NIELSEN, Erik (Vordingborgvej 74A, Herfølge, DK-4681, DK)
| Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes (1, 8) in einem Spritzgussteil (2), wobei das Einlageobjekt (1, 8) beim Spritzgiessen fest mit dem Spritzgussteil (2) verbunden wird, indem das Einlageobjekt (1, 8) vor Beginn des Spritzgiesszyklus in eine Kavität (3) eingelegt wurde, welche von einer Werkzeugwand (4) eines Werkzeugs (5) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass in der Werkzeugwand (4) mindestens ein Temperaturoder Drucksensor (6, 7) angebracht ist, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens eine Temperatur oder einen Druck als Messwert erfasst und analysiert, b) dass auf Grund der Analyse festgestellt wird, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt (1, 8) an einer bestimmten Stelle in der Kavität (3) vorhanden war, und c) dass das Spritzgussteil (2) nach dessen Auswurf auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert während und/oder nach dem Füllvorgang erfasst wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der Analyse des Messwertes festgestellt wird, ob während dem Spritzgiesszyklus kein, genau ein oder mehr als ein Einlageobjekt (1, 8) an der bestimmten Stelle in der Kavität (3) vorhanden war. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur- oder Drucksensor (6, 7) während dem Spritzgiesszyklus mehrere Messwerte, insbesondere eine Messkurve erfasst und analysiert. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Temperatur- oder Drucksensoren (6, 7) in der Werkzeugwand (4) angeordnet sind, welche während dem Spritzgiesszyklus ein oder mehrere Einlageobjekte an verschiedenen Stellen (1, 8) detektieren, und dass das Spritzgussteil (2) auch auf Grund der Analyse dieser Messwerte als Gutteil oder Ausschussteil sortiert wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlageobjekt (1) eine Folie an der Aussenseite des Spritzgussteils (2) ist. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Karton, Papier, Aluminium, Leder, Kunststoff, Me- tall oder aus textilem Material ist. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlageobjekt (8) einen Chip, eine LED, eine Batterie, weitere elektronische Bauteile und/oder elektrische Leitungen umfasst. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse der oder die Messwerte oder die Messkurven aller Temperatur- oder Drucksensoren (6, 7) mit vorgegebenen Sollbereichen verglichen werden und das Spritzgussteil (2) dann als Gutteil sortiert wird, wenn alle erfassten Messwerte oder Messkurven innerhalb ihrer Sollbereiche liegen. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6, 7), der das Einlegeobjekt (1, 8) detektiert, zugleich Messdaten für die Steue- rung des Spritzgiesssystems liefert. |
SPRITZGUSSTEIL
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes in einem Spritzgussteil, wobei das Einlageobjekt beim Spritzgiessen fest mit dem Spritzgussteil verbunden wird, indem das Einlageobjekt vor Beginn des Spritzgiesszyklus in eine Kavität eingelegt wurde, welche von einer Werkzeugwand eines Werkzeugs umgeben ist. Stand der Technik
Beim Spritzgiessen werden häufig Einlageobjekte in die Kavität eingelegt, um dem Spritzgussprodukt beispielsweise durch eine aussen liegende Folie eine bestimmte Oberfläche zu verschaffen. Beispiele hierfür sind Jogurtbecher oder Insulinspritzen. Die Oberflächen solcher Einlageobjekte verfügen beispielsweise über produktspezifische Informationen, Werbung, ein Ablaufdatum und/oder einen Barcode.
Es kann vorkommen, dass bei der Produktion eines Spritzgussteils ein Fehler auftritt und versehentlich kein oder mehr als ein Einlageobjekt in die Kavität eingelegt wird. Ein so hergestelltes Spritzgussteil muss nach der Herstellung als Ausschussteil aussortiert werden.
Eine Qualitätskontrolle für die Detektierung, also für das Feststellen des Vorhandenseins eines oder genau eines Einlage- Objektes, wird heute anschliessend an den Herstellprozess durchgeführt. Dazu werden Kameras verwendet, welche Bilder von den fertigen Spritzgussprodukten erstellen. Auf Grund von aufwändigen Analysen dieser Bilder kann schliesslich festgestellt werden, ob das Spritzgussteil über ein gewünschtes Einlageob-
Bestätigungskopie jekt verfügt, sodass das Spritzgussteil entsprechend als Gutteil oder Ausschussteil sortiert werden kann.
Aus der US 5582845 ist ein System bekannt, welches mittels einer Kamera Einlagen optisch detektiert, bevor der Spritzguss- prozess durchgeführt wird. Fehlt die Einlage, wird ein Alarm gesetzt und das System fährt zurück und besorgt eine Einlage, um den Fehler zu beheben. Ebenso wird in der DE 202008014027U1, in der JP 60219017, der JP 60068918 und in JP 63220967 jeweils vor dem Einspritzprozess ein Einlageteil de- tektiert und, beim Feststellen eines Fehlen eines solchen, der Prozess gestoppt. So wird verhindert, dass fehlerhafte Teile hergestellt werden.
All diese Verfahren verhindern zwar erfolgreich, dass fehlerhafte Teile ohne Einlagen hergestellt werden. Es hat sich aber herausgestellt, dass nach einem Unterbruch der Maschinen der Prozess neu angefahren werden muss, was zu weiteren Komplikationen führen kann, insbesondere durch veränderte Temperaturen der Schmelzen, um nur ein Beispiel zu nennen.
Zudem haben sich optische Verfahren als problematisch erwie- sen, weil sie ein kompliziertes Auswertesystem verlangen, weil verschiedene Graustufen zuverlässig ausgewertet werden müssen.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Detektieren eines Einlageobjektes in einem Spritzgussteil ein- gangs beschriebener Art anzugeben, das weniger aufwändig und billiger ist als bekannte Verfahren. Zudem soll der Spritz- giessprozess möglichst nicht gestört werden durch dieses Verfahren . Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs .
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht zunächst darin, dass in der Werkzeugwand mindestens ein Temperatur- oder Drucksensor angebracht ist, welcher während einem Spritzgiess- zyklus zu mindestens einem Zeitpunkt mindestens einen Messwert in der Form einer Temperatur oder eines Drucks erfasst. Dieser Messwert wird schliesslich analysiert. Auf Grund dieser Analyse wird dann festgestellt, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt an einer bestimmten Stelle in der Kavität vorhanden war oder nicht. Nach dem Auswurf des Spritzgussteils wird dieses dann auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass bereits bei Auswurf des Spritzgussteils feststeht, ob das Teil ein Gutteil ist oder nicht. Somit wird nicht nur eine Kamera und eine weitere, aufwändige Analyse gespart, sondern auch das dafür nötige Handling des Spritzgussteils nach dessen Auswurf.
Zudem wird der Herstellprozess für diese Detektierung nicht unterbrochen, sondern lediglich das fehlerhafte Teil aussortiert. Der Schaden, der durch die Fehlproduktion entsteht, ist in vielen Fällen viel geringer als der Unterbruch des Prozesses, da somit ein Anfahren des Prozesses eingespart werden kann . Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass an Stelle von optischen Detektiersystemen Temperatur- oder Drucksensoren verwendet werden, deren Messwerte sehr leicht auszuwerten sind. Zudem wird im erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise während dem Einspritzvorgang gemessen. Dies hat den Vorteil, dass die so erhaltenen Messwerte auch für den Einspritzprozess verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass in gewissen Fällen be- reits vorhandene Sensoren verwendet werden können, oder dass die verwendeten Sensoren zugleich der Steuerung des Systems dienen können.
Weitere vorteilhafte Verfahren werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Begriffe „Gutteil" oder „Ausschussteil" beziehen sich in dieser Schrift ausschliesslich auf die Qualität im Zusammenhang mit dem Einlageobjekt. Selbstverständlich können hergestellte Spritzgussteile, welche zwar die Einlageobjekte kor- rekt enthalten, aus anderen Gründen mangelhaft sein und daher zu den Ausschussteilen sortiert werden. Gutteile sind schliesslich nur solche Teile, welche alle geforderten Qualitätserfordernisse erfüllen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung im Schnitt eines
Spritzgiesswerkzeugs, geeignet für das erfindungsge- mässe Verfahren; Fig. 2 ein Spritzgussteil aus einem Werkzeug gemäss Fig. 1; Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch ein Werkzeug 5 einer Spritzgiessanlage dar. Das Werkzeug 5 besteht aus zwei Hälften, die gemeinsam eine Kavität 3 definieren, welche von einer Werkzeugwand 4 umgeben ist. In dieser Kavität 3 entsteht beim Spritzgiessen ein Spritzgussteil 2, dargestellt in Fig. 2. Dazu wird eine Schmelze 10, bestehend aus flüssigem Kunststoff, durch einen Anguss 9 in die Kavität 3 eingespritzt. Nach der Erstarrung der Schmelze 10 werden die beiden Werkzeughälften 5 geöffnet zum Entformen des fertig erstellen Spritzgussteils 2. Ein Spritzgiesszyklus ist hiermit beendet. Bevor die beiden Werkzeughälften 5 zu Beginn eines neuen Zyklus wieder zusammengefügt werden, kann ein Einlageobjekt 1, 8 in die Kavität 3 eingelegt werden. Beim Einspritzen der Schmelze 10 verbindet sieh dieses Einlageobjekt 1 mit der Schmelze 10 zu einem Spritzgussteil 2. In der Folge wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Detek- tieren eines Einlageobjektes 1, 8 in einem Spritzgussteil 2 beschrieben .
Erfindungsgemäss ist in der Werkzeugwand 4 mindestens ein Sensor 6, 7 angebracht, welcher während einem Spritzgiesszyklus zu · mindestens einem Zeitpunkt mindestens eine Temperatur oder einen Druck als Messwert erfasst und analysiert. Auf Grund dieser Analyse wird festgestellt, ob während dem Spritzgiesszyklus ein Einlageobjekt 1, 8 an einer bestimmten Stelle in der Kavität 3 vorhanden war oder nicht. Nach dem Auswurf des Spritzgussteils 2 wird dieses schliesslich auf Grund der Analyse des Messwertes als Gutteil oder Ausschussteil sortiert. Sollte ein Gutteil jedoch aus anderen Gründen mangelhaft sein, beispielsweise wegen ungenügender Masshaltigkeit, so wird dieses entsprechend auch zu den Ausschussteilen sortiert. Die hier beschriebene Sortierung ist demnach als Vorsortierung zu verstehen .
Der Vorteil an diesem erfindungsgemässen Verfahren ist die frühe Detektierung eines Einlageobjekt 1, 8, noch während dem Spritzgiesszyklus. Dies erspart ein aufwändiges Handling der fertigen Spritzgussteile 2 und weitere Erkennungsgeräte und Analysen, bis endlich nach den Gutteilen sortiert werden kann. Der Sensor 6, 7 ist ein Temperatursensor 6 oder ein Drucksensor 6.
Ein Temperatursensor 6 kann anhand eines verlangsamten Temperaturanstiegs zum Zeitpunkt des Eintreffen der Schmelze 10 am Ort des Sensors 6 das Vorhandensein des Einlageobjektes 1 feststellen, wenn dieses direkt an der Werkzeugwand 4 beim Sensor 6 anliegt. Auch ein Drucksensor 6 erfährt einen geringeren Druckanstieg und/oder einen geringeren Maximaldruck während dem Spritzgiesszyklus, wenn das Einlageobjekt 1 direkt an der Werkzeugwand 4 beim Sensor 6 anliegt. So können Temperatur- und Drucksensoren 6 Einlageobjekte 1 detektieren.
Die Messwerte werden in der Regel während oder allenfalls nach dem Füllvorgang erfasst, aber stets noch während dem Spritzgiesszyklus, vor dem Auswurf der fertigen Spritzgussteile. Die Sensoren 6, 7 können unterschiedlich in die Werkzeugwand 4 eingebaut werden. Beide erwähnten Sensortypen 6, 7 können in einer Öffnung zur Kavität 3 eingebaut sein, sodass sie selbst einen Teil der Kavitätsoberfläche definieren. Sie können aber auch sehr nahe an der Kavität 3 in der Werkzeugwand 4 einge- baut sein, so dass sie die durch die restliche Werkzeugwand 4 hindurch übertragenen Drücke und/oder Wärmeflüsse noch hinreichend genau messen können, um die erforderlichen Unterschiede feststellen zu können.
Natürlich können auch mehrere Sensoren 6, 7 in der Werkzeug- wand 4 angebracht sein, um beispielsweise festzustellen, ob ein Einlageobjekt 1, 8 auch richtig positioniert ist. Liegt ein Einlageobjekt 1, 8 beispielsweise schräg in der Kavität 3 oder wurde es beim Einspritzvorgang aus der gewünschten Lage • verschoben, so kann dies festgestellt werden, indem an Schlüs- selstellen detektiert wird, beispielsweise an allen vier Ecken eines rechteckigen Einlageobjektes 1, 8. Auf Grund der Analyse der ermittelten Messdaten kann ebenfalls festgestellt werden, ob während dem Spritzgiesszyklus kein, genau ein oder mehr als ein Einlageobjekt 1, 8 an der jeweiligen Stelle in der Kavität 3 vorhanden war. So kann auch dann ein Spritzgussteil 2 als Ausschussteil aussortiert werden, wenn versehentlich mehrere Einlageobjekte 1 eingelegt wurden. Dies kann insbesondere durch einen zu langsamen Temperaturanstieg oder einen zu tiefen Maximaldruck festgestellt werden. Wo kein Einlageobjekt 1, 8 sein soll, kann auch dies ebenso überprüft werden.
Oft ist es ratsam, mehrere Messwerte, insbesondere eine Messkurve zu erfassen und zu analysieren. So kann auch bei zeitlichen Verzögerungen im Spritzgiesszyklus stets bestimmt werden, welche Daten einer Datenreihe auszuwerten sind. So kann bei- spielsweise der Maximaldruck über den gesamten Spritzgiesszyklus aus der Messkurve ermittelt und mit Referenzwerten verglichen werden. Andererseits kann der Zeitpunkt des Eintreffens der Schmelze 10 aus den Messdaten erkannt werden, indem der Zeitpunkt des Temperaturanstiegs ermittelt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Analyse der Messwerte aufschlussreich für das Detektieren eines Einlageobjektes 1.
Bei der Analyse werden Messwerte oder Messkurven aller Sensoren 6, 7 mit vorgegebenen Sollbereichen verglichen. Das Spritzgussteil 2 wird dann als Gutteil sortiert, wenn alle er- fassten Messwerte oder Messkurven innerhalb dieser Sollbereiche liegen.
Wenn mehrere Sensoren 6, 7 in der Werkzeugwand 4 angeordnet sind, so können während dem Spritzgiesszyklus auch mehrere Einlageobjekte 1, 8 an verschiedenen Stellen detektiert wer- den. Schliesslich werden auch diese Spritzgussteile 2 auf Grund der Analyse dieser Messwerte als Gutteile oder Aus- schussteile sortiert. Insbesondere können in einem Werkzeug 5 gleichartige und/oder verschiedenartige Sensoren 6, 7 angebracht werden.
Das Einlageobjekt 1 kann insbesondere eine Folie an der Aus- senseite des Spritzgussteils 2 sein. Beispiele für solche Spritzgussteile 2 mit Folien an den Oberflächen sind KunststoffVerpackungen für die Nahrungsmittelindustrie oder Medikamente sowie Konsumgüter wie Kugelschreiber mit Werbeaufdrü- cken. Um rezyklierbare Produkte zu erhalten, sind die Einlage- Objekte 1 vorzugsweise aus dem selben Material wir die Schmelze, aus der das Spritzgussteil hergestellt wird. Alternative Materialien umfassen Karton, Papier, Aluminium, Leder, Kunststoff, Metall sowie textile Materialien. Natürlich können auch andere Materialien verwendet werden. Andere Einlageobjekte 8 werden mit Kunststoffmaterial überspritzt und liegen daher nur wenig am Rand der Kavität 3. Diese können insbesondere einen Chip, eine LED, eine Batterie, weitere elektronische Bauteile und/oder elektrische Leitungen umfassen. Bei einer transparenten Schmelze 10 können auch überspritzte Einlageobjekte 8 sichtbar sein und beispielsweise dekorativen Zwecken dienen.
Ein enthaltener Chip kann mit produktspezifischen Informationen wie Ort und Zeitpunkt der Herstellung beschrieben werden. Natürlich kann der Chip auch später mit weiteren Informationen versehen werden, beispielsweise mit dem Zeitpunkt eines Einbaus in eine Maschine. Dies kann wichtig sein, um bei einem späteren Versagen dieses Spritzgussteils 2 Rückschlüsse auf die Einsatzdauer, Lagerdauer, den Hersteller und/oder die Herstellung machen zu können. Bevorzugt werden Sensoren 6, 7 verwendet, welche gleichzeitig auch für die Steuerung oder Regelung des Spritzgiessprozesses gebraucht werden. Dadurch wird ein Zufügen von weiteren Sensoren überflüssig.
Bezugszeichenliste
1 Einlageobjekt, anliegend an die Kavitätswand
2 Spritzgussteil
3 Kavität
4 Werkzeugwand
5 Werkzeug
6 Temperatur- oder Drucksensor, Sensor
7 Temperatur- oder Drucksensor, Sensor
8 Einlageobjekt, beabstandet zur Kavitätswand und nur wenig am Rand anliegend
9 Anguss
10 Schmelze, Kunststoffmasse