DE3631164C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Regeln der Schließkraft einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit zentral verstellbarem, der Schließkrafterzeugung dienendem Kniehebelwerk.

Bei einem aus der DE-OS 29 10 931 bekannten Verfahren dieser Art wird bei jedem Arbeitszyklus der Istwert der Schließkraft gemessen und mit zwei vorgewählten Toleranzgrenzen des Sollwerts verglichen. Über- bzw. unterschreitet der Istwert die eine oder andere dieser Toleranzgrenzen, erfolgt über einen entsprechend gesteuerten Stellmotor eine Änderung der Formhöhe, also der Schließkraft für den nächsten Zyklus. Diese Änderung erfolgt in zeitlich vorbestimmten Schritten. Diese Art der Schließkraftregelung kann nicht nur zu einer Vielzahl von Regelschritten führen, sondern berücksichtigt auch nicht, ob es sich jeweils nur um eine Ausnahmeabweichung oder tatsächlich um ein tendenzmäßiges Herauslaufen der Schließkraftwerte sich folgender Arbeitszyklen aus der Toleranzzone handelt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem nicht jede Zufallsabweichung der Schließkraft aus der Toleranzzone heraus zwangsläufig zu einer Schließkraftänderung führen muß und wobei die Entscheidung, ob eine Regelung und damit eine Änderung der Einbauhöhe erfolgen soll oder nicht, nicht nach jedem Arbeitszyklus getroffen wird, um eine unerwünscht hohe Zahl von Regeleingriffen zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während eines Teils der Betriebszeit der Maschine die Schließkraft für jeden Arbeitszyklus einer durch die Zahl der Zyklen vorbestimmten Betriebsperiode gemessen und aus den Meßwerten ein mittlerer Wert berechnet wird, und daß eine Regelung nur erfolgt, wenn dieser mittlere Wert in einer Schließkraft-Regelzone außerhalb einer den vorgegebenen Sollwert der Schließkraft einschließenden Toleranzzone liegt, wobei die Regelung in Schließkraftänderungsschritten erfolgt und wobei für jeden auf diese Änderungsschritte folgenden Arbeitszyklus eine Messung erfolgt und die nächste der Bestimmung des mittleren Wertes dienende Betriebsperiode erst wieder beginnt, wenn die Messung nach einem Schließkraftänderungsschritt einen innerhalb der Toleranzzone liegenden Wert ergibt.

Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, dieses Verfahren während der ganzen Betriebszeit oder nur während der Anfahrphase oder nur während der anschließenden, normalen Arbeitsphase (in welcher in der Maschine thermisches Gleichgewicht erreicht ist) anzuwenden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Zahl der Arbeitszyklen pro Betriebsperiode der Anfahrphase kleiner zu wählen als jene der Betriebsperioden der normalen Arbeitsphase. Damit kann meist erheblich größeren und zeitlich schneller aufeinanderfolgenden Schließkraftabweichungen vom Sollwert während der Anfahrphase Rechnung getragen werden.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt, ist im fol­ genden das Verfahren er­ läutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Kunststoff-Spritzgießmaschine mit Schließkraft-Meß- und Regeleinrichtung und

Fig. 2 ein Arbeitsdiagramm der Meß- und Regeleinrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kunststoff-Spritzgieß­ maschine besitzt eine auf dem Maschinengestell 1 abgestützte feststehende Formträgerplatte 2 und eine auf Holmen 3 längs­ verschiebbar geführte bewegliche Formträgerplatte 4. Die bei­ den Formträgerplatten 2, 4 tragen je eine Formhälfte 5 a bzw. 5 b. Die bewegliche Formträgerplatte 4 ist über ein Kniehe­ belwerk 7 mit einem Gelenkschild 8 und mit einer vom Gestell 1 getragenen Stütze 6 verbunden, an der ein Stellmotor 9 mon­ tiert ist.

Dieser an sich bekannte Aufbau der Spritzgießmaschine er­ möglicht mittels des Stellmotors 9 die Zentralverstellung der Stütze 6 und damit eine Einstellung der durch das in nicht näher dargestellter Weise antreibbare Kniehe­ belwerk 7 in Schließlage der Form 5 a, 5 b erzeugten Schließkraft. Zu diesem Zweck ist der Stellmotor 9 an den Ausgang eines ein Aktivierungssignal erzeugendes Rechenwerk 10 angeschlossen, das mittels einer Programmiervorrichtung 11 programmierbar ist. An allen Kniehebeln des Kniehebel­ werks 7 sind Dehnungsmeßaufnehmer 12 angebracht, deren Signale gemittelt und über einen Vorverstärker 13 und einen Wandler 14 dem Rechenwerk 10 zugeführt werden. Zwischen der feststehenden Stütze 6 und der beweglichen Formträgerplatte 4 ist ferner ein Wegmeßgerät 15 angeordnet, das ein der jeweiligen Position der beweglichen Formträgerplatte 4 ent­ sprechendes Signal erzeugt, das ebenfalls dem Rechenwerk 10 zugeführt wird.

Mit dieser Einrichtung 9-15 wird beim vorliegenden Beispiel das im folgenden anhand von Fig. 2 beschriebene und mittels der Programmiervorrichtung 11 festgelegte Meß- und Regel­ verfahren durchgeführt.

Es wird vorausgesetzt, daß aufgrund der gegebenen Maschinen­ daten und des daraus abgeleiteten Sollwertes S der Schließ­ kraft K bei verriegelter Form eine Grundeinstellung der Ma­ schine erfolgt ist. Wird nun die Maschine in Betrieb ge­ setzt, so wird sie erst nach einer gewissen Anfahrphase, die eine Stunde und mehr dauern kann, ihr thermisches Gleich­ gewicht erreichen. Diese Anfahrphase umfaßt somit eine re­ lativ große Zahl von Arbeitszyklen Z (Schließen und Ver­ riegeln der Form, Halten der Form in Verriegelungslage und Öffnen der Form), wobei sich die Schließkraft K relativ oft bezüglich des Sollwerts So nach der einen oder anderen Seite hin ändern kann. Da es praktisch überhaupt kaum möglich und auch nicht erforderlich ist, den exakten, berechneten Sollwert So der Schließkraft S einzuhalten, wird eine den je­ weiligen Verhältnissen angepaßte Toleranzzone T angenom­ men, die jene Schließkraftabweichungen des Istwerts Si der Schließkraft S vom Sollwert So umfaßt, die ohne Regelein­ griff zulässig sein sollen. Anderseits soll ein Regelein­ griff auch dann nicht erfolgen, wenn der Istwert Si über eine größere Zahl von Zyklen Z nur einmal außerhalb dieser Toleranzzone liegt, da solche Ausnahmeabweichungen, sofern sie ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, ebenfalls to­ lerierbar sind. Damit aber dieses Maß nicht überschritten wird, ist die beidseits der Toleranzzone T liegende Regel­ zone R, innerhalb welcher die Schließkraft ohne Gefahr für die Maschine durch Zentralverstellung in die Toleranzzone zurückgebracht werden soll, durch eine Alarmgrenze A begrenzt. Überschreitet der Istwert Si der Schließkraft S diese Grenzen und verbleibt trotz sofortigem Regeleingriff oberhalb der Alarmgrenze, dann soll Alarm ausgelöst und/oder die Maschine abgestellt werden.

Die vorgenannten Bedingungen werden nun durch folgende durch die Programmiervorrichtung eingegebenen Maßnahmen er­ reicht: Nach jedem Arbeitszyklus (bei verriegelter Form) wird der Istwert Si am Kniehebelwerk 7 gemessen und das entsprechende Signal des gemittelten Wertes dem Rechenwerk 10 zugeführt. Nach einer durch die Programmiervorrichtung 11 festgelegten, durch eine vorbestimmte Zyklenzahl definierten Betriebsperiode B wird aus den gespeicherten Istwerten Si dieser Periode ein mittlerer Wert, z. B. das arithmetische Mittel errechnet. Liegt dieser mittlere Wert innerhalb der Toleranzzone T, erfolgt keinerlei Regeleingriff, und es be­ ginnt eine neue Betriebsperiode B gleicher Zyklenzahl mit Einzelmessung der Istwerte, Errechnung eines mittleren Wer­ tes und Entscheid darüber, ob ein Regeleingriff erfolgen soll oder nicht. Bei dem in Fig. 2 angedeuteten Betriebs­ zustand ist ersichtlich, daß die letzten Messungen der zweiten Betriebsperiode B (von links in Fig. 2) geringfügig außerhalb der Toleranzzone T liegen; dies führt jedoch noch keineswegs zu einem außerhalb dieser Toleranzzone T liegenden mittleren Wert der Meßwerte aller Zyklen dieser Periode, so daß auch jetzt kein Regeleingriff erfolgt. Zeigt sich nun, daß der mittlere Istwert der nächstfolgenden Be­ triebsperiode B (dritte von links in Fig. 2) tatsächlich außerhalb der Toleranzzone T, jedoch innerhalb einer mit R bezeichneten Regelzone liegt, gibt das Rechenwerk 10 an den Stellmotor 9 den Befehl zum Regeleingriff. Dieser Stellmotor 9 verschiebt in der Folge die Stütze 6 um einen durch die Pro­ grammiervorrichtung 11 festgelegten Betrag im gewünschten Änderungssinn, wodurch die Einbauhöhe der Form und damit die Schließkraft für den nächstfolgenden Arbeitszyklus entspre­ chend geändert wird. Zu beachten ist, daß diese Schließ­ kraftänderung bei statisch entlasteter Schließeinrichtung, also bei fehlender Schließkraft, und besonders vorteilhaft bei dynamisch belasteter Schließeinrichtung, also während der Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Form, je nachdem ob die Schließkraft vermindert (also in Fig. 2 aus der oberen Regelzone R) oder erhöht (also in Fig. 2 aus der unteren Regelzone R) und damit in die Toleranzzone T zurückgeführt werden soll. Den für die Abgabe des Signals zum Regelein­ griff richtigen Zeitpunkt liefert das Wegmeßgerät 15. Die Änderungsschritte, die der Stellmotor 9 aufgrund des Signals des Rechenwerks 10 durchführt, sind beim gezeichneten Beispiel kleiner als die Bandbreite der Toleranzzone T. Zeigt die Messung nach dem auf den Regeleingriff folgenden Arbeits­ zyklus (in Fig. 2 im Bereich B ₁ angedeutet), daß der Ist­ wert immer noch außerhalb der Toleranzzone T liegt, erfolgt ein weiterer Regeleingriff um einen (oder mehrere) Ände­ rungsschritt, bis die erneute Messung zeigt, daß der Istwert in der Toleranzzone T liegt. Nun erst beginnt wieder eine Be­ triebsperiode B mit vorgegebener Zyklenzahl, wonach analog dem eingangs beschriebenen Verfahren der mittlere Wert der Istwerte Si dieser Periode auf seine Lage innerhalb bzw. außerhalb der Toleranzzone T überprüft wird.

Im vorangehenden wurde angenommen, daß es sich um Betriebs­ perioden B der Anfahrphase handelt. In diesem Fall ist die Zahl der Arbeitszyklen pro Betriebsperiode relativ klein und umfaßt beispielsweise nur 10 oder 20 Zyklen. Wie viele Be­ triebsperioden zur Anfahrphase zählen, hängt natürlich davon ab, wie schnell die Maschine ihr thermisches Gleichgewicht erreicht; die Zahl dieser Anfahrperioden kann z. B. zwischen 10 und 20 liegen. Das durch die Vorrichtung 11 programmier­ bare Umschalten auf Normalbetrieb erfolgt deshalb aufgrund von Erfahrungswerten. Dieses Umschalten bedeutet aber nur, daß die Zahl der Arbeitszyklen einer zur Bildung eines mitt­ leren Istwertes der Schließkraft dienenden Betriebsperiode wesentlich erhöht wird, z. B. auf 100 und mehr Zyklen.

Das Verfahren selbst wird in gleicher Weise wie vorbeschrie­ ben weitergeführt.

Wenn sich nun (ob in der Anfahrphase oder in der normalen Ar­ beitsphase bei thermischem Gleichgewicht) zeigt, daß ein während einer Betriebsperiode gemessener Istwert, wie im Bereich B ₂ in Fig. 2 angedeutet, außerhalb der im Programm festgelegten Regelzone T liegt und damit eine Alarmgrenze A überschritten hat, so erfolgt sofort ein Regeleingriff, ohne daß das Ende dieser Betriebsperiode abgewartet und ein mitt­ lerer Wert berechnet wird. Gelingt es nicht, durch den oder einige wenige, höchstens z. B. 5, so ausgelösten Änderungs­ schritte den Istwert der nächstfolgenden Arbeitszyklen in die Regelzone R zurückzuführen, so wird ein Alarmsignal (sicht- oder hörbar) abgegeben und/oder die Maschine abgestellt. Liegt aber dieser Istwert (und die folgenden), wie im Bereich B ₂ in Fig. 2 angedeutet, wieder in der Regelzone R, so gilt die laufende Betriebsperiode B als nicht unterbrochen, d. h. erst am Ende dieser Betriebsperiode wird wieder ein mittlerer Wert berechnet, um zu entscheiden, ob ein Regeleingriff erfolgen soll oder nicht. Da dieser mittlere Wert aber praktisch in jedem Fall außerhalb der Toleranzzone T liegt, erfolgt somit unmittelbar ein Regeleingriff und anschließend weitere (wie in Fig. 2 im Bereich B ₃ angedeutet), bis der jeweils gemessene Istwert der Schließkraft wieder in der Toleranzzone T liegt. Erst anschließend wird wieder mit einer Betriebsperiode B über die vorgegebene Zyklenzahl begonnen.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es möglich, sowohl in der Anfahrphase als auch in der normalen Arbeitsphase (nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts) der Maschine mit relativ wenigen Regeleingriffen auszukommen.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Toleranzzone T etwa zwischen ±0,5 bis 2% des Sollwerts So der Schließkraft liegen kann und die die Regelzone R nach außen begrenzenden Alarmgrenzen etwa bei ±2 bis 100% des Sollwerts angenommen werden können. Die durch den Stellmotor bewirkten Änderungs­ schritte betragen vorteilhaft mindestens den halben Wertbe­ reich der Toleranzzone und liegen zweckmäßig zwischen ±0,5 bis 0,9% des Sollwerts. Diese Änderungsschritte kön­ nen natürlich anstatt genau festgelegt auch variabel sein, z. B. in Abhängigkeit von der Größe der berechneten Abweichung; ihre zeitliche Dauer muß aber stets kleiner sein als die Formschließ- bzw. Öffnungszeit eines Arbeitszyklus. Als mittlerer Wert der gemessenen Istwerte kann wie erwähnt das arithmetische Mittel der während einer Betriebsperiode gemessenen Istwerte benützt werden. Es ist aber auch möglich, diesen Wert durch Einbezug des mittleren Wertes der vorange­ gangenen Betriebsperiode zu korrigieren, um so die in den folgenden Betriebsperioden sich zeigende Tendenz der Abwei­ chungen der Schließkraft vom Sollwert mitzuberücksichtigen. Aber auch andere Methoden der Bestimmung des mittleren Wertes sind denkbar; so könnte auch der in der Mitte zwischen der größten und der kleinsten Schließkraftabweichung vom Sollwert innerhalb einer Betriebsperiode als für den Regeleingriffentscheid maßgebende mittlere Wert benützt werden.

Im vorangehenden ist angenommen, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowohl in der Anfahrphase als auch in der normalen Arbeitsphase bei thermischem Gleichgewicht durchgeführt wird. Es versteht sich aber, daß es auch möglich ist, dieses Meß- und Regelverfahren nur während der einen oder der anderen dieser Phasen durchzuführen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Messen und Regeln der Schließkraft einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit zentralverstellbarem, der Schließkrafterzeugung dienendem Kniehebelwerk, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens während eines Teils der Betriebszeit der Maschine die Schließkraft (K) für jeden Arbeitszyklus (2) einer durch die Zahl der Zyklen vorbestimmten Betriebsperiode (B) gemessen und aus den Meßwerten ein mittlerer Wert berechnet wird, und daß eine Regelung nur erfolgt, wenn dieser mittlere Wert in einer Schließkraft-Regelzone (R) außerhalb einer den vorgegebenen Sollwert (So) der Schließkraft einschließenden Toleranzzone liegt, wobei die Regelung in Schließkraftänderungsschritten erfolgt und wobei für jeden auf diese Änderungsschritte folgenden Arbeits­ zyklus eine Messung erfolgt und die nächste der Bestim­ mung des mittleren Wertes dienende Betriebsperiode erst wieder beginnt, wenn die Messung nach einem Schließ­ kraftänderungsschritt einen innerhalb der Toleranzzone liegenden Wert ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Istwerts (Si) der Schließkraft (K) sich aus Messungen an allen Kniehebeln des Kniehebelwerks (7) zusammensetzt und der Mittelwert dieser Messungen einem programmierbaren Rechenwerk (10) zum Entscheid über die Abgabe des den Regeleingriff auslösenden Sig­ nals zugeführt wird, wobei ein Regeleingriff nur bei statisch entlastetem und vorzugsweise bei dynamisch belastetem Kniehebelwerk erfolgen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sowohl in der Anfahrphase als auch in der Ar­ beitsphase nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts durchgeführt wird, wobei die Zyklenzahl der Betriebs­ perioden (B) während der Anfahrphase mehrfach kleiner ist als jene der Betriebsperioden (B) der normalen Arbeitsphase.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß, wenn eine Messung einen die Alarmgren­ ze (A) überschreitenden Istwert (Si) ergibt, sofort ein Regeleingriff erfolgt und daß, sofern die Messung des Istwerts nach höchstens einigen wenigen Arbeitszyklen wieder einen in der Regelzone (R) liegenden Wert ergibt, die der Bestimmung des mittleren Wertes dienende Be­ triebsperiode (B) nicht unterbrochen wird, während beim Verbleiben dieses Istwerts jenseits der Alarmgrenze ein Alarmsignal und/oder ein Abstellen der Maschine erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Toleranzzone (T) Istwerte zwischen ±0,5 und ±2% des Sollwerts (So) der Schließkraft (K) um­ faßt, während die Alarmgrenzen (A) zwischen ±2 bis ±100% des Sollwerts der Schließkraft liegen, wobei die Schrittgröße eines Regeleingriffs minimal eine halbe Toleranzzone beträgt.