AT12211U1 - Plastifizierschnecke mit messsensor und übermittlungseinrichtung - Google Patents

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AT12211U1
AT12211U1 AT0806111U AT80612011U AT12211U1 AT 12211 U1 AT12211 U1 AT 12211U1 AT 0806111 U AT0806111 U AT 0806111U AT 80612011 U AT80612011 U AT 80612011U AT 12211 U1 AT12211 U1 AT 12211U1
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plasticizing
screw
plasticizing screw
measuring
transmission
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AT0806111U
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Helmut Ing Naderhirn
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Engel Austria Gmbh
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Description

österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Plastifizierschnecke für eine Spritzgießmaschine. Weiters betrifft die Erfindung eine Plastifiziereinheit für eine Spritzgießmaschine mit einem Plastifizierzy-linder, einer im Plastifizierzylinder angeordneten Plastifizierschnecke und einer Schneckenaufnahmewelle, über die die Plastifizierschnecke an einem Gehäuse der Plastifiziereinheit drehbar gelagert ist.
[0002] Plastifizierschnecken sind hoch beanspruchte Teile einer Plastifiziereinheit bzw. insgesamt einer Spritzgießmaschine. Durch die hohen Drücke, abrasiv und/oder korrosiv wirkende Kunststoffe, die hohen Temperaturen und der ständigen Einsatzzeit sind die Schnecken starkem Verschleiß ausgesetzt. Da die Plastifizierschnecke das Herzstück jeder Plastifiziereinheit ist, ist ein Schneckentausch immer mit großem Aufwand verbunden. Zudem ist es schwierig, Überwachungsmessungen im Bereich der Schnecke bzw. zwischen der Schnecke und dem Zylinder durchzuführen. Dies ist zum einen dadurch bedingt, dass die Sensoren die Extrembedingungen im Schneckenbereich aushalten müssen. Zum anderen ist es mit großen Schwierigkeiten verbunden, Signale aus den sich drehenden Teilen in der Plastifziereinheit hinauszubringen.
[0003] Dazu ist beispielsweise aus der WO 2008/074172 eine Kupplung für eine Kunststoffspritzgießanlage bekannt, bei der Düsendrucksensoren bzw. Kraftsensoren im Bereich des Plastifizierzylinders oder auch im Bereich einer Aufnahmewelle für die Schnecke angeordnet sind. Aus dieser Schrift ist es bekannt, von den Messelementen Messdaten zu einer Spule weiterzuleiten. Von dieser sich drehenden Spule werden Messdaten durch Telemetrie auf eine weitere am Gehäuse der Antriebswelle angebrachte Spule übermittelt. Nachteilig bei dieser Ausführung ist zum einen, dass keine Messdaten direkt aus der Plastifizierschnecke zur Verfügung stehen. Zum anderen ist es nachteilig, dass der Messdatenempfänger (zweite Spule) immer direkt die erste Spule kontaktieren muss, wodurch sie insbesondere für Wartung nur äußerst schwer zugänglich sind.
[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Plastifizierschnecke bzw. verbesserte Plastifiziereinheit zu schaffen. Insbesondere soll eine möglichst unkomplizierte und einwandfreie Messung von schneckenspezifischen bzw. plastifiziereinheitspezifischen Parametern möglich sein, wobei diese Messparameter einfach, schnell und möglichst wartungsfrei aus der sich drehenden Plastifizierschnecke hinausgebracht werden sollen.
[0005] Diese Aufgabe wird für eine Plastifizierschnecke mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 durch einen Messsensor und eine Übermittlungseinrichtung, die mit dem Messsensor in Verbindung steht, wobei bei Betrieb der Plastifizierschnecke Messparameter von der Übermittlungseinrichtung versendbar bzw. übermittelbar sind, gelöst. Für eine Plastifiziereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 10 wird dies dadurch gelöst, dass im oder am Schneckenteil ein Messsensor zur Erfassung plastifiziereinheitspezifischer Messparameter angeordnet ist und der Messsensor über eine Signalleitung in der Plastifizierschnecke mit einer Übermittlungseinrichtung in der Plastifizierschnecke oder in der Schneckenaufnahmewelle verbunden ist und die Übermittlungseinrichtung die vom Messsensor eingehenden Messparameter an einen Messparameterempfänger übermittelt.
[0006] Es soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Übermittlungseinrichtung durch Schleifkontakte oder Ähnliches die Messparameter aus der sich drehenden Schnecke bzw. der sich drehenden Aufnahmewelle an sich nicht mitdrehende Teile weiterleitet, jedoch kann für eine unkomplizierte, einfache, sichere und verschleißfreie Übermittlung bevorzugt vorgesehen sein, dass die Übermittlungseinrichtung als Telemetriesender ausgebildet ist, der die Messparameter in Form elektromagnetischer Wellen telemetrisch versendet. Dadurch ist es einerseits möglich, ganz spezifische Messdaten in oder an der Schnecke bzw. um die Schnecke herum zu erfassen und diese Messdaten über eine Sendestrecke drahtlos an einen Messdatenempfänger zu übermitteln. 1 /17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15 [0007] Je nach zu erfassenden Messdaten kann der Messsensor zwar an der Schnecke angeordnet sein, jedoch ist bevorzugt vorgesehen, dass der Messsensor in bzw. im Inneren der Plastifizierschnecke angeordnet ist.
[0008] Insbesondere ist es durch die vorliegende Erfindung nun möglich, dass der Messsensor Messparameter wie Temperatur, Druck, Schneckenverformung, Spaltmaß zwischen Plastifizierschnecke und Plastifizierzylinder oder die Position eines Sperrelements einer Rückström-sperre misst, wobei durch den Telemetriesender Daten problemlos von der Schnecke hinaus gebracht werden können.
[0009] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Messsensor und die Übermittlungseinrichtung bzw. der Telemetriesender durch eine in der Plastifizierschnecke ausgebildete Signalleitung zur Übertragung der Messparameter in Verbindung stehen. Besonders bevorzugt kann dazu eine zentrale Hohlbohrung in der Plastifizierschnecke (und je nach Einbauart des Senders auch in der Schneckenantriebswelle) ausgebildet sein. Um eine ausreichende Stromversorgung des eigenständigen Telemetriesenders in der Plastifizierschnecke zu erreichen, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Telemetriesender durch eine Batterie, durch Induktion oder durch eine Stromleitung mit Strom versorgbar ist.
[0010] Um zu garantieren, dass die gesendeten Messparameter auch aus der Plastifizierschnecke hinausgelangen (Problem Faradayischer Käfig), ist bevorzugt vorgesehen, dass der Telemetriesender in einem zumindest teilweise nicht-metallischen Gehäuse in der Plastifizierschnecke angeordnet ist, wobei ein vom Telemetriesender ausgestrahltes Messparameter-Signal in Form einer elektromagnetischen Welle durch den nichtmetallischen Bereich des Gehäuses zu einem außerhalb der Plastifizierschnecke angeordneten Messparameterempfänger drahtlos und telemetrisch übertragbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser Telemetriesender über das nicht-metallische Gehäuse in die Plastifizierschnecke eingeschraubt ist. Weniger umständlich ist es allerdings bei ausreichendem Platzangebot, den Telemetriesender samt Gehäuse an die Plastifizierschnecke bzw. an die Schneckenaufnahmewelle anzubringen. Für eine ausreichende Durchlässigkeit des Gehäuses für die elektromagnetischen Wellen kann vorgesehen sein, dass das nicht-metallische Gehäuse aus Gießharz besteht.
[0011] Aufgrund der hohen Einspritzdrücke bei Plastifizierschnecken die auch als Einspritzaggregat arbeiten, ist im vorderen Schneckenbereich eine Rückströmsperre umfassend eine Schneckenspitze, einen Sperrring und einen Druckring angebracht. Diese erlaubt es, dass während des Plastifizierens verflüssigte Schmelze in den Bereich zwischen Schneckenspitze und Einspritzdüse bzw. Einspritzkanal gelangt. Nachdem die gewünschte Schmelzemenge in diesen Bereich gelangt ist, wird der Einspritzvorgang eingeleitet und die Schmelze wird durch Längsbewegung der Schnecke über den Einspritzkanal in die Spritzgießform eingespritzt. Um zu verhindern, dass während des Einspritzens aufgrund des hohen Drucks Schmelze wieder zurück in den Aufschmelzbereich - also zu den Schneckenstegen -gelangt, bewegt sich die Rückströmsperre bzw. dessen Sperrring unmittelbar nach Beginn des Einspritzvorganges in Schließposition und verhindert ein Rückströmen einzuspritzender Schmelze.
[0012] Obwohl die Rückströmsperre meist bereits nach wenigen Millimetern Vorwärtsschub der Schnecke bereits vollständig schließt, reicht der immense Druck beim Einspritzen oft bereits aus, dass eine gewisse Menge an eigentlich einzuspritzender Schmelze hinter die noch nicht ganz geschlossene Rückströmsperre (Sperrring liegt noch nicht an Druckring an) gelangt. Um den Einspritzvorgang ausgehend von diesem Problem zu verbessern, ist es wünschenswert zu wissen, wann genau die Rückströmsperre vollständig geschlossen ist. Aus dem Stand der Technik ist es dazu beispielsweise bereits bekannt, aufgrund des Schmelzedrucks oder aufgrund der Einspritzgeschwindigkeit auf die Stellung der Rückströmsperre rückzuschließen. Nachteilig dabei ist, dass die dafür notwendigen Messsensoren sehr sensibel sein müssen und bei den immensen Drücken und der großen Hitze sehr anfällig für Fehlermeldungen sind. Zudem können auch andere Faktoren wie Viskosität der Schmelze und Schmelzetemperatur einen Einfluss auf den zu messenden Druck bzw. auf die Geschwindigkeit haben, sodass eigentlich 2/17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15 nur eine ungenaue indirekte Überprüfung der Position der Rückströmsperre möglich ist. Somit kann auch bei den bekannten Arten der Rückströmsperrenpositionsüberprüfung ungewünscht Schmelze rückströmen, wodurch nicht die eigentlich für den Einspritzvorgang bestimmte bzw. vorgesehene Menge an Schmelze eingespritzt wird.
[0013] Um diese Probleme zu lösen und um einen möglichst optimalen Einspritzvorgang zu Erreichen, kann daher gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Rückströmsperre eine Schneckenspitze, ein längs der Schneckenspitze bewegbares Sperrelement in Form eines Sperrrings und einen Druckring aufweist und der Messsensor im Bereich der Rückströmsperre, vorzugsweise im Druckring, angeordnet ist, wobei durch den Messsensor die Distanz (Hub) zwischen Sperrring und Druckring messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Distanz die Position des Sperrrings bestimmbar ist. Die Rückströmsperre weist dabei generell eine Durchlassposition und eine Schließposition auf, wobei der Sperrring in der Schließposition an dem Druckring anliegt. Damit befindet sich in der Schließposition der Rückströmsperre kein Abstand zwischen Sperrring und Druckring und ein in diesem Bereich angebrachter Mess- bzw. Distanzsensor kann aus der überwachten Distanz auf die Position der Rückströmsperre bzw. des Sperrrings rückschließen. Diese Schließposition wird dann als ein Messparameter an die Steuer- oder Regeleinheit weitergegeben, wodurch sich der Einspritzzyklus optimieren lässt. Da bisher oftmals nicht genau nachvollziehbar war, wann konkret die Rückströmsperre geschlossen ist, ist dies hiermit nun exakt feststellbar. Somit lässt sich der Zeitpunkt ganz exakt bestimmen, ab wann die Abarbeitung des Einspritzprofils beginnen darf, da dies erst dann begonnen wird, wenn die Sperre gänzlich geschlossen ist. Dadurch wird nach dem Dosieren und weiteren Zwischenschritten zuerst die Schnecke mit einer einstellbaren Vorlaufgeschwindigkeit bewegt, die ausreicht, dass sich der Sperrring der Rückströmsperre an den Druckring anlegt und somit schließt. Sobald der Messsensor diese Schließposition detektiert, wird anhand des vom Messsensor ausgegeben Signals der Einspritzvorgang - also die Abarbeitung des Geschwindigkeits- und Druckprofils -gestartet und es kann die gewünschte Menge an Schmelze - ohne Rückströmen - in die Spritzgießform eingespritzt werden.
[0014] Die Dichtwirkung bzw. Sperrwirkung der Rückströmsperre hängt wesentlich von der Viskosität des verwendeten Plastifikats und vom Spiel zwischen Sperrring und Druckring ab. Auf diese Umstände muss bei der Distanzmessung Rücksicht genommen werden. D. h. bei hoher Viskosität der Schmelze ist auch bei noch nicht gänzlich am Druckring anliegendem Sperrring bereits ein Rückfließen der zähflüssigen Schmelze durch den geringen Öffnungsspalt stark vermindert bzw. beinahe ausgeschlossen. Für die Ausgabe des Signals „Rückströmsperre geschlossen" sollte dies berücksichtigt werden und kann daher auch bei noch geringem Abstand zwischen Sperrring und Druckring ausgegeben werden.
[0015] Generell gibt es die unterschiedlichsten geometrischen Ausführungen von Sperrelementen von Rückströmsperren, wobei für die vorliegende Ausführung statt ringförmigen Sperren beispielsweise auch Kegelsperren, Kugelsperren, Nasensperren, Bolzensperren oder Ähnliche eingesetzt werden können. Wichtig ist, das der Hub bzw. die Position des jeweiligen Sperrelements detektierbar ist.
[0016] Auch für die Plastifiziereinheit kann eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorsehen, dass die Übermittlungseinrichtung in Form eines Telemetriesenders ausgebildet ist und die vom Messsensor eingehenden Messparameter drahtlos mittels eines tele-metrischen Messparameter-Signals an einen Messparameterempfänger übermittelt.
[0017] Je nach Länge der Schnecke kann dabei der Telemetriesender entweder in der Schnecke selbst oder in der Schneckenaufnahmewelle angeordnet sein. Das heißt, je größer die Schnecke ist, desto mehr Platz befindet sich am Ende des Plastifizierschnecke und der Telemetriesender kann dort angebracht sein.
[0018] Für die Funktion der Plastifizierschnecke bzw. der Plastifiziereinheit ist es an sich unerheblich, wo der Messparameterempfänger für den Telemetriesender angeordnet ist. Vorteilhaft sollte der Messparameterempfänger aber einen gewissen Abstand zum Telemetriesender nicht 3/17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15 übersteigen, sodass keine aufwändigen Signalverstärker notwendig sind. Generell kann die Sendestrecke des Telemetriesignals zwischen 1 cm und 1 km betragen. Ein bevorzugter Bereich ist allerdings zwischen 5 cm und 15 m, besonders bevorzugt zwischen 10 cm und 5 m. Durch die beschränkte maximale Länge der Sendestrecke sind keine unnötigen Verstärker nötig. Durch die von 0 cm abweichende minimale Sendestrecke muss nicht darauf Rücksicht genommen werden, wie der sich drehende Teil des Telemetriesenders bzw. dessen Gehäuse sich gegenüber dem empfangenden Teil verhält. Das heißt, durch einen Mindestabstand von 1 cm muss keine Rücksicht auf Reibung, Schmierung, Verschleiß, Verklemmung oder Ähnliches genommen werden, wie es beispielsweise im Stand der Technik gemäß der WO 2008/074172 A1 zwischen den darin erwähnten Spulen der Fall ist. Bei einem gewissen Mindestabstand zwischen Telemetriesender und Messparameterempfänger ist es zudem nicht notwendig, bei Wartungsarbeiten des Messparameterempfängers an nahezu unzugängliche Bereiche der Plastifiziereinheit herankommen zu müssen.
[0019] Für eine besonders einfache Steuerung bzw. Regelung der Plastifiziereinheit kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Messparameterempfänger mit einer Steuer- oder Regeleinheit für die Spritzgießmaschine in Verbindung steht. Wenn eine solche möglichst direkte Verbindung zwischen Messparameterempfänger und Steuer- oder Regeleinheit besteht, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regeleinheit in Abhängigkeit zumindest eines Messparameters die Dreh- und/oder Einspritzbewegung der Plastifizierschnecke steuert bzw. regelt. Nähere Details zu regelungstechnischen Möglichkeiten werden in der Figurenbeschreibung erläutert.
[0020] Wie bereits erwähnt, ist es an sich egal, wo der Messparameterempfänger angeordnet ist, jedoch ist bevorzugt vorgesehen, dass der Messparameterempfänger an der Plastifiziereinheit oder an einem sonstigen Teil der Spritzgießmaschine angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass der Messparameterempfänger mit einer Steuer- oder Regeleinheit für die Spritzgießmaschine in Verbindung steht oder bevorzugt in diese integriert ist.
[0021] Schutz wird weiters auch begehrt für eine Spritzgießmaschine mit einer Plastifzierschne-cke nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit einer Plastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 10 oder 15.
[0022] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen: [0023] Fig. 1 [0024] Fig. 2 [0025] Fig. 3 [0026] Fig. 4 [0027] Fig. 5 [0028] Fig. 6 [0029] Fig. 7 [0030] Fig. 8 [0031] Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Teil einer Plastifiziereinheit, den vorderen Teil einer Plastifizierschnecke beim Dosieren, einen Teilschnitt durch eine Schneckenspitze, eine Frontansicht der Schneckenspitze, die Schnecke bei Beginn des Einspritzvorganges, die Schnecke bei beendetem Einspritzvorgang mit geschlossener Rückström-sperre, eine Schnecke mit einem integrierten Messsensor, eine Schnecke mit einem Distanzsensor, den hinteren Bereich eines Schneckenteils mit darin bzw. daran angeordnetem Gehäuse für einen Telemetriesender und [0032] Fig. 10 den hinteren Bereich eines Schneckenteiles samt Schneckenantriebswelle mit darin bzw. daran angeordnetem Gehäuse für einen Telemetriesender.
[0033] Fig. 1 zeigt generell einen Teil einer Plastifiziereinheit 1, der im Wesentlichen aus dem Plastifizierzylinder 2 mit einer darin in einem Hohlraum 26 drehbar und in Längsrichtung L vor-und rückwärts bewegbar gelagerten Plastifizierschnecke 3. Die Plastifizierschnecke 3 weist im 4/17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15 vorderen Bereich eine eingesetzte bzw. eingeschraubte Rückströmsperre, bestehend aus einer Schneckenspitze 25, einem die Schneckenspitze 25 umgebenden Sperrring 14 und einem Druckring 19, auf. Die Plastifizierschnecke 3 weist einen durchgehenden Schneckensteg 6 auf und kann ein- oder mehrgängig ausgebildet sein. Wenn über die Einfüllöffnung 17 Plastikgranulat in den Schneckenhohlraum 26 eingebracht wird, wird unter Druck, Scherung und Wärmezufuhr (Temperiervorrichtung 15) das Granulat während der Drehung der Schnecke 3 in Richtung Schneckenspitze 25 bzw. Rückströmsperre gefördert und dabei plastifiziert bzw. verflüssigt. Im Bereich der Schneckenspitze 25 bzw. Rückströmsperre sammelt sich dann das verflüssigte Plastifikat bzw. die Schmelze im vorderen Teil des Hohlraums 26 und gelangt beim Einspritzvorgang über den Einspritzkanal 28 in der Einspritzdüse 16 in eine hier nicht dargestellte, zu füllende Spritzgießform. Im vorderen Bereich des Plastifizierzylinders 2 wird die Einspritzdüse 16 über einen Flansch 23 und Schrauben 24 mit dem Plastifizierzylinder 2 verbunden.
[0034] Um Messdaten aus dem Plastifizierzylinder 2 hinauszubringen, ist in der Fig. 1 ein Sensor 4b angeordnet, der über eine Signalleitung mit der Steuer- oder Regeleinheit 9 verbunden ist. Für das Hinausbringen von Messdaten aus der Plastifizierschnecke 3 selbst ist es vorgesehen, dass beispielsweise im Endbereich der Plastifizierschnecke 3 eine Übermittlungseinrichtung 13, beispielsweise über Schleifkontakte mit einer weiterführenden Signalleitung 11 in Kontakt steht. Die Übermittlungseinrichtung 13 kann allerdings auch als Steckverbindung ausgebildet sein, die die Signalleitung 11 in der Plastifizierschnecke 3 mit einer Signalleitung 11 in der Schneckenaufnahmewelle 33 verbindet, in welcher dann eine weitere Messparameterübermittlung stattfindet. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Übermittlungseinrichtung 13 in Form eines Telemetriesenders 13a ausgebildet ist, der am Ende der Plastifizierschnecke 3 angeordnet ist und über eine hier nicht dargestellte Signalleitung 11 mit den Messsensoren 4 in der Plastifizierschnecke und insbesondere im Druckring 19 verbunden ist. Vom Telemetriesender 13a gelangen die übermittelten Messparameter P über eine an sich beliebig lange Sendestrecke als telemetrisches Messparameter-Signal PS zu einem Messdatenempfänger 21. Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist dieser Messparameterempfänger 21 direkt mit der Steuer- oder Regeleinheit 9 verbunden.
[0035] In den Fig. 2 bis 6 ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Druckring 19 ist ringförmig und an der Schneckenspitze 25 befestigt bzw. fixiert, während der ebenfalls ringförmige bzw. hülsenförmige Sperrring 14 zwischen den Anschlägen am Druckring 19 und an der Schneckenspitze 25 entlang der Schneckenlängsachse L vor und zurück bewegbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel geht es darum, dass mit der vorliegenden Erfindung die Stellung der Rückströmsperre optimal überwacht werden kann. Durch diese Überwachung und genaue Positionsbestimmung ist es vor allem möglich, den Einspritzvorgang zu optimieren und dadurch eine wesentlich bessere Gewichtskonstanz zu erreichen.
[0036] In Fig. 2 ist die Schnecke 3 beim Dosieren dargestellt. Beim Dosieren befindet sich zwischen Sperrring 14 und Druckring 19 ein umlaufender ringförmiger Spalt, durch welchen aufgeschmolzenes Plastifikat vom Bereich der Schneckengänge und Schneckenstege 6 in den vorderen Hohlraum 26 gelangen kann. In dieser Fig. 2 ist besonders gut die relativ große Distanz D zwischen Sperrring 14 und Druckring 19 ersichtlich.
[0037] Aus den Fig. 3 und 4 ist dazu ersichtlich, dass die Schneckenspitze 25 vier Durchflussvertiefungen 27 bzw. Einbuchtungen aufweist, durch welche das Plastifikat zwischen Sperrring 14 und Schneckenspitze 25 hindurchfließen kann.
[0038] Der Sperrring 14 ist somit sozusagen schwimmend um die Schneckenspitze 25 der Plastifizierschnecke 3 gehalten. Wenn nun der Dosiervorgang beendet ist, ist es bei bisherigen Ausführungen von Plastifiziereinheiten der Fall, dass im normalen Programmablauf nach Zwischenschritten wie Kühlen und Entformen das Einspritzen beginnt.
[0039] Das heißt, das Einspritzen beginnt dann, wenn die nötige Menge an Plastifikat im vorderen Hohlraum 26 für das Einspritzen zur Verfügung steht. Aus Fig. 5 ist dazu ersichtlich, wie die Schneckenspitze 25 und der Sperrring 14 kurz nach Beginn des Einspritzvorganges steht. 5/17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15
Dadurch, dass sich die längsbewegbare Schnecke 3 entlang der Längsachse L nach vor bewegt, wird Plastifikat aus dem Hohlraum 26 durch den Einspritzkanal 28 in einen Formhohlraum gespritzt. Wie aus dieser Fig. 5 ersichtlich ist, besteht dabei bisher der große Nachteil, dass noch bei Beginn der Abarbeitung des Einspritzprofils eine gewisse Distanz D zwischen Sperrring 14 und Druckring 19 gegeben ist, sodass sich der aufgebaute Druck in der Schmelze im Hohlraum 26 nicht nur wie gewünscht durch den Einspritzkanal 28 nach vorne bewegt, sondern auch Teile der Schmelze durch den Spalt zurück hinter den Sperrring 14 bzw. den Druckring 19 zu den Schneckenstegen 6 der Plastifizierschnecke 3 gelangen.
[0040] Daraus ergibt sich, dass bei bisherigen Ausführungen das Gewicht der gesamten Einspritzmenge manchmal relativ stark variiert hat, da ein gewisser Teil der Schmelze rückgeflossen ist. Je nach Viskosität der Schmelze bzw. nach Fließwiderstand und je nach Druck schließt die Rückströmsperre bzw. der Sperrring 14 erst, nachdem sich die Schneckenspitze 25 entsprechend der einstellbaren Vorlaufgeschwindigkeit nach vor bewegt hat.
[0041] Wenn nun - wie in Fig. 6 ersichtlich - ein beispielsweise induktiver, kapazitiver, elektromagnetischer, Ultraschall- oder sonstiger Messsensor 4 im Druckring 19 (Sperranschlag) vorgesehen ist, kann die Distanz D zwischen Druckring 19 und Sperrring 14 überwacht werden. Dadurch steht der Steuer- oder Regeleinheit 9 ein definitives Signal zur Verfügung, wann die Rückströmsperre geschlossen ist. Damit ist es möglich, das Einspritzprofil erst nach dem Schließen der Rückströmsperre abzuarbeiten. Der Sperrring 14 wird im Plastifizierzylinder 2 gleitend geführt. Sobald diese Distanz D 0 mm (bzw. annähernd 0 mm, da ein gewisser Plastifi-katfilm je nach Schmelzenviskosität immer vorhanden ist) ist, wird von der Steuer- oder Regeleinheit 9 auf den eigentlichen Einspritzvorgang umgeschaltet, sodass die Abarbeitung des Einspritzprofils beginnen kann. Es besteht somit kein Risiko mehr, dass Schmelze rückwärts in die falsche Richtung fließt. Dadurch kann eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte sehr hohe Gewichtskonstanz im zu spritzenden Spritzgussteil erreicht werden. Mit anderen Worten heißt dies, dass der Voreinspritzvorgang so lange mit einer einstellbaren Vorlaufgeschwindigkeit durchgeführt wird, bis das Schließsignal vom Messsensor 4 eintrifft, wonach das Einspritzprofil abgearbeitet wird.
[0042] In Fig. 7 ist ein Messsensor 4 an anderer Stelle in der Plastifizierschnecke 3 angebracht. Dieser Messsensor 4 könnte beispielsweise die Temperatur und Spannung wie Torsion und Druck in diesem Bereich messen.
[0043] Bei einem vorteilhaften weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Messsensor 4 auch als Verschleißsensor eingesetzt werden. Wie aus Fig. 8 dazu ersichtlich ist, ist der Messsensor 4 im Bereich eines Schneckensteges 6 angeordnet, wobei der Schneckensteg 6 von einer Beschichtung 10 (beispielsweise aus Keramik) bedeckt bzw. geschützt. Wie aus Detail A ersichtlich ist, ist bei einer noch wenig verbrauchten Schnecke 3 die Dicke C der Beschichtung 10 (kann auch als Stegpanzerung ausgebildet sein) noch wesentlich größer und somit der Abstand bzw. die Distanz D zwischen Schneckensteg 6 und Innenwandung 5 des Plastifizierzylinders 2 klein. Wenn nun, wie in Detail B ersichtlich, die Schnecke 3 weiter verschleißt, nimmt auch die Dicke C der Beschichtung 10 ab, sodass der Abstand D größer wird. Wie bereits dargelegt, ist die Schnecke 3 im Plastifizierzylinder 2 nicht komplett unbeweglich eingespannt, sondern weist ein leichtes Spaltmaß F auf. Je größer der Verschleiß ist, desto mehr vergrößert sich dieses Spaltmaß F, wodurch die Schnecke 3 sozusagen im Plastifizierzylinder 2 „pendelt". Wie aus Detail B ersichtlich ist, könnte dadurch der Messsensor 4 wesentlich näher zur Innenwandung 5 des Plastifizierzylinders 2 gelangen, wodurch eine andere elektrische Kapazität vom Messsensor 4 gemessen wird, da der Messsensor 4 viel näher an den Plastifizierzylinder 2 als im Detail A gelangen kann. Je nachdem welcher Grenzwert G voreingestellt ist, wird somit ab einer bestimmten Kapazität (mithin einer bestimmten Dicke C) ein Warnsignal bzw. eine entsprechende Nachricht ausgegeben, dass die Plastifizierschnecke 3 zu tauschen ist. In analoger Weise kann auch die Distanzmessung der Rückströmsperre kapazitiv durchgeführt werden.
[0044] Fig. 9 zeigt, wie Messparameter P, die aus den Messsensoren 4 in der Plastifizierschne- 6/17

Claims (15)

  1. österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15 cke 3 stammen, über eine Signalleitung 11 in einer Hohlbohrung 7 in einen Telemetriesender 13a gelangen. Gemäß dieser Fig. 9 sind zwei zueinander alternative Ausführungen des Telemetriesenders 13a bzw. dessen Sendergehäuse 20 dargestellt. Im oberen Bereich ist das Sendergehäuse 20 des Telemetriesenders 13a in das Ende der Plastifizierschnecke 3 eingesetzt, wobei dies beispielsweise mit Schrauben möglich ist. Um sich diese Ausnehmung in der Plastifizierschnecke 3 zu ersparen, kann auch nur eine einfache durchgehende Bohrung - wie unten dargestellt - von der Hohlbohrung 7 an die Oberfläche der Schnecke 3 führen, worauf das Sendergehäuse 20 des Telemetriesenders 13a befestigt ist. Von diesem Telemetriesender 13a wird das Messparameter-Signal PS entlang der bevorzugt zwischen 10 cm und 15 m langen Sendestrecke zum Messparameterempfänger 21 - der vorzugsweise Teil der Steuer- oder Regeleinheit 9 ist - telemetrisch übermittelt. Hierzu passend soll darauf hingewiesen werden, dass Telemetrie ganz allgemein Fernmessung bedeutet. Mit anderen Worten bezeichnet es die Übertragung von Messwerten eines am Messort befindlichen Messfühlers zu einer räumlich getrennten Stelle. An dieser Empfangsstelle können die Messwerte entweder nur gesammelt und aufgezeichnet oder auch sofort ausgewertet werden. Die Übermittlung erfolgt dabei mit elektromagnetischen Wellen, deren Frequenzbereich für die Erfindung an sich unerheblich ist. [0045] Fig. 10 zeigt eine Ausführung einer kleineren Plastifizierschnecke 3, bei der im Endbereich der Schnecke 3 nicht ausreichend Platz für die Anbringung eines Telemetriesenders 13a ist. Generell ist die Plastifizierschnecke 3 über einen geteilten Haltering 29 mit einer Schneckenaufnahmewelle 33 verbunden, wobei die Schneckenaufnahmewelle 33 von einem hier nicht dargestellten Motor direkt (oder beispielsweise über Riemen) drehbar angetrieben wird. Diese Schneckenaufnahmewelle 33 ist über Kugellager 30 in einem Basiselement 22 (Antriebswellengehäuse) gelagert. Um die Weiterleitung der Messparameter P über die Signalleitung 11 in der Hohlbohrung 7 der Plastifizierschnecke 3 an die Aufnahmewelle 33 zu ermöglichen, sind dazwischen beispielsweise Stiftkontakte 31 (beispielsweise aus Gold) -die die Übermittlungseinrichtung 13 der Plastifizierschnecke 3 bilden - angebracht, die sich beim Einsetzen der Plastifizierschnecke 3 in die Aufnahmewelle 33 verbinden. Ganz allgemein kann auch eine Steckverbindung hier vorgesehen sein. Diese generelle Steckverbindung bzw. diese Stiftkontakte 31 sind vor allem dann nützlich, wenn die Plastifizierschnecke 3 aufgrund von Verschleiß getauscht werden muss. Dadurch muss nicht auch die Aufnahmewelle 33 getauscht werden. In dieser Aufnahmewelle 33 ist - ähnlich der Ausführung nach Fig. 9 - das Sendergehäuse 20 des Telemetriesenders 13a entweder in einer Ausnehmung der Aufnahmewelle 33 eingeschraubt oder am Außenumfang bzw. der Oberfläche der Aufnahmewelle 33 angebracht. Über den Telemetriesender 13a werden wieder Messparameter-Signale PS an einen in die Steuer- oder Regeleinheit 9 integrierten Messparameterempfänger 21 weitergeleitet bzw. telemetrisch entlang der Sendestrecke übermittelt. Der Messdatenempfänger 21 kann aber beispielsweise auch am Basiselement 22 angebracht sein. Auch an einem anderen Rahmenteil der Spritzgießmaschine oder an einer sonstigen Auswerteeinheit im Bereich der Spritzgießmaschine kann dieser Messdatenempfänger 21 angeordnet sein. Ansprüche 1. Plastifizierschnecke (3) für eine Spritzgießmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Plastifizierschnecke (3) ein Messsensor (4) zur Erfassung plastifizierein-heitspezifischer Messparameter (P) angeordnet ist und der Messsensor (4) mit einer Übermittlungseinrichtung (13) in der Plastifizierschnecke (3) verbunden ist und durch die Übermittlungseinrichtung (13) bei Betrieb der Plastifizierschnecke (3) die vom Messsensor (4) eingehenden Messparameter (P) übermittelbar sind.
  2. 2. Plastifizierschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlungseinrichtung (13) als Telemetriesender (13a) ausgebildet ist, der die Messparameter (P) in Form elektromagnetischer Wellen telemetrisch versendet.
  3. 3. Plastifizierschnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) im Inneren der Plastifizierschnecke (3) angeordnet ist. 7/17 österreichisches Patentamt AT 12 211 U1 2012-01-15
  4. 4. Plastifizierschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Messsensor (4) die Messparameter (P) Temperatur, Druck, Schneckenverformung, Spaltmaß zwischen Plastifizierschnecke (3) und Plastifizierzylinder (2) oder der Hub eines Sperrelements einer Rückströmsperre messbar sind.
  5. 5. Plastifizierschnecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmsperre eine Schneckenspitze (25), ein längs der Schneckenspitze (25) bewegbares Sperrelement in Form eines Sperrrings (14) und einen Druckring (19) aufweist und der Messsensor (4) im Bereich der Rückströmsperre, vorzugsweise im Druckring (19), angeordnet ist, wobei durch den Messsensor (4) die Distanz (D) zwischen Sperrring (14) und Druckring (19) messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Distanz (D) die Position des Sperrrings (14) bestimmbar ist.
  6. 6. Plastifizierschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) und die Übermittlungseinrichtung (13) durch eine in der Plastifizierschnecke (3) ausgebildete Signalleitung (11) zur Übertragung der Messparameter (P) in Verbindung stehen.
  7. 7. Plastifizierschnecke nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Telemetriesender (13a) in einem zumindest teilweise nicht-metallischen Sendergehäuse (20) in der Plastifizierschnecke (3) angeordnet ist, wobei ein vom Telemetriesender (13a) ausgestrahltes Messparameter-Signal (PS) in Form einer elektromagnetischen Welle durch den nicht-metallischen Bereich des Sendergehäuses (20) zu einem außerhalb der Plastifizierschnecke (3) angeordneten Messparameterempfänger (21) drahtlos und tele-metrisch übertragbar ist.
  8. 8. Plastifizierschnecke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmetallische Sendergehäuse (20) in die Plastifizierschnecke (3) einschraubbar ist.
  9. 9. Plastifizierschnecke nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmetallische Sendergehäuse (20) aus Gießharz besteht.
  10. 10. Plastifiziereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlungseinrichtung (13) in Form eines Telemetriesenders (13a) ausgebildet ist und die vom Messsensor (4) eingehenden Messparameter (P) drahtlos mittels eines telemetrischen Messparameter-Signals (PS) von der Übermittlungseinrichtung (13) an einen Messparameterempfänger (21) übermittelbar sind.
  11. 11. Plastifizierschnecke nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlungseinrichtung (13) durch eine Batterie, durch Induktion oder durch eine Stromleitung mit Strom versorgbar ist.
  12. 12. Plastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messparameterempfänger (21) mit einer Steuer- oder Regeleinheit (9) für die Spritzgießmaschine in Verbindung steht.
  13. 13. Plastifiziereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messparameterempfänger (21) in die Steuer- oder Regeleinheit (9) integriert ist.
  14. 14. Plastifiziereinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueroder Regeleinheit (9) in Abhängigkeit zumindest eines Messparameters (P, PS) die Dreh-und/oder Einspritzbewegung der Plastifizierschnecke (3) steuert bzw. regelt.
  15. 15. Spritzgießmaschine mit einer Plastifzierschnecke (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit einer Plastifiziereinheit (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15. Hierzu 9 Blatt Zeichnungen 8/17
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