigt, von dem bekannt ist, daß er zu einen Austrieb führt, und/oder verwendet dieses Signal weiterhin dazu, um die Einspritzrate des Kunststoffmaterial zu verändern.

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Claims

Patentansprüche

il.J Verfahren zur Verringerung der auf Austrieben an den Teilbzw. Trennfugen von Spritzgußformen beruhenden Beschädigungsgefahr, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die kritische Größe der Trennung bzw. des Abstandes der Teile der Gußform bestimmt wird, die zum Auftreten eines schädlichen Austriebs führen würde, daß die Teile der Gußform geschlossen werden, daß Kunststoffmaterial unter Druck in die Spritzgußform eingespritzt wird und daß immer dann die hohe auf die Teile der Gußform einwirkende Schließkraft verrringert wird, wenn die kritische Größe überschritten worden ist.

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_ 2 —
2. Kunststoff-Spritzguß-Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals während eines Kunststoff-Spritzgieß-Zyklus' zur Verwendung bei der Durchführung der Zyklussteuerung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kunststoff-Spritzguß-Maschine eine Vorrichtung zur Befestigung von zwei Teilen einer Spritzgußform für eine Hin- und Herbewegung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Li t-ellung besitzt, daß eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer auf die Teile der Spritzgußform in der geschlossenen Stellung der Gußform einwirkenden Schließkraft vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung zum Einspritzen von unter Druck stehendem Kunststoffmaterial in den von den geschlossenen Teilen der Spritzgußform gebildeten Hohlraum vorgesehen ist, wobei dieses Einspritzen eine Kraft erzeugt, die die Teile der Spritzgußform voneinander zu trennen sucht, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, das Ausmaß der durch das Einspritzen des Kunststoffmaterials bewirkten Trennung der Teile der Spritzgußform voneinander zu messen und ein hiermit in Beziehung stehendes Trennungssignal zu erzeugen, und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, das Trennungssignal zu empfangen und dann, wenn das Trennungssignal einen vorgegebenen Wert erreicht, ein Steuersignal zu erzeugen, wobei die zum Aufrechterhalten der Schließkraft dienende Vorrichtung in der Lage ist, auf eine niedrigere Schließkraft überzugehen, wenn sie das Steuersignal empfängt und wobei die das Trennungssignal empfangende Vorrichtung das Steuersignal der die Schließkraft aufrechterhaltenden Vorrichtung zuleitet, um die die Schließkraft aufrechterhaltende Vorrichtung zur niedrigeren Schließkraft übergehen zu lassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Trennungssignal den vorgegebenen Wert zumindest dann erreicht, wenn sich die

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_ 3 —

Teile der Gießform in einem Ausmaß von einander getrennt haben, das ausreicht, um ein Einfließen des Kunststoffmaterials in den Zwischenraum zwischen den Teilen der Gießform aus dem Gießhohlraum und die Bildung eines Austriebs zu ermöglichen, und daß die das Trennsignal empfangende Vorrichtung das Steuersignal in der Weise abgibt, daß ein Übergang zu einer niedrigeren Schließkraft erfolgt, bevor die Teile der Gießform sich wieder schließen und den Austrieb zusammenpressen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schließkraft aufrechterhaltende Vorrichtung sofort zu der niedrigeren Schließkraft übergeht, wenn sie das Steuersignal empfängt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η — zeichnet , daß die die Schließkraft aufrechterhaltende Vorrichtung nach einer vorgegebenen Zeit nach Erhalt des Steuersignals zu der niedrigeren Schließkraft übergeht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die die Schließkraft aufrechterhaltende Vorrichtung die niedrigere Schließkraft für den Rest des Zyklus', währenddessen auf die Teile der Gießform eine Schließkraft ausgeübt wird, aufrechterhält.
7. Verfahren zur Erzeugung eines Steuersignals während eines Spritzgußzyklus' zur Beeinflussung eines Arbeitsschrittes in dem Zyklus, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß zwei Teile einer Gußform entweder durch eine höhere oder eine niedrigere Schließkraft in eine geschlossene Stellung gepreßt werden, daß unter Druck stehendes Kunststoffmaterial in die geschlossene Spritz-

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gußform eingespritzt wird, während die Teile der Spritzgußform mit der höheren Schließkraft in die geschlossene Stellung gedrückt werden, daß das Ausmaß bzw. die Größe der Trennung bzw. des Abstandes der Teile der Spritzgußform gemessen wird, die durch das Einspritzen des Kunststoffmaterials bewirkt wird, daß dasjenige Ausmaß des Abstandes der Teile der Gußform bestimmt wird, das es erlaubt, daß Kunststoffmaterial zwischen die voneinander getrennten Teile der Spritzgußform zur Bildung eines Austriebs fließt und daß von der höheren Anpreßkraft zu der niedrigeren Anpreßkraft übergegangen wird, wenn dieses bestimmte Ausmaß der Trennung erreicht wird.

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