AT523763B1

AT523763B1 - Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT523763B1
Application number: ATA50400/2020A
Authority: AT
Inventors: Pernkopf Dipl -Ing Dr Friedrich
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2022-01-15
Also published as: DE102021111623A1; AT523763A1; DE102021111623B4

Abstract

Plastifiziereinheit (1) für eine Formgebungsmaschine (2), umfassend - einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder (3) mit einer Plastifizierzylinderbohrung (4) zur Aufnahme einer Plastifizierschnecke (5), - eine in der Plastifizierzylinderbohrung (4), insbesondere verschiebbar und drehbar, angeordnete Plastifizierschnecke (5) und - wenigstens einen, insbesondere mit einem Kabel (6) verbundenen, Sensor (7), wobei der wenigstens eine Sensor (7) in wenigstens einer von der Plastifizierzylinderbohrung (4) in radialer Richtung (8) räumlich gesonderten und im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung näher an der Plastifizierzylinderbohrung (4) als der Mantelfläche (13) angeordnet ist, wobei wenigstens zwei Sensoren (7) axial oder radial in Serie (23) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) angeordnet sind und wobei die wenigstens zwei Sensoren (7) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) in axialer Richtung (10) verschiebbar sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit für eine Formgebungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer lokalen Temperatur eines Plastifizierzylinders, insbesondere einer solchen Plastifiziereinheit. Weiters betrifft die Erfindung eine Formgebungsmaschine umfassend wenigstens eine solche Plastifiziereinheit.

[0002] Eine Plastifiziereinheit einer Formgebungsmaschine ist bereits aus der Schrift AT 519152 A1 bekannt, in welcher Sensoren zur Bestimmung einer Temperatur eines Plastifizierzylinders an unterschiedlichen axialen Positionen des Plastifizierzylinders in radialer Richtung oder leicht geneigt auf die radiale Richtung in den Plastifizierzylinder eingebracht sind.

[0003] Eine Plastifiziereinheit mit einem Sensor, welcher in einer am Plastifizierzylinder außenliegenden Nut angeordnet ist, ist der Schrift US 3,293,918 A und der Schrift JP 2015-054508 A zu entnehmen. Eine Plastifiziereinheit mit einem Sensor in einer axialen Öffnung ist aus der Schrift JP H07-276377 A und der Schrift CN 2860812 Y bekannt.

[0004] Nachteilig am Stand der Technik ist, dass die Positionierung der Sensoren in axialer Richtung durch an dem Plastifizierzylinder angeordnete Komponenten wie Heizbänder und/oder Kühlringe stark eingeschränkt ist, wobei die Sensoren zwischen oder neben den Heizbändern und/oder Kühlringen angeordnet werden müssen. Dabei bleibt eine Temperatur des Plastifizierzylinders im Bereich der Heizbänder und/oder Kühlringe unbestimmt. Zudem sind regelungstechnisch die Positionen der Sensoren zwischen oder neben den Heizbändern und/oder Kühlringen ungünstig. Des Weiteren sind nachträgliche Anderungen der Positionen der Sensoren zur verbesserten Regelung der Temperatur des Plastifizierzylinders - beispielsweise durch schräg angeordnete Bohrungen zum Einbringen von Sensoren - aufwändig und kostspielig, da der Plastifizierzylinder erneut angebohrt werden muss und die Heizbänder und/oder Kühlringe geändert an dem Plastifizierzylinder angebracht werden müssen, wobei dies negative Konsequenzen hinsichtlich Schmelzqualität und/oder Stabilität des Plastifizierzylinders bedingt. Zudem müssen Sensoren und Verkabelungen an die geänderte Bohrung angepasst sein und in diese bei einer gewünschten Anderung einer Sensorposition erneut eingesetzt werden.

[0005] Bei variierenden Verarbeitungsprozessen - beispielsweise mit unterschiedlichen Kunststoffsorten als Schmelzmaterial - sind häufig variierende Sensorpositionen regelungstechnisch optimal für die Verarbeitungsprozesse, um eine Temperatur am relevanten Ort des Sensors durch Heizbänder und/oder Kühleinrichtungen, insbesondere im Einzugsbereich, in hinreichendem Maße adaptieren zu können. Für unterschiedliche Kunststoffe kann ein Temperaturverlauf im Plastifizierzylinder jedoch unterschiedlich ausgeprägt sein, wobei im Stand der Technik keine hinsichtlich Kosten und Aufwand zufriedenstellende Option zur Anpassung der Sensorposition bekannt ist.

[0006] Die objektiv technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Plastifiziereinheit sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer lokalen Temperatur des Plastifizierzylinders und eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit anzugeben, bei welchen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben sind, und welche sich insbesondere durch eine flexible und benutzerfreundliche Positionierung des Sensors relativ zu dem Plastifizierzylinder auszeichnen.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0008] Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung näher an der Plastifizierzylinderbohrung als der Mantelfläche angeordnet ist, wobei wenigstens zwei Sensoren axial oder radial in Serie in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung angeordnet sind und wobei die wenigstens zwei Sensoren in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung in axialer Richtung verschiebbar sind.

[0009] Dadurch wird es erst ermöglicht, dass keine Rücksicht auf Heizbänder und/oder Kühlringe in der Installation des Sensors genommen und keine aufwändigen Bohrungen in der Montage

des Plastifizierzylinders vorgenommen werden müssen.

[0010] Durch die im Wesentlichen achsparallele Öffnung ist ein Kabel zur Übertragung von Sensordaten besonders begünstigt mit den in der im Wesentlichen achsparallelen Öffnung verorteten Sensoren und beispielsweise einer externen Datenverarbeitungsstation verbindbar.

[0011] Des Weiteren können die wenigstens zwei Sensoren an einer beliebigen Position im Plastifizierzylinder angeordnet werden, wobei eine Anderung der Position - insbesondere zur Generierung einer regelungstechnisch vorteilhafteren Position im Plastifizierzylinder - besonders einfach erwirkt werden kann. Die Anderung der Position kann beispielsweise während eines Spritzgießzyklus oder nach einer erfolgten mechanischen Bearbeitung des Plastifizierzylinders vorgenommen werden.

[0012] Die wenigstens zwei Sensoren können an wenigstens eine Messposition bewegt werden, wobei Messdaten an der wenigstens einen Messposition generiert wird sowie an wenigstens eine von der wenigstens einen Messposition räumlich gesonderten weiteren Messposition bewegt werden, um an der wenigstens einen weiteren Messposition Messdaten zu generieren.

Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass die im Wesentlichen achsparallele Öffnung durch bekannte Tiefbohrtechniken hergestellt werden kann, wobei die Festigkeit des Plastifizierzylinder nicht signifikant reduziert wird.

[0013] Wie eingangs ausgeführt, wird Schutz auch begehrt für ein Verfahren zur Ermittlung einer lokalen Temperatur eines Plastifizierzylinders, insbesondere einer solchen Plastifiziereinheit, wobei der Plastifizierzylinder eine Mantelfläche aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- wenigstens zwei, insbesondere mit einem Kabel verbundene, Sensoren werden in wenigstens einer von einer Plastifizierzylinderbohrung in radialer Richtung räumlich gesonderten und im Wesentlichen achsparallelen Öffnung des Plastifizierzylinders an wenigstens einer Messposition, vorzugsweise in einem Einzugsbereich einer Plastifizierschnecke, angeordnet, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung näher an der Plastifizierzylinderbohrung als der Mantelfläche angeordnet ist und die wenigstens zwei Sensoren in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung in axialer Richtung verschiebbar sind,

- an der wenigstens einen Messposition wird die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders über wenigstens einen der wenigstens zwei Sensoren detektiert, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders, besonders bevorzugt über das Kabel, an eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung und/oder an eine Anzeigevorrichtung übermittelt wird.

[0014] Über die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders kann unter Berücksichtigung von materialspezifischen Charakteristika wie Wärmeleitkoeffizient und/oder einer konstruktiven Ausgestaltung wie Dimensionierung und/oder Geometrie des Plastifizierzylinders auf die Temperatur des Plastifizierzylinders geschlossen werden. Dadurch wird über den wenigstens einen Sensor die Temperatur des Plastifizierzylinders bestimmt.

[0015] Im Allgemeinen können durch den wenigstens einen Sensor auch weitere Parameter abseits der Temperatur wie beispielsweise Druck aufgenommen werden. Der wenigstens eine Sensor ist somit nicht auf ein Erfassen einer Temperatur beschränkt, sondern kann beispielsweise als Druckmesssensor ausgebildet sein.

[0016] Das Verfahren ist nicht auf die Ermittlung einer lokalen Temperatur beschränkt - besonders bevorzugt wird, insbesondere in axialer Richtung, eine Vielzahl an lokaler Temperaturen ermittelt, wobei beispielsweise eine Temperatur des Plastifizierzylinders, eines Kunststoffgranulates und/oder einer Schmelze berechenbar ist. Bei einer Vielzahl an lokalen Temperaturen können diese sequenziell oder gleichzeitig durch den wenigstens einen Sensor ermittelt werden.

[0017] Wie eingangs ausgeführt, wird Schutz auch begehrt für eine Formgebungsmaschine umfassend wenigstens eine solche Plastifiziereinheit und wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung

über eine Signalübertragung mit der Formgebungsmaschine verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung in wenigstens einem Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, ein solches Verfahren auszuführen.

[0018] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0019] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Positioniervorrichtung vorgesehen ist, mit welcher wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung in der axialen Richtung, besonders bevorzugt zwischen wenigstens zwei Messpositionen, bewegbar ist.

[0020] Dadurch kann der Sensor zu beliebigen, insbesondere zu spezifischen regelungstechnisch günstigen Positionen, in axialer Richtung verschoben werden, wobei beispielsweise Messdaten einer Voreinstellung der Plastifiziereinheit erhoben werden können und bei einer Adaption der Plastifiziereinheit auf die Produktionsphase können Messdaten durch den wenigstens einen Sensor an einer geeigneteren Position des Plastifizierzylinders ermittelt und/oder übermittelt werden. Der wenigstens eine Sensor wird in dieser Ausführungsform innerhalb der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung in axialer Richtung bewegt.

[0021] Durch die wenigstens eine Positioniervorrichtung kann eine besonders präzise Positionierung des wenigstens einen Sensors in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung erwirkt werden. Beispielsweise kann die wenigstens eine Positioniervorrichtung einen Magneten umfassen, welcher insbesondere lösbar mit dem wenigstens einen Sensor verbindbar oder verbunden ist.

[0022] Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Positioniervorrichtung eine Stange, ein Rohr und/oder eine Spiralfeder umfasst, wobei das Kabel vorzugsweise bereichsweise innerhalb der Stange, des Rohres und/oder der Spiralfeder angeordnet ist.

[0023] Mit einer Stange, einem Rohr oder einer Spiralfeder ist eine Adjustage der Position des wenigstens einen Sensors besonders benutzerfreundlich generierbar, wobei das gegebenenfalls vorhandene Kabel des wenigstens einen Sensors innerhalb der Positioniervorrichtung aus dem Plastifizierzylinder geführt werden kann.

[0024] Die wenigstens eine Positioniervorrichtung kann manuell, semi-automatisch oder vollautomatisch zur Veränderung einer Stellung des wenigstens einen Sensors betätigt werden.

[0025] Alternativ ist vorgesehen, dass die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung in axialer Richtung wenigstens zwei Messpositionen aufweist, an welchen wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren wahlweise anordenbar ist und/oder an welchen die wenigstens zwei Sensoren angeordnet sind.

[0026] Die wahlweise Anordnung des wenigstens einen Sensors an den wenigstens zwei axialen Messpositionen kann beispielsweise durch eine Ausbildung der wenigstens einen Öffnung in Form eines Steckrasters bedingt sein, wobei der wenigstens eine Sensor an einer gewünschten Position beispielsweise durch einen radialen Zugang eingesetzt werden kann.

[0027] Im Allgemeinen kann auch je Messposition ein Sensor vorgesehen sein.

[0028] Im Stand der Technik sind zwar radiale Öffnungen bekannt, diese weisen jedoch keine im Wesentlichen achsparallele Öffnung auf sondern sind in radialer Richtung in den Plastifizierzylinder eingebohrt.

[0029] Im Allgemeinen können die wenigstens zwei Messpositionen und/oder wenigstens zwei im Wesentlichen achsparallele Öffnungen auch in radialer und/oder tangentialer Richtung zueinander versetzt sein.

[0030] Als günstig hat sich erwiesen, dass die wenigstens eine achsparallele Öffnung einen im Wesentlichen kreisförmigen oder polygonen, vorzugsweise rechteckigen, Querschnitt aufweist.

[0031] Aus Stabilitätsgründen sowie Fertigungsgründen hat sich eine kreisförmige achsparallele Öffnung als besonders günstig erwiesen.

[0032] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung der Plastifizierzylinderbohrung nah angeordnet ist.

[0033] Da für ein in dem Plastifizierzylinder verortetes Schmelzmaterial Parameter wie Temperatur des Plastifizierzylinders an der Plastifizierzylinderbohrung von Relevanz sind, eignen sich achsparallele Öffnungen, welche in unmittelbarer Nähe der Plastifizierzylinderbohrung angeordnet sind. Besonders bevorzugt wird die wenigstens eine achsparallele Öffnung dementsprechend möglichst nahe der Plastifizierzylinderbohrung - beispielsweise zwischen 1 cm und 5 cm beabstandet - angeordnet.

[0034] Bei der Beabstandung von achsparallelen Öffnungen zu der Plastifizierzylinderöffnung sollte auf mechanische Einflüsse der achsparallelen Öffnungen auf die Plastifizierzylinderbohrung - besonders bevorzugt unter Berücksichtigung einer gegebenenfalls vorhandenen Werkstoffschicht (zum Beispiel in Form einer Hartschicht) in der Plastifizierzylinderöffnung - Acht gegeben werden, um eine hinreichende Festigkeit sowie Abstützwirkung bei hohen Drücken gewährleisten zu können. Unter nah ist demnach ein Abstand derart zu verstehen, dass die Mantelfläche der Plastifizierzylinderbohrung hinreichend steif zur Abstützung eines Innendruckes und/oder einer gegebenenfalls an einer Innenmantelfläche der Plastifizierzylinderbohrung verorteten Hartschicht ausgebildet ist. Der Abstand sollte unter der Nebenbedingungen der Steifigkeit und Abstützung minimal ausgeprägt sein, um eine Temperatur des Plastifizierzylinders im Bereich der zu betrachtenden Lokalität des Kunststoffmaterials in idealer Weise ermitteln zu können.

[0035] Alternativ kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine achsparallele Öffnung wenigstens eine, vorzugsweise bis zu der Mantelfläche reichende, Nut aufweist.

[0036] Durch die wenigstens eine Nut können Positioniervorrichtungen, Kabel und/oder anderweitige mit dem wenigstens einen Sensor in Kontakt zu bringende Bauteilkomponenten effizient an dem wenigstens einen Sensor angeordnet werden.

[0037] Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren in radialer Richtung in einem Einzugsbereich der Plastifizierschnecke angeordnet ist.

[0038] Der wenigstens eine Sensor ist insbesondere vorgesehen, um Parameter des Plastifizierzylinders wie Temperatur in einem Bereich des Plastifizierzylinders zu ermitteln, in welchem ein noch nicht plastifiziertes, granulatförmiges Schmelzmaterial angeordnet ist. Im Einzugsbereich der Plastifizierschnecke wirkt sich die wenigstens eine achsparallele Öffnung besonders gering auf die Stabilität der Plastifiziereinheit aus, wobei zudem der Innendruck im Einzugsbereich der Plastifiziereinheit in einem geringen Ausmaß gegeben ist und somit eine Messgenauigkeit maximiert werden kann.

[0039] Eine vorteilhafte Variante besteht darin, dass sich die wenigstens eine achsparallele Öffnung zumindest über den Einzugsbereich der Plastifizierschnecke, vorzugsweise über den Einzugsbereich der Plastifizierschnecke hinaus, erstreckt, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren, vorzugsweise ausgehend von einer Einfüllöffnung, um eine Länge zumindest eines Vierfachen, besonders bevorzugt zumindest eines Sechsfachen, eines Durchmessers der Plastifizierzylinderbohrung in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung verschiebbar ist.

[0040] Der Durchmesser der Plastifizierzylinderbohrung entspricht im Wesentlichen einem Plastifizierzylinderschneckendurchmesser, wobei in diesem Kontext im Bereich zwischen dem Vierfachen und dem Sechsfachen des Durchmessers der Einzugsbereich definiert ist.

[0041] Eine Länge der wenigstens einen achsparallelen Öffnung kann je nach Anforderungen an die Plastifiziereinheit gewählt werden, wobei eine Erweiterung der achsparallelen Öffnung durch Entfernen des wenigstens einen Sensors und beispielsweise Weiterbohren der wenigstens einen achsparallelen Öffnung besonders begünstigt adaptiert werden kann.

[0042] Alternativ kann sich die wenigstens eine achsparallele Öffnung über eine gesamte Ausdehnung des Plastifizierzylinders erstrecken, wobei der wenigstens eine Sensor von beiden Seiten des Plastifizierzylinders in die wenigstens eine achsparallele Öffnung eingebracht werden

kann.

[0043] Der wenigstens eine Sensor kann über die Länge der wenigstens einen achsparallelen Öffnung kontinuierlich, insbesondere während Formgebungszyklen oder während einem Wechsels zu einem geänderten Verarbeitungsprozess, verschoben werden.

[0044] Besonders bevorzugt ist, dass in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung wenigstens eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren in axialer Richtung fixierbar ist.

[0045] Durch die wenigstens eine Klemmvorrichtung wird ein unerwünschtes Verrutschen des wenigstens einen Sensors in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung unterbunden. Mithilfe der wenigstens einen Klemmvorrichtung ist der wenigstens eine Sensor in der achsparallelen Öffnung an einer spezifischen Position lagesicher anordenbar.

[0046] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Klemmvorrichtung wenigstens einen Kraftspeicher, vorzugsweise in Form einer Blattfeder, einer Spiralfeder, und/oder einer Drahtfeder, umfasst, mit welchem wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren, vorzugsweise in radialer Richtung nach innen, an die wenigstens eine achsparallele Öffnung anpressbar ist.

[0047] Wird eine Reibungskraft, welche aus einem Anpressen des wenigstens einen Sensors durch den wenigstens einen Kraftspeicher resultiert, beispielsweise mit einer Schubkraft einer Positioniervorrichtung überwunden, kann der wenigstens eine Sensor an eine geänderte Stellung in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung positioniert werden, wobei anschließend die wenigstens eine Klemmvorrichtung erneut eine Fixierung des wenigstens einen Sensors relativ zu dem Plastifizierzylinder generiert.

[0048] Als günstig hat sich erwiesen, dass die wenigstens eine Klemmvorrichtung wenigstens einen Keil, welcher vorzugsweise über ein Befestigungsmittel lagefest an der wenigstens einen achsparallelen Öffnung positionierbar ist, und/oder wenigstens einen Kunststoff, welcher vorzugsweise in Form eines Elastomers ausgebildet ist, zur Anpressung wenigstens eines der wenigstens zwei Sensoren, vorzugsweise in radialer Richtung nach innen, umfasst.

[0049] Der wenigstens eine Keil agiert für den wenigstens einen Sensor als schiefe Ebene, welche eine Anpresskraft in radialer Richtung bedingt, wobei über ein Befestigungsmittel ein ungewünschtes Lösen beziehungsweise eine ungewünschte Reduktion der durch die Anpresskraft generierte Reibungskraft unterbindet. Besonders bevorzugt ist das Befestigungsmittel in Form einer Schraubverbindung gegeben und sowohl mit dem wenigstens einen Sensor als auch mit dem wenigstens einen Keil verbunden.

[0050] Der Kunststoff kann bei einer geeigneten Wahl eines Haftreibungskoeffizienten und/oder eines Gleitreibungskoeffizienten als Gleitelement dienen, um den wenigstens einen Sensor kraftschonend in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung verschieben zu können, und/oder durch ein Anpressen in radialer Richtung eine Bewegung des wenigstens einen Sensors in axialer Richtung hemmen.

[0051] Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Heizband und/oder wenigstens ein Kühlring an einer Mantelfläche des Plastifizierzylinders angeordnet ist, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren in radialer Richtung zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zwischen der Plastifizierschnecke und dem wenigstens einen Heizband und/oder dem wenigstens einen Kühlring angeordnet ist.

[0052] Durch wenigstens ein Heizband und/oder wenigstens einen Kühlring kann eine Energieeffizienz der Plastifiziereinheit erhöht werden, wobei eine Temperatur des Schmelzmaterials zur Erhöhung der Schmelzmaterialqualität adjustiert werden kann. Da der wenigstens eine Sensor in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung angeordnet ist, kann ein Parameter des Plastifizierzylinders ohne aufwändige Zusatzbohrungen in axialer Richtung unter dem wenigstens einen Heizband und/oder wenigstens einen Kühlring gemessen werden, indem der wenigstens eine Sensor in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung in axialer Richtung unter dem wenigstens

einen Heizband und/oder dem wenigstens einen Kühlring positioniert wird.

[0053] Alternativ ist möglich, dass die wenigstens zwei Sensoren durch wenigstens eine Abstandsvorrichtung voneinander gesondert und/oder in Form eines Sensorarrays in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung angeordnet sind.

[0054] Ist eine Vielzahl an Sensoren in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung verortet, so kann beispielsweise die Temperatur des Plastifizierzylinders an einer Vielzahl an Messpositionen ermittelt werden, wodurch ein räumlich aufgelöster Verlauf der Temperatur des Plastifizierzylinders in axialer Richtung und/oder eine über die Messpositionen gemittelter Wert der Temperatur des Plastifizierzylinders berechnet werden kann.

[0055] Bei einer Anordnung einer Vielzahl an Sensoren in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Bohrung kann ein transienter Temperaturverlauf entlang des Plastifizierzylinders erfasst werden, wobei sich ein, insbesondere über im Wesentlichen die gesamte Längsausdehnung des Plastifizierzylinders erstreckendes, Sensorarray als besonders günstig zur Ermittlung des transienten Temperaturverlaufes erwiesen hat.

[0056] Durch die wenigstens eine Abstandsvorrichtung kann eine gleichbleibende Distanz zwischen den Sensoren gewährleistet bleiben, wobei bei einem Verschieben eines Sensors, die über die Abstandsvorrichtung verbundenen weiteren Sensoren mitbewegt werden. Im Allgemeinen können die Sensoren jedoch auch individuell in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung in axialer Richtung verschoben werden.

[0057] Die wenigstens eine Abstandsvorrichtung kann beispielsweise einen Kraftspeicher umfassen, welcher sich bei einer gewünschten Erhöhung einer Distanz zwischen zweier Sensoren ausdehnt oder bei einer gewünschten Reduktion einer Distanz zwischen zwei Sensoren zusammenzieht.

[0058] In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren als Temperaturfühler ausgestaltet sein.

[0059] Durch den wenigstens einen Temperaturfühler kann ein elektrisches Signal basierend auf der Temperatur des Plastifizierzylinders besonders begünstigt einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung zur Weiterverarbeitung übermittelt werden.

[0060] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit wenigstens einem zweiten in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung angeordneten Sensor an wenigstens einer in axialer Richtung von der wenigstens einen Messposition räumlich gesonderten weiteren Messposition die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders, besonders bevorzugt über das Kabel, an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung und/oder an die Anzeigevorrichtung übermittelt wird.

[0061] Dadurch sind Temperaturschwankungen insbesondere in axialer Richtung nach einer Detektion durch den wenigstens einen zweiten Sensor ermittelbar. Die Anzahl an zweiten Sensoren ist im Allgemeinen beliebig, wobei die räumliche Auflösung der Temperatur des Plastifizierzylinders mit der Anzahl an zweiten Sensoren steigt.

[0062] Die Sensoren können Messdaten auch via Funk als Signalübertragung an die Regelungsund/oder Steuerungsvorrichtung und/oder an die Anzeigevorrichtung übermitteln.

[0063] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die lokalen Temperaturen des Plastifizierzylinders ein zeitlich und/oder räumlich aufgelöster Temperaturverlauf des Plastifizierzylinders ermittelt wird.

[0064] Dadurch wird einem Bediener der Plastifiziereinheit ermöglicht, über einen Zustand des Plastifizierzylinders Kenntnis zu gewinnen. Durch den zeitlich aufgelösten Temperaturverlauf sind Anderungen der Temperatur des Plastifizierzylinders besonders begünstigt erkennbar.

[0065] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Plastifizierschnecke über eine Einfüllöffnung des Plastifizierzylinders, vorzugsweise granulatförmiges,

Schmelzmaterial zugeführt wird und über die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders eine lokale Temperatur des Schmelzmaterials berechnet wird.

[0066] Ist die lokale Temperatur des Schmelzmaterials bekannt, so kann in besonders begünstigter Art und Weise auf eine Regelung des wenigstens einen Heizbandes und/oder des wenigstens einen Kühlringes eingegangen werden, um beispielsweise Kosten zu sparen und/oder eine Güte des Schmelzmaterials zu erhöhen.

[0067] Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die lokale Temperatur kontinuierlich detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine Anderung in der lokalen Temperatur ermittelt wird.

[0068] Beispielsweise kann über den wenigstens einen Sensor eine Änderungen über eine Betrachtung einer Transiente erkannt werden. Je kürzer ein Intervall zwischen zwei Messpunkten gewählt wird, desto genauer wird der zeitliche Verlauf der lokalen Temperatur sowie die Erkennung einer Änderung, wobei beispielsweise eine Statusmeldung an der Formgebungsmaschine ausgegeben werden kann, wenn ein Zustand des Plastifizierzylinders in einen kritischen Bereich übergeht.

[0069] Als günstig hat sich erwiesen, dass wenigstens ein Parameter der Plastifiziereinheit an der wenigstens einen Anzeigevorrichtung, vorzugsweise mit einer digitalen Nachricht, ausgegeben wird.

[0070] Dadurch kann ein Bediener der Plastifiziereinheit auf einen Blick erkennen, welche Schmelzmaterialtemperatur, welcher Druck und/oder welche Temperatur, etc. im Plastifizierzylinder vorliegen. Die digitale Nachricht kann beispielsweise eine Mitteilung an den Bediener umfassen, dass der Zustand der Plastifiziereinheit einwandfrei ist, und/oder Maßnahmen zu setzen sind, um eine Temperatur des Plastifizierzylinders in einen ausgewählten Bereich zu regeln.

[0071] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren von der wenigstens einen Messposition zu wenigstens einer in axialer Richtung von der wenigstens einen Messposition räumlich gesonderten, vorzugsweise in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung verorteten, weiteren Messposition bewegt wird, wobei die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders an der wenigstens einen weiteren Messposition detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders, besonders bevorzugt über das Kabel, an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung und/oder an die Anzeigevorrichtung übermittelt wird.

[0072] Als besonders günstig hat sich erwiesen, dass die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung wenigstens einen Verarbeitungsparameter der Plastifiziereinheit über die lokale Temperatur des Plastifizierzylinders regelt und/oder steuert.

[0073] Unter Verarbeitungsparameter sind für einen Verarbeitungsprozess von Kunststoff in einer Formgebungsmaschine relevante Parameter zu verstehen, wobei abhängig von der lokalen Temperatur beispielsweise eine Aktivität von Heizbändern oder Kühlringen adjustiert, eine Schneckengeschwindigkeit geändert und/oder eine Materialzufuhr manipuliert werden kann. Messdaten des wenigstens einen Sensors können dementsprechend als Eingangsgrößen für die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Verarbeitungsprozesse herangezogen werden.

[0074] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, an welcher wenigstens ein durch wenigstens einen der wenigstens zwei Sensoren aufnehmbarer Parameter, vorzugsweise mit einer digitalen Nachricht, anzeigbar ist.

[0075] Beispielsweise kann dem Bediener der Formgebungsmaschine der wenigstens eine Parameter als zeitlicher und/oder räumlicher Verlauf in Diagrammform visualisiert werden.

[0076] Die wenigstens eine Anzeigevorrichtung kann hierbei als integraler Bestandteil der Formgebungsmaschine und/oder als räumlich von der Formgebungsmaschine gesonderte Anzeigevorrichtung ausgebildet sein, wobei beispielsweise kabelgebunden und/oder über eine funküber-

tragende Signalübertragung Daten mit dem wenigstens einen Sensor, der Formgebungsmaschine und/oder wenigstens einer Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung ausgetauscht werden können.

[0077] Im Allgemeinen ist auch ein Datentransfer mit einer Cloud möglich.

[0078] 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:

[0079] Fig. 1 eine Plastifiziereinheit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem in einer achsparallelen Öffnung verorteten Sensor in einer schematisch dargestellten Schnittansicht von der Seite,

[0080] Fig. 2a-2f unterschiedliche Klemmvorrichtungen zur lagesicheren Positionierung von Sensoren in der achsparallelen Öffnung des Plastifizierzylinders in einer schematisch dargestellten Schnittansicht von der Seite,

[0081] Fig. 3 eine Plastifiziereinheit gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel mit zwei in Serie angeordneten Sensoren innerhalb einer achsparallelen Öffnung in einer schematisch dargestellten Schnittansicht von der Seite mit unterschiedlichen Querschnitten der achsparallelen Öffnung,

[0082] Fig. 4a-4c eine Formgebungsmaschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Regel- und/oder Steuerungsvorrichtung sowie einer Anzeigevorrichtung schematisch dargestellt und zwei Diagramme von Temperaturverläufen eines Plastifizierzylinders, wobei die Temperaturverläufe durch zumindest einen Sensor in der achsparallelen Öffnung aufgenommen wurden.

[0083] Fig. 1 zeigt eine Plastifiziereinheit 1 für eine Formgebungsmaschine 2, umfassend einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder 3 mit einer Plastifizierzylinderbohrung 4 mit einem Durchmesser 38 zur Aufnahme einer Plastifizierschnecke 5 und eine in der Plastifizierzylinderbohrung 4 verschiebbar und drehbar angeordnete Plastifizierschnecke 5.

[0084] Die Formgebungsmaschine 2 ist in Form einer Spritzgießmaschine ausgebildet. Im Allgemeinen kann die Formgebungsmaschine 2 auch beispielsweise in Form eines Extruders vorliegen. Der Extruder kann hierbei eine Injektionseinheit umfassen.

[0085] Der Plastifizierzylinder 3 umfasst einen mit einem Kabel 6 verbundenen Sensor 7, wobei der Sensor 7 in einer von der Plastifizierzylinderbohrung 4 in radialer Richtung 8 räumlich gesonderten und achsparallelen Öffnung 9 angeordnet ist.

[0086] Die Anzahl an achsparallelen Öffnungen 9 sowie der Sensoren 7 ist im Allgemeinen beliebig. Besonders günstig haben hat sich eine achsparallele Öffnung 9 erwiesen, in welcher eine Vielzahl an Sensoren 7 angeordnet werden können.

[0087] Der Sensor 7 ist in radialer Richtung 8 in einem Einzugsbereich 14 der Plastifizierschnecke 5 angeordnet. Der Sensor 7 ist in der achsparallelen Öffnung 9 in axialer Richtung 10 verschiebbar.

[0088] Der Plastifizierzylinder 3 weist eine Mantelfläche 13 auf, wobei die achsparallele Öffnung 9 näher an der Plastifizierzylinderbohrung 4 als der Mantelfläche 13 angeordnet ist. Die achsparallele Öffnung 9 ist derart von der Plastifizierzylinderbohrung 4 beabstandet, dass ein Einfluss der achsparallelen Öffnung 9 auf die Plastifizierzylinderbohrung 4 für den Verarbeitungsprozess hinreichend klein ist.

[0089] Die achsparallele Öffnung 9 erstreckt sich über den Einzugsbereich 14 der Plastifizierschnecke 5 und über den Einzugsbereich 14 der Plastifizierschnecke 5 hinaus. Im Allgemeinen kann sich die achsparallele Öffnung 9 jedoch auch nur bereichsweise über den Einzugsbereich 14 erstrecken. Der Sensor 7 ist um eine Länge 15 von im Wesentlichen dem Fünffachen des Durchmessers 38 in der achsparallelen Öffnung 9 verschiebbar.

[0090] Ein Heizband 21 und ein Kühlring 22 sind ringumlaufend an der Mantelfläche 13 des Plastifizierzylinders 3 angeordnet, wobei der Sensor 7 in radialer Richtung 8 vollständig zwischen der Plastifizierschnecke 5 und dem Heizband 21 angeordnet ist. Im Allgemeinen kann der Sensor 7 auch beispielsweise bereichsweise zwischen dem Kühlring 22 und der Plastifizierschnecke 5 oder in axialer Richtung 10 neben dem Heizband 21 und dem Kühlring 22 angeordnet sein.

[0091] Fig. 2a bis Fig. 2f zeigen unterschiedlichste Klemmmechanismen, um den bewegbaren Sensor 7 in der achsparallelen Öffnung 9 lagesicher positionieren zu können und ein ungewünschtes Verrutschen des wenigstens einen Sensors 7 zu unterbinden.

[0092] Fig. 2a zeigt eine in der achsparallelen Öffnung 9 angeordnete Klemmvorrichtung 16, mit welcher der Sensor 7 in axialer Richtung 10 fixiert wird, indem der Sensor 7 über eine Drahtfeder 17c in radialer Richtung 8 gegen die achsparallele Öffnung 9 des Plastifizierzylinders 3 angepresst wird.

[0093] Fig. 2b zeigt die Klemmvorrichtung 16 in Form zweier Kraftspeicher 17, wobei ein Kraftspeicher 17 in Form einer Spiralfeder 17b und der zweite Kraftspeicher 17 als Blattfeder 17a ausgebildet ist. Die Spiralfeder 17b presst den Sensor 7 normal auf die axiale Richtung 10 und die radiale Richtung 8 gegen die achsparallele Öffnung 9, wobei der Sensor 7 durch die Blattfeder 17a in radialer Richtung 8 nach innen an die achsparallele Öffnung 9 angepresst wird.

[0094] Der Sensor 9 kann im Allgemeinen beispielsweise eine metallische Fassung aufweisen, welche ein Herausziehen des Sensors 7 durch eine Positioniervorrichtung 11 mit magnetischen Mitteln erleichtert. Im Allgemeinen kann der Sensor 9 jedoch auch über das Kabel 6 positioniert werden.

[0095] Fig. 2c zeigt den Sensor 7 als Temperaturfühler 25 ausgebildet, wobei die Klemmvorrichtung 16 in Form eines Kraftspeichers 17 als Blattfeder 17a eine lagesichere Positionierung des Sensors 7 in der achsparallelen Öffnung 9 generiert.

[0096] Die achsparallele Öffnung 9 ist derart dimensioniert, dass der Sensor 7 zusammen mit der Klemmvorrichtung 16 in radialer Richtung 8 über eine Presspassung in der achsparallelen Offnung 9 angeordnet wird und mit einer Positioniervorrichtung 11 in axialer Richtung 10 gemeinsam verschoben werden kann. Der Sensor 7 weist zusammen mit der Klemmvorrichtung 16 in einer Richtung normal auf die axiale Richtung 10 und die radiale Richtung 8 eine Spielpbassung auf.

[0097] Fig. 2d zeigt eine Klemmvorrichtung 16 als Keil 18 ausgestaltet und ein Befestigungsmittel 19 in Form einer Schraube, welche sowohl an dem Keil 18 als auch dem Sensor 7 angeordnet ist, um den Sensor 7 in axialer Richtung 10 lagesicher in der achsparallelen Öffnung 9 zu fixieren.

[0098] Wird das Befestigungsmittel 19 gelöst, so reduziert sich die Anpressung des Sensors 7 in radialer Richtung 8 nach innen und der Sensor 7 kann in axialer Richtung 10 beispielsweise über eine Positioniervorrichtung 11 verschoben werden.

[0099] Fig. 2e zeigt einen Sensor 7 in der achsparallelen Öffnung 9 mit einer an dem Sensor 7 angeordneten Positioniervorrichtung 11, mit welcher der Sensor 7 in der achsparallelen Öffnung 9 in der axialen Richtung 10 bewegbar ist.

[00100] Die Positioniervorrichtung 11 ist in Form eines Rohres 11a ausgebildet, wobei das Kabel 6 bereichsweise innerhalb des Rohres 11a angeordnet ist. Im Allgemeinen kann die Positioniervorrichtung 11 auch eine Spiralfeder 17b, eine Stand, ein U-Profil, ein Hohlprofil oder dergleichen umfassen.

[00101] Der Sensor 7 liegt auf einem Kunststoff 20 auf, welcher in Form eines Elastomers ausgebildet ist. Uber den Kunststoff 20 wird der Sensor 7 in radialer Richtung 8 nach innen an die achsparallele Öffnung 9 gepresst. Im Allgemeinen kann der Kunststoff 20 auch in Form eines anderweitigen Kunststoffes wie Schaumstoff oder dergleichen ausgebildet sein.

[00102] Bei einer hinreichend hohen Schubkraft oder Zugkraft durch die Positioniervorrichtung 11 wird der Sensor 7 in axialer Richtung 10 bewegt und der Kunststoff 20 agiert als Gleitelement.

Als besonders günstig haben sich Kunststoffe 20 mit einem hohen Haftreibungskoeffizienten bei gleichzeitig niedrigem Gleitreibungskoeffizienten erwiesen.

[00103] Fig. 2f zeigt, dass drei Sensoren 7 axial in Serie 23 in der achsparallelen Öffnung 9 angeordnet sind. Die drei Sensoren 7 sind durch zwei Abstandsvorrichtungen 24 voneinander gesondert in der achsparallelen Öffnung 9 angeordnet, wobei drei Kraftspeicher 17 in Form einer Spiralfeder 17b eine Anpressung der drei Sensoren 7 in radialer Richtung 8 nach innen an die achsparallele Öffnung 9 generieren. Uber eine Positioniervorrichtung 11 können die drei Sensoren 7 gemeinsam in axialer Richtung 10 innerhalb der achsparallelen Öffnung 9 bewegt werden.

[00104] Das Kabel 6 wird innerhalb der rechten Abstandsvorrichtung 24 zwischen zwei Sensoren 7 geführt. Der linke Sensor 7 weist kein Kabel 6 auf, sondern übermittelt seine Messdaten via Signalübertragung 37 in Form eines Funksignales. Im Allgemeinen kann die Signalübertragung 37 beispielsweise via Bluetooth oder anderweitigen Datenübertragungsprotokollen Sensordaten an eine externe Station senden. Diesbezüglich ist auf die Gegebenheiten der Plastifiziereinheit 1 wie Abschirmung und/oder auf die Energieversorgungseigenschaften des Sensors 9 wie Temperaturbeständigkeit und Leistung zu achten.

[00105] Fig. 3 zeigt eine Plastifiziereinheit 1 ohne Heizband 21 und Kühlring 22. Die Plastifiziereinheit 1 weist zwei Sicherungselemente in Form von Ringelementen an der Mantelfläche 13 auf, durch welche eine axiale Positionierung eines Einfülltrichters relativ zu dem Plastifizierzylinder 3 sichert. Die Sicherungselemente können beispielsweise in eine Nut an der Mantelfläche 13 des Plastifizierzylinders 2 eingreifen oder über ein auf der Mantelfläche 13 verortetes Gewinde aufgeschraubt sein.

[00106] Die achsparallele Öffnung 9 im Plastifizierzylinder 3 weist - wie rechts unten in der Darstellung skizziert - einen kreisförmigen Querschnitt 12 auf. Der Querschnitt 12 kann im Allgemeinen jedoch auch polygon, rechteckig, elliptisch, etc. ausgebildet sein.

[00107] Die achsparallele Öffnung 9 kann auch geschlitzt vorliegen, wobei eine bis zu der Mantelfläche 13 des Plastifizierzylinders 3 reichende Nut 9a vorgesehen ist. Im Allgemeinen kann die Nut 9a jedoch auch in radialer Richtung 8 im Plastifizierzylinder 3 enden.

[00108] In der achsparallelen Öffnung 9 sind zwei Sensoren 7 als Temperaturfühler 25 angeordnet, wobei die zwei Sensoren durch eine Abstandsvorrichtung 24 voneinander beabstandet sind. Das Kabel 6 verbindet die zwei Sensoren 7, wobei das Kabel 6 innerhalb der Abstandsvorrichtung 24 geführt ist. Im Allgemeinen kann das Kabel 6 jedoch auch außerhalb der Abstandsvorrichtung 24 verortet sein.

[00109] Die geometrische Ausgestaltung der Abstandsvorrichtung 24 ist im Allgemeinen beliebig. Besonders bevorzugt ist die Abstandsvorrichtung 24 in Form eines Rohres, eines Hohlprofiles oder eines U-Profiles ausgebildet.

[00110] Der Plastifizierschnecke 5 wird über den Einfülltrichter sowie eine Einfüllöffnung 32 des Plastifizierzylinders 3 granulatförmiges Schmelzmaterial 33 zugeführt, wobei eine lokale Temperatur 26 des Plastifizierzylinders 3 durch die Sensoren 7 - insbesondere im Einzugsbereich 14 aufgenommen wird und eine lokale Temperatur 26a des Schmelzmaterials 33 berechnet werden kann.

[00111] Fig. 4a zeigt eine Formgebungsmaschine 2 umfassend eine Plastifiziereinheit 1 mit aus UÜbersichtlichkeitsgründen nicht dargestelltem Plastifizierzylinder 3, einer Plastifizierschnecke 5 sowie Sensoren 7.

[00112] Die Formgebungsmaschine 2 weist eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 auf, wobei die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 über eine Signalübertragung 37 mit der Formgebungsmaschine 2 verbunden ist. Die Signalübertragung 37 kann leitungsgebunden oder über Funksignale ausgebildet sein. Die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 kann als integraler Bestandteil der Formgebungsmaschine 2, als von der Formgebungsmaschine 2 gesonderte Bauteilkomponente oder räumlich von der Formgebungsmaschine 2 getrennt ausgebildet sein.

[00113] In der Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 ist eine Recheneinheit sowie eine Speichereinheit integriert, um die von den Sensoren 7 ermittelten Daten aufzubereiten und beispielsweise an einer Anzeigevorrichtung 29 in benutzerfreundlicher geänderter digitaler Form auszugeben.

[00114] Die Sensoren 7 kommunizieren ebenfalls leitungsgebunden über das Kabel 6 oder über eine Funkverbindung als Signalübertragung 37 mit der Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 als zentrale Datenverarbeitungsinstanz. Die Signalübertragung 37 kann Funk, Bluetooth oder dergleichen umfassen.

[00115] Beispielsweise können Temperaturdaten des Plastifizierzylinders 3 über einen Sensor 7 aufgenommen werden und im Wesentlichen instantan an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 der Formgebungsmaschine 2 übermittelt werden.

[00116] Die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 ist in einem Betriebsmodus dazu konfiguriert, ein Verfahren zur Ermittlung einer lokalen Temperatur 26 des Plastifizierzylinders 3 auszuführen.

[00117] Die Anzeigevorrichtung 29 ist derart ausgebildet, dass ein durch den Sensor 7 aufgenommener Parameter 35 mit einer digitalen Nachricht 36 an der Anzeigevorrichtung 29 angezeigt wird. Beispielsweise wird hierbei der Parameter 35 in geeigneter Einheit in Echtzeit angegeben, Anderungen 34 des Parameters 35 angezeigt, ein Diagramm über den räumlichen und/oder zeitlichen Verlauf des Parameters 35 visualisiert. Eine digitale Nachricht 36 wird zudem an der Anzeigevorrichtung 29 zu einem jeweiligen Parameter 35 ausgegeben und kann beispielsweise eine Statusmeldung, ein Warnhinweis und/oder eine vorgeschlagene geeignete Maßnahme in Textform umfassen.

[00118] Eine Vielzahl an lokalen Temperaturen 26 des Plastifizierzylinders 3 der Plastifiziereinheit kann dadurch ermittelt werden, dass der mit dem Kabel 6 verbundene Sensor 7 in der von der Plastifizierzylinderbohrung 4 in radialer Richtung 8 räumlich gesonderten und achsparallelen Offnung 9 des Plastifizierzylinders 3 an einer Messposition 27 in dem Einzugsbereich 14 der Plastifizierschnecke 5 angeordnet wird und weitere Sensoren 7 in der achsparallelen Öffnung 9 an in axialer Richtung 10 von der Messposition 27 räumlich gesonderten weiteren Messpositionen 30 angeordneten werden, wobei die Sensoren 7 die lokalen Temperaturen 26 des Plastifizierzylinders 3 detektieren.

Die Messpositionen 27 können sich sowohl innerhalb einer achsparallelen Öffnung 9 oder im Sinne eines Steckrasters in zumindest zwei achsparallelen Öffnungen 9 befinden. Besonders bevorzugt wird der Sensor innerhalb einer achsparallelen Öffnung 9 durch Verschieben an die Messpositionen 27 bewegt.

[00119] Im Allgemeinen ist auch eine Kombination von in im Wesentlichen achsparallelen Öffnungen 9 lokalisierten Sensoren 9 mit in radialen oder schräg zur radialen Richtung 8 ausgebildeten Bohrungen verorteten Sensoren 9 möglich.

[00120] Die lokalen Temperaturen 26 können über das Kabel 6 oder die Signalübertragung 37 in Form von Funk an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 und die Anzeigevorrichtung 29 übermittelt werden.

[00121] Die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 kann aus den Messdaten abgeleitete Größen wie lokale Temperaturen 26a des Schmelzmaterials 33 ermitteln und leitungsgebunden oder über Funksignale die abgeleiteten Größen an die Anzeigevorrichtung 29 übermitteln.

[00122] Die lokale Temperatur 26 des Plastifizierzylinders kann diskret oder kontinuierlich detektiert werden, wobei eine Änderung 34 in der lokalen Temperatur 26 ermittelt werden kann. Über die lokale Temperatur 26 kann die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 Verarbeitungsparameter der Plastifiziereinheit 1 regeln und steuern, nachdem die Messdaten des Sensors 9 der Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 28 übermittelt wurden.

[00123] Fig. 4b zeigt ein Diagramm eines räumlich aufgelösten Temperaturverlaufes 31 der lokalen Temperaturen 26 des Plastifizierzylinders 3 mit drei Messpositionen 27, wobei an den drei

Messpositionen 27, 30 jeweils der Parameter 35 Temperatur ermittelt wurde. Die Temperatur ist an der Messposition 27 von der linken weiteren Messposition 30 verschieden, was eine Anderung 34 der örtlichen Temperatur des Plastifizierzylinders 3 bedeutet, wobei die Temperatur zwischen den beiden weiteren Messpositionenen 30 konstant ist.

[00124] Die Messdaten wurden durch drei voneinander beabstandete Sensoren 7 ermittelt. Die Temperatur des Plastifizierzylinders 3 kann beispielsweise über das arithmetische Mittel der drei Messpositionen 27 berechnet werden. Das Diagramm ist nicht auf den Parameter 35 beschränkt. Das Diagramm kann an der Anzeigevorrichtung 29 der Formgebungsmaschine 2 ausgegeben werden.

[00125] Fig. 4c zeigt einen zeitlich aufgelösten Temperaturverlauf 31 der lokalen Temperaturen 26a des Schmelzmaterials 33, wobei die lokalen Temperaturen 26a des Schmelzmaterials 33 aus den Sensordaten der lokalen Temperaturen 26 des Plastifizierzylinders errechnet wurden. Das Diagramm ist nicht auf den Parameter 35 beschränkt und kann in analoger Weise für den Parameter 35 der lokalen Temperatur 26 des Plastifizierzylinders 3 erstellt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Plastifiziereinheit

2 Formgebungsmaschine 3 Plastifizierzylinder

4 Plastifizierzylinderbohrung 5 Plastifizierschnecke

6 Kabel

7 Sensor

8 radiale Richtung

9 achsparallele Öffnung 9a Nut

10 axiale Richtung

11 Positioniervorrichtung 11a Rohr

12 Querschnitt

13 Mantelfläche

14 Einzugsbereich

15 Länge

16 Klemmvorrichtung

17 Kraftspeicher

17a Blattfeder

17b Spiralfeder

17c Drahtfeder

18 Keil

19 _Befestigungsmittel

20 Kunststoff

21 Heizband 22 Kühlring 23 Serie

24 Abstandsvorrichtung

25 Temperaturfühler

26 lokale Temperatur des Plastifizierzylinders 26a lokale Temperatur des Schmelzmaterials

27 Messposition

28 Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung 29 Anzeigevorrichtung

30 weitere Messposition

31 Temperaturverlauf

32 Einfüllöffnung

33 Schmelzmaterial

34 Änderung

35 Parameter

36 digitale Nachricht

37 Signalübertragung

38 Durchmesser

Claims

Patentansprüche

1. Plastifiziereinheit (1) für eine Formgebungsmaschine (2), umfassend - einen sich axial erstreckenden Plastifizierzylinder (3) mit einer Plastifizierzylinderbohrung (4) zur Aufnahme einer Plastifizierschnecke (5), wobei der Plastifizierzylinder (3) eine Mantelfläche (13) aufweist, - eine in der Plastifizierzylinderbohrung (4), insbesondere verschiebbar und drehbar, angeordnete Plastifizierschnecke (5) und - wenigstens einen, insbesondere mit einem Kabel (6) verbundenen, Sensor (7), wobei der wenigstens eine Sensor (7) in wenigstens einer von der Plastifizierzylinderbohrung (4) in radialer Richtung (8) räumlich gesonderten und im Wesentlichen achsparallelen Offnung (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) näher an der Plastifizierzylinderbohrung (4) als der Mantelfläche (13) angeordnet ist, wobei wenigstens zwei Sensoren (7) axial oder radial in Serie (23) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) angeordnet sind und wobei die wenigstens zwei Sensoren (7) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) in axialer Richtung (10) verschiebbar sind.

2, Plastifiziereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Positioniervorrichtung (11) vorgesehen ist, mit welcher wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) in der axialen Richtung (10), besonders bevorzugt zwischen wenigstens zwei Messpositionen (27), bewegbar ist.

3. Plastifiziereinheit (1) nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Positioniervorrichtung (11) eine Stange, ein Rohr (11a) und/oder eine Spiralfeder (17b) umfasst, wobei das Kabel (6) vorzugsweise bereichsweise innerhalb der Stange, des Rohres (11a) und/oder der Spiralfeder (17b) angeordnet ist.

4. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) in axialer Richtung (10) wenigstens zwei Messpositionen (10) aufweist, an welchen wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) wahlweise anordenbar ist und/oder an welchen die wenigstens zwei Sensoren (7) angeordnet sind.

5. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) einen im Wesentlichen kreisförmigen oder polygonen, vorzugsweise rechteckigen, Querschnitt (12) aufweist.

6. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung der Plastifizierzylinderbohrung (4) nah angeordnet ist.

7. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) wenigstens eine, vorzugsweise bis zu der Mantelfläche (13) reichende, Nut (9a) aufweist.

8. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) in radialer Richtung (8) in einem Einzugsbereich (14) der Plastifizierschnecke (5) angeordnet ist.

9. Plastifiziereinheit (1) nach Anspruch 8, wobei sich die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) zumindest über den Einzugsbereich (14) der Plastifizierschnecke (5), vorzugsweise über den Einzugsbereich (14) der Plastifizierschnecke (5) hinaus, erstreckt, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7), vorzugsweise ausgehend von einer Einfüllöffnung (32), um eine Länge (15) zumindest eines Vierfachen, besonders bevorzugt zumindest eines Sechsfachen, eines Durchmessers (38) der Plastifizierzylinderbohrung (4) in der wenigstens einen achsparallelen Öffnung (9) verschiebbar ist.

10. Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) wenigstens eine Klemmvorrichtung (16)

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Österreichischer AT 523 763 B1 2022-01-15

vorgesehen ist, mit welcher wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) in axialer Richtung (10) fixierbar ist.

Plastifiziereinheit (1) nach Anspruch 10, wobei die wenigstens eine Klemmvorrichtung (16) wenigstens einen Kraftspeicher (17), vorzugsweise in Form einer Blattfeder (17a), einer Spiralfeder (17b), und/oder einer Drahtfeder (17c), umfasst, mit welchem wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7), vorzugsweise in radialer Richtung (8) nach innen, an die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) anpressbar ist.

Plastifiziereinheit (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die wenigstens eine Klemmvorrichtung (16) wenigstens einen Keil (18), welcher vorzugsweise über ein Befestigungsmittel (19) lagefest an der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) positionierbar ist, und/oder wenigstens einen Kunststoff (20), welcher vorzugsweise in Form eines Elastomers ausgebildet ist, zur Anpressung wenigstens eines der wenigstens zwei Sensoren (7), vorzugsweise in radialer Richtung (8) nach innen, umfasst.

Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Heizband (21) und/oder wenigstens ein Kühlring (22) an einer Mantelfläche (13) des Plastifizierzylinders (3) angeordnet ist, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) in radialer Richtung (8) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zwischen der Plastifizierschnecke (5) und dem wenigstens einen Heizband (21) und/oder dem wenigstens einen Kühlring (22) angeordnet ist.

Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Sensoren (7) durch wenigstens eine Abstandsvorrichtung (24) voneinander gesondert und/oder in Form eines Sensorarrays in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) angeordnet sind.

Plastifiziereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) als Temperaturfühler (25) ausgestaltet ist.

Verfahren zur Ermittlung einer lokalen Temperatur (26) eines Plastifizierzylinders (3) einer Plastifiziereinheit (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Plastifizierzylinder (3) eine Mantelfläche (13) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- wenigstens zwei, insbesondere mit einem Kabel (6) verbundene, Sensoren (7) werden in wenigstens einer von einer Plastifizierzylinderbohrung (4) in radialer Richtung (8) räumlich gesonderten und im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) des Plastifizierzylinders (3) an wenigstens einer Messposition (27), vorzugsweise in einem Einzugsbereich (14) einer Plastifizierschnecke (5), angeordnet, wobei die wenigstens eine im Wesentlichen achsparallele Öffnung (9) näher an der Plastifizierzylinderbohrung (4) als der Mantelfläche (13) angeordnet ist und die wenigstens zwei Sensoren (7) in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) in axialer Richtung (10) verschiebbar sind,

- an der wenigstens einen Messposition (27) wird die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3) über wenigstens einen der wenigstens zwei Sensoren (7) detektiert, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3), besonders bevorzugt über das Kabel (6), an eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) und/oder an eine Anzeigevorrichtung (29) übermittelt wird.

Verfahren nach Anspruch 16, wobei mit wenigstens einem zweiten in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) angeordneten Sensor (7) an wenigstens einer in axialer Richtung (10) von der wenigstens einen Messposition (27) räumlich gesonderten weiteren Messposition (30) die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3) detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3), besonders bevorzugt über das Kabel (6), an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) und/oder an die Anzeigevorrichtung (29) übermittelt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei durch die lokalen Temperaturen (26) des Plastifizierzylinders (3) ein zeitlich und/oder räumlich aufgelöster Temperaturverlauf (31) des Plastifizierzylinders (3) ermittelt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Plastifizierschnecke (5) über eine Einfüllöffnung (32) des Plastifizierzylinders (3), vorzugsweise granulatförmiges, Schmelzmaterial (33) zugeführt wird und über die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3) eine lokale Temperatur (26a) des Schmelzmaterials (33) berechnet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die lokale Temperatur (26) kontinuierlich detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine Anderung (34) in der lokalen Temperatur (26) ermittelt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei wenigstens ein Parameter (35) der Plastifiziereinheit (1) an der wenigstens einen Anzeigevorrichtung (29), vorzugsweise mit einer digitalen Nachricht (36), ausgegeben wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Sensoren (7) von der wenigstens einen Messposition (17) zu wenigstens einer in axialer Richtung (10) von der wenigstens einen Messposition (17) räumlich gesonderten, vorzugsweise in der wenigstens einen im Wesentlichen achsparallelen Öffnung (9) verorteten, weiteren Messposition (20) bewegt wird, wobei die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3) an der wenigstens einen weiteren Messposition (20) detektiert wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3), besonders bevorzugt über das Kabel (6), an die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) und/oder an die Anzeigevorrichtung (29) übermittelt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) wenigstens einen Verarbeitungsparameter der Plastifiziereinheit (1) über die lokale Temperatur (26) des Plastifizierzylinders (3) regelt und/oder steuert.

24. Formgebungsmaschine (2) umfassend wenigstens eine Plastifiziereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28), wobei die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) über eine Signalübertragung (37) mit der Formgebungsmaschine (2) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Regelungs- und/oder Steuerungsvorrichtung (28) in wenigstens einem Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23 auszuführen.

25. Formgebungsmaschine (2) nach Anspruch 24, wobei wenigstens eine Anzeigevorrichtung (29) vorgesehen ist, an welcher wenigstens ein durch wenigstens einen der wenigstens zwei Sensoren (7) aufnehmbarer Parameter (35), vorzugsweise mit einer digitalen Nachricht (36), anzeigbar ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen