DE102004043274A1 - Spritzgießmaschine - Google Patents
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Abstract
Spritzgießmaschine mit einer öffen- und schließbaren Form, in deren Formhohlraum eine fluide Formmasse, vorzugsweise Kunststoff, einspritzbar ist, wobei mindestens eine Leseeinrichtung (12) für wenigstens einen im Formhohlraum (4) angeordneten Transponder (13) ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer öffen- und schließbaren Form, die deren Formhohlraum eine fluide Formmasse, vorzugsweise Kunststoff, einspritzbar ist.
- Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist mindestens eine Leseeinrichtung für wenigstens einen im Formhohlraum angeordneten Transponder vorgesehen.
- Transponder sind an sich bekannt. Sie dienen dazu, eine berührungslose Kommunikation zwischen dem meist minituarisierten Transponder und einer Leseeinrichtung herzustellen, wobei der Datentransport in beiden Richtungen vor sich gehen kann. Es können im Allgemeinen also Daten aus dem Transponder ausgelesen werden und häufig auch Daten in einen Speicher des Transponders geschrieben werden. Es gibt aktive Transponder, die mit einer eigenen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, ausgestattet sind. Zunehmend kommen auch passive Transponder zum Einsatz, die die Versorgungsenergie für die elektronischen Schaltkreise am Transponder aus dem abfragenden elektromagnetischen Feld der Leseeinrichtung beziehen. Dazu weisen diese passiven Transponder neben einer Empfangsantenne bzw. -spule häufig auch einen Resonanzkondensator auf.
- Der erfindungsgemäße Einsatz einer Leseeinrichtung für einen Transponder im Formhohlraum einer Spritzgießmaschine erlaubt zahlreiche vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise ist es möglich, den Transponder mit Sensoren (z.B. für Druck oder Temperatur) auszustatten bzw. zu verbinden. Dann erlaubt die Leseeinrichtung, während des Spritzgießprozesses relevante Prozessdaten aus dem Formhohlraum mittels des Transponders nach außen zu transportieren. Diese Daten können beispielsweise für die Optimierung des Spritzgießprozesses verwendet werden, wobei es auch möglich ist, dass eine elektronische Steuereinrichtung, die bei modernen Spritzgießmaschinen standardmäßig vorhanden ist, diese Daten automatisch auswertet und in Abhängigkeit davon Spritzgießparameter verstellt bzw. regelt.
- Außerdem besteht die Möglichkeit, den Transponder – während er sich im Formhohlruum befindet – mit Daten zu beschreiben. Diese Daten können entweder aus den genannten Sensoren (z.B. für Druck oder Temperatur) stammen, um dem Artikel über den miteingegossenen Transponder die Historie seiner Herstellungsparameter mitzugeben. Es besteht aber auch die Möglichkeit, während des Herstellungsprozesses weitere äußere Daten einzuschreiben, beispielsweise Artikelidentifikaitonsdaten oder aber weitere Daten über den Herstellungsprozess, die Herstellungszeit, das Herstellungsdatum, etc.
- Um eine gute Kommunikation zwischen dem Transponder und der Leseeinrichtung, vor allem bei der bevorzugten Anwendung eines RFID-Systems zu gewährleisten, kann die Empfangseinheit (Antenne) der Leseeinrichtung in der dem Formhohlraum zugewandten Innenwandung der Form angeordnet sein. Um bei den üblichen metallischen Formen eine unerwünschte Abschirmwirkung zu vermeiden bzw. zu verringern, kann ein Teil der Formwandung aus einem Dielektrikum, beispielsweise Keramik oder Ferrit, bestehen. Auch ist es zur Empfangsverbesserung denkbar, die häufig auf einem Chip der Leseeinrichtung integrierte Antenne durch eine weitläufig verlegte externe Antenne bzw. Spule zu ersetzen.
- Ein weiterer Aspekt der Erfindung beschäftigt sich mit der Problematik der positionsgenauen Anbringung des Transponders innerhalb des hergestellten Spritzgussteiles, insbesondere dann, wenn der Transponder nicht an der Oberfläche des Spritzgussteiles, sondern in seinem Innern allseitig von der Formmasse umgeben untergebracht sein soll.
- Eine solche Variante der Spritzgießmaschine ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einbringen mindestens eines Transponders in die fluide Formmasse vorzugsweise an einer von der Innenwandung des Formhohlraums beabstandeten Stelle, wobei der Transponder vorzugsweise allseitig von der fluiden Formmasse umschließbar ist.
- Es gibt dazu mehrere Realisierungsmöglichkeiten, beispielsweise kann die Halterung für den Transponder miteingegossen werden. Es ist aber auch möglich, diese während des Herstellungsprozesses nach Positionierung des Transponders und teilweiser Erstarrung der Formmasse zurückzuziehen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Transponder in die gegebenenfalls teilweise vorerstarrte Formmasse einzuschießen.
- Insbesondere dann, wenn es auf die Endlage des Transponders im fertigen Artikel nicht so sehr ankommt, besteht die Möglichkeit, diesen mit der fluiden Formmasse in die Form einzubringen, beispielsweise über die Plastifizierschnecke.
- Es ist auch denkbar, den Transponder mit dem Rohmaterial (Kunststoffgranulat) zuzuführen.
- Dabei besteht auch die Möglichkeit, die Transponder bereits im Rohmaterial verteilt miteinzubringen. Dann können diese Transponder auch zur Identifikation der Rohmaterialchargen verwendet werden. Wenn ausschließlich diese Identifikation gewünscht ist, reicht es aus, pro Charge einen Transponder vorzusehen und diesen im bzw. am Transportbehältnis für das Rohmaterial anzuordnen.
- Schließlich ist es auch möglich, außerhalb des Formhohlraums zumindest einen Transponder an einem Transportbehältnis (Tray) für die aus dem Formhohlraum entnommenen Spritzgussteile anzuordnen, wobei dann günstigerweise mehrere beabstandete Leseeinrichtungen vorgesehen sind, um den Weg dieser Transportbehältnisse verfolgen zu können.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
- Es zeigen:
- Die
1 eine schematische Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine, - die
2 bis4 Varianten zur lagesicheren Einbringung des Transponders in die Formmasse im Formhohlraum, - die
5 und6 Varianten, bei denen der Transponder miteingespritzt wird, - die
7 ein Ausführungsbeispiel einer außerhalb der Formmasse befindlichen Leseeinrichtung für einen hergestellten Artikel mit Transponder, - die
8 und9 Ausführungsbeispiele zur Erzielung eines verbesserten Empfangs bzw. einer verbesserten bidirektionalen Kommunikation zwischen Transponder und Leseeinrichtung, - die
10 eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Variante der Erfindung, - die
11 den schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines geeigneten passiven Transponders. - Die
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einer holmlosen Spritzgießmaschine mit einem Maschinenrahmen1 , einem Schließmechanismus2 und einem Einspritzaggregat3 . Die bewegliche Formaufspannplatte4 wird über ein Gelenk5 vom Schließmechanismus2 bewegt. Die feste Formaufspannplatte6 ist fest mit dem Maschinenrahmen1 verbunden. Die bewegliche Formaufspannplatt4 trägt die in der1 linke Formhälfte7 . Die feste Formaufspannplatte trägt die rechte Formhälfte8 . Die beiden Formhälften7 und8 ergeben zusammen die öffen- und schließbare Form, die im geschlossenen Zustand zumindest einen Formhohlraum9 begrenzt, in die eine fluide Formmasse, vorzugsweise Kunststoff, über das Spritzaggregat einspritzbar ist. Nach dem Aushärten dieser Formmasse und dem Öffnen der Form über die Schließeinrichtung2 kann der fertige Spritzgussartikel entnommen werden. - Gesteuert werden die Komponenten der Spritzgießmaschine über eine elektronische Steuereinrichtung
10 , wobei die Steuerleitungen11 nur schematisch dargestellt sind, weil dies beim Stand der Technik grundsätzlich bestens bekannt ist. Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine Leseeinrichtung (in1 sind es zwei Leseeinrichtungen12 ) für wenigstens einen im Formhohlraum9 angeordneten Transponder13 , vorgesehen. Die Leseeinrichtungen12 sind an der Innenwandung der Form angeordnet. Sie können, wie die8 und9 im Folgenden noch zeigen werden, zumindest teilweise in ein Dielektrikum eingebettet sein, um eine gute, berührungslose Kommunikation zwischen Transponder13 und Leseeinrichtung12 sicherzustellen. - Der Transponder kann mit Druck- oder Temperatursensoren in Verbindung stehen bzw. diese in integrierter Form aufweisen und damit Prozessdaten während des Herstellungsprozesses an die Leseeinrichtung
12 weitergeben, die dann über Leitungen14 an die elektronische Steuereinrichtung gelangen. Sie können dort graphisch dargestellt und/oder abgespeichert werden. Es ist aber auch möglich, dass diese Daten aktiv in einen Regelprozess einbezogen werden, um den laufenden Spritzgusszyklus oder nachfolgende Spritzgusszyklen in seinen Parametern zu verändern. Außerdem ist es möglich, dass die Kommunikation zwischen Transponder13 und Leseeinrichtung12 bidirektional erfolgt, dass also auch Daten über die Empfangseinheit, welche dann auch als Sendeeinheit arbeitet, in einen Speicher des Transponders übertragen werden. Dies können beispielsweise herstellungsspezifische Daten, wie Herstellungszeit oder Chargennummer, sein. - Nach der Herstellung verbleibt der Transponder
13 im Artikel und erlaubt auch später noch das Auslesen der darin befindlichen Daten. - Die
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Einrichtung zum Halten des Transponders an einer vordefinierten Lage innerhalb des Formhohlraums und damit auch innerhalb des hergestellten Spritzgießteiles. Diese Einrichtung besteht im vorliegenden Fall aus dünnen Drähten15 . Diese werden mit dem Transponder eingegossen und verbleiben im Spritzgießteil. Grundsätzlich sind natürlich auch andere mechanische Halterungen als Drähte durchaus denkbar und möglich. - Bei der in
3 dargestellten Ausführungsform umfasst die Einrichtung16 zum Einbringen des Transponders13 einen bewegbaren Halteteil17 . Über diesen ist der Transponder beim Einbringen der fluiden Formmasse tragesicher gehalten und kann dann zu einem geeigneten Zeitpunkt zurückgezogen werden. Durch Aufbringen des üblichen Nachdrucks kann der dabei zunächst verbleibende Kanal leicht geschlossen werden. Der Transponder13 bleibt dann an einer vordefinierten Lage in der Formmasse und letztlich im Artikel, ohne dass zusätzliche Halteteile darin verbleiben. - Die
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der Transponder13 über eine Einrichtung18 und einen Kanal19 in die noch nicht ganz ausgehärtete fluide Formmasse eingeschossen wird. Auch damit ist es möglich, den Transponder an eine Stelle im Inneren des Artikels zu befördern. - Wenn die Lage des Transponders
13 im Artikel keine so große Rolle spielt, besteht eine Möglichkeit, den Transponder in den Formhohlraum zu bringen darin, ihn mit der fluiden Formmasse einzubringen. Beispiele für geeignete Einrichtungen dazu zeigen die5 und6 . Bei dem in5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Transponder13 in Richtung des Pfeiles20 über eine Einbringeinrichtung21 in den Bereich zwischen dem vorderen Ende der Plastifizierschnecke22 in den Plastifizierzylinder23 eingebracht und anschließend mit der fluiden Formmasse eingespritzt. Dazu ist es besonders vorteilhaft, den Transponderchip in einem scherstabilen Gehäuse unterzubringen. - Bei dem in
6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zufuhr des Transponders13 aus einer Einrichtung24 in den unteren Bereich des Trichters25 für die Rohmaterialzufuhr. - Die
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der eine Leseeinrichtung12 außerhalb der Form einen Transponder13 in einem fertig hergestellten Spritzgussteil26 liest, beispielsweise um den Spritzgussteil zu identifizieren oder um andere Daten aus dem Transponder auszulesen. - Die
8 und9 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen insbesondere bei Verwendung eines RFID-Systems, welches Funkwellen verwendet, der Empfang der Leseeinrichtung12 bzw. allgemein die bidirektionale Kommunikation zwischen Leseeinrichtung12 und Transponder13 verbessert ist. - Bei dem in
8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dazu ein Teil der sonst üblichen metallischen Formhälfte8 aus einem nicht oder nur schlecht leitenden Dielektrikum27 ausgebildet. Beispielsweise kann das Dielektrikum aus Keramik oder einem anderen formstabilen Material bestehen. Eine andere Möglichkeit, den Empfang zu verbessern, zeigt die9 , bei dem die Leseeinrichtung eine externe Antenne28 bzw. Empfangspule aufweist. - Bei dem in
10 dargstellten Ausführungsbeispiel ist ein Transponder13 an einem über ein Förderband29 bewegbaren Behältnis30 (tray) für die hergestellten Kunststoffartikel befestigt. In10 ist beispielhaft eine Leseeinrichtung12 dargestellt, die auch Daten in den Transponder schreiben kann. Damit ist es möglich, über das Transportbehältnis30 Daten über die hergestellten Artikel mitzugeben, die bei der weiteren Behandlungslogistik verwendet werden können. Im Allgemeinen sind dazu noch mehrere weitere Leseeinrichtungen12 vorgesehen, die in10 nicht dargestellt sind. Die Leseeinrichtung12 wird in üblicher Weise von einer elektronischen Steuereinrichtung31 gesteuert, die Teil der gesamten Maschinensteuerung sein kann. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, können prinzipiell verschiedenartige Transponder eingesetzt werden. - Die
11 zeigt ein Beispiel für einen passiven Transponder13 mit einer Antenne32 . Diese kann als Luftspule ausgebildet sein. Sie kann aber auch auf einem Transponderchip integriert oder anderweitig verlegt sein. Weiters ist ein Resonanzkondensator33 vorgesehen. Der Transponder13 kann noch mit Senoren37 für den Druck und38 für die Temperatur in Verbindung stehen. Die Sensordaten können entweder direkt an die Leseeinrichtung übertragen werden und/oder im Speicher36 abgespeichert werden. Es ist auch möglich, die Sensoren37 und38 auf dem Chip des Transponders bzw. einem gemeinsamen Träger unterzubringen. Außerdem ist es durchaus denkbar und möglich andere physikalische Größen als Druck und Temperatur zu erfassen. - Der schematisch dargestellte HF-Teil
34 umfasst einen Gleichrichter und stellt die Stromversorgung des Versorgers sicher. Außerdem moduliert bzw. demoduliert er die Signale, um eine Datenübertragung zwischen der nicht dargestellten Leseeinrichtung und der Steuerlogik zu ermöglichen. Diese Steuerlogik umfasst in an sich bekannter Weise einen Taktgenerator und eine Ablauf- und Speichersteuerung so wie gegebenenfalls eine Verschlüsselungslogik. Die Steuerlogik35 steht mit einem Speicher36 , beispielsweise einem EEPROM in Verbindung. - Ein solcher passiver Transponder bezieht die Energie aus dem Feld der Leseeinrichtung.
- Es können bevorzugt aber auch aktive Transponder eingesetzt werden, bei denen Batterien, beispielsweise flexible Flachzellen oder Knopfzellen die Stromversorgung sicherstellen.
Claims (19)
- Spritzgießmaschine mit einer öffen- und schließbaren Form, in deren Formhohlraum eine fluide Formmasse, vorzugsweise Kunststoff, einspritzbar ist, gekennzeichnet durch mindestens eine Leseeinrichtung (
12 ) für wenigstens einen im Formhohlraum (4 ) angeordneten Transponder (13 ). - Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangseinheit der Leseeinrichtung (
12 ) in der dem Formhohlraum (9 ) zugewandten Innenwandung (7 ,8 ) der Form angeordnet ist. - Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Formwandung aus einem Dielektrikum (
27 ), vorzugsweise Keramik oder Ferrit, besteht und die Empfangseinheit (12 ) der Leseeinrichtung im Bereich des Dielektrikums angeordnet ist (8 ). - Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (
12 ) teilweise auf einem Träger, vorzugsweise Chip angeordnet ist und die Antenne (28 ) der Leseeinrichtung (12 ) außerhalb des Trägers derselben an oder in der Form angeordnet ist (9 ). - Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (
12 ) und der Transponder (13 ) Teile eines RFID-Systems sind. - Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (
12 ) auch als Schreibeinrichtung ausgebildet ist, mittels derer – vorzugsweise über die als Sendeeinheit arbeitende Empfangseinheit – Daten zum Transponder (13 ), vorzugsweise in einen Speicher desselben, übertragbar sind. - Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Formhohlraum zumindest ein Sensor (
37 ,38 ) vorzugsweise ein Druck und/oder Temperatursensor, angeordnet ist, der mit dem Transponder (13 ) in Verbindung steht. - Spritzgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (
37 ,38 ) im bzw. am Transponder (13 ) integriert ausgebildet ist. - Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (
15 ;16 ,17 ;18 ,19 ) zum Einbringen bzw. Halten mindestens eines Transponders (13 ) in die fluide bzw. in der fluiden Formmasse, vorzugsweise an einer von der Innenwandung des Formhohlraums (9 ) beabstandeten Stelle, wobei der Transponder (13 ) vorzugsweise allseitig von der fluiden Formmasse umschließbar ist. - Spritzgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mechanische Halterung (
15 ), beispielsweise in Form von Drähten, aufweist, die mit dem Transponder (13 ) eingegossen wird und mit dem Transponder (13 ) im Spritzgießteil verbleibt (2 ). - Spritzgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen mindestens eines Transponders (
13 ) einen bewegbaren Halteteil (17 ) zum lösbaren Halten des Transponders (13 ) aufweist (3 ). - Spritzgießmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (
17 ) im Wesentlichen vollständig in die Wandung der Form (7 ,8 ) zurückziehbar ist (3 ). - Spritzgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen mindestens eines Transponders (
13 ) eine Einrichtung (18 ,19 ) zum Einschießen des Transponders (13 ) in die noch nicht ausgehärtete Formmasse aufweist (4 ). - Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (
21 ,24 ) zum Einbringen mindestens eines Transponders (13 ) in die fluide Formmasse an einer Stelle bevor diese in den Formhohlraum (9 ) eintritt (5 ,6 ). - Spritzgießmaschine nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einbringen (
21 ) mindestens eines Transponders (13 ) in die fluide Formmasse im Bereich der Plastifizierschnecke (22 ) des Spritzaggregates (3 ) oder in den daran anschließenden Kanal (5 ). - Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (
24 ) zum Einbringen mindestens eines Transponders (13 ) in das Kunststoffgranulat vor dem bzw. am Eingang zum Plastifizierzylinder (23 ) (6 ). - Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an den Transportbehältnissen für das zu verarbeitende Rohmaterial zumindest ein Transponder vorgesehen ist.
- Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Formhohlraums (
9 ) zumindest ein Transponder (13 ) an einem Transportbehältnis (30 ) für die aus dem Formhohlraum (9 ) entnommenen Spritzgussteile (26 ) angeordnet ist. - Spritzgießmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere beabstandete Leseeinrichtungen (
12 ) zum Lesen der Transponder (13 ) an den Transportbehältnissen vorgesehen sind.
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