DE4002398A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer spritzgussmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgußmaschine, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgußmaschine, das bzw. die in der Lage ist, die Gußbedingungen wirksam und gleichmäßig einzuregeln, und zwar von Beginn der Spritzgußoperation an bis zu einer Zeit, zu der eine stabile Gußoperation bewirkt werden kann, nämlich in einem Intervall, in dem eine Metallform ausgewechselt wird und eine normale Operation wieder aufgenommen wird.

Bisher hat man die Einregelungszeit als nutzloses Intervall angesehen, das für das Erreichen einer stabilen Betriebsbedingung erforderlich ist, d. i. ein Intervall, in welchem zufriedenstellende Gegenstände nicht hergestellt werden können. In dem Einregelungsintervall ist es Praxis gewesen, Spritzgußoperationen mit mehreren zehn Injektionen auszuführen, und zwar mit konstanten Gußbedingungen einschließlich solchen Injektionsdrücken und Injektionsgeschwindigkeiten, durch die die Metallform nicht beschädigt wird, oder es hat die Bedienungsperson die Gußbedingungen von Hand geändert, indem sie die Injektionsdrücke und Injektionsgeschwindigkeiten nach Gefühl und Übung verändert hat. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1 89 131 aus dem Jahre 1987 ist ein Verfahren zur schrittweisen Änderung der Gußbedingungen von der Anfangsbedingung aus bis zu einer stabilen Bedingung durch Änderung der Gußbedingung für jede Injektion um einen Wert entsprechend einem Quotienten offenbart, der durch Division der Differenz zwischen den Werten der Anfangs-Gußbedingung und der stabilen Gußbedingung durch die Anzahl von Injektionen erhalten worden ist.

Wenn, wie oben beschrieben, die Gußbedingungen während des Einregelungszeitraumes konstant gemacht werden, ist es unmöglich gewesen, die optimalen Gußbedingungen zu bestimmen, die erforderlich sind, um zufriedenstellende Produkte zu gießen, weil es notwendig ist, einen Bruch der Metallform zu vermeiden, der alle Injektionen während der Einregelungszeit unbrauchbar machen würde. Wenn die Bedienungsperson die Gußbedingungen nach seinem Gefühl ändert, können während der Einregelungszeit gute Produkte erhalten werden. Jedoch ist dieses Verfahren störanfällig. Ferner ist das in der Japanischen Offenlegungsschrift N. 1 89 131 aus dem Jahre 1987 beschriebene Verfahren nicht zufriedenstellend, und es erfordert viele unbrauchbare Injektionen.

Der Erfinder hat eingehende Untersuchungen bezgl. eines Einregelungsverfahrens durchgeführt, das in der Lage ist, einwandfreie Produkte so schnell wie möglich zu erzeugen, ohne daß es erforderlich ist, sich auf das Gefühl oder die Übung der Bedienungsperson zu verlassen, und er hat festgestellt, daß die Gußbedingungen, die den Erhalt einwandfreier Produkte während der Einregelungszeit ermöglichen, abhängig sind von der Temperatur der Metallform, von der Harz-Temperatur bzw. der Temperatur eines Teiles eines Heizzylinders unmittelbar unterhalb eines Rohmaterial zuführenden Trichters.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgußmaschine das bzw. die in der Lage ist, während der Einregelungszeit die Gußbedingung automatisch und genau zu ändern, bis eine stabile Gußbedingung erreicht ist, um so die Anzahl wertloser Injektionen während der Einregelungszeit soweit wie möglich herabzusetzen.

Ziel der Erfindung ist es auch, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgußmaschine zu schaffen, das bzw. die in der Lage ist, die Einregelung der Gußbedingung zu erleichtern, um so die Anzahl der wertlosen Injektionen herabzusetzen und den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen.

Einerseits wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Einregelung einer Gußbedingung einer Spritzgußmaschine vom Beginn eines Spritzgußbetriebes bis zu einer Zeit geschaffen, zu der ein stabiler Gußbetrieb möglich wird, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält:
Bestimmung einer Beziehung zwischen einer Änderung eines oder mehrerer Werte einer Metallform-Temperatur der Spritzgußmaschine, einer Harz-Temperatur und einer Temperatur an einem Teil des Heizzylinders der Spritzgußmaschine unterhalb eines Trichters, welcher ein Rohmaterial in den Heizzylinder einbringt, und einer Änderung in den optimalen Gußbedingungen in Abhängigkeit von der erstgenannten Änderung, Speicherung der Beziehung zwischen den Temperaturwerten und der optimalen Gußbedingung in einem Speicher, Messung der Temperatur an einem Teil entsprechend einem der genannten Temperaturwerte zur Zeit der Einregelung des Spritzgußbetriebes, Auswählen einer optimalen Gußbedingung entsprechend der gemessenen Temperatur unter den in dem Speicher gespeicherten optimalen Gußbedingungen und Ausführung von Spritzgußoperationen durch aufeinanderfolgende Veränderung der Gußbedingungen in Abhängigkeit von der ausgewählten optimalen Gußbedingung.

Andererseits wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb einer Spritzgußmaschine geschaffen, die folgende Merkmale enthält:
Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beziehung zwischen Änderungen in einem oder mehreren Werten einer Metallform-Temperatur der Spritzgußmaschine, einer Harz-Temperatur und einer Temperatur an einem Teil eines Heizzylinders der Spritzgußmaschine unterhalb eines Trichters, welcher Harz-Rohmaterial in den Heizzylinder einbringt, und einer Änderung in den optimalen Gußbedingungen in Abhängigkeit von der erstgenannten Änderung, einem Speicher zum Speichern dieser Beziehung zwischen den Werten und den optimalen Gußbedingungen, eine Temperatur-Meßvorrichtung zum Messen von Temperaturen an den den Temperaturwerten entsprechenden Teilen, eine Gußbedingung-Einstellvorrichtung mit einem Komparator zum Vergleichen der Ausgangssignale des Temperaturfühlers mit den genannten Temperaturwerten, wobei die Gußbedingung-Einstellvorrichtung eine optimale Gußbedingung entsprechend den in dem Speicher gespeicherten Ausgangssignalen der Temperatur-Meßvorrichtung einstellt, und einen Regler zum Steuern des Betriebes der Spritzgußmaschine in Abhängigkeit von der durch die Gußbedingung-Einstellvorrichtung eingestellten optimalen Gußbedingung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Spritzgußmaschine, teilweise im Schnitt, in Verbindung mit einem Blockschaltbild einer Einregelungsvorrichtung für die Spritzgußmaschine und

Fig. 2, 3 und 4 jeweils charakteristische Kurven, welche die Beziehungen zwischen der Metallform-Temperatur und dem Gewicht des gegossenen Produktes, zwischen der Harz-Temperatur und dem Gewicht des gegossenen Produktes und zwischen der Temperatur eines Teiles eines Heizzylinders unterhalb eines Rohmaterial zuführenden Trichters und dem Gewicht des gegossenen Produktes zeigen.

Eine in Fig. 1 gezeigte Spritzgußmaschine 10 enthält eine Form-Klemmvorrichtung 11 und eine Spritzeinrichtung 12. Im einzelnen wird die Metallform aus einer sich bewegenden Metallform 13 a und einer stationären Metallform 13 b gebildet, die in geschlossenem Zustand zusammen zwischen sich einen Formhohlraum 14 bilden. Die Spritzeinrichtung 12 enthält einen Heizzylinder 15, eine sich in dem Heizzylinder hin und her bewegenden Schnecke 16 und einen Rohmaterial-Zuführungstrichter 17, einen Spritzzylinder 18 für die Hin- und Herbewegung der Schnecke 16 in dem Heizzylinder 15, einen Schnecken-Antriebsmotor 19 in Form eines Elektromotors oder eines hydraulischen Motors, ein Strömungsmengen-Einstellventil 20, welches die Menge des dem Einspritzzylinder 18 zugeführten Drucköls steuert, und einem Druck-Einstellventil 21, welches den Druck des dem Spritzzylinder zugeführten Drucköls steuert. Da verschiedene der oben beschriebenen Elemente allgemein bekannt sind, wird eine eingehende Beschreibung dieser Elemente nicht für notwendig erachtet.

Ein Temperaturfühler 31 in Form, beispielsweise eines Thermoelements, ist in die bewegliche Metallform 13 a oder die stationäre Metallform 13 b eingebettet, um die Temperatur t der beweglichen Metallform zu messen.

Die Position des Temperaturfühlers ist vorher ausgewählt, und zwar unter Berücksichtigung des Abstandes zwischen der Höhlung 14 und dem Temperaturfühler oder dessen Position.

Ein für die Spritzgußmaschine verwendetes elektrisches Steuersystem enthält eine Metallform-Temperatur-Einstellvorrichtung 32 für die Einstellung der Metallform-Temperatur vom Beginn des Spritzgußbetriebes bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein stabiler Guß ausgeführt werden kann. Im einzelnen stellt die Temperatur-Einstellvorrichtung 32 eine Metallform-Bezugstemperatur T entsprechend einer Metallform-Temperatur t an der Position des Temperaturfühlers 31 ein, wobei die Bezugstemperatur T für mehrere Abschnitte eingestellt wird, d. h., von einer Temperatur T ₁ zur Zeit des Beginns des Spritzgußbetriebes zu einer Temperatur T _n zu einem Zeitpunkt, zu dem eine stabile Injektion möglich wird.

Das elektrische Steuersystem enthält ferner einen Komparator 33, welcher das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 31, d. i. die Metallform-Temperatur t, mit der Metallform-Bezugstemperatur T ₁∼T _n , vergleicht, die in der Metallform-Bezugstemperatur-Einstellvorrichtung 32 unter der Steuerung des Ausgangssignals eines Vergleichs-Taktsignal-Reglers 34 und einer Gußbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35, welche "i" als Gußbedingungszahl einstellt, wenn der Komparator 33 ein Ausgangssignal erzeugt, das durch eine Beziehung T _i <t<T _i +1 ausgedrückt wird.

Ferner ist ein Speicher 36 vorgesehen, welcher während des Einregelungsintervalls Metallform-Bezugstemperaturen T ₁∼T _n , optimale Gußbedingungen für jede dieser Temperaturen T₁∼T _n, im einzelnen die Anzahl an Schneckenumdrehungen N ₁∼N _n oder Injektionsgeschwindigkeiten V ₁∼V _n , bei denen soweit wie möglich nur gute Produkte erhalten werden, ohne daß die Metallformen 13 a und 13 b zerstört werden, Injektionsdrücke P ₁∼P _n und die Anzahl an Schneckenumdrehungen N₁∼N _n in bezug auf die verschiedenen Spritzgußformen entsprechend der Form und Größe der gegossenen Produkte und der Art des verwendeten Harzes speichert.

Ein Regler 37 ist vorgesehen für die Steuerung des Betriebes der Spritzgußmaschine 10 und für die Einstellung des Öffnungsgrades eines Strömungsmengen-Einstellventiles 20 zur Erzielung der Einspritzgeschwindigkeit V _i und des Einspritzdruckes P _i entsprechend der optimalen Gußbedingungen unter den von der Gußbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35 eingestellten Gußbedingungen (i), die in dem Speicher 36 gespeichert sind, und zur Einstellung der Anzahl von Umdrehungen des Schnecken-Antriebsmotors 19, die erforderlich sind, um eine optimale Anzahl an Umdrehungen N _i der Schnecke zu erhalten, wobei N _i durch die Gußbedingung bestimmt wird. Andere Gußbedingungen können ebenfalls durch den Regler 37 eingestellt werden.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zunächst wird die günstigste Gußbedingung einer Spritzgußform, die mit dem vorliegenden Spritzgußbetrieb übereinstimmt, in der Speichervorrichtung 36 gespeichert. Dann wird der Heizzylinder 15 geheizt. Es wird die Schnecke 16 gedreht, und es wird das Rohmaterial durch den Trichter 17 für eine anfängliche Plastifizierung des Harzes zugeführt. Wenn eine vorbestimmte Menge an geschmolzenem Harz am vorderen Ende des Heizzylinders 15 gespeichert worden ist, wird die Einspritzoperation in Gang gesetzt.

Vor Beginn des Spritzvorganges wird der Vergleichs-Taktsignal-Regler 34 über ein Ausgangssignal des Reglers 37 für den Vergleich der Metallform-Temperatur t mit einer der Metallform-Bezugstemperaturen T ₁∼T _n betätigt. Die Metallformen 13 a und 13 b werden auf eine geeignete Temperatur vorgeheizt und in der Form-Klemmvorrichtung 11 montiert. Darauf werden die Metallformen auf eine Temperatur aufgeheizt, die niedriger liegt als diejenige der stabilen Gußzeit, durch eine Metallform-Temperatur-Einstellvorrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Wenn das Vergleichsergebnis zwischen der Metallform-Temperatur t und der Metallform-Bezugstemperatur T ₁∼T _n ist t<T₁, wird keine Spritzoperation ausgeführt. Eine vorbestimmte Zeit danach wird erneut ein Temperaturvergleich ausgeführt, und wenn das Ergebnis des Vergleichs T ₁<t<T ₂ ist, wählt die Gußbedingungszahl-Einstellvorrichtung 35 eine Gußbedingungszahl [1] mit dem Ergebnis, daß eine Spritzgeschwindigkeit V ₁, ein Spritzdruck P ₁ usw., die die optimale Gußbedingung der Gußbedingungszahl [1], die in der Speichervorrichtung 35 gespeichert sind, an den Regler 37 gegeben werden. In Erwiderung auf die Signale für die optimale Bedingung verändert der Regler 37 den Öffnungsgrad des Strömungsmengen-Einstellventils 20 und den eingestellten Druck des Druck-Einstellventils in Abhängigkeit von der Spritzgeschwindigkeit V ₁, dem Spritzdruck P ₁ usw., wodurch ein optimaler Spritzvorgang bewirkt wird.

Die Beziehung zwischen der Metallform-Temperatur t und der optimalen Gußbedingung bei dieser Temperatur wird, wie oben beschrieben, vorbestimmt. Die Beziehung zwischen der Metallform-Temperatur t und dem Gewicht des geformten Produktes, welche ein gut oder nicht gut geformtes Produkt bestimmt, ist in Fig. 2 durch eine gerade Linie W ₁ dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Fall, in welchem die Gußbedingung auf einem konstanten Wert gehalten wird, wodurch, wenn die Metallform-Temperatur ansteigt, das Gewicht des gegossenen Produktes zunimmt. Die Tatsache, daß das Gewicht des gegossenen Produktes niedriger liegt als ein vorbeschriebener Wert, zeigt, daß das geschmolzene Harz nicht perfekt in die Formhöhlung 14 eingefüllt ist, so daß es üblich ist, die optimale Gußbedingung so einzustellen, daß dann, wenn die Metallform-Temperatur t niedrig ist, die Spritzgeschwindigkeit V und der Spritzdruck P hoch sind.

Nach Abschluß des ersten Injektionsvorganges und vor dem zweiten Injektionsvorgang wird der Vergleichs-Taktsignal-Regler 34 erneut betätigt, um die Metallform-Temperatur t zu messen. In der gleichen Weise wird, wie oben beschrieben, eine Spritzgußbedingung (i) entsprechend der Metallform-Temperatur t ausgewählt, um den zweiten Gußvorgang zu bewirken.

Es ist richtig, daß die optimale Gußbedingung nicht immer so ausgewählt wird, daß durch die erste Operation im Hinblick auf die Metallform-Bezugstemperatur T ₁, welche unter den Metallform-Bezugstemperaturen T₁∼T _n die niedrigste ist, ein gutes Produkt erhalten wird, und es enthalten die Gußbedingungen eine Gußbedingung, die erforderlich ist, um die Metallform-Temperatur t mit einer kleineren Anzahl von Injektionen zu erhöhen, während ein Bruch der Metallformen 13 a und 13 b verhindert wird. Gemäß der Vorrichtung nach der Erfindung kann der Spritzvorgang unter einer optimalen Gußbedingung ausgeführt werden, die notwendig ist, um gute Produkte früher als zu einer Zeit zu erhalten, zu der sich die Metallform-Temperatur t einer Temperatur nähert, die nahe der Temperatur liegt, die zur Bewirkung von stabilen Spritzgußoperationen erforderlich ist. Mit anderen Worten, nach der Erfindung ist es möglich, gute Produkte zu erhalten, bevor die stabile Gußbedingung erreicht wird.

Die beschriebene Ausführung zeigt ein Beispiel, bei welchem die optimale Gußbedingung bei einer Metallform-Temperatur t bestimmt wurde. Nach der Untersuchung des Erfinders hat sich aber gezeigt, daß, wie durch die Linien W₂ und W₃ in den Fig. 3 und 4 gezeigt, das Gewicht des geformten Produktes, welches eine gute oder schlechte Qualität des geformten Produktes bestimmt, abhängig ist von der Harz-Temperatur und der Temperatur eines Teiles des Heizzylinders 15 unterhalb des Trichters 17. Aus diesem Grunde ist, wie in Fig. 1 gezeigt, vor dem Vorderende des Heizzylinders 15 ein Temperaturfühler 31 a vorgesehen, welcher die Harz-Temperatur mißt. Wahlweise ist auch ein Temperaturfühler 31 b zum Messen der Temperatur des Heizzylinders 15 an einem Teil unterhalb des Trichters 17 vorgesehen, wodurch die optimale Gußbedingung entsprechend den durch die Temperaturfühler 31 a und 31 b erzeugten Temperaturen eingestellt wird. Wenn die optimale Gußbedingung nach den Temperaturen mehrerer Teile der Spritzgußmaschine eingestellt worden ist, kann eine bessere Einregelung erhalten werden.

Wie oben beschrieben, wird es durch die Erfindung möglich, eine Einregelung der Spritzgußoperationen schnell und reibungslos zu erreichen, was umfangreiche Untersuchungen erfordert hat und was schwer zu verwirklichen gewesen ist. Ferner ist es möglich, die Anzahl der wertlosen Injektionen herabzusetzen und somit Spritzgußoperationen mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Steuern der Einregelung der Gußbedingungen einer Spritzgußmaschine vom Beginn eines Spritzgußbetriebes bis zu der Zeit, zu der ein stabiler Gußbetrieb möglich wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bestimmung einer Beziehung zwischen einer Änderung eines oder mehrerer Werte einer Metallform-Temperatur der Spritzgußmaschine, einer Harz-Temperatur und einer Temperatur an einem Teil eines Heizzylinders der Spritzgußmaschine unterhalb eines Trichters, welcher ein Rohmaterial einbringt, und einer Änderung in den optimalen Gußbedingungen in Abhängigkeit von der erstgenannten Änderung,
Speicherung der Beziehung zwischen den Temperaturwerten und der optimalen Gußbedingungen in einem Speicher,
Messung der Temperatur an einem Teil entsprechend einem der genannten Temperaturwerte zur Zeit einer Spritzgußoperation,
Auswählen einer optimalen Gußbedingung entsprechend der gemessenen Temperatur unter den in dem Speicher gespeicherten optimalen Gußbedingungen und
Ausführung von Spritzgußoperationen durch aufeinanderfolgende Veränderung der Gußbedingungen in Abhängigkeit von der ausgewählten optimalen Gußbedingung.

2. Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgußmaschine, gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beziehung zwischen Änderungen in einem oder mehreren Werten einer Metallform-Temperatur der Spritzgußmaschine, einer Harz-Temperatur und einer Temperatur an einem Teil eines Heizzylinders der Spritzgußmaschine unterhalb eines Trichters, welcher Harz-Rohmaterial in den Heizzylinder einbringt, und einer Änderung in den optimalen Gußbedingungen in Abhängigkeit von der erstgenannten Änderung,
einen Speicher zum Speichern dieser Beziehung zwischen den Werten und der optimalen Gußbedingung,
eine Temperatur-Meßvorrichtung zum Messen von Temperaturen an den den Temperaturwerten entsprechenden Teilen,
eine Gußbedingung-Einstellvorrichtung mit einem Komparator zum Vergleichen der Ausgangssignale des Temperaturfühlers mit den genannten Temperaturwerten, wobei die Gußbedingung-Einstellvorrichtung eine optimale Gußbedingung entsprechend den in dem Speicher gespeicherten Ausgangssignalen der Temperatur-Meßvorrichtung einstellt, und
einen Regler zum Steuern des Betriebes der Spritzgußmaschine in Abhängigkeit von der durch die Gußbedingung-Einstellvorrichtung eingestellten optimalen Gußbedingung.

3. Vorrichtung zum Betreiben einer durch ein elektrisches System gesteuerten Spritzgußmaschine, gekennzeichnet durch
eine Temperatur-Einstellvorrichtung (32) für eine Metallform-Bezugstemperatur vom Beginn einer Spritzgußoperation bis zu einem Punkt, an dem ein stabiler Gußbetrieb ausgeführt werden kann,
einen Komparator (33), welcher ein die Temperatur einer Metallform der Spritzgußmaschine darstellendes Signal mit einer von der Einstellvorrichtung (32) für die Bezugstemperatur der Metallform eingestellten Bezugstemperatur der Metallform vergleicht,
einen Vergleichs-Taktsignal-Regler (34), welcher eine Operation des Komparators steuert,
eine Einstellvorrichtung für die Gußbedingungszahl, welche eine Gußbedingungszahl unter der Kontrolle eines Ausgangssignals des Komparators (33) einstellt,
einen Speicher (36), welcher während einer Einregelzeit eine Bezugstemperatur der Gußform und eine optimale Gußbedingung für die Bezugstemperatur der Gußform speichert, und
einen Regler (37) zum Regeln des Betriebes der Spritzgußmaschine, um so einen Öffnungsgrad eines Strömungsmengen-Einstellventils (20) einzustellen, um so eine Injektionsgeschwindigkeit entsprechend einer durch die Einstellvorrichtung für die optimale Gußbedingungszahl eingestellten Bedingung zu erhalten und den Vergleichs-Taktsignal-Regler (34) zu betreiben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Gußbedingung aus einer Injektionsgeschwindigkeit, die in der Lage ist, gute Gußprodukte ohne Zerstörung der Metallform zu erhalten, einem Injektionsdruck und einer Anzahl von Schneckenumdrehungen im Hinblick auf verschiedene Injektionsmuster entsprechend einer Form und Größe des Gußproduktes und der verwendeten Harzart besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (37) eine Anzahl Umdrehungen des Schneckenantriebsmotors (19) so einstellt, daß eine optimale Anzahl von Umdrehungen der Schnecke (16) erhalten wird.