DE102004043274B4

DE102004043274B4 - Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE102004043274B4
Application number: DE102004043274A
Authority: DE
Inventors: Walther Pitschenender; Helmut Naderhirn
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: DE102004043274C5; DE102004043274A1; US7261539B2; AT7304U1; US20050053684A1

Abstract

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).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer öffen- und schließbaren Form, in 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.
Bereits aus der CH 667843 A5 , der EP 0 897 786 A2 sowie der DE 196 51 879 C2 sind bereits gattungsgemäße Spritzgießmaschinen bekannt, bei denen jeweils Einrichtungen zum Ermitteln von Meßwerten im Formhohlraum bekannt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorbekannte Einrichtung zum Ermitteln von Meßwerten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalend es Anspruchs 1 gelöst.
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 Formhohlruam 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 bis 4 Varianten zur lagesicheren Einbringung des Transponders in die Formmasse im Formhohlraum,
die 5 und 6 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 und 9 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 Maschinenrahmen 1, einem Schließmechanismus 2 und einem Einspritzaggregat 3. Die bewegliche Formaufspannplatte 4 wird über ein Gelenk 5 vom Schließmechanismus 2 bewegt. Die feste Formaufspannplatte 6 ist fest mit dem Maschinenrahmen 1 verbunden. Die bewegliche Formaufspannplatt 4 trägt die in der 1 linke Formhälfte 7. Die feste Formaufspannplatte trägt die rechte Formhälfte 8. Die beiden Formhälften 7 und 8 ergeben zusammen die öffen- und schließbare Form, die im geschlossenen Zustand zumindest einen Formhohlraum 9 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 Schließeinrichtung 2 kann der fertige Spritzgussartikel entnommen werden.
Gesteuert werden die Komponenten der Spritzgießmaschine über eine elektronische Steuereinrichtung 10, wobei die Steuerleitungen 11 nur schematisch dargestellt sind, weil dies beim Stand der Technik grundsätzlich bestens bekannt ist. Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine Leseeinrichtung (in 1 sind es zwei Leseeinrichtungen 12) für wenigstens einen im Formhohlraum 9 angeordneten Transponder 13, vorgesehen. Die Leseeinrichtungen 12 sind an der Innenwandung der Form angeordnet. Sie können, wie die 8 und 9 im Folgenden noch zeigen werden, zumindest teilweise in ein Dielektrikum eingebettet sein, um eine gute, berührungslose Kommunikation zwischen Transponder 13 und Leseeinrichtung 12 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 Leitungen 14 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 Transponder 13 und Leseeinrichtung 12 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 Drähten 15. 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 Einrichtung 16 zum Einbringen des Transponders 13 einen bewegbaren Halteteil 17. 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 Transponder 13 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 Transponder 13 über eine Einrichtung 18 und einen Kanal 19 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 die 5 und 6. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Transponder 13 in Richtung des Pfeiles 20 über eine Einbringeinrichtung 21 in den Bereich zwischen dem vorderen Ende der Plastifizierschnecke 22 in den Plastifizierzylinder 23 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 Transponders 13 aus einer Einrichtung 24 in den unteren Bereich des Trichters 25 für die Rohmaterialzufuhr.
Die 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der eine Leseeinrichtung 12 außerhalb der Form einen Transponder 13 in einem fertig hergestellten Spritzgussteil 26 liest, beispielsweise um den Spritzgussteil zu identifizieren oder um andere Daten aus dem Transponder auszulesen.
Die 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen insbesondere bei Verwendung eines RFID-Systems, welches Funkwellen verwendet, der Empfang der Leseeinrichtung 12 bzw. allgemein die bidirektionale Kommunikation zwischen Leseeinrichtung 12 und Transponder 13 verbessert ist.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dazu ein Teil der sonst üblichen metallischen Formhälfte 8 aus einem nicht oder nur schlecht leitenden Dielektrikum 27 ausgebildet. Beispielsweise kann das Dielektrikum aus Keramik oder einem anderen formstabilen Material bestehen. Eine andere Möglichkeit, den Empfang zu verbessern, zeigt die 9, bei dem die Leseeinrichtung eine externe Antenne 28 bzw. Empfangseule aufweist.
Bei dem in 10 dargstellten Ausführungsbeispiel ist ein Transponder 13 an einem über ein Förderband 29 bewegbaren Behältnis 30 (tray) für die hergestellten Kunststoffartikel befestigt. In 10 ist beispielhaft eine Leseeinrichtung 12 dargestellt, die auch Daten in den Transponder schreiben kann. Damit ist es möglich, über das Transportbehältnis 30 Daten über die hergestellten Artikel mitzugeben, die bei der weiteren Behandlungslogistik verwendet werden können. Im Allgemeinen sind dazu noch mehrere weitere Leseeinrichtungen 12 vorgesehen, die in 10 nicht dargestellt sind. Die Leseeinrichtung 12 wird in üblicher Weise von einer elektronischen Steuereinrichtung 31 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 Transponder 13 mit einer Antenne 32. Diese kann als Luftspule ausgebildet sein. Sie kann aber auch auf einem Transponderchip integriert oder anderweitig verlegt sein. Weiters ist ein Resonanzkondensator 33 vorgesehen. Der Transponder 13 kann noch mit Senoren 37 für den Druck und 38 für die Temperatur in Verbindung stehen. Die Sensordaten können entweder direkt an die Leseeinrichtung übertragen werden und/oder im Speicher 36 abgespeichert werden. Es ist auch möglich, die Sensoren 37 und 38 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 Steuerlogik 35 steht mit einem Speicher 36, 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

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) besteht und die Empfangseinheit (12) der Leseeinrichtung im Bereich des Dielektrikums angeordnet ist (8).
Spritzgießmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (27) aus Keramik oder Eisen ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (12) teilweise auf einem Träger angeordnet ist und die Antenne (28) der Leseeinrichtung (12) außerhalb des Trägers derselben an oder in der Form angeordnet ist (9).
Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger für die Leseeinrichtung ein Chip ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (12) und der Transponder (13) Teile eines RFID-Systems sind.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtung (12) auch als Schreibeinrichtung ausgebildet ist, mittels derer Daten zum Transponder (13) übertragbar sind.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über die als Sendeeinheit arbeitende Empfangseinheit zum Transponder (13) übertragbar sind.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in einen Speicher des Transponders (13) übertragbar sind.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Formhohlraum zumindest ein Sensor (37, 38) angeordnet ist, der mit dem Transponder (13) in Verbindung steht.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (37, 38) ein Druck und/oder Temperatursensor ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (37, 38) im bzw. am Transponder (13) integriert ausgebildet ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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, wobei der Transponder (13) von der fluiden Formmasse umschließbar ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtung (15; 16, 17; 18, 19) zum Einbringen bzw. Halten des mindestens einen Transponders (13) an einer von der Innenwandung des Formhohlraums (9) beabstandeten Stelle ausgebildet ist.
Spritzgießmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (13) allseitig von der fluiden Formmasse umschließbar ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, 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 einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen des mindestens einen Transponders (13) einen bewegbaren Halteteil (17) zum lösbaren Halten des Transponders (13) aufweist (3).
Spritzgießmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteteil (17) im Wesentlichen vollständig in die Wandung der Form (7, 8) zurückziehbar ist (3).
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen des mindestens einen Transponders (13) eine Einrichtung (18, 19) zum Einschießen des Transponders (13) in die noch nicht ausgehärtete Formmasse aufweist (4).
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, 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 21, 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 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24) zum Einbringen mindestens eines Transponders (13) in das Kunststoffgranulat vor dem bzw. am Eingang zum Plastifizierzylinder (23) (6).
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an den Transportbehältnissen für das zu verarbeitende Rohmaterial zumindest ein Transponder vorgesehen ist.
Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 24, 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 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere beabstandete Leseeinrichtungen (12) zum Lesen der Transponder (13) an den Transportbehältnissen vorgesehen sind.