AT521442A1 - Dynamische Anpassung der Schließkraft - Google Patents

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AT521442A1 ATA50600/2018A AT506002018A AT521442A1 AT 521442 A1 AT521442 A1 AT 521442A1 AT 506002018 A AT506002018 A AT 506002018A AT 521442 A1 AT521442 A1 AT 521442A1
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Abstract

Steuerung für eine Spritzgießmaschine, mit: - wenigstens einem Eingang für Eingangssignale wenigstens eines Sensors zum Messen des Verlaufs zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine - einer Recheneinheit, welcher die über den wenigstens einen Eingang zugeführten Eingangssignale zuführbar sind - einem Ausgang, über welchen durch die Recheneinheit Sollwertsignale für einen Sollwertverlauf einer Schließkraft für zumindest einen Aktuator der Spritzgießmaschine ausgebbar sind wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, aus dem über die Eingangssignale zugeführten Verlauf des zumindest einen Prozessparameters einen Verlauf einer der Schließkraft entgegenwirkenden Auftreibkraft einer in ein Werkzeug der Spritzgießmaschine eingespritzten Schmelze zu bestimmen, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen und Sollwertsignale für den berechneten Sollwertverlauf für die Schließkraft über den Ausgang auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Spritzgießmaschine, welche eine solche Steuerung aufweist oder über eine Datenverbindung mit einer solchen Steuerung in Verbindung steht und ein Verfahren zum Berechnen und Vorgeben eines Schließkraftverlaufs für zumindest einen Aktuator einer Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 12.
AT 514 856 B1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen des Verlaufs zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine in Form der Werkzeugatmung. Basierend auf dem bestimmten Verlauf Werkzeugatmung wird ein optimaler Schließkraftsollwert für den Spritzprozess ermittelt.
Eine manuelle, dynamische Anpassung der Schließkraft durch einen Bediener ist bei Spritzgießmaschinen üblicherweise nicht vorgesehen, d. h. es wird ein fester (zeitlich unveränderlicher) Sollwert für die Schließkraft vorgegeben. Auch wenn es möglich wäre, einen gewünschten zeitlich veränderlichen Sollwertverlauf vorzugeben, würden dem Bediener die notwendigen Informationen und Fachkenntnisse fehlen, um diesen einzustellen. Jegliche Änderungen der Spritzeinstellungen sowie des Schließkraftsollwertes haben Einfluss auf diesen Verlauf (eine zu geringe Schließkraft zum falschen Zeitpunkt führt zum Überspritzen des Werkzeugs).
Eine gattungsgemäße Steuerung für eine Spritzgießmaschine und ein gattungsgemäßes Verfahren, bei welchen automatisch ein Minimalwert für den Spitzenwert einer Schließkraft bestimmt wird, gehen aus DE 10 2012 018 749 B4 hervor. Dies geschieht über die Ermittlung eines Knicks in der Schließkraftzunahme beim Einspritzen aufgetragen über einer Sollschließkraft. Der Schließkraftsollwert wird automatisch auf das notwendige Minimum für den konkreten Spritzprozess reduziert. Die Entlüftung einer Kavität des Werkzeugs sowie der Verschleiß des Werkzeugs sind verbessert.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Steuerung für eine Spritzgießmaschine, einer Spritzgießmaschine, welche eine solche Steuerung aufweist oder über eine Datenverbindung mit einer solchen Steuerung in Verbindung steht und / 15
84176 36/mv eines Verfahrens zum Berechnen und Vorgeben eines Schließkraftverlaufs für zumindest einen Aktuator einer Spritzgießmaschine, bei welchen eine mechanische Belastung des Werkzeugs der Spritzgießmaschine geringer ist als beim Stand der Technik.
Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Spritzgießmaschine, welche eine solche Steuerung aufweist oder über eine Datenverbindung mit einer solchen Steuerung in Verbindung steht und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Bei einer erfindungsgemäßen Steuerung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen und Sollwertsignale für den berechneten Sollwertverlauf für die Schließkraft über den Ausgang auszugeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass aus einem Verlauf zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine ein Verlauf einer Schließkraft berechnet wird, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass der Verlauf der Schließkraft nach einem Spitzenwert der Schließkraft so abfällt und/oder von einem Minimalwert so zu einem Spitzenwert der Schließkraft ansteigt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen.
Der Spitzenwert der Schließkraft kann für eine vorgegebene Zeitspanne vorliegen.
So kann eine unnötig lange mechanische Belastung des Werkzeugs der Spritzgießmaschine durch eine ständig anliegende, zu hohe Schließkraft vermieden werden, wobei aber sichergestellt ist, dass die Schließkraft zu jedem Zeitpunkt groß genug ist, um ein ungewünschtes Öffnen des Werkzeugs durch die Auftreibkraft zu verhindern. Der Sollwertverlauf für die Schließkraft kann für die gesamte Dauer des Spritzvorganges (Spritz- und Kühlphase) optimiert werden. Da die Berechnung des benötigten Sollwertverlaufes durch die Recheneinheit erfolgt (sozusagen automatisch), ist es nicht erforderlich, dass ein Bediener der Spritzgießmaschine einen gewünschten / 15
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Sollwertverlauf manuell vorgibt. Es erfolgt eine dynamische Anpassung der Schließkraft an den Spritzvorgang, was den Verschleiß des Werkzeugs reduziert und es gestattet, eine Entlüftung einer Kavität des Werkzeugs zu optimieren.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sollwertverlauf nach einem Spitzenwert der Schließkraft so abfällt und/oder von einem Minimalwert so zu einem Spitzenwert der Schließkraft ansteigt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen.
Beispielsweise kann der berechnete Sollwertverlauf nach dem Spitzenwert der Schließkraft zumindest über einen Teilbereich monoton (d. h., es kann zumindest über einen Teilbereich nach dem Spitzenwert einen konstanten Sollwertverlauf geben), bevorzugt streng monoton (d. h. für zwei beliebige Sollwerte S1, S2 nach Erreichen des Spitzenwertes gilt: S1 > S2) abfallen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen, welcher ausgehend von einem Minimalwert so zu einem Spitzenwert der Schließkraft ansteigt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen. So kann eine unnötige mechanische Belastung des Werkzeugs bereits vor Erreichen des Spitzenwertes der Schließkraft vermieden werden.
Beispielsweise kann der berechnete Sollwertverlauf vor dem Spitzenwert der Schließkraft zumindest über einen Teilbereich monoton (d. h., es kann zumindest über einen Teilbereich vor dem Spitzenwert einen konstanten Sollwertverlauf geben), bevorzugt streng monoton (d. h. für zwei beliebige Sollwerte S1, S2 vor Erreichen des Spitzenwertes gilt: S1 < S2) ansteigen.
Besonders bevorzugt ist die Recheneinheit dazu konfiguriert, einen Sollwertverlauf der Schließkraft vor Erreichen und/oder nach Verlassen des Spitzenwertes an den bestimmten Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters optimal anzupassen. So kann eine Minimierung der mechanischen Belastung des Werkzeugs erzielt werden.
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Werden mehrere Prozessparameter bestimmt, so kann es sein, dass sich der Spitzenwert je nach Prozessparameter zu unterschiedlichen Zeiten ergibt. In diesem Fall wird für jede Zeit der größte vorliegende Wert als Spitzenwert für die Berechnung des Sollwertverlaufs der Schließkraft verwendet.
Beispiele für den zumindest einen Prozessparameter eines Spritzgießvorganges der Spritzgießmaschine sind Spritzdruck und/oder Werkzeugatmung. Die Bestimmung diese Prozessparameter ist aus dem Stand der Technik bekannt und muss daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, eine Optimierung des Sollwertverlaufes der Schließkraft durch Berücksichtigung eines der Spritzgießmaschine maximal möglichen Schließkraftanstiegs vorzunehmen. So werden nur Sollwertverläufe ausgegeben, welche durch die konkret vorliegende Spritzgießmaschine auch tatsächlich umsetzbar sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerung eine Speichervorrichtung zum Abspeichern eines berechneten Sollwertverlaufes der Schließkraft aufweist oder mit einer solchen in datenübertragender Verbindung steht und eine Ausgabe der Sollwertsignale für den Sollwertverlauf für die Schließkraft über den Ausgang in Abhängigkeit des abgespeicherten berechneten Schließkraftverlaufs durchführbar ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, Verzögerungszeiten der Spritzgießmaschine bei der Ausführung der ausgegebenen Sollwertsignale durch zeitliche Verschiebung des Schließkraftverlaufs zu berücksichtigen. Solche Verzögerungszeiten können z. B. entstehen, weil der zumindest eine Aktuator der Spritzgießmaschine einen vorgegebenen Schließkraftaufbau nur mit zeitlicher Verzögerung umsetzen kann.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, den berechneten Sollwertverlauf für die Schließkraft in Form von Visualisierungssignalen für einen Bediener auszugeben. Optional kann der Bediener so den berechneten Sollwertverlauf verändern.
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Eine erfindungsgemäße Spritzgießmaschine kann eine Steuerung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aufweisen (dann kann die Steuerung bevorzugt in einer Maschinensteuerung der Spritzgießmaschine verwirklicht sein) oder über eine Datenverbindung (z. B. über eine Cloud) mit einer solchen Steuerung in Verbindung stehen.
Bevorzugt handelt es sich bei der Spritzgießmaschine um eine KunststoffSpritzgießmaschine und beim Einspritzvorgang um einen Einspritzvorgang von Kunststoff-Schmelze.
Ausführungsbeispiel:
Die Ermittlung des benötigten Schließkraftverlaufs basiert auf dem Verlauf von Prozessparametern, wie z. B. dem Spritzdruck oder der Werkzeugatmung. Auf Basis dessen wird ein Schließkraftverlauf berechnet und in einem Spritzzyklus angewandt.
Die aufgebaute Schließkraft und somit die Belastung des Werkzeugs ist somit so gering wie unbedingt erforderlich.
Ablauf:
- Einstellung von Spritzparameter und Schließkraft nach bekannten Verfahren
- Messung eines zeitlichen Verlaufs eines oder mehrerer Prozessparameter mit begrenzter Anzahl an Messpunkten (wenige 100) und Speicherung in der Steuervorrichtung. Dies kann z. B. erst nach einigen durchgeführten Produktionszyklen der Spritzgießmaschine erfolgen. Die Messpunkte müssen nicht zeitlich äquidistant bestimmt werden.
- Berechnung des notwendigen Schließkraftverlaufs nach dem Prinzip, dass beim Spitzenwert des Prozessparameterverlaufs ein Spitzenwert des Schließkraftsollwerts - welcher der in Schritt 1 ermittelten Schließkraft entspricht - benötigt wird, jedoch vor/und oder nach dem Spitzenwert des Prozessparameters geringere Sollwerte des Schließkraftverlaufes ausreichen. Z. B. kann der Schließkraftverlauf vor und/oder nach dem Spitzenwert prozentual zum Spitzenwert berechnet werden.
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- Optimierung des Schließkraftverlaufs, z. B. durch Berücksichtigung des maximal möglichen Schließkraftanstiegs (bedingt durch die Spritzgießmaschine), in der Steuervorrichtung. Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt die notwendige Schließkraft garantiert werden.
- Abspeicherung des Verlaufs in einer Speichervorrichtung der Steuervorrichtung. Es kann vorgesehen sein, diesen Verlauf auf deutlich weniger Punkte (z. B. 20) als die ermittelten zu reduzieren.
- Anwendung des Verlaufs im Produktionszyklus und Darstellung für den Bediener. Optional hat der Bediener Möglichkeiten, den Verlauf zu ändern.
Der Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schließkraftverlauf nach dem Stand der Technik
Fig. 2 einen Schließkraftverlauf nach der Erfindung
Fig. 3 eine Reduzierung der Datengröße des Schließkraftverlaufs nach Fig. 2
Fig. 4 die reduzierte mechanische Belastung des Werkzeugs durch die
Erfindung
Fig. 5 die Zusammenführung des Schließkraftverlaufs bei mehreren Prozessparametern
Fig. 1 zeigt eine vorbekannte Schließkraftvorgabe. Ein eingestellter Schließkraftsollwert (zeitlich unveränderter Spitzenwert) wird vor Beginn des Einspritzens aufgebaut und nach einer Kühlzeit, während welcher eine Verfestigung der Schmelze und ggf. ein Nachkühlen bis zur Entformbarkeit erfolgt, wieder abgebaut. Die Werkzeugatmung ist zur Illustration dargestellt, wurde aber bisher nicht in Zusammenhang mit der Schließkraft gebracht.
In Fig. 2 wird basierend auf einem aufgezeichneten Prozessparameter (hier: Werkzeugatmung) der Schließkraftbedarf für jeden Zeitpunkt berechnet. Zusätzlich werden Anpassungen, z. B. aufgrund des begrenzten Schließkraftanstiegs, an dem Verlauf vorgenommen. Man erkennt, dass der Sollwertverlauf bis zum Erreichen eines Spitzenwertes, welcher über eine bestimmte Zeitdauer vorliegt, streng monoton ansteigt / 15
84176 36/mv und nach Verlassen des Spitzenwertes zunächst strengt monoton, dann monoton abfällt.
In Fig. 3 wird der erforderliche Schließkraftbedarf (Sollwertverlauf) mit wenigen Punkten in der Steuervorrichtung abgespeichert und angewendet. Dem Bediener wird der Verlauf graphisch dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung der reduzierten Belastung für das Werkzeug. Das Werkzeug wird um den schraffiert markierten Bereich weniger belastet.
Fig. 5 zeigt die Zusammenführung des Schließkraftbedarfs basierend auf mehreren Prozessparametern. Es wird jeweils das Maximum der einzelnen Schließkraftverläufe gebildet, zwischen den Spitzenwerten gilt der Schließkraftsollwert.

Claims (13)

  1. Patentansprüche:
    1. Steuerung für eine Spritzgießmaschine, mit:
    - wenigstens einem Eingang für Eingangssignale wenigstens eines Sensors zum Messen des Verlaufs zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine
    - einer Recheneinheit, welcher die über den wenigstens einen Eingang zugeführten Eingangssignale zuführbar sind
    - einem Ausgang, über welchen durch die Recheneinheit Sollwertsignale für einen Sollwertverlauf einer Schließkraft für zumindest einen Aktuator der Spritzgießmaschine ausgebbar sind wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, aus dem über die Eingangssignale zugeführten Verlauf des zumindest einen Prozessparameters einen Verlauf einer der Schließkraft entgegenwirkenden Auftreibkraft einer in ein Werkzeug der Spritzgießmaschine eingespritzten Schmelze zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen und Sollwertsignale für den berechneten Sollwertverlauf für die Schließkraft über den Ausgang auszugeben.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist,
    - einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen, welcher nach einem Spitzenwert der Schließkraft so abfällt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen und/oder
    - einen Sollwertverlauf der Schließkraft zu berechnen, welcher ausgehend von einem Minimalwert so zu einem Spitzenwert der Schließkraft ansteigt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen
  3. 3. Steuerung nach Anspruch 2, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen nach Verlassen des Spitzenwertes der Schließkraft zumindest über einen Teilbereich monoton, bevorzugt streng monoton, abfallenden Sollwertverlauf zu berechnen.
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  4. 4. Steuerung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen vor Erreichen des Spitzenwertes der Schließkraft zumindest über einen Teilbereich monoton, bevorzugt streng monoton, ansteigenden Sollwertverlauf zu berechnen.
  5. 5. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, einen Sollwertverlauf der Schließkraft vor Erreichen und/oder nach Verlassen des Spitzenwertes optimal an den bestimmten Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters anzupassen.
  6. 6. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch den wenigstens einen Sensor zum Messen des Verlaufs zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine ein Spritzdruck und/oder eine Werkzeugatmung messbar sind.
  7. 7. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, eine Optimierung des Sollwertverlaufes der Schließkraft durch Berücksichtigung eines der Spritzgießmaschine maximal möglichen Schließkraftanstiegs vorzunehmen.
  8. 8. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung eine Speichervorrichtung zum Abspeichern eines berechneten Sollwertverlaufes der Schließkraft aufweist oder mit einer solchen in datenübertragender Verbindung steht und eine Ausgabe der Sollwertsignale für den Sollwertverlauf für die Schließkraft über den Ausgang in Abhängigkeit des abgespeicherten berechneten Schließkraftverlaufs durchführbar ist.
  9. 9. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, Verzögerungszeiten der Spritzgießmaschine bei der Ausführung der ausgegebenen Sollwertsignale durch zeitliche Verschiebung des Schließkraftverlaufs zu berücksichtigen.
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    10. Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, den berechneten Sollwertverlauf für die Schließkraft in Form von Visualisierungssignalen für einen Bediener auszugeben.
  11. 11. Spritzgießmaschine, welche eine Steuerung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche aufweist oder über eine Datenverbindung mit einer solchen Steuerung in Verbindung steht.
  12. 12. Verfahren zum automatischen Berechnen und Vorgeben eines Schließkraftverlaufs für zumindest einen Aktuator einer Spritzgießmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass aus wenigstens einem Verlauf zumindest eines Prozessparameters eines Spritzgießvorganges einer Spritzgießmaschine ein Verlauf einer Schließkraft berechnet wird.
  13. 13. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei ein Verlauf einer Schließkraft berechnet wird, welcher nach einem Spitzenwert der Schließkraft so abfällt und/oder ausgehend von einem Minimalwert so zu einem Spitzenwert der Schließkraft ansteigt, dass die Sollwerte des Sollwertverlaufes der Schließkraft zwischen dem Spitzenwert der Schließkraft und dem bestimmten Verlauf der Auftreibkraft liegen.
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