DE4234119A1 - Vielkammergiessform, herstellungsverfahren dafuer und gusssteuerverfahren unter verwendung dieser gussform - Google Patents
Vielkammergiessform, herstellungsverfahren dafuer und gusssteuerverfahren unter verwendung dieser gussformInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vielkammergießform nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1, 6, 13 oder 18 und ein Verfahren zur Herstellung
der Form und ein Gußsteuerverfahren unter Verwendung der Form nach
dem Oberbegriff des Anspruches 14, 16, 17 oder 19. Die vorliegende
Erfindung betrifft sowohl eine Vielkammergießform als auch Formen
mit einem Hohlraum (Kammer) und mehreren Einlässen. Der Grund dafür
ist, daß beide Arten von Formen ein dahingehend gemeinsames Konzept
aufweisen, daß sie eine Mehrzahl von heißen Gießkanälen (im
folgenden auch als Heißgießkanäle bezeichnet) und Subgußkanälen
aufweisen.
Mehrformenguß wird unter Verwendung einer Vielkammergießform
ausgeführt. Eine Vielkammergießform ist so gebildet, daß sie eine
Mehrzahl von Hohlräumen aufweist, die jeweils dieselbe Gestalt wie
das zu gießende Produkt haben (im allgemeinen ist der Hohlraum in
Erwartung der Schrumpfung des Gießharzes größer ausgebildet als das
zu gießende Produkt). Um die Mehrzahl von Hohlräumen mit einem
geschmolzenen Harz zu füllen, das entlang eines einzelnen Kanals in
die Form fließt, wenn es von einer Spritzgußmaschine zugeführt wird,
wird die Form mit einer Mehrzahl von ersten Gußkanälen
(Hauptkanäle), die von einem einzelnen Kanal abzweigen und der
Mehrzahl von Hohlräumen entsprechen, und einer Mehrzahl von zweiten
Gußkanälen (Subgußkanälen) gebildet, die jeweils zwei Enden
aufweisen, wobei ein Ende zum Ende des zugehörigen ersten Gußkanals
läuft und das andere Ende als Einlaß dient, der dem entsprechenden
Hohlraum gegenüberliegt.
Um Gußprodukte frei von Defekten wie z. B. Verwerfungen und ohne
Schwankung der Ausdehnungen zwischen den Hohlräumen beim
Mehrformenguß zu erhalten, ist es notwendig, daß alle Hohlräume
gleichzeitig mit dem geschmolzenen Harz gefüllt werden, während
defektverursachende Erscheinungen wie Unterschuß (ungenügend viel
Harz) und Überschuß (überschüssiges Harz, das zu einem Grat führt)
vermieden werden. In Wirklichkeit zeigen die Hohlräume und heißen
Gießkanäle (die ersten und zweiten Gießkanäle) jedoch
Ausdehnungsschwankungen aufgrund des Herstellungsprozesses, und daher
unterscheidet sich der Fließwiderstand des geschmolzenen Harzes in
den Hohlräumen von einem Hohlraum zum anderen. Aus diesem Grund ist
es unmöglich, alle Hohlräume vollständig mit geschmolzenem Harz
gleichzeitig und gleichmäßig zu füllen.
Daher wird beim Mehrformenguß die Temperatur der Heizeinrichtungen
gesteuert, die auf den heißen Gießkanälen gebildet sind und die
Temperatur des geschmolzenen Harzes ändern, das den jeweiligen
Hohlraum ausfüllen soll, wodurch die Hohlräume mit dem geschmolzenen
Harz gleichzeitig gefüllt werden.
Diese Temperatursteuerung wird nun detaillierter beschrieben. Die
Form für den Mehrformenguß weist eine einzelne erste
Heizeinrichtung, die von der Mehrzahl erster Gießkanäle geteilt
wird, und zweite Heizeinrichtungen, deren Temperatur unabhängig
voneinander steuerbar ist, für jeden der Mehrzahl zweiter Gießkanäle
auf. Die zweiten Heizeinrichtungen dienen im wesentlichen zur
Steuerung des Gießendes an den Einlässen. Die zweiten
Heizeinrichtungen werden auch dazu benutzt, die Menge des Harzes zu
steuern, das in die Hohlräume eingefüllt wird.
Wie oben dargelegt worden ist, unterscheidet sich der
Fließwiderstand des geschmolzenen Harzes von Hohlraum zu Hohlraum,
weil die heißen Gießkanäle und Hohlräume eine Ausdehnungsschwankung
aufweisen. Wenn man versucht, alle Hohlräume mit geschmolzenem Harz
derselben Temperatur zu füllen, werden die Hohlräume, für die der
Fließwiderstand relativ gering ist, ganz mit dem geschmolzenen Harz
aufgefüllt, während die Hohlräume mit vergleichsweise großem
Fließwiderstand nicht ausreichend mit dem geschmolzenen Harz gefüllt
werden. Entsprechend wird die Temperatur des geschmolzenen Harzes,
das die Hohlräume mit relativ großem Fließwiderstand auffüllt, von
den zweiten Heizeinrichtungen angehoben. Je größer die Temperatur
des geschmolzenen Harzes ist, desto größer ist seine Fluidität und
desto einfacher kann es daher in die Hohlräume eingefüllt werden.
Durch eine solche Steuerung der Temperatur der zweiten
Heizeinrichtungen werden alle Hohlräume mit dem geschmolzenen Harz
in ausgeglichener Weise gefüllt.
Wie oben beschrieben worden ist, dienen die zweiten
Heizeinrichtungen jedoch zur Steuerung der Temperaturen der
Einlässe, und die Einlaßtemperatur ist eng mit dem Einlaß-Finish und
der Gießbarkeit verbunden. Wenn die Einlässe auf verschiedenen
Temperaturen gehalten werden, um die Hohlräume in ausgeglichener
Weise mit geschmolzenem Harz zu füllen, treten folglich bestimmte
Schwierigkeiten auf, die im folgenden beschrieben werden.
Vom Standpunkt des Einlaß-Finish wird das Harz am Einlaß
geschmolzen, wenn der Einlaß eine Temperatur aufweist, die zu hoch
ist. Damit bleibt am Einlaß zum geformten Produkt Harz in Form eines
Fadens zurück. Diese defektverursachende Erscheinung wird im
folgenden als "Fadenziehen" bezeichnet. Wenn andererseits der Einlaß
eine Temperatur aufweist, die zu niedrig ist, verfestigt sich das
Harz am Einlaß und der auf dem geformten Produkt hinterlassene
Abdruck des Einlasses definiert einen konvexen Bereich.
Für die Gießbarkeit führt die Tatsache, daß das Harz am Einlaß
geschmolzen wird, wenn die Einlaßtemperatur zu hoch ist, dazu, daß
ein Teil des Harzes aus der Einlaßöffnung fließt, nachdem die Form
geöffnet worden ist und das geformte Produkt entnommen wird. Wenn
der Einlaß eine Temperatur aufweist, die zu niedrig ist, verfestigt
sich das Harz am Einlaß und behindert die Einführung des Harzes.
Durch die oben angeführte Temperatursteuerung beim Mehrformenguß ist
es damit schwierig, einen guten Ausgleich zwischen dem Füllen der
Mehrzahl von Hohlräumen mit Harz, einem zufriedenstellenden Einlaß-
Finish und guter Gießbarkeit zu erzielen. Die Steuerung der
Verteilung geschmolzenen Harzes an eine Mehrzahl von Hohlräumen und
die Steuerung der Einlässe, indem nur eine Art von Heizeinrichtungen
(die zweiten Heizeinrichtungen) benutzt wird, ist also unvernünftig.
Selbst wenn diese beiden Steuerungsarten in gewissem Maße in
Einklang miteinander gebracht werden können, tritt das Problem auf,
daß die geformten Produkte eine Ungleichheit hinsichtlich Ausdehnung
und Gewicht entwickeln, wenn von Hohlraum zu Hohlraum eine große
Temperaturdifferenz des eingeführten Harzes existiert. Der Grund
dafür ist, daß ein Unterschied in der Harzmenge erzeugt wird, mit
der die Hohlräume gefüllt werden oder die den Hohlräumen während des
Harzeinspritzschrittes oder eines Druckabfangschrittes zugeführt
wird, wenn sich die Temperatur des geschmolzenen Harzes von Hohlraum
zu Hohlraum unterscheidet (wobei sich der Druckabfangschritt auf
einen Prozeß bezieht, bei dem nach dem Einspritzschritt ein
konstanter Druck ausgeübt wird, um eine Situation zu verhindern, bei
der die gewünschte Form und Ausdehnung durch ein Schrumpfen aufgrund
der Abkühlung des Harzes, das im Einspritzschritt in die Hohlräume
eingeführt worden ist, nicht erzielt werden). Ein weiterer Grund
ist, daß der Schrumpfungsgrad bei der Verfestigung des Harzes von
der Temperatur abhängt.
Es ist eine Gießform vorgeschlagen worden, bei der die zweiten
Gießkanäle zwei Heizeinrichtungen (zweite und dritte
Heizeinrichtungen) aufweisen, deren Temperaturen unabhängig
voneinander gesteuert werden können (z. B. in der Beschreibung zur
JP 63-2 36 615). Selbst bei dieser Gießform ist das Harz, das zum
Ausgleichen der in die Hohlräume eingeführten Harzmenge benutzt
wird, jedoch nur ein Teil des Harzes, das sich in den zweiten
Gießkanälen befindet. Weil das geschmolzene Harz, das sich in der
Mehrzahl erster Gießkanäle befindet, durch die gemeinsame
Heizeinrichtung auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur
gehalten wird, ist die Fluidität des Harzes in diesen Bereichen im
wesentlichen gleichmäßig. Daher wird die Menge eingefüllten Harzes
im wesentlichen von der Temperatur des Harzes in den zweiten
Gießkanälen bestimmt, und es ist schwierig, die Füllmenge
auszugleichen. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen den ersten und
zweiten Gießkanälen vergrößert wird, um die Füllmenge auszugleichen,
entwickeln die Gießprodukte wie oben eine Schwankung hinsichtlich
Ausdehnung und Gewicht.
Darüber hinaus wird in einem Fall, bei dem die Menge des Harzes, das
sich in den zweiten Gießkanälen sammelt, für einen einzelnen
Gießvorgang nicht ausreicht, das gesamte Harz, das sich in den
zweiten Gießkanälen angesammelt hat, und ein Teil des Harzes, das
sich in den ersten Gießkanälen angesammelt hat, in die Hohlräume
eingeführt. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen den zweiten und
den ersten Gießkanälen auftritt, gibt es daher einen Unterschied im
Schrumpfungsgrad in einem Teil des Gießproduktes gegenüber einem
anderen Teil. Damit entwickeln die Produkte den Defekt, daß ihre
Form bei der Verfestigung gestört wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Mehrzahl von Hohlräumen
gleichmäßig mit Harz zu füllen, während die Temperaturdifferenz des
in die Hohlräume eingeführten Harzes minimal gehalten wird, und ein
ausgezeichnetes Einlaß-Finish und eine ausgezeichnete Gießbarkeit zu
realisieren, wodurch es möglich sein soll, qualitativ hochwertige
Gießprodukte zu erhalten, bei denen hinsichtlich Gewicht und
Ausdehnung nur geringe Schwankungen von Hohlraum zu Hohlraum
auftreten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gießform nach dem
Anspruch 1, 6, 13 oder 18. Das Verfahren ist in den Ansprüchen 14,
16, 17 und 19 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße
Mehrformengießvorrichtung weist eine Mehrzahl von ersten
Gießkanälen, die sich ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen
Kanal verzweigen, eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen mit jeweils
zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der
ersten Gießkanäle und das zweite Ende als Einlaß dient, der dem
entsprechenden Hohlraum gegenüberliegt, eine unabhängig steuerbare
Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der Fließverteilung
für jeweils einen der ersten Gießkanäle, und eine unabhängig
steuerbare Temperatureinstelleinrichtung zur Einlaß-Finish-
Einstellung, die für jeweils einen der zweiten Gießkanäle gebildet
ist, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung speichert der
erste Gießkanal Harz, das für mindestens einen Gießvorgang und
bevorzugterweise für ein Vielfaches von Gießvorgängen notwendig ist.
Ferner weisen die zweiten Gießkanäle einen Fließquerschnitt auf, der
geringer als der Fließquerschnitt der ersten Gießkanäle ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Druckabfall im
zweiten Gießkanal gleich oder größer als der Druckabfall im ersten
Gießkanal.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ferner eine
unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung für jeweils
einer der zweiten Gießkanäle gebildet.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein
Temperatursteuerverfahren für die oben beschriebene
Mehrformengießvorrichtung. Das Verfahren weist die Schritte Steuern
der Temperatur der ersten Gießkanäle durch die
Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der Fließverteilung
so, daß die Harzmenge, mit der die Hohlräume gefüllt werden. Im
wesentlichen einheitlich ist, und Steuern der Temperatur der zweiten
Gießkanäle durch die Steuereinrichtung zur Einstellung des Einlaß-
Finish so, daß das Einlaß-Finish verbessert wird, auf.
Genauer gesagt hat die Temperatursteuerung der ersten Gießkanäle
eine Temperatursteuerung der ersten Gießkanäle durch die
Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der Fließverteilung so
zur Folge, daß die von den Hohlräumen gebildeten Gießprodukte im
wesentlichen dasselbe Gewicht oder dieselbe Ausdehnung aufweisen.
Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung eine automatische
Temperatursteuereinheit für die oben beschriebene
Mehrformengießvorrichtung. Die Temperatursteuereinheit weist eine
Einrichtung zum Messen der Harzmenge, mit der jeder der Mehrzahl von
Hohlräumen gefüllt wird, eine erste Steuereinrichtung zum Steuern
der Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der
Fließverteilung so, daß die Menge der Harzfüllung, die von der
Meßeinrichtung gemessen wird, für die Mehrzahl von Hohlräumen im
wesentlichen einheitlich ist, eine Einrichtung zur Erfassung des
Einlaß-Finish, und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der
zugehörigen Steuereinrichtung zur Einlaß-Finish-Einstellung so, daß
ein Einlaß-Finish-Defekt von der Einrichtung zur Erfassung des
Einlaß-Finish als nicht kritisch erfaßt wird, auf.
Nach der vorliegenden Erfindung sind die
Temperatureinstelleinrichtung (Heiz- und Kühlkanäle) zur Einstellung
der Harzmenge, mit der die Mehrzahl von Hohlräumen gefüllt werden,
und die Temperatureinstelleinrichtung (Heiz- und Kühlkanäle) zur
Einstellung des Einlaß-Finish und der Gießbarkeit getrennt gebildet.
Das bedeutet, daß die Steuerung so ausgeführt wird, daß die
Harzmenge, mit der die Mehrzahl von Hohlräumen gefüllt wird, im
wesentlichen einheitlich oder gleich gehalten wird, indem unabhängig
voneinander steuerbare Temperatureinstelleinrichtungen (bei denen
mindestens die Heizeinrichtungen unabhängig voneinander steuerbar
sind) für jeweils einen der ersten Gießkanäle (Hauptgießkanäle) in
der Mehrformengießvorrichtung gebildet werden, die zur Einstellung
der Verteilung des Harzflusses zu den Hohlräumen dienen. Darüber
hinaus ist sie so angeordnet, daß der erste Gießkanal mindestens das
Harz speichert, das für einen Gießvorgang erforderlich ist. Damit
wird mit einer geringer Temperaturdifferenz eine gleichmäßige
Füllung erzielt. Indem der Fließquerschnitt der zweiten Gießkanäle
kleiner als der der ersten Gießkanäle oder indem der Druckverlust in
den zweiten Gießkanälen gleich oder größer als derjenige in den
ersten Gießkanälen gemacht wird, fließt darüber hinaus während des
Vorgangs, in dem das Harz in die Hohlräume fließt, nur dasjenige
Harz, dessen Temperatur für die Fließverteilung in den ersten
Gießkanälen gesteuert wird, durch die zweiten Gießkanäle, in denen
der Fließwiderstand dominiert. Das bedeutet, daß das Harz
gleichmäßiger in die Hohlräume eingeführt wird. Andererseits weisen
die zweiten Gießkanäle (die Subgießkanäle) jeweils unabhängig
voneinander steuerbare Temperatureinstelleinrichtungen auf, um ein
ausgezeichnetes Einlaß-Finish und eine ausgezeichnete Gießbarkeit zu
realisieren. Damit ist es erfindungsgemäß möglich, qualitativ
hochwertige Gießprodukte zu erzielen, bei denen von Hohlraum zu
Hohlraum nur eine geringe Schwankung von Gewicht und Ausdehnung
auftritt.
Die Erfindung schafft ferner einen Verteilerblock, über den eine
gleichmäßige Füllung der Hohlräume mit Harz erreicht wird. Der
Verteilerblock weist eine Mehrzahl von Gießkanälen, die von einem
einzelnen gemeinsamen Kanal abzweigen und jeweils mindestens das
Harz aufnehmen können, das für einen Gießvorgang erforderlich ist,
und eine unabhängig voneinander steuerbare
Temperatureinstelleinrichtung für jeweils einen der Gießkanäle auf.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur gleichmäßigen
Einstellung der Harzmenge, mit der eine Mehrzahl von Hohlräumen
gefüllt wird, unter Verwendung einer Mehrformengießvorrichtung, die
einen derartigen Verteilerblock aufweist. Das Verfahren weist die
Schritte Ausführen des Gießens unter Verwendung einer
Mehrformengießvorrichtung, die den oben angeführten Verteilerblock
enthält, Anheben der Temperatur der Gießkanäle durch die dafür
gebildeten Temperatureinstelleinrichtungen, die den Hohlräumen
entsprechen, die Gießprodukte mit relativ geringer Harzmenge
erzeugen, und Senken der Temperatur der Gießkanäle durch die dafür
gebildeten Temperatureinstelleinrichtungen, die den Hohlräumen
entsprechen, die Gießprodukte mit relativ großer Harzmenge erzeugen.
Damit ist es erfindungsgemäß möglich, eine größere Einheitlichkeit
und Gleichmäßigkeit der Harzmenge zu erzielen, die in eine Mehrzahl
von Hohlräumen einer Mehrformengießvorrichtung eingeführt wird.
Eine erfindungsgemäße Mehrformengießvorrichtung weist eine Mehrzahl
von ersten Gießkanälen, die sich ausgehend von einem einzelnen
gemeinsamen Kanal verzweigen, und eine Mehrzahl von zweiten
Gießkanälen, die jeweils zwei Enden besitzen, auf. Ein erstes Ende
führt zum Ende des zugehörigen ersten Gießkanals und das zweite Ende
dient als Einlaß, der dem entsprechenden Hohlraum gegenüberliegt.
Der erste Gießkanal weist eine Kapazität auf, die mindestens
ausreicht, um das Harz aufzunehmen, das für einen Gießvorgang
erforderlich ist. Die Formen der ersten und zweiten Gießkanäle sind
so festgelegt, daß der Druckabfall in den zweiten Gießkanälen gleich
oder größer als der Druckabfall im ersten Gießkanal ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste
Gießkanal eine Kapazität auf, die ausreicht, um Harz aufzunehmen,
das für ein Vielfaches eines Gießvorgangs ausreicht. Die Kapazität
des ersten Gießkanals wird durch seinen Durchmesser und/oder seine
Länge eingestellt.
Um die Fließverteilung zu steuern weist jeder der ersten Gießkanäle
eine unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung zum
Einstellen der Fließverteilung auf. Um das Einlaß-Finish zu steuern
weist jeder der zweiten Gießkanäle eine unabhängig steuerbare
Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung des Einlaß-Finish auf.
Jeder der zweiten Gießkanäle kann ferner eine unabhängig
Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der Fließverteilung
aufweisen.
Ferner wird der Druckverlust in den ersten Gießkanälen und der
Druckverlust in den zweiten Gießkanälen so bestimmt, daß die Summe
der in einer Form verursachten Druckverluste, die den Druckverlust
in den ersten Gießkanälen und den Druckverlust in den zweiten
Gießkanälen umfaßt, an der Düse der Spritzgußmaschine geringer als
der maximal erlaubte Einspritzdruck der Spritzgußmaschine ist, die
die Form benutzt.
Nach der Erfindung weisen in einer Form mit einer Mehrzahl von
ersten Gießkanälen und zweiten Gießkanälen, die zu entsprechenden
dieser ersten Gießkanäle führen, die ersten Gießkanäle unabhängig
steuerbare Temperatureinstelleinrichtungen zur Einstellung der
Fließverteilung auf, und der erste Gießkanal hat eine ausreichend
große Kapazität, um das Harz für mindestens einen Gießvorgang
aufzunehmen. Daher kann die Temperatur des in den ersten Kanälen
befindlichen Harzes über eine Zeitspanne von mindestens einem Zyklus
gesteuert werden. Das ermöglicht eine effektive Temperatursteuerung
zur Fließverteilung. Weil zusätzlich der Druckverlust im zweiten
Gießkanal gleich oder größer als der Druckverlust im ersten
Gießkanal ist, kann die Fließverteilung durch die
Temperatursteuerung in den ersten Gießkanälen effektiver erreicht
werden. Die Temperaturdifferenz des in die Hohlräume eingeführten
Harzes kann minimiert und die Hohlräume können gleichmäßig mit dem
Harz aufgefüllt werden. Das ermöglicht den Guß von Produkten mit
gleichmäßiger Gestalt.
Weil der Druckverlust im zweiten Gießkanal gleich oder größer als
der Druckverlust im ersten Gießkanal ist, tritt darüber hinaus eine
Selbststeuerung durch die zweiten Gießkanäle effektiv zutage. Damit
ist das System sehr stabil gegenüber externen Störungen wie z. B.
Temperaturschwankungen.
Indem die zweiten Gießkanäle mit vergleichsweise großem Druckverlust
in Strömungsrichtung nach den ersten Gießkanälen gebildet werden,
wird das Harz durch Reibungsaufheizung (Scherheizung) augenblicklich
aufgeheizt, bevor es in die Hohlräume fließt. Damit erfährt das Harz
nahezu keine Hitzeschädigung und die Temperatur des Harzes, das in
die Hohlräume fließt, kann erheblich angehoben werden. Folglich wird
die Fluidität des Harzes vergrößert und der Druckverlust in den
Hohlräumen sinkt, wodurch ein Niederdruckgießen möglich wird.
Dadurch kann die Größe (Klemmkraft) der benutzten Gießmaschine
vermindert werden, oder es kann die Anzahl der auf einmal
produzierten Gießprodukte vergrößert werden. Diese Vorteile führen
zu einer höheren Produktivität und geringeren Kosten.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Herstellungsverfahren
für die oben beschriebene Form. Um eine Form mit Hauptgießkanälen,
Subgießkanälen, die zu den Hauptgießkanälen führen, und Hohlräume,
die zu den Einlässen an spitzen Enden der jeweiligen Subgießkanäle
führen, zu schaffen, weist das erfindungsgemäße Verfahren genauer
gesagt die Schritte Einstellen der Gießbedingungen einschließlich
der Hohlraumeinfließtemperatur des Harzes TCAV auf der Basis der
Möglichkeiten der Gießmaschine, der Anzahl der auf einmal zu
gießenden Produkte und der physikalischen, thermischen und
rheologischen Eigenschaften des benutzten Harzes, Einstellen der
Hauptgießkanal-Einfließtemperatur des Harzes TMAIN-IN auf einen
Temperaturbereich, in dem keine Wärmeverschlechterung des Harzes
auftritt, Wählen der Hauptgießkanalform in einer Weise, daß der
Hauptgießkanal mindestens soviel Harz enthält, das für einen
Gießvorgang erforderlich ist, Berechnen eines Temperaturanstiegs
ΔTMAIN aufgrund der Scherheizung im Hauptgießkanal auf der Basis der
gewählten Hauptgießkanalform, Wählen der Subgießkanalform in einer
Weise, daß der Temperaturanstieg ΔTSUB aufgrund der Scherheizung in
der Subgießkanalform die Beziehung ΔTSUB = TCAV - TMAIN-IN - ΔTMAIN
erfüllt, Berechnen der Druckverluste im Hauptgießkanal und im
Subgießkanal auf der Basis der gewählten Formen von Hauptgießkanal
und Subgießkanal, und Bestimmen, ob das Verhältnis von Subgießkanal-
Druckverlust und Hauptgießkanal-Druckverlust gleich oder größer als
eins ist, auf.
Es wird bestimmt, ob die Summe der Druckverluste in einer Form, die
einen Hauptgießkanal-Druckverlust, einen Subgießkanal-Druckverlust
und einen Druckverlust an einer Spritzgußmaschinendüse geringer als
der maximal erlaubte Einspritzdruck der Spritzgußmaschine ist, die
die Form benutzt.
Für den Fall, daß das Druckverlustverhältnis kleiner als eins ist,
oder in einem Fall, bei dem die Summe der Druckverluste den maximal
erlaubten Einspritzdruck der Spritzgußmaschine übersteigt, wird die
Form von mindestens dem Hauptgießkanal oder dem Subgießkanal oder
beiden geändert. Die Änderung der Gießkanalform kann ausgeführt
werden, indem man den Gießkanaldurchmesser oder seine Länge oder
beides verändert.
Mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Gießform
kann die Temperaturdifferenz des Harzes, das in die Hohlräume
eingebracht wird, minimiert werden, so daß ein gleichmäßiger
Füllbetrieb erreicht wird. Ferner kann ein Niederdruckgießen
realisiert werden, ohne daß das Harz einer Wärmeverschlechterung
ausgesetzt wird.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von
den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Perspektive eines heißen Gießkanalblocks, die
schematisch sowohl heißen Gießkanäle als auch
Heizeinrichtungen auf deren Umfang darstellt, die in einer
Mehrformengießvorrichtung nach einer Ausführungsform der
Erfindung gebildet sind;
Fig. 2 eine Perspektive eines heißen Gießkanalblocks, die
schematisch sowohl heiße Gießkanäle als auch
Heizeinrichtungen auf deren Umfang darstellt, die in einer
Mehrformengießvorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung gebildet sind;
Fig. 3 eine Perspektive eines heißen Gießkanalblocks, die
schematisch sowohl heiße Gießkanäle als auch
Heizeinrichtungen auf deren Umfang darstellt, die in einer
Mehrformengießvorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung gebildet sind;
Fig. 4 eine Perspektive eines heißen Gießkanalblocks, die
schematisch sowohl heißen Gießkanäle als auch
Heizeinrichtungen auf deren Umfang darstellt, die in einer
Mehrformengießvorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung gebildet sind;
Fig. 5 den detaillierten Querschnitt eines Abschnitts der
Mehrformengießvorrichtung nach einer Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm der Gesamtkonstruktion eines Systems,
das einen Prozeß zur Einstellung und Änderung der
Heiztemperatur der heißen Gießkanäle ausführt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm der Prozedur zur Verarbeitung der
Anfangseinstellung;
Fig. 8 ein Flußdiagramm der Prozedur zur
Fließverteilungssteuerung ohne Druckabfangen;
Fig. 9 ein Flußdiagramm der Prozedur zur
Fließverteilungssteuerung mit Druckabfangen;
Fig. 10 ein Flußdiagramm der Prozedur zur Steuerung des
Einlaß-Finish;
Fig. 11 eine Perspektive eines konkreten Beispiels der Formen der
heißen Gießkanäle und Hohlräume in einer Gießform zum
Gießen von vier Produkten auf einmal in einer
Ausführungsform der Erfindung, wobei der Durchmesser des
Hauptgießkanals vergrößert ist;
Fig. 12 eine Perspektive eines konkreten Beispiels der Formen der
heißen Gießkanäle und Hohlräume in einer Gießform zum
Gießen von vier Produkten auf einmal in einer
Ausführungsform der Erfindung, wobei der Durchmesser des
Hauptgießkanals vergrößert ist;
Fig. 13 einen Graphen der Beziehung zwischen der
Temperaturdifferenz, die für die Heizeinrichtungen der
Hauptgießkanäle eingestellt ist, und der Flußrate, wobei
die Kapazität der Hauptgießkanäle durch Änderung des
Hauptgießkanaldurchmessers variiert wird;
Fig. 14 einen Graphen der Beziehung zwischen der
Temperaturdifferenz, die für die Heizeinrichtungen der
Hauptgießkanäle eingestellt ist, und der Flußrate, wobei
die Kapazität der Hauptgießkanäle durch Änderung des
Hauptgießkanallänge variiert wird;
Fig. 15 einen Graphen der Beziehung zwischen dem Verhältnis von
Subgießkanal-Druckverlust zu Hauptgießkanal-Druckverlust
und der Flußrate;
Fig. 16 ein Diagramm der Harztemperatur von der Düse einer
Spritzgußmaschine bis zu einem Hohlraum über Haupt- und
Subgießkanäle; und
Fig. 17 bis 19 Flußdiagramme zur Erläuterung einer Prozedur zur
Festlegung der Formen der Hauptgießkanäle und
Subgießkanäle.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch die heißen Gießkanäle (heiße
Gießkanalblöcke) und peripher (intern) gebildete Heizeinrichtungen
einer Mehrformengießvorrichtung nach Ausführungsformen der
Erfindung. Es ist selbstverständlich, daß die Form der heißen
Gießkanäle nicht auf die dargestellte Form beschränkt ist. Die
Heizeinrichtungen können in den heißen Gießkanälen in
stangenförmiger, rechteckiger, schraubenförmiger, Zickzack- oder
einer beliebigen anderen Form geschaffen sein. Die Zeichnungen
definieren die Form der Heizeinrichtungen nicht, sondern dienen zur
Erläuterung, zu welchen heißen Gießkanälen die Heizeinrichtungen
gehören.
Die Fig. 1 und 2 zeigen X-förmige Heißgießkanäle. Zuerst wird die in
Fig. 1 dargestellte Anordnung beschrieben.
Vier Hauptgießkanäle (erste Gießkanäle) 11, 12, 13 und 14 verzweigen
von einem gemeinsamen Kanal 10, der zum Anschluß für geschmolzenes
Harz einer Spritzgußmaschine führt, radial nach außen. Die
Gesamtkonfiguration der Hauptgießkanäle 11-14 führt zum Buchstaben
X, daher die Bezeichnung "X-förmig". Es ist selbstverständlich, daß
die Anzahl von Hauptgießkanälen, die vom gemeinsamen Kanal 10 radial
nach außen verzweigen, nicht auf vier beschränkt ist. Es können
zwei, drei, fünf oder mehr Hauptgießkanäle gebildet sein.
Subgießkanäle (zweite Gießkanäle) 31, 32, 33 und 34 führen zu
spitzen Enden der Hauptgießkanäle 11, 12, 13 bzw. 14, und erstrecken
sich in Richtung der (nicht dargestellten) Hohlräume. Die
Subgießkanäle 31-34 stehen mit ihren oberen Enden, die als Einlaß
dienen, in Verbindung mit den entsprechenden Hohlräumen.
Die Hauptgießkanäle 11-14 weisen eine Kapazität auf, die ausreicht,
um das geschmolzene Harz für mindestens einen und bevorzugterweise
ein Vielfaches von Gießvorgängen aufzunehmen. Genauer gesagt kann
mindestens ein Gießprodukt vom geschmolzenen Harz gegossen werden,
das sich in den Hauptgießkanälen befindet. Für den Fall, daß ein
Gießprodukt durch Füllen eines Hohlraums mit Harz von einem Einlaß
geschaffen wird, enthält ein Hauptgießkanal mindestens soviel Harz,
wie notwendig ist, um dieses Gießprodukt zu gießen. Für den Fall
eines mehrfachen Einlasses, bei dem ein Hohlraum mit Harz von einer
Mehrzahl von Einlässen gefüllt wird, wäre die Gesamtmenge an Harz,
das von den Hauptgießkanälen bereitgehalten wird, mindestens gleich
der Harzmenge, die zur Herstellung von mindestens einem Gießprodukt
erforderlich ist. Ferner ist der Durchlaßquerschnitt der
Subgießkanäle 31-34 kleiner als der der Hauptgießkanäle 11-14.
Genauer gesagt sind sie so gebildet, daß der Druckverlust im
Subgießkanal gleich oder größer als der Druckverlust im
Hauptgießkanal ist, wie später ausgeführt wird.
Die Hauptgießkanäle 11, 12, 13 und 14 weisen entsprechende
voneinander unabhängige Heizeinrichtungen Hm1, Hm2, Hm3 und Hm4 zur
Einstellung der Fließverteilung auf. Die Temperaturen der
Heizeinrichtungen Hm1, Hm2, Hm3 und Hm4 können unabhängig
voneinander eingestellt werden.
In gleicher Weise weisen die Subgießkanäle 31, 32, 33 und 34
entsprechende voneinander unabhängige Heizeinrichtungen Hs1, Hs2,
Hs3 und Hs4 zur Einstellung des Einlaß-Finish auf. Die Temperaturen
der Heizeinrichtungen Hs1, Hs2, Hs3 und Hs4 können unabhängig
voneinander eingestellt werden. Obwohl die dargestellte Anordnung so
ist, daß jeder Subgießkanal Heizeinrichtungen an zwei verschiedenen
Stellen aufweist, ist selbstverständlich, daß die Heizeinrichtungen
zur Einstellung des Einlaß-Finish an einer beliebigen Stelle auf dem
jeweiligen Subgießkanal gebildet werden können.
Wie später detailliert beschrieben wird, stellen die
Heizeinrichtungen Hm1-Hm4 der Hauptgießkanäle 11-14 die Verteilung
des geschmolzenen Harzes so ein, daß die entsprechenden Hohlräume
mit dem geschmolzenen Harz in geeignet ausgeglichener Weise
aufgefüllt werden. Damit zeigen die Gießprodukte untereinander nur
geringe Schwankungen an Gewicht und Ausdehnung. Die
Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 der Subgießkanäle 31-34 werden benutzt, um
das Einlaß-Finish (d. h. Unterdrückung von konvexer Form, Fadenziehen
etc.) und die Gießbarkeit (Vermeidung von Verschmutzungen etc.) zu
verbessern.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weisen die Subgießkanäle
31-34 zwei Arten von voneinander unabhängigen Heizeinrichtungen
Hs1a-Hs4a bzw. Hs1b-Hs4b auf. Die Heizeinrichtungen Hs1a-Hs4a dienen
zur Einstellung der Fließverteilung und die Heizeinrichtungen Hs1b-Hs4
zur Einstellung des Einlaß-Finish. Die Heizeinrichtungen Hs1a,
Hs2a, Hs3a, Hs4a zur Einstellung der Fließverteilung können
unabhängig voneinander gesteuert werden, und auch die
Heizeinrichtungen Hs1b, Hs2b, Hs3b, Hs4b zur Einstellung des Einlaß-
Finish können unabhängig voneinander gesteuert werden. Darüber
hinaus sind die auf dem Subgießkanal 31 gebildeten Heizeinrichtungen
Hs1a, Hs1b unabhängig voneinander steuerbar. In gleicher Weise sind
auch die Heizeinrichtungen Hs2a, Hs2b, Hs3a, Hs3b, Hs4a, Hs4b
unabhängig voneinander steuerbar. Wie später ausgeführt wird, können
die Heizeinrichtung Hm1 zur Einstellung der Fließverteilung des
Hauptgießkanals 11 und die Heizeinrichtung Hs1a zur Einstellung des
Einlaß-Finish des zugehörigen Subgießkanals 31 zusammen gesteuert
werden, um die Fließverteilung einzustellen. Dasselbe gilt für die
Heizeinrichtungen zur Einstellung der Fließverteilung der anderen
Hauptgießkanäle und die Heizeinrichtungen zur Einstellung des
Einlaß-Finish der zugehörigen Subgießkanäle. Der in Fig. 2 gezeigte
Aufbau stimmt in allen anderen Aspekten mit dem in Fig. 1
dargestellten überein.
Die Fig. 3 und 4 zeigen H-förmige Heißgießkanäle. Zuerst wird die in
Fig. 3 dargestellte Anordnung beschrieben.
Zwei erste Hauptgießkanäle 20A und 20B verzweigen vom gemeinsamen
Kanal 10, zwei zweite Hauptgießkanäle 21 und 22 vom ersten
Hauptgießkanal 20A und zwei zweite Hauptgießkanäle 23 und 23 vom
ersten Hauptgießkanal 20B. Die Gesamtkonfiguration des Fließweges,
der von den Hauptgießkanälen 20A, 20B und 21-24 gebildet wird, führt
zum Buchstaben H, daher die Bezeichnung "H-förmig". Es ist
selbstverständlich, daß die Anzahl von ersten Hauptgießkanälen, die
vom gemeinsamen Kanal 10 verzweigen, auch gleich drei oder größer
sein kann, und daß die Anzahl von zweiten Hauptgießkanälen, die vom
jeweiligen ersten Hauptgießkanal 10 verzweigen, auch gleich drei
oder mehr betragen kann.
Die Subgießkanäle 31-34 führen zu spitzen Enden der zweiten
Hauptgießkanäle 21-24.
Die ersten Hauptgießkanäle 20A und 20B weisen eine Heizeinrichtung
Hn auf, die eine gemeinsame Temperatur beibehält. Die
Heizeinrichtungen Hm1-Hm4 zur Einstellung der Fließverteilung können
unabhängig voneinander gesteuert werden und sind auf den zweiten
Hauptgießkanälen 21-24 gebildet. Die Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 zur
Einstellung des Einlaß-Finish können unabhängig voneinander
gesteuert werden und sind auf den zweiten Subgießkanälen 31-34
gebildet. Das stimmt mit dem in Fig. 1 gezeigten Sachverhalt
überein.
Die zweiten Hauptgießkanäle 21-24 weisen eine Kapazität auf, die
ausreicht, um das geschmolzene Harz für mindestens einen und
bevorzugterweise ein Vielfaches von Gießvorgängen aufzunehmen.
Ferner ist der Durchlaßquerschnitt der Subgießkanäle 31-34 kleiner
als der der ersten Hauptgießkanäle 20A, 20B und der ersten
Hauptgießkanäle 21-24. Bevorzugterweise ist der Druckverlust in den
Subgießkanälen gleich oder größer als der Druckverlust in den
Hauptgießkanälen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weisen die ersten
Hauptgießkanäle 20A und 20B Heizeinrichtungen Hna bzw. Hnb auf, die
unabhängig voneinander gesteuert werden können. Die
Heizeinrichtungen Hna und Hnb dienen dazu, die Temperatur des
geschmolzenen Harzes beizubehalten, das sich in den ersten
Hauptgießkanälen 20A und 20B befindet, und die Einstellung der
Fließverteilung des geschmolzenen Harzes zu unterstützen.
Wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weisen die
Subgießkanäle 31-34 jeweils eine der unabhängig voneinander
steuerbaren Heizeinrichtungen Hs1a-Hs4a zur Einstellung der
Fließverteilung und eine der unabhängig voneinander steuerbaren
Heizeinrichtungen Hs1b-Hs4b zur Einstellung des Einlaß-Finish auf.
Der Aufbau ist mit anderen Worten gleich wie bei der in Fig. 3
dargestellten Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines Beispiels für die X-förmige
Gießvorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Der Querschnitt
zweigt einen Abschnitt der Gießvorrichtung.
Ein Hohlraum 40 ist zwischen zwei Formen (Formhälften) 41 und 42
gebildet. Die Heißgießkanäle werden von einem Eingußblock 45, einem
Verteilerblock 44 und einem Subgießkanalblock 43 gebildet. Der
Eingußblock ist so geschaffen, daß er einen Einguß 10 aufweist, der
als gemeinsamer Kanal dient. Die Einlaßseite des Eingusses 10 ist
mit dem Harzauslaß einer Spritzgußmaschine verbunden. Der Einguß 10
verzweigt in eine Mehrzahl von Harzverbindungswegen. Der
Verteilerblock 44 weist die Hauptgießkanäle 11-14 auf (in der Figur
ist nur der Hauptgießkanal 11 gezeigt). Es ist selbstverständlich,
daß ein Aufbau geschaffen werden kann, bei dem die Hauptgießkanäle
11-14 innerhalb des Verteilers 44 vom gemeinsamen Kanal 10
abzweigen. Der Subgießkanalblock 43 weist den Subgießkanal 31 auf.
Es ist klar, daß vier Subgießkanalblöcke gebildet sind und die
Subgießkanäle 31-34 aufweisen. Der Eingußblock 45, der
Verteilerblock 44 und der Subgießkanalblock 43 sind über
Metalldichtungen verbunden, wodurch Einguß 10, Hauptgießkanal 11 und
Subgießkanal 31 miteinander in Verbindung stehen, um einen
Heißgießkanal zu bilden. Der Subgießkanal 31 führt über den Einlaß
an seinem Ende zum Hohlraum.
Der Eingußblock 45 weist eine Eingußheizeinrichtung HP auf, so daß
das geschmolzene Harz im Einguß 10 aufgeheizt wird oder seine
Temperatur gehalten wird. Ein (nicht gezeigtes) Thermoelement ist
gebildet, um die Temperatur des Eingusses zu messen. Wie oben
beschrieben ist, sind die unabhängig voneinander steuerbaren
Heizeinrichtungen Hm1-Hm4 im Verteilerblock 44 für die
Hauptgießkanäle 11-14 im Verteilerblock 44 gebildet. Thermoelemente
Sm1, Sm2, Sm3 und Sm4 (in der Figur ist nur Sm1 gezeigt) sind
gebildet, um die Temperatur der Abschnitte des Verteilerblocks 44
entsprechend den Hauptgießkanälen 11, 12, 13 und 14 zu messen. Die
Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 sind auf dem Umfang des jeweiligen
Subgießkanalblocks 43 gebildet. Um die Temperatur der Abschnitte des
Subgießkanalblocks 43 entsprechend den Subgießkanälen 31, 32, 33 und
34 zu messen, weisen die Subgießkanalblöcke jeweils eines der
Thermoelemente Ss1, Ss2, Ss3 und Ss4 auf (in der Figur ist nur Ss1
gezeigt), die daran befestigt sind.
Eingußblock 45, Verteilerblock 44 und Subgießkanalblock 43 werden
von Halteblöcken 46, 47 getragen. Die Halteblöcke 46, 47 und die
Gießform 41 werden von einem (nicht gezeigten) Verbindungselement
zusammengehalten. Wie bei einer gewöhnlichen Gießvorrichtung weisen
die Gießformen 41, 42 und der Halteblock Kühlkanäle 48 auf, und die
Gießform 42 besitzt einen (nicht dargestellten) Ausdrückstift zum
Entnehmen des Gießprodukts sowie (nicht gezeigte) Kühlkanäle auf.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen oder Ändern der
Temperaturen der Heizeinrichtungen der Heißgießkanäle
(Hauptgießkanal und Subgießkanäle) beschrieben, wobei die
Gießvorrichtung der Fig. 1 als Beispiel genommen wird.
Fig. 6 zeigt allgemein die Konstruktion eines Gesamtsystems, das
einen Prozeß zum Einstellen und Ändern der Temperaturen der
Heizeinrichtungen der Heißgießkanäle ausführt.
In Fig. 6, die die Gießvorrichtung schematisch darstellt, sind die
einzigen gezeigten Elemente der gemeinsame Kanal 10, die
Hauptgießkanäle 11, 13, die Subgießkanäle 31, 33, die
Heizeinrichtungen Hm1, Hm3 und die Thermoelemente Sm1, Sm3 der
Hauptgießkanäle sowie die Heizeinrichtungen Hs1, Hs3 und die
Thermoelemente Ss1, Ss3 der Subgießkanäle. Der gemeinsame Kanal 10
und die Hauptgießkanäle 11-14 sind so abgebildet, als wären sie im
Verteilerblock 44 geschaffen. Ströme, die in die Heizeinrichtungen
Hm1-Hm4 der Hauptgießkanäle fließen, werden durch Im1-Im4,
Temperaturen der Hauptgießkanäle, die von den Thermoelementen Sm1-Sm4
gemessen werden durch Tm1-Tm4, Ströme, die in die
Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 der Subgießkanäle fließen, durch Is1-Is4
und Temperaturen des Subgießkanalblocks 43, die von den
Thermoelementen Ss1-Ss4 gemessen werden durch Ts1-Ts4 dargestellt.
Eine Gießmaschinen-Steuereinheit 51, die den Gesamtbetrieb des
Spritzgießens durch eine Spritzgußmaschine steuert, dient zur
Einstellung und Änderung von Spritzgröße, Druck und
Druckabfangdauer hinsichtlich der Einstellung und Änderung des
Prozesses.
Eine Einlaß-Finish-Erfassungseinrichtung 52 erfaßt die Güte der
Gießbarkeit (Vorhandensein oder Fehlen von Verunreinigung etc.)
und erfaßt das Einlaß-Finish (Vorhandensein oder Fehlen von
konvexen Bereichen, Fadenziehen etc.). Die Einlaß-Finish-
Erfassungseinrichtung 52, die einen Photodetektor zum Bestrahlen
des Subgießkanal-Einlaßbereichs oder eines Abschnitts, der sich an
den Einlaß des Gießprodukts anschließt, mit Licht aufweist,
ermittelt auf der Basis eines Erfassungsausgangssignals vom
Photodetektor, ob Verunreinigungen oder Fäden vorhanden sind.
Alternativ ermittelt die Einlaß-Finish-Erfassungseinrichtung 52,
die eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des Bildes des
Subgießkanal-Einlaßabschnitts oder eines Abschnitts, der sich an
den Einlaß des Gießprodukts anschließt, sowie einen Prozessor für
eine Bildverarbeitung mit den Bilddaten, die von der
Bildaufnahmeeinrichtung erhalten werden, aufweist, auf der Basis
des Ergebnisses der Bildverarbeitung, ob Verunreinigungen, konvexe
Bereiche oder Fäden vorhanden sind.
Eine Gewichtmeßeinrichtung 53 dient zur individuellen Messung der
Gewichte der Mehrzahl von Gießprodukten, die mit der
Mehrformengießvorrichtung erhalten werden. Es kann ein Aufbau
gewählt sein, bei dem die Ausdehnungen der Gießprodukte von der
Einheit 53 gemessen werden.
Eine Harztemperatur-Steuereinheit 54 stellt die Temperaturen der
Heizeinrichtungen der Heißgießkanäle ein und ändert sie, und
steuert die Heizeinrichtungen Hm1-Hm4 und Hs1-Hs4. Der
Steuereinheit 54 werden Solltemperaturen für die Hauptgießkanäle
11-14 und die Subgießkanäle 31-34 auf, die von einem
Computersystem 50 oder als
Resultat einer manuellen Einstellung (oder Änderung) eingegeben
werden, und Signale von den Thermoelementen Sm1-Sm4, Ss1-Ss4, die
die gemessenen Temperaturen angeben, zugeführt. Die Steuereinheit 54
vergleicht die Solltemperaturen mit den zugehörigen gemessenen
Temperaturen und steuert die Ströme Im1-Im4, Is1-Is4, die in die
Heizeinrichtungen Hm1-Hm4, Hs1-Hs4 fließen, in einer Weise, daß sich
die Abweichungen der verglichenen Werte Null nähern. Obwohl sie
nicht dargestellt ist, ist selbstverständlich, daß eine
Steuereinheit zur Steuerung der Zirkulation und der Temperatur des
Kühlmittels gebildet ist, das durch die Gießform fließt.
Dem Computersystem 50 werden Signale zugeführt, die Spritzgröße,
Druck und Druckentlastungszeit angeben, die von der Gießmaschinen-
Steuereinheit 51 eingestellt sind, sowie die Güte der Gießbarkeit
und das Einlaß-Finish, das von der Einlaß-Finish-
Erfassungseinrichtung 52 erfaßt worden ist, die Gewichte (und
Ausdehnungen) der Gießprodukte, die von der Gewichtmeßeinrichtung 53
gemessen worden sind, und die von der Harztemperatur-Steuereinheit
54 gemessene Harztemperatur anzeigen. In Obereinstimmung mit einem
später beschriebenen Prozeß benutzt das Computersystem 50 diese
Daten, um Spritzgröße und Druck festzulegen, weist die
Gießmaschinen-Steuereinheit 51 an, sich an die neu festgelegten
Werte für Spritzgröße und Druck zu halten, legt die
Heißgießkanalblock-Temperatur für jeden Heißgießkanal in der
Mehrformen-Gießvorrichtung fest, und weist die Harztemperatur-
Steuereinheit 54 an, diese Temperaturen als Solltemperaturen zu
verwenden, wobei ein Prozeß zur Einstellung und/oder Änderung der
Temperaturen der Heizeinrichtungen für die Heißgießkanäle ausgeführt
wird.
Dieser Prozeß wird in verschiedenen Modi ausgeführt. Idealerweise
werden alle Prozesse von der anfänglichen Einstellung bis zu
Bewertung der Güte von Gießbarkeit, Einlaß-Finish und Annehmbarkeit
der Gießprodukte und Änderungen von Spritzgröße, Druck und
Harztemperatur automatisch unter der Steuerung des Computersystems
50 ausgeführt, das das in Fig. 6 gezeigte System benutzt.
Andererseits ist der Modus, in dem die Automation am langsamsten
ist, ein Modus, bei dem alle dargestellten Prozesse von einem
Techniker (einem Menschen) ausgeführt werden. Beispiele für Modi,
die zwischen diesen beiden Extremen liegen, sind ein Modus, in dem
nur die verschiedenen Berechnungsprozeßschritte vom Computersystem
ausgeführt werden, während die Einstellungen, Bewertungen und
Änderungen der eingestellten Werte von einem Menschen ausgeführt
werden, ein Modus, bei dem die verschiedenen
Berechnungsprozeßschritte und Änderungen der eingestellten Werte vom
Computersystem ausgeführt werden, während andere Einstellungen,
Bewertungen etc. von einem Menschen durchgeführt werden, und ein
Modus, bei dem die Einstellungen, Berechnungsprozeßschritte und
Änderungen der eingestellten Werte vom Computersystem und nur die
Bewertungen von einem Menschen ausgeführt werden. Unabhängig vom
Modus wird die Rückkoppelungs-Temperatursteuerung für die
verschiedenen Heizeinrichtungen automatisch von der Harztemperatur-
Steuereinheit 54 ausgeführt.
In der folgenden Diskussion stellt Hmi eine der Heizeinrichtungen
Hm1-Hm4 zur Einstellung der Fließverteilung der Hauptgießkanäle, Hsi
eine der Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 der Subgießkanäle zur Einstellung
des Einlaß-Finish, Smi bzw. Ssi eines der Thermoelemente Sm1-Sm4 bzw.
Ss1-SS4, Tmi bzw. Tsi eine der eingestellten Temperaturen Tm1-Tm4
bzw. Ts1-Ts4 und Imi bzw. Isi einen der Ströme Im1-Im4 bzw. Is1-Is4
dar. Aufgrund der Tatsache, daß die Temperatur der
Heißgießkanalblöcke durch die Harztemperatur-Steuereinheit 54 so
gesteuert wird, daß die gemessenen Temperaturen und die
Solltemperaturen gleich werden, werden die gemessenen und die
Solltemperaturen unter Verwendung derselben Symbole Tmi
(Hauptgießkanal) und Tsi (Subgießkanal) dargestellt, solange keine
Verwechslung auftritt.
Fig. 7 zeigt den Prozeß zur Einstellung der Anfangswerte.
Zuerst wird eine Standardtemperatur Tmo als Zieltemperatur Tmi für
die Heizeinrichtung Hmi zur Einstellung der Fließverteilung in den
Hauptgießkanälen 11-14 eingestellt (Schritt 101). Die
Zieltemperaturen aller Heizeinrichtungen Hm1-Hm4 werden auf dieselbe
Temperatur Tmo eingestellt. Die Standardtemperatur Tmo wird im
allgemeinen auf der Basis der Erfahrung des Technikers festgelegt,
und wird daher manuell unter Verwendung einer Einstelleinrichtung
auf der Harztemperatur-Steuereinheit 54 eingestellt. Natürlich ist
es gestattet, die Standardtemperatur im Computersystem 50 durch ein
Verfahren festzulegen, das in der von der Anmelderin eingereichten
JP 3-3 56 697 beschrieben ist, und die Temperatur in der
Harztemperatur-Steuereinheit 54 automatisch durch einen Befehl vom
Computersystem einzustellen. Obwohl nicht dargestellt, werden auch
Temperatur, Fließrate etc. des Kühlmittels wie erforderlich
eingestellt und gesteuert.
In gleicher Weise wird dieselbe Standardtemperatur Tso als
Solltemperatur Tsi für alle Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 zur
Einstellung des Einlaß-Finish in den Subgießkanälen 31-34
eingestellt (Schritt 102). Die Standardtemperatur Tso wird im
allgemeinen auf der Basis der Erfahrung des Technikers festgelegt,
und wird daher manuell unter Verwendung der Einstelleinrichtung auf
der Harztemperatur-Steuereinheit 54 eingestellt. Natürlich ist es
auch bei dieser Standardtemperatur gestattet, daß sie im
Computersystem 50 festgelegt wird, und durch einen entsprechenden
Befehl an die Harztemperatur-Steuereinheit 54 übergeben wird.
Ferner wird die Spritzgröße eingestellt (Schritt 103). Weil ein
Standardwert für die Spritzgröße vorher in Abhängigkeit von Größe
etc. des Gießprodukts (des Hohlraums) oder auf der Basis der
Erfahrung festgelegt wird, wird die Spritzgröße direkt in die
Spritzgußmaschine eingegeben oder in der Gießmaschinen-Steuereinheit
51 eingestellt, wie in Fig. 6 dargestellt ist.
Als nächstes wird die Spritzgußmaschine betrieben, um einen
Spritzguß auszuführen (Schritt 104), ohne daß ein Druckabfangschritt
ausgeführt wird. Der Spritzgußvorgang in einer Spritzgußmaschine
kann so aufgefaßt werden, als ob er in einen Einspritzschritt, bei
dem die Hohlräume der Gießform mit geschmolzenem Harz unter hohem
Druck gefüllt werden, einen Druckabfangschritt, bei dem ein
konstanter Druck ausgeübt wird, nachdem das Harz in die Form
eingespritzt worden ist, um eine Situation zu vermeiden, daß die
gewünschte Form wegen des Auftretens einer Lücke zwischen der
Gießform und dem Harz durch eine Kontraktion des eingespritzten
Harzes in der Form nicht erzielt wird, und einen Kühlschritt, bei
dem das Harz auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der das Harz
aus der Gießform ohne Ausübung eines Drucks entnommen werden kann,
aufgeteilt wäre. Beim Gießvorgang von Schritt 104 erfolgt ein
Übergang zum Kühlschritt unmittelbar nach dem Einspritzschritt.
Es wird ermittelt (Schritt 105), ob die Gießbarkeit beim Gießvorgang
annehmbar ist oder nicht. Wie oben ausgeführt worden ist, wird die
Güte (Annehmbarkeit) der Gießbarkeit durch Faktoren bestimmt, wie
z. B. ob Verunreinigungen (Drooling) aufgrund eines übermäßigen
Anstiegs der Temperatur des geschmolzenen Harzes auftreten, und ob
das Einspritzen des Harzes durch eine Verfestigung des Harzes am
Einlaß aufgrund einer zu geringen Harztemperatur schwierig ist. Wenn
die Gießbarkeit schlecht ist, kehrt das Programm zum Schritt 102
zurück, die Temperaturen der Heizeinrichtungen Hs1-Hs4 in den
Subgießkanälen 31-34 werden neu eingestellt und der Gießvorgang ohne
Druckabfangschritt wird erneut versucht.
Wenn die Gießbarkeit annehmbar ist, werden die Gewichte der Mehrzahl
von Gießprodukten von der Gewichtmeßeinrichtung 53 oder jeweils
eines der Gießprodukte von einem Techniker unter Verwendung einer
Waage gemessen (Schritt 106). Als nächstes wird der Mittelwert Wo
(=ΣWi/n) der gewichte Wi (i=1-n) der Mehrzahl von Gießprodukten
berechnet, die durch eine einzige Harzeinspritzung unter Verwendung
der Vielkammergießform gebildet worden sind (Schritt 107). Das kann
automatisch durch einen zusammenwirkenden Prozeß erfolgen, den die
Gewichtmeßeinrichtung 53 und das Computersystem ausführen, oder
durch eine manuelle Berechnung durch den Techniker.
Als nächstes wird ermittelt (Schritt 108), ob der Absolutwert der
Differenz zwischen dem mittleren Gewicht Wo der Gießprodukte und dem
Gewichtssollwert (ein Wert, der von früheren Aufzeichnungen der
Gießvorgänge erwartet wird) in einen Bereich mit erlaubter
Abweichung σWO fällt. Diese Bestimmung kann das Computersystem 50
oder der Techniker ausführen. Wenn der Absolutwert |W-Wo| der vorher
genannten Differenz innerhalb des erlaubten Bereichs liegt, fährt
das Programm zum Prozeß zur Einstellung der Fließverteilung fort,
der in Fig. 8 dargestellt ist. Ansonsten kehrt das Programm zum
Schritt 103 zurück, in dem die Spritzgröße erneut eingestellt wird.
Nach der Rückstellung der Spritzgröße wird erneut ein Spritzgießen
ohne Druckabfangschritt ausgeführt.
Es ist selbstverständlich, daß das Spritzgießen ohne
Druckabfangschritt (Schritt 104) wiederholt werden kann, selbst wenn
in Schritt 105 die Gießbarkeit als annehmbar ermittelt wird und das
mittlere Gewicht der Gießprodukte in Schritt 108 innerhalb des
erlaubten Bereichs liegt, wodurch die Korrektheit der Bewertungen,
die in den Schritten 105, 108 erfolgen, verifiziert werden kann.
Fig. 8 zeigt den Prozeß zur Einstellung der Fließverteilung, der
nach der Anfangseinstellung (Fig. 7) ausgeführt wird.
Um zu ermitteln, ob das geschmolzene Harz im Spritzgußbetrieb ohne
Druckabfangschritt gleichmäßig an die Mehrzahl von Hohlräumen der
Gießform für den Mehrformenguß verteilt wird, wird das Ausmaß der
Schwankung in den Gewichten der individuell gegossenen Produkte
bewertet. Es wird ermittelt (Schritt 111), ob der Absolutwert der
Differenz zwischen dem mittleren Gewicht Wo der Gießprodukte, der in
Schritt 107 berechnet worden ist, und dem Gewicht Wi der individuell
gegossenen Produkte geringer als ein Standardwert σWi der
Gewichtsschwankung ist. Diese Bestimmung kann durch das
Computersystem oder den Techniker erfolgen. Wenn sich in Schritt 111
ein JA für alle Gewichte Wi (i=1-n) der Gießprodukte ergibt (d. h.
falls σWi<|Wo-Wi| für alle i mit i=1-n gilt), so bedeutet das, daß
die Temperaturen der Heizeinrichtungen der Hauptgießkanäle 11-14
korrekt eingestellt worden sind, um Gießprodukte zu erhalten, die
von Produkt zu Produkt nur eine geringe Gewichtsschwankung
aufweisen. Mit anderen Worten bedeutet das, daß das geschmolzene
Harz im wesentlichen gleichmäßig verteilt worden ist, so daß die
Harzmenge, die die jeweiligen Hohlräume auffüllt, im wesentlichen
gleich ist.
Erfolgt in Schritt 111 eine Entscheidung NEIN hinsichtlich des
Gewichts von einem der Gießprodukte, so wird ermittelt (Schritt
112), ob die Differenz Wo-Wi zwischen dem mittleren Gewicht Wo und
dem Gewicht Wi dieses Gießprodukts positiv oder negativ ist. Wenn
das Gewicht eines Gießprodukts relativ niedrig ist, wird allgemein
die Temperatur angehoben, um die Fluidität des Harzes zu erhöhen, so
daß diese Gießform mit mehr Harz gefüllt wird. Wenn umgekehrt das
Gewicht des Gießprodukts relativ hoch ist, wird die Harztemperatur
gesenkt. Wenn Wo-Wi positiv ist, wird entsprechend die
Solltemperatur der Heizeinrichtung Hmi, die zu demjenigen der
Gießkanäle 11-14 gehört, dem dieses Gießprodukt entspricht, so
geändert, daß sie geringfügig ansteigt (Schritt 113). Wenn Wo-Wi
negativ ist, wird die Solltemperatur geringfügig gesenkt (Schritt
114). Es kann ein Aufbau gebildet werden, bei dem die Positiv-
negativ-Bestimmung in Schritt 112 und die Änderung der
Solltemperatur der Heizeinrichtung Hmi der Hauptgießkanäle 11-14 auf
der Basis dieser Bestimmung automatisch vom Computersystem
ausgeführt wird, das in Fig. 6 gezeigt ist, oder bei dem der
Techniker die Positiv-negativ-Bestimmung ausführt und die in der
Harztemperatur-Steuereinheit 54 eingestellte Temperatur manuell
ändert. Anschließend kehrt das Programm zu Schritt 104 zurück, bei
dem das Spritzgießen ohne Druckabfangschritt erneut ausgeführt wird.
Die manuellen Operationen oder die Verarbeitungen der Schritte 111-114,
104 etc. werden wie erforderlich wiederholt, wobei die
Gewichtsschwankungen der Mehrzahl von Gießprodukten, die durch eine
einzelne Form für einen Mehrformenguß gebildet werden, in den
Bereich der Standardabweichung σWi fallen.
Wenn die Gewichtsschwankungen aller Gießprodukte damit in den
Bereich der Standardabweichung σWi fallen, werden die Temperaturen
aller Hauptgießkanäle 11-14 untersucht, um zu ermitteln, ob sie
erheblich von der Solltemperatur Tmo abweichen. Beim vorher
erwähnten Schritt 101 wurden die Solltemperaturen aller
Heizeinrichtungen Hmi auf Tmo eingestellt. Weil die Solltemperaturen
der Heizeinrichtungen Hmi jedoch durch die Prozesse der Schritte
112-114 individuell eingestellt worden sind, kann eine große
Abweichung von der Solltemperatur Tmo auftreten, wenn die
Temperaturen als ganzes betrachtet werden. Daher wird der Mittelwert
Tma (=ΣTmi/n) der Temperaturen aller Heizeinrichtungen Hmi der
Hauptgießkanäle 11-14 berechnet (Schritt 115), und es wird ermittelt
(Schritt 117), ob der Absolutwert ΔTm der Differenz zwischen der
Standardtemperatur Tmo und der Mitteltemperatur Tma größer als der
erlaubte Wert σT der Abweichungen von den eingestellten Temperaturen
der Hauptgießkanäle ist. Wenn σT<ΔTm gilt, schreitet das Programm
zur Einstellung der Fließverteilung mit Druckabfangschritt fort, die
in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn die Ungleichung σT<ΔTm jedoch nicht
erfüllt wird, werden in Abhängigkeit davon, ob Tmo-Tma positiv oder
negativ ist, die Solltemperaturen Tmi aller Heizeinrichtungen Hmi um
einen konstanten Wert ΔTm gleichmäßig angehoben oder gesenkt
(Schritte 118, 119, 120), und das Programm kehrt zum Schritt 104
zurück, so daß erneut ein Spritzgießen ohne Druckabfangschritt
ausgeführt wird. Die Prozeßschritte und Vorgänge der Schritte 116-120
können automatisch durch das Computersystem 50 oder auch manuell
durch den Techniker ausgeführt werden.
Die Einstellung der Fließverteilung mit einem Druckabfangschritt,
die in Fig. 9 dargestellt ist, beginnt mit der Einstellung von Zeit
und Druck des Druckabfangens (Schritt 121). Die Einstellung kann
automatisch erfolgen, indem das Computersystem 50 eine Auswahl aus
Werten vornimmt, die vorher eingestellt worden sind, oder manuell,
indem der Techniker einen Standardwert auf der Grundlage der
Erfahrung eingibt. Dann wird ein Spritzgießen ausgeführt, das einen
Druckabfangschritt aufweist. Hinsichtlich der Mehrzahl von
Gießprodukten, die durch das Spritzgießen mit einem
Druckabfangschritt erhalten werden, wird die Einstellung der
Harzmenge, die in jeden der Hohlräume eingeführt werden soll, durch
Einstellung der Temperatur der Heizeinrichtungen Hmi der
Hauptgießkanäle 11-14 in einer Weise ausgeführt, daß die gewichte
der Gießprodukte gut ausgeglichen sind (Schritte 123-128). Dieser
Prozeß stimmt mit den Schritten 106, 107, die in Fig. 7 gezeigt
sind, und den Schritten 111-114, die in Fig. 8 dargestellt sind,
überein. σwp wird als Standardwert der Gewichtsschwankung von
Produkt zu Produkt verwendet.
Beim in Fig. 9 dargestellten Prozeß wird keine Einstellung (die den
Schritten 115-120 in Fig. 8 entspricht) vorgenommen, die zur
Mitteltemperatur Tmas der Heizeinrichtungen Hmi gehört. Wenn es
notwendig erscheint, kann diese Einstellung jedoch vorgenommen
werden. Darüber hinaus kann eine Anordnung gebildet werden, bei der
die Temperatur der Heizeinrichtungen so eingestellt wird, daß man
einen gute Ausgleich der Ausdehnungen der Gießprodukte und nicht nur
von deren Gewicht erhält. Das gilt auch für die Fig. 7 und 8.
Wenn die Einstellung zum Gewichtsausgleich unter Verwendung der
Heizeinrichtungen Hmi zur Einstellung der Fließverteilung in den
Hauptgießkanälen 11-14 für eine Mehrzahl von Gießprodukten endet,
die durch Spritzgießen mit einem Druckabfangschritt erhalten worden
sind, wird das Einlaß-Finish eingestellt, indem man die
Heizeinrichtungen Hsi zur Einstellung des Einlaß-Finish der
Subgießkanäle 31-34 verwendet.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird das Einlaß-Finish des jeweiligen
der Einlässe aller Subgießkanäle 31-34 der Vielkammergießform
geprüft (Schritt 31). Beispiele für ein schlechtes Einlaß-Finish
sind ein konvexer Bereich (Schritt 132), wenn der Einlaßabdruck auf
einem Gießprodukt aufgrund der Verfestigung des Harzes am
Einlaßbereich durch eine zu niedrige Temperatur eine konvexe Form
annimmt, und Fadenziehen (Schritt 134), wenn Harz in Form eines
Fadens an der Einlaßöffnung des Gießprodukts zurückbleibt, weil die
Temperatur zu hoch ist. Im ersten Fall wird die eingestellte
Temperatur der Heizeinrichtung Hsi des Subgießkanals mit dem Einlaß,
wo ein konvexer Bereich auftritt, geringfügig erhöht (Schritt 133).
In letzterem Fall wird die eingestellte Temperatur der
Heizeinrichtung Hsi des Subgießkanals mit dem Einlaß, wo das
Fadenziehen auftritt, etwas erniedrigt (Schritt 135). Die Bewertung
des Einlaß-Finish und die Einstellung der Temperatur der
Heizeinrichtungen Hsi für die Einstellung des Einlaß-Finish kann
manuell durch den Techniker durch eine optische Bestätigung oder
automatisch durch ein Zusammenwirken der Einlaß-Finish-
Erfassungseinrichtung 52, des Computersystems 50 und der
Harztemperatur-Steuereinheit 54, die in Fig. 6 gezeigt sind,
erfolgen.
Es kann vorkommen, daß das Einlaß-Finish nicht allein durch die
Heizeinrichtungen Hsi der Subgießkanäle 31-34 zur Einstellung des
Einlaß-Finish ausgeführt werden kann. In diesem Fall ist eine
Einstellung des Druckabfangens notwendig (Schritt 136). Hier kehrt
das Programm zum Schritt 121 zurück und es wird eine Einstellung des
Druckabfangens ausgeführt.
Untersuchung und Einstellung des Einlaß-Finish werden für alle
Subgießkanäle 31-34 ausgeführt.
Wenn für alle Subgießkanäle 31-34 eine Entscheidung "OK" gefällt
worden ist, wird ein kontinuierliches Gießen ausgeführt (Schritt
137). Die in Fig. 9 gezeigte Einstellung der Fließverteilung und die
in Fig. 10 gezeigte Untersuchung des Einlaß-Finish werden in
gleicher Weise für die durch kontinuierliches Gießen erhaltenen
Gießprodukte ausgeführt. Wenn für alle Subgießkanäle
zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, endet der gesamte
Einstellvorgang.
Bisher ist ein Prozeß zum Einstellen und Ändern der Temperatur der
Heizeinrichtungen für einen Fall beschrieben worden, bei dem eine
Gießform mit Harzverbindungswegen und verschiedenen
Heizeinrichtungen Hmi, Hsi benutzt wird, die wie in Fig. 1 gezeigt
konstruiert ist. Im wesentlichen derselbe Prozeß wird auch für die
in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Gießvorrichtungen ausgeführt.
Bei den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Gießvorrichtungen weisen
die Subgießkanäle 31-34 Heizeinrichtungen Hsia zur Einstellung der
Fließverteilung und Heizeinrichtungen Hsib zur Einstellung des Gate-
Finish auf. Hinsichtlich der Heizeinrichtungen Hsia zur Einstellung
der Fließverteilung wird die Einstellung und Änderung der Temperatur
entweder gleichzeitig mit den Heizeinrichtungen Hmi zur Einstellung
der Fließverteilung der Hauptgießkanäle 11-14 oder die Einstellung
und Änderung der Temperatur wird durch die in den Fig. 8 und 9
dargestellten Prozeß getrennt von den Heizeinrichtungen Hmi zur
Einstellung der Fließverteilung der Hauptgießkanäle 11-14
ausgeführt.
Für die Heizeinrichtungen Hn in der Gießvorrichtung, die in Fig. 3
gezeigt ist, reicht es aus, wenn die Heizeinrichtungen zur
Aufrechterhaltung der Temperatur auf eine vorbestimmte
Standardtemperatur eingestellt werden.
Für die Heizeinrichtungen Hna, Hnb zur Unterstützung der
Fließverteilung, die auch dazu dienen, die Temperatur in der in Fig. 4
gezeigten Gießvorrichtung zu halten, kann eine vorbestimmte
Standardtemperatur eingestellt werden, oder es kann eine
Temperatureinstellung durch denselben Prozeß gleichzeitig wie bei
den Heizeinrichtungen Hmi zur Einstellung der Fließverteilung oder
getrennt davon erfolgen.
Die in Wirklichkeit erhaltenen Daten sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Daten in der oberen Hälfte der Tabelle 1 gelten für einen Fall,
bei dem die Temperaturen der Heizeinrichtungen Hmi zur Einstellung
der Fließverteilung alle auf denselben Wert gesetzt worden sind. Der
Druckabfangschritt ist weggelassen. Die Daten in der unteren Hälfte
der Tabelle 1 geben einen Fall an, bei dem die Temperaturen der
Heizeinrichtungen Hmi zur Einstellung der Fließverteilung so
reguliert worden sind, daß die Harzmengen, die in die Hohlräume
eingeführt werden, im wesentlichen gleich sind. Im Fall, daß die
Fließverteilung reguliert wird, reduziert sich die Schwankung des
spezifischen Gewichts der Gießprodukte im Vergleich zum Fall, wenn
keine Einstellung erfolgt, von -2,47% . . . +3,53% auf -0,53% . . .
+0,92%. Die Daten in der oberen Hälfte von Tabelle 1 zeigen eine
größere Schwankung, weil der Druckabfangschritt weggelassen worden
ist, wie später erläutert wird. Selbst wenn der Druckabfangschritt
ausgeführt wird, beträgt die Schwankung etwa -1,0% . . . +2,0%, wenn
keine Einstellung der Fließverteilung ausgeführt wird, und daher ist
ersichtlich, daß man eine wesentliche Verbesserung erreicht. Weil
der Temperaturunterschied der Heizeinrichtungen Hmi der
Hauptgießkanäle etwa 10°C beträgt und die Temperaturreaktion des
Harzes in den Hauptgießkanälen ungefähr 50% ist, beträgt die
Temperaturdifferenz des Harzes, das in die Hohlräume fließt,
ungefähr 5°C. Das ist ziemlich wenig, solange das in die Hohlräume
fließende Harz betrachtet wird. Die hier betrachtete
Temperaturreaktion wird durch [(Ts-Tin)/(Tm-Tin)] 100% dargestellt,
worin Tin die Anfangstemperatur des Harzes, das in die
Hauptgießkanäle fließt, Tm die eingestellte Temperatur der
Heizeinrichtungen der Hauptgießkanäle und Ts die Harztemperatur
(innerhalb der Hauptgießkanäle) darstellt, die der
Temperatursteuerung folgt. Der Grund, weshalb das mittlere Gewicht
der Daten in der oberen Hälfte von Tabelle 1 kleiner als das der
Daten in der unteren Hälfte von Tabelle 1 ist, liegt darin, daß kein
Druckabfangschritt ausgeführt wird.
Wie oben ausgeführt worden ist, ist eine Mehrzahl von
Hauptgießkanälen mit jeweils einer unabhängig steuerbaren
Heizeinrichtung zur unabhängigen Steuerung der Temperaturen der
Hautgießkanäle gebildet. Selbst wenn die Heißgießkanäle der Gießform
untereinander größenmäßige Schwankungen aufweisen, ist es damit
möglich, das Harz gleichmäßig zu verteilen, d. h. das Harz
gleichmäßig an die Hohlräume zu verteilen, die den Hauptgießkanälen
entsprechend, während die Temperaturdifferenz des in die Hohlräume
eingeführten Harzes so klein wie möglich gehalten wird.
Ferner ist es bevorzugt, daß die Temperaturdifferenz des Harzes von
Hohlraum zu Hohlraum oder von Einlaß zu Einlaß so klein wie möglich
gehalten wird. Der Grund dafür ist, daß die Gießprodukte eine
Schwankung ihrer Ausdehnungen entwickeln, wenn die
Temperaturdifferenz zu groß ist, weil sich der Schrumpfungsgrad,
wenn sich das Harz verfestigt, in Abhängigkeit von der Temperatur
unterscheidet.
In einer Vielkammergießform, bei der eine Mehrzahl von
Hauptgießkanälen mit jeweils einer unabhängig steuerbaren
Heizeinrichtung gebildet ist, lauten zwei grundlegende strukturelle
Anforderungen (A) und (B) für eine Gießform zur möglichst
gleichmäßigen Verteilung von Harz mit einer möglichst geringen
Temperaturdifferenz am Hohlraumeinlaß folgendermaßen:
(A) Die in den Hauptgießkanälen befindliche Harzmenge sollte so groß
wie möglich sein.
Um eine gleichmäßige Verteilung des Harzes in die Hohlräume zu
erreichen, wird eine Temperatur für eine Heizeinrichtung für jeden
Hauptgießkanal oder manche Subgießkanäle eingestellt und die
Temperatur des Harzes in der Mehrzahl von Hauptgießkanälen wird für
jeden Hauptgießkanal unabhängig gesteuert. Im Einspritzschritt
fließt jedoch das von einer gemeinsamen Heizeinrichtung (z. B. einer
Verteilerheizung) auf einer konstanten Temperatur gehaltene und in
Fließrichtung vor den Hauptgießkanälen zugeführte Harz in die
Mehrzahl von Hauptgießkanälen. Weil sich die Temperatur des Harzes,
das in die Hauptgießkanäle fließt, im allgemeinen von der
Harztemperatur in den wegen der Fließverteilung im jeweiligen
Hauptgießkanal temperaturgesteuerten Hauptgießkanälen unterscheidet,
behindert das in die Hauptgießkanäle eingeflossene Harz eine
gleichmäßige Verteilung. Je kleiner der Einfluß des Harzes, das in
die Hauptgießkanäle eingeflossen ist, auf das Harz in den
Hauptgießkanälen ist, d. h. je größer die in den Hauptgießkanälen
befindliche Harzmenge ist, desto besser ist daher die
Fließverteilung. Wenn die Temperatur der für mindestens einen
Gießvorgang notwendigen Harzmenge (die in einem einzelnen
Einspritzvorgang erforderliche Harzmenge wird im folgenden als
"Einzeleinspritzung von Harz" bezeichnet) nicht einheitlich ist, so
unterscheidet sich die Temperatur des Harzes, das während der ersten
Hälfte des Einspritzvorgangs in die Hohlräume fließt, von der
Temperatur des Harzes, das während der zweiten Hälfte des
Einspritzvorgangs in die Hohlräume fließt. Daher unterscheidet sich
der Schrumpfungsgrad in einem Abschnitt des Gießprodukts vom dem in
einem anderen Abschnitt, und das Gießprodukt wird schlecht. Im
Hinblick auf diese Punkte ist es notwendig, daß sich das Harz für
eine Zeitspanne, die länger als ein Gießzyklus ist, in den
Hauptgießkanälen befindet. Die in den Hauptgießkanälen befindliche
Harzmenge reicht für mindestens eine Einzeleinspritzung und
bevorzugterweise für ein ganzzahliges Vielfaches von
Einzeleinspritzungen aus.
(B) Wenn das Harz, dessen Temperatur in den Hauptgießkanälen
gesteuert wird, um eine gleichmäßige Verteilung zu ermöglichen, über
die Subgießkanäle in die Hohlräume eingeführt wird, sollte sich die
Fluidität des temperaturgesteuerten Harzes in den Subgießkanälen
ausreichend widerspiegeln.
Weil Harz, dessen Temperatur für eine Fließverteilung nicht
gesteuert worden ist, beim Gießen von der Gießmaschine einfließt,
wirkt der Fließwiderstand des Harzes in den Hauptgießkanälen so, daß
die Güte der Fließverteilung vermindert wird. Das bedeutet, daß der
Fließwiderstand in den Subgießkanälen dominierend gemacht werden
sollte. Diese Forderung wird folgendermaßen ausgedrückt:
ΔPSUB ΔPMAIN Gl. 1
worin ΔPMAIN den Druckverlust im Hauptgießkanal und ΔPSUB den
Druckverlust im Subgießkanal darstellt.
Durch Festlegen der Form der Hauptgießkanäle und Subgießkanäle in
einer Weise, daß die Forderungen (A) und (B) erfüllt werden, erhält
man eine Gießform mit einer Struktur, die eine ausgezeichnete
Gießverteilung ergibt.
Zuerst wird die Forderung (A) unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und
14 mit Verwendung berechneter Ergebnisse quantitativ diskutiert.
Die Fig. 13 und 14 zeigen Graphen der Ergebnisse von Berechnungen
mit der Harzmenge S als Parameter, die in den Hauptgießkanälen
bereitgehalten wird, wobei die Differenz ΔT=Tm1-Tm2 der
eingestellten Temperaturen der Heizeinrichtungen, die in zwei
jeweiligen Hauptgießkanälen gebildet sind, auf der horizontalen
Achse aufgetragen ist, und das Verhältnis Q1/Q2 der Fließraten in
den zwei Hauptgießkanälen entsprechend der Temperaturdifferenz ΔT
auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Es ist die in den
Hauptgießkanälen bereitgehaltene Harzmenge S angegeben mit der
Harzmenge als Einheit, die einer Einzeleinspritzung entspricht. Das
heißt, daß S=1 die Harzmenge für eine Einzeleinspritzung und S=2 die
Harzmenge für zwei Einzeleinspritzungen bedeutet. Das Harz ist
Polypropylen und die Temperaturreaktion der Hauptgießkanäle beträgt
47% je Zyklus für den Fall, daß S=1 gilt.
Es gibt zwei verschiedene Verfahren, die in den Hauptgießkanälen
bereitgehaltene Harzmenge zu änder. Ersten kann der Durchmesser der
Hauptgießkanäle (für den Fall, daß der Querschnitt kreisförmig ist),
und zweitens kann die Länge der Hauptgießkanäle verändert werden. In
Fig. 13 wird bei S1 die bereitgehaltene Harzmenge durch Festhalten
der Länge des Hauptgießkanals auf demselben Wert wie im Fall S=1 und
Ändern des Durchmessers des Hauptgießkanals geändert. Für S<1 wird
die bereitgehaltene Harzmenge durch Festhalten des Durchmessers des
Hauptgießkanals auf demselben Wert wie im Fall S=1 und Ändern der
Länge des Hauptgießkanals geändert. In Fig. 14 wird die
bereitgehaltene Harzmenge durch Festhalten des Durchmessers des
Hauptgießkanals auf demselben Wert wie im Fall S=1 und Ändern der
Länge des Hauptgießkanals geändert.
Aufgrund der Ausdehnungsschwankungen der Heißgießkanäle in einer
Gießform durch den Herstellungsprozeß unterscheidet sich die
Fließrate in den zwei Hauptgießkanälen, wenn Harz mit derselben
Temperatur bei gleichem Druck aus den Hauptgießkanälen gedrückt
wird. Entsprechend ist es notwendig, daß die Harztemperaturen in den
zwei Hauptgießkanälen verschiedene Werte annehmen, um die Fließrate
anzugleichen.
Die Fig. 13 und 14 stellen den Grad dar, in dem die Fließrate
variiert, wenn die zwei Hauptgießkanäle Temperaturdifferenzen
verschiedener Größe aufweisen. Hier wird das Vorhandensein der
Subgießkanäle nicht in Betracht gezogen.
Bei den Graphen von Fig. 13 und 14 gilt, daß die Güte der
Fließverteilung um so besser ist, je größer die Neigung der Kurve
ist. Beispielsweise wird für den Fall, daß eine eingestellte
Temperaturdifferenz von 10°C zwischen zwei Hauptgießkanälen
auftritt, die Fließrate gleich 1,06, wenn die bereitgehaltene
Harzmenge einer Einzeleinspritzung (S=1) entspricht, wohingegen das
Verhältnis der Fließraten gleich 1,03 ist, wenn die bereitgehaltene
Harzmenge einer halben Einzeleinspritzung (S=0,5) entspricht. Das
bedeutet, daß sich selbst bei derselben eingestellten
Temperaturdifferenz eine hohe Güte der Fließverteilung von selbst
einstellt, wenn die in den Hauptgießkanälen bereitgehaltene
Harzmenge groß ist. Umgekehrt ausgedrückt, muß für den Fall, daß die
Hauptgießkanäle nur die Harzmenge entsprechend einer halben
Einzeleinspritzung (S=0,5) bereithalten und ein Fließratenverhältnis
von 1,06 erforderlich ist, eine Temperaturdifferenz von 21°C
eingestellt werden, um eine gleichmäßige Harzverteilung zu erzielen.
Der Temperaturunterschied von 10°C reicht jedoch aus, wenn die
Hauptgießkanäle eine Harzmenge bereithalten, die 1,0
Einzeleinspritzungen entspricht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird ein Fall betrachtet, bei dem die
bereitgehaltene Harzmenge durch Änderung des Durchmessers der
Hauptgießkanäle variiert wird. Die Verweilzeit des Harzes in den
Hauptgießkanälen ist proportional zum Quadrat des
Hauptgießkanaldurchmessers. Andererseits ist die Temperaturreaktion
umgekehrt proportional zum Quadrat des Hauptgießkanaldurchmessers.
Selbst wenn die bereitgehaltene Harzmenge durch Änderung des
Hauptgießkanaldurchmessers variiert wird, ergibt sich entsprechend
für die ausgeübte Temperatursteuerung keine Änderung der
Temperaturreaktion des Harzes, das sich in den Hauptgießkanälen
befindet. Die Tatsache, daß die Temperaturreaktion des Harzes, das
sich in den Hauptgießkanälen befindet, unabhängig von der Änderung
des Hauptgießkanaldurchmessers konstant bleibt, bedeutet, daß die
Temperatur des Harzes, das aus den Hauptgießkanälen fließt, nämlich
die Temperatur des Harzes, das in die Hohlräume fließt, ebenfalls
konstant bleibt (d. h. der Einfluß von Scherheizung o.ä. in den
Hauptgießkanälen ist vernachlässigbar). Das bedeutet, daß die
eingestellte Temperaturdifferenz der Heizeinrichtungen in den
Hauptgießkanälen und die Temperaturdifferenz des Harzes, das in die
Hohlräume fließt, im wesentlichen proportional zueinander sind.
Andererseits ist die Güte der Fließverteilung um so höher, je größer
die in den Hauptgießkanälen bereitgehaltene Harzmenge ist, wie oben
ausgeführt wurde. Beispielsweise weist die Kurve mit S=2 eine
größere Steigung als die Kurve mit S=1 auf, und die Kurve mit S=5
besitzt eine größere Steigung als die Kurve mit S=2. Der Grund dafür
lautet folgendermaßen: Die Güte der Fließverteilung sinkt ab, wenn
Harz, das keiner Temperatursteuerung für die Fließverteilung
unterworfen ist, von der Gießmaschine eingeführt wird und in die
Hauptgießkanäle fließt. Je größer die in den Hauptgießkanälen
bereitgehaltene Harzmenge ist, desto besser kann die Auswirkung
unterdrückt werden, die die Güte der Fließverteilung stört.
Im Hinblick auf das vorangehende ist ersichtlich, daß der Fluß bei
kleiner Temperaturdifferenz des in die Hohlräume fließenden Harzes
um so effektiver verteilt werden kann, je größer die Harzmenge ist,
die in den Hauptgießkanälen bereitgehalten wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 14 wird ein Fall betrachtet, bei dem die
bereitgehaltene Harzmenge durch eine Änderung der
Hauptgießkanallänge variiert wird. Ein Vergleich der Fig. 13 und 14
zeigt, daß für dieselbe bereitgehaltene Harzmenge der Anstieg der
Kurve in Fig. 14 größer als in Fig. 13 ist. Das bedeutet, daß eine
größere Änderung der Fließrate mit einer geringeren
Temperaturdifferenz möglich ist, die für die Heizeinrichtungen
eingestellt ist.
Wenn die Länge des Hauptgießkanals vergrößert wird, während man den
Hauptgießkanaldurchmesser konstant hält, wird die Temperaturreaktion
des Harzes verbessert, weil die Verweilzeit des Harzes in den
Hauptgießkanälen verlängert wird. Beim Graphen von Fig. 14 wird die
Steigung der Kurve vergrößert, weil der oben angeführte Effekt der
Unterdrückung der Aktion, die die Güte der Fließverteilung durch den
Einfluß des Harzes in die Hauptgießkanäle stört, durch den Effekt
ergänzt wird, daß die Verweilzeit verlängert und die
Temperaturreaktion des Harzes verbessert wird, je größer die
bereitgehaltene Harzmenge ist. Es ist ersichtlich, daß die
Vergrößerung der bereitgehaltenen Harzmenge durch eine Verlängerung
der Hauptgießkanäle effektiver ist, um eine gleichmäßige Füllung mit
kleinerer eingestellter Temperaturdifferenz für die
Heizeinrichtungen zu erreichen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 die Forderung (B) mit
Hilfe von berechneten Ergebnissen quantitativ diskutiert.
Es wird ein Zustand angenommen, bei dem die Subgießkanäle mit
jeweils einem der Hauptgießkanäle verbunden sind. Fig. 15 ist ein
Graph, bei dem das Verhältnis des Druckverlustes ΔPSUB in den
Subgießkanälen zum Druckverlust ΔPMAIN in den Hauptgießkanälen
entlang der horizontalen Achse, und das Fließratenverhältnis, das
die Güte der Fließverteilung angibt, entlang der vertikalen Achse
aufgetragen ist.
Das Fließratenverhältnis entlang der vertikalen Achse ist das
Fließratenverhältnis zwischen zwei Hauptgießkanälen, in denen
jeweils die Harzmenge für eine Einzeleinspritzung gespeichert werden
kann. Der Harztyp sei Polypropylen. Ferner wird angenommen, daß die
eingestellte Temperatur Tm2 eines Hauptgießkanals 270°C und die
eingestellte Temperatur Tm1 des anderen Hauptgießkanals 260°C ist
(um eine Temperaturdifferenz von 10°C zu erzielen), und daß die
Temperaturreaktion 47% beträgt. Hier ist ΔT=Tm1-Tm2=-10°C, was
demjenigen Quadranten in Fig. 13 entspricht, in dem Q1/Q2 kleiner als
1 ist (also dem dritten Quadranten). Der Einfluß von Scherheizung
aufgrund der Viskosität des Harzes wird bei diesen Berechnungen
nicht in Betracht gezogen. Ferner wird das Druckverlustverhältnis
ΔPSUB/ΔPMAIN auf der Basis eines Druckverlustverhältnisses
berechnet, das man erhält, in dem man annimmt, daß die Subgießkanal-
Harztemperatur und die Hauptgießkanal-Harztemperatur gleich sind,
und daß das Harz eine isothermische Flüssigkeit ist, die keine
Scherheizungseffekte zeigt. Der Druckverlust
(Druckverlustverhältnis) kann auf der Grundlage der rheologischen
Eigenschaften des Harzes nach Exponentialgesetzen berechnet werden.
Darüber hinaus sind Unterschiede in den unten beschriebenen Effekten
sehr gering, und zwar unabhängig davon, ob das Harz als
isothermische Flüssigkeit oder nicht-isothermische Flüssigkeit
angenommen wird.
Bei dem in Fig. 15 gezeigten Graphen besteht die Tendenz, daß das
Fließratenverhältnis mit einem Anstieg des Druckverlustverhältnisses,
ΔPSUB/ΔPMAIN abfällt (für den Fall, daß ΔT<0 gilt, steigt das
Fließratenverhältnis an).
Der Grund dafür lautet folgendermaßen: Weil in den Hauptgießkanälen
Harz für eine Einzeleinspritzung bereitgehalten wird, fließt nur das
Harz, dessen Fluidität zur Fließverteilung eingestellt wurde, durch
die Subgießkanäle. Dadurch wird ein Subgießkanaldruckverlust ΔPSUB
erzeugt. Je größer das Druckverlustverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN wird,
d. h. je dominierender der Subgießkanaldruckverlust ΔPSUB wird, desto
mehr nimmt der Effekt ab, daß die Güte der Fließverteilung vom Harz 31383 00070 552 001000280000000200012000285913127200040 0002004234119 00004 31264
vermindert wird, das keiner Temperatursteuerung zur Fließverteilung
unterworfen wurde und von der Gießmaschine oder von Heißgießkanälen,
deren Temperaturen gemeinsam gesteuert werden, zum
Einspritzzeitpunkt in die Hauptgießkanäle einströmt.
Wenn das Druckverlustverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN ausreichend groß
gemacht wird, gibt es nahezu keinen Einfluß, der zu einer
Verschlechterung der Fließverteilung durch das Einströmen von Harz
in die Hauptgießkanäle, das keiner Temperatursteuerung zum Zweck der
Fließverteilung unterworfen ist, führt, und das
Fließverteilungsverhältnis konvergiert auf einen Wert.
In Fig. 15 ist eine einzelne Kurve unabhängig vom Absolutwert des
Druckverlustes in den Hauptgießkanälen und Subgießkanälen
dargestellt. Folglich dient sie als Designwert, wenn das
erforderliche Druckverlustverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN bestimmt wird, um
Störeffekte auf die Fließverteilung in den Hauptgießkanälen zu
unterdrücken und die Fließverteilung effektiv einzustellen.
Entsprechend wird nun der Bereich der Druckverlustverhältnisse zur
effektiven Einstellung der Fließverteilung im Detail betrachtet.
Aus Fig. 15 ist ersichtlich, daß das Druckverlustverhältnis
ΔPSUB/ΔPMAIN auf einen großen Wert eingestellt werden sollte, um die
Temperaturdifferenz des in die Hohlräume fließenden Harzes zu
vermindern und eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen.
Andererseits ist das Druckverlustverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN durch die
Möglichkeiten der Spritzgußmaschine beschränkt.
Das geschmolzene Harz von der Düse der Spritzgußmaschine wird über
die Haupt- und die Subgießkanäle in die Hohlräume eingeführt. ΔPNOZ
soll den Druckverlust in der Düse, ΔP TCAV den Druckverlust in den
Hohlräumen und ΔPMAX den maximalen Einspritzdruck, der die
Einspritzmöglichkeiten der Spritzgußmaschine angibt, darstellen. In
einer Spritzgußmaschine wird allgemein ein erlaubter Druckverlust
ΔPREAL, der geringer als der maximale Einspritzdruck ΔPMAX ist, als
Grenzwert benutzt. Wie später ausgeführt wird, wird ΔPREAL auf
ΔPREAL=ΔPMAX * 0,9 oder niedriger eingestellt.
Entsprechend gilt die folgende Gleichung:
ΔPREAL=ΔPNOZ+ΔPMAIN+ΔpSUB+ΔpCAV Gl. 2
Die folgende Gleichung erhält man entsprechend Gl. 2:
ΔPSUB/ΔPMAIN=[(ΔPREAL+ΔPNOZ+ΔpCAV)/ΔPMAIN]-1 Gl. 3
Das Druckverluftverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN muß festgelegt werden, daß
es in einen Bereich fällt, der die Möglichkeit der
Spritzmaschine nicht übersteigt. Allgemein liegt die Grenze von
ΔPMAIN+ΔPSUB erfahrungsgemäß bei etwa 1500 kgf/cm², wenn der
Düsendruckverlust ΔPNOZ und der Hohlraumdruckverlust ΔPCAV
betrachtet werden. (Für den Fall, daß ΔPMAX=2300 kgf/cm² ist, liegen
die maximalen Möglichkeiten der auf dem Markt befindlichen
Spritzgußmaschinen in diesem Bereich.) Wenn ΔPMAIN vermindert wird,
ist es entsprechend möglich, ΔPSUB/ΔPMAIN auf einen ausreichend
großen Wert einzustellen.
Für den Fall jedoch, daß ΔPMAIN groß ist (ein Fall, bei dem die
Harzmenge in einem Gießprodukt groß ist oder wenn die Fluidität des
benutzten Harzes schlecht ist), ist es nicht notwendigerweise
richtig, daß ein ausreichend groß eingestelltes ΔPSUB/ΔPMAIN die
negativen Effekte auf die Fließverteilung in den Hauptgießkanälen
besser unterdrücken kann.
Beispielsweise ist für den Fall, daß ein ziemlich großer
Hauptgießkanaldruckverlust (600-800 kgf/cm2) entsprechend der
Erfahrung eingestellt wird, der Maximalwert, den ΔPSUB/ΔPMAIN
annehmen kann, etwa gleich 0,9-1,5.
Obwohl der Effekt der Verbesserung der Fließverteilung durch die
Einstellung eines großen ΔPSUB/ΔPMAIN (den Differenzwert im Graphen
der Fig. 15) in einem Bereich deutlich ist, wo ΔPSUB/ΔPMAIN klein
ist, wird der Effekt andererseits in einem Bereich kleiner, wo
ΔPSUB/ΔPMAIN groß ist.
In Fig. 15 soll Y∞ die Fließrate bei ΔPSUB/ΔPMAIN=∞, Y0 die
Fließrate bei ΔPSUB/ΔPMAIN=0 und Y die Fließrate, wenn ΔPSUB/ΔPMAIN
einen anderen Wert aufweist, sein. Wenn die Güte der Verbesserung
der Fließverteilung dargestellt ist durch
ψ=[(Y-Y₀)/(Y∞-Y₀)]*100 Gl. 4
ergibt sich
ψ=51% wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=1
ψ=68% wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=2
ψ=76% wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=3
ψ=68% wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=2
ψ=76% wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=3
Genauer ausgedrückt wird bei ΔPSUB/ΔPMAIN=1 die Hälfte des Effekts
zur Verbesserung der Fließverteilung durch Einstellen eines großen
Wertes für ΔPSUB/ΔPMAIN erzielt. Es ist ersichtlich, daß Ψ einen
Wert annimmt, der in der Nähe von 50% liegt, wenn ΔPSUB/ΔPMAIN=1
gilt, selbst wenn eine Berechnung der Änderung der
Temperaturdifferenz ausgeführt wird.
Auf der Grundlage der obigen Ausführungen ist es wünschenswert, daß
das Druckverlustverhältnis ΔPSUB/ΔPMAIN so groß wie möglich
eingestellt wird. Im Hinblick auf die Tatsache, daß es Fälle gibt,
bei denen ein ausreichend großes ΔPSUB/ΔPMAIN wegen Beschränkungen
durch die Möglichkeiten der Spritzgußmaschine nicht eingestellt
werden kann, sollte das Design so gewählt werden, daß wenigstens
ΔPSUBΔPMAIN gilt. Das ist die Bedeutung der oben ausgeführten
Forderung (B).
Wie oben ausgeführt wurde, kann damit in einer Gießform, die eine
Mehrzahl von Hauptgießkanälen und Subgießkanäle für jeweilige
Hauptgießkanäle aufweist, wobei die Hauptgießkanäle unabhängig
steuerbare Heizeinrichtungen aufweisen, eine effektive
Fließverteilung durch eine Temperatursteuerung in den
Hauptgießkanälen realisiert werden, wenn die Formen der
Hauptgießkanäle und Subgießkanäle so festgelegt werden, daß die oben
aufgeführten Forderungen (A) und (B) mit den Beschränkungen erfüllt
werden, die die Einspritzmöglichkeiten der benutzten
Spritzgußmaschine verursachen.
Durch Erfüllen der Forderungen (A) und (B) kann die
Temperaturdifferenz des in die Mehrzahl von Hohlräumen eingeführten
Harzes so klein wie möglich gemacht werden, wodurch es möglich wird,
eine gleichmäßige Füllung der Hohlräume zu erzielen und Gießprodukte
mit einheitlicher Gestalt zu erhalten.
Ferner wird durch Erfüllen der Forderung (B) der Druckverlust der
Subgießkanäle gleich oder größer als der Druckverlust in den
Hauptgießkanälen gemacht, wodurch man die folgenden Effekte erhält:
Erstens bedeutet wie oben ausgeführt die Tatsache, daß ein großer
Druckverlust eingestellt wird, daß die Subgießkanäle in hohem Umfang
eine Selbststeuerung bekommen. Damit ist das System in erheblichem
Maß widerstandsfähig gegenüber äußeren Störungen wie z. B.
Schwankungen der Temperatur. Die Selbststeuerung der Subgießkanäle
betrifft einen Effekt, der in einer Richtung wirkt, um Schwankungen
der Harztemperatur zu unterdrücken. Wenn beispielsweise die
Temperatur des Harzes fällt, steigt die Viskosität an, was einen
Anstieg der Scherheizung verursacht, der die Harztemperatur anhebt.
Damit ist die Aktion so, daß die Temperaturänderung des Harzes
verschwindet. Die Schwankung in der Harztemperatur an der
Auslaßseite (an den Einlässen) wird auf einen niedrigen Wert
gedrückt, selbst wenn eine Schwankung der Harztemperatur aufgrund
einer Schwankung der Temperatur der Heizeinrichtungen der
Hauptgießkanäle (die durch eine Schwankung der Versorgungsspannung
o.ä. verursacht werden kann) oder eine Schwankung der Temperatur des
in die Heißgießkanäle fließenden Harzes auftritt.
Zweitens wird durch die Bildung der Subgießkanäle, die den großen
Druckverlust aufweisen, in Strömungsrichtung hinter den
Hauptgießkanälen das Harz durch Scherheizung augenblicklich
aufgeheizt, bevor es in die Hohlräume fließt. Die Temperatur des in
die Hohlräume fließenden Harzes kann daher wesentlich erhöht werden,
ohne daß das Harz irgendeine Wärmeschädigung davonträgt. Damit
steigt die Harzfluidität an und der Druckverlust in den Hohlräumen
sinkt. Das ermöglicht ein Gießen bei niedrigem Druck. Aufgrund der
Möglichkeit des Niederdruckgießens kann die Größe (Klemmkraft) der
benutzten Gießform klein gemacht werden, und es wird möglich, die
Anzahl der auf einmal herstellbaren Gießprodukte zu vergrößern. Das
führt zu einer höheren Produktivität und geringeren Kosten.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Vielkammergießform nach der oben ausgeführten Struktur beschrieben.
Die Fig. 11 und 12 zeigen jeweils die Heißgießkanäle und Hohlräume,
zu denen diese Heißgießkanäle führen, in einer Vielkammergießform.
Abschnitte in den Fig. 11 und 12, die mit denen in Fig. 1 bis 6
identisch sind, werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die in Fig. 11 gezeigten Hauptgießkanäle 11-14 weisen einen großen
Durchmesser auf, während die in Fig. 12 dargestellten eine größere
Länge besitzen, um genug Harz aufzunehmen und die oben angeführte
Bedingung (A) zu erfüllen. Genauer gesagt sind die Hauptgießkanäle
11-14 in Fig. 12 zweimal umgebogen, um 1,5 Umläufe zu machen. Wie in
beiden Fig. 11 und 12 gezeigt ist, sind die Subgießkanäle relativ
schlank ausgeführt, um einen relativ großen Druckabfall zu erzeugen
und die Bedingung (B) zu erfüllen.
Um die in den Hauptgießkanälen bereitgehaltene Harzmenge zu
vergrößern, gibt es zwei Verfahren, nämlich den Gießkanaldurchmesser
oder die Gießkanallänge zu vergrößern, wie oben beschrieben worden
ist. Die Länge der Hauptgießkanäle ist durch die Größe der Gießform
und die Anordnung der Hohlräume beschränkt. Wenn andererseits der
Gießkanaldurchmesser vergrößert wird, sinkt der Druckverlust in den
Hauptgießkanälen ab. Das bedeutet, daß eine Vergrößerung des
Gießkanaldurchmessers wünschenswert ist. Das Verfahren der
Vergrößerung des Gießkanaldurchmessers ist besonders für kleine
Gießprodukte nützlich. Wenn der Gießkanaldurchmesser in einem Fall
zu groß gemacht wird, bei dem die Gießprodukte groß sind und daher
eine große Harzmenge erforderlich ist, bleibt etwas Harz in den
Gießkanälen zurück und eine defektverursachende Erscheinung, wie
z. B. Harzverbrennen, tritt auf. In solchen Fällen sollte die
Gießkanallänge vergrößert werden. Das Verfahren zur Erweiterung
der Gießkanallänge ist für große Gießprodukte nützlich.
In den Fig. 11 und 12 ist klar, daß die Hauptgießkanäle 11-14
jeweils eine (nicht dargestellte) Heizeinrichtung zur Einstellung
der Fließverteilung aufweisen, die unabhängig voneinander
steuerbar sind. Ferner weisen die Subgießkanäle 31-34 wie
erforderlich unabhängig steuerbare Heizeinrichtungen zur
Fließverteilung und Heizeinrichtungen zur Einstellung des Einlaß-
Finish auf.
Die Konfiguration der Gießform wird roh in Übereinstimmung mit dem
unten ausgeführten Prozeß festgelegt. Natürlich muß der Prozeß
nicht unbedingt in der unten beschriebenen Reihenfolge ausgeführt
werden, statt dessen kann eine Mehrzahl von Prozeßschritten oder
Operationen parallel ausgeführt werden, oder die Reihenfolge kann
wie erforderlich umgekehrt werden. Die verschiedenen Temperaturen
von Düse, Hauptgießkanal, Subgießkanal und Hohlraum sind in Fig.
16 zur Referenz gezeigt.
- a) Die Gießbedingungen einschließlich der Temperatur TCAV des in den Hohlraum fließenden Harzes werden auf der Basis der Leistungsfähigkeit der Gießmaschine, der Anzahl der auf einmal herzustellenden Produkte und den physikalischen, thermischen und rheologischen Eigenschaften des benutzten Harzes eingestellt.
- b) Die Temperatur TMAIN-IN des in den Hauptgießkanal fließenden Harzes wird so eingestellt, daß es in einem Temperaturbereich liegt, in dem keine Hitzeschädigung des Harzes auftritt.
- c) Die Form des Hauptgießkanals wird so festgelegt, daß sie die Forderung nach der bereitzuhaltenden Harzmenge (die für einen Gießvorgang notwendige Harzmenge) erfüllt (Forderung (A)).
- d) Der Temperaturanstieg ΔTMAIN aufgrund der Scherheizung im Hauptgießkanal wird auf der Basis der gewählten Form des Hauptgießkanals berechnet, und die Form des Subgießkanals wird so festgelegt, daß der Temperaturanstieg ΔTSUB aufgrund der Scherheizung im Subgießkanal gleich ΔTSUB=TCAV-TMAIN-IN-ΔTMAIN ist.
- e) Der Druckverlust ΔPMAIN im Hauptgießkanal und der Druckverlust ΔPSUB im Subgießkanal werden auf der Basis der gewählten Formen von Hauptgießkanal und Subgießkanal berechnet, und es wird verifiziert, daß das Verhältnis zwischen den zwei Druckverlusten gleich oder größer als 1 ist (Forderung (B)).
Der Prozeß a) bis e) wird unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 19
detaillierter beschrieben.
Zuerst wird die Gießmaschine ausgewählt. Das bestimmt den maximalen
Einspritzdruck ΔPMAX (z. B. 2270 kgf/cm2) und die maximale Klemmkraft
FMAX (z. B. 260 Tonnen) der Gießmaschine. Der Bereich der Formgröße
wird auf der Basis der Plattengröße der Gießmaschine und die Anzahl
N (z. B. N=4) der auf einmal zu gießenden Produkte wird durch die
Formgröße und die Größe der Gießprodukte bestimmt. Die Einstellung
der Gießmaschinengröße und der Anzahl der auf einmal zu gießenden
Produkte ist ein Problem, das die Produktivität unmittelbar
betrifft. Um die optimale Kombination zu finden, werden daher
mehrere Kombinationen eingestellt, und ein paar oder alle dieser
Kombinationen werden nach ihrer Eignung untersucht.
Der erlaubte Druckverlust (erlaubte Einspritzdruck) ΔPREAL und die
erlaubte Klemmkraft FREAL je Gießprodukt werden mit Hilfe der
folgenden Gleichungen auf der Basis des maximalen Einspritzdrucks
ΔPMAX und der maximalen Klemmkraft FMAX der Gießmaschine berechnet,
wobei eine Sicherheitsreserve einkalkuliert wird:
ΔPREAL ΔPMAX *0,9 Gl. 5
FREAL (FMAX/N) *0,8 Gl. 6
Die Koeffizienten 0,9 und 0,8 in den Gl. 5 und 6 sind Koeffizienten
(Kriterien), die die Sicherheit der Maschine und des Gießvorgangs in
Betracht ziehen.
Damit werden beispielsweise ein erlaubter Druckverlust von
ΔPREAL=2000 kgf/cm2 und eine erlaubte Klemmkraft (je Gießprodukt) von
FREAL=50 Tonnen eingestellt.
Die Art des benutzten Harzes wird ausgewählt unter Beachtung von
Fluidität (Viskosität oder Fließfähigkeit: je höher die Temperatur
ist, desto besser fließt das Harz), thermischer Eigenschaft
(thermischer Stabilität, die bei hohen Temperaturen abnimmt) und den
Harzeigenschaften (z. B. Härte), die für das Gießprodukt notwendig
sind. Beispielsweise wird Polypropylen als Harz verwendet.
Die Gießtemperatur (die Temperatur der inneren von einem Kühlmittel
gekühlten Oberfläche) TMOLD wird unter Bezugnahme auf tatsächlich
erfaßte Werte und Standardwerte auf der Grundlage des benutzten
Harzes eingestellt. Die Temperatur TCAV des in den Hohlraum
fließenden Harzes wird dann auf der Grundlage der Erfahrung
eingestellt.
Weil der Druckverlust ΔPCAV im Hohlraum auf der Basis der
Temperaturen TMOLD und TCAV bestimmt wird, wird die Einspritzdauer
tIN so festgelegt, daß der Druckverlust ΔPCAV im Hohlraum minimiert
wird. Wenn man versucht, die Einspritzdauer zu verkürzen, ist ein
höherer Druck erforderlich. Wenn die Einspritzdauer groß ist,
entwickelt das in den Hohlraum eingeführte Harz eine feste Schicht,
die sich ausbreitet und das Harz daran hindert, weiter einzuströmen.
Auch in diesem Fall ist ein hoher Druck notwendig. Für einen
gegebenen Druckverlust ΔPCAV im Hohlraum gibt es eine geeignete
(minimale) Einspritzdauer tIN. Diese wird häufig durch die Erfahrung
oder experimentelle Daten festgelegt.
Wenn der innere Druckverlust ΔPCAV des Hohlraums eingestellt ist,
wird die notwendige Klemmkraft F=ΔPCAV-AV*Sf (worin ΔPCAV-IN der
mittlere Harzdruck im Hohlraum und damit ein Wert ist, der ungefähr
1/2 von ΔPCAV beträgt, und Sf die Projektion des Gießprodukts auf
eine Fläche senkrecht zur Gießform-Öffnungs/Schließrichtung ist)
berechnet.
Es wird eine Prüfung ausgeführt, um zu erkennen, ob der innere
Druckverlust ΔPCAV des Hohlraums und die damit festgelegte
erforderliche Klemmkraft F kleiner als der erlaubte Druckverlust
ΔPREAL bzw. die erlaubte Klemmkraft FREAL sind, die in Schritt 142
ermittelt worden sind. D.H. es wird geprüft, ob die Beziehungen
ΔPCAV<ΔPREAL und F<FREAL erfüllt sind. Wenn diese Bedingungen
nicht erfüllt sind, wird die Temperatur TCAV des in den Hohlraum
einfließenden Harzes verändert, und die vorher erläuterte Berechnung
von tIN und F wird wiederholt.
Damit ergeben sich beispielsweise folgende Werte: Einspritzdauer
tIN=0,35 Sekunden; Temperatur tCAV=305°C (Temperatur des in den
Hohlraum einfließenden Harzes); Gießformtemperatur TMOLD=40°C;
interner Druckverlust des Hohlraums ΔPCAV=600 kgf/cm2 erforderliche
Klemmkraft F=49 Tonnen.
Zuerst wird die Form der Düse ausgewählt. Zu Beginn wird eine
Standardform gewählt.
Als nächstes wird die Zylindertemperatur (die Temperatur des vom
Zylinder einfließenden Harzes) TCY der Spritzgußmaschine
eingestellt. Um ein Gießen bei möglichst geringem Druck auszuführen
und ein Harzverbrennen (Schädigung des Harzes durch thermische
Zersetzung) zu verhindern, wird Bezug auf Werte, die den
tatsächlichen Eigenschaften entsprechen, und auf Standardwerte
genommen, um eine Temperatur einzustellen, die so hoch wie möglich
ist, ohne ein Harzverbrennen auszulösen.
Der Düsendruckverlust ΔPNOZ wird in Abhängigkeit von der gewählten
Düsenform und dem Temperaturanstieg ΔTNOZ aufgrund von Scherheizung
in der Düse berechnet.
ΔTNOZ=ΔPNOZ/(Cp*ζ)=a*ΔPNOZ Gl. 7
a=1/(Cp*ζ)
worin Cp die spezifische Wärmekapazität des Harzes und ζ die
Harzdichte darstellen.
Die Temperatur TMAIN-IN des in die Hauptgießkanäle einfließenden
Harzes wird auf der Grundlage der vorherigen Gleichung berechnet.
TMAIN-IN=TCY+ΔτNOZ Gl. 8
Es ist notwendig, daß die Temperatur TMAIN-IN des in die
Hauptgießkanäle einfließenden Harzes unter der Temperatur TCAV des
in die Hohlräume einfließenden Harzes ist und einen oberen Grenzwert
nicht überschreitet, damit kein Harzverbrennen auftritt. In einem
Fall, bei dem die Temperatur TMAIN-IN des in die Hauptgießkanäle
einfließenden Harzes den oberen Grenzwert überschreitet, wird die
niedrige Zylindertemperatur TCY anders eingestellt, und die oben
ausgeführte Berechnung wird wiederholt. Wenn die Temperatur TMAIN-IN
zu niedrig ist, ist ein höherer Einspritzdruck notwendig, und daher
ist es erforderlich, daß TMAIN-IN eine Temperatur ist, bei der die
Einspritzdruckgrenze (ΔPREAL=2000 kgf/cm2) der Gießmaschine nicht
überschritten wird.
Entsprechend werden z. B. die folgenden Werte eingestellt:
Zylindertemperatur TCY=270°C; Düsendruckverlust ΔPNOZ=300 kgf/cm2;
Temperaturanstieg ΔTNOZ=10°C (in der Düse aufgrund von
Scherheizung); Temperatur TMAIN-IN=280°C (des in die Hauptgießkanäle
fließenden Harzes).
Die Temperatur TCAV des in die Hohlräume fließenden Harzes (siehe
Fig. 16) wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:
TCAV=TCY+ΔTNOZ+ΔTMAIN+ΔTSUB=TMAIN-IN+ΔTMAIN+ΔTSUB Gl. 9
worin TCY die Temperatur des aus dem Zylinder einfließenden Harzes,
ΔTNOZ den Temperaturanstieg in der Düse durch Scherheizung, ΔTMAIN
den Temperaturanstieg in den Hauptgießkanälen durch Scherheizung,
ΔTSUB den Temperaturanstieg in den Subgießkanälen durch Scherheizung
und TMAIN-IN die Temperatur (TCY+ΔTNOZ) des in die Hauptgießkanäle
einfließenden Harzes angibt.
Die Temperatur TCAV des in die Hohlräume einfließenden Harzes wird
in Schritt 144 bestimmt (z. B. 305°C). Die Temperatur TMAIN-IN
(=TCY+ΔTNOZ) des in die Hauptgießkanäle einfließenden Harzes wird in
Schritt 150 eingestellt (z. B. 280°C). Was gesucht wird, ist also die
Summe (ΔTMAIN+ΔTSUB) des Temperaturanstiegs ΔTMAIN in den
Hauptgießkanälen durch Scherheizung und des Temperaturanstiegs ΔTSUB
in den Subgießkanälen durch Scherheizung. Aus Gl. 9 ist das gleich
TCAV-TMAIN-IN (z. B. 25° C).
Die Formen der Haupt- und Subgießkanäle (Länge und Durchmesser)
werden wie im folgenden ausgeführt festgelegt, wobei die oben
angeführten Bedingungen und die Forderungen (A) und (B) in Betracht
gezogen werden:
Die Hauptgießkanallänge LMAIN und der Hauptgießkanaldurchmesser
DMAIN werden so festgelegt, daß sie die Forderung erfüllen, daß die
in den Hauptgießkanälen bereitgehaltene Harzmenge in Übereinstimmung
mit Forderung (A) gleich einer oder mehreren Harzeinspritzungen ist.
Weil die Struktur der Form die Hauptgießkanallänge LMAIN beschränkt,
kann die Form des Hauptgießkanals genauer gesagt z. B. so sein, daß
sie zweimal umkehrt und auf diese Weise 1,5 Umläufe macht, wie in
Fig. 12 dargestellt ist, wenn die Harzmenge in den Gießprodukten
groß ist. Nachdem die Hauptgießkanallänge LMAIN festgelegt worden
ist, wird der Hauptgießkanaldurchmesser DMAIN so festgelegt, daß die
in den Hauptgießkanälen bereitgehaltene Harzmenge gleich einer oder
mehr Harzeinspritzungen (und bevorzugterweise gleich einem
ganzzahligen Vielfachen von Harzeinspritzungen) ist. Allgemein
werden die Hauptgießkanallänge und der Hauptgießkanaldurchmesser
gleichzeitig festgelegt.
Wenn die Form der Hauptgießkanäle festgelegt worden ist, wird der
Druckverlust ΔPMAIN in den Hauptgießkanälen berechnet, und so
beträgt der Temperaturanstieg in den Hauptgießkanälen durch
Scherheizung ΔTMAIN=a*ΔPMAIN (worin a der oben angeführte
Koeffizient ist).
Subgießkanallänge LSUB und -durchmesser DSUB werden so festgelegt,
daß der Temperaturanstieg ΔTSUB in den Subgießkanälen durch
Scherheizung Gl. 9 erfüllt, d. h. in einer Weise, daß die Gleichung
ΔTSUB=TCAV-TMAIN-IN-ΔTMAIN gilt. Weil die Gießformstruktur
(Gießformdicke) der Subgießkanallänge LSUB eine Beschränkung
auferlegt, wird letztere genauer gesagt in Übereinstimmung mit der
Gießformstruktur festgelegt. Ein vorläufiger Subgießkanaldurchmesser
DSUB wird entsprechend eingestellt. Der Druckverlust ΔPSUB in den
Subgießkanälen wird aus dem Subgießkanaldurchmesser DSUB, der
bereits festgelegten Subgießkanallänge LSUB, der Temperatur TMAIN-OUT
(=TMAIN-IN+ΔTMAIN) des aus den Hauptgießkanälen fließenden
Harzes etc. berechnet. Der Temperaturanstieg ΔTSUB=a*ΔPSUB (worin a
der oben angeführte Koeffizient ist) in den Subgießkanälen durch
Scherheizung wird berechnet, und es wird ermittelt, ob dieser Wert
Gl. 9 erfüllt. Wenn er Gl. 9 erfüllt, wird der vorläufige
Subgießkanalparameter formal angenommen. Wenn ΔTSUB Gl. 9 nicht
erfüllt, wird der Subgießkanaldurchmesser DSUB erneut eingestellt,
und die oben angeführt Berechnung wird wiederholt. Damit wird
möglicherweise ein Subgießkanaldurchmesser DSUB festgelegt, der den
gewünschten Temperaturanstieg ΔTSUB durch Scherheizung liefert.
Weil wie oben beschrieben die Formen der Haupt- und Subgießkanäle
eingestellt und der Druckverlust ΔPMAIN der Hauptgießkanäle und der
Druckverlust ΔPSUB der Subgießkanäle berechnet worden sind, erfolgt
eine Prüfung, um zu ermitteln, ob das Verhältnis des Druckverlusts
ΔPSUB zum Druckverlust ΔPMAIN und der gesamte Druckverlust in die
folgenden Grenzen fallen:
ΔPSUB/ΔPMAIN 1 Gl. 1
ΔPCAV+ΔPNOZ+ΔPMAIN+ΔPSUB<ΔPREAL Gl. 10 (Gl. 2 oder Gl. 3)
Wenn Gl. 1 nicht erfüllt ist, wird der Hauptgießkanaldurchmesser
DMAIN angehoben, um ΔPMAIN zu senken, die Zylindertemperatur TCY
wird erneut auf einen niedrigeren Wert gesetzt und die
Subgießkanalform wird neu gewählt, oder die Düsenform wird erneut
gewählt und die Subgießkanalform neu eingestellt.
Wenn Gl. 10 nicht erfüllt ist, werden Maßnahmen vorgenommen wie z. B.
Einstellen der Zylindertemperatur TCY auf einen höheren Wert,
erneutes Einstellen der Düsenform oder Schaffen eines Hohlraums
mit einer Mehrzahl von Einlässen, um die Fließrate zu reduzieren.
Bei dieser Ausführungsform betragen die Werte genauer gesagt
ΔPMAIN=200 kgf/cm2 und ΔPSUB=550 kgf/cm2. Der Gesamtdruckverlust ΣΔP
wird gleich ΔPNOZ+ΔPMAIN+ΔPSUB+ΔPCAV=300+200+550+600=1650 kgf/cm2.
Das liegt innerhalb der Grenzen (ΔPREAL=2000 kgf/cm2) für die
Gießmaschine.
Schließlich werden die Heizeinrichtungen eingestellt, die in den
Heißgießkanälen gebildet sind. Insbesondere wird die Kapazität der
Heizeinrichtungen auf einen geeigneten Wert eingestellt. Genauer
gesagt ist es bevorzugt, daß die Kapazität der Heizeinrichtungen
möglichst groß gemacht wird, um die Temperaturreaktion des heißen
Gießkanalblocks zu vergrößern. Wenn die Kapazität der
Heizeinrichtungen zu groß ist, werden die Heizeinrichtungen jedoch
nicht effektiv genutzt und elektrische Leistung für die
Heizeinrichtungen wird vergeudet. Aus diesem Grund sollte die
Kapazität der Heizeinrichtungen nur groß genug sein, um die
gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Hinsichtlich der
Temperaturreaktion des heißen Gießkanalblocks wird die Kapazität
beispielsweise so eingestellt, daß sich die Temperatur beim
Einschalten innerhalb von 10 min von 30°C auf 280°C und bei einer
Änderung der eingestellten Temperatur in 1 min von 250°C auf 280°C
ändert. Wenn die Kapazität der Heizeinrichtungen unangepaßt ist,
treten folgende Schwierigkeiten auf und sollten daher in Betracht
gezogen werden: Wenn die Kapazität der Heizeinrichtungen zu klein
ist, ist eine lange Zeitspanne notwendig, um die Temperatur auf
einen gewünschten Wert anzuheben, oder die gewünschte Temperatur
wird gar nicht erreicht, weil die Wärmekapazität der heißen
Gießkanäle und die Wärmeleitung vom heißen Gießkanalblock zur
Gießform zu groß ist. Wenn die Kapazität der Heizeinrichtungen zu
groß ist, ist es schwierig, den heißen Gießkanalblock durch eine
Ein/Aus-Steuerung der Heizeinrichtungen auf eine konstante
Temperatur zu halten, und es tritt eine Temperaturschwankung des
heißen Gießkanalblocks auf.
In der oben angeführten Beschreibung sind die Einlässe, die zwischen
den Subgießkanälen und den Hohlräumen gebildet sind, nicht
beschrieben worden. Die Einlässe werden im Hinblick auf das Aussehen
des Produkts und eine einfache Reparatur bei Verstopfen mit einem
Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm gebildet, der in diesem
Bereich üblich ist. Obwohl durch den Druckverlust auch in den
Einlässen ein Scherheizungseffekt auftritt, können die Einlässe als
Teil der Subgießkanäle angesehen werden, und daher reicht es aus,
wenn die Scherheizung bei der Auswahl der Subgießkanalform in
Betracht gezogen wird.
Claims (22)
1. Vielkammergießvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), die
sich ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen Kanal (10)
verzweigen,
eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt,
eine unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb) zur Einstellung der Fließverteilung, die in jeweils einem der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) gebildet ist, und
eine unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) zur Einlaß-Finish-Einstellung, die in jeweils einem der zweiten Gießkanäle (31, 32, 33, 34) gebildet ist.
eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt,
eine unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb) zur Einstellung der Fließverteilung, die in jeweils einem der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) gebildet ist, und
eine unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) zur Einlaß-Finish-Einstellung, die in jeweils einem der zweiten Gießkanäle (31, 32, 33, 34) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24) eine Harzmenge enthält, die
für mindestens einen Gießvorgang ausreicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsfläche des zweiten Gießkanals (31-34) geringer als
die Querschnittsfläche des ersten Gießkanals (11-14; 20A, 20B, 21-
24) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß im jeweiligen der zweiten Gießkanäle eine
weitere unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hs1a-Hs4a)
zur Einstellung der Fließverteilung gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24)
eine Harzmenge enthält, die für mindestens einen Gießvorgang
ausreicht, und
der Druckverlust im zweiten Gießkanal (31-34) gleich oder größer als
der Druckverlust im ersten Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24) ist.
6. Vielkammergießvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), die
sich ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen Kanal (10)
verzweigen, und
eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt,
wobei der erste Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24) eine Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Harzmenge für mindestens einen Gießvorgang aufzunehmen, und
die Formen der ersten und zweiten Gießkanäle so gewählt sind, daß der Druckverlust in den zweiten Gießkanälen (31-34) gleich oder größer als der Druckverlust in den ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24) ist.
eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt,
wobei der erste Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24) eine Kapazität aufweist, die ausreicht, eine Harzmenge für mindestens einen Gießvorgang aufzunehmen, und
die Formen der ersten und zweiten Gießkanäle so gewählt sind, daß der Druckverlust in den zweiten Gießkanälen (31-34) gleich oder größer als der Druckverlust in den ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Gießkanal (11-14; 20A, 20B, 21-24) eine Harzmenge enthält, die
für eine ganzzahlige Anzahl von Gießvorgängen ausreicht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten Gießkanäle jeweils eine unabhängig steuerbare
Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb) zur Einstellung
der Fließverteilung aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweiten Gießkanäle (31-34) jeweils eine
unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b)
zur Einlaß-Finish-Einstellung aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckverlust im ersten Gießkanal (11-14;
20A, 20B, 21-24), und der Druckverlust im zweiten Gießkanal (31-34)
so festgelegt sind, daß die Summe des Druckverlustes in der
Gießform, die den Druckverlust im ersten Gießkanal (11-14; 20A, 20B,
21-24) und den Druckverlust im zweiten Gießkanal (31-34) umfaßt, und
des Druckverlustes in der Gießmaschinendüse geringer als ein maximal
erlaubter Einspritzdruck der benutzten Spritzgußmaschine ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24)
so gebildet sind, daß sie eine Kapazität aufweisen, die ausreicht,
eine Harzmenge für mindestens einen Gießvorgang aufzunehmen, indem
der Durchmesser oder die Länge der ersten Gießkanäle (11-14; 20A,
20B, 21-24) entsprechend eingestellt wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24)
zweimal umgebogen sind, um 1,5 Umläufe auszuführen.
13. Verteilerblock, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), die sich
ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen Kanal (10) verzweigen, und
unabhängig steuerbare Temperatureinstelleinrichtungen (Hm1-Hm4, Hna,
Hnb) zur Einstellung der Fließverteilung, die für jeweils einen der
Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) gebildet ist.
14. Temperatursteuerverfahren für eine Vielkammergießform mit einer
Mehrzahl von ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), die sich
ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen Kanal (10) verzweigen und
einer Mehrzahl von Hohlräumen entsprechen, und
einer Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils
zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der
ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende
als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt, gekennzeichnet
durch die Schritte:
Steuern der Temperatur der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) durch die erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb), die unabhängig steuerbar und für jeweils einen der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) gebildet sind, in einer Weise, daß die Harzmenge, mit der die Hohlräume gefüllt werden, im wesentlichen einheitlich ist, und
Steuern der Temperatur der zweiten Gießkanäle (31-34) durch die zweite Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b), die unabhängig steuerbar und für jeweils einen der zweiten Gießkanäle (31-34) gebildet sind, in einer Weise, daß das Einlaß-Finish verbessert wird.
Steuern der Temperatur der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) durch die erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb), die unabhängig steuerbar und für jeweils einen der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) gebildet sind, in einer Weise, daß die Harzmenge, mit der die Hohlräume gefüllt werden, im wesentlichen einheitlich ist, und
Steuern der Temperatur der zweiten Gießkanäle (31-34) durch die zweite Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b), die unabhängig steuerbar und für jeweils einen der zweiten Gießkanäle (31-34) gebildet sind, in einer Weise, daß das Einlaß-Finish verbessert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Schritt
der Steuerung der Temperatur der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B,
21-24) durch die erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4; Hs1b-Hs4b)
in einer Weise, daß die in den Hohlräumen geschaffenen
Gießprodukte im wesentlichen dasselbe Gewicht oder dieselbe
Ausdehnung oder beides aufweisen.
16. Gießsteuerverfahren mit einer Vielkammergießform, die eine
Mehrzahl von ersten Gießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), die sich
ausgehend von einem einzelnen gemeinsamen Kanal (10) verzweigen und
einer Mehrzahl von Hohlräumen entsprechen, und
eine Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34) mit jeweils
zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines entsprechenden der
ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt und das zweite Ende
als Einlaß dient, der einem Hohlraum gegenüberliegt, aufweist, wobei
die ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) jeweils eine
unabhängig steuerbare erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4,
Hna, Hnb) und die zweiten Gießkanäle (31-34) jeweils eine unabhängig
steuerbare zweite Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b)
aufweisen, gekennzeichnet durch die Schritte:
Steuern der Temperatur der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) durch die erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb), in einer Weise, daß die in die Hohlräume eingespritzte Harzmenge im wesentlichen einheitlich ist, und
Ausführen eines Spritzgießens, während die Temperatur der zweiten Gießkanäle (31-34) durch die zweite Temperatureinstelleinrichtungen (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) in einer Weise gesteuert wird, daß Einlaß- Finish-defekte verhindert werden.
Steuern der Temperatur der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) durch die erste Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb), in einer Weise, daß die in die Hohlräume eingespritzte Harzmenge im wesentlichen einheitlich ist, und
Ausführen eines Spritzgießens, während die Temperatur der zweiten Gießkanäle (31-34) durch die zweite Temperatureinstelleinrichtungen (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) in einer Weise gesteuert wird, daß Einlaß- Finish-defekte verhindert werden.
17. Verfahren zum Ausgleichen der Harzmengen, die in eine Mehrzahl
von Hohlräumen einer Vielkammergießform eingespritzt werden, die
einen Verteilerblock mit einer Mehrzahl von Gießkanälen (11-14; 20A,
20B, 21-24), die von einem gemeinsamen Kanal (10) aus verzweigen,
der Mehrzahl von Hohlräumen entsprechen und jeweils eine Harzmenge
bereithalten können, die für mindestens einen Gießvorgang ausreicht,
und eine unabhängig steuerbaren Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-
Hm4, Hna, Hnb) für jeweils einen der Gießkanäle (11-14; 20A, 20B,
21-24) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ausführen eines Gießens mit der Gießform,
Anheben der Temperatur eines Gießkanals, der einem Hohlraum entspricht, der ein Gießprodukt mit relativ geringer Harzmenge erzeugt, durch die für den Gießkanal gebildete Temperatureinstelleinrichtung, und
Anheben der Temperatur eines Gießkanals, der einem Hohlraum entspricht, der ein Gießprodukt mit relativ großer Harzmenge erzeugt, durch die für den Gießkanal gebildete Temperatureinstelleinrichtung.
Ausführen eines Gießens mit der Gießform,
Anheben der Temperatur eines Gießkanals, der einem Hohlraum entspricht, der ein Gießprodukt mit relativ geringer Harzmenge erzeugt, durch die für den Gießkanal gebildete Temperatureinstelleinrichtung, und
Anheben der Temperatur eines Gießkanals, der einem Hohlraum entspricht, der ein Gießprodukt mit relativ großer Harzmenge erzeugt, durch die für den Gießkanal gebildete Temperatureinstelleinrichtung.
18. Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur einer
Vielkammergießform, gekennzeichnet durch
eine Vielkammergießform mit einer Mehrzahl von ersten Gießkanälen
(11-14; 20A, 20B, 21-24), die sich ausgehend von einem einzelnen
gemeinsamen Kanal (10) verzweigen und einer Mehrzahl von Hohlräumen
entsprechen, einer Mehrzahl von zweiten Gießkanälen (31, 32, 33, 34)
mit jeweils zwei Enden, wobei ein erstes Ende zum Ende eines
entsprechenden der ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24) führt
und das zweite Ende als Einlaß dient, der einem Hohlraum
gegenüberliegt, wobei die ersten Gießkanäle (11-14; 20A, 20B, 21-24)
jeweils eine unabhängig steuerbare erste
Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb) und die zweiten
Gießkanäle (31-34) jeweils eine unabhängig steuerbare zweite
Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) aufweisen,
eine Meßeinrichtung (53) zum Messen der Harzmenge, mit der der
jeweilige Hohlraum gefüllt worden ist,
eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der ersten
Temperatureinstelleinrichtung (Hm1-Hm4, Hna, Hnb) in einer Weise,
daß die von der Meßeinrichtung (53) gemessene eingefüllte Harzmenge
unter der Mehrzahl von Hohlräumen im wesentlichen gleich ist,
eine Erfassungseinrichtung (52) zur Erfassung des Einlaß-Finish, und
eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der zweiten
Temperatureinstelleinrichtung (Hs1-Hs4; Hs1b-Hs4b) in einer Weise,
daß von der Erfassungseinrichtung (52) kein Einlaß-Finish-Defekt
erfaßt wird.
19. Verfahren zur Herstellung einer Gießform zum Spritzgießen mit
Hauptgießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24), Subgießkanälen (31-34),
die zu den Hauptgießkanälen (11-14; 20A, 20B, 21-24) führen, und
Hohlräumen, die zu Einlässen an spitzen Enden der jeweiligen
Subgießkanäle (31-34) führen, gekennzeichnet durch die Schritte:
Einstellen der Gießbedingungen einschließlich der Temperatur TCAV des Harzes, das in die Hohlräume einfließt, auf der Basis der Möglichkeiten der Gießmaschine, der Anzahl der auf einmal erzeugten Gießprodukte und der physikalischen, thermischen und rheologischen Eigenschaften des benutzten Harzes,
Einstellen der Temperatur TMAIN-IN des Harzes, das in die Hauptgießkanäle einfließt, auf einen Temperaturbereich, in dem keine Wärmeschädigung des Harzes auftritt,
Festlegen der Hauptgießkanalform in einer Weise, daß jeder der Hauptgießkanäle mindestens soviel Harz bereithält, wie für einen Gießvorgang erforderlich ist,
Berechnen eines Temperaturanstiegs ΔTMAIN aufgrund von Scherheizung im Hauptgießkanal auf der Basis der festgelegten Hauptgießkanalform, Festlegen der Subgießkanalform in einer Weise, daß ein Temperaturanstieg ΔTSUB aufgrund von Scherheizung in den Subgießkanälen die Beziehung ΔTSUB=TCAV-TMAIN-IN-ΔTMAIN erfüllt, Berechnen der Druckverluste im Hauptgießkanal und im Subgießkanal auf der Basis der festgelegten Formen von Hauptgießkanal und Subgießkanal, und Ermitteln, ob das Verhältnis von Subgießkanaldruckverlust zu Hauptgießkanaldruckverlust gleich oder größer als eins ist.
Einstellen der Gießbedingungen einschließlich der Temperatur TCAV des Harzes, das in die Hohlräume einfließt, auf der Basis der Möglichkeiten der Gießmaschine, der Anzahl der auf einmal erzeugten Gießprodukte und der physikalischen, thermischen und rheologischen Eigenschaften des benutzten Harzes,
Einstellen der Temperatur TMAIN-IN des Harzes, das in die Hauptgießkanäle einfließt, auf einen Temperaturbereich, in dem keine Wärmeschädigung des Harzes auftritt,
Festlegen der Hauptgießkanalform in einer Weise, daß jeder der Hauptgießkanäle mindestens soviel Harz bereithält, wie für einen Gießvorgang erforderlich ist,
Berechnen eines Temperaturanstiegs ΔTMAIN aufgrund von Scherheizung im Hauptgießkanal auf der Basis der festgelegten Hauptgießkanalform, Festlegen der Subgießkanalform in einer Weise, daß ein Temperaturanstieg ΔTSUB aufgrund von Scherheizung in den Subgießkanälen die Beziehung ΔTSUB=TCAV-TMAIN-IN-ΔTMAIN erfüllt, Berechnen der Druckverluste im Hauptgießkanal und im Subgießkanal auf der Basis der festgelegten Formen von Hauptgießkanal und Subgießkanal, und Ermitteln, ob das Verhältnis von Subgießkanaldruckverlust zu Hauptgießkanaldruckverlust gleich oder größer als eins ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens die Form des Hauptgießkanals oder die Form des
Subgießkanals verändert wird, wenn das Druckverlustverhältnis
kleiner als 1 ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Form
des Hauptgießkanals durch Vermindern von wenigstens der
Hauptgießkanallänge oder des Hauptgießkanaldurchmessers verändert
wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß ermittelt wird, ob die Summe des Druckverlustes,
der in einer Gießform erzeugt werden und den
Hauptgießkanaldruckverlust und den Subgießkanaldruckverlust umfaßt,
und des Druckverlustes in der Gießmaschinendüse geringer als ein
maximal möglicher Einspritzdruck der Spritzgußmaschine ist, die die
Gießform verwendet.
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