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DE20308114U1 - Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft bei einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine - Google Patents

Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft bei einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine

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DE20308114U1
DE20308114U1 DE20308114U DE20308114U DE20308114U1 DE 20308114 U1 DE20308114 U1 DE 20308114U1 DE 20308114 U DE20308114 U DE 20308114U DE 20308114 U DE20308114 U DE 20308114U DE 20308114 U1 DE20308114 U1 DE 20308114U1
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DE
Germany
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injection
force
spindle
control device
toothed belt
Prior art date
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DE20308114U
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English (en)
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Publication date
Application filed by Industrial Technology Research Institute ITRI filed Critical Industrial Technology Research Institute ITRI
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Description

P 53108 I
München, 23.05.03
Industrial Technology Research Institute Taiwan
Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft bei einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft bei einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine.
Aus dem Stand der Technik sind Produkte aus der Spritzgusstechnologie bekannt. Insbesondere wird bei der Spritzgusstechnologie die Einspritzgeschwindigkeit, die Genauigkeit und der Druck durch weitere Einrichtungen angesteuert. Bei einer elektrischen Spritzgussmaschine wird ein Servomotor verwendet, welcher eine Rückkopplungsansteuerung für die Geschwindigkeit und für die Position verwenden kann; jedoch kann der Servomotor nicht die Einspritzkraft detektieren. Der übliche Weg zum Bestimmen der Einspritzkraft sieht vor, dass eine Kraftmessdose oder ein Kraftaufnehmer verwendet wird, welcher die axiale Kraft an der Spindel misst. In Folge der Anordnung und der Starrheit des Kraftaufnehmers bei dem Stand der Technik ist es schwierig, einen geschlossenen Kraftweg vorzusehen, wenn mechanische Teile zum Korrigieren des realen Wertes der axialen Kraft befestigt werden. Auf der anderen Seite verursacht die Reibung
träge Bedingungen während des Einspritzens, sodass die Einspritzkraft und die Reibung nicht gleichzeitig durch den Kraftaufnehmer bestimmt werden können. Folglich ist der vorliegende Wert der Axialkraft nicht aktuell, sodass eine Kompensation der verlorenen Kraft nicht rechtzeitig erfolgen kann. Aus den Erfahrungen des Standes der Technik ist es nicht möglich, eine präzise Einspritzkraftmessung, einen Haltedruck und einen Gegendruck für die Hochgeschwindigkeitsansteuerung zu ermitteln und somit eine genaue Einspritzung zu realisieren.
Um die Ansteuerung des Druckweges der Einspritzkraft bei der Spritzgussmaschine anzusteuern, ist es sehr wichtig, einen akzetierten Kraftwert durch eine Spindel genau zu wissen. Die Kraftmessdose bzw. der Kraftaufnehmer dient dazu, die Kraft zu bestimmen und danach wird durch das Ansteuersystem ein Unterschied zwischen dem gemessenen Kraftwert und dem vorbestimmten akzeptierten Wert zu kompensieren, um die Ansteuerung der Einspritzung, den Haltedruck und den Dosier-Gegendruck fertig zustellen.
Figur 5 zeigt eine erste Ausgestaltung eines US-Patentes 5,421,712 als Stand der Technik mit der Bezeichnung „Drehspindel und Vorbaueinrichtung für eine Spritzgussmaschine". Ein Kraftaufnehmer 39' ist an einer Bewegungsplatte 23' angeordnet, um eine Axialkraft zu bestimmen, welche ein überstehender Bund 471' eines Verbindungsblockes 47' auf ein Axiallager 45' aufbringt, wobei deshalb die Axialkraft in einen entsprechenden Spannungswert durch den Kraftaufnehmer 39' umgewandelt wird. Ferner wird der Spannungswert in ein Ansteuersystem (nicht dargestellt) über einen Kraftaufnehmerverstärker (ebenfalls nicht dargestellt) eingegeben. Das Ansteuersystem korrigiert ein Ausgangssignal eines Einspritzservomotors (nicht dargestellt)entsprechend des vorher genannten Unterschiedes bei der gesteuerten
Einspritzkraft, um dem Ziel der Druckansteuerung in einer geschlossenen Schleife nahe zu kommen.
In den Figuren 6A und 6B sind zwei geschnittene Ansichten des ersten Ausführungsbeispiels des Standes der Technik gezeigt. Figur 6A zeigt einen Verlauf der axialen Kraft während der Einspritzung und des Haltedruckes. Bewegungen werden zwischen einer Kugelgewindespindel 34' und einer Spindelmutter (nicht dargestellt, welche normalerweise oberhalb der Gewindespindel 34' angeordnet ist), welche eine axiale Druckkraft erzeugt, die durch die Linie A angedeutet ist, wobei der Kraftweg durch ein axiales Lager 37', ein Lagergehäuse 371', ein Drucksitz 391', den Kraftaufnehmer 39', einen Verbindungsblock 48', die Bewegungsplatte 23' und im weiteren durch ein Axiallager 45', den überstehenden Bund 471', einen Halbring 171' und durch die Spindel 17' verläuft. Ein Teil der Kraft wird auf den Drucksitz 391' und danach auf den Verbindungsblock 48' übertragen, welches durch eine Linie B gezeigt ist. Ein anderer Teil der Kraft wird auf die Bewegungsplatte 23' übertragen, welches durch eine Linie C gekennzeichnet ist. Beide Teilkräfte werden auf den Verbindungsblock 47' und die Spindel 17' über das Axiallager 45' und eine Lagerdruckplatte 46' übertragen.
Figur 6B zeigt einen Weg des Dosiergegendruckes. Gemäß einer Linie A' wird ein Teildruck auf den Kraftaufnehmer 39' über einen Halbring 171', dem Verbindungsblock 47' und dem Axiallager 45' übertragen. Der andere Teil der Kraft wird im wesentlichen auf den Verbindungsblock 48' durch die Lagerdruckplatte 46' oder das Axiallager 45' übertragen, welches durch eine Linie B' angedeutet ist, wobei ein Teil auch auf die Bewegungsplatte 23' übertragen wird, welches durch eine Linie C dargestellt ist. Die vorgenannten drei Kraftwege werden bei dem Kraftaufnehmer 39' zusammengeführt und die zusammengeführte Kraft wird auf die Gewindespindel 34'
• »·&phgr; &phgr; . &phgr;
• Φ Φ &igr; &phgr;
• · &phgr; &phgr; &phgr;
durch den Drucksitz 391', das Lagergehäuse 371' und das Axiallager 37' übertragen.
Unabhängig von den Bedingungen bei der Einspritzung des Haltedrucks (in Figur 6A dargestellt) oder des Dosiergegendruckes (gezeigt in Figur 6B) kann die Kraft nicht durch den Kraftaufnehmer 39' präzise bestimmt werden, da eine Vielzahl von Kraftabzweigungen auftreten, wodurch ein Herleiten eines Ergebnisses des gemessenen Einspritzdruckes, des Haltedruckes und des Dosiergegendruckes nicht dem exakten Ergebnis an der realen Spindel 17' entspricht. Wenn die Einspritzung oder Dosierung durchgeführt wird, variiert die Reibung zwischen der Bewegungsplatte 23' und einem Führungsstab 22' mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungsplatte 23', dem Schmierungsgrad und anderen Faktoren; infolgedessen können die Ungenauigkeiten nicht vernachlässigt werden. Bei der US Patentschrift 5,421,712 ist die gemessene Einspritzkraft und die Reibungskraft der Kraftmessdose 39' unrealistisch und verursacht somit ein ungeeignetes Signal für die Kompensation der Einspritzkraft. Deshalb ist die Ansteuerung der Einspritzkraft, des Haltedruckes und des Dosiergegendruckes kaum durchzuführen.
In Bezug auf Figur 7 wird eine zweite Ausgestaltung des Standes der Technik bezogen auf eine Kraftaufnehmeranordnung gemäß einer US-Patentschrift 5,955,117 gezeigt. Zuerst werden durch Bolzen 34'' ein Kraftaufnehmer 33'' und eine Gewindespindel 31'' befestigt. Des weiteren befestigen die Bolzen 32'' den Kraftaufnehmer 33'' an einer hinteren Platte 3''. Während eine Gewindespindel 28'' axial rotiert, kann durch die Drehung eine Relativbewegung bei der Spindelmutter 31'' an der Rückplatte 3'' durchgeführt werden. Wenn die Gewindespindel 28'' gedreht wird und sich nach links bewegt, wirkt auf die Spindelmutter 31'' eine Gegenkraft, welche nach rechts gerichtet ist. Der Grund zum Aufbau der Bewegung liegt
darin, dass die Spindelmutter 31'' mit einer linken inneren Oberfläche des Kraftaufnehmers 33'' in Kontakt kommt, wobei die Kraft dann auf den Kraftaufnehmer 33' übertragen wird. Gemäß Figur 8 ist eine äußere Seite des Kraftaufnehmers 33'' gezeigt, welche durch Bolzen 32'' begrenzt ist. Figur 8 ist eine Ansicht der Kraftanalyse der Kraftmessdose bzw. des Kraftaufnehmers der zweiten Ausgestaltung des Standes der Technik gezeigt. Die Kraftmessdose 33'' verwendet zwei Kräfte, nämlich die Axialkraft X der Spindelmutter 31'' und als andere Kraft die Zugkraft X' der Bolzen 32''. In Folge der Deformation der Bolzen, welche durch die Unterschiede und die Trägheit der Axialkraft X und der Zugkraft X' verursacht werden, entspricht die gemessene Axialkraft nicht dem reellen Wert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft, insbesondere für eine Spindel einer Spritzgussmaschine der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der insbesondere die Einspritzkraft möglichst exakt ermittelt wird und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach wird mit der vorliegenden Erfindung eine Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine, welche an einer Einspritzeinrichtung angeordnet ist, vorgeschlagen, bei der eine Einspritzantriebseinrichtung vorgesehen ist, welche eine Gewindespindel relativ zu der Gewindespindelmutter rotiert, an der zumindest eine Kraftdetektionskomponente befestigt ist, sodass zumindest die Einspritzkraft detektiert und mit einer vorgegebenen Einspritzkraft vergleichbar ist.
Erfindungsgemäß umfasst die Ansteuervorrichtung zumindest eine vordere befestigte Platte, eine hintere befestigte Platte, eine Gewindespindel, zumindest zwei FührungStangen, eine Bewegungsplatte, einen Kraftaufnehmer, Einspritzantriebsmittel, Dosierantriebsmittel und eine Einspritzspindel. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein äußerer Ring des Kraftaufnehmers bzw. der Kraftmessdose an der hinteren befestigten Platte und eine Spindelmutter an dem inneren Ring des Kraftaufnehmers befestigt sind. Die Gewindespindel und die hintere befestigte Platte berühren sich gegenseitig im wesentlichen nicht. Infolgedessen ist die Anordnung der Kraftmessdose bzw. des Kraftaufnehmers in der Lage, sämtliche Axialkräfte während der Einspritzung, den Haltedruck und den Dosiergegendruck ent sprechend auf zunehmen.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Arbeitsweise (Erkennungsverfahren) der vorgeschlagenen Ansteuervorrichtung beschrieben, bei der ein Vergleich der Kraft des Kraftaufnehmers mit einem vorbestimmten Kraftwert ermöglicht wird und somit eine Rückkopplung bei einem Servomotor zum Kompensieren der aufgebrachten Kraft ermöglicht. Deshalb ist die Kraftaufnehmeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und das Erkennen der Einspritzkraft an der Einspritzspindel in der Lage einen korrekten geschlossenen Regelkreis bei der Druckansteuerung der Einspritzung, des Haltedruckes und des Dosiergegendruckes zu realisieren. Ferner können mit der vorliegenden Erfindung die Eigenschaften bei der Messung an der Einspritzspindel verbessert werden, um eine präzise Einspritzung zu ermöglichen.
Auf der Grundlage einer möglichst präzisen Einspritzung und einem möglichst guten Ansprechverhalten wird durch die
vorliegende Erfindung eine neue Anordnung der Kraftaufnahme realisiert. Der Kraftaufnehmer kann z. B. an der hinteren befestigten Platte vorgesehen sein, wobei eine Gewindespindelmutter danach an dem Kraftaufnehmer befestigt ist, wobei sich jedoch die Gewindespindelmutter und die hintere befestigte Platte nicht miteinander berühren, sodass sich sämtliche Axialkräfte an der Kraftmessdose bzw. an dem Kraftaufnehmer konzentrieren, um die Qualität bei den Drucksignalen zu verbessern. Während der Kraftaufnehmer an der Spindelmutter und dem Servomotorantrieb der Gewindespindel vorgesehen ist, empfängt der Kraftaufnehmer das Drucksignal sofort und antwortet sogleich, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Zusammenfassend kann mit der vorliegenden Erfindung eine Ansteuereinrichtung zum Detektieren einer Einspritzkraft bei Spindel bzw. eine Einspritzkrafterkennungsvorrichtung vorgeschlagen werden, welche mit höchster Genauigkeit arbeitet, um einen Zeitverzug und Probleme mit abzweigenden Kräften zu vermeiden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung folgt eine detaillierte Beschreibung anhand der dazugehörigen Zeichnungen.
Es zeigen:
Figur 1 eine geschnittene Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung einer Ansteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine Front- und eine Seitenansicht eines Kraftaufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine Ansicht des Kraftweges und der Komponenten der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 eine Darstellung der Arbeitsweise der Ansteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine erste Ausgestaltung gemäß des Standes der Technik;
Figur 6 eine geschnittene Ansicht der ersten Ausgestaltung des Standes der Technik;
Figur 7 eine zweite Ausgestaltung gemäß des Standes der Technik; und
Figur 8 eine Ansicht einer Kraftanalyse des Kraftaufnehmers der zweiten Ausgestaltung des Standes der Technik.
In Figur 1 ist eine geschnittene Ansicht einer Ansteuervorrichtung mit einer Einspritzeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche eine vordere befestigte Platte 11, eine hintere befestigte Platte 12, wenigstens zwei Führungsstangen 14 aufweist. Die Schrauben 15 verbinden die vordere befestigte Platte 11, die hintere befestigte Platte 12 und die beiden Führungsstangen 14. Ferner ist eine Bewegungsplatte 13 an den beiden Führungsstangen 14 befestigt und in der Lage, sich vor- und zurückzubewegen. Als Dosierantriebseinrichtung ist ein Dosierservomotor 2 0 vorgesehen, welcher an einer Seite der Bewegungsplatte 13 befestigt ist. Dessen Drehmoment kann durch ein Zahnriemen-Antriebsrad 21, einen Zahnriemen 22, ein angetriebenes Zahnriemenrad 23, eine Passfeder 24, eine Spindelantriebswelle 25, einen halbierten Ring 26 und eine Keilplatte 2 9 übertragen werden. Durch die Einspritzspindel 27, welche mit der Spindelantriebswelle 25 verbunden ist, kann
diese gedreht werden, um z. B. ein Polymerwerkstoff oder dergleichen zur vorderen Düse bzw. Trommel zum dosierten Einspritzen zu fördern.
Als Einspritzantriebseinrichtung ist ein Einspritzservomotor 3 0 vorgesehen, welcher an einer Seite der Bewegungsplatte angeordnet ist, wobei dessen Moment durch ein Zahnriemen-Antriebsrad 31, einen Zahnriemen 32, ein angetriebenes Zahnriemenrad 33 und ein Lager (Tollock) 34 übertragen wird. Infolgedessen kann die Gewindespindel 35, welche an dem Lager 34 befestigt ist, gedreht werden, um eine relative axiale Bewegung der an einem Kraftaufnehmer 51 befestigten Gewindespindelmutter 3 6 zu ermöglichen, wobei der Kraftaufnehmer 51 an der hinteren befestigten Platte 12 vorgesehen ist. Die axiale Kraft, welche durch die axiale Bewegung erzeugt wird, kann durch das Axiallager 37, die Schrauben 39, das Einspritzlagergehäuse 3 8 an dem hinteren Ende der bewegbaren Platte 13, die Bewegungsplatte 13, die Schrauben 40, das Dosierlagergehäuse 41 an dem vorderen Ende der Bewegungsplatte 13, das Axiallager 42, die Spindelantriebswellenhülse 53, die Passfeder 44, die Spindelantriebswelle 25 zum Antreiben der Einspritzspindel zum Vor- und Zurückbewegen zum Durchführen der Einspritzung und zum Aufbringen des Haltedrucks und des Dosiergegendruckes übertragen werden.
In der Figur 1 ist, wie bereits erwähnt, eine geschnittene Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei Figur 2 eine Vorder- und eine Seitenansicht eines Druckaufnehmers 51 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Gewindespindelmutter 36 und die Kraftmessdose bzw. der Kraftaufnehmer 51 sind durch Schrauben 52 und Befestigungslöcher 53 befestigt. Ferner ist ein weiterer Satz von Schrauben 54 und Befestigungslöchern vorgesehen, um den Kraftaufnehmer 51 an der hinteren
befestigten Platte 12 zu befestigen. Während der Einspritzung des Haltedruckes und des Dosiergegendruckes kann an dem Dehnmessstreifen 56 des Kraftaufnehmers 51 die axiale Kraft von der Gewindespindelmutter 36 aufgenommen werden und somit kann der Widerstandswert des Dehnmessstreifens 56 verändert werden, wobei kontinuierlich auch die Ausgangsspannung des Dehnmessstreifens 56 verändert wird. Deshalb wird durch eine zusammengebaute Wheatstone-Brücke durch den Widerstand des Dehnmessstreifens 56 der reelle Kraftwert durch die Spannungsveränderungen ausgegeben.
Die Vorteile der Anordnung des Kraftaufnehmers 51 sind insbesondere folgende:
1. Figuren 1 und 3; in Figur 3 ist eine Ansicht des Kraftverlaufes und der Komponenten der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei in Figur 1 eine geschnittene Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Der Verlauf der Kraftlinie bzw. des Kraftweges ist in Figur 3 wie folgt: die Spindelmutter 3 6 ist an dem inneren Ring eines Kraftaufnehmers 51 und der äußere Ring des Kraftaufnehmers 51 ist an der hinteren befestigten Platte befestigt. Die Gewindespindel 35 steht nicht mit der hinteren befestigten Platte 12 in Kontakt, sodass bei der Einspritzung, dem Haltedruck und dem Dosiergegendruck die Einspritzkraft durch den Einspritzservomotor 30 oder den Dosierservomotor 2 0 durch den Druck der Drehung der Einspritzspindel 2 7 und der Reibungskraft entlang der mechanischen Teile möglichst genau durch den Kraftaufnehmer bestimmt wird, sodass die Nachteile hinsichtlich unrealistischer Werte beim Stand der Technik verbessert werden. Dies bedeutet, dass während der Einspritzservomotor 3 0 oder der Dosierservomotor 2 0 bei der Einspritzung arbeitet, bzw. den Haltedruck oder den
Dosierdruck bereitstellt, die Einspritzkraft von dem Einspritzservomotor 3 0 die Gewindespindel antreibt, wobei der Druck von dem Dosierservomotor 2 0 die Drehung der Einspritzspindel 27 ermöglicht und die Reibungskraft entlang der mechanischen Teile genau durch den Kraftaufnehmer 51 abgeschätzt werden kann.
2. Während der an der Gewindespindelmutter 36 befestigte innere Ring und der an der hinteren befestigten Platte vorgesehene äußere Ring zwischen sich selbst keine Reibung aufweist, kann genau der real vorliegende Wert gemessen werden.
3. Der Aufbau des Kraftmessaufnehmers 51 ist einfach und leicht anzubringen sowie auch wartungsfreundlich.
Gemäß Figur 4 ist die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche im wesentlichen in folgende Abschnitte unterteilt werden kann:
a) anfängliches Empfangen wenigstens eines vorbestimmten Parametersignals zum Einspritzen, Dosieren und anderen Parametern einer Spritzgussmaschine und wenigstens ein Positionssignal für einen Geber (Encoder) oder ein optisches Anzeigegerät (optical meter) umfassend eine Einspritzspindel, sowie ein Positions-/Kraftumformer, welcher kontinuierlich ein vorbestimmtes Einspritzdrucksignal ausgibt;
b) einen Wert des vorbestimmten Einstell-Einspritzdrucksignals und einen ersten Detektionswert, welcher von einem Kraftaufnehmer importiert und gleichzeitig an einen Vergleicher ausgegeben wird;
c) Der Vergleicher errechnet einen Unterschied zwischen dem vorbestimmten Einstell-Einspritzdruckwertsignal umd dem detektierten Signalwert und gibt den Unterschied an einen Controller aus;
d) Der Controller gibt ein kompensiertes Signal an einen Einspritzservomotor aus, um eine anzuwendende Einspritzkraft durch den Einspritzservomotor zu erzeugen;
e) Während der Einspritzservomotor die Einspritzspindel antreibt, um diese vor- und zurückzubewegen, detektiert der Kraftaufnehmer einen zweiten Detektionswert, welcher durch den Einspritzservomotor kompensiert wird, wenn der zweite Detektionswert sich von dem vorbestimmten Einstell-Einspritzdrucksignalwert unterscheidet, wobei die Abschnitte b bis d wiederholt werden, um kontinuierlich Kräfte von dem Einspritzservomotor auszugeben, nachdem ein Kraftwert durch den Kraftaufnehmer als identisch mit dem vorbestimmten Einstell-Einspritzdruckwert erkannt wird, um einen geschlossenen Regelkreis zum Ansteuern der Einspritzspindel ausführen zu können;
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der erste detektierte Wert als ein durch den Kraftaufnehmer gemessenen Einspritzkraftwert zum Durchführen des vorgenannten Regelkreises mit den oben genannten Abschnitten bestimmt wird, wobei der zweite erkannte Wert als neuer Kraftwert bestimmt wird, welcher durch den Kraftaufnehmer nach dem Kompensieren des Einspritzservomotors detektiert wird.
Insgesamt wird eine neue Anordnung einer Ansteuereinrichtung mit einem Kraftaufnehmer vorgeschlagen, welcher erfolgreich die Nachteile hinsichtlich der unrealistischen Werte bei den Signalen und die verspätete Rückkopplung bzw. Antwort gemäß
des Standes der Technik vermeidet. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch hohe Präzision und erfolgreiche Rückkopplung aus, um effektiv die Leistung zu erhöhen. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft bei Spritzgussmaschinen einzusetzen, um deren Leistung zu erhöhen.
Neben den vorgesehenen und dargestellten Ausgestaltungen sind auch eine Vielzahl von anderen Ausgestaltungen möglich, ohne dabei den durch die anhängenden Ansprüche vorgegebenen Erfindungsgedanken zu verlassen.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Krafterkennungs-Ansteuervorrichtung für eine Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine, welche einen Kraftaufnehmer als Kraftsensor für die Einspritzung, zum Erkennen des Haltedrucks und des Dosiergegendrucks aufweist. Der Kraftaufnehmer ist an einer hinteren befestigten Platte vorgesehen und kann direkt eine Kraft, welche auf eine Spindelmutter wirkt, aufnehmen. Da die Spindelmutter an dem Kraftaufnehmer befestigt ist und der Kraftaufnehmer an der hinteren befestigten Platte aufgenommen ist, kann eine Kraft, welche auf eine Spindel wirkt, direkt auf die Spindelmutter übertragen werden, sodass die auf die Spindel wirkende Kraft eine Kraft durch den Druck und die Reibung entlang der mechanischen Teile produziert, welche gleich einer Kraft ist, die auf die Spindelmutter und auf den Kraftaufnehmer wirkt. Um den Einspritzdruck genau anzusteuern, wird eine Anordnung zum präzisen Einspritzen verwendet, welche die Einspritzkraft sehr genau messen kann. Um zu vermeiden, dass die Reibung entlang der mechanischen Teile einen entscheidenden Einfluss auf die Einspritzkraft hat, kann, wenn die detektierte Kraft nicht gleich der Einspritzkraft ist, eine Kompensation an der Spindel notwendig. Infolgedessen wird die Einspritzkraft über die Kraftaufnehmer zur Kompensation detektiert und es kann ein geschlossener Ansteuerkreis realisiert werden. Ferner können
auch der Haltedruck und der Dosiergegendruck geeignet angesteuert werden.

Claims (15)

1. Ansteuervorrichtung zum Detektieren einer Kraft einer Spindel, insbesondere einer Spritzgussmaschine, welche eine Einspritzeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzantriebseinrichtung vorgesehen ist, welche eine Gewindespindel (35) relativ zu der Gewindespindelmutter (36) dreht, an der zumindest eine Kraftdetektionskomponente befestigt ist, sodass zumindest die Einspritzkraft detektiert und mit einer vorgegebenen Einspritzkraft vergleichbar ist.
2. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung zumindest eine vordere befestigte Platte (11) mit einer Durchtrittsöffnung im Zentrum der vorderen befestigten Platte (11), wenigstens eine hintere befestigte Platte (12), welche parallel zu der vorderen befestigten Platte (11) angeordnet ist und im Zentrum wenigstens eine Durchtrittsöffnung umfasst, um eine Kraftdetektionskomponente und eine Gewindespindelmutter (36) aufzunehmen, wenigstens zwei Führungsstangen (14), welche zwischen der vorderen befestigten Platte (11) und der hinteren befestigten Platte (12) angeordnet sind, wobei die beiden Führungsstangen (14) parallel zueinander angeordnet sind, und eine Bewegungsplatte (13) aufweist, welche in der Lage ist, an den beiden Führungstangen (14) entlang zu gleiten, wobei eine Seite der Führungsplatte (13) mit einer Spindel (27) über eine Dosierantriebseinrichtung verbunden ist und die andere Seite mit einer Gewindespindel (35) über eine Einspritzantriebseinrichtung verbunden ist, wobei die Krafterkennungskomponente als Kraftaufnehmer (51) ausgebildet ist, dessen äußerer Ring an der hinteren befestigten Platte (12) durch einen Satz Schrauben und dessen innerer Ring an der Spindelmutter (36) durch einen weiteren Satz Schrauben befestigt ist, wobei die Gewindespindel (35) durch die Einspritzantriebseinrichtung relativ zu der Gewindespindelmutter (36) gedreht wird, welche an der Kraftdetektionskomponente befestigt ist und die Bewegungsplatte (13) und die Gewindespindel (35) zum Einspritzen antreibt, und wobei die Dosierantriebseinrichtung die Spindel (27) zum Dosieren dreht.
3. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzantriebseinrichtung einen Einspritzservomotor (30), einen Zahnriemen (32) und zumindest einen Satz Zahnriemenräder aufweist.
4. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Zahnriemenräder ein Zahnriemen-Antriebsrad (31) und ein angetriebenes Zahnriemenrad (33) umfasst.
5. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (31) über ein Lager (34) mit der Gewindespindel (35) befestigt ist.
6. Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Zahnriemenräder ermöglicht, dass der Einspritzservomotor (30) die Gewindespindel (35) dreht und axial relativ zu der Gewindespindelmutter (36) bewegt.
7. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsplatte (13) ein Einspritzlagergehäuse (38) umfasst, welches einen Lagersatz aufweist.
8. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierantriebseinheit zumindest einen Dosierservomotor (20), einen Zahnriemen (22) und einen Satz Zahnriemenräder aufweist.
9. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Zahnriemenräder wenigstens ein Zahnriemen-Antriebsrad (21) und ein angetriebenes Zahnriemenrad (23) umfasst.
10. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (23) an einer Spindelantriebswelle (25) über eine Passfeder (24) befestigt ist.
11. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (27) mit einem Halbring an einer Spindelantriebswelle (25) über eine Keilplatte bzw. Ringplatte befestigt ist.
12. Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Zahnriemenräder ermöglicht, dass der Zahnriemen (22) mit dem Dosierservomotor (20) verbunden ist, um die Spindelantriebswelle (25) mit der Spindel (27) zu drehen.
13. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (36) in keinem direkten Kontakt mit der hinteren befestigten Platte (12) steht.
14. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (35) drehbar ist und relativ zu der Krafterkennungskomponente bewegbar ist, welche zwischen der Spindelmutter (36) und der hinteren befestigten Platte (12) befestigt ist.
15. Ansteuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterkennungskomponente an der hinteren befestigten Platte (12) befestigt ist und an einem Ort vorgesehen ist, an dem direkt der Einspritzdruck, der Haltedruck und der Dosiergegendruck der Gewindespindel (35) aufnehmbar ist.
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