-
Diese
Anmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung
Nr. 2000/210405, die am 11. Juli 2000 eingereicht wurde.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung
von Fehlern bzw. Fehlfunktionen während des Auswurfschritts bzw.
Ausstoßschritts
zur Entnahme gegossener bzw. geformter Produkte aus einer Form in
einer motorbetriebenen oder hydraulischen Spritzgussmaschine.
-
Spritzgussmaschinen
werden im allgemeinen wie folgt betrieben. Zunächst wird ihre Form festgeklemmt
bzw. verschlossen, und dann wird geschmolzenes Material aus der
Einspritzeinheit in die Form eingespritzt. Dann, nachdem das Harz
ausreichend ausgehärtet
ist, wird die Freigabe bzw. das Öffnen
der Form durchgeführt.
Nach dem Öffnen
der Form wird ein Ausstoßstift,
der in eine bewegliche Prägeplatte
bzw. Formhälfte
eingebaut ist, dazu gebracht, aus der Innenwand der Prägeplatte
vorzustoßen,
um so das gegossene Produkt aus der Prägeplatte zu drücken. Bezüglich dieses
Ausstoßschritts wurde
herkömmlicherweise
so verfahren, dass die Ausstoßgeschwindigkeit,
Ausstoßkraft
und der Hub des Austosstifts, usw. vorher vom Bediener eingestellt
wurden. Bezüglich
der Bewertung des Ergebnisses der Produktentnahme aus der Form bestanden
die nach dem Stand der Technik unternommenen Messungen jedoch nur
in der Bestätigung
des Auswurfhubs des Auswurfstifts, so dass jede weitere automatische
Bewertung des Entnahmeergebnisses des gegossenen Produkts entfiel.
-
Wie
oben erwähnt,
wenn bei dem Steuersystem der herkömmlichen Spritzgussmaschine
lediglich die Vorwärtsbewegung
des Auswurfstifts bis zu einem voreingestellten Hub im Auswurfschritt
bestätigt
wird, wird der Auswurf schritt als normal ausgeführt beurteilt, wodurch es der
Spritzgussmaschine ermöglicht
wird, den nächsten
Formfestklemmschritt zu beginnen.
-
Es
gibt jedoch manchmal einen Fall, bei dem der Auswurfstift in ein
gegossenes Produkt sticht, wodurch das gegossene Produkt an der
Oberfläche
der Form haften bleibt und nicht aus dieser entnommen wird. In einem
solchen Fall ist es nach dem herkömmlichen Steuersystem unmöglich das
Vorhandensein des gegossenen Produkts auf der Vorderfläche der
Form zu erkennen. Daher, wenn der nächste Formfestklemmvorgang
unter einer solchen anormalen Bedingung durchgeführt wird, wird das gegossene
Produkt zwischen dem Prägeplattenpaar
festgehalten, wodurch die Form beschädigt wird.
-
Im
Hinblick auf die Verhinderung eines solchen Unfalls wurde ein Fehlfunktionserfassungssystem
vorgeschlagen, welches auf Bildverarbeitung beruht. Dieses System
hat jedoch den Nachteil, dass die Einrichtungskosten hoch sind,
und dass eine feine Einstellung der Beleuchtung usw. erforderlich
ist, um ein klares Bild zu erhalten, wodurch der Umgang mit dem
System problematisch ist.
-
EP-1 147 874-A2 offenbart
eine Spritzgussteilausstoß-Prüfeinrichtung,
in welcher eine Drehmomentschwingungsform einer Ausstoßeinrichtung
für den
Fall, dass ein Spritzgussprodukt normal ausgestoßen worden ist in einer Speichereinrichtung
als normale Schwingungsform gespeichert wird. Eine Abtasteinrichtung
tastet wenn das Spritzgussprodukt ausgestoßen wird zum Erzeugen einer erfassten Schwingungsform
eine Drehmomentschwingungsform der Ausstoßeinrichtung zu vorbestimmten
Zeitintervallen ab. In einer Steuereinrichtung werden Schwellwertpegel
zu beliebigen Zeitintervallen von einer ersten Einstelleinrichtung
festgelegt und auch Betriebseinstellungen zum Spezifizieren der
Betriebsabläufe
einer Spritzgussmaschine werden beliebig in der Steuereinrichtung
zu den Schwellwertpegeln von einer zweiten Einstelleinrichtung festgelegt. Die
Steuereinrichtung vergleicht eine Normalschwingungsform mit der
erfassten Schwingungsform zum Beurteilen, ob ein Vergleichsergebnis
oberhalb oder unterhalb des Schwellwertpegels liegt, und wenn das Vergleichsergebnis
oberhalb des Schwellwertpegels liegt, steuert die Steuereinrichtung
die Spritzgussmaschine basierend auf den in Übereinstimmung mit dem Schwellwertpegel
festgelegten Betriebseinstellungen.
-
DE-198 48 681-A1 offenbart
eine Gusserzeugnisausstoß-Prüfeinrichtung,
in welcher ein Ausstoßkolben
von einem elektrischen Asynchronmotor mit einer Steuereinheit und
einer Getriebeeinheit angetrieben wird. Ein entlang des Hubweges
des Kolbens angeordneter Sensor spricht auf dessen Bewegung an durch
Senden eines Signals zur Steuereinheit zum Reduzieren der dem Motor
zugeführten
Frequenz entlang einer vorgeschriebenen Frequenz-Zeit-Kurve. Der
elektrische Strom wird überwacht.
Zwischen dem Strom und dem Drehmoment eines elektrischen Asynchronmotors
besteht ein Zusammenhang.
-
DE-199 02 429-A1 offenbart
ein Verfahren zum Entformen einer Gussform mit mehreren von Elektromotoren
verfahrbaren Formwerkzeugteilen. Speziell umfasst die Spritzgussmaschine
mindestens zwei Spindelantriebe, die abhängig von einander aktiviert
werden können,
um die Formteile zu bewegen, und eine Steuereinrichtung. Das Verfahren
bestimmt innerhalb der Steuereinrichtung die Position der Formteile
und vergleicht die Position der Formteile mit elektronisch gespeicherten
Bewegungskurven und/oder Bewegungsabfolgen für die Formteile und aktiviert
die Antriebe als eine Funktion des Vergleichsergebnisses der Position
der Formteile zu den elektronisch gespeicherten Bewegungskurven
und/oder Bewegungsabfolgen zum Bewegen der Formteile. Die Steuereinrichtung
zeichnet einen nicht-geplanten Kontakt zwischen den Formteilen und
dem geformten Teil auf und schaltet mindestens den den Kontakt verursachenden
Antrieb ab. Das Aufzeichnen des nicht-geplanten Kontaktes mit dem
geformten Teil kann mit Hilfe regelmäßiger Überwachung des elektrischen
Stroms erfolgen, der von dem Elektromotor aufgenommen wird. Als
eine Alternative hierzu können
Sensoren in den Antrieben angebracht sein, die die für die Bewegung
der Formteile aufgewendete Leistung bestimmen.
-
Die
Erfindung wurde im Hinblick auf die Überwindung der Probleme gemacht,
die einhergehen mit dem herkömmlichen
Fehlfunktionserfassungsverfahren beim Auswurfschritt der herkömmlichen
Spritzgussmaschine. Daher besteht eine Aufgabe dieser Erfindung
darin, ein Fehlfunktionserfassungsverfahren zu schaffen, welches
es ermöglicht, zuverlässig Fehlfunktionen
im Auswurfschritt zu erfassen, ohne dass die Spritzgussmaschine
dadurch komplizierter wird.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ein Fehlfunktionserfassungsverfahren
in elektrischen Spritzgussmaschinen, in welchen ein gegossenes Produkt unter
Verwendung eines Auswurfstifts in einem Auswurfschritt aus einer
Form entnommen wird, umfassend die Schritte:
vorheriges Abspeichern
einer Beziehung zwischen dem Rotationswinkel eines Auswurf-Antriebsmotors und
dem Drehmoment des Auswurf-Antriebsmotors als ein Referenzmuster,
wobei die Betziehung erhalten wurde aus guten Ergebnissen bei der
Entnahme des gegossenen Produkts;
Voreinstellen einer Toleranzgrenze
des Referenzmusters bezüglich
des Werts des Drehmoments; und
Überwachen eines Musters des
Drehmoments bezüglich
des Rotationswinkels während
des Auswurfschritts, und Erzeugen eines Alarms, wenn der wert des
Drehmoments außerhalb
der Toleranzgrenze liegt.
-
Das
Fehlfunktionserfassungsverfahren dieser Erfindung zur Erfassung
einer Fehlfunktion in einer Spritzgussmaschine beruht auf dem folgenden Prinzip.
Wenn zum Beispiel der Auswurfstift in ein gegossenes Produkt sticht,
womit das gegossene Produkt bei dem Auswurfschritt nach den Öffnung der Form
an der Oberfläche
haften bleibt und somit nicht entfernt wird, hat das Drehmoment
des Auswurfstift-Antriebsmotors einen anormalen Wert. Daher, wenn
ein Muster, welches diesen anormalen Drehmomentwert anzeigt, mit
dem normalen Drehmomentmuster verglichen wird, kann das Auftreten
einer Fehlfunktion im Auswurfschritt auf einfache Weise erfasst
werden.
-
Ferner,
selbst wenn der Hohlraum der Form unzureichend gefüllt oder überfüllt ist,
kann ein Teil eines gegossenen Produkts an der Oberfläche der Form
haften bleiben, und somit nicht entnommen worden sein. Selbst in
diesem Fall hat das Drehmoment des Auswurfstift-Antriebmotors einen
anormalen Wert, so dass das Auftreten einer Fehlfunktion im Auswurfschritt
zuverlässig
erfasst werden kann.
-
Vorzugsweise
kann der Bediener das Zeitintervall zur Überwachung des Drehmomentmusters des
Auswurfstift-Antriebsmotors
relativ zur Zeit beim Auswurfschritt voreinstellen.
-
Hierdurch
wird es dem Bediener möglich
im Voraus als Überwachungsintervall
optional einen Bereich einzustellen, bei dem die Drehmomentänderungen
im Drehmomentmuster beim Normalbetrieb des Auswurfschritts relativ
sanft sind, oder einen Bereich, wo ein Muster, das für die Erzeugung
von verschiedenen Arten von Fehlfunktionen eigentümlich ist, wahrscheinlich
auftritt. Als Ergebnis kann die Genauigkeit bei der Erfassung einer
Fehlfunktion verbessert werden.
-
Im Übrigen kann
das zuvor erwähnte
Fehlfunktionserfassungsverfahren auch auf eine hydraulische Spritzgussmaschine
angewendet werden, auf die gleiche Weise wie auf die elektrische
Spritzgussmaschine. In diesem Fall ist das zu überwachende Muster aber ein
Muster des hydraulischen Drucks der Auswurfstift-Antriebshydraulikpumpe,
anstelle des Drehmomentmusters des elektrischen Stiftantriebsmotors.
-
Im Übrigen kann
neben dem zuvor erwähnten
Rotationswinkel eines Auswurf-Antriebsmotors auch die Position des
Auswurfstifts verwendet werden.
-
Zusätzliche
Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden
Beschreibung dargelegt, und gehen teilweise aus der Beschreibung hervor,
oder können
durch Verwirklichung der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben
und Vorteile der Erfindung können
mittels der im Folgenden beschriebenen Einrichtungen und Kombinationen
verwirklicht und erhalten werden.
-
Die
begleitenden Zeichnungen, welche ausdrücklich Teil der Erfindungsoffenbarung
sind, veranschaulichen gegenwärtig
bevorzugte Ausführungen der
Erfindung, und dienen zusammen mit der obigen allgemeinen und der
folgenden ausführlichen
Beschreibung der Ausführungen
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
-
1 ist
ein schematisches Diagramm, das eine elektrische Spritzgussmaschine
zeigt, auf welche das Fehlfunktionserfassungsverfahren nach dieser
Erfindung angewendet wird;
-
2 ist
ein Schaubild, das ein Beispiel des Referenzmusters von "Zeit zu Antriebsdrehmoment" im Auswurf schritt
veranschaulicht;
-
3 ist
ein Schaubild, das ein Beispiel einer Toleranzgrenze des Antriebsdrehmoments
veranschaulicht, die im Auswurf schritt eingestellt werden soll;
-
4 ist
ein Schaubild, das ein Beispiel eines Überwachungsintervalls des im
Auswurfschritt einzustellenden Antriebsdrehmoments zeigt; und
-
5 ist
ein Schaubild, das ein Beispiel des Musters von "Zeit zu Antriebsdrehmoment" veranschaulicht,
wenn eine Fehlfunktion im Auswurfschritt aufgetreten ist.
-
Nun
wird die Erfindung ausführlich
beschrieben.
-
1 veranschaulicht
schematisch eine motorbetriebene Spritzgussmaschine, auf welche
das Fehlfunktionserfassungsverfahren nach dieser Erfindung angewendet
wird. In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein
gegossenes Produkt bzw. Gussprodukt, 2 bezeichnet eine
feste Prägeplatte
bzw. Prägeform, 3 bezeichnet
eine bewegliche Prägeplatte
bzw. Prägeform, 4 bezeichnet
einen Auswurfstift, 6 bezeichnet einen bewegliche Platte
bzw. Traverse, 15 bezeichnet einen Servomotor (Antriebsmotor),
und 20 bezeichnet ein Steuer- bzw. Regelungssystem.
-
Die
bewegliche Formhälfte
oder Prägeplatte 3 wird
auf der vorderen Oberfläche
der beweglichen Platte 6 gehalten. Die bewegliche Prägeplatte 3 ist
an ihrer Zentralachse mit einem Durchgangsloch versehen, in welches
der Auswurfstift 4 gleitend eingebaut ist. Eine Auswurfplatte 5 ist
zwischen der beweglichen Prägeplatte 3 und
der beweglichen Platte 6 eingebaut, und wird vor der beweglichen
Platte 6 in seiner Axialrichtung beweglich gehalten. Das
hintere Ende des Auswurfstifts 4 ist an einem zentralen
Abschnitt der Auswurfplatte 5 befestigt.
-
Die
bewegliche Platte 6 ist an ihrer zentralen Achse mit einem
Durchgangsloch versehen, in welches ein Verbindungsstab 7 gleitend
eingebaut ist. Auf der Rückseite
der beweglichen Platte 6 ist eine Verbindungsplatte 8 angeordnet,
welche in ihrer Axialrichtung beweglich gehalten wird, hinter der
beweglichen Platte 6, über
einen Stützstab 11 und
eine Zuführungswindung
bzw. -schraube 12. Das hintere Ende des Verbindungsstabs 7 ist
am Zentralabschnitt der Verbindungsplatte 8 befestigt.
Die Zuführungswindung
bzw. Schraube 12 ist über
ein Zahnrad oder Getriebe mit dem Servomotor 15 verbunden.
Die Position der Verbindungsplatte 8 (und des Verbindungsstabs 7)
kann auf der Grundlage der Ausgabe eines am Servomotor 15 angebrachten
Rotationswinkeldetektors 16 gemessen werden.
-
Gemäß dieser
Spritzgussmaschine, nach der Aushärtung des Harzes, das in einen
Hohlraum zwischen der festen Prägeplatte 2 und
der beweglichen Prägeplatte 3 gefüllt wurde,
wird die bewegliche Prägeplatte 3 zurückgezogen,
um dadurch die Form frei zu geben bzw. zu öffnen. Das gegossene Produkt 1 bleibt
an der vorderen Oberfläche
der beweglichen Prägeplatte 3 haften.
Danach, unter Verwendung des Servomotors 15, wird der Verbindungsstab 7 betätigt, um
den Auswurfstift 4 aus der Innenwand der beweglichen Prägeplatte 3 hervortreten
zu lassen. Als Ergebnis wird das gegossene Produkt 1 aus
der Form herausgedrückt
und aufgesammelt.
-
Der
Weg, den der Auswurfstift 4 für das Drücken und Aufsammeln des gegossenen
Produkts 1 bewegt wird, kann anhand des Ausgangs des Drehwinkeldetektors 16 gemessen
werden. Andererseits kann die Kraft zur Vorwärtsbewegung des Auswurfstifts 4 anhand
des Antriebsdrehmoments des Servomotors 15 gemessen werden
(daher anhand des Antriebsstroms).
-
Das
Steuersystem 20 für
die Betätigung
des Auswurfstifts 4 wird durch einen Auswurfsteuerverstärker 21,
eine Sensoreingabeeinheit 22, eine Speicher- und Recheneinheit 23,
eine MMI-F (Menschmaschinen-Schnittstelle oder Bedienungseinrichtung) 24 und
eine Steuerausgabeeinheit 25 gebildet. Der Auswurfsteuerverstärker 21 dient
dazu, das Antriebsdrehmoment und den Drehwinkel des Servomotors 15 aufzunehmen,
die zur Betätigung
des Auswurfstifts 4 verwendet wurden, und auch zur Steuerung
des Betriebs des Servomotors 15. Die Sensoreingabeeinheit 20 dient
dazu, die Daten des Antriebsdrehmoments und des Rotationswinkels
des Servomotors 15, welche ihr aus dem Auswurfsteuerverstärker 21 übermittelt
wurden, an die Speicher- und Recheneinheit 23 zu schicken.
Diese Speicher- und Recheneinheit dient dazu, die Antriebsbedingungen
des Servomotors 15 zu bestimmen, auf der Grundlage der
Anweisung, welche über
die Menschmaschinen-Schnittstelle 24 vom
Bediener eingegeben wurde, und dazu, einen Befehl an die Steuerausgabeeinheit 25 zu
schicken. Die Steuerausgabeeinheit 25 dient dazu, ein Steuersignal
an den Auswurfsteuerverstärker 21 zu
schicken, um dadurch den Servomotor 15 zu steuern bzw.
zu regeln.
-
Als
nächstes
wird das Fehlfunktionserfassungsverfahren beschrieben, welches eingesetzt wird
um das gegossene Produkt 1 aus der beweglichen Prägeplatte 3 zu
entfernen, durch Bewegung des Ausstoßstifts 4 in der in 1 gezeigten
Spritzgussmaschine.
-
Zunächst wird
das Verhältnis
bzw. die Beziehung des Antriebsdrehmoments zur Zeit als Referenzmuster
gespeichert, wenn ein gutes Ergebnis beim Entfernen des gegossenen
Produkts erzielt worden ist. 2 zeigt
ein Beispiel eines solchen Referenzmusters. Der Startpunkt eines
Auswurfvorgangs liegt in 2 am Ursprung der Abszisse (Zeitachse).
-
Dann,
wie in 3 gezeigt, wird die Toleranzgrenze des Antriebdrehmoments
bezüglich
des Referenzmusters voreingestellt. Wenn der Wert des Antriebdrehmoments
zu irgendeinem Zeitpunkt während
des Auswurfschritts außerhalb
der zuvor erwähnten
Toleranzgrenze fällt,
wird dies als Fehlfunktion beurteilt, und daher wird ein Alarm erzeugt,
um die Aufmerksamkeit des Bedieners auf die Fehlfunktion zu lenken,
wodurch es möglich
wird, die Maschine in einem sicheren Zustand anzuhalten.
-
Wie
in 4 gezeigt, ist es dem Bediener optional möglich, ein
Zeitintervall auf der Zeitachse einzustellen (d.h. Überwachungsintervall),
welches es der zuvor erwähnten
Fehlfunktionserfassungsfunktion ermöglicht beim Auswurf schritt
zu arbeiten. Hierdurch wird es dem Bediener optional möglich, im Voraus
als Überwachungsintervall
einen Bereich einzustellen, in dem die Drehmomentänderung
im Drehmomentmuster bei dem normalen Betrieb des Auswurfschritts
relativ sanft ist, oder einen Bereich, wo ein Muster, das für die Erzeugung
von verschiedenen Arten von Fehlfunktionen eigentümlich ist,
wahrscheinlich auftritt. Als Ergebnis kann der Einfluss von Rauschen
minimiert werden, und die Erfassungsgenauigkeit für eine Fehlfunktion
kann verbessert werden.
-
5 zeigt
ein Beispiel des Musters von "Zeit
zu Antriebsdrehmoment",
wenn im Auswurf schritt eine Fehlfunktion erfasst wurde. Nach diesem Beispiel,
wenn der Auswurfstift in das gegossene Produkt 1 sticht,
kann eine anormale Spitze im Antriebsdrehmoment festgestellt werden.
-
Obwohl
die vorangehende Beschreibung sich auf einen Fall bezieht, bei dem
die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Spritzgussmaschine angewendet
wird, kann das Fehlfunktionserfassungsverfahren der vorliegenden
Erfindung auch auf eine hydraulische Spritzgussmaschine angewendet werden,
auf die gleiche Weise wie oben beschrieben. In diesem Fall ist jedoch
das zu überwachende
Muster ein Muster des Hydraulikdrucks der Auswurfstift-Antriebshydraulikpumpe,
anstelle des Drehmomentmusters des Auswurfstift-Antriebsmotors.
-
In
den 2 bis 5 kann die Abszisse die Position
der Verbindungsplatte 8 darstellen, anstelle der Zeit.
In diesem Fall, wie in 3 gezeigt, sollte das Referenzmuster
des Antriebsdrehmoments des Servomotors relativ zur Position gespeichert
werden, und wie in 3 gezeigt, sollte die Toleranzgrenze des
Antriebsdrehmoments relativ zu diesem Referenzmuster voreingestellt
werden. Daher, wenn das Intervall auf der Positionsachse, welches
es der zuvor erwähnten
Fehlfunktionserfassungsfunktion ermöglicht im Auswurfschritt zu
arbeiten, vorher vom Bediener eingestellt wird, wie in 4 gezeigt,
kann die Erzeugung einer anormalen Spitze im Antriebsdrehmoment
unmittelbar erfasst werden, wie in 5 gezeigt.
-
Wie
oben beschrieben, ist es nach dem Verfahren dieser Erfindung möglich, zuverlässig eine Fehlfunktion
im Auswurfschritt in der Spritzgussmaschine zu erkennen, ohne dass
die Spritzgussmaschine dadurch komplizierter gemacht wird.
-
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen erschließen sich dem Fachmann. Daher
ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Details und repräsentativen
Ausführungen
beschränkt,
welche hier gezeigt und beschrieben werden. Dementsprechend können verschiedene
Modifikationen durchgeführt werden,
ohne sich vom allgemeinen erfinderischen Konzept zu lösen, das
durch die angehängten
Ansprüche
und ihre Äquivalente
definiert wird.