DE10155162A1 - Change-over to dwell pressure after injection into mold, is determined by temperature change measured near end of melt injection path - Google Patents

Abstract

Approaching the end of the melt flow path, mold wall temperature is measured (4). Temperature increase there determines change-over to the dwell pressure phase. Preferred Features: The point of temperature measurement is located at about 97% to 98% of the flow path.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen einer Kavität eines Werkzeuges zum Herstellen eines Formteiles aus einer Schmelze, insbesondere einer Kavität einer Spritzgiessmaschine, wobei die Schmelze unter Druck in die Kavität eingeführt und gegen Ende oder am Ende ihres Fliessweges unter Nachdruck gesetzt wird. The invention relates to a method for filling a Cavity of a tool for producing a molded part from a melt, in particular a cavity Injection molding machine, the melt under pressure in the Cavity introduced and towards the end or at the end of it Flow path is under pressure.

Beim Spritzgiessen oder beispielsweise auch beim Druckgiessen wird die Kavität in einem Werkzeug mit einer Schmelze, insbesondere aus Kunststoff, Metall oder einer Keramik, gefüllt. Dieser Einfüllvorgang geschieht so lange, bis die Kavität gefüllt ist, danach erfolgt ein Umschalten auf die sogenannte Nachdruckphase, in der vor allem auch ein Schwinden des Werkstoffes in der Kavität ausgeglichen wird. For injection molding or, for example, for The cavity is die-cast in one tool with one Melt, in particular made of plastic, metal or one Ceramic, filled. This filling process takes place as long as until the cavity is filled, then there is a switchover on the so-called reprint phase, in which above all a shrinkage of the material in the cavity is compensated becomes.

Wichtig ist eine Bestimmung des Umschaltzeitpunktes von der Einfüll- zu der Nachdruckphase. Eine manuelle Optimierung ist schwierig und zeitaufwendig, weshalb sie in der Praxis nur selten korrekt durchgeführt wird. It is important to determine the switchover time from Filling to the reprint phase. A manual optimization is difficult and time consuming, which is why it is in practice is rarely performed correctly.

Eine fixe Umschaltung vom Einspritzvorgang auf den Nachdruckvorgang kann nicht auf prozessbedingte Schwankungen z. B. der Viskosität reagieren, was wiederum eine grosse Schwankung der Qualität der Formteile zur Folge hat. A fixed switch from the injection process to the Reprint process cannot be process-related Fluctuations z. B. react to the viscosity, which in turn a large fluctuation in the quality of the molded parts Has.

Beispielsweise in der EP 0 707 936 A2 oder der US 5 993 704 werden Verfahren zur Bestimmung des Umschaltzeitpunktes bei der Herstellung eines Spritzgussteils beschrieben. Sie dienen dazu, den Zeitpunkt der volumetrischen Füllung in der Werkzeugkavität automatisch zu ermitteln. For example in EP 0 707 936 A2 or US 5,993,704 are procedures for determining the switching time at described the manufacture of an injection molded part. she serve to fill in the time of volumetric automatically determine the tool cavity.

Die bestehenden Verfahren basieren in der Regel auf der Messung des Innendrucks. Beispielsweise wird der "Knickpunkt" zwischen der Einfüll- und der Nachdruckphase, der sich automatisch ergibt, mit Hilfe künstlicher Intelligenz ermittelt. The existing procedures are usually based on the Measurement of the internal pressure. For example, the "Kink point" between the filling and the holding pressure phase, which arises automatically with the help of artificial Intelligence determined.

In der Praxis hat sich allerdings ergeben, dass sich aufgrund der Rechenzeiten zum Teil zu grosse Verzögerungen ergeben, welche automatisch Druckspitzen und Verspannungen im Formteil nach sich ziehen. Ausserdem können nicht alle Anwendungen universell abgedeckt werden. In practice, however, it has been found that delays that are too great due to the computing times result, which automatically pressure peaks and tensions in the molded part. In addition, not everyone can Applications are covered universally.

In einem weiteren Verfahren werden die Druckdifferenzen zwischen zwei Werkzeuginnendrucksensoren ermittelt und deren Verlauf über der Zeit analysiert. Über einen plötzlichen Abfall des Signals (= Knickpunkterkennung) wird die volumetrische Füllung ermittelt. In a further process, the pressure differences determined between two cavity pressure sensors and their course analyzed over time. About one sudden drop in the signal (= breakpoint detection) the volumetric filling is determined.

Beide oben beschriebenen Verfahren benötigen relativ teure Sensorik und Elektronik und sind nicht prozessicher. Both of the methods described above require relatively expensive ones Sensors and electronics and are not reliable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, mit dem auf einfache und kostengünstige Weise und dennoch relativ genau auf die Nachdruckphase umgeschaltet wird. The present invention is based on the object To develop methods of the type mentioned above with the simple and inexpensive way and yet relatively accurate is switched to the holding phase.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass gegen Ende des Fliessweges der Schmelze die Werkzeugwandtemperatur bestimmt und der Umschaltpunkt zur Nachdruckphase bestimmt wird. The solution to this problem is that towards the end of Flow path of the melt the mold wall temperature determined and the switch point to the holding pressure phase determined becomes.

Das neue Verfahren beruht somit auf der Messung der Werkzeuginnenwandtemperatur am Fliesswegende der Schmelze. Grundlegende Überlegung hierbei ist die Tatsache, dass theoretisch immer bei ca. 97 bis 98% des Fliessweges umgeschaltet werden soll, um aufgrund der Trägheit schliesslich die angestrebten 100% zu erreichen. The new method is based on the measurement of the Mold inner wall temperature at the end of the melt flow. The basic consideration here is the fact that theoretically always at approx. 97 to 98% of the flow path to be switched to due to inertia finally to achieve the 100% target.

Erreicht die Schmelze die Position eines entsprechenden Thermoelementes, erfolgt ein schlagartiger Signalanstieg, der ohne weitere Intelligenz, z. B. als analoges Schaltsignal, verwendet werden kann. The melt reaches the position of a corresponding one Thermocouple, there is a sudden signal increase, who without further intelligence, e.g. B. as an analog Switching signal, can be used.

Da die Fliessweglänge in allen Fällen dem Werkzeugbauer bekannt ist, kann eine entsprechende Vorgabe zur Positionierung eines kostengünstigen Thermoelementes ohne irgendwelche Schwierigkeiten gemacht werden. Since the flow path length in all cases the tool manufacturer is known, a corresponding specification for Positioning an inexpensive thermocouple without any difficulties are made.

Das Thermoelement kann neben der Funktion der Bestimmung des Umschaltzeitpunktes noch weitere Funktionen erfüllen. Beispielweise kann mit ihm eine Regelung der Schwindung, eine temperaturabhängige Kühlzeitregelung oder auch eine automatische Balancierung der volumetrischen Füllung der Kavität erfolgen. In addition to the function of the determination, the thermocouple can other functions at the time of switching. For example, it can regulate shrinkage, a temperature-dependent cooling time control or one automatic balancing of the volumetric filling of the Cavity.

Beim herkömmlichen Spritzgiessverfahren wird ein zentral geregelter Schmelzefluss auf einen oder mehrere Abschnittspunkte des Spritzteils verteilt, wobei zwischen Kaltkanal- und Heisskanalsystemen unterschieden wird. Bei sogenannten Kaltkanalwerkzeugen mit mehreren Anschnittpunkten besteht grundsätzlich kaum eine Möglichkeit, den Füllvorgang in jedem einzelnen Anschnitt zu regeln, da die Kunststoffschmelze auch im Angusssystem nach jedem Zyklus auf natürliche Weise erstarrt und somit kein Einfluss auf die individuelle Füllung genommen werden kann. In the conventional injection molding process, one becomes central regulated melt flow to one or more Section points of the molded part distributed, between A distinction is made between cold runner and hot runner systems. at so-called cold runner tools with several There are hardly any starting points Possibility of filling in every single gate to regulate, since the plastic melt also in the sprue system naturally solidifies after each cycle and thus no influence on the individual filling can.

In sogenannten Heisskanalsystemen besteht jedoch die Möglichkeit, den Schmelzestrom durch jeden einzelnen Anschnitt mit Hilfe eines bzw. mehrerer Einspritzkolben separat zu regeln, unabhängig, ob es sich um mehrere Anschnitte in einem Spritzteil (z. B. Stossfänger) oder mehrere Anschnitte in verschiedenen Teilen eines Werkzeuges handelt. However, in so-called hot runner systems Possibility of flowing the melt through each one First cut using one or more injection pistons to settle separately, regardless of whether there are several Gates in a molded part (e.g. bumper) or multiple gates in different parts of a tool is.

Ein auf dem Markt befindliches System regelt den Schmelzestrom einzelner Einspritzdüsen mit Hilfe separater Kolben, in dem der Druck im Heisskanal gemessen wird. A system on the market regulates that Melt flow of individual injectors using separate Piston in which the pressure in the hot runner is measured.

Dieses Vorgehen erlaubt zwar jedem einzelnen Kolben, eine vorgegebene Geschwindigkeit oder analog einen vorgegebenen Schmelzestrom zu regeln. Es ist auf diese Weise jedoch nicht möglich, aufgrund von echten Messsignalen im Spritzteil selbst eine Regelung in Abhängigkeit der Spritzteilqualität zu realisieren. This procedure allows each individual piston, one predetermined speed or analogously a predetermined Regulate melt flow. It is this way, however not possible due to real measurement signals in the Injection molding itself a regulation depending on the To realize molded part quality.

Mit Hilfe eines Thermoelementes am Ende des Fliessweges kann für jeden Anschnitt bzw. für jede Heisskanaldüse die volumetrische Füllung automatisch ermittelt und der Regelvorgang so beeinflusst werden (Umschalten von Füllvorgang auf Nachdruckvorgang). With the help of a thermocouple at the end of the flow path can for each gate or hot runner nozzle volumetric filling is automatically determined and the Control process can be influenced (switching from Filling process after reprinting process).

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in Further advantages, features and details of the invention emerge from the description below more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in

Fig. 1 eine schematische Darstellung von Familienwerkzeugen; Figure 1 is a schematic representation of family tools.

Fig. 2 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines modularen Werkzeugsystems; Fig. 2 is a schematic illustration, partially in section, of a modular tooling system;

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Mehrfachwerkzeugen; Fig. 3 is a schematic representation of multiple tools;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Einfachwerkzeuges mit Mehrfachanbindung. Fig. 4 is a schematic representation of a single tool with multiple connection.

Gemäss Fig. 1 ist ein Familienwerkzeug mit vier Kavitäten 1.1 bis 1.4 angedeutet. Jede Kavität 1.1 bis 1.4 besitzt eine unterschiedliche Geometrie, je nach Wunsch des Formteils. As shown in FIG. 1 it is indicated a four-cavity family mold 1.1 to 1.4. Each cavity 1.1 to 1.4 has a different geometry, depending on the shape of the part.

Eine Schmelze wird durch den Anspritzpunkt 2 in die Kavität 1.1 bis 1.4 eingegeben, wobei eine Schmelzefront mit 3 gekennzeichnet ist. A melt is entered through the injection point 2 into the cavity 1.1 to 1.4 , a melt front being identified by 3.

Gegen Ende des Fliessweges ist jeder Kavität 1.1 bis 1.4 ein Thermoelement 4 zugeordnet. Towards the end of the flow path, a thermocouple 4 is assigned to each cavity 1.1 to 1.4 .

Mit Hilfe dieser Familienwerkzeuge werden mehrere Spritzteile mit unterschiedlicher Dimension, unterschiedlichem Volumen und unterschiedlichem Gewicht hergestellt. Der Vorteil liegt vor allem darin, dass verschiedene Teile an Ort und Stelle zusammengebaut werden können. Ohne eine Regelung des Schmelzestroms der einzelnen Kavitäten 1.1 bis 1.4 bleibt die resultierende Qualität der Spritzteile jedoch dem Zufall überlassen. D. h., eine kleine Kavität, wie beispielsweise die Kavität 1.1 und 1.2 würde viel zu spät von einer Geschwindigkeitsregelung auf eine Druckregelung umschalten, was zu einer Komprimierung während der Füllphase und zu Spannungen führt. Eine grosse Kavität würde dagegen viel zu früh umschalten, wobei es zu einem Verzug der Teile und zu einem undefinierten Füllvorgang kommt. With the help of these family tools, several molded parts with different dimensions, different volumes and different weights are manufactured. The main advantage is that different parts can be assembled on site. Without regulating the melt flow of the individual cavities 1.1 to 1.4 , the resulting quality of the molded parts is left to chance. In other words, a small cavity, such as cavity 1.1 and 1.2, would switch from a speed control to a pressure control much too late, which leads to compression during the filling phase and to stresses. A large cavity, on the other hand, would switch much too early, causing the parts to warp and an undefined filling process to occur.

Durch das Positionieren eines Thermoelementes 4 am Ende des jeweiligen Fliessweges wird in jeder Kavität 1.1 bis 1.4 automatisch ermittelt, wann die volumetrische Füllung erreicht wird. Gleichzeitig können auch die gemessenen Wandtemperaturen für eine weiterführende Regelung der Schwindung verwendet werden. By positioning a thermocouple 4 at the end of the respective flow path, it is automatically determined in each cavity 1.1 to 1.4 when the volumetric filling is reached. At the same time, the measured wall temperatures can also be used for further regulation of the shrinkage.

In Fig. 2 ist ein Werkzeug 5 angedeutet, welches aus zwei Werkzeugeinsätze 6.1 und 6.2 besteht. Dabei soll die Werkzeugeinsatz 6.2 austauschbar sein. In Fig. 2, a tool 5 is indicated, which consists of two tool inserts 6.1 and 6.2 . The tool insert 6.2 should be interchangeable.

Ein spezieller Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt vor allem dann vor, wenn die eigentlichen Werkzeugeinsätze sehr oft gewechselt werden müssen, wie dies eben bei einem modularen Werkzeugsystem der Fall ist. In diesem Fall muss nach jedem Wechsel der Werkzeugeinsätze ein neuer Umschaltpunkt optimiert werden. Durch den Einsatz von Thermoelementen jeweils am Ende des Füllvorganges wird dieser Umschaltpunkt immer automatisch ermittelt, so dass dieser Optimierungsschritt entfällt. A special advantage of the method according to the invention is especially present when the actual Tool inserts have to be changed very often, such as this is the case with a modular tool system. In this case, the tool inserts must be replaced after each change a new switching point can be optimized. Because of the engagement of thermocouples at the end of each filling process this switchover point is always determined automatically, so that this optimization step is omitted.

In Fig. 3 ist ein Mehrfachwerkzeug mit einer Vielzahl von Kavitäten 1 angedeutet, wobei jede Kavität 1 ihren eigenen Anspritzpunkt 2 und ihr eigenes Thermoelement 4 besitzt. Das Ziel bei einem Mehrfachwerkzeug mit mehreren geometrisch identischen Kavitäten ist, den Schmelzefluss so zu regeln, dass alle Kavitäten gleichzeitig gefüllt und umgeschaltet werden. Wird ein solches Balancierungssystem nicht eingesetzt, ist es oft der Wunsch der Verarbeiter, in Abhängigkeit von einer ganz bestimmten, wählbaren Kavität umzuschalten. Auch in diesem Fall kann diese Umschaltung automatisch und wesentlich einfacher mit Hilfe eines Thermoelementes realisiert werden, wobei mit der Werkzeugwandtemperatur wiederum zusätzliche Informationen, z. B. zur Regelung der Teileschwindung, zur Verfügung stehen. In Fig. 3, a multi-tool is indicated with a plurality of cavities 1, wherein each cavity 1 has its own injection point 2 and its own thermal element 4. The goal with a multiple tool with several geometrically identical cavities is to regulate the melt flow so that all cavities are filled and switched over at the same time. If such a balancing system is not used, it is often the processor's wish to switch depending on a specific, selectable cavity. In this case, too, this switchover can be implemented automatically and much more simply with the aid of a thermocouple, with additional information, e.g. B. to control the shrinkage of parts are available.

Bei einem Einfach-Werkzeug gemäss Fig. 4 mit Mehrfachanbindung handelt es sich in der Regel um sehr grosse Spritzteile (z. B. Stossfänger) mit langen Fliesswegen. Die Problematik hierbei ist in der Regel nicht, einen einzigen Umschaltpunkt zu finden, sondern die Fliessfront der Schmelze bis zur volumetrischen Füllung mit Hilfe von Sensoren in der Kavität so zu regeln, dass die Heisskanaldüsen an jedem Anspritzpunkt 2 entsprechend der Programmierung gesteuert werden können. Dieses Prinzip kann mit relativ teuren Werkzeuginnendrucksensoren realisiert werden, relativ günstige Thermoelemente 4 erfüllen jedoch den gleichen Zweck. Sind die einzelnen Schmelzeströme, wie oben individuell gesteuert, gilt analog das gleiche Prinzip. Positionszahlenliste 1 Kavität
2 Anspritzpunkt
3 Schmelzefront
4 Thermoelement
5 Werkzeug
6 Werkzeugeinsatz
A single tool according to FIG. 4 with multiple connections is generally a very large molded part (e.g. bumper) with long flow paths. The problem here is usually not to find a single switchover point, but to regulate the flow front of the melt up to the volumetric filling with the aid of sensors in the cavity in such a way that the hot runner nozzles at each injection point 2 can be controlled in accordance with the programming. This principle can be implemented with relatively expensive cavity pressure sensors, but relatively inexpensive thermocouples 4 serve the same purpose. If the individual melt flows are individually controlled as above, the same principle applies analogously. Item number list 1 cavity
2 injection point
3 melt front
4 thermocouple
5 tools
6 tool insert

Claims (2)

1. Verfahren zum Füllen einer Kavität eines Werkzeuges zum Herstellen eines Formteiles aus einer Schmelze, insbesondere einer Kavität einer Spritzgiessmaschine, wobei die Schmelze unter Druck in die Kavität eingeführt und gegen Ende oder am Ende ihres Fliessweges unter Nachdruck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Fliessweges der Schmelze die Werkzeugwandtemperatur bestimmt und anhand eines Anstieges dieser Temperatur der Umschaltpunkt zur Nachdruckphase bestimmt wird. 1. A method for filling a cavity of a tool for producing a molded part from a melt, in particular a cavity of an injection molding machine, the melt being introduced into the cavity under pressure and under pressure towards the end or at the end of its flow path , characterized in that against The mold wall temperature is determined at the end of the melt flow path and the switchover point to the holding pressure phase is determined on the basis of an increase in this temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtemperatur bei etwa 97 bis 98% des Fliessweges bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the tool temperature at about 97 to 98% of the flow path is determined.