Anwendungen
Hydraulische Spritzgießmaschinen sind dank ihrer Robustheit und hohen Schließkräfte die am weitesten verbreitete Systeme in der Kunststoffverarbeitung. Sie steuern alle Hauptantriebe – Spritzaggregat, Einspritzeinheit, Auswerfer und Schließeinheit – über einen Hydraulikkreis. Die Maschinen überzeugen durch Zuverlässigkeit, Präzision und Vielseitigkeit, von Automotive bis Packaging, und bieten eine effiziente Lösung für Serien- wie auch Kleinserienfertigung.
Bedürfnisse:
Pelletzuführung
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Position des Spritzaggregats
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Position und Bewegung der Einspritzeinheit
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Position der beweglichen Aufspannplatte
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Position des Auswerfers
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Überwachung des Hydraulikkreises
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Steuerung des Heißkanalsystems
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Temperaturregelung des Barrels
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Kontrolle des Spritzgießprozesses
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Verformung der Holme
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Verformung der Reaktionsplatte
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Wertschöpfung aus Produktionsdaten
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Bedürfnis:
Pelletzuführung
Vor dem Einspritzen müssen Kunststoffpellets erhitzt und entfeuchtet werden, um Blasenbildung und Oberflächenfehler zu vermeiden. Restfeuchtigkeit kann zudem Heizelemente beschädigen und zu Stillständen führen. Eine stabile Temperaturregelung ist daher entscheidend.
Lösung:
Der Einsatz intelligenter Halbleiterrelais mit Rampensteuerung sorgt für ein schonendes, stufenweises Aufheizen der Pellets, verhindert thermische Schocks und stellt die vollständige Entfeuchtung sicher. Das integrierte Diagnosesystem erkennt partielle Lastunterbrechungen, erhöht die Betriebssicherheit und reduziert ungeplante Maschinenstillstände.
Bedürfnis:
Position des Spritzaggregats
Das Spritzaggregat muss sich präzise an den Einspritzpunkt heranbewegen und dort stabil anliegen, ohne durch die beim Einspritzen entstehenden Gegenkräfte verschoben zu werden. Zudem ist ein kontrolliertes Zurückfahren erforderlich, um Spülvorgänge des Zylinders zu erlauben. Eine präzise und stabile Positionsmessung ist daher unerlässlich, um Produktionskontinuität, gleichbleibende Qualität des Formteils und den Schutz der mechanischen Komponenten sicherzustellen.
Eine exakte Positionsmessung gewährleistet reproduzierbare Bewegungen, schützt mechanische Komponenten und stellt gleichbleibende Produktqualität sicher.
Der magnetostriktive Positionssensor WPA basiert auf der Hyperwave-Technologie, die eine Auflösung von bis zu 0,5 µm ermöglicht und durch den Verzicht auf verschleißanfällige Komponenten höchste Präzision und Wiederholgenauigkeit selbst unter hoher Belastung gewährleistet. Die Installation wird durch schwimmend gelagerte Positionsgeber vereinfacht: Die Aluminiumstange wird an der Maschinenbasis befestigt, während der Positionsgeber problemlos am Spritzaggregat angebracht wird und so einen stabilen und dauerhaften Kontakt sicherstellt. Der Sensor kann über analoge oder digitale Ausgänge, CANopen oder Real-Time-Ethernet angeschlossen werden und bietet damit maximale Flexibilität für die Integration in unterschiedliche Steuerungssysteme.
Bedürfnis:
Position und Bewegung der Einspritzeinheit
Die Einspritzeinheit muss einen exakten und wiederholgenauen Hub ausführen, um stets die richtige Materialmenge in das Werkzeug einzubringen. Stabilität und Wiederholbarkeit der Position sind entscheidend, um Formteilfehler, Materialverschwendung und Belastungen der mechanischen Komponenten zu vermeiden. Schon geringe Abweichungen im Hub können die Produktqualität beeinträchtigen und den Produktionsfluss verlangsamen, weshalb ein zuverlässiger und hochauflösender Sensor unverzichtbar ist.
Eine exakte Positionsmessung gewährleistet reproduzierbare Bewegungen, schützt mechanische Komponenten und stellt gleichbleibende Produktqualität sicher.
Der WPA-Sensor wird mit einer an der Maschine befestigten Aluminiumstange installiert, während der Positionsgeber direkt an der Einspritzeinheit angebracht ist. Er ermöglicht die Positions- und Geschwindigkeitsmessung in Echtzeit, wodurch der Motor schnell anlaufen und beim Erreichen des Sollwerts für einen sanften Stopp progressiv abgebremst werden kann.
- Die verschleißfreien Komponenten verringern den Wartungsaufwand und minimieren das Ausfallrisiko.
- Flexible Ausgänge: analog, digital, CANopen oder RTE.
- Die hohe Wiederholgenauigkeit sichert die Qualität jedes Einspritzzyklus.
- Er schützt die mechanischen Komponenten während des Vor- und Rücklaufs der Einspritzeinheit.
Bedürfnis:
Position der beweglichen Aufspannplatte
Die mittlere Platte, durch den Kniehebel bewegt, muss sich präzise vor- und zurückbewegen. Die kontrollierte Geschwindigkeit ist dabei entscheidend: Die Platte fährt zunächst schnell an und verlangsamt sich beim Annähern an das Werkzeug, um sauber anzuliegen. Eine exakte Positionsüberwachung verhindert, dass die Einspritzeinheit ohne korrekten Kontakt arbeitet, und schützt so vor Schäden oder Materialaustritt. Die Wiederholgenauigkeit der Bewegung gewährleistet gleichbleibende Formteilqualität sowie den Schutz von Maschine und Werkzeug.
Eine exakte Positionsmessung gewährleistet reproduzierbare Bewegungen, schützt mechanische Komponenten und stellt gleichbleibende Produktqualität sicher.
Der WPA-Sensor liefert der SPS kontinuierlich Rückmeldungen zu Position und Geschwindigkeit der beweglichen Aufspannplatte und ermöglicht so ein sanftes und sicheres Abbremsen durch präzise Ansteuerung der Antriebe.
- Schnelle und präzise Positionserfassung.
- Geschwindigkeitsregelung für sanfte Annäherung.
- Verhindert vorzeitiges Einspritzen und Schäden des Werkzeugs.
- Analoge, digitale, CANopen- oder RTE-Ausgänge.
- Vereinfachte Installation mit Stange und Positionsgeber.
Bedürfnis:
Position des Auswerfers
Der Auswerfer führt in der Regel zwei Hübe aus, um das Formteil vollständig aus dem Werkzeug zu lösen und anschließend in die Ausgangsposition zurückzukehren. Die Wiederholgenauigkeit dieser Bewegung ist entscheidend, um Schäden am Werkzeug oder am Formteil zu vermeiden und die Produktionskontinuität sicherzustellen. Die Positionsüberwachung optimiert Taktzeit und Hub des Auswerfers, reduziert Stöße und mechanische Belastungen und gewährleistet so einen präzisen Bewegungsablauf.
Eine exakte Positionsmessung gewährleistet reproduzierbare Bewegungen, schützt mechanische Komponenten und stellt gleichbleibende Produktqualität sicher.
Der WPA-Sensor wird mit einer Aluminiumstange am Maschinenkörper befestigt, während der Positionsgeber am Auswerfer angebracht ist. Er erfasst Position und Geschwindigkeit in Echtzeit.
- Kontinuierliche Messung von Position und Geschwindigkeit.
- Sanftes Abbremsen und wiederholgenauer Hub.
- Reduzierung von Stößen und mechanischen Belastungen.
- Analoge, digitale, CANopen- oder RTE-Ausgänge für höchste Flexibilität.
- Verschleißfreie Komponenten, minimaler Wartungsaufwand.
Bedürfnis:
Überwachung des Hydraulikkreises
Die Drucküberwachung im Hydraulikkreis ist entscheidend, um Bewegungen sicher zu steuern und Anomalien frühzeitig zu erkennen. Sie gewährleistet Prozessstabilität und schützt Bediener und Maschine.
Lösung:
Die KS-Sensoren bieten eine zuverlässige Lösung zur Drucküberwachung in Hydraulikkreisen und vereinen kompakte Baugröße, Präzision und Sicherheitsfunktionen. Darüber hinaus ermöglichen die Gefran-Drucksensoren die Verknüpfung von Druckschwellen mit Maschinenbefehlen. Dadurch lassen sich Quervergleiche einrichten, um unbeabsichtigte oder ausgefallene Bewegungen zu verhindern und so die Sicherheit und Betriebssicherheit der Anlage zu erhöhen.
Hauptmerkmale:
- Messbereich: 1 bis 1000 bar
- Ausgänge: analog 4…20 mA oder 0…10 V
- Dickschichttechnologie mit Edelstahlmembran
- SIL2-zertifiziert, geeignet für Sicherheitskreise
- KS-I-Version mit IO-Link für erweiterte Diagnostik
- Hohe mechanische Festigkeit und Schutzart IP67
Bedürfnis:
Steuerung des Heißkanalsystems
Die Gestaltung der Verteilerkanäle im Werkzeug gehört oft zu den kritischsten Aufgaben. Einerseits müssen möglichst viele Kanäle vorgesehen werden, um eine gleichmäßige Verteilung in der Form zu erreichen. Andererseits dürfen es nicht zu viele oder zu enge Kanäle sein, da sich das Material darin leicht verfestigen kann und dann nur schwer wieder in den Schmelzzustand zurückgeführt werden kann.
Die präzise Steuerung des Heißkanalsystems verhindert das Erstarren des Materials in den Verteilerkanälen. Durch gezieltes Aufheizen bleibt die Schmelze in einem optimalen Zustand, was gleichmäßige Verteilung und hohe Produktqualität ermöglicht.
Die Gefran-Technologie für die Temperaturregelung von Heißkanalsystemen basiert auf Halbleiterrelais, PID-Reglern und Thermoelementen:
- Jedes Heizelement wird im geschlossenen Regelkreis über eine PID-Regelung gesteuert, die entweder in die SPS integriert ist oder über dedizierte Multiloop-Regler wie den Typ GFXTERMO4 erfolgt. Damit lässt sich die Temperatur bis auf ±0,5 °C um den Sollwert halten.
- Das kompakte Halbleiterrelais GRP-H mit integriertem Kühlkörper gewährleistet eine präzise Stromregelung bis 120 A. Über IO-Link lassen sich I/O-Karten einsparen, da Befehle, Alarme und Stromaufnahme direkt integriert verwaltet werden.
- Die Lösung ist skalierbar und kompatibel mit PID-Reglern, die entweder in der SPS oder in Remote-Modulen integriert sind.
Bedürfnis:
Temperaturregelung des Barrels
Das beheizte Barrel der Spritzgießmaschine arbeitet wie ein Extruder, daher ist eine präzise Temperaturregelung für die Qualität des Endprodukts entscheidend. Die Temperaturregelung gewährleistet die thermische Stabilität des Barrels, wodurch das System schnell auf Schwankungen der thermischen Last oder des Prozesses reagieren kann und dadurch potenzielle Defekte sowie Verformungen des Polymers vermieden werden.
Die Gefran-Technologie für die Temperaturregelung basiert auf Halbleiterrelais, PID-Reglern und Thermoelementen:
- Jedes Heizelement wird im geschlossenen Regelkreis über eine PID-Regelung gesteuert, die entweder in die SPS integriert ist oder über dedizierte Regler wie den Typ 1250 erfolgt. Damit lässt sich die Schmelzetemperatur bis auf ±0,5 °C um den Sollwert halten, mit konstanter Viskosität und ohne Oberflächen- oder Maßfehler.
- Das kompakte Halbleiterrelais GRP-H mit integriertem Kühlkörper gewährleistet eine präzise Stromregelung bis 120 A. Über IO-Link lassen sich I/O-Karten einsparen, da Befehle, Alarme und Stromaufnahme direkt integriert verwaltet werden.
Die Lösung ist skalierbar und kompatibel mit PID-Reglern, die entweder in der SPS oder in Remote-Modulen integriert sind. Funktionen zur Rezepturspeicherung und Trendaufzeichnung unterstützen schnelle Produktwechsel und die kontinuierliche Qualitätsverbesserung.
Bedürfnis:
Kontrolle des Spritzgießprozesses
Der Spritzgießprozess erfordert ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Qualität und Geschwindigkeit. Die Steuerung muss komplexe Rezepturen verwalten, schnelle Materialwechsel ermöglichen und bei Abweichungen sofort reagieren, um eine konstante Produktqualität sicherzustellen.
Lösung:
G-Mation ist die Plattform für die vollständige, synchrone und integrierte Steuerung des Spritzgießprozesses. Das Herzstück des Systems ist die CPU G-Mation P6, ergänzt durch die Remote-Module G3 mit EtherCAT-Buskommunikation. Die Temperaturregelung erfolgt über integrierte PID-Regler; auch die Antriebssteuerung kommt ohne den Einsatz externer Gateways aus. Die Benutzeroberfläche wird über einen integrierten Webserver verwaltet und auf den Browser-Panels G-Mation W55 angezeigt, die die Darstellung individuell konfigurierbarer Dashboards ermöglichen.
Hauptmerkmale der Plattform:
- Vorkonfigurierte, anpassbare Anwendungsvorlagen
- Docker-Technologie für die Installation von Applikationen wie IoT-Dashboards, Predictive Maintenance oder die Anbindung an MES- und ERP-Systeme
- Offene Architektur mit Edge-Computing-Fähigkeit
Bedürfnis:
Verformung der Holme
Die bloße Kalibrierung der Schließkraft des Werkzeugs reicht nicht immer aus, um die Prozessqualität sicherzustellen.
Ungleichmäßig gespannte Holme können zu inhomogener Einspritzung, Graten oder Werkzeugverschleiß führen. Eine präzise Überwachung der Holmverformung ermöglicht frühzeitige Prozesskorrekturen und schützt Maschine und Werkzeug.
Gefran bietet zwei Ansätze zur Überwachung der Holmverformung:
- Kontinuierliche Überwachung: Messlanzen wie die Modelle ML1018, die in dafür vorgesehene Bohrungen der Holme eingebaut werden, erfassen die Verformung bei jedem Schließzyklus. So lassen sich detaillierte Trends ermitteln und rechtzeitig Prozesskorrekturen vornehmen.
- Überwachung beim Werkzeugwechsel: Magnetische Sensoren QE2008, die direkt an den Holmen angebracht werden, ermöglichen schnelle Überprüfungen während der Testzyklen bei jedem Werkzeugwechsel, ganz ohne permanente Installation.
Bedürfnis:
Verformung der Reaktionsplatte
Die zyklische Belastung der Reaktionsplatte kann zu ungleichmäßiger Schließkraft führen. Durch präzise Dehnungsmessung werden Abweichungen früh erkannt, wodurch Produktqualität und Lebensdauer der Anlage verbessert werden.
Der Dehnungssensor SL von Gefran ist eine ideale Lösung zur Überwachung der Schließkraft, da er sich besonders einfach installieren lässt: Er wird direkt an der Rückseite der Reaktionsplatte montiert, ohne dass aufwendige Bearbeitungen erforderlich sind. Er ist in den Versionen SL-VAA und SL76-VDA mit integriertem Verstärker und wahlweise analogem oder digitalem Ausgang erhältlich, was die Einbindung in bestehende Steuerungssysteme erleichtert.
Der für industrielle Anwendungen mit sehr kurzen Zykluszeiten entwickelte SL-Sensor gewährleistet auch unter anspruchsvollen Bedingungen höchste Zuverlässigkeit und Präzision.
- Die mechanische Verstärkung der Dehnung zwischen den beiden Montageflächen liefert ein stabiles und wiederholgenaues Signal.
- Besonders im Spannungsmodus ist er optimal für präzise und reaktionsschnelle Überwachungen geeignet.
- Dank seiner robusten Edelstahlkonstruktion und der Schutzart IP54 ist der Sensor unempfindlich gegenüber Stößen, Vibrationen und typischen Verunreinigungen im Produktionsumfeld.
Bedürfnis:
Wertschöpfung aus Produktionsdaten
Das Funktionsprinzip:
Der Hydraulikkreis bildet das Kernstück der Maschine und sorgt für die Kraftübertragung auf die unterschiedlichen Bewegungen. Das Kunststoffgranulat wird im beheizten Zylinder plastifiziert und von der Einspritzeinheit in die Werkzeugkavität gepresst. Einspritzdruck und -geschwindigkeit werden über das unter Druck stehende Öl gesteuert, das auf die Hydraulikzylinder wirkt, welche mit den mechanischen Komponenten verbunden sind. Die bewegliche Aufspannplatte, angetrieben von Kniehebel oder Direktzylindern, schließt das Werkzeug mit der Kraft, die erforderlich ist, um dem Einspritzdruck standzuhalten. Nach dem Einspritzen bleibt das Werkzeug geschlossen, bis das Teil erstarrt ist; anschließend stößt der ebenfalls hydraulische Auswerfer das Formteil aus. Die Steuerung des Kreislaufs erfordert eine kontinuierliche Überwachung von Druck und Temperatur des Hydrauliköls sowie eine präzise Kontrolle der Positionen der Antriebe, um wiederholbare Zyklen sicherzustellen und Ausschuss zu reduzieren. Mechanische Komponenten wie Linearführungen und Kugelumlaufspindeln gewährleisten präzise und flüssige Bewegungen, während moderne Sensoren fortlaufend Temperatur, Druck und Materialfluss überwachen. Diese Daten können vom Bediener genutzt werden, um den Prozess zu optimieren und frühzeitig auf mögliche Abweichungen zu reagieren, Stillstände werden reduziert und die Gesamteffizienz der Anlage erhöht.
Anforderungen und Technologie:
Hydraulische Spritzgießmaschinen erfordern eine präzise Steuerung von Position, Druck und Temperatur, um hohe Wiederholgenauigkeit und Formteilqualität sicherzustellen.
Wichtige Anforderungen sind:
-
- Positionsüberwachung von Spritzaggregat, Einspritzeinheit, Auswerfer und Aufspannplatte für sichere und wiederholgenaue Bewegungen.
- Überwachung des Hydraulikdrucks, um Einspritz- und Schließkräfte präzise zu steuern.
- Temperaturregelung von Werkzeug und Plastifizierzylinder, um Viskosität und Zykluszeit zu optimieren.
Gefran bietet hierfür Steuerungsplattformen, Druck- und Temperatursensoren sowie modulare Lösungen, die Effizienz, Sicherheit und gleichbleibende Qualität gewährleisten.
