METHOD OF PROTECTING THE MOULDS DURING INJECTION MOULDING

Abstract: 1. A process for protection of the moulds in the injection moulding of plastics material during the closure thereof wherein the movable mould half is moved towards the stationary mould with a predetermined speed profile and the hydraulic closure pressure is limited to a value which is above the normal value by a predetermined, adjustable amount, characterised in that the normal value (Po ) has been ascertained by continuous measurement of the variation in respect of time of the hydraulic pressure at least in the terminal phase of the closure movement of a preceding closure operation and the variation in pressure is monitored during the closure operation, wherein the closure operation is always stopped when the hydraulic pressure, in the variation in pressure, lies above the measured normal value (Po ) by the predetermined amount (PT ).

Description: Verfahren zum Schutz der Formen beim Spritzgiessen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz der Formen beim Spritzgiessen von Kunststoffen während der Schliessung, wobei die bewegliche Formhälfte mit vorgegebenem Geschwindigkeitsprofil gegen die feststehende Form bewegt und der hydraulische Schliessdruck nach oben begrenzt wird. Bereits vor vielen Jahren ist die Notwendigkeit erkannt worden, die teuren Spritzgussformen gegen Schäden zu schützen, die entstehen, wenn ein Fremdkörper, meistens ein hängengebliebener Spritzling, zwischen die Formhälften gerät. In diesem Sinne zeigt die GB-PS 1,140,118 eine Einrichtung, bei welcher nur jener Druck der für die Schliessbewegung der beweglichen Formspannplatte notwendig ist auf den Fremdkörper einwirkt, wogegen der Aufbau der vollen Schliesskraft nach Schliessen der Form unterbleibt. Festgestellt wird dabei das Vorliegen eines Fremdkörpers durch Schalter grosser Ansprechgenauigkeit, die an einer der beiden Formspannplatten befestigt sind und durch einen an der anderen Formspannplatte angebrachten einstellbaren Stift beim vollständigen Formschluss gerade noch betätigt werden. Nachteilig an dieser Methode ist, dass auch der Eilgang des Schliessteiles zur Uberwindung der Reibung eine beträchtliche Kraft benötigt, die mehrere Tonnen betragen kann und damit zur Beschädigung empfindlicher Teile leicht ausreicht. In DE-AS 1 230 552 wurde zur Verfeinerung des Formschutzes bereits vorgeschlagen, in geringem Abstand von der feststehenden Formträgerplatte federnd eine Formspannplatte anzubringen, an der zwei in den Steuerkreis des hydraulischen Antriebes eingefügte gegensätzlich schaltende Mikroschalter befestigt sind. Einer der Mikroschalter befindet sich in der Bewegungsbahn einer mit der beweglichen Formspannplatte verbundenen Schaltstange, der andere vor einer an der feststehenden Formträgerplatte befestigten Schaltstange. Der konstruktive Aufwand einer solchen Einrichtung ist relativ gross und vor allem ist es nachteilig, dass Formen verschiedener Höhe jeweils eine andere Einstellung grösster Genauigkeit erforderlich machen. Konstruktiv aufwendig ist auch die Lösung nach DE-AS 1 554 791, welche eine geringfügige Beweglichkeit der "feststehenden Formspannplatte vorsieht. Vermieden wird bei dieser Ausführung allerdings die Notwendigkeit, verschiedene Schalter entsprechend der jeweiligen Formhöhe einzustellen, was bei fehlerhafter Einstellung zu einer Vergrösserung der Fehlermöglichkeiten statt zu deren Verringerung führt. Die #ormschutzeinrichtung nach DE-AS 20 65 229 setzt gesonderte Triebwerke zum öffnen und Schliessen der Form einerseits und zum Zuhalten derselben andererseits voraus. Schon dies bedingt einen wesentlichen Bauauf wand, der noch dadurch erhöht wird, dass bei dieser Einrichtung das Bewegungstriebwerk als gesamte Baueinheit gegen Federkraft verschiebbar ausgebildet sein muss. In der Praxis durchgesetzt haben sich auf Grund der geschilderten Nachteile solche Einrichtungen, bei denen eine Begrenzung des Schliessdruckes auf einen Wert angestrebt wird, bei dem es auch nicht zu Zerstörungen kommt, wenn sich irrtümlich Fremdkörper zwischen den Formhälften befinden. In diesem Sinne schlägt AT-PS 327 523 vor, im letzten Abschnitt der Schliessbewegung automatisch ein Überdruckventil zu betätigen. Problematisch daran ist vor allem die richtige Einstellung dieses Ventiles. Wenn sich nämlich temperaturbedingt oder alterungsbedingt die Maschinenteile nur schwer gegeneinander bewegen lassen, reicht die bei Öffnung des Überdruckventiles verbleibende kinetische Energie unter Umständen zur vollständigen Schliessung der Form nicht aus. Anderenfalls kann die Schliessung der Form wieder zu rasch erfolgen. Tatsächlich hat sich bei Verwendung von Uberdruckventilen zur Begrenzung des Schliessdruckes, die willkürlich einstellbar sind, gezeigt, dass das Bedienungspersonal dazu neigt, hohe Einstellungen zu wählen, um das Schliessen der Form immer sicherzustellen. Beschädigungen der Formen durch Fremdkörper sind die immer wieder beobachtete Folge. Zur Vermeidung der aufgezeigten Nachteile sieht die Erfindung vor, dass der Schliessdruck auf einen Wert begrenzt wird, der um einen vorbestimmten, einstellbaren Betrag oberhalb des Normalwertes liegt, der durch kontinuierliche Messung des zeitlichen Verlaufes des hydraulischen Druckes wenigstens in der Schlussphase der Schliessbewegung eines vorangehenden Schliess vorganges festgestellt worden ist. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, den Gesamtwert des Schliessdruckes zu kennen und dessen zulässiges Mass zu bestimmen. Vielmehr genügt es anzugeben, um welchen Betrag jener Druck überstiegen werden kann, der zum Schliessen der Form unbedingt notwendig ist. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass langsam veränderliche Betriebsbedingungen, etwa Änderungen in der Zähigkeit der Hydraulikflüssigkeit, berücksichtigt werden können, indem der zur Reibungs Überwindung notwendige Druck immer wieder gemessen wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Druckverlauf im unmittelbar vorangehenden Schliessvorgang als Normaiwert gewählt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren kann grundsätzlich in zwei Varianten durchgeführt werden: Einerseits ist es möglich, ausgehend von einem probeweisen Schliessvorgang bei leerem Werk zug, den maximalen Hydraulikdruck festzustellen, der zur Über- windung von Reibungswiderständen notwendig ist. Wird dieses Maximum um einen frei gewählten Toleranzbetrag überstiegen, wird der nächstfolgende Schliessvorgang abgebrochen. Andererseits ist es auch möglich, während der Formschutzphase den Hydraulikdruck auf Abweichungen von jenem Druckverlauf zu überprüfen, der jeweils zur Reibungsüberwindung notwendig ist. Voraussetzung beider Verfahrens formen ist natürlich, dass die bewegliche Formhälfte sich immer mit gleichem Geschwindigkeitsprofil bewegt, sodass bei gleichbleibenden äusseren Verhältnissen von einem vorgegebenen Druckverlauf ausgegangen werden kann. Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens, sowie Einrichtungen zu dessen Durchführung werden anschliessend anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 und 2 sind Druckdiagramme für zwei Verfahrensvarianten, Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für das Verfahren nach Fig. 1, Fig. 4 eine Mikroprozessorschaltung zur Realisierung des Verfahrens nach Fig. 2, Fig. 5 die schematische Darstellung der Hydraulikeinrichtung einer mit einer Formschutzeinrichtung nach Fig. 3 oder 4 ausgestatteten Maschine. Bei beiden Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens wird zunächst in einem bei leerem Werkzeug durchgeführten Schliessvorgang, der zur Überwindung von Reibungswiderständen erforderliche Druck als Funktion der Zeit (Fig.1, Fig. 2) oder des Weges gemessen. In der ersten Variante wird nur der Maximalwert des Druckes gespeichert und der Formschutzdruck PFS des folgenden Durchganges festgelegt, indem zum gemessenen Maximaldruck z, (t) ein frei gewählter Toleranzwert PT hinzugefügt wird. Bei der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante wird der Minimaldruckverlauf p0(t) während der ganzen Formschutzphase gespeichert und während dieser ganzen Phase der Hydraulikdruck im Schliesszylinder auf Abweichungen vom Minimaldruckverlauf überwacht. Überschreitet der Hydraulikdruck den Minimaldruck um mehr als den Toleranzwert PT, wird der Schliessvorgang augenblicklich abgebrochen. Eine fest verdrahtete Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Ein Druckaufnehmer 1 gibt eine dem Druck im Hydraulikzylinder der Schliesseinheit einer Spritzgiesseinrichtung proportionale Spannung ab, die über einen Schalter 4 wahlweise zu Maximalwertspeichern 14 und 15 gelangt. Am Ausgang dieser sogenannten Sample and Hold - Ein richtungen steht jeweils der grösste bisher zugeführte Spannungswert an. In der Schaltstellung nach Fig. 3, in welcher der Maximalwertspeicher über einen Schalter 4 mit dem Druckaufnehmer 1 verbunden ist, liefert der Maximalwertspeicher 15 den aus einem früheren Zyklus stammenden Maximalwert po, dem über die Einrichtung 9 zur Vorgabe eines variablen Toleranzwertes ein fester Spannungswert hinzugefügt wird. Zu diesem Zweck wird das von der Einrichtung 9 kommende Signal zunächst im Vorverstärker 8 verstärkt und im Addierer 11 mit dem vom Maximalwertspeicher 15 kommenden Signal addiert. Zur erfindungsgemässen Beschränkung des Formschliessdruckes sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei verschiedene, voneinander unabhängige Einrichtungen vorgesehen: Einerseits wird das vom Addierer 11 kommende Signal mit jener Spannung verglichen, die vom Maximalwertspeicher 14 abgegeben wird und ein Mass für den momentanen Hydraulikdruck darstellt. Wird im Komparator 12 festgestellt, dass der Momentandruck den zulässigen Formschliessdruck erreicht hat, wird über den Schalter 5 ein Formschutzalarm ausgelöst, durch welchen die Schliessbewegung beendet und die Öffnungsbewegung eingeleitet wird. Das vom Addierer 11 kommende Signal wird ein zweites Mal zur Begrenzung des Formschliessdruckes herangezogen, indem es über den Schalter 6 dem Druckbegrenzungsventil 7 zugeführt wird. Über eine Einrichtung 13 zur Vorgabe eines festen Toleranzwertes wird das Signal zuvor um einen geringen Betrag erhöht. Dies hat zur Folge, dass das Druckbegrenzungsventil 7 den Systemdruck auf einen Wert begrenzt, der um den an der Einrichtung 13 anliegenden Betrag oberhalb jenes Wertes liegt, der zur Auslösung eines Formschutzalarmes führt. Damit werden Schädigungen der Werkzeuge durch kurzzeitige Druckspitzen vermieden, auf welche die Einrichtung mittels des Formschutzalarmes zu langsam reagieren würde. Bei einem Ausfall der Einrichtung zum Formschutzalarm wäre die Maschine ebenfalls gesichert. Der einzige Nachteil bestünde darin, dass die Schliessbewegung nach Erreichen des am Druckbegrenzungsventil 7 eingestellten Hydraulikdruckes einfach aufhören würde, ohne dass es zu einem automatischen Öffnen der Formen käme. Gestartet wird die Einrichtung nach Fig. 3, indem mittels des Schalters 3 ein ausreichend hoher Spannungswert von der Starteinrichtung 3 auf den Maximalwertspeicher 15 gegeben wird, der den Formschutzalarm während des Definitionslaufes unterdrückt. Dieser wird bei jener Stellung der miteinander verbundenen Schalter 4,5,6 durchgeführt, die in Fig. 3 dargestellt ist, und führt zur Speicherung des ersten realen Maximaldruckwertes im Maximalwertspeicher 14. Nach Ablauf einer beliebigen Anzahl von Schliessbewegungen, können die Schalter 4,5 und 6 umgelegt werden, wodurch die letzte der vorangegangenen Schliessbewegungen zum Standard für die folgenden Zyklen wird. Dies hat den bereits erwähnten Vorteil, dass die zur Reibungsüberwindung notwendige Druckhöhe dauernd entsprechend den tatsächlichen Verhältnissen im System gespeichert wird. Soll nicht nur die Überschreitung eines maximalen Druckwertes vermieden werden, sondern eine Früherkennung von unzulässigen Druckabweichungen während der gesamten Formschutzphase möglich sein, empfiehlt sich die Verwendung eines Mikroprozessors anstelle der in Fig. 3 dargestellten Schaltung. Wieder kann, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, die Überschreitung des in einem Vergleichszyklus festgestellten Druckwertes um einen vorgegebenen Toleranzwert zur Auslösung eines Formschutzalarmes herangezogen werden. Der dem Druckbegrenzungsventil 7 vorgegebene Wert wird um einen Fixbetrag höher gewählt, damit überhaupt ein Druck entstehen kann, welcher zur Auslösung des Formschutzalarmes führt. Andererseits ist der am Druckbegrenzungsventil 7 eingestellte Wert natürlich immer noch so niedrig, dass auch das Druckbegrenzungsventil 7 allein einen zuverlässigen Formschutz bieten würde. Fig. 5 stellt im Detail dar, wie durch die Formschutzschaltung 16, wie sie in Fig. 3 oder 4 dargestellt ist, der Hydraulikdruck einer Schliesseinrichtung begrenzt werden kann. Von der gesamten Schliesseinrichtung ist lediglich eine bewegliche Formplatte 25 angedeutet, die mittels einer Kniehebeleinrichtung 24 betätigt wird, welche durch einen Kolben 22 verschiebbar ist. Natürlich wäre die Erfindung auch auf voll hydraulische Schliesssysteme, bei denen keine Kniehebel verwendet werden, anwendbar. Während der Schliessbewegung befindet sich der Steuerschieber 20 in der Stellung S1, in welcher der Zylinderraum 21 druckbeaufschlagt ist, wogegen der vordere Zylinderraum 23 mit dem Tank in Verbindung steht. Der Druckaufnehmer 1 misst den Druck im Zylinderraum 21 und gibt ein entsprechendes Spannungssignal an die Formschutzschaltung 16 weiter. Stellt diese eine Über- schreitung des Formschutzdruckes fest, wird der Formschutzalarm ausgelöst, welcher den Steuerschieber 20 in die Stellung S2 bringt, in welcher sich die Bewegung des Kolbens 22 und damit der beweglichen Formplatte 25 umkehrt. Anstatt des Steuerschiebers 20 und vorzugsweise zusätzlich zu diesem, wird das Druckbegrenzungsventil 7 zum Formschutz herangezogen. Wie besprochen, ist dieses Proportionalventil dauernd auf einen Wert eingestellt, der geringfügig oberhalb des zulässigen Maximalwertes (Fig. 1, Fig. 3) oder Momentantwertes (Fig. 2, Fig. 4) für den Formschutzdruck liegt. Da die hydraulische Einrichtung, welche über eine Regelpumpe 18 betrieben wird, durch das Mengenregelventil 19 kontrolliert ist, ergibt sich bei jeder Schliessbewegung grundsätzlich derselbe Druckverlauf, was die Voraussetzung dafür ist, dass erfindungsgemäss Abweichungen vom Druckverlauf bei einem erfindungsgemässen vorangehenden Schliessvorgang zur Auslösung desFormschutzes herangezogen werden kann. Die Vorteile der Einrichtung sind durch leichte Bedienung und hohe Formsicherheit gegeben. Die Einstellung des Gerätes erfordert dia Durchfüh:unj eines Schliessvorganges bei leerem Werkzeug (Minimaldruckverlauf po(t)) und der Vorgabe des Toleranzbandes Mit diesen einmaligen Einstellungen gewährleistet die Einrichtung durch die selbsttätige Korrektur eine gleichbleibende Schutzwirkung auch bei veränderten Betriebsbedingungen. Das Erkennen einer Schliessbehinderung kann unmittelbar zur Beendigung des Schliessvorganges herangezogen werden. Es kann aber auch bei Verwendung lediglich eines Druckbegrenzungsventiles die Umsteuerung der Einrichtung in üblicher Weise vom Ablauf einer Formschutzzeit abhängig gemacht werden, in der kein vollständiges Schliessen der Form festgestellt worden ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Schutz der Formen beim Spritzgiessen von Kunststoffen während der Schliessung, wobei die bewegliche Formhälfte mit vorgegebenem Geschwindigkeits profil gegen die feststehende Form bewegt und der hydraulische Schliessdruck nach oben begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessdruck auf einen Wert begrenzt wird, der um einen vorbestimmten, einstellbaren Betrag oberhalb des Normalwertes liegt, der durch kontinuierliche Messung des zeitlichen Ver laufes des hydraulischen Druckes wenigstens in der Schlussphase der Schliessbewegung eines vorangehenden Schliessvorganges festgestellt worden ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf im unmittelbar vorangehenden Schliessvorgang als Normalwert gewählt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass nur nach Uberschreit ng des normaler Funktion entsprechenden Höchstwertes des hydrau lischen Druckes um einen vorbestimmten Betrag der Druck nicht weiter erhöht und der Schliessvorgang sofort, oder wenn festgestellt wird, dass innerhalb einer Formschutzzeit keine Schliessung der Form erfolgt ist, abgebrochen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schliessvorgang immer abgebrochen wird, wenn der hydraulische Druck um den vorbe stimmten Betrag oberhalb des gemessenen Normal wertes liegt.

Inventors: LAMPL, ALFRED, DIPL.-ING. DR., URBANEK, OTTO, DIPL.-ING. DR.
Applicants: LUDWIG ENGEL KG
Application year: 1983
Main classification: B29C45
IPC codes: B29C45