DE3021978A1

DE3021978A1 - Spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE3021978A1
Application number: DE19803021978
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Laimer; Engelbert Neff
Original assignee: Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG
Current assignee: Netstal Maschinen AG
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-02-05
Also published as: US4349324A; DE3021978C2; JPS5615335A; CH642905A5; JPS6323898B2

Description

Spritzgiessmaschine

Gegenstand der Erfindung ist eine Spritzgiessmaschine mit in programmierten Einspritz- und Nachdruckphasen hydraulisch bettigtem Spritzkolben und mit einer Dcuckregeleinrichtung, die Mittel zum Messen und Regeln des Drucks im Werkzeughohlraum und des Drucks im Hydraulikzylinder und/oder im Spritzkolbenvorraum aufweist.

Es sind Spritzgiessmaschinen bekannt, bei welchen der Istwert des Drucks im Hydraulikzylinder durch einen Messwertaufnehmer erfasst und mit einem einstellbaren Sollwertverlauf verglichen wird, wobei mit Hilfe einer hydraulischen Stelleinrichtung so auf den Hydraulikzylinder eingewirkt wird, dass die Verläufe von Istwert und Sollwert übereinstimmen. Diese Regeleinrichtung hat den Nachteil, dass Schwankungen der Viskosität des Kunststoffmaterials zu schwankenden Drücken im Werkzeug und damit zu schwankender Formteilqualität führen.

Weiters sind Spritzgiessmaschinen bekannt, bei welchen der Istwert des Drucks im Werkzeug durch einen Messwertaufnehmer erfasst und mit einem einstellbaren Sollwertverlauf verglichen wird, wobei mit Hilfe einer hydraulischen Stelleinrichtung die Verläufe von Soll- und Istwert zur Uebereinstimmung gebracht werden. Diese Regeleinrichtung hat den Nachteil, dass bei Beginn der Nachdruckphase ein stossfreier üebergang von der Einspritzphase zur Nachdruckphase nicht gewährleistet .ist. Bei der bekannten Regeleinrichtung muss nämlich der Einrichter einen Druckschwellenwert vorgeben, bei dem die Umschaltung zur Nachdruckphase erfolgen soll. Wird dieser Schwellenwert zu hoch oder zu tief gewählt, so treten aufgrund dynamischer Regelvorgänge Druckspitzen oder Druckeinbrüche im Werkzeug auf, die zur Schädigung des Formteils führen können. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Regeleinrichtung liegt darin, dass die Druckübertragung zwischen Hydraulikzylinder und Messwertaufnehmer im Werkzeug mit zunehmender Nachdruckzeit bis auf Null abnimmt,

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wodurch die einwandfreie Punktion der Regeleinrichtung am Schluss der Nachdruckzeit gestört wird. Der Hydraulikdruck wird entweder auf seinen maximal möglichen Wert oder auf Null gesteuert, was zum üeberladen oder Entladen des Werkzeugs und damit zu einer schwerwiegenden Schädigung des Formteils führen kann.

In einer weiteren bekannten Spritzgiessmaschine wird ebenfalls der Druck im Werkzeug erfasst, mit einem einstellbaren Sollwertverlauf verglichen und durch einen entsprechenden hydraulischen Stelleingriff mit dem Sollwertveflauf zur Uebereinstimmung gebracht. Um das Üeberladen oder Entladen des Werkzeugs im letzten Teil der Nachdruckzeit zu verhindern, wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in der Nachdruckphase auf einen konstanten oder linear abfallenden Hydraulikdruck umgeschaltet. Diese Vorrichtung bringt zwar gegenüber der letztgenannten eine Verbesserung, hat aber den Nachteil, dass bei der Umschaltung Druckstösse auftreten können, die wieder eine Schädigung des Formteils verursachen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spritzgiessmaschine der genannten Art zu schaffen, die einerseits automatisch und etossfrei von der Einspritzphase zur Nachdruckphase umschaltet und andererseits bei Abnahme der Druckübertragung zwischen Hydraulikzylinder und Messwertaufnehmer automatisch und stossfrei zur Regelung des Hydraulikdrucks oder des Drucks der Spritzmasse im 2ylinder zwischen Spritzkolben und Werkzeug übergeht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, den Uebergang von derEinspritzphase zur Nachdruckphase und den Uebergang von der Regelung des Werkzeugdruckes auf die Regelung des Hydraulikdruckes oder des Druckes der Kunststoffmasse mit möglichst geringem Einstellaufwand zu ermöglichen. Dadurch wird für den Einrichter der Spritzgiessmaschine die Möglichkeit geschaffen, wesentlich rascher als bei bisher bekannten Steuer- und Regeleinrichtungen den optimalen Verlauf von Werkzeugdruck und Hydraulikdruck zu verwirklichen.

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Zur Lösimg dieser Aufgabe let die erfindungsgemässe Spritzgiessmaschine gekennzeichnet durch Mittel zum Ueberwachen und Messen des Werkzeugdrucks während der geschwindigkeitsgeregelten Einspritzphase und der werkzeugdruckgeregelten Nachdruckphase, und der Erstarrungsphase, und Mittel zum druckstossfreien Umschalten von der Einspritzphase zur Nachdruckphase, wenn der Istwert des Werkzeugdrucks den, Anfangssollwert der Nachdruckphase erreicht und von der letzteren zur Erstarrungsphase mit geregeltem Hydraulikdruck oder Spritzkolbenvorraumdruck, unter Vorgabe des Istwertes dieses Druckes am Ende der Nachdruckphase als Anfangssollwert der Erstarrungsphase*

Die Erfindung ist im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 das Uebersichtsschema einer erfindungsgemässen Spritzgiessmaschine,

Fig. 2 das Schema der Kontrolleinrichtung für den Nachdruck aus Fig. 1,

Fig. 3 das Schema des Druckreglers aus Fig. 2,

Fig. 4-8 Ausführungsbeispiele für die Steuereinrichtung aus Fig. 2,

Fig. 9 den beispielsweisen Geschwindigkeits- bzw. Druckverlauf in den drei Phasen des Spritzvorganges, und

Fig. 10 ein Beispiel für den Verlauf der Steuer- und Regelsignale.

In Fig. 1 ist eine Kunststoff-Schneckenspritzgiessmaschine bekannter Bauart vereinfacht in vertikalen Längsschnitt dargestellt. In einem Schneckenatylinder 1 ist eine Schnecke 2 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Ein Antriebsmotor 3 dreht die Schnekke 2 während der sogenannten Dosierphase und fördert das Kunst-

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stoffmaterial aus dem Trichter 4 in den sogenannten Schneckenvorraum 5. Gleichzeitig erfolgt eine axiale Verschiebung der Schnecke 2 entgegen der Pfeilrichtung a, wodurch sich der Schnekkenvorraum 5 entsprechend der geförderten Kunststoffmenge vergrössert. Durch Beheizung des Zylinders 1 und durch Reibung im Kunststoffmaterial wird dieses aufgeschmolzen, so dass der Schneckenvorraum 5 am Ende des Dosiervorganges eine spritzgiessfähige Kunststoffschmelze enthält. In der nun folgenden Spritzphase wird ein hydraulischer Kolben 6, der im Hydraulikzylinder

7 gelagert ist, durch eine elektrohydraulische Stelleinrichtung

8 mit Drucköl beaufschlagt. Der Anschluss 9 der Stelleinrichtung 8 ist mit einer nicht dargestellten Druckölversorgung verbunden. Der Kolben 6 ist mit der Schnecke 2 verbunden und drückt diese nach rechts in Pfeilrichtung a. Während dieser Einspritzphase strömt die Kunststoffschmelze aue dem Schneckenvorraum 5 in den Hohlraum 10 des Werkzeugs 11. Eine Rückströmsperre 12 verhindert das Zurückströmen der Kunststoffschmelze. Es ist aber auch möglich, ohne Rückströmsperre zu spritzen, beispielsweise mit drehender Schnecke 2. Ist der Werkzeughohlraum 10 gefüllt, so beginnt die sogenannte Nachdruckphase, während der das Formteil im Werkzeug 11 abgekühlt wird. Zum Ausgleich der dabei auftretenden Formteilschwindung wird der Druck im Hydraulikzylinder 7 bzw. im Schneckenvorraum 5 weiter aufrechterhalten, wodurch weitere Kunststoffschmelze durch den Anguss 13 in den Werkzeughohlraum 10 strömt. Dieser Vorgang dauert solange, bis der Anguss 13 erstarrt ist. Für die Formteilqualität ist es wesentlich, einen vorgeschriebenen Druckverlauf im Werkzeughohlraum 10 genau einzuhalten. Insbesondere das Gewicht und die Abmessungen des Formteils werden durch den Druck im Werkzeug bestimmt. Um den Druckverlauf im Werkzeughohlraum 10, im Hydraulikzylinder 7 und/oder im Schneckenvorraum 5 in geeigneter Weise zu steuern oder zu regeln, ist eine Kontrolleinrichtung 14 vorgesehen.

Der Kontrolleinrichtung 14 werden Messignale 16, 18 und 20 als Eingangssignale zugeführt. Das Signal 16 ist proportional zum Druck im Werkzeughohlraum 10, der durch einen Druckaufnehmer 15 erfasst wird. Signal 18 ist proportional zum Druck im Hydraulikzylinder 7, der vom Druckaufnehmer 17 erfasst wird. Der Druckaufnehmer 19 erfasst den Druck im Schneckenvorraum 5 und bildet

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ein dazu proportionales Signal 20. Auf die Kontrolleinrichtung 14 wirken ausserdem Bezugssignale 21, 22, 23, die durch einen einstellbaren Programmgeber 25 in Abhängigkeit von der Nachdruckzeit erzeugt werden. Von den genannten Eingangs- und Bezugssignalen können je nach Ausführungsart wahlweise eines oder mehrere der Signale 18, 22, 20, 23 entfallen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden beispielsweise nur die Druckaufnehmer 15 und 17 benötigt, deren Signale 1$ und 18 mit den Bezugssignalen 21 und 22 verglichen werden. Vom Programmgeber 25 wird ausserdem ein einsteilbares Zeitsignal 24 an die Kontrolleinrichtung übertragen. Das Messignal 83 dient zur Regelung der Einspritzgphase und wird anhand von Fig. 2 näher erläutert. Das Steuersignal 24a dient zur Freigabe der Umschaltung von der Einspritzphase zur Nachdruckfahase und wird wie das Steuersignal 55 weiter unten anhand von Fig. 3 näher erläutert. Die Kontrolleinrichtung 14 erzeugt ein Ausgangssignal 26, das auf die elektrohydraulische Stelleinrichtung 8 wirkt und so den Druckverlauf im Hydraulikzylinder 7, im Schneckenvorraum 5 und im Werkzeughohlraum 10 in vorteilhafter Weise steuert und regelt.

Fig. 2 zeigt das Signalflussbild eines Beispiels der Kontrolleinrichtung 14.

Während der Einspritzphase befinden sich die Schalter 81 und 82 in der Stellung L. Es wird auf bekannte, nicht näher dargestellte Art die Schneckenvorlaufgeschwindigkeit geregelt. Das Signal 83 ist die dazugehörige Regelabweichung.

Zu Beginn der Nachdruckzeit, welcher Beginn durch das Steuersignal 34a an die Steuereinrichtung 27 übermittelt wird, sendet die Steuereinrichtung 27 ein Schaltsignal 28 aus, das die Schalter 29 und 30 in die in Fig. 2 gezeichnete Stellung L bringt. Die Schalter 81 und 82 werden gleichzeitig in die Stellung H gebracht. Dadurch wird die Regelung des Druckes im Werkzeughohlraum 10 auf folgende Weise ermöglicht: Ein Vergleichselement 31 bildet die Differenz zwischen dem Istwertsignal 16 und dem Sollwertsignal 21 des Werkzeugdruckes. Das Differenzsignal 32 wirkt

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auf einen Regler 33. Der Regler 33 wird vorteilhaft als PI-Regler ausgeführt, es sind aber auch andere, in der Regelungstechnik Dekannte Regler verwendbar. Der Reglerausgang 34 wird durch den Schalter 29 mit dem Eingang 35 eines weiteren Vergleichselementes 36 verbunden. Das Vergleichselement 36 bildet die Differenz zwischen dem Istwertsignal 18 und dem am Eingang 35 anstehenden Sollwertsignal des Hydraulikdruckes. Das Differenzsignal 37 wirkt über den Schalter 82 auf einen Regler 38, der vorteilhaft PID-Verhalten aufweist. Es sind aber auch andere, in der Regelungstechnik bekannte Regler brauchbar. Das Ausgangssignal 26 des Reglers 38 wirkt so auf die elektro-hydraulische Stelleinrichtung 8, dass Sollwertverlauf 21 und Istwertverlauf 16 des Druckes im Werkzeughohlraum laufend zur Uebereinstimmung gebracht werden. Dieser Vorgang ist solange möglich, als eine Wirkungsverbindung zwischen dem Ausgangssignal 26 und dem Eingangssignal 16 der Kontrolleinrichtung 14 besteht. Während dieser Zeit ist das Istwertsignal 18 des Hydraulikdruckes durch den Schalter 30 mit dem Eingang 40 eines Halteverstärkers 39 verbunden. Die Steuereinrichtung 27 erzeugt nun zu einem geeigneten Zeitpunkt der Nachdruckphase ein Steuersignal 28, das die Schalter 29 und 30 in die Stellung H bringt. Der Halteverstärker 39 hält damit den letzten vor dem Oeffnen des Schalters 30 anstehenden Wert des Hydraulikdrucksignals 18. Der Schalter 29 verbindet nun den Ausgang 41 des Halteverstärkers 39 mit dem Eingang 35 des Vergleichselementes 36, so dass eine Regelung des Druckes im Hydraulikzylinder 7 auf den im Halteverstärker 39 gespeicherten Signalwert stattfindet. Die stossfreie Umschaltung von der Regleung des Druckes im ¥erkzeughohlraum 10 zur Regelung des Druckes im Hydraulikzylinder 7 ist dadurch sichergestellt, dass der letzte Istwert des Hydraulikdruckes vor der Umschaltung als Sollwert 41 nach der Umschaltung dient. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass keine Einstellung des Sollwertes für den Hydraulikdruck durch den Einrichter der Spritzgiessmaschine erforderlich ist. In Fig. 2 erzeugt die Steuereinrichtung 27 das Steuersignal 28 aus dem einstellbaren Zeitsignal 24 und dem Steuersignal 34a. Der Umschaltzeitpunkt kann ab Nachdruckbeginn beliebig gewählt werden, solange die Druckübertragung zwischen Schneckenraum 5

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und Druckaufnehmer 15 besteht. Vorzugsweise wird jedoch unmittelbar vor dem Aufhören dieser Druckübertragung umgeschaltet, also unmittelbar vor dem Erstarren des Angusses 13. Die Steuersignale 24a und 55 werden anhand von Fig. 3 näher erläutert.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 2 und stellt ein Ausführrungsbeispiel für die Gestaltung des Reglers 33 dar. Das Differenzsignal 32 wird auf den Eingang 56 eines schaltenden Eomparators 58 geführt. Das Referenzsignal 57 des Komparators liegt auf Null. Der Komparatorausgang 59 ist mit einem UND-Element 60 verbunden, dessen zweiter Eingang 61 durch ein Steuersignal 24a freigegeben wird. Der Ausgang 62 des ÜND-Elementes 60 führt auf ein Flip-Flop 63, dessen Ausgangssignal 34a die Schalter 64 und 65 steuert. In der Stellung H verbindet der Schalter 64 das Eingangssignal 52 mit dem Eingang 66 des Operationsverstärkers 67 und dem Eingang 72 des Operationsverstärkers 73· Die Ausgangssignale 74 und 75 werden mit Hilfe des Summationsverstärkers 76 addiert. In der Stellung H der Schalter 64, 65 wirkt die dargestellte Schaltung der Verstärker 67, 73, 76 als PI-Regler. Der Ausgang 34 wird auf den Eingang 77 des Differenzverstärkers 79 geführt. Dieser vergleicht den Reglerausgang J>k mit dem Istwert des Hydraulikdruckes 18, der mit dem Verstärkereingang 78 verbunden ist. Das Ausgangssignal 80 wird auf den Eingang 70 des Verstärkers 67 geführt, solange sich der Schalter 65 in Stellung L befindet.

Der Regler 33 hat folgende Funktion: Während der Einspritzphase befinden sich die Schalter 29, 30, 64, 65, 81 und 82 in Stellung L (Fig. 2,3). Der Regler 38 regelt in diesem Zustand die Schnekkenvorlaufgeschwindigkeit. Das Signal 83 wird aus der Differenz von Soll- und Istwert der Schneckenvorlaufgeschwindigkeit gebildet (nicht dargestellt). Aufgrund des Fliesswiderstandes der Kunststoffschmelze im Werkzeughohlraum 10 ergibt sich ein bestimmter Hydraulikdruck im Zylinder 7, der zum Einhalten der geregelten Schneckenvorlaufgeschwindigkeit erforderlich ist. Dieser Druck wird vom Druckaufnehmer 17 erfasst. Das Hydraulikdrucksignal 18 dient während der Einspritzphase als Sollwert für den Reglerausgang 34. Wesentlich ist dabei, dass der Kondensator 69

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genügend schnell aufgeladen wird, damit der Ausgang 34 auch raschen Aenderungen des Hydraulikdruckes zu folgen vermag. Dies wird durch geeignete Wahl der Widerstände 68 und 71 und das Kondensators 69 erreicht. Günstige Werte sind "beispielsweise*

Kondensator : 2,2 μ£
Widerstand : 1,22 M-D-Widerstand : 1 k

Mit zunehmender Werkzeugfüllung steigt der Druck im Werkzeughohlraum 10 an und erreicht zu einem bestimmten Zeitpunkt den ersten, programmierten Sollwert des Werkzeugdruckes. Das bedeutet Gleichheit der Signale 16 und 21 und Null für das Differenzsignal 32. Damit schaltet der Komparator 58 und sendet über das UND-Element 60 und das Flip-Flop 63 das Steuersignal 34a aus. Die Freigabe kann mit Hilfe des Signals 24a erfolgen, das beispielsweise durch eine bestimmte Schneckenposition oder beim Start der Einspritzphase ausgelöst wird. Das Signal 24a und das UND-Element 60 können auch entfallen.

Das Steuersignal 34a bringt die Schalter 64, 65, 81 und 82 in die Stellung H. Dadurch wird der Werkzeugdruckregelkreis stossfrei geschlossen und es beginnt die Nachdruckphase. Die Stossfreiheit wird aufgrund folgender Tatsachen erreicht:

1. Die Eingänge 66, 72 des PI-Reglers sind vor dem Schliessen des Schalters 64 Null. Der Schalter 64 wird zu dem Zeitpunkt geschlossen, bei dem das Signal 32 ebenfalls Null ist, so dass keine Aenderung des Reglersausgangs 34 durch das Schalten erfolgt.

2. Durch den Verstärker 79 wird der Kondensator 69 so aufgeladen, dass der Reglerausgang 34 im Augenblick des Umschaltens gleich dem Istwertsignal 18 des Hydraulikdruckes ist. Das Ausgangssignal 37 des Vergleichselementes 36 ist daher im Augenblick des Umschaltens ebenfalls Null. Dadurch bleibt der Reglerausgang 26 beim Umschalten gleich und es treten keine sprung- oder impulsartige Veränderungen im Stellorgan 8 auf.

Dies Ist Voraussetzung zur Vermeidung von Druckspitzen in der Hydraulik und im Werkzeug und damit für optimale Qualität der Formteile.

Das Signal 55 dient zum Zurücksetzen des Flip-Flops 63 am Ende der Nachdruckphase.

Fig. 4 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 27. Das einstellbare Zeitsignal 24 wird mit dem Steuersignal 34a durch das UND-Element 85 verknüpft. Während der Nachdruckphase ist das Steuersignal 34a = H und das Zeitsignal 24 = L. Somit wird das Ausgangssignal 28 « L. Die Schalter 29 und 30 von Fig. 2 befinden sich in der Stellung L. Damit ist der Regelkreis für den Werkzeugdruck geschlossen. Zum eingestellten Zeitpunkt wird das Zeitsignal 24 = H und daher der Ausgang 28 = H, So erfolgt die Umschaltung zur Regelung des Hydraulikdruckes.

Fig. 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Steuereinrichtung 27.

Ein schaltender Komparator 41 vergleicht das Istwert-Signal des Hydraulikdruckes mit einem am Programmgeber 25 einstellbaren Bezugssignal 22, welches einen beliebigen, vom Einrichter der Maschine wählbaren zeitlichen Verlauf aufweist. Als einfach und vorteilhaft ist ein zeitlichkonstantes Signal anzusehen. Sobald das Signal 18 grosser oder gleich dem Bezugssignal 22 ist, schaltet der Komparator 41 und überträgt das Schaltsignal 42 an das UND-Element 43. Das Zeitsignal 24 dient zur Freigabe der Umschaltung 28 ab einem vom Einrichter der Maschine wählbaren Zeitpunkt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Ausführung der Steuereinrichtung 27. Die Differenzierglieder 44 und 45 bilden die zeitlichen Ableitungen 45, 47 der Signale 16 für den Werkzeugdruck P™ und 18 für den Hydraulikdruck Pg.

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Es	gelten	somit folgende Beziehungen:
16	-p_vi	*46 - ϊ** dt
18	= ^PH'·	dp„ 47 = --^H dt

Die schaltenden Komparatoren 50 und 51 vergleichen die Signale 46 und 47 mit festen oder einstellbaren Bezugssignalen 48 und 49. Der Komparator 50 gibt das Schaltsignal 52 ab, wenn 46 grosser oder gleich 48 ist, der Komparator 51 gibt das Schaltsignal 53 ab, wenn 47 kleiner oder gleich 49 ist. Das Zeitsignal 24 dient wie in Fig. 5 zur Freigabe der Umschaltung ab einem vom Einrichter der Maschine wählbaren Zeitpunkt. Das UND-Element 54 verknüpft die Signale 52, 53, 24 und 34a zum Umschaltsignal 28. Die Schaltung hat folgende Wirkungszeit: Das Einfrieren des Angusses lässt sich beobachten, indem die zeitlichen Aenderungen von Hydraulikdruck und Werkzeugdruck erfasst werden. Sinkt der Werkzeugdruck trotz steigendem Hydraulikdruck, so ist die Wirkverbindung zwischen Hydraulikdruck und Werkzeugdruck unterbrochen und die Schaltung in Fig. 6 erzeugt ein Umschaltsignal 28.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung der Steuereinrichtung 27. Diese Schaltung benützt das Verhältnis von Werkzeugdruck P^ zu Hydraulikdruck Pg zur Erzeugung eines Umschaltsignals. Die Divisionsschaltung 85 bildet den Quotienten der Signale 18 und 16, so dass gilt:

^PW
86 = -Ϊ .

^PH

Der schaltende Komparator 91 vergleicht den Quotienten 86 mit einem Referenzsignal 82 und gibt ein Ausgangssignal 83 ab, wenn 86 kleiner als 82 ist. Das Zeitsignal 24 dient wie in Fig. 5 zur Freigabe der Umschaltung.

Fig. 8 zeigt als Ausschnitt von Fig. 2 eine erweiterte Ausführung der Halteverstärkerschaltung 39. Neben dem eigentlichen Halteverstärker 87 enthält die Schaltung einen Integrator, bestehend aus

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dem invertierenden Verstärker 91» den Widerständen 90 und und dem Kondensator 93. Die Schalter 95 und 96 ermöglichen den Start und das Nullsetzen des Integrators. Der Summationsverstärker 97 addiert die Ausgangssignale 88 des Halteverstärkers und 92 des Integrators.

Die Schaltung hat folgende Funktion: Während der Nachdruckphase wird zunächst der Werkzeugdruck geregelt. Die Schalter 95 und 96 befinden sich in der Stellung L. Das Ausgangssignal 92 des Integrators ist Null. Somit hat der Integrator während dieser Phase keine Wirkung und das Ausgangs signal 41 der Schaltung entspricht dem Istwert des Hydraulikdruckes. Nun erfolgt die Umschaltung auf Hydraulikdruckregelung wie anhand der Fig. 2 bereits beschrieben. Während der Regelung des Hydraulikdruckes kann zu einem beliebigen, fest vorgegebenen oder vom Einrichter der Maschine wählbaren Zeitpunkt der Integrator gestartet werden. Dies erfolgt dadurch, dass die Schalter 95 und 96 in Stellung H gebracht werden. Das negative Ausgangssignal 92 des Integrators wird zum konstanten Ausgangssignal 8 des Halteverstärkers addiert und bewirkt einen linearen Abfall des Ausgangssignals Die Steilheit des Abfalls hängt vom Widerstand 90, vom Kondensator 93 und vom Eingangssignal 89 ab. Das Eingangssignal 89 kann einstellbar sein, so dass der Einrichter die Möglichkeit hat, den für das entsprechende Formteil optimalen Druckabfall zu wählen. Eine bekannte, nicht näher dargestellte Komparatorschaltung sorgt dafür, dass keine negativen Drucksollwerte 41 auftreten. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Schalter 95 in Stellung L gebracht wird, sobald das Ausgangssignal 41 der Schaltung Null ist.

Fig. 9gibt eine Uebersicht über die drei Phasen des Spritzgiessvorganges:

Während der Spritzphase I wird die Schneckenvorlaufgeschwindigkeit ν geregelt. Gleichzeitig wird der Werkzeugdruck P^ gemessen und überwacht. Sobald der Istwert des Werkzeugdruckes den Programm-Anfangssollwert A erreicht, erfolgt die Umschaltung zur

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Nachdruckphase II. In dieser Phase wird der Werkzeugdruck P^ geregelt und der Hydraulikdruck P™ und/oder der Druck der Schmelze Pg im Plastifizierzylinder bzw. Schneckenvorraum gemessen und überwacht.

Aus den Drücken P_w, P™ und/oder Pg wird ein geeignetes Umschaltkriterium gebildet, das den Uebergang zur Erstarrungsphase III einleitet. In dieser Phase wird der Hydraulikdruck P_H oder der Druok der Schmelze Pg im Plastifizieraylinder bzw. Schneckenraum geregelt. Der Istwert von P_H oder Pg im Punkt B dient als Anfangs-Sollwert für das Druckprogramm der Erstarrungsphase III.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf der Steuer- und Regelsignale. Während der Zeit t-, erfolgt die Regelung der Schneckenvorlaufgeschwindigkeit. Im Punkt A erreicht der Werkzeugdruck den ersten programmierten Sollwert, das Steuersignal 34a geht von L auf H und bewirkt die stossfreie Umschaltung zur Werkzeugdruckregelung. Diese bleibt bis zum Ende der Zeit t« im Eingriff. Die Steuereinrichtung 27, beispielsweise gemäss Fig. 4, erzeugt aus dem Signal 34a und dem programmierten Zeitsignal 24 das Steuersignal 28, das im Punkt B zur stossfreien Umschaltung auf Regelung des Hydraulikdruckes führt. Diese bleibt bis zum Ende der Zeit t, im Eingriff. Der im Punkt B anstehende Istwert des Hydraulikdruckes dient zur Bildung des Sollwertverlaufs während der Zeit t, beispielsweise mit Hilfe der Halteverstärkerschaltung 39 von Fig. 8. Das Steuersignal 55 setzt am Ende der Zeit t., das Signal 34a auf L, wodurch auch das Steuersignal 28 auf L geht und die Nachdruckphase beendet.

Die in Fig. 5 bis 7 gezeigten Schaltmöglichkeiten für die Steuereinrichtung 27 setzen voraus, dass der Sollwert des Werkzeugdruckes so programmiert ist, dass beim Einfrieren des Angusses der Hydraulikdruck ansteigt. Dies ist z.B. bei zeitlich konstanten Sollwertverlauf des Werkzeugdruckes der Fall. Bei zeitlich sinkendem Sollwert des Werkzeugdruckes kann aber auch ein stark sinkender Hydraulikdruck die Folge des Einfrierens sein. Auch dieser Fall lässt sich wahlweise durch die Schaltungen

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der Fig. 5 bis 7 beherrschen, wenn die Vorzeichen der Messsignale und Vergleichssignale sinngemäss angepasst werden. Auch eine Kombination der beiden Fälle ist denkbar.

Anstelle des Hydraulikdrucksignals 18 könnte sinngemäss auch das Massedrucksignal 20 zur Realisierung einer Kontrolleinrichtung 14 herangezogen werden. Es besteht ja stets eine Wirkungsverbindung zwischen dem Druck im Hydraulikzylinder 7 und dem Druck im Schneckenvorraum 5»

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Claims

Patentanwälte | Unsere Akts — Siite stsis anosben! Dtpl.-lng. H. Sohmltt ?' Dlpl.-Ing. W. Mauchers | Freiburg *^ 3 /I 0^ -^" ^ Netstal-Maschinen AG - ^ - ' - ^ - Näf eis PATENTANSPRUECHE

1. Spritzgiessmaschine mit in programmierten Einspritz- und Nachdruckphasen hydraulisch betätigtem Spritzkolben und mit einer Druckregeleinrichtung, die Mittel zum Messen und Regeln des Drucks im Werkzeughohlraum und des Drucks im Hydraulikzylinder und/oder im Spritzkolbenvorraum aufweist, gekennzeichnet durch Mittel zum Ueberwachen und Messen des Werkzeugdrucks während der geschwindigkeitsgeregelten Einspritzphase und der werkzeugdruckgeregelten NachÄruckphase, Mittel zum Ueberwachen und Messen des Drucks im Hydraulikzylinder oder im Spritzkolbenvorraum, während der werkzeugdruckgeregelten Nachdruckphase und der Erstarrungsphase, und Mittel zum äruckstossfreien Umschalten von der Einspritzphase zur Nachdruckphase, wenn der Istwert des Werkzeugdrucks den Anfangssollwert der Nachdruckphase erreicht und von der letzteren zur Erstarrungsphase mit geregeltem Hydraulikdruck oder Spritzkolbenvorraumdruck, unter Vorgabe des Istwerts dieses Druckes am Ende der Nachdruakphase als Anfangssoliwert der Erstarrungsphase.

2. Spritzgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolleinrichtung (14) während der Einspritz_r phase den Integralteil im Werkzeugdruckregler (33) nachführt, um bei Erreichen des Anfangs-Sollwerts der Nachdruckphase auf letztere umzuschalten, und während der Nachdruckphase den Druck im Hydraulikzylinder oder im Spritzkolbenvorraum misst und beim Erstarren des Angusses durch eine Halteverstärkerschaltung (39) den Istwert (40) dieses Druckes als Anfangssollwert (41) für die nach Umschaltung auf die Erstarrungsphase mittels einer Steuereinrichtung (27) erfolgende Regelung des Hydraulik- oder Spritzkolbenvorraumdruckes festlegt.

23. 5. 1980/Vo A 3397

ORIGINAL INSPEGTTED

3. Spritzgiessmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (27) durch Verknüpfung der dem Istwert des Werkzeugdrucks und des Hydraulik- oder Spritzkolbenvorraumdrucks entsprechenden Signale (16, 18, 20) mit einaa Zeitsignal (24) und zugehörigen Referenzsignalen ein die Umschaltung auf die Erstarrungsphase bewirkendes Ausgangssignal (28) erzeugt.

4. Spritzgiessmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von der Einspritzphase zur Nachdruckphase durch einen Komparator (58) erfolgt, der ein Signal (59) erzeugt, aus dem das Schaltsignal (34a) gebildet wird.

5. Spritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachführen des Integralteils des Werkzeugdruckreglers (33) während der Einspritzhhase durch das Zurückführen des Regler-Ausgangssignals (34) und den Vergleich mit dem Hydraulikdrucksignal (18) in einem Vergleichselement (79) erfolgt, dessen Ausgangssignal (80) über einen Schalter (65) auf den Eingang (70) eines Verstärkers (67) geführt wird.

6. Spritzgiessmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein UMD-Element (85) aus dem Schaltsignal (34a) und einem einstellbaren Zeitsignal (24) das Ausgangssignal (28) bildet.

7. Spritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (41) das Hydraulikdrucksignal (18) mit einem Referenzsignal (22) vergleicht und daraus ein Schaltsignal (42) bildet, das in einem ÜND-Element (43) mit dem Zeitsignal (24) und dem Schaltsignal (34a) verknüpft

wird.

8. Spritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksignale (16,18) in Differenziergliedern (44,45) zeitlich abgeleitet werden und die zeitlichen Ableitungen (46,47) in Komparatoren (50,51) mit Referenzsignalen (48,49) verglichen werden und ein ÜND-Element (54) die so entstehenden Schaltsignale (52,53) mit den Zeit- bzw. Schaltsignalen (24,34a) zum Ausgangssignal (26) verknüpft.

9. Spritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksignale (16,18) in einem Divisionselement (85) dividiert werden und ein Komparator (81) das so entstandene Signal (86) mit einem Referenzsignal (82) vergleicht, woraus sich ein Schaltsignal (83) ergibt, das von einem UND-Element (84) mit den Zeit- bzw. SchaltSignalen (24,34a) zum Ausgangssignal (28) verknüpft wird.

10. Spritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteverstärkerschaltung (39) aus einem Halteverstärker (87) und einem Integrator(90,91,93,94) besteht, der durch zwei Schalter (95,96) gesteuert wird und die Ausgangssignale (88,92) des Halteverstärkers und des Integrators in einem Summationsverstärker (97) addiert werden, wodurch ein zeitlich veränderliches Ausgangssignal (41) ent— steht, dessen Aenderungsgeschwindigkeit mit Hilfe eines Eingangssignals (89) gesteuert wird.