AT528760B1 - Verfahren zum Ermitteln eines Druckverlustes einer Einspritzeinheit sowie Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine - Google Patents

Abstract

Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine (2), umfassend − einen Massezylinder (3), − einen Einspritzaktuator (4), welcher Einspritzaktuator (4) dazu ausgebildet ist, eine plastifizierte Formmasse aus dem Massezylinder (3) über eine Einspritzdüse (5) auszuschieben, − wenigstens einen Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) zu erfassen, und − eine Steuer- oder Regelvorrichtung (6) zum Steuern oder Regeln des Einspritzaktuators (4), welche Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, das zeitaufgelöste charakteristische Signal des wenigstens einen Sensors entgegenzunehmen, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, folgende Schritte auszuführen: − Ansteuern des Einspritzaktuators (4) zum Ausführen einer Bewegung in Richtung der Einspritzdüse (5), − Erfassen des zeitaufgelösten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) charakteristischen Signals, − Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus, vorzugsweise bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus folgt, und − bevorzugt Berechnen des Druckverlustes (∆p) auf Basis des erstens Kraftniveaus.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Einspritzeinheit, ein Verfahren zum Ermitteln eines Druckverlustes einer Einspritzeinheit, sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.

[0002] Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Druckgussmaschinen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Formmasse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.

[0003] Im Folgenden soll der Stand der Technik anhand einer Spritzgießmaschine umrissen werden. Analoges gilt allgemein für Formgebungsmaschinen.

[0004] Gattungsgemäße Einspritzeinheiten für Spritzgießmaschinen umfassen

- einen Massezylinder,

- einen Einspritzaktuator, welcher Einspritzaktuator dazu ausgebildet ist, eine plastifizierte Formmasse aus dem Massezylinder über eine Einspritzdüse auszuschieben,

- wenigstens einen Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes, charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators zu erfassen, und

- eine Steuer- oder Regelvorrichtung zum Steuern oder Regeln des Einspritzaktuators, welche Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, das zeitaufgelöste, charakteristische Signal des wenigstens einen Sensors entgegenzunehmen.

[0005] Zur genauen Steuerung und Optimierung eines Vorganges bei einer Formgebungsmaschine, insbesondere bei einer SpritzgieRßmaschine, ist es notwendig, Einspritzkräfte zu bestimmen.

[0006] Über die Einspritzkräfte können die Einspritzdrücke in einer Formmasse, welche einem Formwerkzeug zugeführt wird, berechnet werden und an den Prozess bzw. des Formwerkzeuges angepasst werden.

[0007] Heutzutage ist es aus dem Stand der Technik bereits gang und gäbe, dass zur optimalen Befüllung von Formwerkzeugen der Füllvorgang (der Einspritzvorgang) über Simulationsprogramme berechnet und optimiert wird, sodass nicht nur ein Produktionszyklus hinsichtlich seiner Produktivität optimiert werden kann, sondern auch die Qualität eines produzierten Formteils durch Anpassung der Einspritzbewegung, der Einspritzdrücke und der Einspritzgeschwindigkeit verbessert werden kann.

[0008] Um auch den gewünschten Einspritzvorgang in ein Formwerkzeug bei der Spritzgießmaschine umsetzen zu können, ist es daher eine Notwenigkeit, Einspritzkräfte oder Einspritzdrücke möglichst genau feststellen zu können, sodass auf Basis dieser festgestellten Messwerte eine Einspritzbewegung gesteuert oder geregelt werden kann.

[9009] Zumeist werden hierfür sogenannte Messmembrane verwendet, welche durch ihre Positionierung zwischen Einspritzaktuator und Einspritzelement eine axial, in Richtung Ausschubbewegung des plastifizierten Materials aus dem Massezylinder, wirkende Antriebskraft des Einspritzaktuators feststellen können.

[0010] Eine solche Messmembran ist beispielsweise aus der DE 10 2019 135281 B4 bekannt.

[0011] Alternativ ist es auch aus dem Stand der Technik bekannt bei Einspritzeinheiten, welche einen hydraulischen Einspritzaktuator aufweisen, die im Einspritzaktuator vorliegenden Hydraulikdrücke heranzuziehen und daraus abgeleitet die wirkende Antriebskraft des Einspritzaktuators festzustellen.

[0012] Diese Antriebskraft wird zumeist zeitaufgelöst über den Einspritzverlauf hinweg erfasst und als Spritzkraft oder Spritzkraftniveau bezeichnet.

[0013] Durch die bekannten Abmessungen der Einspritzeinheit, des Massezylinders und des darin agierenden Einspritzelements (beispielsweise eine Einspritzschnecke) wird anschließend zumeist diese Antriebskraft in ein Druckniveau umgerechnet, welches zur Steuerung oder Regelung durch die Steuer- oder Regelvorrichtung der Einspritzeinheit dem Einspritzdruck der Spritzgießmaschine gleichgestellt wird. Grundsätzlich ist aber natürlich auch möglich, die Steuerung oder Regelung der Einspritzeinheit auf Basis der Einspritzkraft durchzuführen.

[0014] Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es bei einem solchen Vorgehen zu signifikanten systematischen Fehlern kommen kann, da es aufgrund von Reibungen im Massezylinder zu Abweichungen zwischen der durch den Einspritzaktuator ausgeübten Antriebskraft und dem tatsächlich vorliegenden Einspritzdruck und/oder der tatsächlich ausgeübten Einspritzkraft kommt.

[0015] Entsprechende Abweichungen lassen sich auch messtechnisch verfolgen, beispielsweise indem zusätzliche Drucksensoren im Bereich der Einspritzdüse angeordnet werden, welche den tatsächlich vorliegenden Einspritzdruck erfassen.

[0016] Jedoch ist eine entsprechende Messanordnung zur Messung des tatsächlichen Einspritzdrucks sehr aufwendig, erfordert große Ressourcen und lässt sich in vielen Begebenheiten aufgrund von Platzmangel oder fertigungstechnischer Bedingungen (hohe Temperaturen) nicht anwenden. Weiters weist eine entsprechende Messtechnik zumeist geringe Standzeiten auf, da die hohen wirkenden Kräfte sowie die hohen auftretenden Temperaturen zur Beschädigung oder einem schnellen Verschleiß der (zumeist recht teuren) Messtechnik führt.

[0017] Da jedoch die Optimierung des Einspritzdruckes immer mehr an Bedeutung gewinnt — vor allem im Hinblick auf hochpräzise Formteile — besteht der Wunsch, den Einspritzdruck genauer mit dennoch geringen Messaufwand bestimmen zu können.

[0018] Aufgabe ist es, eine Einspritzeinheit sowie ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, mit welchem die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden können und/oder eine zuverlässigere und/oder genauere Möglichkeit geschaffen wird, einen Einspritzdruck zu bestimmen.

[0019] Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Einspritzeinheit, einem Verfahren zum Ermitteln eines Druckverlusts einer Einspritzeinheit einer Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11, einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 12, sowie einem computerlesbaren Speichermedium gelöst.

[0020] Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine fol-

gendes umfasst:

- einen Massezylinder,

- einen Einspritzaktuator, welcher Einspritzaktuator dazu ausgebildet ist, die plastifizierte Formmasse aus dem Massezylinder über eine Einspritzdüse auszuschieben,

- wenigstens einen Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes, charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators zu erfassen, und

- eine Steuer- oder Regelvorrichtung zum Steuern oder Regeln des Einspritzaktuators, welche Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, das zeitaufgelöste, charakteristische Signal des wenigstens einen Sensors entgegenzunehmen,

wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, folgende Schritte auszuführen:

- Ansteuern des Einspritzaktuators zum Ausführen einer Bewegung in Richtung der Einspritzdüse,

- Erfassen des zeitaufgelösten, für die Antriebskraft des Einspritzaktuators charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus, vorzugsweise bevor ein signifikanter Anstieg eines Kraftniveaus folgt, und

- bevorzugt Berechnen des Druckverlustes auf Basis des ersten Kraftniveaus.

[0021] Durch dieses Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, einen Druckverlust und/oder das im Wesentlichen konstante Kraftniveau über einen bereits bestehenden Sensor, welcher dazu

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ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes, charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators zu erfassen, zu ermitteln, wobei dieser Druckverlust und/oder das im Wesentlichen konstante Kraftniveau im anschließenden Betrieb und/oder bei der Auswertung eines Einspritzvorganges und/oder bei der Steuer- oder Regelung der Einspritzeinheit als Korrekturparameter herangezogen werden kann, um die ermittelten Messwerte an einen tatsächlich vorliegenden Einspritzdruck oder eine Einspritzkraft anzupassen.

[0022] Es wird, ohne aufwändige und verschleißempfindliche weitere Messtechnik anwenden zu müssen, die Möglichkeit geschaffen, durch Nutzung bereits bestehender Ressourcen tatsächlich wirkende Einspritzdrücke und Einspritzkräfte festzustellen.

[0023] Durch die Bestimmung eines tatsächlich wirkenden Einspritzdruckes oder einer Einspritzkraft ergibt sich auch eine wesentlich größere Variabilität in der Produktion, womit auch beispielsweise ein Formwerkzeug auf unterschiedlichen Formgebungsmaschinen zum Einsatz kommen kann und derselbe Parameter eingestellt werden kann, ohne dass Maschinenindividuelle Verfälschungen berücksichtigt werden müssen.

[0024] Darüber hinaus ist die Möglichkeit geschaffen, Einspritzdrücke und Einspritzkräfte direkt bestimmen, einstellen, steuern oder regeln zu können, sodass beispielsweise die tatsächliche Produktion einfach an eine Simulation angepasst werden kann, oder umgekehrt.

[0025] Weiters kann ein Einspritzprozess besser überwacht werden, indem unbekannte Druckverluste ausgeschlossen werden können. So kann über das Spritzkraftniveau unter Ausschluss des Druckverlustes genauer und detaillierter über den Start, das Ende und den Verlauf des Einspritzvorgangs Aufschluss gewonnen werden.

[0026] Weiters ergibt sich durch diese genauere und feinfühligere Möglichkeit, Einspritzkräfte und Einspritzdrücke festzustellen, die Möglichkeit, den Einspritzprozess zeitaufgelöst besser analysieren zu können, wobei sich bei Veränderung der Einspritzdrücke und/oder Einspritzkräfte früher auf Veränderungen durch Verschleiß oder Gebrechen von Komponenten rückgeschlossen werden kann.

[0027] Die tatsächliche Einspritzkraft und/oder der tatsächliche Einspritzdruck kann sich bevorzugt als Differenz einer gemessen Antriebskraft beziehungsweise eines der Antriebskraft entsprechenden Drucks und dem ermittelten im Wesentlichen konstanten Kraftniveau beziehungsweise dem Druckverlust ergeben.

[0028] Unter dem im Wesentlichen konstanten Kraftniveau kann verstanden werden, dass die erfasste Antriebskraft über die Zeitspanne hinweg einen vorgegebenen Bereich um das Kraftniveau nicht verlässt, wobei der vorgegebene Bereich beispielsweise über eine maximale Abweichung vom Kraftniveau definiert ist.

[0029] Die maximale Abweichung des im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus kann von verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Fähigkeit der Formgebungsmaschine oder der Einspritzeinheit vorgegebene Bewegungen genau zu realisieren oder Eigenschaften des Rohstoffes, wie beispielweise die Härte eines Kunststoffgranulates.

[0030] Bevorzugt ist die maximale Abweichung des im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus betragsmäßig geringer als 15%, vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 5%, des im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus.

[0031] Zu erwähnen ist, dass es für die zeitliche Länge der Zeitspanne, über welche das Kraftniveau im Wesentlichen konstant ist, zunächst keine Beschränkung ergibt. Die zeitliche Länge der Zeitspanne ergibt sich im Regelfall daraus für welche Zeitspanne der Einspritzaktuator die Bewegung in Richtung der Einspritzdüse ausführt, wobei hier auch eine Anfahrzeit und ein möglicher Druckanstieg nach der Phase im Wesentlichen konstanten Drucks hineinspielen.

[0032] Unter dem Erfassen des charakteristischen Signals kann verstanden werden, dass das charakteristische Signal entgegengenommen wird und entweder direkt oder in die charakteristische Qualität beibehaltender Weise verarbeitet verwendet wird, um das im Wesentlichen konstante Kraftniveau festzustellen.

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[0033] Ebenfalls wird Schutz begehrt für eine Formgebungsmaschine, insbesondere eine Spritzgießmaschine, mit einer Einspritzeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

[0034] Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Formmasse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.

[0035] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Verfahren kann auch ihren Einsatz in bereits bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik, wie bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben, finden und nachträglich installiert werden.

[0036] Anders formuliert, können die in Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen Merkmale natürlich auch in Kombination mit der Erfindung umgesetzt werden.

[0037] Die Steuer- oder Regelvorrichtung der Einspritzeinheit kann auch als zentrale Steueroder Regelvorrichtung einer Formgebungsmaschine ausgebildet sein oder einen Teil davon bilden.

[0038] Physisch kann die Steuer- oder Regelvorrichtung als separater Computer am Produktionsstandort oder als Cloud-Server ausgebildet sein. Eine andere Alternative wäre, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung in eine Maschinensteuerung einer Formgebungsmaschine integriert ist. Die Steuer- oder Regelvorrichtung kann auch durch Kombination der erwähnten Möglichkeiten und/oder verteiltes Rechnen realisiert werden.

[0039] Die Aussagen, die hierin in Bezug auf die Steuer- oder Regelvorrichtung enthalten sind, gelten sinngemäß auch für das Computerprogrammprodukt.

[0040] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0041] Vorzugweise ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Sensor welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators zu erfassen, einen DMS-Messtreifen und/oder einen Piezosensor umfasst.

[0042] Vorzugweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators zu erfassen, mit einer Messmembran kooperiert, welche Messmembran kraftflusstechnisch zwischen dem Antriebsaktuator und einem Einspritzelement, insbesondere einer Einspritzschnecke oder einem Einspritzkolben, angeordnet ist.

[0043] Unter der Anordnung kraftflusstechnisch zwischen dem Antriebsaktuator und dem Einspritzelement kann hier verstanden werden, dass die Anordnung so ist, dass der Kraftfluss — vorzugsweise ausschließlich — vom Antriebsaktuator durch die Messmembran und weiter zum Einspritzelement führt. Es muss sich also nicht notwendigerweise um eine Anordnung geometrisch zwischen dem Antriebsaktuator und dem Einspritzelement handeln, was aber natürlich trotzdem der Fall sein kann.

[0044] Es kann beispielweise vorgesehen sein, dass eine Messmembran gemäß DE 10 2019 135281 B4 ausgebildet ist.

[0045] Vorzugweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor dermaßen ausgebildet ist, dass eine Antriebleistung des Einspritzaktuators ermittelt wird und über diese Antriebsleistung ein für die durch den Einspritzaktuator ausgeübte Antriebkraft zeitaufgelöstes charakteristisches Signal ausgegeben wird.

[0046] Es kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor dermaßen ausgebildet ist, dass ein Betriebszustand des Einspritzaktuators ermittelt wird und über diesen Betriebszustand ein für die durch den Einspritzaktuator ausgeübte Antriebkraft zeitaufgelöstes charakteristisches Signal ausgegeben wird. So könnte beispielsweise bei einem elektrisch getriebenen Einspritzaktuator ein Motorstrom und/oder bei einem hydraulisch getriebenen Einspritzaktuator ein Hydraulikdruck als Betriebsgröße zur Ermittlung eines für die durch den Einspritzaktuator ausgeübte Antriebkraft zeitaufgelöstes charakteristisches Signal dienen.

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[0047] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung zur Berechnung des Druckverlustes auf Basis des ersten Kraftniveaus eine geometrische Beschaffenheit der Einspritzeinheit heranzieht, wobei beispielsweise eine Querschnittsfläche des Massezylinders oder der Einspritzdüse herangezogen werden kann, um das Kraftniveau auf einen entsprechenden, herrschenden Druck umzurechnen.

[0048] Natürlich sind auch durchaus Ausführungsvarianten denkbar, bei welchen Zusammenhänge der Kraft zu einem Druck als Parameter in der Steuer- oder Regelvorrichtung hinterlegt sind oder der Steuer- oder Regelvorrichtung bereitstellbar sind.

[0049] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Einspritzaktuator vor dem Erfassen des charakteristischen Signals und vor der Bewegung in Richtung der Einspritzdüse zum Bewegen um eine definierte Länge in eine entgegengesetzte Richtung anzusteuern, wobei vorzugsweise Umgebungsluft des Massezylinders in den Bereich im Massezylinder zwischen Einspritzaktuator und Einspritzdüse gesaugt wird.

[0050] Zumindest entlang eines Teilbereiches dieser definierten Länge kann sich das konstante Kraftniveau, welches zur Bestimmung des Druckverlustes dient, einstellen, da genau in diesem Bereich lediglich die Reibungswiderstände, welche den Druckverlust verursachen, auf den Einspritzaktuator bei einer anschließenden Bewegung in Richtung der Einspritzdüse wirken.

[0051] Durch dieses „Zurückziehen“ des Einspritzaktuators um eine definierte Länge kann sichergestellt werden, dass ein ausreichender Bereich im Massezylinder nicht durch plastifizierte Formmasse gefüllt ist, in welchem Bereich sich der Einspritzaktuator in einer nachfolgenden Bewegung in Richtung der Einspritzdüse zur Erfassung des zeitaufgelösten, für die Antriebskraft des Einspritzaktuators charakteristischen Signals frei bewegen kann, ohne dass ein Druck auf die plastifizierte Formmasse ausgeübt wird - in anderen Worten: eine definierte Länge bereitgestellt wird, in welcher Luft aus dem Massezylinder ausgeschoben werden kann, bevor die plastifizierte Formmasse im Massezylinder komprimiert wird.

[0052] Eine entsprechende definierte Länge kann in Fachkreisen auch als großzügig gewählte Kompressionsentlastung (oder kurz K-Entlastung) bezeichnet werden.

[0053] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die definierte Länge, um welche der Einspritzaktuator in eine entgegengesetzte Richtung zur Einspritzdüse zurückgezogen wird, mindestens dem 0,5fachen eines Innendurchmessers des Massezylinders im Bereich des Einspritzaktuators entspricht.

[0054] Es kann vorgesehen sein, dass die definierte Länge bis zu einem Maximum des baulich möglichen Rückzuges des Einspritzaktuators entspricht. Je größer die definierte Länge jedoch gewählt wird, desto größer wird die Zeitspanne zum Ermitteln eines Druckverlusts der Einspritzeinheit.

[0055] Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass während der Bewegung des Einspritzaktuators in eine Richtung entgegen der Einspritzdüse die Einspritzdüse verschlossen ist, sodass — zumindest im Wesentlichen — keine Umgebungsluft in den Massezylinder gesaugt wird.

[0056] Es kann vorgesehen sein, dass das Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus im Zuge einer Datenauswertung in einem Bereich zwischen dem Ende einer Kompressionsentlastung (oder kurz K-Entlastung) und dem Ende eines Dosiervorganges (dem Einbringen, Erzeugen oder Bereitstellen der plastifizierten Formmasse im Massezylinder) vorgenommen wird, wobei vorzugweise die Daten in diesem Zeitraum zu Beginn und zu Ende etwas gekürzt werden (insbesondere damit der Anfahreffekt und der Druckanstieg beim Auftreffen auf die Masse nicht das Ergebnis verfälschen).

[0057] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Erfassen des zeitaufgelösten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators charakteristischen Signals während der Bewegung des Einspritzaktuators in Richtung der Einspritzdüse vorzunehmen.

[0058] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist,

die Erfassung des zeitaufgelösten, charakteristischen Signals während einer konstanten Bewegung des Einspritzaktuators in Richtung Einspritzdüse mit einer definierten Geschwindigkeit vorzunehmen.

[0059] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, mehrere zeitaufgelöste, charakteristische Signale für die Antriebskraft des Einspritzaktuators bei unterschiedlichen, definierten Geschwindigkeiten des Einspritzaktuators für die Bewegung in Richtung der Einspritzdüse zu erfassen, vorzugsweise bei einer jeden definierten Geschwindigkeit ein für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstantes Kraftniveau festzustellen, und besonders bevorzugt auf Basis eines jeden Kraftniveaus für eine jede definierte Geschwindigkeit einen Druckverlust zu berechnen.

[90060] Durch Versuche der Anmelderin hat es sich gezeigt, dass sich unterschiedliche Druckverluste — je nach Einspritzgeschwindigkeit — einstellen. Dies ist der Tatsache zu schulden, dass auftretende Reibungen einen starken Zusammenhang zur gesetzten Geschwindigkeit aufweisen.

[0061] Um somit einen genauen Druckverlust feststellen zu können, empfiehlt es sich, ein zeitaufgelöstes, charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators für eine definierte Geschwindigkeit (welche auch während des nachfolgenden Produktionszyklus verwendet wird) durchzuführen und daraus über das konstante Kraftniveau den entsprechenden Druckverlust festzustellen.

[0062] Weitere Parameter, welche großen Einfluss auf das Druckniveau haben, sind natürlich Temperatur, Art und Zusammensetzung der plastifizierten Formmasse. Prinzipiell können alle Faktoren, welche sich auf die Viskosität der plastifizierten Formmasse, vorzugsweise auf den plastifizierten Kunststoff, auswirken, einen Einfluss auf das Druckniveau haben. Dazu gehören die Formmasse selbst (z.B. mittleres Molekulargewicht, Füllstoffe, usw.), sowie Temperatur, Restfeuchte, Masterbatches, Schergeschwindigkeit und mitunter auch ein herrschender Druck. Dazu kommen beispielweise noch Reibwerte zwischen einem Granulat und Massezylinder (sofern die Formmasse in einer Ausgangsform als Granulat vorliegt).

[0063] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, die erfassten Druckverluste für mehrere, unterschiedliche definierte Geschwindigkeiten durch ein Diagramm und/oder einen Algorithmus wiederzugeben.

[0064] Ein solches Diagramm und/oder ein solcher Algorithmus, welcher einen Zusammenhang des Druckverlustes hinsichtlich einer Geschwindigkeit des Einspritzaktuators wiedergibt, kann beispielsweise in der Steuer- oder Regelvorrichtung hinterlegt werden und je nach Bedarf ein entsprechender Druckverlust über den Algorithmus und/oder über das Diagramm ausgelesen und für die Steuer- oder Regelung der Einspritzeinheit berücksichtigt werden.

[0065] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Diagramm und/oder der Algorithmus, insbesondere eine daraus abgeleitete Formel, einen Zusammenhang der Einspritzgeschwindigkeit Zu einem daraus resultierenden Druckverlust für die Einspritzeinheit wiedergibt.

[0066] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, vor der Erfassung des charakteristischen Signals und vor der Bewegung des Einspritzaktuators in Richtung der Einspritzdüse dem Massezylinder eine definierte Menge an plastifiziertem Kunststoff zuzuführen, vorzugsweise durch eine gesteuerte oder geregelte Drehbewegung einer Einspritzschnecke zu plastifizieren und zwischen Einspritzaktuator und Einspritzdüse zu sammeln.

[0067] Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass der Einspritzaktuator dazu ausgebildet ist, einen Einspritzkolben und/oder eine Einspritzschnecke linear entlang einer Längsachse im Massezylinder zum Ausschieben der plastifizierten Formmasse anzutreiben.

[0068] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist,

die Erfassung und Berechnung des Druckverlusts während

- des laufenden Betriebs, insbesondere einer laufenden Produktion mittels der Einspritzeinheit durchzuführen,

- eine plastifizierte Formmasse im Massezylinder über die Einspritzdüse durch den Einspritzak-

tuator in einen Freiraum zugeführt wird, durchzuführen, und/oder - eine plastifizierte Formmasse im Massezylinder bei verschlossener Einspritzdüse zu einem Massepolster komprimiert wird, durchzuführen.

[0069] Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Druckverlust bei einer anschließenden Steuerung und/oder Regelung der Einspritzeinheit, besonders bevorzugt des Einspritzaktuators, zu berücksichtigen, vorzugsweise den Druckverlust bei der Bestimmung des Einspritzkraftniveaus zu berücksichtigen.

[0070] Die Steuerung oder Regelung während des Einspritzvorgangs kann zumindest zeitweise nach der Einspritzkraft und/oder dem Einspritzdruck gesteuert oder geregelt werden, besonders bevorzugt nach einer geschwindigkeitsgeregelten Phase.

[0071] Weiters wird Schutz begehrt für ein Verfahren zum Ermitteln eines Druckverlusts bei einer

Einspritzeinheit einer Formgebungsmaschine, vorzugsweise einer Einspritzeinheit gemäß dem

ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Einspritzeinheit einen Massezylinder und einen Einspritz-

aktuator aufweist, welcher Einspritzaktuator dazu ausgebildet ist, eine plastifizierte Formmasse

aus dem Massezylinder über eine Einspritzdüse auszuschieben, umfassend folgende Verfah-

rensschritte:

- Bewegen des Einspritzaktuators in Richtung der Einspritzdüse,

- Erfassen eines zeitaufgelösten, für die Antriebskraft des Einspritzaktuators charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus, bevorzugt bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus folgt, und

- bevorzugt Berechnen des Druckverlusts auf Basis des ersten Kraftniveaus.

[0072] Weiters wird Schutz begehrt für ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die

bei der Ausführung des Programmes durch eine Steuer- oder Regelvorrichtung einer Einspritz-

einheit, vorzugsweise dem ersten Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit, folgende Schritte

ausführt:

- Ansteuern des Einspritzaktuators zum Ausführen einer Bewegung in Richtung der Einspritzdüse,

- Erfassen eines zeitaufgelösten, für die Antriebskraft des Einspritzaktuators charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus, bevorzugt bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus erfolgt, und

- bevorzugt Berechnen des Druckverlusts auf Basis des ersten Kraftniveaus.

[0073] Ebenfalls wird Schutz begehrt für ein transitorisches oder nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt gespeichert ist.

[0074] Unter „definierten“ Größen, beispielsweise die definierte Länge und/oder die definierte Geschwindigkeit, kann bevorzugt zumindest ein Wert der jeweiligen Größe verstanden werden, der vorherbestimmt und/oder in der Steuer- oder Regelvorrichtung hinterlegt und/oder einprogrammiert ist.

[0075] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

[0076] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer beispielhaften Formgebungsmaschine,

[0077] Fig. 2 einen beispielhaften Versuchsaufbau an einer Einspritzeinheit,

[0078] Fig. 3 eine Auswertung eines Einspritzvorganges,

[0079] Fig. 4 mehrere Auswertungen eines Einspritzvorganges mit unterschiedlichen Ein-

spritzgeschwindigkeiten,

[0080] Fig. 5 eine visuelle Darstellung der aus Fig. 4 ermittelten Druckverluste, und

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[0081] Fig. 6-9 eine Gegenüberstellung von ermittelten Drücken gegenüber dem Standardverfahren.

[0082] Die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Formgebungsmaschine 2 weist eine Einspritzeinheit 1 und eine Schließeinheit 11 auf, welche gemeinsam auf einem Maschinenrahmen 12 angeordnet sind. Der Maschinenrahmen 12 könnte alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein.

[0083] Die dargestellte Schließeinheit 11 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Schließeinheit 11 für eine Formgebungsmaschine 2.

[0084] Diese Ausführungsvariante der Fig. 1 ist als Zwei-Platten-Schließeinheit 11 ausgeführt.

[0085] Die feste Formaufspannplatte 13 ist dabei stationär am Maschinenrahmen 12 angeordnet, wohingegen die bewegliche Formaufspannplatte 14 relativ zur festen Formaufspannplatte 13 gleitend mittels der Führungsvorrichtung 15 am Maschinenrahmen 12 gelagert ist.

[0086] Die Führungsvorrichtung 15 kann beispielsweise als Gleit- und/oder Schienenführung ausgebildet sein.

[0087] Die bewegliche Formaufspannplatte 14 kann zur Öffnungs- und Schließbewegung mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 16 (welche als Eilhubvorrichtung dient) verfahren werden.

[0088] Um eine Schließkraft zwischen der festen Formaufspannplatte 13 und der beweglichen Formaufspannplatte 14 aufzubringen, wird die bewegliche Formaufspannplatte 14 gegenüber der festen Formaufspannplatte 13 über die Holme 17 und den Verriegelungsmuttern 18 aufweisenden Verriegelungsvorrichtung 19 verriegelt.

[0089] Die Verriegelungsmuttern 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel an der Befestigungsseite der beweglichen Formaufspannplatte 14 angeordnet.

[0090] Die Holme 17 dieses Ausführungsbeispiels sind über den die Druckkissen aufweisenden Schließkraftmechanismen 20 mit der festen Formaufspannplatte 13 verbunden.

[0091] Nach Verriegelung der beweglichen Formaufspannplatte 14 gegenüber der festen Formaufspannplatte 13 kann über die Druckkissen an der festen Formaufspannplatte 13 eine Zugkraft auf die Holme 17 übertragen werden, welche Holme 17 über die Verriegelungsmuttern 18 die bewegliche Formaufspannplatte 14 gegenüber der festen Formaufspannplatte 13 heranzieht und somit eine Schließkraft und/oder eine Druckkraft auf ein Formwerkzeug 21 ausüben, welches zwischen den Formaufspannplatten 13, 14 angeordnet werden kann.

[0092] An der festen Formaufspannplatte 13 und der beweglichen Formaufspannplatte 14 können Formhälften eines Formwerkzeugs 21 aufgespannt oder montiert werden (gestrichelt dargestellt).

[0093] Das in Fig. 1 geschlossen dargestellte Formwerkzeug 21 weist wenigstens eine Kavität auf. Zur Kavität führt ein Einspritzkanal, über welchen eine plastifizierte Formmasse der Einspritzeinheit 1 zugeführt werden kann.

[0094] Festzuhalten ist aber, dass die genaue Ausführung der Schließeinheit und des Formwerkzeugs 21 für die vorliegende Offenbarung nicht entscheidend ist. Beispielsweise kann die vorliegende Offenbarung auch mit Drei-Platten-Schließeinheiten oder Schließeinheiten mit C-Rahmen praktiziert werden.

[0095] Die Einspritzeinheit 1 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Massezylinder 3 und eine im Massezylinder 3 angeordnete Einspritzschnecke 9 auf. Diese Einspritzschnecke 9 ist um ihre Längsachse 10 drehbar sowie entlang der Längsachse 10 axial in Förderrichtung bewegbar.

[0096] Diese Bewegungen werden über einen schematisch dargestellten Einspritzaktuator 4 angetrieben. Bevorzugt umfasst der Einspritzaktuator 4 einen Drehantrieb für die Drehbewegung und einen linearen Antrieb für die axiale Einspritzbewegung.

[0097] Fig. 1 zeigt eine Formgebungsmaschine 2 mit einer Einspritzeinheit 1, wobei die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Einspritzeinheit 1 eine Einspritzschnecke 9 aufweist, welche auch

zur Plastifizierung eines zu plastifizierenden Materials genutzt wird (und somit ebenfalls das Plastifizieraggregat 22 der Formgebungsmaschine 2 ausbildet).

[0098] Das Plastifizieraggregat 22 (und somit die Einspritzeinheit 1) steht mit einer Steuer- oder Regelvorrichtung 6 in signaltechnischer Verbindung. Von der Steuer- oder Regelvorrichtung 6 werden Steuerbefehle an das Plastifizieraggregat 22 und somit an die Einspritzeinheit 1 ausgegeben.

[0099] Die Steuer- oder Regelvorrichtung 6 kann mit einer Bedieneinheit und/oder einer Anzeigevorrichtung 23 verbunden sein oder integraler Bestandteil einer solchen Bedieneinheit sein.

[00100] In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuer- oder Regelvorrichtung 6 der Einspritzeinheit 1 als zentrale Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine 2 ausgebildet. Durchaus denkbar ist jedoch auch eine separate Ausbildung der Steuer- oder Regelvorrichtung 6 der Einspritzeinheit 1 von der zentralen Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine 2, vorzugsweise wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung 6 und die zentrale Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine 2 mittels einer Datentransferverbindung verbunden sein können.

[00101] Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Aufbau für eine Probemessung an einer Einspritzeinheit 1.

[00102] Diese Einspritzeinheit 1 umfasst eine Einspritzschnecke 9, welche rotatorisch drehbar um und axial verschiebbar entlang der Längsachse 10 gelagert ist.

[00103] Die Einspritzschnecke 9 ist über den Einspritzaktuator 4 antreibbar und umfasst des Weiteren eine aus dem Stand der Technik bekannte Rückstromsperre 24, welche dazu ausgebildet ist, während eines Dosiervorganges den Materialfluss einer plastifizierten Formmasse von der Einspritzschnecke 9 in den gebildeten Raum zwischen Einspritzdüse 5 und Einspritzschnecke 9 zu erlauben und während eines Einspritzvorganges den Rückfluss der plastifizierten Formmasse in Richtung Einspritzschnecke 9 zu verhindern.

[00104] Die Einspritzschnecke 9 ist im Massezylinder 3 gelagert.

[00105] Eine Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine geläufige Messmembran (wie sie beispielsweise durch die DE 10 2019 135281 B4 bekannt ist) und einen daran angeordneten Sensor und dessen erfasstes charakteristisches Signal festgestellt.

[00106] Des Weiteren ist in diesem Messaufbau ein zusätzlicher Messflansch 25 vorgesehen, welcher zwischen Massezylinder 3 und Einspritzdüse 5 angeordnet wurde.

[00107] Dieser Messflansch 25 umfasst eine Aufnahme 26 für einen Drucksensor (welcher Sensor aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist).

[00108] Über diesen Sensor kann direkt ein an der Einspritzdüse 5 anliegender Druck der plastifizierten Formmasse ermittelt werden, welcher repräsentativ für einen Einspritzdruck der Einspritzeinheit 1 ist.

[00109] Fig. 3 zeigt eine Auswertung eines Einspritzvorganges gemessen durch einen Versuchsaufbau, wie in Fig. 2 dargestellt.

[00110] Es wird zunächst (noch nicht im Diagramm der Fig. 3 ersichtlich) durch die Einspritzschnecke 9 plastifizierte Formmasse über die Rückstromsperre 24 in den Schneckenvorraum gefördert, indem ein zu plastifizierendes Material durch eine Rotationsbewegung der Einspritzschnecke 9 um die Längsachse 10 plastifiziert wird und als plastifizierte Formmasse über die Rückstromsperre 24 in den Schneckenvorraum gelangt.

[00111] Es ist dabei aus dem Stand der Technik bekannt, dass während dieser Plastifizierung die Einspritzschnecke 9 für eine Längsbewegung entlang der Längsachse 10 freigegeben wird, wodurch die Einspritzschnecke 9 durch die in den Schneckenvorraum geförderte, plastifizierte Formmasse in eine von der Einspritzdüse 5 abgewandten Seite gedrückt bzw. verschoben wird.

[00112] Sobald sich eine gewünschte Menge an plastifizierter Formmasse im Schneckenvor

raum (zwischen Einspritzschnecke 9 und Einspritzdüse 5) gesammelt hat, wird eine sogenannte Kompressionsentlastung durchgeführt.

[00113] Bei dieser Kompressionsentlastung wird die Einspritzschnecke 9 aktiv über den Einspritzaktuator 4 noch weiter um eine definierte Länge von der Einspritzdüse 5 distanziert, sodass sich ein während der Plastifizierung gebildeter, minimaler Druck auf die plastifizierte Formmasse im Schneckenvorraum verringert oder dieser Druck abgebaut wird.

[00114] Dieser Rückzug um eine definierte Länge wird in diesem Messversuch zusätzlich vergrößert, dass definitiv mit einer Druckentlastung auf die im Schneckenvorraum vorliegende Formmasse gerechnet werden kann und sich zusätzlich ein gewisser Bereich im Schneckenvorraum bildet, welcher durch über die Umgebung angesaugte Luft gefüllt wird.

[00115] Anschließend wird der Versuchsablauf, welcher in Fig. 3 gezeigt ist, durchgeführt und die Einspritzschnecke 9 in Richtung der Einspritzdüse 5 gemäß dem Geschwindigkeitsprofil der obersten Tabelle der Fig. 3 durch entsprechendes Steuern oder Regeln der Steuer- oder Regelvorrichtung 6 des Einspritzaktuators 4 durchgeführt.

[00116] Während dieser gesteuerten oder geregelten Bewegung der Einspritzschnecke 9 über den Einspritzaktuator 4 werden die Druckverläufe des über die Einspritzdüse 5 geförderten Formmasse ermittelt.

[00117] Diese Druckverläufe werden einerseits über den Sensor zur Ermittlung des charakteristischen Signals für die Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 an der Messmembran festgestellt und andererseits über den im Messflansch 25 angeordneten Drucksensor.

[00118] Der in Fig. 3 mittig dargestellte Druckverlauf zeigt dabei das Resultat der Messung über die Antriebskraft der Antriebseinheit 4 und der im unteren Bereich des Diagramms der Fig. 3 dargestellte Druckverlauf das Resultat der Messung des Drucksensors, welcher im Messflansch 25 angeordnet ist.

[00119] Wie nun aus dem Vergleich dieser zwei Druckverläufe hervorgeht, ist zwischen Sekunde 1 und 1,5 ein unterschiedlicher Druckverlauf zu erkennen, wobei bei der Messung über die Antriebseinheit bereits in diesem Bereich ein Druckanstieg festzustellen ist, welcher zwischen Sekunde 1,1 und 1,45 bei einem im Wesentlichen konstanten Druckniveau resultierend aus einem im Wesentlichen konstanten festgestellten Kraftniveaus der Antriebseinheit 4 verharrt, bevor der Druck signifikant als Resultat des Spritzkraftniveaus ansteigt.

[00120] Ein solches im Wesentlichen konstantes Kraftniveau (bzw. ein solches Plateau) ist jedoch durch die durch den Sensor im Messflansch 25 ermittelte Druckkurve nicht zu erkennen.

[00121] Diese Bereiche werden in Fig. 3 durch die eingezeichneten Rechtecke verdeutlicht.

[00122] Dieser Unterschied ist nun der Erkenntnis zu schulden, dass die Einspritzschnecke 9, die Rückstromsperre 24 sowie der Einspritzaktuator 4 Reibungen und Verlusten ausgesetzt sind, wodurch bei einer Messung der Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 die Verlustleistung natürlich mitgemessen wird.

[00123] Wenn nun jedoch im Späteren eine Einspritzeinheit lediglich über die Messung einer Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 gesteuert oder geregelt wird, tritt die Problematik auf, dass dieser Verlust mit in die Steuer- oder Regelung der Einspritzeinheit 1 einfließt, wodurch es natürlich zu einer Verfälschung kommt.

[00124] Insbesondere bei einem Vergleich des Prozesses der Einspritzeinheit 1 gegenüber einer Simulation wird dieser Unterschied sichtbar, womit Parameter einer Simulation nicht trivial auf eine physische Einspritzeinheit 1 übertragen werden können.

[00125] Auch Prozessparameter einer Einspritzeinheit 1 können nicht trivial auf eine andere Einspritzeinheit 1 übertragen werden, wenn beispielsweise ein Formwerkzeug zwischen Spritzgießmaschinen getauscht wird.

[00126] Jedoch ist es im normalen Betrieb der Einspritzeinheit 1 auch keine Lösung, einen Mess-

flansch 25 mit einem Drucksensor zu betreiben, da entsprechende Drucksensoren einen recht hohen Verschleiß aufgrund der hohen Drücke und der angreifenden hohen Temperaturen aufweisen, was sich natürlich auf ein Wartungsintervall und eine Prozesssicherheit einer Einspritzeinheit 1 massiv auswirken würde. Darüber hinaus sind entsprechende Messsysteme und Sensoren mit erhöhtem Aufwand für den Einbau und erhöhten Kosten verbunden.

[00127] Daher ist der Wunsch vorhanden, dennoch über die Messung eines charakteristischen Signals für die Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 im Wesentlichen dasselbe Messergebnis erzielen zu können, wie durch einen Drucksensor im Messflansch 25, welche Messergebnisse den tatsächlich vorliegenden Einspritzdruck der plastifizierten Formmasse widerspiegelt.

[00128] Dies wird durch die in Fig. 3 erläuterte Erkenntnis erreicht, wobei das im Wesentlichen konstante Kraftniveau, welches sich über die Reibungen und Verluste der Bewegung der Einspritzschnecke 9 ergeben, festgestellt wird und durch Berechnung in einen Druckverlust Ap weiterverwertet wird, welcher Druckverlust Ap im weiteren Prozess der Einspritzeinheit 1 zur Steueroder Regelung oder der Auswertung des Einspritzaktuators 4 herangezogen werden kann.

[00129] Die Höhe dieses Druckverlusts Ap ist stark abhängig von der Einspritzgeschwindigkeit, wie durch Fig. 4 verdeutlicht wird.

[00130] Diese Fig 4. zeigt im Wesentlichen die gleiche Auswertung wie die Fig. 3, wobei jedoch in Fig. 4 mehrere Auswertungen mit unterschiedlichen Einspritzgeschwindigkeiten vorgenommen wurden.

[00131] So zeigt sich, dass je höher die Einspritzgeschwindigkeit, desto höher bildet sich das Plateau aus, in welchem vor dem signifikanten Anstieg des Spritzkraftniveaus ein im Wesentlichen konstantes Kraftniveau festgestellt werden kann.

[00132] Aus diesem im Wesentlichen konstanten Kraftniveau können anschließend jeweils Druckverluste Ap in Abhängigkeit zu den Einspritzgeschwindigkeiten berechnet werden.

[00133] Trägt man die somit ermittelten Druckverluste Ap über die Einspritzgeschwindigkeit auf, dann ergibt sich die in Fig 5 dargestellte Kurve.

[00134] Dieser Zusammenhang kann z.B. sehr einfach mit folgender Gleichung beschrieben werden:

Ap = a + bV + cV” [00135] Wobei Ap,/ der gesuchte Druckverlust, V der Volumenstrom (berechnet aus der Einspritz-

geschwindigkeit und den geometrischen Beschaffenheiten der Einspritzeinheit 1) und a,b, c und n gefittete Parameter sind.

[00136] Dieses einfache Modell berücksichtigt nur die Reibung im System und keine Trägheitseffekte, welche beim Beschleunigen der Einspritzschnecke 9 durch den Einspritzaktuator 4 auftreten.

[00137] Die beschleunigte Masse kann mit den beschriebenen Messungen hinreichend genau identifiziert bzw. abgeschätzt werden, oder sie ist aus Trockenlaufversuchen bekannt, oder sie kann mittels Konstruktionsdaten berechnet werden.

[00138] Mit der beschleunigten Masse kann der Trägheitseffekt wie folgt berücksichtigt werden: Apayn = ma/A

wobei m die beschleunigte Masse darstellt, a die momentane Beschleunigung und A die Querschnittsfläche des Massezylinders 3 ist.

[00139] Der Trägheitseffekt spielt nur eine untergeordnete Rolle und könnte beispielsweise bei hochviskosen Formmassen aufgrund seines geringen Einflusses auf den gesamten Druckverlust Ap vernachlässigt werden.

[00140] Der tatsächlich an der Einspritzdüse 5 vorliegende Druck oder Einspritzdruck p„„., kann

anschließend wie folgt aus dem aus dem charakteristischen Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 ermittelten Spritzdruck p;„ ec: berechnet werden:

Pmelt = Pinject 7 Apr - Apayn

[00141] Die Abbildungen der Figuren 6 bis 9 zeigen den gemessenen Eispritzdruck (über einen in einem Messflansch 25 angeordneten Sensor) gegenüber dem über oben genannte Gleichungen berechneten Einspritzdruck (auf Basis des erfassten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators 4 charakteristischen Signals) bei verschiedenen Materialien und Einspritzgeschwindigkeiten, während der Füll- und Nachdruckphase einer Einspritzeinheit.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Einspritzeinheit

2 Formgebungsmaschine 3 Massezylinder

4 Einspritzaktuator

5 Einspritzdüse

6 Steuer- oder Regelvorrichtung

7 im Wesentlichen konstantes Kraftniveau 8 Spritzkraftniveau

9 Einspritzschnecke

10 Längsachse

11 Schließeinheit

12 Maschinenrahmen

13 feste Formaufspannplatte

14 bewegliche Formaufspannplatte 15 Führungsvorrichtung

16 Kolben-Zylinder-Einheit

17 Holm

18 Verriegelungsmutter

19 Verriegelungsvorrichtung

20 Schließkraftmechanismus

21 Formwerkzeug

22 Plastifizieraggregat

23 Bedieneinheit und/oder Anzeigevorrichtung 24 Rückstromsperre

25 Messflansch

26 Aufnahme für Drucksensor

Claims (13)

Patentansprüche

1. Einspritzeinheit für eine Formgebungsmaschine (2), umfassend

- einen Massezylinder (3),

- einen Einspritzaktuator (4), welcher Einspritzaktuator (4) dazu ausgebildet ist, eine plastifizierte Formmasse aus dem Massezylinder (3) über eine Einspritzdüse (5) auszuschieben,

- wenigstens einen Sensor, welcher dazu ausgebildet ist, ein zeitaufgelöstes charakteristisches Signal für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) zu erfassen, und

- eine Steuer- oder Regelvorrichtung (6) zum Steuern oder Regeln des Einspritzaktuators (4), welche Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, das zeitaufgelöste charakteristische Signal des wenigstens einen Sensors entgegenzunehmen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist,

folgende Schritte auszuführen:

- Ansteuern des Einspritzaktuators (4) zum Ausführen einer Bewegung in Richtung der Einspritzdüse (5),

- Erfassen des zeitaufgelösten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus, vorzugsweise bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus folgt, und

- bevorzugt Berechnen eines aufgrund von Reibung im Massezylinder (3) entstehenden Druckverlustes (Ap) auf Basis des erstens Kraftniveaus.

2. Einspritzeinheit nach Anspruch 1, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, den Einspritzaktuator (4) vor dem Erfassen des charakteristischen Signals und vor der Bewegung in Richtung der Einspritzdüse (5) zum Bewegen um eine definierte Länge in eine entgegengesetzte Richtung anzusteuern.

3. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Erfassung des zeitaufgelösten charakteristischen Signals während einer konstanten Bewegung des Einspritzaktuators (4) in Richtung der Einspritzdüse (5) mit einer definierten Geschwindigkeit vorzunehmen.

4. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, mehrere zeitaufgelöste charakteristische Signale für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) bei unterschiedlichen definierten Geschwindigkeiten des Einspritzaktuators (4) für die Bewegung in Richtung der Einspritzdüse (5) aufzunehmen, vorzugsweise bei einer jeden definierte Geschwindigkeit ein für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstantes Kraftniveau (7) festzustellen, und besonders bevorzugt auf Basis eines jeden Kraftniveaus (7) für eine jede definierte Geschwindigkeit einen Druckverlust (Ap) zu berechnen.

5. Einspritzeinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die erfassten Druckverluste (Ap) für unterschiedliche definierte Geschwindigkeiten durch ein Diagramm und/oder einen Algorithmus wiederzugeben.

6. Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehen Ansprüche, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, vor der Erfassung des charakteristischen Signals und vor der Bewegung des Einspritzaktuators (4) in Richtung der Einspritzdüse (5) dem Massezylinder (3) eine definierte Menge an plastifizierten Kunststoff zuzuführen, vorzugsweise durch eine gesteuerte oder geregelte Drehbewegung einer Einspritzschnecke (9) zu plastifizieren und zwischen Einspritzaktuator (4) und Einspritzdüse (5) zu sammeln.

7. Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einspritzaktuator (4) dazu ausgebildet ist, einen Einspritzkolben oder eine Einspritzschnecke (9) linear entlang einer Längsachse (10) im Massezylinder (3) zum Ausschieben der plastifizierten Formmasse anzutreiben.

141721

8. Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steueroder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Erfassung und Berechnung des Druckverlusts (Ap) während - des laufenden Betriebs der Einspritzeinheit (1) durchzuführen,

- eine plastifizierte Frommasse im Massezylinder (3) über die Einspritzdüse (5) durch den Einspritzaktuator (4) in einen Freiraum zugeführt wird durchzuführen, und/oder

- eine plastifizierte Formmasse im Massezylinder (3) bei verschlossener Einspritzdüse (5) zu einem Massepolster komprimiert wird durchzuführen.

9. Einspritzeinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steueroder Regelvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, das im Wesentlichen konstante Kraftniveau und/oder den Druckverlust (Ap) bei einer anschließenden Steuerung und/oder Regelung der Einspritzeinheit (1), bevorzugt des Einspritzaktuators (4), zu berücksichtigen, vorzugsweise das im Wesentlichen konstante Kraftniveau und/oder den Druckverlust (Ap) bei der Bestimmung des Spritzkraftniveaus (8) während eines Einspritzvorganges zu berücksichtigen.

10. Formgebungsmaschine, insbesondere Spritzgießmaschine, mit zumindest einer Einspritzeinheit (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Verfahren zum Ermitteln eines Druckverlusts (Ap) einer Einspritzeinheit (1) einer Formgebungsmaschine (2), vorzugsweise einer Einspritzeinheit (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Einspritzeinheit (1) einen Massezylinder (3) und einen Einspritzaktuator (4) aufweist, welcher Einspritzaktuator (4) dazu ausgebildet ist, eine plastifizierte Formmasse aus dem Massezylinder (3) über eine Einspritzdüse (5) auszuschieben, umfassend folgende Verfahrensschritte:

- Bewegen des Einspritzaktuators (4) in Richtung der Einspritzdüse (5),

- Erfassen eines zeitaufgelösten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus (7), bevorzugt bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus (8) folgt, und

- bevorzugt Berechnen des aufgrund von Reibung im Massezylinder (3) entstehenden Druckverlustes (Ap) auf Basis des erstens Kraftniveaus (7).

12. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuer- oder Regelvorrichtung (6) einer Einspritzeinheit (1), vorzugsweise einer Einspritzeinheit (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, folgende Schritte ausführt: - Ansteuern eines Einspritzaktuators (4) zum Ausführen einer Bewegung in Richtung der Einspritzdüse (5),

- Erfassen eines zeitaufgelösten für die Antriebskraft des Einspritzaktuators (4) charakteristischen Signals,

- Feststellen eines für eine Zeitspanne im Wesentlichen konstanten Kraftniveaus (7), bevorzugt bevor ein signifikanter Anstieg eines Spritzkraftniveaus (8) folgt, und

- bevorzugt Berechnen eines aufgrund von Reibung im Massezylinder (3) entstehenden Druckverlustes (Ap) auf Basis des erstens Kraftniveaus (7).

13. Transitorisches oder nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium auf welchem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 gespeichert ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen