Heißkanalsystem mit elektrisch angetriebenem Nadelverschluss

Entscheidend für die Reinraum-Tauglichkeit eines Nadelverschluss-Systems ist der Nadelantrieb. Je nach Anwendung sind die Antriebe der Systeme unterschiedlich: Pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch, Nadelbetätigung direkt oder indirekt über Plattenantrieb. Gründe genug, intensiv an der Entwicklung von Nadelverschluss-Antrieben zu arbeiten, welche alle Vorteile eines High-End-Systems bieten und dabei die eigentlich gegenläufigen Kriterien Standardisierung und  Flexibilität, aber auch Wartungsfreundlichkeit und Verfügbarkeit von Verschleißteilen vereinen. Für die Ansprüche an eine saubere und kosteneffiziente Spritzgießfertigung wurde eine elektrische Antriebseinheit für Nadelverschluss-Systeme mit intuitiv zu bedienender Touch Screen-Steuerung entwickelt. Zwei mit Servomotoren betätigte Lineareinheiten, die außen am Werkzeug angeflanscht sind, übertragen ihre Kraft direkt auf das Hubplattenpaket und sorgen so für die zuverlässige und positionsgenaue Bewegung der Verschlussnadeln des Heißkanalsystems. Dabei wird die Drehbewegung des Motors über einen Zahnriemenantrieb auf eine Kugelumlaufspindel übertragen und über die Leit-Gewindemutter in eine Linearbewegung übersetzt.  Die einfach Integration des Servoantriebs in die Heiße Seite erleichtert durch die gute Zugänglichkeit die Montage und Wartung.

Ansprüche erfüllt

Das einfache Prinzip wird durch die intuitive Bedienung der kompakten Steuerung der Antriebslösung abgerundet. Mit ihr lassen sich die Parameter Hub, Kraft und Geschwindigkeit individuell regulieren. Die Position der Ventilnadel im Anschnitt und somit die Anschnittqualität kann direkt mit Hilfe der Steuerung im Hundertstelbereich korrigiert werden. Die benötigte Kraft und die Position der Nadel wird zyklisch für jeden Motor angezeigt und dient der Prozesskontrolle.

Funktions- und Prozesssicherheit waren Faktoren zur Programmierung der Steuereinheit. Neben der Montagefahrt für die einfache Koppelung der Hubplatten erfolgt die Referenzfahrt nach hinten bei geöffneter Nadel, sodass auch ein möglicher kalter Pfropfen keinen Defekt an der Verschlussnadel zur Folge hätte. Zum Schutz des kompletten Systems dient eine Temperaturfreigabe, welche eine Inbetriebnahme  erst nach Erreichen der geforderten Verarbeitungsparameter ermöglicht. Weiter schützen verschiedene Benutzerlevel das System vor möglichen Fehlbedienungen. Das System ist bei Auslieferung auf den individuellen Anwendungsfall voreingestellt und im Rahmen des gewählten Benutzerlevels nur innerhalb eines definierten Verarbeitungsfenster steuerbar. So wird beispielsweise verhindert, dass der Nadelhub über die Grenzen hinaus verstellt und mögliche Beschädigungen, auch am Werkzeug vermieden werden.

Hohe Effizienz in der Auslastung

Zur Übertragung von Freigabe- und Alarmsignalen wird die Steuerung der Servomotoren mit der Spritzgieß-Maschine über ein Interfacekabel verbunden. Sämtliche Signale zur Produktions- und Sicherheitsüberwachung werden so gesteuert und geregelt. Ein signalgebendes LED-Leuchtband visualisiert den Prozess-Status am Servo-Steuergerät und macht mögliche Probleme sichtbar. Dabei unterscheiden sich Blau = Einrichterbetrieb, Gelb = Referenz- oder Handbetrieb, Grün = Automatikbetrieb und Rot = Hinweis auf Fehler oder Störung. Zum Freispritzen des Heißkanals und der Düsen sowie dem einfachen manuellen Bewegen der Nadeln für zum Beispiel Montagefahrten sind am Steuergerät zwei Bedientasten (+/-) für die Öffnungs- und Schließbewegung angebracht.

Neben einem integrierten Zykluszähler sind Speicherfunktionen für verschiedene Werkzeuge sowie mehrere Bedienerlevel und Nutzersprachen hinterlegt. Die Einheiten sowie die Steuerung sind auch auf andere Werkzeuge zu adaptieren, so dass sich eine hohe Effizienz in der Auslastung der Systeme ergibt und damit Kosteneinsparung in der Produktion. Der Antrieb des Nadelpakets mit Servomotoren wird von Hasco, Lüdenscheid, nur in Verbindung mit einer kompletten Heißen Seite H4420/… angeboten. Der Name 2-Motion verweist auf die Ausführung mit zwei parallel laufenden Servomotoren.

Platten- und Bearbeitungskosten reduziert

Durch die außen am Werkzeug angeflanschten Antriebseinheiten kann der düsenseitige Werkzeugaufbau kompakt gehalten werden. Bei dem gezeigten Werkzeug beträgt die Aufbauhöhe für die komplette Heiße Seite, einschließlich Wärmeisolier-Platte, nur 185 mm. Neben den energieeffizienten Aspekten reduziert dieses Konzept auch die Platten- und Bearbeitungskosten, da im Gegensatz zur pneumatischen oder hydraulischen Lösungen keinerlei Versorgungsbohrungen für die Luft- oder Hydraulikbohrungen einzubringen sind. Ebenso entfällt das Setzen von Stopfen und Umlenkelementen für die Tiefloch-Bohrungen oder das Anbringen von Wasser- oder Hydraulikkomponenten. Ferner gestaltet sich der Aufbau einfach, was der Montage, Wartung und Instandhaltung zu Gute kommt und ausreichend Platz für eine optimale Gestaltung der Kühlkreisläufe bietet.

Autor

Armin Kölz
ist Vertriebsleiter bei Hasco Heißkanaltechnik in Lüdenscheid.
akoelz@hasco.com

Fakuma 2014: Halle/Stand A2/2202