成型机的合模单元和用于使合模单元运行的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于使成型机的合模单元(1)运行的方法，其中，将合模单元(1)闭合，并且利用合模力机构(3)受闭环控制或者开环控制地对可动的模具夹紧板(2)加载合模力，利用运动机构(3，4)在合模力机构(3)起作用过程中施加与合模力方向相反的补偿力。
【专利说明】成型机的合模单元和用于使合模单元运行的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的成型机的合模单元以及一种具有权利要求2前序部分所述特征的用于使这样的合模单元运行的方法。
【背景技术】
[0002]成型机在此指的是注射成型机、注射压力机、压力机或者类似机械。
[0003]对现代的成型机关于生产的部件的尺寸精度提出高的要求。这如此进行，即，必须由可动的模具夹紧板或者安装于可动的模具夹紧板上的半模实施的合模力以及合模运动特征曲线对产品质量有大的影响。
[0004]例如在注射压制时必须开环控制或者闭环控制注射成型机的合模单元，使得将在半模之间的限定的压制间隙受控制地闭合，随后可动的模具夹紧板应获得合模力的上升。也有该方法的特殊形式，其中，在塑料材料冷却之前，压制间隙在某些情况下被重新打开一次以上。
[0005]如果在某个特征曲线中同时出现或者需要很小和很大的力，那么这些特征曲线的精确开环控制或者闭环控制就有可能成为问题。以注射压制为例，合模力机构必须能够目标可靠地施加极小的力以及几百或者几千千牛的力。现代液压系统并非在所有情况下都能可靠做到这一点。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，提供一种用于成型机的合模单元以及一种用于使该合模单元运行的方法，其中，也能开环控制或者闭环控制很小的合模力。
[0007]所述任务通过一种具有权利要求1所述特征的合模单元以及通过一种具有权利要求2所述特征的方法解决。
[0008]这通过如下方式发生，S卩，在合模力机构起作用过程中利用合模单元的运动机构施加与合模力方向相反的补偿力(Offset-Kraft)。这里，可以使用合模单元的能够反作用于合模力机构的任何机构作为运动机构。
[0009]在现代的成型工艺、尤其是注射压制过程中可以设定，多次打开并且然后重新闭合半模。在这种意义上要指出，合模力也可以是负值，这样合模力就变为打开力。
[0010]在从属权利要求中限定了本发明的其它有益实施方式。
[0011]这里，“或者”应当始终理解成“包括在内”，也就是说，通过“或者”分隔开的可能性的组合自然是可想到的并且视具体情况是有益的。例如，可以使用用于迅速打开和闭合合模单元的快速机构作为运动机构。在通常情况下，快速机构虽然设计用于远小于合模压力机构的力。尽管如此，快速机构能够这样反作用于合模力机构工作，使得能由该合模力机构所施加的力被提高到最小力之上，在该最小力之上能精密开环控制或者闭环控制合模力机构。
[0012]液压合模力机构本身可以是运动机构的另一个示例。因为在构造成液压缸的合模力机构具有第一室和第二室，并且通过提高第二室中的压力产生合模力的情况下，提高第一室中的压力就能使第二室中的对于额定合模力所需的额定压力升高，因此第二室中的额定压力落入可精密闭环控制或者开环控制的范围之中。
[0013]当然也可以运用组合，这就是说，例如由快速机构施加一部分补偿力，并且由合模力机构本身施加另一部分补偿力。
[0014]可以在可动的模具夹紧板上或者在合模压力机构本身中施加补偿力。
[0015]为了使合模力机构尽可能地输送到可对该合模力机构进行精密开环控制或者闭环控制的范围之中，可以规定，基本上施加对于运动机构最大允许的力作为补偿力。特别是当额定合模力比较小，从而开环控制或者闭环控制合模力机构变难时，这样规定。当合模力高时可以规定，收回补偿力。
[0016]可以规定，为了闭环控制合模力，确定合模力绝对值，该合模力绝对值基本上相当于实际的作用于可动的模具夹紧板的力，并且使用合模力绝对值作为闭环控制的反馈参量。由此可以简化安排生产工艺，因为运动特征曲线或者力特征曲线可以事先通过计算或者模拟以绝对值确定，并且然后可以由合模单元真正描绘。
[0017]在此有益的可以是，不仅测量由合模力机构所施加的合模力或者由运动机构所施加的补偿力，而且测量至少一个梁的、可动的模具夹紧板的或者可动的模具夹紧板连同半模的由质量所引起的支持力或者至少一个摩擦力，并且在确定合模力绝对值时考虑所测量的力。
[0018]为了在竖直的合模单元中补偿例如半模的重力影响可以规定，通过由合模单元的运动机构将所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板连同半模保持在恒定的高度并且测量为此由运动机构所施加的力，测量支持力。
[0019]在此可以规定，利用运动机构的至少一个液压缸内的一个压力传感器或者多个压力传感器确定支持力。
[0020]就此而言，在一种特别优选的实施方式中可以规定，利用在所述至少一个液压缸的第一室内的第一压力传感器和在所述至少一个液压缸的第二室内的第二压力传感器确定支持力，其中，由第一压力传感器和第二压力传感器的测量值的利用有效活塞面积加权后的差确定反作用力的值。虽然在多数运行状态下其中一个室内的压力远小于另一个室内的压力。但是通过本发明仍然可以精确进行开环控制或者闭环控制，使得该小的效应也可以产生重大的失真。
[0021]在一种优选的实施方式中可以规定，测量所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板的附着力形式的所述至少一个摩擦力。
[0022]这可以这样发生，S卩，为了测量附着力，测量所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板的重力，由合模单元的运动机构将所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板保持在恒定的高度，测量为此由运动机构所施加的反作用力，并且由反作用力和重力之差值确定附着力。在此有利地，在组装合模单元之前例如利用起重机可以测量梁或者可动的模具夹紧板的重力。与之前对于支持力所述的一样，可以测量由运动机构所施加的反作用力，区别在于在这种情况下没有半模安装在可动的模具夹紧板上。就这种实施方式而言，假设半模的存在对于在可动的模具夹紧板和梁之间或者在梁和导向装置之间出现的附着力只有小的影响。当然也可以用测量技术检测半模的重量对附着力的影响。但是，对此必须已知或者测量半模的重量。
[0023]另一种特别优选的实施方式可以在于，测量所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板的滑动摩擦力形式的所述至少一个摩擦力。
[0024]这里，有利地在组装合模单元之前可以测量所述至少一个梁或者可动的模具夹紧板的重力。同样能以类似于针对反作用力已建议的方式测量运动力。半模的重力作用类似于针对附着力所描述的那样发挥。
[0025]至少已描述了三种不同的方法用来确定使绝对合模力失真的力。可以分别单独和组合运用这些方法。本领域技术人员在此可以决定在何种情况下(工艺特征，垂直或者水平的合模单元)哪一种方法是有意义的，或者哪一种引起失真的力有比较大的影响。
[0026]与开环控制或者闭环控制的准确工作原理无关，本发明基于这样的认识:可以通过存在于合模单元上的运动机构将要由合模力机构施加的力保持在能够很好开环控制或者闭环控制合模力机构的范围之内。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的其它优点和细节借助附图以及所属的【专利附图】
【附图说明】得出。附图如下:
[0028]图1示出注射成型机的合模单元的示意侧视图，在各半模之间存在压制间隙，
[0029]图2示出相应于图1的视图，合模单元已完全闭合，
[0030]图3示出合模单元处在允许测量支持力的位置中的示意侧视图，以及
[0031]图4示出相应于按照本发明的方法的闭环控制方案的示意图。
【具体实施方式】
[0032]在图1中纯示意性地示出一个竖直的合模单元I。该合模单元具有一个压力机构3，该压力机构可以通过梁6给可动的模具夹紧板2施加合模力。为了锁定可动的模具夹紧板2与梁6而设有一个锁定机构13。在解锁状态下，可以利用快速机构4使可动的模具夹紧板2运动。
[0033]由一个开环控制或者闭环控制装置5对压力机构3和快速机构4进行开环控制或者闭环控制。所示的在快速机构、开环控制或者闭环控制装置与合模力机构之间的连接当然纯粹为示意图。
[0034]不仅压力机构3、而且快速机构4均具有液压缸8。
[0035]在本实施例中，液压缸的构造对于快速机构4以及压力机构3相似。各液压缸8的区别仅在于其行程及其有效活塞面积，视具体要求而定。
[0036]液压缸8分别具有一个第一室10和一个杆侧的第二室12，这些室可以分别被加载不同的压力。缸的液压连接是现有技术，因此没有详细绘出。在每个液压缸8的第一室10以及第二室12上均布置有用来测量相应室中液压压力的第一压力传感器9或者第二压力传感器11。第一压力传感器9和第二压力传感器11也与开环控制或者闭环控制装置5相连。为了清晰起见，这在图中没有绘出。在开环控制或者闭环控制装置5设计成闭环控制装置的情况下，第一压力传感器9和第二压力传感器11用来将测量值反馈用于闭环控制回路。
[0037]在图1所示的情况下，在半模7和另一个半模14之间存在压制间隙。通过快速机构4以最大允许的力作用于合模力机构3，在合模力机构3的液压缸8的第二室12中产生最小压力。这对于精确闭环控制是必需的。
[0038]图2类似于图1，其中，压制间隙现在已闭合。此外，快速机构4反作用于合模力机构。这样一直进行，直至额定合模力如此之大以至于在合模力机构3的液压缸8的第二室12中存在的压力足够大，以保证精确的开环控制或者闭环控制。
[0039]在图3所示的情形下，通过快速机构4和压力机构3分开地测量在成型过程中由梁6、可动的模具夹紧板2以及半模7所施加的支持力(用于支持合模力)。为此，锁定机构13已解锁。通过在快速机构4的液压缸8中的传感器测量支持力的源自可动的模具夹紧板2以及半模7的第一部分。通过在压力机构3的液压缸8中的传感器测量源自梁6的第二部分。然后将支持力确定为第一和第二分力之和。
[0040]以下说明通过液压缸8中的传感器进行的力测量:第二室12中的有效面积略小于第一室10中的有效面积。因此，可通过由第一压力传感器9和第二压力传感器11测量的液压压力的利用有效面积加权后的差值确定支持力的所测量的分力的值。
[0041]在这里所示的实施例中，由液压缸8中的压力传感器测量的每个力按所描述的方式进行。但这并非绝对必需的，因为例如可以从具有相应较小压力的室中完全泄放压力，从而只有在相应另一室中的压力用来对液压缸8施力。
[0042]如果已知可动的模具夹紧板2以及梁6的重力(例如通过在组装合模单元之前利用起重机进行测量)，则也可以利用与上述相似的方法测量可动的模具夹紧板或者梁6的附着力。该附着力主要由可动的模具夹紧板2以及梁6的导向装置以及液压缸中出现的静摩擦力所引起。类似于支持力地测量反作用力，其中必须拆下半模7。然后可以由反作用力与重力之差值相当简单地确定附着力。
[0043]通过按照本发明的方法可以闭环控制或者开环控制合模力的绝对值。在图4中所示为相应的闭环控制方案。在此，首先由以下作用于模具夹紧板的力的值建立力平衡:
[0044]-利用在快速机构4的液压缸8的第一室10中的第一压力传感器9确定的第一快速力FEl。
[0045]-利用在合模力机构3的液压缸8的第一室10中的第一压力传感器9确定的第一压力FDl。
[0046]-利用在快速机构4的液压缸8的第二室12中的第二压力传感器11确定的第二快速力FE2。
[0047]-利用在合模力机构3的液压缸8的第二室12中的第二压力传感器11确定的第二压力FD2。
[0048]-利用快速机构4的压力传感器确定的可动的模具夹紧板2连同半模7的重力FB。
[0049]-利用合模力机构3的压力传感器确定的梁6的重力HL
[0050]-摩擦力FR，其中，视情况而定使用滑动摩擦或者静摩擦。
[0051]将作为力平衡结果出现的合模力实际值FS-1ST与由操作者设定的合模力额定值FS-SOLL进行比较。将该比较的结果又提供给开环控制或者闭环控制装置5(该情况下设计成闭环控制装置)。该开环控制或者闭环控制装置影响调节机构15，该调节机构在上述实施例中是用于在合模力机构3的液压缸8的第二室12中的液压压力的调节阀。
[0052]在液压缸8的其余室中的压力当然也受到类似的开环控制或者闭环控制机理。尤其是对于第一快速力FEl和第一压力FDl的闭环控制这样实施，即，如果在合模力机构3的液压缸8的第二室12中的压力下落到一定的阈值以下，低于该阈值时精确开环控制或者闭环控制第二压力FD2就变难，那么就提高这两个力中的至少一个力。
[0053]所提出的闭环控制方案允许闭环控制绝对的合模力。其优点是可以将来自模拟或者计算的结果直接用于安排工艺过程。从而可以在某些情况下完全避免用于优化合模压力特征曲线的一系列试验。
[0054]本发明并不局限于这里所示的实施方式。例如也可以在水平的合模单元中应用本发明。同样也可以将本发明应用于机电式合模单元，因为这些合模单元在合模力小的情况下可能遭受变差的可闭环控制性或者可开环控制性。
【权利要求】
1.成型机的合模单元，具有可动的模具夹紧板(2)、用于对可动的模具夹紧板(2)加载合模力的合模力机构(3)、用于使可动的模具夹紧板(2)运动的运动机构(3，4)以及用于开环控制或者闭环控制合模力机构⑶和运动机构(3，4)的开环控制或者闭环控制装置(5)，其特征在于，所述开环控制或者闭环控制机构(5)构成为用于开环控制或者闭环控制运动机构(3，4)，使得该运动机构在合模力机构(3)起作用过程中施加与合模力方向相反的补偿力。
2.用于使成型机的合模单元(I)运行的方法，其中，将合模单元(I)闭合，并且利用合模力机构(3)受闭环控制或者开环控制地对可动的模具夹紧板(2)加载合模力，其特征在于，利用运动机构(3，4)在合模力机构(3)起作用过程中施加与合模力方向相反的补偿力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用快速机构(4)作为运动机构(3，4)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，使用合模力机构(3)作为运动机构(3，4) ο
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，基本上施加对于运动机构(3,4)而言最大允许的力作为补偿力。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了闭环控制合模力，确定合模力绝对值，该合模力绝对值基本上相当于实际的作用于可动的模具夹紧板(2)的力，并且使用合模力绝对值作为闭环控制的反馈参量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，测量由合模力机构(3)所施加的合模力，测量由运动机构(3，4)所施加的补偿力，并且在确定合模力绝对值时考虑所测量的力。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，测量至少一个梁(6)的、可动的模具夹紧板(2)的或者可动的模具夹紧板(2)连同半模(7)的由质量引起的支持力或者至少一个摩擦力，并且在确定合模力绝对值时考虑所测量的力。
9.根据权利要求8所述的方法，在使用竖直闭合的合模单元(I)的情况下，其特征在于，通过由运动机构(3，4)将所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)连同半模(7)保持在恒定的高度并且测量为此由运动机构(3，4)所施加的力，来测量所述支持力。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，利用运动机构(3，4)的至少一个液压缸(8)中的一个或者多个压力传感器(9，11)确定所述支持力。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，利用在所述至少一个液压缸(8)的第一室(10)内的第一压力传感器(9)和在所述至少一个液压缸⑶的第二室(12)内的第二压力传感器(11)确定所述支持力，由第一压力传感器(9)和第二压力传感器(11)的测量值的利用有效活塞面积加权后的差确定反作用力的值。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)的附着力形式的所述至少一个摩擦力。
13.根据权利要求12所述的方法，在使用竖直闭合的合模单元(I)的情况下，其特征在于，为了测量附着力，测量所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)的重力，由运动机构(3，4)将所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)保持在恒定的高度，测量为此由运动机构(3，4)所施加的反作用力，并且由反作用力和重力之差值确定附着力。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)的滑动摩擦力形式的所述至少一个摩擦力。
15.根据权利要求14所述的方法，在使用竖直闭合的合模单元(I)的情况下，其特征在于，为了确定滑动摩擦力，测量所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)的重力，利用运动机构(3，4)使所述至少一个梁(6)或者可动的模具夹紧板(2)以恒定的速度运动，测量为此由运动机构(3，4)所施加的运动力，并且由重力和运动力之差值确定滑动摩擦力。
【文档编号】B29C45/67GK104512016SQ201410642420
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】H·蔡德尔霍费尔, A·洛纳克尔 申请人:恩格尔奥地利有限公司