Способ автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением

 

< >,86)089

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к 3IBT. свид-ву— (22) Заявлено 25Л,2.79 (21) 2860574/23-05 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.09 81. Бюллетень ¹ 33 (45) Да"à опубликования описания 30.09.81 (51)М.Кл з В 29 F!/О

G 05 D 27/00

Государствеиныв комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 66.0l 2-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. И. Кричевер, Э. Л. Калинчев, И. С. Кричевер

T. П, Николаенко и Б. П. Шевченко

Центральное проектно-конструкторское бюро кузнечнопрессового машиностроения 1

Министерства станкостроительной и инструменталь ой промышленности СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ

1 2

Изобретение относится к области автоматизации процессов переработки пластмасс и может быть использовано в процессах переработки пластмасс методом литья под давлением.

Процесс литья пластмасс под давлением состоит из ряда последовательных технологических стадий: впрыска, формования, пластикации. Характер протекания каждой из выделенных стадий оказывает существенное влияние на характеристики и свойства отливаемых изделий. В связи с этим, получение качественных изделий невозможно без правильной организации процесса на каждой из стадий.

Правильная организация процесса заключается в выборе оптимальных значений основных технологических параметров на каждой из стадий.

Оптимальность значений технологических параметров определяется их соответствием условиям, сложившимся к данному моменту времени. Эти условия определяются совокупностью непрогнозируемых возмущающих воздействий на характер протекания всего процесса литья (колебание температур окружающей среды, охлаждающей и рабочей ж идкостей, колебание теплофизкческих характеристик сырья, нестабильность срабатыван ия а п паратуры и т. п.).

Изменение всех этих условий вызывает необходимость регулирования на каждой из стадий основных технологических параметров литья.

Так, на стадии впрыска целесообразно регулировать скорость впрыска, на стадии формования — давление формования, а на стадии пластикации — давление и скорость пластикации (11.

10 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением, заключающийся в изменении режима процесса

15 литья в зависимости от положения червяка в процессе впрыска и давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра впрыска (2).

Известный способ автоматического регу20 лировання процесса литья имеет следуюшие недостатки: требует установки в полости каждой используемой формы датчика давления расплава, что связано со значительными трудностями и существенным усложнением конструкции формы; используемыс в практике конструкции датчиков давления расплава (тензометрические, индуктивные, пьезоэлектрические и др.) подвержены влиянию температуры, искажающему величину выходного сигнала датчика; опреде861О89 ление величины эталонного сигнала в той конкретной точке формы, в которой уста.новлен датчик, может быть осуществлено только эмпирическим путем, что крайне затруднительно, так как сравнение эталонного сигнала с сигналом датчика давления расплава осуществляется после окончания впрыска, то откорректированная скорость впрыска будет реализована только в следующем цикле; сигнал датчика давления расплава не дает информации о вязкости расплава, что не позволяет использовать его для регулирования параметров пластикации.

Целью изобретения является повышение стабильности массы отливаемых изделий.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением, заключающемся в измерении положения червяка в процессе впрыска и давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра впрыска, определяют величину производной давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра, находят разность между величиной текучего значения указанной производной и величиной указанной производной в начальный момент впрыска, находят момент времени, в который величина упомянутой разности превысит заданное пороговое значение, запоминают в указанный момент aipeMem координату червяка,и величину давления в гидроцилиндре впрыска, сравнивают текущие значения координаты червяка и величины давления в гидроцилиндре впрыска с упомянутыми заполненными соответствующими значениями и в зависимости от величин и знаков рассогласований изменяют режим процесса литья.

При этом режим процесса литья можно изменять воздействием на скорость впрыска на стадии заполнения расплавом полости формы в зависимости от величины и знака .рассогласования между заполненной и текущей координатой червяка.

Режим процесса литья можно также изменять воздействием на давление и скорость пластикации на стадии пластикации в зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей координатой червяка.

Режим процесса литья можно также изменять воздействием на давление формования на стадии формования в зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей величинами давления в гидроцилиндре впрыска.

Кроме того, при выходе величины давления в гидроцилиндре впрыска в указанный момент времени запоминания упомянутой величины за допустимые пределы

Зо

65 останавливают указанный процесс литья пластмасс под давлением.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для осуществления автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением; на фиг. 2 — диаграмма давление — время, иллюстрирующая характер изменения давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра впрыска на стадиях впрыска и формования.

Устройство (фиг. 1) состоит из цилиндра 1 пластикации, внутри которого расположен червяк 2. Для впрыска расплава в полость формы 8 червяк 2 совершает аксиальное перемещение в направлении сопла 4 под действием давления жидкости, нагнетаемой насосом 5 в поршневую полость б гидроцилиндра 7 впрыска.

При пластикации материала червяк 2 совершает вращательно-поступательное перемещение с помощью гидромотора 8.

Гидравлический двухпозиционный распределитель 9 с электромагнитом обеспечивает изменен не .направления потока рабочей жидкости (в положении, показанном на блок-схеме, электромагнит выключен) и рабочая жидкость поступает в полость б гидроцилиндра 7 впрыска, обеспечивая впрыск расплава в полость формы 8 и формование изд елия. При включении электромагнита рабочая жидкость поступает в нагнетательную магистраль гидромотора 8, обеспечивая вращение червяка 2 для пластикации материала, Включение и выключение электромагнита осуществляется блоком силового управления (на фиг. 1 не показан) .

Давление в полости б гидроцилиндра

7 и в гидромотор е 8 регулируется регулятором 10 давления с пропорциональным электроуправлением (давление пропорционалыно величине тока, поступающего на головку регулятора 10).

Производительность насоса 5 определяется настройкой регулятора 11 расхода с пропорциональным электроуправлением (расход насоса пропорционален величине тока, поступающего на регулятор П).

Величина давления рабочей жидкости в полости б гидроцилиндра 7 контролируется датчиком 12 давления, вырабатывающим электрический сигнал, пропорциональный давлению в полости б.

Положение червяка б контролируется датчиком 18, вырабатывающим электрический сигнал, пропорциональный координате червяка 2, причем сигнал на выходе датчика 15 тем больше, чем дальше отошел червяк 2 от сопла 4.

Устройство снабжено двумя задатчиками 14 и 15. Задатчик 14 задает сигнал, пропорциональный величине давления в полости б гидроцилиндра 7, при котором начинается перемещение расплава из ци861089 линдра 1 в полость формы 8, т. е. давление в момент открытия сопла (величина Р, на фиг. 2).

Задатчиком 15 задается сигнал, пропорциональный координате червяка 2, при которой начинается перемещение расплава из цилиндра 1 в полость формы 8, т. е. координата червяка 2 в момент открытия сопла.

Для реализации предлагаемого способа автоматического регулирования несущественна конструкция применяемого сопла 4, т. е. может быть применено как сопло с механическим затвором, так и сопло без затвора — открытого типа. При этом под моментом открытия сопла подразумевается начальный момент перемещения фронта расплава из сопла в форму.

Устройство содержит два блока сравнения 1б и 17. Блок 1б сравнения производит сравнение сигналов, поступающих на его входы, т. е. сигналов от задатчика 14 и датчика 12 да влевия, и вырабатывает на выходе сигнал, пропорциональный величине и знаку рассогласования между сигналами на входах. Блок 17 сравнения аналогично блоку 1б производит сравнение сигналов от задатчика 1б и датчика 18, вырабатывая на выходе сигнал, пропорциональный величине и знаку рассогласования между сигналами на входах.

Устройство содержит блок 18 дифференцирования, осуществляющий вычисление производной по давлению путем дифференцирования по времени электрического сигнала, поступающего с выхода датчика 12 давления, а также ключ 19, на выходе которого генерируется сигнал логической единицы — (1) при изменении сигнала, поступающего на его вход. При поступлении на вход постоянного сигнала, на выходе ключа 19 генерируется сигнал логического нуля — (О) . Два логических блока 20 и 21 осуществляют преобразование сигналов, поступающих на их входы в управляющие сигналы, корректирующие настройку соответственно регулятора 10 давления и регулятора 11 расхода.

При поступлении от блока циклового управления (не показан) команды на впрыск рабочая жидкость от насоса 5 поступает в полость 6 гидроцилиндра 7 впрыска. При этом в полости б начинает развиваться давление. Характер его развития (фиг. 2) показан кривой Od. Как только усилие в полости б гндроцилиндра 7 превысит сопротивление сопла 4, наступит момент открытия сопла н начнется перемещение расплава из цилиндра 1 пластикации в полость формы 8.

При этом давление в полости б будет изменяться по кривой ab. Сигнал, вырабатываемый датчиком 12, дифференцируется блоком 18. Величина, вырабатываемая на выходе блока 18 в начальный мо5

l0

6О

65 мент впрыска, т. е. около О, поступает на вход ключа 19 и фиксируется им. Как видно на фиг. 2, величина производной изменится в момент открытия сопла, т. е. в точке а. Следовательно, в момент открытия сопла на выходе ключа 19 появится сигнал (1) . Этот сигнал поступает в блоки 1б и

17 сравнения, давая команду на фиксацию и сравнение действительных и заданных параметров (давления и координаты червяка 2 в момент открытия сопла). На выходах блоков 16 и 17 сравнения вырабатываются сигналы, пропорциональные величине и знаку рассогласования между заполненными и заданными значениями параметров в момент открытия сопла.

Эти сигналы поступают в логические блоки 20 и 21, которые по известным завиои мостям,,реализованным .в них, вырабатывают управляющие сигналы, корректирующие настройки соответственно регулятора 10 давления и регулятора 11 расхода. Регулятор П расхода изменяет производительность насоса 5, т. е. скорость впрыска, и, соответственно, характер изменений кривой (фиг. 2) на участке abed.

Регулятор 10 давления изменяет уставку давления формования Р@. т. е. величину давления на участие кривой de.

Поскольку величина давления и координата червяка 2 в момент открытия сопла зависят от величины сопротивления сопла, которое, в свою очередь, зависит от вязкости подготовленного к впрыску расплава, то изменение технологических параметров процесса, т. е. характера жривой иа участке abcde, происходит в полной зависимости от вязкости расплава.

Следовательно, предлагаемый способ автоматического регулирования позволяет автоматически определить и реализовать оптимальные значения скорости впрыска и давления формования.

Аналогично, при включенном электромоторе, т. е. при осуществлении стадии пластикации путем нагнетания рабочей жидкости в гидромотор 8, блок-схема устройства на фиг. 1 позволяет автоматически определять и реализовать оптимальные значения скорости и давления пластикации.

Поскольку фиксированная величина давления в момент открытия сопла свидетельствует о внутреннем состоянии всей системы управления, то выход в этот момент величины давления из установленного для применяемой конструкции сопла 4 д:.а азона свидетельствует о неполадках в машине (например, неполного отключения илп включения магнита, попадания инородного тела в цилиндр 1 пластикации, раз рыва уплотнений в гидроцилиндре 7 ит. п.).

Поэтому, в схему блока сравнения 1б вводят значения Рз„„„и Рз„,» (фнг. 2), ограничивающие допустимый диапазон сигнала, поступающего в момент открытия соп86I089 ла от датчика 12 давления. При выходе сигнала от датчика l2 из установленного диапазона, посту пает команда на немедленное прерывание цикла, остановку машины и отключение ее силовых цепей от питающей сети. Эти предохранительные функции предлагаемого способа автоматического регулирования позволяют предотвратить существенные поломки машины.

Экспериментальная проверка этого способа, проведенная на экспериментальной литьевой машине с объемом впрыска 63 см, подтвердила четкую и надежную работу устройства управления, реализующих предлагаемый способ автоматического регулирования. При этом в партии из 1000 отлитых изделий колебания массы не превышали +-0,1 о о от оптимальной величины, что свидетельствует о стабильном качестве отлитых изделий,.

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением, заключающийся в измерении положения червяка в процессе впрыска и давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра впрыска, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности массы отливаемых изделий, определяют величину производной давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра, находят разность между величиной текущего значения указанной производной и величиной указанной производной в начальный момент впрыска, находят момент времени, в который величина упомянутой разности превысит заданное пороговое значение, запоминают в указанный момент времени координату червяка и величину давления в гидроцилиндре впрыска, сравнивают текущие значения координаты червяка и величины давления в гидроцилиндре впрыска с упомянутыми заполненными соответствующими значениями и в зависимости от величины и знаков рассогласований изменяют режим процесса литья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что режим процесса литья изменяют воздействием на скорость впрыска на ста10 дии заполнения расплавом полости формы в зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей координатой червяка.

3. Способ по п. 1, отличающийся

15 тем, что режим процесса литья изменяют воздействием на давление и скорость пластикации на стадии пластикации в зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей коор20 динатой червяка.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличаюшийся тем, что режим процесса литья изменяют воздействием на давление формования на стадии формования в зависи25 мости от величины и знака рассогласован ия между заполненной и текущей величинами давления в гидроцилиндре впрыска.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выходе величины давления в

ЗО гидроцилиндре впрыска в указанный момент времени запоминания упомянутой величины за допусимые пределы останавливают указанный процесс литья пластмасс под давлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Калинчев Э. Л. Технологические основы автоматического управления литье4о выми процессами при переработке пластмасс. М., НИИТЭИ, 1973, с. 5 — 20.

2. Патент США № 4060362,;кл. 425-145, опублик. 1977 (прототип) .

861089

Сосзавитель Л. Александров

Техред М. Гайдамак Корректор И. Осиповская

Редактор Н. Потапова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1088/935 Изд. № 522 Тираж 694 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5