CH703208A1 - Verfahren zum detektieren von einlageobjekten in einem spritzgussteil. - Google Patents

Verfahren zum detektieren von einlageobjekten in einem spritzgussteil. Download PDF

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CH703208A1
CH703208A1 CH00786/10A CH7862010A CH703208A1 CH 703208 A1 CH703208 A1 CH 703208A1 CH 00786/10 A CH00786/10 A CH 00786/10A CH 7862010 A CH7862010 A CH 7862010A CH 703208 A1 CH703208 A1 CH 703208A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes (1, 8) in einem Spritzgussteil, wobei das Einlageobjekt (1, 8) beim Spritzgiessen fest mit dem Spritzgussteil verbunden wird, indem das Einlageobjekt (1, 8) vor Beginn des Spritzgiesszyklus in eine Kavität (3) eingelegt wurde, welche von einer Werkzeugwand (4) eines Werkzeugs (5) umgeben ist. Erfindungsgemäss ist in der Werkzeugwand (4) mindestens ein Sensor (6, 7) angebracht, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen Messwert erfasst und analysiert. Auf Grund der Analyse wird festgestellt, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt (1) an einer bestimmten Stelle in der Kavität (3) vorhanden war. Schliesslich wird das Spritzgussteil nach dessen Auswurf auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert.

Description

Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes in einem Spritzgussteil, wobei das Einlageobjekt beim Spritzgiessen fest mit dem Spritzgussteil verbunden wird, indem das Einlageobjekt vor Beginn des Spritzgiesszyklus in eine Kavität eingelegt wurde, welche von einer Werkzeugwand eines Werkzeugs umgeben ist.
Stand der Technik
[0002] Beim Spritzgiessen werden häufig Einlageobjekte in die Kavität eingelegt, um dem Spritzgussprodukt beispielsweise durch eine aussen liegende Folie eine bestimmte Oberfläche zu verschaffen. Beispiele hierfür sind Jogurtbecher oder Insulinspritzen. Die Oberflächen der Einlageobjekte verfügen beispielsweise über produktspezifische Informationen, Werbung, ein Ablaufdatum und/oder einen Barcode.
[0003] Es kann vorkommen, dass bei der Produktion eines Spritzgussteils ein Fehler auftritt und versehentlich kein oder mehr als ein Einlageobjekt in die Kavität eingelegt wird. Ein so hergestelltes Spritzgussteil muss nach der Herstellung als Ausschussteil aussortiert werden.
[0004] Eine Qualitätskontrolle für die Detektion, also für das Feststellen des Vorhandenseins eines oder genau eines Einlageobjektes, wird heute anschliessend an den Herstellprozess durchgeführt. Dazu werden Kameras verwendet, welche Bilder von den fertigen Spritzgussprodukten erstellen. Auf Grund von aufwändigen Analysen dieser Bilder kann schliesslich festgestellt werden, ob das Spritzgussteil über ein gewünschtes Einlageobjekt verfügt, sodass das Spritzgussteil entsprechend als Gutteil oder Ausschussteil sortiert werden kann.
Darstellung der Erfindung
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes in einem Spritzgussteil eingangs beschriebener Art anzugeben, das weniger aufwändig und billiger ist als bekannte Verfahren.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs.
[0007] Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht zunächst darin, dass in der Werkzeugwand mindestens ein Sensor angebracht ist, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen Messwert erfasst. Dieser Messwert wird schliesslich analysiert. Auf Grund dieser Analyse wird dann festgestellt, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt an einer bestimmten Stelle in der Kavität vorhanden war oder nicht. Nach dem Auswurf des Spritzgussteils wird dieses dann auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert.
[0008] Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass bereits bei Auswurf des Spritzgussteils feststeht, ob das Teil ein Gutteil ist oder nicht. Somit wird nicht nur eine Kamera und eine weitere, aufwändige Analyse gespart, sondern auch das dafür nötige Handling des Spritzgussteils nach dessen Auswurf.
[0009] Weitere vorteilhafte Verfahren werden in den Unteransprüchen beschrieben.
[0010] Die Begriffe «Gutteil» oder «Ausschussteil» beziehen sich in dieser Schrift ausschliesslich auf die Qualität im Zusammenhang mit dem Einlageobjekt. Selbstverständlich können hergestellte Spritzgussteile, welche zwar die Einlageobjekte korrekt enthalten, aus anderen Gründen mangelhaft sein und daher zu den Ausschussteilen sortiert werden. Gutteile sind schliesslich nur solche Teile, welche alle geforderten Qualitätserfordernisse erfüllen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0011] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>schematische Darstellung im Schnitt eines Spritzgiesswerkzeugs, geeignet für das erfindungsgemässe Verfahren; <tb>Fig. 2<sep>Spritzgussteil aus einem Werkzeug gemäss Fig. 1;
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0012] Die Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch ein Werkzeug 5 einer Spritzgiessanlage dar. Das Werkzeug 5 besteht aus zwei Hälften, die gemeinsam eine Kavität 3 definieren, welche von einer Werkzeugwand 4 umgeben ist. In dieser Kavität 3 entsteht beim Spritzgiessen ein Spritzgussteil 2, dargestellt in Fig. 2. Dazu wird eine Schmelze 10, bestehend aus flüssigem Kunststoff, durch einen Anguss 9 in die Kavität 3 eingespritzt. Nach der Erstarrung der Schmelze 10 werden die beiden Werkzeughälften 5 geöffnet zum Entformen des fertig erstellen Spritzgussteils 2. Ein Spritzgiesszyklus ist hiermit beendet.
[0013] Bevor die beiden Werkzeughälften 5 zu Beginn eines neuen Zyklus wieder zusammengefügt werden, kann ein Einlageobjekt 1, 8 in die Kavität 3 eingelegt werden. Beim Einspritzen der Schmelze 10 verbindet sich dieses Einlageobjekt 1 mit der Schmelze 10 zu einem Spritzgussteil 2.
[0014] In der Folge wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes 1, 8 in einem Spritzgussteil 2 beschrieben.
[0015] Erfindungsgemäss ist in der Werkzeugwand 4 mindestens ein Sensor 6, 7 angebracht, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen Messwert erfasst und analysiert. Auf Grund dieser Analyse wird festgestellt, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt 1, 8 an einer bestimmten Stelle in der Kavität 3 vorhanden war oder nicht. Nach dem Auswurf des Spritzgussteils 2 wird dieses schliesslich auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert. Sollte ein Gutteil jedoch aus anderen Gründen mangelhaft sein, beispielsweise wegen ungenügender Masshaltigkeit, so wird dieses entsprechend auch zu den Ausschussteilen sortiert. Die hier beschriebene Sortierung ist demnach als Vorsortierung zu verstehen.
[0016] Der Vorteil an diesem erfindungsgemässen Verfahren ist die frühe Detektierung eines Einlageobjekt 1, 8, noch während dem Spritzgiesszyklus. Dies erspart ein aufwändiges Handling der fertigen Spritzgussteile 2 und weitere Erkennungsgeräte und Analysen, bis endlich nach den Gutteilen sortiert werden kann.
[0017] Insbesondere kann der Sensor 6, 7 ein Temperatursensor 6, ein Drucksensor 6 oder ein optischer Sensor 6, 7 sein.
[0018] Ein Temperatursensor 6 kann anhand eines verlangsamten Temperaturanstiegs zum Zeitpunkt des Eintreffens der Schmelze 10 am Ort des Sensors 6 das Vorhandensein des Einlageobjektes 1 feststellen, wenn dieses direkt an der Werkzeugwand 4 beim Sensor 6 anliegt. Auch ein Drucksensor 6 erfährt einen geringeren Druckanstieg und/oder einen geringeren Maximaldruck während dem Spritzgiesszyklus, wenn das Einlageobjekt 1 direkt an der Werkzeugwand 4 beim Sensor 6 anliegt. So können Temperatur- und Drucksensoren 6 Einlageobjekte 1 detektieren.
[0019] Ein optischer Sensor 6 kann ebenfalls ein Einlageobjekt 1 erkennen, das in der Kavität 3 direkt an der Werkzeugwand 4 eingelegt ist, bevor die Schmelze 10 eintrifft. Alternativ kann aber ein optischer Sensor 7 insbesondere auch ein Einlageobjekt 8 erkennen, das in der Kavität 3 beabstandet von der Werkzeugwand 4 eingelegt ist, bevor die Schmelze 10 dieses umhüllt. Bei transparenter Schmelze 10 kann der optische Sensor 7 das Einlageobjekt 8 auch später noch detektieren. Ein solches Einlageobjekt 8 hat vorzugsweise dünne Abstandshalter, damit es beim Einlegen in die Kavität 3 nicht an dessen Rand 4 zu liegen kommt.
[0020] Je nachdem, welche Art von Sensor 6, 7 gewählt wird, werden demnach Messwerte vor, während oder nach dem Füllvorgang erfasst, aber stets noch während dem Spritzgiesszyklus, vor dem Auswurf der fertigen Spritzgussteile.
[0021] Die Sensoren 6, 7 können unterschiedlich in die Werkzeugwand 4 eingebaut werden. Alle erwähnten Sensortypen 6, 7 können in einer Öffnung zur Kavität 3 eingebaut sein, sodass sie selbst einen Teil der Kavitätsoberflache definieren. Druck- und Temperatursensoren 6 können aber auch sehr nahe an der Kavität 3 in der Werkzeugwand 4 eingebaut sein, so dass sie die durch die restliche Werkzeugwand 4 hindurch übertragenen Drücke und/oder Wärmeflüsse noch hinreichend genau messen können, um die erforderlichen Unterschiede feststellen zu können.
[0022] Natürlich können auch mehrere Sensoren 6, 7 in der Werkzeugwand 4 angebracht sein, um beispielsweise festzustellen, ob ein Einlageobjekt 1, 8 auch richtig positioniert ist. Liegt ein Einlageobjekt 1, 8 beispielsweise schräg in der Kavität 3 oder wurde es beim Einspritzvorgang aus der gewünschten Lage verschoben, so kann dies festgestellt werden, indem an Schlüsselstellen detektiert wird, beispielsweise an allen vier Ecken eines rechteckigen Einlageobjektes 1, 8.
[0023] Auf Grund der Analyse der ermittelten Messdaten kann ebenfalls festgestellt werden, ob während dem Spritzgiesszyklus kein, genau ein oder mehr als ein Einlageobjekt 1, 8 an der jeweiligen Stelle in der Kavität 3 vorhanden war. So kann auch dann ein Spritzgussteil 2 als Ausschussteil aussortiert werden, wenn versehentlich mehrere Einlageobjekte 1 eingelegt wurden. Dies kann insbesondere durch einen zu langsamen Temperaturanstieg oder einen zu tiefen Maximaldruck festgestellt werden. Wo kein Einlageobjekt 1, 8 sein soll, kann auch dies ebenso überprüft werden.
[0024] Oft ist es ratsam, mehrere Messwerte, insbesondere eine Messkurve zu erfassen und zu analysieren. So kann auch bei zeitlichen Verzögerungen im Spritzgiesszyklus stets bestimmt werden, welche Daten einer Datenreihe auszuwerten sind. So kann beispielsweise der Maximaldruck über den gesamten Spritzgiesszyklus aus der Messkurve ermittelt und mit Referenzwerten verglichen werden. Andererseits kann der Zeitpunkt des Eintreffens der Schmelze 10 aus den Messdaten erkannt werden, indem der Zeitpunkt des Temperaturanstiegs ermittelt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Analyse der Messwerte aufschlussreich für das Detektieren eines Einlageobjektes 1.
[0025] Bei der Analyse werden Messwerte oder Messkurven aller Sensoren 6, 7 mit vorgegebenen Sollbereichen verglichen. Das Spritzgussteil 2 wird dann als Gutteil sortiert, wenn alle erfassten Messwerte oder Messkurven innerhalb dieser Sollbereiche liegen.
[0026] Wenn mehrere Sensoren 6, 7 in der Werkzeugwand 4 angeordnet sind, so können während dem Spritzgiesszyklus auch mehrere Einlageobjekte 1, 8 detektiert werden. Schliesslich werden auch diese Spritzgussteile 2 auf Grund der Analyse dieser Messwerte als Gutteile oder Ausschussteile sortiert. Insbesondere können in einem Werkzeug 5 gleichartige und/oder verschiedenartige Sensoren 6, 7 angebracht werden.
[0027] Das Einlageobjekt 1 kann insbesondere eine Folie an der Aussenseite des Spritzgussteils 2 sein. Beispiele für solche Spritzgussteile 2 mit Folien an den Oberflächen sind Kunststoff Verpackungen für die Nahrungsmittelindustrie oder Medikamente sowie Konsumgüter wie Kugelschreiber mit Werbeaufdrücken. Um rezyklierbare Produkte zu erhalten, sind die Einlageobjekte 1 vorzugsweise aus demselben Material wir die Schmelze, aus der das Spritzgussteil hergestellt wird. Alternative Materialien umfassen Karton, Papier, Aluminium, Leder, Kunststoff, Metall sowie textile Materialien. Natürlich können auch andere Materialien verwendet werden.
[0028] Andere Einlageobjekte 8 werden mit Kunststoffmaterial überspritzt und liegen daher nicht am Rand der Kavität 3. Diese können insbesondere einen Chip, eine LED, eine Batterie, weitere elektronische Bauteile und/oder elektrische Leitungen umfassen. Bei einer transparenten Schmelze 10 können auch überspritzte Einlageobjekte 8 sichtbar sein und beispielsweise dekorativen Zwecken dienen.
[0029] Ein enthaltener Chip kann mit produktspezifischen Informationen wie Ort und Zeitpunkt der Herstellung beschrieben werden. Natürlich kann der Chip auch später mit weiteren Informationen versehen werden, beispielsweise mit dem Zeitpunkt eines Einbaus in eine Maschine. Dies kann wichtig sein, um bei einem späteren Versagen dieses Spritzgussteils 2 Rückschlüsse auf die Einsatzdauer, Lagerdauer, den Hersteller und/oder die Herstellung machen zu können.
Bezugszeichenliste
[0030] <tb>1<sep>Einlageobjekt, anliegend an die Kavitätswand <tb>2<sep>Spritzgussteil <tb>3<sep>Kavität <tb>4<sep>Werkzeugwand <tb>5<sep>Werkzeug <tb>6<sep>Sensor <tb>7<sep>Sensor <tb>8<sep>Einlageobjekt, beabstandet zur Kavitätswand <tb>9<sep>Anguss <tb>10<sep>Schmelze, Kunststoffmasse

Claims (10)

1. Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes (1, 8) in einem Spritzgussteil (2), wobei das Einlageobjekt (1, 8) beim Spritzgiessen fest mit dem Spritzgussteil (2) verbunden wird, indem das Einlageobjekt (1, 8) vor Beginn des Spritzgiesszyklus in eine Kavität (3) eingelegt wurde, welche von einer Werkzeugwand (4) eines Werkzeugs (5) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, <tb>a)<sep>dass in der Werkzeugwand (4) mindestens ein Sensor (6, 7) angebracht ist, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen Messwert erfasst und analysiert, <tb>b)<sep>dass auf Grund der Analyse festgestellt wird, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt (1) an einer bestimmten Stelle in der Kavität (3) vorhanden war, und <tb>c)<sep>dass das Spritzgussteil (2) nach dessen Auswurf auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6, 7) ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder ein optischer Sensor ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert vor, während und/oder nach dem Füllvorgang erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der Analyse des Messwertes festgestellt wird, ob während dem Spritzgiesszyklus kein, genau ein oder mehr als ein Einlageobjekt (1, 8) an der bestimmten Stelle in der Kavität (3) vorhanden war.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6, 7) während dem Spritzgiesszyklus mehrere Messwerte, insbesondere eine Messkurve erfasst und analysiert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (6, 7) in der Werkzeugwand (4) angeordnet sind, welche während dem Spritzgiesszyklus ein oder mehrere Einlageobjekte (1, 8) detektieren, und dass das Spritzgussteil (2) auch auf Grund der Analyse dieser Messwerte als Gutteil oder Ausschussteil sortiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlageobjekt (1) eine Folie an der Aussenseite des Spritzgussteils (2) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Karton, Papier, Aluminium, Leder, Kunststoff, Metall oder aus textilem Material ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlageobjekt (8) mit Kunststoffmaterial überspritzt wird und insbesondere einen Chip, eine LED, eine Batterie, weitere elektronische Bauteile und/oder elektrische Leitungen umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse der oder die Messwerte oder die Messkurven aller Sensoren (6, 7) mit vorgegebenen Sollbereichen verglichen werden und das Spritzgussteil (2) dann als Gutteil sortiert wird, wenn alle erfassten Messwerte oder Messkurven innerhalb ihrer Sollbereiche liegen.
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