AT504856B1 - Verfahren zur detektion eines fremdkörpers - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers zwischen den Formhälften einer Spritzgießmaschine während eines Schließvorgangs, wobei aus einem Vergleich einer Messgröße des laufenden Schließvorgangs mit einer Referenzgröße eine Fehlergröße gewonnen wird und wobei ein Schwellwert festgelegt wird, wobei das Überschreiten des Schwellwerts durch einen durch Integration der Fehlergröße über die Zeit gewonnenen Parameter detektiert wird, wobei zusätzlich das Überschreiten des Schwellwerts in an sich bekannter Weise durch eine aus einem Vergleich einer Messgröße des laufenden Schließvorgangs mit einer Referenzgröße gewonnenen Fehlergröße detektiert wird.

Im Stand der Technik sind zwei prinzipielle Gruppen von Verfahren zur Detektion von zwischen den Formhälften eingeklemmten Objekten bekannt.

Die erste Gruppe beruht im Wesentlichen darauf, (beispielsweise in einem Formschutzbereich) die maximal mögliche auf die Formhälften wirkende Kraft zu beschränken und/oder die Zeit zu überprüfen, welche für eine bestimmte Formschutzstrecke benötigt wird und/oder den Regelfehler der Formposition bzw. Geschwindigkeit zu bewerten.

Die zweite Gruppe von Verfahren vergleicht einen oder mehrere bestimmte(n) Signalver-lauf(verläufe) einer oder mehrerer Messgrößen mit einem Referenzsignal, bei welchem sich kein Teil im Bereich zwischen den Formhälften befand. Hierfür sind beispielsweise die Geschwindigkeit der bewegbaren Formaufspannplatte, das von einem Formschutzsensor (Kombisensor auch für die Schließkraft) gewonnene Schließkraftsignal und/oder der Hydraulikzylinderdruck bei Spritzgießmaschinen mit hydraulischer Schließseite im Einsatz.

Zur Fehlerdetektion wird die aus aktuellem Signal (Messgröße) und Referenzsignal gewonnene Differenz im Wesentlichen mit einem Schwellwert verglichen. Einige Modifikationen sind möglich (beispielsweise Verschieben des Referenzsignals um eine Weg- bzw. Zeitdifferenz).

Bei diesen Verfahren hat es sich als problematisch herausgestellt, dass sie gerade in Bezug auf die am häufigsten zu erwartenden eingeklemmten Objekte, nämlich Kunststoffteile, nur unbefriedigend funktionieren. Da es sich bei Kunststoff um ein plastifizierbares Material handelt, kommt es bei einem Zufahren der Formhälften zu einer fortschreitenden Plastifizierung, wodurch der eingeklemmte Kunststoffteil den Formhälften zunächst nur einen geringen Widerstand bietet. Anderseits kann es doch durch den plastifizierten eingeklemmten Kunststoffteil zur Ausbildung von Dellen an den Formhälften oder zu einer Verschiebung des Formkernes kommen.

Um derartige Schäden verlässlich vermeiden zu können, müsste an sich der Schwellwert sehr niedrig gewählt werden. Um Fehldetektionen aufgrund von Schwankungen im Messsignal zu vermeiden, wird der Schwellwert jedoch in der Praxis häufig deutlich höher gewählt, als der zu erwartende geringfügige Anstieg des Messsignals aufgrund des eingeklemmten Kunststoffteils.

In der JP 06-218786 A wird ein Verfahren beschrieben, wo die Differenz eines gemessenen Istwertes zu einem Sollwert einer Messgröße integriert wird, wobei die Arbeitsvorgänge gestoppt werden, falls der ermittelte Integralwert einen Schwellwert überschreitet.

In der EP 1 640 136 A1 wird ein Steuerungsverfahren für Spritzgießmaschinen beschrieben, wobei eine Fehlerüberwachung durch Kontrolle einer Differenz von integrierten Referenzgrößen und integrierten Messgrößen implementiert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, den ein gattungsgemäßen Verfahrens derart weiterzubilden, dass das Vorhandensein eines Fremdkörpers zwischen den Formhälften einer Spritzgießmaschine auch im Fall eines Kunststoffteiles sicher detektiert wird, ohne jedoch durch einen zu niedrig gewählten Schwellwert häufige Fehlauslösungen in Kauf nehmen zu müssen, wobei der Anwendungsbereich des Detektionsverfahrens nicht nur auf Kunststoffteile beschränkt bleibt. 3 AT 504 856 B1

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Grundidee dieses Verfahrens besteht darin, einen Parameter zu kontrollieren, welcher auf der auf den Kunststoffteil aufgebrachten Verformungsenergie bzw. auf den damit näherungsweise im Zusammenhang stehenden integrierten bzw. näherungsweise (stabilisiert) integrierten Fehler beruht.

Damit kann unabhängig vom tatsächlichen Betrag der Fehlergröße die Präsenz eines Fremdkörpers zwischen den Formhälften (Formschutzfall) erkannt werden, wenn die Fehlergröße nur lange genug anliegt. Mit anderen Worten wird durch eine derartige Maßnahme aus der Fehlergröße (solange diese echt größer Null ist) ein streng monoton steigendes Signal erzeugt, welches wesentlich sicherer (bezüglich einer Schwankung des Detektionszeitpunkts bzw. -orts bei einer Änderung der Fehlergröße) zu detektieren ist.

Um nicht nur Kunststoffteile mit großer Sicherheit detektieren zu können, ist vorgesehen, dass zusätzlich das Überschreiten des Schwellwerts durch eine aus einem Vergleich einer Messgröße des laufenden Schließvorgangs mit einer Referenzgröße gewonnenen Fehlergröße detek-tiert wird. Dies stellt sozusagen eine Kombination des weiter entwickelten Verfahrens mit dem bereits aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dar.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Beispielsweise kann als Startzeitpunkt für die Integration der Fehlergröße jener Zeitpunkt gewählt werden, zu dem die Messgröße (bzw. die Fehlergröße) einen vorbestimmten, einstellbaren Wert überschreitet. Die Position der bewegbaren Formaufspannplatte zu diesem Zeitpunkt definiert den Beginn der Formschutzstrecke.

Als Referenzgröße kann beispielsweise der Verlauf der Messgröße in einem früheren Schließvorgang verwendet werden, bei welchem kein Fremdkörper zwischen den Formhälften vorhanden war.

Eine einfache Ausbildung des Verfahrens ergibt sich, wenn vorgesehen ist, dass der Schwellwert durch Addition eines vorbestimmten, einstellbaren Betrags zur Referenzgröße gewonnen wird.

Die Fehlergröße selbst kann beispielsweise durch Bildung der Differenz zwischen der Messgröße und der Referenzgröße gewonnen werden.

Als Messgröße kommen verschiedene Messwerte in Frage. Beispielsweise kann als Messgröße der Messwert eines Formschutzsensors verwendet werden. Ebenso kann als Messgröße eine Größe des Schließaktuators der Spritzgießmaschine, vorzugsweise die Schließkraft, oder eine aus einer solchen Größe abgeleitete Größe, beispielsweise die Stromstärke bzw. der Hydraulikdruck, verwendet werden.

Im einfachsten Fall kann vorgesehen sein, dass es sich bei der zusätzlich überwachten Fehlergröße um dieselbe Fehlergröße handelt, aus welcher durch näherungsweise, stabilisierte Integration über die Zeit der Parameter gewonnen wird.

Um eine sichere Detektion von Fremdkörpern garantieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Überschreiten des Schwellwerts durch den Parameter oder die Fehlergröße als Detektion eines Fremdkörpers gemeldet wird.

Ein nach den obigen Ausführungsbeispielen ausgebildetes Verfahren kann in einem Verfahren zum Schutz der Formhälften einer Spritzgießmaschine während eines Schließvorgangs eingesetzt werden, indem nämlich im Anschluss an eine erfolgte Detektion eines Fremdkörpers der 4 AT 504 856 B1

Schließvorgang gestoppt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:

Fig. 1a, 1b den zeitlichen Verlauf einer Messgröße bzw. der Fehlergröße für den Fall eines eingeklemmten Kunststoffteils,

Fig. 2a, 2b dieselben Größen für den Fall eines eingelegten Papierstapels (zur Simulation von Einlegeteilen) und

Fig. 3a, 3b eine weitere Messgröße bzw. Fehlergröße für den Fall eines eingeklemmten Kunststoffteils.

In Fig. 1a bezeichnet Fakt den Verlauf der Messgröße des laufenden Schließvorgangs in Abhängigkeit von der Zeit t. Als Messgröße wurde in diesem Fall die Schließkraft des Schließaktuators der Spritzgießmaschine verwendet. Mit Fref wird der Verlauf derselben Messgröße in Abhängigkeit von der Zeit t aus einem früheren Schließvorgang bezeichnet. Aufgrund des problemlosen Ablaufes des früheren Schließvorgangs wird dieser Verlauf als Referenzgröße verwendet.

Fig. 1b stellt den Verlauf der Fehlergröße E für den aktuellen Schließvorgang dar. Die Fehlergröße E wird durch folgende Formel ermittelt: E = Fant-pREF· Erkennbar ist, dass zwischen dem Zeiten U und t2 eine relativ geringe, jedoch konstant anliegende Fehlergröße E von ungefähr 0,5 vorliegt. Um diese Fehlergröße mit einem herkömmlichen Verfahren detektieren zu können, müsste also der Schwellwert S kleiner gleich 0,5 gewählt werden. Dieses Verhalten ergibt sich im Falle eines eingeklemmten Kunststoffteiles.

Wie aus den Fig. 2a und 2b hervorgeht, welche analog zu den Fig. 1a und 1b dieselben Größen für den Fall eines eingelegten Papierstapels (um Einlegeteile zu simulieren) darstellen, liegt bei einem nichtplastifizierbarem Fremdkörper ein völlig anderes Verhalten vor. In diesem Fall kommt es zu einem relativ kurzfristigen Anstieg des Fehlersignals E, ohne dass dieses lange anliegen müsste. Ein derartiger Anstieg lässt sich problemlos mit einem größeren Schwellwert S detektieren, ohne dass bereits Schäden an den Formhälften auftreten.

Die Fig. 3a und 3b zeigen den Verlauf einer Messgröße (in diesem Fall der Motorstrom I des Schließaktuators, welcher näherungsweise proportional dem Antriebsmoment ist). In Fig. 3b sind dabei sowohl die bisher eingesetzte Fehlergröße E als auch der durch Integration der Fehlergröße gewonnene Parameter E|NT dargestellt.

Es gilt der Zusammenhang E,NT = lE(t)dt

Gut erkennbar, ist das monoton steigende Verhalten des Parameters für den Formschutzfall.

Gerade für den in den Fig. 3a und 3b dargestellten Fall, dass eine Größe I des Schließaktuators als Messgröße eingesetzt werden soll, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft. Da sich eine Änderung zum Referenzsignal lREF aufgrund eines eingeklemmten Fremdkörpers oftmals erst nach einer erfolgten Reaktion auf eine Regelabweichung einstellt, muss die Detektion möglichst schnell erfolgen. Zudem ist dann die Fehlergröße E und damit der Detektionszeitpunkt beim Verfahren nach dem Stand der Technik auch stark von der Einstellung des Reglers abhängig.

Bei Kniehebelspritzgussmaschinen wird aufgrund des variablen Kniehebelübersetzungsverhältnisses eine positionsabhängige Sensitivität der Detektion bewirkt. Dies kann durch eine Berücksichtigung des Kniehebelübersetzungsverhältnisses vermieden werden (Linearisierung der Sensitivität). Die Einstellung des Schwellwertes kann mittels Umrechnung des Motorstroms I auf eine theoretisch entsprechende Schließkraft (für den Fall, dass ein Formschutzsensor die Schließkraft liefert) angeglichen werden.

Claims (10)

1. 5 AT 504 856 B1 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers zwischen den Formhälften einer Spritzgießmaschine während eines Schließvorgangs, wobei aus einem Vergleich einer Messgröße des laufenden Schließvorgangs mit einer Referenzgröße eine Fehlergröße gewonnen wird und wobei ein Schwellwert festgelegt wird, wobei das Überschreiten des Schwellwerts durch einen durch Integration der Fehlergröße über die Zeit gewonnenen Parameter detek-tiert wird, wobei zusätzlich das Überschreiten des Schwellwerts in an sich bekannter Weise durch eine aus einem Vergleich einer Messgröße des laufenden Schließvorgangs mit einer Referenzgröße gewonnenen Fehlergröße detektiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zusätzlich überwachten Fehlergröße (E') um dieselbe Fehlergröße (E) handelt, aus welcher durch Integration über die Zeit (t) der Parameter (Eint) gewonnen wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überschreiten des Schwellwerts (S) durch den Parameter (E|NT) oder die Fehlergröße (E1) als Detektion eines Fremdkörpers gemeldet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Startzeitpunkt (t0) für die Integration der Fehlergröße (E) jener Zeitpunkt gewählt wird, zu dem die Messgröße (F, I) und/oder die Fehlergröße (E, E’) einen vorbestimmten, einstellbaren Wert (F0, l0> E0) überschreitet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzgröße der Verlauf der Messgröße (Fref, Iref) in einem früheren Schließvorgang verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (S) durch Addition eines vorbestimmten, einstellbaren Betrags (A) zur Referenzgröße gewonnen wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlergröße (E) durch Bildung der Differenz zwischen der Messgröße (Fakt, I) und der Referenzgröße gewonnen wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße (Fakt) der Messwert eines Formschutzsensors verwendet wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße (Fakt, I) eine Größe des Schließaktuators der Spritzgießmaschine, vorzugsweise die Schließkraft, oder eine aus einer solchen Größe abgeleitete Größe, beispielsweise Stromstärke oder Hydraulikdruck, verwendet wird.
10. 10. Verfahren zum Schutz der Formhälften einer Spritzgießmaschine während eines Schließvorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Formhälften vorhandene Fremdkörper durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 detektiert werden und dass im Anschluss an eine erfolgte Detektion der Schließvorgang gestoppt wird. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen