AT508325A1 - Spritzgiessmaschine mit einem mechanischen verstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einem mechanischen Verstärker zum Ermitteln einer Kraft, insbesonder der Werkzeug-ZuhaKekraft oder der Spritzkraft der Spritzgießmaschine, wobei von der Verformung eines Maschinenteils auf die Kraft rückgeschlossen wird- Weiters betrifft die Erfindung einen mechanischen Verstärker für eine Spritzgießmaschine.

Bezüglich der Zuhaltekraft in einer Spritzgießmaschine besteht generell das Problem, durch welche Messung am besten ein Rückschluss auf die eigentliche Zuhaltekraft möglich ist. Ein möglicher Ansatzpunkt hierzu ist das Messen der Holmdehnung beispielsweise mit Dehnmessstreifen. Diese Messung ist jedoch relativ ungenau und aufwändig.

Die EP 0 024 518 schlägt dazu vor, die an der Endplatte der Spritzgießmaschine - aufgrund der durch die Holme einerseits und durch den Kniehebelmechanismus andererseits eingeleiteten Kräfte - auftretende Biegeverformung, die zu der auftretenden Zuhaltekraft direkt proportional ist, zu messen. Das Messergebnis ist dadurch unabhängig von einer ungleichen Kraftverteilung der Zuhaltekraft und damit auch unabhängig von Einflüssen die durch Höhe und Eigensteifigkeit des Werkzeuges bedingt sind, weil diese keine Verformungsauswirkungen an der Endplatte haben. Die Messung dieser Distanz erfolgt zwischen Punkten der Endplatte deren Verbindungslinie angenähert quer zu den Holmen verläuft. Die Verformungen zwischen den Punkten werden deutlicher, wenn die Anlenkstellen des Kniehebelmechanismus an axial zur Werkzeugseite hin vorspringenden Laschen oder Ansätzen der Endplatte angreifen, wodurch sich bei Verbiegung der Messweg verändert. Somit wird durch die Messung einer elastischen Verformung der Endplatte ein weitgehend genauer Rückschluss auf die tatsächlich auftretende Schließkraft und Zuhaltekraft am Werkzeug gezogen ohne dass die Messvorrichtung beeinträchtigt werden kann oder der Betrieb der Spritzgießmaschine behindert wird. Im Konkreten befindet sich im Bereich der Verbindungslinie zwischen den Anlenkpunkten des Kniehebelmechanfsmus eine Spule, die einen Messstab umgibt und die Induktionsänderung des Measstabas bei Stauchung oder Dehnung des Messstabes an ein Messgerät weitergibt. Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Dehnung- bzw. Stauchungsmessung am Messstab durch die Spule, wobei der Messstab über Messbalken und ein Messgestönge starr mit der Endplatte verbunden ist.

Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass die gesamte Messanordnung in einem schwer zugänglichen Bereich des Kniehebelmechanismus angeordnet ist (Fig. 1) oder sehr kompliziert durch eine Gestängevorrichtung von der Seite in den hinteren Bereich der 65586 22/ri 28/04 2009 DI 14:51 [SE/EM NR 6126] @004 05/17 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TGRGGLER&HOFINGER S. ·· ·· » *··· · ·* Λ ········· • · · · « « · · · · · • » # · ···· t ···· ··· ···· · · · · · • · ·♦ · · · · ·· 2

Endplatte geführt werden muss (Fig, 2). Nachteilig ist auch, dass keine direkte Messung der Durchbiegung der Endplatte erfolgt sondern die Durchbiegung der Endplatte auf einen Messstab weitergeleitet wird, dessen Induktionsänderung dann einen Rückschluss auf die Zuhaltekraft erlaubt. Dadurch ist der Messstab selbst auch stark den Rüttelbewegungen der Spritzgießmaschine ausgesetzt, was die Induktionsmessung negativ beeinflussen kann.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte und vereinfachte Spritzgießmaschine mit einem mechanischen Verstärker zur Ermittlung der einer Kraft, beispielsweise der Zuhaltekraft anzugeben. Insbesondere soll eine exakte Messung der Durchbiegung bzw. Verformung eines vorzugsweise plattenförmigen Maschinenteils, wie beispielsweise einer End- oder Stimplatte erfolgen können, die möglichst wenig auf Rüttelbewegungen der Spritzgießmaschine reagiert. Zudem soll das Anbringen eines mechanischen Verstärkers an dar Spritzgießmaschine auch nachträglich noch einfach und unkompliziert durchgeführt werden können.

Dies wird dadurch gelöst, dass der mechanische Verstärker in Form von zwei, vom Maschinenteil gesonderten Fortsätzen ausgebildet ist, die an einem Verformungsbereich des Maschinenteils angebracht sind, wobei der mechanische Verstärker einen Messsensor aufweist, der die sich mit der Verformung des Maschinenteils ändernde Distanz zwischen den Fortsätzen misst und einer Steuer- und Regeleinheit zuführt. Durch die zwei Messfortsätze, die mit dem sich verbiegenden Teil des Maschinenteils verbunden sind, wird die Verformung, Verbiegung bzw. Durchbiegung. Torsionsverfbrmung des Maschinenteils mehrfach verstärkt, wodurch eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich feinfühligere bzw. bereits auf ganz kleine Veränderungen reagierende Messung erfolgen kann. Die reine und direkte Distanzmessung ist zudem unabhängig von irgendwelchen Rüttelbewegungen oder Dehnungen eines eventuellen zusätzlichen Messstabes. Die Distanz zwischen den Fortsätzen wird also im Wesentlichen nur durch die Verformung bzw. Durchbiegung des Maschinenteils beeinflusst.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, wenn das Maschinenteil eine End- bzw. Stimplatte, eine bewegbare Formaufspannplatte, eine fixe Formaufspannplatte, eine Traverse, eine Zyiinderplatte und/oder eine sonstige sich beim Zuhalten des und Einspritzen ins Werkzeug verformende Platte ist. Alternativ könnte das Maschinenteil auch stabförmig oder ähnlich ausgebildet sein. Das verformte bzw. verformbare Maschinenteil kann Teil der Schließseite oder der Spritzseite der Spritzgießmaschine sein. Weiters könnte dieses Maschinenteil Teil eines Anpresszylinders, Auswerfers, Kemzugs oder einer 28/04 2008 DI 14:51 [SE/EM NR 6126] ®005 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HCF INGER S. 08/17 • · · · ···* · *··· ··· ··#···*· · # * · « · ·· · ·· 3

Ausdrehvorrlchtung sein, wobei auf Kräfte wie Anpresskräfte, Auswerferkräfte, Kemzugkräfte usw. rückgschlossen werden kann.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Fortsätze auf der dem Werkzeug abgewandten Seite des Maschinenteils angeordnet sind, in diesem Bereich ist ein einfaches und unkompliziertes Anbringen des mechanischen Verstärkers auch nachträglich möglich. Die besten Messergebnisse können dabei mit einer senkrecht montierten zweiteiligen Halterung (Fortsätze) erzielt werden, wobei diese Halterung neben der Riemenabdeckung für die Schließbewegung montiert wird. Bei dieser Anordnung sind der Sensor und die Halterung weitgehend von äußeren Einflüssen geschützt, wobei auch ein Draufsteigen beim Anhängen der Maschine ausgeschlossen ist. Besonders wenig reagiert dabei der aus dem Stand der Technik bekannte Messsensor auf unparallele Werkzeuge und hat dadurch eine bessere Linearität. Außerdem zeigt dieser Sensor kein „Nachläufen" bei aufgebauter Schließkraft. Besonders bei diesem Sensor ist das Rauschen kleiner und es wird keine Verstärkerbox benötigt.

In gewisser Weise zeigt zwar die EP 0 024 518 B1 auch Fortsätze (Laschen mit Anlenkpunkten), über welche die Distanzmessung erfolgt, jedoch sind diese im Normalfall nicht gesondert von der End- bzw. Stirnplatte ausgeführt und können keinesfalls nachträglich bei einer bestehenden Spritzgießmaschine als mechanischer Verstärker eingebaut oder herangezogen werden, zumal auch gemäß einem bevorzugten AusfOhrungsbeispiel der Erfindung auf der dem Werkzeug zugewandten Seite solche Laschen mit Anlenkpunkten ausgebildet sind, an denen Kniehebel eines Kniehebelmechanismus gelenkig eingrerfen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Fortsätze im Wesentlichen quer zur Durchbiegungsebene des Maschinenteils vorstehen. Die Fortsätze müssen aber nicht durchgehend quer zur Durchbiegungsebene ausgebildet sein, vorzugsweise können die Fortsätze L-förmig oder bumerangförmig ausgebildet sind, wobei sie vom Maschinenteil kragartig wegragen können.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Distanzmessung zwischen den Fortsätzen im Wesentlichen parallel zur Durchbiegungs- bzw. Verformungsebene erfolgt.

Um eine möglichst gute Verstärkung der Durchbiegung zu erreichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Messsensor am maschinenteilfernen Ende des mechanischen / 28/04 2008 01 14:51 [SE/EM NR 6126] 0006 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HOFINGER S 07/17

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Verstärkers angeordnet ist, wobei es insbesondere von Vorteil ist, wenn der Messsensor induktiv die Distanz zwischen den maschinenteilfernen Enden der Fortsätze des mechanischen Verstärkers misst.

Je weiter die Befestigungsbereiche der beiden Fortsätze am Maschinenteil auseinander liegen, desto mehr wirkt sich eine Verformung bzw. Durchbiegung des Maschinenteils auf die maschinenteiifemen Teile der Fortsätze aus. Deswegen kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Fortsätze über Befestigungsbereiche am Maschinenteil angebracht sind, wobei der Abstand der Befestigungsbereiche der beiden Fortsätze zueinander großer ist als der Abstand des Messsensors zum Maschinenteil bzw. im Konkreten zur Endplatte.

Da die Qualität des zu spritzenden Formteiles stark von der Einhaltung bestimmter Zuhalteparameter in der Kavität der Werkzeuge abhängig ist, ist es notwendig, dass von der Verformungsmessung ausgehend eine sofortige Reaktion der Spritzgießmaschine möglich ist, um die tatsächliche Zuhaltekraft an die optimalen, vorgegebenen Parameter anzupassen. Dazu ist es gemäß einem Ausfühmngsbeispiel der Erfindung von Vorteil, wenn in Abhängigkeit des der Steuer- und Regeleinheit vom Messsensor zugeführten Distanzsignals Antriebseinheiten der Spritzgießmaschine nach vorgebbaren bzw. hinterlegten Parametern Steuer- und regelbar sind.

Schutz wird auch begehrt für einen mechanischen Verstärker, der in einer Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ersetzbar ist. Qemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mechanische Verstärker derart ausgeführt, dass er über Befestigungsbereiche der Fortsätze an vorzugsweise der dem Werkzeug abgewandten Seite des Maschinenteils einer Spritzgießmaschine angeflanscht ist. Dadurch ist in einfacher Art und Weise ein nachträgliches Anbringen der Fortsätze am Maschinenteil der Spritzgießmaschine möglich. Alternativ können die Fortsätze auch angeschweißt oder auf eine andere Befestigungsart am Maschinenteil angebracht sein.

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:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den mechanischen Verstärker,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den mechanischen Verstärker bei verformtem bzw. 28/04 2009 DI 14:51 [SE/EM NR 6126] @007 28/04/200S 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HOFINGER S. 08/17 28/04/200S 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HOFINGER S. 08/17

• · • · • · :: . • ···· • · 5 durchgebogenem Maschinenteil,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der gesamten Spritzgießmaschine,

Fig. 4 einen schematischen Detailausschnitt der Spritzgießmaschine und

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt der Spritzseite einer Spritzgießmaschine.

Fig. 1 zeigt im Detail den mechanischen Verstärker 2, wobei die im Wesentlichen quer zur Durchbiegungsebene Eg«,,* des Maschinenteils 3 angeordneten Fortsätze 4 ersichtlich sind. Diese Fortsätze 4 sind L-förmig bzw. spiegelsymmetrisch L-förmig ausgebildet. Die Befestigungsbereiche 12 (Flansch) sind dabei um den Abstand BB entfernt voneinander am Maschinenteil 3 angebracht. Dieser Abstand BB ist in diesem Fall etwas größer als der Abstand ME zwischen Messsensor 5 und Maschinenteil 3. In dieser Fig. 1 liegt keine Durchbiegung bzw. Verformung des Maschinenteil 3 vor, wodurch die Distanz D zwischen den beiden Teilen des Messsensors 5 und somit zwischen den Fortsätzen 4 relativ gering bzw. minimal ist.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 2 eine starke Durchbiegung (überzeichnet dargestellt) des Maschinenteils 3, wodurch die Durchbiegungsebene Egabog·,, gegenüber der strichliert dargestellten geraden Durchbiegungsebene Eg·^ durchgebogen ist. Die Durchbiegung Maschinenteils 3 wird über die Befestigungsschrauben 19 unmittelbar an die Fortsätze 4 weiter gegeben, wodurch sich die Distanz D zwischen den zwei Teilen des beispielsweise kapazitiven oder induktiven Messsensors 5 vergrößert.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Spritzgießmaschine 1, welche im Wesentlichen das am Maschinenrahmen 17 über die Führung 18 geführte Maschinenteil 3 - welches in diesem Fall durch eine Endplatte 3a gebildet ist - und Formaufspannplatte 15 zeigt, zwischen denen der Kniehebelmechanismus 11 angeordnet ist, der über die Antriebseinheit 13 angetrieben wird. Zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 15 und der fixen Formaufspannplatte 16 ist das Werkzeug 7 angebracht, in welchem die Kavität für das zu spritzende Formteil bzw. die Formteile ausgebildet ist. Die einzelnen Platten 16,15 und 3 sind an den Holmen 14 geführt, wobei die Endplatte 3a über die Stellmuttern 20 an den Holmen 14 festgestefit ist. Die Endplatte 3a weist Laschen 8 mit Anlenkpunkten 9 für die Kniehebel 10 des Kniehebelmechanismus 11 auf. Auf der dem Werkzeug 7 abgewandten Seite der Endplatte 3a ist der mechanische Verstärker 2 angeordnet. Schematisch ist dabei dargestellt, wie vom Messsensor 5 ein Distanzsignal S an die Steuer- und Regeleinheit 6 weitergeleitet wird. In dieser Steuer- und Regeleinheit 6 wird das Distanzsigna! S mit vorgebbaren oder hinterlegten Parametern P abgeglichen, wodurch ein errechnetes Steuer- und Regelsignal R 28/04 2003 DI 14:51 [SE/EM HR 8126] @008 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HOFINGER S. 09/17 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HOFINGER S. 09/17 »•tt » • · • 99 • · · · i • · m · I · 6 an zumindest eine Antriebseinheit 13 der Spritzgießmaschine 1 weitergeleitet wird. Somit wird eine unmittelbare Reaktion der Spritzgießmaschine 1 erreicht, um durch die Messung der Verformung der Endplatte 3a auf die Zuhaltekraft im Werkzeug 7 schließen zu können und ein optimales, qualitativ hochwertiges Formteil zu erhalten.

In Fig. 4 sind die an der Durchbiegungsebene E über die Befestigungsbereiche 12 angebrachten bzw, angeflanschten Fortsätze 4 des mechanischen Verstärkers 2 gezeigt, wobei im maschinenteilfernen bzw. endplattenfernen Bereich der Fortsätze 4 die beiden Distanz messenden Teile des Messsensors 5 angeordnet sind. in Fig. 5 ist die Spritzseite einer Spritzgießmaschine 1 dargestellt, wobei ein Einspritzaggregat 22 über eine Traverse 21, Spindeln 23 und die Stirnseite 3b von Antriebseinheiten 13 bewegbar ist. Der mechanische Verstärker 2 ist an der Stimplatte 3b angeordnet.

Somit zeigt die vorliegende Erfindung eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Rückschlussmöglichkeit von der Verformung eines Maschinenteils auf eine Kraft, insbesondere auf die Zuhaltekraft eines Werkzeuges, einer Spritzgießmaschine, wobei dies besonders vorteilhaft durch eine direkt gemessene Distanzänderung zwischen zwei am Maschinenteil angebrachte, gesonderte Messfortsätze erfolgt.

Innsbruck, am 23. April 2009 28/04 2008 DI 14:51 [SE/EM NR 6126] @003

Claims (13)

10/17 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TOR<^.ER&HOF INGER S. ·· ·· · ····* ·· ····· · · · · • ·· · · · · · · · · • · · ·»·· · #··· ··· ·······# · ·· ·· · ·· ♦ ·· 1 Patentansprüche 1. Spritzgießmaschine (1) mit einem mechanischen Verstärker (2) zum Ermitteln einer Kraft, insbesondere der Werkzeug-Zuhaltekraft oder der Spritzkraft, der Spritzgießmaschine (1), wobei von der Verformung eines Maschinenteils (3) auf die Kraft rückgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Verstärker (2) in Form von zwei, vom Maschinenteil (3) gesonderten Fortsätzen (4) ausgebildet ist, die an einem Verformungsbereich des Maschinenteils (3) angebracht sind, wobei der mechanische Verstärker (2) einen Messsensor (5) aufweist, der die sich mit der Verformung des Maschinenteils (3) ändernde Distanz (D) zwischen den Fortsätzen (4) misst und einer Steuer* und Regeleinheit (6) zuführt.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorzugsweise plattenförmige Maschinenteil (3) eine End- bzw. Stimplatte (3a, 3b), eine bewegbare Formaufspannplatte (15), eine fixe Formaufspannpiatte (16), eine Traverse (21), eine Zylinderplatte und/oder eine sonstige sich beim Zuhalten des und Einspritzen ins Werkzeug (7) verformende Platte ist. .

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (4) auf der dem Werkzeug (7) abgewandten Seite des Maschinenteils (3) angeordnet sind.

4. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Werkzeug (7) zugewandten Seite Laschen (8) mit Anlenkpunkten (9) ausgebildet sind, an denen Kniehebel (10) eines Kniehebelmechanismus (11) gelenkig eingreifen.

5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (4) im Wesentlichen quer zur Durchbiegungsebene (E) des Maschinenteils (3) vorstehen.

6. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmessung zwischen den Fortsätzen (4) im Wesentlichen parallel zur Durchbiegungsebene (E) erfolgt. 65586 22/st 28/04 2003 DI 14:51 [SE/EM NR 6126] @010 28/04/2009 14:52 +43-512-583408 TORGGLER&HDFINGER S. 11/17 Μ M · ···· · ·· t » · · · · · ·· • I · ·*· · · · · · m » · -> ···· · ···# ··· ········ · • · f« · · · · ·· 2

7. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (4) L-förmig oder bumerangförmig ausgebildet sind.

8. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (5) am maschinenteilfernen Ende des mechanischen Verstärkers (2) angeordnet ist.

9. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (5) induktiv die Distanz (D) zwischen den maschinenteilfemen Enden der Fortsätze (4) des mechanischen Verstärkers (2) misst.

10. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (4) über Befestigungsbereiche (12) am Maschinenteil (3) angebracht sind, wobei der Abstand (BB) der Befestigungsbereiche (12) der beiden Fortsätze (4) zueinander größer ist als der Abstand (ME) des Messsensors (5) zum Maschinenteil (3).

11. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des der Steuer- und Regeleinheit (6) vom Messsensor (5) zugeführten Distanzsignals (S) Antriebseinheiten (13) der Spritzgießmaschine (1) nach vorgebbaren bzw. hinterlegten Parametern (P) Steuer- und regelbar sind.

12. Mechanischer Verstärker für eine Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Mechanischer Verstärker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Verstärker (2) über Befestigungsbereiche (12) der Fortsätze (4) an vorzugsweise der dem Werkzeug (7) abgewandten Seite des Maschinenteils (3) einer Spritzgießmaschine (1) angeflanscht ist. Innsbruck, am 28. April 2009 28/04 2008 DI 14:51 [SE/EM NR 6128] ®011