AT523150A1

AT523150A1 - Verfahren zur Beeinflussung einer Rückstaulänge und/oder einer Schneckenrücklaufgeschwindigkeit

Info

Publication number: AT523150A1
Application number: ATA51038/2019A
Authority: AT
Inventors: Klammer Dipl Ing Günther; Hochreiter Dipl Ing Erich; Fellner Dr Klaus
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-15
Also published as: CN112848181A; US11738491B2; AT523150B1; DE102020131424A1; US20210162643A1

Abstract

Verfahren zur Beeinflussung einer Rückstaulänge (1) und/oder einer Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) in einem sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder (3) einer Plastifiziereinheit (4) für eine Spritzgießmaschine (15), mit einer in einer Zylinderbohrung (5) des Plastifizierzylinders (3) verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke (6), wobei ein Dosieren von der Plastifiziereinheit (4) zugeführtem Kunststoffgranulat (7) in Abhängigkeit der gewünschten Rückstaulänge (1) und/oder der gewünschten Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) in der Plastifiziereinheit (4) durchgeführt wird, wobei die Plastifiziereinheit (4) unterfüttert betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung einer Rückstaulänge und/oder einer Schneckenrücklaufgeschwindigkeit in einem sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder einer Plastifiziereinheit für eine SpritzgieRßmaschine, mit einer in einer Zylinderbohrung des Plastifizierzylinders verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine SpritzgieRmaschine umfassend wenigstens einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder einer Plastifiziereinheit mit einer in einer Zylinderbohrung des Plastifizierzylinders verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke und wenigstens einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung über eine Signalübertragung mit

der SpritzgieRmaschine verbunden oder verbindbar ist.

Ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen aus verweilzeitkritischem Kunststoffmaterial mit einer Plastifiziereinheit, welche unterfüttert betrieben werden kann, ist bereits aus der Schrift WO 2019/096613 A1 bekannt. Das Verfahren vergleicht einen Sollmassestrom und einen Istmassestrom bzw. eine Solldosierleistung und eine Istdosierleistung, um einen Drehantrieb der Plastifizierschnecke zu manipulieren. Der Istmassestrom wird aus der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke während eines Schmelzedosiervorganges und weiteren Parametern errechnet, wobei eine

Nachregelung des Istmassestromes oder der Dosierleistung erfolgt.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass der für den Dosiervorgang relevante Parameter Rückstaulänge nicht betrachtet wird. Des Weiteren wird die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit nur für eine Berechnung des Istmassestromes herangezogen, wobei die Regelung über den Drehantrieb des Dosierorganes erfolgt. Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit an sich kann jedoch durch das Verfahren nicht adjustiert werden und auch eine Korrelation mit der Rückstaulänge im

Plastifizierzylinder wird nicht gelehrt.

Nachteilig am Stand der Technik ohne Unterfütterung ist zudem, dass große Drehmomente für eine Plastifiziereinheit problematisch hinsichtlich einem

Bauteilschutz der Spritzgießmaschine, einer Güte einer Schmelze und einer Qualität

des spritzzugießenden Kunststoffformteiles, vorwiegend bei verweilzeitkritischem Kunststoffgranulat, bei einer vollständig gefüllten Plastifizierschnecke sind. Weiters ist bei einer vollgefüllten Plastifizierschnecke die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit zwar im Prinzip regelbar, jedoch wirkt sich die Regelung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit negativ auf eine Konstanz weiterer Prozessparameter, insbesondere auf jene Prozessparameter, welche in Verbindung

mit der Rückstaulänge stehen, aus.

Die objektiv technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Beeinflussung der Rückstaulänge und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit im Plastifizierzylinder sowie eine Spritzgießmaschine anzugeben, bei welchen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben sind, und welche sich insbesondere durch eine verbesserte Möglichkeit zur Kontrolle eines

Unterfütterungsgrades der Spritzgießmaschine auszeichnen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1

gelöst.

Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Dosieren von der Plastifiziereinheit zugeführtem Kunststoffgranulat in Abhängigkeit der gewünschten Rückstaulänge und/oder der gewünschten Schneckenrücklaufgeschwindigkeit in der Plastifiziereinheit durchgeführt wird, wobei die Plastifiziereinheit unterfüttert betrieben

wird.

Dadurch wird erst ermöglicht, dass die Rückstaulänge und/oder die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit präzise durch das Dosieren der

Plastifizierschnecke in einem Unterfütterungsbetrieb adjustiert werden kann.

Die Plastifizierschnecke wird während des Dosierens erfindungsgemäß unterfüttert. Unterfütterung bedeutet, dass der Plastifizierschnecke beispielsweise über ein externes Dosiergerät weniger Kunststoffgranulat zugeführt wird, als sie in einer

Einzugszone fördern kann. Dadurch werden die Schneckengänge erst ab einem

bestimmten Abstand von einer Einzugsöffnung vollständig gefüllt. Ab diesem Punkt

beginnt auch der Druckaufbau in der Plastifiziereinheit.

Der Fachterminus Rückstaulänge ist durch eine Ausdehnung von Kunststoffmaterial in axialer Richtung des Plastifizierzylinders zwischen einer Einspritzdüse und einem Kompaktierungspunkt definiert, wobei am Kompaktierungspunkt die Schneckengänge der Plastifizierschnecke vollständig gefüllt sind. Der Kompaktierungspunkt stellt die Grenze zwischen einem teilgefüllten Bereich der

Plastifizierschnecke und einem geschlossenen Feststoffbett dar.

Der Fachterminus Schneckenrücklaufgeschwindigkeit ist durch eine axiale Geschwindigkeit der Plastifizierschnecke während eines Dosiervorganges über den

Plastifizierzylinder definiert.

Im Spritzgießprozess kann die Rückstaulänge durch ein Ausmaß an Materialzugabe beeinflusst werden. Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit kann durch einen Staudruck, eine Schneckenumfangsgeschwindigkeit und/oder die Materialzugabe

beeinflusst werden.

Bei einer vorgegebenen Schneckenumfangsgeschwindigkeit bedingt eine geringe

Materialzugabe in den Plastifizierzylinder eine geringe Rückstaulänge.

Bei einer vorgegebenen Rückstaulänge ist es möglich, unterschiedliche Schneckenrücklaufgeschwindigkeiten zu realisieren. Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit hängt beispielsweise von der

Umfanggeschwindigkeit der Plastifizierschnecke ab.

Die unterfütterte Plastifiziereinheit geht mit einer Verkürzung einer wirksamen Schneckenlänge einher, womit geringere Drücke im Plastifizierzylinder, ein späteres Anschmelzen des Kunststoffgranulates sowie geringere Verweilzeiten des

Kunststoffgranulates einhergehen.

Durch die geringeren Verweilzeiten des Kunststoffgranulates werden geringere

Schmelzetemperaturen ermöglicht, wodurch die Güte des plastifizierten

Kunststoffgranulates sowie die Qualität des spritzgegossenen Kunststoffformteiles

erhöht werden.

Eine Regelung der Rückstaulänge hat gegenüber bisher vorwiegend angewandten Verfahren einer Drehmomentregelung den Vorteil, dass das Drehmoment zwar von der Rückstaulänge, aber auch von mehreren weiteren Faktoren wie beispielsweise Zylinder- und Materialtemperaturen abhängt, welche die Regelung beeinflussen können. Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass negative Auswirkungen auf Bauteilkomponenten, Schmelzegüte und/oder Kunststoffformteilqualität auch bei

hohen Drehmomenten aufgrund der Unterfütterung reduziert werden können.

Bei einer Verlängerung der wirksamen Schneckenlänge durch eine Verkleinerung des Unterfütterungsgrads wandert eine Position eines ersten Druckaufbaus in Richtung einer Einfüllöffnung. Eine vollständige Füllung von Schneckengängen der Plastifizierschnecke erfolgt dadurch bereits in einem früheren Schneckengang, ausgehend von der Einfüllöffnung in Richtung Schneckenspitze. Dies führt zu erhöhten Drücken entlang der Pflastifizierschnecke, einem früheren Anschmelzen des Kunststoffgranulates sowie längeren Verweilzeiten des Kunststoffgranulates und damit zu höheren Schmelzetemperaturen hinsichtlich des Plastifizierens des

Kunststoffgranulates.

Das Dosieren von der Plastifiziereinheit zugeführtem Kunststoffgranulat kann mittels handelsüblicher gravimetrischer und/oder volumetrischer Dosiereinheiten erfolgen. Abhängig vom zugeführten Volumenstrom des Kunststoffgranulates des zu plastifizierenden Kunststoffes kann so die Position des Initialen Druckaufbaus variiert werden, was einer Änderung einer wirksamen respektive effektiven Schneckenlänge der Plastifizierschnecke entspricht. So kann beispielsweise die Rückstaulänge in der

Plastifizierschnecke adjustiert werden.

Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit als einziger Parameter ist nicht hinreichend

für eine Kenntnis, wie viel Kunststoffmaterial sich im Plastifizierzylinder befindet.

Da bei sehr geringen Rückstaulängen keine sehr hohen

Schneckenrücklaufgeschwindigkeiten mehr möglich sind, ist eine Kenntnis der

Rückstaulänge, insbesondere hinsichtlich der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit,

nützlich.

Bei bekannter Rückstaulänge kann besonders begünstigt auf die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit eingewirkt werden.

Eine bekannte Schneckenrücklaufgeschwindigkeit kann eine Regelung der

Rückstaulänge begünstigen.

Wie eingangs ausgeführt, wird auch Schutz begehrt für eine SpritzgieRßmaschine umfassend wenigstens einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder einer Plastifiziereinheit mit einer in einer Zylinderbohrung des Plastifizierzylinders verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke und wenigstens einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Regelungsund/oder Steuerungsvorrichtung über eine Signalübertragung mit der SpritzgiekRmaschine verbunden oder verbindbar ist, wobei die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung in wenigstens einem Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, ein solches Verfahren zur Beeinflussung der Rückstaulänge

und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit auszuführen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass die

Rückstaulänge in der Plastifizierschnecke konstant ist.

Durch eine konstante Rückstaulänge während des Unterfütterns wird eine hohe Güte einer Schmelze des zugeführten Kunststoffmaterials in der Plastifizierschnecke ermöglicht. Eine homogenere und/oder isotropere Schmelze können durch eine konstante Rückstaulänge besonders begünstigt werden, wobei beispielsweise Fehlstellen im spritzgegossenen Kunststoffformteil aufgrund mangelhafter Schmelze

reduziert werden.

Besonders günstig ist eine konstante Rückstaulänge für verweilzeitkritische Materialien wie beispielsweise Kunststoffmaterialien umfassend Polymere mit großen Molekülketten und/oder Kunststoffe mit sensiblen materialspezifischen Charakteristika.

Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die Rückstaulänge in der

Plastifizierschnecke verkürzt.

Wird während des Dosierens weniger Material zugeführt, werden die in der Plastifiziereinheit wirkenden Drehmomente reduziert und durch eine geringere Ausdehnung des Kunststoffmaterials in der Plastifizierzylinder kann eine Verweilzeit des Kunststoffes im Plastifizierzylinder reduziert werden. Zudem werden Scherungen in der Plastifizierschnecke reduziert und ein Materialabbau im Plastifizierzylinder wird

minimiert.

Als günstig hat sich erwiesen, dass die Plastifizierschnecke während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die Rückstaulänge in der Plastifizierschnecke erhöht.

Ist die Rückstaulänge zu gering, um die für einen Spritzgießzyklus notwendigen Materialeigenschaften im Plastifizierzylinder zu gewährleisten, kann durch eine Erhöhung der Rückstaulänge in der Plastifizierschnecke die Güte der Schmelze

erhöht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke konstant ist. In einer vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke während

des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke reduziert.

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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke erhöht.

Abhängig von Anforderungen an das spritzzugießende Kunststoffformteil, an die Schmelze des Kunststoffgranulates und/oder der Plastifiziereinheit, kann durch eine Adjustierung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit den individuellen Gegebenheiten eines oder mehrerer SpritzgieRzyklen der SpritzgieRßmaschine

Rechnung getragen werden.

Ein bevorzugter Ablauf einer Regelung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit zur Optimierung einer Schmelzequalität und/oder Mischwirkung lautet wie folgt:

- Eine Schneckendrehzahl und/oder eine Schneckenumfangsgeschwindigkeit und ein Dosierhub wird beispielsweise durch einen Benutzer der SpritzgiekRmaschine vorgegeben,

- unter der Annahme, dass eine Meteringzone bestimmend für eine Förderleistung der Plastifizierschnecke ist, ergibt sich auf Grund eines Querschnittes und/oder Parametern wie Steigung, Stegbreite, Gangtiefe, Radien, etc. in der Meteringzonge und der Schneckenumfangsgeschwindigkeit eine Fördermenge pro Zeiteinheit bei einer reinen Schleppströmung,

- dadurch ergibt sich die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit der Schnecke, wobei die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit numerisch berechnet und/oder abgeschätzt werden kann,

- wobei je nach tatsächlichem Förderverhalten der Plastifizierschnecke ein Staudruckverlauf als Funktion des Dosierhubes und/oder der Zeit ermittelt werden kann und die Parameter (beispielsweise Staudruck und/oder Fläche unter dem Staudruckverlauf und/oder Mittelwert eines Staudruckes und/oder maximaler Staudruck) des Staudruckverlaufes können für die Regelung einer Dosiereinrichtung herangezogen werden,

- wobei sich je nach angenommener Druckströmung, welche mit der angesetzten Schleppströmung überlagert ist, die Schmelzequalität und/oder

eine Mischwirkung des Kunststoffmaterials in der Plastifizierschnecke ändert.

Zur Regelung der Rückstaulänge werden axial über eine Länge des Plastifizierzylinders, im Besonderen aber über eine Länge einer Einzugszone, geeignete Sensoren verbaut, wobei die Sensoren feststellen, ob das Kunststoffgranulat an einem spezifischen durch die Sensoren aufgenommenen Punkt

bereits kompaktiert wurde.

Diese Sensoren messen kontinuierlich während eines Schneckenrücklaufes, um durch Interpolation eine geschlossene Kurve der Rückstaulänge ableiten zu können,

wobei die Rückstaulänge um ein bereits aufdosiertes Volumen korrigiert wird.

Die gemessene Kurve eines Zyklus wird als Ausgangspunkt für einen Folgezyklus verwendet. Dies stellt aber keine Einschränkung dar, da in einem stationären (eingeschwungenen) Zustand keine oder lediglich sehr geringe Änderungen

zwischen den Zyklen erwartet werden.

Eine kontrollierte Rückstaulänge lässt die Kontrolle der Verweilzeit zu. Zudem wird gewährleistet, dass die Einzugszone der SpritzgieRmaschine teilgefüllt bleibt und so eine verbesserte Rückwärtsentgasung gegeben ist. Durch die verbesserte Rückwärtsentgasung können leicht flüchtige Bestandteile abgesaugt und/oder ein Schutzgas zur Verhinderung von Oxidation angelegt werden. Dadurch können die

Polymere des Kunststoffgranulates besonders schonend verarbeitet werden.

Eine Regelung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit kann als Kaskadenregelung verwirklicht werden. Bei der Kaskadenregelung wird von einer klassischen Regelung des Staudruckes abgegangen und der Staudruck und/oder die Schneckenumfanggeschwindigkeit der Plastifizierschnecke sowie eine zudosierte Materialmenge an Kunststoffgranulat werden als Stellgrößen für die Regelung der

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit herangezogen.

Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeiten können über eine Steuerung der SpritzgieRmaschine vorgegeben und geregelt werden. Besonders vorteilhaft sind konstante Schneckenrücklaufgeschwindigkeiten, welche einen stabilen

Verarbeitungsprozess und kontrollierte Verweilzeiten mitsichbringen.

Durch eine Software zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Spritzgießmaschine ermöglicht, welche die Dosiereinheit in einem für die Anforderungen eines spritzzugießenden Kunststoffformteiles und/oder der Plastifiziereinheit korrekten Drehzahlbereich betreibt und welche diesen

Drehzahlbereich halten kann.

Die Dosiereinheit ist relevant hinsichtlich ihres Einsatzes in der SpritzgieRtechnik, besonders in Bezug auf einen Einsatz von Schüttgutpumpen im Spritzguss. Die Art der Dosiereinheit ist im Allgemeinen beliebig; besonders bevorzugt sind jedoch

Schüttgutpumpen.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Rückstaulänge über wenigstens einen, vorzugsweise in und/oder an einer Zylinderwand des Plastifizierzylinders

angeordneten, Sensor ermittelt wird.

Durch den wenigstens einen Sensor wird ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt während und/oder zwischen Einspritzzyklen die Rückstaulänge in der Plastifizierschnecke zu

ermitteln.

Die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit kann im Allgemeinen ebenfalls über wenigstens einen Sensor und/oder über eine Maschinensteuerung der

SpritzgieRmaschine aufgenommen werden.

Eine Berechnung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit bei bekannter Rückstaulänge oder der Rückstaulänge bei bekannter Schneckenrücklaufgeschwindigkeit ist möglich, vorzugsweise unter der Rücksicht von Parametern der SpritzgieRmaschine wie geometrische Größen oder

Betriebskenngrößen. Als günstig hat sich erwiesen, dass wenigstens ein Sensor in Form eines

Drucksensors und/oder eines Ultraschallsensors und/oder eines kapazitiven Sensors

und/oder eines optischen Sensors ausgebildet ist.

Je nach geforderter Genauigkeit der zu ermittelnden Rückstaulänge, den Gegebenheiten der Plastifiziereinheit (beispielsweise bei vorhandenen Heizbändern) und geplanter Kosten der Plastifiziereinheit stellen unterschiedliche Sensorbautypen

die beste Wahl des Sensors dar, um die Einzugszone zu beobachten.

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. 1a-1b eine Plastifiziereinheit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer schematisch dargestellten Schnittansicht von der Seite, wobei eine Rückstaulänge während einer Unterfütterung angezeigt ist und eine nicht erfindungsgemäße Plastifiziereinheit, welche nicht unterfüttert betrieben wird,

Fig. 2a-2b die Plastifiziereinheit gemäß dem in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Reduktion der Rückstaulänge und einer Erhöhung der Rückstaulänge,

Fig. 3 die Plastifiziereinheit gemäß dem in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Sensoreinheit zur Messung des Kompaktierungspunktes in einer Einzugszone respektive der Rückstaulänge in der Plastifizierschnecke,

Fig. 4a-4b ein Diagramm einer Schneckenposition über der Zeit bei einem konstanten Rückzug der Plastifizierschnecke und bei einem unterfütterten Betrieb ohne Regelung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit

Fig. 5a-5b zwei weitere Diagramme der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit bei unterfüttertem Betrieb ohne Regelung der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit,

Fig. 6 eine SpritzgieRßmaschine mit einer Regelungs- und/oder

Steuerungsvorrichtung.

Fig. 1a zeigt eine Rückstaulänge 1 in einem unterfütterten Zustand einer

Plastifizierheinheit 4 mit einer Plastifizierschnecke 6, wobei die Plastifizierschnecke 6

in einer Zylinderbohrung 5 eines Plastifizierzylinders 3 angeordnet ist. Die

Plastifizierschnecke 6 ist im Plastifizierzylinder 3 verschiebbar und drehbar verortet.

Der Plastifiziereinheit 4 wird Kunststoffgranulat 7 zugeführt, wobei ein Dosieren des Kunststoffgranulates 7 über eine Dosiereinheit 10 derart ausgeführt wird, dass die

Plastifiziereinheit 4 unterfüttert betrieben wird.

Der Grad der Unterfütterung respektive das Maß der Materialzuführung wird in Abhängigkeit der gewünschten Rückstaulänge 1 und/oder einer gewünschten

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 (in der Darstellung nicht ersichtlich) gewählt.

Die Rückstaulänge 1 wird durch eine voll mit Kunststoffgranulat 7 gefüllte Länge der Plastifizierschnecke 6 in Richtung einer (nicht ersichtlichen, jedoch in der Darstellung links befindlichen) Einspritzdüse des Plastifizierzylinders 3 gegeben. Im Allgemeinen kann in dieser Betrachtung das Kunststoffgranulat 7 bereits in einer flüssigen Phase

oder einer Mischphase aus festen und flüssigen Kunststoffbereichen vorliegen.

Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur der obere Teil des Plastifizierzylinders 3, der

Plastifizierschnecke 3 und einer Zylinderwand 8 des Plastifizierzylinders 3 dargestellt.

Die Plastifizierschnecke 6 wird während des Dosierens über einen Einfülltrichter 11 derart unterfüttert, dass die Rückstaulänge 1 in der Plastifizierschnecke 6 konstant bleibt.

Das Dosieren erfolgt derart, dass sich ein bestimmter Unterfütterungsgrad einstellt. Eine vollständige Füllung von Schneckengängen der Plastifizierschnecke 6 erfolgt im

achten dargestellten Schneckengang, ausgehend von der Einspritzdüse.

Fig. 1b zeigt eine vollständig gefüllte Plastifizierschnecke 6, wobei es sich nicht um einen Prozess der Unterfütterung handelt wie er erfindungsgemäß vorgesehen ist. Der Einfülltrichter 11 dosiert dem Plastifizierzylinder 3 stetig Kunststoffgranulat 7 zu,

um ständig eine vollgefüllte Plastifizierschnecke 6 zu ermöglichen.

Fig. 2a zeigt die Plastifizierschnecke 6 während des Dosierens, wobei derart unterfüttert wird, dass sich die Rückstaulänge 1 während einer Plastifizierphase in

Bezug auf den in Fig. 1a gezeigten Unterfütterungsgrad verkürzt.

Das Kunststoffgranulat 7 wird durch eine Dosiervorrichtung der Plastifizierschnecke 6 zugeführt, wobei Schneckengänge über eine Ausdehnung der Rückstaulänge 1 vollständig gefüllt und in der Darstellung rechts der Rückstaulänge 1 nicht vollständig

gefüllte Schneckengänge vorhanden sind.

Durch ein Aufdosieren von plastifiziertem Kunststoff im Bereich zwischen der Einspritzdüse (nicht dargestellt) und der Spitze der Plastifizierschnecke 6 (einem Schneckenvorraum) wird die Plastifizierschnecke 6 von der Einspritzdüse weg

bewegt. Dabei bildet sich im Schneckenvorraum ein sogenannter Massepolster.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Rückstaulänge 1 beispielsweise durch eine

gezielte Verlängerung oder Verkürzung der Plastifizierschnecke 6 zu beeinflussen.

Ausgehend von der Einspritzdüse sind die ersten sieben dargestellten Schneckengänge der Plastifizierschnecke 6 vollständig gefüllt, wobei der achte

Schneckengang bereits nur mehr teilweise gefüllt ist.

Fig. 2b zeigt die Plastifizierschnecke 6 während des Dosierens, wobei die Materialzugabe derart in einer unterfütterten Art und Weise geschieht, dass sich eine effektive Schneckenlänge der Rückstaulänge 1 während der Plastifizierphase in

Bezug auf den in Fig. 1a gezeigten Unterfütterungsgrad erhöht.

Dadurch wird eine neue Stellgröße einer SpritzgieRßmaschine 15 geboten, welche die Regelung der Rückstaulänge 1 und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2

ermöglicht. Ausgehend von der Einspritzdüse sind die ersten neun dargestellten

Schneckengänge der Plastifizierschnecke 6 vollständig gefüllt, wobei der zehnte

Schneckengang bereits nur mehr teilweise gefüllt ist.

Fig. 3 zeigt die Plastifiziereinheit 4 auch mit den unterhalb einer strichlierten Linie angeordneten Bereichen des Plastifizierzylinders 3, der Plastifizierschnecke 6 und

der Zylinderwand 8.

Die Rückstaulänge 1 wird über vier Sensoren 9 ermittelt, wobei die vier Sensoren 9

an der Zylinderwand 8 des Plastifizierzylinders 3 angeordnet sind.

Die Sensoren 9 können jeweils als Drucksensor, als Ultraschallsensor, als kapazitiver Sensor oder als optischer Sensor ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind Sensoren 9, welche in Form von Ultraschallsensoren ausgebildet sind, wobei Ultraschallpulse durch das Kunststoffgranulat 7 zwischen einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger gesendet werden. Anhand der Laufzeit der Ultraschallpulse kann auf einen Füllungsgrad der Schneckengänge in der Plastifizierschnecke 6 geschlossen werden. Das Kunststoffgranulat 7 kann hierbei in einer flüssigen Phase (Kunststoffschmelze), einer festen Phase (granulare Form)

oder einer Mischphase aus flüssiger und fester Phase vorliegen.

Zur Messung der axialen Verteilung des Kunststoffgranulates 7 werden Ultraschalllaufzeitmessungen an mehreren axialen Positionen durchgeführt. In Fig. 3 sind hierfür vier axiale Positionen vorgesehen. Die Messungen können mittels

Reflexions- oder Transmissionsmessungen durchgeführt werden.

Alternativ kann auch mit einem Ultraschallwandler abwechselnd an unterschiedlichen axialen Positionen über mehrere Spritzgießzyklen gemessen werden, um auf die

Rückstaulänge 1 in der Plastifizierschnecke 6 schließen zu können.

Die Sensoren 9 liegen an der Zylinderwand 8 an. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoren 9 in Sackbohrungen versenkt in der Zylinderwand 8 angeordnet sind. Dies kann bei Platzproblemen mit auf dem Plastifizierzylinder 3 montierten

Heizbändern vorteilhaft sein.

Die Sensoren 9 sind mit einer Auswerteeinheit 12 verbunden, wobei eine Regelungsund/oder Steuerungsvorrichtung 13 automatisch oder halbautomatisch den

Unterfütterungsgrad über die Dosiereinheit 10 manipulieren kann. Dadurch kann die

Rückstaulänge 1 und/oder die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 adjustiert

werden.

Die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 13 kann mit einer Maschinensteuerung der Spritzgießmaschine 15 verbunden, über eine

Signalübertragung verbindbar und/oder Teil der Maschinensteuerung sein.

Eine Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung 14 ist vorgesehen, um einem Benutzer der SpritzgieRmaschine 15 Parameter wie die Rückstaulänge 1 und/oder die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 anzuzeigen und gegebenenfalls Befehle des Benutzers über die Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung 14 an die Regelungs-

und/oder Steuerungsvorrichtung 13 zu übermitteln.

Das System kann wahlweise in die Maschinensteuerung der SpritzgieRmaschine 15

integriert, oder als eigenständiges System eingesetzt werden.

Diese Sensoren 9 messen kontinuierlich während eines Schneckenrücklaufes, um durch Interpolation eine geschlossene Kurve der Rückstaulänge 1 ableiten zu können. Die Rückstaulänge 1 muss um ein bereits aufdosiertes Volumen korrigiert

werden.

Fig. 4a zeigt ein Diagramm einer angestrebten, linearen Schneckenrücklaugeschwindigkeit 2 während der Rückbewegung der

Plastifizierschnecke 6 über die Zeit.

Die Plastifizierschnecke 6 wird während des Dosierens derart unterfüttert, dass die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 der Plastifizierschnecke 6 (nicht Dargestellt)

konstant ist. Fig. 4b bis 5b zeigen (im Gegensatz zu Fig. 4a) ungeregelte

Schneckenrücklaufkurven der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 der

Plastifizierschnecke 6 bei unterschiedlichen Unterfütterungsgraden.

Fig. 4b zeigt die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 der Plastifizierschnecke 6 über die Zeit, wobei der Unterfütterungsgrad nicht derart gewählt ist, dass die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 konstant ist.

Die Schneckenrücklaufkurve kann für unterschiedliche Rückstaulängen 1 variieren und die Rückstaulängen 1 können bei unterschiedlichen Schneckenrücklaufkurven

unterschiedliche Ausdehnungen haben.

Besonders bevorzugt wird die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 unter der Rücksicht des Parameters der Rückstaulänge 1 und/oder die Rückstaulänge 1 unter

der Rücksicht des Parameters der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 manipuliert.

Fig. 5a zeigt die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 der Plastifizierschnecke 6, wobei die Plastifizierschnecke 6 während des Dosierens derart unterfüttert werden kann, dass sich die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 reduzieren kann, um im zeitlichen Verlauf den letzten Bereich einer erhöhten Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 in Richtung einer konstanten

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 anzunähern.

Fig. 5b zeigt die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 der Plastifizierschnecke 6, wobei die Plastifizierschnecke 6 während des Dosierens derart unterfüttert werden kann, dass sich die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 erhöhen kann, um im zeitlichen Verlauf den mittleren Bereich einer reduzierten Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 in Richtung einer konstanten

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 anzunähern.

Eine Gesamtdosierzeit über die Plastifizierschnecke 6 (nicht zu verwechseln mit dem Dosieren über den Einfülltrichter 11) kann sich von Zyklus zu Zyklus unterscheiden, wobei die Dosierkurven der Plastifizierschnecke 6 in Bezug auf den Einspritzzyklus

unterschiedliche Zeitintervalle beanspruchen können.

Fig. 6 zeigt eine Spritzgießmaschine 15 mit einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 13, wobei die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 13

über eine Signalübertragung mit der SpritzgieRmaschine 15 verbunden ist. Die

Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 13 kann im Allgemeinen auch Teil der

SpritzgieRmaschine 15 — beispielsweise Teil der Maschinensteuerung - sein.

Die Spritzgießmaschine 15 umfasst wenigstens einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder einer Plastifiziereinheit mit einer in einer Zylinderbohrung des Plastifizierzylinders verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke

(aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).

Das Kunststoffgranulat 7 kann durch die Dosiereinheit 10 über den Einfülltrichter 11 der Plastifiziereinheit 4 zugeführt werden, um in der Plastifizierschnecke 6 des Plastifizierzylinders 3 plastifiziert zu werden. Die Form der Dosiereinheit 10 und des

Einfülltrichters 11 ist im Allgemeinen beliebig.

Über die Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung 14 ist es einem Bediener der SpritzgiekRmaschine 15 möglich, auf eine Regelung und/oder Steuerung der

Rückstaulänge 1 und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 einzuwirken.

Über die Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung 14 sind Parameter, welche in Verbindung mit der Rückstaulänge 1 und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 stehen, und/oder die Rückstaulänge 1 und/oder

die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 an sich visualisierbar. Die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 13 ist in wenigstens einem

Betriebsmodus dazu konfiguriert, ein Verfahren zur Beeinflussung der Rückstaulänge

1 und/oder der Schneckenrücklaufgeschwindigkeit 2 auszuführen.

Bezugszeichenliste:

1 Rückstaulänge

2 Schneckenrücklaufgeschwindigkeit

3 Plastifizierzylinder

4 Plastifiziereinheit

5 Zylinderbohrung

6 Plastifizierschnecke

7 Kunststoffgranulat

8 Zylinderwand

9 Sensor

10 Dosiereinheit

11 Einfülltrichter

12 Auswerteeinheit

13 Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 14 Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung

15 SpritzgieRmaschine

Innsbruck, am 28. November 2019

Claims

Patentansprüche

. Verfahren zur Beeinflussung einer Rückstaulänge (1) und/oder einer

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) in einem sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder (3) einer Plastifiziereinheit (4) für eine SpritzgieRßmaschine (15), mit einer in einer Zylinderbohrung (5) des Plastifizierzylinders (3) verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke (6), dadurch gekennzeichnet, dass ein Dosieren von der Plastifiziereinheit (4) zugeführtem Kunststoffgranulat (7) in Abhängigkeit der gewünschten Rückstaulänge (1) und/oder der gewünschten Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) in der Plastifiziereinheit (4) durchgeführt wird, wobei die Plastifiziereinheit (4)

unterfüttert betrieben wird.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plastifizierschnecke (6) während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass die Rückstaulänge (1) in der

Plastifizierschnecke (6) konstant ist.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plastifizierschnecke (6) während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die Rückstaulänge (1) in der

Plastifizierschnecke (6) verkürzt.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plastifizierschnecke (6) während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die Rückstaulänge (1) in der

Plastifizierschnecke (6) erhöht.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Plastifizierschnecke (6) während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass die Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) der Plastifizierschnecke (6) konstant

ist.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei die Plastifizierschnecke (6) während des Dosierens derart unterfüttert wird, dass sich die

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) der Plastifizierschnecke (6) reduziert.

Schneckenrücklaufgeschwindigkeit (2) der Plastifizierschnecke (6) erhöht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rückstaulänge (1) über wenigstens einen, vorzugsweise in und/oder an einer Zylinderwand (8)

des Plastifizierzylinders (3) angeordneten, Sensor (9) ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein Sensor (9) in Form eines Drucksensors und/oder eines Ultraschallsensors und/oder eines kapazitiven

Sensors und/oder eines optischen Sensors ausgebildet ist.

10. SpritzgieRmaschine (15) umfassend wenigstens einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder (3) einer Plastifiziereinheit (4) mit einer in einer Zylinderbohrung (5) des Plastifizierzylinders (3) verschiebbar und drehbar angeordneten Plastifizierschnecke (6) und wenigstens einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (13), wobei die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (13) über eine Signalübertragung mit der SpritzgieRßmaschine (15) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (13) in wenigstens einem Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9

auszuführen.

Innsbruck, am 28. November 2019