DE2302175A1

DE2302175A1 - Regelvorrichtung fuer eine spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE2302175A1
Application number: DE2302175A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. MP Antrag
Original assignee: Bucher Guyer AG
Current assignee: Bucher Guyer AG
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE2302175B2; US3976415A; IT999326B; JPS5646978B2; CH573302A5; SE398074B; FR2206181B1; JPS5054A; ATA932873A; FR2206181A1; DE2302175C3; GB1447080A; AT347667B

Description

Patartr-v/Slte

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GUU: ,·.: .. ^ul7 A 964

Tei. 25J^c3

Bucher-Guyer AG Maschinenfabrik Niederweningen

(Schweiz)

17, Jan. i373

Regelvorrichtung für eine Spritzgiessmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine Spritzgiessmaschine zur Konstanthaltung des Einspritzvolumens * der Spritzgiessform.

Der Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung der Qualitätskonstanz der Formlinge bei vollautomatischem Betrieb der Spritzgiessmaschine.

Die Teilequalität ist weitgehend vom Füllungsgrad der Spritz— giessform abhängig. Der Füllungsgrad ist bestimmt durch das Einspritzvolumen, welches seinerseits insbesondere in Abhängigkeit zum Dosiervolumen und zum Einspritzdruck steht. Vor allem das Dosiervolumen ist von störenden Faktoren, wie Unterschiede in der Materialbeschaffenheit oder Temperaturechwankungen in der Plastifiziereinheit oder in der Form, beeinflusst.

Ein Mass für eine vollkommene Füllung der Spritzgiessform ist die in der->Formtrennebene, von zwei Formhälften sich ergebende Gratbildung. Ein Materialgrat entsteht durch einen in der .Formtrennebene sich bildenden Formtrennspalt, der unter Einwirkung des Massedruckes inder Spritzgiessform, durch eine gewisse . . Durchbiegung der Formträger oder durch ein geringes Oeffnen der Form verursacht wird.

X/VB/RK
9.11.72

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Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nun darin, nach Massgabe des Formtrennspaltes das Einspritzvolumen bei vollautomatischem Betrieb der Spritzgiessmaschine zu regeln.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst worden, dass an der Spritzgiessform oder an einem mit der Spritzgiessform körperlich verbundenen Maschinenteil mindestens ein die unter der Wirkung des Einspritzdruckes hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation der Form- bzw. Maschinenteile¹· direkt oder indirekt messendes Messelement angebracht und ein auf die ermittelten Messwerte ansprechendes Regelgerät vorgesehen ist, welches mit die Hubendlage oder falls diese vorbestimmt ist, die Ausgangslage des Einspritzorgäns verändernden Steuerorganen in Wirkungsverbindung steht. . -

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung an einer in einem Vertikalschnitt gezeichneten Schnecken-Spritzgiessmaschine,

Figur 2 eine Formschliesseinheit einer Spritzgiess-

,,, maschine mit einer Variante einer Messstelle der Regelvorrichtung,

Figur 3 als weitere Variante die Messstelle der Regelvorr richtung am stationären Formträger der Schliesseinheit.

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Bei der Schnecken-Spritzgiessmaschine nach Figur 1 ist eine in einem Zylinderraum 1 eines Plastifizierzylinders 2 befindliche Plastifizierschnecke 3 zum Zwecke des Plastifizierens durch .., einen Antriebsmotor 4 über ein mechanisches Getriebe 5 rotierend und zum Zwecke des Einspritzens der plastifizierten Masse mittels eines ö!hydraulischen, doppelwirkenden Hubaggregates 6 in einer axialen Hubbewegung antreibbar. Zwei in Hubräume 7 und 8 des Hubaggregates 6 mündende Oelleitungen 9 und 10 sind an eine. * nicht dargestellte Hydraulikquelle angeschlossen und durch bekannte Steuereinrichtungen wechselweise auf Druck oder Rücklauf schaltbar.

Eine in der axialen Verlängerung des Plastifizierzylinders 2 liegende Formschliesseinheit 12 hat einen an Holmen fest verr. ankerten, stationären Formträger 13 und einen durch nicht gezeichnete, mechanische oder hydraulische Antriebsmittel in Horizontalrichtung bewegbaren, an Holmen geführten Formträger 14. Beide Formträger 13 und 14 tragen je eine Formhälfte 15 und 16, die bei Formschluss in einer Formtrennebene 17 plane Auflage haben und miteinander ein den Formling bildendes Formnest 18 begrenzen. Der Plastifizierzylinder 2 durchsetzt eine Aussparung des stationären Formträgers 13 und hat mit einer Einspritzdüse 20 Verbindung mit einem Eingusstrichter 21 der Formhälfte 16.

In eine Bohrung 22 der Formhälfte 16 ist ein berührungsloses, induktives Messelement 23 eingesetzt, bei welchem schon bei der- · minimalsten Spaltbildung in der Formtrennebene 17 eine Veränderung der Induktionsspannung bewirkt wird. In der Formschliessstellung werden unter einer auf den beweglichen Formträger 14

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wirkenden Zuhaltekraft die beiden Formhälften 15 und 16 aufeinandergepresst. Beim Einspritzvorgang wird im Formnest 18 " ein Massedruck wirksam, welcher der Zuhaltekraft entgegenwirkt und folglich zur· Tendenz hat, die beiden Formhälften 15 und_if16 in der Formtrennebene 17 voneinander zu trennen. Ausserdem hat der Massedruck eine gewisse Durchbiegung der Formträger 13 und 14 zu r Folge, die ebenfalls zur Spaltbildung in der Formtrennebene 17 beiträgt. Aus einem in der Folge sich einstellenden Formtrennspalt resultiert eine Spannungsveränderung im Mess- -. element 23. Der dabei sich ergebende Messwert wird über eine Messleitung 24 in einRegelgerät 25 eingegeben, dessen einzelne Funktionen, weil sie für die Erfindung nicht massgeblich sind, hier nicht beschrieben werden.

In Figur 1 sind zwei Möglichkeiten einer Auswertung der vom Messelement 23 ermittelten Spaltgrösse zur Regelung des Einspritzvolumens dargestellt. In einer ersten Regelart wird der in das Regelgerät 25 eingegebene Messwert als analoge Spannungsgrösse über eine Leitung 26 einem magnetgesteuerten Druckbegrenzungsventil 27 zugeführt, das an die in den rechten Hubraum 8 mündende Oelleitung 10 angeschlossen ist. Nach Massgabe des vom Messelement 23 ermittelten Spaltmasses in der Formtrennebene 17, wird durch das Druckbegrenzungsventil 27 im rechten Hubraum 8.des Hubaggregates 6 der auf die Plastifizierschnecke wirksame Einspritzdruck bestimmt. Diese Druckbestimmung kann im gleichen Arbeitszyklus erfolgen, wobei zeitgleich mit dem Grosser- bzw. Kleinerwerden des Formtrennspaltes der Einspritz-" druck eine entsprechende Reduktion bzw. Erhöhung erfährt.

Auf diese Weise wird vermieden, dass der fertige Formling einen zu grossen Grat aufweist, für dessen Beseitigung zusätzlicher Arbeitsaufwand notwendig wäre. Andererseits ist eine Gratbildung

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ein untrügliches Zeichen für einen optimalen Füllungsgrad der Spritzgiessform. Deshalb wird auch ein hauchdünner, beim Formling leicht beseitigbarer Grat in Kauf genommen. Demgemäss wird in vorstehend beschriebener·Regelfunktion ein Formtrennspalfc von minimalster Grosse dadurch aufrechterhalten, indem bei Unterschreiten eines bestimmten Spaltmasses der Einspritzdruck entsprechend erhöht wird.

Die Steuerung des Einspritzdruckes zur Erzielung eines kon- * kansten Einspritzvolumens kann vorzugsweise bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen zur Anwendung kommen, weil diese mit einem im Düsenbereich des Plastifizierzylinders sich speichernden Massepolster eingespritzt werden können.

Bei einer zweiten Regelart wird der vom Messelement 23 in das" Regelgerät 25 eingegebene Messwert des Formtrennspaltes in digitale Impulse umgewandelt, die über eine Leitung 28 auf einen Stellmotor 29 weitergegeben werden. Dieser Stellmotor 29 ist auf eine einen Endschalter 30 tragende Verstellspindel 31 drehwirksam. Für seine Basiseinstellung kann der Endschalter 30 auch durch einen Drehknopf 36 verstellt werden. Vom Endschalter 30 führt eine Steuerleitung 32 zum Antriebsmotor 4. Ein mit dem rückseitigen Ende der Plastifizierschnecke 3 fest verbundener Mitnehmer,, 33 trägt an einer Stange 34 einen Steuernocken 35.

Der beim Einspritzvorgang vom Messelement 23 gemessene Formspaltwert wird, umgewandelt in Stromimpulse, auf den Stellmotor. 29 steuerwirksam, wobei dessen Drehrichtung -je nachdem, ob der Formspalt zu gross oder zu klein ist - durch Positiv- oder Negativimpulse bestimmt ist. Mit den schrittweise auf den Stell- ■

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motor 29 Steuerwerksamen Impulsen wird die Position des Endschalters 30 festgelegt und entsprechend dieser Position wird beim rücklaufenden Dosierhub der Plastifizierschnecke 3 der Antriebsmotor 4 ausgeschaltet. Dadurch wird nach Massgabe d£s beim Einspritzen gemessenen Formtrennspaltes beim nachfolgenden Plastifiziervorgang der Dosierhub der Plastifizierschnecke 3 bestimmt. Mit dem Dosierhub ist das Dosiervolumen und mit/diesem das Einspritzvolumen bestimmt. Vorteilhaft ist die vorstehend beschriebene Regelung des Dosiervolumens vor allem bei der- Verarbeitung von Duroplasten, die ein rückständeloses Ausspritzen erfordern.

Es wäre auch denkbar, beide Regelarten miteinander zu kombinieren, wobei sowohl der Einspritzdruck als auch das Dosiervolumen die Regelgrössen wären. Auch liegen weitere Arten einer Regelung, des Dosiervolumens im Bereich der Erfindung, indem beispielsweise die Ausschaltung des Drehantriebes der Plastifizierschnecke mittels einer Kupplung vollzogen werden könnte. Ferner könnte statt der digitalen Impulssteuerung der Stellmotor auch mit einer analogen Zeitwertsteuerung betätigt werden.

Es ist vorteilhaft, die Mess- und Regelzeit zu begrenzen. Zu diesem Zwecke ist ein weiterer;,· durch einen Drehknopf 38 einer Verstellspindel 37 verstellbarer Endschalter 39 vorgesehen. Dieser, durch einen S.teuernocken 40 betätigbarer Endschalter schaltet über eine Steuerleitung 41 den Regelkreis des Regelgerätes 25 ein und aus.

Zugehörig einer gleichen Schnecken-Spritzgiessmaschine wie Figur 1 zeigt die Figur 2 wiederum die aus einem stationären , Formträger 13 und einem beweglichen Formträger 14 bestehende .

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Formschliesseinheit 12, mit zwei ein Formnest 18 umschliessenden Formhälften 15 und 16. Am stationären Formträger 13 ist mit Schrauben 42 eine Kontaktplatte 43 lösbar befestigt. Eine mit einem Längsschlitz 44 versehene, am beweglichen Formträger 14 mittels Schrauben 45 angebrachte Schiebeplatte 46 trägt das Messelement 23. Die Stellung der Schiebeplatte 46 wird nun jeweils so gewählt, dass zwischen dem Messelement 23 und der Kontaktplatte 43 bei Formschluss ein sehr kleiner Spalt frei bleibt. Ein beim Einspritzvorgang in der Formtrennebene .17. sich ergebender Formtrennspalt wird indirekt über die beiden Formträger 13 und 14 gemessen, indem eine Veränderung des Spaltmasses zwischen Messelement 23 und Kontaktplatte 43 in einem unveränderlichen Verhältnis zum Formtrennspalt steht·. Der resultierende Messwert kann anschliessend durch die im Zusammen;-, hang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Regel- und Steuerorgan zur Korrektur des Einspritzdruckes oder des Dosiervolumens ausgewertet werden.

Bei der in Figur 3 dargestellte, wiederum gleiche Teile aufweisenden Schliesseinheit 12, ist am stationären Formträger eine Biegeplatte 47 angebracht, an deren freien Ende das Messelement 23 angeordnet ist. Im Bereich der Aussparung 19 ist der Formträger 13 der grössten Durchbiegung unterworfen. Der verhältnismässig grosse Durchbiegeweg ist ausreichend, ein beim Einspritzen in der Formtrennebene 17 sich bildenden Spalt indirekt in einem bestimmten Verhältnis anzuzeigen. Eine solche indirekte Messung an den Formträgern hat insbesondere den Vorr teil, dass beim Formenwechseln die Messeinrichtung an der Maschine verbleiben kann.

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Anstelle eines induktiven Messelementes könnte beispielsweise der Formtrennspalt auch durch auf die Form oder auf die Formträger aufgesetzte Dehnmessstreifen gemessen werden. Unter dem Begriff Messelement sind auch Kleinstschalter zu verstehen,-»die bei üeber- bzw. Unterschreiten einer Toleranzgrenze des Formtrennspaltes ansprechbar sind.

Es sei auch festgestellt, dass das Einspritzvolumen ausser dem Einspritzdruck und dem Dosiervolumen noch durch andere auf den Massezustand einwirkende Faktoren beeinflussbar ist. So 'liegt es im Rahmen der Erfindung, beispielsweise als Regelgrössen zur Konstanthaltung des Einspritzvolumens, den beim Plastifiziervorgancf auf das Plastifizierorgan wirkenden Staudruck, die Einspritzgeschwindigkeit, die Schneckendrehzahl, die Verweilzeit der Masse im Plastifizierzylinder oder die Temperatur im Plasfcifizierzylinder oder in der Form nutzbar zu machen.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Regelvorrichtung auch bei einer Spritzgiessmaschine in Kolbenbauart anwendbar ist,

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Claims

23Q2175 Paten tansprüche

1. Regelvorrichtung an einer Spritzgiessmaschine zur Konstanthaltung des Einspritzvolumens entsprechend dem Volumen der Spritzgiessform, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sp,ritzgiessform (15,16) oder an einem mit der Spritzgiessform körperlich verbundenen Maschinenteil (13,14) mindestens ein die.unter der Wirkung des Einspritzdruckes hervorgerufene mechanische Beanspruchung bzw. Deformation der Form- bzw. Maschinenteile direkt oder indirekt messendes Messelement angebracht und ein auf die ermittelten Messwerte ansprechendes Regelgerät vorgesehen ist, welches mit die Hubendlage oder falls diese vorbe- . stimmt ist, die Ausgangslage des Einspritzorgans verändernden Steuerorganen in Wirkungsverbindung steht.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (23) unmittelbar an der Formtrennebene (17) von Formhälften (15,16) angeordnet ist.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (23) in einer benachbart eines Formnestes (18) liegenden Bohrung (22) einer Formhälfte (16) angeordnet ist (Fig.l)

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (23) ausserhalb der Formhälften (15,16) zwischen zwei Formträgern (13,14) angeordnet ist.

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5. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (23) zwischen einer am Formträger (13) befestigten Kontaktplatte (43) und einer am anderen Formträger (14) einstellbaren 'Schiebeplatte (46) angeordnet ist (Fig. 2).

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (23) am Formträger (13) im Bereich einer Aus-

sparung (19) angeordnet ist. ..-..-

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, . dass das Messelement (23) durch eine Biegeplatte (47)' getragen ist. (Fig. 3).

8. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein berührungsloses, induktives Messelement vorgesehen ist.

9. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf ein Einspritzaggregat (3) wirksame Einspritzdruck als Regelgrösse dient.

10. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdruck über ein Druckbegrenzungsventil (27) regelbar ist.

11. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierhub des Einspritzaggregates (3) als Regelgrösse dient.

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12. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierhub des Einspritzaggregates (3) durch einen von einem Stellmotor (29)· verstellbaren Endschalter (30) ·* veränderbar ist.

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