DD212472B5

DD212472B5 - METHOD FOR CONTROLLING THE INJECTION MOLDING PROCESS

Info

Publication number: DD212472B5
Application number: DD24669382A
Authority: DD
Inventors: Juergen Schumann; Holger Dietzel; Ute Meiner
Original assignee: Tech Hochschule
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1993-08-12
Also published as: DD212472A1

Description

Verfahren zur Steuerung des SpritzgießprozessesMethod for controlling the injection molding process

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erfassung der Entformungstemperatur des Formteiles und deren Einbeziehung in die Steuerung und Regelung des Spritzgießvorganges zur Herstellung von thermoplastischen Formteilen.The present invention relates to the detection of the demolding temperature of the molded part and their inclusion in the control and regulation of the injection molding process for the production of thermoplastic molded parts.

Die Erfindung ist in allen Bereichen anwendbar, die Spritzgußteile aus ungefüllten und gefüllten termoplastischen Formmassen herstellen, wie zum Beispiel Komsumgüter- und Leichtindustrie, Automobilbau, Elektrogeräteherstellung, Spielzeugindustrie u.a.The invention is applicable in all fields which produce injection molded parts from unfilled and filled thermoplastic molding compositions, such as consumer and light industry, automotive, electrical appliance manufacturing, toy industry and the like.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Beim Spritzgießen wird die plastizierte Formmasse aus einer außerhalb des Werkzeuges befindlichen Piastiziereinheit unter Druck in den vorher geschlossenen formgebenden Werkzeughohlraum gespritzt. Das Formteil entsteht bei Thermoplasten durch Erstarren infolge Abkühlung im geschlossenen Werkzeug. Es wird nach dem Erreichen einer Temperatur, bei der es formstabil ist, aus dem geöffneten Werkzeug entformt. Dieser Abkühlvorgang bestimmt im wesentlichen die Zeit für einen Spritzzyklus.In injection molding, the plasticized molding compound is injected under pressure from a plastification unit located outside the tool into the previously closed molding cavity. The molding is formed in thermoplastics by solidification due to cooling in a closed mold. It is removed from the open mold after reaching a temperature at which it is dimensionally stable. This cooling process essentially determines the time for a spray cycle.

Nach TGL 36355 - Richtlinien für die Temperierung der Spritzgießwerkzeuge, Berechnung - ergibt sich die Zykluszeit tz etwa aus dem 1,5-fachen der Kühlzeit t|<.According to TGL 36355 - Guidelines for the tempering of injection molds, calculation - the cycle time tz is approximately 1.5 times the cooling time t | <.

Die Kühlzeit tk läßt sich annähernd aus der Formteilwanddicke, der Formmasse- und Werkzeugwandtemperatur, der Temperaturleitfähigkeit der Formmasse und der Temperatur des Formteiles beim Entformen aus dem Werkzeug (Entformungstemperatur) berechnen (vgl. TGL 36355).The cooling time tk can be calculated approximately from the molded part wall thickness, the molding material and mold wall temperature, the thermal diffusivity of the molding compound and the temperature of the molded part during demolding from the mold (demolding temperature) (see TGL 36355).

Bei vorwiegender Steuerung der Formmasse- und Werkzeugtemperatur und Vorgabe der einzelnen Zeitanteile der Zykluszeit wird der Ablauf des Spritzgießprozesses realisiert, d.h. die Entformung des Spritzgußteiles aus dem Werkzeug am Zyklusende erfolgt abhängig von der an der Maschine eingestellten Kühlzeit. Eine Kontrolle der sich zu diesem Zeitpunkt ergebenden Entformungstemperatur erfolgt nicht.In predominant control of the molding material and mold temperature and specification of the individual time portions of the cycle time of the flow of the injection molding process is realized, i. the demolding of the injection molded part from the tool at the end of the cycle takes place depending on the cooling time set on the machine. A control of the resulting at this time demolding temperature does not occur.

Es werden vielmehr die an das Formteil gestellten Qualitätsanforderungen zum Beispiel Oberflächenbeschaffenheit (Glanz), Maßtoleranzen und Festigkeiten ständig oder stichprobenweise manuell kontrolliert. Durch unterschiedliche Abkühlverhältnisse ändert sich jedoch bei konstant vorgegebener Kühlzeit die Entformungstemperatur.Rather, the quality requirements imposed on the molded part, for example surface quality (gloss), dimensional tolerances and strengths, are constantly or randomly checked manually. Due to different cooling conditions, however, the demolding temperature changes with a constant predetermined cooling time.

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Aus DD-PS 29817 ist es bekannt, das Ende des Kühlvorganges auch werkstückabhängig zu bestimmen. Eine Meßeinrichtung kann zusätzlich zum Auslösen von Steuerimpulsen, beispielsweise zum "Auffahren des Werkzeuges" benutzt werden. Mit Hilfe dieser Meßmittel wird die temperaturabhängige Änderung physikalischer Werte des Thermoplastes gemessen. So wird z.B. die Temperatur des Plastes selbst hierfür verwendet.From DD-PS 29817 it is known to determine the end of the cooling process and workpiece-dependent. A measuring device can be used in addition to triggering control pulses, for example for "driving on the tool". With the help of these measuring means, the temperature-dependent change of physical values of the thermoplastic is measured. For example, the temperature of the plastic itself used for this.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Qualität von Spritzgußteilen zu verbessern und die Arbeitsproduktivität bei ihrer Herstellung zu erhöhen. Durch Entformung der Formteile bei gleichbleibender Entformungstemperatur soll der Einfluß auf die Erzeugnisqualität konstant gehalten und damit die Formteilqualität verbessert sowie der Ausschuß infolge frühzeitiger Entformung vermieden werden. Gleichzeitig soll durch die genaue Einhaltung der technologisch notwendigen Kühlzeit die Zykluszeit minimiert und die Produktivität des Spritzgießens erhöht werden.The object of the invention is to improve the quality of injection molded parts and to increase labor productivity in their manufacture. By demoulding the moldings at a constant demolding, the influence on the product quality should be kept constant, thus improving the quality of the molded part and avoiding the rejects due to premature demoulding. At the same time, the exact maintenance of the technologically necessary cooling time should minimize the cycle time and increase the productivity of injection molding.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, beim Spritzgießen den bekannten Verfahrensablauf während der Kühlphase zu verändern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nicht wie bisher die Kühlzeit an der Spritzgießmaschine eingestellt und der Spritzgießprozeß somit zeitabhängig gesteuert wird, sondern daß die Entformungstemperatur das Ende der Kühlphase bestimmt. Der Spritzgießprozeß wird demzufolge temperaturabhängig gesteuert.The object of the invention is to change the known process sequence during the cooling phase during injection molding. According to the invention the object is achieved in that not previously set the cooling time on the injection molding machine and thus the injection molding process is controlled time-dependent, but that the demolding temperature determines the end of the cooling phase. The injection molding process is therefore controlled depending on the temperature.

Realisiert wird die erfindungsgemäße Steuerung der Kühlphase zur Einhaltung einer konstanten Entformungstemperatur während der Produktion von Spritzgußteilen folgendermaßen:The inventive control of the cooling phase for maintaining a constant demolding temperature during the production of injection-molded parts is realized as follows:

Unter Verwendung mathematischer Beziehungen wird die zum Erreichen der geforderten Entformungstemperatur notwendige Kühlzeit während des Spritzgießzyklus¹ aus den Prozeßparametern und Werkstoffkennwerten berechnet (beispielsweise unter Einsatz eines Mikrorechners), und das Werkzeug wird nach Ablauf der berechneten Kühlzeit geöffnet.Using mathematical relationships, the cooling time necessary to achieve the required demolding temperature during injection molding cycle ^{1 is} calculated from the process parameters and material characteristics (using a microcomputer, for example) and the tool is opened after the calculated cooling time has elapsed.

Die Vorteile der beschriebenen Erfindung liegen in der Steigerung der Produktivität des Spritzgießprozesses, in der Verbesserung der Qualität spritzgegossener Formteile sowie in der Verminderung der Störanfälligkeit des Ablaufs der Kühlphase. Die Produktivitätserhöhung wird durch die genaue Einhaltung der technologisch notwendigen Kühlzeit und die damit verbundene Minimierung der Zykluszeit gewährleistet. Durch Entformung der Formteile bei gleichbleibender Entformungstemperatur wird der Einfluß auf die Erzeugnisqualität konstant gehalten und somit die Formteilqualität verbessert. Gleichzeitig wird der Ausschuß infolge frühzeitiger Entformung vermieden.The advantages of the invention described are the increase in the productivity of the injection molding process, the improvement in the quality of injection-molded parts as well as the reduction in the susceptibility of the sequence of the cooling phase. The productivity increase is ensured by the exact observance of the technologically necessary cooling time and the associated minimization of the cycle time. By demoulding the moldings at a constant demolding temperature of the influence on the product quality is kept constant, thus improving the quality of the molded part. At the same time the committee is avoided as a result of premature demoulding.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Steuerung der Kühlphase über Istwertermittlung durch AbkühlverlaufsberechnungControl of the cooling phase via actual value determination by cooling curve calculation

Bei der Herstellung von Präzisionsspritzgußteilen aus Polystyren wird folgende Steuerung des Spritzgießprozesses angewendet (Fig. 1): In the production of precision injection molded parts from polystyrene, the following control of the injection molding process is used (Fig. 1):

Eine Spritzgießmaschine 5 ist mit einem Prozeßrechner 6 gekoppelt. Die Werkstoffkennwerte sind als Funktionen von der Massetemperatur im Prozeßrechner 6 gespeichert. Außerdem wird die Anfangstemperaturverteilung sowie der Werkzeugwandtemperaturverlauf berücksichtigt. Nach einem Differenzverfahren werden in einzelnen Zeitschritten Temperaturfelder berechnet, die sich aus den Temperaturen der einzelnen Schichten zum jeweiligen Zeitpunkt aufbauen.An injection molding machine 5 is coupled to a process computer 6. The material parameters are stored as functions of the melt temperature in the process computer 6. In addition, the initial temperature distribution and the mold wall temperature profile are taken into account. After a difference method, temperature fields are calculated in individual time steps, which build up from the temperatures of the individual layers at the respective time.

Dabei werden bei jedem Rechenschritt die Stoffwerte in Anhängigkeit von der in diesem Moment an der betrachteten Stelle herrschenden Temperatur $ ist ermittelt. Aus dem berechneten Temperaturfeld wird die durchschnittliche Temperatur berechnet und mit der als Sollwert vorgegebenen Entformungstemperatur v»e soll verglichen. Ist diese über den Querschnitt des Formteils gemittelte Temperatur noch größer, so muß weiter gekühlt werden, d.h. es muß einen Zeitintervall später ein neues Temperaturfeld berechnet werden, dessen Durchschnittstemperatur wieder mit der Sollentformungstemperatur verglichen wird usw....For each calculation step, the material values are determined as a function of the temperature $ ist prevailing at the moment in question. The average temperature is calculated from the calculated temperature field and compared with the demoulding temperature v »e intended as the setpoint. If this averaged over the cross section of the molding temperature is even greater, it must be further cooled, i. A new temperature field has to be calculated one time interval later, the average temperature of which is compared again with the set temperature, etc.

Ist die gewünschte Entformungstemperatur VE soll erreicht, so wird vom Prozeßrechner 6 ein Signal ausgegeben, welches über das Stellglied 3 die Werkzeugöffnung 4 einleitet. Dieses Verfahren zur Steuerung der Entformungstemperatur ist auch vereinfacht mit Hilfe einer analytischen Beziehung zwischen Kühlzeit und Entformungstemperatur realisierbar.If the desired demolding temperature VE is reached, then a signal is output by the process computer 6, which initiates the tool opening 4 via the actuator 3. This method of controlling the demolding temperature can also be implemented in a simplified manner with the aid of an analytical relationship between cooling time and demolding temperature.

Claims

-A--A-

Claim:

Method for controlling the cooling phase of the injection molding process, in particular of thermoplastics, characterized in that the control of the cooling phase is temperature-dependent, by the cooling time necessary to achieve the required demolding temperature is calculated during the cooling phase from the measured actual temperatures and material parameters.