AT510024B1 - PLASTICIZING UNIT WITH WEAR MEASURING SENSOR - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-15Austrian Patent Office AT510 024B1 2012-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit mit einem Plastifizierzylinder und einer im Plastifizierzylinder drehbar gelagerten Plastifizierschnecke.Description: The invention relates to a plasticizing unit with a plasticizing cylinder and a plasticizing screw rotatably mounted in the plasticizing cylinder.

[0002] Plastifizierschnecken werden in Spritzgießmaschinen für das Transportieren und Aufschmelzen von Kunststoffen verwendet. Die Geometrie dieser Plastifizierschnecke ist dabei ein wesentlicher Faktor für die Schmelzequalität und damit Bauteilqualität und auch der Plastifizier-leistung. Mit zunehmender Einsatzzeit von derartigen Schnecken tritt an unterschiedlichen Stellen durch Abrasion und Korrosion Verschleiß auf und die Leistungsfähigkeit nimmt ab. Das heißt, sowohl das Förderverhalten als auch die Schmelzequalität vermindert sich. Wird ein bestimmter Wert der Leistungsfähigkeit unterschritten, abhängig von den Prozessanforderungen, muss die Schnecke getauscht werden.Plasticizing screws are used in injection molding machines for transporting and melting of plastics. The geometry of this plasticizing screw is an essential factor for the quality of the melt and thus component quality as well as the plasticizing performance. With increasing use time of such screws occurs at different points by abrasion and corrosion wear and the performance decreases. This means that both the conveying behavior and the melt quality are reduced. If a certain value of the performance falls below, depending on the process requirements, the screw must be replaced.

[0003] Der Leistungsabfall wird in der Praxis nicht linear sein, da dieser Abfall auch sehr wesentlich von der Art des Verschleißschutzes abhängt. In der ersten Phase, wenn der Verschleißschutz noch intakt ist, wird der Leistungsabfall gering sein. Ist der Verschleißschutz abgebaut, wird der Leistungsabfall größer werden und ein Tausch der Schnecke notwendig.The power loss will not be linear in practice, since this waste also depends very much on the type of wear protection. In the first phase, when the wear protection is still intact, the power loss will be low. If the wear protection is reduced, the power loss will be greater and a replacement of the screw necessary.

[0004] In der Praxis ist es schwierig den richtigen Zeitpunkt für einen Schneckentausch zu ermitteln da die Leistungsfähigkeit der Schnecke nur dann abgeschätzt werden kann, wenn die Schnecke ausgebaut und genau vermessen wird. Gerade bei großen Maschinen ist das ein sehr zeitraubender Prozess und mit hohen Kosten verbunden.In practice, it is difficult to determine the right time for a screw exchange because the performance of the screw can only be estimated when the screw is removed and measured accurately. Especially with large machines, this is a very time-consuming process and involves high costs.

[0005] Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Methoden zur Verschleißermittlung bekannt, wobei die WO 2008/071552 A1 ein Verfahren zur Zustandsdiagnose von Spritzgießmaschinenteilen über Frequenzbereiche betrifft.Some methods for determining wear are already known from the prior art, wherein WO 2008/071552 A1 relates to a method for condition diagnosis of injection molding machine parts over frequency ranges.

[0006] Weiters zeigt die DE 10 2007 021 037 B4 ein Verfahren zur Verschleißwertermittlung bei Schnecken und Zylindern eines Doppelschneckenextruders. Dabei wird eine Auswahl relevanter Parameter durchgeführt, wobei ein solcher Parameter die Einschaltdauer oder das Tastverhältnis der Heiz- und Kühlleistung sein kann. Danach wird ein Messwert erfasst, aus den Messwerten eine Funktion abgeleitet und durch permanentes Wiederholen der Verfahrensschritte ein Vergleichen ermöglicht.Furthermore, DE 10 2007 021 037 B4 shows a method for determining the wear value in worms and cylinders of a twin-screw extruder. In this case, a selection of relevant parameters is performed, wherein such a parameter may be the duty cycle or the duty cycle of the heating and cooling performance. After that, a measured value is acquired, a function is derived from the measured values and a comparison is made possible by permanently repeating the method steps.

[0007] In ähnlicher Weise wird in der DE 103 54 273 B4 ein Verfahren zur Verschleißermittlung bei Extrusionsmaschinen angegeben, wobei der Massedurchsatz als Parameter für den Verschleiß gilt.Similarly, in DE 103 54 273 B4 a method for determining wear in extrusion machines is given, wherein the mass flow rate applies as a parameter for the wear.

[0008] Auch in der EP 0 977 658 B1 geht es um ein Verfahren zur Überwachung des Abnützgrades einer Schnecke. Dabei wird vom Druck des von der Dichtschnecke geförderten Materials auf die Abnützung geschlossen.EP 0 977 658 B1 also relates to a method for monitoring the degree of wear of a screw. It is closed by the pressure of the conveyed by the sealing screw material on the Abnützung.

[0009] Die WO 2008/074172 zeigt zwar keine Methode zur Verschleißermittlung, jedoch sind im Plastifizierzylinder ein Düsendrucksensor und auch andere Messelemente bzw. Kraftsensoren gezeigt.Although WO 2008/074172 shows no method for determining wear, but in the plasticizing a nozzle pressure sensor and other measuring elements or force sensors are shown.

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Plastifiziereinheit zu schaffen. Insbesondere soll es ermöglicht werden, möglichst einfach und exakt auf den Schneckenverschleiß - sogar während des Betriebs -rückschließen zu können.The object of the present invention is therefore to provide a comparison with the prior art improved plasticizing. In particular, it should be possible as simple and accurate as possible to close the worm wear - even during operation.

[0011] Dies wird für eine Plastifziereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass durch einen Messsensor die Distanz zwischen Plastifizierzylinder und Plastifizierschnecke messbar ist. Durch diese reine Distanz- bzw. Abstandsmessung kann je nach Positionierung des zumindest einen Messsensors auf den Verschleiß der Schnecke rückgeschlossen werden.This is achieved for a Plastifziereinheit with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the distance between plasticizing and plasticizing screw is measurable by a measuring sensor. This pure distance or distance measurement can be deduced depending on the positioning of the at least one measuring sensor on the wear of the screw.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Messsensor an zumindest einer Messstelle die Distanz zwischen der Innen- 1 /10 österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-15 wandung des Plastifizierzylinders und eines Schneckensteges der Plastifizierschnecke, vorzugsweise quer zu Längsrichtung der Plastifizierschnecke, misst. Natürlich können auch mehrere Messstellen vorgesehen sein. Auch muss die Messung nicht zwingend quer zur Längsrichtung der Plastifizierschnecke erfolgen, jedoch ist es aus messtechnischen Gründen sicher vorteilhaft, wenn die Messung der Distanz bzw. des Spaltmaßes zwischen Schnecke und Zylinder in radialer Richtung gemessen wird.According to a preferred embodiment of the present invention can be provided that the measuring sensor at least one measuring point, the distance between the inner wall of the plasticizing and a Schneckensteges the plasticizing screw, preferably transversely to the longitudinal direction of the plasticizing screw, measures. Of course, several measuring points can be provided. Also, the measurement does not necessarily have to be transverse to the longitudinal direction of the plasticizing screw, but it is certainly advantageous for metrological reasons, if the measurement of the distance or the gap between the screw and cylinder in the radial direction is measured.

[0013] Der Messsensor kann beispielsweise als kapazitiver Sensor, als Ultraschallsensor oder als elektromagnetischer Sensor ausgebildet sein. Mit all diesen Messsensoren wird eine Messung der Distanz zwischen Schnecke und Zylinder während der im Betrieb befindlichen Plastifi-ziereinheit bzw. ohne mechanisches auseinander bauen der Plastifiziereinheit ermöglicht.The measuring sensor may be formed, for example, as a capacitive sensor, as an ultrasonic sensor or as an electromagnetic sensor. With all these measuring sensors, it is possible to measure the distance between the screw and the cylinder during the plastification unit in operation or without mechanical disassembly of the plasticizing unit.

[0014] Grundsätzlich sind zwei unterschiedliche Positionen für den Anbringungsort des Messsensors möglich. Einerseits kann der Messsensor im Plastifizierzylinder und andererseits in der Plastifizierschnecke, vorzugsweise jeweils in einer Hohlbohrung, angeordnet sein. Wenn mehrere Messsensoren vorgesehen sind, können diese natürlich jeweils an unterschiedlichen Stellen der Schnecke und/oder des Zylinders angeordnet sein.In principle, two different positions for the mounting location of the measuring sensor are possible. On the one hand, the measuring sensor can be arranged in the plasticizing cylinder and on the other hand in the plasticizing screw, preferably in each case in a hollow bore. Of course, if a plurality of measuring sensors are provided, they may each be arranged at different locations of the worm and / or the cylinder.

[0015] Um ein möglichst optimales und unverfälschtes Messergebnis zu erhalten, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Messsensor weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, entfernt von der Innenwandung des Plastifizierzylinders im Plastifizierzylinder oder von der Schneckenoberfläche in der Plastifizierschnecke angeordnet ist.In order to obtain the most optimal and unadulterated measurement result, it may preferably be provided that the measuring sensor is arranged less than 10 mm, preferably less than 5 mm, away from the inner wall of the plasticizing in plasticizing or by the screw surface in the plasticizing screw.

[0016] Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Messsensor mit einer Steuer-und/oder Regeleinheit verbunden ist, wobei bei Messen eines bestimmten, hinterlegten Grenzwerts ein entsprechendes Warnsignal vom Messsensor bzw. von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebbar ist. Dieser hinterlegte Grenzwert kann für jeden Schneckentyp einmal vom Hersteller der Schnecke nach diversen Versuchen festgelegt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine neue Schnecke eingebaut wird und dessen Abstand bzw. das Maß der elektrischen Kapazität zwischen Schneckensteg und Platifizierzylinder gemessen wird und anschließend eine bereits verschleißte bzw. gerade nicht mehr brauchbare Schnecke eingebaut wird und die Testergebnisse verglichen werden. Aus diesen Unterschieden in den Testergebnissen ergibt sich ein Grenzwert, der dann entsprechend bei neu eingebauten Schnecken in der Steuerung bzw. im Messsensor hinterlegt ist, wodurch ohne Ausbauen der Schnecke immer ein Rückschluss auf den Verschleiß der Schnecke möglich ist.Furthermore, it can be preferably provided that the measuring sensor is connected to a control and / or regulating unit, wherein when measuring a certain, stored limit value, a corresponding warning signal from the measuring sensor or by the control and / or regulating unit can be output. This stored limit value can be set once for each screw type by the manufacturer of the screw after various tests. This can be done, for example, by installing a new screw and measuring its distance or the measure of the electrical capacitance between the screw flight and the plating cylinder and subsequently installing an already worn or just no longer usable screw and comparing the test results. From these differences in the test results results in a limit, which is then deposited accordingly in newly installed screws in the controller or in the measuring sensor, which is always possible without removing the screw a conclusion on the wear of the screw.

[0017] Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass der Schneckensteg gegenüber dem Plastifizierzylinder bewegbar ist, wobei durch den im Plastifizierzylinder angeordneten kapazitiven Sensor die sich beim Vorbeibewegen des Schneckenstegs am Messsensor verändernde elektrische Kapazität messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Kapazitätsänderung die (sich mit der Zeit und Abnützung verändernde) Distanz zwischen Plastifizierschnecke und Plastifizierzylinder bestimmbar ist. Mit anderen Worten ist es möglich, dass der im Plastifzierzylinder angeordnete kapazitive Sensor, die sich beim Vorbeibewegen des Schneckensteges am Messsensor verändernde elektrische Kapazität misst und auf die Distanz zwischen Plastifizierschnecke und Plastifizierzylinder rückschließt. Im speziellen erfolgt diese Messung dadurch, dass beim Vorbeifahren des Steges am im Zylinder angebrachten Sensor ein Frequenzhöhepunkt (Peak) gegeben ist, der durch den Sensor herausgefiltert wird. Verändert sich diese Amplitudenhöhe mit der Zeit, kann auf die Distanzänderung und somit auf den Verschleiß rückgeschlossen werden, da sich das Frequenzverhalten ändert, wenn sich das Spaltmaß vergrößert. Um ein besonders aussagekräftiges Messergebnis zu erhalten, sollte der Sensor an einer Messstelle mit dem höchsten Verschleiß (beispielsweise in einem Schneckensteg im vorderen Bereich der Schnecke) angeordnet werden. Vor allem wenn die Schnecke nicht nur als Extruderschnecke, sondern auch als Einspritzschnecke, benutzt wird, ist es wichtig, dass immer dieselbe Stelle des Schneckensteges gemessen wird. Dazu kann bevorzugt vorgesehen sein, dass dem Messsensor oder einer nachgeordneten Auswerteeinheit (Steuer- und/oder Regeleinheit) die Position der Schnecke im Plastifizierzylinder zuführ-bar ist. Es wird somit die Distanzmessung immer nur bei einer bestimmten Längsposition der 2/10 österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-15A preferred embodiment of the present invention may provide that the screw land is movable relative to the plasticizing cylinder, which is measurable by the arranged in the plasticizing capacitive sensor which moves when passing the screw land on the measuring sensor electrical capacitance and depending on the measured capacitance change the ( changing with time and wear) distance between plasticizing and plasticizing cylinder can be determined. In other words, it is possible for the capacitive sensor arranged in the plasticizing cylinder to measure the electrical capacitance which changes as the worm web moves past the measuring sensor and to deduce the distance between the plasticizing worm and the plasticizing cylinder. In particular, this measurement is carried out by the fact that the passing of the bridge on the sensor mounted in the cylinder, a frequency peak (peak) is given, which is filtered out by the sensor. If this amplitude level changes with time, it is possible to deduce the change in distance and thus the wear because the frequency behavior changes as the gap size increases. In order to obtain a particularly meaningful measurement result, the sensor should be arranged at a measuring point with the highest wear (for example in a screw flight in the front area of the screw). Especially when the screw is used not only as an extruder screw, but also as an injection screw, it is important that always the same point of the screw flight is measured. For this purpose, it can preferably be provided that the position of the screw in the plasticizing cylinder can be fed to the measuring sensor or to a downstream evaluation unit (control and / or regulating unit). It is thus the distance measurement only at a certain longitudinal position of the 2/10 Austrian Patent Office AT510 024B1 2012-01-15

Schnecke durchgeführt, wodurch immer derselbe Bereich des Schneckensteges als Referenzstelle - und nicht voneinander beabstandete, unterschiedliche Stellen des Steges -für die Verschleißmessung herangezogen wird. Es soll aber nicht ausgeschlossen werden, dass auch mehrere Referenzstellen entweder unabhängig voneinander gemessen werden oder dass aus mehreren Referenzstellen ein Mittelwert für den gesamten Schneckenverschleiß errechnet wird.Carried worm, whereby always the same area of the screw flight as a reference point - and not spaced apart, different points of the web - is used for the wear measurement. However, it should not be ruled out that several reference points are either measured independently or that an average value for the entire screw wear is calculated from several reference points.

[0018] In gleicher Art und Weise gilt dies dann, wenn der Schneckensteg gegenüber dem Plas-tifizierzylinder bewegbar ist, wobei durch den in der Plastifizierschnecke angeordneten kapazitiven Sensor eine Änderung in der gemessenen elektrischen Kapazität messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Kapazitätsänderung die Distanz zwischen Schneckenoberfläche und Innenwandung des Plastifizierzylinders bestimmbar ist. Somit lässt sich auch bei dieser Ausführung von der sich durch Verschleiß langsam ändernden Kapazität auf die Distanzänderung rückschließen. Um eine indirekte Verschleißmessung zu ermöglichen kann vorgesehen sein, dass der Schneckensteg eine verschleißhemmende Beschichtung oder Stegpanzerung aufweist und der Messsensor in der Plastifizierschnecke angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit der vom Messsensor gemessenen Dicke der Beschichtung die Distanz zwischen Plastifizierschnecke und Plastifizierzylinder errechenbar ist. Somit wird von der Dicke der Beschichtung auf den Abstand bzw. die Distanz zwischen Schnecke und Zylinder rückgeschlossen. Der Messsensor wird dabei derart in die Oberfläche eingearbeitet, dass er möglichst weit außen in der Schnecke eingebaut ist und nur einen Abstand zwischen 2 und 5 mm zum Hohlraum (Spalt) zwischen Schnecke und Zylinder aufweist. Zwischen Schnecke und Zylinder liegt immer etwas Spiel vor, wodurch die Schnecke im Zylinder immer leicht pendelt. Je neuer und unverbrauchter die Schnecke ist, desto kleiner ist dieser Pendler. Je größer nun der Verschleiß wird, desto näher gelangt der im Schneckensteg angeordnete Sensor beim Pendeln an die Zylinderwandung, wodurch dieser geringer werdende Abstand (Distanz) auf den Verschleiß rückschließen lässt. Das heißt, je größer der Verschleiß ist, desto größer ist der Pendler und desto näher gelangt der Sensor an die Zylinderwand.In the same manner, this applies when the screw flight is movable relative to the Plas- tifizierzylinder, wherein a change in the measured electrical capacitance can be measured by the capacitive sensor arranged in the plasticizing and in dependence on the measured capacitance change the distance between Screw surface and inner wall of the plasticizing is determinable. Thus, in this embodiment, too, the capacity slowly changing as a result of wear can be deduced from the change in distance. In order to enable an indirect measurement of wear it can be provided that the worm web has a wear-inhibiting coating or web armor and the measuring sensor is arranged in the plasticizing screw, wherein the distance between the plasticizing screw and the plasticizing cylinder can be calculated as a function of the thickness of the coating measured by the measuring sensor. Thus, the thickness of the coating on the distance or the distance between the screw and cylinder is inferred. The measuring sensor is thereby incorporated into the surface in such a way that it is installed as far as possible in the outside of the screw and has only a distance of between 2 and 5 mm from the cavity (gap) between the screw and the cylinder. There is always some play between the worm and the cylinder, which means that the worm always oscillates easily in the cylinder. The newer and unused the snail is, the smaller is this commuter. The greater the wear becomes, the closer the sensor located in the screw flight reaches the cylinder wall during oscillation, as a result of which this decreasing distance (distance) makes the wear inferred. That is, the greater the wear, the larger the commuter and the closer the sensor gets to the cylinder wall.

[0019] Vor allem wenn der Messsensor in der Schnecke angebracht ist, ist es ein Problem, wie die Messdaten aus der sich drehenden Schnecke, beispielsweise zu einer Steuer- und Regeleinheit, hinausgebracht werden können. Dies erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch, dass detektierte Messparameter vom in der Plastifizierschnecke angeordneten Messsensor entweder über eine Signalleitung mit Kontaktstelle, vorzugsweise Schleifring, am Ende der Plastifizierschnecke oder über eine Telemetrievorrichtung an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbar sind.Especially, when the measuring sensor is mounted in the worm, it is a problem how the measured data can be taken out of the rotating worm, for example, to a control unit. This is done according to a preferred embodiment of the present invention, characterized in that detected measurement parameters of the arranged in the plasticizing measuring sensor either via a signal line with contact point, preferably slip ring, at the end of the plasticizing or via a telemetry device to the control and / or regulating unit are transferable.

[0020] Besonders bevorzugt kann dazu vorgesehen sein, dass die Signalleitung vom Messsensor zu einer Koppelungsstelle an der Plastifizierschnecke oder an einer Schneckenaufnahmewelle führt, wobei an die Koppelungsstelle eine Auswerteeinheit anschließbar, vorzugsweise ansteckbar, ist und an diese Auswerteeinheit die Messparameter übertragbar sind. Diese Datenübermittlung sollte bei stillstehender Schnecke über die Koppelungsstelle erfolgen. Somit muss keine komplizierte Übertragungsmechanik vom drehenden auf ein sich nicht drehendes Teil erfolgen. Vielmehr können zyklisch während Betriebspausen der diskontinuierlich arbeitenden Schnecke vorher während des Betriebs gesammelte bzw. gespeicherte Messparameter ausgelesen bzw. weitergeleitet werden. Wenn eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, müssen die Messparameter nicht an eine Steuer- und/oder Regeleinheit weitergegeben werden. Vielmehr kann durch die Auswerteeinheit selbst sofort ein Signal oder eine Anzeige erfolgen, ob der Verschleiß den vorher festlegbaren Grenzwert bereits erreicht hat. Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit (oder auch die Steuer- und/oder Regeleinheit) anzeigt, zu wie viel Prozent die Schnecke bereits verschleißt ist. Es kann auch auf Basis der regelmäßig gemessenen Distanzwerte eine Abnützungskurve angezeigt werden, aus der abgeleitet bzw. berechnet werden kann, wie viele Spritzzyklen bis zum Schneckentausch wahrscheinlich noch gefahren werden können.Particularly preferably, it can be provided that the signal line from the measuring sensor leads to a coupling point on the plasticizing screw or on a worm shaft, wherein an evaluation unit connected to the coupling point, preferably attachable, and the measurement parameters are transferable to this evaluation unit. This data transmission should take place with the screw stopped, via the coupling point. Thus, no complicated transmission mechanism from the rotating to a non-rotating part must be done. Rather, during measurement pauses of the discontinuously operating screw, measurement parameters collected or stored during operation may be cyclically read out or forwarded cyclically. If an evaluation unit is provided, the measurement parameters do not have to be forwarded to a control and / or regulating unit. Rather, by the evaluation unit itself immediately a signal or a display, whether the wear has already reached the previously definable limit. It is also possible that the evaluation unit (or else the control and / or regulating unit) indicates to what percentage the worm has already been worn. It can also be displayed on the basis of the regularly measured distance values, a wear curve from which can be derived or calculated how many injection cycles until the screw exchange can probably be driven.

[0021] In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass sich der Messsensor nicht ständig in der Plastifiziereinheit befinden muss. Vor allem wenn im Plastifizierzylinder eine entsprechende Ausnehmung für die Aufnahme eines Messsensors ausgebildet ist, kann auch 3/10 österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-15 vorgesehen sein, dass der Messsensor nur während einer Betriebspause in die Ausnehmung eingebracht (z. B. eingesteckt oder eingeschraubt) wird und die Distanzmessung durchführt. Um allerdings eine ständige Überwachung des Verschleißes zu gewährleisten, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Messsensor auch in Betrieb der Plastifizierschnecke im Plastifizierzylin-der angeordnet ist.In this context, it should also be noted that the measuring sensor does not have to be constantly in the plasticizing unit. Especially if a corresponding recess for receiving a measuring sensor is formed in the plasticizing cylinder, it may also be provided that the measuring sensor is inserted into the recess (eg plugged in) only during a pause in operation or screwed in) and performs the distance measurement. However, in order to ensure constant monitoring of wear, it is preferably provided that the measuring sensor is also arranged in operation of the plasticizing screw in the plasticizing cylinder.

[0022] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen [0023] Fig. 1 [0024] Fig. 2 [0025] Fig. 3 [0026] Fig. 4 eine Plastifiziereinheit im Querschnitt, eine Plastifiziereinheit im Querschnitt mit zwei Messsensoren, ein Messsensor im Schneckensteg mit zwei Detailausschnitten und einen Messsensor in der Hohlbohrung der Schnecke mit Detailausschnitt.Further details and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to the description of the figures with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. FIG. 3 FIG. 3 FIG. 4 shows a plasticizing unit in cross section, a plasticizing unit in cross section with two measuring sensors, a measuring sensor in the screw bar with two detail cutouts and a measuring sensor in FIG The hollow bore of the screw with detail.

[0027] Fig. 1 zeigt eine Plastifiziereinheit 1 mit einer im Plastifizierzylinder 2 drehbar bzw. bewegbar gelagerten Plastifizierschnecke 3. Die dargestellte Plastifizierschnecke 3 ist eingängig und weist somit einen durchgehenden Schneckensteg 6 auf. Im vorderen Bereich der Schnecke 3 ist im Plastifizierzylinder 2 ein Messsensor 4 angebracht, der die Distanz D zwischen Innenwandung 5 des Plastifizierzylinders und dem Schneckensteg 6 bzw. der Schneckenoberfläche 8 misst. Zudem ist in der Plastifizierschnecke 3 ein weiterer Messsensor 4 angebracht, der über eine hier nicht dargestellte Signalleitung 11 in der Hohlbohrung 7 mit Kontaktstellen 12 am Ende der Plastifizierschnecke 3 verbunden ist. Von dieser Kontaktstelle 12 (Schleifkontakte) ist schematisch eine weiterführende Signalleitung 11 dargestellt, die Messparameter P zur Steuer-und Regeleinheit 9 weiterleitet. Auch vom weiter vorne dargestellten Messsensor 4 werden über eine Signalleitung 11 Messparameter P zur Steuer- und/oder Regeleinheit 9 geleitet. Vor allem, wann der Messsensor 4 in der Plastifizierschnecke 3 angeordnet ist, kann es für die Signalübertragung von Vorteil sein, wenn beispielsweise im hinteren Bereich der Plastifizierschnecke 3 ein Funksender einer Telemetrievorrichtung 13 angeordnet ist, der die Messparameter P an einen Empfänger in der Steuer- und/oder Regeleinheit 9 funkt bzw. überträgt.Fig. 1 shows a plasticizing unit 1 with a plasticizing cylinder 2 rotatably or movably mounted plasticizing screw 3. The illustrated plasticizing screw 3 is catchy and thus has a continuous screw web 6. In the front region of the screw 3, a measuring sensor 4 is mounted in the plasticizing cylinder 2, which measures the distance D between the inner wall 5 of the plasticizing cylinder and the screw web 6 or the screw surface 8. In addition, a further measuring sensor 4 is mounted in the plasticizing screw 3, which is connected via a signal line 11, not shown here in the hollow bore 7 with contact points 12 at the end of the plasticizing screw 3. From this contact point 12 (sliding contacts), a further signal line 11 is shown schematically, the measurement parameter P to the control and regulating unit 9 forwards. Measuring parameters P are also fed to the control and / or regulating unit 9 via the signal sensor 4 shown above. In particular, when the measuring sensor 4 is arranged in the plasticizing screw 3, it can be advantageous for the signal transmission if, for example, a radio transmitter of a telemetry device 13 is arranged in the rear area of the plasticizing screw 3, which transmitter measures the measuring parameters P to a receiver in the control unit. and / or control unit 9 transmits or transmits.

[0028] Da die Plastifizierschnecke 3 - wenn sie in einer Spritzgießmaschine und nicht in einem Extruder eingesetzt ist - in diskontinuierlichem bzw. unterbrochenen Betrieb läuft, kann auch eine günstigere Ausführungsvariante vorsehen, dass eine Auswerteeinheit 50 an die Plastifizierschnecke 3 bzw. an eine Schneckenaufnahmewelle 3b ansteckbar ist, sodass von dieser die Messparameter P ausgelesen werden (Fig. 1a). Beispielsweise kann ein (automatisches oder manuell bedienbares) Lesegerät über eine Steckverbindung 49 oder Ähnlichem mit der Koppelungsstelle 48 der Signalleitung 11 in der Plastifizierschnecke 3 (bzw. in der Schneckenaufnahmewelle 3b) verbindbar sein, wodurch zyklisch (z.B. nach 1.000 Einspritzvorgängen oder nach 24 Stunden) die aktuellen Messparameter P vom Messsensor 4 an die Auswerteeinheit 50 bzw. von dieser weiter an die Steuer- und/oder Regeleinheit 9 übertragbar sind. Die Verbindung der Signalleitung 11 zwischen Schnecke 3 und Schneckenaufnahmewelle 3b kann über eine nicht dargestellte Steckverbindung oder über Kontaktstifte erfolgen.Since the plasticizing screw 3 - when it is used in an injection molding machine and not in an extruder - runs in discontinuous or interrupted operation, may also provide a more favorable embodiment that an evaluation unit 50 to the plasticizing screw 3 and a screw receiving shaft 3b is attachable, so that the measurement parameters P are read from this (Fig. 1a). For example, a reader (automatic or manually operable) may be connectable via a connector 49 or the like to the coupling point 48 of the signal line 11 in the plasticizing screw 3 (or in the screw receiving shaft 3b), thereby cyclically (eg after 1,000 injections or after 24 hours). the current measuring parameters P can be transmitted from the measuring sensor 4 to the evaluation unit 50 or from the latter to the control and / or regulating unit 9. The connection of the signal line 11 between the screw 3 and screw receiving shaft 3b can be made via a plug connection, not shown, or via contact pins.

[0029] Weiters ist in der Fig. 1 ersichtlich, dass der Plastifizierzylinder 2 von einer Temperiervorrichtung 15 umgeben ist. Im vorderen Bereich der Schnecke 3 weist der Plastifizierzylinder 2 eine Einspritzdüse 16 auf. Zudem sind in diesem Bereich die für eine Rückströmsperre notwendigen Teile Schneckenspitze 25, Sperrring 14 und Druckring 19 gezeigt. Im hinteren Bereich des Plastifizierzylinders 2 ist die Einfüllöffnung 17 für einzufüllendes Granulat dargestellt.1 that the plasticizing cylinder 2 is surrounded by a tempering device 15. In the front region of the screw 3, the plasticizing cylinder 2 has an injection nozzle 16. In addition, the necessary for a backflow preventer parts screw tip 25, locking ring 14 and pressure ring 19 are shown in this area. In the rear region of the plasticizing cylinder 2, the filling opening 17 is shown for einzufüllendes granules.

[0030] Fig. 2 zeigt im Detail den vorderen Bereich der Plastifiziereinheit 1, wobei die Schnecke 3 entlang der Längsrichtung L (zum Einspritzen) bzw. um die Achse L (zum Plastifizieren) bewegbar ist. Gemäß dieser Darstellung ist im Plastifizierzylinder 2 ein kapazitiver Sensor 4a in geringem Abstand (zwischen 1 und 10 mm) zur Innenwandung 5 angeordnet. Vom Sensor 4a führt eine Signalleitung 11 weg. Vom Messsensor 4a lässt sich über die Kapazitätsänderung beim Vorbeibewegen des Steges 6 auf die Distanz D zwischen Schnecke 3 und Zylinder 2 rückschließen. 4/10Fig. 2 shows in detail the front portion of the plasticizing unit 1, wherein the screw 3 along the longitudinal direction L (for injection) or about the axis L (for plasticizing) is movable. According to this representation, in the plasticizing cylinder 2, a capacitive sensor 4a is arranged at a small distance (between 1 and 10 mm) from the inner wall 5. From the sensor 4a leads a signal line 11 away. From the measuring sensor 4 a can be inferred about the change in capacitance when passing the web 6 to the distance D between the screw 3 and cylinder 2. 4.10

Claims (12)

österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-15 [0031] Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines Messsensors 4, wobei dieser Messsensor 4 im Bereich eines Schneckensteges 6 angeordnet ist und von einer Beschichtung 10 (beispielsweise aus Keramik, Wolframkarbid, Chromkarbid oder aus Stelliten auf Cobalt-Chrom-Basis) bedeckt bzw. geschützt ist. Die Beschichtung 10 kann aber auch als Stegpanzerung ausgebildet sein, wobei diese zum Beispiel durch Aufschweißen bzw. Aufbringen von Cobalt-Basis-Legierungen oder Eisen-Basis-Legierungen auf die Schnecke 3 gebildet wird. Wie aus Detail A ersichtlich ist, ist bei einer noch wenig verbrauchten Schnecke 3 die Dicke C der Beschichtung 10 noch wesentlich größer und somit der Abstand bzw. die Distanz D zwischen Schneckensteg 6 und Innenwandung 5 des Plastifizierzylinders 2 klein. Wenn nun, wie in Detail B ersichtlich, die Schnecke 3 weiter verschleißt, nimmt auch die Dicke C der Beschichtung 10 ab, sodass der Abstand D größer wird. Wie bereits dargelegt, ist die Schnecke 3 im Plastifizierzylinder 2 nicht komplett eingespannt, sondern weist ein leichtes Spaltmaß D auf. Je größer der Verschleiß ist, desto mehr vergrößert sich dieses Spaltmaß D, wodurch die Schnecke 3 im Plastifizierzylinder 2 immer stärker „pendelt". Wie aus Detail B ersichtlich ist, könnte dadurch der Messsensor 4 wesentlich näher zur Innenwandung 5 des Plastifizierzylinders 2 gelangen, wodurch eine andere elektrische Kapazität vom Messsensor 4 gemessen wird, da der Messsensor 4 viel näher an den Plastifizierzylinder 2 als im Detail A gelangen kann. Je nachdem welcher Grenzwert G voreingestellt ist, wird somit ab einer bestimmten Kapazität (mithin einer bestimmten Dicke C) ein Warnsignal bzw. eine entsprechende Nachricht ausgegeben, dass die Plastifizierschnecke 3 zu tauschen ist. [0032] Wie in Fig. 4 ersichtlich, kann in ähnlicher Art und Weise über einen Messsensor 4, der in einer Hohlbohrung 7 an einer sich mitdrehenden Führungsstange 18 befestigt ist, die Distanz D zwischen Schnecke 3 und Zylinder 2 gemessen werden. Diese Stange 18 kann selbst eine Bohrung für ein Signalkabel 11 aufweisen und an ihrem Ende einen nicht dargestellten Telemetriesender (zum Beispiel mit Batterie) zur Datenübertragung aufweisen. Es ist auch möglich und ist vor allem bei diskontinuierlichem Betrieb der Schnecke 3 sinnvoll, wenn an das Ende der Signalleitung 11 eine Auswerteeinheit 50 über eine Koppelungsstelle 48 bei, Stillstand der Schnecke 3 ansteckbar ist, wodurch die Messparameter P auslesbar sind. Patentansprüche 1. Plastifiziereinheit (1) mit einem Plastifizierzylinder (2) und einer im Plastifizierzylinder (2) drehbar gelagerten Plastifizierschnecke (3), dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Messsensor (4) die Distanz (D) zwischen Plastifizierzylinder (2) und Plastifizierschnecke (3) messbar ist.Austrian Patent Office AT510 024B1 2012-01-15 Fig. 3 shows a further variant of a measuring sensor 4, said measuring sensor 4 is arranged in the region of a screw land 6 and of a coating 10 (for example, ceramic, tungsten carbide, chromium carbide or stellites cobalt-chromium-based) is covered or protected. However, the coating 10 may also be formed as a web armor, which is formed for example by welding or applying cobalt-base alloys or iron-based alloys on the screw 3. As can be seen from detail A, the thickness C of the coating 10 is still significantly larger and thus the distance or the distance D between the screw land 6 and the inner wall 5 of the plasticizing cylinder 2 is small with a still little used screw 3. If, as can be seen in detail B, the worm 3 continues to wear, the thickness C of the coating 10 also decreases, so that the distance D becomes greater. As already stated, the screw 3 is not completely clamped in the plasticizing cylinder 2, but has a slight gap dimension D. The greater the wear, the more this gap dimension D increases, as a result of which the worm 3 increasingly "oscillates" in the plasticizing cylinder 2. As can be seen from detail B, the measuring sensor 4 could thereby come substantially closer to the inner wall 5 of the plasticizing cylinder 2, whereby a different electrical capacitance is measured by the measuring sensor 4, since the measuring sensor 4 can get much closer to the plasticizing cylinder 2 than in the detail A. Depending on which limit value G is preset, a warning signal or a corresponding message is output from a certain capacity (hence a certain thickness C) that the plasticizing screw 3 is to be exchanged. As can be seen in Fig. 4, in a similar manner via a measuring sensor 4, which is fixed in a hollow bore 7 on a co-rotating guide rod 18, the distance D between the screw 3 and cylinder 2 are measured. This rod 18 may itself have a bore for a signal cable 11 and at its end a telemetry transmitter, not shown (for example, with battery) for data transmission. It is also possible and is especially useful in discontinuous operation of the screw 3, if at the end of the signal line 11, an evaluation unit 50 via a coupling point 48 at, standstill of the screw 3 can be plugged, whereby the measurement parameters P are readable. 1. plasticizing unit (1) with a plasticizing cylinder (2) and a plasticizing cylinder (2) rotatably mounted plasticizing screw (3), characterized in that by a measuring sensor (4) the distance (D) between the plasticizing cylinder (2) and plasticizing screw ( 3) is measurable. 2. Plastifiziereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) an zumindest einer Messstelle die Distanz zwischen der Innenwandung (5) des Plastifizierzylinders (2) und eines Schneckensteges (6) der Plastifizierschnecke (3), vorzugsweise quer zu Längsrichtung (L) der Plastifizierschnecke (3), misst.2. Plasticizing unit according to claim 1, characterized in that the measuring sensor (4) at at least one measuring point, the distance between the inner wall (5) of the plasticizing cylinder (2) and a screw web (6) of the plasticizing screw (3), preferably transversely to the longitudinal direction ( L) of the plasticizing screw (3). 3. Plastifiziereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) als kapazitiver Sensor (4a), als Ultraschallsensor oder als elektromagnetischer Sensor ausgebildet ist.3. plasticizing unit according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring sensor (4) is designed as a capacitive sensor (4a), as an ultrasonic sensor or as an electromagnetic sensor. 4. Plastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) im Plastifizierzylinder (2) oder in der Plastifizierschnecke (3), vorzugsweise in einer Hohlbohrung (7), angeordnet ist.4. plasticizing unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring sensor (4) in the plasticizing cylinder (2) or in the plasticizing screw (3), preferably in a hollow bore (7) is arranged. 5. Plastifiziereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, entfernt von der Innenwandung (5) des Plastifizierzylinders (2) im Plastifizierzylinder (2) oder von der Schneckenoberfläche (8) in der Plastifizierschnecke (3) angeordnet ist. 5/10 österreichisches Patentamt AT510 024B1 2012-01-155. Plasticizing unit according to claim 4, characterized in that the measuring sensor (4) is less than 10 mm, preferably less than 5 mm, away from the inner wall (5) of the plasticizing cylinder (2) in the plasticizing cylinder (2) or from the screw surface (8 ) is arranged in the plasticizing screw (3). 5/10 Austrian Patent Office AT510 024B1 2012-01-15 6. Plastifiziereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckensteg (6) gegenüber dem Plastifizierzylinder (2) bewegbar ist, wobei durch den im Plastifizierzy-linder (2) angeordneten kapazitiven Sensor (4a) die sich beim Vorbeibewegen des Schneckenstegs (6) am Messsensor (4) verändernde elektrische Kapazität messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Kapazitätsänderung die Distanz (D) zwischen Plastifi-zierschnecke (3) und Plastifizierzylinder (2) bestimmbar ist.6. plasticizing unit according to claim 4, characterized in that the screw web (6) relative to the plasticizing cylinder (2) is movable, wherein by the Plastifizierzy-Linder (2) arranged capacitive sensor (4a) which when moving past the screw land (6) on the measuring sensor (4) changing electrical capacity is measurable and depending on the measured capacitance change, the distance (D) between the plasticizing worm (3) and plasticizing cylinder (2) can be determined. 7. Plastifiziereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckensteg (6) gegenüber dem Plastifizierzylinder (2) bewegbar ist, wobei durch den in der Plastifi-zierschnecke (3) angeordneten kapazitiven Sensor (4a) eine Änderung in der gemessenen elektrischen Kapazität messbar ist und in Abhängigkeit der gemessenen Kapazitätsänderung die Distanz (D) zwischen Schneckenoberfläche (8) und Innenwandung (5) des Plasti-fizierzylinders (2) bestimmbar ist.7. plasticizing unit according to claim 4, characterized in that the screw web (6) relative to the plasticizing cylinder (2) is movable, wherein by the in the Plastifi-zierschnecke (3) arranged capacitive sensor (4a) a change in the measured electrical capacitance measurable is and depending on the measured capacitance change, the distance (D) between the screw surface (8) and inner wall (5) of the plasticizing fizierzylinders (2) can be determined. 8. Plastifiziereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckensteg (6) eine verschleißschützende Beschichtung (10) aufweist und der Messsensor (4) in der Plastifizierschnecke (3) angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit der vom Messsensor (4) gemessenen Dicke (C) der Beschichtung (10) die Distanz (D) zwischen Plastifizierschnecke (3) und Plastifizierzylinder (2) errechenbar ist.8. plastifying unit according to claim 4, characterized in that the screw web (6) has a wear-resistant coating (10) and the measuring sensor (4) in the plasticizing screw (3) is arranged, wherein in dependence of the measuring sensor (4) measured thickness ( C) the coating (10) the distance (D) between the plasticizing screw (3) and plasticizing cylinder (2) is calculated. 9. Plastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (11) vom Messsensor (4, 4a) zu einer Koppelungsstelle (48) an der Plastifizierschnecke (3) oder an einer Schneckenaufnahmewelle (3b) führt, wobei an die Koppelungsstelle (48) eine Auswerteeinheit (50) anschließbar, vorzugsweise ansteckbar, ist und an diese Auswerteeinheit (50) die Messparameter (P) übertragbar sind.9. plasticizing unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the signal line (11) from the measuring sensor (4, 4a) leads to a coupling point (48) on the plasticizing screw (3) or on a worm shaft (3b), wherein the coupling point (48) can be connected, preferably connected, to an evaluation unit (50) and the measurement parameters (P) can be transmitted to this evaluation unit (50). 10. Plastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (9) verbunden ist, wobei bei Messen eines bestimmten, hinterlegten Grenzwerts (G) ein entsprechendes Warnsignal vom Messsensor (4) bzw. von der Steuer- und/oder Regeleinheit (9) ausgebbar ist.10. Plasticizing unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring sensor (4) is connected to a control and / or regulating unit (9), wherein when measuring a certain, stored limit value (G), a corresponding warning signal from the measuring sensor (4) or by the control and / or regulating unit (9) can be output. 11. Plastifiziereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass detektierte Messparameter (P) vom in der Plastifizierschnecke (3) angeordneten Messsensor (4) entweder über eine Signalleitung (11) mit Kontaktstelle (12), vorzugsweise Schleifring, am Ende der Plastifizierschnecke (3) oder über eine Telemetrievorrichtung (13) an die Steuer- und/oder Regeleinheit (9) übertragbar sind.11. Plasticizing unit according to claim 9, characterized in that detected measuring parameters (P) of the plasticizing screw (3) arranged measuring sensor (4) either via a signal line (11) with contact point (12), preferably slip ring, at the end of the plasticizing screw (3 ) or via a telemetry device (13) to the control and / or regulating unit (9) are transferable. 12. Spritzgießmaschine mit einer Plastifiziereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 6/1012. Injection molding machine with a plasticizing unit (1) according to one of claims 1 to 11. For this 4-sheet drawings 6/10