DE102015012133A1 - Device for detecting the collision of machine parts - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Detektion des Aufeinandertreffens von Maschinenteilen einer Formgebungsmaschine und/oder eines daran montierten Formwerkzeugs mit einem Sensor (2) und einer mit dem Sensor (2) verbundenen Ausgabeeinrichtung (3), wobei mittels des Sensors (2) Körperschall, welcher durch das Aufeinandertreffen zumindest zweier Maschinenteile entsteht, messbar ist und Messsignale (SG) des Sensors (2) der Ausgabeeinrichtung (3) zuführbar sind.Device for detecting the collision of machine parts of a forming machine and / or of a mold mounted thereon with a sensor (2) and an output device (3) connected to the sensor (2), wherein by means of the sensor (2) structure-borne noise, which by the meeting at least arises two machine parts, is measurable and measuring signals (SG) of the sensor (2) of the output device (3) can be fed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion des Aufeinandertreffens von Maschinenteilen einer Formgebungsmaschine und/oder eines daran montierten Formwerkzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Verfahren zur Detektion des Aufeinandertreffens von Maschinenteilen einer Formgebungsmaschine und/oder eines daran montierten Formwerkzeugs. Dabei kann es sich um ungewolltes Aufeinandertreffen von Maschineteilen als Resultat eines Ausrichtungsfehlers handeln.The present invention relates to a device for detecting the collision of machine parts of a forming machine and / or a mold mounted thereon according to the features of the preamble of claim 1 and a method for detecting the meeting of machine parts of a forming machine and / or a mold mounted thereon. This may be an unintentional collision of machine parts as a result of an alignment error.
Formgebungsmaschinen können dabei Spritzgießmaschinen, Spritzpressen sowie Pressen und dergleichen umfassen. Für die Zwecke dieser Erfindung können der Formgebungsmaschine auch periphere Geräte wie Handling-Roboter zugerechnet werden.Forming machines can include injection molding machines, transfer molding presses and the like. For the purposes of this invention, the forming machine may also be assigned peripheral devices such as handling robots.
Beispielweise bei Spritzgießmaschinen werden vor Produktionsbeginn zwei Formhälften an Aufspannplatten der Schließeinheit montiert. Dabei ist es wichtig, dass die Formwerkzeuge exakt zueinander ausgerichtet werden. Ist dies nicht der Fall, treten zum einen Verschleiß, beispielsweise an Führungszapfen im Bereich einer Säule, an Flachführungen oder Tauchkanten der Formwerkzeuge auf. Andererseits kann sich dies sogar auf die Formteilqualität auswirken.For example, in the case of injection molding machines, two mold halves are mounted on clamping plates of the clamping unit before the start of production. It is important that the molds are aligned exactly with each other. If this is not the case, wear occurs, for example on guide pins in the region of a column, on flat guides or dipping edges of the molds. On the other hand, this can even affect the quality of the molded part.
Jedenfalls führt ein erhöhter Verschleiß dazu, dass Formwerkzeuge eine geringere Lebensdauer haben, was natürlich insgesamt die Produktionskosten erhöht.In any case, increased wear causes molds to have a shorter life, which of course increases overall production costs.
Ähnliche Probleme treten bei allen Formgebungsmaschinen auf.Similar problems occur in all molding machines.
Zum Schutz von Formgebungsmaschinen und von Werkzeugen wurden im Stand der Technik bereits einige Überlegungen getätigt.For the protection of forming machines and tools, some considerations have already been made in the prior art.
Beispielsweise in der
Ebenfalls bekannt ist es, dass Frequenzspektrum der in der Formgebungsmaschine auftretenden Vibrationen zu untersuchen. Änderungen des Frequenzspektrums über die Produktionszeit hin lassen auf Materialermüdung schließen („condition monitoring”). Dieses Prinzip ist beispielsweise in der
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, womit Ausrichtungsfehler von Maschinenteilen einer Formgebungsmaschine zuverlässig erkannt werden können.The object of the invention is to provide an apparatus and a method with which alignment errors of machine parts of a forming machine can be reliably detected.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This object is achieved with regard to the device having the features of claim 1 and with regard to the method having the features of
Ein Kernaspekt der Erfindung besteht in der Messung des Körperschalls, welcher durch das Aufeinandertreffen zumindest zweier Maschinenteile entsteht, mittels eines Sensors. Es wurde von den Erfindern erkannt, dass die Messsignale eines solchen Sensors dazu verwendet werden können, auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ausrichtungsfehlern zu schließen.A core aspect of the invention consists in the measurement of structure-borne noise, which results from the meeting of at least two machine parts, by means of a sensor. It has been recognized by the inventors that the sensing signals of such a sensor can be used to infer the presence or absence of alignment errors.
Die Erfindung kann nicht nur beim eingangs beschriebenen Fall der Ausrichtung von Werkzeughälften von Schließeinheiten eingesetzt werden. Weitere Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten sind:
- – Während des laufenden Betriebs auftretende Ausrichtungsfehler an der Formgebungsmaschine (Fundamentnachgiebigkeit, Maschinenschuhbruch usw.)
- – Während der Produktion auftretende Ausrichtungsfehler der Werkzeughälften, beispielsweise durch Wärmedehnung (Fehlfunktion von Kühlungen), Wandern von Werkzeughälften oder Verschmutzung; dies umfasst beispielsweise auch Mittelplatten und dergleichen
- – Ausrichtungsfehler von Schiebetischen und Drehtischen sowohl vor als auch während der Produktion
- – Überwachung des Verschleißes von Führungselementen
- – Überwachung der richtigen Parametereinstellung bei der Inbetriebnahme
- - Alignment errors on the forming machine occurring during operation (foundation compliance, machine shoe break, etc.)
- - Alignment errors of the tool halves occurring during production, for example due to thermal expansion (malfunction of cooling), migration of mold halves or contamination; this includes, for example, center plates and the like
- - misalignment of sliding tables and turntables both before and during production
- - Monitoring the wear of guide elements
- - Monitoring the correct parameter setting during commissioning
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie jederzeit an bereits bestehenden Formgebungsmaschinen nachgerüstet werden kann.Another advantage of the invention is that it can be retrofitted at any time to existing molding machines.
Darüber hinaus kann die Erfindung nicht nur zur Detektion von Ausrichtungsfehlern verwendet werden. Es ist durch sie auch möglich, gewolltes Aufeinandertreffen von Maschinenteilen zu überwachen. Als Beispiel wäre die Überwachung einer Rücklaufsperre einer Plastifizierschnecke zu nennen. Schlägt ein Sperrring der Rücklaufsperre oder ein anders geformter Ventilkörper am Ventilsitz an, kann dies mittels der Erfindung erfasst werden.Moreover, the invention can not be used only for detection of registration errors. It is also possible through them to monitor deliberate collision of machine parts. An example would be the monitoring of a backstop of a plasticizing screw. If a locking ring of the backstop or a differently shaped valve body on the valve seat, this can be detected by means of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Further advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Die Auswertung der Messsignale des Sensors kann von einem Bediener vorgenommen werden, nachdem der vom Sensor gemessene Körperschall mittels der Ausgabeeinrichtung für den Bediener visuell dargestellt wurde.The evaluation of the measuring signals of the sensor can be carried out by an operator after the structure-borne noise measured by the sensor has been visually displayed by means of the output device for the operator.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabeeinrichtung dazu ausgebildet sein, aufgrund des gemessenen Körperschalls zu entscheiden, ob ein Ausrichtungsfehler vorliegt und, falls dies der Fall ist, einen Warnhinweis für das Vorliegen eines Ausrichtungsfehlers an eine Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine zu übermitteln. Letztgenannte Ausführung stellt also eine automatische Detektion von Ausrichtungsfehlern dar.Alternatively or additionally, the output device may be designed to decide on the basis of the measured structure-borne noise whether an alignment error exists and, if so, to transmit a warning for the presence of an alignment error to a machine control of the forming machine. The latter embodiment thus represents an automatic detection of alignment errors.
Ebenso kann ein Aktuator zur Beeinflussung der Ausrichtung von Maschinenteilen der Formgebungsmaschine und/oder von daran montierten Werkzeugteilen sowie ein mit dem Aktuator und der Ausgabeeinrichtung verbundene Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der Aktuator in Abhängigkeit der Messsignale steuerbar oder regelbar sein. Insbesondere kann der Aktuator so geregelt oder gesteuert werden, dass ein Grenzwert für eine Abweichung von einem Sollkörperschallwert oder einem Sollkörperverlauf nicht überschritten wird. Verschleiß und andere negativen Auswirkungen von Ausrichtungsfehlern und dergleichen kann somit noch besser entgegengewirkt werden.Likewise, an actuator for influencing the alignment of machine parts of the shaping machine and / or of tool parts mounted thereon, and a control or regulating device connected to the actuator and the output device is provided, by means of which the actuator can be controlled or regulated as a function of the measuring signals. In particular, the actuator can be controlled or controlled such that a limit value for a deviation from a nominal body sound value or a nominal body profile is not exceeded. Wear and other negative effects of alignment errors and the like can thus be better counteracted.
Außerdem realisiert dies eine automatische Korrektur eines Ausrichtungsfehlers, welche ansonsten manuell durchgeführt werden müsste. Ein entsprechender Aktuator kann elektrisch, mechanisch, thermisch, hydraulisch, pneumatisch oder ähnlich ausgeführt sein.In addition, this realizes an automatic correction of an alignment error, which otherwise would have to be done manually. A corresponding actuator can be designed electrically, mechanically, thermally, hydraulically, pneumatically or similarly.
Als Reaktion auf einen Warnhinweis auf einen Ausrichtungsfehler kann ebenfalls (automatisch) ein Schmierzyklus eingeleitet werden.In response to an alignment error warning, a lubrication cycle may also be initiated (automatically).
Bevorzugt vorgesehen kann es sein, dass mittels des Sensors ein Verlauf einer für den Körperschall charakteristischen Größe gemessen wird. Beispielsweise ein verfrühtes Auftreffen von Maschinenteilen oder Formwerkzeugteilen, welches durch Ausrichtungsfehler verursacht ist, kann mittels des Verlaufs besonders einfach erkannt werden. Geeignete charakteristische Größen können eine Amplitude, eine Schwingungsgeschwindigkeit oder dergleichen sein.Preferably, it may be provided that a characteristic of a variable characteristic of structure-borne noise is measured by means of the sensor. For example, a premature impact of machine parts or mold parts, which is caused by alignment errors can be particularly easily detected by the course. Suitable characteristic quantities may be an amplitude, a vibration speed or the like.
Beispielsweise zu Überwachungszwecken kann es aber auch vorgesehen sein, nur einzelne Messpunkte aufzunehmen – beispielsweise kurz vor dem geplanten Auftreffen der Maschinenteile oder Formwerkzeugteile. Somit kann mit relativ geringem Aufwand ebenfalls eine zuverlässige Überwachung durchgeführt werden.For monitoring purposes, however, it may also be provided to record only individual measuring points - for example, shortly before the planned impact of the machine parts or mold parts. Thus, a reliable monitoring can also be carried out with relatively little effort.
Besonders bevorzugt vorgesehen kann sein, dass der Sensor an dem Bauteil der Formgebungsmaschine befestigbar ist. Der in der Formgebungsmaschine oder im Formwerkzeug auftretende Körperschall kann auf diese Weise besonders einfach gemessen werden. Es ist im Übrigen nicht notwendig, dass der Sensor an genau demjenigen Maschinenteil befestigt wird, dessen Ausrichtung überprüft bzw. überwacht werden soll. Wichtig ist lediglich, dass der entsprechende Körperschall bis zum Sensor übertragen wird. Es ist also ohne weiteres möglich, die Ausrichtung der Formwerkzeughälften beispielweise durch an der Formaufspannplatte befestigten Sensoren zu messen.Particularly preferably, it can be provided that the sensor can be fastened to the component of the shaping machine. The structure-borne noise occurring in the forming machine or in the mold can be measured particularly easily in this way. Incidentally, it is not necessary for the sensor to be fastened to precisely that machine part whose orientation is to be checked or monitored. It is only important that the corresponding structure-borne noise is transmitted to the sensor. It is therefore readily possible to measure the orientation of the mold halves, for example, by attached to the platen sensors.
Dies geht sogar so weit, dass der Körperschall, welcher in die Luft übertragen wird, ebenfalls hierfür herangezogen werden kann.This even goes so far that the structure-borne sound, which is transmitted into the air, can also be used for this purpose.
Besonders bevorzugt kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Sensor lösbar an dem Bauteil der Formgebungsmaschine oder dem Werkzeug befestigbar ist. Wenn beispielsweise keine Überwachung stattfinden soll, sondern nur das Ausrichten von Maschinenteilen oder Formwerkzeughälften erleichtert werden soll, kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung ausreichen, um mehrere Formgebungsmaschinen zu bedienen. Besonders einfach kann die lösbare Befestigung dadurch erreicht werden, indem dies mittels eines Magneten geschieht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bevorzugt an einer beweglichen Formaufspannplatte und/oder einer festen Formaufspannplatte und/oder einem Maschinenrahmen und/oder einer Auswerfplatte befestigbar sein.Particularly preferably, it can also be provided that the sensor can be detachably fastened to the component of the shaping machine or the tool. If, for example, no monitoring is to take place, but only the alignment of machine parts or mold halves is to be facilitated, a device according to the invention can be sufficient to serve a plurality of shaping machines. Particularly easy detachable attachment can be achieved by doing so by means of a magnet. The device according to the invention may preferably be attachable to a movable platen and / or a fixed platen and / or a machine frame and / or a Auswerfplatte.
Neben der magnetischen lösbaren Befestigung kann natürlich auch eine Verschraubung oder dergleichen verwendet werden.Of course, in addition to the magnetic detachable attachment, a screw or the like can be used.
Besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass der Sensor ein Schwingungssensor ist (beispielsweise nach
Es ist jedoch ebenfalls möglich, andere Sensorik zu verwenden. Als Beispiel seien Sensoren genannt, die auf den Piezoeffekt zurückgreifen. Da sich der entsprechende Körperschall in vielen Fällen sogar auf die umgebende Luft überträgt und damit zum akustischen Schall wird, können auch akustische Sensoren Verwendung finden.However, it is also possible to use other sensors. As an example, sensors are called, which rely on the piezoelectric effect. Since the corresponding structure-borne sound in many cases even transmits to the surrounding air and In order to become acoustic sound, acoustic sensors can also be used.
Die Übertragung der Messsignale an die Ausgabeeinrichtung kann kabelgestützt oder per Funk erfolgen. In letzterem Falle können verschiedenste bekannte Standards zur Übertragung von Daten mittels elektromagnetischer Wellen zu Einsatz kommen. Beispiele wären verschiedene Mobilfunkstandards oder Wireless-LAN-Standards. Aber auch Near-Field-Communication Standards (NFC) wie beispielsweise Bluetooth sind denkbar. Ähnliches gilt für die Verbindung zwischen Ausgabeeinrichtung und Maschinensteuerung.The transmission of the measurement signals to the output device can be cable-supported or by radio. In the latter case, various known standards for the transmission of data by means of electromagnetic waves can be used. Examples would be different wireless standards or wireless LAN standards. But near-field communication standards (NFC) such as Bluetooth are conceivable. The same applies to the connection between the output device and the machine control.
Außerdem kann die Ausgabeeinrichtung in die Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine integriert sein. Des Weiteren können aber auch Laptops, Mobiltelefone und dergleichen als Ausgabeeinrichtung verwendet werden.In addition, the dispenser may be integrated with the machine control of the molding machine. Furthermore, laptops, mobile phones and the like can also be used as the output device.
Schutz wird ebenfalls für eine Schließeinheit einer Formgebungsmaschine oder eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung begehrt, wobei der Sensor vorzugsweise an einem Bauteil der Schließeinheit der Formgebungsmaschine befestigt ist.Protection is also desired for a closing unit of a molding machine or a molding machine with a device according to the invention, wherein the sensor is preferably attached to a component of the closing unit of the molding machine.
Die Ausgabeeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein Messsignal des Sensors mit einem Referenzbereich zu vergleichen und einen Warnhinweis über das Vorliegen eines Ausrichtungsfehlers an eine Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine zu übermitteln, falls das Messsignal des Sensors den Referenzbereich verlässt. Eine automatische Detektion von Ausrichtungsfehlern kann auf diese Weise besonders einfach gelöst werden.The output device may be configured to compare a measurement signal of the sensor with a reference region and to transmit a warning of the presence of an alignment error to a machine control of the shaping machine if the measurement signal of the sensor leaves the reference region. An automatic detection of alignment errors can be solved particularly easily in this way.
Der Bereich kann in diesem Fall durch obere oder untere Grenzwerte für das Messsignal des Sensors gegeben sein. Natürlich ist es ebenfalls möglich sowohl einen oberen als auch einen unteren Grenzwert zu verwenden, sodass der Bereich durch die Werte zwischen den beiden Grenzwerten gebildet wird.The range in this case may be given by upper or lower limits for the measuring signal of the sensor. Of course, it is also possible to use both an upper and a lower limit, so that the range is formed by the values between the two limits.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigenFurther advantages and details of the invention are apparent from the figures and the associated description of the figures. Show
Der Sensor
Die Sensoren
Der Sensor
Der Sensor
Zum anderen kann die Ausgabeeinrichtung
Die Maschinensteuerung
Für die Funktionsweise der automatischen Detektion sei auf die Beschreibung zu den
Besonders in dem Fall, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung dienen soll, kann es vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinrichtung
Es ist im Übrigen auch möglich, den Sensor
In den
Wie deutlich zu erkennen ist, ist kurz vor dem vollständigen Aneinanderliegen der Formwerkzeughälften in
Es ist zu bemerken, dass in diesem Beispiel der Sensor
Nachdem diese Messdaten vorhanden sind, kann die Ausgabeeinrichtung
Dieses Verfahren zur Einrichtung und Überwachung der Formwerkzeugausrichtung kann auf verschiedenste Maschinenteile der Formgebungsmaschine oder des Formwerkzeugs übertragen werden.This method of setting up and monitoring mold alignment can be transferred to a variety of machine parts of the molding machine or mold.
Diese Berechnung kann für alle Achsen des Beschleunigungssensors durchgeführt werden (also beispielsweise drei). Für das Messsignal SG der
Statt der Berechnung der Schwingungsgeschwindigkeit
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