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    • 专利摘要:
    Durchdie vorliegende Erfindung wird ein bevorzugter Spritzgießvorgangermöglicht,in dem währendeines Spritzgießprozesseszum Herstellen von Harzprodukten die für den Gießprozeß erforderliche Formschließkraft verhindertwird, und in dem das Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten unterdrückt wird,ohne daß wiederholtmanuelle empirisch-praktische Methoden angewendet werden müssen. Wennder Spritzgießvorgangunter Verwendung einer Form mit mehreren zu einem Formhohlraum CVführendenHarzzufuhrkanälenN, R, G1, G2, und G3 ausgeführtwird, werden durch eine Kombination aus einem numerischen Analyseverfahrenzum Berechnen des Spritzgießprozessesund einem computerunterstützten Optimierungsverfahrendie Produktionsparameter bestimmt, die den zeitlichen Verlauf desZuflusses von Harzmaterial durch die Harzzufuhrkanäle festlegen.
    公开号:DE102004015532A1
    申请号:DE102004015532
    申请日:2004-03-30
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Tomoo Ichihara Hirota；Shinichi Ichihara Nagaoka；Yoshiaki Togawa
    申请人:Sumitomo Chemical Co Ltd；
    IPC主号:B29C45-28
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eineszum Spritzgießenvon Harz verwendeten Produktionsparameters, ein Verfahren zum Erzeugeneines Spritzgießformteilsunter Verwendung des Produktionsparameters, eine Spritzgießvorrichtungund ein Programm.
    [0002] BeimGießenvon Harz unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung ist es erwünscht, diefür den Gießvorgangerforderliche Formschließkraftzu minimieren. Normalerweise ist die Formschließkraft einer Vorrichtung durchdie fürden Gießvorgangerforderliche Formschließkraftund einen Sicherheitsfaktor vorgegeben, so daß die Ausgangsleistung einesDruckerzeugungssystems einer Spritzgießvorrichtung umso geringer seinkann, je kleiner die erforderliche Formschließkraft ist. Wenn daher dieVorrichtung durch eine kleinere ersetzt werden kann, werden dielaufenden Kosten gesenkt, worin der Grund für die Nachfrage nach einerMinimierung der Formschließkraftbesteht. Außerdemgilt auch im Fall einer identischen Vorrichtung: je kleiner die erforderlicheFormschließkraftist, desto größere Vorteilewerden hinsichtlich der Einsparung elektrischer Energie und desSchutzes von Formen erhalten.
    [0003] Weildie Formschließkraftdurch [(Harzdruck im Formenhohlraum) × (projizierte Fläche)] dargestellt wird,wird eine Minimierung der erforderlichen Formschließkraft durchSteuern eines dieser Faktoren oder beider Faktoren gesteuert. DerHarzdruck im Formenhohlraum ändertsich mit Parametern, wie beispielsweise dem Fließvermögen des zu verwendenden Harzes,der Zuflußgeschwindigkeitoder -rate, der Temperatur, dem Druckabfall entlang des Zufuhr-oder Einspritzka nals, einschließlicheines Verteilerkanals, usw. Zum stabilen Gießen eines Harzprodukts istfür diejeweiligen Parameter jedoch ein optimaler Bereich vorgegeben, unddie Parameter sollten innerhalb der jeweiligen begrenzten Bereicheeingestellt werden. Andererseits wird die projizierte Fläche prinzipiellnotwendigerweise bestimmt, nachdem die Form eines Harzprodukts festgelegtist. Die projizierte Flächekann trotzdem gemäß der Formdes Harzprodukts wesentlich vermindert werden.
    [0004] Beispielsweisewird in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2002-355866,Seite 2, ein Fall beschrieben, gemäß dem, wenn sich die Produktformin Längsrichtungerstreckt, mehrere Kanäle, über diegeschmolzenes Harz in den Formenhohlraum eingespritzt wird, aufder Strecke von der Seite, an der der Harzeinfüllvorgang beginnt, zu der Seiteangeordnet sind, an der der Harzeinfüllvorgang endet, wobei das geschmolzeneHarz, ausgehend von dem Kanal, der an der Position angeordnet ist,an der der Einspritzvorgang beginnt, in einem vorgegebenen Intervallsequentiell in den Formenhohlraum eingespritzt wird, wodurch Harz,das in einer frühenStufe eingespritzt wird, einen nahezu abgekühlten und verfestigten Zustandannimmt, wenn es die Endeinfüllstufeerreicht, so daß dieprojizierte Fläche,die mit geschmolzenen Harz gefülltwerden sollte, das übereinen letzten Kanal eingespritzt wird, im Vergleich zur gesamtenprojizierten Flächedes Formenhohlraums erheblich reduziert ist.
    [0005] BeimSpritzgießenmüssenin Abhängigkeitvon den Abmessungen und der Form eines Produkts mehrere Kanäle bereitgestelltwerden. Bei Verwendung mehrerer Kanäle entsteht an einem Abschnitt,an dem das von einzelnen KanälenzugeführteHarz zusammenfließt,eine Binde- bzw. Fließnaht.In dem Abschnitt, in dem die Binde- bzw. Fließnaht auftritt, kann in Abhängigkeitvon den Bedingungen, unter denen das geschmolzene Harz zusammenfließt, dasErscheinungsbild des Produkts beeinträchtigt und seine Festigkeitvermindert werden. Daher muß dieBinde- bzw. Fließnahtzu einer Position versetzt werden, bei der hinsichtlich des Erscheinungsbildesund der Festigkeit so wenig Probleme wie möglich entstehen.
    [0006] Inder offengelegten japanischen Patentveröffentlichung (Heisei) Nr. 8-118420,Seiten 2 bis 3, wird beschrieben, daß das Auftreten einer Binde-bzw. Fließnahtverhindert werden kann, indem ein erweichtes Harzmaterial von einemzweiten Kanal etwa zum gleichen Zeitpunkt oder später in denFormenhohlraum eingespritzt wird, zu dem das von einem ersten Kanaleingespritzte Harz den zweiten Kanal passiert. In der offengelegtenjapanischen PatentveröffentlichungNr. 2001-277308,Seiten 7 bis 9, wird eine Technik zum Vorhersagen der Position vonin einem Formteil erzeugten Binde- bzw. Fließnähten durch eine Simulationdes Fließverhaltensin einem Gießprozeß beschrieben,wobei die Form des Formteils in feine Elemente geteilt und der Öffnungs-oder Schließzustandvon Ventilkanälenauf der Basis der derart vorhergesagten Binde- bzw. Fließnahtpositioneneingestellt wird, um die Binde- bzw. Fließnähte zu einer bevorzugten, korrigiertenPosition zu verschieben, beschrieben.
    [0007] Gemäß der inder vorstehend erwähntenjapanischen PatentveröffentlichungNr. 2002-355866, Seite 2, beschriebenen Technik ist es schwierig,die Technik auf Produkte mit allgemeinen Formen anzuwenden, obwohlbei einem Formteil mit einer länglichenForm Einspritzzeitintervalle leicht bestimmbar sind. Dies ist der Fall,weil bei allgemeinen Formen sehr schwierig voraussagbar ist, wiegroß dieZeitverzögerungder Einspritzzeit sein muß,um eine gewünschteWirkung zu erzielen. Daher müssenwiederholt manuelle empirisch-praktische Methoden angewendet werden,ist intuitives Wissen erforderlich oder muß auf Erfahrungen zurückgegriffenwerden, um den Start- oder Anfangszeitpunkt des Einspritzvorgangs,eine Drosselung des Zuflusses oder eine Unterbrechung des Zuflussesvon einem Kanal zu bestimmen.
    [0008] Für das inder vorstehend erwähntenoffengelegten japanischen Patentanmeldung (Heisei) Nr. 8-118420,Seiten 2 bis 3, beschriebene Verfahren müssen wiederholt manuell empirisch-praktischeMethoden angewendet werden, ist intuitives Wissen erforderlich odermuß aufErfahrungen zurückgegriffenwerden, um den Start- oder Anfangszeitpunkt des Einspritzvorgangs,eine Drosselung des Zuflusses oder eine Unterbrechung des Zuflussesvon einem Kanal zu bestimmen. Im auf den Seiten 7 bis 9 der offengelegtenjapanischen PatentveröffentlichungNr. 2001-277308 beschriebenen Verfahren wird nicht die Gesamtpositionder Binde- bzw. Fließnähte gesteuert,sondern es wird nur füreinen spezifischen Punkt einer Binde- bzw. Fließnaht ein Korrekturwert berechnet.Daher ist es schwierig, eine komplex geformte Binde- bzw. Fließnaht zusteuern, wenn Harzzuflüssevon drei Kanälenzusammenfließen.
    [0009] Daherist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmeneines Produktionsparameters füreinen Spritzgießprozeß durchdirektes Berechnen eines geeigneten Produktionsparameters bereitzustellen,ohne daß wiederholtmanuell empirisch-praktische Methoden angewendet werden müssen, durchdas der Spritzgießprozeß optimiertwird, wobei die zum Gießenerforderliche Formschließkraftvermindert und das Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten unterdrückt wird,ein Herstellungsverfahren fürein Spritzgießformteil,eine Spritzgießvorrichtungund ein Programm dafür.
    [0010] DieseAufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
    [0011] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Produktionsparametersfür einen Spritzgießprozeß gelöst, durchdas ein Spritzgießformteilunter Verwendung einer Form mit mehreren zu einem FormenhohlraumführendenHarzzuhrkanälenhergestellt wird, wobei der Produktionsparameter durch eine Kombinationaus einem numerischen Analyseverfahren zum Berechnen des Spritzgießprozessesund einem computerunterstütztenOptimierungsverfahren einen zeitlichen Ablauf des Zuflusses vonHarzmaterial von den Harzzufuhrkanälen in den Formenhohlraum bestimmt.
    [0012] Dievorliegende Erfindung ist beispielsweise zum Steuern der für einenSpritzgießprozeß erforderlichenFormschließkrafthochgradig effizient.
    [0013] D.h.,durch Bestimmen eines Produktionsparameters, der unter Verwendungeiner Kombination aus dem numerischen Analyseverfahren zum Berechnendes Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenOptimierungsverfahren den zeitlichen Ablauf des Zuflusses von Harzmaterialvon Harzzufuhrkanälenbestimt, kann der Parameter ohne wiederholte manuelle empirisch-praktischeMethoden direkt und exakt berechnet werden, so daß die Steuerungder währenddes Spritzgießprozesseserzeugten maximalen Formschließkraftpraktisch realisiert wird. Der Ausdruck Spritzgießen sollhierin in einem weiten Sinne verstanden werden und bezieht sichauf ein allgemeines Spritzgießverfahren,z.B. Einspritz-Preßformen,Einspritz-Formpressen undSchaumstoff-Spritzgießen.
    [0014] Einbevorzugter Produktionsparameter ist ein Parameter zum Steuern derBetätigungvon in Harzzufuhrkanälenangeordneten Zuflußregelventilen.Unabhängigoder in Kombination mit dem Parameter zum Steuern der Regelventilekönnenauch andere Durchflußmengenregeleinrichtungenverwendet werden, z.B. eine Einrichtung zum Regeln des Gesamtzuflusseszur Form. In Abhängigkeitvom gewünschtenProdukt und von Herstellungsbedingungen können verschiedenartige Harzeals Harzmaterial fürein Formteil verwendet werden, wobei ein Thermoplastharz bevorzugtist. Im Fall von Thermoplastharz kann eine glatte Durchflußmengenregelungerzielt werden, wenn ein Heißkanalmit einer wärmespeicherndenEinrichtung im Harzzufuhrkanal verwendet wird. Das Zuflußregelventilkann als sogenanntes Schieberventil konfiguriert sein.
    [0015] AlsVerfahren zum Steuern der Betätigungeines Zuflußregelventilskann eine variable Durchflußmengenregelungverwendet werden. In einer praktischen Anwendung ist jedoch eineEinstellung des Ventils auf einen vollständig offenen oder vollständig geschlossenenZustand ausreichend. Als praktische einschränkende oder Zwangsbedingungist es bevorzugt, den Produktionsparameter unter der Bedingung zuoptimieren, daß zujedem Zeitpunkt währendder Einfüllphasemindestens ein Ventilkanal offen gehalten wird. Für einen effizientenOptimierungsvorgang kann, wenn in jedem der mehreren Harzzufuhrkanäle ein Ventilangeordnet ist, ein Ventil als zeitgesteuertes Ventil ausgewählt werden,währenddie anderen Ventile beliebig betätigtwerden können,wobei das zeit gesteuerte Ventil derart gesteuert werden kann, daß während derEinfüllphasezu jedem Zeitpunkt mindestens ein Ventil offen gehalten wird.
    [0016] Erfindungsgemäß können derHarzkomponente ein oder mehrere Zusatzstoffe hinzugefügt werden, vorausgesetzt,daß dieseden erfindungsgemäßen Zwecknicht beeinträchtigen.Zusatzstoffe sind beispielsweise faserförmige Verstärkungsmaterialien, z.B. Glasfasern,Silika-Aluminiumoxidfasern, Aluminiumoxidfasern, Kohlenstofffasern,aus Pflanzen, wie beispielsweise Hanf und Kenaf, gewonnene organischeFasern und synthetische Fasern; nadelförmige Verstärkungsmaterialien, z.B. Aluminiumboratwhiskerkristalleund Kaliumtitanatwhiskerkristalle; anorganische Füllstoffe,z.B. Glasperlen, Talk, Mika, Grafit, Wollastonit und Dolomit; Formentrennmittel,z.B. Fluorharze und Metallseifen; Färbungsmittel, z.B. Farbstoffeund Pigmente; Oxydationsinhibitoren; Wärmestabilisatoren; UV-Lichtabsorptionsmittel;Antistatikmittel; und grenzflächenaktiveStoffe. Das erfindungsgemäß verwendeteThermoplastharz kann ein beliebiges allgemein als Thermoplastharzbezeichnetes Material sein, wie beispielsweise ein amorphes Polymer,ein halbkristallines Polymer, ein kristallines Polymer und ein Flüssigkristallpolymer.Das Thermoplastharz kann aus einem Polymertyp oder aus einer Mischungaus mehreren Polymerkomponenten bestehen.
    [0017] Insbesonderekann das Thermoplastharz ein Olefinharz sein, wie beispielsweiseein Polyethylen mit niedriger Dichte, ein Polyethylen mit hoherDichte, ein Propylenharz und ein Ethylen-Propylen-Copolymer; Styrolharz,z.B. Polystyrol, hochschlagfestes Polystyrol und ABS-Harz; ein Acrylharz,z.B. Polymethylmethacrylat; Polyesterharz, z.B Polyethylenterephthalatund Polybutylenterephthalat; Polycarbonatharz, z.B. Polycarbonat undmodifiziertes Polycarbonat; Polyamidharz, z.B. Polyamid 66, Polyamid6 und Polyamid 46; Polyacetalharz, z.B. Polyoxymethylen-Copolymerund Polyoxymethylen-Homopolymer;ein technischer Kunststoff (engineering plastics) und ein technischerHochleistungskunststoff (super engineering plastics), z.B. Polyethersulfon, Polyetherimid, thermoplastischesPolyimid, Polyetherketon, Polyetheretherketon und Polyphenylensulfid;ein Zellulosederivat, z.B. Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyratund Ethylzellulose; ein flüssigkristallförmiges Polymer,z.B. Flüssigkristallpolymerund aromatisches Flüssigkristallpolyester;und ein thermoplastisches Elastomer, z.B. thermoplastisches Polyurethanelastomer,thermoplastisches Styrol-Butadien-Elastomer, thermoplastisches Polyolefinelastomer,thermoplastisches Polyesterelastomer, thermoplastisches Vinylchloridelastomer undthermoplastisches Polyamidelastomer.
    [0018] Einanderes geeignetes Harzmaterial ist beispielsweise ein für Automobilteileverwendetes Polypropylenharz mit geringem Fließvermögen. Das Fließvermögen einesHarzes wird durch den Schmelzindex (MFR, Einheit: g/10 min) dargestellt,der gemäß dem inJIS-K7210 beschriebenen Verfahren gemessen wird. In Verbindung mitder vorliegenden Patentanmeldung ist ein Harz mit geringem Fließvermögen einHarz, das, gemessen durch das vorstehend erwähnte Verfahren, bei einer Temperaturvon 230°Cund unter einer Last von 2,16 kg einen MFR-Wert von 0,5 – 20, vorzugsweise von 1,0 – 10, aufweist.Unter allgemeinen Polypropylen-Thermoplastharzen haben Materialienmit einer ausgezeichneten Schlagfestigkeit im geschmolzenen Zustandtendenziell ein geringes Fließvermögen, wobei,um die Schlagfestigkeit des Produkts zu verbessern, vorzugsweiseein Harz mit dem geringstmöglichenFließvermögen ausgewählt wird.Für Harzemit einem MFR-Wert von weniger als 0,5 ist das Fließvermögen zu gering,so daß einFormungsverfahren durch eine Spritzgießtechnik für diese Materialien als unpraktischbetrachtet wird. Wenn der MFR-Wert dagegen größer ist als 20, ist es unwahrscheinlich,daß diefür denFormungsvorgang erforderlich Formschließkraft sehr groß sein wird.
    [0019] Wenndas vorstehend beschriebene Harz mit geringem Fließvermögen unterBedingungen fürein Harz mit hohem Fließvermögen geformtwird, wird die erforderliche Formschließkraft extrem groß und überschreitetdie Kapazitätder Spritzgießvorrichtung,oder die Kosten der Vorrichtung und die laufenden Kosten nehmenzu. Durch das erfindungsgemäße Verfahrenkann jedoch auch für.ein derartiges Harzmaterial die erforderliche Formschließkraft vermindertwerden. Daherkann eine Gießvorrichtungmit einer kleineren Formschließkraftfür denGießvorgangverwendet werden, oder die Energiekosten oder andere Kosten für den Gießvorgangkönnengesenkt werden.
    [0020] Dasbevorzugte Harzmaterial beinhaltet auch ein Thermoplastharz aufPolypropylenbasis, Beispiele von Thermoplastharzen auf Polypropylenbasissind Homo-Polypropylen, ein Blockcopolymer oder ein beliebiges Copolymervon Polypropylen mit einem anderen Olefin oder ein Gemisch davon.
    [0021] Dievorliegende Erfindung ist auch zum Steuern des Auftretens von Binde-bzw. Fließnähten hochgradigeffizient. D.h., durch Bestimmen des Produktionsparameters, derunter Verwendung der Kombination aus dem numerischen Analyseverfahrenzum Berechnen des Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenOptimierungsverfahren den zeitlichen Ablauf des Zuflusses von Harzmaterialvon den Harzzufuhrkanälen bestimmt,wird der Parameter, ohne daß wiederholtmanuell empirisch-praktische Methode angewendet werden müssen, direktund exakt berechnet, so daß dasAuftreten von Binde- bzw.Fließnähten imSpritzgießprozeß unterdrückt odergesteuert wird. Der Ausdruck Spritzgießen bezeichnet hierin in einemweiten Sinne ein allgemeines Spritzgießverfahren, z.B. Einspritz-Preßformen,Einspritz-Formpressen und Schaumstoff-Spritzgießen.
    [0022] ZumBestimmen des vorstehend beschriebenen Produktionsparameters kanndas Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten in spezifizierten Bereichendes Formteils bewertet werden. Durch diese Bewertung kann das Auftretenvon Binde- bzw. Fließnähten sogesteuert werden, daß diePositionen der Binde- bzw. Fließnähte für den vorgesehenenVerwendungszweck des Produkts geeigneter sind. Beispielsweise wirdder Zielbereich zum Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten inmehrere Bereiche geteilt, wird der Grad für das Auftreten von Binde-bzw. Fließnähten injedem Bereich gewich tet, und die derart gewichteten Grade des Auftretensvon Binde- bzw. Fließnähten indiesen Bereichen werden summiert, um einen Binde- bzw. Fließnahtbewertungswertzu erhalten, der dazu verwendet wird, Binde- bzw. Fließnähte zu einemspezifizierten Bereich zu versetzen oder in einem spezifiziertenBereich zu vermeiden. Wenn der Produktionsparameter bestimmt wird,kann zusätzlichzur Steuerung des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten einZusatzziel, z.B. eine Verminderung der erforderlichen Formschließkraft,verwendet werden. Der spezifizierte Bereich kann aus mehreren verteiltenoder getrennten Bereichen bestehen. Einzelnen Bereichen kann einePrioritätzugeordnet sein, indem die Toleranz für das Auftreten von Binde-bzw. Fließnähten inverschiedenen Bereichen gewichtet wird, wodurch eine feinere Steuerungermöglichtwird.
    [0023] Gemäß einemanderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zumHerstellen eines Spritzgießformteilsbereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bestimmeneines Produktionsparameters füreinen Spritzgieß-Prozeß, in demeine Form mit mehreren zu einem Formenhohlraum führenden Harzzufuhrkanälen verwendetwird, wobei der Produktionsparameter durch eine Kombination auseinem numerischen Analyseverfahren zum Berechnen eines Spritzgießprozessesund einem computerunterstützten Optimierungsverfahrenden zeitlichen Ablauf des Zuflusses eines Harzmaterials von denHarzzufuhrkanälen inden Formenhohlraum bestimmt; und Ausführen eines Spritzgießprozesses,währendder zeitliche Ablauf des Zuflusses des Harzmaterials von den Harzzufuhrkanälen aufder Basis des bestimmten Produktionsparameters gesteuert wird.
    [0024] Gemäß einemweiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Spritzgießvorrichtungbereitgestellt, mit: einem Gießvorrichtungshauptkörper zumZuführenvon Harzmaterial zu einer Form, in der mehrere zu einem FormenhohlraumführendeHarzzufuhrkanäleausgebildet sind, überdie Harzzufuhrkanäle;einem Speicherabschnitt zum Speichern von Produktionsparametern,die durch eine Kombination aus einem numerischen Analyseverfahrenzum Berechnen eines Spritzgießprozessesund einem computerunterstütztenOptimierungsverfahren bestimmt werden; und einem Steuerabschnittzum Ausführeneines Spritzgießvorgangs, während derGießvorrichtungshauptkörper basierendauf den bestimmten Produktionsparametern gesteuert wird, und zumSteuern des zeitlichen Ablaufs des Zuflusses von Harzmaterial vonden Harzzufuhrkanälen.Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Herstelleneines Spritzgießformteilsund die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtungbeinhalten eine Steuerung des zeitlichen Ablaufs des Zuflusses von Harzmaterialvon den Harzzufuhrkanälenunter Verwendung des vorstehend beschriebenen Produktionsparametersund eine Verarbeitung (Korrektur) des Produktionsparameters in Abhängigkeitvon Eigenschaften der Vorrichtung und das anschließende Steuerndes zeitlichen Ablaufs des Zuflusses von Harzmaterial von den Harzzufuhrkanälen unterVerwendung des verarbeiteten (korrigierten) Produktionsparameters.
    [0025] Gemäß einemnoch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein, Programmbereitgestellt, das einen Computer veranlaßt, während eines Spritzgießprozessesunter Verwendung einer Form, in der mehrere zu einem FormenhohlraumführendeHarzzufuhrkanäleausgebildet sind, einen Prozeß zumBestimmen von Produktionsparametern auszuführen, gemäß dem durch eine Kombinationaus einem numerischen Analyseverfahren zum Berechnen eines Spritzgießprozessesund einem computerunterstütztenOptimierungsverfahren der zeitliche Ablauf des Zuflusses des Harzmaterialsvon den Harzzufuhrkanälenin den Formenhohlraum bestimmt wird.
    [0026] 1 zeigt einen Formenhohlraumund die Position von Kanälenzum Erläuterneiner Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0027] 2 zeigt einen Formenhohlraumund einen Harzzufuhrkanal füreinen Spritzgießprozeß zum Erläutern einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0028] 3 zeigt ein Ablaufdiagrammzum Erläuterneiner Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß;
    [0029] 4 zeigt ein Beispiel vonVentilbetätigungsmusternfür eineAusführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß;
    [0030] 5 zeigt ein anderes Beispielvon Ventilbetätigungsmusternfür eineAusführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß;
    [0031] 6 zeigt ein weiteres Beispielvon Ventilbetätigungsmusternfür eineAusführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß;
    [0032] 7 zeigt ein noch anderesBeispiel von Ventilbetätigungsmusternfür eineAusführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß;
    [0033] 8 zeigt ein in einer Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenszum Bestimmen eines Produktionsparameters für einen Spritzgießprozeß verwendetesVentilbetätigungsmuster;
    [0034] 9 zeigt ein Ablaufdiagrammzum Erläuterneiner Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0035] 10 zeigt ein Diagramm zumErläuterneines Verfahrens zum Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten ineiner Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0036] 11 zeigt ein Diagramm zumErläuterneines Verfahrens zum Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten ineiner Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0037] 12 zeigt ein Diagramm zumErläuterneines Verfahrens zum Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten ineiner anderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung; und
    [0038] 13 zeigt ein Beispiel einerKonfiguration einer erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung.
    [0039] Nachstehendwerden eine erste und eine zweite Ausführungsform der vorliegendenErfindung unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsformenbeziehen sich auf die Herstellung eines sich in eine Richtung erstreckendenplattenförmigenElements (VerhältnisLänge/Breite= 3/16) (vergl. 1) durchein Spritzgießverfahrenunter Verwendung eines vorgegebenen Harzmaterials. Wie in 2 dargestellt ist, weistein Formenhohlraum CV in der Mitte, rechts und links auf einer Seiteder Platte drei Kanäle (G1,G2 und G3) auf. Erfindungsgemäß muß die Anzahlder Kanälelediglich zwei oder mehr betragen und kann in Abhängigkeitvon der Form und den Abmessungen eines Harzprodukts geeignet festgelegtwerden.
    [0040] Inder ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist die Konfiguration derart, daß mindestens einKanal ein Ventilkanal ist, der durch Bewegen eines Ventils geöffnet undgeschlossen werden kann, wobei der Spritzgießvorgang derart ausgeführt wird,daß durchRegeln des Öffnungsgradesdes Ventilkanals die Formschließkraftminimiert wird. In der späterbeschriebenen zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist die Konfiguration derart, daß mindestensein Kanal ein Ventilkanal ist, der durch Bewegen eines Ventils geöffnet undgeschlossen werden kann, wobei der Spritzgießvorgang derart ausgeführt wird,daß durch Regelndes Öffnungsgradesdes Ventilkanals Binde- bzw. Fließnähte an gewünschten Positionen angeordnet werden.Diese Ausführungsformensind derart konfiguriert, daß alledrei KanäleVentilkanälesind, wie in 2 dargestelltist. Wenn als Ergebnis des späterbeschriebenen Optimierungsvorgangs festgelegt wird, daß mindestenseiner der Kanälevollständiggeöffnetoder geschlossen gehalten wird, muß dieser Kanal für einenrealen Gießvorgangnicht notwendigerweise ein Ventil aufweisen. Jeder der Kanäle ist über einenVerteilerkanal R mit dem vorderen Ende einer Düse N verbunden. Der VerteilerkanalR ist als sogenannter Heißkanalkonstruiert, der so gesteuert wird, daß er eine vorgegebene Temperaturaufrecht erhält,um zu verhindern, daß das Harzsich im Verteilerkanal R verfestigt.
    [0041] 13 zeigt ein Konfigurationsbeispieleiner Spritzgießvorrichtunggemäß der erstenund der zweiten Ausführungsform.Wie in 13 dargestelltist, weist die Spritzgießvorrichtung 10 auf:einen Gießvorrichtungshauptkörper 11 zumZuführenvon geschmolzenem Harz von der in 2 dargestelltenDüse N;einen Speicherabschnitt 12 zum Speichern von Produktionsparametern,die durch eine Kombination aus dem numerischen Analyseverfahrenzum Berechnen des Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenOptimierungsverfahren bestimmt werden; und einen Steuerabschnitt 13 zumAusführeneines Spritzgießvorgangs, während derGießvorrichtungshauptkörper 11 basierendauf den bestimmten Produktionsparametern gesteuert wird, und zumSteuern des zeitlichen Ablaufs des Zuflusses des geschmolzenen Harzesvon den in 2 dargestelltenmehreren KanälenG1 bis G3.
    [0042] Gemäß der erstenAusführungsformwird die Öffnungs-/Schließzeit dereinzelnen Ventilkanäledurch die Kombination aus dem numerischen Analyseverfahren zum Berechnendes Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenOptimierungsverfahren bestimmt, um die maximale Formschließkraft zuminimieren. Hinsichtlich des numerischen Analyseverfahrens zum Berechnendes Spritzgießprozessesist in den letzten Jahren ein Verfahren in die Praxis umgesetztworden, in dem das Verhalten des Harzes basierend auf einer Finite-Elemente-Methodeunter Verwendung von Gleichungen auf der Basis der während desGießvorgangs zwischenElementen wirkenden Beziehung analysiert wird. In der ersten Ausführungsformwird ein durch Moldflow Corporation hergestelltes Material mit derHandelsbezeichnung Moldflow Plastics Insight 2.0 rev1 verwendet.Es sind viele ähnlichecomputerunterstützteOptimierungsverfahren entwickelt worden. In der ersten Ausführungsformwurde ein durch Engineous Software Inc. hergestelltes Programm mitder Handelsbezeichnung iSIGHT 6.0 verwendet. Weil bei der Analyseein Problem hinsichtlich einer wesentlichen Nichtlinearität auftritt, wurdeein Simulated-Annealing-(SA-)Verfahren verwendet, das den Designraumin einer globalen Basis untersuchen konnte und daher als leichterreichbares globales Optimum betrachtet wurde, ohne daß die Gefahrbesteht, daß dasVerfahren in einem lokalen Optimum endet. Nachstehend wird das gesamteAblaufschema der Analyse unter Bezug auf das Ablaufdiagramm von 3 beschrieben.
    [0043] Zunächst wirdin Schritt (st) 2 das Simulationsmodell zum Analysierendes Harzflusses währenddes Spritzgießprozesseserzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein nachstehendspezifiziertes Modell einer breiten und flachen Platte verwendet. Abmessungen:Breite 1600 mm, Länge300 mm, Dicke 3 mm; Anzahl der Elemente: 2862; Anzahlder Knoten: 1558; Drei Kanälean einer Seite. Verteilerkanaldurchmesser: ∅ 6 mm(Heißkanal) Kanal: ∅ 4mm × Länge 7,5mm (Ventilkanal)
    [0044] InSchritt 3 werden die Bedingungen für den Spritzgießprozeß festgelegt.ZunächstmüssenDaten eingegeben werden, z.B. die physikalischen oder mechanischenEigenschaften des als Material ausgewählten Harzes. Die hierin verwendetenHarze sind Harze auf Polypropylenbasis mit der HandelsbezeichnungSumitomo Noblen NP156 (das wie die nachstehend aufgeführten Harzmaterialiendurch Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestellt wird), Sumitomo NoblenAH561 und Sumitomo AZ564, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. In Tabelle 1bezeichnet MFR den Schmelzindex (Einheit: g/10 min), der gemäß dem StandardJIS-K7210 einen Index zum Darstellen des Harzfließvermögens, gemessenbei einer Temperatur von 230°Cund bei einer Last von 2,16 kg, darstellt. Als Beispiel eines Harzesmit geringem Fließvermögen istNoblen AH561 dargestellt. Die einzugebenden physikalischen Eigenschaftensind beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit,die spezifische Wärmekapazität, die Temperaturfür dennicht fließfähigen Zustandund die Viskosität. [Tabelle1]
    [0045] Hinsichtlichanderer Gießbedingungenwurden die Harztemperatur, die Temperatur des Heißkanals unddie Formtemperatur auf 200 – 240°C. 200 – 240°C bzw. 50°C eingestellt,die Einspritzrate wurde auf einen konstanten Wert eingestellt, unddie Einspritzzeit wurde auf etwa 6 bis 8 Sekunden eingestellt.
    [0046] Schritt(st) 4 und die folgenden Schritte stellen die computerunterstützte Optimierungsstufedar. In Schritt 4 wird der Anfangswert des erforderlichenParameters definiert (im vorliegenden Fall stellt der Parameterdie Öffnungs-/Schließzeit desVentilkanals dar), der als Designvariable bezeichnet wird. In Schritt 5 wirdder Harzzuflußprozeß berechnet.In Schritt 6 wird die Ergebnisdatei ausgegeben. In Schritt 7 wirddie Formschließkraftals Zielfunktion basierend auf der Ergebnisdatei berechnet. In Schritt 8 wirdentschieden, ob der berechnete Wert zu einer optimalen Lösung hinkonvergiert. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 9 dieDesignvariable basierend auf dem Algorithmus des Optimierungsverfahrenskorrigiert, und die Schritte 5 bis 9 werden wiederholt.Wenn in Schritt 8 festgestellt wird, daß die Zielfunktion zur optimalenLösunghin konvergiert, wird die Optimierungsstufe beendet.
    [0047] Inder vorliegenden Ausführungsformwird das Simulated-Annealing-Verfahrenals Algorithmus des Optimierungsverfahrens verwendet. Beim langsamenAbkühlenvon Metall wird die Energie der einzelnen Moleküle von einem hohen Niveau aufein niedriges Niveau gebracht. Das Simulated-Annealing-Verfahren verwendetdies als Modell. D.h., das Simulated-Annealing-Verfahren ist kein Verfahrenzum schnellen Herleiten der optimalen Lösung, sondern ein Verfahren,das durch Erzeugen unterschiedlicher Lösungen eine allgemeine Untersuchungermöglicht,währendeine lokale Verschlechterung der Lösung zulässig ist. Die Konvergenz zuroptimalen Lösunghin wird nach vorgegebenen Iterationen des Rechenvorgangs beurteilt.
    [0048] sInder vorliegenden Ausführungsformwerden drei Ventilkanäleverwendet. Es kann vorausgesetzt werden, daß die Öffnungs-/Schließzeit für jedeneinzelnen Ventilkanal unabhängigbestimmt wird. In einigen Fällenkönnendiese Ventilkanälejedoch aufgrund von Einschränkungenbezüglichdes realen Betriebs nicht unabhängigvoneinander manipuliert werden. Es ist effizient, die Optimierungunter weiter eingeschränktenBedingungen auszuführen,um diesen Typ einer unnötigenLösungvon vornherein auszuschließen.Zu diesem Zweck wurden die folgenden Zwangsbedingungen festgelegt.
    [0049] Zunächst wirdin der vorliegenden Ausführungsformder Öffnungsgradjedes Ventilkanals nicht kontinuierlich oder schrittweise eingestellt,sondern hinsichtlich der praktischen Anwendung werden lediglichzwei Stellungen, "offen" und "geschlossen", verwendet. Nachstehendwerden die anwendbaren Betätigungsmuster für jedenVentilkanal währenddes Spritzgießprozessesbetrachtet. Weil das Harz sich im Heißkanal nicht verfestigt, kannjeder Ventilkanal auch nach Beginn des Spritzgießvorgangs geschlossenen bleibenund zu ei nem beliebigen Zeitpunkt danach geöffnet werden. Außerdem kannein Ventilkanal, der einmal geöffnetwurde, um Harz durchzulassen, geschlossen werden. Wenn ein Ventilkanal,der einmal geöffnetwar und dann geschlossen wurde, erneut geöffnet wird, kann sich das Harzströmungsabwärtsseitigvom Ventil jedoch in Abhängigkeit vonder Zeitdauer des geschlossenen Zustands verfestigen, so daß das ProduktSchmelzdefekte aufweisen kann, beispielsweise kann sein Erscheinungsbildbeeinträchtigtsein. Daher wurde das Betätigungsmuster[offen → geschlossen → offen]nicht verwendet. Infolgedessen ergeben sich insgesamt fünf Betätigungsmusterfür eineneinzelnen Ventilkanal: (1) permanent offen; (2) permanent geschlossen;(3) geschlossen → offen;(4) offen → geschlossen;und (5) geschlossen → offen → geschlossen.Diese Möglichkeitenwurden als erste Zwangsbedingung definiert.
    [0050] Beieinem realen Gießvorgangsollten, wenn alle Kanälegleichzeitig geschlossen sind, die Verteilerkanäle und Ventile einem abnormalhohen Druck ausgesetzt werden, so daß durch die Analyse aufgrundder Programmeigenschaften Fehler induziert werden. Als Gegenmaßnahme für diesesProblem wurde in der vorliegenden Ausführungsform als eine zweiteBedingung festgelegt, daß während desGießprozessesimmer mindestens ein Kanal offen gehalten wird.
    [0051] Durcheine Kombination aus der ersten und der zweiten Bedingung wird diefolgende Zwangsbedingung fürdie Betätigungder Ventile hergeleitet. D.h., zwei der drei Ventile können entsprechendden gemäß der erstenBedingung definierten fünfMustern beliebig betätigtwerden. Es muß jedochgewährleistetsein, daß zumZeitpunkt, an dem zwei Ventile geschlossen sind, das dritte Ventilgeöffnetist. Nachstehend wird ein Ventil bzw. Ventilkanal, der beliebigmanipulierbar ist, als beliebig oder unabhängig regelbarer Ventilkanalbezeichnet, und ein Kanal, der in Abhängigkeit vom geschlossenen/offenenZustand anderer Ventilkanäleeingestellt wird, wird als abhängigerVentilkanal bezeichnet. Nachstehend wird ein Verfahren beschrieben,gemäß dem dieDesignvariablen un ter der Bedingung geändert werden, daß ein Ventilkanalals abhängigerVentilkanal ausgewähltwird.
    [0052] Nachstehendwird als spezifisches Beispiel ein Verfahren zum Bestimmen der Öffnungs-/Schließzeit jedesVentilkanals als die Variable beschrieben, wobei unter den Ventilkanälen A, Bund C die VentilkanäleA und B als unabhängigregelbare Ventilkanäleausgewähltwerden und der Ventilkanal C als abhängiger Ventilkanal ausgewählt wird. 1) Fürdie unabhängigregelbaren VentilkanäleA und B wird die Öffnungs-/Schließzeit gemäß der ersten Bedingungbeliebig festgelegt. 2) Hinsichtlich der fürdie VentilkanäleA und B bestimmten Öffnungs-/Schließzeit sinddie in der Zeitdauer vom Beginn des Einspritzvorgangs bis zum Endedes Einspritzvorgangs enthaltenen Öffnungzeiten der Ventilkanäle einander überlagert,und es wird entschieden, zu welcher Zeit beide Ventilkanäle geschlossen sind. (3) Wenn kein Zeitpunkt vorhanden ist, zu dem beide Ventilkanäle A undB gleichzeitig geschlossen sind, kann die Öffnungs-/Schließzeit für den abhängigen VentilkanalC ohne Zwangsbedingungen beliebig ausgewählt werden (vergleiche Fall 1 von 4). (4) Wenn eine Zeitdauer existiert, in der sowohl der VentilkanalA als auch der Ventilkanal B gleichzeitig geschlossen sind, wirdder Ventilkanal C in diesem spezifischen Zeitraum offen gehalten.Wenn mehrere Öffnungszeitenexistieren, wird die zwischen den Öffnungszeiten eingeschlosseneSchließzeitin eine Öffnungszeitgeändert,um den entsprechenden Ventilkanal offen zu halten und die ersteBedingung zu erfüllen(d.h. nicht das Muster [offen → geschlossen → offen]zu verwenden). In diesem Fall kann die Öffnungs-/Schließzeit desVentilkanals C nur derart variieren, daß die vorstehend beschriebene Öffnungszeit sichnach hinten oder vorne erstreckt (vergl. Fall 2 von 5). Für den Fall 3 von 6 muß, weil der Ventilkanal A undder Ventilkanal B in der Anfangsphase und in der Endphase des Gießvorgangsgleichzeitig geschlossen sind, der Ventilkanal C in der Anfangs-und in der Endphase des Gießvorgangsgeöffnetsein. Andererseits ist, weil gemäß der erstenBedingung das Muster [offen → geschlossen → offen]nicht zulässig ist,der Ventilkanal C permanent offen.
    [0053] Zusammengefaßt kann,wenn der Ventilkanal C als abhängigerVentilkanal ausgewähltwird, die Öffnungs-/Schließzeit derVentilkanäleA und B gemäß der erstenBedingung beliebig ausgewähltwerden. Für denVentilkanal C kann jedoch die Öffnungs-/Schließzeit wiein Fall 1 frei gewähltwerden, oder er kann wie in Fall 2 in einer spezifiziertenPeriode offen gehalten werden oder wie in Fall 3 während dergesamten Periode offen gehalten werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsformbestimmt das Ventilsteuerungsprogramm in Schritt 4 oderSchritt 9 die vorstehend beschriebene Fallauswahl, unddann wähltdas Optimierungsprogramm die Öffnungs-/Schließzeit derVentilkanäleals variable Parameter innerhalb des Bereichs der jeweiligen Zwangsbedingungenaus und führtdie Optimierungsverarbeitung aus. Auch wenn ein Ventilkanal alsabhängigerVentilkanal C ausgewähltist und nicht beurteilt werden kann, kann durch ähnliche Verarbeitungen, diedurch Auswähleneines anderen Ventilkanals als abhängiger Ventilkanal ausgeführt werden,die Analysegenauigkeit in einigen Fällen erhöht werden. Die Auswahl desabhängigenVentilkanals muß für äquivalente Ventilkanäle nichtwiederholt ausgeführtwerden. Beispielsweise kann, wie in 2 dargestelltist, fürden Fall, in dem die VentilkanäleG1 und G3 symmetrisch angeordnet sind, so daß hinsichtlich der Spritzgießbedingung keinUnterschied dazwischen vorhanden ist, nur einer dieser Ventilkanäle als abhängiger Ventilkanalausgewähltwerden. Obwohl die vorliegende Ausführungsform als Beispiel für den Fallvon drei Ventilkanälenbeschrieben worden ist, sind die Fälle für vier oder mehr Ventilkanäle ähnlich.
    [0054] Unterder Voraussetzung der vorstehend beschriebenen Fallauswahl werdennachstehend Verfahren zum Bestimmen der Öffnungs-/Schließzeit alsDesignvariable ausführlicherbeschrieben. Designvariablen sind folgendermaßen definiert, und die Beschreibungbezieht sich auf diese Definition.
    [0055] Öffnungszeitder VentilkanäleA bis C (in Sekunden) .. ta1, tb1, tc1
    [0056] Öffnungszeitdauerder VentilkanäleA bis C (in Sekunden) .. dta, dtb, dtc
    [0057] Änderungskoeffizientder Öffnungszeitdes Ventilkanals C .. α Änderungskoeffizientder Schließzeit desVentilkanals C .. β
    [0058] ta1,tb1 und tc1 haben zu Beginn des Einspritzvorgangs den Wert null.
    [0059] Zunächst wirdder Ventilkanal C als abhängigerVentilkanal ausgewählt.Dann wird das Ventilsteuerungsprogramm angewendet, um unabhängige Variablender Öffnungszeitenta1 und tb1 und der Öffnungszeitdauerdta und dtb fürdie unabhängigregelbaren VentilkanäleA und B zu bestimmen und die vorstehend beschriebene Fallauswahlverarbeitungauszuführen.Für denFall 1 wird außerdemdie Öffnungs-/Schließzeit desVentilkanals C unabhängigbestimmt, so daß alleWerte ta1, tb1, tc1, dta, dtb, dtc als unabhängige Variablen verwendet werden.Für denFall 2 werden die kritischen Werte der Öffnungs-/Schließzeit desVentilkanals C, to und tc (die Minimalwerte zum Erfüllen derZwangsbedingung), von den Werten ta1, tb1, dta und dtb berechnet,wie in 7 dargestelltist. Wenn der Fall betrachtet wird, in dem der Öffnungsbereich sich nach vorne undhinten erstreckt, werden die Öffnungs-und Schließzeitendes Ventilkanals C, tco und tcc, durch tco =to × α bzw. tcc= tc + (te – tc) × β berechnet,wobei te den Endzeitpunkt des Einspritzvorgangs bezeichnet. α und β sind beliebigeWerte, die die Beziehung 0 < α < 1 bzw. 0 ≤ β ≤ 1 erfüllen. Durch Ändern dieserWerte kann die Öffnungs-/Schließzeit des VentilkanalsC beliebig geändertwerden.
    [0060] AlsZielfunktion wird die maximale Formschließkraft berechnet. Die Formschließkraft wirdunter Verwendung eines Simulationsprogramms durch Multiplizierendes Harzdrucks im Formenhohlraum mit der projizierten Fläche berechnet.
    [0061] Nachstehendwird ein Rechenbeispiel beschrieben, in dem die Öffnungs-/Schließzeit beimSpritzgießeneines in 1 dargestelltenProdukts unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Simulationsmodellsund -verfahrens optimiert wird, wobei der Gießprozeß unter Verwendung des in Tabelle1 angegebenen Materials NP156 ausgeführt wird. Der ausgewählte abhängige Kanalist der Ventilkanal G3 in 2.Gemäß den Gießbedingungenenbetragen die Harztemperatur, die Temperatur des Heißkanalsund die Formtemperatur 230°C,230°C bzw.50°C, unddie Einspritzzeit beträgtetwa 8 Sekunden. Hinsichtlich der Designvariablen sind die in Schritt 4 bestimmteAnfangsbedingung und die in Schritt 9 angewendete Zwangsbedingunggegeben durch: 0 ≤ ta1 ≤ 8; 0 ≤ tb1 ≤ 8; 0 ≤ tc1 ≤ 8; 0 ≤ dta ≤ 8; 0 ≤ dtb ≤ 8; 0 ≤ dtc ≤ 8 0 ≤ a ≤ 1; 0 ≤ β ≤ 1
    [0062] Gemäß der Rechenverarbeitungist die Einspritzzeit etwas kleiner als etwa 8 Sekunden (in Abhängigkeitvon Bedingungen variabel), so daß der obere Grenzwert von ta1,tb1, tc1, dta, dtb und dtc als 8 (Sekunden) gewählt wird.
    [0063] DieErgebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
    [0064] InTabelle 2 ist unter (1) – (4)ein herkömmlichesVerfahren dargestellt, in dem währenddes Gießprozeß keine Öffnungs-/Schließsteuerungder Ventilkanäleausgeführtwird, und unter (5) ist der Fall dargestellt, in dem der Kanal amRandabschnitt des Produkts als abhängiger Kanal ausgewählt wird. 8 zeigt die Kanalöffnungszeitfür denFall (5). Wie in 8 dargestelltist, ist der Kanal 1 vom Beginn des Einspritzvorgangs biszur Zeit von 5,6 Sekunden geschlossen und von der Zeit 5,6 Sekundenbis zum Ende des Einspritzvorgangs offen. Kanal 2 wirdvom Beginn des Einspritzvorgangs bis zu einer Zeit von 2,4 Sekundengeschlossen gehalten und dann von der Zeit 2,4 Sekunden bis zu einerZeit von 4,5 Sekunden offen gehalten und dann von der Zeit 4,5 Sekundenbis zum Ende des Einspritzvorgangs geschlossen gehalten. Kanal 3 wirdvom Beginn des Einspritzvorgangs bis zu einer Zeit von 6,2 Sekundenoffen gehalten und von der Zeit 6,2 Sekunden bis zum Ende des Einspritzvorgangsgeschlossen gehalten. Durch die vorstehend beschriebene Kombinationaus Öffnungs-und Schließvorgängen derKanälewird die Formschließkraftreduziert, wie in Tabelle 2 dargestellt ist. Dadurch konnte dieerforderlich Formschließkraftvon mehr als 1000 Tonnen ohne Ventilbetätigung auf weniger als 200Tonnen reduziert.
    [0065] Nachstehendwird ein Rechenbeispiel zum Optimieren der Öffnungs-/Schließzeit imSpritzgießprozeß für das in 1 dargestellte Formteilunter Verwendung des vorstehend beschriebenen Simulationsmodells und-verfahrens fürden Fall beschrieben, daß derGießvorgangunter Verwendung des Materials AH561 als Harz mit niedrigem Schmelzindex(MFR = 3) ausgeführtwird, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Gießbedingungen sind durch eineHarztemperatur, eine Heißkanaltemperaturund eine Formtemperatur von 220°C, 220°C bzw. 50°C definiert,und die Gießzeitbeträgtetwa 6 Sekunden. Hinsichtlich der Designvariablen ist die in Schritt 4 bestimmteAnfangsbedingung die gleiche wie in Beispiel 1, außer daß dta =6 beträgt,und die in Schritt 9 angewendete Zwangsbedingung ist diegleiche wie in Beispiel 1, außerdaß derobere Grenzwert für ta1,tb1, tc1, dta, dtb, dtc 6 (s) beträgt. Als ein Vergleichsbeispielkwurden Berechnungen fürdas Material AH561 ohne Kanalöffnungs-/-schließsteuerung(permanent offen) unter Temperaturbedingungen ausgeführt, gemäß denendie Harztemperatur, die Heißkanaltemperaturund die Formtemperatur 220°C,220°C bzw.50°C oderalternativ 240°C,240°C bzw.50°C betrugen.Außerdemwurden fürdas Material AZ564 in Tabelle 1 (ein Harz mit hohem Fließvermögen, MFR= 30) Berechnungen ohne Kanalöffnungs-/-schließsteuerung(permanent offen) unter Temperaturbedingungen ausgeführt, gemäß denendie Harztemperatur, die Heißkanaltemperaturund die Formtemperatur 200°C,200°C bzw.50°C bzw.220°C, 220°C bzw. 50°C betrugen.
    [0066] DieErgebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
    [0067] Tabelle3 enthältVergleichsbeispiele, die Simulationsergebnisse eines herkömmlichenVerfahrens ohne Kanalsteuerung des Gießvorgangs unter Verwendungdes Materials AZ564 (Harz mit hohem Fließvermögen) und AH561 (Harz mit niedrigemFließvermögen) zeigen.Gemäß dieserTabelle kann durch das herkömmlicheVerfahren ein Harz mit hohem Fließvermögen mit einer Formschließkraft von1000 Tonnen oder weniger bei Harz- bzw. Heißkanaltemperaturen von 220°C gegossenwerden. Fürein Harz mit niedrigem Fließvermögen kanndurch das herkömmlicheVerfahren das Harz jedoch nicht bei einer Formschließkraft von1000 Tonnen oder weniger gegossen werden, auch wenn die Temperaturdes Harzes und des Heißkanalsauf 240°C erhöht wird.Mit der optimierten Ventilkanalsteuerung kann dagegen auch ein Harzmit niedrigem Fließvermögen beieiner Formschließkraftvon 500 Tonnen oder weniger bei 220°C geformt werden. Daher kanndas Harz AH561 mit niedrigem Fließvermögen kostengünstig unter Verwendung dergleichen Gießvorrichtunggegossen werden, die fürHarz mit hohem Fließvermögen verwendetwird. In einigen Fällenkann in Abhängigkeitvon Bedingungen unter Verwendung eines Harzes mit niedrigem Fließvermögen an Stelleeines Harzes mit hohem Fließvermögen eindünneresProdukt hergestellt werden.
    [0068] Wievorstehend beschrieben wurde, kann gemäß der ersten Ausführungsformdurch Bestimmen eines Produktionsparameters, der unter Verwendungder Kombination aus dem numerischen Analyseverfahren zum Berechnendes Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenAnalyseverfahren den zeitlichen Ablauf des Zuflusses Harzmaterialsdurch die Harzzufuhrkanälein den Formenhohlraum bestimmt, der Parameter ohne manuelles Wiederholeneiner empirisch-praktischen Methode direkt und exakt berechnet werden.Daher wird durch die erste Ausführungsformein Verfahren zum Bestimmen von Produktionsparametern für einen Spritzgießprozeß bereitgestellt,wodurch die Größe einerGießvorrichtungreduziert werden kann und die Produktionskosten gesenkt werden können, indemdie maximale Formschließkraftauch im Fall eines durch Spritzgießen herzustellenden Harzproduktsmit beliebiger Form reduziert wird.
    [0069] Gemäß der zweitenAusführungsformwird die Öffnungs-/Schließzeit dereinzelnen Ventilkanäledurch die Kombination aus dem numerischen Analyseverfahren zum Berechnendes Spritzgießprozessesund dem computerunterstütztenOptimierungsverfahren derart bestimmt, daß Binde- bzw. Fließnähte an geeignetenPositionen angeordnet sind. Hinsichtlich des numerischen Analyseverfahrenszum Berechnen des Spritzgießprozessesist in den letzten Jahren ein Verfahren in die Praxis umgesetztworden, in dem das Verhalten des Harzes basierend auf einer Finite-Elemente-Methodeunter Verwendung von Gleichungen auf der Basis der während desGießvorgangszwischen Elementen wirkenden Beziehung analysiert wird. In der vorliegendenAusführungsformwird ein durch Moldflow Corporation hergestelltes Material mit derHandelsbezeichnung Moldflow Plastics Insight 2.0 rev1 verwendet.Es sind viele ähnlichecomputerunterstützteOptimierungsverfahren entwickelt worden. In der zweiten Ausführungsformwurde ein durch Engineous Software Inc. hergestelltes Programm mitder Handelsbezeichnung iSIGHT 6.0 verwendet. Weil bei der Analyseein Problem hinsichtlich einer wesentlichen Nichtlinearität auftritt,wurde ein Simulated-Annealing- (SA-) Verfahren verwendet, das den Designraumin einer globalen Basis untersuchen konnte und daher als leichterreichbares globales Optimum betrachtet wurde, ohne daß die Gefahrbesteht, daß dasVerfahren in einem lokalen Optimum endet. Nachstehend wird das gesamteAblaufschema der Analyse unter Bezug auf das Ablaufdiagramm von 9 beschrieben.
    [0070] Zunächst wirdin Schritt (st) 12 das Simulationsmodell zum Analysierendes Harzflusses währenddes Spritzgießprozesseserzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein nachstehendspezifiziertes Modell einer breiten, flachen Platte verwendet. Abmessungen:Breite 1600 mm, Länge300 mm, Dicke 3 mm; Anzahl der Elemente: 2862; Anzahlder Knoten: 1558; Drei Kanäleauf einer Seite. Verteilerkanaldurchmesser: ∅ 6 mm(Heißkanal) Kanal: ∅ 4mm × Länge 7,5mm (Ventilkanal)
    [0071] InSchritt 13 werden die Bedingungen für den Spritzgießprozeß festgelegt.ZunächstmüssenDaten eingegeben werden, z.B. die physikalischen oder mechanischenEigenschaften des als Material ausgewählten Harzes. Die hierin verwendetenHarze sind ein Harz auf Polypropylenbasis mit der HandelsbezeichnungSumitomo Noblen NP156 von Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Stapel- bzw.Schnittfaser GFPP, GF 30 Gew.-%). Die erforderlichen physikalischenEigenschaften sind beispielswei se die Wärmeleitfähigkeit, die spezifische Wärmekapazität, die Temperaturfür dennicht fließfähigen Zustandund die Viskosität.Als weitere Giebedingungen wurden die Harztemperatur, die Heißkanaltemperaturund die Formtemperatur auf 230°C,230°C bzw. 50°C eingestellt,und die Gießgeschwindigkeitwurde auf einen konstanten Wert gesetzt, und die Einspritzzeitdauerbetrug etwa 8 Sekunden.
    [0072] Schritt(st) 14 und die folgenden Schritte stellen die computerunterstützte Optimierungsstufedar. In Schritt 14 wird der Anfangswert des erforderlichenParameters definiert (der als Designvariable bezeichnet wird, dieim vorliegenden Fall die Öffnungs-/Schließzeit desVentilkanals darstellt). In Schritt 15 wird der Harzzuflußprozeß berechnet.In Schritt 16 wird die Ergebnisdatei ausgegeben. In Schritt 17 wirddie mit dem Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten in Beziehung stehendeZielfunktion basierend auf der Ergebnisdatei berechnet. In Schritt 18 wirdentschieden, ob der berechnete Wert zu einer optimalen Lösung hinkonvergiert. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 19 dieDesignvariable basierend auf dem Algorithmus des Optimierungsverfahrenskorrigiert, und die Schritte 15 bis 19 werdenwiederholt. Wenn in Schritt 18 festgestellt wird, daß die Zielfunktionzur optimalen Lösunghin konvergiert, wird die Optimierungsstufe beendet.
    [0073] Inder vorliegenden Ausführungsformwird das Simulated-Annealing-Verfahrenals Algorithmus des Optimierungsverfahrens verwendet. Beim langsamenAbkühlenvon Metall wird die Energie der einzelnen Moleküle von einem hohen Niveau aufein niedriges Niveau gebracht. Das Simulated-Annealing-Verfahren verwendetdies als Modell. D.h., das Simulated-Annealing-Verfahren ist kein Verfahrenzum schnellen Herleiten der optimalen Lösung, sondern ein Verfahren,das durch Erzeugen unterschiedlicher Lösungen eine allgemeine Untersuchungermöglicht,währendeine lokale Verschlechterung der Lösung zulässig ist. Die Konvergenz zuroptimalen Lösunghin wird nach vorgegebenen Iterationen des Rechenvorgangs beurteilt.
    [0074] Inder vorliegenden Ausführungsformwerden drei Ventilkanäleverwendet. Es kann vorausgesetzt werden, daß die Öffnungs-/Schließzeit für jedeneinzelnen Ventilkanal unabhängigbestimmt wird. In einigen Fällenkönnendiese Ventilkanälejedoch aufgrund von Einschränkungenbezüglichdes realen Betriebs nicht unabhängigvoneinander manipuliert werden. Die Optimierung wird effizienterunter weiter eingeschränkten Bedingungenaugeführt.Zu diesem Zweck wurden die folgenden Zwangsbedingungen festgelegt.
    [0075] Zunächst wirdin der vorliegenden Ausführungsformder Öffnungsgradjedes Ventilkanals nicht kontinuierlich oder schrittweise eingestellt,sondern hinsichtlich der praktischen Anwendung werden lediglichzwei Stellungen, "offen" und "geschlossen", verwendet. Weildas Harz sich im Heißkanalnicht verfestigt, kann jeder Ventilkanal auch nach Beginn des Spritzgießvorgangsgeschlossenen bleiben und zu einem beliebigen Zeitpunkt danach geöffnet werden.Außerdemkann ein Ventilkanal, der einmal geöffnet wurde, um Harz durchzulassen,geschlossen werden. Wenn ein Ventilkanal, der einmal geöffnet warund dann geschlossen wurde, erneut geöffnet wird, kann sich das Harzströmungsabwärtsseitigvom Ventil jedoch in Abhängigkeitvon der Zeitdauer des geschlossenen Zustands verfestigen, so daß das ProduktSchmelzdefekte aufweisen kann, beispielsweise kann sein Erscheinungsbildbeeinträchtigtsein. Daher wurden als bevorzugte Betätigungsmuster für eineneinzelnen Ventilkanal die folgenden fünf Muster verwendet: (1) permanentoffen; (2) permanent geschlossen; (3) geschlossen → offen;(4) offen → geschlossen;und (5) geschlossen → offen → geschlossen.Diese Variation wird als Zwangsbedingung 1a bezeichnet.Als einfachere Zwangsbedingung ist eine Modifikation denkbar, dienicht das Muster [offen → geschlossen]verwendet. D.h., eine Modifikation mit den drei Mustern: (1) permanentoffen; (2) permanent geschlossen; (3) geschlossen → offen wirdals Zwangsbedingung 1b definiert.
    [0076] Beieinem realen Gießvorgangsollten, wenn alle Kanälegleichzeitig geschlossen sind, die Verteilerkanäle, Ventile und Kanäle einemabnormal hohen Druck ausgesetzt werden, so daß durch die Analyse aufgrundder Programmeigenschaften Fehler induziert werden. Als Gegenmaßnahme für diesesProblem wurde als Zwangsbedingung 2a definiert, daß während desGießprozessesimmer mindestens ein Kanal offen gehalten wird. Als einfachere Zwangsbedingungist es denkbar, einen spezifischen Ventilkanal permanent offen zu halten,was als Zwangsbedingung 2b definiert wird.
    [0077] Durcheine Kombination aus der Zwangsbedingung 1a oder 1b undder Zwangsbedingung 2a oder 2b werden verschiedeneZwangsbedingungen fürVentilbetätigungenerhalten. Hierin wurde die einfachste Kombination der Zwangsbedingungen 1b und 2b verwendet.D.h., unter den drei Kanälenwird ein abhängigerKanal ausgewählt,der permanent offen gehalten wird, und die anderen beiden Kanäle werdenals unabhängig regelbareKanäleausgewählt.Die Optimierungsverarbeitung wird unter Verwendung des Öffnungszeitpunkts dieserunabhängigregelbaren Kanäleals unabhängigeVariable ausgeführt.Die vorliegende Ausführungsform beinhaltetden Fall, daß KanalG1 permanent offen gehalten wird, und den Fall, daß KanalG2 permanent offen gehalten wird.
    [0078] Inder vorliegenden Ausführungsformwird [(das Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten + die zum Spritzgießen erforderlicheFormschließkraft)]als Zielfunktion verwendet. Wenn lediglich das Auftreten von Binde-bzw. Fließnähten berücksichtigtwird, werden viele optimale Lösungenerhalten. Daher wird als zusätzliche Zielfunktiondie Verminderung der Formschließkraftverwendet. Die Verminderung der Formschließkraft führt zu einer Reduktion derGröße einerVorrichtung, zu Energieeinsparungen und zum Schutz einer Form, wodurchdie Kosten gesenkt werden. Diese drei Punkte werden nachstehendbeschrieben.
    [0079] Dervordere Verbindungswinkel des Harzmaterialflusses wird an jedemKnoten eines Simulationsmodells berechnet. Die Beurteilung basiertauf dem Rechenergebnis.
    [0080] Für einigeFormprodukte muß lediglichverhindert werden, daß Binde-bzw. Fließnähte in einemspezifizierten Bereich auftreten (indem die Binde- bzw. Fließnähte zu einemanderen Bereich verschoben werden). Um diese Anforderung zu erfüllen, wurdeein Programm bereitgestellt, das Binde- bzw. Fließnähte nurin einem spezifizierten Bereich erfaßt (vergl. 10). Wie in 11 dargestellt ist, zählt das Programm die Punkte,an denen Binde- bzw. Fließnähte auftreten,nur in einem vorgegebenen Bereich S (ein rechteckiger Bereich mit dergleichen Mitte und der gleichen Längsausrichtung wie das Produkt,wobei der Bereich ein Abschnitt mit einer Breite von 400 mm undeiner Längevon 100 mm in der Mitte des Produkts ist), und gibt den Zählwert an eineDatei aus. Hinsichtlich der Bestimmung eines spezifizierten Bereichskann beispielsweise durch eine Ungleichung oder auf ähnlicheWeise unter Verwendung von Koordinaten ein Polygonbereich definiertwerden. Ein Bereich mit einer beliebigen Form kann durch ein Verfahrenzum Speichern der Knoten im Bereich definiert werden.
    [0081] DieFormschließkraftwird durch Multiplizieren des unter Verwendung eines Simulationsmodellserhaltenen Harzdrucks im Formenhohlraum mit der projizierten Fläche bestimmt.
    [0082] DieZielfunktion ist gegeben durch [Zielfunktion = A × δ + B], wobeiA die Anzahl von innerhalb eines spezifizierten Bereichs gebildetenBinde- bzw. Fließnähten (Anzahlvon Knoten), B (Tonnen) die fürden Gießprozeß erforderlicheFormschließkraftund δ einenGewichtungsfaktor bezeichnen. Wenn dem Auftreten einer Binde- bzw.Fließnahteine hohe Prioritätoder Wichtigkeit zugeordnet werden soll, sollte der Wert von δ erhöht werden.In der vorliegenden Ausführungsformwird δ =1000 verwendet, um der Vermeidung des Auftretens von Binde- bzw.Fließnähten Priorität zu geben.Obwohl die Binde- bzw. Fließnahtbewertungeinfach wird, wenn die vorstehend beschriebene Anzahl erzeugterKnoten verwendet wird, ist es bevorzugt, daß, wenn die Knotenintervalleim Simulationsmodell ungleich sind, die Anzahl der Knoten in eineBinde- bzw. Fließnahtlänge umgewandeltwird. Wenn auch die Binde- bzw. Fließnahtfestigkeit in die Bewertungeingeht, wird, wenn auch die Temperatur und der Druck des zusammenfließenden Harzesberücksichtigtwerden, ein exakteres Ergebnis erhalten.
    [0083] Die Öffnungs-/Schließzeit während einesSpritzgießprozessesfür dasin 1 dargestellte Produkt wurdeunter Anwendung der folgenden Anfangsbedingungen und Zwangsbedingungenoptimiert. Nachstehend bezeichnen t1, t2 und t3 die Öffnungszeitdes Kanals G1, G2 bzw. G3, die zu Beginn des Einspritzvorgangs nullbetragen.
    [0084] DerKanal G1 wird permanent offen gehalten, und die Öffnungszeiten der Kanäle G2 undG3 werden variiert. Zwangsbedingung: 10,0 s ≥ t2 ≥ 0 s; 10,0s ≥ t3 ≥ 0 s Anfangsbedingung:t2 = 5,0 s; t3 = 5,0 s
    [0085] DerKanal G2 wird permanent offen gehalten, und die Öffnungszeiten der Kanäle G1 undG3 werden variiert. Zwangsbedingung: 10,0 s ≥ t1 ≥ 0 s; 10,0s ≥ t3 ≥ 0 s Anfangsbedingung:t1 = 5,0 s; t3 = 5,0 s
    [0086] DieErgebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 dargestellt.
    [0087] Inden Tabellen 4 und 5 beziehen sich (1) bis (6) auf ein herkömmlichesVerfahren, wobei (1) und (4) einen Einpunktkanal, (2) und (5) einesogenannte "Kaskadensteuerung", bei der, wenn dasHarz, das überden Kanal eingetreten ist, der zuerst geöffnet wurde, einen anderenKanal erreicht, der Kanal geöffnetwird, (3) einen Zweipunktkanal (permanent offen) und (6) einen Dreipunktkanal(permanent offen) betrifft. Wie in den Tabelle 4 und 5 dargestelltist, kann durch die zweite Ausführungsformerreicht werden, daß dieFormschließkraft vermindertist, indem das Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten in einem spezifiziertenBereich nur durch Steuern der Kanalöffnungszeit unterdrückt wird,so daß durchdie zweite Ausführungsformgemäß dem Verwendungszweckvon Formprodukten ein praktisches Gießverfahren bereitgestellt wird.
    [0088] Inder vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nur ein einzelnerBereich als Zielbereich zum Unterdrücken des Auftretens von Binde-bzw. Fließnähten ausgewählt. Auf ähnlicheWeise könnenjedoch auch verteilte oder getrennte Bereiche behandelt werden,indem die Zielfunktion als Summe der Anzahl einzelner Binde- bzw.Fließnähte strukturiertwird. Außerdemkönnendurch die gewichtete Summe in jedem Bereich mehrere Bereiche gehandhabtwerden, denen verschiedene Prioritäten zugeordnet sind. Wie vorstehend beschriebenwurde, könnendie Binde- bzw. Fließnahterzeugungspositionendurch Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten ineinzelnen Bereichen feiner gesteuert werden.
    [0089] AlsBeispiel wird nachstehend ein Fall beschrieben, in dem ein in 1 dargestelltes plattenförmiges Elementin einer Breitenrichtung in sechzehn Bereiche geteilt ist, wie in 12 dargestellt ist, unddie Binde- bzw. Fließnähte zu denBereichen 5 und 11 versetzt werden. Jedem Bereichist ein Gewichtungsfaktor As zugeordnet, der vom Grad der Erforderniszum Verhindern oder zum Veranlassen des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten abhängig ist.Der Binde- bzw. Fließnahtbewertungswertist als Gesamtsumme eines Produkts aus der Anzahl der in jedem Bereicherfaßtenerzeugten Binde- bzw. Fließnähte unddem Gewichtungsfaktor definiert. Binde- bzw.Fließnahtbewertungswert= ΣAs·Wswobeis die Bereichnummer (s = 1 ∼ 16),As den Gewichtungsfaktor fürden entsprechenden Bereich und Ws die Anzahl erzeugter Binde- bzw.Fließnähte in jedemBereich (Anzahl von knoten) bezeichnen.
    [0090] Beispielsweisewird der Gewichtungsfaktor "1" dem gewünschtenBereich zugeordnet, wenn veranlaßt werden soll, daß dort eineBinde- bzw. Fließnahtauftritt, und der Gewichtungsfaktor "2500" wirddem Bereich zugeordnet, der am weitesten von diesem Bereich, indem eine Binde- bzw. Fließnahtauftreten soll, entfernt ist. Die Gewichtungsfaktoren im Bereichvon 1 bis 2500 werden den Bereichen folgendermaßen schrittweise zugewiesen. A5,A11 .. 1 A4, A6, A10, A12 .. 500 A3, A7, A9, A13 .. 1000 A2,A8, A14 .. 1500 A1, A15 .. 2000 A16 .. 2500
    [0091] Indiesem Fall weist jeder Gewichtungsfaktor As das Gewichtungselementfür dieFormschließkraftB (Tonnen) auf. Daher ist die Zielfunktion gegeben durch: Zielfunktion = ΣAs·Ws + B
    [0092] Mitdieser Definition wird die Anzahl erzeugter Binde- bzw. Fließnähte in einemBereich mit großem GewichtungsfaktorAs als groß bewertet,währenddie Anzahl erzeugter Binde- bzw. Fließnähte in einem Bereich mit kleinemGewichtungsfaktor als klein bewertet wird. Dadurch wird die Binde- bzw. Fließnaht zueinem Bereich mit kleinem Gewichtungsfaktor As versetzt. Die Zuweisungder Gewichtungsfaktoren As kann in Abhängigkeit von der Situationfestgelegt werden.
    [0093] Dasvorstehend beschriebene Konzept, gemäß dem der Bewertungswert durchAnwenden eines Gewichtungsfaktors auf jeden Bereich und durch Aufsummierender dadurch erhaltenen Werte bestimmt wird, ist auch für den Fallder Bewertung der Größe der erzeugtenBinde- bzw. Fließnähte unterVerwendung des Abstands zwischen aufeinanderfolgenden Knoten anwendbar,wobei die Anzahl der Knoten nicht verwendet wird. Außerdem kannzusätzlichoder statt der Größe der erzeugtenBinde- bzw. Fließnähte auchdie Festigkeit bewertet werden, indem zusätzliche Bedingungen betrachtetwerden, wie beispielsweise die Temperatur und der Druck oder derWinkel zwischen zusammenfließendenHarzflüssen.
    [0094] Obwohlin dieser Ausführungsformdie Formschließkraftals Zusatzzielfunktion verwendet wird, können in Abhängigkeit von den einzelnenBedingungen andere geeignete Parameter angewendet werden. In dieserAusführungsformist die Zielfunktion als Summe mehrerer elementarer Zielfunktionenkonfiguriert, in Abhängigkeitvon den einzelnen Bedingungen könnenjedoch auch andere geeignete Gleichungen angewendet werden.
    [0095] Wievorstehend beschrieben wurde, könnendurch die zweite Ausführungsformdie Produktionsparameter, die den zeitlichen Ablauf des Harzmaterialzuflussesdurch den Harzzufuhrkanal bestimmen, ohne wiederholte manuelle empirisch-praktische Methodendirekt und exakt berechnet werden. Dadurch können Harzprodukte mit beliebigenFormen spritzgegossen werden, währenddas Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten unterdrückt odergesteuert wird. Außerdemkönnenmehrere Bereiche, denen verschiedene Prioritäten zugeordnet sind, durchAnwenden der Zielfunktion gehandhabt werden, die aus einer Summeeinzelner gewichteter Bereiche besteht, wodurch das Auftreten vonBinde- bzw. Fließnähten nochfeiner gesteuert werden kann. Außerdem können die Kosten der Vorrichtungund die Betriebskosten gesenkt werden, indem eine für den Gießprozeß erforderlicheFormschließkraftals Zusatzzielfunktion verwendet wird.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren zum Bestimmen eines Produktionsparametersin einem Spritzgießprozeß für den Fall,daß derSpritzgießprozeß unterVerwendung einer Form mit mehreren zu einem Formenhohlraum führendenHarzzufuhröffnungenausgeführtwird, wobei der Produktionsparameter durch eine Kombination auseinem numerischen Analyseverfahren zum Berechnen des Spritzgießprozessesund einem computerunterstütztenOptimierungsverfahren den zeitlichen Ablauf des Zuflusses einesHarzmaterials von den Harzzufuhröffnungenin den Formenhohlraum bestimmt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Produktionsparameterbestimmt wird, um die fürden Spritzgießprozeß erforderlicheFormschließkraftzu steuern.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Produktionsparameterein Parameter zum Steuern der Betätigung von in mehreren Harzzufuhrkanälen angeordnetenZuflußregelventilenist.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das für den Spritzgießprozeß verwendeteHarzmaterial ein Thermoplastharz ist.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das für den Spritzgießprozeß verwendeteHarzmaterial ein Harz auf Polypropylenbasis ist.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das für den Spritzgießprozeß verwendeteHarzmaterial ein Harz mit geringem Fließvermögen ist.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Harzzufuhrkanalein Heißkanalmit einer wärmespeicherndenEinrichtung ist.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Zuflußregelventilein Schieberventil ist.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Schieberventildurch ein Steuerverfahren auf einen vollständig offenen oder vollständig geschlossenenZustand eingestellt wird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Produktionsparameterunter der Bedingung optimiert wird, daß während einer Einfüllphasezu einem beliebigen Zeitpunkt mindestens eines der Schieberventilegeöffnetist.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, wobei in jedem der mehrerenHarzzufuhrkanäleein Schieberventil angeordnet ist und ein Schieberventil als zeitgesteuertesVentil ausgewähltwird, währenddie anderen Ventile beliebig gesteuert werden, und wobei die Betätigung deszeitgesteuerten Ventils derart eingeschränkt ist, daß zu einem beliebigen Zeitpunktmindestens ein Schieberventil geöffnetist.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Produktionsparameterein Parameter zum Bestimmen der Betätigung einer Einrichtung zumRegeln der Gesamtharzzufuhrrate zur Form ist.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Produktionsparameterzum Steuern des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten bestimmt wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Steuerungdes Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten eine Steuerung der Positionist, an der Binde- bzw. Fließnähte auftreten.
    [15] Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Auftretenvon Binde- bzw. Fließnähten ineinem spezifizierten Bereich des Formteils ausgewertet wird, wennder Produktionsparameter bestimmt wird.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei Zielbereichefür dieSteuerung des Auftretens von Binde- bzw. Fließnähten in mehrere Bereiche geteiltsind, das Maß desAuftretens von Binde- bzw. Fließnähten injedem Bereich gewichtet wird und das derart gewichtete Maß für das Auftretenvon Binde- bzw. Fließnähten summiertwird, um einen Binde- bzw. Fließnahtbewertungswertzu erhalten, und wobei der derart erhaltene Binde- bzw. Fließnahtbewertungswertverwendet wird, um zu veranlassen oder zu vermeiden, daß Binde-bzw. Fließnähte in einemspezifizierten Bereich auftreten.
    [17] Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Bestimmungdes Produktionsparameters durch Verwenden von Zusatzzielfunktionenausgeführtwird, die der Steuerung fürdas Auftreten von Binde- bzw. Fließnähten hinzugefügt werden.
    [18] Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießformteilsmit den Schritten: Bestimmen eines Produktionsparameters für einenSpritzgießprozeß, in demeine Form mit mehreren zu einem Formenhohlraum führenden Harzzufuhrkanälen verwendetwird, wobei durch den Parameter durch eine Kombination aus einemnumerischen Analyseverfahren zum Berechnen eines Spritzgießprozessesund einem computerunterstütztenOptimierungsverfahren ein zeitlicher Ablauf des Zuflusses von Harzmaterialvon den Harzzufuhrkanälenin den Formenhohlraum bestimmt wird; und Ausführen eines Spritzgießprozessesauf der Basis des der art erhaltenen Produktionsparameters, während derzeitliche Ablauf des Zuflusses von Harzmaterial von den Harzzufuhrkanälen gesteuertwird.
    [19] Spritzgießvorrichtungmit: einem Gießvorrichtungshauptkörper zumZuführenvon Harzmaterial zu einer Form, in der mehrere zu einem FormenhohlraumführendeHarzzufuhrkanäleausgebildet sind, überdie Harzzufuhrkanäle; einemSpeicherabschnitt zum Speichern von Produktionsparametern, die durcheine Kombination aus einem numerischen Analyseverfahren zum Berechneneines Spritzgießprozessesund einem computerunterstützten Optimierungsverfahrenbestimmt werden; und einem Steuerabschnitt zum Ausführen einesSpritzgießvorgangs,währendder Gießvorrichtungshauptkörper basierendauf den derart erhaltenen Produktionsparametern gesteuert wird,und zum Steuern des zeitlichen Ablaufs des Zuflusses von Harzmaterialvon den Harzzufuhrkanälen.
    [20] Programm, das einen Computer veranlaßt, während einesSpritzgießprozessesunter Verwendung einer Form, in der mehrere zu einem FormenhohlraumführendeHarzzufuhrkanäleausgebildet sind, einen Prozeß zumBestimmen von Produktionsparametern auszuführen, gemäß dem durch eine Kombinationaus einem numerischen Analyseverfahren zum Berechnen eines Spritzgießprozessesund einem computerunterstützten Optimierungsverfahrender zeitliche Ablauf des Zuflusses des Harzmaterials von den Harzzufuhrkanälen in denFormenhohlraum bestimmt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    CN100513130C|2009-07-15|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-04-21| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: SUMITOMO CHEMICAL CO. LTD., TOKIO/TOKYO, JP |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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