Способ автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением

ОПИСАНИЕ 86 Ю 89ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву -Заявлено 25,1,2.79 (21) 2860574/23-05 1)М.Кл з В 29 Г 1006 05 Р 27/00 с присоединением заявки сударствеииый коми) Приоритет ло делам изобретеиий и открытий(088.8) 43) Опубликовано 07.09 81. Бюллетень3345) Дата опубликования описания 30.09,81 2) Авторыизобретения. И. Кричевер, Э. Л. Калин Т, П, Николаенко и Б иче И. С.Шевче кузнечненталь о кое бюроенияинструСР отель ЦентраМи пист(71) ное проектно-конструктор прессового машиност ства станкостроительной промышленности С54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИ ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ 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 не-возможно без правильной организации процесса на каждой из стадий.Правильная организация процесса за. ключается 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 ок 1 ружающей среды, охлаждающей и рабочей жидкостей, колебание теплофизкческих характеристик сырья, нестабильность срабатывания аппаратуры и т. п.). Изменение всех этих условий вызываетнеобходимость регулирования на каждой из стадий основных технологических параметров литья.5 Так, на стадии впрыска целесообразнорегулировать скорость впрыска, на стадии формования - давление формования, а на стадии пластикации - давление и скорость пластикации 11.О Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способ автоматического регулирования процесса литья пластмасс под давлением, заключающийся в изменении режима процесса 5 литья в зависимости от положения червякав процессе впрыска и давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндпа впрыска 2.Известный способ автоматического регу- О лировання процесса литья имеет следующиенедостатки: требует установки в полости каждой используемой формы датчика давления расплава, что связано со значительными трудностями и существенным услож 2 б нением конструкции формы; используемысв практике конструкции датчиков давления расплава (тензометрические, индуктивные, пьезоэлектрические и др.) подвержены влиянию температуры, искажающему вели- О чину выходного сигнала датчика; определение 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 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 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 5 0 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 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 3 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 измененне надравления 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 3 и формование изделия, 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 гидромоторе 8 регулируется регулятором 10 давления с пропорциональным электроуправлением (давление пропорционалыно величание тока, поступающего на головку регулятора 10),Производительность насоса б 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 13, 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 цилиндра 1 в полость формы 3, 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 3, 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 1 б и 17, Блок 1 б сравнения производит сравнение сигналов, поступающих на его входы, т. е. сигналов от задатчика 14 и датчика 12 давлевия, и вырабатывает на выходе сигнал, пропорциональный величине и знаку рассогласования между сигналами на входах, Блок 17 сравнения аналогично блоку 1 б производит сравнение сигналов от задатчика 1 б и датчика 13, 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 управляюгцие 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 ОЫ. 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 3.При этом давление в полости б будет изменяться по кривой аб, Сигнал, вырабатываемый датчиком 12, дифференцируется блоком 18. Величина, вырабатываемая на выходе блока 18 в начальный мо. 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6 О 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 1 б 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 завиоимостямреализованным 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 абсд.Регулятор 10 давления изменяет уставку давления формования Рф. т. е. величину давления на участие кривой Ые.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 на участке абсде, 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 установленно. го для применяемой конструкции сопла 4 д:.апазона свидетельствует о неполадках в машине (например, неполного отключения илп включения магнита, попадания инородного тела в цилиндр 1 пластикации, разрыва уплотнений в гидроцилиндре 7 ит. п.), Поэтому, в схему блока сравнения 1 б вводят значения Рз и Рз.(фнг. 2), огра. ничивающие допустимый диапазон сигна. ла, поступающего в момент открытия соп.ла от датчика 12 давления. При выходе сигнала от датчика 12 из установленного диапазона, поступает 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, произведенная 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% от оптимальной величины, что свидетельствует о стабильном качестве отлитых изделий,Формула изобретения1. 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 ю. щ и й с я 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 вгидроцилиндре впрыска с упомянутымизаполненными соответствующими значениями и в зависимости от величины и знаков5 рассогласований изменяют режим процессалитья.2. Способ по п. 1, отлича ющийсятем, что режим процесса литья изменяютвоздействием на скорость впрыска на ста 10 дии заполнения расплавом полости формыв зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущейкоординатой червяка.3. Способ по п. 1, отличающийся15 тем, что режим процесса литья изменяютвоздействием на давление и скорость пластикации на стадии пластикации в зависимости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей коор 20 динатой червяка.4. Способ по пп. 1 и 2, отличающ и й с я тем, что режим процесса литьяизменяют воздействием на давление формования на стадии формования в зависи.25 мости от величины и знака рассогласования между заполненной и текущей величинами давления в гидроцилиндре впрыска,5. Способ по п. 1, отличающийсятем, что при выходе величины давления в30 гидроцилиндре впрыска в указанный момент времени запоминания упомянутой величины за допусимые пределы останавливают указанный процесс литья пластмасспод давлением,35Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Калинчев Э. Л. Технологические основы автоматического управления литье 4 О выми процессами при переработке пластмасс, М., НИИТЭИ, 1973, с. 5 - 20.2, Патент США4060362,;кл. 425-145,опублик. 1977 (прототип),861089 г. Сосзаеитель Л. Александровдактор Н. Потапова Техред М, Гайдамак Корректор И. Осиновска Тип. Харьк. фил. пред. Патент аказ 1088/935 Изд.522 Тираж 694НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам из 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4 Подписное тений и открытий