WO2015117844A1 - Sensoranordnung und verfahren zum bereitstellen mehrerer signale sowie spritzgiessmaschine und verfahren zum steuern einer spritzgiessmaschine - Google Patents

Sensoranordnung und verfahren zum bereitstellen mehrerer signale sowie spritzgiessmaschine und verfahren zum steuern einer spritzgiessmaschine Download PDF

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WO2015117844A1
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injection molding
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molding machine
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Bruno Schläpfer
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Sensormate Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor assembly and a method for providing a plurality of signals as well as an injection molding machine and a method for controlling a Spritzgiessma ⁇ machine according to the preambles of the independent claims.
  • Usual ⁇ strain sensors are based either on the principle of the strain gauge (DMS), the piezoresistive or piezoelectric technology.
  • the piezoresistive and piezoelectric sensors have a very high resolution, but must be applied to machine structural parts with flat mounting surfaces. In contrast, strain gauge sensors can be mounted on all machine parts, but have a smaller resolution.
  • the mold protection is the force at which the controller opens the tool thanks ⁇ as the mold protection signal, because an injection molded part is clamped between the tool halves and thus already exerts a force on the tool before the closing force is built.
  • ⁇ clamped member
  • the sensitive and expensive tools severely damage which can lead to longer production interruptions.
  • at least the following Para ⁇ meters thus be monitored today: the closing of the injection molding, the mold protection and the cavity pressure curve.
  • An inventive sensor arrangement for providing several signals from a single sensor for measuring a
  • Closing force, a cavity pressure curve and the form ⁇ protection of an injection molding machine comprises a sensor and an amplifier element.
  • the amplifier element has an input for connecting the sensor and a first and a second output for outputting a first and a second signal.
  • the amplifier element comprises an A / D converter, a microprocessor and a first and a second amplifier.
  • the first output of the amplifier element is connected to the A ⁇ gear via the first amplifier and the A / D converter and the second output to the input via the second amplifier and the A / D converter.
  • the two signals can be handled by the microprocessor different and, for example, filtered or charged with correction ⁇ values.
  • ⁇ values For example, in a sig ⁇ nal for Schliesskraftüberwachung a machine typical Overshoot with subsequent force drop can be corrected by calculation, so that the control of the injection molding machine only has to evaluate the dynamic portions of the closing force. Any combinations are conceivable. Moreover, it is conceivable that not only two outputs are present but three or more outputs, which are also connected to their own amplifiers, are present.
  • the signals can be applied to the outputs in real time and made available for further processing. It is also conceivable that the signal split prior to the A / D converter and is subsequently indivi ⁇ duel processed by one or more microprocessors. The gain can also be done before the microprocessor or before the A / D converter.
  • the first and second amplifiers may have a different gain. It is conceivable, for example, that a signal for monitoring the shape protection at the first output and a signal for closing force monitoring at the second output are provided. As this is according to experience is a rather ge ⁇ ring output signal of the sensor in comparison with the réellesig ⁇ nal originating from the closing or the cavity pressure curve, it can be output over a larger gain than the second signal.
  • the cavity-running usually offers a higher signal than the form ⁇ protection, which is why another reinforcement must be used in the amplifier.
  • the corresponding plurality of amplifiers may also have different gains.
  • the gain of the individual amplifiers may be pre-set or be case-specifically adjustable by the microprocessor. For this purpose, the microprocessor, for example have an interface that allows this adjustability from external.
  • the gain of the first amplifier may be configured so that a signal for evaluating the shape protection resul ⁇ advantage. Depending on the tool shape, the injection molding machine, the control used or other parameters, a different reinforcement may be required, which can be adjusted accordingly.
  • the amplifier element may comprise a preamplifier. This preamplifier adjusts the output signal of the sensor in such a way that subsequently the amplification element, in particular the A / D converter and / or the actual amplifier operate in their optimum operating range.
  • the sensor may include a strain gauge (DMS).
  • DMS strain gauge
  • piezoresistive or piezoelectric sensors are also conceivable.
  • the advantage of the strain gauge sensors is that they can be mounted on any surface, while the piezoresistive or piezoelectric sensors require a flat surface.
  • the sensor can comprise one, two or four strain gauges. In the case of four strain gauges, these are preferably arranged in a full bridge circuit.
  • the first output of the amplifier element can be connected to the input only in a predetermined or predeterminable time range.
  • Such a circuit allows, for example, to actively switch the first output only during a closing operation of the injection molding machine, so that overdriving of the amplifier when the closing force occurs can be ruled out.
  • the microprocessor of the amplifier element has an interface, which can be connected to the controller, for example, the injection molding machine.
  • the outputs can be connected to the input in non-overlapping time ranges.
  • the microprocessor of the amplifier element has an interface, which with the
  • Control connected, for example, the injection molding machine ⁇ who can.
  • Another aspect of the present invention relates to an injection molding machine with a sensor arrangement, as described be ⁇ written , for measuring and / or monitoring a closing force, a cavity pressure curve and shape protection of
  • the wiring of the injection molding machine is considerably simplified. Of course, it is conceivable that several sensor arrangements can be used to ensure redundancy or a more accurate resolution of the signals. The corresponding signals can then be analyzed individually, averaged, summed or differentiated.
  • the outputs of the amplifier element may be connected to a controller of the injection molding machine.
  • An external Ausirein ⁇ unit can thus be omitted and the controller can the signals di- right to control an optimal process.
  • the sensor can be arranged on a spar of the injection molding machine.
  • the sensors can be attached to different beams, so that at the same time a statement about the uniformity of Be ⁇ load of the injection molding machine and the injection mold can be done.
  • the detected signals can be evaluated individually, averaged, added or differentiated.
  • the guide rod is understood, on which the closing unit is moved with the one tool half from the open position to the closed position.
  • the spar also absorbs the closing force, which compresses the tool halves.
  • an injection molding machine has a plurality of spars for guiding the closing unit.
  • the sensor or sensors can also be applied to other structural parts of the injection molding machine.
  • the sensors measure the tie bar extension with the greatest resolution thanks to high-resolution multi-channel amplifier elements, which produce up to three or more Dahlsigna ⁇ le from a signal.
  • the sensors on the bars have the advantage that thanks to the well-defined cross-section of the bars, the resolution of the shape protection can be accurately calculated.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for providing a plurality of signals from a single sensor, wherein the sensor provides a single output signal.
  • the output signal of the sensor is digitized in an amplifier element and provided via a microprocessor and a first amplifier at a first output.
  • the output signal of the sensor is More power element is digitized and provided via a microprocessor and a second amplifier at a second output.
  • the separation of the signals can already take place on the input side or only after the microprocessor.
  • the gain can be done before or after the A / D converter.
  • the sensor may be part of a sensor arrangement as previously described.
  • Another aspect of the present invention relates to a procedural for controlling an injection molding machine with a Steue ⁇ tion, wherein the injection molding machine has at least one Sensoranord ⁇ voltage as previously described.
  • the sensor is arranged on a structural element of the injection molding machine, preferably on a spar, for measuring states of deformation.
  • the controller receives signals from the outputs of the amplifier element and evaluates them. In this case, the first signal from ers ⁇ th output of the amplifier element for processing the form of protection and the second signal from the second output of the Verstär ⁇ kerelements for processing or inspection of a closing force are used and / or for processing a cavity pressure course of the injection molding machine.
  • the spars are ideal for detecting small strains in the machine structure.
  • the bars have a clearly defined cross-sectional area on so that even the smallest expansions allow a one ⁇ derod conclusion on the occurring forces.
  • the resolution for example, the shape protection function can be calculated exactly in kilograms.
  • the sensor is mounted on the toggle lever of the closing mechanism or on the clamping plate for the injection ⁇ casting tool.
  • arrangements are conceivable with built-in Holm sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor arrangement according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an injection molding machine
  • FIG. 3 a characteristic representation of a signal of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor arrangement 1 according to the invention.
  • the sensor arrangement essentially has an amplifier element 3 and a sensor 2.
  • the sensor 2 is designed as a strain gauge sensor with a strain gauge 9.
  • the amplifier element 3 has a preamplifier, which preamplifies the output signal 13 from the sensor 2, which is located at the input 10 ⁇ .
  • an A / D converter 6 is arranged, which digitizes the preamplified signal and a microprocessor 7 supplies.
  • the micropro cessor ⁇ the signal is processed and separated in time, for example, on the individual outputs. 11 To allow a time separation, the microprocessor has a
  • Interface 14 which sets, for example, an external trigger.
  • the microprocessor still takes into account calibration values, for example, by reading in a Memory 8 were recorded at an unloaded load of the machine to be monitored.
  • the microprocessor integrated amplifier 5, 5 5 ⁇ ⁇ which allow individual amplification of the signals 12, 12 12 ⁇ ⁇ , which are the outputs 11, 11 11 ⁇ ⁇ , allow. It goes without saying that this amplifier 5 5 5 ⁇ ⁇ may be angeord ⁇ net outside of the microprocessor. Via the interface 14, the amplification of the individual amplifiers 5, 5 5 ⁇ ⁇ can be adjusted individually and predetermined, for example, by a machine control.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a erfindungsge- MAESSEN injection molding machine 20.
  • a plurality of sen sors is indicated with an arrow, which used to monitor a closing force, a cavity pressure curve and the shape ⁇ protection of an injection molding usually ⁇ the.
  • only one single sensor 2 is required for the monitoring of said parameters, which is operated with a sensor arrangement as described in FIG.
  • a plurality of sensors is saved with the corresponding amplifiers, which in particular significantly simplifies the entire control and wiring of the injection molding machine.
  • Figure 3 shows a characteristic representation of a signal of the overshoot of the closing force and an injection signal of an injection molding machine.
  • the injection signal of calii ⁇ ven closing is superimposed.
  • the overshoot of the closing force with the subsequent drop is stö ⁇ rend for the detection of the cavity pressure curve of an injection molding machine.
  • This characteristic behavior can then be stored in the memory 8 shown in FIG.
  • the microprocessor 7 (see FIG. 1) can now correct the measured values ascertained during the injection molding by this stored behavior, so that the control of the injection molding machine is simplified.
  • FIG. 4 shows a measuring curve recorded with a sensor arrangement 1 according to the invention (see FIG. 1) during the closing process of an injection molding machine.
  • a sensor arrangement 1 according to the invention

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Abstract

Sensoranordnung (1) zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor (2) zur Messung einer Schliesskraft, eines Werk- zeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes einer Spritzgiessmaschine, umfassend einen Sensor (2) und ein Verstärkerelement (3). Das Verstärkerelement (3) weist einen Eingang (10) zum Anschliessen des Sensors (2) und einen ersten und einen zweiten Ausgang (11, 11') zum Ausgeben eines ersten und eines zweiten Signales (12, 12') auf, wobei das Verstärkerelement (3) einen A/D-Wandler (6), einen Mikroprozessor (7) und einen ersten und einen zweiten Verstärker (5, 5') aufweist. Der erste und zweite Ausgang (11, 11') des Verstärkerelementes (3) sind mit dem Eingang (10) über den A/D-Wandler (6) und den ersten bzw. zweiten Verstärker verbunden.

Description

Sensoranordnung und Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale sowie Spritzgiessmaschine und Verfahren zum Steuern einer
Spritzgiessmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale sowie eine Spritzgiessmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessma¬ schine gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sensoranordnungen insbesondere zur Überwachung und Steuerung von Spritzgiessma- schinen und Spritzgiessprozessen bekannt. Allgemein gewinnt die Messung der Dehnungen an der Struktur von industriellen Pressen und Maschinen zunehmend an Bedeutung. Es ist bekannt, dass zur reproduzierbaren Beherrschung und optimalen Herstellung von Spritzgussteilen mehrere Parameter der Spritzgiessmaschine kontinuierlich überwacht werden müssen. Durch diese Überwachung soll der Verschleiss der Spritzgiessmaschine sowie eine übermäs¬ sige Abnutzung des Spritzwerkzeuges reduziert oder verhindert und auch die Qualität des zu produzierenden Teils verbessert und überwacht werden. Speziell an Kunststoff-Spritzgiess- und Druck¬ gussmaschinen wird die Dehnungsmessung mittels Dehnungssensoren auf einer oder allen Säulen häufig angewandt. Alternativ können auch Dehnungssensoren auf die Kniehebel oder andere sich deformierende Strukturteile aufgebracht werden. Übliche Dehnungs¬ sensoren basieren entweder auf dem Prinzip der Dehnungsmessstreifen (DMS) , der piezoresistiven oder piezoelektrischen Technologie. Die piezoresistiven und piezoelektrischen Sensoren weisen eine sehr grosse Auflösung auf, müssen aber auf Maschinen- strukturteilen mit ebenen Montageflächen aufgebracht werden. Im Gegensatz hierzu können DMS-Sensoren auf allen Maschinenteilen angebracht werden, weisen aber eine kleinere Auflösung auf. Untersuchungen an Spritzgiessmaschinen haben gezeigt, dass es möglich ist, über die Maschinenstruktur nicht nur die Schliess- kraft, sondern auch den Formschutz und den Werkzeuginnendruckverlauf zu messen und damit sogar den UmschaltZeitpunkt von Ein- spritzdruck auf Nachdruck festzulegen (beispielsweise Ansgar Jäger, Uni Würzburg) . Der Formschutz ist dabei die Kraft, bei welcher die Steuerung das Werkzeug dank des Formschutzsignales wie¬ der öffnet, weil ein Spritzgussteil zwischen den Werkzeughälften eingeklemmt ist und somit bereits eine Kraft auf das Werkzeug ausübt, bevor die Schliesskraft aufgebaut wird. Ein solches ein¬ geklemmtes Teil kann die empfindlichen und teuren Werkzeuge stark beschädigen was zu längeren Produktionsunterbrüchen führen kann . Standardmässig werden heute somit zumindest die folgenden Para¬ meter überwacht: die Schliesskraft der Spritzgiessmaschine, der Formschutz und der Werkzeuginnendruckverlauf. Für diese Überwa¬ chung werden üblicherweise verschiedene, auf die entsprechenden Bedürfnisse angepasste Sensoranordnungen verwendet und an unter- schiedlichen Positionen der Spritzgiessmaschine angeordnet.
Durch diese Vielzahl unterschiedlicher Sensoren und durch die dezentrale Anordnung der Sensoren wird eine Überwachung komplex und auch störungsanfällig. Beispielsweise müssen die Werkzeugin¬ nendrucksensoren in jeder Kavität und im Werkzeug angebracht werden, wobei Werkzeuge oft gewechselt werden und somit viele Werkzeuge mit den teuren Werkzeuginnendrucksensoren bestückt werden müssen. Eine maschinenbezogene Messung des Werkzeuginnendruckverlaufs ist einfacher und preiswerter. Es müssen beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel auch keine Sensoren mehr umgesteckt werden. Es sind verschiedene Signalkabel von den ein¬ zelnen Sensoren bzw. deren Verstärkern zu der Maschinensteuerung zu führen, was eine komplizierte und aufwändige Installation be¬ dingt . Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere sollen eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale sowie eine Spritzgiessmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer Spritz- giessmaschine zur Verfügung gestellt werden, welche wesentlich einfacher zu warten sind.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprü- chen definierten Vorrichtungen und Verfahren gelöst. Weitere
Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .
Eine erfindungsgemässe Sensoranordnung zum Bereitstellen mehre- rer Signale aus einem einzigen Sensor zur Messung einer
Schliesskraft , eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Form¬ schutzes einer Spritzgiessmaschine umfasst einen Sensor und ein Verstärkerelement. Dabei weist das Verstärkerelement einen Ein¬ gang zum Anschliessen des Sensors und einen ersten und einen zweiten Ausgang zum Ausgeben eines ersten und eines zweiten Signales auf. Das Verstärkerelement weist einen A/D-Wandler, einen Mikroprozessor und einen ersten und einen zweiten Verstärker auf. Der erste Ausgang des Verstärkerelementes ist mit dem Ein¬ gang über den ersten Verstärker und den A/D-Wandler und der zweite Ausgang mit dem Eingang über den zweiten Verstärker und den A/D-Wandler verbunden. Durch diese Konfiguration wird es erstmals möglich, mit nur einem Sensor mehrere Messsignale zur Verfügung zu stellen. Dabei können die Messsignale zeitlich oder aber von ihrem Signallevel unterschieden ausgegeben werden. Aus- serdem können die beiden Signale vom Mikroprozessor unterschiedlich behandelt und beispielsweise gefiltert oder mit Korrektur¬ werten verrechnet werden. So kann beispielsweise bei einem Sig¬ nal für die Schliesskraftüberwachung ein maschinentypisches Überschwingen mit nachfolgendem Kraftabfall rechnerisch korrigiert werden, so dass die Steuerung der Spritzgussmaschine nur noch die dynamischen Anteile der Schliesskraft auswerten muss. Es sind beliebige Kombinationen denkbar. Ausserdem ist es denk- bar, dass nicht nur zwei Ausgänge vorhanden sind sondern drei oder mehr Ausgänge, welche ebenfalls mit eigenen Verstärkern verbunden sind, vorhanden sind. Durch die Verwendung eines geeigneten Mikroprozessors können die Signale in Echtzeit an den Ausgängen anliegen und für die weitere Verarbeitung zur Verfü- gung gestellt werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Signal bereits vor dem A/D-Wandler aufgeteilt und anschliessend indivi¬ duell durch einen oder mehrere Mikroprozessoren verarbeitet wird. Die Verstärkung kann ebenfalls vor dem Mikroprozessor oder vor dem A/D-Wandler erfolgen.
Der erste und der zweite Verstärker können eine unterschiedliche Verstärkung aufweisen. Denkbar ist beispielsweise, dass ein Signal zur Überwachung des Formschutzes am ersten Ausgang und ein Signal zur Schliesskraftüberwachung am zweiten Ausgang bereitge- stellt wird. Da es sich hierbei erfahrungsgemäss um ein eher ge¬ ringes Ausgangssignal des Sensors im Vergleich zum Ausgangssig¬ nal herrührend von der Schliesskraft oder vom Werkzeuginnendruckverlauf handelt, kann dieses über eine grössere Verstärkung ausgegeben werden als das zweite Signal. Der Werkzeuginnendruck- verlauf bietet in der Regel ein höheres Signal als der Form¬ schutz, weshalb eine andere Verstärkung im Verstärker verwendet werden muss. Falls drei oder mehr Ausgänge zur Verfügung gestellt werden, können selbstverständlich auch die korrespondierenden mehreren Verstärker unterschiedliche Verstärkungen auf- weisen. Die Verstärkung der einzelnen Verstärker kann voreingestellt sein oder durch den Mikroprozessor fallspezifisch einstellbar sein. Hierzu kann der Mikroprozessor beispielsweise über eine Schnittstelle verfügen, welche diese Einstellbarkeit von extern erlaubt.
Die Verstärkung des ersten Verstärkers kann derart ausgestaltet sein, dass ein Signal zur Auswertung des Formschutzes resul¬ tiert. Abhängig von der Werkzeugform, der Spritzgiessmaschine, der verwendeten Steuerung oder anderen Parametern kann eine unterschiedliche Verstärkung gefordert sein, welche entsprechend eingestellt werden kann.
Das Verstärkerelement kann einen Vorverstärker aufweisen. Dieser Vorverstärker passt das Ausgangssignal des Sensors derart an, dass anschliessend das Verstärkungselement, insbesondere der A/D-Wandler und/oder der eigentliche Verstärker in ihrem optima- len Arbeitsbereich arbeiten.
Der Sensor kann einen Dehnmessstreifen (DMS) umfassen. Alternativ sind aber auch piezoresistive oder piezoelektrische Sensoren denkbar. Der Vorteil der DMS-Sensoren ist, dass diese auf belie- bigen Oberflächen angebracht werden können, während die piezore- sistiven oder piezoelektrischen Sensoren eine ebene Fläche bedingen. Der Sensor kann dabei einen, zwei oder vier Dehnmessstreifen umfassen. Im Falle von vier Dehnmessstreifen sind diese vorzugsweise in einer Vollbrückenschaltung angeordnet.
Der erste Ausgang des Verstärkerelements kann nur in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Zeitbereich mit dem Eingang verbunden sein. Eine solche Schaltung erlaubt beispielsweise den ersten Ausgang nur während eines Schliessvorgangs der Spritz- gussmaschine aktiv zu schalten, so dass ein Übersteuern des Verstärkers beim Auftreten der Schliesskraft ausgeschlossen werden kann. Um diese Schalten zu ermöglichen, weist beispielsweise der Mikroprozessor des Verstärkerelements eine Schnittstelle auf, welche mit der Steuerung beispielsweise der Spritzgiessmaschine verbunden werden kann.
Die Ausgänge können in nicht überlappenden Zeitbereichen mit dem Eingang verbunden sein. Somit kann erreicht werden, dass lediglich Signale an den entsprechenden Ausgängen anliegen, wenn diese vom Prozesszyklus der Spritzgiessmaschine auch relevant sind und für die Steuerung berücksichtigt werden sollen. Um diese Schalten zu ermöglichen, weist beispielsweise der Mikroprozessor des Verstärkerelements eine Schnittstelle auf, welche mit der
Steuerung beispielsweise der Spritzgiessmaschine verbunden wer¬ den kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Spritzgiessmaschine mit einer Sensoranordnung, wie vorgängig be¬ schrieben, zum Messen und/oder Überwachen einer Schliesskraft , eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes der
Spritzgiessmaschine . Dabei weist die Spritzgiessmaschine insbe¬ sondere den Vorteil auf, dass nicht mehr eine Vielzahl von ein- zelnen Sensoren auf der Struktur der Spritzgiessmaschine ange¬ ordnet werden müssen, sondern lediglich ein einziger Sensor benötigt wird, um die entsprechende Messung und/oder Überwachung der Parameter zu gewährleisten. Die Verkabelung der Spritzgiess- maschine wird wesentlich vereinfacht. Selbstverständlich ist es aber denkbar, dass zur Sicherstellung von Redundanz oder zu einer genaueren Auflösung der Signale auch mehrere Sensoranordnungen verwendet werden können. Die entsprechenden Signale können dann einzeln, gemittelt, summiert oder differenziert analysiert werden .
Die Ausgänge des Verstärkerelements können mit einer Steuerung der Spritzgiessmaschine verbunden sein. Eine externe Auswertein¬ heit kann somit entfallen und die Steuerung kann die Signale di- rekt zur Regelung eines optimalen Prozesses benutzen. Somit wird eine Regelung während des Betriebs, insbesondere in Echtzeit er¬ möglicht . Der Sensor kann an einem Holm der Spritzgiessmaschine angeordnet sein. Bei der Verwendung von mehreren Sensoranordnungen können die Sensoren an unterschiedlichen Holmen befestigt werden, so dass gleichzeitig eine Aussage über die Gleichmässigkeit der Be¬ lastung der Spritzgiessmaschine und des Spritzwerkzeugs erfolgen werden kann. Ausserdem können die ermittelten Signale einzeln, gemittelt, addiert oder differenziert ausgewertet werden. Unter einem Holm einer Spritzgiessmaschine wird die Führungsstange verstanden, auf welcher die Schliesseinheit mit der einen Werkzeughälfte von der geöffneten Position in die Schliessposition verschoben wird. Der Holm nimmt zusätzlich die Schliesskraft auf, welche die Werkzeughälften zusammendrückt. Üblicherweise weist eine Spritzgiessmaschine mehrere Holme zur Führung der Schliesseinheit auf. Alternativ können der oder die Sensoren auch auf andere Strukturteile der Spritzgiessmaschine aufge- bracht werden. Die Sensoren messen die Holmdehnung mit grösster Auflösung dank hochauflösenden mehrkanaligen Verstärkerelementen, welche aus einem Signal bis zu drei und mehr Ausgangssigna¬ le erzeugen. Die Sensoren auf den Holmen haben den Vorteil, dass dank dem genau definierten Querschnitt der Holme die Auflösung des Formschutzes genau errechnet werden kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor, wobei der Sensor ein einziges Ausgangssignal zur Verfü- gung stellt. Dabei wird das Ausgangssignal des Sensors in einem Verstärkerelement digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen ersten Verstärker an einem ersten Ausgang bereitgestellt. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Sensors im Ver- Stärkerelement digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen zweiten Verstärker an einem zweiten Ausgang bereitgestellt wird. Dabei kann die Auftrennung der Signale bereits eingangs- seitig erfolgen oder erst nach dem Mikroprozessor. Ebenfalls kann die Verstärkung vor oder nach dem A/D-Wandler erfolgen. Der Sensor kann Teil einer Sensoranordnung wie vorgängig beschrieben sein .
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Ver- fahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine mit einer Steue¬ rung, wobei die Spritzgiessmaschine wenigstens eine Sensoranord¬ nung wie vorgängig beschrieben aufweist. Der Sensor ist an einem Strukturelement der Spritzgiessmaschine, vorzugsweise an einem Holm, zum Messen von Verformungszuständen angeordnet. Die Steue- rung empfängt Signale von den Ausgängen des Verstärkerelements und auswertet diese aus. Dabei dienen das erste Signal vom ers¬ ten Ausgang des Verstärkerelements zur Verarbeitung des Formenschutzes und das zweite Signal vom zweiten Ausgang des Verstär¬ kerelements zur Verarbeitung oder Überprüfung einer Schliess- kraft und/oder zur Verarbeitung eines Werkzeuginnendruck- Verlaufs der Spritzgiessmaschine.
Die Holme sind ideal zum Erfassen von kleinen Dehnungen in der Maschinenstruktur. Die Holme weisen eine klar definierte Quer- schnittsfläche auf, so dass auch kleinste Dehnungen einen ein¬ deutigen Rückschluss auf die aufgetretenen Kräfte zulassen. Somit kann. Entsprechend kann die Auflösung beispielsweise der Formschutzfunktion genau in Kilogramm errechnet werden. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Sensor am Kniehebel des Schliessmechanismus oder an der Aufspannplatte für das Spritz¬ gusswerkzeug angebracht wird. Ebenso sind Anordnungen mit im Holm integriertem Sensor denkbar. Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele dar¬ stellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäs- sen Sensoranordnung,
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Spritzgiessma- schine,
Figur 3: eine charakteristische Darstellung eines Signals des
Überschwingens der Schliesskraft und eines Einspritz Signals einer Spritzgiessmaschine,
Figur 4: eine Messkurve aufgenommen mit einer erfindungsgemäs sen Sensoranordnung während des Schliessvorgangs ei¬ ner Spritzgiessmaschine.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsge- mässen Sensoranordnung 1. Die Sensoranordnung weist im Wesentlichen ein Verstärkerelement 3 und einen Sensor 2 auf. Der Sensor 2 ist als DMS-Sensor mit einem Dehnmesstreifen 9 ausgebildet. Das Verstärkerelement 3 weist einen Vorverstärker auf, welcher das Ausgangssignal 13 vom Sensor 2, welches am Eingang 10 an¬ liegt, vorverstärkt. Anschliessend an den Vorverstärker 4 ist ein A/D-Wandler 6 angeordnet, welcher das vorverstärkte Signal digitalisiert und einem Mikroprozessor 7 zuführt. Im Mikropro¬ zessor wird das Signal aufbereitet und beispielsweise zeitlich auf die einzelnen Ausgänge 11 aufgetrennt. Um eine zeitliche Auftrennung zu ermöglichen, weist der Mikroprozessor eine
Schnittstelle 14 auf, welche beispielsweises einen externen Trigger setzt. Ausserdem berücksichtigt der Mikroprozessor noch Kalibrationswerte, welche beispielsweise durch Einlesen in einen Speicher 8 bei einer unbelasteten Beanspruchung der zu überwachenden Maschine aufgenommen wurden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Mikroprozessor integrierte Verstärker 5, 5 5λ λ auf, welche eine individuelle Verstärkung der Signale 12, 12 12 λ λ, welche den Ausgängen 11, 11 11 λ λ zugeführt werden, ermöglichen. Es versteht sich von selbst, dass diese Verstärker 5, 5 5λ λ auch ausserhalb des Mikroprozessors angeord¬ net sein können. Über die Schnittstelle 14 kann die Verstärkung der einzelnen Verstärker 5, 5 5λ λ individuell eingestellt wer- den und beispielsweise von einer Maschinensteuerung vorgegeben werden .
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsge- mässen Spritzgiessmaschine 20. Dabei ist eine Vielzahl von Sen- soren mit einem Pfeil angedeutet, welche zur Überwachung einer Schliesskraft, eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Form¬ schutzes einer Spritzgiessmaschine üblicherweise verwendet wer¬ den. Erfindungsgemäss wird für die Überwachung der genannten Parameter jedoch nur noch ein einzelner Sensor 2 benötigt, welcher mit einer Sensoranordnung wie in Figur 1 beschrieben betrieben wird. Ersichtlicherweise wird somit eine Vielzahl von Sensoren mit den entsprechenden Verstärkern eingespart, was insbesondere die gesamte Steuerung und Verkabelung der Spritzgiessmaschine wesentlich vereinfacht.
Figur 3 zeigt eine charakteristische Darstellung eines Signals des Überschwingens der Schliesskraft und eines Einspritzsignals einer Spritzgiessmaschine . Das Einspritzsignal ist der effekti¬ ven Schliesskraft überlagert. Insbesondere das Überschwingen der Schliesskraft mit dem nachfolgenden Abfall ist für die Erfassung des Werkzeuginnendruckverlaufs einer Spritzgiessmaschine stö¬ rend. Dieses Verhalten ist jedoch maschinenspezifisch und kann einfach in einem leeren Schliessprozess ohne Einspritzvorgang aufgezeichnet werden. Dieses charakteristische Verhalten kann dann in dem in der Figur 1 dargestellten Speicher 8 abgelegt werden. Der Mikroprozessor 7 (siehe Figur 1) kann die während des Spritzgiessens ermittelten Messwerte nun um dieses gespei- cherte Verhalten korrigieren, so dass die Steuerung der Spritz- giessmaschine vereinfacht wird.
Figur 4 zeigt eine Messkurve aufgenommen mit einer erfindungsge- mässen Sensoranordnung 1 (siehe Figur 1) während des Schliess- Vorgangs einer Spritzgiessmaschine . Deutlich zu erkennen ist der unregelmässige Signalverlauf während dem Schliessen der Werk¬ zeugformen. Dieser Verlauf ist maschinen- und werkzeugspezifisch und innerhalb einer bestimmten Toleranz bei jedem Schliessvor- gang identisch. Die dargestellte Messkurve zeigt in der dicken Kurve eine Vielzahl von übereinander gelegten Schliesskurven.
Einzig in der dünner dargestellten Kurve ist beim Schliessen der Werkzeugformen ein Formteil zwischen den beiden Formhälften eingeklemmt, was vor dem eigentlichen Schliessen bereits zu einem Signalausschlag führt (gekennzeichnet mit dem Pfeil) . Ein sol- eher Signalausschlag kann somit genutzt werden, um beispielswei¬ se das Schliessen der Spritzgussmaschine zu unterbrechen und ei¬ nen entsprechenden Alarm auszugeben.

Claims

Patentansprüche
1. Sensoranordnung (1) zum Bereitstellen mehrerer Signale aus einem einzigen Sensor (2) zur Messung einer Schliesskraft , eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes ei¬ ner Spritzgiessmaschine (20), umfassend einen Sensor (2) und ein Verstärkerelement (3) , wobei das Verstärkerelement
(3) einen Eingang (10) zum Anschliessen des Sensors (2) und einen ersten und einen zweiten Ausgang (11, 11 λ) zum Ausgeben eines ersten und eines zweiten Signales (12, 12 λ) auf¬ weist, wobei das Verstärkerelement (3) einen A/D-Wandler
(6), einen Mikroprozessor (7) und einen ersten und einen zweiten Verstärker (5, 5λ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (11) des Verstärkerelementes
(3) mit dem Eingang (10) über den ersten Verstärker (5) und den A/D-Wandler (6) verbunden ist und der zweite Ausgang
(11 λ) des Verstärkerelementes (3) mit dem Eingang (10) über den zweiten Verstärker (5λ) und den A/D-Wandler (6) verbunden ist.
2. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verstärker (5) und der zweite Verstär¬ ker (5λ) eine unterschiedliche Verstärkung aufweisen.
3. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung des ersten Verstärkers (5) derart ausgestaltet ist, dass ein Signal (12) zur Auswer¬ tung des Formschutzes resultiert.
4. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkerelement (3) ei¬ nen Vorverstärker (4) aufweist. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) einen Dehnmess¬ streifen (9) umfasst.
Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (11) nur in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Zeitbereich mit dem Eingang (10) verbunden ist.
Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (11, 11 λ) in nicht überlappenden Zeitbereichen mit dem Eingang (10) verbunden sind.
Spritzgiessmaschine (20) mit einer Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Messen und/oder Überwachen einer Schliesskraft , eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs und des Formschutzes der Spritzgiessmaschine (20).
Spritzgiessmaschine (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (11, 11 11 λ λ) mit einer Steu¬ erung der Spritzgiessmaschine (20) verbunden sind.
Spritzgiessmaschine (20) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) an einem Holm (22) der Spritzgiessmaschine (20) angeordnet ist.
Verfahren zum Bereitstellen mehrerer Signale (12, 12 λ) aus einem einzigen Sensor (2), wobei der Sensor (2) ein einziges Ausgangssignal (13) zur Verfügung stellt, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Ausgangssignal (13) des Sensors (2) in einem Verstärkerelement (3) digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen ersten Verstärker (5) an einem ersten Ausgang (11) bereitgestellt wird und dass das Aus¬ gangssignal (13) des Sensors (2) im Verstärkerelement (3) digitalisiert und über einen Mikroprozessor und einen zweiten Verstärker (5λ) an einem zweiten Ausgang (11) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) Teil einer Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
Verfahren zum Steuern einer Spritzgiessmaschine (20) mit einer Steuerung, wobei die Spritzgiessmaschine (20) wenigs¬ tens eine Sensoranordnung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, wobei der Sensor (2) an einem Strukturele¬ ment der Spritzgiessmaschine (20), vorzugsweise an einem Holmen (22), zum Messen von Verformungszuständen angeordnet ist, wobei die Steuerung Signale (12, 12 λ) von den Ausgängen (11, 11 11 λ λ) des Verstärkerelements (3) empfängt und auswertet, wobei das erste Signal (12) vom ersten Ausgang (11) des Verstärkerelements (3) zur Verarbeitung des For¬ menschutzes dient, wobei das zweite Signal (12 λ) vom zwei¬ ten Ausgang (11 λ) des Verstärkerelements (3) zur Verarbei¬ tung einer Schliesskraft der Spritzgiessmaschine (20) und/oder zur Verarbeitung eines Werkzeuginnendruck-Verlaufs dient .
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