Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Arbeitsablaufes an Spritzgiessmaschinen bei der Verarbeitung von formbaren Werkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung des Arbeitsablaufes an Spritzgiessmaschinen bei der Verarbeitung von formbaren Werkstoffen, wobei das Verfahren und die Einrichtung eine weitgehende Anpassung des Werkzeugfüll- und Nachdruckvorganges an Gegebenheiten des Werkzeuges sowie der geforderten Spritzgusstellcharakteristik erlauben.
Die Aufgabe des Nachdruckes besteht darin, die durch den Prozessverlauf bedingte Volumenschrumpfung im Spritzling auszugleichen, um Einfallstellen zu vermeiden und die durch den Werkzeughohlraum vorgegebenen Abmessungen zu verwirklichen. Dabei ergibt sich die Gefahr einer Überladung des Werkzeughohlraumes, wenn die Umschaltung von Füll- auf Nachdruckphase nicht rechtzeitig erfolgt und/oder Nachdruckhöhe und -zeit nicht richtig bemessen werden.
Spannungskonzentration im Angussbereich mit daraus resultierender Riss empfindlichkeit, Verwerfungen oder Verzug im Spritzgussteil nach erfolgter Entformung sind die Folge.
Bekannte Verfahren für die Umschaltung von Einspritz- auf Nachdruckphase nutzen die vom Einspritzglied oder Antrieb abgeleiteten Grössen: Weg, Zeit und Druck und/oder gehen von dem sich im Werkzeug aufbauenden Spritzdruck aus.
Dabei wird eine bestimmte Stellung des Einspritzgliedes, zum Beispiel Spritz- oder Schneckenkolben, oder der Ablauf einer vorgegebenen Grundzeit für den Einspritzvorgang und/oder der sich im Werkzeug einstellende Absolutdruck genutzt.
Diese Verfahren besitzen wesentliche Nachteile durch die Tatsache, dass die angeführten Grössen: Weg, Zeit und Druck durch verschiedene Faktoren, wie die Beschaffenheit der Plastschmelze, Dosierungsgleichmä ssigkeiten, Charakteristika der Spritzdüsen, dem Aufbau des Werkzeuges und davon insbesondere des Angusses oder den Temperierbedingungen beeinflusst werden, wodurch eine Reproduzierbarkeit der Umschaltung von Füll- auf Nachdruckphase sowohl für die einzelnen Arbeitszyklen bei einer bestimmten Maschineneinstellung als auch bei unterschiedlichen Maschineneinstellungen und veränderten konstruktiven Gegebenheiten von Sprittgiessmaschine und Werkzeug mit ausreichender Genauigkeit nicht gewährleistet ist.
Wird der innere Spritzdruck im Werkzeughohlraum als Stellgrösse für die Umschaltung von Füll- auf Nachdruckphase benutzt, sind Fehlmeldungen möglich, da der Absolutwert des Druckes stark von den Einbaube dingungen des Messwertgebers abhängt, gleichfalls ein Temperatureinfluss besteht, eine Eichung somit in jedem Fall erforderlich ist und darüber hinaus die beim Werkzeugfüllvorgang erstarrende Schmelze eine Kraft übertragung auf das Druckmessglied behindert.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, gleichbleibende Qualität der gespritzten Werkstücke bei vorgegebener Maschineneinstellung zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei welchen in die Maschinenablaufsteuerung und/oder Programmiereinrichtung prozessabhängig ein durch die beendete Werkzeugfüllung charakterisiertes Signal eingeleitet wird.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, nach welchem die nach beendeter Füllung des Werkzeughohlraumes durch Kompression des eingespritzten Materials auftretende Druckänderung oder ein davon abgeleiteter Analogwert, wie beispielsweise Formbzw. Lageänderung von Bauelementen der Maschine oder des Werkzeuges oder der Schliesseinheit als auch plötzlicher Druckanstieg im hydraulischen Antrieb des Einspritzgliedes technisch differenziert, Ausgang für Folgefunktionen in der Maschinenablaufsteuerung und/ oder Programmiereinrichtung bildet. Genutzt wird dabei die sich im Druckverlauf ergebende Unstetigkeit nach erfolgter Füllung des Werkzeuges.
Eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sieht ein aus der Verbindung elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente bestehendes Differenzierglied vor, welches in Korrespondenz mit einem elektrischen oder elektronischen Schalter mit einstellbarem Schwellwert steht. Dem Schwellwertschalter wird der technisch differenzierte Wert des Druckes oder eine davon abgeleitete Grösse, beispielsweise die mögliche Form- oder Lageänderung von im Kraftfluss liegender Bauelemente der Maschinen oder des Werkzeuges zugeleitet.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gewährleisten bei vorgegebener Maschineneinstellung an Spritzgiessmaschinen gleichbleibend gute Qualität der Spritzgussteile. Die Anpassungsfähigkeit der Spritzgiessmaschine an die Gegebenheiten der Werkzeuge wird wesentlich erhöht, wodurch eine bessere Maschinenauslastung bei gleichbleibend verbesserter Spritzgussqualität ermöglicht wird.
Eine unvollkommene Ausbildung des Spritzgussteiles durch Unterfüllung des Werkzeughohlraumes, Spannungen im Spritzgussteil, welche bei herkömmlichen Verfahren durch Überladung des Werkzeughohlraumes nicht ausgeschlossen werden konnten, werden vermieden.
Für die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Eichungen des Messwertgebers für die Druck änderung oder einen davon abgeleiteten Analogwert nicht mehr erforderlich.
Die Kontrolle der Einrichtung beschränkt sich auf deren Funktionsfähigkeit.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden:
In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
Fig. 1 die Spritzeinheit einer Spritzgiessmaschine, das dazugehörige Spritzgiesswerkzeug und die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren erforderlichen Einrichtungen in schematischer Darstellung,
Fig. 2 die zeitlichen Druckverläufe im hydraulischen Antrieb für das Einspritzglied und im Werkzeughohlraum,
Fig. 3 den Druckverlauf im Werkzeughohlraum, technisch differenziert im Bereich der Unstetigkeit.
Bei Auslösung des Einspritzvorganges wird der hydraulische Antrieb 1 des Einspritzgliedes 2 mit Druck öl beaufschlagt. Der durch Maschinen- und Werkzeugkonstruktion sowie durch Beschaffenheit des zu verarbeitenden Werkstoffes 3 bedingte Arbeitswiderstand führt zu einem Druckaufbau entsprechend Kurve 5 nach Fig. 2 im hydraulischen Antrieb 1 bereits bevor die Füllung des Werkzeughohlraumes mit dem dadurch verursachten Druckaufbau gemäss Kurve 7 nach Fig. 2 beginnt.
Die Unstetigkeit 6 im Druckverlauf nach Kurve 7 kennzeichnet den Übergang von einer Bewegungs- in eine Ruhephase des Einspritzgliedes 2. Diese Über- gangsphase tritt in jedem Falle als plötzliche Druck änderung 6 im Werkzeughohlraum 4 auf und kann von einem Messwertgeber 8 aufgenommen und dem im wesentlichen aus Kondensator 9 und Potentiometer 10 bestehenden Differenzierglied zugeführt werden.
Ebenso ist es möglich, die von Messwertgebern aufgenommenen Form- und Lageänderungen beispielsweise von Bauteilen des. Werkzeuges oder der Schliesseinheit für die technische Differentiation auszunutzen. Auch die Nutzung des plötzlichen Druckanstieges im hydraulischen Antrieb für das Einspritzglied ist denkbar. Die technische Differentiation durch das Differenzierglied führt am Schalter 11 mit einstellbarem Schwellwert zu einem Eingangsimpuls 12 gemäss Fig. 3 und löst je nach eingestelltem Schwellwert am Schalter 11 dessen Kippung aus.
Die Einstellung des Schwellwertes kann dabei auch am Potentiometer 10 erfolgen.
Die Kippung des Schalters 11 bedingt ein Signal, welches an die Maschinenablaufsteuerungen 13 und/ oder Programmiereinrichtung 14 weitergeleitet, Folgefunktionen innerhalb des Verfahrensablaufes auslöst.