CH709238A2

CH709238A2 - Sensor system and method for providing a plurality of signals as well as injection molding and method for controlling an injection molding machine.

Info

Publication number: CH709238A2
Application number: CH00172/14A
Authority: CH
Inventors: Bruno Schläpfer
Original assignee: Sensormate Ag
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-14
Also published as: WO2015117844A1; CH709238B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1) zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor (2) zur Messung einer Schliesskraft, eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes einer Spritzgiessmaschine, umfassend einen Sensor (2) und ein Verstärkerelement (3). Das Verstärkerelement (3) weist einen Eingang (10) zum Anschliessen des Sensors (2) und einen ersten und einen zweiten Ausgang (11, 11´) zum Ausgeben eines ersten und eines zweiten Signales (12, 12´) auf, wobei das Verstärkerelement (3) einen A/D-Wandler (6), einen Mikroprozessor (7) und einen ersten und einen zweiten Verstärker (5, 5´) aufweist. Der erste und zweite Ausgang (11, 11´´) des Verstärkerelementes (3) sind mit dem Eingang (10) über den A/D-Wandler (6) und den ersten bzw. zweiten Verstärker verbunden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Spritzgiessmaschine, ein Verfahren zum Breitstellen von Signalen sowie ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine.The invention relates to a sensor arrangement (1) for providing a plurality of signals from a single sensor (2) for measuring a closing force, a cavity internal pressure profile and the shape protection of an injection molding machine, comprising a sensor (2) and an amplifier element (3). The amplifier element (3) has an input (10) for connecting the sensor (2) and a first and a second output (11, 11 ') for outputting a first and a second signal (12, 12'), wherein the amplifier element (3) an A / D converter (6), a microprocessor (7) and a first and a second amplifier (5, 5 '). The first and second outputs (11, 11 ") of the amplifier element (3) are connected to the input (10) via the A / D converter (6) and the first and second amplifiers, respectively. Furthermore, the invention relates to an injection molding machine, a method for spreading signals and a method for controlling an injection molding machine.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale sowie eine Spritzgiessmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The present invention relates to a sensor arrangement and a method for providing a plurality of signals and an injection molding machine and a method for controlling an injection molding machine according to the preambles of the independent claims.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sensoranordnungen insbesondere zur Überwachung und Steuerung von Spritzgiessmaschinen und Spritzgiessprozessen bekannt. Allgemein gewinnt die Messung der Dehnungen an der Struktur von industriellen Pressen und Maschinen zunehmend an Bedeutung. Es ist bekannt, dass zur reproduzierbaren Beherrschung und optimalen Herstellung von Spritzgussteilen mehrere Parameter der Spritzgiessmaschine kontinuierlich überwacht werden müssen. Durch diese Überwachung soll der Verschleiss der Spritzgiessmaschine sowie eine übermässige Abnutzung des Spritzwerkzeuges reduziert oder verhindert und auch die Qualität des zu produzierenden Teils verbessert und überwacht werden. Speziell an Kunststoff-Spritzgiess- und Druckgussmaschinen wird die Dehnungsmessung mittels Dehnungssensoren auf einer oder allen Säulen häufig angewandt. Alternativ können auch Dehnungssensoren auf die Kniehebel oder andere sich deformierende Strukturteile aufgebracht werden. Übliche Dehnungssensoren basieren entweder auf dem Prinzip der Dehnungsmessstreifen (DMS), der piezoresistiven oder piezoelektrischen Technologie. Die piezoresistiven und piezoelektrischen Sensoren weisen eine sehr grosse Auflösung auf, müssen aber auf Maschinenstrukturteilen mit ebenen Montageflächen aufgebracht werden. Im Gegensatz hierzu können DMS-Sensoren auf allen Maschinenteilen angebracht werden, weisen aber eine kleinere Auflösung auf. Various sensor arrangements, in particular for monitoring and controlling injection molding machines and injection molding processes, are known from the prior art. Generally, the measurement of strain on the structure of industrial presses and machines is becoming increasingly important. It is known that for reproducible control and optimum production of injection molded parts, several parameters of the injection molding machine must be continuously monitored. By this monitoring, the wear of the injection molding machine and excessive wear of the injection mold is to be reduced or prevented and the quality of the part to be produced improved and monitored. Especially on plastic injection molding and die casting machines, the strain measurement by means of strain sensors on one or all columns is often used. Alternatively, strain sensors can be applied to the toggle or other deforming structural parts. Conventional strain sensors are based either on the principle of strain gages (DMS), piezoresistive or piezoelectric technology. The piezoresistive and piezoelectric sensors have a very high resolution, but must be applied to machine structure parts with flat mounting surfaces. In contrast, strain gauge sensors can be mounted on all machine parts, but have a smaller resolution.

[0003] Untersuchungen an Spritzgiessmaschinen haben gezeigt, dass es möglich ist, über die Maschinenstruktur nicht nur die Schliesskraft, sondern auch den Formschutz und den Werkzeuginnendruckverlauf zu messen und damit sogar den Umschaltzeitpunkt von Einspritzdruck auf Nachdruck festzulegen (beispielsweise Ansgar Jäger, Uni Würzburg). Der Formschutz ist dabei die Kraft, bei welcher die Steuerung das Werkzeug dank des Formschutzsignales wieder öffnet, weil ein Spritzgussteil zwischen den Werkzeughälften eingeklemmt ist und somit bereits eine Kraft auf das Werkzeug ausübt, bevor die Schliesskraft aufgebaut wird. Ein solches eingeklemmtes Teil kann die empfindlichen und teuren Werkzeuge stark beschädigen was zu längeren Produktionsunterbrüchen führen kann. Studies on injection molding machines have shown that it is possible to measure not only the closing force, but also the form protection and the cavity pressure curve over the machine structure and thus even set the switching time of injection pressure to emphasis (for example Ansgar Jäger, University of Würzburg). The mold protection is the force at which the controller opens the tool again thanks to the shape protection signal, because an injection molded part is clamped between the mold halves and thus already exerts a force on the tool before the closing force is built. Such a jammed part can severely damage the delicate and expensive tools, which can lead to longer production stoppages.

[0004] Standardmässig werden heute somit zumindest die folgenden Parameter überwacht: die Schliesskraft der Spritzgiessmaschine, der Formschutz und der Werkzeuginnendruckverlauf. Für diese Überwachung werden üblicherweise verschiedene, auf die entsprechenden Bedürfnisse angepasste Sensoranordnungen verwendet und an unterschiedlichen Positionen der Spritzgiessmaschine angeordnet. Durch diese Vielzahl unterschiedlicher Sensoren und durch die dezentrale Anordnung der Sensoren wird eine Überwachung komplex und auch störungsanfällig. Beispielsweise müssen die Werkzeuginnendrucksensoren in jeder Kavität und im Werkzeug angebracht werden, wobei Werkzeuge oft gewechselt werden und somit viele Werkzeuge mit den teuren Werkzeuginnendrucksensoren bestückt werden müssen. Eine maschinenbezogene Messung des Werkzeuginnendruckverlaufs ist einfacher und preiswerter. Es müssen beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel auch keine Sensoren mehr umgesteckt werden. Es sind verschiedene Signalkabel von den einzelnen Sensoren bzw. deren Verstärkern zu der Maschinensteuerung zu führen, was eine komplizierte und aufwändige Installation bedingt. By default, therefore, at least the following parameters are monitored today: the closing force of the injection molding machine, the shape protection and the cavity pressure curve. For this monitoring usually different, adapted to the respective needs sensor assemblies are used and arranged at different positions of the injection molding machine. Due to this large number of different sensors and the decentralized arrangement of the sensors, monitoring becomes complex and also prone to failure. For example, the cavity pressure sensors must be mounted in each cavity and in the tool, with tools often being changed and thus many tools must be equipped with the expensive cavity pressure sensors. A machine-related measurement of the cavity pressure curve is simpler and cheaper. For example, no tools need to be changed over when changing tools. There are different signal cables from the individual sensors or their amplifiers to the machine control lead, which requires a complicated and complex installation.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere sollen eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale sowie eine Spritzgiessmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine zur Verfügung gestellt werden, welche wesentlich einfacher zu warten sind. It is an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, a sensor arrangement and a method for providing a plurality of signals as well as an injection molding machine and a method for controlling an injection molding machine are to be made available, which are much easier to maintain.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Vorrichtungen und Verfahren gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. This object is achieved by the devices and methods defined in the independent claims. Further embodiments emerge from the dependent claims.

[0007] Eine erfindungsgemässe Sensoranordnung zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor zur Messung einer Schliesskraft, eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes einer Spritzgiessmaschine umfasst einen Sensor und ein Verstärkerelement. Dabei weist das Verstärkerelement einen Eingang zum Anschliessen des Sensors und einen ersten und einen zweiten Ausgang zum Ausgeben eines ersten und eines zweiten Signales auf. Das Verstärkerelement weist einen A/D-Wandler, einen Mikroprozessor und einen ersten und einen zweiten Verstärker auf. Der erste Ausgang des Verstärkerelementes ist mit dem Eingang über den ersten Verstärker und den A/D-Wandler und der zweite Ausgang mit dem Eingang über den zweiten Verstärker und den A/D-Wandler verbunden. Durch diese Konfiguration wird es erstmals möglich, mit nur einem Sensor mehrere Messsignale zur Verfügung zu stellen. Dabei können die Messsignale zeitlich oder aber von ihrem Signallevel unterschieden ausgegeben werden. Ausserdem können die beiden Signale vom Mikroprozessor unterschiedlich behandelt und beispielsweise gefiltert oder mit Korrekturwerten verrechnet werden. So kann beispielsweise bei einem Signal für die Schliesskraftüberwachung ein maschinentypisches Überschwingen mit nachfolgendem Kraftabfall rechnerisch korrigiert werden, so dass die Steuerung der Spritzgussmaschine nur noch die dynamischen Anteile der Schliesskraft auswerten muss. Es sind beliebige Kombinationen denkbar. Ausserdem ist es denkbar, dass nicht nur zwei Ausgänge vorhanden sind sondern drei oder mehr Ausgänge, welche ebenfalls mit eigenen Verstärkern verbunden sind, vorhanden sind. Durch die Verwendung eines geeigneten Mikroprozessors können die Signale in Echtzeit an den Ausgängen anliegen und für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Signal bereits vor dem A/D-Wandler aufgeteilt und anschliessend individuell durch einen oder mehrere Mikroprozessoren verarbeitet wird. Die Verstärkung kann ebenfalls vor dem Mikroprozessor oder vor dem A/D-Wandler erfolgen. A sensor arrangement according to the invention for providing a plurality of signals from a single sensor for measuring a closing force, a cavity internal pressure profile and the mold protection of an injection molding machine comprises a sensor and an amplifier element. In this case, the amplifier element has an input for connecting the sensor and a first and a second output for outputting a first and a second signal. The amplifier element comprises an A / D converter, a microprocessor and a first and a second amplifier. The first output of the amplifier element is connected to the input via the first amplifier and the A / D converter and the second output to the input via the second amplifier and the A / D converter. This configuration makes it possible for the first time to provide several measurement signals with just one sensor. The measurement signals can be output in time or differentiated from their signal level. In addition, the two signals can be treated differently by the microprocessor and, for example, filtered or offset with correction values. Thus, for example, in the case of a closing force monitoring signal, a machine-typical overshoot with a subsequent force drop can be corrected by calculation, so that the control of the injection molding machine only has to evaluate the dynamic portions of the closing force. Any combinations are conceivable. In addition, it is conceivable that not only two outputs are available but three or more outputs, which are also connected to their own amplifiers, are present. By using a suitable microprocessor, the signals can be applied to the outputs in real time and made available for further processing. It is also conceivable that the signal is already divided before the A / D converter and then processed individually by one or more microprocessors. The gain can also be done before the microprocessor or before the A / D converter.

[0008] Der erste und der zweite Verstärker können eine unterschiedliche Verstärkung aufweisen. Denkbar ist beispielsweise, dass ein Signal zur Überwachung des Formschutzes am ersten Ausgang und ein Signal zur Schliesskraftüberwachung am zweiten Ausgang bereitgestellt wird. Da es sich hierbei erfahrungsgemäss um ein eher geringes Ausgangssignal des Sensors im Vergleich zum Ausgangssignal herrührend von der Schliesskraft oder vom Werkzeuginnendruckverlauf handelt, kann dieses über eine grössere Verstärkung ausgegeben werden als das zweite Signal. Der Werkzeuginnendruckverlauf bietet in der Regel ein höheres Signal als der Formschutz, weshalb eine andere Verstärkung im Verstärker verwendet werden muss. Falls drei oder mehr Ausgänge zur Verfügung gestellt werden, können selbstverständlich auch die korrespondierenden mehreren Verstärker unterschiedliche Verstärkungen aufweisen. Die Verstärkung der einzelnen Verstärker kann voreingestellt sein oder durch den Mikroprozessor fallspezifisch einstellbar sein. Hierzu kann der Mikroprozessor beispielsweise über eine Schnittstelle verfügen, welche diese Einstellbarkeit von extern erlaubt. The first and second amplifiers may have a different gain. It is conceivable, for example, that a signal for monitoring the shape protection at the first output and a signal for closing force monitoring at the second output is provided. Since, according to experience, this is a rather low output signal of the sensor compared to the output signal originating from the closing force or from the cavity pressure curve, this can be output via a greater amplification than the second signal. The cavity pressure waveform typically provides a higher signal than the shape guard, so another gain in the amplifier must be used. Of course, if three or more outputs are provided, then the corresponding plurality of amplifiers may also have different gains. The gain of the individual amplifiers may be pre-set or be case-specifically adjustable by the microprocessor. For this purpose, the microprocessor can have, for example, an interface which allows this adjustability from the outside.

[0009] Die Verstärkung des ersten Verstärkers kann derart ausgestaltet sein, dass ein Signal zur Auswertung des Formschutzes resultiert. Abhängig von der Werkzeugform, der Spritzgiessmaschine, der verwendeten Steuerung oder anderen Parametern kann eine unterschiedliche Verstärkung gefordert sein, welche entsprechend eingestellt werden kann. The gain of the first amplifier may be configured such that a signal for evaluation of the shape protection results. Depending on the tool shape, the injection molding machine, the control used or other parameters, a different reinforcement may be required, which can be adjusted accordingly.

[0010] Das Verstärkerelement kann einen Vorverstärker aufweisen. Dieser Vorverstärker passt das Ausgangssignal des Sensors derart an, dass anschliessend das Verstärkungselement, insbesondere der A/D-Wandler und/oder der eigentliche Verstärker in ihrem optimalen Arbeitsbereich arbeiten. The amplifier element may comprise a preamplifier. This preamplifier adapts the output signal of the sensor in such a way that subsequently the amplification element, in particular the A / D converter and / or the actual amplifier operate in its optimum operating range.

[0011] Der Sensor kann einen Dehnmessstreifen (DMS) umfassen. Alternativ sind aber auch piezoresistive oder piezoelektrische Sensoren denkbar. Der Vorteil der DMS-Sensoren ist, dass diese auf beliebigen Oberflächen angebracht werden können, während die piezoresistiven oder piezoelektrischen Sensoren eine ebene Fläche bedingen. Der Sensor kann dabei einen, zwei oder vier Dehnmessstreifen umfassen. Im Falle von vier Dehnmessstreifen sind diese vorzugsweise in einer Vollbrückenschaltung angeordnet. The sensor may comprise a strain gauge (DMS). Alternatively, piezoresistive or piezoelectric sensors are also conceivable. The advantage of the strain gauge sensors is that they can be mounted on any surface, while the piezoresistive or piezoelectric sensors require a flat surface. The sensor can comprise one, two or four strain gauges. In the case of four strain gauges, these are preferably arranged in a full bridge circuit.

[0012] Der erste Ausgang des Verstärkerelements kann nur in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Zeitbereich mit dem Eingang verbunden sein. Eine solche Schaltung erlaubt beispielsweise den ersten Ausgang nur während eines Schliessvorgangs der Spritzgussmaschine aktiv zu schalten, so dass ein Übersteuern des Verstärkers beim Auftreten der Schliesskraft ausgeschlossen werden kann. Um diese Schalten zu ermöglichen, weist beispielsweise der Mikroprozessor des Verstärkerelements eine Schnittstelle auf, welche mit der Steuerung beispielsweise der Spritzgiessmaschine verbunden werden kann. The first output of the amplifier element may be connected to the input only in a predetermined or predeterminable time range. Such a circuit allows, for example, to actively switch the first output only during a closing process of the injection molding machine, so that overdriving of the amplifier can be ruled out when the closing force occurs. To enable these switching, for example, the microprocessor of the amplifier element has an interface which can be connected to the controller, for example, the injection molding machine.

[0013] Die Ausgänge können in nicht überlappenden Zeitbereichen mit dem Eingang verbunden sein. Somit kann erreicht werden, dass lediglich Signale an den entsprechenden Ausgängen anliegen, wenn diese vom Prozesszyklus der Spritzgiessmaschine auch relevant sind und für die Steuerung berücksichtigt werden sollen. Um diese Schalten zu ermöglichen, weist beispielsweise der Mikroprozessor des Verstärkerelements eine Schnittstelle auf, welche mit der Steuerung beispielsweise der Spritzgiessmaschine verbunden werden kann. The outputs may be connected to the input in non-overlapping time ranges. Thus, it can be achieved that only signals are present at the corresponding outputs, if they are also relevant to the process cycle of the injection molding machine and should be taken into account for the control. To enable these switching, for example, the microprocessor of the amplifier element has an interface which can be connected to the controller, for example, the injection molding machine.

[0014] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Spritzgiessmaschine mit einer Sensoranordnung, wie vorgängig beschrieben, zum Messen und/oder Überwachen einer Schliesskraft, eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes der Spritzgiessmaschine. Dabei weist die Spritzgiessmaschine insbesondere den Vorteil auf, dass nicht mehr eine Vielzahl von einzelnen Sensoren auf der Struktur der Spritzgiessmaschine angeordnet werden müssen, sondern lediglich ein einziger Sensor benötigt wird, um die entsprechende Messung und/oder Überwachung der Parameter zu gewährleisten. Die Verkabelung der Spritzgiessmaschine wird wesentlich vereinfacht. Selbstverständlich ist es aber denkbar, dass zur Sicherstellung von Redundanz oder zu einer genaueren Auflösung der Signale auch mehrere Sensoranordnungen verwendet werden können. Die entsprechenden Signale können dann einzeln, gemittelt, summiert oder differenziert analysiert werden. Another aspect of the present invention relates to an injection molding machine with a sensor arrangement, as described above, for measuring and / or monitoring a closing force, a cavity pressure curve and the mold protection of the injection molding machine. In this case, the injection molding machine has the particular advantage that no longer a plurality of individual sensors on the structure of the injection molding machine must be arranged, but only a single sensor is needed to ensure the appropriate measurement and / or monitoring of the parameters. The wiring of the injection molding machine is much easier. Of course, it is conceivable that several sensor arrangements can be used to ensure redundancy or a more accurate resolution of the signals. The corresponding signals can then be analyzed individually, averaged, summed or differentiated.

[0015] Die Ausgänge des Verstärkerelements können mit einer Steuerung der Spritzgiessmaschine verbunden sein. Eine externe Auswerteinheit kann somit entfallen und die Steuerung kann die Signale direkt zur Regelung eines optimalen Prozesses benutzen. Somit wird eine Regelung während des Betriebs, insbesondere in Echtzeit ermöglicht. The outputs of the amplifier element may be connected to a controller of the injection molding machine. An external evaluation unit can thus be omitted and the controller can use the signals directly to control an optimal process. Thus, a control during operation, in particular in real time is possible.

[0016] Der Sensor kann an einem Holm der Spritzgiessmaschine angeordnet sein. Bei der Verwendung von mehreren Sensoranordnungen können die Sensoren an unterschiedlichen Holmen befestigt werden, so dass gleichzeitig eine Aussage über die Gleichmässigkeit der Belastung der Spritzgiessmaschine und des Spritzwerkzeugs erfolgen werden kann. Ausserdem können die ermittelten Signale einzeln, gemittelt, addiert oder differenziert ausgewertet werden. Unter einem Holm einer Spritzgiessmaschine wird die Führungsstange verstanden, auf welcher die Schliesseinheit mit der einen Werkzeughälfte von der geöffneten Position in die Schliessposition verschoben wird. Der Holm nimmt zusätzlich die Schliesskraft auf, welche die Werkzeughälften zusammendrückt. Üblicherweise weist eine Spritzgiessmaschine mehrere Holme zur Führung der Schliesseinheit auf. Alternativ können der oder die Sensoren auch auf andere Strukturteile der Spritzgiessmaschine aufgebracht werden. Die Sensoren messen die Holmdehnung mit grösster Auflösung dank hochauflösenden mehrkanaligen Verstärkerelementen, welche aus einem Signal bis zu drei und mehr Ausgangssignale erzeugen. Die Sensoren auf den Holmen haben den Vorteil, dass dank dem genau definierten Querschnitt der Holme die Auflösung des Formschutzes genau errechnet werden kann. The sensor may be arranged on a spar of the injection molding machine. When using a plurality of sensor arrangements, the sensors can be attached to different spars, so that at the same time a statement about the uniformity of the load of the injection molding machine and the injection molding tool can be done. In addition, the detected signals can be evaluated individually, averaged, added or differentiated. Under a spar of an injection molding machine, the guide rod is understood, on which the closing unit is moved with the one tool half from the open position to the closed position. The spar also absorbs the closing force, which compresses the tool halves. Usually, an injection molding machine has a plurality of spars for guiding the closing unit. Alternatively, the sensor or sensors can also be applied to other structural parts of the injection molding machine. The sensors measure the maximum elongation of the beam thanks to high-resolution multi-channel amplifier elements, which generate up to three or more output signals from one signal. The sensors on the bars have the advantage that thanks to the well-defined cross-section of the bars, the resolution of the shape protection can be accurately calculated.

[0017] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor, wobei der Sensor ein einziges Ausgangssignal zur Verfügung stellt. Dabei wird das Ausgangssignal des Sensors in einem Verstärkerelement digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen ersten Verstärker an einem ersten Ausgang bereitgestellt. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Sensors im Verstärkerelement digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen zweiten Verstärker an einem zweiten Ausgang bereitgestellt wird. Dabei kann die Auftrennung der Signale bereits eingangsseitig erfolgen oder erst nach dem Mikroprozessor. Ebenfalls kann die Verstärkung vor oder nach dem A/D-Wandler erfolgen. Der Sensor kann Teil einer Sensoranordnung wie vorgängig beschrieben sein. Another aspect of the present invention relates to a method for providing a plurality of signals from a single sensor, wherein the sensor provides a single output signal. In this case, the output signal of the sensor is digitized in an amplifier element and provided via a microprocessor and a first amplifier at a first output. In addition, the output of the sensor in the amplifier element is digitized and provided via a microprocessor and a second amplifier at a second output. The separation of the signals can already be done on the input side or only after the microprocessor. Also, the gain can be done before or after the A / D converter. The sensor may be part of a sensor arrangement as previously described.

[0018] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine mit einer Steuerung, wobei die Spritzgiessmaschine wenigstens eine Sensoranordnung wie vorgängig beschrieben aufweist. Der Sensor ist an einem Strukturelement der Spritzgiessmaschine, vorzugsweise an einem Holm, zum Messen von Verformungszuständen angeordnet. Die Steuerung empfängt Signale von den Ausgängen des Verstärkerelements und auswertet diese aus. Dabei dienen das erste Signal vom ersten Ausgang des Verstärkerelements zur Verarbeitung des Formenschutzes und das zweite Signal vom zweiten Ausgang des Verstärkerelements zur Verarbeitung oder Überprüfung einer Schliesskraft und/oder zur Verarbeitung eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs der Spritzgiessmaschine. Another aspect of the present invention relates to a method for controlling an injection molding machine with a controller, wherein the injection molding machine has at least one sensor arrangement as described above. The sensor is arranged on a structural element of the injection molding machine, preferably on a spar, for measuring states of deformation. The controller receives signals from the outputs of the amplifier element and evaluates them. The first signal from the first output of the amplifier element for processing the mold protection and the second signal from the second output of the amplifier element for processing or checking a closing force and / or for processing a cavity pressure course of the injection molding machine.

[0019] Die Holme sind ideal zum Erfassen von kleinen Dehnungen in der Maschinenstruktur. Die Holme weisen eine klar definierte Querschnittsfläche auf, so dass auch kleinste Dehnungen einen eindeutigen Rückschluss auf die aufgetretenen Kräfte zulassen. Somit kann. Entsprechend kann die Auflösung beispielsweise der Formschutzfunktion genau in Kilogramm errechnet werden. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Sensor am Kniehebel des Schliessmechanismus oder an der Aufspannplatte für das Spritzgusswerkzeug angebracht wird. Ebenso sind Anordnungen mit im Holm integriertem Sensor denkbar. The spars are ideal for detecting small strains in the machine structure. The spars have a clearly defined cross-sectional area, so that even the smallest strains allow a clear conclusion on the occurred forces. Thus, can. Accordingly, the resolution, for example, the shape protection function can be calculated exactly in kilograms. Alternatively, it is also conceivable that the sensor is mounted on the toggle lever of the closing mechanism or on the clamping plate for the injection molding tool. Likewise, arrangements are conceivable with built-in Holm sensor.

[0020] Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1 :<SEP>eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Sensoranordnung, <tb>Fig. 2 :<SEP>eine schematische Darstellung einer Spritzgiessmaschine, <tb>Fig. 3 :<SEP>eine charakteristische Darstellung eines Signals des Überschwingens der Schliesskraft und eines Einspritzsignals einer Spritzgiessmaschine, <tb>Fig. 4 :<SEP>eine Messkurve aufgenommen mit einer erfindungsgemässen Sensoranordnung während des Schliessvorgangs einer Spritzgiessmaschine.Based on figures, which represent only embodiments, the invention will be explained in more detail below. Show it: <Tb> FIG. 1: <SEP> is a schematic representation of a sensor arrangement according to the invention, <Tb> FIG. 2: <SEP> a schematic representation of an injection molding machine, <Tb> FIG. 3: <SEP> a characteristic representation of a signal of the overshoot of the closing force and of an injection signal of an injection molding machine, <Tb> FIG. 4: <SEP> a measurement curve recorded with a sensor arrangement according to the invention during the closing process of an injection molding machine.

[0021] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Sensoranordnung 1. Die Sensoranordnung weist im Wesentlichen ein Verstärkerelement 3 und einen Sensor 2 auf. Der Sensor 2 ist als DMS-Sensor mit einem Dehnmesstreifen 9 ausgebildet. Das Verstärkerelement 3 weist einen Vorverstärker auf, welcher das Ausgangssignal 13 vom Sensor 2, welches am Eingang 10 anliegt, vorverstärkt. Anschliessend an den Vorverstärker 4 ist ein A/D-Wandler 6 angeordnet, welcher das vorverstärkte Signal digitalisiert und einem Mikroprozessor 7 zuführt. Im Mikroprozessor wird das Signal aufbereitet und beispielsweise zeitlich auf die einzelnen Ausgänge 11 aufgetrennt. Um eine zeitliche Auftrennung zu ermöglichen, weist der Mikroprozessor eine Schnittstelle 14 auf, welche beispielsweises einen externen Trigger setzt. Ausserdem berücksichtigt der Mikroprozessor noch Kalibrationswerte, welche beispielsweise durch Einlesen in einen Speicher 8 bei einer unbelasteten Beanspruchung der zu überwachenden Maschine aufgenommen wurden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Mikroprozessor integrierte Verstärker 5, 5 ́, 5 ́ ́ auf, welche eine individuelle Verstärkung der Signale 12, 12 ́, 12 ́ ́ welche den Ausgängen 11, 11 ́, 11 ́ ́ zugeführt werden, ermöglichen. Es versteht sich von selbst, dass diese Verstärker 5, 5 ́, 5 ́ ́ auch ausserhalb des Mikroprozessors angeordnet sein können. Über die Schnittstelle 14 kann die Verstärkung der einzelnen Verstärker5, 5 ́, 5 ́ ́ individuell eingestellt werden und beispielsweise von einer Maschinensteuerung vorgegeben werden. FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor arrangement 1 according to the invention. The sensor arrangement essentially has an amplifier element 3 and a sensor 2. The sensor 2 is designed as a strain gauge sensor with a strain gauge 9. The amplifier element 3 has a preamplifier, which preamplifies the output signal 13 from the sensor 2, which is applied to the input 10. Subsequent to the preamplifier 4, an A / D converter 6 is arranged, which digitizes the preamplified signal and a microprocessor 7 supplies. In the microprocessor, the signal is processed and separated, for example, in time to the individual outputs 11. In order to enable a time separation, the microprocessor has an interface 14, which sets, for example, an external trigger. In addition, the microprocessor still takes into account calibration values which were recorded, for example, by reading into a memory 8 with an unloaded load on the machine to be monitored. In the illustrated embodiment, the microprocessor has integrated amplifiers 5, 5, 5, which allow individual amplification of the signals 12, 12, 12 which are supplied to the outputs 11, 11, 11. It goes without saying that these amplifiers 5, 5, 5 can also be arranged outside the microprocessor. Via the interface 14, the gain of the individual amplifiers 5, 5, 5 can be set individually and predetermined, for example, by a machine control.

[0022] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Spritzgiessmaschine 20. Dabei ist eine Vielzahl von Sensoren mit einem Pfeil angedeutet, welche zur Überwachung einer Schliesskraft, eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes einer Spritzgiessmaschine üblicherweise verwendet werden. Erfindungsgemäss wird für die Überwachung der genannten Parameter jedoch nur noch ein einzelner Sensor 2 benötigt, welcher mit einer Sensoranordnung wie in Fig. 1 beschrieben betrieben wird. Ersichtlicherweise wird somit eine Vielzahl von Sensoren mit den entsprechenden Verstärkern eingespart, was insbesondere die gesamte Steuerung und Verkabelung der Spritzgiessmaschine wesentlich vereinfacht. Fig. 2 shows a schematic representation of an inventive injection molding machine 20. In this case, a plurality of sensors is indicated by an arrow, which are commonly used for monitoring a closing force, a cavity pressure curve and mold protection of an injection molding machine. According to the invention, however, only one single sensor 2 is required for the monitoring of said parameters, which is operated with a sensor arrangement as described in FIG. Evidently, therefore, a plurality of sensors is saved with the corresponding amplifiers, which in particular significantly simplifies the entire control and wiring of the injection molding machine.

[0023] Fig. 3 zeigt eine charakteristische Darstellung eines Signals des Überschwingens der Schliesskraft und eines Einspritzsignals einer Spritzgiessmaschine. Das Einspritzsignal ist der effektiven Schliesskraft überlagert. Insbesondere das Überschwingen der Schliesskraft mit dem nachfolgenden Abfall ist für die Erfassung des Werkzeuginnendruckverlaufs einer Spritzgiessmaschine störend. Dieses Verhalten ist jedoch maschinenspezifisch und kann einfach in einem leeren Schliessprozess ohne Einspritzvorgang aufgezeichnet werden. Dieses charakteristische Verhalten kann dann in dem in der Fig. 1 dargestellten Speicher 8 abgelegt werden. Der Mikroprozessor 7 (siehe Fig. 1 ) kann die während des Spritzgiessens ermittelten Messwerte nun um dieses gespeicherte Verhalten korrigieren, so dass die Steuerung der Spritzgiessmaschine vereinfacht wird. Fig. 3 shows a characteristic representation of a signal of the overshoot of the closing force and an injection signal of an injection molding machine. The injection signal is superimposed on the effective closing force. In particular, the overshoot of the closing force with the subsequent waste is disturbing for the detection of the cavity pressure curve of an injection molding machine. However, this behavior is machine-specific and can easily be recorded in an empty closing process without injection. This characteristic behavior can then be stored in the memory 8 shown in FIG. The microprocessor 7 (see FIG. 1) can now correct the measured values determined during the injection molding by this stored behavior, so that the control of the injection molding machine is simplified.

[0024] Fig. 4 zeigt eine Messkurve aufgenommen mit einer erfindungsgemässen Sensoranordnung 1 (siehe Fig. 1 ) während des Schliessvorgangs einer Spritzgiessmaschine. Deutlich zu erkennen ist der unregelmässige Signalverlauf während dem Schliessen der Werkzeugformen. Dieser Verlauf ist maschinen- und werkzeugspezifisch und innerhalb einer bestimmten Toleranz bei jedem Schliessvorgang identisch. Die dargestellte Messkurve zeigt in der dicken Kurve eine Vielzahl von übereinander gelegten Schliesskurven. Einzig in der dünner dargestellten Kurve ist beim Schliessen der Werkzeugformen ein Formteil zwischen den beiden Formhälften eingeklemmt, was vor dem eigentlichen Schliessen bereits zu einem Signalausschlag führt (gekennzeichnet mit dem Pfeil). Ein solcher Signalausschlag kann somit genutzt werden, um beispielsweise das Schliessen der Spritzgussmaschine zu unterbrechen und einen entsprechenden Alarm auszugeben. FIG. 4 shows a measuring curve recorded with a sensor arrangement 1 according to the invention (see FIG. 1) during the closing process of an injection molding machine. Clearly visible is the irregular waveform during the closing of the molds. This course is machine- and tool-specific and identical within a certain tolerance at each closing process. The measured curve shown in the thick curve shows a large number of overlapping closing curves. Only in the thin curve shown is a mold part between the two mold halves clamped when closing the molds, which already leads to a signal rash before the actual closing (marked with the arrow). Such a signal excursion can thus be used, for example, to interrupt the closing of the injection molding machine and to issue a corresponding alarm.

Claims

A sensor arrangement (1) for providing a plurality of signals from a single sensor (2) for measuring a closing force, a cavity internal pressure curve and the mold protection of an injection molding machine (20), comprising a sensor (2) and an amplifier element (3), wherein the Amplifier element (3) has an input (10) for connecting the sensor (2) and a first and a second output (11, 11) for outputting a first and a second signal (12, 12, wherein the amplifier element (3) an A / D converter (6), a microprocessor (7) and a first and a second amplifier (5, 5), characterized in that the first output (11) of the amplifier element (3) to the input (10 ) is connected via the first amplifier (5) and the A / D converter (6) and the second output (11) of the amplifier element (3) to the input (10) via the second amplifier (5) and the A / D converter (6) is connected.

2. Sensor arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the first amplifier (5) and the second amplifier (5) have a different gain.

3. Sensor arrangement (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the gain of the first amplifier (5) is designed such that a signal (12) for evaluating the form protection results.

4. Sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the amplifier element (3) has a preamplifier (4).

5. Sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor (2) comprises a strain gauge (9).

6. Sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first output (11) is connected to the input (10) only in a predetermined or predeterminable time range.

7. Sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outputs (11, 11) are connected in non-overlapping time ranges with the input (10).

8. Injection molding machine (20) with a sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 7 for measuring and / or monitoring a closing force, a cavity pressure curve and the mold protection of the injection molding machine (20).

9. Injection molding machine (20) according to claim 8, characterized in that the outputs (11, 11, 11) are connected to a control of the injection molding machine (20).

10. Injection molding machine (20) according to claim 8 or 9, characterized in that the sensor (2) on a spar (22) of the injection molding machine (20) is arranged.

11. A method for providing a plurality of signals (12, 12) from a single sensor (2), wherein the sensor (2) provides a single output signal (13), characterized in that the output signal (13) of the sensor (2 ) is digitized in an amplifier element (3) and provided via a microprocessor and a first amplifier (5) at a first output (11) and that the output signal (13) of the sensor (2) is digitized in the amplifier element (3) and via a microprocessor and a second amplifier (5 *) is provided at a second output (11).

12. The method according to claim 11, characterized in that the sensor (2) is part of a sensor arrangement (1) according to one of claims 1 to 7.

13. A method for controlling an injection molding machine with a controller, wherein the injection molding machine has at least one sensor arrangement according to one of claims 1 to 7, wherein the sensor is attached to a structural element of the injection molding machine. preferably arranged on a spine (22) for measuring deformation states, the control receiving and evaluating signals (12, 12) from the outputs (11, 11, 11) of the amplifier element (3), the first Signal (12) from the first output (11) of the amplifier element (3) for processing mold protection, the second signal (12) from the second output (11) of the amplifier element (3) for processing a closing force of the injection molding machine (20). and / or for processing a cavity pressure curve is used.