WO2023041418A1 - Spritzgiessvorrichtung, sowie system zur überwachung einer solchen - Google Patents

Spritzgiessvorrichtung, sowie system zur überwachung einer solchen Download PDF

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WO2023041418A1
WO2023041418A1 PCT/EP2022/075000 EP2022075000W WO2023041418A1 WO 2023041418 A1 WO2023041418 A1 WO 2023041418A1 EP 2022075000 W EP2022075000 W EP 2022075000W WO 2023041418 A1 WO2023041418 A1 WO 2023041418A1
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spatial direction
index element
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Thomas JÄGER
Alexander Gehring
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Otto Männer GmbH
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    • B29C2945/76943—Using stored or historical data sets compare with thresholds

Definitions

  • the present invention is in the field of injection molding devices and the systems for monitoring such injection molding devices during the manufacturing process.
  • the misalignment detection system includes an alignment element having a male portion connected to and extending from a first component of the mold structure and a female portion defined in the second component of the mold structure, the female portion being so configured , that it receives the male section in a closed configuration, and at least one sensor which is connected to one of the male and female sections and is configured to detect a deformation of the male section or the female section, the deformation being caused by a misalignment of the mold is induced.
  • WO18218320A1 published on 06.1.2.2018 by Krammer, describes a device connected to one or more motion sensors with loT technology which, when suitably positioned on the pins of the ejector plate or the moving platen of the mould, in able to send sig - nals/data to a gateway and then to a cloud or even run some other form of internal storage to detect any kind of unusual shifting between parts of the shape, using the signals/data to create can be used by predictive models.
  • JP5449839B2 published on 03/19/2014 by Japan Steel Works describes a method that stops the closing operation of a mold when a foreign object is caught between the mold halves by closing a movable mold to a fixed mold and fixing it by a predetermined fixing force Vibration of a fixed platen is monitored in the range from the mold open position where the movable mold is apart from the fixed mold by a predetermined distance to the mold closed position where the movable mold touches the fixed mold, and the mold clamping operation is performed stopped when an acceleration rate exceeding a predetermined threshold is detected.
  • the tool halves of an injection molding tool are aligned with one another using various guides and centering devices. Assembly on an injection molding machine takes place in the assembled state and helps to avoid misalignment. During assembly and during operation, however, it can happen that the mold halves are misaligned perpendicular to the direction of movement can lead to wear and damage. As a result, a reduction in the quality of the injection molded part is possible and, if necessary, a costly repair of the injection mold is necessary.
  • a relative displacement of the tool halves to each other can be caused by incorrect assembly, tool and machine properties, incorrect design and production or material properties.
  • One or more of these basic influences lead to signs of wear or damage to the tool.
  • the mold halves are fixed to the plates of the machine either by clamping with clamping claws or by screw holes provided for this purpose on the base plate of one mold half.
  • the tool half with its base plate and any insulating plate is pressed against the clamping plate of the machine by the screws. If the frictional force built up is higher than the counteracting weight, the corresponding tool half is fixed and remains in its intended position and there is a non-positive connection.
  • an injection mold has several guides and centering features.
  • the tool halves are first pre-centered during the closing process using bolt guides. Fine centering takes place shortly before the tool halves are brought together.
  • it may also be necessary for the individual mold inserts are floating and are again aligned to the inserts via local guides.
  • the aim is to issue a signal before damage occurs, which provides information about the location and intensity of the misalignment. In this way, a targeted correction or, if necessary, a new alignment of the mold halves can take place. This protects against high costs due to repairs, machine failure and replacement material.
  • the offset can be detected by various physical principles, which are more or less suitable due to their metrological properties. Acceleration sensors are suitable for recording vibrations and shock moments from machines. The data can be used and analyzed in many ways. In this way, the vibrations that occur on the tool guides during operation can be recorded and evaluated.
  • the acceleration sensors can advantageously be glued to the object to be measured or fixed with a magnet.
  • a screwed connection is also possible as an alternative or in addition.
  • the space required for this depends on the size and shape of the sensor used.
  • Uniaxial sensors are mostly cylindrical and have a diameter of 5mm-20mm and a height of 30mm-60mm.
  • Cubic triaxial sensors have a size of about 1.5 mm x 1.5 mm x 1.5 mm (LxWxH), although there are also smaller - but usually more expensive - sensors on the market.
  • the capacitive and piezoelectric variants show no signs of wear due to friction and, depending on the housing material, are insensitive to oils, dirt or electromagnetic fields. If used improperly, the device can be destroyed.
  • the senor is used on the flat guides of the tool, no conversion measures are necessary when mounting a magnet. Only one line has to be laid to the evaluation unit.
  • the evaluation unit is advantageously part of the injection molding device, which can be used to store historical data. The accuracy and resolution depend on the respective sensor model. With an analog charge output from the sensor, the resolution is limited by the A/D converter used.
  • the sampling frequency is for fast applications currently between 20 kHz-75 kHz, but also depends on the respective transducer. Common sensors can be operated with a voltage between 6 V and 24 V and have a supply current of around 1-5 mA.
  • the accurate closing of the mold halves of injection molding devices that work together to form cavities along an end face in a parting plane without offset or misalignment is important.
  • a lateral offset of the tool halves to one another that exceeds a tolerance threshold can cause damage and increased signs of wear on the tool if this is not recognized in good time.
  • the repair of damage in the area of a filigree cavity halves adjacent to the closing level can be very cost-intensive. Defects in the form of a lateral offset can also lead to increased stress not only on the tool but also on the injection molding machine in which the tool is clamped.
  • a disadvantage of the monitoring systems from the prior art mentioned at the outset is, among other things, the high design complexity that is necessary so that these systems can be integrated into an injection molding device.
  • the effort for installation and maintenance should be kept as low as possible.
  • a sensor can be replaced without the tool having to be dismantled, which is time-consuming.
  • the monitoring system easily withstands the high temperatures that occur in an injection molding tool. In regular operation, the temperature of injection molding devices can be over 100 °C in exceptional cases.
  • measuring systems must at least withstand a constant material temperature of 80 °C. Since tools are usually cooled with fluids, it must also be ensured that damage caused by moisture can be effectively avoided.
  • an advantage of the disclosure consists in enabling a measuring system that is easy to assemble and easy to evaluate, in particular for identifying lateral offset for injection molding devices.
  • an injection molding device comprises a first tool half and a second tool half, which in a first spatial direction relative to each other between a closed and a Ner open position are movably arranged.
  • one of the two mold halves is fixed, while the other is movably arranged with respect to the fixed mold half.
  • the first tool half comprises at least one first index element extending in the first spatial direction and the second tool half at least one second index element extending in the opposite direction and operatively connectable to the first index element.
  • the index elements are preferably flat guides, which consist of a male and a female part. During the closing process, the male part moves into the female part.
  • the index elements can be designed and arranged in such a way that they bring about an alignment or only serve to indicate an offset. If they are not used for mutual alignment, they can be arranged to be movable to a certain extent.
  • the first and second index elements are arranged in such a way that they mesh when the injection molding device is closed before the cavity halves come into contact with one another get in touch. Any misalignments between the first and second half of the tool, which manifest themselves in vertical and/or lateral offsets can thus be recognized at an early stage and, if necessary, compensated for.
  • one of the index elements is arranged in such a way that it projects beyond one of the end faces of the respective tool half in the direction of the first spatial direction. This has the advantage that the mold halves are centered by the index elements and not by the cavity halves if there is an offset, which can prevent damage to the cavity.
  • one acceleration sensor is advantageously used for each spatial direction to be detected.
  • the acceleration sensor is advantageously operatively connected as directly and directly as possible to a first and/or the second index element.
  • the acceleration sensor can be mounted directly on or in the first or second index element, for example.
  • Good results can be achieved by screwing, gluing or using a magnetic connection.
  • the magnetic connection is particularly advantageous when the monitoring system is not to be a permanent part of the injection molding device, but only at certain times, for example when the injection molding device is being set up.
  • Direct attachment to at least one of the index elements has the advantage that an unwanted offset can be identified immediately upon first contact of the first and second index element and not first all the way through the machine to a remote sensor. Both the temporal and the spatial resolution are therefore advantageous.
  • acceleration sensors are advantageously used as acceleration sensors. In principle, both capacitive sensors and inductive sensors are possible.
  • the closing of the mold halves can be stopped proactively before the sensitive cavity halves interact, in order to avoid damage to the cavity.
  • the sensors are advantageously attached as peripherally as possible inside or outside the lateral contour (side surfaces) of the tool halves.
  • the acceleration sensor can, if required, be operatively connected to a first and/or a second index element in a detachable (temporary) manner from the outside. This has the advantage of extremely simple and inexpensive assembly.
  • the acceleration sensor can also be mounted temporarily or subsequently without major machining of the tool halves.
  • the acceleration sensor itself or its housing, is designed to be magnetic, it can be attached via a ferromagnetic surface on one of the tool halves or the index elements.
  • the acceleration sensor can be attached to the attachment in any position in a simple manner by means of a magnet.
  • the sensor can also be mounted at an angle of, for example, 45° with respect to its detection direction with respect to the first spatial direction. This makes it possible to measure an offset in two spatial directions perpendicular to the first spatial direction.
  • the fastening can be arranged in a pocket of the first and/or second index element and/or a first and/or second mold plate.
  • the fastening can be arranged in a pocket of the first and/or second index element and/or a first and/or second mold plate.
  • the pocket can be a bore.
  • a commercially available acceleration sensor can be used here, which is screwed into the bore.
  • the first and the second index element advantageously each have a centering means on the front side, which serve for the actual centering when the injection molding device is closed transversely to the first spatial direction.
  • the first and second centering means center the first tool half relative to the second tool half in at least a second spatial direction by engaging in one another.
  • the index elements are advantageously arranged centrally between two outer edges of a side surface of the first and/or the second tool half.
  • the first index element can extend away from the first tool half in the first spatial direction and the second index element can extend away from the second tool half in the first spatial direction and at Closing the injection molding device, a projection on the first index element can engage in a recess on the second index element. The projection is used for the actual centering, with the projection when the injection molding device is closed in the corresponding depression on the
  • the connection between the projection and the recess corresponds to a tongue and groove connection.
  • the geometric configuration is not decisive here.
  • the projection can be cuboid, but alternatively a cylindrical shape is also conceivable, which engages in a corresponding recess in the form of a pocket.
  • the first and/or the second index element can have an end face on which the first and/or the second centering means is arranged, the first and/or the second index element preferably having a side surface which is essentially perpendicular thereto and which has a Includes mount for accelerometer. Good measurement results can be achieved if a main sensor axis of the acceleration sensor is arranged perpendicular to the first spatial direction.
  • the senor can be arranged, for example, on the right-angled side face of the first and/or second index element. If both a vertical offset and a lateral offset are to be identified, two acceleration sensors can also be arranged.
  • the main sensor axis of the acceleration sensor can be arranged parallel to a side surface of the first and/or the second mold plate. alterna Alternatively or additionally, the main axis of the sensor can be arranged parallel to the centering direction of the associated centering means.
  • the acceleration sensor is preferably arranged essentially centrally between two outer edges of a side surface of the first and/or the second mold plate.
  • index elements are arranged for centering along the y-axis perpendicularly arranged along the longitudinal axis (x-axis) and two index elements for centering along the z-axis arranged perpendicularly along the x-axis. These are preferably each arranged centrally between two outer edges of a side surface of the first and/or the second mold plate, or mounted on the corresponding side surface of the tool half and/or embedded in it.
  • the injection molding device includes an evaluation unit with which the offset (misalignment) can be determined by the measured lateral acceleration.
  • the evaluation unit can preferably compare the measured maximum acceleration value with offset with the maximum acceleration value without offset, and the existing offset can be determined from the difference.
  • This evaluation technique is also referred to as peak analysis.
  • the advantage of comparing the measurement curves with regard to the maximum acceleration values is that no windowing is required in comparison to spectral analysis.
  • a signal section in the spectral range is typically analyzed in the spectral analysis. For this, significant frequencies and their intensity viewed and compared with other measurements. For this purpose, the signal needs to be windowed, for example by a Hanning window, in order to be able to represent frequencies correctly in spectral terms.
  • the at least one acceleration sensor can be a piezoelectric acceleration sensor. Due to the high frequency bandwidth of an impact when closing the first and second mold halves along the first spatial direction, piezoelectric sensors are better suited than capacitive acceleration sensors. Piezoelectric sensors also have better noise-signal behavior. The signal-to-noise ratio describes the intensity of the signal noise around the actually measured acceleration. Another advantage of piezoelectric sensors is that they can be extremely compact. Therefore, such sensors are optimally suited when it comes to integrating the sensors into existing structures. In addition, piezoelectric sensors are self-contained units that do not show any wear due to friction and, depending on the housing material, are also insensitive to oils, dirt or electromagnetic fields.
  • an injection molding device is provided with at least one first and one second mold half, which are arranged such that they can move relative to one another along a first spatial direction.
  • At least one of the mold halves is movably arranged, with a first index element of the first mold half engaging in a second index element of the second mold half.
  • At least one acceleration sensor is arranged on the first or second index element in order to determine the acceleration on one of the centering means. To determine the offset, the offset is determined by the maximum acceleration value using an evaluation unit.
  • FIG. 1 shows an injection molding device with an injection molding machine and an injection molding tool arranged therein, obliquely from the front and top right;
  • FIG. 2 shows the injection molding device according to FIG. 1 obliquely from the front and top left;
  • FIG. 3 shows the injection molding tool from the injection molding device according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a side view of the injection molding device according to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a detailed view from FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a perspective representation of an injection molding device 1 obliquely from the front and top right.
  • FIG. 2 shows the injection molding device 1 in a perspective representation obliquely from the front and top left.
  • FIG. 3 shows an isolated injection molding tool 2 arranged in the injection molding device 1.
  • FIG. 5 shows a side view of the injection molding device 1 according to FIG. Figure 6 shows an enlarged view of a detail from Figure 5.
  • the injection mold 2 comprises a first mold half 3 and a second mold half 4, which are arranged in an injection molding machine 7 so as to be movable relative to one another in a first spatial direction x between a closed and an open position.
  • the first mold half 3 is in the variant shown on a fixed platen 8 and the second mold half 4 is attached to a movable mold platen 9 of the injection molding machine 7 .
  • the first tool half 3 comprises four first index elements 5 (male index elements) extending in the first spatial direction x.
  • the second tool half 4 comprises second index elements 6 (female index elements) arranged complementary to the first index elements 5 and extending in the opposite direction (-x).
  • the index elements 5, 6 are so-called flat guides. These are here arranged peripherally on the tool halves 3.4 and rigidly connected to them.
  • the tool halves 3, 4 When moving into one another, they cause the tool halves 3, 4 to be aligned with one another when they are closed, given a possible lateral offset D (y-direction and/or the z-direction) transverse to the direction of movement (x-direction) of the tool halves 3, 4.
  • the flat guides 5, 6 shown only have a centering effect in one spatial direction (second or third spatial direction), which is perpendicular to the first spatial direction (x).
  • the first index elements 5 and the second index elements 6 are arranged centrally between the outer edges of the tool halves 3, 4. They are arranged in pockets 25 of a side surface 24 of a tool half 3, 4.
  • the index elements 5, 6 can also be placed on the side surfaces 24 of the respective tool half 3, 4 above.
  • an acceleration sensor 10 is arranged on the first and/or on the second index element 5, 6, which is used to identify a lateral offset D of the respective first index element 5, 6 in relation to the respective second index element 5, 6 in the second or third spatial direction y, z .
  • the arrangement depends on the displacement D to be measured.
  • One advantage is that the acceleration sensors 10 can also only be attached temporarily.
  • the acceleration sensors 10 are operatively connected to an evaluation unit 23 . This evaluates the signals supplied by the sensors 10 and uses them to calculate the accelerations that occur when the index elements 5, 6 move into one another. This process is shown schematically in FIG.
  • the existing offset D can be determined from the difference between the measured maximum acceleration value with offset D and the maximum acceleration value without offset D with the aid of the evaluation unit 23 .
  • the second index element 6 has a side face 12 which is arranged at right angles to the end face 11 and which includes a fastening 13 for the acceleration sensor 10.
  • the attachment 1 3 is designed here as a ferromagnetic surface to which the acceleration sensor 10 adheres by means of magnetic force.
  • the attachment 13 can be designed as a pocket 15 into which the acceleration sensor 10 can be inserted.
  • the sensor main Axes 18 of the acceleration sensors 10 are arranged here perpendicularly to the first spatial direction (x), or parallel to the centering directions of the corresponding index elements 5, 6.
  • FIG. 4 shows in a diagram the accelerations in the first or a second spatial direction (y, z) perpendicular thereto.
  • a significant signal can be recorded at an offset D in the transverse direction.
  • the guides (index elements) lose contact.
  • the guide half of the ejector side (second movable mold half 4) of the mold shoots in the negative z-direction.
  • This behavior can be recognized by the first deflection of the signal.
  • the signal behaves inversely when the two mold halves or index halves move together.
  • the first signal rise is in the positive Z direction.
  • contact with the parting line of the tool can be seen.
  • the significant signal deflections have a damped sinusoidal oscillation, which decays differently depending on the rigidity of the injection molding tool 2 and the injection molding device 1 .
  • injection molding machine 20 outer edge (forming plate)o 8 fixed tool21 overhang clamping plate (injection molding22 cavity machine) 23 evaluation unit

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Spritzgiessvorrichtung (1), welche ein Spritzgiesswerkzeug (2) mit einer ersten Werkzeug hälfte (3) und einer zweiten Werkzeughälfte (4) umfasst, welche in einer ersten Raumrichtung (x) relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position beweglich angeordnet sind. Die erste Werkzeughälfte (3) weist mindestens ein sich in Richtung der ersten Raumrichtung (x) erstreckendes erstes Indexelement (5). Die zweite Werkzeug hälfte (4) umfasst mindestens ein sich in Richtung der ersten Raumrichtung (x) erstreckendes und zu dem ersten Indexelement (5) wirkverbindbares zweites Indexelement (6). Zumindest eines der Indexelemente (5, 6) ist mit einem Beschleunigungssensor (10) wirkverbunden, der zur Identifikation eines Versatzes (D) des ersten zum zweiten Indexelement (5, 6) in einer zweiten Raumrichtung (y, z) dient.

Description

Spritzgiessvorrichtu ng , sowie System zur Überwachung einer solchen
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet von Spritzgiessvorrichtungen, sowie der Systeme zur Überwachung solcher Spritzgiessvorrichtungen während dem 5 Herstellungsprozess.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
WO19075554A1 , veröffentlicht am 25.04.201 9 von Husky, beschreibt ein System zum Erfassen von Ausrichtungsfehlern für eine Form und Verfahren zu dessen Verwendung. Das Fehlausrichtungserfassungssystem umfasst ein Ausrichtungs-o element mit einem männlichen Abschnitt, der mit einer ersten Komponente der Formstruktur verbunden ist und sich von dieser erstreckt, und einem weiblichen Abschnitt, der in der zweiten Komponente der Formstruktur definiert ist, wobei der weibliche Abschnitt so konfiguriert ist, dass er den männlichen Abschnitt in einer geschlossenen Konfiguration aufnimmt, sowie mindestens einen Sensor, der mit5 einem der männlichen und weiblichen Abschnitte verbunden ist und so konfiguriert ist, dass er eine Verformung des männlichen Abschnitts oder des weiblichen Abschnitts erfasst, wobei die Verformung durch eine Fehlausrichtung der Form indu- ziert wird. WO18218320A1 , veröffentlicht am 06.1 2.2018 von Krammer, beschreibt eine Vorrichtung, die mit einem oder mehreren Bewegungssensoren mit loT-Technolo- gie verbunden ist, die, wenn sie in geeigneter Weise auf den Stiften der Auswerferplatte oder der beweglichen Platte der Form positioniert sind, in der Lage sind, Sig - nale/Daten an ein Gateway und dann an eine Cloud zu senden oder sogar eine andere Form von internem Speicher auszuführen, um jede Art von ungewöhnlicher Verschiebung zwischen den Teilen der Form zu erkennen, wobei die Signale/Daten zur Erstellung von Vorhersagemodellen verwendet werden können.
JP5449839B2, veröffentlicht am 19.03.2014 von Japan Steel Works, beschreibt ein Verfahren das den Schliessvorgang einer Form stoppt, wenn ein Fremdkörper zwischen den Werkzeughälften eingeklemmt wird, indem eine bewegliche Form zu einer festen Form geschlossen und durch eine vorbestimmte Befestigungskraft befestigt wird, wird eine Vibration einer festen Platte in dem Bereich von der offenen Formposition, in der die bewegliche Form um einen vorbestimmten Abstand von der festen Form entfernt ist, bis zu der geschlossenen Formposition, in der die bewegliche Form die feste Form berührt, überwacht, und der Formschliessvorgang wird gestoppt, wenn eine Beschleunigungsgeschwindigkeit, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, festgestellt wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Ziel eines Spritzgiessprozesses ist es, viele Teile in kürzester Zeit bei gleichbleibender Qualität herzustellen. Die Stabilität und Prozesssicherheit eines Spritzgiessprozesses in der Kunststofftechnik kann durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt werden. Hiervon lassen sich einige mittels vorgehender sensorischer Messung früh¬
5 zeitig erkennen. Durch die Ermittlung eines bevorstehenden Defektes am Werkzeug können Wartungsintervalle intelligent geplant werden. Dies trägt massgeblich zur Langlebigkeit eines Spritzgiesswerkzeuges bei. Ein Ziel besteht darin, an Elementen eines Spritzgiesswerkzeuges einen Verschleiss und dessen Ausmass rechtzeitig zu erkennen. 0 Spritzgiesswerkzeuge sind komplexe Aufbauten und verfügen über eine Vielzahl an verschleissanfälligen Bauteilen. Der Verschleiss infolge Werkzeugversatz ist dabei besonders hervorzuheben. Dieser hat funktionelle Auswirkungen auf das gesamte Werkzeug und die Qualität der gespritzten Kunststoffteile. Kostenintensive Beschädigungen der Kavität und eine erhöhte Belastung für Maschine und Werkzeug5 sind die Folge.
Die Werkzeughälften eines Spritzgiesswerkzeuges werden mithilfe verschiedener Führungen und Zentrierungen zueinander ausgerichtet. Eine Montage auf einer Spritzgiessmaschine erfolgt im zusammengesteckten Zustand und trägt dazu bei, dass ein Versatz vermieden werden kann. Bei der Montage und auch im Betrieb0 kann es jedoch vorkommen, dass ein entstehender Versatz der Werkzeughälften quer zur Bewegungsrichtung zu Verschleiss und Beschädigungen führen kann. Resultierend ist eine Qualitätsminderung des Spritzgiessteiles möglich und allenfalls eine aufwendige Instandsetzung des Spritzgiesswerkzeuges nötig.
Eine relative Verschiebung der Werkzeughälften zueinander, kann durch eine fehlerhafte Montage, Werkzeug- und Maschineneigenschaften, eine fehlerhafte Konstruktion und Produktion oder Materialeigenschaften hervorgerufen werden. Eine oder mehrere dieser Grundeinflüsse führen zu Verschleisserscheinungen oder Beschädigungen des Werkzeuges.
Beim Aufspannen des Werkzeuges auf die Spritzgiessmaschine werden die Werkzeughälften entweder durch Klemmung mit Spannpratzen oder durch dazu vorgesehene Schraubenbohrungen an der Grundplatte einer Werkzeughälfte an den Platten der Maschine fixiert. Durch die Schrauben wird die Werkzeughälfte mit ihrer Grundplatte und einer eventuellen Isolierplatte an die Aufspann platte der Maschine angepresst. Ist die aufgebaute Reibkraft höher als die entgegenwirkende Gewichtskraft, ist die entsprechende Werkzeughälfte fixiert und bleibt in ihrer vorgesehenen Position und es besteht eine kraftschlüssige Verbindung.
In der Praxis werden diese Schrauben meist nicht mit einem zuvor definierten Drehmoment angezogen. Sie werden vom Maschinenbediener oder Einrichter nach Erfahrung und Gefühl festgezogen. Dadurch kann es vorkommen, dass die Flächenpressung zwischen Werkzeug und Maschinenaufspannplatte nicht homogen verteilt ist, da die Schraubenkräfte keine Konstanz aufweisen. Eine Verdrehung oder Absackung der betroffenen Werkzeughälfte kann die Folge sein. Trotz einer Montage des Werkzeuges im zusammengesteckten Zustand, wird nachgehend der horizontale Versatz der Werkzeughälften mit einer Messuhr überprüft. Der vertikale Versatz wird in der Praxis nach dem Aufspannen nicht überprüft. Auch eine Ver¬
5 drehung einer Werkzeughälfte kann durch eine einzelne Messung an einer horizontalen Führung nicht erfasst werden. Im Spritzbetrieb entstehen an der Spritzgiessmaschine Vibrationen, welche durch Aggregate, Führungen, Motoren und weiteren Ursachen hervorgerufen werden, welche aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung zum Spritzgiesswerkzeug auch an dieses übertragen werden. Ausser¬0 dem wirken sich Beschleunigungen der Schliesseinheit auf die bewegliche Seite des Spritzgiesswerkzeuges aus. Zusätzliche Funktionen eines Spritzgiesswerkzeuges, wie zum Beispiel Auswerfer, Schieber oder Motoren bewirken zudem Stösse und Vibrationen. Vibrationen und Stösse sind örtliche Schwingungen und führen somit zu elastischen Verformungen des Materials. Diese können die Reibkraft zwischen Werkzeughälfte und Maschinenaufspannplatte lokal mindern und zu einem relativen Versatz der Werkzeughälften führen.
Ein Spritzgiesswerkzeug verfügt je nach Grösse und Komplexität über mehrere Führungen und Zentrierungen. In den meisten Fällen werden die Werkzeughälften beim Schliessvorgang zuerst über Bolzenführungen vorzentriert. Kurz vor dem Zu¬0 sammenführen der Werkzeughälften erfolgt eine Feinzentrierung. Je nach Kunststoffspritzteil kann es ausserdem erforderlich sein, dass die einzelnen Formeinsätze schwimmend gelagert sind und nochmals über lokale Führungen an den Einsätzen ausgerichtet werden.
Bei der Konstruktion und der Auslegung des Werkzeuges muss auf das Zusammenspiel der einzelnen Führungselemente geachtet werden. Je nach Genauigkeitsklasse der Führung, ist eine geringere Fertigungstoleranz der Werkzeugplatten notwendig. So ist es erforderlich, dass die einzelnen Führungselemente nicht nur zu sich selbst, sondern auch zu umliegenden Führungen passgenau eingebaut werden.
Treten bei der Konstruktion oder der Fertigung Fehler hinsichtlich der Toleranzen und Positionen auf, sind einzelne Führungen einer erhöhten Belastung ausgesetzt. Dies führt zu einem lokalen Versatz an der Führung und somit zu Verschleiss und Beschädigungen.
Um im Spritzbetrieb erhöhten Verschleiss und Schäden infolge Werkzeugversatz frühzeitig zu vermeiden, ist eine sensorische Erfassung von Vorteil. Ziel ist es vor Auftreten einer Beschädigung ein Signal auszugeben, welches Auskunft über Ort und Intensität des Versatzes gibt. So kann eine zielgerichtete Korrektur oder gegebenenfalls eine erneute Ausrichtung der Werkzeughälften stattfinden. Dies schützt vor hohen Kosten durch Instandsetzung, Maschinenausfall und Ersatzmaterial. Der Versatz kann durch verschiedene physikalische Prinzipien erfasst werden, welche durch ihre messtechnischen Eigenschaften mehr oder weniger geeignet sind. Beschleunigungssensoren eignen sich, um Schwingungen und Schockmomente von Maschinen aufzunehmen. Die Daten können vielseitig verwendet und analysiert werden. So können im Betrieb die entstehenden Schwingungen an den Führungen des Werkzeuges aufgenommen und ausgewertet werden.
Die Beschleunigungssensoren lassen sich vorteilhafterweise auf das zu messende Objekt kleben oder mit einem Magnet fixieren. Eine geschraubte Verbindung ist alternativ oder in Ergänzung ebenfalls möglich. Der dabei benötigte Bauraum hängt von der Grösse und Form des verwendeten Sensors ab. Uniaxiale Sensoren sind meist zylindrisch und haben einen Durchmesser von 5 mm-20 mm und eine Höhe von 30 mm-60 mm. Kubische triaxiale Sensoren haben etwa eine Grösse von 1 5 mm x 1 5 mm x 1 5 mm (LxBxH), wobei es auch kleinere -jedoch meist teurere- Sensoren auf dem Markt gibt. Die kapazitive sowie piezoelektrische Variante weisen keinen Verschleiss durch Reibung auf und sind, je nach Gehäusematerial, unempfindlich gegen Öle, Schmutz oder elektromagnetische Felder. Bei unsachgemässer Verwendung kann das Gerät zerstört werden.
Vorausgesetzt der Sensor wird an Flachführungen des Werkzeuges verwendet, sind bei einer Magnetmontage keine Umbaumassnahmen notwendig. Lediglich eine Leitung muss zur Auswerteeinheit verlegt werden. Die Auswerteeinheit ist mit Vorteil Teil der Spritzgiessvorrichtung, welche zum Speichern von historischen Daten dienen kann. Die Genauigkeit und Auflösung sind vom jeweiligen Sensormodell abhängig. Bei einem analogen Ladungsausgang des Sensors wird die Auflösung durch den verwendeten A/D-Wandler begrenzt. Die Abtastfrequenz beträgt für schnelle Anwendungen derzeit zwischen 20 kHz-75 kHz, ist jedoch auch vom jeweiligen Aufnehmer abhängig. Gängige Sensoren können mit einer Spannung zwischen 6 V-24 V betrieben werden und haben einen Speisestrom von etwa 1 5 mA.
Beim Schliessvorgang des Spritzgiesswerkzeuges macht sich ein Versatz der Werkzeughälften zueinander in der Regel zuerst an den sogenannten Flachführungen bemerkbar. Bei einem Spritzgiesswerkzeug, dessen Werkzeughälften zueinander einen Versatz aufweisen, prallen die Komponenten der Flachführungen aufeinander auf. Die Flachführungen werden im Folgenden als Index definiert. Die Geometrie der zusammenwirkenden und ineinander eingreifenden Teile spielen eine zentrale Rolle, da trotz der Kollision ein Einfahren möglich sein soll. Insbesondere die Fasen an den Indexkomponenten führen zu einer erzwungenen Ausrichtung der Werkzeughälften zueinander. Im Moment des Aufpralls entsteht ein örtlicher Impuls, weicher eine Schwingung des Materials zur Folge hat. Die Schwingungen können durch einen Beschleunigungssensor erfasst werden. Aussagekräftige Signale vom Beschleunigungssensor sind deshalb durch eine Montage am Index erzielbar.
Hinsichtlich deren Lebensdauer ist das akkurate, versatz-, bzw. fehlstellungsfreie Schliessen der zu Bildung von Kavitäten entlang einer Stirnfläche in einer Trennebene miteinander zusammenwirkenden Werkzeughälften von Spritzgiessvorrichtungen. Durch einen eine Toleranzschwelle überschreitenden seitlichen Versatz der Werkzeughälften zueinander können Schäden und erhöhte Verschleisserscheinungen am Werkzeug hervorgerufen werden, falls dieser nicht rechtzeitig erkannt wird. Insbesondere die Reparatur von Beschädigungen im Bereich der an eine Schliessebene angrenzenden filigranen Kavitätenhälften kann sehr kostenintensiv sein. Fehlstellungen in Form von seitlichem Versatz kann zudem zu einer erhöhten Belastung nicht nur des Werkzeugs, sondern auch der Spritzgiessmaschine führen, in welcher das Werkzeug aufgespannt ist.
Nachteilig bei den eingangs erwähnten Überwachungssystemen aus dem Stand der Technik ist der unter anderem hohe konstruktive Aufwand der notwendig ist, damit diese Systeme in eine Spritzgiessvorrichtung integrierbar sind. Der Aufwand für die Installation als auch die Wartung sollte jedoch so gering wie möglich gehalten werden. Auch ist es von Vorteil, wenn ein Sensor ohne aufwändiges Zerlegen des Werkzeuges austauschbar ist. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Überwa- chungssystem den hohen Temperaturen, welche in einem Spritzgiesswerkzeug auftreten, problemlos standhält. Im Regelbetrieb kann die Temperatur von Spritzgiessvorrichtungen in Ausnahmefällen über 100 °C betragen. Zumindest müssen Messsysteme aber eine konstante Materialtemperatur von 80 °C standhalten. Da Werkzeuge üblicherweise mit Fluiden gekühlt werden, muss überdies sichergestellt werden, dass eine Beschädigung durch Nässe effektiv vermieden werden kann.
Ein Vorteil der Offenbarung besteht darin ein leicht zu montierendes und leicht auswertbares Messsystem insbesondere zum Identifizieren von seitlichem Versatz für Spritzgiessvorrichtungen zu ermöglichen. In der Regel umfasst eine Spritzgiessvorrichtung eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte, welche in einer ersten Raumrichtung relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und ei- ner geöffneten Position beweglich angeordnet sind. Typischerweise ist eine der beiden Werkzeughälften feststehend angeordnet, während die andere bezüglich der feststehend angeordneten Werkzeughälfte beweglich angeordnet ist. Vorteilhafterweise umfasst die erste Werkzeughälfte mindestens ein sich in der ersten Raumrichtung erstreckendes erstes Indexelement und die zweite Werkzeughälfte mindestens ein sich in entgegengesetzter Richtung erstreckendes und zu dem ersten Indexelement wirkverbindbares zweites Indexelement. Eine inverse Anordnung ist möglich. Wenn keine Fehlstellungen vorhanden sind, greifen das erste und das zweite Indexelement beim Schliessen der Werkzeughälften zwanglos ineinander. Bei den Indexelementen handelt es sich vorzugsweise um Flachführungen, welche aus einem männlichen und einem weiblichen Teil bestehen. Beim Schliessvorgang fährt das männliche in das weibliche Teil ein. Je nach Anwendungsgebiet können die Indexelemente so ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie eine Ausrichtung bewirken oder nur zum Anzeigen eines Versatzes dienen. Falls sie nicht zur gegenseitigen Ausrichtung dienen, können sie in einem gewissen Mass beweglich angeordnet sein.
Um ein Ausrichten der ersten und der zweiten Werkzeughälfte mittels der Indexelemente zueinander zu erreichen bevor die eigentlichen, empfindlichen Kavitätenhälften in der Trennebene miteinander Zusammenwirken, sind das erste und das zweite Indexelement so angeordnet, dass diese beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung ineinandergreifen, bevor die Kavitätenhälften miteinander in Kontakt treten. Allfällige Fehlstellungen zwischen der ersten und der zweiten Werkzeughälfte, welche sich in Höhen- und/oder Seitenversatz äussern, können damit frühzeitig erkannt und falls erforderlich ausgeglichen werden. In einer bevorzugten Variante ist eine der Indexelemente so angeordnet, dass es über eine der Stirnflächen der jeweilige Werkzeughälfte in Richtung der ersten Raumrichtung herausragen. Dies hat den Vorteil, dass die Werkzeughälften bei vorhandenem Versatz durch die Indexelemente und nicht durch die Kavitätenhälften zentriert werden, was Beschädigungen an der Kavität vermeiden kann.
Um einen unerwünschten Versatz in Richtung der zur ersten Raumrichtungen senkrechten zweiten und/oder dritten Raumrichtung ermitteln zu können, wird pro zu erfassender Raumrichtung mit Vorteil ein Beschleunigungssensor verwendet. Je nach Ausgestaltung ist der Beschleunigungssensor mit Vorteil möglichst unmittelbar und direkt mit einem ersten und/oder dem zweiten Indexelement wirkverbun- den. Hierzu kann der Beschleunigungssensor z.B. direkt auf oder in dem ersten cider zweiten Indexelement angebracht sein. Gute Resultate können durch anschrauben, ankleben oder über eine magnetische Verbindung erzielt werden. Die magnetische Verbindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Überwa- chungssystem nicht dauerhaft einen Bestandteil der Spritzgiessvorrichtung darstellen soll, sondern nur zu gewissen Zeiten, z.B. beim Einrichten der Spritzgiessvorrichtung. Ein direktes Anbringen an zumindest einem der Indexelemente hat den Vorteil, dass ein ungewollter Versatz unmittelbar beim ersten Kontakt des ersten und des zweiten Indexelementes identifiziert werden kann und nicht zuerst den ganzen Weg durch die Maschine bis zu einem entfernt angeordneten Sensor überwinden muss. Sowohl die zeitliche als auch die räumliche Auflösung sind damit vorteilhaft.
Als Beschleunigungssensoren werden vorteilhafterweise handelsübliche Beschleunigungssensoren verwendet. Sowohl kapazitive Sensoren als auch induktive Sensoren sind im Prinzip möglich.
Insbesondere beim Überschreiten eines Grenzwertes oder bei den Anzeichen eines solchen kann das Schliessen Werkzeughälften vor dem Zusammenwirken der empfindlichen Kavitätenhälften proaktiv gestoppt werden um eine Beschädigung der Kavität zu vermeiden. Um eine hohe Auflösung zu erzielen, werden die Sensoren mit Vorteil möglichst peripher innerhalb oder ausserhalb der seitlichen Kontur (Seitenflächen) der Werkzeughälften angebracht. Wie bereits erwähnt, kann der Beschleunigungssensor bei Bedarf von aussen lösbar (temporär) mit einem ersten und/oder einem zweiten Indexelement wirkverbunden werden. Dies hat den Vorteil einer äusserst einfachen und kostengünstigen Montage. Zudem kann der Beschleunigungssensor somit auch temporär oder auch nachträglich ohne grosse Bearbeitung der Werkzeughälften montiert werden. Wenn der Beschleunigungssensor selber, bzw. sein Gehäuse, magnetisch ausgebildet sind, kann die Befestigung über eine ferromagnetische Fläche an einer der Werkzeughälften, bzw. der Indexelemente sein. Hierbei kann der Beschleunigungssensor auf einfache Weise mittels eines Magneten in beliebiger Position an der Befestigung angebracht werden. In einer Variante kann der Sensor mit Bezug auf seine Detektionsrichtung auch in einem Winkel von z.B. 45° mit Bezug zur ersten Raumrichtung montiert werden. Hierdurch ist es möglich einen Versatz in zwei Raumrichtungen senkrecht zur ersten Raumrichtung zu messen. Alternativ oder ergänzend kann die Befestigung in einer Tasche des ersten und/oder zweiten Indexelementes und/oder einer ersten und/oder zweiten Formplatte angeordnet sein. Für eine dauerhafte Montage kann es von Vorteil sein den Beschleunigungssensor kraft- oder formschlüssig zu montieren. Hierzu kann dieser in eine Tasche in der Formplatte eingesetzt werden. In einer Variante kann die Tasche eine Bohrung sein. Hierbei kann ein handelsüblicher Beschleunigungssensor verwendet werden, welcher in die Bohrung eingeschraubt wird.
Das erste und das zweite Indexelement weisen mit Vorteil stirnseitig je ein Zentriermittel auf, welches zur eigentlichen Zentrierung beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung quer zur ersten Raumrichtung dienen. Das erste und das zweite Zentriermittel zentrieren die erste Werkzeughälfte relativ zur zweiten Werkzeughälfte in mindestens einer zweiten Raumrichtung indem sie ineinander Eingreifen.
Die Indexelemente sind mit Vorteil mittig zwischen zwei Aussenkanten einer Seitenfläche der ersten und/oder der zweiten Werkzeughälfte angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann sich das erste Indexelement in der ersten Raumrichtung von der ersten Werkzeughälfte wegerstrecken und das zweite Indexelement in der ersten Raumrichtung von der zweiten Werkzeughälfte wegerstrecken und beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung kann eine Auskragung am ersten Indexelement in eine Vertiefung am zweiten Indexelement eingreifen. Die Auskragung dient hierbei der eigentlichen Zentrierung, wobei die Auskragung beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung in die hierzu korrespondierende Vertiefung an dem
5 zweiten Zentriermittel eingreift. Grundsätzlich entspricht die Verbindung zwischen Auskragung und Vertiefung einer Nut und Federverbindung. Die geometrische Ausgestaltung ist hierbei nicht entscheidend. So kann die Auskragung quaderförmig sein, alternativ ist jedoch auch eine zylindrische Form denkbar, welche in eine dazu korrespondierende Vertiefung in Form einer Tasche eingreift. 0 In einer bevorzugten Variante kann das erste und/oder das zweite Indexelement eine Stirnfläche aufweisen an welcher das erste und/oder das zweite Zentriermittel angeordnet ist, wobei das erste und/oder das zweite Indexelement vorzugsweise eine dazu im Wesentlichen rechtwinklige Seitenfläche aufweist, welche eine Befestigung für den Beschleunigungssensor umfasst. Gute Messergebnisse können erzielt werden, wenn eine Sensorhauptachse des Beschleunigungssensors senkrecht zur ersten Raumrichtung angeordnet ist. Hierzu kann der Sensor zum Beispiel an der rechtwinkligen Seitenfläche des ersten und/oder zweiten Indexelementes angeordnet sein. Soll sowohl ein Höhenversatz als auch der Seitenversatz identifiziert werden, können auch zwei Beschleunigungssensoren angeordnet werden. In einer0 Variante kann die Sensorhauptachse des Beschleunigungssensors parallel zu einer Seitenfläche der ersten und/oder der zweiten Formplatte angeordnet sein. Alterna- tiv oder ergänzend ist die Sensorhauptachse parallel zur Zentrierrichtung des zugeordneten Zentriermittels angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor im Wesentlichen mittig zwischen zwei Aussenkanten einer Seitenfläche der ersten und/oder der zweiten Formplatte angeordnet. Gute Resultate können erzielt werden, wenn jeweils zwei Indexelemente für die Zentrierung entlang der Längsachse (x-Achse) senkrecht angeordneten y-Achse und zwei Indexelemente für die Zentrierung entlang der x-Achse senkrecht angeordneten z-Achse angeordnet sind. Vorzugsweise werden diese jeweils mittig zwischen zwei Aussenkanten einer Seitenfläche der ersten und/oder der zweiten Formplatte angeordnet, bzw. auf der entsprechenden Seitenfläche der Werkzeughälfte aufgesetzt und/oder in diese eingelassen montiert.
In der Regel umfasst die Spritzgiessvorrichtung eine Auswerteeinheit, mit welcher der Versatz (Fehlstellung) durch die gemessene Querbeschleunigung ermittelbar ist. Vorzugsweise ist durch die Auswerteeinheit der gemessene maximale Beschleunigungswert mit Versatz mit dem maximalen Beschleunigungswert ohne Versatz abgeglichen wird und aus der Differenz der vorhandene Versatz ermittelbar. Diese Auswerttechnik wird auch als Peak-Analyse bezeichnet. Der Vorteil des Abgleichs der Messkurven hinsichtlich der maximalen Beschleunigungswerte besteht darin, dass im Vergleich zur Spektralanalyse keine Fensterung vorgenommen werden muss. Typischerweise wird bei der Spektralanalyse ein Signalausschnitt im spektralen Bereich analysiert. Hierzu können signifikante Frequenzen und deren Intensität betrachtet und mit anderen Messungen verglichen werden. Hierzu ist eine Fenste- rung, durch zum Beispiel ein Hanning-Fenster, des Signals notwendig, um Frequenzen wahrheitsgemäss spektral darstellen zu können. Dies erfordert somit eine deutlich aufwändigere Vorbereitung der Messdaten. Bei der ebenfalls oftmals verwendeten numerischen Integration weisen aufgrund des Signalrauschens die numerisch integrierten Beschleunigungen ein Trend auf, welcher in geeigneter Weise gefiltert werden muss. Auch dieses Verfahren erfordert somit eine deutlich aufwändigere Vorbereitung der Messdaten.
In einer bevorzugten Variante kann der mindestens eine Beschleunigungssensor ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor sein. Aufgrund der hohen Frequenzbandbreite eines Stosses beim Schliessen der ersten und der zweiten Werkzeughälfte entlang der ersten Raumrichtung, eignen sich piezoelektrische Sensoren besser als kapazitive Beschleunigungssensoren. Piezoelektrische Sensoren weisen zudem ein besseres Rausch-Signal-Verhalten auf. Das Signal-Rausch-Verhalten beschreibt die Intensität des Signalrauschens um die tatsächlich gemessene Beschleunigung. Ein weiterer Vorteil von piezoelektrischen Sensoren besteht darin, dass diese sich ungemein kompakt bauen lassen. Daher sind solche Sensoren optimal geeignet, wenn es darum geht die Sensorik in vorhandenen Strukturen zu integrieren. Darüber hinaus sind piezoelektrische Sensoren in sich abgeschlossene Einheiten, welche keinen Verschleiss durch Reibung aufweisen und je nach Gehäusematerial auch unempfindlich gegen Öle, Schmutz oder elektromagnetische Felder sind. Beim Verfahren zur Bestimmung von Versatz einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte einer Spritzgiessvorrichtung zueinander wird eine Spritzgiessvorrichtung mit mindestens einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte bereitgestellt, welche entlang einer ersten Raumrichtung zueinander beweglich angeordnet sind. Um in einer geschlossenen Stellung zwischen der ersten und der zweiten Werkzeughälfte eine Kavität zu bilden, ist mindestens eine der Werkzeughälften beweglich angeordnet, wobei ein erstes Indexelement der ersten Werkzeughälfte in ein zweites Indexelement der zweiten Werkzeughälfte eingreift. Zum Ermitteln der Beschleunigung an einem der Zentriermittels ist mindestens ein Beschleunigungssensor an dem ersten oder zweiten Indexelement angeordnet. Zum Bestimmen des Versatzes wird mithilfe einer Auswerteeinheit der Versatz durch den maximalen Beschleunigungswert ermittelt.
LISTE DER FIGUREN
Anhand der nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung werden Aspekte der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Spritzgiessvorrichtung mit einer Spritzgiessmaschine und einem darin angeordneten Spritzgiesswerkzeug von schräg vorne und rechts oben;
Fig. 2 Die Spritzgiessvorrichtung gemäss Figur 1 von schräg vorne und links oben; Fig. 3 Das Spritzgiesswerkzeug aus der Spritzgiessvorrichtung gemäss Figur 1 ;
Fig. 4 Ein Diagramm von einem Spritzgiessvorgang;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Spritzgiessvorrichtung gemäss Figur 1 ;
Fig. 6 eine Detailansicht aus Figur 5. BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Spritzgiessvorrichtung 1 von schräg vorne und rechts oben. Figur 2 zeigt die Spritzgiessvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung von schräg vorne und links oben. Figur 3 zeigt isoliert ein in der Spritzgiessvorrichtung 1 angeordnetes Spritzgiesswerkzeug 2. Figur 4 zeigt in einem Diagramm beispielhaft einen Beschleunigungsverlauf welcher beim
Schliessen des Spritzgiesswerkzeuges 2 gemessen wurde. Figur 5 zeigt eine Seitenansicht der Spritzgiessvorrichtung 1 gemäss Figur 1 . Figur 6 zeigt eine vergrösserte Darstellung eines Details aus Figur 5.
Das Spritzgiesswerkzeug 2 umfasst eine erste Werkzeughälfte 3 und eine zweite Werkzeughälfte 4, welche in einer Spritzgiessmaschine 7 angeordnet in einer ersten Raumrichtung x relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position beweglich angeordnet sind. Die erste Werkzeughälfte 3 ist in der gezeigten Variante an einer feststehenden Werkzeugaufspannplatte 8 und die zweite Werkzeughälfte 4 an einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte 9 der Spritzgiessmaschine 7 befestigt.
Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst die erste Werkzeughälfte 3 vier sich in der ersten Raumrichtung x erstreckende erste Indexelemente 5 (männliche Indexelemente) auf. Die zweite Werkzeughälfte 4 umfasst komplementär zu den ersten Indexelementen 5 angeordnete sich in entgegengesetzter Richtung (-x) erstreckende zweite Indexelemente 6 (weibliche Indexelemente). Beim Schliessen des Spritzgiesswerkzeuges 2 fahren die ersten in die zweiten Indexelemente 5, 6 ineinander. Bei den Indexelementen 5, 6 handelt es sich um sogenannte Flachführungen. Diese sind hier peripher an den Werkzeughälften 3,4 angeordnet und starr mit diesen verbunden. Sie bewirken beim Einfahren ineinander, dass die Werkzeughälften 3,4 bei einem allfälligen seitlichen Versatz D (y-Richtung und /oder der z- Richtung) quer zur Bewegungsrichtung (x-Richtung) der Werkzeughälften 3, 4 beim Schliessen zueinander ausgerichtet werden. Die gezeigten Flachführungen 5, 6 wirken hier jeweils nur in eine Raumrichtung (zweite, bzw. dritte Raumrichtung) zentrierend, welche zu ersten Raumrichtung (x) senkrecht stehen. Andere Ausgestaltungen sind möglich. In der gezeigten Variante sind die ersten Indexelemente 5 und die zweiten Indexelemente 6 mittig zwischen den Aussenkanten der Werkzeughälften 3, 4 angeordnet. Sie sind in Taschen 25 einer Seitenfläche 24 einer Werkzeughälfte 3, 4 angeordnet. Alternativ oder in Ergänzung können die Indexelemente 5, 6 auch auf die Seitenflächen 24 der jeweiligen Werkzeughälfte 3, 4 vorstehend aufgesetzt angeordnet sein. Je nach Ausführungsform sind am ersten und/oder am zweiten Indexelement 5, 6 ein Beschleunigungssensor 10 angeordnet, der zur Identifikation eines seitlichen Versatzes D des jeweiligen ersten zum jeweiligen zweiten Indexelement 5, 6 in der zweiten, bzw. der dritten Raumrichtung y, z dient. Die Anordnung hängt von dem zu messenden Versätzen D ab. Ein Vorteil besteht darin, dass die Beschleunigungssensoren 10 auch nur temporär befestigt werden können.
Die Beschleunigungssensoren 10 sind mit einer Auswerteeinheit 23 wirkverbun- den. Diese wertet die von den Sensoren 10 gelieferten Signale aus und errechnet daraus die beim Einfahren der Indexelemente 5, 6 ineinander auftretenden Beschleunigungen. Dieser Vorgang ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Mithilfe der Auswerteeinheit 23 kann der vorhandene Versatz D aus der Differenz des gemessenen maximalen Beschleunigungswertes mit Versatz D und dem maximalen Beschleunigungswert ohne Versatz D ermittelt werden.
Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, weist in der gezeigten Ausführungsform das zweite Indexelement 6 eine zur Stirnfläche 1 1 rechtwinklig angeordnete Seitenfläche 1 2 auf, welche eine Befestigung 1 3 für den Beschleunigungssensor 10 umfasst. Die Befestigung 1 3 ist hier als ferromagnetische Fläche ausgestaltet, an welcher der Beschleunigungssensors 10 mittels Magnetkraft haftet. Alternativ cider in Ergänzung kann die Befestigung 1 3 als Tasche 1 5 ausgestaltet sein, in welche der Beschleunigungssensor 10 eingeschoben werden kann. Die Sensorhaupt- achsen 18 der Beschleunigungssensoren 10 sind hier senkrecht zur ersten Raumrichtung (x), bzw. parallel zu den Zentrierrichtungen der entsprechenden Indexelemente 5, 6 angeordnet.
Figur 4 zeigt in einem Diagramm die Beschleunigungen in der ersten, bzw. einer dazu senkrecht stehenden zweiten Raumrichtung (y, z). Beim Moment der Berührung der Indexelemente 5, 6 kann bei einem Versatz D in Querrichtung ein signifikantes Signal aufgezeichnet werden. Beim Öffnen des Spritzgiesswerkzeuges 2 verlieren die Führungen (Indexelemente) ihren Kontakt. Resultierend schnellt die Führungshälfte der Auswerferseite (zweite bewegliche Werkzeughälfte 4) des Werkzeuges in negativer z-Richtung. Dieses Verhalten ist am ersten Ausschlag des Signales zu erkennen. Invers verhält sich das Signal beim Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften, beziehungsweise der Indexhälften. Der erste Signalanstieg ist in positiver Z-Richtung. Zudem ist die Berührung der Trennebene des Werkzeuges zu erkennen. Die signifikanten Signalausschläge weisen eine gedämpfte Sinus- schwingung auf, welche in Abhängigkeit der Steifigkeit des Spritzgiesswerkzeuges 2 und der Spritzgiessvorrichtung 1 unterschiedlich ausklingen.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
D Versatz 13 Befestigung
1 Spritzgiessvorrichtung 20 14 Seitenfläche Indexelement
2 Spritzgiesswerkzeug 1 5 Tasche (Bohrung)
5 3 Erste Werkzeughälfte 16 Erste Formplatte
4 Zweite Werkzeughälfte 17 Zweite Formplatte
5 Erstes Indexelement 18 Sensorhauptachse
6 Zweites Indexelement 25 19 Seitenfläche (Formplatte)
7 Spritzgiessmaschine 20 Aussenkante (Formplatte)o 8 Feststehende Werkzeug21 Auskragung aufspannplatte (Spritzgiess22 Vertiefung maschine) 23 Auswerteeinheit
9 Bewegliche Werkzeug30 24 Seitenfläche (Werkzeugaufspannplatte (Spritzgiess- hälfte) 5 maschine) 25 Tasche (Seitenfläche Werk
10 Beschleunigungssensor zeughälfte)
1 1 Stirnfläche 26 Trennebene
1 2 Seitenfläche (Indexelement)

Claims

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PATENTANSPRÜCHE
1 . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) umfassend a. ein Spritzgiesswerkzeug (2) mit einer ersten Werkzeughälfte (3) und einer zweiten Werkzeughälfte (4), welche entlang einer ersten Raumrichtung (x) relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position beweglich angeordnet sind, wobei b. die erste Werkzeughälfte (3) mindestens ein sich in der ersten Raumrichtung (x) erstreckendes weibliches erstes Indexelement ( 5) umfasst, und c. die zweite Werkzeughälfte (4) mindestens ein sich in der ersten
Raumrichtung (x) erstreckendes und beim Schliessen in das erste Indexelement (5) einfahrbares männliches zweites Indexelement (6) umfasst, wobei d. das erste und/oder das zweite Indexelement (5, 6) mit einem Be- schleunigungssensor ( 10) wirkverbunden sind, der zur Identifikation eines Versatzes (D) des ersten zum zweiten Indexelement (5, 6) in einer zweiten Raumrichtung (y, z) dient. 2. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Indexelement (5) und das zweite Indexelement (6) derart ausgestaltet sind, dass sie beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) durch das Einfahren in der ersten Raumrichtung (x) ineinander derart Eingreifen, dass
5 die beiden Werkzeughälften (3, 4) in der zweiten Raumrichtung (y, z) zueinander zentriert werden.
3. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorhauptachse ( 18) des Beschleunigungssensors ( 10) in der zweiten Raumrichtung (y, z) angeordnet ist. 0 4. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorhauptachse ( 18) des Beschleunigungssensors ( 10) senkrecht zu einer Seitenfläche ( 1 2) eines Indexelementes (5, 6) an welchem der Beschleunigungssensor ( 10) befestigt ist, angeordnet ist.
5. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorhauptachse ( 18) des Beschleuni- gungssensors ( 10) parallel zu einer Seitenfläche ( 19) der ersten und/oder der zweiten Formplatte ( 1 6, 17) angeordnet ist.
6. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche,0 dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das weite Indexelement (5, 6) eine Seitenfläche ( 1 2) aufweist, welche eine Befestigung ( 1 3) für den
Beschleunigungssensor ( 10) umfasst. . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung ( 1 3) für den Beschleunigungssensor ( 10) ferromagne- tische ausgestaltet ist, so dass der Beschleunigungssensors ( 10) mittels Magnetkraft daran festhält. . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung ( 13) eine Tasche ( 1 5) zur Aufnahme eines Beschleunigungssensors ( 10) aufweist. . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor ( 10) im Wesentlichen mittig zwischen zwei Aussenkanten (20) einer Seitenfläche ( 19) der ersten und/oder der zweiten Formplatte ( 16, 1 7) angeordnet ist. . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor ( 10) von aussen lösbar mit einem Indexelement (5, 6) wirkverbunden ist. 1 . Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorhergegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) eine Auswerteeinheit (23) umfasst, mit welcher der Versatz (D) in der zweiten 26
Raumrichtung (y, z) durch das Messen des Beschleunigungswertes in der zweiten Raumrichtung (y, z) ermittelbar ist.
12. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswerteeinheit (23) der gemessene maximale Beschleunigungs-
5 wert bei seitlichem Versatz (D) dem maximalen Beschleunigungswert ohne seitlichen Versatz (D) abgeglichen und aus der Differenz der vorhandene effektiv vorhandene Versatz ( D) ermittelt wird.
13. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Beschleunigungssensoro ( 10) ein piezoelektrischer oder ein kapazitativer Beschleunigungssensor ist.
14. Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorhergegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdie Auswerteeinheit (23) beim Schliessen der Spritzgiessvorrichtung ( 1 ) im Moment der Berührung der ersten und der zweiten Indexelemente ( 5, 6) mittels einem an einem der Indexelemente ( 5,5 6) angeordneten Beschleunigungssensor ( 10) eine Beschleunigung detek- tiert, welches in Korrelation mit dem Versatz (D) der ersten und der zweiten Werkzeughälfte (3, 4) steht.
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