Ausgehend
von dem erstgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der
Erfindung, eine Spritzgießvorrichtung
zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und eine leichtere Montage,
Wartung und Instandhaltung erlaubt.
Die
Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit den kennzeichnenden
Merkmalen.
Ein
elektrischer Aktor im Sinne der Erfindung kann ein Leistungsspannungsteil
sein. Ein solches Leistungsspannungsteil ist ein elektrischer Verbraucher,
wie beispielsweise eine Heizung oder ein Magnetventil. Ein e lektrischer
Sensor kann ein Signalspannungsteil, beispielsweise ein Messfühler, sein.
Das
Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass jeder
Aktor und jeder Sensor an eine Busleitung angeschlossen ist, die
zumindest teilweise innerhalb der Werkzeugform, beispielsweise innerhalb
des Heißkanals
verlegt ist, und mit einer außerhalb
der Werkzeugform angeordneten Steuer- und Regeleinheit verbunden
ist. Die Aktoren und Sensoren sind also nicht mehr über eine
Vielzahl separater elektrischer Leitungen mit der Regeleinrichtung
oder einem außen
an der Werkzeugform angeordneten zentralen Stecker verbunden. Das
Bussystem kann mehrere Busleitungen aufweisen, die mit der Steuer-
und Regeleinheit verbunden sind.
Vorteil
der Erfindung ist, dass der Verkabelungsaufwand erheblich verringert
wird, da die elektrischen Leitungen der Aktoren sowie der Sensoren zum
Anschluss an das Bussystem nur noch verhältnismäßig kurz sind. Der benötigte Platzbedarf
in der Form für
die Verdrahtung der Aktoren und der Sensoren ist bei dem Gegenstand
der Erfindung deutlich reduziert. Zur Reparatur eines Aktors oder
Sensors ist es nicht mehr notwendig, die gesamte Verdrahtung bis
zum Zentralstecker zu demontieren. Es ist nun möglich, lediglich die Verbindung
zur Busleitung zu trennen. Auch eine Demontage bei Reparaturen oder Defekten
der Aktoren bzw. der Sensoren wird damit erheblich einfacher. Der
gesamte Reparatur- und Wartungsaufwand wird mittels der erfindungsgemäßen Lösung daher
erheblich vereinfacht.
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist das Bussystem wenigstens teilweise im Heißkanal der Werkzeugform angeordnet.
Das Bussystem kann auf diese Weise nahe an den Sensoren und Aktoren
angeordnet werden, die zur Temperierung der Schmelze im Heißkanal vorgesehen
sind. Auf diese Weise kann der Verkabelungsaufwand sehr gering gehalten werden.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist für
Mess- und Steuersignale jeweils eine separate Busleitung vorgesehen.
Es ist daher möglich,
die Busleitung in Bezug auf die der Busleitung zugeordneten Signale
zu optimieren. Zur Übertragung
der Steuersignale können
beispielsweise andere Leitungen vor gesehen sein als zur Übertragung
der Messsignale. Die Leistungsspannung kann nämlich beispielsweise 220 V
bis 250 V betragen, während
die Signalspannung beispielsweise eine Kleinstspannung von nur wenigen
Millivolt sein kann. Zudem können
die Leitungen unterschiedliche Materialien aufweisen. Darüber hinaus
besteht die Möglichkeit, Mess-
und Steuersignale mittels unterschiedlicher Übertragungstechniken zu übermitteln.
Bei unterschiedlichen Busleitungen für Mess- und Steuersignale besteht
nicht die Gefahr, dass die Messsignale von den Steuersignalen gestört werden
und umgekehrt. Durch Verwendung separater Busleitungen für Mess-
und Steuersignale ist es nicht notwendig, Mess- und Steuersignale
beispielsweise durch Frequenzüberlagerung
zu versenden und anschließend die
Messsignale von den Steuersignalen zu trennen.
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine gemeinsame Busleitung
für Mess- und
Steuersignale vorgesehen, wobei die Messsignale bezüglich der
Steuersignale unterschiedliche Frequenzen aufweisen. In diesem Fall
müssen
für Mess-
und Steuersignale keine getrennten Leitungen vorgesehen werden.
Der Verkabelungsaufwand wird deshalb mit Hilfe dieser Ausführungsform
reduziert. Auch der für
die Verkabelung in der Form vorgesehene Raumbedarf wird mit Hilfe
dieser Ausführungsform
verringert. Diese Ausführungsform
macht es jedoch erforderlich, die mittels einer Leitung übermittelten
Mess- und Steuersignale anschließend zu trennen. Das ist mit
der Methode der Power Line Communication (PLC) möglich, bei der Mess- und Steuersignale
auf unterschiedlichen Frequenzen durch Frequenzüberlagerung übermittelt
werden.
Einer
weiteren Ausführungsform
gemäß weist
die Busleitung wenigstens ein Anschlusselement auf, welches mit
wenigstens einem Steckkontakt zum Anschluss eines Aktors und/oder
eines Sensors versehen ist und/oder mit wenigstens einem Steckkontakt
zum Anschluss einer Busleitung versehen ist, wobei das Anschlusselement
eine Schaltungsvorrichtung aufweist, mit der jedes Signal des Bussystems
einem Aktor oder einem Sensor zugeordnet werden kann. Mittels des
Anschlusselements können
die Aktoren und die Sensoren besonders einfach an die Busleitung
angeschlossen werden bzw. wieder davon getrennt werden. Es wird
damit überflüssig, dass
die Montage bzw.
Demontage
von erfahrenen Fachkräften
vorgenommen wird. Bei der Montage, Wartung und Instandhaltung der
Spritzgießform
werden damit Kosten eingespart.
Die
Kanalisierung, d.h. die Zuordnung der Signale zwischen der wenigstens
einen Busleitung und den Aktoren/Sensoren, kann durch eine mit einer Schaltungselektronik
versehene Schaltungsvorrichtung des Anschlusselements erfolgen.
Zudem besteht mit dem Anschlusselement die Möglichkeit, unabhängig von
der Steuer- und Regelvorrichtung eine dezentrale Regelung der Aktoren
und Sensoren vorzunehmen.
Einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß, ist die Schaltung des Anschlusselements
einem Schaltungsträger
zugeordnet. Die Schaltung des Anschlusselements kann von Leiterbahnen
gebildet sein, die auf dem Schaltungsträger angeordnet sind. Die Schaltung
kann auf diese Weise maschinell gefertigt werden und ist in sehr
kleiner Baugröße fertigbar,
so dass auch das Anschlusselement lediglich eine geringe Baugröße aufweist.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
weisen wenigstens eine Leitung zum Anschluss eines Aktors und/oder
wenigstens eine Leitung zum Anschluss eines Sensors und/oder wenigstens
eine Busleitung ein primäres
Kupplungsteil auf, welches mit einem sekundären Kupplungsteil des Anschlusselements
zusammenwirkt. Mittels der Kupplungsteile werden die Kontakte kraft-
oder formschlüssig
verbunden. Bei einer gemeinsamen Busleitung für Mess- und Steuersignale kann
das Anschlusselement Steckkontakte aufweisen, an die sowohl Steckkontakte
von Aktoren als auch von Sensoren anschließbar sind.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
sind die zusammenwirkenden primären
und sekundären Kupplungsteile
zum Anschluss der Leitungen der Aktoren, der Leitungen der Sensoren
sowie der Busleitungen jeweils unterschiedlich ausgebildet. Bei
separaten Busleitungen für
Mess- und Steuersignale kann das Anschlusselement verschieden geformte
Steckkontakte aufweisen, die entweder mit Aktoren oder mit Sensoren
zusammenwirken. Die primären
und sekundären
Kupplungsteile können
beispielsweise formschlüssig
zu sammenwirken. Das primäre
Kupplungsteil eines Aktors passt dann nicht in ein sekundäres Kupplungsteil
eines Sensors. Ebenso passt das primäre Kupplungsteil eines Sensors
nicht in das sekundäre
Kupplungsteil eines Aktors. Alternativ könnten die Steckkontakte unterschiedliche
farbige Markierungen aufweisen, so dass die Zugehörigkeit der
Steckkontakte sofort erkennbar ist. Auf diese Weise kann es nicht
versehentlich zu Vertauschungen der Anschlüsse kommen, was die Beschädigung eines
Bauteils zur Folge haben könnte.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist das wenigstens eine Anschlusselement den Aktoren und/oder den
Sensoren benachbart angeordnet. Auf diese Weise muss die Verbindungsleitung
vom Aktor bzw. Sensor zur Steckverbindung nur sehr kurz sein. Der
Verdrahtungsaufwand zwischen den einzelnen Aktoren bzw. Sensoren
und der Busleitung wird daher gering gehalten. Auch mittels dieser
Ausführungsform
wird der erforderliche Stauraum für die Verdrahtung vermindert.
Bei großer
Temperaturbelastung im Bereich der Aktoren/Sensoren kann das Anschlusselement
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
entfernt von den Aktoren/Sensoren angeordnet sein. Auf diese Weise
wird das Anschlusselement thermisch geringer belastet.
Einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß kann die Form rasterartig
eingeteilt sein, wobei die Anschlusselemente standardisiert an bestimmten
Rasterpunkten angeordnet werden können.
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor von einer Düsenheizung,
einer Heißkanalheizung,
einem Magnetventil oder einer Formtemperierung gebildet. Der Sensor
kann beispielsweise von einem Thermoelement oder einem Druckaufnehmer
gebildet sein.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
sind dem Zentralstecker Umwandlungsmittel zugeordnet, mittels welcher
die Signale eines Feldbusstandards in Signale eines anderen Feldbusstandards
konvertierbar sind.
Einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß ist das Bussystem von einem
Feldbussytem, wie CAN (Controller Area Network)-Bus, Profibus, Interbus,
ControlNet oder Fieldbus Foundation gebildet. Der CAN-Bus hat bei spielsweise
den Vorteil, dass sich eine große
Anzahl von Standards herausgebildet hat, an die sich viele Hersteller
halten. Die Kompatibilität
zu angeschlossenen Einheiten ist damit gewährleistet.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist das Bussystem wenigstens teilweise einer Kühlleitung benachbart angeordnet.
Die Temperaturbelastung des Bussystems ist auf diese Weise geringer.
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie
anhand der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen. Es
zeigen:
1 eine
Draufsicht auf den Heißkanal
einer erfindungsgemäßen Werkzeugform,
2 eine
vergrößerte Darstellung
des mit II bezeichneten Ausschnitts in 1,
3 in
Anlehnung an 1 eine andere Anordnung der
Busleitungen,
4 in
Anlehnung an 1 eine alternative Ausführungsform
des Heißkanals
mit unterschiedlicher Anordnung der Busleitungen und unterschiedlicher
Ausbildung der Anschlusselemente,
5 eine
Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie
V-V in 1,
6 eine
Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie
VI-VI in 1,
7 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Werkzeugform und
8 eine
Draufsicht auf einen Heißkanal aus
dem Stand der Technik.
In
den Zeichnungen ist eine Werkzeugform insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Gleiche Bezugsziffern in den unterschiedlichen Figuren bezeichnen
entsprechende Teile.
Gemäß 7 weist
die Werkzeugform 10 einen lediglich durch Strichlinien
angedeuteten Heißkanal 11,
eine Steuer- und Regeleinheit 12 sowie zwei jeweils zweiadrige
Busleitungen 13 und 14 auf, wobei die Busleitung 13 zur Übermittlung
von Steuersignalen und die Busleitung 14 zur Übermittlung
von Messsignalen vorgesehen ist. Die Leistungsspannung beträgt beispielsweise
zwischen 220 und 250 Volt, die Signalspannung liegt nur im Millivoltbereich.
Der
Heißkanal 11 weist
Düsen 20 mit
einer Düsenheizung 15 und
einem Messfühler 16 auf.
Im Heißkanal 11 sind
darüber
hinaus Heißkanalheizungen 17 angeordnet,
deren Funktion im Folgenden näher
erläutert
wird. Die Düsenheizungen 15 und
Heißkanalheizungen 17 sind
Aktoren, die Messfühler 16 sind
Sensoren im Sinne der Erfindung. Zur Steuerung der Aktoren und der
Sensoren dient die Steuer- und Regeleinheit 12, welche
separat von der Form angeordnet ist.
Mittels
des Heißkanals 11 wird
die der Werkzeugform 10 zugeführte Kunststoff-Schmelze verteilt und
den Düsen 20 zugeleitet. Über die
Düsen 20 wird die
Schmelze dem nicht dargestellten Formhohlraum zugeleitet. Damit
die Schmelze beim Einspritzen in die Form die optimale Temperatur
aufweist, kann die Schmelzetemperatur mittels der Heißkanalheizungen 17 sowie
der Düsenheizungen 15 geändert werden.
Dafür muss
die Schmelzetemperatur im Heißkanalsystem 11 ermittelt
werden. Die Düsen 20 weisen zu
diesem Zweck die Messfühler 16 auf.
Die Messfühler 16 nehmen
die Schmelzetemperatur auf und geben den Messwert an die Steuer-
und Regeleinheit 12 weiter. Die Werkzeugform 10 kann
weitere nicht dargestellte Messfühler
aufweisen, die beispielsweise an den Heißkanälen angeordnet sein können. Die Steuer-
und Regeleinheit 12 ermittelt die Abweichung des Ist-Wertes
vom Soll-Wert der Temperatur und steuert die Heißkanalheizungen 17 der
Schmelzekanäle
entsprechend an. Ist die Temperatur der Schmelze zu niedrig, werden
die Heißkanalheizungen 17 angeschaltet.
Die
Steuer- und Regeleinheit 12 ist gemäß 7 mit einem
Prozessbus 41 verbunden welcher mittels einer LAN (Local
Area Network)-Verbindung 43 an das Internet 44 angeschlossen
ist. Auf diese Weise kann mittels PC's (Personal Computer) 42, die mit
dem Prozessbus 41 und dem Internet 44 verbunden
sind, auf die Steuer- und Regeleinheit 12 zugegriffen werden.
Die
Steuer- und Regeleinheit
12 weist eine Schnittstelle
18 für die Busleitung
13 und
eine Schnittstelle
19 für
die Busleitung
14 auf. Mittels eines lösbaren Zentralsteckers
22 können die
heißkanalseitigen
Busleitungen
13,
14 mit den regeleinheitsseitigen
Busleitungen
13,
14 lösbar verbunden werden. Durch
Lösen der
Steckverbindung am Zentralstecker
22 kann daher beispielsweise
zum Zwecke eines Wechsels der Werkzeugform
10 Letztere von
der Regeleinheit
12 getrennt werden. Der Zentralstecker
22 kann
beispielsweise von einer in der
DE 36 33 407 C1 beschriebenen Steckverbindung gebildet
sein, deren Steckverbinder es ermöglichen, innerhalb ein und
derselben Steckverbindung Spannungen unterschiedlicher Höhe, wie
Leistungsspannung von z.B. 220-250 V und Kleinstspannung von wenigen
Millivolt, zu übertragen.
In
den 1 bis 5 ist der Heißkanal 11 der
Werkzeugform 10 dargestellt. Der Heißkanal 11 weist gemäß 1 eine
Aussparung 23 auf, in welcher die Busleitungen 13 und 14 angeordnet
sind. Der Heißkanal 11 ist
mit mehreren Düsen 20 mit
integrierten Düsenheizungen 15 und
integrierten Messfühlern 16 versehen.
Die Busleitungen 13 und 14 sind zwischen den Düsen 20 entlang
geführt.
Die
Busleitungen 13 und 14 weisen Anschlusselemente 27 auf.
Mittels der Anschlusselemente 27 können die Düsenheizungen 15 elektrisch mit
der Busleitung 13, die Messfühler 16 mit der Busleitung 14 verbunden
werden. Darüber
hinaus ist mittels der Anschlusselemente 27 eine Zuordnung
der Signale des jeweiligen Bussystems zu einem bestimmten Aktor
bzw. einem bestimmten Sensor möglich.
Jedes
Anschlusselement 27 weist Steckkontakte 28, 29, 30 und 31 auf.
Die Steckkontakte 28 sind zum Anschluss der Busleitung 14 und
die Steckkontakte 29 zum Anschluss der Busleitung 13 vorgesehen.
Die Anzahl und An ordnung der an einem Anschlusselement 27 vorgesehenen
Steckkontakte 28, 29, 30 und 31 kann
sich von der in den Zeichnungen dargestellten Ausführung unterscheiden.
Die Steckkontakte 30 dienen dem Anschluss von Aktoren,
wie Düsenheizungen 15 und
Heißkanalheizungen 17 und die
Steckkontakte 31 dem Anschluss von Sensoren, wie Messfühler 16.
Jedes
Anschlusselement 27 der Ausführungsformen gemäß der 1 und 3 weist
einen lediglich schematisch in 2 dargestellten
Schaltungsträger
T mit einer elektronischen Schaltung 36 auf. Leiterbahnen 37 der
Schaltung 36 verbinden die Steckkontakte 28 miteinander,
andere Leiterbahnen 38 verbinden die beiden Steckkontakte 29 des
Anschlusselements 27.
Bei
K1 ist die Busleitung 13, bei K2 die Busleitung 14 mit
der Schaltung 36 elektrisch verbunden. Mittels der Schaltung 36 können die
Steuersignale der Busleitung 13 einem bestimmten Steckplatz 30 und
die Messsignale der Busleitung 14 einem bestimmten Steckplatz 31 zugeordnet
werden.
Die
Steckkontakte 28 korrespondieren mit Steckern 32 der
Busleitung 13, die Steckkontakte 29 mit Steckern 33 der
Busleitung 14. Die Steckkontakte 30 korrespondieren
formschlüssig
mit Steckern 34 einer Leitung 25 der Düsenheizung 15 und
die Steckkontakte 31 korrespondieren formschlüssig mit
Steckern 35 einer Leitung 26 des Messfühlers 16.
Auf diese Weise können
die Leitungen 13, 14, 25, 26,
bei der Montage nicht versehentlich vertauscht und falsch am Anschlusselement 27 montiert
werden.
Das
Auswechseln eines defekten Aktors oder Sensors ist mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Busleitungen
erheblich einfacher zu bewerkstelligen als bei den Werkzeugformen
aus dem Stand der Technik. Eine Düse 20 mit Düsenheizung 15 und Messfühler 16 kann
demontiert werden, indem die Stecker 34 und 35 der
Leitungen 25 und 26 aus den Steckkontakten 30 und 31 des
Anschlusselements 27 entfernt werden.
Endseitig
müssen
die Busleitungen 13, 14 beispielsweise mittels
eines Abschlusswiderstandes abgeschlossen werden. An einem Ende 21 der
Busleitungen 13, 14 sind in den Steckkontakten 28, 29 des
Anschlusselements 27 daher nicht dargestellte Abschlusswiderstände vorgesehen.
An den Steckkontakten 28, 29 können die Busleitungen 13 und 14 auch
erweitert werden, so dass bei Hinzufügung von weiteren Aktoren bzw.
Sensoren zur Werkzeugform der Anschluss an die Busleitung 13 bzw. 14 möglich ist.
In
den 1 bis 4 sind unterschiedliche Ausführungsformen
des Heißkanals 11 dargestellt. Es
zeigt sich, dass die Busleitung 13 und 14 an die Anordnung
der Düsen 20 bzw.
anderer Aktoren und Sensoren in dem Heißkanal 11 flexibel
angepasst werden kann, wobei der Aufwand für die Verdrahtung gering ist.
Darüber
hinaus können
die Busleitungen 13, 14 im Bereich von Kühlkanälen angeordnet
werden, damit die auf das Bussystem einwirkende Temperaturbelastung
geringer ist.
Gemäß 3 sind
die Busleitungen 13 und 14 außen an den Düsenheizungen 15 vorbeigeführt. Diese
Ausführungsform
hat den Vorteil, dass die Busleitungen 13 und 14 sowie
die Anschlusselemente 27 in weniger wärmekritischen Bereichen des
Heißkanals
verlegt sind. Das kann bei Heißkanälen 11 eine Rolle
spielen, bei denen die Wärmeentwicklung
die für
die Funktion der Busleitung 13 und 14 kritisch
ist. Die Busleitungen 13 und 14 können, wie
bereits oben erwähnt,
zusätzlich
im Bereich einer Kühlleitung
verlegt sein. Bei der Ausführungsform
gemäß 3 wird eine
größere Anzahl
von Anschlusselementen 27 benötigt als bei der Ausführungsform
gemäß 1.
Die den Düsenheizungen 15 abgewandten
Steckkontakte 30 und 31 sind bei dieser Ausführungsform
nicht belegt. Es werden zudem längere
Busleitungen 13 und 14 benötigt als bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
In
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 weisen
die Anschlusselemente 27 jeweils vier Steckkontakte 30 zum
Anschluss der Düsenheizungen 15 auf.
Steckkontakte 31 zum Anschluss von Messfühlern 16 sind
nicht vorgesehen. Alternativ bestünde jedoch die Möglichkeit,
dass die Anschlusselemente 27 außer den vier Steckkontakten 30 zusätzlich weitere
Steckkontakte 31 für
Sensoren aufweisen.
In 8 ist
ein Heißkanal
gemäß dem Stand der
Technik dargestellt. Hier ist von dem Zentralstecker 22 zu
jeder Düse 15 eine
separate Leitung 25 und zu jedem Messfühler 16 eine separate
Leitung 26 verlegt. Ein Vergleich insbesondere mit 1 zeigt,
dass bei der Verwendung der Busleitungen gemäß der 1 bis 7 sehr
viel weniger Platz zum Verstauen der Kabel in der Form vorgesehen
werden muss. Die Verkabelung nimmt bei der in 8 dargestellten
Werkzeugform aus dem Stand der Technik offensichtlich mehr Raum
in Anspruch als bei dem erfindungsgemäßen Heißkanal 11 gemäß der 1 bis 7.
Bei der Montage der Werkzeugform 11 ist daher erfindungsgemäß ein sehr
viel geringerer Verdrahtungsaufwand nötig als beim Stand der Technik. Zudem
ist das Auswechseln eines defekten Aktors oder Sensors bei dem Gegenstand
gemäß 8 nur schwierig
durchführbar,
da die Leitungen 25 und 26 nur mit großem Aufwand
zu demontieren sind.