DE10215946B4 - Rheologische Messeinrichtung für eine Spritzgießmaschine - Google Patents
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Abstract
Rheologische Messeinrichtung für eine Spritzgießmaschine, mit mindestens einem Messkanal für die aus der Einspritzdüse der Spritzgießmaschine ausgetriebene Spritzgießmasse sowie einer den Druckverlust der Spritzgießmasse in Messkanal-Strömungsrichtung ermittelnden Drucksensorik, gekennzeichnet durch einen mobilen, selektiv an das Auslassende der Einspritzdüse (5) andockbaren, den Messkanal (14) und die Drucksensorik (16, 17) enthaltenden Messwertgeber (9).
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine rheologische Messeinrichtung für eine Spritzgießmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Um in Verbindung mit Spritzgießanlagen die rheologischen Daten der Spritzgießmasse etwa bei einem Chargenwechsel oder auch mehrmals innerhalb ein- und derselben Materialcharge zu ermitteln, werden entweder externe Messeinrichtungen verwendet, mit denen die rheologisch signifikanten Prozessparameter simuliert werden müssen, was einen hohen -Mess- und insbesondere Bauaufwand erfordert, oder das Fließverhalten der Spritzgießmasse wird, wie aus der
EP 1 166 994 A1 bekannt, nach der In-Line-Methode in der Weise gemessen, dass die Einspritzdüse selbst als Messwerfgeber mit Messkanal und zugeordneter Drucksensorik ausgebildet wird, mit der Folge, dass der Düsenkanal nach rheometrischen Gesichtspunkten und daher nicht einspritzoptimal gestaltet und die Drucksensorik unter Beeinträchtigung der Messempfindlichkeit auf die hohen Einspritzdrücke des Einspritzaggregats ausgelegt sein muss und darüberhinaus für jede Spritzgießmaschine eine eigene Messeinrichtung benötigt wird. Eine ebensolche Vorrichtung ist auch aus derDE 693 08 539 T2 bekannt. - Aus der
DE 197 15 630 C2 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung rheologischer Werkstoffdaten von vernetzenden Stoffen wie Duroplasten mit Messkanal und Drucksensorik bekannt, die an einen Auslasskanal einer Werkzeugmaschine angekoppelt wird, und bei der über die Gestaltung einer an einem Austrittsen de der Vorrichtung vorgesehen Austrittsdüse der tatsächliche Werkzeugwiderstand simuliert werden kann. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auf bauliche einfache Weise und ohne konstruktive Änderungen der Einspritzdüse eine exakte Messung der rheologischen Daten der Spritzgießmasse zu erzielen ist.
- Diese Aufgabe wird erindungsgemäß durch eine Messeinrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst
- Bei der erfindungsgemäßen Messeinrichtung gelangt die Spritzgießmasse im gleichen rheologischen Zustand wie während des Einspritzvorgangs unmittelbar von der Einspritzdüse in den Messwertgeber, so dass, die bei externen Messeinrichtungen vor der eigentlichen Messstrecke sonst erforderliche, baulich aufwändige Prozesssimulation entfällt, während die Einspritzdüse selbst konstruktiv unverändert bleiben, also ohne Rücksicht auf rheometrische Gesichtspunkte einspritzoptimal gestaltet werden kann, wobei eine weitere Verringerung des messtechnischen Aufwands dadurch erzielt wird, dass der Messwertgeber erfindungsgemäß für mehrere Spritzgießmaschinen gemeinsam verwendbar ist.
- Im Hinblick auf eine fertigungstechnisch einfache Ausgestaltung des Messwertgebers besteht dieser vorzugsweise aus einer mit der Drucksensorik versehenen Ober- und einer mit dieser den Messkanal begrenzenden Unterplatte. Aufgrund dieser Bauweise lässt sich die Messkanalgeometrie dadurch problemlos an unterschiedliche Maschinentypen anpassen, dass für die Oberplatte mehrere, an dieser jeweils auswechselbar befestigte und an der oberplattenseitigen Kontaktfläche entsprechend der jeweils geforderten, im Allgemeinen flachschlitzförmigen Kanalgeometrie genutete Unterplatten vorgesehen sind.
- Für eine aussagefähige theologische Untersuchung der Spritzgießmasse muss die Messung mit mindestens zwei unterschiedlichen Volumenströmen durchgeführt werden. Dies lässt sich mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung in besonders einfacher Weise durch eine automatische Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke während des Andockens des Messwertgebers erreichen. Um einer temperaturbedingten Verfälschung des Messergebnisses auf dem Weg der Spritzgießschmelze zwischen Einspritzdüse und Drucksensorik wirksam zu begegnen, ist der Messwertgeber vorzugsweise mit einer diesen auf Prozesstemperatur haltenden Heizeinrichtung und/oder mit einem Temperaturfühler zur Temperaturmessung der den Messkanal passierenden Spritzgießschmelze versehen.
- Das Andocken und Abkoppeln des Messwertgebers an bzw. von der Einspritzdüse wird dadurch wesentlich vereinfacht, dass der Messwertgeber zwischen die Angussöffnung des Formwerkzeugs und die Einspritzdüse der Spritzgießmaschine einsetzbar ist, wobei der Messkanal auslassseitig ins Freie mündet, also unter Umgebungsdruck steht. Dies hat den Vorteil, dass zum einen nur ein einziger, einlassseitig des Messkanals angeordneter Druckaufnehmer zur Ermittlung des Druckverlusts der Spritzgießmasse im Messkanal erforderlich ist und dass zum anderen die Spritzgießmasse während des Messvorgangs nicht mit dem Formwerkzeug in Kontakt kommt und dann in umständlicher Weise wieder entfernt werden muss. Die Auswertung des Messergebnisses für den sich an den Messvorgang anschließenden Spritzgießprozess erfolgt in besonders bevorzugter Weise durch automatische Verarbeitung der vom Messwertgeber ermittelten, rheologischen Daten in der Maschinensteuerung.
- Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in stark schematisierter Darstellung:
-
1 einen zwischen Einspritzdüse und Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine eingesetzten Messwertgeber nach der Erfindung im Längsschnitt; und -
2 den Messwertgeber nach1 im Querschnitt mit einer zur Änderung der Messkanalgeometrie modifizierten Austauschplatte. - Die in
1 ausschnittsweise dargestellte Spritzgießmaschine enthält in üblicher Weise ein an einer festsehenden Formaufspannplatte1 befestigtes Werkzeugteil2 sowie einen Plastifizierzylinder3 mit einer Plastifizierschnecke4 und einer Einspritzdüse5 , welche während des Spritzgießprozesses durch entsprechende Hubsteuerung des Plastifizierzylinders3 gegen die Angussöffnung6 des Werkzeugteils2 verfahren wird, woraufhin die im Schneckenvorraum7 befindliche Polymerschmelze infolge der dann eingeleiteten Vorschubbewegung der Plastifizierschnecke4 über den Düsenkanal8 und die Angussöffnung6 in die Formkavität des Formwerkzeugs eingespritzt wird. - Zur Messung der rheologischen Daten der Schmelze wird ein insgesamt mit 9 bezeichneter Messwertgeber mit einer Montageplatte
10 vor der Angussöffnung6 an die Formaufspannplatte1 angesetzt. Der Messwertgeber9 besteht aus einer Ober- und einer mit dieser verschraubten Unterplatte11 ,12 . Die Unterplatte12 ist mit einer in ihre oberplattenseitige Deckfläche eingefrästen und anschließend exakt vermessenen Längsnut13 versehen, derart, dass die beiden Platten11 ,12 im zusammengebauten Zustand einen im Querschnitt flach rechteckförmigen, auf die Größe des Spritzaggregats3 ,4 ,5 abge stimmten Messkanal14 begrenzen, welcher einlassseitig an eine an dem dem Messkanal14 gegenüberliegenden Ende formgleich zur Angussöffnung6 ausgebildete Übergangsbohrung15 in der Oberplatte11 angeschlossen ist und auslassseitig ins Freie mündet. An der Oberplatte11 befindet sich ferner eine Drucksensorik in Form zweier, in Messkanal-Strömungsrichtung voneinander beabstandeter Druckaufnehmer16 ,17 sowie ein Temperaturfühler18 zur Temperaturmessung der den Messkanal14 durchströmenden Polymerschmelze. Auf den auslassseitigen Druckaufnehmer17 kann gegebenenfalls verzichtet werden und stattdessen der Druckverlust der Schmelze mit dem Umgebungsdruck als unterer Druckwert berechnet werden. - Nach der Befestigung des Messwertgebers
9 an der Formaufspannplatte1 wird das Spritzgießaggregat3 ,4 ,5 mit der Einspritzdüse5 kraftbegrenzt gegen die zur Angussöffnung6 koaxial ausgerichtete Einlassöffnung der Übergangsbohrung15 verfahren und anschließend die unter Prozessbedingungen in den Schneckenvorraum7 geförderte Kunststoffschmelze durch die Vorschubbewegung der Schnecke4 über die Einspritzdüse5 und den Messkanal14 ins Freie gespritzt, wobei der Messwertgeber9 durch eine – nicht gezeigte – Heizeinrichtung auf Prozesstemperatur gehalten wird. Gleichzeitig werden die rheologisch relevanten Daten, also die Druck- und Temperatursignale der Sensoren16 ,17 ,18 sowie die Wegsignale der Plastifizierschnecke4 erfasst. Durch mehrere Einspritzgeschwindigkeiten der Plastifizierschnecke4 werden unterschiedliche Volumenströme im Messkanal14 erzeugt und so zumindest einige, für den Spritzgießprozess wichtige Messpunkte auf der Materialfließkurve der Schmelze ermittelt. Diese rheologischen Daten können dann automatisch ausgewertet und nach dem Entfernen des Messwertgebers9 im nachfolgenden Spritzgießprozess auf dem Weg über die Maschinensteuerung zur Korrektur der Prozessparameter weiterverarbeitet werden. - Der beschriebene Messwertgeber
9 gestattet ferner eine einfache Anpassung des Messkanalquerschnitts an unterschiedliche Maschinentypen. Zu diesem Zweck kann die Unterplatte12 gegen zumindest eine weitere Unterplatte12' (2 ) ausgewechselt werden, welche auf der Oberseite mit einer ebenfalls flach rechteckförmigen, im Querschnitt jedoch auf einen anderen Spritzgießmaschinentyp abgestimmten Nut13 versehen und im Übrigen baugleich zur Unterplatte12 ausgebildet ist. Nach dem Austausch der Unterplatten12 ,12' besitzt der Messwertgeber9 einen veränderten Messkanalquerschnitt und ist in ansonsten gleicher Weise für einen anderen Maschinentyp verwendbar.
Claims (8)
- Rheologische Messeinrichtung für eine Spritzgießmaschine, mit mindestens einem Messkanal für die aus der Einspritzdüse der Spritzgießmaschine ausgetriebene Spritzgießmasse sowie einer den Druckverlust der Spritzgießmasse in Messkanal-Strömungsrichtung ermittelnden Drucksensorik, gekennzeichnet durch einen mobilen, selektiv an das Auslassende der Einspritzdüse (
5 ) andockbaren, den Messkanal (14 ) und die Drucksensorik (16 ,17 ) enthaltenden Messwertgeber (9 ). - Rheologische Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (
9 ) aus einer mit der Drucksensorik (16 ,17 ) versehenen Ober- und einer mit dieser den Messkanal (14 ) begrenzenden Unterplatte (11 ,12 ) besteht. - Rheologische Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Kanalgeometrien mehrere, jeweils auswechselbar an der Oberplatte (
12 ) befestigte und an der an dieser anliegenden Kontaktfläche entsprechend der jeweiligen Kanalgeometrie schlitzförmig genutete Unterplatten (12 ,12' ) vorgesehen sind. - Rheologische Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren unterschiedlicher Volumenströme die Vorschubgeschwindigkeit der Plastifizierschnecke (
4 ) während des Andockens des Messwertgebers (9 ) automatisch veränderbar ist. - Rheologische Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Messwertgeber (
9 ) auf Prozesstemperatur haltende Heizeinrichtung. - Rheologische Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (
9 ) mit einem Temperaturfühler (18 ) zur Temperaturmessung der den Messkanal (14 ) passierenden Spritzgießmasse versehen ist. - Rheologische Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (
9 ) zwischen die Angussöffnung (6 ) des Formwerkzeugs (2 ) und die Einspritzdüse (5 ) der Spritzgießmaschine einsetzbar und mit einem auslassseitig ins Freie mündenden Messkanal (14 ) versehen ist. - Rheologische Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch automatische Verarbeitung der vom Messwertgeber (
9 ) ermittelten, rheologischen Daten in der Maschinensteuerung.
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