DE2118514A1 - Steuervorrichtung für eine Spritzgußmaschine - Google Patents

Description

DIPL-ING. H. FINK PATENTANV/ALT · 7300 ESS-LlNGbN(NECKAR) · H IN DEN TOFiGSWXSSE⁺44

Patentanwalt FINK · D 7300 Esslingen (Neckar). Hindenburgstroflo 44 ·

13. April 1971 Be P 5894

SOCIETE D'ETUDES ET DE RECHERCHES POUR L'ELECTRONIQUE ET L'AUTOMATISME (S E R E A), 12, rue du Chateau, Villemorable (Seine Saint-Denis) Prankreich

"Steuervorrichtung für eine Spritzgußmaschine"

Beanspruchte Priorität der französischen Patentanmeldung Nr. 70 13 891 vom 17. April 1970

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Spritzgußmaschine mit einem hydraulischen Kreis, der magnetisch gesteuerte Wegeventile aufweist, um die Betätigung verschiedener hydraulischer Empfänger zu steuern, welche Verschiebebewegungen der verschiedenen bewegbaren Organe der Maschine bewirken.

Die seither gebräuchlichen Spritzgußmaschinen arbeiten wegen elektrohydraulischer Steuervorrichtungen im allgemeinen vollständig selbsttätig. Jedoch hat man in verschiedenen Fällen, z.B. beim Formen eines ein komplexes Profil aufweisenden Körpers, Mühe, daß die verschiedenen beweglichen Organe der Maschine, d.h. im wesentlichen die bewegliche Platte, welche das öffnen und Schließen der Herstellungsform sichert, sowie die Schnecke, welche das Einspritzen des zu formenden Werkstoffes ins Innere der Herstellungsform vornimmt, sich im Verlaufe des Arbeitszyklus mit variablen Geschwindigkeiten bewegen. Man hat außerdem aus den-

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selben Gründen manchmal Mühe, daß die auf diese beweglichen Organe durch die entsprechenden hydraulischen Arbeitszylinder ausgeübten Drücke veränderbar sind.

Tatsächlich ergibt sich insbesondere im Verlaufe des Einspritzvorganges, daß man veränderbare Geschwindigkeiten und Drücke braucht. Man beginnt im allgemeinen mit einer langsamen Einspritzung, um Ausspritzturbulenzen zu vermeiden, und man folgt mit einer Beschleunigung für das rasche Füllen der Herstellungsform. Diese Beschleunigung ist von einer Verzögerung in dem Fall gefolgt, wo die Herstellungsform einen Kern aufweist, der zum Erzeugen von Schweißlinien führen kann, dann von einer neuen Beschleunigung und schließlich von einer Verzögerung am Ende des Vorganges, um Formfugen an der Verbindung der Herstellungsform zu vermeiden. Gerade in diesem Augenblick braucht man aber einen verminderten Druck. Am Ende einer vorbestimmten Zeit, welche durch ein Uhrwerk gemessen wird, wird ein zweiter noch schwächerer Druck angewandt, um den Spritzdruck aufrechtzuerhalten, ohne innere Spannungen in dem hergestellten Stück hervorzurufen.

Um unterschiedliche Geschwindigkeiten und Drücke zu erhalten, ist man bis jetzt gezwungen gewesen, Fördermengenregler und Drucksteuerventile mit Hand- oder selbsttätiger Steuerung oder wohl noch Pumpen mit durch Steuerung variabler Fördermenge zu Hilfe zu nehmen. Solche Einrichtungen sind im allgemeinen ziemlich teuer, insbesondere wenn sie selbsttätig elektrisch gesteuert werden,und ihre Anwendung vergrößert darüberhinaus beträchtlich die Kompliziertheit der Schlauchführung, was schließlich in fühlbarer Weise die Gesamtkosten der Installation ansteigen läßt.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Nachteile durch Verwirklichung einer einfachen und billigen Steuervorrichtung zu vermeiden, welche insgesamt eine große Anpassungsfähigkeit im Gebrauch hat.

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Zur Lösung dieser Aufgabe hat die Erfindung eine Steuervorrichtung zum Gegenstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die magnetisch gesteuerten Wegeventile Drosselstellen aufweisen, die unter der Wirkung hydraulischer Steuerglieder steuerbar sind, welche als Druckverminderer wirken und deren Verschiebeweg eine Funktion der Intensität eines Stromes ist, der einen entsprechenden Steuermagnet durchfließt,. daß eine Druckausgleichseinrichtung vorgesehen ist, um die Gleichmäßigkeit der Förderung unabhängig vom Gebrauchsdruck zu sichern, daß eine Einrichtung zum Wiedergeben der jeweiligen Lage der verschiedenen bewegbaren Organe vorgesehen ist, so daß der Druck, der in den Speisekanälen der hydraulischen Empfänger herrscht, den elektrischen Größen entspricht, daß eine Einrichtung zum Einstellen vorbestimmter gewünschter Geschwindigkeit für die Verschiebebewegung der bewegbaren Organe und des Druckes in den entsprechenden hydraulischen Empfängern vorgesehen ist und daß ein elektronisches Gerät vorgesehen ist, um die elektrischen Größen zu verarbeiten und Steuersignale für die Magnete der verschiedenen Wegeventile als Funktion der Sollwerte zu erzeugen.

Wegen der Benutzung von Magnetventilen mit steuerbarer Drosselung ist kein zusätzliches hydraulisches Organ erforderlich, um variable Geschwindigkeiten und Drücke zu erhalten, was den Gesamtumfang, den Raumbedarf und die Kosten der Einrichtung beträchtlich verringert. Da darüberhinaus die Steuerung dieser variablen Geschwindigkeiten und Drücke durch Zwischenschalten eines elektronischen Gerätes erreicht wird, können sehr leicht so viel verschiedene Geschwindigkeiten und Drücke erreicht werden, als im Verlauf des selben Arbeitszyklus erwünscht sind und dies mit größerer Genauigkeit, da das Gerät alle die Lage- und Druckinformationen erhält, welche hierfür notwendig sind. Es ergibt sich also, daß eine solche Steuervorrichtung eine große Anpassungsfähigkeit hat und daß eine derart ausgerüstete Maschine zum Formen kompliziertester Körper verwendet werden kann.

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Eine Bauform nach der Erfindung wird nachstehend als Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher zeigen

Pig. I eine vereinfachte Seitenansicht einer Spritzgußmaschine, welche mit einer Steuervorrichtung nach der Erfindung
ausgerüstet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Maschine und
Fig. 3 ein vereinfachtes Schema ihrer elektrohydraulischen
Steuervorrichtung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine weist auf einem
Gestell 1 eine feste Platte 2 und eine bewegliche Platte 3 auf, welche Platten jeweils eine von zwei Hälften U und 5 einer Herstellungsform tragen. Die bewegliche Platte 3 ist in bekannter
Weise durch vier waagerechte Stangen 6 geführt, die im Rechteck angeordnet sind und deren Enden jeweils an der festen Platte 2
und an einer Tragplatte 7 befestigt sind, die mit dem Gestell 1 fest verbunden ist. Die Verschiebebev/egungen dieser beweglichen Platte 3 längs der Führungsstangen 6 sind durch eine Gruppe von vier hydraulischen Arbeitszylindern 8 bestimmt, welche an der Tragplatte 7 angebracht sind. Ein hydraulischer Arbeitszylinder 9 ist darüberhinaus in der Mitte der beweglichen Platte 3 vorgesehen, um das Ausstoßen des einmal hergestellten Körpers zu erlauben.

Die Maschine ist durch eine Sprit;exnheit 10 vervollständigt,
welche im wesentlichen ein Gehäuse 11 aufweist, in dessen Innern eine Plastifizierschnecke 12 angeordnet ist, die über einen Speisebehälter 13 mit Kunststoff versorgt wird.

Das Gehäuse 11 ist durch einen Winkelkörper 14 getragen, der
auf dem Gestell 1 gleitbar angeordnet ist und dessen ■Verschiebebewegungen durch einen in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Arbeitszylinder 15 gesichert sind. Das Ende dieses Gehäuses 11 ist mit

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einer Spritzdüse ΐβ versehen, welche durch die feste Platte 2 mittels einer in dieser angebrachten öffnung 17 hindurchtreten kann, um den zu spritzenden Werkstoff unmittelbar in die durchs die beiden Hälften 4 und 5 gebildete Herstellungsform einzubringen.

Die Schnecke 12 ist durch ein zweites Winkelstück 18 getragen, welches auf dem ersten Winkelkörper 14 gleitbar angebracht ist und dessen Verschiebebewegungen durch zwei in Fig. 2 dargestellte hydraulische Arbeitszylinder 19 bestimmt·sind. Diese Schnecke ist also in Längsrichtung im Innern des Gehäuses 1 verschiebbar und sie ist wegen eines auf dem Winkelstück 18 angebrachten hydraulischen Motors 20 außerdem zugleich drehbar.

In Fig. 1 sind außerdem drei Potentiometer 21, 22 und 23 dargestellt, deren Bestimmung nachfolgend beschrieben wird.,Das Potentiometer 21 ist auf dem Gestell 1 angebracht und sein Läufer ist drehfest mit einem Ritzel verbunden, das mit einer Zahnstange 24 kämmt, welche an der beweglichen Platte 3 befestigt ist. Das Potentiometer 22 ist ebenfalls auf dem Gestell 1 angebracht und das mit seinem Läufer drehfest verbundene Ritzel kämmt mit einer Zahnstange 25, welche an dem Winkelkörper 14 der Spritzeinheit angebracht ist. Was das Potentiometer 23 anbetrifft, so ist es auf dem Winkelstück 18 befestigt und das Ritzel seines Läufers kämmt mit einer auf dem Winkelkörper 14 angebrachten Zahnstange.

Entsprechend der Erfindung ist die Spritzgußmaschine mit einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung ausgerüstet, welche schematisch in Fig. 3 dargestellt ist;. Auf diesem Schema in Fig. 3 finden sich zunächst die verschiedenen hydraulischen Arbeitszylinder 8, 15 und 19 wieder, welche die Verschiebebewegungen der bewegbaren Teile der Maschine bestimmen, sowie der Hydraulikmotor 20, der die Schnecke 12 zum Drehen antreibt, und der Auswerfarbeitszylinder 9· Die Speisung mit Druckmittel all dieser hydraulischen Organe ist durch eine Druckmittelquelle 27 unter Zwischen-

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schalten eines hydraulischen Steuergerätes 28 gesichert, das in sehr kompakter Form gebaut sein kann.

Die hydraulische Steuereinheit 28 weist im wesentlichen vier magnetisch gesteuerte Wegeventile 29, 30, 31 und 32 auf, welche unterschiedliche Drosselungen unter der Wirkung hydraulischer Steuerschieber erzeugen, die als Druckverminderer wirken und durch Elektromagnete, z.B. 33» betätigbar sind. Darüberhinaus ist die Verschiebung jedes dieser Steuerglieder eine Punktion, der Stärke des Stromes, der den entsprechenden Steuerelektromagneten durchfließt und auf diese Weise einen variablen Steuerdruck bestimmt. Zwischen den vier Wegeventilen und der Speisequelle 27 ist ein Ventilblock 3*f eingeschaltet, der ein Druckausgleichventil, ein Sicherheitsventil und Drosselstellen enthält, welche Organe die Gleichmäßigkeit der Förderung unabhängig vom Arbeitsdruck sichern.

Das magnetisch gesteuerte Wegeventil 29 steuert die Betätigung von vier Arbeitszylindern 8, welche die Verschiebebewegung der beweglichen Platte und.dadurch das öffnen und Schließen der Herstellungsform 4, 5 sichern. Ein Druckverstärker 35 ist außerdem zur Sicherung des starken Schließdruckes der Ilerstellungsform vorgesehen. Dieser Druckverstärker 35 wird durch Zwischenschalten des magnetisch gesteuerten Wegeventils 32 gespeist, das üblicherweise die Betätigung der Arbeitszylinder 19 steuert, welche die Längsverschiebung der Schnecke 12 sichern. Was das elektromagnetische Wegeventil 30 anbetrifft» so steuert es die Betätigung des Arbeitszylinders 15 und sichert dadurch das Anstellen und Rückführen der Spritzeinheit 10. Schließlich steuert das magnetisch gesteuerte Wegeventil 33 wechselweise den hydraulischen Motor und den Auswerf-Arbeitszylinder 9.

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Eine bestimmte Anzahl von Druckmessumformern ist außerdem zum Messen des Flüssigkeitsdruckes vorgesehen, welcher in verschiedenen Speisekanälen der hydraulischen Arbeitszylinder herrscht, mit denen die Maschine ausgerüstet ist. Zwei Druckmessumformer 36 und 37 sind auf der Kolbenseite der Arbeitszylinder S vorgesehen. Ein Druckmessumformer ist auf der Schaftseite des Arbeitszylinders 15 und zwei Druckmessumformer 39 und 40 sind auf der Schaftseite der Arbeitszylinder 19 vorgesehen. Alle diese Druckmessumformer transformieren die entsprechende Druckinformation in eine elektrische Größe, welche für den Eintritt in ein schematisch dargestelltes elektronisches Gerät 4l vorgesehen ist. Dieses Gerät erhält außerdem ständig Informationen über die Lagen ,der verschiedenen bewegbaren Teile der Maschine, welche Informationen von den drei Potentiometern 21, 22 und 23 geliefert werden, und erzeugt so an seinem Ausgang als Funktion aller Eingaben die entsprechenden Steuerbefehle für die Elektromagnete 33 der vier magnetisch gesteuerten Wegeventile 29 bis 32.

Das elektronische Gerät weist außerdem außer dem notwendigen Uhrwerksantrieb zum zyklischen Betätigen der Maschine eine gewisse Anzahl von Steuerknöpfen 42 auf, welche in einfacher Weise vorbestimmte gewünschte Werte für das Betätigen der Maschine einzustellen erlauben.

Der allgemeine Arbeitsvorgang bei einer Spritzgußmaschine ist bekannt und braucht hier also nicht beschrieben zu werden. Es ergibt sich, daß es wegen der Verwendung magnetisch gesteuerter Wegeventile mit steuerbaren Drosselstellen, deren Zuflußmengen der Block 3*i steuert, möglich ist, in einfacher Weise die Flüssigkeitsfördermengen und demzufolge die Geschwindigkeit der Verschiebebewegung verschiedener Organe veränderbar zu machen, welche durch diese Vjgeventile gesteuert werden. Da darüberhinaus diese Wegeventile selbst durch ein elektronisches Gerät gesteuert sind, das dauernd Informationen über die Lage der bewegbaren Organe der Maschine durch Zwischenschalten der Potentiometer 21 bis 23 er-

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hält, kann man so viel unterschiedliche Geschwindigkeiten erhalten, als man für diese.bewegbaren Organe wünscht und dies mit verschiedenen Drücken wegen der Druckmeßumformer 36 bis

Es ergibt sich indessen, daß, um verschiedene Geschwindigkeiten bei den verschiedenen bewegbaren Organen der Maschine mit ausreichender Genauigkeit gleichzeitig zu erhalten, einesteils die Gebrauchsdrücke der selben Art und Größe sein und andererseits diese Gebrauchsdrücke spürbar kleiner sein müssen als der Maximaldruck, welcher durch die Speisequelle 27 erreicht werden kann, die z.B. durch eine Pumpe gebildet ist, deren Fördermenge natürlich leicht über der Summe der verlangten Fördermengen liegen muß.

Da die Gebrauchsdrücke sehr stark voneinander verschieden sind, stellt man Unterschiede fest, die auf Interferenzen im Kreis und auf Erwärmungen beruhen, wie wenn man einfache Drosselstellen ohne Druckkompensatoren benutzen würde. Um in diesem Fall eine genaue Regulierung zu erreichen, ist es von Vorteil, der Druckmittelquelle einen Speicher zuzuordnen, welcher die Kapazität der Pumpe und die Leistung des Elektromotors für die Motorpumpengruppe begrenzt. Jedes magnetisch gesteuerte Wegeventil muß darüberhinau's mit einem Block 34 verbunden sein, in welchem das Sicherheitsventil durch ein Druckreduzierventil ersetzt ist. Man kann so zugleich mehrere genaue Verschiebegeschwindigkeiten der bewegbaren Organe der Maschin3 --rreichen und dies selbst, wenn die entsprechenden Gebrauchsdrücke sehr verschieden voneinander sind. Diese Lösung ist natürlich weit kostspieliger als die vorhergehende, aber sie erlaubt 'zugleich einen besseren Produktionsrythmus der Maschine und eine bessere Steuerung der Verschiebegeschwindigkeiten.

Es muß darüberhinaus bemerkt werden, daß der Druckverlust der gesamten Hydraulik 28 für eine maximale Fördermenge klein ist, denn bei dem bekannten, durch Servoventile gesteuerten System, ergibt sich ein Druckverlust,der mindestens etwa 70 bar ausmacht.

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Schließlich ist es wegen der an dem elektronischen Gerät vorgesehenen Steuerknöpfe 42 sehr leicht, die automatische Wirkungsweise der Maschine zu ändern, um sie in ihrer Punktion der Form der herzustellenden Körper oder der Art des verwendeten thermo-plastischen Werkstoffes anzupassen.

Es ergibt sich also, daß die Steuervorrichtung nach der Erfindung eine-große Anpassungsfähigkeit im Gebrauch.' hat und daß die so ausgerüstete Maschine für die Herstellung von sehr komplizierten gespritzten Körpern eingestellt werden kann.

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Claims (1)

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   Anspruch

   Steuervorrichtung für eine Spritzgußmaschine mit einem hydraulischen Kreis, der magnetisch gesteuerte Wegeventile aufweist, um die Betätigung verschiedener hydraulischer Empfänger zu steuern, welche Verschiebebewegungen der verschiedenen bewegbaren Organe der Maschine bewirken, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetisch gesteuerten Wegeventile (29 bis 32) Drosselstellen auf v/eisen, die unter der Wirkung hydraulischer Steuerglieder steuerbar sind, welche-als Druckverminderer wirken und deren Verschiebeweg eine Funktion der Intensität eines Stromes ist, der einen entsprechenden Steuermagnet (33) durchfließt, daß eine Druckausgleichseinrichtung (34) vorgesehen ist, um die Gleichmäßigkeit der Förderung unabhängig vom Gebrauchsdruck zu sichern, daß eine Einrichtung (21 bis 23) zum Wiedergeben der jeweiligen Lage der verschiedenen bewegbaren Organe (3, 14, lS) vorgesehen ist, so daß der Druck, der in den Speisekanälen der hydraulischen Empfänger herrscht, den elektrischen Größen entspricht, daß eine Einrichtung (42) zum Einstellen vorbestimmter gewünschter Geschwindigkeiten für die Verschiebebewegung der bewegbaren Organe und des Druckes in den entsprechenden hydraulischen Empfängern vorgesehen ist und daß ein elektronisches Gerät (41) vorgesehen ist, um die elektrischen Größen zu verarbeiten und Steuersignale für Magnete der verschiedenen Wegeventile als Funktion der Sollwerte zu erzeugen.

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