Plastik enjeksiyon makinalarının tahrik sistemlerinin tasarımı

Abstract

ÖZET Plastik enjeksiyon makineları istenen kalitede plastik parçalar elde etmek için endüstride yaygın olarak kullanılır. Plastik enjeksiyon makinası,ABS,polietilen,polistiren,polipropilen,akrilik,naylon,PVC v.s gibi termoplastikleri eriterek ve basınç etkisi ile kalıp boşluğuna püskürterek, plastik parçalar imal eder. Kaliteli parçaların imalatı, bu kaliteyi temin edebilecek mevcut uygun makinalara bağlıdır.Hem plastik enjeksiyon makinası hemde plastik enjeksiyon prosesi incelenerek makina kontrolü ile proses kontrolü arasındaki ilgi açıklanmıştır. Farklı sistemler mukayese edilmiştir. Doğrudan hidrolik mengene dizaynı yıllar boyunca uzun süre güvenirliğe sahip olmuştur. Düşük basınç kalıp korumasının mükemmel kontrolünü ve tonajın kesin kontrolünü sağlamıştır. Yüksek enjeksiyon kuvvetlerinden dolayı mengenenin aşın tazyikli olmasına müsaade etmez. Mafsal mengene son derece hızlı kapama ve açma hareketlerine sahiptir ve tipik olarak maliyeti doğrudan hidrolik mengeneden düşüktür. Sağlanan tonajı tutmak için enerji gereksinimi doğrudan hidrolik mengene için olandan azdır,fakat bu enerji makinenın toplam enerji kullanımı içinde önemsizdir. İyi yağlama ile,mafsal yatak burcu ve pimler gayet iyidir,fakat onlar hala çalışmanın birkaç yılından sonra tekrar işlenmek zorundadırlar.Mafsal dizayn,hatta eğer mengene enjeksiyon amacıyla veya kalıp içinde sıcaklığın oluşmasından dolayı aşın güçlendirilmiş ise,kilitleme tonajından daha yüksek tonaj sağlayacaktır. Hidromekanik mengene dizaynı doğrudan hidrolik mengene dizaynı avantajlanna sahip olmasına rağmen, mafsal blok hareketi gereksiniminden dolayı oldukça karmaşıktır. Oransal / artış (proportional/gain) kontrol tipinde,kontrol çıktısının büyüklüğü, hata sinyalinin büyüklüğü ile orantılıdır.Eğer oransal band çok geniş kurulursa,kontrolörler muhtemelen çevrimin bu parçasının zaman çerçevesi yakınlarında ayar noktasına erişmeye muktedir olamayacaktır.Diğer taraftan,eğer oransal band çok darsa,o ayar noktası etrafında, şiddetli makina titreşimi,hidrolik hortumların sarsılması ve valf sürgülerinin geri ve ileri hızlı hareketleri ile sonuçlanan, tümü plastik enjeksiyon makinasının hidrolik sistemi üzerinde kötü olan ve sistem elemanlarının ömrünü kısaltabilecek,basıncın şiddetli salımmına sebep olacaktır. Bütün / ayarlama (integral/reset) kontrol tipi devamlı durum hatasına veya `oransal düşüşe`, ayar noktasında prosesi kararlı yapacak şekilde oransal bandı yukarı veya aşağı basınç kademesinde değiştirerek (bandın genişliğini değiştirmeden) cevap verir. Türev / hız (derivative/rate) tip kontrol faaliyeti,hatadaki değişimlere veya gerçek basıncın ayar noktasına yaklaştığı hıza cevap verir.Hatanın büyüklüğü içinde en hızlı değişim,en büyük hız kontrol sinyali ve tersine cevap verir. O oransal uygun faaliyetin etkisini arttırmaya, prosesi en hızlı olarak dengede tutmaya vesile olarak,yardımcı olur.Hız kontrolün temel etkisi oransal-artı-ayarlama kontrolla tek başına asla tamamen ortadan kaldırılamayacak olan alt/üst vuruntu titreşimini önlemektir. Minimum ayar edilebilirliği birçok çevrim için çok büyük olduğundan dolayı,türev/hız modu sadece birkaç çevrimde kullanılır. Türev hareket gürültüyü arttırır ve hassas ayarlama pekçok endüstriyel kontrolörde diğer modlar ile karşılıklı etkileşimin bir sonucu olarak çok karmaşıktır. XIIAnalog kontrolörlerin mod ayarlarının doğruluğunun digital kontrolörlerinki kadar iyi olmadığını söylemek uygundur. Analog pnömatik kontrolörler 1970 den beri üstün olarak kullanılmıştır ve analog elektronik kontrolörler 1980 den beri üstün olarak kullanılmıştır. 1980 den sonra dizayn edilen büyük projeler tipik olarak yayılmış bir kontrol sisteminin parçası olarak digital kontrolörleri kullanmaktadırlar. Kapalı çevrim kontrol sisteminin bir avantajı gerçekten geribeslemenin kullanımının sistem cevap vermesini nispeten dış hatalara ve sistem parametrelerindeki değişimlere duyarsız yapmasıdır. Sistem kararlılığı çok önemli bir problem olmadığından dolayı,kararlılık bakımından, açık çevrim kontrol sistemi daha kolay oluşturulur. Diğer taraftan,kararlılık kapalı çevrim kontrol sisteminde önemli bir problemdir; devamlılığın kararsızlıklarına veya genliğin değişimine sebep olabilecek doğrunun çok üstündeki hatalar oluşabilir. Girdilerin zamandan önce bilindiği ve hataların hiç olmadığı sistemler için açık çevrim kontrol kullanımının tavsiye edildiği vurgulanmalıdır. Kapalı çevrim kontrol sistemleri sadece önceden tahmin edilmeyen hatalar ve/veya önceden tahmin edilmeyen değişimler sistem komponentlerinde mevcut olduğunda avantajlara sahiptir.Bir kapalı çevrim kontrol sisteminde kullanılan komponentlerin sayısı bir açık çevrim kontrol sistemindeki karşılığından daha fazladır. Böylece, kapalı çevrim kontrol sistemi genellikle maliyet ve güçte daha yüksektir.Bir sistemin gerekli gücünü azaltmak için,açık çevrim kontrol uygulanabilir olduğu yerde kullanılabilir. Uygun bir açık çevrim ve kapalı çevrim kontrolların birleşimi genellikle az pahalıdır ve sistem performansının tümünde yeterliliği verecektir. XIII

SUMMARY Plastic injection machines are used widely to produce proper quality plastic parts in industry. Plastic injection machine produces plastic parts by melting and injecting thermoplastics such as ABS,polyethylene,polystrene,polypropylene,acrylic,nylon,PVC etc. into mold cavity with pressure effect. To produce quality parts depend on available proper machines which can provide this quality.By researching both plastic injection machine and plastic injection process, relation of machine control between process control has been explained.Different type of systems have been compared. The straight hyydraulic design has had over the years long term reliability.lt has proved excellent control of low pressure mold protection, and exact control of tonnage.And it does not allow the clamp to be overstressed due to high injection forces. The toggle clamp has extremely fast closing and opening actions, and is typically lower in cost than the straight hydraulic. The energy required to hold the developed tonnage is less than for the straight hydraulic,but this energy is not important in the total energy usage of the machine.With good lubrication,the toggle bushing and pins last well,but they still must be reworked after several years of service.The toggle design will also develop higher than lockup tonnage if the clamp is overpowered by the injection end,or due to temperature buildup in the mold. Although the hydromechanical have the advantages of the straight hydraulics,the toggle is more complex because of the block action required. With proportional (gain) type of control,the magnitude of the control output is proportional to the magnitude of the error signal.If the proportional band is set too wide, the controller will probably not be able to achieve the setpoint within the time frame of that segment of the cycle. On the other hand, if the proportional band is too narrow, it will cause violent oscillation of pressure around the setpoint,leading to intense machine vibration, shaking of hoses,and rapid movement of valf spools back and forth,all of which are hard on machine's hydraulic system and can shorten the life of its components. Integral (reset) type of control responds to steady state error,or `proportional droop`, by shifting the proportional band up or down the pressure scale (without changing the band's width) so as to stabilize the process at setpoint. Derivative (rate) type of control action responds to changes in error,or the rate at which the actual pressure approaches the setpoint. The faster the change in the magnitude of the error,the greater the rate control signal,and vice versa.lt serves to intensify the effect of the proportional corrective action, causing the process to stabilize faster.Rate control's main effect is to prevent the undershoot/overshoot oscillation that may never be completely eliminated with proportional-plus-reset control alone.The derivative (rate) mode is used in only a few loops because the minimum settting available is too large for many loops.Derivative action amplifies noise,and the tuning is more complicated as a result of interaction with the other modes in most industrial controllers. It is fair to say that the accuracy of the mode setting of analog controllers is not as good as that of digital controllers. Analog pneumatic controllers were used predominantly through 1970 and analog electronic controllers were used predominantly through 1980. XIVMajor projects designed after 1980 typically use digital controllers as part of a distributed control system. An advantage of the closed loop control system is the fact that the use of feedback makes the system response relatively insensitive to external disturbances and internal variations in system parameters.From the point of view of stability, the open loop control system is easier to build because system stability is not a major problem.On the other hand, stability is a major problem in the closed loop control system, which may occur overcorrect errors that can cause oscillations of constant or changing amplitude. It should be emphasized that for systems in which the inputs are known ahead of time and in which there are no disturbances it is advisable to use open loop control. Closed loop control systems have advantages only when unpredictable disturbances and/or unpredictable variations in system components are present. The number of components used in a closed loop control system is more than that for a corresponding open loop control system. Thus,the closed loop control system is generally higher in cost and power. To decrease the required power of a system, open loop control may be used where applicable.A proper combination of open loop and closed loop controls is usually less expensive and will give satisfactory overall system performance. XV