Auswerfervorrichtung für eine Spritzgießmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswerfervorrichtung für eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Spritzgießmaschine mit einer derartigen Auswerfervorrichtung.

Auswerfervorrichtungen dienen dazu, nach dem Öffnen der Formhälften einer Spritzgießmaschine ein sich noch an einer der Formhälften befindendes Spritzgießteil sicher von der Formhälfte entfernen zu können. Beim Abkühlen der Spritzgießteile kann es allerdings vorkommen, dass diese auf den wenigstens einen Auswerferstift aufschrumpfen, sodass sich die Spritzgießteile nur schwer von dem wenigstens einen Auswerferstift lösen lassen. In diesem Fall wird die erste Anschlagfläche mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Spritzgießform gefahren, sodass die erste Anschlagfläche auf die zweite Anschlagfläche prallt, was zu einem schlagartigen Stoppen des auf der ersten Anschlagfläche angeordneten wenigstens einen Auswerferstiftes führt. Dadurch fällt der Spritzgießteil aufgrund der auftretenden hohen Beschleunigung von dem wenigstens einen Auswerferstift ab. Dieser Vorgang wird auch „Anklopfen” genannt und stellt natürlich eine große mechanische Belastung für die involvierten Bauteile dar. Daher ist es bereits bekannt, das Anklopfen überwachen zu lassen.

Eine gattungsgemäße Auswerfervorrichtung geht beispielsweise aus der AT501305AT 501 305 A1A1 hervor. Obwohl die dort gezeigte Auswerfervorrichtung zufriedenstellend funktioniert, macht sie doch einige konstruktive Änderungen an den üblichen Auswerfervorrichtungen notwendig, um die gewünschte Überwachug durchführen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein konstruktiv einfacheres Überwachungskonzept bei einer gattungsgemäßen Auswerfervorrichtung sowie eine Spritzgießmaschine mit einer derart verbesserten Auswerfervorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Auswerfervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Durch die Erfindung ist es möglich auf aufwendige Detektionsvorrichtungen verzichten zu können. Dadurch dass man sich auf eine das mechanische Verhalten der Auswerfervorrichtung repräsentierende Federkennlinie beschränkt und etwaige dynamische Belastungen, welche aufgrund von verteilten Elastizitäten und Spielen beim Aufprall der ersten Anschlagfläche auf die zweite Anschlagfläche auftreten, vernachlässigt, stellt sich der Überwachungsvorgang sehr einfach dar. Auf große konstruktive Veränderungen der Auswerfervorrichtung kann verzichtet werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich der Antriebsstrang der Auswerfervorrichtung hinsichtlich ihres mechanischen Verhaltens ausgehend von dem Messwert der Position des Anliegens der ersten Anschlagfläche an der zweiten Anschlagfläche (mechanischer Anschlag) näherungsweise wie eine lineare Feder verhält, sodass mit fortgesetztem Anpressen der ersten Anschlagfläche an die zweite Anschlagfläche eine mit dem Anpressweg linear steigende Kraft angenommen werden kann. Die Federkonstante der Federkennlinie hängt von der Steifigkeit des Antriebstranges der Auswerfervorrichtung ab und kann empirisch ermittelt werden oder aufgrund der Kenntnis der Steifigkeiten der einzelnen Komponenten rechnerisch bestimmt werden.

Die empirische Ermittlung der Federkonstante kann in einem besonderen Betriebsmodus der Auswerfervorrichtung erfolgen, in welchem die erste Anschlagfläche mit einer durch einen Benutzer vorgebbaren geringen Kraft mit einer geringen Geschwindigkeit auf Anschlag gefahren wird und über den Anschlag hinaus bewegt wird. Der ab dem mechanischen Anschlag auftretende Kraftverlauf wird vorzugsweise durch einen Kraftsensor gemessen und es kann eine linearer Zusammenhang von Position der ersten Anschlagfläche und auftretender Kraft gebildet werden.

Abhängig vom Antriebsystem kann die Ermittlung des Kraftverlaufes und damit der Federkonstante auch ohne separaten Kraftsensor erfolgen. Bei einem hydraulischen Antriebsystem kann die Kraftmessung durch Messung des Hydraulikdruckes erfolgen. Bei einem elektromotorisch angetriebenen System kann die Kraft aufgrund der Messung des Motormoments bestimmt werden.

Die Ermittlung kann beispielsweise bereits aufgrund von zwei Punkten erfolgen (zum Beispiel bei 50% und 100% der maximal eingestellten Kraft). Alternativ kann auch eine Ermittlung aus mehreren Punkten durchgeführt werden (zum Beispiel mit dem Verfahren der Leastsquares).

Die (näherungsweise) rechnerische Bestimmung der Federkennlinie kann erfolgen, indem die Summenelastizität der maßgeblichen Komponenten im Antriebsstrang im Bereich zwischen Positionssensor und mechanischem Anschlag entsprechend der Anordnung gebildet wird. Ein Beispiel für eine maßgebliche Komponente bei einem elektromechansichen Antriebsstrang ist der Riementrieb (siehe 1).

Bei einer Anordnung in Reihenschaltung berechnet sich die Federkonstante K mit 1/K = 1/K1 + ... + 1/Kn, bei einer parallelen Anordnung aus K = K1 + ... + Kn, wobei Ki (i = 1 bis n) für die Federkonstanten der einzelnen Komponenten steht.

Ist die Federkennlinie bekannt, kann der Benutzer einen Prozentwert (zwischen 0 und 100%) der zulässigen Höchstbelastung vorgeben. Dieser wird durch die Überwachungsvorrichtung entsprechend der ermittelten Federkonstante in eine maximal zulässige Position der ersten Anschlagfläche ab dem mechanischen Anschlag (oder ab der Null-Position der ersten Anschlagfläche, wo sie sich am weitesten von der zweiten Anschlagfläche weg befindet) umgerechnet. Bei einem Überschreiten dieser Position kann die Überwachungsvorrichtung einen Fehler melden. Dies kann zu einem Zyklusstopp führen und die Überwachungsvorrichtung kann einen Behebungshinweis abgeben, wie beispielsweise, dass das Anklopfen verringert werden muss.

Aufgrund einer möglichen zeitlichen Veränderung des mechanischen Verhaltens der Auswerfervorrichtung (zum Beispiel durch thermische Ausdehnungen), ist es vorteilhaft, das Modell wiederholt zu überwachen. Bei einer kritischen Modellabweichung (zum Beispiel bei einem Anstieg des Kraftbedarfes) sollte eine neue Initialisierung des Systems zur Ermittlung der neuen Federkonstante vorgenommen werden. Um eine allzu häufige Initialisierung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Überwachungsvorrichtung das Überschreiten eines im elektronischen Speicher abgelegten Grenzwertes der Kraft überwacht und nur bei Überschreitung des Grenzwertes eine Initialisierung erfolgt.

Will man von einer Neuermittlung der Federkonstante absehen, so kann auch die maximal zulässig Position der ersten Anschlagfläche ab dem mechanischen Anschlag verringert werden oder es kann ein Bremsvorgang der ersten Anschlagfläche bereits vor Erreichen des mechanischen Anschlages begonnen oder verstärkt werden.

Durch die bekannte Federkennlinie ist es weiters möglich, zusätzlich die dynamische Belastung beim Auftreffen auf den mechanischen Anschlag zu ermitteln. Dies kann durch Ermittlung der Geschwindigkeit beim Erreichen des mechanischen Anschlages erfolgen. Die ermittelte Auftreffgeschwindigkeit kann dem Benutzer angezeigt werden (als Information für die Einstellung der Endposition und/oder der Bremsverzögerung). Weiters kann der ermittelte Wert auch zur Überwachung analog zur Kraftüberwachung verwendet werden. Bei der Ermittlung der zulässigen Grenzwerte ist es vorteilhaft, die ermittelte Federsteifigkeit zu berücksichtigen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung.

1 zeigt schematisch den an sich bekannten Aufbau einer Spritzgießmaschine im Bereich der Auswerfervorrichtung. Die dem Fachmann ohnehin bekannten Bauteile werden nicht beschrieben.

An einer ersten Anschlagfläche 1 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Auswerferstifte 2 befestigt. Durch den Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung 4 der Auswerfervorrichtung (hier bestehend aus Elektromotor, Riementrieb, Spindelantrieb und Auswerferstange) kann die erste Anschlagfläche 1 aus der in 1 dargestellten, am weitesten von der zweiten Anschlagfläche 3 entfernten Position auf Anschlag mit der zweiten Anschlagfläche 3 und aufgrund der Elastizität der beteiligten Bauteile auch etwas über den mechanischen Anschlag hinaus gefahren werden.

2 zeigt (durchgezogene Linie) über den Verfahrweg x aufgetragen die auftretende Kraft F (Federkennlinie). Die Position x = 0 entspricht dabei der in 1 dargestellten Position der ersten Anschlagfläche 1. Die Position x = x_A entspricht der Position der ersten Anschlagfläche 1 beim Anschlag auf die zweite Anschlagfläche 3. Mit x = x_s wird die maximal erreichbare Position der ersten Anschlagfläche 1 (in 1 die am weitesten rechts liegende Position) bezeichnet.

In dem Bereich zwischen den Positionen x_A und x_s lässt sich die Kraft auf die Mechanik der Auswerfervorrichtung gut durch die Formel F(x) = (x – x_A)·K beschreiben, wobei K der Federkonstante entspricht und die Steifigkeit des Antriebsstranges beschreibt.

Indem nun der Benutzer vorgibt, wie viel der maximal erreichbaren 100% der Kraft er als maximal zulässig auftretende Kraft erlauben möchte, kann über die Federkennlinie einfach auf die maximal zulässige Position x zwischen den Positionen x_A und x_s rückgeschlossen werden. Die Überwachungsvorrichtung 5 kann nun überwachen, dass diese Position nicht überschritten wird.

In 2 ist strichliert noch jener Kraftverlauf eingezeichnet, der sich ergibt, wenn das eingesetzte Werkzeug mit einer eigenen Rückstellfeder versehen ist. Sind eigene Rückstellfedern vorgesehen, so ergibt sich die ab mechanischem Anschlag auftretende Kraft F(x) natürlich durch Addition der durch die strichlierte Linie dargestellten Kraft und der durch die durchgezogene Linie dargestellten Kraft.

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• AT 501305 A1 [0003]