Bei einer Spritzgießmaschine wird plastifizierter Kunststoff mit hohen Einspritzdrücken von typischerweise 400 bis 500 bar in eine aus zwei Formhälften bestehende Spritzgießform, auch Spritzgießwerkzeug genannt, eingespritzt.

Während des Einspritzvorgangs und während der anschließenden Phase der Abkühlung des Kunststoffs und der damit einhergehenden Verfestigung werden die Formhälften mit einer geeignet großen Schließ-und Zuhaltekraft zugehalten.

Bei gewissen Anwendungen kann es erforderlich sein, die Schließkraft während des Spritzgießzyklus zu variieren. Ein derartiger Anwendungsfall ist zum Beispiel das Spritzprägen. Hierbei wird der Abstand der Formhälften zueinander während des Einspritzens verändert, d. h. die Schließkraft wird während des Einspritzvorgangs variiert. Beispielsweise wird mit einem Tauchkantenwerkzeug ein vorvergrößerter Formhohlraum geschaffen, dessen Volumen mehr oder weniger größer ist als das von dem fertigen Kunststoffformteil im abgekühlten Zustand eingenommene Volumen. Ein derartiges Spritzprägeverfahren ist zum Beispiel in der EP 0 244 783 B1 beschrieben.

Damit auf einer Spritzgießmaschine ein Spritzprägeverfahren betrieben werden kann, muss die Bedienperson an der Spritzgießmaschine die einzelnen Verfahrensschritte des Spritzprägeverfahrens eingeben können, d. h. die Spritzgießmaschine muss so eingestellt werden, dass der Spritzprägezyklus in der gewünschten Art und Weise abläuft. Wenn z. B. eine Spritzprägeverfahren gemäß der Druckschrift WO 00/16958 ablaufen soll, muss die Spritzgießmaschine so programmiert werden, dass die Verfahrensschritte in der gewünschten Reihenfolge und mit dem gewünschten Ergebnis ablaufen.

Üblicherweise werden von den Spritzgießmaschinenherstellern Bedieneinheiten bereitgestellt, bei denen eingegeben werden kann, welche Schließkraft bei welchem Schneckenweg vorliegen soll. Diese Werte werden von einem Datenverarbeitungsprogramm zu Steuerbefehlen verarbeitet, die von der Maschinensteuerung an die Aktoren der Spritzgießmaschine abgegeben werden, damit diese die Teile der Spritzgießmaschine betätigen, mit denen die gewünschten Werte angefahren werden können. Zum Erreichen einer bestimmten schneckenwegabhängigen Schließkraft kann es beispielsweise erforderlich sein, dass eine Ölpumpe betätigt wird, die Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter in die Schließzylinder pumpt. Die Einstellung anderer Bedingungen als den Schneckenweg durch die Bedienperson ist nicht vorgesehen. Daher ist ein Spritzprägeverfahren, das nicht oder nicht nur in Abhängigkeit vom Schneckeweg gesteuert werden soll, von dem Maschinenhersteller nach den Wünschen des Betreibers der Spritzgießmaschine zu programmieren. Dabei muss der Betreiber der Spritzgießmaschine dem Maschinenhersteller offenbaren, wie"sein"Verfahren ablaufen soll. Wenn es sich dabei um geheimes Know How handelt, ist der Betreiber gezwungen, mit dem Maschinenhersteller eine Geheimhaltungsvereinbarung abzuschließen. Selbst dann ist nicht sichergestellt, dass dieses Know How gewollt oder ungewollt an Dritte weitergegeben wird. Weiterhin nachteilig ist, dass jeweils für ein anderes Spritzprägeverfahren eine neue Programmierung der Spritzgießmaschine durch den Maschinenhersteller erforderlich ist, was mit nicht unerheblichen Kosten verbunden sein kann.

Aus der EP 0 216 939 B1 ist es bekannt, während des Plastifizier-und Dosiervorgangs die Schnecke stufenweise zurückzubewegen, dabei die jeweilige Position der Schnecke als Bedingung vorzugeben und in Abhängigkeit von dieser Bedingung als Aktion eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke zu dieser Stufe auszuwählen. Die Werte der Schneckenposition (bzw. des zurückgelegten Schneckenweges) sowie der gewählten und eingestellten Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke werden auf einem graphischen Display angezeigt. Zusätzlich wird der sich bei jeder Stufe im Schneckenvorraum einstellende Staudruck angezeigt. Es gibt demnach eine Bedingung (Schneckenposition bzw. zurückgelegter Schneckenweg) und eine Aktion, nämlich die Einstellung einer Rotationsgeschwindigkeit. Diese begrenzte Auswahl mag für den Dosiervorgang ausreichend sein. Für einen komplexen Spritzgießzyklus vom Einspritzen am Ende des Dosiervorgangs bis zum Ende der Nachdruckphase, also bis zu Beginn des nächsten Dosiervorgangs, sind dagegen komplexere Einstellungen wünschenswert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Spritzgießmaschine anzugeben, mit der der Betreiber seinen eigenen Spritzgießzyklus kreieren kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 10 und 12 bis 14.

Dadurch, dass an der Bedieneinheit mehrere, den Spritzgießzyklus betreffende Bedingungen, und in Abhängigkeit von diesen Bedingungen auszulösende Aktionen eingegeben werden können, kann der Betreiber der Spritzgießmaschine ein Spritzprägeverfahren nach seinen Wünschen gestalten, ohne dass er die Unterstützung des Maschinenherstellers benötigt. Damit kann er experimentieren und Spritzprägeabläufe verschiedenster Art ausprobieren, ohne dass der Maschinenhersteller konsultiert werden muss. Neben dem Aspekt der Geheimhaltung werden auch Kosten eingespart, da es nicht mehr erforderlich ist, einen Fachmann des Maschinenherstellers zur Einstellung der neuen Paramater kommen zu lassen.

Typische Bedingungen zum Auslösen der Aktionen sind neben dem bekannten Schneckenweg auch der Schließweg und die Zeit (Unteranspruch 2). Neben der Vorgabe der Schließkraft kann es auch sinnvoll sein, eine Schließgeschwindigkeit vorzugeben (Unteranspruch 3), beispielsweise eine maximale Schließgeschwindigkeit. Zu Beginn des Einspritzvorgangs können Ausgangswerte für die Schließkraft (Unteranspruch 4) und/oder den Schließweg (Unteranspruch 5) vorgegeben werden.

Die Aktionen können beliebige Aktoren der Spritzgießmaschine betreffen, je nachdem wie der Verfahrensablauf gestaltet werden soll. Beispielsweise können bei einer hydraulischen Schließeinheit die Hydraulikpumpen angesteuert werden, um eine bestimmte Schließkraft und/oder eine bestimmte Schließgeschwindigkeit zu erzeugen.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Schließweg die gesamte Strecke von einem geöffneten Zustand bis zum zugefahrenen und verriegelten Zustand der Werkzeughälften darstellen soll. Desweiteren umfasst die Schließkraft sowohl die Kraft zum Zufahren als auch zum Zuhalten der Werkzeughälften (gegen die im Inneren herrschende Auftreibkraft). Letztere wird häufig auch als Verriegelungskraft bezeichnet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 Bildschirm der Bedieneinheit ohne Einträge von Zahlenwerten, Fig. 2 Bildschirm der Bedieneinheit für ein erstes Spritzprägeverfahren, Fig. 3 Bildschirm der Bedieneinheit für ein zweites Spritzprägeverfahren.

Gemäß Figur 1 weist eine Bedieneinheit einer Spritzgießmaschine einen Bildschirm 1 auf, auf dem mehrere unterschiedliche Bildschirmseiten aufgerufen werden können, um unterschiedliche Maschinendaten zur Anzeige bringen zu können und um bestimmte Einstellungen vornehmen zu können. Zum selbsttätigen Programmieren eines Spritzprägevorgangs ist erfindungsgemäß ein Bildschirm 1 vorgesehen, der eine erste Tabelle 2 aufweist, in die vom Betreiber auswählbare Bedingungen für den Spritzgießzyklus eingegeben werden können. Desweiteren ist eine zweite Tabelle 3 für die Aktionen vorgesehen, die bei Vorliegen der Bedingungen ausgelöst werden sollen. Zur Programmierung des Spritzgießzyklus sind zehn Stufen 4 vorgesehen, in denen die jeweiligen Werte für die Bedingungen 2 und die Aktionen 3 eingegeben werden können. Die Tabelle 2 weist zwei Untertabellen 5 und 6 auf, wobei die erste Untertabelle 5 für die Auswahl der Bedingungen 2 und die Untertabelle 6 für die Zahlenwerte der ausgewählten Bedingung 2 vorgesehen ist. Die Auswahl der Bedingungen 2 erfolgt über Kästchen 7,8 und 9 in den einzelnen Stufen 4 und in der Untertabelle 5. Das erste Kästchen 7 ist dem Schließweg 10, das zweite Kästchen 8 der Zeit 11 und dritte Kästchen 9 dem Schneckenweg 12 zugeordnet. In einem Feld 13 über der Untertabelle 6 kann ein Startwert für eine Anfangsbedingung 14 eingegeben werden. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine anfängliche Schließkraft 15 oder einen anfänglichen Schließweg 10 handeln. Desweiteren sind in der Tabelle 3 mit den Aktionen zwei Untertabellen 16 und 17 vorgesehen, wobei in der Untertabelle 16 die Werte für die Schlie#kraft 18 und in der Untertabelle 17 die Werte für die Schließgeschwindigkeit 19 eingegeben werden. Es ist zu betonen, dass die Eingabe selbst über eine hier nicht dargestellte Tastatur oder Soft-Key-Tasten erfolgt und die eingegebenen Zahlenwerte in den zuvor genannten Tabellen und Feldern des Bildschirms 1 angezeigt werden. Desweiteren ist ein Feld 20 vorgesehen, bei dem ausgewählt werden kann, ob zu Beginn des Spritzgießzyklus die Formhälften eine zusammengefahrenen Zustand, also einen geschlossenen Zustand, annehmen sollen oder ob bei jedem Start des Spritzgießzyklus die Formhälften einen vorgebbaren Abstand anfahren sollen. Diese Funktion soll weiter unten im Zusammenhang mit dem Beispiel von Figur 3 näher beschrieben werden.

Das erste Beispiel eines Spritzprägeverfahrens ist in Figur 1 gezeigt und geht von nahezu geschlossenen Formhälften aus. Diese sind bis auf einen kleinen Spalt von typischerweise einigen Zehntel Millimeter geschlossen. Als Ausgangswert 14 für die anfängliche Schließkraft 15 sind 30 kN vorgesehen, d. h. es wird noch keine große Schließkraft aufgebracht. Dies ergibt sich daraus, dass zu Beginn des Einspritzvorgangs noch keine Auftreibkräfte im Innern der Form vorliegen. Das dynamische Einspritzen kann nun gestartet werden. In einer ersten Stufe des Spritzgießzyklus ist vom Betreiber der Spritzgießmaschine vorgesehen worden, dass dann, wenn ein Schneckenweg 12 von 12,0 mm erreicht ist, eine Schließkraft 18 von 50,0 kN angewandt werden soll und zwar mit einer maximalen Schließgeschwindigkeit 19 von 4,0 mm/s. Eine zweite Stufe des Spritzgießzyklus ist nach den Vorgaben des Betreibers erreicht, wenn ein Schneckenweg 12 von 20,6 mm erreicht ist. Dann soll nach den Vorgaben des Betreibers eine Schließkraft 18 von 80,0 kN bei einer maximalen Schließgeschwindigkeit 19 von 8,0 mm/s angewandt werden. Eine dritte und letzte Stufe des Spritzgießzyklus soll erreicht sein, wenn nach dem Start der zweiten Stufe eine Zeit 11 von 2,23 s vergangen ist.

Bei dieser Stufe soll eine Schließkraft 18 von 200,0 kN bis zum Ende des Einspritzvorgangs angewandt werden. Da mit zunehmender Füllung der Form die von dem plastifizierten Kunststoff auf die Innenwände der Form ausgeübte Druck und damit die Auftreibkraft zunimmt, ist natürlich auch die Schließkraft entsprechend größer auszuwählen. Anstelle der Anzeige des Schneckenwegs 12 ist es auch möglich, das eingespritzte Volumen an plastifiziertem Kunststoff anzuzeigen, das sich im wesentlichen als Produkt aus dem von der Schnecke beim Einspritzen zurückgelegten Weg und dem Innendurchmesser des Plastifizierzylinders im Schneckenvorraum ergibt. Die vom Betreiber eingebbaren Werte für den Schneckenweg 12 und die Zeit 11 können sich nur in einem solchen Rahmen bewegen, wie er durch die Definition des Schneckenvorschubs auf einer anderen Bildschirmseite zuvor festgelegt worden ist. Es ist zu betonen, dass alle Werte an Bedingungen 2 und Aktionen 3 von dem Betreiber der Spritzgießmaschine frei programmierbar sind.

Das in Figur 3 gezeigte zweite Beispiel betrifft ein Spritzprägeverfahren zum Hinterspritzen einer Dekormaterialbahn.

An dem Feld 20"Start Spritzgießzyklus bei unvollständig geschlossener Form on/off" kann der Betreiber vorgeben, ob er beim Start des Spritzgießzyklus von einer geschlossenen Form ausgehen möchte ("Start Spritzgießzyklus bei unvollständig geschlossener Form off) oder von einer nicht vollständig zugefahrenen Form mit vorgebbarem Abstand ("Start Spritzgießzyklus bei unvollständig geschlossener Form on). Der Abstand der Formhälften zueinander, der im letztgenanten Fall angefahren wird, entspricht dem zum Start des Einspritzens ausgewählten Schließweg 10,13, 14.

Wenn die Bedingung"Start Spritzgießzyklus bei unvollständig geschlossener Form on"ausgewählt worden ist (, Feld 20 auf"on"), wird nach dem Ausstossen des Formteils aus dem vorangegangenen Spritzgießzyklus diese offene Position entsprechend dem ausgewählten Abstand 10 der Formhälften angefahren und der nächste Zyklus gestartet. Wenn hingegen die Bedingung"Start Spritzgießzyklus bei unvollständig geschlossener Form off'ausgewählt worden ist und gleichwohl ein bestimmter Schließweg 10 als Startbedingung 13,14 eingegeben worden ist, fahren die Formhälften nach dem Ausstossen des Formteils aus dem vorangegangenen Spritzgießzyklus zunächst vollständig zu und anschließend wieder auf, bis die Formhälften den vorgegebenen Abstand eingenommen haben. In diesem Fall kann erkannt werden, wenn ein Formteil nicht korrekt ausgestossen worden ist und noch ganz oder teilweise in einer der Formhälften hängt. Beim anfänglichen Zufahren wird nämlich irgendwann das Hindernis erkannt und ein Warnhinweis und/oder ein Warnsignal erzeugt und der Spritzgießzyklus wird automatisch abgebrochen.

Vorliegend ist die Bedingung #Start Spritzgie#zyklus bei unvollständig geschlossener Form on" ausgewählt worden (#Feld 20 auf #on"), d.h. nach jedem Auswerfen der Formteile wird von der Schließeinheit eine Position angefahren, bei die Formhälften einen Abstand voneinander einnehmen, wie er im Feld 13 eingeben worden ist, vorliegend also 5 mm. Von dieser Position aus wird der Spritzprägeprozess gestartet und durchläuft die fünf vom Betreiber eingegebenen Stufen. Stufe 1 ist erreicht, wenn die Schnecke einen Weg 12 von 12,0 mm zurückgelegt hat. Nachdem also eine diesem Schneckenweg 12 entsprechende Menge an plastifiziertem Kunsttoff zwischen die Formhälften eingespritzt worden ist, soll ein Schließkraft 18 von 20,0 kN und eine Schließgeschwindigkeit 19 von 4,0 mm/s angewandt werden. Nach einem Schließweg 10 von 2,3 mm ist die Stufe 2 erreicht und nun soll die Schließkraft 18 auf 80 kN bei einer Schließgeschwindigkeit 19 von 8,0 mm/s gesteigert werden. Als Stufe 3 ist vorgesehen, dass nach einem Schneckenweg 12 von 56,3 mm die Schließkraft 18 auf 100,0 kN steigen und die Schließgeschwindigkeit 19 auf 6,0 mm sinken soll. Nach weiteren 1,55 s soll in einer vierten Stufe die Schließkraft 18 auf 200 kN eingestellt und die Schließgeschwindigkeit 19 auf 4,0 mm/s eingestellt werden. Nach weiteren 3,00 s ist die fünfte Stufe des Spritzprägezyklus erreicht und es wird eine Schließkraft 18 von 100 kN mit einer Schließgeschwindigkeit 19 von 2,0 mm/s angewandt. Diese letzten Werte an Schließkraft 18 und Schließgeschwindigkeit 19 werden nach der Verfestigung des Formteils auf"Null" gesetzt. Im vorliegenden Beispiel variieren von Stufe zu Stufe die Werte für den Schließweg 10, die Zeit 11 und den Schneckenweg 12. Auf diese Weise kann man die Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkunden und der Betreiber der Spritzgießmaschine kann sich empirisch an die für"sein"Verfahren günstigsten Werte für die Bedingungen 2 und die Aktionen 3 herantasten.

Das Feld 21"Kompression on"zeigt lediglich an, dass der Betreiber der Spritzgießmaschine von der Maschinensteueurung die Seite zum Einrichten und Betreiben des Spritzprägeverfahrens ausgewählt hat. Vorliegend handelt es sich um die Bildschirmseite mit der Nummer 142.

Als erste Sicherheitsstufe ist zunächst vorgesehen, für jeden Maschinentyp nicht zu über-oder unterschreitende Maximalwerte in der Maschinensteuerung zu hinterlegen oder mittels eines diese Werte enthaltenden Datenträgers diese in das System einzulesen. Falls der Betreiber einen diese Grenzwerte überschreitenden Wert bei den Bedingungen und/oder bei den Aktionen eingibt, erscheint auf dem Bildschirm ein Warnhinweis und gegebenenfalls ertönt ein Warnsignal.

Als zweite Sicherheitsstufe ist vorgesehen, dass die vom Betreiber eingegebenen Werte zu den Bedingungen mittels eines entsprechenden Datenverarbeitungsprogramms auf innere Kohärenz geprüft werden. Wenn beispielsweise als Startbedingung 14,13 ein Schließweg 10 von 10 mm vorgegeben wird, und man versucht, bei den einzelnen Stufen 1 bis 10 des Spritzgießzyklus irgendwann einen Schließweg 10 von 15mm einzugeben, erscheint auf dem Bildschirm ein Warnhinweis und gegebenenfalls ertönt ein Warnsignal.

Die hier vorgestellten Beispiele an Bedingungen 2 und Aktionen 3 sind nicht als erschöpfende Aufzählung anzusehen. Vielmehr fallen auch andere und/oder zusätzliche Bedingungen in den Bereich der Erfindung. Denkbar ist zum Beispiel, dass ein besonderes Ereignis in einen Triggerwert (z. B. einen bestimmten Wert einer elektrischen Spannung) umgewandelt wird und eine Aktion aufgrund dieses Triggerwertes ausgelöst wird. Desweiteren ist der Erfindungsgedanke nicht auf das Spritzprägevefahren beschränkt, sondern überall dort anwendbar, wo vom Betreiber einer Spritzgießmaschine ein Verfahrensablauf an der Spritgießmaschine definiert werden soll. Beispielsweise kann der Betreiber ein Interesse daran haben, dass der Vorgang des Auswerfens der Formteile in einer bestimmten Art und Weise abläuft. In diesem Fall sind den Auswerfer betreffende Bedinungen und Aktionen einzugeben und in einer der zuvor genannten Art anzuzeigen.

Bezugszeichenliste Bildschirm der Bedieneinheit Tabelle für Bedingungen Tabelle für Aktionen Durchnummerierte Zeilen für die Stufen des Spritzgießprozesses Erste Untertabelle der Tabelle 2 Zweite Untertabelle der Tabelle 2 Erstes Kästchen für die Auswahl des Schließ-bzw. Verriegelungswegs 10 Zweites Kästchen für die Auswahl der Zeit 11 Drittes Kästchen für die Auswahl der Schneckenwegs 12 Schließ-bzw. Verriegelungsweg Zeit Schneckenweg Zahlewert für Startparameter 14 Startparameter Schließ-bzw. Verriegelungskraft bei Start des Spritzgießzyklus Erste Untertabelle der Tabelle 3 Zweite Untertabelle der Tabelle 3 Schließ-bzw. Verriegelungskraft während Spritzgießzyklus Schließgeschwindigkeit Auswahifeld für Start des Spritzgießzyklus Anzeige für Auswahl des Bildschirms 142 (Modulation des Spritzprägens)