Sensoren der Kunststoffspritzgussmaschine Lydia Rößner

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Heike Nicole Lichtenberg
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1 Sensoren der Kunststoffspritzgussmaschine Lydia Rößner 1

2 Inhaltsverzeichnis Spritzgussvorgang Temperatursensoren Drucksensoren Positionssensoren Drehzahlmessung Quellenverzeichnis Lydia Rößner 2

3 Spritzgussvorgang 1 Hubschnecke 2 Fülltrichter 3 Spritzdüse 4 Werkzeug, festes Teil 5 Formnest bzw. Kavität/Formteil 6 Werkzeug, bewegliches Teil Bildquelle: commons/wikipedia Lydia Rößner 3

Kavität/Formteil 6 Werkzeug, bewegliches Teil

4 Spritzgussvorgang 1. Dosierphase 2. Einspritzphase 3. Nachdruckphase 4. Abkühlphase 5. Auswerfphase Lydia Rößner 4

5 Spritzgussvorgang Dosierphase Schneckendrehzahl Zylindertemperaturen Schneckenweg Dosiervolumen Lydia Rößner 5

6 Spritzgussvorgang Einspritzphase Düsenposition Schneckenweg Schneckenvorlaufgeschwindigkeit Einspritzdruck Schließkraft Zylindertemperaturen Werkzeugtemperatur Werkzeuginnendruck Lydia Rößner 6

Einspritzdruck Schließkraft Zylindertemperaturen

7 Spritzgussvorgang Nachdruckphase Werkzeugtemperatur Werkzeuginnendruck Nachdruck Höhe in bar / Zeit Zylindertemperatur Schließkraft Lydia Rößner 7

8 Spritzgussvorgang Abkühlphase Werkzeugtemperatur Werkzeuginnendruck Schließkraft Lydia Rößner 8

9 Spritzgussvorgang Auswerfphase Position Werkzeug, bewegliches Teil Position Auswerfer Lydia Rößner 9

10 Temperatursensoren Zylindertemperatur Einzugszone Kompressionszone Meteringzone Werkzeug Temperatur Schmelzetemperatur (Düse) Lydia Rößner 10

11 Temperatursensoren Thermoelement Wandlerprinzip Seebeck Effekt Diffusionsstrom nach Kalt Bildquelle: wikipedia Lydia Rößner 11

12 Vorteile Temperatursensoren Thermoelement geringe Ansprechzeit unempfindlich gegen Druck einfach zu realisierende Vergleichsstelle Daten der Firma Priamus für Werkzeugtemperatursensor: Typ N; Materialkombination: NiCrSi NiSi Grenzabweichung ( C) dt=+/ 0.004*T oder +/ 1.5K Sensorfront bis 600 C / Kabel bis 200 C Ansprechzeit ms Anmerkung: normalerweise verwendet Typ K (NiCr Ni) oder Typ J (Fe CuNi) Lydia Rößner 12

Materialkombination: NiCrSi NiSi Grenzabweichung ( 40 1000 C) dt=+/ 0.004*T oder +/ 1.

13 Nachteil nichtlinear Temperatursensoren Thermoelement Bildquelle: bs.de Lydia Rößner 13

14 Drucksensoren Werkzeug Innendruck Schneckendruck Spritzdruck Nachdruck Schließkraft Lydia Rößner 14

15 Drucksensoren piezoresistiv Effekt Querschnittsfläche wird durch mechanische Kraft deformiert Geometrieänderung (Dehnung ε, Querkontraktion ν) Änderung des spezifischen Widerstands unter Dehnung (bei Metall kaum) piezoresistiv beeinflusst durch Kristallorientierung und Dotierung Bildquelle:wikipedia Lydia Rößner 15

spezifischen Widerstands unter Dehnung (bei Metall kaum) piezoresistiv

16 Vorteile Drucksensoren piezoresistiv für statischen Druck geeignet Preis Nachteile Speisung (passiver Sensor) Verstärker nötig nichtlinear Lydia Rößner 16

17 Drucksensoren piezoelektrisch Effekt : Quarzkristall wird durch mechanische Belastung verformt Ladungsverschiebung im Kristall tritt nur in zentrosymmetrischen Kristallen auf richtungsabhängig: Longitudinal /Traversaleffekt Bildquelle: bw.de Lydia Rößner 17

nur in zentrosymmetrischen Kristallen auf richtungsabhängig:

18 Drucksensoren piezoelektrisch Vorteile: hoher Temperaturbereich sehr kleine Abmessungen hohe Grenzfrequenz keine Speisung (aktiver Sensor) hoher Messbereich mit kleiner Auflösung Nachteile: keine statischen Messungen Verstärker Lydia Rößner 18

(aktiver Sensor) hoher Messbereich mit kleiner Auflösung

19 Drucksensoren piezoelektrisch Daten der Firma Priamus: Schließkraft Werkzeuginnendruck Messbereich N bar Überlast 3000 N 2500 bar Empfindlichkeit ca. 4,4 pc/n 10 pc/bar max. Schmelzetemperatur Unbegrenzt max. Werkzeugtemperatur C C Linearitätsabweichung < +/ 1% < +/ 1% Eigenfrequenz ca. 200 khz > 80 khz Lydia Rößner 19

4,4 pc/n 10 pc/bar max. Schmelzetemperatur Unbegrenzt max.

20 Positionsmessung überwacht Auswerferposition Werkzeugposition Düsenposition geregelt Schneckenposition Schneckenvorlaufgeschwindigkeit Lydia Rößner 20

21 Positionsmessung Potentiometer Prinzip: Schleifkontakt Teilwiderstand Proportionalität Teilstrecke Bildquelle:Taschenbauch der Automatisierung Lydia Rößner 21

22 Positionsmessung inkrementell Prinzip: Markierungen äquidistant auf Umfang oder Länge verteilt Zählung der Markierungen Umrechnung in Weg/Winkel Umrechnung in Geschwindigkeit/Drehzahl Lydia Rößner 22

23 Relativposition: einfacher Strichcode Weg ab Zählbeginn für Geschwindigkeiten ausreichend Absolutposition: Code Lineal Weg gegenüber Bezugspunkt Positionsmessung codiert Bildquelle:wikipedia Lydia Rößner 23

24 Positionsmessung fotoelektrischer Effekt Prinzip optische Abtastung: Licht (Photonen) treffen auf Photoelement Erzeugung von Ladungsträgern (Elektronen Loch Paaren) Zunahme der Leitfähigkeit Photoleitung Bildquelle:wikipedia Lydia Rößner 24

25 Drehzahlmessung Schneckendrehzahl Umfangsgeschwindigkeit Werte inkrementell erfasst Bildquelle:wikipedia Lydia Rößner 25

26 Quellenverzeichnis Studiengang Kunststofftechnik, HTW Aalen Kunststoff Taschenbuch, H. Saechtling u. W. Zebrowski, Carl Hanser Verlag München Wien Taschenbuch der Automatisierung, Reinhard Langmann, Fachbuchverlag Leipzig Prozeßleittechnik II, Dr. Günther Strohrmann, FernUniversität in Hagen Lydia Rößner 26

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