AT9903U1 - Verfahren zum messen der schliesskraft einer spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

2 AT 009 903 U1

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, welche eine in Bezug auf einen Maschinenrahmen feststehende Formaufspannplat-te, eine bewegbare Formaufspannplatte, an der feststehenden Formaufspannplatte befestigte Holme und eine mit der bewegbaren Formaufspannplatte zusammenwirkende Schließvorrichtung zum Aufbau der Schließkraft aufweist.

Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.

In herkömmlichen Spritzgießmaschinen wird eine spezielle Sensorik für die Ermittlung der Schließkraft eingesetzt. Diese kann über Dehnmessstreifen (DMS), Piezosensoren oder ähnliche Sensorik an den Holmen bzw. an einer Stirnplatte oder dergleichen erfolgen. Gemeinsam ist diesen Verfahren, dass stets von einer lokalen Messung (Dehnung, mechanische Spannung) auf die Schließkraft geschlossen wird. Mit diesem lokalen Messprinzip und den damit verbundenen, sehr kleinen Abweichungen vom unbelasteten Fall ist ein hoher Anspruch an die Güte der Signalaufbereitung verbunden. Dies schlägt sich in hohen Sensorkosten nieder.

Eine zweite Gruppe von Verfahren zur Ermittlung der Schließkraft verwendet-(direkt oder indirekt) die Kraft bzw. das Moment, das vom schließseitigen Hauptaktuator zum Aufbringen der Schließkraft notwenig ist und/oder den Weg, den z.B. ein Kreuzkopf bzw. die bewegbare Formaufspannplatte während des Schließkraftaufbaus zurücklegt.

Im ersteren Fall wird das Messergebnis stark durch unterschiedliche Reibungen in der Mechanik (Schmier- und Geschwindigkeitseinfluss), insbesondere bei Kniehebel-Maschinen, verfälscht. Im zweiten Fall geht in die kreuzkopfseitige relative Längenänderung bzw. Bewegung neben der Steifigkeit des Rahmens, der Holme, des Kniehebels (falls vorhanden), etc. auch die Steifigkeit des Werkzeugs ein. Diese ist aber i.A. nicht bekannt. Berechnungen haben gezeigt, dass diese von 0 % bis deutlich über 20 % der relevanten Gesamtsteifigkeit ausmachen kann.

Zusätzlich zu dieser Unsicherheit wird dann das Messergebnis noch von der beschränkten Genauigkeit des berechneten oder gemessenen Verlaufs Plattenweg zu Kreuzkopfweg verschlechtert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzuentwickeln, dass ohne den Einsatz von teuren Sensoren oder eine aufwändige Signalbearbeitung eine relativ genaue Messung der Schließkraft möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Durch ein derartiges Verfahren wird kein lokaler, sondern ein großräumiger Effekt gemessen. Da die von der Schließvorrichtung aufgebaute Schließkraft von den Holmen aufgenommen werden muss, entspricht deren Gesamtlängenänderung der jeweils anliegenden Schließkraft. Diese Gesamtlängenänderung ist unabhängig von der tatsächlichen Gteifigkeit des Werkzeugs. Außerdem hat man den Vorteil, dass die schließkraftabhängige Gesamtlängenänderung der Holme wesentlich größer ist als die bisher nach dem Stand der Technik häufig gemessene lokale Dehnung an den Holmen, beispielsweise mittels Dehnmessstreifen. Aufgrund der Größe der schließkraftabhängigen Gesamtlängenänderung können für die Messung der Schließkraft günstige Standardwegaufnehmer verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Weist z.B. die Spritzgießmaschine eine Stirnplatte auf, an welcher die Holme befestigbar sind und die zur 'Formhöhenverstellung relativ zum Maschinenrahmen begrenzt bewegbar gelagert ist, wobei sich die Schließ Vorrichtung zum Aufbau der Schließkraft an der Stirnplatte abstützt, 3 AT 009 903 U1 dann kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, die durch den Schließkraftaufbau bewirkte Verschiebung der Stirnplatte (welche in Zusammenhang mit der Gesamtlängenänderung der Holme steht) relativ zum Rahmen zu messen.

Besonders vorteilhaft ist es in einem derartigen Fall, wenn vorgesehen ist, dass die Verschiebung der Stirnplatte - vorzugsweise ausschließlich - durch eine bei der Formhöhenverstellung zur Bestimmung der Position der Stirnplatte eingesetzte Wegmesseinrichtung gemessen wird. Auf diese Art kann die Anordnung zusätzlicher Sensoren vermieden werden.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Holm die bewegbare Formaufspannplatte durchsetzt. In diesem Fall kann der Holm in an sich bekannter Weise als Führung für die bewegbare Formaufspannplatte dienen.

Der bei der Formhöhenverstellung eingesetzte Sensor ist üblicherweise an der Stirnplatte und am Maschinenrahmen angebracht. Es kann daher sein, dass das Messverfahren durch ein schließkraftabhängiges Neigen der Stirnplatte beeinflusst wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die durch die Schließkraft bewirkte Neigung der Stirnplatte durch einen Sensor zu erfassen und in Abhängigkeit von der gemessenen Neigung das Messergebnis zu korrigieren.

Zur Kalibrierung der Messung der Schließkraft kann bei einem Verfahren nach einem der obigen Ausführungsbeispiele für eine oder mehrere Formhöhen mittels eines zusätzlichen Messgeräts der Zusammenhang zwischen der Gesamtlängenänderung wenigstens eines Holmes und der jeweiligen Schließkraft ermittelt werden.

Die in der Übertragungskette der Schließkraft auftretende Kraft führt zu einer näherungsweisen proportionalen relativen Gesamtlängenänderung der Holme in Bezug auf deren Länge vor dem Schließkraftaufbau. Dafür ist die effektive Steifigkeit der Messstrecke relevant. Die Längenänderung kann beispielsweise mittels der bei der Formhöhenverstellung zur Bestimmung der Position der Stirnplatte eingesetzten Wegmesseinrichtung erfolgen. Für die Auswertung in der elektronischen Datenverarbeitungsanlage ergibt sich eine noch bessere Übereinstimmung zwischen der relativen Gesamtlängenänderung und der Schließkraft, wenn anstelle eines proportionalen Zusammenhangs beispielsweise ein polynomialer Zusammenhang zugrunde gelegt wird. Dies ist in der Regel aber nicht notwendig.

Wird die Formhöhe verändert, dann ändert sich die effektive Steifigkeit der Messstrecke. Dies wird beispielsweise durch Berechnung der nominellen Steifigkeitsänderung bzw. durch die Messung dieses Zusammenhangs für mehrere Formhöhen mittels eines externen bzw. zusätzlichen Messgeräts und nachfolgender Interpolation für die aktuelle Formhöhe berücksichtigt. Vorteilhaft ist, dass das Werkzeug die effektive Steifigkeit der Messstrecke nicht beeinflusst.

Generell ist für die Schließkraftmessung nach den oben beschriebenen Verfahren «ine relative Längenänderung relevant. Wird die Formhöhe verstellt, muss die Bezugsposition (Referenzposition) neu bestimmt werden. Durch ein u.U. vorhandenes mechanisches Spiel (Lose) im Verstellmechanismus der Formhöhenverstellung kann es zu einer ungenauen Ermittlung dieser Bezugsposition und damit zu einer Verfälschung der Messung kommen.

Aus diesem Grund werden vorteilhafterweise sämtliche Verstellungen der Formhöhe (geänderte Formhöhe bzw. Schließkraftregelung) so vorgenommen, dass nach Abschluss der Bewegung bzw. zu einem definierten Punkt der Bewegung (annähernd) der selbe mechanische Zustand im Verstellmechanismus wie beim Aufbau der/bei aufgebauter Schleißkraft herrscht (d.h. die spielbehafteten Bauteile befinden sich in der Grenzlage).

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Referenzposition besteht darin, diese an einem speziellen örtlichen bzw. zeitlichen Punkt des Schließvorgangs (dort, wo -beispielsweise aufgrund der Kräfte in der Messstrecke das das Spiel/Lose der Formhöhenverstellung nicht wirk-

Claims (8)

1. 4 AT 009 903 U1 sam ist (Grenzlage) einmalig oder wiederholt zu bestimmen. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachstehenden Figurenbeschreibung sowie der Figuren selbst. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Schließseite einer Spritzgießmaschine, Fig. 2a, 2b die schematische Darstellung der kraftübertragenden Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sowie der Kraftpfade, Fig. 3 eine Detailansicht entsprechend Ausschnitt A der Fig. 1 und Fig. 4 eine Detailansicht eines zu Fig. 3 alternativen Aufbaus. In Fig. 1 ist ein Maschinenrahmen 1 erkennbar, an welchem über Befestigungsschrauben 10 eine feststehende Formaufspannplatte 2 verankert ist. An dieser befestigt sind Holme 4, welche eine bewegbare Formaufspannplatte 3 durchsetzen und an die eine am Maschinenrahmen 1 begrenzt bewegbar gelagerte Stirnplatte 6 befestigbar ist. Zum Schließkraftaufbau ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kniehebel 5 als Schließvorrichtung vorgesehen. Stirnplattenseitig sind Holmabdeckungen 11 erkennbar, wobei an der oberen Holmabdeckung 11 die Antriebseinheit 12 für den Kniehebel 5 und an der unteren Holmabdeckung 11 die Antriebseinheit 13 für die Formhöhenverstellung 14 angeordnet sind. Erkennbar sind weiters das Wegmesssystem 7 der Formhöhenverstellung 14 sowie der dazugehörige Messaufnehmer 8. Das Wegmesssystem 7 ist über Halterungen 9 am Maschinenrahmen 1 befestigt. In Fig. 1 sind keine Formen zwischen den Formaufspannplatten 2 und 3 dargestellt. Fig. 2a zeigt schematisch die Komponenten, welche bei der Kraftübertragung zum Einsatz gelangen. Weiters sind Formen 15 zwischen der feststehenden Formaufspannplatte 2 und der bewegbaren Formaufspannplatte 3 dargestellt. Von besonderem Interesse ist Fig. 2b, welche schematisch den Kraftverlauf beim Schließkraftaufbau zeigt. Pfeil 16 stellt dabei den durch die Schließvorrichtung 5 erzeugten Kraftfluss zwischen Stirnplatte 6 und der an der bewegbaren Formaufspannplatte 3 angeordneten Form 15 dar. Pfeil 17 zeigt den entsprechenden Kraftverlauf von der Stirnplatte 6 über die Holme 4 zu der an der feststehenden Formaufspannplatte 2 angeordneten Form 15. Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 mit A bezeichnete Detailansicht, wobei schematisch die durch die Gesamtlängenänderung X bewirkte Verschiebung der Stirnplatte 6 beim Schließkraftaufbau (Relativbewegung der Stirnplatte 6 zum Maschinenrahmen 1) gezeigt ist. Fig. 4 zeigt eine Variante der Erfindung mit zwei Messaufnehmern 8, 18. Der zusätzliche Messaufnehmer 18 steht über eine Betätigungsleiste 19 mit dem Endanschlag 20 eines der Holme 4 in Verbindung. Selbstverständlich könnte auch auf den Messaufnehmer 8 verzichtet und die Messung der Gesamtlängenänderung des Holmes 4 allein über den Messaufnehmer 18 vorgenommen werden. Obwohl die Figuren die Schließseite einer (hydraulischen) Kniehebelmaschine darstellen, ist die Erfindung nicht auf eine Kniehebel-Spritzgießmaschine beschränkt. Einsetzbar wäre die Erfindung auch beispielsweise bei Spritzgießmaschinen mit elektrisch aktuierter Schließseite özw. ganz generell für Spritzgießmaschinen ohne Kniehebel. Ansprüche: 1. Verfahren zur Messung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, welche eine in Bezug 5 AT 009 903 U1 auf einen Maschinenrahmen feststehende Formaufspannplatte, eine bewegbare Formauf-spannplatte, an der feststehenden Formaufspannplatte befestigte Holme und eine mit der bewegbaren Formaufspannplatte zusammenwirkende Schließvorrichtung zum Aufbau der Schließkraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter für die Schließkraft die Gesamtlängenänderung wenigstens eines Holmes (4) verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spritzgießmaschine eine Stirnplatte aufweist, an welcher die Holme befestigbar sind und die zur Formhöhenverstellung relativ zum Maschinenrahmen begrenzt bewegbar gelagert ist, wobei sich die Schließvorrichtung zum Aufbau der Schließkraft an der Stirnplatte abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Schließkraftaufbau bewirkte Verschiebung der Stirnplatte (6) relativ zum Rahmen (1) gemessen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Stirnplatte (6) - vorzugsweise ausschließlich - durch eine bei der Formhöhenverstellung zur Bestimmung der Position der Stirnplatte (6) eingesetzte Wegmesseinrichtung (7,8) gemessen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, durch den eine durch die Schließkraft bewirkte Neigung der Stirnplatte <6) gemessen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Messung der Schließkraft für eine oder mehrere Formhöhen mittels eines zusätzlichen Messgeräts der Zusammenhang zwischen der Gesamtlängenänderung und der jeweiligen Schließkraft ermittelt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Holm (4) die bewegbare Formaufspannplatte (3) durchsetzt.
7. 7. Vorrichtung zur Messung der Schließkraft einer Spritzgießmaschine, insbesondere Kniehebelmaschine, wobei die Spritzgießmaschine eine in Bezug auf den Maschinenrahmen feststehende Formaufspannplatte, eine bewegbare Formaufspannplatte, an der feststehenden Pormaufspannplatte befestigte Holme und eine mit der bewegbaren Formaufspannplatte zusammenwirkende Schließvorrichtung zum Aufbau der Schließkraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (7, 8) zur Messung der-Gesamtlängenänderung wenigstens eines Holmes ^4) vorgesehen ist, wobei die Messsignale dieses Sensors (7, 8) einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage zur Bestimmung der Schließkraft zuführbar sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Holm (4) die bewegtbare Formaufspannplatte (3) durchsetzt. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen