EP4572935A1 - Spritzgussvorrichtung und verfahren zur bestimmung eines zustandes der spritzgussvorrichtung - Google Patents

Spritzgussvorrichtung und verfahren zur bestimmung eines zustandes der spritzgussvorrichtung

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EP4572935A1
EP4572935A1 EP23748037.1A EP23748037A EP4572935A1 EP 4572935 A1 EP4572935 A1 EP 4572935A1 EP 23748037 A EP23748037 A EP 23748037A EP 4572935 A1 EP4572935 A1 EP 4572935A1
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EP
European Patent Office
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injection molding
molding tool
vibration sensor
holder
evaluation unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP23748037.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian HINTERBRANDNER
Hermann PETERLECHNER
Julian HÖRANDTNER
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Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the evaluation unit can be designed in such a way that the evaluation unit adapts the maintenance interval of the injection molding device or the injection molding tool based on the specific state of the injection molding tool.
  • the holder in particular the base plate, can be made of electrically insulating material. Additionally or alternatively, the holder can be designed such that the vibration sensor is galvanically decoupled from the injection molding tool in the assembled state.
  • One way to implement such a galvanic decoupling is, in addition to the described use of electrically insulating material for the holder, to additionally arrange an electrically insulating element between the holder or vibration sensor and the injection molding tool. This prevents the sensor from being influenced by possible other circuits in the injection molding device, so that the quality of the measurement data from the vibration sensor is increased and thus a particularly precise determination of the status of the injection molding tool is made possible.
  • the injection molding device can have at least one further sensor, preferably a temperature sensor for measuring the injection mold temperature, wherein the evaluation unit is preferably designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the parameters measured by the further sensor, preferably temperature sensor certainly.
  • the additional use of at least one further sensor, in particular a temperature sensor for measuring the injection mold temperature enables a particularly precise determination of the Condition of the injection molding tool, since further measurement data enable a more granular recording of the condition prevailing in the injection molding tool.
  • the quality of the information contained therein and to be evaluated can be increased by sensor data fusion of the data obtained using vibration sensors and/or other sensors.
  • the measured injection mold temperature can allow conclusions to be drawn about increased friction in the moving parts.
  • the injection molding device can have a temperature sensor for measuring the temperature in the chamber of the injection molding tool.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung und ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung von Formteilen. Dazu weist die Spritzgussvorrichtung ein Spritzgusswerkzeug, ein Schwingungssensor zur Messung der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges während des Herstellungszyklus, eine Halterung, die den Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug hält, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung und eine Auswerteeinheit auf, wobei das Spritzgusswerkzeug eine Auswerferseite und eine Düsenseite umfasst, wobei die Auswerferseite und die Düsenseite relativ zueinander bewegbar zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position sind, wobei sich die Auswerferseite und die Düsenseite in der geschlossenen Position berühren und eine Kammer bilden, wobei die Halterung ein elastisches Element aufweist, wobei das elastische Element eine Kraft auf den Schwingungssensor ausübt, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit auf Basis der gemessenen Schwingungen und auf Basis der Steuerungssignale der Steuerungseinrichtung den Zustand des Spritzgusswerkzeuges bestimmt.

Description

SPRITZGUSSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINES ZUSTANDES DER SPRITZGUSSVORRICHTUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes der Spritzgussvorrichtung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind herkömmliche Spritzgussvorrichtungen bekannt, die der Herstellung von meist aus Kunststoff bestehenden Formteilen dienen. Insbesondere das Kernelement der Spritzgussvorrichtung, das Spritzgusswerkzeug muss regelmäßigen Wartungen unterzogen werden. Meist wird eine präventive Wartungsstrategie verfolgt. Das heißt es wird häufiger als notwendig gewartet, um eine ordnungsgemäße Funktion wie auch eine ausreichende Qualität aller hergestellter Formteile zu garantieren. Eine solche präventive Wartungsstrategie ist folglich besonders zeit- und kostenintensiv.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spritzgussvorrichtung nebst korrespondierenden Verfahren bereitzustellen, die/ das einen besonders technisch langlebigen Einsatz der Spritzgussvorrichtung bei gleichbleibend hoher Qualität der hergestellten Formteile ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Spritzgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen gelöst, aufweisend ein Spritzgusswerkzeug, ein Schwingungssensor zur Messung der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges während des Herstellungszyklus, eine Halterung, die den Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug hält, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung und eine Auswerteeinheit, wobei das Spritzgusswerkzeug eine Auswerferseite und eine Düsenseite umfasst. Dabei sind die Auswerferseite und die Düsenseite relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position bewegbar, wobei sich die Auswerferseite und die Düsenseite in der geschlossenen Position berühren und eine Kammer bilden. Die Halterung weist ein elastisches Element auf, wobei das elastische Element eine Kraft auf den Schwingungssensor ausübt, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit auf Basis der gemessenen Schwingungen und auf Basis der Steuerungssignale der Steuerungseinrichtung den Zustand des Spritzgusswerkzeuges bestimmt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung ist, dass insbesondere durch die gezielte Positionierung des Schwingungssensors am Spritzgusswerkzeug besonders exakt auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden kann. Insbesondere durch die Anordnung des Schwingungssensors in der erfindungsgemäßen Halterung und durch die Ausübung einer Kraft durch ein elastisches Element auf den Schwingungssensor in der Halterung kann eine besonders genaue Erfassung der Schwingungen im Spritzgusswerkzeug erfolgen, sodass eine besonders genaue Ermittlung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann. Aufgrund der Möglichkeiten besonders genau den Zustand des Spritzgusswerkzeuges ermitteln zu können, kann zudem das Risiko ungeplanter Stillstände sowie die Stillstandzeiten verringert werden.
Bei den gemessenen Schwingungen kann es sich um den Körperschall des Spritzgusswerkzeuges handeln. Die Auswerteeinheit kann derart ausgebildet sein, sodass zusätzlich der Zustand weiterer Elemente der Spritzgussvorrichtung wie beispielsweise der Spritzeinheit der Spritzgussvorrichtung, insbesondere der Schnecke, bestimmt werden können.
Der Schwingungssensor kann derart ausgebildet sein, sodass der Schwingungssensor die Auslenkung der Schwingung über die Zeit erfasst.
Der Schwingungssensor kann ein Breitbandsensor sein, der bevorzugt einen Messbereich zwischen 20 kHz und 450 kHz aufweist.
Die durch das elastische Element auf den Schwingungssensor ausgeübte Kraft kann eine konstante Vorspannkraft sein. In der Halterung kann der Schwingungssensor zwischen dem elastischen Element und der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges angeordnet sein.
Die Auswerteeinheit kann derart ausgebildet sein, sodass die Auswerteeinheit anhand des bestimmten Zustandes des Spritzgusswerkzeuges das Wartungsintervall der Spritzgussvorrichtung bzw. des Spritzgusswerkzeuges anpasst.
Zudem kann die Auswerteeinheit Teil der Steuerungseinrichtung, insbesondere eine Softwarekomponente der Steuerungseinrichtung, sein.
Der bestimmte Zustand des Spritzgusswerkzeuges kann der Verschleißzustand des Spritzgusswerkzeuges sein.
Die Auswerferseite und die Düsenseite des Spritzgusswerkzeuges können derart relativ zueinander bewegbar sein, sodass die Auswerferseite bewegbar und die Düsenseite nicht bewegbar angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische Element eine Tellerfeder sein. Eine Tellerfeder ist ein besonders geeignetes elastisches Element, da eine Tellerfeder besonders kompakt und günstig in der Herstellung ist.
Vorstellbar ist jedoch auch die Nutzung eines anderen elastischen Elementes wie beispielsweise einer Spiralfeder und/ oder eines Gummipuffers. Gemäß einer Ausführungsform kann die Halterung eine Bodenplatte und ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse und die Bodenplatte können mehrere Durchgangslöcher aufweisen, die der Verschraubung der Halterung mit dem Spritzgusswerkzeug dienen. Eine derartige Verschraubung der Halterung mit dem Spritzgusswerkzeug ermöglicht eine besonders gute Übertragung der im Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Schwingungen auf den in der Halterung montierten Schwingungssensor, sodass eine besonders genaue Messung der im Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Schwingungen und damit eine besonders genaue Bestimmung des Zustands des Spritzgusswerkzeuges ermöglicht wird.
Dabei kann die Bodenplatte im montierten Zustand zwischen Gehäuse und dem Spritzgusswerkzeug angeordnet sein.
Alternativ kann die Halterung auch mittels Magneten und/ oder anderen Befestigungsmitteln an dem Spritzgusswerkzeug montiert werden.
Zudem kann zwischen der Bodenplatte und der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges ein Koppelmittel, insbesondere Silikonfett, angeordnet werden. Dies verringert die Dämpfung der Schwingungen beim Übergang vom Spritzgusswerkzeug in die Halterung beziehungsweise zum Schwingungssensor, sodass die Genauigkeit der Schwingungsmessung erhöht wird.
Denkbar wäre auch die Anordnung eines solchen Koppelmittels zwischen Bodenplatte und Schwingungssensor.
Außerdem kann die Dämpfung zwischen Spritzgusswerkzeug und Halterung beziehungsweise Schwingungssensor verringert werden, indem beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit des Spritzgusswerkzeuges und der Halterung dahingehend optimiert wird. Denkbar ist beispielsweise, dass die genannten Oberflächen eine besonders geringe Rauheit aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Durchgangslöcher asymmetrisch zueinander angeordnet sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Halterung an der vorgesehen Position des Spritzgusswerkzeuges mit der vorgesehenen Ausrichtung montiert wird. Eine korrekte Ausrichtung und wiederholgenaue Montage der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors garantiert eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges. So sind die Messergebnisse des Schwingungssensors unter anderem abhängig von der Montageposition der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors, sodass eine widerholgenaue Positionierung der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors besonders gut auswertbare Daten liefert.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Halterung, insbesondere die Bodenplatte, aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung derart ausgebildet sein, sodass der Schwingungssensor im montierten Zustand galvanisch entkoppelt vom Spritzgusswerkzeug ist. Eine Möglichkeit eine solche galvanische Entkopplung zu realisieren ist neben der beschriebenen Verwendung von elektrisch isolierendem Material für die Halterung die zusätzliche Anordnung eines elektrisch isolierenden Elementes zwischen Halterung beziehungsweise Schwingungssensor und Spritzgusswerkzeug. Dies unterbindet eine Beeinflussung des Sensors durch mögliche andere Stromkreise in der Spritzgussvorrichtung, sodass die Qualität der Messdaten des Schwingungssensors erhöht wird und somit eine besonders genaue Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeugs ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zudem einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer umfassen, wobei die Auswerteeinheit insbesondere derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis des gemessenen Druckes bestimmt. Durch das zusätzliche Messen sowie Auswerten des Druckes in der durch das Spritzgusswerkzeug gebildeten Kammer kann eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Schwingungssensor aufweisen, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Schwingungssensors gemessenen Schwingungen bestimmt und wobei bevorzugt die Spritzgussvorrichtung eine weitere Halterung, die den weiteren Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug hält, aufweist. Die zusätzliche Verwendung zumindest eines weiteren Schwingungssensors, ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges, da weitere Messdaten eine granulärere Erfassung des in dem Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Zustandes ermöglichen. Zudem kann durch die Sensordatenfusion der mittels Schwingungssensoren und/ oder weiteren Schwingungssensoren gewonnen Daten die Qualität der darin enthaltenen und auszuwertenden Informationen erhöht werden.
Die weitere Halterung kann baugleich mit der Halterung sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schwingungssensor und/oder der weitere Schwingungssensor auf der Auswerferseite, bevorzugt beabstandet voneinander auf der Auswerferseite, angeordnet sein. Durch die Anordnung des Schwingungssensors und/ oder des weiteren Schwingungssensors auf der Auswerferseite wird die Erfassung der Schwingungen, die während des Auswerfens des Formteils entstehen, ermöglicht. Folglich kann so ein größerer Anteil des Herstellungszyklus eines Formteils sensorisch überwacht und ausgewertet werden, sodass eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schwingungssensor und/ oder der weitere Schwingungssensor ein piezoelektrischer Sensor sein. Mittels eines piezoelektrischen Schwingungssensors kann auf besonders günstige Weise eine besonders genaue Messung der Schwingung erfolgen, sodass eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schwingungssensor und/ oder der weitere Schwingungssensor ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) Sensor, sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Sensor, bevorzugt einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur, aufweisen, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Sensors, bevorzugt Temperatursensors, gemessenen Parameter bestimmt. Die zusätzliche Verwendung zumindest eines weiteren Sensors, insbesondere eines Temperatursensors zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur, ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges, da weitere Messdaten eine granulärere Erfassung des in dem Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Zustandes ermöglichen. Zudem kann durch die Sensordatenfusion der mittels Schwingungssensoren und/ oder weiteren Sensoren gewonnen Daten die Qualität der darin enthaltenen und auszuwertenden Informationen erhöht werden. Insbesondere die gemessene Spritzgusswerkzeugtemperatur kann Rückschlüsse auf eine erhöhte Reibung der bewegten Teile erlauben.
Alternativ oder zusätzlich kann die Spritzgussvorrichtung einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur in der Kammer des Spritzgusswerkezeuges aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Spritzgussvorrichtung einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur und/ oder der Temperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf aufweisen.
Der oder die Temperatursensoren können dabei Widerstandstemperaturfühler mit PT 100- Sensoren und/ oder PT 1000 Sensoren sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes des Spritzgusswerkzeuges einer erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
Erfassen der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges,
Insbesondere Erfassen des Druckverlaufs in der Kammer,
Insbesondere Erfassen der Verläufe weiterer Sensorsignale, bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeugs,
Erfassen der Steuersignale der Steuerungseinrichtung,
Auswerten der erfassten Schwingungen, bevorzugt des Druckverlaufs und/ oder der Verläufe weiterer Sensorsignale, besonders bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeuges, in Abhängigkeit der erfassten Steuersignale, wobei für jeden Herstellungszyklus eines Formteils anhand der erfassten Schwingungen ein Spektrogramm erzeugt wird, wobei anhand des Spektrogramms und der Steuersignale und bevorzugt des Druckverlaufs und/ oder der Verläufe weiterer Sensorsignale, besonders bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeuges, auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Zustandes des Spritzgusswerkzeuges einer erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung ist, dass insbesondere durch die Erfassung der Schwingungen mittels Schwingungssensors besonders genau auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden kann. Insbesondere durch die Auswertung der erfassten Schwingungen mittels der Erzeugung eines Spektrogramms aus den erfassten Schwingungen kann auf besonders effiziente Weise auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden. Beim Erfassen der Schwingungen werden große Datenmenge generiert. Durch die Umwandlung jener Daten in ein Spektrogramm kann die Datenmengen deutlich reduziert werden. Dies wiederum erleichtert die darauffolgende Auswertung des Spektrogramms und macht jene effizienter.
Das Spektrogramm kann mittels einer Fourier-Transformation, insbesondere einer Kurzzeit- Fourier-Transformation (STFT), aus den Erfassten Schwingungen erzeugt werden.
Die Nutzung einer Fourier-Transformation insbesondere einer Kurzzeit-Fourier- Transformation (STFT) erlaubt eine besonders schnelle und damit effiziente Erzeugung eines Spektrogramms.
Die erfassten Schwingungen und/ oder der erfasste Druckverlauf und/ oder die erfassten weiteren Verläufe können weiterverarbeitet werden, indem die Vielzahl von erfassten Datenpunkten, insbesondere jeweils 100 Datenpunkte, durch Ermittlung deren Mittelwert oder Maximalwert zusammengefasst werden. Dadurch kann die zu verarbeitende Datenmenge nochmals reduziert werden, sodass die Auswertung der erfassten Daten effizienter wird.
Anhand der Steuersignale kann bevorzugt auf die Prozessphasen eines Herstellungszyklus eines Formteils geschlossen werden.
Zudem können Maschinenparameter, insbesondere die Einspritzzeit und/ oder Nachdruckzeit und/oder der Nachdruck und/ oder der Zeitpunkt des Umschaltens auf Nachdruck, der Spritzgussvorrichtung erfasst werden. Die erfassten Maschinenparameter können bei der Auswertung der erfassten Schwingungen und/ oder des erfassten Druckverlaufs und/ oder der erfassten Verläufe weiterer Sensorsignale einbezogen werden, um auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zu schließen. Die erfassten Druckverläufe und/ oder die erfassten Verläufe weiterer Sensorsignale können im Rahmen der Erfindung zeitabhängige Verläufe sein.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Halterung mit montiertem Schwingungssensor gemäß einer Ausführungsform der Spritzgussvorrichtung;
Figur 2 eine Schnittansicht der Halterung mit montiertem Schwingungssensor gemäß Figur 1;
Figur 3 ein Spritzgusswerkzeug mit einem montierten Halterung gemäß Figur 1.
In Figur 3 wird ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug 1 gezeigt, das in einer nicht dargestellten Spritzgussvorrichtung integriert ist. An dem Spritzgusswerkzeug 1 ist eine Halterung 3 montiert, die im montierten Zustand einen Schwingungssensor 2 aufnimmt und in einer definierten Position hält. Das Spritzgusswerkzeug 1 weist im Wesentlichen zwei relativ zueinander bewegbare Seiten, die Auswerferseite 4 und die Düsenseite 5, auf. In der dargestellten geschlossenen Position bilden die Auswerferseite 4 und die Düsenseite 5 eine Kammer. Die Kammer kann bevorzugt mittels einer Düse 10 mit Spritzgussmaterial gefüllt werden. Vorzugsweise kann in einer nicht dargestellten geöffneten Position das durch die Kammer geformte Formteil entnommen werden. Insbesondere kann dazu die Auswerferseite 4 bewegbar und die Düsenseite 5 ortsfest angeordnet sein. Außerdem weist die Spritzgussvorrichtung eine nicht abgebildete Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung sowie eine nicht abgebildete Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit wertet die vom Schwingungssensor 2 erfassten Schwingungen in Abhängigkeit der Steuersignale der Steuerungseinrichtung aus und bestimmt so den Zustand des Spritzgusswerkzeuges 1.
Die Halterung 3 kann, wie in Figur 3 zu sehen ist, auf der Auswerferseite 4 des Spritzgusswerkzeuges 1 montiert sein. Alternativ kann die Halterung 3 auch auf der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1 montiert sein. Denkbar ist auch die Montage zweier Halterungen 3 mit darin montierten Schwingungssensoren 2 auf der Auswerferseite 4 und der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1. Zudem können auch mehrere Halterungen 3 mit montierten Schwingungssensor 2 verteilt auf der Auswerferseite 4 und/ oder der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1 angeordnet sein.
Insbesondere den Figuren 1 und 2 ist der detaillierte Aufbau der Halterung 3 bei eingesetztem Schwingungssensor 2 zu entnehmen. Wie vor allem in Figur 2 zu sehen ist, weist die Halterung 3 ein elastisches Element 6 auf. Das in Figur 2 gezeigte elastische Element ist bevorzugt eine Tellerfeder 6. Dabei ist das elastische Element 6 derart angeordnet, sodass das elastische Element 6 eine Kraft auf den Schwingungssensor 2 ausübt. Wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt kann die Tellerfeder 6 dazu auf dem Schwingungssensor 2 aufliegen. Dazu kann die Tellerfeder 6 oder auch ein anderes elastisches Element 6 zusammen mit dem Schwingungssensor 2 in den durch die Halterung aufgespannten Raum eingesetzt werden. Vorzugsweise erzeugt die Tellerfeder 6 bzw. das elastische Element 6 eine konstante Kraft auf den Schwingungssensor 2, besonders bevorzugt in Richtung des Spritzgusswerkzeuges 1. Die Halterung 3 weist bevorzugt eine Bodenplatte 7 und ein Gehäuse 8 auf. Zudem weisen das Gehäuse 8 sowie die Bodenplatte 7 bevorzugt Durchgangsbohrungen 9 auf, sodass die Halterung 3, wie in Figur 3 zu sehen ist, mittels entsprechender Schrauben mit dem Spritzgusswerkzeug 1 verschraubt werden kann. Dazu werden die Schrauben durch die Durchgangslöcher 9 in das Spritzgusswerkzeug 1 eingeschraubt. Die Bodenplatte 7 ist bevorzugt auf dem Spritzgusswerkzeug 1 angeordnet, wobei besonders bevorzugt zwischen der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges 1 und der Bodenplatte 7 Silikonfett eingebracht wird, um die Übertragung der Schwingungen vom Spritzgusswerkzeug 1 in die Halterung 3 und schließlich zum Schwingungssensor 2 zu optimieren.
Insbesondere ist eine korrekte Platzierung und Orientierung der Halterung 3 am Spritzgusswerkzeug 1 wichtig. Dies kann beispielsweise durch eine asymmetrische Anordnung der Durchgangslöcher 9 sichergestellt werden, die jedoch in den Figuren nicht gezeigt wird. Eine solche asymmetrische Anordnung der Durchgangslöcher wie auch der korrespondierenden Gewindebohrungen im Spritzgusswerkzeug 1 erlauben nur eine definierte Montageposition der Halterung 3 auf dem Spritzgusswerkzeug 1. Das Gehäuse 8 der Halterung 3 kann zudem, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, eine Ausnehmung 11 aufweisen, die die Konnektierung des Schwingungssensors 2 mittels eines Kabels im montierten Zustand erlaubt.
Bevorzugt ist der Schwingungssensor 2 ein piezoelektrischer Sensor. Ein solcher piezoelektrischer Schwingungssensor 2 kann, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt wird, eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen. Zudem kann der Schwingungssensor 2 direkt auf der Bodenplatte 7 angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist eine galvanische Entkopplung des Schwingungssensors 2 vom Spritzgusswerkzeug 1. Die Halterung 3, insbesondere die Bodenplatte 7 der in den Figuren dargestellten Ausführungsform, besteht dazu bevorzugt zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht leitendem Material. So kann die Bodenplatte 7 aus einem poliertem Stahl bestehen jedoch eine Keramikplatte aufweisen, die als Kontaktfläche zum Schwingungssensor dient.
Bevorzugt weist die Spritzgussvorrichtung einen oder mehrere weitere Sensoren auf, wie beispielsweise einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur oder einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer. In den Figuren wird keiner dieser weiteren Sensoren gezeigt. Denkbar wäre beispielsweise die Anordnung eines Drucksensors in der Kammer oder in der Düse 10. Ein Temperatursensor kann beispielsweise an der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges 1 angeordnet werden.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Spritzgusswerkzeug
2 Schwingungssensor 3 Halterung
4 Auswerferseite
5 Düsenseite
6 Elastisches Element
7 Bodenplatte 8 Gehäuse
9 Durchgangsloch
10 Düse
11 Ausnehmung

Claims

PATENTANSPRÜCHE Spritzgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen aufweisend: ein Spritzgusswerkzeug (1), ein Schwingungssensor (2) zur Messung der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges (1) während des Herstellungszyklus, eine Halterung (3), die den Schwingungssensor (2) aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug (1) hält, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung, und eine Auswerteeinheit, wobei das Spritzgusswerkzeug (1) eine Auswerferseite (4) und eine Düsenseite (5) umfasst, wobei die Auswerferseite (4) und die Düsenseite (5) relativ zueinander bewegbar zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position sind, wobei sich die Auswerferseite (4) und die Düsenseite (5) in der geschlossenen
Position berühren und eine Kammer bilden, wobei die Halterung (3) ein elastisches Element (6) aufweist, wobei das elastische Element (6) eine Kraft auf den Schwingungssensor (2) ausübt, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit auf Basis der gemessenen Schwingungen und auf Basis der Steuerungssignale der Steuerungseinrichtung den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) bestimmt. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elastische Element (6) eine Tellerfeder ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halterung (3) eine Bodenplatte (7) und ein Gehäuse (8) aufweist, und wobei das Gehäuse (8) und die Bodenplatte (7) mehrere Durchgangslöcher (9) aufweisen, die der Verschraubung der Halterung (3) mit dem Spritzgusswerkzeug (1) dienen. Spritzgussvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Durchgangslöcher (9) asymmetrisch zueinander angeordnet sind. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halterung (3), insbesondere die Bodenplatte (7), aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist, und/ oder wobei die Halterung (3) derart ausgebildet ist, sodass der Schwingungssensor (2) im montierten Zustand galvanisch entkoppelt vom Spritzgusswerkzeug (1) ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer, wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis des gemessenen Druckes bestimmt. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Schwingungssensor aufweist, wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Schwingungssensors gemessenen Schwingungen bestimmt, und wobei bevorzugt die Spritzgussvorrichtung eine weitere Halterung, die den weiteren Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug (1) hält, aufweist. Spritzgussvorrichtung nach einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwingungssensor (2) und/oder der weitere Schwingungssensor auf der Auswerferseite (4), bevorzugt beabstandet voneinander auf der Auswerferseite (4), angeordnet sind. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwingungssensor (2) und/ oder der weitere Schwingungssensor ein piezoelektrischer Sensor ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Sensor, bevorzugt einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur aufweist, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Sensors, bevorzugt Temperatursensors, gemessenen Parameter bestimmt. 11. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes einer Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüchen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
Erfassen der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges (1), Erfassen der Steuersignale der Steuerungseinrichtung, - Auswerten der erfassten Schwingungen in Abhängigkeit der erfassten
Steuersignale, wobei für jeden Herstellungszyklus eines Formteils anhand der erfassten Schwingungen ein Spektrogramm erzeugt wird, wobei anhand des Spektrogramms und der Steuersignale auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) geschlossen wird.
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