BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Füllvorganges und/oder der Entformung in Spritzgiess- oder Presswerkzeugen zur Verarbeitung von vernetzenden Polymeren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die zu verarbeitende Formmasse wird im fliessfähigen Zustand durch die Anguss- und Verteilerkanäle der beiden Formhälften in die Formkavitäten eingeleitet, in denen die Spritz- oder Pressteile entstehen. Wird zum Beispiel bei einem Mehrfachwerkzeug die Fliessbewegung der Formmasse durch irgendwelche Einflüsse beeinträchtigt, beispielsweise durch teilweise oder völliges Verstopfen eines Kanals, so werden dadurch eine oder mehrere Formkavitäten nicht oder nur teilweise gefüllt, während in die übrigen Formkavitäten zu viel Formmasse eingespritzt wird. Die Folge davon sind Ausfälle oder nicht masshaltige Formteile. Ein Überspritzen oder nicht vollständiges Füllen der Formkavitäten mit Formmasse kann auch durch eine falsche Einstellung des Plastifizier- oder Pressorgans hervorgerufen werden.
Bleibt dieser Fehler unerkannt und wird er für den nächstfolgenden Arbeitszyklus nicht korrigiert, so besteht die Gefahr einer hohen Ausschussquote.
Es ist bereits versucht worden, diese Probleme dadurch zu lösen, dass der Spritzdruck in der Form oder die durch den Spritzdruck hervorgerufene Formspaltänderung gemessen wird und die Messgrösse als Signal zur Unterbrechung des Arbeitsganges oder zur Korrektur der Maschinensteuerung für den nächsten Arbeitszyklus verwendet wird. Diese bekannten Massnahmen haben den Nachteil, dass die Drucksignale in der Anfangsphase des Spritzvorganges relativ schwach und unregelmässig sind, so dass eine saubere Trennung von Gut- und Schlecht-Signalen nicht immer möglich ist. Die für die Erfassung von Fehlern erforderlichen Signale werden grundsätzlich erst dann ausgelöst, wenn die hierzu massgeblichen Drücke in der Form auftreten.
Insbesondere bei hochviskosen Massen entstehen die Drücke in der Formkavität erst nach dem Vorbeigleiten der Fliessfront.
Dann ist es aber oftmals schon zu spät, beispielsweise beim Überspritzen der Form, um den entstehenden Schaden noch verhindern zu können.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass dieses Druckmesssystem für eine Kontrolle, ob alle Formkavitäten nach dem Entfor mungsvorgang vollständig entleert sind, nicht verwendet werden kann. Hierzu sind separate Kontrollsysteme, wie zum Beispiel die bekannte Video-Bildauswertung, erforderlich. Die Video Bildauswertung ist aber im Hinblick auf die in der Form herrschenden hohen Temperaturen und Drücke sehr problematisch und kann nicht immer erfolgreich angewendet werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Überwachungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine frühzeitige und sichere Fehlerermittlung innerhalb der Fliesswege der Form gewährleistet, damit der Spritzvorgangunterbrochen oder der Fehler für den nächsten Arbeitszyklus korrigiert werden kann, wobei das gleiche Überwachungssystem auch für die Entformungskontrolle verwendbar sein sollte.
Gemäss der Erfindung ist das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass die Fliesswege in dem Formwerkzeug mittels elektromagnetische Wellen übertragenden Mitteln erfasst werden, die beim Auftreffen oder Nichtauftreffen auf die Formmasse als Signalgeber für die Maschinensteuerung verwendet werden. Als elektromagnetische Wellen sind u. a. Lichtwellen, Radiowellen zu verstehen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass auf dem Strömungspfad der Formmasse wenigstens ein Fühler angeordnet ist, der mit einem Sender und einem Empfänger einer Elektronik (14) für die Maschinensteuerung (15) verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Fühler optisch und mit einem Lichtwellensender in der einen Wandung und mit einem Lichtwellenempfänger in der gegenüberliegenden Wandung der Formkavitäten oder der Angusskanäle ausgebil det, wobei ein Signal ausgelöst wird, wenn die zwischen den Fühlern liegende Lichtwelle unterbrochen wird.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die optischen Fühler gemeinsam in der einen Wandung der Formkavitäten oder der Angusskanäle angeordnet, wobei die Lichtwelle von der gegenüberliegenden Wandung reflektiert und zum Lichtwellenempfänger zurückgeleitet und bei Unterbrechung der Lichtwelle ein Signal ausgelöst wird.
Zur Verbesserung der Reflexion ist an der den Fühlern gegenüberliegenden Wandung ein Reflektor angeordnet. Um die reflektierte Lichtwelle auf den mit dem Lichtwellenempfänger verbundenen Fühler genau ausrichten zu können, sind der Reflektor oder die Fühler mit einer entsprechenden Schräge zur Gegenwandung angeordnet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die optischen Fühler in einem Gehäuse mit einem temperatur- und druckbeständigen, lichtdurchlässigen Deckglas angeordnet.
Um ein möglichst engmaschiges Netz von Kontrollstellen für die Fehlerermittlung zu erhalten, ist gemäss der Erfindung in jeder Formkavität und/oder jedem Angusskanal und/oder jedem Verteilerkanal mindestens ein Fühlerpaar angeordnet.
Zur Überwachung einer vollständigen Formfüllung ist an dem oder den Enden der Fliesswege in der Form ein Fühlerpaar angeordnet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Elektronik mit dem Lichtwellensenderund dem Lichtwellenempfänger ausserhalb der Form angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die erfindungsgemässe Überwachung mittels optischer Fühler eine sehr frühzeitige Fehlererkennung gewährleistet, weil das erste Signal bereits dann ausgelöst wird, wenn die Front der in die Form einfliessenden Formmasse die erste Messstelle bzw. das erste Fühlerpaar erreicht hat. Der Spritzvorgang kann dadurch rechtzeitig unterbrochen und aufwendige Reinigungsarbeiten oder Havarien am Werkzeug, beispielsweise durch Überspritzen, verhindert werden. Die optischen Fühler können an besonders kritischen Stellen innerhalb des Fliessweges der Formmasse angebracht werden, um eine gezielte Fehlerkontrolle durchzuführen. Neben der Überwachung des Füllvorganges kann mit dem gleichen Verfahren auch eine sichere Entformungskontrolle, insbesondere für kritische Teile wie Angüsse, erreicht werden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der schematischen Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Form mit einer Anordnung der optischen Fühler nach dem Durchlicht-Verfahren, und
Fig. 2 einen Schnitt durch die Form mit einer Anordnung der optischen Fühler nach dem Reflexions-Verfahren.
Die Form 1 einer nicht näher dargestellten Spritzgiessmaschine besteht aus zwei Formhälften 2 und 3. Die Formhälfte 2 weist einen Angusskanal 4 auf, der über Verteilerkanäle 5 mit den Formkavitäten 6 der Formhälfte 3 in Verbindung steht. In der Wandung 7 der Formkavität 6 ist in einem Gehäuse 8 ein optischer Fühler 9 angeordnet, der durch ein temperatur- und druckbeständiges, lichtdurchlässiges Deckglas 10 gegen die Formmasse abgeschirmt ist. Vom Fühler 9 führt eine Lichtleitung 11, die beispielsweise aus einem Glasfaserkabel bestehen kann, zu einem Lichtwellensender 12, der sich zusammen mit einem Lichtwellenempfänger 13 in einer ausserhalb der Form 1 angeordneten Elektronik 14 befindet.
Die Elektronik 14 dient zur Auswertung der Lichtsignale und ihrer Weiterverarbeitung zur Beeinflussung einer Maschinensteuerung 15, die mit der Elektronik 14 in bekannter Weise verbunden ist. Der Aufbau der Elektronik 14 und ihre Funktion ist bekannter Stand der Technik und braucht nicht näher erläutert zu werden.
In der dem Fühler 9 gegenüberliegenden Wandung 16 der Formkavität 6 ist ein zweiter Fühler 17 in gleicher Weise angeordnet wie der Fühler 9. Eine Lichtleitung 18 führt vom Fühler 17 zum Lichtwellenempfänger 13.
Die vom Lichtwellensender 12 über die Lichtleitung 11 zum Fühler 9 gesendete Lichtwelle wird nur dann über den Fühler 17 und die Lichtleitung 18 zum Lichtwellenempfänger 13 geleitet, wenn sich keine Formmasse in der Formkavität 6 befindet.
Sobald die Fliessfront der eingespritzten Formmasse die zwischen den beiden Fühlern 9 und 17 liegende Lichtschranke erreicht, wird dieLichtwelle unterbrochen und dadurch in bekannter Weise ein elektrisches Signal ausgelöst. Unterbleibt dieses Signal nach einer vorbestimmtern Zeitspanne oder wird es an einer anderen Messstelle zu früh ausgelöst, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die Formmasse in der Formkavität 6, eventuell aufgrund eines verstopften Kanals, noch nicht angekommen ist bzw. einer anderen Formkavität 6 die Überspritzung droht.
Aufgrund der Lichtsignale, die in der Elektronik 14 in bekannter Weise verarbeitet und als elektrische Steuersignale an die Maschinensteuerung 15 weitergegeben werden, wird die Maschine automatisch gestoppt, um den Fehler beheben zu können.
An den Enden der Fliesswege in der Form 1 sind ebenfalls Fühlerpaare 7,19 angeordnet, die ein Signal auslösen, wenn die Formkavitäten 6 vollständig gefüllt sind und die jeweilige Fliessfront die Lichtwelle am Ende ihres miessweges erreicht hat. In gleicher Weise wird auch die vollständige Entleerung der Form 1 angezeigt, wenn beim Entformungsvorgang die Unterbrechung der Lichtwelle zwischen den Fühlern 9 und 17 aufgehoben wird.
In jeder der Formkavitäten 6 können mehrere Fühlerpaare 9, 17 angeordnet sein. Weitere Fühlerpaare befinden sich im Angusskanal 4 und in den Verteilerkanälen 5.
Ein anderes Ausführungbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Die beiden Fühler 9 und 17 befinden sich in der Wandung 16 der Formkavität 6 hinter dem Deckglas 10. Die Kontroll-Lichtwelle wird vom Lichtwellensender 12 über die Lichtleitung 11 und den Fühler 9 durch die Formkavität 6 hindurch auf die gegenüberliegende Wandung 7 der Formkavität 6 projiziert. Die Wandung 7 reflektiert die Lichtwelle zum Fühler 17, von dem er über die Lichtleitung 18 zum Empfänger 13 gelangt.
Die Fühler 9 und 17 können auch zu einem gemeinsamen Fühlerelement zusammengefasst und in die Wandung 15 eingesetzt werden. Ferner kann an der gegenüberliegenden Wandung 7 ein Reflektor 19 angeordnet sein, der die Lichtwelle zum Fühler 17 reflektiert. Zum genauen Ausrichten der reflektierten Lichtwelle ist der Reflektor 19 oder einer der Fühler 9 oder 17 mit einer entsprechenden Schräglage relativ zur gegenüberliegenden Wandung angeordnet.
Die Funktion der Signalgebung ist die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Das Signal wird ausgelöst, wenn die Lichtwelle durch die Fliessfront der Formmasse unterbrochen wird und nicht mehr zum Lichtwellenempfänger 13 gelangen kann.
Je nach Charakteristik der zu verarbeitenden Formmasse wird für die Erfassung der Fliessfront das Durchlichtverfahren nach Fig. 1 oder das Reflexionsverfahren nach Fig. 2 verwendet.
DESCRIPTION
The invention relates to a method for monitoring the filling process and / or the demolding in injection molding or pressing tools for processing crosslinking polymers and a device for carrying out the method.
The molding compound to be processed is introduced in the flowable state through the sprue and distribution channels of the two mold halves into the mold cavities in which the molded or pressed parts are produced. If, for example, the flow movement of the molding compound is impaired by any influences, for example due to partial or complete blockage of a channel, one or more mold cavities are not or only partially filled, while too much molding compound is injected into the other mold cavities. The result of this are failures or non-dimensionally correct molded parts. Overmolding or incomplete filling of the mold cavities with molding compound can also be caused by incorrect setting of the plasticizing or pressing element.
If this error remains undetected and is not corrected for the next work cycle, there is a risk of a high reject rate.
Attempts have already been made to solve these problems by measuring the injection pressure in the mold or the change in mold gap caused by the injection pressure and using the measurement variable as a signal to interrupt the operation or to correct the machine control for the next operating cycle. These known measures have the disadvantage that the pressure signals in the initial phase of the spraying process are relatively weak and irregular, so that a clean separation of good and bad signals is not always possible. The signals required for the detection of errors are only triggered when the relevant pressures appear in the mold.
In the case of highly viscous masses in particular, the pressures in the mold cavity only arise after the flow front has passed.
Then it is often too late, for example when the mold is overmolded, in order to be able to prevent the resulting damage.
Another disadvantage is that this pressure measuring system cannot be used to check whether all mold cavities have been completely emptied after the demolding process. This requires separate control systems, such as the well-known video image evaluation. The video image evaluation is very problematic in view of the high temperatures and pressures in the mold and cannot always be used successfully.
The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages mentioned and of creating a monitoring system of the type mentioned at the outset which ensures early and reliable error detection within the flow paths of the mold, so that the spraying process can be interrupted or the error can be corrected for the next work cycle, the same monitoring system should also be usable for demoulding control.
According to the invention, the method for solving this problem is characterized in that the flow paths in the mold are detected by means of means transmitting electromagnetic waves, which are used as signal transmitters for the machine control when the molding compound hits or does not hit the mold. As electromagnetic waves u. a. Understand light waves, radio waves.
The device for carrying out the method consists in that at least one sensor is arranged on the flow path of the molding compound and is connected to a transmitter and a receiver of electronics (14) for the machine control (15).
In one embodiment of the invention, the sensor is designed optically and with a light wave transmitter in one wall and with a light wave receiver in the opposite wall of the mold cavities or the sprue channels, a signal being triggered when the light wave lying between the sensors is interrupted.
In another embodiment of the invention, the optical sensors are arranged together in one wall of the mold cavities or the sprue channels, the light wave reflecting from the opposite wall and being returned to the light wave receiver, and a signal is triggered when the light wave is interrupted.
To improve the reflection, a reflector is arranged on the wall opposite the sensors. In order to be able to align the reflected light wave precisely with the sensor connected to the light wave receiver, the reflector or the sensors are arranged with a corresponding slope to the opposite wall.
According to a further feature of the invention, the optical sensors are arranged in a housing with a temperature and pressure-resistant, translucent cover glass.
In order to obtain a network of control points for error detection that is as close as possible, according to the invention, at least one pair of sensors is arranged in each mold cavity and / or each sprue and / or each distributor channel.
To monitor complete mold filling, a pair of sensors is arranged in the mold at one or the ends of the flow paths.
According to a further feature of the invention, the electronics with the light wave transmitter and the light wave receiver are arranged outside the mold.
The advantages of the invention are that the monitoring according to the invention by means of optical sensors ensures very early error detection, because the first signal is triggered when the front of the molding compound flowing into the mold has reached the first measuring point or the first pair of sensors. As a result, the spraying process can be interrupted in good time and costly cleaning work or accidents on the tool, for example by over-spraying, can be prevented. The optical sensors can be attached to particularly critical points within the flow path of the molding compound in order to carry out targeted error control. In addition to monitoring the filling process, the same procedure can also be used to achieve reliable demoulding control, especially for critical parts such as sprues.
Further details, advantages and features of the invention result from the following description and the schematic drawing, which represents two exemplary embodiments of the invention. Show it:
Fig. 1 shows a section through the shape with an arrangement of the optical sensors by the transmitted light method, and
Fig. 2 shows a section through the shape with an arrangement of the optical sensors according to the reflection method.
The mold 1 of an injection molding machine, not shown in more detail, consists of two mold halves 2 and 3. The mold half 2 has a sprue 4, which is connected to the mold cavities 6 of the mold half 3 via distributor channels 5. In the wall 7 of the mold cavity 6, an optical sensor 9 is arranged in a housing 8, which is shielded from the molding compound by a temperature and pressure-resistant, translucent cover glass 10. From the sensor 9, a light line 11, which can consist, for example, of a glass fiber cable, leads to a light wave transmitter 12, which is located together with a light wave receiver 13 in electronics 14 arranged outside the mold 1.
The electronics 14 are used to evaluate the light signals and their further processing to influence a machine control 15, which is connected to the electronics 14 in a known manner. The structure of the electronics 14 and its function is known prior art and need not be explained in more detail.
In the wall 16 of the mold cavity 6 opposite the sensor 9, a second sensor 17 is arranged in the same way as the sensor 9. A light pipe 18 leads from the sensor 17 to the light wave receiver 13.
The light wave sent from the light wave transmitter 12 via the light pipe 11 to the sensor 9 is only conducted via the sensor 17 and the light pipe 18 to the light wave receiver 13 if there is no molding compound in the mold cavity 6.
As soon as the flow front of the injected molding compound reaches the light barrier located between the two sensors 9 and 17, the light wave is interrupted and an electrical signal is thereby triggered in a known manner. If this signal fails to appear after a predetermined period of time or if it is triggered too early at another measuring point, this is a sign that the molding compound has not yet arrived in the mold cavity 6, possibly due to a blocked channel, or another mold cavity 6 Injection threatens.
Due to the light signals, which are processed in the electronics 14 in a known manner and passed on to the machine control 15 as electrical control signals, the machine is stopped automatically in order to be able to remedy the error.
At the ends of the flow paths in the form 1 there are also pairs of sensors 7, 19 which trigger a signal when the mold cavities 6 are completely filled and the respective flow front has reached the light wave at the end of its path. In the same way, the complete emptying of the mold 1 is indicated if the interruption of the light wave between the sensors 9 and 17 is canceled during the demolding process.
A plurality of pairs of sensors 9, 17 can be arranged in each of the mold cavities 6. Further pairs of sensors are located in the sprue 4 and in the distribution channels 5.
Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 2. The two sensors 9 and 17 are located in the wall 16 of the mold cavity 6 behind the cover glass 10. The control light wave is projected by the light wave transmitter 12 via the light guide 11 and the sensor 9 through the mold cavity 6 onto the opposite wall 7 of the mold cavity 6 . The wall 7 reflects the light wave to the sensor 17, from which it reaches the receiver 13 via the light pipe 18.
The sensors 9 and 17 can also be combined to form a common sensor element and inserted into the wall 15. Furthermore, a reflector 19 can be arranged on the opposite wall 7, which reflects the light wave to the sensor 17. To precisely align the reflected light wave, the reflector 19 or one of the sensors 9 or 17 is arranged with a corresponding inclined position relative to the opposite wall.
The function of the signaling is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1. The signal is triggered when the light wave is interrupted by the flow front of the molding compound and can no longer reach the light wave receiver 13.
Depending on the characteristics of the molding compound to be processed, the transmitted light method according to FIG. 1 or the reflection method according to FIG. 2 is used for the detection of the flow front.