WO2024037829A1 - Injection moulding device and method for determining a status of an injection moulding device - Google Patents

Injection moulding device and method for determining a status of an injection moulding device Download PDF

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WO2024037829A1
WO2024037829A1 PCT/EP2023/070400 EP2023070400W WO2024037829A1 WO 2024037829 A1 WO2024037829 A1 WO 2024037829A1 EP 2023070400 W EP2023070400 W EP 2023070400W WO 2024037829 A1 WO2024037829 A1 WO 2024037829A1
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injection molding
molding tool
vibration sensor
holder
evaluation unit
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Florian HINTERBRANDNER
Hermann PETERLECHNER
Julian HÖRANDTNER
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Lisa Dräxlmaier GmbH
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    • B29C45/2602—Mould construction elements

Definitions

  • the present invention relates to an injection molding device and a method for determining the condition of the injection molding device.
  • An object of the invention is therefore to provide an injection molding device and corresponding methods that enable a particularly technically long-lasting use of the injection molding device with consistently high quality of the molded parts produced.
  • an injection molding device for producing molded parts comprising an injection molding tool, a vibration sensor for measuring the vibrations of the injection molding tool during the manufacturing cycle, a holder which receives the vibration sensor and holds it in a defined position on the injection molding tool, a control device for controlling the injection molding device and an evaluation unit, wherein the injection molding tool comprises an ejector side and a nozzle side.
  • the ejector side and the nozzle side can be moved relative to one another between a closed and an open position, with the ejector side and the nozzle side touching in the closed position and forming a chamber.
  • the holder has an elastic element, the elastic element exerting a force on the vibration sensor, and the evaluation unit being designed in such a way that the evaluation unit determines the state of the injection molding tool based on the measured vibrations and based on the control signals from the control device.
  • a significant advantage of the injection molding device according to the invention is that the state of the injection molding tool can be inferred particularly precisely through the targeted positioning of the vibration sensor on the injection molding tool.
  • the vibration sensor in the holder according to the invention and by exerting a force through an elastic element on the vibration sensor in the holder, a particularly precise detection of the vibrations in the injection molding tool can be carried out, so that a particularly precise determination of the state of the injection molding tool can be carried out. Due to the possibility of being able to determine the condition of the injection molding tool particularly precisely, the risk of unplanned downtimes and downtimes can also be reduced.
  • the measured vibrations can be the structure-borne noise of the injection molding tool.
  • the evaluation unit can be designed in such a way that the state of other elements of the injection molding device, such as the injection unit of the injection molding device, in particular the screw, can also be determined.
  • the vibration sensor can be designed in such a way that the vibration sensor detects the deflection of the vibration over time.
  • the vibration sensor can be a broadband sensor, which preferably has a measuring range between 20 kHz and 450 kHz.
  • the force exerted on the vibration sensor by the elastic element can be a constant preload force.
  • the vibration sensor can be arranged in the holder between the elastic element and the surface of the injection molding tool.
  • the evaluation unit can be designed in such a way that the evaluation unit adapts the maintenance interval of the injection molding device or the injection molding tool based on the specific state of the injection molding tool.
  • the evaluation unit can be part of the control device, in particular a software component of the control device.
  • the specific condition of the injection molding tool can be the wear condition of the injection molding tool.
  • the ejector side and the nozzle side of the injection molding tool can be movable relative to one another in such a way that the ejector side is arranged to be movable and the nozzle side is not movable.
  • the elastic element can be a disc spring.
  • a disc spring is a particularly suitable elastic element because a disc spring is particularly compact and inexpensive to manufacture.
  • the holder can have a base plate and a housing.
  • the housing and the base plate can have several through holes that are used to screw the holder to the injection molding tool.
  • Such a screw connection of the holder to the injection molding tool enables a particularly good transmission of the vibrations prevailing in the injection molding tool to the vibration sensor mounted in the holder, so that a particularly precise measurement of the vibrations prevailing in the injection molding tool and thus a particularly precise determination of the state of the injection molding tool is made possible.
  • the base plate In the assembled state, the base plate can be arranged between the housing and the injection molding tool.
  • the holder can also be mounted on the injection molding tool using magnets and/or other fasteners.
  • a coupling agent in particular silicone grease, can be arranged between the base plate and the surface of the injection molding tool. This reduces the damping of vibrations during the transition from the injection molding tool to the holder or to the vibration sensor, so that the accuracy of the vibration measurement is increased.
  • the damping between the injection molding tool and the holder or vibration sensor can be reduced, for example by optimizing the surface quality of the injection molding tool and the holder. It is conceivable, for example, that the surfaces mentioned have a particularly low roughness.
  • the through holes can be arranged asymmetrically to one another. This can ensure that the holder is mounted in the intended position of the injection molding tool with the intended orientation. Correct alignment and repeatable assembly of the bracket or the Vibration sensor guarantees a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool.
  • the measurement results of the vibration sensor depend, among other things, on the mounting position of the holder or the vibration sensor, so that a repeatable positioning of the holder or the vibration sensor provides particularly easy-to-evaluate data.
  • the holder in particular the base plate, can be made of electrically insulating material. Additionally or alternatively, the holder can be designed such that the vibration sensor is galvanically decoupled from the injection molding tool in the assembled state.
  • One way to implement such a galvanic decoupling is, in addition to the described use of electrically insulating material for the holder, to additionally arrange an electrically insulating element between the holder or vibration sensor and the injection molding tool. This prevents the sensor from being influenced by possible other circuits in the injection molding device, so that the quality of the measurement data from the vibration sensor is increased and thus a particularly precise determination of the status of the injection molding tool is made possible.
  • the injection molding device can also include a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber, the evaluation unit being designed in particular such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the measured pressure.
  • a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber
  • the evaluation unit being designed in particular such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the measured pressure.
  • the injection molding device can have at least one further vibration sensor, wherein the evaluation unit is preferably designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the vibrations measured by the further vibration sensor and the injection molding device preferably has a further holder which further Vibration sensor picks up and holds it in a defined position on the injection molding tool.
  • the additional use of at least one further vibration sensor enables a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool, since further measurement data enables a more granular recording of the condition prevailing in the injection molding tool.
  • the quality of the information contained therein and to be evaluated can be increased by sensor data fusion of the data obtained using vibration sensors and/or other vibration sensors.
  • the additional holder can be identical to the holder.
  • the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be arranged on the ejector side, preferably spaced apart from one another on the ejector side.
  • the arrangement of the vibration sensor and/or the further vibration sensor on the ejector side makes it possible to record the vibrations that arise during the ejection of the molded part. Consequently, a larger portion of the manufacturing cycle of a molded part can be monitored and evaluated using sensors, so that a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool can be made.
  • the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be a piezoelectric sensor.
  • a piezoelectric vibration sensor By means of a piezoelectric vibration sensor, a particularly precise measurement of the vibration can be carried out in a particularly favorable manner, so that a particularly precise determination of the state of the injection molding tool can be carried out.
  • the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be an acceleration sensor, in particular a micro-electro-mechanical system (MEMS) sensor.
  • MEMS micro-electro-mechanical system
  • the injection molding device can have at least one further sensor, preferably a temperature sensor for measuring the injection mold temperature, wherein the evaluation unit is preferably designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the parameters measured by the further sensor, preferably temperature sensor certainly.
  • the additional use of at least one further sensor, in particular a temperature sensor for measuring the injection mold temperature enables a particularly precise determination of the Condition of the injection molding tool, since further measurement data enable a more granular recording of the condition prevailing in the injection molding tool.
  • the quality of the information contained therein and to be evaluated can be increased by sensor data fusion of the data obtained using vibration sensors and/or other sensors.
  • the measured injection mold temperature can allow conclusions to be drawn about increased friction in the moving parts.
  • the injection molding device can have a temperature sensor for measuring the temperature in the chamber of the injection molding tool.
  • the injection molding device can have a temperature sensor for measuring the ambient temperature and/or the temperature of the coolant in the cooling circuit.
  • the temperature sensor or sensors can be resistance temperature sensors with PT 100 sensors and/or PT 1000 sensors.
  • the object is achieved by a method for determining a state of the injection molding tool of an injection molding device according to the invention, the method comprising the following method steps:
  • a significant advantage of the method according to the invention for determining a state of the injection molding tool of an injection molding device according to the invention is that the state of the injection molding tool can be concluded particularly precisely by detecting the vibrations using a vibration sensor.
  • the condition of the injection molding tool can be concluded in a particularly efficient manner.
  • Large amounts of data are generated when the vibrations are recorded.
  • the amount of data can be significantly reduced. This in turn facilitates the subsequent evaluation of the spectrogram and makes it more efficient.
  • the spectrogram can be generated from the detected oscillations using a Fourier transformation, in particular a short-term Fourier transformation (STFT).
  • STFT short-term Fourier transformation
  • a Fourier transformation in particular a short-time Fourier transformation (STFT)
  • STFT short-time Fourier transformation
  • the detected vibrations and/or the detected pressure curve and/or the detected further curves can be further processed by combining the large number of detected data points, in particular 100 data points each, by determining their average or maximum value. This allows the amount of data to be processed to be reduced even further, so that the evaluation of the recorded data becomes more efficient.
  • control signals can preferably be used to draw conclusions about the process phases of a manufacturing cycle of a molded part.
  • machine parameters in particular the injection time and/or holding pressure time and/or the holding pressure and/or the time of switching to holding pressure, of the injection molding device can be recorded.
  • the detected machine parameters can be included in the evaluation of the detected vibrations and/or the detected pressure curve and/or the detected curves of other sensor signals in order to draw conclusions about the condition of the injection molding tool.
  • the recorded pressure curves and/or the detected curves of further sensor signals can be time-dependent curves within the scope of the invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a holder with a mounted vibration sensor according to an embodiment of the injection molding device
  • Figure 2 is a sectional view of the holder with mounted vibration sensor according to Figure 1;
  • Figure 3 shows an injection molding tool with a mounted holder according to Figure 1.
  • FIG. 3 shows an injection molding tool 1 according to the invention, which is integrated in an injection molding device, not shown.
  • a holder 3 is mounted on the injection molding tool 1, which in the assembled state accommodates a vibration sensor 2 and holds it in a defined position.
  • the injection molding tool 1 essentially has two sides that can be moved relative to one another, the ejector side 4 and the nozzle side 5. In the closed position shown, the ejector side 4 and the nozzle side 5 form a chamber.
  • the chamber can preferably be filled with injection molding material using a nozzle 10.
  • the molded part formed by the chamber can be removed in an open position (not shown).
  • the ejector side 4 can be movable and the nozzle side 5 can be arranged in a stationary manner.
  • the injection molding device has a control device (not shown) for controlling the injection molding device and an evaluation unit (not shown).
  • the evaluation unit evaluates the vibrations detected by the vibration sensor 2 depending on the control signals from the control device and thus determines the state of the injection molding tool 1.
  • the holder 3 can, as can be seen in Figure 3, be mounted on the ejector side 4 of the injection molding tool 1. Alternatively, the holder 3 can also be on the Nozzle side 5 of the injection molding tool 1 must be mounted. It is also conceivable to mount two holders 3 with vibration sensors 2 mounted therein on the ejector side 4 and the nozzle side 5 of the injection molding tool 1. In addition, several holders 3 with mounted vibration sensors 2 can also be arranged distributed on the ejector side 4 and/or the nozzle side 5 of the injection molding tool 1 be.
  • Figures 1 and 2 show the detailed structure of the holder 3 with the vibration sensor 2 inserted.
  • the holder 3 has an elastic element 6.
  • the elastic element shown in Figure 2 is preferably a plate spring 6.
  • the elastic element 6 is arranged such that the elastic element 6 exerts a force on the vibration sensor 2.
  • the plate spring 6 can rest on the vibration sensor 2 for this purpose.
  • the disc spring 6 or another elastic element 6 can be inserted together with the vibration sensor 2 into the space defined by the holder.
  • the plate spring 6 or the elastic element 6 preferably generates a constant force on the vibration sensor 2, particularly preferably in the direction of the injection molding tool 1.
  • the holder 3 preferably has a base plate 7 and a housing 8.
  • the housing 8 and the base plate 7 preferably have through holes 9, so that the holder 3, as can be seen in Figure 3, can be screwed to the injection molding tool 1 using appropriate screws.
  • the screws are screwed into the injection molding tool 1 through the through holes 9.
  • the base plate 7 is preferably arranged on the injection molding tool 1, silicone grease being particularly preferably introduced between the surface of the injection molding tool 1 and the base plate 7 in order to optimize the transmission of vibrations from the injection molding tool 1 into the holder 3 and finally to the vibration sensor 2.
  • correct placement and orientation of the holder 3 on the injection molding tool 1 is important. This can be ensured, for example, by an asymmetrical arrangement of the through holes 9, which, however, is not shown in the figures. Such an asymmetrical arrangement of the through holes as well as the corresponding threaded holes in the injection molding tool 1 only allows a defined mounting position of the holder 3 on the injection molding tool 1.
  • the housing 8 of the holder 3 can also, as can be seen from Figure 1, have a recess 11, which allows the vibration sensor 2 to be connected by means of a cable in the assembled state.
  • the vibration sensor 2 is preferably a piezoelectric sensor. Such a piezoelectric vibration sensor 2 can, as shown in Figures 1 and 2, have a substantially cylindrical shape. In addition, the vibration sensor 2 can be arranged directly on the base plate 7. Particularly preferred is a galvanic decoupling of the vibration sensor 2 from the injection molding tool 1.
  • the base plate 7 can be made of polished steel but can have a ceramic plate that serves as a contact surface for the vibration sensor.
  • the injection molding device preferably has one or more further sensors, such as a temperature sensor for measuring the injection mold temperature or a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber. None of these additional sensors are shown in the figures. It would be conceivable, for example, to arrange a pressure sensor in the chamber or in the nozzle 10. A temperature sensor can, for example, be arranged on the surface of the injection molding tool 1.

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Abstract

The invention relates to an injection moulding device and a corresponding method for producing moulded parts. The injection moulding device comprises an injection moulding tool, a vibration sensor for measuring the vibrations of the injection moulding tool during the production cycle, a holder that receives the vibration sensor and holds same in a defined position on the injection moulding tool, a control unit for controlling the injection moulding device, and an evaluation unit, wherein the injection moulding tool comprises an ejector side and a nozzle side, wherein the ejector side and the nozzle side can be moved relative to one another between a closed and an open position, wherein the ejector side and the nozzle side are in contact in the closed position and form a chamber, wherein the holder has an elastic element, wherein the elastic element exerts a force on the vibration sensor, and wherein the evaluation unit is designed in such a way that it determines the status of the injection moulding tool on the basis of the measured vibrations and on the basis of the control signals of the control unit.

Description

SPRITZGUSSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINES ZUSTANDES DER SPRITZGUSSVORRICHTUNG INJECTION MOLDING APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING A STATE OF THE INJECTION MOLDING APPARATUS
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes der Spritzgussvorrichtung. The present invention relates to an injection molding device and a method for determining the condition of the injection molding device.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind herkömmliche Spritzgussvorrichtungen bekannt, die der Herstellung von meist aus Kunststoff bestehenden Formteilen dienen. Insbesondere das Kernelement der Spritzgussvorrichtung, das Spritzgusswerkzeug muss regelmäßigen Wartungen unterzogen werden. Meist wird eine präventive Wartungsstrategie verfolgt. Das heißt es wird häufiger als notwendig gewartet, um eine ordnungsgemäße Funktion wie auch eine ausreichende Qualität aller hergestellter Formteile zu garantieren. Eine solche präventive Wartungsstrategie ist folglich besonders zeit- und kostenintensiv. Conventional injection molding devices are known from the prior art, which are used to produce molded parts usually made of plastic. In particular, the core element of the injection molding device, the injection molding tool, must be subjected to regular maintenance. A preventative maintenance strategy is usually followed. This means that maintenance is carried out more frequently than necessary in order to guarantee proper function and sufficient quality of all molded parts produced. Such a preventative maintenance strategy is therefore particularly time-consuming and cost-intensive.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spritzgussvorrichtung nebst korrespondierenden Verfahren bereitzustellen, die/ das einen besonders technisch langlebigen Einsatz der Spritzgussvorrichtung bei gleichbleibend hoher Qualität der hergestellten Formteile ermöglicht. An object of the invention is therefore to provide an injection molding device and corresponding methods that enable a particularly technically long-lasting use of the injection molding device with consistently high quality of the molded parts produced.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Spritzgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen gelöst, aufweisend ein Spritzgusswerkzeug, ein Schwingungssensor zur Messung der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges während des Herstellungszyklus, eine Halterung, die den Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug hält, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung und eine Auswerteeinheit, wobei das Spritzgusswerkzeug eine Auswerferseite und eine Düsenseite umfasst. Dabei sind die Auswerferseite und die Düsenseite relativ zueinander zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position bewegbar, wobei sich die Auswerferseite und die Düsenseite in der geschlossenen Position berühren und eine Kammer bilden. Die Halterung weist ein elastisches Element auf, wobei das elastische Element eine Kraft auf den Schwingungssensor ausübt, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit auf Basis der gemessenen Schwingungen und auf Basis der Steuerungssignale der Steuerungseinrichtung den Zustand des Spritzgusswerkzeuges bestimmt. The task is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an injection molding device for producing molded parts, comprising an injection molding tool, a vibration sensor for measuring the vibrations of the injection molding tool during the manufacturing cycle, a holder which receives the vibration sensor and holds it in a defined position on the injection molding tool, a control device for controlling the injection molding device and an evaluation unit, wherein the injection molding tool comprises an ejector side and a nozzle side. The ejector side and the nozzle side can be moved relative to one another between a closed and an open position, with the ejector side and the nozzle side touching in the closed position and forming a chamber. The holder has an elastic element, the elastic element exerting a force on the vibration sensor, and the evaluation unit being designed in such a way that the evaluation unit determines the state of the injection molding tool based on the measured vibrations and based on the control signals from the control device.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung ist, dass insbesondere durch die gezielte Positionierung des Schwingungssensors am Spritzgusswerkzeug besonders exakt auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden kann. Insbesondere durch die Anordnung des Schwingungssensors in der erfindungsgemäßen Halterung und durch die Ausübung einer Kraft durch ein elastisches Element auf den Schwingungssensor in der Halterung kann eine besonders genaue Erfassung der Schwingungen im Spritzgusswerkzeug erfolgen, sodass eine besonders genaue Ermittlung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann. Aufgrund der Möglichkeiten besonders genau den Zustand des Spritzgusswerkzeuges ermitteln zu können, kann zudem das Risiko ungeplanter Stillstände sowie die Stillstandzeiten verringert werden. A significant advantage of the injection molding device according to the invention is that the state of the injection molding tool can be inferred particularly precisely through the targeted positioning of the vibration sensor on the injection molding tool. In particular, by arranging the vibration sensor in the holder according to the invention and by exerting a force through an elastic element on the vibration sensor in the holder, a particularly precise detection of the vibrations in the injection molding tool can be carried out, so that a particularly precise determination of the state of the injection molding tool can be carried out. Due to the possibility of being able to determine the condition of the injection molding tool particularly precisely, the risk of unplanned downtimes and downtimes can also be reduced.
Bei den gemessenen Schwingungen kann es sich um den Körperschall des Spritzgusswerkzeuges handeln. Die Auswerteeinheit kann derart ausgebildet sein, sodass zusätzlich der Zustand weiterer Elemente der Spritzgussvorrichtung wie beispielsweise der Spritzeinheit der Spritzgussvorrichtung, insbesondere der Schnecke, bestimmt werden können. The measured vibrations can be the structure-borne noise of the injection molding tool. The evaluation unit can be designed in such a way that the state of other elements of the injection molding device, such as the injection unit of the injection molding device, in particular the screw, can also be determined.
Der Schwingungssensor kann derart ausgebildet sein, sodass der Schwingungssensor die Auslenkung der Schwingung über die Zeit erfasst. The vibration sensor can be designed in such a way that the vibration sensor detects the deflection of the vibration over time.
Der Schwingungssensor kann ein Breitbandsensor sein, der bevorzugt einen Messbereich zwischen 20 kHz und 450 kHz aufweist. The vibration sensor can be a broadband sensor, which preferably has a measuring range between 20 kHz and 450 kHz.
Die durch das elastische Element auf den Schwingungssensor ausgeübte Kraft kann eine konstante Vorspannkraft sein. In der Halterung kann der Schwingungssensor zwischen dem elastischen Element und der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges angeordnet sein. The force exerted on the vibration sensor by the elastic element can be a constant preload force. The vibration sensor can be arranged in the holder between the elastic element and the surface of the injection molding tool.
Die Auswerteeinheit kann derart ausgebildet sein, sodass die Auswerteeinheit anhand des bestimmten Zustandes des Spritzgusswerkzeuges das Wartungsintervall der Spritzgussvorrichtung bzw. des Spritzgusswerkzeuges anpasst. The evaluation unit can be designed in such a way that the evaluation unit adapts the maintenance interval of the injection molding device or the injection molding tool based on the specific state of the injection molding tool.
Zudem kann die Auswerteeinheit Teil der Steuerungseinrichtung, insbesondere eine Softwarekomponente der Steuerungseinrichtung, sein. In addition, the evaluation unit can be part of the control device, in particular a software component of the control device.
Der bestimmte Zustand des Spritzgusswerkzeuges kann der Verschleißzustand des Spritzgusswerkzeuges sein. The specific condition of the injection molding tool can be the wear condition of the injection molding tool.
Die Auswerferseite und die Düsenseite des Spritzgusswerkzeuges können derart relativ zueinander bewegbar sein, sodass die Auswerferseite bewegbar und die Düsenseite nicht bewegbar angeordnet ist. The ejector side and the nozzle side of the injection molding tool can be movable relative to one another in such a way that the ejector side is arranged to be movable and the nozzle side is not movable.
Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische Element eine Tellerfeder sein. Eine Tellerfeder ist ein besonders geeignetes elastisches Element, da eine Tellerfeder besonders kompakt und günstig in der Herstellung ist. According to one embodiment, the elastic element can be a disc spring. A disc spring is a particularly suitable elastic element because a disc spring is particularly compact and inexpensive to manufacture.
Vorstellbar ist jedoch auch die Nutzung eines anderen elastischen Elementes wie beispielsweise einer Spiralfeder und/ oder eines Gummipuffers. Gemäß einer Ausführungsform kann die Halterung eine Bodenplatte und ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse und die Bodenplatte können mehrere Durchgangslöcher aufweisen, die der Verschraubung der Halterung mit dem Spritzgusswerkzeug dienen. Eine derartige Verschraubung der Halterung mit dem Spritzgusswerkzeug ermöglicht eine besonders gute Übertragung der im Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Schwingungen auf den in der Halterung montierten Schwingungssensor, sodass eine besonders genaue Messung der im Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Schwingungen und damit eine besonders genaue Bestimmung des Zustands des Spritzgusswerkzeuges ermöglicht wird. However, it is also conceivable to use another elastic element such as a spiral spring and/or a rubber buffer. According to one embodiment, the holder can have a base plate and a housing. The housing and the base plate can have several through holes that are used to screw the holder to the injection molding tool. Such a screw connection of the holder to the injection molding tool enables a particularly good transmission of the vibrations prevailing in the injection molding tool to the vibration sensor mounted in the holder, so that a particularly precise measurement of the vibrations prevailing in the injection molding tool and thus a particularly precise determination of the state of the injection molding tool is made possible.
Dabei kann die Bodenplatte im montierten Zustand zwischen Gehäuse und dem Spritzgusswerkzeug angeordnet sein. In the assembled state, the base plate can be arranged between the housing and the injection molding tool.
Alternativ kann die Halterung auch mittels Magneten und/ oder anderen Befestigungsmitteln an dem Spritzgusswerkzeug montiert werden. Alternatively, the holder can also be mounted on the injection molding tool using magnets and/or other fasteners.
Zudem kann zwischen der Bodenplatte und der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges ein Koppelmittel, insbesondere Silikonfett, angeordnet werden. Dies verringert die Dämpfung der Schwingungen beim Übergang vom Spritzgusswerkzeug in die Halterung beziehungsweise zum Schwingungssensor, sodass die Genauigkeit der Schwingungsmessung erhöht wird. In addition, a coupling agent, in particular silicone grease, can be arranged between the base plate and the surface of the injection molding tool. This reduces the damping of vibrations during the transition from the injection molding tool to the holder or to the vibration sensor, so that the accuracy of the vibration measurement is increased.
Denkbar wäre auch die Anordnung eines solchen Koppelmittels zwischen Bodenplatte und Schwingungssensor. It would also be conceivable to arrange such a coupling means between the base plate and the vibration sensor.
Außerdem kann die Dämpfung zwischen Spritzgusswerkzeug und Halterung beziehungsweise Schwingungssensor verringert werden, indem beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit des Spritzgusswerkzeuges und der Halterung dahingehend optimiert wird. Denkbar ist beispielsweise, dass die genannten Oberflächen eine besonders geringe Rauheit aufweisen. In addition, the damping between the injection molding tool and the holder or vibration sensor can be reduced, for example by optimizing the surface quality of the injection molding tool and the holder. It is conceivable, for example, that the surfaces mentioned have a particularly low roughness.
Gemäß einer Ausführungsform können die Durchgangslöcher asymmetrisch zueinander angeordnet sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Halterung an der vorgesehen Position des Spritzgusswerkzeuges mit der vorgesehenen Ausrichtung montiert wird. Eine korrekte Ausrichtung und wiederholgenaue Montage der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors garantiert eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges. So sind die Messergebnisse des Schwingungssensors unter anderem abhängig von der Montageposition der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors, sodass eine widerholgenaue Positionierung der Halterung beziehungsweise des Schwingungssensors besonders gut auswertbare Daten liefert. According to one embodiment, the through holes can be arranged asymmetrically to one another. This can ensure that the holder is mounted in the intended position of the injection molding tool with the intended orientation. Correct alignment and repeatable assembly of the bracket or the Vibration sensor guarantees a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool. The measurement results of the vibration sensor depend, among other things, on the mounting position of the holder or the vibration sensor, so that a repeatable positioning of the holder or the vibration sensor provides particularly easy-to-evaluate data.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Halterung, insbesondere die Bodenplatte, aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung derart ausgebildet sein, sodass der Schwingungssensor im montierten Zustand galvanisch entkoppelt vom Spritzgusswerkzeug ist. Eine Möglichkeit eine solche galvanische Entkopplung zu realisieren ist neben der beschriebenen Verwendung von elektrisch isolierendem Material für die Halterung die zusätzliche Anordnung eines elektrisch isolierenden Elementes zwischen Halterung beziehungsweise Schwingungssensor und Spritzgusswerkzeug. Dies unterbindet eine Beeinflussung des Sensors durch mögliche andere Stromkreise in der Spritzgussvorrichtung, sodass die Qualität der Messdaten des Schwingungssensors erhöht wird und somit eine besonders genaue Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeugs ermöglicht wird. According to one embodiment, the holder, in particular the base plate, can be made of electrically insulating material. Additionally or alternatively, the holder can be designed such that the vibration sensor is galvanically decoupled from the injection molding tool in the assembled state. One way to implement such a galvanic decoupling is, in addition to the described use of electrically insulating material for the holder, to additionally arrange an electrically insulating element between the holder or vibration sensor and the injection molding tool. This prevents the sensor from being influenced by possible other circuits in the injection molding device, so that the quality of the measurement data from the vibration sensor is increased and thus a particularly precise determination of the status of the injection molding tool is made possible.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zudem einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer umfassen, wobei die Auswerteeinheit insbesondere derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis des gemessenen Druckes bestimmt. Durch das zusätzliche Messen sowie Auswerten des Druckes in der durch das Spritzgusswerkzeug gebildeten Kammer kann eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges erfolgen. According to one embodiment, the injection molding device can also include a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber, the evaluation unit being designed in particular such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the measured pressure. By additionally measuring and evaluating the pressure in the chamber formed by the injection molding tool, a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool can be made.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Schwingungssensor aufweisen, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Schwingungssensors gemessenen Schwingungen bestimmt und wobei bevorzugt die Spritzgussvorrichtung eine weitere Halterung, die den weiteren Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug hält, aufweist. Die zusätzliche Verwendung zumindest eines weiteren Schwingungssensors, ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges, da weitere Messdaten eine granulärere Erfassung des in dem Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Zustandes ermöglichen. Zudem kann durch die Sensordatenfusion der mittels Schwingungssensoren und/ oder weiteren Schwingungssensoren gewonnen Daten die Qualität der darin enthaltenen und auszuwertenden Informationen erhöht werden. According to one embodiment, the injection molding device can have at least one further vibration sensor, wherein the evaluation unit is preferably designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the vibrations measured by the further vibration sensor and the injection molding device preferably has a further holder which further Vibration sensor picks up and holds it in a defined position on the injection molding tool. The additional use of at least one further vibration sensor enables a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool, since further measurement data enables a more granular recording of the condition prevailing in the injection molding tool. In addition, the quality of the information contained therein and to be evaluated can be increased by sensor data fusion of the data obtained using vibration sensors and/or other vibration sensors.
Die weitere Halterung kann baugleich mit der Halterung sein. The additional holder can be identical to the holder.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schwingungssensor und/oder der weitere Schwingungssensor auf der Auswerferseite, bevorzugt beabstandet voneinander auf der Auswerferseite, angeordnet sein. Durch die Anordnung des Schwingungssensors und/ oder des weiteren Schwingungssensors auf der Auswerferseite wird die Erfassung der Schwingungen, die während des Auswerfens des Formteils entstehen, ermöglicht. Folglich kann so ein größerer Anteil des Herstellungszyklus eines Formteils sensorisch überwacht und ausgewertet werden, sodass eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann. According to one embodiment, the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be arranged on the ejector side, preferably spaced apart from one another on the ejector side. The arrangement of the vibration sensor and/or the further vibration sensor on the ejector side makes it possible to record the vibrations that arise during the ejection of the molded part. Consequently, a larger portion of the manufacturing cycle of a molded part can be monitored and evaluated using sensors, so that a particularly precise determination of the condition of the injection molding tool can be made.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schwingungssensor und/ oder der weitere Schwingungssensor ein piezoelektrischer Sensor sein. Mittels eines piezoelektrischen Schwingungssensors kann auf besonders günstige Weise eine besonders genaue Messung der Schwingung erfolgen, sodass eine besonders exakte Zustandsbestimmung des Spritzgusswerkzeuges erfolgen kann. According to one embodiment, the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be a piezoelectric sensor. By means of a piezoelectric vibration sensor, a particularly precise measurement of the vibration can be carried out in a particularly favorable manner, so that a particularly precise determination of the state of the injection molding tool can be carried out.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schwingungssensor und/ oder der weitere Schwingungssensor ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) Sensor, sein. Alternatively or additionally, the vibration sensor and/or the further vibration sensor can be an acceleration sensor, in particular a micro-electro-mechanical system (MEMS) sensor.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Sensor, bevorzugt einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur, aufweisen, wobei die Auswerteeinheit bevorzugt derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Sensors, bevorzugt Temperatursensors, gemessenen Parameter bestimmt. Die zusätzliche Verwendung zumindest eines weiteren Sensors, insbesondere eines Temperatursensors zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur, ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung des Zustandes des Spritzgusswerkzeuges, da weitere Messdaten eine granulärere Erfassung des in dem Spritzgusswerkzeug vorherrschenden Zustandes ermöglichen. Zudem kann durch die Sensordatenfusion der mittels Schwingungssensoren und/ oder weiteren Sensoren gewonnen Daten die Qualität der darin enthaltenen und auszuwertenden Informationen erhöht werden. Insbesondere die gemessene Spritzgusswerkzeugtemperatur kann Rückschlüsse auf eine erhöhte Reibung der bewegten Teile erlauben. According to one embodiment, the injection molding device can have at least one further sensor, preferably a temperature sensor for measuring the injection mold temperature, wherein the evaluation unit is preferably designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool based on the parameters measured by the further sensor, preferably temperature sensor certainly. The additional use of at least one further sensor, in particular a temperature sensor for measuring the injection mold temperature, enables a particularly precise determination of the Condition of the injection molding tool, since further measurement data enable a more granular recording of the condition prevailing in the injection molding tool. In addition, the quality of the information contained therein and to be evaluated can be increased by sensor data fusion of the data obtained using vibration sensors and/or other sensors. In particular, the measured injection mold temperature can allow conclusions to be drawn about increased friction in the moving parts.
Alternativ oder zusätzlich kann die Spritzgussvorrichtung einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur in der Kammer des Spritzgusswerkezeuges aufweisen. Alternatively or additionally, the injection molding device can have a temperature sensor for measuring the temperature in the chamber of the injection molding tool.
Alternativ oder zusätzlich kann die Spritzgussvorrichtung einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur und/ oder der Temperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf aufweisen. Alternatively or additionally, the injection molding device can have a temperature sensor for measuring the ambient temperature and/or the temperature of the coolant in the cooling circuit.
Der oder die Temperatursensoren können dabei Widerstandstemperaturfühler mit PT 100- Sensoren und/ oder PT 1000 Sensoren sein. The temperature sensor or sensors can be resistance temperature sensors with PT 100 sensors and/or PT 1000 sensors.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes des Spritzgusswerkzeuges einer erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a method for determining a state of the injection molding tool of an injection molding device according to the invention, the method comprising the following method steps:
Erfassen der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges, Detecting the vibrations of the injection molding tool,
Insbesondere Erfassen des Druckverlaufs in der Kammer, In particular, recording the pressure curve in the chamber,
Insbesondere Erfassen der Verläufe weiterer Sensorsignale, bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeugs, In particular, detecting the curves of further sensor signals, preferably the temperature curve of the injection molding tool,
Erfassen der Steuersignale der Steuerungseinrichtung, Detecting the control signals of the control device,
Auswerten der erfassten Schwingungen, bevorzugt des Druckverlaufs und/ oder der Verläufe weiterer Sensorsignale, besonders bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeuges, in Abhängigkeit der erfassten Steuersignale, wobei für jeden Herstellungszyklus eines Formteils anhand der erfassten Schwingungen ein Spektrogramm erzeugt wird, wobei anhand des Spektrogramms und der Steuersignale und bevorzugt des Druckverlaufs und/ oder der Verläufe weiterer Sensorsignale, besonders bevorzugt des Temperaturverlaufs des Spritzgusswerkzeuges, auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Zustandes des Spritzgusswerkzeuges einer erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung ist, dass insbesondere durch die Erfassung der Schwingungen mittels Schwingungssensors besonders genau auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden kann. Insbesondere durch die Auswertung der erfassten Schwingungen mittels der Erzeugung eines Spektrogramms aus den erfassten Schwingungen kann auf besonders effiziente Weise auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges geschlossen werden. Beim Erfassen der Schwingungen werden große Datenmenge generiert. Durch die Umwandlung jener Daten in ein Spektrogramm kann die Datenmengen deutlich reduziert werden. Dies wiederum erleichtert die darauffolgende Auswertung des Spektrogramms und macht jene effizienter. Evaluating the detected vibrations, preferably the pressure curve and/or the curves of further sensor signals, particularly preferably the temperature curve of the injection molding tool, as a function of the detected control signals, with a spectrogram being generated for each manufacturing cycle of a molded part based on the detected vibrations, using the spectrogram and the Control signals and preferably the pressure profile and / or the profiles of further sensor signals, particularly preferably the temperature profile of the injection molding tool, are used to determine the state of the injection molding tool. A significant advantage of the method according to the invention for determining a state of the injection molding tool of an injection molding device according to the invention is that the state of the injection molding tool can be concluded particularly precisely by detecting the vibrations using a vibration sensor. In particular, by evaluating the detected vibrations by generating a spectrogram from the detected vibrations, the condition of the injection molding tool can be concluded in a particularly efficient manner. Large amounts of data are generated when the vibrations are recorded. By converting that data into a spectrogram, the amount of data can be significantly reduced. This in turn facilitates the subsequent evaluation of the spectrogram and makes it more efficient.
Das Spektrogramm kann mittels einer Fourier-Transformation, insbesondere einer Kurzzeit- Fourier-Transformation (STFT), aus den Erfassten Schwingungen erzeugt werden. The spectrogram can be generated from the detected oscillations using a Fourier transformation, in particular a short-term Fourier transformation (STFT).
Die Nutzung einer Fourier-Transformation insbesondere einer Kurzzeit-Fourier- Transformation (STFT) erlaubt eine besonders schnelle und damit effiziente Erzeugung eines Spektrogramms. The use of a Fourier transformation, in particular a short-time Fourier transformation (STFT), allows a particularly quick and therefore efficient generation of a spectrogram.
Die erfassten Schwingungen und/ oder der erfasste Druckverlauf und/ oder die erfassten weiteren Verläufe können weiterverarbeitet werden, indem die Vielzahl von erfassten Datenpunkten, insbesondere jeweils 100 Datenpunkte, durch Ermittlung deren Mittelwert oder Maximalwert zusammengefasst werden. Dadurch kann die zu verarbeitende Datenmenge nochmals reduziert werden, sodass die Auswertung der erfassten Daten effizienter wird. The detected vibrations and/or the detected pressure curve and/or the detected further curves can be further processed by combining the large number of detected data points, in particular 100 data points each, by determining their average or maximum value. This allows the amount of data to be processed to be reduced even further, so that the evaluation of the recorded data becomes more efficient.
Anhand der Steuersignale kann bevorzugt auf die Prozessphasen eines Herstellungszyklus eines Formteils geschlossen werden. The control signals can preferably be used to draw conclusions about the process phases of a manufacturing cycle of a molded part.
Zudem können Maschinenparameter, insbesondere die Einspritzzeit und/ oder Nachdruckzeit und/oder der Nachdruck und/ oder der Zeitpunkt des Umschaltens auf Nachdruck, der Spritzgussvorrichtung erfasst werden. Die erfassten Maschinenparameter können bei der Auswertung der erfassten Schwingungen und/ oder des erfassten Druckverlaufs und/ oder der erfassten Verläufe weiterer Sensorsignale einbezogen werden, um auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges zu schließen. Die erfassten Druckverläufe und/ oder die erfassten Verläufe weiterer Sensorsignale können im Rahmen der Erfindung zeitabhängige Verläufe sein. In addition, machine parameters, in particular the injection time and/or holding pressure time and/or the holding pressure and/or the time of switching to holding pressure, of the injection molding device can be recorded. The detected machine parameters can be included in the evaluation of the detected vibrations and/or the detected pressure curve and/or the detected curves of other sensor signals in order to draw conclusions about the condition of the injection molding tool. The recorded pressure curves and/or the detected curves of further sensor signals can be time-dependent curves within the scope of the invention.
Kurze Figurenbeschreibung Short character description
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen: An advantageous embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying figures. Show it:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Halterung mit montiertem Schwingungssensor gemäß einer Ausführungsform der Spritzgussvorrichtung; Figure 1 is a perspective view of a holder with a mounted vibration sensor according to an embodiment of the injection molding device;
Figur 2 eine Schnittansicht der Halterung mit montiertem Schwingungssensor gemäß Figur 1; Figure 2 is a sectional view of the holder with mounted vibration sensor according to Figure 1;
Figur 3 ein Spritzgusswerkzeug mit einem montierten Halterung gemäß Figur 1. Figure 3 shows an injection molding tool with a mounted holder according to Figure 1.
In Figur 3 wird ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug 1 gezeigt, das in einer nicht dargestellten Spritzgussvorrichtung integriert ist. An dem Spritzgusswerkzeug 1 ist eine Halterung 3 montiert, die im montierten Zustand einen Schwingungssensor 2 aufnimmt und in einer definierten Position hält. Das Spritzgusswerkzeug 1 weist im Wesentlichen zwei relativ zueinander bewegbare Seiten, die Auswerferseite 4 und die Düsenseite 5, auf. In der dargestellten geschlossenen Position bilden die Auswerferseite 4 und die Düsenseite 5 eine Kammer. Die Kammer kann bevorzugt mittels einer Düse 10 mit Spritzgussmaterial gefüllt werden. Vorzugsweise kann in einer nicht dargestellten geöffneten Position das durch die Kammer geformte Formteil entnommen werden. Insbesondere kann dazu die Auswerferseite 4 bewegbar und die Düsenseite 5 ortsfest angeordnet sein. Außerdem weist die Spritzgussvorrichtung eine nicht abgebildete Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung sowie eine nicht abgebildete Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit wertet die vom Schwingungssensor 2 erfassten Schwingungen in Abhängigkeit der Steuersignale der Steuerungseinrichtung aus und bestimmt so den Zustand des Spritzgusswerkzeuges 1. 3 shows an injection molding tool 1 according to the invention, which is integrated in an injection molding device, not shown. A holder 3 is mounted on the injection molding tool 1, which in the assembled state accommodates a vibration sensor 2 and holds it in a defined position. The injection molding tool 1 essentially has two sides that can be moved relative to one another, the ejector side 4 and the nozzle side 5. In the closed position shown, the ejector side 4 and the nozzle side 5 form a chamber. The chamber can preferably be filled with injection molding material using a nozzle 10. Preferably, the molded part formed by the chamber can be removed in an open position (not shown). In particular, the ejector side 4 can be movable and the nozzle side 5 can be arranged in a stationary manner. In addition, the injection molding device has a control device (not shown) for controlling the injection molding device and an evaluation unit (not shown). The evaluation unit evaluates the vibrations detected by the vibration sensor 2 depending on the control signals from the control device and thus determines the state of the injection molding tool 1.
Die Halterung 3 kann, wie in Figur 3 zu sehen ist, auf der Auswerferseite 4 des Spritzgusswerkzeuges 1 montiert sein. Alternativ kann die Halterung 3 auch auf der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1 montiert sein. Denkbar ist auch die Montage zweier Halterungen 3 mit darin montierten Schwingungssensoren 2 auf der Auswerferseite 4 und der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1. Zudem können auch mehrere Halterungen 3 mit montierten Schwingungssensor 2 verteilt auf der Auswerferseite 4 und/ oder der Düsenseite 5 des Spritzgusswerkzeuges 1 angeordnet sein. The holder 3 can, as can be seen in Figure 3, be mounted on the ejector side 4 of the injection molding tool 1. Alternatively, the holder 3 can also be on the Nozzle side 5 of the injection molding tool 1 must be mounted. It is also conceivable to mount two holders 3 with vibration sensors 2 mounted therein on the ejector side 4 and the nozzle side 5 of the injection molding tool 1. In addition, several holders 3 with mounted vibration sensors 2 can also be arranged distributed on the ejector side 4 and/or the nozzle side 5 of the injection molding tool 1 be.
Insbesondere den Figuren 1 und 2 ist der detaillierte Aufbau der Halterung 3 bei eingesetztem Schwingungssensor 2 zu entnehmen. Wie vor allem in Figur 2 zu sehen ist, weist die Halterung 3 ein elastisches Element 6 auf. Das in Figur 2 gezeigte elastische Element ist bevorzugt eine Tellerfeder 6. Dabei ist das elastische Element 6 derart angeordnet, sodass das elastische Element 6 eine Kraft auf den Schwingungssensor 2 ausübt. Wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt kann die Tellerfeder 6 dazu auf dem Schwingungssensor 2 aufliegen. Dazu kann die Tellerfeder 6 oder auch ein anderes elastisches Element 6 zusammen mit dem Schwingungssensor 2 in den durch die Halterung aufgespannten Raum eingesetzt werden. Vorzugsweise erzeugt die Tellerfeder 6 bzw. das elastische Element 6 eine konstante Kraft auf den Schwingungssensor 2, besonders bevorzugt in Richtung des Spritzgusswerkzeuges 1. Die Halterung 3 weist bevorzugt eine Bodenplatte 7 und ein Gehäuse 8 auf. Zudem weisen das Gehäuse 8 sowie die Bodenplatte 7 bevorzugt Durchgangsbohrungen 9 auf, sodass die Halterung 3, wie in Figur 3 zu sehen ist, mittels entsprechender Schrauben mit dem Spritzgusswerkzeug 1 verschraubt werden kann. Dazu werden die Schrauben durch die Durchgangslöcher 9 in das Spritzgusswerkzeug 1 eingeschraubt. Die Bodenplatte 7 ist bevorzugt auf dem Spritzgusswerkzeug 1 angeordnet, wobei besonders bevorzugt zwischen der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges 1 und der Bodenplatte 7 Silikonfett eingebracht wird, um die Übertragung der Schwingungen vom Spritzgusswerkzeug 1 in die Halterung 3 und schließlich zum Schwingungssensor 2 zu optimieren. In particular, Figures 1 and 2 show the detailed structure of the holder 3 with the vibration sensor 2 inserted. As can be seen especially in Figure 2, the holder 3 has an elastic element 6. The elastic element shown in Figure 2 is preferably a plate spring 6. The elastic element 6 is arranged such that the elastic element 6 exerts a force on the vibration sensor 2. As shown as an example in Figure 2, the plate spring 6 can rest on the vibration sensor 2 for this purpose. For this purpose, the disc spring 6 or another elastic element 6 can be inserted together with the vibration sensor 2 into the space defined by the holder. The plate spring 6 or the elastic element 6 preferably generates a constant force on the vibration sensor 2, particularly preferably in the direction of the injection molding tool 1. The holder 3 preferably has a base plate 7 and a housing 8. In addition, the housing 8 and the base plate 7 preferably have through holes 9, so that the holder 3, as can be seen in Figure 3, can be screwed to the injection molding tool 1 using appropriate screws. For this purpose, the screws are screwed into the injection molding tool 1 through the through holes 9. The base plate 7 is preferably arranged on the injection molding tool 1, silicone grease being particularly preferably introduced between the surface of the injection molding tool 1 and the base plate 7 in order to optimize the transmission of vibrations from the injection molding tool 1 into the holder 3 and finally to the vibration sensor 2.
Insbesondere ist eine korrekte Platzierung und Orientierung der Halterung 3 am Spritzgusswerkzeug 1 wichtig. Dies kann beispielsweise durch eine asymmetrische Anordnung der Durchgangslöcher 9 sichergestellt werden, die jedoch in den Figuren nicht gezeigt wird. Eine solche asymmetrische Anordnung der Durchgangslöcher wie auch der korrespondierenden Gewindebohrungen im Spritzgusswerkzeug 1 erlauben nur eine definierte Montageposition der Halterung 3 auf dem Spritzgusswerkzeug 1. Das Gehäuse 8 der Halterung 3 kann zudem, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, eine Ausnehmung 11 aufweisen, die die Konnektierung des Schwingungssensors 2 mittels eines Kabels im montierten Zustand erlaubt. In particular, correct placement and orientation of the holder 3 on the injection molding tool 1 is important. This can be ensured, for example, by an asymmetrical arrangement of the through holes 9, which, however, is not shown in the figures. Such an asymmetrical arrangement of the through holes as well as the corresponding threaded holes in the injection molding tool 1 only allows a defined mounting position of the holder 3 on the injection molding tool 1. The housing 8 of the holder 3 can also, as can be seen from Figure 1, have a recess 11, which allows the vibration sensor 2 to be connected by means of a cable in the assembled state.
Bevorzugt ist der Schwingungssensor 2 ein piezoelektrischer Sensor. Ein solcher piezoelektrischer Schwingungssensor 2 kann, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt wird, eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen. Zudem kann der Schwingungssensor 2 direkt auf der Bodenplatte 7 angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist eine galvanische Entkopplung des Schwingungssensors 2 vom Spritzgusswerkzeug 1. Die Halterung 3, insbesondere die Bodenplatte 7 der in den Figuren dargestellten Ausführungsform, besteht dazu bevorzugt zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht leitendem Material. So kann die Bodenplatte 7 aus einem poliertem Stahl bestehen jedoch eine Keramikplatte aufweisen, die als Kontaktfläche zum Schwingungssensor dient. The vibration sensor 2 is preferably a piezoelectric sensor. Such a piezoelectric vibration sensor 2 can, as shown in Figures 1 and 2, have a substantially cylindrical shape. In addition, the vibration sensor 2 can be arranged directly on the base plate 7. Particularly preferred is a galvanic decoupling of the vibration sensor 2 from the injection molding tool 1. The holder 3, in particular the base plate 7 of the embodiment shown in the figures, preferably consists at least partially of an electrically non-conductive material. The base plate 7 can be made of polished steel but can have a ceramic plate that serves as a contact surface for the vibration sensor.
Bevorzugt weist die Spritzgussvorrichtung einen oder mehrere weitere Sensoren auf, wie beispielsweise einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur oder einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer. In den Figuren wird keiner dieser weiteren Sensoren gezeigt. Denkbar wäre beispielsweise die Anordnung eines Drucksensors in der Kammer oder in der Düse 10. Ein Temperatursensor kann beispielsweise an der Oberfläche des Spritzgusswerkzeuges 1 angeordnet werden. The injection molding device preferably has one or more further sensors, such as a temperature sensor for measuring the injection mold temperature or a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber. None of these additional sensors are shown in the figures. It would be conceivable, for example, to arrange a pressure sensor in the chamber or in the nozzle 10. A temperature sensor can, for example, be arranged on the surface of the injection molding tool 1.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic representations and serve only to explain the invention. Elements that are the same or have the same effect are consistently provided with the same reference numerals.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST
1 Spritzgusswerkzeug1 injection molding tool
2 Schwingungssensor 3 Halterung 2 Vibration sensor 3 Bracket
4 Auswerferseite 4 ejector side
5 Düsenseite 5 nozzle side
6 Elastisches Element6 Elastic element
7 Bodenplatte 8 Gehäuse 7 base plate 8 housing
9 Durchgangsloch9 through hole
10 Düse 10 nozzle
11 Ausnehmung 11 recess

Claims

PATENTANSPRÜCHE Spritzgussvorrichtung zur Herstellung von Formteilen aufweisend: ein Spritzgusswerkzeug (1), ein Schwingungssensor (2) zur Messung der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges (1) während des Herstellungszyklus, eine Halterung (3), die den Schwingungssensor (2) aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug (1) hält, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgussvorrichtung, und eine Auswerteeinheit, wobei das Spritzgusswerkzeug (1) eine Auswerferseite (4) und eine Düsenseite (5) umfasst, wobei die Auswerferseite (4) und die Düsenseite (5) relativ zueinander bewegbar zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position sind, wobei sich die Auswerferseite (4) und die Düsenseite (5) in der geschlossenenPATENT CLAIMS Injection molding device for producing molded parts, comprising: an injection molding tool (1), a vibration sensor (2) for measuring the vibrations of the injection molding tool (1) during the manufacturing cycle, a holder (3) which accommodates the vibration sensor (2) and in a defined position on the injection molding tool (1), a control device for controlling the injection molding device, and an evaluation unit, wherein the injection molding tool (1) comprises an ejector side (4) and a nozzle side (5), the ejector side (4) and the nozzle side (5) being relative can be moved relative to one another between a closed and an open position, with the ejector side (4) and the nozzle side (5) being in the closed position
Position berühren und eine Kammer bilden, wobei die Halterung (3) ein elastisches Element (6) aufweist, wobei das elastische Element (6) eine Kraft auf den Schwingungssensor (2) ausübt, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit auf Basis der gemessenen Schwingungen und auf Basis der Steuerungssignale der Steuerungseinrichtung den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) bestimmt. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elastische Element (6) eine Tellerfeder ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halterung (3) eine Bodenplatte (7) und ein Gehäuse (8) aufweist, und wobei das Gehäuse (8) und die Bodenplatte (7) mehrere Durchgangslöcher (9) aufweisen, die der Verschraubung der Halterung (3) mit dem Spritzgusswerkzeug (1) dienen. Spritzgussvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Durchgangslöcher (9) asymmetrisch zueinander angeordnet sind. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halterung (3), insbesondere die Bodenplatte (7), aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist, und/ oder wobei die Halterung (3) derart ausgebildet ist, sodass der Schwingungssensor (2) im montierten Zustand galvanisch entkoppelt vom Spritzgusswerkzeug (1) ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Drucksensor zur Messung des Druckes in der Kammer, wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis des gemessenen Druckes bestimmt. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Schwingungssensor aufweist, wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Schwingungssensors gemessenen Schwingungen bestimmt, und wobei bevorzugt die Spritzgussvorrichtung eine weitere Halterung, die den weiteren Schwingungssensor aufnimmt und in einer definierten Position am Spritzgusswerkzeug (1) hält, aufweist. Spritzgussvorrichtung nach einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwingungssensor (2) und/oder der weitere Schwingungssensor auf der Auswerferseite (4), bevorzugt beabstandet voneinander auf der Auswerferseite (4), angeordnet sind. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwingungssensor (2) und/ oder der weitere Schwingungssensor ein piezoelektrischer Sensor ist. Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgussvorrichtung zumindest einen weiteren Sensor, bevorzugt einen Temperatursensor zur Messung der Spritzgusswerkzeugtemperatur aufweist, und wobei die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, sodass die Auswerteeinheit den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) zusätzlich auf Basis der mittels des weiteren Sensors, bevorzugt Temperatursensors, gemessenen Parameter bestimmt. 11. Verfahren zur Bestimmung eines Zustandes einer Spritzgussvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüchen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Touch position and form a chamber, wherein the holder (3) has an elastic element (6), wherein the elastic element (6) exerts a force on the vibration sensor (2), and wherein the evaluation unit is designed such that the evaluation unit Based on the measured vibrations and based on the control signals from the control device, the state of the injection molding tool (1) is determined. Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the elastic element (6) is a disc spring. Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the holder (3) has a base plate (7) and a housing (8), and wherein the housing (8) and the base plate (7) have a plurality of through holes (9) for screwing the Holder (3) with the injection molding tool (1). Injection molding device according to claim 3, wherein the through holes (9) are arranged asymmetrically to one another. Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the holder (3), in particular the base plate (7), is made of electrically insulating material, and / or wherein the holder (3) is designed such that the vibration sensor (2) in the mounted state is galvanically decoupled from the injection molding tool (1). Injection molding device according to one of the preceding claims, comprising a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber, the evaluation unit being designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool (1) on the basis of the measured pressure. Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the injection molding device has at least one further vibration sensor, wherein the evaluation unit is designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool (1) on the basis of the vibrations measured by means of the further vibration sensor, and preferably the injection molding device a further holder which accommodates the further vibration sensor and holds it in a defined position on the injection molding tool (1). Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the vibration sensor (2) and/or the further vibration sensor are arranged on the ejector side (4), preferably spaced apart from one another on the ejector side (4). Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the vibration sensor (2) and/or the further vibration sensor is a piezoelectric sensor. Injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the injection molding device has at least one further sensor, preferably a temperature sensor for measuring the injection molding tool temperature, and wherein the evaluation unit is designed such that the evaluation unit additionally determines the state of the injection molding tool (1) based on the parameters measured by the further sensor, preferably a temperature sensor. 11. A method for determining a state of an injection molding device according to one of the preceding claims, wherein the method comprises the following method steps:
Erfassen der Schwingungen des Spritzgusswerkzeuges (1), Erfassen der Steuersignale der Steuerungseinrichtung, - Auswerten der erfassten Schwingungen in Abhängigkeit der erfasstenDetecting the vibrations of the injection molding tool (1), detecting the control signals of the control device, - evaluating the detected vibrations depending on the detected
Steuersignale, wobei für jeden Herstellungszyklus eines Formteils anhand der erfassten Schwingungen ein Spektrogramm erzeugt wird, wobei anhand des Spektrogramms und der Steuersignale auf den Zustand des Spritzgusswerkzeuges (1) geschlossen wird. Control signals, a spectrogram being generated for each manufacturing cycle of a molded part based on the detected vibrations, the state of the injection molding tool (1) being deduced based on the spectrogram and the control signals.
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