-
Vorrichtung zur Regelung der Schließgeschwindigkeit der ver-
-
schiebbaren Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Schließgeschwindigkeit der verschiebbaren
Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine in Abhängigkeit vom Plattenabstand,
wobei die verschiebbare Formaufspannplatte mittels eines doppelseitig beaufschlagbaren
hydraulischen Fahrzylinders auf Holmen verschiebbar geführt ist, in dessen Hydraulikleitungen
mindestens eine verstellbare Drossel als Stellglied eines Regelkreises angeordnet
ist.
-
Beim Zufahren einer Spritzgießform aus ihrer geöffneten Endstellung,
d.h. aus ihrem maximalen Plattenabstand, wird der Fahrzylinder mit maximalem Druck
beaufschlagt, die verschiebbare Formaufspannplatte mit der auf ihr angeordneten
einen Hälfte der Spritzgießform zunächst beschleunigt, dann aufgrund der verschiedenen
Einflüsse wie Reibung usw. mit konstanter Geschwindigkeit verfahren, anschließend
wird bei Kontaktieren eines Näherungsschalters durch die verschiebbare Formaufspannplatte
der Druck im Fahrzylinder herabgesetzt und die Spritzgießform mit verringerter Geschwindigkeit
geschlossen. Diese Stelle, an der dieser Näherungsschalter vor der feststehenden
Formaufspannplatte angeordnet ist, wird als Formschließsicherungspunkt bezeichnet.
Sobald die verschiebbare Formaufspannplatte diesen Abstand vor der feststehenden
Formaufspannplatte erreicht hat, wird der Fahrzylinder derart mit hydraulischem
Arbeitsmittel beaufschlagt, daß die Reibungseinflüsse auf den Holmen usw. gerade
noch überwunden werden, so daß die letzte Phase des Schließens der Spritzgießform
mit Kriechgeschwindigkeit erfolgt. Im allgemeinen ist man bestrebt, die Zeit für
einen Spritzzyklus, d.h. die Zeit, die zur Herstellung eines Spritzteils
benötigt
wird, möglichst kurz zu halten. Dies bedeutet, daß die verschiebbare Formaufspannplatte
bei der maximalen Formöffnungsweite zunächst aus ihrer ruhenden Stellung möglichst
schnell auf maximale Geschwindigkeit gebracht werden und ein Abbremsen so kurzzeitig
erfolgen soll, daß dieses Schließen der Spritzgießform unter Kriechgeschwindigkeit
gerade noch möglich ist.
-
Im allgemeinen wird die Zeit, in der die verschiebbare Formaufspannplatte
sich mit Kriechgeschwindigkeit in ihrer Endposition (Schließen der Spritzgießform)
bewegt, durch das Anordnen des Näherungsschalters experimentell bestimmt und vorgegeben.
Wird in dieser Zeit der Formschluß nicht erreicht, dann gibt die Spritzgießmaschine
ein entsprechendes Signal an das Bedienungspersonal ab. Die Gründe können vielfältig
sein: so kann durch Reißen des Schmiermittelfilms auf den Holmen die Reibung der
verschiebbaren Formaufspannplatte vergrößert werden, so daß die auf sie ausgeübte
hydraulische Kraft nicht'mehr ausreicht, sie in ihre Endstellung zu bringen.
-
Dies kann auch bereits durch Temperaturänderungen erfolgen.
-
Weiterhin kann eine unterschiedliche Temperaturverteilung in den Holmen
ein geringfügiges Verbiegen des einen oder anderen Holmes nach sich ziehen, so daß
die hydraulische Kraft zum Schließen ebenfalls nicht mehr ausreicht. Es kann sich
auch durch Temperaturänderungen die Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit ändern,
was ebenfalls die Kriechgeschwindigkeit beeinflussen kann.
-
Ist andererseits die Geschwindigkeit der Formaufspannplatte in der
Endphase des Schließens groß, so können, abgesehen von der lästigen Geräuschbildung,
Schäden an der Spritzgießform auftreten. Um in etwa diese Verhältnisse zu beherrschen,
wurde bisher so verfahren, daß vor dem Herstellen von Spritzgußteilen die Spritzgießmaschine
während längerer Zeit im Leerlauf
betrieben wurde, um in etwa konstante
Betriebstemperaturen und Arbeitsbedingungen zu erreichen.
-
Die Einstellung der Kriechgeschwindigkeit erfordert erhebliche Erfahrungen.
Sie wird durch entsprechende Vorgabe des Druckes im Fahrzylinder eingestellt, wobei
der Druck zu Beginn des Schließens auf vorgegebenen maximalen Werten heraufgesetzt
und dann auf einen reduzierten Wert herabgesetzt wird, so daß bei Erreichen des
Formschließsicherungspunktes die Geschwindigkeit der verschiebbaren Formschließplatte
in die Kriechgeschwindigkeit übergeht. Schwierigkeiten ergeben sich vor allen aus
der großen Massenträgkeit der verschiebbaren Formaufspannplatte und der aufgespannten
Formhälfte.
-
Aus diesen Gründen werden bei einem Wechsel der Spritzgießform an
das Bedienungspersonal erhebliche Anforderungen gestellt, die eine längere Erfahrung
sowie eine Vertrautheit mit diesen verwickelten Vorgängen voraussetzen. Diese Schwierigkeiten
treten dann auf, wenn von einer Spritzgießform relativ kleiner Masse auf eine solche
von großer Masse umgerüstet wird, da dann die auf den Holmen zu verfahrende Masse,
gebildet aus Formaufspannplatte und Hälfte der Spritzgießform, sich so stark ändern
kann, daß es eines erheblichen experimentellen Geschickes bedarf, um den Formschließsicherungspunkt
neu zu bestimmten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen zur Regelung
der Geschwindigkeit der verschiebbaren Formaufspannplatte von Spritzgießmaschinen
der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß die Korrektur des Formschließsicherungspunktes
beim Umrüsten der Spritzgießform und bei geänderten Betriebsbedingungen nicht mehr
erforderlich ist, sondern daß vielmehr von den Herstellern von Spritzgießmaschinen
der Formschließsicherungspunkt fest eingestellt wird und eine Korrektur seiner Einstellung
nicht mehr erforderlich ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schließgeschwindigkeit
der verschiebbaren Formaufspannplatte mit einer der Formöffnungsweite zugeordneten
Referenzspannung in eine Vergleichseinrichtung Verglichen wird und jeweils bei einem
von Null abweichenden Ausgangssignal über einen sich schließenden Schalter ein von
der Formöffnungsweite abhängiges Korrektursignal der Vergleichsstelle des Regelkreises
zugeführt wird.
-
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Schließgeschwindigkeit
der verschiebbaren Formaufspannplatte in Abhängigkeit von der verbleibenden Formöffnungsweite
bezogen auf die Schließstellung einen maximalen Wert nicht überschreitet, d.h.,
daß erfindungsgemäß ein zusätzliches "Abbremsen" erfolgt, wenn die jeweilige Schließgeschwindigkeit
zu hoch ist.
-
Wesentlich ist hierbei der Einsatz von absoluten Wegmeßsystemen, z.B.
von absoluten Winkelkodierern, die jedem Winkel, d.h. jedem zurückgelegten Wegabschnitt
des mit ihnen gekoppelten Maschinenteils eine bestimmte Kombination von Zahlenwerten
zuordnet. Fehlmessungen sind ausgeschlossen, da der Nullpunkt des absoluten Winkelkodierers
durch den Code definiert ist, und die Abfrage im statischen Zustand erfolgt (vgl.
Prospekt Optoelektronische, absolute Winkelschrittgeber, Fa. Stegmann). Hierdurch
ist es möglich, auch nach Betriebsunterbrechnungen die jeweilige Formöffnungsweite
fehlerfrei zu bestimmen.
-
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erübrigt es sic#, vor der Herstellung
von Spritzgießteilen die Spritzgießmaschine auf eine im wesentlichen konstante Betriebstemperatur
zu bringen, um die eingangs beschriebenen Einflüsse in etwa eliminieren zu können.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung
zur Bildung einer vom Plattenabstand abhängigen Korrekturgröße einen Verstärker
mit parallelen, in Abhängigkeit von der Formöffnungsweite aktivierten Gegenkopplungszweigen
auf, deren Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von dem Plattenabstand vorgegeben
sind.
-
In vorteilhafter Weise ist erfindungsgemäß in jedem Rückkopplungszweig
ein in Abhängigkeit vom Plattenabstand angesteuerter Schaltverstärker mit einem
elektronischen Schalter angeordnet. Prinzipiell könnte die Vorrichtung so ausgelegt
sein, daß diese Korrektürgrößen laufend als analoge Signale anstehen. Da jedoch
die verschiebbare Formaufspannplatte eine erhebliche Masse hat, hat es sich erwiesen,
daß es durchaus genügt, diese Ernrichtung nur einige Male in Abhängigkeit von einigen
Plattenabstands-Abschnitten anzusteuern.
-
Aus diesem Grunde ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
der gesamte Formschließ-Sicherungsweg in Abschnitte unterteilt, wobei jeweils am
Ende eines Abschnitts ein elektronischer Schalter angesteuert wird.
-
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung verhalten sich
die Formschließ-Sicherungs-Abschnitte wie 1:2:3:4 usw. und die Verstärkungsfaktoren
wie 1:4:9:16 usw. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die kinetische
Energie der verschiebbaren Formaufspannplatte mit der auf ihr aufgespannten Forthälfte
vom Quadrat der Geschwindigkeit abhängt, d.h.
-
die Korrektur bzw. das Abbremsen der verschiebbaren Formaufspannplatte
ist beim großen Plattenabstand groß.
-
Die Erfindung wird in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigen: Fig. Xa, b, die Diagramme zur Erläuterung des konventionellen
Schließvorgangs einer Spritzgießform und
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel.
-
In Fig. 1a ist die Geschwindigkeit einer verschiebbaren Formaufspannplatte
mit der einen aufgespannten Hälfte einer Spritzgießform als Funktion des Plattenabstands
dargestellt, wobei beim Abstand Null die Spritzgießform geschlossen und mit dem
Formzuhaltedruck beaufschlagt wird. Im Abstand "A" haben die beiden Formhälften
ihre maximale Formöffnungsweite. Während eines Spritzzyklus, d.h. zur Herstellung
eines Spritzgußteils, legt die auf der verschiebbaren Formaufspannplatte aufgespannte
Formhälfte den Weg zwischen "A" und Null zurück: einmal zum Schließen und einmal
zum Öffnen der Spritzgießform, wobei das Spritzgußteil aufgeworfen wird. Infolge
der geringen Änderungen der Betriebsbedingungen ergibt sich eine Kurvenschar.
-
In Fig. 1b ist der im Fahrzylinder herrschende Druck (Istwert) in
Abhängigkeit des Plattenabstands dargestellt. Wie aus Fig. 1b ersichtlich, wird
zu Beginn eines Spritzzyklus auf maximalen hydraulischen Druck geschaltet, der bis
zum Erreichen des Formschließsicherungspunktes Fs, konstant bleibt und dann auf
einen Bruchteil des ursprünglichen Wertes zurückgeht.
-
Er wird in der Endphase des Schließens der Spritzgießform auf etwa
208 des ursprünglichen Wertes reduziert, und ist demnach eine einstufige Treppenfunktion.
In der Stellung "A" wird der Fahrzylinder mit dem maximalen hydraulischen Druck
beaufschlagt, der eine experimentell zu bestimmende Zeitspanne aufrechterhalten
und dann auf einen niedrigeren Wert umgeschaltet wird, so daß der Istwert des hydraulischen
Druckes gemäß der Fig. 1b ab dem durch die Formschließsicherung vorgegebenen Abstand
Fss auf den reduzierten Wert abnimmt. Aus den Fig. 1a, b ist ohne weiteres ersichtlich,
daß aufgrund der großen bewegten Masse der verschiebbaren Formaufspannplatte
sowie
der auf ihr befestigten Formhälfte das gesamte System eine erhebliche Trägheit bzw.
lange Ansprechzeiten hat.
-
Der hydraulische Druck ist soweit reduziert, daß in der Endphase des
Schließens gerade noch die Reibungswiderstände der verschiebbaren Formaufspannplatte
auf den Holmen sowie die weiteren eingangs erwähnten Einflüsse gerade noch überwunden
werden.
-
Gerade dieses erforderliche feinfühlige Zurücknehmen des Druckes führt
jedoch zu erheblichen Schwierigkeiten. Falls der Schmiermittelfilm auf den Holmen
reißt, wird die Reibung größer, d.h. die verschiebbare Formaufspannplatte bleibt
stehen; gleiches erfolgt bei einer geringfügigen Verbiegung der Holme z.B. durch
Wärmedehnung. Schließlich kann auch - wie bereits erwähnt- eine anfänglich zu niedrige
Betriebstemperatur in den hydraulischen Komponenten infolge der erhöhten Viskosität
der Arbeitsflüssigkeit ebenfalls dazu führen, daß die verschiebbare Formaufspannplatte
sich nach Zurücknahme des Druckes nicht mehr weiter bzw. sich zu langsam bewegt.
Alle diese Effekte haben die Kurvenschar gemäß Fig. 1a zur Folge.
-
Diese Störeffekte werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vermieden.
-
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer schematisch
dargestellten Spritzgießmaschine. Mit 1 ist das Maschinenbett der Spritzgießmaschine
bezeichnet, auf der zwei feststehende Ständerplatten 2 und 3 angeordnet sind, die
untereinander durch vier Holme 4, von denen nur die beiden vorderen sichtbar sind,
verbunden sind. Auf diesen Holmen ist die verschiebbare Formaufspannplatte 5 geführt.
Sie trägt auf ihrer in Richtung zur Ständerplatte 3 zeigenden Seite die eine mit
6 bezeichnete Hälfte einer Spritzgießform, deren andere, mit 7 bezeichnete Hälfte
auf der Ständerplatte 3 aufgespannt ist, die gleichzeitig die Funktion der feststehend
angeordneten Formaufspannplatte hat.
-
Mit 8 ist das Spritzaggregat bezeichnet, dem über den Tr-ichter 9
das zu plastifizierende Kunststoffgranulat zugeführt wird, das nach seiner Plastifizierung
mittels der nicht dargestellten Plastifizierschnecke über die Angußbohrung 10 in
der feststehenden Formaufspannplatte in die geschlossene Form zur Herstellung des
Spritzgußteils eingespritzt wird.
-
Die verschiebbare Formaufspannplatte ist mit einer Kolbenstange 11
verbunden, die an ihrem freien Ende einen Kolben 12 aufweist, der in dem Zylinder
13 geführt ist. Kolbenstange 11, Kolben 12 und Zylinder 13 bilden zusammen den Fahrzylinder
14.
-
Der Fahrzylinder weist zwei Anschlußstutzen 15 und 16 für hydraulische
Leitungen auf, so daß der Zylinder zum Öffnen und Schließen der Spritzgießform doppelseitig
beaufschlagbar ist.
-
Die Drossel 18 dient als Stellglied. Mit der verschiebbaren Formaufspannplatte
steht über eine Zahnstange 19 der Winkelkodierer 20 in Wirkverbindung. Die Ausgangssignale
des Winkelkodierers werden einerseits einem Frequenz-Spannungswandler 21 zugeführt,
dessen Ausgangssignale die Geschwindigkeit der verschiebbaren Formaufspannplatte
repräsentieren. Andererseits werden sie dem Digital-Analog-Wandler 22 zugeführt,
dessen Ausgangssignale die Referenzspannung für den momentanen Plattenabstand sind.
Beiden Wandlern 21 und 22 ist als Vergleichseinrichtung ein Komparator 23 nachgeschaltet,
dessen Ausgang einen Schalter 24 ansteuert, der einen Arbeitskontakt 25 aufweist.
Dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 22 ist weiterhin ein Verstärker 26 nachgeschaltet,
dessen Ausgang über den Kontakt 25 der Vergleichsstelle 29 des Regelkreises für
das Drosselventil 18 aufschaltbar ist.
-
Der Verstärker 26 hat die zueinander parallel angeordneten Gegenkopplungszweige
27, 27', 27", die jeweils einen elektronischen Schalter 28 bzw. 28' bzw. 28" sowie
einen Widerstand
29, 2911 bzw. 29"' aufweisen. Der Vergleichsstelle
29 werden in an sich bekannter Weise die Sollwerte und Istwerte der Geschwindigkeit
zugeführt.
-
Im vorliegenden Falle ist die gesamte Formöffnungsweite in Abschnitte
unterteilt, die sich wie 1::2:3 verhalten. Die Werte der Widerstände 29', 29" und
29"', die in der gleichen Anzahl vorhanden sind, verhalten sich wie 1:4:9. Sobald
jeweils das Ende eines Abschnittes erreicht ist, wird der betreffende Schalter 28
bzw. 28' bzw. 28" geschlossen. Gibt die Vergleichseinrichtung 29 ein Ausgangssignal
ab, dann wird der Schalter 24 geschlossen und entsprechend dem aktivierten Rückkopplungszweig
ein entsprechendes Korrektursiganl der Vergleichsstelle 29 zugeführt.
-
Durch die quadratische Bemessung der Widerstandswerte im Vergleich
zu den Wegabschnitten wird der quadratischen Abhängigkeit der kinetischen Energie
von der Geschwindigkeit Rechnung getragen. Hierbei erfolgt die Bemessung so, daß
in größerem Abstand der verschiebbaren Formaufspannplatte von der feststehenden
auch die größere Abbremsung erfolgt.
-
Insgesamt ergibt sich durch die 9rfindungsgemäßen Maßnahmen eine erheblich
kürzere Zeit für die Spritzzyklen sowie eine erheblich vereinfachte Bedienung von
Spritzgießmaschinen.
-
Ansprüche