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TECHNISCHES GEBIET
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ÜBERWACHUNGSGERÄT FÜR EINE SPRITZGUSSFORM
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Die Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät für eine Spritzgussform.
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STAND DER TECHNIK
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Überwachungsgeräte für Spritzgussformen sind seit vielen Jahren bekannter Stand der Technik.
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US5571539A wurde zuerst im August 1996 im Namen von Progressive Components Ltd veröffentlicht. Sie ist gerichtet auf eine Kunststoffspritzgussform mit eigenem On-Board Monitor oder Zähler, der mit jedem Öffnungs- und Schließzyklus der Form betätigt wird, um eine Zählung der durchgeführten Betriebszyklen aufrechtzuerhalten. Diese Zählung wird mit der Form aufrechterhalten, egal ob die Form auf der Presse oder auf einem Lagerregal liegt. Der Zähler oder Hubmonitor kann entweder ein mechanischer Zähler oder ein elektrischer Zähler sein, der in einer Formhälfte integriert ist, um mit der Form zu verbleiben, wenn sie von der Spritzgussmaschine entfernt gelagert wird, wenn sie während eines ersten Einstellungsvorgangs betrieben wird, und wenn sie während eines Produktionslaufs betrieben wird. Ob es sich um einen mechanischen On-Board Zähler oder um einen elektrischen On-Board Zähler handelt, der Zähler ist hermetisch gegen das Eindringen von schädlichen Flüssigkeiten oder Chemikalien abgedichtet und ist in einem schützenden Gehäuse montiert, um ihn gegen Stößen usw. zu schützen. Ein Betätigungsmechanismus ist mit dem Zähler assoziiert und sein Betätigungsmechanismus an einer der Formhälften gesichert, so dass der Betätigungsmechanismus den Zähler veranlasst, mit jedem Formungszyklus vorzurücken und eine Zählung zu registrieren.
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US2007054004 wurde zuerst im November 2005 im Auftrag von Otto Männer Innovation GmbH veröffentlicht. Sie ist auf eine Spritzgussform gerichtet, die mindestens zwei Formsektionen umfasst, welche in Beziehung zueinander beweglich sind, zum Öffnen und Schließen der Spritzgussform, und einen elektronischen Zähler mit einem Auslöser und einem Sensorelement, das, beeinflusst durch den Auslöser, ein Signal liefert, das indikativ ist für die Anzahl von Schließungen der Spritzgussform, wobei das Sensorelement in einem ersten Gehäuse angeordnet ist und der elektronische Zähler außerhalb des ersten Gehäuses angeordnet ist und über eine elektrische Kommunikationsleitung an das Sensorelement angeschlossen ist. Eine Spritzgussform mit mindestens zwei Formhälften, von welchen mindestens eine in Beziehung auf die andere beweglich ist zum Öffnen und Schließen der Spritzgussform, mit einem elektronischen Datenspeicher mit einem Zähler, dessen Zähler die Anzahl von Spritzgussvorgängen oder die Anzahl von Schließbewegungen der Formhälften aufzeichnet und die Anzahl in wieder aufrufbarer Weise in dem Datenspeicher speichert. Der Datenspeicher wird abnehmbar auf der Spritzgussform bereitgestellt und hat einen Sensor zum Erkennen seines abgenommenen Zustands sowie ein Zeitaufzeichnungselement zum Bestimmen der Dauer von dem abgenommenen Zustand.
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US2010320632 wurde zuerst im Dezember 2010 im Auftrag von Progressive Components Int. Corp. veröffentlicht. Sie ist gerichtet auf einen Monitor zum Aufrechterhalten einer Spritzgusszykluszählung mit einem Auslöser, der im Anschluss an einen Spritzgussvorgang ein Zählungssignal an einen Prozessor sendet. Der Monitor umfasst des Weiteren einen Timer mit einem aktiven Modus und einem Ruhemodus. Der Prozessor erzeugt eine mittlere Zykluszeit und einen Aktivitätsprozentsatz der Form unter Berücksichtigung von aktiven und Ruheperioden der Form. Weitere Aspekte sind ein Verfahren zum Überwachen eines Hubwerkzeugs, das Zuweisen eines elektronischen Monitors zu einem bestimmten Hubwerkzeug, Positionieren des elektronischen Monitors innerhalb des Hubwerkzeugs zum Aufzeichnen eines Signals im Anschluss an jeden Hubwerkzeugvorgang, Aufrechterhalten einer Fernaufzeichnung des Hubwerkzeugvorgangs, Aufrechterhalten einer automatisierten zweiten Fernaufzeichnung des Hubwerkzeugvorgangs, wobei die zweite Fernaufzeichnung eine nicht vertrauliche Version der Fernaufzeichnung ist mit weniger Einzelheiten als die Fernaufzeichnung.
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WO14182187 wurde zuerst im November 2014 im Auftrag von Famolde SA veröffentlicht. Sie ist gerichtet auf ein Verfahren zur Produktionsoptimierung und Steuerung sowie auf ein Gerät für ein thermoplastisches Spritzgussverfahren. Das von dem Gerät angewendete Verfahren zum Optimieren des thermoplastischen Spritzgussverfahrens ergibt sich aus dem Integrieren spezifischer Sensoren in das Werkzeug, in die Form, in die Spritzgussmaschine und in jedes Peripheriegerät, bei dem dies erforderlich sein könnte. Die Signale dieser Sensoren nach der Verarbeitung ermöglichen es, die tatsächlichen Verarbeitungsbedingungen während der Spritzgussformung zu bestimmen und zu verifizieren, ob die tatsächlichen Verarbeitungsbedingungen vorbestimmten Verarbeitungsbedingungen entsprechen. Wenn dies nicht der Fall ist, werden Daten an die Spritzgussmaschine und/oder Peripheriegeräte geliefert, um Verarbeitungsbedingungen ohne jegliche Nutzerintervention zu optimieren. Das thermoplastische Spritzgussverfahren wird während der Produktion auf der Basis von den erhaltenen Ergebnissen gesteuert, da diese Ergebnisse auch ermöglichen, Unregelmäßigkeiten im thermoplastischen Spritzgussverfahren zu detektieren. Ähnlich ist es beim Verfahren, wobei der Schwerpunkt auf Datennachverarbeitung die Produktionsmanagementseite begünstigt. Die Produktionssteuerungsschnittstelle Mensch-Maschine ist stratifiziert, welches den lokalen oder ferngesteuerten Betrieb, die Produktionsüberwachung oder das Gerätemanagement ermöglicht.
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US2013095200 wurde zuerst im April 2013 im Namen von Fanuc Ltd veröffentlicht. Sie ist gerichtet auf die Erkennung von Abnormalitäten in einer Spritzgussmaschine. Eine physikalische Referenzgrösse und eine aktuelle physikalische Grösse werden sukzessiv miteinander verglichen im Zusammenhang mit einer abgelaufenen Zeit, in der ein bewegliches Teil betrieben wird, oder im Zusammenhang mit einer Betriebsposition des beweglichen Teils, wobei eine Abweichung von der physikalischen Grösse bestimmt wird. Ein Mittelwert absoluter Werte von den bestimmten Abweichungen der physikalischen Grössen wird berechnet, und ein Schwellenwert entsprechend der abgelaufenen Zeit, in der das bewegliche Teil betrieben wird, oder die Betriebsposition des beweglichen Teils wird derart berechnet, dass der Schwellenwert zunimmt, wenn der berechnete absolute Wert zunimmt. Eine Abnormalität wird erkannt, wenn der berechnete Schwellenwert durch die bestimmte Abweichung von der physikalischen Grösse überschritten wird.
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JP2013075375 wurde zuerst im April 2013 im Namen von Fanuc Ltd veröffentlicht. Das Ziel ist, ein Fehlererkennungsgerät für eine Spritzgussmaschine bereitzustellen, das frei ist von unnötigem Anhalten des Spritzgussbetriebs, wenn die Last von einem beweglichen Teil wegen einiger Ursachen variiert und das geeignet ist zum präzisen Erkennen des Fehlers, wenn der Fehler eintritt. Wenn die Abweichung zwischen einer Referenzlast und der vorhandenen Last einen Schwellenwert in einer Fehlererkennungssektion übersteigt durch Speichern der auf einen Servomotor angewendeten Last zur Formbefestigung entsprechend der abgelaufenen Zeit von dem Formschließstart als Referenzlast und Einstellen eines Teils (eines ersten Teils) der Formschließsektion als Fehlererkennungssektion, wird des Weiteren ein Teil (ein zweiter Teil) in dem Befestigungsbereich als Lastwechselerkennungssektion eingestellt. Der Schwellenwert für die Fehlerbestimmung wird basierend auf dem Lastwechsel, der in der Lastwechselerkennungssektion erkannt wird, korrigiert und der Fehler wird erkannt, wenn die Abweichung von der vorhandenen Last und der Referenzlast den Schwellenwert nach Korrektur übersteigt.
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KR20150029440A wurde zuerst im März 2015 im Auftrag von Kim Chel Min. Es richtet sich auf ein spritzgussgerätintegrales Überwachungssystem. Das spritzgussgerätintegrale Überwachungssystem überwacht die Innentemperatur, Druck, Feuchtigkeit, Einfülltrichterrestmenge, Länge, und Gewicht von dem Spritzgussgerät dadurch, dass es einer Vielzahl von Sensoreinheiten umfasst, die in jeder Überwachungszone in dem Spritzgussgerät installiert sind, zum Erkennen von 6-Faktor-Werten wie beispielsweise Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Einfülltrichterrestmenge, Länge, und Gewicht. Ein integraler Indikator, der mit der Sensoreinheit verbunden ist und den Status in jeder Überwachungszone von dem Spritzgussgerät überwacht, und eine Überwachungseinheit zum Steuern des integralen Indikators durch eine verdrahtete/drahtlose Kommunikationstechnik. Das spritzgussgerätintegrale Überwachen umfasst eine Vielzahl von Sensoreinheiten, die in multiplen Überwachungszonen installiert sind, in welche das Spritzgussgerät aufgeteilt ist, und Innentemperatur, Druck, oder Feuchtigkeitswerte von dem Spritzgussgerät erkennen; ein integraler Indikator, verbunden mit den Sensoreinheiten, bereitgestellt mit den 6-Faktor-Werten von dem Spritzgussgerät, und Überwachen des Spritzgussgeräts durch Vergleich der bereitgestellten aktuellen 6-Faktor-Werte mit vorbestimmten oberen/unteren 6-Faktor-Grenzwerte in Echtzeit und einer Überwachungseinheit, verbunden mit dem integralen Indikator durch eine verdrahtete/drahtlose Kommunikationstechnik, bereitgestellt mit den 6-Faktor-Werten, und Steuern des integralen Indikators basierend auf den bereitgestellten Werten.
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Gegenwärtig werden große und komplizierte Formen oft bei sehr hoher Kapazität und in einem sehr engen Zeitfenster betrieben. Wartungsintervalle sollen kurz gehalten werden, um Zeitverlust zu vermeiden. Die Überwachungsgeräte nach dem Stand der Technik haben mehrere Nachteile, besonders wenn sie auf langfristiger Basis verwendet werden. Des Weiteren verlangen die derzeit bekannten Überwachungsgeräte wesentliche Energiemengen und können eine ordnungsgemäße Funktionalität nur garantieren, wenn sie mit einer externen Stromquelle verbunden sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Überwachungsgerät gemäss der Erfindung hat überlegene Funktionalität im Vergleich zu den Überwachungsgeräten des Standes der Technik. Neben höherer Robustheit während des Betriebs bietet es langfristige, kontinuierliche und Standalone-Betreibbarkeit von bestimmten Schlüsselfunktionen wie nachstehend beschrieben. Das Überwachungsgerät weist normalerweise eine erste Verarbeitungseinheit und eine Sensorschnittstelle auf, bei deren Betrieb mindestens ein Sensor mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden ist. Wo angemessen sind mehrere Sensoren der gleichen und/oder unterschiedlichen Art miteinander seriell und/oder parallel wirkverbunden. Die Sensorschnittstelle ist derart ausgelegt, dass sie sich mit mindestens einem Sensor aus der Gruppe der folgenden Sensoren wirkverbindet: Temperatursensor, Drucksensor, Zykluszählsensor, Beschleunigungssensor, Schallsensor, optischer Sensor, Vibrationssensor, Durchflusssensor. Abhängig von dem Anwendungsgebiet können andere Sensoren, oder eine Kombination dieser, verbunden werden. Bedarfsweise wird die Programmierung von der ersten Verarbeitungseinheit entsprechend angepasst. Der mindestens eine Sensor, der mindestens während des Betriebs mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden ist, ist bevorzugt in die Form und/oder das Überwachungsgerät integriert (z. B. Schallsensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder Drucksensor und/oder Positionssensor). Das Überwachungsgerät weist außerdem eine zweite Verarbeitungseinheit auf, die mit der ersten Verarbeitungseinheit über einen (internen) Datenbus oder ähnliche Mittel wirkverbunden ist, zum Austauschen von Daten mit der ersten Zentralverarbeitungseinheit. Der Austausch von Daten findet bevorzugt in beide Richtungen statt.
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Abhängig vom Anwendungsgebiet werden die erste und die zweite Verarbeitungseinheit als Mikrocontroller implementiert und können auf dem gleichen PCB (Leiterplatte) oder ferngesteuert in dem gleichen Gehäuse oder in verschiedenen Gehäusen bzw. PCBs angeordnet sein. Eine Verarbeitungseinheit weist normalerweise einen Mikrocontroller auf, der die Instruktionen gemäss einem Programm ausführt, das ihm bereitgestellt ist. Die Verarbeitungseinheiten des Überwachungsgeräts sind direkt oder indirekt miteinander und mit anderen (gleichen oder verschiedenen) Geräten wirkverbunden, wie beispielsweise Datenspeichereinheit, Stromversorgung, Eingabegerät, Sensoren, usw. Wo angemessen können die erste und die zweite Verarbeitungseinheit des Überwachungsgeräts, z. B. eines speziell entwickelten Mikrocontrollers, sogar auf dem gleichen Stempel angeordnet sein, woraus sich ein platzsparenderes Design ergibt. Es ist sogar möglich, die erste Verarbeitungseinheit und die damit zusammenhängenden Elemente auf und/oder in einer Form anzuordnen, derart, dass mindestens die erste Verarbeitungseinheit nicht von der Form abnehmbar ist.
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In einer bevorzugten Variante ist die erste Verarbeitungseinheit primär ausgelegt, um die physikalischen Abmessungen von den damit wirkverbundenen Sensoren über einen bestimmten Zeitraum (z. B. bis zu zehn Jahren) zu messen. Zusätzlich speichert die erste Verarbeitungseinheit die gemessenen Werte in einer Datenspeichereinheit (Memory), die mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden ist. Wo angemessen kann die erste Verarbeitungseinheit verwendet werden, um die Messwerte mindestens teilweise zu verarbeiten. Abhängig von der Implementierung des Überwachungsgeräts, können mindestens einige von den wirkverbundenen Sensoren gleichzeitig adressiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die Sensoren sequentiell regelmäßig und/oder unregelmäßig adressiert werden. Die erste Verarbeitungseinheit wird normalerweise mit einer niedrigeren Taktfrequenz betrieben als die zweite Verarbeitungseinheit. Aus Sicherheitsgründen ist die erste Verarbeitungseinheit unter normalen Betriebsbedingungen bevorzugt nach außen hin abgekapselt, derart, dass sie für einen Nutzer nicht direkt zugänglich ist. Bestimmte Betriebsmodi können vorgesehen werden, wobei ein direkter Zugang möglich ist. Die zweite Verarbeitungseinheit ist primär ausgelegt, um auswärts zusammenzuwirken sowie um mit der ersten Verarbeitungseinheit zu kommunizieren. Die zweite Verarbeitungseinheit hat daher direkten oder indirekten Zugang auf die Messwerte, die in der Datenspeichereinheit gespeichert sind, die mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden ist. Wird Information benötigt, wird eine Anforderung durch einen Anforderer an die zweite Verarbeitungseinheit bereitgestellt, z. B. über eine Nutzerschnittstelle und/oder eine Netzwerkverbindung, usw. Die zweite Verarbeitungseinheit ruft dann die angeforderte Information aus der Datenspeichereinheit ab, basierend auf den darin gespeicherten Messwerten. Abhängig von der Anforderung wird die abgerufene Information durch die zweite Verarbeitungseinheit verarbeitet, bevor sie dem Anforderer zur Verfügung gestellt wird.
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Eine Form, die geeignet ist, um mit einem Überwachungsgerät verbunden zu sein, weist normalerweise eine erste und eine zweite Formhälfte auf, die während des Betriebs derart miteinander zusammenwirken, dass ein Hohlraum gebildet wird, der geeignet ist, verflüssigtes Kunststoffmaterial durch eine Einspritzdüse aufzunehmen, die in der ersten Formhälfte (Düsenseite) angeordnet ist. Während der Produktion wird die Form durch relative Bewegung der zweiten Formhälfte gegenüber der ersten Formhälfte in eine erste Richtung geöffnet, nachdem das eingespritzte Material ausreichend ausgehärtet ist. In der Zwischenzeit bleiben die hergestellten Gegenstände in der zweiten Formhälfte, die einen Auswurfmechanismus aufweist, um die Teile aus der zweiten Formhälfte (Auswerferseite) auszuwerfen. Während die erste Formhälfte normalerweise stationär an eine stationäre Formbefestigungsplatte von einer Spritzgusspresse fixiert bleibt, ist die zweite Formhälfte an einer beweglichen Formbefestigungsplatte der Spritzgussformungspresse befestigt. Das Überwachungsgerät ist bevorzugt an der ersten Formhälfte befestigt.
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Aus Stromspargründen kann die erste Verarbeitungseinheit mit einer niedrigeren Taktfrequenz als die zweite Verarbeitungseinheit betrieben werden, welche mehr für die Kommunikation des Überwachungsgeräts nach außen verantwortlich ist. Während des Normalbetriebs der Form, wenn das Überwachungsgerät aktiv ist, ist die erste Verarbeitungseinheit in betrieblichem Kontakt mit dem mindestens einen Sensor (intern und/oder extern), während die zweite Verarbeitungseinheit, wenn keine Kommunikation nach außen notwendig ist, vollständig abgeschaltet werden kann, in einen Ruhemodus versetzt werden, oder die Taktfrequenz signifikant reduziert werden kann. In einer bevorzugten Variante wird die zweite Verarbeitungseinheit durch ein Linuxbasiertes Betriebssystem betrieben, das geeignet ist, Programmcode aufzunehmen, der vom Betriebssystem ausgeführt wird.
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Gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn der primäre Betrieb und die Steuerung der ersten Verarbeitungseinheit, welche bevorzugt für das Überwachen der damit wirkverbundenen Form verantwortlich ist, durch Kommunikation mit der zweiten Verarbeitungseinheit erfolgt. Wo angemessen kann bevorzugt die zweite Verarbeitungseinheit mit einem Web-Server ausgerüstet sein. Das spezielle Design, welches dabei bereitgestellt wird, bietet den Vorteil, dass der Web-Server vollständig von der Überwachungsfunktionalität getrennt werden kann. Dadurch kann ein sehr robustes und hochsicheres Verhalten erreicht werden.
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Das hier beschriebene Überwachungsgerät kann die folgenden Vorteile/Funktionen bieten: Anzeige der Anzahl von Zyklen, Anzahl von Zyklen pro Tag, kürzeste Zykluszeit und Zeitstempel, Lauf-/Stopp-Zeit, Demontagezeit, Intervallzähler (für Wartungsmassnahmen) Produktionszähler (z. B. täglicher Ausstoß), Zykluszeit nach der vollständigen Formlaufzeit, Zykluszeit berechnet nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen (z. B. 25.000), Prozentsatz von Laufzeit vs. Standzeit, separater, neu einstellbarer Zykluszähler, Messwerte von mindestens einem Temperatursensor, Sicherheitsfunktion für Ventilstiftbewegung, Anzeige von niedriger Batterieladung wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird.
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Um auswärts, besonders mit einem Nutzer, zu kommunizieren, weist das Überwachungsgerät mindestens eine Nutzerschnittstelle auf. In einer bevorzugten Variante ist die mindestens eine Nutzerschnittstelle direkt oder indirekt mit der zweiten Verarbeitungseinheit wirkverbunden. Alternativ oder zusätzlich kann die Nutzerschnittstelle mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden sein. Für einen reduzierten Stromverbrauch ist das Überwachungsgerät jedoch bevorzugt mit der zweiten Verarbeitungseinheit wirkverbunden. Die Nutzerschnittstelle weist normalerweise mindestens einen Indikator und/oder eine Anzeige und/oder ein Gerät auf zum Erzeugen eines akustischen Signals. Des Weiteren weist das Überwachungsgerät mindestens ein Eingabegerät auf, das bevorzugt aus der Gruppe der folgenden Eingabegeräte gewählt ist: Taste, Tastatur, Touchscreen. Das mindestens eine Eingabegerät kann in das Gehäuse des Überwachungsgeräts integriert oder ferngesteuert angeordnet sein. Wo angemessen kann das Überwachungsgerät eine nicht flüchtige Datenspeichereinheit aufweisen, auf welcher Informationen (z. B. Manual, Prüfprotokolle, Spezifikationen, Bauzeichnungen) hinsichtlich der entsprechenden Form gespeichert werden können. In einer Variante ist die erste Verarbeitungseinheit mit einer ersten Stromversorgung wirkverbunden und die zweite Verarbeitungseinheit ist mit einer zweiten Stromversorgung wirkverbunden, wobei die erste Stromversorgung eine erste Batterie aufweist. Wo angemessen kann eine zusätzliche zweite Batterie vorgesehen werden, um bestimmte Funktionen aufrechtzuerhalten, welche sich auf die zweite Verarbeitungseinheit beziehen. Ein einfaches, aber robustes Design kann erreicht werden, wenn die zweite Batterie von der zweiten Stromversorgung aufgeladen wird. Durch das beschriebene Design wird es möglich, mindestens bestimmte Überwachungsfunktionen für mehrere Jahre unabhängig von einer externen Stromversorgung zu gewährleisten. In einer Variante wird die erste Verarbeitungseinheit während eines bestimmten Zeitraums nur von der ersten Batterie gespeist, während die zweite Verarbeitungseinheit von der zweiten Stromversorgung gespeist wird.
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Wie vorstehend erwähnt kann zum Aufzeichnen von Daten, die von der Zentralverarbeitungseinheit empfangen werden, eine Datenspeichereinheit mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden werden. Die Datenspeichereinheit kann z. B. einen Speicher vom Typ EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher) und/oder ein FRAM (ferroelektrischer Zufallszugangspeicher) oder ähnliches aufweisen. Wo angemessen kann das Überwachungsgerät mindestens eine Netzwerkschnittstelleneinheit zum Austausch von Daten mit anderen Geräten über eine Netzwerkverbindung aufweisen. Die Netzwerkschnittstelleneinheit kann drahtlos (z. B. Wi-Fi, Bluetooth, GSIVI usw.) oder drahtbasiert sein. Des Weiteren kann das Überwachungsgerät ein GPS-Modul und/oder ein GSM-Modul aufweisen, das mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden ist. Dies ermöglicht, die Position des Überwachungsgeräts bzw. der damit zusammenhängenden Form, zu bestimmen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, mit dem Überwachungsgerät zu kommunizieren, selbst wenn die Nutzerschnittstelle nicht aktiv ist.
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Abhängig vom Anwendungsgebiet kann vorgesehen werden, die Sensorenschnittstelle mit mindestens einem Sensor aus der Gruppe der folgenden Sensoren wirkzuverbunden: Temperatursensor, Drucksensor, Zykluszählsensor, Beschleunigungssensor, Schallsensor, optischer Sensor, Vibrationssensor, Durchflusssensor. Wo angemessen kann das Überwachungsgerät eine Schnittstelle aufweisen, um das Überwachungsgerät mit einer Steuerungseinheit der Formpresse wirkzuverbinden.
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In einer bevorzugten Variante weist das Überwachungsgerät ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse auf, das mechanisch mit dem ersten Gehäuse über mindestens eine Verbindervorrichtung wirkverbindbar ist. Abhängig vom Anwendungsgebiet weist das erste Gehäuse die erste und die zweite Verarbeitungseinheit auf. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Gehäuse die erste Verarbeitungseinheit aufweisen und das zweite Gehäuse die zweite Verarbeitungseinheit aufweisen. In der Variante, wo beide Verarbeitungseinheiten im ersten Gehäuse angeordnet sind, wirkt das zweite Gehäuse eher als Adapter zum Wirkverbinden des ersten Gehäuse und der darin eingehausten Bestandteile mit der zu überwachenden Form. Die Sensoren sind dann normalerweise mit dem zweiten Gehäuse und über die Verbindervorrichtung mit den Verarbeitungseinheiten, die in dem ersten Gehäuse angeordnet sind, wirkverbunden. Das zweite Gehäuse weist mindestens ein Befestigungsmittel auf, um das zweite Gehäuse direkt oder indirekt an einer Form zu befestigen. Die Verbindervorrichtung weist einen Verknüpfungssensor auf, der anzeigt, ob das erste und das zweite Gehäuse miteinander wirkverbunden sind oder nicht. Der Verknüpfungssensor ist bevorzugt mit der ersten Verarbeitungseinheit wirkverbunden, welche Einfluss auf einen Betriebszustand nimmt. Im Falle eines ersten und eines zweiten Gehäuses weist die Verbindervorrichtung bevorzugt eine Sensorenschnittstelle auf für mindestens einen Temperatursensor und/oder einen Zykluszähler und/oder einen Drucksensor. Gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn der Verknüpfungssensor ein Hall-Sensor ist.
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Eine Spritzgussform in einem Spritzgusssystem, das eine Heißkanaldüse mit einem Nadelventilanschnitt aufweist, kann während des Aufheizens der Form beschädigt werden, wenn die Nadel des Nadelventils betätigt wird bevor die Betriebstemperatur erreicht ist, d. h. das Kunststoffmaterial, das die Nadel umgibt, ausreichend verflüssigt ist. Um solche Schäden aufgrund eines vorzeitigen Beginns des Herstellungsverfahrens zu vermeiden, kann das Überwachungsgerät als Sicherheitsvorrichtung implementiert oder mit einem solchen Standalone-System wirkverbunden werden. In einer bevorzugten Variante weist die Sicherheitsvorrichtung einen Temperatursensor auf, der ausreichend nahe an der Nadel bzw. dem Nadelanschnitt (Düsenspitze) des Nadelventils angeordnet ist, um eine Temperatur zu messen, die der Temperatur von dem Kunststoffmaterial, das die Nadel in dem Bereich des Nadelschiebers umgibt, entspricht oder sich darauf bezieht. Abhängig vom Anwendungsgebiet kann der Temperatursensor mit einer Verarbeitungseinheit des Überwachungsgeräts gemäss der Erfindung wirkverbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Temperatursensor mit einer anderen Verarbeitungseinheit wirkverbunden sein, die keinen Teil des Überwachungsgeräts bildet. Ein vorhandenes und/oder ein zusätzliches Ventil oder Schalter, das/der mit dem Auslöser der Nadel des Nadelventils wirkverbunden ist, ist mit der Verarbeitungseinheit wirkverbunden, mit welcher der Temperatursensor direkt oder indirekt wirkverbunden ist. Das Ventil oder der Schalter ist normalerweise geschlossen, wenn eine vorgegebene Bedingung (Temperatur) nicht erreicht wird. Unter dieser Bedingung kann der Auslöser nicht betätigt werden. Sobald die eine vorgegebene Bedingung erreicht ist, d. h. das Material in der Düse ausreichend verflüssigt ist, wird das Ventil oder der Schalter geöffnet derart, dass das Spritzgussverfahren gestartet werden kann. Das gleiche gilt normalerweise für die Situation, wenn keine Stromversorgung mit der Sicherheitsvorrichtung verbunden ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die Sicherheitsvorrichtung übergangen werden kann. Ein sehr hoher Sicherheitsgrad kann erreicht werden, wenn die Sicherheitsvorrichtung als ein separates (Standalone-) Gerät implementiert wird, das nicht von anderen Geräten abhängig ist, z. B. Nebenstromversorgung von dem Formungssystem (Form, Formpresse, usw.). In einer Variante ist das Überwachungsgerät mit einem Steuerungssystem der Spritzgussformungsmaschine, auf welcher die von dem Überwachungsgerät überwachte Form installiert ist, wirkverbunden. In der vorstehend beschriebenen kritischen Situation sendet das Überwachungsgerät ein Signal an das Steuerungssystem der Spritzgussformungsmaschine, um eine Aktivierung des Auslösers der Nadel zu verhindern. Eine Standalone-Variante der Sicherheitsvorrichtung wird in den Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die vorstehend beschriebene Sicherheitsvorrichtung sollte als ein separates Erfindungskonzept angesehen werden, das zum Gegenstand von einem oder mehreren Teilpatentanträgen gemacht werden kann.
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Es versteht sich, dass beide, die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende ausführlichere Beschreibung Ausführungsformen präsentieren und dazu dienen sollen, eine Übersicht oder einen Rahmen für das Verständnis der Art und des Charakters der Offenbarung bereitzustellen.
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Die anhängigen Zeichnungen sind zum weiteren Verständnis aufgenommen. Sie werden in die vorliegende Spezifikation aufgenommen und stellen einen Teil von ihr dar. Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsformen, und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien und des Betriebs der offenbarten Konzepte.
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Figurenliste
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Die beschriebene Erfindung wird vollständiger aus der ausführlicheren Beschreibung, die nachstehend gegeben wird, und den anhängigen Zeichnungen verstanden werden können, wobei die Zeichnungen nicht als die Erfindung, die in den anhängigen Ansprüchen beschrieben wird, einschränkend zu verstehen sind. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Überwachungsgerät in einer perspektivischen Ansicht von vorne und oben, wobei ein erstes und ein zweites Gehäuse miteinander wirkverbunden sind;
- 2 das Überwachungsgerät gemäss 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten und unten;
- 3 ein Überwachen in einer perspektivischen Ansicht von vorne und oben, wobei ein erstes und ein zweites Gehäuse voneinander getrennt sind;
- 4 das Überwachungsgerät gemäss 3 in einer perspektivischen Ansicht von hinten und unten;
- 5 eine perspektivische Explosionsansicht des Inneren eines Überwachungsgeräts;
- 6 eine Sicherheitsvorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird ausführlicher auf bestimmte Ausführungsformen Bezug genommen, von welchen Beispiele in den anhängigen Zeichnungen gezeigt werden, in welchen einige, aber nicht alle Merkmale gezeigt werden. Tatsächlich können beschriebene Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden, und sind nicht auf die dargelegten Ausführungsformen beschränkt auszulegen, vielmehr werden diese Ausführungsformen angegeben, damit diese Offenbarung geltende gesetzliche Anforderungen erfüllt. Wo immer möglich, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um Bezug auf ähnliche Bestandteile oder Teile zu nehmen.
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1 zeigt ein Überwachungsgerät 1 gemäss der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht von vorne und oben. 2 zeigt das Überwachungsgerät 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten und unten. Das Überwachungsgerät 1 weist ein erstes Gehäuse 15 und ein zweites Gehäuse 16 auf, die miteinander durch eine Verbindervorrichtung 14 wirkverbunden sind, die in der hier gezeigten wirkverbundenen Position zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse 15, 16 angeordnet ist.
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3 und 4 zeigen das erste und das zweite Gehäuse 15,16 im Abstand zueinander in einer vertikalen Richtung (2-Richtung). Die Verbindervorrichtung 14 wird in einem entkoppelten Zustand gezeigt. Die Wirkverbindung wird mit gestrichelten Linien angezeigt. Es ist vorgesehen, dass das Überwachungsgerät mit einer Form wirkverbunden ist, welche nicht im Detail gezeigt wird, die eine Innenansicht des Überwachungsgeräts 1 zeigt, das Überwachungsgerät 1 eine erste Verarbeitungseinheit 2, auf einem PCB (Leiterplatte) 23 angeordnet, aufweist. Die erste Verarbeitungseinheit 2 ist mit einer Sensorenschnittstelle 3 wirkverbunden, zumindest bei deren Betrieb mindestens ein Sensor 4 mit der ersten Verarbeitungseinheit 2 mittels eines Kabel 22 wirkverbunden ist. Eine zweite Verarbeitungseinheit 6 ist mit der ersten Verarbeitungseinheit 2 über einen Datenbus 7 wirkverbunden zum Austauschen von Daten mit der ersten Zentralverarbeitungseinheit 2. Mindestens eine Nutzerschnittstelle 8, hier in der Form einer Anzeige 19, ist mit der zweiten Verarbeitungseinheit 6 wirkverbunden zum Austausch von Informationen mit einem Nutzer. Alternativ oder zusätzlich kann die Nutzerschnittstelle 8 andere Elemente allein oder in Kombination aufweisen, wie beispielsweise: mindestens eine LED 20, die den Status des Geräts anzeigt bzw. spezifische Parameter. Mindestens eine Taste 21, z. B. zum Reset des Geräts oder eines Teils davon.
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In der gezeigten Variante ist die erste Verarbeitungseinheit 2 mit einer ersten Stromversorgung 9 wirkverbunden und die zweite Verarbeitungseinheit 6 ist mit einer externen zweiten Stromversorgung 10 wirkverbunden, wobei die erste Stromversorgung 9 eine erste Batterie 11 aufweist. Wenn es nicht mit einer externen Stromquelle verbunden ist, wird das Überwachungsgerät 1 mit elektrischem Strom mindestens durch die erste Batterie versorgt, die bevorzugt innerhalb des ersten Gehäuses 15 angeordnet ist. Die erste Batterie 11 ist bevorzugt derart bemessen, dass das Überwachungsgerät in einem Standalone-Modus über einen bestimmten Zeitraum betrieben werden kann, z. B. von bis zu 10 Jahren. Wenn sie nicht mit der zweiten Stromversorgung verbunden ist, dann ist die zweite Verarbeitungseinheit nicht aktiviert, d. h. sie ist vollständig abgeschaltet oder in einen Ruhemodus versetzt.
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Eine Datenspeichereinheit 5 ist mit der ersten Verarbeitungseinheit 2 wirkverbunden zum Aufzeichnen von Daten, die von der ersten Verarbeitungseinheit 2 empfangen werden.
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Das Überwachungsgerät 1 weist eine oder mehrere Netzwerkschnittstelleneinheiten 13 (Wi-Fi, Bluetooth, LAN, GSIVI) auf zum Austausch von Daten auswärts über eine Netzwerkverbindung. Die mindestens eine Netzwerkschnittstelle 13 ist bevorzugt mit der zweiten Verarbeitungseinheit 6 wirkverbunden. Jedoch kann sie, mindestens unter bestimmten Betriebsbedingungen, mit der ersten Verarbeitungseinheit 2 wirkverbunden sein. Abhängig vom Anwendungsgebiet weist das Überwachungsgerät 1 ein GPS-Modul 23 auf, das normalerweise mit der ersten Verarbeitungseinheit 2 wirkverbunden ist, um die Position der Form zu bestimmen, die mit dem Überwachungsgerät 1 während einer Zeit wirkverbunden ist. Das Überwachungsgerät 1 ist ausgelegt, um mit mindestens einem Sensor wirkverbunden zu sein, der aus der Gruppe der folgenden Sensoren ausgewählt ist: Temperatursensor, Drucksensor, Zykluszählsensor, Beschleunigungssensor, Schallsensor, optischer Sensor, Vibrationssensor, Durchflusssensor. Wo angemessen können mehrere Sensoren mit einem kombinierten Sensor wirkverbunden sein. Das Überwachungsgerät 1 kann mindestens eine externe Schnittstelle 24 aufweisen, z. B. um das Überwachungsgerät 1 mit einer Steuerungseinheit der Formpresse (die beide nicht im Detail gezeigt werden) wirkzuverbinden. Wo angemessen weist das Überwachungsgerät 1 eine USB-Schnittstelle 25 auf zum Austauschen von Daten mit dem Überwachungsgerät 1.
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Wie in den Zeichnungen ersichtlich, weist die gezeigte Variante des Überwachungsgeräts 1 ein erstes Gehäuse 15 und ein zweites Gehäuse 16 auf, die mechanisch über eine Verbindereinheit 14 miteinander wirkverbindbar sind. Abhängig von dem Anwendungsgebiet sind verschiedene Konfigurationen möglich. Die Verbindervorrichtung umfasst mindestens einen elektrischen Verbinder 27. Des Weiteren ist ein Verriegelungsmittel vorhanden, um das erste mit Bezug auf das zweite Gehäuse 15, 18 zu verriegeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenübertragung durch mindestens einen optischen Verbinder (nicht im Detail gezeigt) erfolgen).
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In einer Variante ist das zweite Gehäuse 6 als eine Basis für das erste Gehäuse 2 ausgelegt. Das zweite Gehäuse ist an der Form (nicht im Detail gezeigt) befestigt, bevorzugt auf der Düsenseite wie vorstehend erwähnt und wirkverbunden über mindestens einem elektrischen Kabel 22 eines Sensors 4. In dieser Situation weist das erste Gehäuse 15, welches mit dem zweiten Gehäuse 6 über die Verbindervorrichtung 14 auf abnehmbare Weise wirkverbunden ist, bevorzugt die zweite Verarbeitungseinheit 6 (und die damit zusammenhängenden Elemente, die für den Betrieb notwendig sind, z. B. Stromversorgung usw.) auf und das zweite Gehäuse 16 weist die erste Verarbeitungseinheit 2 (und die damit zusammenhängenden Elemente, die für den Betrieb notwendig sind) auf. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Überwachungsgerät 1 betreibbar bleibt, auch wenn das erste Gehäuse 2 vom zweiten Gehäuse getrennt wird. Um das zweite Gehäuse 16 mit einer Form zu verbinden, weist das zweite Gehäuse mindestens ein Befestigungsmittel 17 auf, um das zweite Gehäuse 16 direkt oder indirekt an einer Form zu befestigen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Befestigungsadapter vorgesehen werden.
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Die Verbindervorrichtung 14 kann des Weiteren einen Verknüpfungssensor 18 aufweisen, der anzeigt, ob das erste und das zweite Gehäuse 15, 16 miteinander wirkverbunden sind oder nicht. Die Verbindervorrichtung 14 weist eine Sensorenschnittstelle auf für mindestens einen Temperatursensor und/oder einen Zykluszähler und/oder einen Drucksensor.
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6 zeigt auf schematische Weise einen Heißkanalapparat 54 in einer Schnittansicht, wie typischerweise in einer Spritzgussform 50 verwendet. Eine Sicherheitsvorrichtung 68 wie schon vorstehend beschrieben wird nun ausführlicher behandelt, basierend auf einer Probenvorrichtung wie nachstehend beschrieben. In der gezeigten Variante sind zwei Heißkanaldüsen 51 jeweils sichtbar mit einem Hohlraumblock 52 wirkverbunden. Der Heißkanalapparat 54 weist einen Heißkanalverteiler 53 auf. Jede Düse 51 weist eine Nadel 55 auf, die in das Innere eines Düsenkörpers 56 geführt wird. Ein hinteres Ende von der Nadel 55 ist mit einem Auslöser wirkverbunden, hier in der Form eines pneumatischen Zylinders 57, für die lineare Verdrängung der Nadel in axiale Richtung (z-Richtung). Die Düse 51 ist in drei Wärmezonen geteilt, welche wie folgt zusammengefasst werden: Eine erste Zone weist den Heißkanalverteiler 53 auf, der über ein Heizelement 58 erwärmt werden kann. Die Temperatur wird über einen ersten Temperatursensor 59 gemessen. Eine zweite Zone weist mindestens ein hinteres Ende 60 eines Düsenkörpers 56 auf, der über ein thermal verbundenes Heizelement 61 erwärmt werden kann. Die Temperatur in der zweiten Zone wird über einen zweiten Temperatursensor 62 gemessen. Eine dritte Zone deckt eine Spitze 63 eines Düsenkörpers 56 ab, der über das Heizelement 64 erwärmt wird. Die jeweilige Temperatur der Spitze 63 wird durch einen dritten Temperatursensor 65 gemessen. Die Heizelemente 58, 61, 64 sind mit einem Heizelement-Steuerungsfeld 67 wirkverbunden. Um eine Beschädigung des Heißkanalapparats 54, besonders der Heißkanaldüsen 51 aufgrund eines vorzeitigen Starts des Herstellungsverfahrens zu vermeiden, wird die Sicherheitsvorrichtung 68 wie folgt implementiert. Die Sicherheitsvorrichtung 68 weist einen separaten Temperatursensor auf oder ist mit einem vorhandenen Temperatursensor 65 wirkverbunden, der ausreichend nahe zu der Nadel 55 bzw. der Düsenspitze 63 des Nadelventils ist, um eine Temperatur zu messen, die der Temperatur des Kunststoffmaterials, das die Nadel in dem Bereich des Nadelventils 69 umgibt, entspricht oder sich darauf bezieht.
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Der dritte Temperatursensor 65 ist mit einer ergänzenden Verarbeitungseinheit 70 wirkverbunden, die hier keinen Teil der normalen Anordnung, die in dem Spritzgussgerät vorzufinden ist, darstellt. In der gezeigten Variante ist für jede Düse 51 (jeweils pro Bewegungsrichtung) mindestens ein zusätzliches Ventil 71 vorgesehen, das im Verlauf der Pneumatik zum Betätigen des Auslösers 57 angeordnet ist. Die zusätzlichen Ventile 71 sind normalerweise geschlossen, wenn eine voreingestellte Bedingung (Temperatur) nicht erreicht wird. Unter dieser Bedingung kann der Auslöser nicht betätigt werden, obwohl die Steuerung oder die Spritzgussmaschine einen Befehl senden, den Auslöser 57 zu betätigen. Das gleiche gilt normalerweise für die Situation, wenn keine Stromversorgung mit der Sicherheitsvorrichtung 68 verbunden ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die Sicherheitsvorrichtung übergangen werden kann. Die Ventile 71 sind wirkverbunden mit dem Auslöser 57 der Nadel 55 der Heißkanaldüse 51, um eine schädliche Bewegung des Auslösers 57 durch die Verarbeitungseinheit 70 zu verhindern, bevor die vom Temperatursensor 65 gemessene Temperatur unter einer vorgegebenen Temperatur ist. Die gezeigte Variante der Sicherheitsvorrichtung wird als ein separates (Standalone-)Gerät implementiert, das nicht von anderen Geräten außer der Stromversorgung und dem Formungssystem (Form, Formpresse, usw.) abhängig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überwachungsgerät
- 2
- Erste Verarbeitungseinheit
- 3
- Sensorenschnittstelle
- 4
- Sensor
- 5
- Datenspeichereinheit
- 6
- Zweite Verarbeitungseinheit
- 7
- Datenbus
- 8
- Nutzerschnittstelle (Display)
- 9
- Erste Stromversorgung
- 10
- Zweite Stromversorgung
- 11
- Erste Batterie
- 12
- Zweite Batterie
- 13
- Networkschnittstelleneinheit
- 14
- Verbindervorrichtung
- 15
- Erstes Gehäuse
- 16
- Zweites Gehäuse
- 17
- Befestigungsmittel (zweites Gehäuse)
- 18
- Verknüpfungssensor
- 19
- Display
- 20
- LED
- 21
- Taste
- 22
- Kabel
- 23
- GPS-Modul
- 24
- Externe Schnittstelle
- 25
- USB-Schnittstelle
- 26
- Kabelklemme
- 27
- Elektrischer Verbinder
- 28
- Verriegelungsmittel
- 50
- Form
- 51
- Düse
- 52
- Hochraumblock (Form)
- 53
- Heißkanalverteiler
- 54
- Heißkanalapparat
- 55
- Nadel
- 56
- Düsenkörper
- 57
- Auslöser (pneumatischer Zylinder)
- 58
- Heizelement
- 59
- Erster Temperatursensor
- 60
- Hinteres Ende vom Düsenkörper
- 61
- Heizelemement
- 62
- Zweiter Temperatursensor
- 63
- Spitze vom Düsenkörper/Düsenspitze
- 64
- Heizelemement
- 65
- Temperatursensor
- 66
- Heizelement-Steuerungsfeld
- 67
- Heizelement-Steuerungsfeld
- 68
- Sicherheitsvorrichtung
- 69
- Nadelanschnitt
- 70
- Verarbeitungseinheit
- 71
- Ventil (Auslöser)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5571539 A [0003]
- US 2007054004 [0004]
- US 2010320632 [0005]
- WO 14182187 [0006]
- US 2013095200 [0007]
- JP 2013075375 [0008]
- KR 20150029440 A [0009]
