DE3306214C2

DE3306214C2 -

Info

Publication number: DE3306214C2
Application number: DE3306214A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Tsuboi; Hiroshi Zama Kanagawa Jp Sugiyama
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3306214A1; US4881186A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Einspritzgeschwindigkeit in einer Spritzgußmaschine, mit einem Impulsgenerator, der auf die Bewegung eines Einspritzkolbens über eine Längeneinheit durch Erzeugen eines Impulssignals anspricht, mit einer Detektoreinrichtung, die einen Taktpulsgenerator aufweist zum Messen der Breite der Impulssignale mit Hilfe der Anzahl von Taktimpulsen, die in einem Zeitintervall, das der Breite der Impulssignale entspricht, erzeugt werden.

Im allgemeinen wird zur Überwachung der Gußbedingungen einer Spritzgußmaschine die Einspritzhubgeschwindigkeit des Einspritzkolbens während des Einspritzschrittes gemessen. Mit einer bekannten Meßvorrichtung für die Einspritzgeschwindigkeit wird eine mittlere oder Durch schnittsgeschwindigkeit oder eine Momentangeschwindigkeit in einem Teil eines Hochgeschwindigkeitsabschnitts gemessen. Auf im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zum Messen der Einspritzgeschwindigkeit in einer Spritzgußmaschine wird auch in der nachfolgenden speziellen Figurenbeschreibung eingegangen.

Es ist bereits aus der JP-OS 54-46 586 eine Vorrichtung zum Messen einer Einspritzgeschwindigkeit in einer Spritzgußmaschine der eingangs erwähnten Art bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung läßt sich zwar die momentane Einspritzgeschwindigkeit messen, jedoch ist es nicht möglich, die jeweilige Maximaleinspritzgeschwindigkeit freizustellen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die maximale Einspritzgeschwindigkeit in dem Hoch geschwindigkeitsbereich mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, ohne daß sie durch Fehler beeinflußt wird, die beispielsweise durch Veränderung in der Charakteristik der Einspritzgeschwindigkeit normalerweise auftreten, sowie eine Anwendung anzugeben, bei der die Geschwindigkeitsmeßvorrichtung mit Vorteil eingesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhafte Anwendung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zunächst die mittlere Einspritzgeschwindigkeit aufgrund der Taktimpulse, die über einige Längeneinheiten festgestellt werden, ermittelt, und es werden dann weitere mittlere Einspritzgeschwindigkeiten innerhalb jeweils um eine Längeneinheit versetzter Impulssignale ermittelt und es wird die jeweils durch Vergleich bestimmte höchste mittlere Geschwindigkeit im zweiten Speicher festgehalten.

Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 2.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 charakteristische Kurven nach bekannten Verfahren zum Messen der hohen Einspritzgeschwindigkeit;

Fig. 3a und 3b Kurven mit einem Meßfehler, der auftritt, wenn die in Fig. 2 dargestellte Meßmethode verwendet wird;

Fig. 4, 5 und 6 Kennlinien einer anderen bekannten Meßvorrichtung zur Bestimmung der Einspritzgeschwindigkeit;

Fig. 7a und 7b Diagramme eines Meßfehlers, der auftritt, wenn eine Vorrichtung verwendet wird, deren Kennlinie in Fig. 6 gezeigt ist;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Messen der Einspritzgeschwindigkeit ohne zweiten Speicher;

Fig. 9 eine Seitenansicht der lokalen Anordnung eines Pulsgenerators;

Fig. 10 eine Impulsfolge, die von dem Impulsgenerator nach den Fig. 8 und 9 erzeugt ist;

Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung einer Meßmethode, die eine Durchschnittsgeschwindigkeit in einem Hochgeschwindigkeitsbereich liefert;

Fig. 12 den Inhalt einer Speichereinrichtung, die Impulsbreitendaten speichert;

Fig. 13 ein Blockschaltbild der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 ein Schaltdiagramm einer Vorrichtung zur Regelung der Einspritzgeschwindigkeit unter Verwendung der von der Vorrichtung nach Fig. 13 gemessenen hohen Einspritzgeschwindigkeit.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Messung der Durch schnittsgeschwindigkeit wird eine Durchschnittsgeschwindigkeit β in einem Abschnitt A gemessen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Als Folge hiervon ist die gemessene Durchschnittsgeschwindigkeit β wesentlich kleiner als die höchste Einspritzgeschwindigkeit α, deren Kenntnis erwünscht ist.

In einer Vorrichtung zur Messung einer Momentangeschwindigkeit werden die Positionen l₁ und l₂, an denen die Einspritzgeschwindigkeit eine vorbestimmte hohe Geschwindigkeit erreicht, zum Messen einer Durchschnittsgeschwindigkeit in einem Abschnitt zwischen l₁ und l₂ eingestellt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Bei dieser Meßvorrichtung ist es jedoch notwendig, die Positionen l₁ und l₂ in einem Bereich einzustellen, in welchem die Einspritzgeschwindigkeit eine vorgegebene hohe Geschwindigkeit erreicht. Dementsprechend gilt, dort, wo sich die Einspritzgeschwindigkeit ändert, wie dies in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist, daß sich die gemessene Geschwindigkeit stark ändert.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Messung der Einspritzgeschwindigkeit wird der Scheitelwert einer analogen Wellenform entsprechend der Einspritzgeschwindigkeit festgehalten, um so den festgehaltenen Scheitelwert messen zu können. Wahlweise wird eine Einspritzgeschwindigkeitswellenform in eine Anzahl von Abschnitten unterteilt, um Durchschnittsgeschwindigkeiten für entsprechende Abschnitte zu erhalten und auf diese Weise die höchste Durchschnittsgeschwindigkeit messen zu können.

Bei einer Vorrichtung, die den festgehaltenen Spitzenwert mißt, wie dies beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, besteht die Gefahr, wenn der Spitzenwert der Analogwellenform der Einspritzgeschwindigkeit festgehalten wird, daß der Spitzenwert V _p der Überschwing- bzw. Stoßkomponente erfaßt und somit eine Geschwindigkeit größer als eine praktische, das heißt effektive Maximalgeschwindigkeit V _max gemessen wird.

Bei einer Vorrichtung, die die Durchschnittsgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Bereich mißt, ist es notwendig, einen Meßabschnitt vorzuwählen, in welchem die Einspritzgeschwindigkeit eine Maximalgeschwindigkeit erreicht, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn jedoch die Einspritzgeschwindigkeits charakteristik sich ändert, wie dies durch eine gestrichelte Linienkurve angedeutet ist, ändert sich auch der vorgewählte Meßabschnitt, wodurch sich auch der gemessene Wert der maximalen Einspritzgeschwindigkeit stark ändert.

Bei einer Vorrichtung, in welcher die Wellenform der Einspritz geschwindigkeit in eine Anzahl von Abschnitten unterteilt wird, um Durchschnittsgeschwindigkeiten in den entsprechenden Abschnitten zu erhalten, kann im wesentlichen eine gewünschte Maximalspritzgeschwindigkeit erzielt werden, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Wenn jedoch der Scheitelwert der maximalen Einspritzgeschwindigkeit spitz zusammenläuft, das heißt nur geringe Breite besitzt, wie dies in Fig. 7a gezeigt ist, oder abgerundet ist, wie aus Fig. 7b ersichtlich, variiert die gemessene Geschwindigkeit stark, obwohl die maximale Geschwindigkeit jeweils die gleiche ist.

Eine Vorrichtung zum Messen der Einspritzgeschwindigkeit ist in Fig. 8 gezeigt und umfaßt einen Impulsgenerator 10, einen Pulsbreiten detektor 12, der die Pulsbreite des Pulssignals mißt, das der Impulsgenerator 10 in Übereinstimmung mit einem von einem Taktimpulsgenerator 20 erzeugten Taktimpuls liefert, einen Speicher 14, der die Pulsbreitendaten speichert, die von dem Pulsbreitendetektor 12 festgestellt werden, eine arithmetische Operationsschaltung 16, welche die Einspritz hochgeschwindigkeit, basierend auf den im Speicher 14 gespeicherten Daten berechnet und eine Sichtanzeige 18, welche die von der arithmetischen Operationsschaltung 16 berechnete hohe Einspritzgeschwindigkeit anzeigt.

Die in Fig. 8 gezeigte Vorrichtung mißt die hohe Einspritzgeschwindigkeit auf folgende Weise.

Der Impulsgenerator 10 ist nahe dem Einspritzpreßkolben angeordnet, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, um einen Impuls zu jedem Zeitpunkt zu erzeugen, zu dem sich der Einspritzpreßkolben um eine Längeneinheit bewegt, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist. Die auf diese Weise erzeugte Impulsfolge wird dem Pulsbreitendetektor 12 zugeführt, in welchem die Impulsbreite durch einen Taktpuls digitalisiert wird, der von dem Taktpulsgenerator 20 erzeugt wird. Die so festgestellten Pulsbreitendaten werden aufeinanderfolgend im Speicher 14 gespeichert. Die arithmetische Operationsschaltung 16 erzeugt Signale, welche den Pulsbreitendetektor 12, den Speicher 14 und die Sichtanzeige 18 in Übereinstimmung mit einem äußeren Signal E steuern.

Dementsprechend stellt die arithmetische Operationsschaltung 16 den Beginn des Einspritzvorganges unter der Steuerung des äußeren Signals E fest und speichert aufeinanderfolgend die Pulsbreitendaten im Speicher 14. Danach stellt die arithmetische Operationsschaltung 16 die Beendigung des Einspritzvorganges in Übereinstimmung mit dem äußeren Signal E fest, um die hohe Einspritzgeschwindigkeit in der folgenden Weise, basierend auf den im Speicher 14 gespeicherten Pulsbreitendaten, zu berechnen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß alle im Speicher 14 gespeicherten Pulsbreitendaten in Geschwindigkeitswerte V umgewandelt sind, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist.

Die Berechnungsweise der hohen Einspritzgeschwindigkeit läuft in folgenden Schritten ab:

(1) Bestimmung einer Durchschnittsgeschwindigkeit in einem Hochgeschwindigkeitsabschnitt.
(2) Eine erste Durchschnittsgeschwindigkeit V₁ (m/sek) wird durch Division der gesamten Pulsbreitendaten im Hochgeschwindigkeitsabschnitt durch die Gesamtzeit erhalten, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.
(3) Bestimmung eines Durchschnittswertes der Pulsbreiten (in der Beschreibung wird die Pulsbreite als Äquivalent zu der Pulsperiode vorausgesetzt) im Hochgeschwindigkeitsabschnitt, basierend auf der ersten Durchschnittsgeschwindigkeit V₁.

Die im folgenden beschriebenen Schritte beziehen sich auf ein Verfahren, wie es anhand von Fig. 11 erläutert werden kann und wie es sich durch die Vorrichtung nach Fig. 8 durchführen läßt.

(4) Die aufeinanderfolgend in den Speicher 14 eingegebenen Pulsbreitendaten werden in die zu der Reihenfolge des Einschreibens entgegengesetzte Richtung abgetastet und dann in die gleiche Richtung wie die Reihenfolge des Einschreibens der Daten abgetastet, um Pulsbreitendaten l _a und l _b kleiner als der Durchschnittswert entsprechend zu den Punkten a und b in Fig. 11 zu erhalten.
(5) Bestimmung eines Durchschnittwertes (zweiter Durchschnittswert V₂) der Pulsbreitendaten a und b zwischen den Punkten a und b.
(6) Wiederholung der Schritte 2 bis 4 unter Verwendung des zweiten Durchschnittswertes V₂, um einen dritten Durschnittswert V₃ zu erhalten.
(7) Falls es erwünscht ist, wird der Schritt 5 wiederholt, um die hohe Einspritzgeschwindigkeit in einem optimalen Abschnitt zu messen. Die in der arithmetischen Operationsschaltung 16 berechnete hohe Einspritzgeschwindigkeit wird von der Sichtanzeige 18 angezeigt. Da der Hochgeschwindigkeitsabschnitt adäquat festgestellt werden kann, ist es möglich, die hohe Einspritzgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit ohne Fehler zu messen, der üblicherweise durch Veränderung in den Einspritzgeschwindigkeitscharakteristiken entsteht. Von Vorteil ist, daß die beschriebene Meßvorrichtung nach der Erfindung in einfacher Weise unter Verwendung eines Mikrocomputers mit Speicher-, Rechnungs- und Steuerfunktionen aufgebaut werden kann.

Fig. 13 zeigt die Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Speicher 22 in die arithmetische Operationsschaltung 16 integriert und die hohe Einspritzgeschwindigkeit wird nach folgenden Schritten bestimmt:

(8) Die Summe von n Pulsperioden (oder n Längeneinheiten) von Beginn an wird berechnet und in dem Speicher 14 gespeichert.
(9) Danach wird die Summe der Pulsperioden von dem zweiten bis zu dem m-ten Impuls (m < n; insbesondere m = n+1), berechnet und diese Summe mit der Summe nach Schritt (8) verglichen. Ist die Summe nach Schritt (9) kleiner als die Summe nach (8), wird der Inhalt des Speichers 22 durch die Summe nach Schritt (9) ersetzt.
(10) Die Summenberechnung nach (8) und (9) wird für den gesamten Hub des Einspritzpreßkolbens ausgeführt.
(11) Auf diese Weise werden die zuletzt in dem Speicher 22 gespeicherten Daten eine Minimalsumme von n Pulsperioden. Bei Verwendung dieser Daten berechnet sich die maximale Einspritz geschwindigkeit nach folgender Gleichung: mit n = Anzahl der Pulsperioden (oder Längeneinheiten), k = Anzahl der Taktimpulse pro Längeneinheit.

Die auf diese Weise berechnete maximale Einspritzgeschwindigkeit wird auf der Sichtanzeige 18 wiedergegeben.

Die angegebene Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Messung der maximalen Einspritzgeschwindigkeit.

Während des Betriebes einer Spritzgußmaschine mißt die Bedienungsperson die Einspritzgeschwindigkeit mit einem Meßinstrument oder schätzt die Einspritzgeschwindigkeit visuell ab und regelt anschließend manuell den Öffnungsgrad eines Einspritzventils, um dieses der gemessenen Einspritzgeschwindigkeit anzupassen. Aus der manuellen Nachstellung der Ventilöffnung resultieren Fehler und Spritzgußprodukte geringer Qualität.

Die Vorrichtung, wie sie in Fig. 8 oder 13 gezeigt ist, kann zur Steuerung des Öffnungsgrades des Einspritzventils verwendet werden.

In Fig. 14 ist die in Fig. 13 gezeigte Vorrichtung zum Messen der Einspritzgeschwindigkeit mit der Bezugszahl 30 belegt. Die in Fig. 14 gezeigte Vorrichtung zur Steuerung des Einspritzventils umfaßt des weiteren einen Speicher 32, der die von der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung 30 gemessenen Daten speichert, eine Dateneinstelleinrichtung 34, die solche Daten wie beispielsweise einen Einstellwert für die Einspritzgeschwindigkeit, einen Metallguß, eine Spitze eine Gußstückes, eine Hülse eines Gußstückes, für allgemeine Gußprodukte und dergleichen verarbeitet, einen Detektor 36 für das Venilöffnen zum Bestimmen des Öffnungsgrades in einem Einspritzventil 35, eine arithmetische Operationsschaltung 33, die den Öffnungsgrad des Einspritzventils 35, basierend auf den im Datenspeicher 32 gespeicherten Daten, dem Datensatz der Dateneinstelleinrichtung 34 und den durch den Detektor 36 für das Ventilöffnen festgestellten Daten berechnet und einen Regler 37 für das Ventilöffnen, der den Öffnungsgrad des Einspritzventils 35 in Übereinstimmung mit dem Rechenergebnis der arithmetischen Operationsschaltung 33 regelt. Der Öffnungsgrad des Einspritzventils und somit die Einspritzgeschwindigkeit werden in der folgenden Weise geregelt.

Als erstes werden verschiedene der voranstehend beschriebenen Daten in die Dateneinstelleinrichtung 34 eingegeben. Basierend auf diesen Daten berechnet die arithmetische Operationsschaltung 33 einen Einstellwert für die Ventilöffnung, der eine gewünschte Einspritzgeschwindigkeit ergibt. Die Berechnung kann unter Verwendung geeigneter Gleichungen oder einer im Speicher gespeicherten Tabelle erfolgen, die mit Hilfe aktueller Daten vorbereitet wird. Danach stellt der Regler 37 für das Ventilöffnen das Einspritzventil 35 entsprechend dem von der arithmetischen Operationsschaltung 33 berechneten Öffnungsgrad ein. Zu diesem Zeitpunkt wird der Grad der Einstellung des Einspritzventils 35 durch die Rückführung des Öffnungsgrades, der durch den Detektor 36 für die Ventilöffnung festgestellt wird, zu der arithmetischen Operationsschaltung 33 bestimmt.

Wenn der Einspritzvorgang startet, bestimmt die Einspritz geschwindigkeitsmeßvorrichtung 30 für jeden Hub die Einspritz geschwindigkeit, um die gemessenen Geschwindigkeitsdaten im Speicher 32 zu speichern. Dann berechnet die arithmetische Operationsschaltung 33 einen Durchschnittswert von n Einspritzvorgängen, basierend auf den im Speicher 32 gespeicherten Geschwindigkeitsdaten, berechnet ferner die Differenz zwischen dem Durchschnittswert und dem Einstellwert, der durch die Dateneinstelleinrichtung 34 vorgegeben wird und korrigiert zuletzt den berechneten Öffnungsgrad des Einspritzventils, wobei der Öffnungsgrad des Einspritzventils 35 durch den Regler 37 für das Ventilöffnen korrigiert wird.

Nach dem n-ten Einspritzvorgang berechnet die arithmetische Operationsschaltung 33 die Differenz zwischen der festgestellten Geschwindigkeit und der durch die Dateneinstelleinrichtung 34 vorgegebenen Geschwindigkeit und korrigiert den Öffnungsgrad des Einspritzventils für jeden Einspritzhub.

Es empfiehlt sich, eine Toleranz für die Differenz vorzugeben, um Regelschwingungen zu verhindern.

Wie anhand dieses Anwendungsbeispiels der Erfindung voranstehend beschrieben wurde, ist es möglich, jeweils einen gewünschten Öffnungsgrad des Einspritzventils zu erhalten und somit eine vorgegebene Einspritzgeschwindigkeit zu erreichen, wodurch Gußprodukte mit einheitlich hoher Qualität produziert werden. Verschiedene Elementkomponenten, die in Fig. 14 gezeigt sind, können als eine integrierte Schaltung hergestellt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen einer Einspritzgeschwindigkeit in einer Spritzgußmaschine, mit einem Impulsgenerator, der auf die Bewegung eines Einspritzkolbens über eine Längeneinheit durch Erzeugung eines Impulssignals anspricht, mit einer Detektoreinrichtung, die einen Taktpulsgenerator aufweist zum Messen der Breite der Impulssignale mit Hilfe der Anzahl von Taktimpulen, die in einem Zeitintervall, das der Breite der Impulssignale entspricht, erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster Speicher (14; 32) aufeinanderfolgend die Anzahl der Taktimpulse, die jeder Längeneinheit vom Anfang bis zum Ende des Einspritzvorgangs während eines Hubs des Einspritzkolbens entspricht, speichert,
daß eine arithmetische Operationsschaltung (16; 33) eine maximale Durchschnittseinspritzgeschwindigkeit unter Berücksichtigung aller in dem ersten Speicher (14; 32) gespeicherten Taktimpulse berechnet und
daß die arithmetische Operationsschaltung (16; 33) folgende Bauteile aufweist:
einen zweiten Speicher (22) zur Speicherung einer Summe von Taktimpulsen, die der Summe von n Längeneinheiten, die das Längenintervall zur Mittelung der Einspritzgeschwindigkeit sind, in dem ersten Speicher (14; 32) entspricht,
eine Vorrichtung zum Feststellen einer ersten Summe von Taktimpulsen von der ersten bis zur n-ten Längeneinheit (wobei n < Gesamtzahl der Längeneinheiten ist),
eine Einrichtung zur Einspeicherung der ersten Summe von Taktimpulsen in den zweiten Speicher (22),
eine Vorrichtung zum Feststellen einer zweiten Summe von Taktimpulsen von der zweiten bis zur m-ten Längeneinheit, wobei m = n+1 ist,
eine Einrichtung zum Vergleich der zweiten Summe mit der ersten Summe und Ersatz des Inhalts des zweiten Speichers (22) durch die zweite Summe, wenn die zweite Summe kleiner ist als die erste Summe, und
eine Einrichtung zur Ausführung des Vergleichs schrittweise bis über den gesamten Hub des Einspritzpreßkolbens, wodurch eine maximale Durchschnittsgeschwindigkeit durch die in dem zweiten Speicher verbleibende Summe gegeben ist.

2. Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 bei einer Spritzgußmaschine, die so aufgebaut ist,
daß eine Dateneinstelleinrichtung (34) die gewünschte maximale Einspritzgeschwindigkeit vorgibt,
daß Vorrichtungen vorhanden sind, die die in einem Speicher (32) gespeicherte maximale Durchschnittseinspritzgeschwindigkeit und die durch die Dateneinstelleinrichtung (34) vorgegebenen Daten an eine weitere arithmetischen Operationsschaltung (33) übertragen,
daß die weitere arithmetische Operationsschaltung (33) die Differenz zwischen der gewünschten maximalen, von der Dateneinstelleinrichtung (34) vorgegebenen Einspritzgeschwindigkeit und der errechneten maximalen Geschwindigkeit ermittelt,
daß ein Regler (37) aufgrund dieser Differenz den Öffnungsgrad eines Einspritzventils (35) zur Betätigung der Einspritzkolben korrigiert und
daß ein Detektor (36) ein Rückführungssignal entsprechend dem Öffnungsgrad des Einspritzventils (35) an die arithmetische Operationsschaltung zurückführt.