Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit mindestens einer entlang einer Linearführung verfahrbaren Komponente und einem zugeordneten berührungslo¬ sen Wegmesssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Spritzgießmaschinen verfügen über vielfältige Komponenten, deren Position möglichst präzise und zeitnah ermittelt werden muss, um im Betrieb die jeweiligen Werte einer Steuerung der Spritzgießmaschine zuleiten zu können, die in Abhängigkeit von den er¬ mittelten Werten gewisse Steuerungsabläufe einleitet. Bei den unterschiedlichen Kom¬ ponenten, deren Position aufgenommen werden muss, handelt es sich beispielsweise um verfahrbare Werkzeugaufspannplatten, Plastifiziereinheiten, Schnecken, die im Zy¬ linder einer Plastifiziereinheit verfahrbar sind, oder aber auch Handlinggeräte, wie bei¬ spielsweise Roboterschlitten oder ähnliches. Normalerweise wird die Position der Kom¬ ponenten gegenüber einem festbleibenden Bezugssystem erfasst, bei diesem Bezugs¬ system handelt es sich häufig um ein Maschinenbett der Spritzgießmaschine.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Position bewegter Komponenten mit Potentiometern zu messen. Hierbei wird ein mit der Komponente verbundener Schie¬ ber, bei Bewegen der Komponente über eine Widerstandsbahn eines Potentiometers geschoben. Vibrationen und Stöße an den Komponenten belasten hier das Wegmess¬ system direkt, wodurch es zu starkem Verschleiß und Linearitätsabweichungen sowie Defekten kommen kann. Aus diesem Grund fand ein Wechsel zu berührungslosen Wegmesssystemen statt.

Ein solches System ist beispielsweise aus der DE 42 33 501 C1 bekannt, in der eine messtechnische Einrichtung zur berührungslosen, kontinuierlichen Erfassung einer li¬ nearen Axialbewegung eines um eine Rotationsachse rotierenden Systems an einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine beschrieben wird. Die Messung erfolgt nach dem bekannten Prinzip der Magnetostriktion. Die Verwendung berührungsloser magnetostriktiver Sensoren für die Wegmessung bei Spritzgießmaschinen ist auch für rein lineare Bewegungen bekannt. So bieten ver¬ schiedene Firmen Wegmesssysteme an, die zum Erfassen von Werkzeug- oder Schne¬ ckenpositionen bei Spritzgießmaschinen geeignet sind, und die nach dem magnetostrik- tiven Prinzip arbeiten. Im wesentlichen werden hierbei Wegaufnehmer mit einem ferro- magnetischen Messelement oder Wellenleiter verwendet, in denen von einem externen bewegten Magneten, dem Positionsgeber, ein magnetisches Längsfeld erzeugt wird. Wird das Messelement von einem Stromimpuls durchlaufen, so entsteht radial um die¬ ses ein zweites Magnetfeld. Das Zusammenwirken der beiden Magnetfelder ruft einen Torsionsimpuls im Messelement hervor, über dessen Laufzeit die genaue Position des Positionsgebers bestimmt werden kann.

Bislang sind solche Messelemente in Gehäusen untergebracht, in denen sie gegen Au¬ ßeneinflüsse geschützt sind, insbesondere in Aluminiumstranggussprofilen. Diese Ge¬ häuse werden sodann an der Maschine an einem Referenzelement, also beispielsweise dem Maschinenbett, befestigt, wobei ein im wesentlichen konstanter Abstand zwischen Positionsgeber und Wegaufnehmer gewährleistet werden muss. Meist erfolgt die Befes¬ tigung über Schellen, Klammern oder ähnliche Befestigungselemeπte. Solche Weg¬ messsysteme werden z. B. von der Balluff GmbH unter dem Namen „Micropulse AT" oder von der Gefran SPA unter dem Namen „MK 3" angeboten (s. beispielsweise Plast¬ verarbeiter, 3. Februar 2003, sowie Elektronikpraxis Ausgabe 10/2002 und IEE 47. Jahrgang 2002, Nr. 11).

Nachteilig an diesen Wegmesssystemen ist, dass es sich um externe, d. h. nachträglich beispielsweise an einem Rahmen oder einem Maschinenbett der Spritzgießmaschine anzubringende Wegaufnehmer handelt, die mit zusätzlichen Teilen an den zu messen¬ den, bewegten und festen Komponenten befestigt werden müssen. Dies bedeutet, dass bereits durch eine nicht ganz präzise Montage große Fehler in der Wegmessung her¬ vorgerufen werden können, was besonders bei großen zu messenden Wegen zu nega¬ tiven Auswirkungen führt. Zudem muss bei der Befestigung, abgesehen von der benö¬ tigten Präzision, darauf geachtet werden, dass die im industriellen Umfeld üblichen Störfaktoren die verwendeten Befestigungsmittel nicht negativ beeinflussen. Zu den Störfaktoren zählen beispielsweise Erschütterungen und Stöße, durch die sich entwe- der die Befestigungsmittel lösen oder aber die Wegaufnehmer gegenüber den Befesti¬ gungsmitteln verschieben können. Auch müssen die Wegmesssysteme, und hier be¬ sonders die Wegaufnehmer, geschützt werden gegen weitere äußere Einflüsse, wie beispielsweise ein Heruntertropfen von Schmelze oder Kühlflüssigkeit.

Es ist somit relativ schwierig und aufwendig, die Wegmesssysteme an den relativ be¬ wegten Komponenten von Spritzgießmaschinen so zu befestigen und zu schützen, dass äußere Einflüsse die Messgenauigkeit nicht beeinträchtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Spritzgießmaschine vorzustel¬ len, die die oben genannten Nachteile nicht mehr aufweist, und bei der demzufolge me¬ chanische und thermische Einflüsse die Messgenauigkeit des berührungslosen Weg¬ messsystems nur noch geringfügig beeinflussen können, wodurch eine hohe Wieder¬ holgenauigkeit und Bewegungsgüte gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass der Wegaufnehmer des Wegmesssystems in die Linearführung integriert ist, entlang derer die jeweilige Komponente der Spritzgießmaschine verfahrbar ist, verfügt die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine über ein Wegmesssystem hoher Eigenfestigkeit, das zudem eine gute Eichung gewährleistet und gegen Medien und an¬ dere äußere Einflüsse weitestgehend geschützt ist. Durch die Unterbringung des Weg¬ aufnehmers in der bereits vorhandenen Linearführung muss kein zusätzlicher Einbau¬ raum zur Verfügung gestellt werden. Die Teileanzahl wird durch die erfindungsgemäß kompakte Bauweise des Wegmesssystems reduziert, wodurch Kosten gesenkt werden können. Da die verwendeten Wegmesssysteme Hubwege im Bereich von Zehntel Mil¬ limetern bis zu mehreren Metern präzise messen und wiederholbar ansteuern können, können sie für Wegmessungen von verschiedensten Komponenten an einer Spritz¬ gießmaschine verwendet werden.

Als Linearführungen könnten unterschiedliche Systeme in Betracht kommen, einerseits klassische Schienensysteme oder Profilführungen, aber auch Säulen oder Holme. Der Wegaufnehmer könnte hier in einer Innenbohrung aufgenommen sein, die so ausge¬ führt ist, dass der korrekten Abstand zwischen Positionsgeber und Wegaufnehmer ge¬ währleistet werden kann. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung könnte der Wegauf¬ nehmer direkt in einer Nut in der Linearführung aufgenommen sein. Hierbei könnte eine solche Nut in einem Bereich der Linearführung vorgesehen sein, der nur eine geringe Belastung durch die auf ihm verfahrbare Komponente erfährt, um eine geringe mecha¬ nische Belastung des Wegaufnehmers zu erreichen. Im Falle eines Profils als Linear¬ führung, beispielsweise eines Doppel-T-Profιls, könnte die Nut in im allgemeinen weni¬ ger belasteten Oberflächen ausgefräst werden, in denen meist bereits Vertiefungen für eine mechanische Befestigung des Profils an dem zugeordneten Untergrund vorgese¬ hen sind.

Hinsichtlich einer besonders genauen Bestimmung der Position könnte der Wegauf¬ nehmer neben der volumenmäßigen Integration zusätzlich mechanisch mit der Linear¬ führung verbunden sein. Dies könnte beispielsweise durch ein Vergießen oder Ver- schrauben erfolgen. So können Relatiwerschiebungen zwischen dem Wegaufnehmer und der Referenzkomponente, also der Linearführung, im wesentlichen vermieden wer¬ den.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung könnten Abdeckmit¬ tel vorgesehen sein, die den Wegaufnehmer weiter gegen Umwelteinflüsse schützen. Auch andere solche Schutzabdeckungen sind vorstellbar, wie beispielsweise ein Vor¬ sehen eines Abdeckbandes, wie es bislang bereits des öfteren auf Linearführungen an¬ gebracht wird, um Befestigungsmittel, mit denen die Linearführung mit einem Maschi¬ nenbett verbunden ist, vor Verschmutzung und anderen Umwelteinflüssen zu schützen.

Die Länge des Wegaufnehmers sollte in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzzweck bestimmt werden, insbesondere auch in Abhängigkeit von den im Realfall zu verwirkli¬ chenden Hüben der jeweiligen Komponente.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung könnte sich der Wegaufnehmer im wesentli¬ chen über die gesamte Länge der Linearführung erstrecken, was den Vorteil hat, jegli¬ che Verschiebung entlang dieser Linearführung aufnehmen zu können, selbst wenn diese über die im normalen Betrieb getätigten Hübe, beispielsweise aufgrund einer au¬ ßerplanmäßigen Reparatur, hinausgeht.

- A - Spritzgießmaschinen weisen im allgemeinen viele verschiedene linear verfahrbare Komponenten auf. Die Bewegung der meisten dieser Komponenten erfolgt entlang von Linearführungen. Beispiele solcher linear verfahrbaren Komponenten sind eine Ein¬ spritzeinheit, die zumeist gegenüber einem Maschinenbett und Formaufspannplatten der Spritzgießmaschine verfahrbar ist, eine Plastifizierschnecke einer Einspritzeinheit, ein Einspritzkolben einer Einspritzeinheit oder aber auch verfahrbare Werkzeugauf¬ spannplatten einer Schließeinheit der Spritzgießmaschine, sowie periphere Handling¬ einrichtungen, wie beispielsweise Roboter zur Teileentnahme oder zum Bestücken von Formen vor dem Einspritzeingang, die gegenüber den Werkzeugen einer Spritzgießma¬ schine linear verfahrbar sind. Für jede oder aber auch nur für einzelne solcher linear verfahrbaren Komponenten kann ein in die entsprechende Linearführung integrierter Wegaufnehmer zum Einsatz kommen. Sind mehrere Linearführungen für eine Kompo¬ nente vorgesehen, beispielsweise zwei Profile, auf denen die Komponente über Gleit¬ schuhe verschieblich gelagert sein kann, könnte der Wegaufnehmer in nur einer der vorgesehenen Linearführungen integriert sein.

Falls mehrere Komponenten der Spritzgießmaschine entlang derselben Linearführun¬ gen verfahrbar sein sollten, oder falls eine weitere Komponente zumindest parallel und in geringem Abstand von der Liπearführung einer anderen Komponente beweglich wä¬ re, so bestünde vorteilhafterweise die Möglichkeit, beide oder ggf. auch mehrere Kom¬ ponenten mit eigenen Positionsgebern auszustatten, wobei diese Positionsgeber der Komponenten mit nur einem Wegaufnehmer, der erfindungsgemäß in eine Linearfüh¬ rung der Spritzgießmaschine integriert ist, zusammenwirken und von diesem detektier- bar sind.

Eine solche Anordnung ermöglicht es beispielsweise, relative Abstände zwischen den jeweiligen Komponenten zu ermitteln, die durch ihre jeweiligen Positionsgeber spezifi¬ ziert werden. Ebensogut wie relative Werte können hierbei auch Absolutwerte erfasst werden.

Vorteilhafterweise könnte der Wegaufnehmer durch einen konventionellen Steckkontakt koπtaktierbar sein, der gemäß allgemeinen Spezifikationen ausgestaltet ist. Günstig ließe sich ein solcher Steckkontakt in Bereichen der Linearführung anbringen, in denen diese gut zugänglich ist, beispielsweise an einem Ende der Linearführung.

Zum Auswerten der Signale des bzw. der Wegaufnehmer könnte eine Auswerteelektro¬ nik vorgesehen sein, wobei diese vorteilhafterweise mit einer Regelung oder Steuerung der Spritzgießmaschine und insbesondere einem Steuerungsbereich zum Ansteuern der jeweiligen bewegten Komponente zusammen arbeiten könnte.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spritz¬ gießmaschine könnte ein Wegmesssystem eingesetzt werden, das auf dem Effekt der Magnetostriktion beruht und eine magnetostriktive Komponente aufweist. Als Positions¬ geber könnte in diesem Fall ein bewegter Positionsmagnet verwendet werden, der an der jeweiligen Komponente befestigt ist. Dies ist besonders leicht zu realisieren, wenn ein passiver Positionsgeber, in diesem Fall ein Dauermagnet, verwendet wird, der kei¬ nerlei elektrische Ansteuerung benötigt. Die sichere und ortsgenaue Befestigung des örtlich nicht stark ausgedehnten Positionsgebers ist auch unter industriellen Bedingun¬ gen meist gewährleistbar. Beispielsweise könnte er in einem Schlitten der Komponente, der entlang einer Linearführung mit erfindungsgemäß integriertem Wegaufnehmer be¬ wegbar ist, in einer Ausnehmung untergebracht werden, wodurch seine Position beson¬ ders genau gehalten und Nachjustierungen im wesentlichen vemnieden werden können. Für den aktiven Wegaufnehmer, der eine magnetostriktive Komponente umfasst, würde dann eine elektrische Ansteuerung benötigt, um beispielsweise über elektromagneti¬ sche Pulse die Position des Positionsgebers bzw. Abstände zwischen mehreren Positi¬ onsgebern über eine Pulslaufzeit zu messen. Solche Messungen und ihre Auswertung gehören zum Stand der Technik. Die Abstände zwischen Positioπsgeber und Wegauf¬ nehmer sollten in einer besonders bevorzugten Ausführungsform nicht zu groß werden, und beispielsweise im Millimeterbereich liegen.

Die vorliegende Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnung noch näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Abschnitt einer beispielhaften Linearführung 1 , hier ein Doppel-T-Profil, welches häufig verwendet wird, um Komponenten von Spritz¬ gießmaschinen zu führen, wie beispielsweise eine Einspritzeinheit, deren Einspritzdüse entweder zwischen einzelnen Einspritzvorgängen oder aber für Wartungszwecke von einer Einspritzöffnung in einer Formaufspannplatte weggefahren wird. Die Linearfüh¬ rung 1 ist mit einem Maschinenbett 4 durch nicht gezeigte Befestigungsmittel verbun¬ den. In ihrem oberen Bereich weist sie eine Nut 2 auf.

Üblicherweise ist die Komponente über Gleitschuhe auf der Linearführung verfahrbar. Entweder an diesen Gleitschuhen oder aber an der Komponente direkt, also beispiels¬ weise an einem nicht zu weit von der Linearführung entfernten Stelle der Komponente, ist ein nicht dargestellter Positionsgeber, bevorzugt ein Dauermagnet, vorgesehen.

In der Liπearführung 1 selbst ist in der Nut 2 ein nicht dargestellter Wegaufnehmer vor¬ gesehen, der nach dem Prinzip der Magnetostriktion arbeitet. Dieser ist an einem Ende der Linearführung 1 kontaktierbar, was über einen Steckkontakt erfolgt. Durch eine An¬ steuerung des Wegaufnehmers und Auswerten der resultierenden Ausgangssignale kann nun eine Positionsänderung der auf der Linearführung 1 verschieblichen Kompo¬ nente festgestellt werden.

Hierbei ist zu beachten, dass die Nut 2 für die Aufnahme des Wegaufnehmers 2 in ei¬ nem Bereich angebracht wird, der durch die auf der Linearführung 1 verschiebliche Komponente und deren Bewegung wenig belastet ist. In der Zeichnung ist die Kompo¬ nente in der Horizontalen verschiebbar, und aufgrund des Doppel-T-Profils der Linear¬ führung 1 eine obere Fläche dieser nicht stark belastet Für die Aufnahme des Wegauf¬ nehmers eine Nut 2 vorgesehen.

Nicht dargestellt ist eine mögliche Abdeckung der Nut mit dem Wegaufnehmer durch ein, passendes Profil oder ein Abdeckband. Bezugszeichenliste Linearführung Nut Maschinenbett