AT392438B - Verfahren zum messen und regeln der schliesskraft einer kunststoff-spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

AT 392 438 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Regeln der Schließkraft einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit zentralverstellbarem, der Schließkrafterzeugung dienendem Kniehebelweik.

Bei einem z. B. aus der DE-OS 2 910 931 bekannten Verfahren dieser Art wird bei jedem Arbeitszyklus der Istwert der Schließkraft gemessen und mit zwei vorgewählten Toleranzgrenzen des Sollwerts verglichen; über-bzw. unterschreitet der Istwert die eine bzw. andere dieser Toleranzgrenzen erfolgt über einen entsprechend gesteuerten Stellmotor eine Änderung der Formhöhe, also der Schließkraft für den nächsten Zyklus. Die Änderung erfolgt in zeitlich vorbestimmten Schritten. Diese Art der Schließkraftregelung kann nicht nur zu einer Vielzahl von Regelschritten führen, sondern berücksichtigt auch nicht ob es sich jeweils nur um eine Ausnahmeabweichung handelt, oder tatsächlich um ein tendenzmäßiges Herauslaufen der Schließkraftwerte sich folgender Arbeitszyklen, aus der Toleranzzone.

Die vorliegende Erfindung schlägt demgegenüber ein Verfahren vor, bei welchem nicht jede Zufallsabweichung der Schließkraft aus der Toleranzzone heraus zwangsläufig zu einer Schließkraftänderung führen muß und wobei der Entscheid, ob eine Regelung und damit Änderung der Einbauhöhe erfolgen soll oder nicht, nicht nach jedem Arbeitszyklus getroffen wird, wodurch eine unerwünscht hohe Zahl von Regeleingriffen vermieden wird.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während eines Teils der Betriebszeit der Maschine die Schließkraft für jeden Arbeitszyklus einer durch die Zahl der Zyklen vorbestimmten Betriebsperiode gemessen und aus den Meßwerten ein mittlerer Wat berechnet wird, und daß eine Regelung nur erfolgt, wenn dieser mittlere Wert in einer Schließkraft-Regelzone außerhalb einer den vorgegebenen Sollwert der Schließkraft einschließenden Toleranzzone liegt, wobei die Regelung in Schließkraftänderungsschritten erfolgt und wobei für jeden auf diese Änderungsschritte folgenden Arbeitszyklus eine Messung erfolgt und die nächste der Bestimmung des mittleren Wales dienende Betriebsperiode ast wieda beginnt, wenn die Messung nach einem Schließkraftänderungsschritt einen innahalb der Toleranzzone liegenden Wertergibt.

Es ist ohne weiteres möglich, dieses Verfahren während der ganzen Betriebszeit oder nur während der Anfahrphase oder nur während der anschließenden, normalen Arbeitsphase (in welcher in der Maschine thermisches Gleichgewicht erreicht ist) anzuwenden. Dabei hat es sich als vorteilhaft owiesen, die Zahl der Arbeitszyklen pro Betriebsperiode der Änfahrphase kleiner zu wählen als jene der Betriebsperioden der normalen Arbeitsphase. Damit kann meist erheblich größeren und zeitlich schneller aufeinanderfolgenden Schließkraftabweichungen vom Sollwert während da Anfahrphase Rechnung getragen werden.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Messung des Istwots der Schließkraft sich aus Messungen auf allen Kniehebeln des Kniehebelwerks zusammensetzt und der Mittelwert dieser Messungen einem programmierbaren Rechenwerk zum Entscheid über die Abgabe des den Regeleingriff auslösenden Signals zugeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Regeleingriff nur bei statisch entlasteten, und vorzugsweise bei dynamisch belasteten Kniehebelwerk erfolgen kann. Eine solche Synchronisation des Zeitpunktes des Stelleingriffs mit der Formbewegung bildet eine besonders vorteilhafte Maßnahme.

Alle Verstellverfahren, die auf die Säulenmitten einer zentralen Formhöhenverstelleinrichtung wirken, erzeugen Verschleiß, wenn die Muttem zum Zeitpunkt der Verstellung axiale Vorspannung aufweisen. Eine solche Vorspannung ist auch im Stillstand bei geöffneter Form noch vorhanden, da die Abstützplatte, die die Muttemauflage bildet, ihre Position nur in den Grenzen der Haftreibung auf dem Maschinengrundkörper einnimmt. In den Bewegungsphasen der Formschließeinrichtung ergeben sich jedoch Betriebszustände wodurch die Massenkräfte eine echte Entlastung oder sogar Abhebung der Säulenmuttem bewirken. Durch Berücksichtigung des programmierten Geschwindigkeitsprofils wird vom Rechenwerk eine Sollposition der Formplatte für den Regeleingriff bestimmt und während der Bewegung mit der Information aus der Formpositionsmessung verglichen, was den Zeitpunkt des Stelleingriffes auslöst.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine Messung einen die Alarmgrenze überschreitenden Istwert ergibt, sofort ein Regeleingriff erfolgt und daß, sofern die Messung des Istwerts nach höchstens einigen wenigen Aibeitszyklen wieder einen in da Regelzone liegenden Wert ergibt, die der Bestimmung des mittleren Wertes dienende Betriebsperiode nicht unterbrochen wird, während beim Verbleiben dieses Istwerts jenseits der Alarmgrenze ein Alarmsignal und/oder ein Abstellen der Maschine erfolgt.

Dies ergibt folgende Vorteile:

Jedes statistische Verfahren zur Entscheidung ob ein Regeleingriff vorgenommen werden muß, hat den Nachteil, daß in der Meßperiode eine Alarmgrenze erreicht werden kann, ohne daß Korrektureingriffe vorgenommen werden. Zur Abhilfe werden meist die Anzahl Zyklen oder die Beobachtungszeit sehr gering gewählt

Mit der soeben beschriebenen weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es jedoch ein Abstellen der Maschine wegen Überschreitung da Alarmgienzen zu vermeiden, solange keine Defekte vorliegen. Die Zahl der Beobachtungszyklen kann dadurch in der Einrichtung fest eingegeben, d. h. einer Fehlprogrammierung durch den Benützer entzogen sein, ohne daß in Anfahrphasen ungewünschte Effekte auftreten. -2-

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Anhand der beiliegenden Zeichnung, die eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtung zeigt, ist im folgenden das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 schematisch eine Kunststoff-Spritzgießmaschine mit Schließkraft-Meß- und Regeleinrichtung arbeitend nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und Fig. 2 ein Arbeitsdiagramm der Meß- und Regeleinrichtung nach 5 Fig. 1.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kunststoff-Spritzgießmasche besitzt eine auf dem Maschinengestell (1) abgestützte ortsfeste Formträgerplatte (2) und eine auf Holmen (3) längsverschiebbar geführte bewegbare Formträgerplatte (4). Die beiden Formträgerplatten (2, 4) tragen je eine Formhälfte (5a bzw. 5b). Die bewegbare Formträgerplatte (4) ist über ein Kniehebelwerk (7) mit einem Gelenkschild (8) mit einer vom 10 Gestell (1) getragenen Stütze (6) verbunden, an der ein Stellmotor (9) montiert ist.

Dieser an sich bekannte Aufbau der Spritzgießmaschine ermöglicht mittels des Stellmotors (9) die Zentralverstellung der Stütze (6) und damit eine Einstellung der mittels des in nicht näher dargestellter Weise antreibbaren Kniehebelwerks (7) in Schließlage der Form (5a, 5b) erzeugten Schließkraft. Zu diesem Zweck ist der Stellmotor (9) an den Ausgang eines ein Aktivierungssignal erzeugendes Rechenwerk (10) angeschlossen, 15 das mittels einer Programmiervorrichtung (11) programmierbar ist. An allen Kniehebeln des Kniehebelwerks (7) sind Dehnungsmeßaufnehmer (12) angebracht, deren Signale gemittelt und über einen Vorverstärker (13) und einen Wandler (14) dem Rechenwerk (10) zugeführt werden. Zwischen der ortsfesten Stütze (6) und der bewegbaren Formträgerplatte (4) ist ferner ein Wegmeßgerät (15) angeordnet, das ein der jeweiligen Position der bewegbaren Formträgerplatte (4) entsprechendes Signal erzeugt, das ebenfalls dem Rechenwerk (10) zugeführt 20 wird.

Mit dieser Einrichtung (9) bis (15) wird beim vorliegenden Beispiel das im folgenden anhand von Fig. 2 beschriebene und mittels der Programmiervorrichtung (11) festgelegte Meß- und Regelverfahren durchgeführt

Es wird vorausgesetzt daß aufgrund der gegebenen Maschinendaten und des daraus abgeleiteten Sollwertes (S) der Schließkraft (K) bei verriegelter Form eine Grundeinstellung der Maschine erfolgt ist Wird nun die Maschine 25 in Betrieb gesetzt so wird sie erst nach einer gewissen Anfahrphase, die eine Stunde und mehr dauern kann, ihr thermisches Gleichgewicht erreichen. Diese Anfahrphase umfaßt somit eine relativ große Zahl von Arbeitszylden (Z) (Schließen und Verriegeln der Form, Halten der Form in Verriegelungslage und Öffnen der Form), wobei sich die Schließkraft (K) relativ oft bezüglich des Sollwerts (So) nach der einen und/oder andern Seite hin ändern kann. Da es praktisch überhaupt kaum möglich und auch nicht erforderlich ist, den exakten, berechneten Sollwert 30 (So) der Schließkraft (S) einzuhalten, wird eine den jeweiligen Verhältnissen angepaßte Toleranzzone (T) angenommen, die jene Schließkraftabweichungen des Istwerts (Si) der Schließkraft (S) vom Sollwert (So) umfaßt, die ohne Regeleingriff zulässig sein sollen. Anderseits soll ein Regeleingriff auch dann nicht erfolgen, wenn der Istwert (Si) über eine größere Zahl von Zyklen (Z) nur einmal außerhalb dieser Toleranzzone liegt, da solche Ausnahmeabweichungen, sofern sie ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, ebenfalls tolerierbar sind. 35 Damit aber dieses Maß nicht überschritten wird, ist die beidseits der Toleranzzone (T) liegende Regelzone (R), innerhalb welcher die Schließkraft ohne Gefahr für die Maschine durch Zentralverstellung in die Toleranzzone zurückgebracht werden soll durch eine Alarmgrenze (A) begrenzt Überschreitet der Istwert (Si) da Schließkraft (S) diese Grenzen und verbleibt trotz sofortigem Regeleingriff darin, dann soll Alarm ausgelöst und/oder die Maschine afogestellt werden. 40 Die vorgenannten Bedingungen werden nun durch folgende durch die Programmiervorrichtung eingegebenen Maßnahmen erreicht: nach jedem Arbeitszyklus (bei verriegelter Farn) wird der Istwert (Si) am Kniehebelwerk (7) gemessen und das entsprechende Signal des gemittelten Wertes dem Rechenwerk zugeführt. Nach einer durch die Programmiervorrichtung (11) festgelegten, durch eine vorbestimmte Zyklenzahl definierten Betriebsperiode (B) wird aus den gespeicherten Istwerten (Si) dieser Periode ein mittlerer Wert, z. B. das arithmetische Mittel 45 errechnet. Liegt dieser mittlere Wert innerhalb der Toleranzzone (T), erfolgt keinerlei Regeleingriff, und es beginnt eine neue Betriebsperiode (Ba) gleicher Zyklenzahl mit Einzelmessung der Istwerte, Errechnung eines mittleren Wertes und Entscheid darüber, ob ein Regeleingriff erfolgen soll oder nicht Bei dem in Fig. 2 angedeuteten Betriebszustand ist »sichtlich, daß die letzten Messungen der zweiten Betriebsperiode (B) (von links in Fig. 2) geringfügig außerhalb der Toleranzzone (T) liegen; dies führt jedoch noch keineswegs zu einem 50 außerhalb dieser Toleranzzone (T) liegenden mittleren Wert der Meßwerte aller Zyklen dieser Periode, so daß auch jetzt kein Regeleingriff erfolgt Zeigt sich nun, daß der mittlere Istwert der nächstfolgenden Betriebsperiode (B) (dritte von links in Fig. 2) tatsächlich außerhalb der Toleranzzone (T), jedoch innerhalb einer mit (R) bezeichnten Regelzone liegt gibt das Rechenwerk (10) an den Stellmotor (9) den Befehl zum Regeleingriff. Dieser Stellmotor (9) verschiebt in der Folge die Stütze (6) um einen durch die Programmiervonichtung (11) 55 festgelegten Betrag im gewünschten Änderungssinn, wodurch die Einbauhöhe der Form und damit die Schließkraft für den nächstfolgenden Arbeitszyklus entsprechend geändert wird. Zu beachten ist daß diese Schließkraftänderung bei statisch entlasteter Schließeinrichtung, also bei fehlender Schließkraft und besonders vorteilhaft bei dynamisch belasteter Schließeinrichtung, also während der Öffnungs- bzw. Schließbewegung da Form, je nachdem ob die Schließkraft vomindert (also in Fig. 2 aus da oberen Regelzone (R)) oder ahöht (also 60 in Fig. 2 aus da unteren Regelzone (R)) und damit in die Toleranzzone (T) zurückgeführt waden soll. Den für die Abgabe des Signals zum Regeleingriff richtigen Zeitpunkt liefert das Wegmeßgerät (15). Die Änderungsschritte, die der Stellmotor (9) aufgrund des Signals des Rechenwerks durchführt sind beim -3-

Claims (3)

1. AT 392 438 B gezeichneten Beispiel kleiner als die Bandbreite der Toleranzzone (T). Zeigt die Messung nach dem auf den Regeleingriff folgenden Arbeitszyklus (in Fig. 2 im Bereich (Bl) angedeutet), daß der Istwert immer noch außerhalb der Toleranzzone (T) liegt, erfolgt ein weiterer Regeleingriff um einen (oder mehrere) Änderungsschritt, bis die erneute Messung zeigt, daß der Istwert in der Toleranzzone (T) liegt. Nun erst beginnt wieder eine Betriebsperiode (B) mit vorgegebener Zyklenzahl, wonach analog dem eingangs beschriebenen Verfahren der mittlere Wert der Istwerte (Si) dieser Periode auf seine Lage innerhalb bzw. außerhalb der Toleranzzone (T) überprüft wird. Im Vorangehenden wurde angenommen, daß es sich um Betriebsperioden (B) der Anfahrphase handelt. In diesem Fall ist die Zahl der Arbeitszyklen pro Betriebsperiode relativ klein und umfaßt beispielsweise nur 10 oder 20 Zyklen. Wieviele Betriebsperioden zur Anfahrphase zählen, hängt natürlich davon ab, wie schnell die Maschine ihr thermisches Gleichgewicht erreicht; die Zahl dieser Anfahrperioden kann z. B. zwischen 10 und 20 liegen. Das durch die Vorrichtung (11) programmierbare Umschälten auf Normalbetrieb erfolgt deshalb aufgrund von Erfahrungswerten. Dieses Umschalten bedeutet aber nur, daß die Zahl der Arbeitszyklen einer zur Bildung eines mittleren Istwertes der Schließkraft dienenden Betriebsperiode wesentlich erhöht wird, z. B. auf 100 und mehr Zyklen. Das Verfahren selbst wird in gleicher Weise wie vorbeschrieben weitergeführt. Wenn sich nun (ob in der Anfahrphase oder in der normalen Arbeitsphase bei thermischem Gleichgewicht) zeigt, daß ein während einer Betriebsperiode gemessener Istwert wie im Bereich (B2) in Fig. 2 angedeutet, außerhalb der im Programm festgelegten Regelzone (T) liegt und damit eine Alarmgrenze (A) überschritten hat, so erfolgt sofort ein Regeleingriff, ohne daß das Ende dieser Betriebsperiode abgewartet und ein mittlerer Wert berechnet wird. Gelingt es nicht, durch den oder einige wenige, höchstens z. B. 5, so ausgelösten Änderungsschritte den Istwert der nächstfolgenden Arbeitszyklen in die Regelzone (R) zurückzuführen, so wird ein Alarmsignal (sicht- oder hörbar) abgegeben und/oder die Maschine abgestellt. Liegt über dieser Istwert (und die folgenden), wie im Bereich (B2) in Fig. 2 angedeutet, wieder in der Regelzone (R), so gilt die laufende Betriebsperiode (B) als nicht unterbrochen, d. h. erst am Ende dieser Betriebsperiode wird wieder ein mittlerer Wert berechnet, um zu entscheiden, ob ein Regeleingriff erfolgen soll oder nicht. Da dieser mittlere Wert aber praktisch in jedem Fall außerhalb der Toleranzzone (T) liegt, erfolgt somit unmittelbar ein Regeleingriff und anschließend weitere (wie in Fig. 2 im Bereich (B3) angedeutet), bis der jeweils gemessene Istwert der Schließkraft wieder in der Toleranzzone (T) liegt Erst anschließend wird wieder mit einer Betriebsperiode (B) über die vorgegebene Zyklenzahl begonnen. Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es möglich, sowohl in da- Anfahrphase als auch in der normalen Arbeitsphase (nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts) der Maschine mit relativ wenigen Regeleingriffen auszukommen. In der Praxis hat sich gezeigt daß die Toleranzzone (T) etwa zwischen +/- 0,5 bis 2 % des Sollwerts (So) der Schließkraft liegen kann und die die Regelzone (R) nach außen begrenzenden Alarmgrenzen etwa bei +/- 2 bis 100 % des Sollwerts angenommen werden können. Die durch den Stellmotor bewirkten Änderungsschritte betragen vorteilhaft mindestens den halben Wertbereich der Toleranzzone und liegen zweckmäßig zwischen +/- 0,5 bis 0,9 % des Sollwerts. Diese Änderungsschritte können natürlich anstatt genau festgelegt auch variabel sein, z. B. in Abhängigkeit von der Größe der berechneten Abweichung; ihre zeitliche Dauer muß aber stets kleiner sein als die Formschließ- bzw. Öffnungszeit eines Arbeitszyklus. Als mittlerer Wert der gemessenen Istwerte kann wie erwähnt das arithmetische Mittel der während einer Betriebsperiode gemessenen Istwerte benützt werden. Es ist aber auch möglich, diesen Wert durch Einbezug des mittleren Wertes der vorangegangenen Betriebsperiode zu korrigieren, um so die in den sich folgenden Betriebsperioden zeigende Tendenz der Abweichungen der Schließkraft vom Sollwert mitzuberücksichtigen. Aber auch andere Methoden der Bestimmung des mittleren Wertes sind denkbar, so könnte auch der in der Mitte zwischen der größten und der kleinsten Schließkraftabweichung vom Sollwert innerhalb einer Betriebsperiode als für den Regeleingriffentscheid maßgebende mittlere Wert benützt werden. Im Vorangehenden ist angenommen, daß das eifindungsgemäße Verfahren sowohl in der Anfahrphase als auch in der normalen Arbeitsphase bei thermischem Gleichgewicht durchgeführt wird. Es versteht sich aber, daß es auch möglich ist, dieses Meß- und Regelverfahren nur während der einen oder der andern dieser Phasen durchzuführen. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Messen und Regeln der Schließkraft einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit zentralverstellbarem, der Schließkrafterzeugung dienendem Kniehebelwerk, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während eines Teils der Betriebszeit der Maschine die Schließkraft (K) für jeden Arbeitszyklus (2) -4- AT 392 438 B einer durch die Zahl der Zyklen vorbestimmten Betriebsperiode (B) gemessen und aus den Meßwerten ein mittlerer Wert berechnet wird, und daß eine Regelung nur erfolgt, wenn dieser mittlere Wat in einer Schließkraft-Regelzone (R) außerhalb einer dem vorgegebenen Sollwert (So) der Schließkraft einschließenden Toleranzzone liegt, wobei die Regelung in Schließkraftänderungsschritten erfolgt und wobei für jeden auf diese Änderungsschritte folgenden Arbeitszyklus eine Messung erfolgt und die nächste der Bestimmung des mittleren Wertes dienende Betriebsperiode erst wieder beginnt, wenn die Messung nach einem Schließkraftänderungsschritt einen innerhalb der Toleranzzone liegenden Wert ergibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Messung des Istwerts (Si) der Schließkraft (K) sich aus Messungen auf allen Kniehebeln des Kniehebelwerks (9) zusammensetzt und der Mittelwert dieser Messungen einem programmierbaren Rechenwerk (10) zum Entscheid über die Abgabe des den Regeleingriff auslösenden Signals zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regeleingriff nur bei statisch entlastetem, und vorzugsweise bei dynamisch belasteten Kniehebelwerk erfolgen kann.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine Messung einen die Alarmgrenze (A) überschreitenden Istwert (Si) ergibt, sofern ein Regeleingriff erfolgt und daß, sofem die Messung des Istwerts nach höchstens einigen wenigen Arbeitszyklen wieder einen in der Regelzone (R) liegenden Wert ergibt, die der Bestimmung des mittleren Wertes dienende Betriebsperiode (B) nicht unterbrochen wird, während beim Verbleiben dieses Istwerts jenseits der Alarmgrenze ein Alarmsignal und/oder ein Abstellen der Maschine erfolgt Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-