Ein Gebot der Stunde - Plastverarbeiter.de

FORMENBAU
Normalien und Geräte zur Werkzeug-Innendruckmessung
Ein Gebot der Stunde
Der Druck ist neben der Temperatur die wichtigste physikalische Größe in der Kunststoffverarbeitung. Dennoch
fristet die Messung des Werkzeuginnendrucks im Vergleich zur Temperaturmessung ein bescheidenes
Dasein. Durch rechnergestützte Messtechnik ist die
Innendruckmessung jedoch
keine Frage mehr des Invest,
sondern viel mehr ein Gebot
zur qualitätsorientierten,
dokumentierbaren Fertigung
von Spritzgießprodukten.
Druckmeßsystem, piezoelektrisch HASCO Z 1370 /...ff
Heutzutage sind eine Reihe von standardisierten und kompatiblen Bauteilen
zum Aufbau einer Meßkette zur Forminnendruckmessung problemlos per
Katalog zu bestellen. Die Teile sind
schnell verfügbar und Kostentransparenz ist auch kein Problem mehr.
Dennoch kommt die Forminnendruckmessung trotz der unbestrittenen Vorteile beim Spritzgießen in Sachen Qualitätssicherung und Dokumentation
noch zu wenig zum Einsatz.
Eine Messkette besteht aus den Komponenten Druckaufnehmer und/oder
Kraftaufnehmer, Ladungsverstärker sowie Messwert-Konverter mit allen dazu
notwendigen, lösbaren Anschlußkabel
und Verbindungskabel. Eine verlustarme Signalübertragung und betriebssichere Befestigung sind gewährleistet.
Alle „Glieder“ dieser Meßkette müssen
den Arbeitsbedingungen, die in einem
Manfred Hauser, Hasco-Normalien
GmbH + Co KG, Lüdenscheid
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Spritzgießbetrieb vorherrschen, gerecht werden. Die Vorschriften nach
VDE zum Schutz vor elektrischen Betriebsmitteln IP 40 und IP 65 und die CERichtlinien sind einzuhalten.
Über die serielle Schnittstelle RS 232
kann eine solche Meßkette mit einem
handelsüblichen PC zur Messwertanalyse verbunden werden. Dazu ist lediglich die Installation einer speziellen zum
Lieferumfang gehörenden Software
(Smart Inspect) auf diesem Rechner erforderlich. Sie eröffnet dem Anwender
die Möglichkeit, mehrere Messverläufe
an unterschiedlichen, auch räumlich
getrennt aufgestellten Spritzgießmaschinen gleichzeitig zu überwachen.
Zugleich können die Messdaten parallel
zur Maschinensteuerung beispielsweise
zur punktgenauen Umschaltung auf
Nachdruck verwendet werden.
Besonders gut für die Druckmessung in
Spritzwerkzeugen eignen sich Druckund Kraftaufnehmer in Piezo-Technik.
Druckaufnehmer können direkt an der
Oberfläche der Kavität, Kraftaufneh-
mer indirekt unter einem Auswerfer positioniert werden. Der Fühlerstift eines
Druckaufnehmers lässt sich stirnseitig
in geringem Umfang spanabhebend an
die Oberfläche der Formkontur anpassen. Der Plazierung des Druckaufnehmers an der messtechnisch wirkungsvollsten Stelle der Kavität muß konstruktiv die größte Beachtung geschenkt werden. Es ist empfehlenswert,
den Druckaufnehmer möglichst an angussnaher Stelle im Werkzeug einzubauen. In diesem Bereich bleibt die
Masse bis zum Ende der Nachdruckphase plastisch und für den vollständigen Druckverlauf wirksam.
Kritische Zonen
überwachen
Zur Überwachung von kritischen Zonen
innerhalb einer Kavität, zum Beispiel
dünne Stege, ungünstige FließwegWanddickenverhältnisse oder bei Neigung zum Überspritzen bei erreichten
Schließkraftgrenzen ist es sinnvoll, eine
PLASTVERARBEITER 52. Jahrg. (2001) Nr. 1
entsprechende Plazierung eines Druckaufnehmers vorzusehen.
Wenn mangels Einbauraum oder aus
optischen Gründen keine Markierung
am Spritzteil erwünscht ist, kann die
Druckmessung auch über eine speziell
für diesen Zweck eingebrachte Nebenkavität am Angußverteilerstrang erfolgen. Durch eine spritzteilähnliche Gestaltung dieser Kavität lassen sich rheologisch Rückschlüsse auf die Druckverhältnisse während des Füllvorgangs in
den eigentlichen Formnestern ziehen.
Die durch den Piezoeffekt (siehe Textkasten) druckproportionale elektrische
Ladung wird zur Signalumwandlung
von der Messstelle über ein geschirmtes, hochtemperaturbeständiges Verbindungskabel zum hochohmigen Eingang des Ladungsverstärkers übertragen.
Dieses Anschlußkabel läßt sich auf einfache Weise (Schraub- / Renkanschluß)
zwischen Druckaufnehmer und Ladungsverstärker durch gezielte konstruktive Maßnahmen und unter Verwendung des Zubehörangebotes geschützt am Werkzeug verlegen.
Die am Ausgang des Ladungsverstärkers anstehende druckproportionale
elektrische Spannung ( Ausgangssignal
10 Volt ) wird mittels passendem Anschlußkabel entweder direkt zur Steuerung der Spritzgießmaschine oder über
den Messwert-Konverter mit der Spritzgießmaschine verbunden.
Der Messwert-Konverter ist das Glied
der Messkette, welches zur Prozessüberwachung an einem PC das heißt
zur Aufzeichnung von Druckverlaufskurven am Bildschirm notwendig ist.
Über eine Datenleitung zwischen der
Einbau der Druck und Kraftaufnehmer Z 1370 /... bzw. Z 1373 /...
seriellen Schnittstelle des Konverters
und des PC kann der Spritzgießprozess
permanent oder temporär online beobachtet und dokumentiert werden.
Der Messwert-Konverter verfügt darüber hinaus über zwei getrennte Eingänge für Piezo- Sensoren, zwei Eingänge
zur Erfassung von Prozeßtemperatur
und Hydraulikdruck, über eine Messbereichseinstellung und über zwei Signalausgänge (Piezo Out).
Zur Realisierung einer solchen Anlage
ergeben sich aus der Praxis eine Reihe
von Zubehörteilen, die bei der Konzeption bereits berücksichtigt werden sollten. Für den Einbau stehen Spezialmuttern, Distanzrohre, Halteplatten, Halterungen, Klemmstücke, Blindstücke und
Meßlaschen zur Verfügung. Passende
Ist mangels Einbauraum oder aus
optischen Gründen keine Markierung am Spritzteil erwünscht,
kann die Druckmessung auch
über eine Nebenkavität am Angussverteilerstrang erfolgen (Bilder: Hasco, Lüdenscheid)
PLASTVERARBEITER 52. Jahrg. (2001) Nr. 1
Anschlußkabel und Verbindungskabel
sind in konfektionierten Längen lieferbar. Ein ausführliches Benutzer- Handbuch mit wissenswerten Details und
technischen Daten liegt dem Lieferumfang bei und ist über das Internet erhältlich.
www.hasco.de
Piezoeffekt
Piezoelektrische Sensoren bestehen im
Prinzip aus künstlich gezüchteten Quarzen, welche in ihrer Eigenschaft als aktives Meßelement auf Druck elektrische
Ladungen emittieren. Je größer die
Kraft ist, die auf die Piezo- Sensoren
wirkt, um so höher ist die Ladung. Um
diesen Effekt noch zu verstärken werden mehrere in Scheiben geschnittene
Quarze übereinander geschichtet. Die
Kontaktflächen sind geschliffen und
mechanisch oder besser chemisch geläppt. Die Maßeinheit ist pico Coulomb.
1pC = ca. 6,5 Mio. freie Elektronen. Die
Maßeinheit für die Empfindlichkeit ist
pC/N oder pC/bar. Maximal einstellbarer Meßbereich: 0 ... 50000 pC. Maximal zulässiger Druck: 2500 bar
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