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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Formklemmkrafteinstellvorrichtung und ein Formklemmkrafteinstellverfahren für eine Spritzgießmaschine zur Erzeugung einer passenden Formklemmkraft, bei der eine Grat-Bildung aufgrund des Kunststoffdruckes beim Injizieren in die Form der Spritzgießmaschine und gleichzeitig eine Deformation der Form verhindert sind.
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2. Zum Stand der Technik
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In einem Spritzgießzyklus wird nach Schließen der Form in einem sogenannten Schließprozess flüssiger Kunststoff in die Form gespritzt und sodann wird in einem sogenannten Klemmprozess eine Form-Klemmkraft erzeugt. Beim Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in die Form können Grate bei der Öffnung der Form erzeugt werden, wenn die Formklemmkraft nicht ausreicht in Bezug auf den Druck, der im geschmolzenen Kunststoff erzeugt wird. Ist hingegen die Formklemmkraft zu groß, besteht zwar kein Risiko einer Gratbildung, jedoch können Probleme dahingehend auftreten, dass die Produktqualität leidet aufgrund einer nicht hinreichenden Entgasung und auch die Lebensdauer der Form kann verkürzt werden durch zu große Formklemmkräfte. Deshalb wird die Formklemmkraft auf einen Minimalwert eingestellt, bei dem die Form beim Spritzgießen nicht geöffnet wird, wodurch Gratbildung verhindert ist, gute Entgasungsbedingungen gegeben sind, und übermäßige Belastungen der Form vermieden sind. Es ist deshalb wünschenswert, eine Minimale Form-Klemmkraft einzustellen, bei der die Form sich nicht öffnet.
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Als eine Technik zur Erzeugung einer minimalen Form-Klemmkraft beschreibt die
japanische Patentveröffentlichung 2008-6651 ein Verfahren zum Einstellen einer Form-Klemmkraft, bei dem die Form-Klemmkraft graduell geändert wird und die anzuwendende minimale Formklemmkraft gewonnen wird mittels einer detektierten Änderung der Formklemmkraft. Die
japanische Patentveröffentlichung 8-252849 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen einer Formklemmkraft, bei dem die minimale Formklemmkraft gewonnen wird unter Berücksichtigung der angenähert linearen Beziehung zwischen der eingestellten Formklemmkraft und dem Anstieg der maximalen Formklemmkraft, wobei es sich um die Differenz zwischen dem Wert der maximalen Formklemmkraft beim Einspritzen und der gesetzten Formklemmkraft handelt.
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Es bestehen insoweit Probleme hinsichtlich der Effektivität und Genauigkeit bei den oben beschriebenen Formklemmkrafteinstellverfahren, mit denen die minimale Formklemmkraft gewonnen wird. Werden diese Formklemmkrafteinstellverfahren praktisch eingesetzt, ist es erforderlich, den Bereich der Form zu bestimmen, der sich zuerst öffnet und die in diesem Bereich eingesetzte Formklemmkraft als Messzahl zu detektieren.
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Eine Technik zur Überwindung obiger Probleme beschreibt die
japanische Patentveröffentlichung 2013-75382 (entsprechend
DE 10 2012 018749 A1 ). Gemäß dieser Technik wird die Differenz zwischen der beim Schließen der Form erzeugten Formklemmkraft und der Formklemmkraft während der Injektion als maximaler Formklemmkraftanstiegsbetrag detektiert. Aus dem detektierten maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag wird die minimale Formklemmkraft gewonnen, bei der die Form sich nicht öffnet. Mit dieser Technik sind Grat-Erzeugung bei der Formöffnung verhindert und das Spritzgießen erfolgt unter Bedingungen, in denen das Entgasen gefördert ist und die Produktqualität steigt. Auch verursacht diese Technik keine besonderen Lasten an der Form und verhindert so, dass die Lebensdauer der Form unnötigerweise verkürzt wird.
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Die
3A bis
3C zeigen eingestellte Formklemmkräfte und die Zustände der Form beim Injizieren (vgl.
japanische Patentveröffentlichung 2013-75382 ). Die
4A bis
4C zeigen den Beginn des Öffnens der Form, zunächst in einem oberen Bereich derselben während der Injektion. Der in
4C dargestellte Zustand 3 der Form wird nachfolgend bezeichnet als „Zustand, in dem der Teil der Form, der sich zuerst öffnet, ein oberer Teil der Form ist”. In diesem Zustand wird die obere Führungsschiene gedehnt und ist länger als zur Zeit der vollständigen Formklemmung, während die Länge der unteren Führungsschiene angenähert gleich gehalten wird wie zu der Zeit des Abschlusses der Formklemmung. Zur Detektion der Formklemmkraft wird häufig ein Formklemmkraftdetektor auf einer Führungsschiene aus den mehreren Führungsschienen angebracht zur Detektion der Führungsschienenverlängerung. Ist ein Formklemmkraftdetektor an der oberen Führungsschiene im Zustand Nr. 3 gemäß
4A bis
4C angebracht, kann ein Anstieg der Formklemmkraft, d. h. eine Öffnung der Form detektiert werden nachdem die Form beim Spritzgießen geschlossen wurde. Ist hingegen der Formklemmkraftdetektor an einer unteren Führungsschiene angeordnet, kann dieser Detektor eine solche Änderung der Formklemmkraft beim Spritzgießen nicht detektieren.
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In dem Teil der Form, der sich öffnet, übersteigt die Formöffnungskraft durch den Kunststoffdruck die Formklemmkraft, welche auf die Form einwirkt. Der sich öffnende Abschnitt ergibt sich aus mehreren Faktoren, wie der Verteilung der Kräfte, welche aufgrund des geschmolzenen Kunststoffes auf die Form einwirken und der Formklemmkraft-Balance. Die Verteilung der Kräfte, welche die Form aus dem geschmolzenen Kunststoff aufnimmt hängt von der Form und der Anordnung des Hohlraumes („Kavität”) ab. In manchen Fällen mag die Abschätzung der Verteilung der Kräfte relativ leicht sein, in anderen Fällen nicht. Die Balance der Formklemmkräfte ist relativ schwer abschätzbar und hängt ab von Einstellbedingungen der Spritzgießmaschine und dem Grad der Parallelität der sich trennenden Stirnflächen der Form und muss somit für jeden Einzelfall bestimmt werden.
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Wie oben beschrieben ist, kann der Teil der Form, der sich zuerst öffnet, schwer abgeschätzt werden. Deshalb wird das Spritzgießen zunächst tatsächlich durchgeführt, um den Bereich der Form zu finden, der sich zuerst öffnet, und zwar auf Basis des Ortes, wo Grate erzeugt sind. Wird der Bereich der Form, der sich zuerst öffnet, identifiziert, muss ein Formklemmkraftdetektor an einer Führungsschiene angeordnet werden, die diesem Bereich am nächsten liegt, um die Formklemmkraft zu detektieren, welche in diesem Bereich wirkt. Der Bereich der Form, der sich zuerst öffnet, ist verschieden für jede Form. Dies kann den Nachteil zur Folge haben, dass bei Austausch der Form der Formklemmkraftdetektor neu auf einer anderen Führungsschiene angeordnet werden muss.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die Erfindung ist eine weitere Verbesserung der Techniken bezüglich einer Formklemmkrafteinstellung bei einer Spritzgussmaschine entsprechend der
japanischen Patentveröffentlichung 2013-75382 , wie oben beschrieben, und die Bereitstellung einer Formklemmkrafteinstellvorrichtung und eines Formklemmkrafteinstellverfahrens für eine Spritzgießmaschine zur Gewinnung einer exakten minimalen Formklemmkraft, bei der die Form sich nicht öffnet, ohne dass Einflüsse wirksam werden aufgrund von Faktoren, wie der Form und der Anordnung der Kavität in der Form und der Formklemmkraftbalance von Formklemmeinrichtungen der Spritzgießmaschine.
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Eine Spritzgießmaschine mit der erfindungsgemäßen Formklemmkrafteinstellvorrichtung weist eine Formklemmeinrichtung auf, welche eine Form entsprechend einer eingestellten Formklemmkraft schließt, um eine bestimmte Formklemmkraft zu erzeugen, und ein Injektionseinrichtung (Spritzeinrichtung), welche geschmolzenen Kunststoff in die Form einspritzt. Die Formklemmkrafteinstellvorrichtung weist folgendes auf: eine Mehrzahl von Formklemmkraftdetektoreinrichtungen, die eingerichtet sind, Formklemmkräfte an verschiedenen Stellen der Formklemmeinrichtung zu detektieren; eine Recheneinrichtung für eine maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag, eingerichtet zur Durchführung einer Injektion mit einer optional gesetzten Formklemmkraft und zur Gewinnung eines maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrages, als Differenz zwischen den Formklemmkräften, die beim Schließen der Form erzeugt werden und die mit den Formklemmkraftdetektoreinrichtungen detektiert wurden, und eines maximalen Formklemmkraftwertes beim Injizieren, der erzeugt wird, wenn geschmolzener Kunststoff in die Form injiziert wird, und zwar für jede der Formklemmkraftdetektoreinrichtungen; eine Speichereinrichtung, die eingerichtet ist, Formklemmkräfte zu speichern, die erzeugt werden wenn die Form geschlossen wird, und die zugehörigen maximalen Formklemmkraftanstiegswerte, und zwar für jede der Formklemmkraftdetektoreinrichtungen; eine Extraktionseinrichtung, die eingerichtet ist, zwei oder mehr Paare aus der gesetzten Formklemmkraft und dem maximalen Formklemmkraftanstiegswert zu extrahieren, welche verschieden sind bezüglich des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes und Formklemmwefte haben, die nicht hinreichend sind für eine Öffnung der Form, und zwar in zumindest einer der Formklemmkraftdetektoreinrichtungen; eine Relationsberechnungseinheit, die eingerichtet ist, für die Formklemmkraftdetektoreinrichtung, für welche zwei oder mehr Paare der gesetzten Formklemmkraft und des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes durch die Extraktionseinrichtung extrahier worden sind, eine Relation zu gewinnen, welche einen maximalen Formklemmkraftanstiegswert mit Bezug auf eine gesetzten Formklemmkraft aus den zwei oder mehr Paaren zu gewinnen als Relationsdetektion der Formklemmkraftdetektoreinrichtung; eine Formklemmkraftberechnungseinheit, die eingerichtet ist, für diejenigen Formklemmkraftdetektoreinrichtungen, für welche die Relation durch die Relationsberechnungseinheit gewonnen worden ist, eine Injektion durchzuführen mit einer eingestellten Formklemmkraft, die kleiner ist als die eingestellten Formklemmkräfte in den zwei oder mehr Paaren, welche für die Formklemmkraftdetektoreinrichtung extrahiert worden sind, und um weiterhin den maximalen Formklemmkraftanstiegswert zu berechnen und eine eingestellte Klemmkraft zu gewinnen wenn der maximale Formklemmkraftanstiegswert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der bestimmt ist auf Basis der Relation der Formklemmkraftdetektoreinrichtung; und eine Formklemmkrafteinstelleinrichtung, die eingerichtet ist, eine eingestellte Formklemmkraft unmittelbar vor der durch die Formklemmkraftberechnungseinheit gewonnenen Formklemmkraft auf eine erforderliche minimale Formklemmkraft einzustellen, bei der die Form nicht geöffnet wird.
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Die Extraktionseinrichtung kann eingerichtet sein, zwei oder mehr Paare der gesetzten Formklemmkräfte und den maximalen Formklemmkraftanstiegswert für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung zu extrahieren; die Relationsberechnungseinheit kann eingerichtet sein, eine Relation (also eine funktionale Beziehung) zu gewinnen, welche einen maximalen Formklemmkraftanstiegswert in Bezug auf eine gesetzte Formklemmkraft für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung angibt; die Formklemmkraftberechnungseinheit kann eingerichtet sein, eine gesetzte Klemmkraft zu gewinnen, für welche der maximale Formklemmkraftanstiegswert den Schwellenwert überschreitet, welcher auf Basis der Formklemmkraftdetektoreinrichtung bestimmt ist, und zwar für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung; und die Formklemmkrafteinstelleinrichtung kann eingerichtet sein, für diejenige Formklemmkraftdetektoreinrichtung, die den durch die Formklemmkraftberechnungseinheit für jede Formklemmkraftdetektoreinheit gewonnen größten eingestellten Formklemmkraftwert erhalten hat, eine Formklemmkraft unmittelbar vor der größten Formklemmkraft in der Formklemmkraftdetektoreinrichtung auf einen Wert einzustellen, der minimal ist und bei dem die Form nicht geöffnet wird.
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Die durch die Extraktionseinrichtung zu extrahierende Formklemmkraft kann eine Formklemmkraft sein, für welche der maximale Formklemmkraftanstiegswert größer ist als ein vorgegebener Wert.
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Die durch die Extraktionseinrichtung zu extrahierende Formklemmkraft kann so sein, dass bei ihr der spritzgegossene Gegenstand den Formanforderungen genügt.
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Die Extraktionseinrichtung kann eingerichtet sein, die Extraktion der Formklemmkraft mit einer Formklemmkraft zu beginnen, die hinreichend übereinstimmt mit einer Formklemmkraft, die aus dem maximalen Spritzdruck und der wirksamen Fläche der Form berechnet ist, und die Formklemmkraftextraktion dann auszuführen mit Absenkung der Formklemmkraft.
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Bei dem Formklemmkrafteinstellverfahren für eine Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung weist die Spritzgießmaschine eine Formklemmeinrichtung auf, welche eine Form auf Basis einer eingestellten Formklemmkraft schließt, um eine Formklemmkraft zu erzeugen, und eine Injektionseinrichtung, welche geschmolzenen Kunststoff in die Form injiziert, sowie mehrere Formklemmkraftdetektoreinrichtungen, welche Formklemmkräfte an unterschiedlichen Stellen der Formklemmeinrichtung detektiert. Das Verfahren für die Einstellung der Formklemmkraft weist folgende Schritte auf:
Einen Ermittlungsschritt für einen maximalen Formklemmkraftanstiegswert für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung, in dem Injektion durchgeführt wird mit optionaler (wahlweiser) Formklemmkraft und Gewinnung des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes auf Basis der Differenz zwischen Formklemmkräften, die beim Schließen der Form erzeugt und mit den Formklemmkraftdetektoreinrichtungen detektiert werden, und dem maximalen Formklemmkraftwert, der beim Injizieren von geschmolzenem Kunststoff in die Form erzeugt wird;
Einen Extraktionsschritt mit Extraktion von zwei oder mehr Paaren aus der eingestellten Formklemmkraft und dem maximalen Formklemmkraftanstiegswert, welche sich in den maximalen Formklemmkraftanstiegswerten unterscheiden und eine Formklemmkraft haben, bei der sich die Form nicht öffnet, für zumindest eine der Formklemmkraftdetektoreinrichtungen;
Einen Relationsermittlungsschritt, in dem für die Formklemmkraftdetektoreinrichtung, für welche die zwei oder mehr Paare aus eingestellter Formklemmkraft und maximalem Formklemmkraftanstiegswert im Extraktionsschritt extrahiert sind, eine Relation (funktionaler Ausdruck) aus den zwei oder mehr Paaren gewonnen wird, die einen maximalen Formklemmkraftanstiegswert angibt in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft, als der Formklemmkraftdetektoreinrichtung zugeordnete Relation;
Einen Formklemmkraftermittlungsschritt, in dem für die Formklemmkraftdetektoreinrichtungen, für welche die Relation im Relationsermittlungsschritt gewonnen wurde, Injektion durchgeführt wird mit einer Formklemmkraft, die kleiner ist als die eingestellte, in den zwei oder mehr Paaren enthaltene Formklemmkraft, welche extrahiert wurde in Verbindung mit der Formklemmkraftdetektoreinrichtung, der maximale Formklemmkraftanstiegswert ermittelt wird, und eine eingestellte Klemmkraft gewonnen wird wenn der maximale Formklemmkraftanstiegswert einen Schwellenwert überschreitet, der auf Basis der Relation der Formklemmkraftdetektoreinrichtung bestimmt ist; und
Einen Formklemmkrafteinstellschritt, in dem eine Formklemmkraft unmittelbar vor der im Formklemmkraftermittlungsschritt gewonnenen eingestellten Formklemmkraft auf eine geforderte minimale Formklemmkraft eingestellt wird, bei der die Form sich nicht öffnet.
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In dem Extraktionsschritt können zwei oder mehr Paare von eingestellter Formklemmkraft und maximalem Formklemmkraftanstiegswert für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung extrahiert werden; beim Relationsermittlungsschritt kann eine Relation (Beziehung) gewonnen werden, welche einen maximalen Formklemmkraftanstiegswert angibt in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung; der Formklemmkraftermittlungsschritt kann eine eingestellte Klemmkraft gewinnen, für welche der maximale Formklemmkraftanstiegswert den Schwellenwert überschreitet, der bestimmt ist auf Basis der Relation der Formklemmkraftdetektoreinrichtung, und zwar für jede Formklemmkraftdetektoreinrichtung; und im Formklemmkrafteinstellschritt kann eine eingestellte Formklemmkraft unmittelbar vor der größten eingestellten Formklemmkraft in der Formklemmkraftdetektoreinrichtung welche den größten Formklemmkraftwert im Formklemmkraftermittlungsschritt erhalten hat, auf einen geforderten Minimalwert einer Formklemmkraft eingestellt werden, bei der die Form sich öffnet.
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Die im Extraktionsschritt zu extrahierende eingestellte Formklemmkraft kann eine eingestellte Formklemmkraft sein, bei welcher der maximale Formklemmkraftanstiegswert größer ist als ein vorgegebener Wert.
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Die im Extraktionsschritt zu extrahierende Formklemmkraft kann eine eingestellte Formklemmkraft sein, für welche der spritzgegossene Gegenstand vorgegebenen Anforderungen genügt.
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Der Extraktionsschritt kann die Klemmkraftextraktion beginnen mit einer eingestellten Formklemmkraft, die hinreichend entspricht einer Formklemmkraft, welche aus dem maximalen Injektionsdruck und der projizierten Fläche der Form ermittelt ist und die Ausführung der eingestellten Formklemmkraftextraktion kann erfolgen während die eingestellte Formklemmkraft verringert wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung können eine Formklemmkrafteinstellvorrichtung und ein Formklemmkrafteinstellverfahren für eine Spritzgießmaschine bereitgestellt werden, mit denen eine minimale Formklemmkraft in exakter Weise gewonnen werden kann, bei der die Form sich nicht öffnet, ohne dass das Verfahren beeinflusst wird durch Faktoren, wie die Form und die Anordnung der Kavität in der Form und die Formklemmkraftbalance einer Formklemmeinrichtung der Spritzgießmaschine.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Blick auf die Figuren:
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1 zeigt die Relation zwischen einer gesetzten Formklemmkraft und einem maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag bei der Injektion;
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2 zeigt zeitliche Änderungen der Formklemmkraft;
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3A bis 3C zeigen eingestellte Formklemmkräfte und Formzustände bei der Injektion;
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4A bis 4C zeigen eingestellte Formklemmkräfte und Formzustände während der Injektion im Falle einer Störung der Kavität in der Form und dem Beginn einer Öffnung der Form im oberen Bereich;
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5A erläutert ein Verfahren zur Bestimmung von Änderungen des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes;
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5B erläutert ein Messverfahren für den maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag unter Verwendung mehrerer Formklemmkraftsensoren;
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6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Spritzgießmaschine;
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7A und 7B sind Flussdiagramme eines Algorithmus zur Gewinnung der Formklemmkraft unter Verwendung eines Formklemmkraftsensors; und
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8 ist Flussdiagramm eines Algorithmus zur Gewinnung einer passenden Formklemmkraft unter Verwendung mehrerer Formklemmkraftsensoren.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
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Zunächst soll die Technik zur Einstellung einer Formklemmkraft gemäß der
japanischen Patentveröffentlichung 2013-75382 beschrieben werden, die der vorliegenden Erfindung vorangeht, bevor Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
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Ist eine Formklemmkraft unzureichend in Bezug auf den Druck, mit dem geschmolzener Kunststoff erzeugt wird, öffnet sich die Form und dies erzeugt Grate am Produkt. 1 zeigt die Relation (Beziehung) zwischen einer eingestellten Formklemmkraft und einem maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag wenn die Formklemmkraft abgesenkt wird in einen Zustand, in dem sich die Form öffnet, ausgehend von einer Formklemmkraft, die als hinreichend eingeschätzt wird angesichts des maximalen Injektionsdruckes und der wirksamen Fläche der Form, wobei der maximale Formklemmkraftanstiegsbetrag die Öffnungsweite der Form darstellt wenn die Form bei der Injektion dem Injektionsdurch nachgibt und sich öffnet. Der maximale Formklemmkraftanstiegsbetrag betrifft hier die Differenz zwischen der Formklemmkraft und der maximalen Formklemmkraft bei der Injektion, wie in 2 dargestellt ist. Wird diese Relation (Beziehung) analysiert, kann sie in die folgenden drei Zustände unterteilt werden. Die eingestellte Formklemmkraft und der Formzustand bei der Injektion in jedem Zustand sind in den 3A bis 3C jeweils dargestellt (Zustand 1, Zustand 2 und Zustand 3). Die Länge der Form (Stärke) sei L.
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Zustand 1 (3A): Ein Bereich, in dem sich bei der Injektion der maximale Formklemmkraftsanstiegswert nicht ändert, auch wenn die Formklemmkraft abgesenkt wird. Da in diesem Bereich die Formklemmkraft hinreichend groß ist in Bezug auf den Injektionsdruck, wird die Form durch Drücken und Kontrahieren eingedrückt. Idealerweise ändert sich bei der Injektion der maximale Formklemmkraftanstiegsbetrag nicht. Die Form wird komprimiert um die Kontraktionsstrecke δ1 aufgrund der Formklemmkraft, wodurch die Länge (Stärke) der Form den Wert L – δ1 annimmt. Die Distanz zwischen den Platten (zwischen der bewegbare Platte 30 und der feststehenden Platte 32) ist auch L – δ1.
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Zustand 2 (3B): Ein Abschnitt, in dem der maximale Formklemmkraftanstiegsbetrag bei der Injektion ansteigt wenn die Formklemmkraft abgesenkt wird. Da in diesem Bereich die Form dem Injektionsdruck nachgibt und öffnet weil die Formklemmkraft geringer wird als im Zustand 1, wird die im Zustand 1 erzeugte Eindrückung (Verbiegung) der Form allmählich aufgehoben. Der maximale Formklemmkraftanstiegswert bei der Injektion steigt deshalb entsprechende dem Betrag der aufgehobenen Verbiegung an. Die Verbiegung wird geringfügig aufgehoben (freigegeben) und die Kompressionsstrecke der Form beträgt δ2, welche kleiner ist als δ1 (0 < δ2 < δ1) und der Abstand zwischen den Platten beträgt L – δ2 (> L – δ1).
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Zustand 3 (3C): Ein Bereich, in dem der maximale Formklemmkraftanstiegsbetrag bei der Injektion stärker ansteigt als im Zustand 2 wenn die Formklemmkraft abgesenkt wird. Da in diesem Bereich die in den Zuständen 1 und 2 erzeugte Verbiegung der Form vollständig aufgehoben (freigegeben ist) nimmt die Formstärke den Wert L an. Da darüber hinaus der Formöffnungsbetrag δ3 erzeugt wird, beträgt der Abstand zwischen den Platten L + δ3.
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Die oben beschriebene „Injektion” repräsentiert alle Verfahren, bei denen eine Schnecke betrieben wird, sodass geschmolzener Kunststoff in den Raum in der Kavität der Form eingefüllt wird mit Aufbringung von Druck auf den geschmolzenen Kunststoff zur vollständigen Füllung in den Raum in der Kavität der Form, was auch als „Dwelling”-Vorgang bezeichnet wird.
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5A erläutert ein Verfahren zur Ermittlung eines Punktes, wo die Änderung des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes vom Zustand 2 in Zustand 3 übergeht. Die horizontale Achse zeigt die eingestellte Formklemmkraft (Fs) und die vertikale Achse zeigt den maximalen Formklemmkraftanstiegswert bei der Injektion (Fmax).
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Um den Übergangspunkt vom Zustand 2 in Zustand 3 zu finden, wird die Änderung im Zustand 2 zunächst mit einer angenäherten geraden Linie angesetzt. Hierfür wird die Messung des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes zunächst an zwei frei gewählten Punkten im Abschnitt des Zustandes 2 ausgeführt (vgl. 3B), in dem bezüglich des maximalen Formklemmkraftanstiegswertes eine Änderung erzeugt wird aufgrund der Verminderung der Verbiegung (Verziehung) der Form. Bei diesem Verfahren wird ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Amax gemessen in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft A und ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Bmax wird in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft B gewonnen. Ist der maximale Formklemmkraftanstiegswert Amax gleich dem maximalen Formklemmkraftanstiegswert Bmax zu dieser Zeit, liegt der entsprechende Punkt im Abschnitt des Zustandes 1. Die eingestellte Formklemmkraft wird deshalb weiter abgesenkt und es erfolgt eine erneute Messung an einer Stelle, wo Amax < Bmax, wie in 5 dargestellt ist.
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Mit diesem Verfahren kann eine passende gerade Linie Fmax = a × Fs + b gewonnen werden, welche auf Basis der gemessenen Werte Amax und Bmax den maximalen Formklemmkraftanstiegswert im Zustand 2 anzeigt. Da die genannte gerade Linie einen Anstieg in der Formklemmkraft darstellt, welcher erzeugt wird aufgrund der Verringerung der Verbiegung (Verziehung) der Form im Zustand 2, ergibt sich ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Cmax, gemessen in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft C im Abschnitt des Zustandes 2 als Wert, der folgende Gleichung erfüllt: Cmax – (a × C + b) ≤ α (α > 0). In diesem Falle ist α ein Schwellenwert unter Berücksichtigung von Messefehlern und Schwankungen. Die Injektion wird mehrfach ausgeführt mit einer wählbaren Formklemmkraft, um den maximalen Formklemmkraftanstiegswert zu ermitteln und die Differenz zwischen den ermittelten maximalen und minimalen Werten kann als Schwellenwert genommen werden. Das Verfahren zur Gewinnung des Schwellenwertes ist nicht auf das genannte beschränkt, sondern kann auch anders durchgeführt werden.
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Sodann wird ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Dmax gemessen in Bezug auf eine eingestellte Formklemmkraft D im Abschnitt des Zustandes 3 als Wert, der die Ungleichung Dmax – (a × D + b) > α erfüllt weil der Formklemmkraftanstiegswert sich stark ändert da die Verbiegung vollständig aufgehoben ist und die Form sich in einem Zustand des Öffnens befindet.
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Das Verfahren zur Bestimmung des Übergangspunktes vom Zustand 2 in den Zustand 3 ist nachfolgend noch näher beschrieben. Eine angenäherte gerade Linie Fmax = a × Fs + b wird gewonnen auf Basis der maximalen Formklemmkraftanstiegswerte an zwei gewählten Punkten im Abschnitt des Zustandes 2. Wenn ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Xmax, gemessen in einem Vorgang mit Absenkung der gesetzten Formklemmkraft X, ein Wert ist, welcher der Gleichung Xmax – (a × X + b) > α an zwei aufeinanderfolgenden Punkten genügt, dann wird der erste Punkt als der Übergangspunkt zum Zustand 3 bestimmt. Der Punkt unmittelbar vor dem Übergangspunkt wird als minimale Formklemmkraft genommen, bei der die Form sich nicht öffnet.
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Nunmehr werden die Formklemmkrafteinstellvorrichtung und das Formklemmkrafteinstellverfahren nach der Erfindung näher beschrieben.
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Das Bestimmungsverfahren für die minimale Formklemmkraft wird mit einer Mehrzahl von Formklemmkraftsensoren durchgeführt. Als Beispiel ist in 5B die Relation zwischen mit vier Formklemmkraftsensoren CH1, CH2, CH3 und CH4 gemessenen Formklemmkräften und dem maximalen Formklemmkraftanstiegswert dargestellt. Die Formklemmkraft beim Übergang in den nächsten Zustand hängt ab vm Formklemmkraftsensor. In 5B geht der Formklemmkraftsensor CH1 vom Zustand 2 in den Zustand 3 bei der Formklemmkraft F1. Der Formklemmkraftsensor CH2 geht vom Zustand 2 in den Zustand 3 bei der Formklemmkraft F2. Der Formklemmkraftsensor CH3 geht vom Zustand 2 in den Zustand 3 bei der Formklemmkraft F3, und der Formklemmkraftsensor CH4 geht vom Zustand 2 in den Zustand 3 bei der Formklemmkraft F4. Weil F1 die größte unter den Formklemmkräften F1, F2, F3 und F4 ist, öffnet sich der Bereich der Form zuerst an einer Stelle, die durch CH1 vermessen wird, wodurch angezeigt ist, dass diejenige Formklemmkraft, bei die Form sich zu öffnen beginnt, die Klemmkraft F1 ist. Der Punkt unmittelbar vor F1 wird somit als minimale Formklemmkraft gewählt.
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Zwei Beispiele für Verfahren zur Ermittlung der minimalen Formklemmkraft werden beschrieben. Bei einem Verfahren wird die eingestellte Formklemmkraft sequentiell abgesenkt, ausgehend von einer hinreichend großen Formklemmkraft. Bei diesem Vorgang wird die Messung ausgeführt mit jedem der Formklemmkraftsensoren CH1, CH2, CH3 und CH4 und das Verfahren wird fortgesetzt bis ein Übergangspunkt vom Zustand 2 in den Zustand 3 zuerst durch irgendeinen der Formklemmkraftsensoren detektiert wird. Beim Beispiel nach 5B wird dann, wenn F1 detektiert ist entsprechend dem ersten Übergangspunkt vom Zustand 2 in den Zustand 3, die Messung beendet und der Punkt unmittelbar vor dem Übergangspunkt wird als minimale Formklemmkraft gesetzt. Bei einem anderen Verfahren wird der Vorgang fortgesetzt bis der Übergang in den Zustand 3 bei allen Formklemmkraftsensoren CH1, CH2, CH3 und CH4 vervollständigt und es werden alle Formklemmkräfte F1 bis F4 detektiert. Sodann wird der Punkt unmittelbar vor dem Übergangspunkt der größten Formklemmkraft als minimale Formklemmkraft gesetzt.
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Der Bereich der Form, welcher vom die kleinste Formklemmkraft messenden Formklemmkraftsensor vermessen wird, ist der Bereich der Form, der sich zuerst öffnet und Grat-Erzeugung auf dem spritzgegossenen Produkt verursacht. Dieser Bereich ist deshalb derjenige, auf den sich die Inspektion der Produktqualität vor allem richten muss.
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Wenn auch nur eine geringe Grat-Bildung nicht hingenommen werden kann, kann die als Grenzwert detektierte minimale Formklemmkraft im Abschnitt gemäß Zustand 2 korrigiert werden.
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Die gesetzte Formklemmkraft im Zustand 2, in dem die Verbiegung der Form aufgehoben ist, kann gewonnen werden mit dem Punkt, wo die Änderung im maximalen Formklemmkraftanstiegswert erfolgt und zwar durch Injektion mit der Formklemmkraft im Zustand 1, welche als hinreichend angenommen werden kann hinsichtlich des maximalen Injektionsdruckes und der wirksamen Fläche der Form, wobei bei der Injektion mit Absenkung der Formklemmkräfte jeder der maximalen Formklemmkraftanstiegswerte ermittelt wird. Außer dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem die eingestellte Formklemmkraft im Zustand 2 gewonnen wird durch Veränderung der Formklemmkraft vom Zustand 1 in den Zustand 2, kann auch ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem die maximalen Formklemmkraftanstiegswerte bestimmt werden mit wahlweise eingestellten Formklemmkräften und aus denjenigen Formklemmkräften mit maximaler Formklemmkraftanstiegswertänderung wird diejenige Formklemmkraft als die eingestellte Formklemmkraft im Zustand 2 genommen, bei der das spritzgegossene Produkt durch eine Bedienungsperson, eine Beobachtungskamera oder eine Qualitätsprüfungsfunktion als den Anforderungen genügend eingeordnet worden ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einem Formklemmkraftdetektor die Injektion begonnen mit einer Formklemmkraft, die als hinreichend eingeschätzt wird angesichts des maximalen Injektionsdruckes und der wirksamen Fläche der Form und sodann wird jeder der maximalen Formklemmkraftanstiegswerte bei der Injektion gemessen während die Formklemmkräfte abgesenkt werden. Im Einzelnen wird dabei eine Formklemmkraft ausgewählt, entsprechend dem Zustand 1, und jeder der maximalen Formklemmkraftanstiegswerte während der Injektion wird bestimmt unter gleichzeitiger allmählicher Absenkung der Formklemmkraft, ausgehend von der gesetzten Formklemmkraft.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zumindest zwei verschiedene Formklemmkräfte im Zustand 2 anzusetzen und zwei maximale Formklemmkraftanstiegswerte werden gewonnen, entsprechend diesen zwei gesetzten Formklemmkräften. Weiterhin ist zumindest eine Formklemmkraft im Zustand 3 anzusetzen und ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert ist zu ermitteln entsprechend der eingestellten Formklemmkraft.
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Wie oben beschrieben ist, entspricht der maximale Formklemmkraftanstiegswert der Differenz zwischen der eingestellten Formklemmkraft und dem maximalen Formklemmkraftwert während des Injektionsvorganges. Da die eingestellte Formklemmkraft nicht notwendigerweise der tatsächlichen Formklemmkraft entspricht, die auf die Form einwirkt, entsprechend der Größe und dem Aufbau der Form, kann ein genauer maximaler Formklemmkraftanstiegswert gemessen werden auf Basis der Differenz zwischen einer Formklemmkraft, die detektiert wird nach Klemmen der Form und vor der Injektion, und einer maximalen Formklemmkraft, die während der Injektion detektiert wird. Danach wird ein Punkt ermittelt, an dem bei der Injektion der maximale Formklemmkraftanstiegswert vom Zustand 2 in den Zustand 3 übergeht (ein Punkt, wo der maximale Formklemmkraftanstiegswert sich vergleichsweise sehr stark ändert) und die Formklemmkraft unmittelbar vor diesem Punkt kann als die erforderliche minimale Formklemmkraft angesetzt werden, bei der die Form sich nicht öffnet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein angenäherter linearer Ausdruck gewonnen werden in jedem der Zustände 1 und 2 und die gesuchte minimale Formklemmkraft, bei der die Form sich nicht öffnet, kann gewonnen werden auf Basis des Schnittpunktes der linearen angenäherten Ausdrücke (also des Schnittpunktes der den Zustand 2 repräsentierenden geraden Linie und der den Zustand 3 repräsentierenden geraden Linie).
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Mit der Erfindung kann die gesuchte minimale Formklemmkraft, bei der die Form sich nicht öffnet, genauer gefunden werden als beim Stand der Technik (vgl.
japanische Patentveröffentlichung 2013-75382 ). Mit der so gewonnenen minimalen eingestellten Formklemmkraft kann eine Grat-Erzeugung aufgrund von Formöffnungen verhindert werden und die Produktqualität kann verbessert werden mit Spritzgießen unter Bedingungen, in denen das Entgasen erfolgt. Die Technik führt zu keinen weiteren Belastungen der Form und so ist vermieden, dass die Lebensdauer einer Form unnötig verkürzt wird.
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6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Spritzgießmaschine. Die in 6 gezeigte Spritzgießmaschine kann eine Formklemmkraft unter Verwendung des Formklemmkrafteinstellverfahrens gemäß der Erfindung steuern. Eine Spritzgießmaschine M hat eine Formklemmeinrichtung Mc und eine Injektionseinrichtung Mi auf einem Maschinengestell (nicht dargestellt). Die Injektionseinrichtung Mi heizt und schmelzt ein Kunststoffmaterial (Pellets) und injiziert geschmolzenen Kunststoff in eine Kavität einer Form 40. Die Formklemmeinrichtung Mc öffnet und schließt die Form 40 (mit einer bewegbaren Formseite 40a und einer feststehenden Formseite 40b).
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Zunächst wird nun die Injektionseinrichtung Mi beschrieben. An der Spitze eines Injektionszylinders 1 ist eine Düse 2 angebracht. In den Injektionszylinder 1 ist eine Schnecke 3 eingesetzt. An der Schnecke 3 ist ein Kunststoffdrucksensor 5 angeordnet, der einen Kraftaufnehmer oder eine ähnliche Komponente aufweist zur Detektion eines Kunststoffdruckes auf Basis des mit der Schnecke 3 erzeugten Druckes. Ein Ausgangssignal des Kunststoffdrucksensors 5 wird von einem Analogsignal in ein Digitalsignal umgewandelt mittels eines A/D-Konverters 16 und das gewandelte Signal wird in eine Dienst-CPU 15 eingegeben.
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Die Schnecke 3 wird durch einen Schneckenservodrehmotor M2 über einen Transmissionsmechanismus 6 gedreht, der eine Riemenscheibe, einen Riemen oder dergleichen aufweist. Die Schnecke 3 wird weiterhin angetrieben durch einen Servomotor M1 für den Schneckenvorschub bzw. den Schneckenrückzug, und zwar über einen Transmissionsmechanismus 7, der die Drehbewegung einer Riemenscheibe oder eines Riemens oder eines Kugelgewindeantriebs oder dergleichen in eine Linearbewegung wandelt und die Axialrichtung der Schnecke 3 steuert. Das Bezugszeichen P1 bezeichnet einen Positions-/Geschwindigkeitsdetektor, welcher die Position und die Geschwindigkeit der Schnecke 3 in deren Axialrichtung über die Position und die Geschwindigkeit des Motors M1 für den Vorschub bzw. das Zurückziehen der Schnecke ermittelt, und das Bezugszeichen P2 bezeichnet einen Positions-/Geschwindigkeitsdetektor, welcher die Drehposition und Geschwindigkeit der Schnecke 3 um eine Achse ermittelt durch Detektion der Position und der Geschwindigkeit des die Schnecke drehenden Servomotors M2. Das Bezugszeichen 4 betrifft einen Aufgabetrichter, mit dem Kunststoff dem Injektionszylinder 1 zugeführt wird.
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Nunmehr wird die Formklemmeinrichtung Mc beschrieben. Eine rückwärtige Platte 31 und eine feststehende Platte 32 sind über mehrere Führungsschienen 32 verbunden. Eine bewegbare Platte 30 ist so angeordnet, dass sie von den Führungsschienen 32 geführt wird. An der bewegbaren Platte 30 und der feststehenden Platte 33 sind die Form 40a auf der bewegbaren Seite bzw. die Form 40b auf der feststehenden Seite montiert. Ein Kipphebelmechanismus 36 wird von einem Kreuzkopf 34 beaufschlagt, der vor- bzw. rückgeschoben wird mit Verbindung zu einer Kugelrollspindel 38, die angetrieben wird durch einen Servomotor M3 für die Bewegung der bewegbaren Platte. Wir der Kreuzkopf 34 vorgeschoben (nach rechts in der FIG.), wird die bewegbare Platte 30 vorgeschoben, wodurch die Form geschlossen wird. Sodann wird eine Formklemmkraft als Antriebskraft der bewegbaren Platte durch den Servomotor M3 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen mit dem Übersetzungsfaktor des Kipphebels erzeugt und es erfolgt die Klemmung der Form. Ein Servomotor M4 treibt einen Ejektormechanismus 35 an mit einem Ejektorstift (nicht gezeigt) wodurch das spritzgegossene Produkt ausgestoßen wird.
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Zumindest zwei der Führungsschienen 23 sind mit einem Formklemmkraftsensor 41 versehen. Jeder der Formklemmkraftsensoren 41 detektiert eine Verformung der zugehörigen Führungsschiene 32, welche mit dem Formklemmkraftsensor 41 versehen ist. Beim Klemmen der Form unterliegt eine Führungsschiene 32 einer Zugspannung, die der Formklemmkraft entspricht, wodurch die betreffende Führungsschiene 32 proportional zur Formklemmkraft geringfügig gedehnt wird. Die Dehnungsstrecke der Führungsschiene 32 wird durch den Formklemmkraftsensor 41 detektiert, woraus die tatsächlich an der Form 40 wirkende Klemmkraft abgeleitet werden kann. Als Formklemmkraftsensor 41 kann beispielsweise ein Dehnungssensor verwendet werden. Ein Detektionssignal des Formklemmkraftsensors wird an die Servo-CPU über einen A/D-Konverter 27 übertragen. Der die Relation zwischen der Formklemmkraft und der Zeit anzeigende Graph gemäß 2 wird gewonnen auf Basis des Detektionssignals des Formklemmkraftsensors 41. Durch die Servo-CPU 15 wird die einzustellende Formklemmkraft und der maximale Formklemmkraftanstiegswert, der die Differenz ist zwischen der eingesetzten Formklemmkraft und der maximalen Formklemmkraft bei der Injektion, berechnet und die so gewonnen Daten werden in einem RAM 14 gespeichert. Als eingestellte Formklemmkraft bei diesem Prozess wird eine Formklemmkraft benutzt, die detektiert wird in der Zeitspanne nach Schließung der Form und vor Beginn der Injektion. Andererseits kann auch ein eingestellter Formklemmkraftwert benutzt werden.
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Die rückwärtige Platte 31 ist mit einem Motor M5 zum Einstellen der Formklemmposition versehen. Mit der Drehwelle des Motors M5 für die Einstellung der Formklemmposition ist ein Antriebsgetriebe verbunden. Um ein Zahnrad einer Führungsschienenmutter und das antreibende Zahnrad ist ein Kraftübertragungsmittel gelegt, wie ein Zahnriemen. Wird bei dieser Konfiguration der Motor M5 angetrieben und das antreibende Zahnrad gedreht, drehen sich die Führungsschienenmuttern auf mit Gewinde versehenen Abschnitten 37 der Führungsschienen 32 synchron. Rotation des Motors M5 in einer vorgegebenen Richtung um eine vorgegebene Anzahl von Drehungen schiebt die rückwärtige Platte 31 vor oder zieht sie zurück entsprechend einer vorgegeben Distanz. Der Motor M5 für die Einstellung der Position der Formklemmung ist vorzugsweise ein Servomotor und hat einen Positionsdetektor P5 zum Detektieren der Drehstellung. Das Detektionssignal bezüglich der Drehstellung des Motors M5 für die Einstellung der Formklemmposition, wie durch den Positionsdetektor P5 detektiert, wird in die Servo-CPU 15 eingegeben. Mit Antrieb des Motors M5 für die Einstellung der Formklemmposition wird das Verfahren gemäß den 7A, 7B und 8 bespielhaft ausgeführt, womit eine optimale Formklemmkraft eingesetzt wird.
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Die Steuerung für die Spritzgießmaschine M hat eine CNC-CPU 20 als Mikroprozessor für die numerische Steuerung, eine PMC-CPU 17 als Mikroprozessor für eine programmierbare Maschinensteuerung, und die Servo-CPU 15 als Mikroprozessor für eine Servosteuerung und diese Mikroprozessoren sind für wechselseitigen Datenaustausch über einen Bus 26 verbunden.
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Mit der Servo-CPU 15 sind ein ROM 13, worin eine Steuerprogramm abgespeichert ist für eine Rückkoppelsteuerung (Regelung) der Positionssteuerung, eine Regelung der Geschwindigkeit, und eine Regelung des Stromes verbunden, sowie das RAM 14, welches eingesetzt wird, für eine zweitweise Datenspeicherung. Weiterhin ist die Servo-CPU 15 so angeschlossen, dass sie ein Drucksignal vom Kunststoffdrucksensor empfängt, welcher unterschiedliche Drücke misst, wie einen Injektionsdruck, wobei der Sensor auf dem Gestell der Spritzgießmaschine über einen analog-digital-Konverter 16 angeschlossen ist. Weiterhin sind an die Servo-CPU 15 angeschlossen: ein Servoverstärker 11, der den Motor M1 zum Antreiben der Schnecke betreibt, und ein Servoverstärker 12 zum Antreiben des Motors M2 für die Drehung der Schnecke, beide unter Steuerung durch Befehle der Servo-CPU 15. Ausgangssignale der Detektoren P1 und P2 bezüglich Position bzw. Geschwindigkeit der Motoren M1 bzw. M2 werden zur Servo-CPU 15 rückgeführt. Die Drehstellungen der Servomotoren M1 und M2 werden durch die Servo-CPU 15 entsprechend der Positionsrückkoppelsignale der Detektoren P1 bzw. P2 bezüglich Position bzw. Geschwindigkeit laufend aktualisiert und in Registern zum Speichern der momentanen Position abgespeichert.
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Der Servomotor M3 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen der bewegbaren Platte und der Servomotor M4 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen des Ejektors, sowie Servoverstärker 8 und 9 sind ebenfalls jeweils angeschlossen. Die Anordnung ist so, dass Ausgangssignale der Detektoren B3 und B4, die an den Servomotoren M3 und M4 angebracht sind, bezüglich Position/Geschwindigkeit zur Servo-CPU 15 rückgeführt werden. Die Drehstellung der Servomotoren M3 und M4 werden durch die Servo-CPU 15 auf Basis der Positionsrückkoppelsignale von den Detektoren P3 und P4 berechnet und jeweils aktualisiert sowie in entsprechenden Registern für die Speicherung der laufenden Werte abgespeichert.
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An die PMC-CPU 17 sind angeschlossen: ein ROM 18 zum Speichern eines Ablaufsprogramms zur Steuerung des Betriebs der Spritzgießmaschine oder dergleichen und ein RAM 19 zum zeitweisen Abspeichern von Rechendaten oder dergleichen. An die CNC-CPU 20 sind angeschlossen: ein ROM 21 zum Abspeichern unterschiedlicher Programme, wie einem automatischen Betriebsprogramm zur Steuerung des Gesamtbetriebs der Spritzgießmaschine und ein Steuerprogramm zur Ausführung des Verfahren für die Einstellung der Formklemmkraft entsprechend der Erfindung, und ein RAM 22 für die zeitweilige Speicherung von Rechendaten. Ein RAM 23 zum Abspeichern von Spritzgießdaten ist ein nichtflüchtiger Speicher zum Abspeichern von Spritzgießdaten und speichert Spritzgießbedingungen bezüglich der Spritzgießabläufe und weitere Daten, wie unterschiedliche Einstellwerte, Parameter, und Makrovariable. Eine Anzeigeeinrichtung/manuelle Dateneingabeeinrichtung (MDE) 25 ist über eine Schnittstelle (I/F) 24 mit dem Bus 26 verknüpft und ermöglicht verschiedene Betriebsabläufe und Einstellungen, sowie eine Menüselektion und Eingaben von unterschiedlichen Daten mit einer Tastatur sowie unterschiedlichen Funktionstasten und dergleichen. Für die Anzeigeeinrichtung können zum Beispiel Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen (LCD), eine CRT oder andere Arten von Anzeigeeinrichtungen eingesetzt werden.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau der Spritzgießmaschine steuert die PMC-CPU 17 den Ablauf des gesamten Betriebs der Spritzgießmaschine, die CNC-CPU 20 verteilt Bewegungsbefehle bezüglich der Servomotoren für jede Achse auf Basis von Daten, wie dem Betriebsprogramm in dem ROM 21 und der Spritzgießbedingungen, die im RAM 23 abgespeichert sind, und die Servo-CPU führt eine digitale Servosteuerung aus auf Basis der Bewegungsbefehle, die für jede Achse abgegeben werden und auf Basis von weiteren Signalen, so wie Positions- und Geschwindigkeitsrückkoppelsignalen entsprechend den Positions-/Geschwindigkeitsdetektoren P1, P2, P3, P4 und P5, wodurch die antreibenden Servomotoren M1, M2, M3, M4 und M5 gesteuert werden.
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Nunmehr wird der Spritzgießbetrieb mit der Spritzgießmaschine M beschrieben. Wird der Servomotor M3 für den Vorschub bzw. das Zurückziehen der bewegbaren Platte in positiver Richtung gedreht, dann dreht auch die Kugelgewindespindel 38 in positiver Richtung und der Kreuzkopf 34 auf der Kugelgewindespindel 38 wird vorgeschoben (in 4 nach rechts). Bei Betätigung des Kipphebelmechanismus 36 wird die bewegbare Platte 30 vorgeschoben. Kommt die Formhälfte 40a auf der bewegbaren Seite, welche an der bewegbaren Platte 30 angebracht ist, in Kontakt mit der Formhälfte 40b auf der feststehenden Seite (Formschließzustand), geht das Verfahren zum Formklemmprozess. Im Formklemmprozess wird der Servomotor M3 bezüglich der bewegbaren Platte weiter in positiver Richtung angetrieben, wodurch der Kipphebelmechanismus 36 an der Form 40 die Formklemmkraft erzeugt. Weiterhin wird der Servomotor M1 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen der Schnecke in der Injektionseinrichtung Mi angetrieben, um die Schnecke 3 in ihrer Axialrichtung anzutreiben, wodurch der Raum in der Kavität in der Form 40 mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt wird. Wird der Servomotor M3 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen der bewegbaren Platte in umgekehrter Richtung angetrieben zur Öffnung der Form, dann dreht die Kugelgewindespindel in umgekehrter Richtung. Entsprechend wird der Kreuzkopf 34 zurückgezogen und so betätigt, dass der Kipphebelmechanismus 36 geknickt wird und die bewegbare Platte 30 bewegt wird (zurückgezogen wird) in Richtung auf die rückwärtige Platte 31. Wenn der Formöffnungsvorgang abgeschlossen ist, wird der Servomotor M4 für das Vorschieben bzw. Zurückziehen des Ejektors betätigt, um den Ejektorstift auszudrücken und so einen spritzgegossenen Gegenstand aus der Formhälfte 40a auf der bewegbaren Seite auszustoßen. Dabei wird der Ejektorstift (nicht dargestellt) aus der Innenseite der Form 40a ausgedrückt und der spritzgegossene Gegenstand wird aus dieser Form ausgestoßen.
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Nunmehr wird das Formklemmkrafteinstellverfahren und die Formklemmkrafteinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung noch weiter beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Formklemmkraftsensor 41 an der Führungsschiene 32 angebracht, um beim Spritzgießen die Formklemmkraft zu detektieren und die richtige Formklemmkraft wird gewonnen entsprechend dem detektierten Wert.
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Die
7A und
7B sind Flussdiagramme zur Erläuterung des Ablaufs, bei dem eine minimale Formklemmkraft detektiert wird durch einen Formklemmkraftsensor entsprechend dem Stand der Technik (
japanische Patentveröffentlichung 2013-75382 ) die entsprechende Beschreibung wird nachfolgend anhand der einzelnen Schritte gegeben.
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[Schritt S1] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer eingestellten Formklemmkraft Fs1, die im oben genannten Sinn ausreicht, und die maximalen Formklemmkraftanstiegswerte bei der Injektion werden gemessen. Ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax1 wird gewonnen als Mittelwert, sodass Schwankungen bezüglich der Messwerte oder Messfehler eliminiert sind. Eine eingestellte Formklemmkraft Fs1 und ein maximaler Formklemmkraftanstiegsbetrag Fmax1 entsprechend der eingestellten Formklemmkraft Fs1 werden abgespeichert.
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[Schritt S2] Eine eingestellte Formklemmkraft Fs2 wird eingestellt auf (Fs1 – ΔFs). ΔFs ist ein positiver Wert.
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[Schritt S3] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer eingestellten Formklemmkraft Fs2 und die maximalen Formklemmkrafteinstiegswerte beim Injizieren werden gemessen. Ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax2 ergibt sich als Mittelwert, sodass Schwankungen der Messwerte oder Messfehler eliminiert sind. Eine einzige eingestellte Formklemmkraft Fs2 und ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax2 entsprechend der eingestellten Formklemmkraft Fs2 werden abgespeichert.
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[Schritt S4] Erfüllen Fmax1 gemäß Schritt S1 und Fmax2 gemäß Schritt S3 die Beziehung Fmax1 < Fmax2 (Ergebnis „JA”) geht das Verfahren zur Schritt S5. Wenn nicht, (Ergebnis „NEIN”) geht das Verfahren zu Schritt S6.
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[Schritt S5] N wird auf 2 gesetzt (N = 2), wobei N angibt, wie oft die eingestellte Formklemmkraft geändert wurde, um den maximalen Formklemmkraftanstiegswert zu finden.
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[Schritt S6] N ist auf 2 gesetzt (N = 2), wobei N angibt, wie oft die eingestellte Formklemmkraft geändert wurde, um den maximalen Formklemmkraftanstiegsbetrag zu finden.
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[Schritt S7] Eine eingestellte Formklemmkraft Fs3 wird gesetzt auf (F2 – ΔFs), wobei ΔFs einen positiven Wert hat.
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[Schritt S8] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer eingestellten Formklemmkraft Fs3 und die maximalen Formklemmkraftanstiegswerte bei der Injektion werden gemessen. Ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax3 wird gefunden als Mittelwert, sodass Schwankungen der Messwerte und Messfehler eliminiert sind. Eine einzige eingestellte Formklemmkraft Fs3 und ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax3 entsprechend dem eingestellten Formklemmkraftwert Fs3 werden abgespeichert.
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[Schritt S9] Erfüllen Fmax2 gemäß Schritt S3 und Fmax3 gemäß Schritt S8 die Relation Fmax2 < Fmax3 (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt S10. Wenn nicht (Ergebnis „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt S11.
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[Schritt S10] 1 wird zu N addiert und das Verfahren geht zu Schritt S12.
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[Schritt S11] 1 wird zu N addiert und das Verfahren geht zurück zu Schritt S5. Insbesondere werden die Schritt S7, S8, S9 und S11 wiederholt bis FmaxN < FmaxN + 1 erfüllt ist.
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[Schritt S12] Eine lineare angenäherte gerade Linie Fmax = a × Fs + b wird gewonnen unter Verwendung von (FsN, FmaxN) und (FsN + 1, FmaxN + 1) wobei es sich um die in den vorangegangenen Schritten verglichenen Werte handelt, wobei ein Paar der gesetzten Formklemmkräfte und der maximale Formklemmkraftanstiegswert ausgerückt werden als (FsN, FmaxN), beispielsweise. Weiterhin wird ein Schwellenwert α (α > 0) gewonnen wird auf Basis der Schwankungen der Messdaten und einem möglichen Messfehler.
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[Schritt S13] Eine eingestellte Formklemmkraft FsN + 1 wird gesetzt auf (FsN – ΔFs), wobei ΔFs ein positiver Wert ist.
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[Schritt S14] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer gesetzten Formklemmkraft FsN + 1 und der maximale Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 1 während der Injektion wird gemessen. Ein einziger gesetzten Formklemmkraftwert FsN + 1 und ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 1 werden abgespeichert.
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[Schritt S15] Erfüllen ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert a × FsN + 1 + b gemäß der linearen Annäherungslinie entsprechend Schritt S12 für die gesetzte Formklemmkraft FsN + 1 und der maximale Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 1 gemäß Schritt S14 die Relation FmaxN + 1 – (a × FsN + 1 + b) ≤ α (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt S16. Wenn nicht (Ergebnis: „NEIN”) geht das Verfahren zu Schritt S17.
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[Schritt S16] 1 wird zu N addiert und das Verfahren geht zu Schritt S13.
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[Schritt S17] Eine eingestellte Formklemmkraft FsN + 2 wird gesetzt auf (FsN + 1 – ΔFs'), wobei ΔFs' ein positiver Wert kleiner als ΔFs ist.
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[Schritt S18] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer eingestellten Formklemmkraft FsN + 2 und der maximale Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 2 bei der Injektion wird gemessen. Ein einziger Formklemmkraftwert FsN + 2 und ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 2 werden abgespeichert.
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[Schritt S19] Erfüllen ein maximaler Formklemmkraftanstiegswert (a × FsN + 2 + b), der gewonnen wurde durch die lineare approximierte gerade Linie gemäß Schritt S12 in Bezug auf die eingestellten Formklemmkraft FsN + 2, und der maximale Formklemmkraftanstiegswert FmaxN + 2 gemäß Schritt S18 die Relation FmaxN + 2 – (a × FsN + 2 + b) ≤ α (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt S20. Wenn nicht (Ergebnis: „NEIN”) geht das Verfahren zu Schritt S21.
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[Schritt S20] 2 wird zu N addiert und das Verfahren geht zu Schritt S13.
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[Schritt S21] FsN wird gesetzt als die gesuchte minimale Formklemmkraft, bei der die Form sich nicht öffnet und das Verfahren ist abgeschlossen.
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Mit der vorliegenden Erfindung detektieren zumindest zwei Formklemmkraftsensoren die minimale Formklemmkraft. Das Flussdiagramm gemäß 8 zeigt ein Beispiel, bei dem vier Formklemmkraftsensoren die minimale Formklemmkraft detektieren und dies wird nachfolgende schrittweise erläutert.
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[Schritt ST1] Zustandsregister (1) bis (4), die jedem Formklemmkraftsensor zugeordnet sind, werden in den Zustand 1 gebracht.
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[Schritt ST2] N und M werden auf 1 gesetzt und das Verfahren startet mit Bezug auf den ersten Formklemmkraftsensor, wobei N angibt, wie oft die Formklemmkraft geändert wird und M die Anzahl der Zustandregister angibt.
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[Schritt ST3] Befindet sich das Zustandsregister (M) im Zustand (1) (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST5. Befindet sich das Zustandsregister (M) in irgendeinem anderen Zustand (Ergebnis: „NEIN”) geht das Verfahren zu Schritt ST4.
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[Schritt ST4] Befindet sich das Zustandsregister (M) im Zustand 2 (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST10. Befindet sich das Zustandsregister (M) in einem anderen Zustand (Ergebnis: „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt ST13.
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[Schritt ST5] Ist der Wert von N gleich 1 (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST6. Ist der Wert von N nicht gleich 1 (Ergebnis: „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt ST7.
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[Schritt ST6] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit einer eingestellten Formklemmkraft Fs(1), die hinreicht und die maximalen Formklemmkraftanstiegswerte beim Spritzgießen (Injektion) werden gemessen. Ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax(1, M), mit Bezug auf die gesetzte Formklemmkraft Fs(1) wird abgespeichert unter Verwendung eines Mittelwertes, sodass Schwankungen der Messwerte oder Messfehler eliminiert sind. Das Verfahren geht zu Schritt ST7.
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[Schritt ST7] Eine eingestellte Formklemmkraft Fs(N + 1) wird gesetzt auf (Fs(N) – ΔFs), wobei ΔFs ein positiver Wert ist. Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit der eingestellten Formklemmkraft Fs(N + 1) und der maximale Formklemmkraftanstiegswert bei der Injektion wird gemessen. Ein einziger maximaler Formklemmkraftanstiegswert Fmax(N + 1,) mit Bezug auf die eingstellte Formklemmkraft Fs(N + 1) wird abgespeichert in Form eines Mittelwertes um Schwankungen im Messergebnis oder Messfehler zu berücksichtigen. Das Verfahren geht zu Schritt ST8.
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[Schritt ST8] Gilt Fmax(N + 1, M) > Fmax(N, M) (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST9. Wenn nicht (Ergebnis: „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt ST16.
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[Schritt ST9] Eine angenähert lineare Linie F(N, M) = A(M) × Fs(N) + b(M) wird gewonnen unter Verwendung von (Fs(N), Fmax(N, M)) und (Fs(N + 1), Fmax(N + 1, M)), wobei es sich um die im vorangegangenen Schritt gemessenen Werte handelt. Weiterhin wird ein Schwellenwert α(M) (α(M) > 0) gewonnen auf Basis von Schwankungen der gemessenen Daten oder einem Messfehler. Das Zustandsregister (M) wird in den Zustand 2 gebracht und das Verfahren geht zu Schritt ST16.
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[Schritt ST10] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit der gesetzten Formklemmkraft Fs(N + 1) und der maximale Formklemmkraftanstiegswert bei der Injektion Fmax(N + 1, M) wird gemessen und abgespeichert.
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[Schritt ST11] Gilt F(N + 1, M) = a(M) × Fs(N + 1) + 1(M), wie in Schritt ST9 gewonnen mit Bezug auf eingestellte Formklemmkraft Fs(N + 1) gemäß Schritt ST10, und erfüllt der maximale Formklemmkraftanstiegswert Fmax(N + 1, M) gemäß Schritt ST11 die Relation Fmax(N + 1, M) – (a(M) × Fs(N + 1) + b(M)) ≤ α(M) (Ergebnis: „JA”) geht das Verfahren zu Schritt ST16. Wenn nicht (Ergebnis: „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt ST12.
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[Schritt ST12] Das Zustandsregister (M) wird in den Zustand 3 gebracht. Das Verfahren geht zu Schritt ST16.
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[Schritt ST13] Fünf Spritzgießzyklen werden ausgeführt mit der eingestellten Formklemmkraft Fs(N + 1) und es wird der maximale Formklemmkraftanstiegswert bei der Injektion Fmax(N + 1, M) gemessen und abgespeichert.
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[Schritt ST14] Wenn F(N + 1, M) = a(M) × Fs(N + 1) + b(M) gemäß Schritt ST9 mit Bezug auf die eingestellten Formklemmkraft Fs(N + 1) gemäß Schritt ST13 und der maximale Formklemmkraftanstiegswert Fmax(N + 1, M) gemäß Schritt ST13 die Relation Fmax(N + 1, M) – (a(M) × Fs(N + 1) + b(M)) ≤ α(M) erfüllen (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST15. Wenn nicht (Ergebnis: „NEIN”), geht das Verfahren zu Schritt ST19.
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[Schritt ST15] Das Zustandsregister (M) wird in den Zustand 2 gebracht. Das Verfahren geht zu Schritt ST16.
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[Schritt ST16] M wird um 1 angehoben, und das Verfahren schreitet fort zur Behandlung eines weiteren Formklemmkraftsensors.
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[Schritt ST17] Gilt M > 4 oder ist die Verarbeitung für alle vier Formklemmkraftsensoren abgeschlossen (Ergebnis: „JA”), geht das Verfahren zu Schritt ST18. Ist M = 4 oder kleiner (Ergebnis: „NEIN) geht das Verfahren zu Schritt ST3.
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[Schritt ST18] M wird auf 1 gesetzt und das Verfahren geht zurück zur Verarbeitung bezüglich des ersten Formkraftsensors. N wird um 1 angehoben und die eingestellten Formklemmkraft wird abgesenkt und das Verfahren geht zu Schritt ST3.
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[Schritt ST19] Fs(N – 1) wird gesetzt als das gesuchte Minimum der Formklemmkraft, bei der sich die Form nicht öffnet und das Verfahren ist abgeschlossen.
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Das Verfahren entsprechend den Schritten ST1 bis ST19 wird für jeden Formklemmkraftsensor ausgeführt bis die minimale Formklemmkraft in Schritt ST19 ermittelt ist. Ein Formklemmkraftsensor, der zuerst in den Zustand 2 übergegangen ist, geht wahrscheinlich auch als erstes in den Zustand 3 über. Deshalb kann dann, wenn ein Formklemmkraftsensor in den Zustand 2 übergegangen ist, die Messung und das Verfahren nur mit diesem Formklemmkraftsensor weitergeführt werden.
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Bezüglich der Verfahrensschritte ST1 bis ST19 kann das Verfahren gemäß Schritt ST19 für jeden der Formklemmkraftsensoren ausgeführt werden und das Verfahren ist abgeschlossen sobald die gesuchte minimale Formklemmkraft gefunden ist. Andererseits kann das Verfahren auch fortgesetzt werden bis alle Formklemmkraftsensoren in den Zustand 3 übergegangen sind, die eingestellte Formklemmkraft zu gewinnen, mit der die Formklemmkraftsensoren in den Zustand 3 übergegangen sind und die größte dieser Formklemmkräfte kann als minimale Formklemmkraft angesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung werden Formklemmkräfte mit Formklemmkraftsensoren gemessen, die an mehreren Führungsschienen angeordnet sind, und so wird derjenige Bereich der Form gefunden, der sich zuerst öffnet, und es wird so die minimale eingestellte Formklemmkraft ermittelt, bei der sich die Form, in dem genannten Bereich, nicht öffnet. Mit diesem Aufbau ist es möglich, Grat-Erzeugung aufgrund einer Formöffnung zu verhindern und das Spritzgießen kann unter Bedingungen ausgeführt werden, in denen ein Entgasen stattfinden und die Produktqualität erhöht werden kann. Durch diese Konfiguration wird die Form selbst nicht übermäßig belastet und eine Verkürzung der Formlebensdauer ist vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-6651 [0003]
- JP 8-252849 [0003]
- JP 2013-75382 [0005, 0006, 0009, 0031, 0051, 0065]
- DE 102012018749 A1 [0005]
