CN102264526B - 用于半自动地建立注塑机的能用于生产过程的基本设置的设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于半自动地建立用于加工由塑料制成的模塑材料的注塑机(1)的能用于生产过程的基本设置的设置方法。借助于一以软件技术集成在注塑机(1)的控制装置(14)中交互的起动辅助(15)来确定系统相关的过程参数的值或量，所述起动辅助(15)引导操作人员逐步地至少经过设置过程的分段，利用所述值或量能够尽可能快速且可靠地实现能用于生产过程的基本设置。在此，在开始尝试阶段之前，临时确定对模塑材料的流动特性具有重要影响的过程条件，特别是注射速度和材料温度。此外，在该临时确定的过程条件下由起动辅助(15)至少近似地确定所使用的模塑材料的相应的流动特性、特别是粘性的特征值。所述模塑材料的流动特性的特征值以及必要时其他所确定的或预先给定的过程特征值被用于确定后续开始的尝试阶段的注射压力的额定值和/或上极限值的试验性的临时的设置值。

Description

用于半自动地建立注塑机的能用于生产过程的基本设置的设置方法

技术领域

本发明涉及一种用于半自动地建立注塑机的能用于生产过程的基本设置的设置方法，其中所述注塑机用于加工塑料的注塑材料。

背景技术

所要求保护的方法是半自动地、可重复地并且尽可能操作可靠地测定和调节塑料注塑机的最重要的操作参数和过程参数，其中所述调节方法的目的在于，在使用新的或者改变的工具、材料和注塑机的组合时，能够尽可能快速地找到能用于生产过程的初次设置或者实现尽可能稳定的基本设置。

众所周知，塑料注塑法是一种直接的能完全自动化的从原料制成成品件的途径，其中通常不要求或者仅要求对所获得的成型件进行极少的精加工并且能够保证高的再现精度。注塑法能够价格便宜且快速地以高或极高的件数制造从简单到极其复杂的塑料件。这与能加工的塑料、如热塑性塑料、热固性塑料或者弹性体的多样的特性一起使注塑法在现代制造技术中具有重要意义，其中注塑法经常被视作为塑料加工中最先进的加工方法。

在通常的注塑法中，通常作为粉末或颗粒由原料制造商提供的一优选的大分子的材料或塑料以能流动的状态运送并且被压入到一多部分的模具中，接着所述模塑材料在模具中固化并且在打开模具后取出或顶出成型件。材料、工具和机器的大量参数以及各种过程量的多方面的相关性导致相当复杂的设置过程，该设置过程仅能由经过相当严格培训的人员才能以足够的可靠性、安全性和效率处理。注塑机的制造商经常向机器使用商的工作人员提供课程，在所述课程中介绍用于成功地首次设置的各种方法。在这种情况下，操作人员的培训是非常显著的成本要素和时间要素。

因此，长期以来一直努力和希望，尽可能自动化整个注塑过程包括没置过程，改善所获得的产品质量的可再现性，简化注塑机的操作和设置并且将所需的专业知识尽可能多地集成在机器的控制器中。

注塑机完整的设置过程通常分为能用于生产过程的初次设置的确定以及在注塑过程进行期间的初次设置的后续优化。根据本发明的方法涉及半自动地、引导地且尽可能可靠地确定能用于生产过程或能工作的初次设置。这样获得的初次设置则是在过程进行中的后续优化阶段的起点。

在过去，已经进行了一些研究和工作，其目的是将设置过程和对于设置过程重要的专业知识至少部分地集成到机器控制器中。例如在奥地利的Leoben 的Institute für Kunststoffverarbeitung进行了在这一领域的相应的工作。因此例如参见Leoben的Institute für Kunststoffverarbeitung的Eva-MariaKern的硕士学位论文“Anfahrstrategie und Optimierung einerSpritzgieβ”。

这个主题范围是注塑机的设置的其他相关的文献如下：

Langecker G.R.：Anfahrstrategie Kunststoff 7／1995.Carl HanserVerlag。

Gissing K.Knappe W.：Umschalten vonSpritz-auf Nachdruck.Kunststoffzeitschrift 12／1981。

Sarholz R.：Rechnerische  des Spritzgieβprozess alsHilfsmittel zur Maschineneinstellung.亚琛RWTH的博士论文，1980。

根据基于上述第一篇论文的构思执行基于控制的起动辅助对于一定数量的由机器、材料和工具的组合已显示出前景很好的结果。这些构思的特别的特征是非常普遍性的原则，其利用最小量的关于材料、工具和机器的基本信息就是能满足要求并且因此在不需要特别的调整工作的情况下能够应用于不同的注塑机和使用情况。在开始时输入少数几个的关于所使用的塑料材料和关于模具及注塑机的配置的数据之后，这样的起动辅助进行一系列的试验性的生产循环，其中所述数据由操作人员输入，此时所产生的成型件根据可简单地检查的质量特征由操作人员评价。操作人员的评价由起动辅助被用于有计划地改变运行参数，从而将注塑过程逐渐导向具有足够好质量的成型件。通过起动辅助给出的预先给定值和调整基于材料制造商以及机器制造商的建议并且基于基本物理的关系和用于注塑过程的部分过程的模型。因此，通过起动辅助的技术上的预先给定值或辅助减少了通过操作人员提供的数据的范围、用于鉴定或评价以试制的部件的费用以及关于将注塑过程参数化所需要的专业知识。

所述设置方法根据对于注塑机和模具的可靠和能再现的模式进行。通过该模式，使损坏或者误操作的风险最小化。但目前为止仍能观察到这样的情况和由材料、工具和机器构成的组合，对于上述情况和组合，利用前述的起动辅助也不能得到令人满意的结果。特别是对一些情况会出现质量不足够好的初次设置或者在经过数量过大的试验循环和参数匹配后才得到足够好的结果。

发明内容

因此，本发明的目的是，改进前述的方法，使得在由材料、工具和机器组成的组合数量扩大的情况下，所述方法以数量尽可能少的试验循环以及以更大的可靠性获得实现成型件足够好质量的、成功的基本设置或初次设置。

该目的通过一种用于半自动地建立注塑机的能用于生产过程的基本设置的设置方法来实现，其中所述注塑机用于加工由塑料制成的模塑材料，所述方法包括借助于用软件技术集成在注塑机的控制装置中的交互式的起动辅助来以控制技术辅助的方式确定合适的设置参数，所述起动辅助至少逐步地引导所述注塑机的操作人员经过设置过程的各分段，其方式是，通过控制装置的操作界面，在起动辅助和操作人员之间交换系统相关的指示和信息，其中设置过程包括至少下列阶段：A1.)通过操作人员输入基本信息，所述基本信息是关于：所使用的塑料材料、所使用的模具、所使用的注塑机和／或其他预先给定或者期望的机器配置、过程条件或者过程极限；A2.)开始尝试阶段，在尝试阶段中实施多个完全或至少部分执行的具有不同的过程参数的生产循环，自动地或通过与操作员的交互来确定此时出现的过程特征值，其方式是，由操作人员确定是否满足制成的成型件的确定的检查标准，并将相应的结果输入到起动辅助中，其中根据：B1.)由操作人员输入的基本信息，B2.)由在起动辅助中利用软件技术和／或数据库技术存储的用于选择合适的设置参数的规则和经验值，以及根据B3.)在所述尝试阶段中确定的过程特征值以及确定的检查结果来自动地确定一组合适的设置参数和过程极限，其特征在于，在开始所述尝试阶段之前，C1.)临时确定对模塑材料的流动特性有重要影响的过程条件，C2.)在这些临时确定的过程条件下，由所述起动辅助至少近似地确定所使用的模塑材料的相应的流动特性的特征值，其中为了确定所使用的模塑材料的流动特性的特征值，在没有安装模具的情况下执行只通过喷嘴向外界进行的自由的喷射过程，C3.)以及将这些模塑材料的流动特性的特征值用来确定一试验式的临时的设置值，所述设置值为后续将开始的尝试阶段的注射压力的额定值和／或者上限值的设置值。

一个通过根据本发明的方式产生的优点是，在较短的持续时间之后就已经能够发现一基本设置，该基本设置以较高的可靠性确保提高所述生产的成型件的质量。将所述可加工的塑料或模塑材料的流动特性、特别是粘性的大的整个可能的数值范围视作为一个用于主要确定半自动的初次设置的影响量。因为在此其是所谓结构粘性的材料，所以所述粘性不仅取决于所述材料或模塑材料的材料温度(Massetemperatur)或加工温度，而且所述模塑材料的流动特性或粘性特别也取决于相应存在的或选择的喷射速度或流动速度，也就是说取决于所述模塑材料的注射速度。在此，提高所述塑料熔体的喷射或流动速度导致提高所述塑料熔体的聚合物链的剪切和断链，从而所述塑料熔体的流动性增加，即其粘性减小。正是在这里使用根据本发明的半自动设置方法。因此根据本发明的方法流程，所述按控制技术进行或半自动的初次设置的重要的优点特别是，获得了所述机器的一个能重复的且与所述操作人员的相关专业知识关联较小的且在制造质量和循环时间方面已特别突出的基本设置。但是在此该设置过程以一特别的工作安全或过程安全的方式进行，从而可靠地避免机器和工具的损坏。

在进一步的措施中有利的是，为了确定所使用的模塑材料的流动特性的特征值，在没有安装模具的情况下执行自由的喷射过程，由此实现较为可靠地或尽可能免受外部影响地确定所述塑料熔体的所述流动特性，特别是粘性。在此，特别地在开始用安装的工具进行试制循环开始之前，还进行至少一次仅通过喷嘴到外界的喷射过程，也就是说没有安装模具。然后，由此时出现的流量、在所述喷嘴处所述测量的滞止压力(Staudruck)以及从所述喷嘴的几何形状中获得或计算出所述材料的粘性的特征值。所述粘性的特征值用于调整用于后续试验生产循环的初始值和／或迭代步长。

通过如下措施——即，以预定的喷射或流动速度和／或以通过所述注塑机的塑化单元的构成到模具的过渡部的喷嘴的预定的材料流量并且在所述模塑材料和／或所述塑化单元的确定温度下进行所述喷射过程，并且直接或者间接确定此时在所述喷嘴上出现的压力或压力下降，特别是在用于所述塑化单元的一蜗杆轴的液压系统上进行测量；和／或，由所述起动辅助从喷射或流动速度、所确定的压力下降和所述喷嘴的相应的几何数据中至少以近似计算的方式确定用于所述塑化的模塑材料的粘性或者与粘性等效的流动特性的特征值——能够实现所述熔体粘性或所述塑料熔体的相应的流动特性的可靠的检测。此外，用于检测相应的参数值的相应必需的传感器系统或检测机构能够特别可靠地工作。此外，在大多数类型的注塑机中，不需要提供分开的或者附加的测量机构，以便能够至少近似地以计算的方式确定所述塑料熔体的相应存在的粘性。

根据一种措施——即，在模塑材料的喷射期间多次确定或测量在塑化单元的喷嘴前室中的压力，并且将从多次单独测量或多次单独计算中得到的最大值用于确定所述模塑材料的流动特性，特别是粘性——也是有利的，因为模塑材料的最大粘性或最大稠度被用作所述注塑机的与此相关的过程参数的设置的初始基础。由此确保尽可能高的模具填充度，使得能够较快地过渡到正常的生产阶段。

通过根据一种措施——即，为了确定所使用的模塑材料的流动特性的特征量，使用与所使用的模塑材料相配的具有经验值或材料制造者的预先给定值的表格或使用近似公式，由所述表格或近似公式至少根据喷射或流动速度和模塑材料的温度确定所述模塑材料的流动特性的特征值的至少一个近似值——还能够实现具有较少迭代循环的、较短时间成功完成的设置方法或者设置程序。特别地，通过考虑现有的材料特有的粘性经验值以及其与塑料熔体的相应喷射速度或流动速度的相关性，能够找到用于后续试验循环的良好的初始值，并且因此尽可能快速地或者仅用少量的试验循环来建立能用于生产过程的基本设置。

根据一种措施——即，模塑材料的流动特性的特征值和待制造的成型件的平均壁厚被用作用于一个表格或者一个近似公式的输入量，所述表格或近似公式用于确定用于注射压力的上限值的初始的初值——的优点是，不需要较大数量的迭代尝试即发现注射压力的合适的极限值，在该极限值下，模具在所述设置阶段一方面完全地填充，并且另一方面不被过注射，从而在成型件上没有或仅形成可忽视的毛刺。此外保证，不会发生所述模具的超载或任何损坏。

通过根据一种迭代的试验式的方法——即，所述尝试阶段至少分成下列多个阶段：D1.)通过模塑材料的一个压力控制或限定压力的注射过程至少近似地确定在所述模具中的空腔的体积，并且接着临时确定用于模塑材料的增压阶段的转换点，以及根据注射到所述模具中的模塑材料以及根据由操作人员确定的所述模具的填充度来确定配料体积；D2.)一次或多次执行分别没有增压阶段的试验式的生产循环，其中随后根据相应实现或确定的模具的填充度，调整一个或多个参数，包括注射压力极限、注射速度、到增压阶段的转换点条件、模塑材料的温度和／或模具的温度，以便提高模具的填充度；D3.)在分别采用增压的情况下，一次或多次执行试验式的生产循环，其中随后根据所述相应实现或确定的质量、特别是制成的成型件的表面质量来调整增压的大小，以便改进表面质量——以高可靠性、较为快速、有计划地且可重复地确定能用于生产过程的设置，利用所述设置能够生产质量相当的成型件。

通过一种有利措施——即，操作人员的输入和操控操作、用于执行所述试验式生产循环所使用的参数以及此时确定的过程量存储在一个记录文件中——能够一方面检查，相应的过程参数在数值方面已经发展或改变到何种程度。由此，操作人员能够导出相应的实践知识／生产经验(Know-How)并且进一步加速将来的设置程序。此外，由此能够建立一个数据库，通过该数据库能够将所述机器的变化的设置或配置简单地与相应合适的或至今成功使用的设置相配，以便以后能够以简单的方式再次调用并且重新使用。此外，对情况、条件以及在此期间由设置辅助进行的设置程序以及确定的设置值建立文档记录，以便识别有问题的情况并且进一步优化设置辅助。

通过一种措施——即，在开始所述设置方法之前，检测操作人员的身份和／或权限，只有在相应地确定的权限时才能执行所述设置方法——确保，仅授权的操作人员能够对所述注塑机的设置进行改变或调整。因此，避免由于对设置不正确的改动导致有形资产的损失或者质量下降。此外保证，仅是有相应权限的或被指示的操作人员能够进行相应的操控或设置操作。此外，由此还确保相应的可复现性，从而在对机器设置进行各种改变时实现提高的责任感。

通过一种措施——即，通过使用者进行的关于塑料材料、模具和／或注塑机的信息的输入包括电子的检测或读取机器可读的信息载体，特别是条形码或发射机应答器——一方面减小在所述设置方法期间发生错误的概率。此外，由此实现在所述注塑机上的设置过程的再次加速。

借助于一种措施——即，所述设置方法在至少一个点通过操作员的命令中断并且能够提前结束起动辅助——操作人员对于由起动辅助推荐的流程或辅助范围具有完全的决定权。特别是，操作人员可以在任何时间自由决定，对于相应的设置阶段是否需要通过与起动辅助的交互作用实现的辅助。例如，因此一个辅助仅用于看来需要所述辅助的过程阶段。相反，在不需要辅助的设置阶段中，可以使起动辅助失效并且因此在这种情况下能够实现在设置方法中快速的进行。

通过一种措施——即，所述起动辅助能够通过操作人员的命令提前结束，其中由所述起动辅助还能完成或执行这样部分过程，或者由所述起动辅助还产生这样状态，通过这些部分过程或状态确保所述注塑机无损害地停止以及毫无问题地重新起动——实现了一种实用的“退出可能性”，通过该“退出可能性”，在设置或配置所述注塑机时，在出现特定的情况时，例如在识别到错误或故障时，操作人员能够进行所述方法的指令／有序中断。因此特别是能够避免由操作人员对所述起动辅助的不利的、严重的关闭，这在复杂的注塑机和过程中导致损害。

通过一种措施——即，连续地检测在尝试阶段中进行的生产循环的数量，并且在超过尝试阶段的预先给定的最大数量而没有达到令人满意的制造质量的情况下，自动地中断所述设置方法并且输出错误通知——能够避免所谓的无限循环。特别是在利用现有的配置明显不能获得令人满意的成型件质量时，用相应的指示结束所述设置方法。

通过一种措施——即，在调用所述起动辅助时，存储此前设置的过程参数并在提前中断所述设置方法时恢复所存储的过程参数——确保，已经得到验证或最佳的过程参数能够被保留并且能够被再次使用，当仍被视为最合适的设置时。此外，在通过所述启动辅助器辅助的设置方法的没有成功地结束的情况下，在任何时间都能够再次调用前面已经使用的值或者过程参数。

最后，根据一种措施是有利的，即，所述起动辅助在确定合适的设置参数和过程极限时调用一材料数据库，并且根据由操作人员输入的材料名称或者数据标识读取下列量中的一个或多个并将其用于所述设置方法：最小和最大的材料温度；最小和最大的模具温度；最大的脱模温度；塑料材料的导热性，这是因为由此能够操作人员关于所使用的材料的必需的知识减少到(认识)相应的识别标志。多个对于相应的材料的加工有利的或限制性的过程参数不必费力地并且可能发生错误地从制造商的数据单或表格中读取或者输入，而是能够自动地根据材料标志进行设置。由此明显提高了在发现能用于生产过程的基本设置方面的舒适性以及效率。此外，由此还明显降低错误设置或错误操作的概率。

附图说明

为了更好地理解本发明，根据下列附图详细说明本发明。

其分别以较简化示意性附图示出：

图1示出注塑机的主要组件的结构；

图2示出注塑机的塑化单元；

图3示出注塑机的喷嘴的一个实施例；

图4示出包括参数：粘性、注射压力和待制造的成型件的平均壁厚的图表。

具体实施方式

首先应该知道，在不同描述的实施形式中相同的部件设有相同的附图标记或者相同的部件名称，其中在整个说明书中包含的公开内容能够合理地转用到具有相同附图标记或相同部件名称的相同部件上。同样，在说明书中提到的位置说明，例如上、下、侧面等涉及当前描述及示出的附图，并且这些位置说明在位置改变的情况下转用到新的位置。此外，所示出的或者所描述的不同的实施例的各个特征或者多个特征组合可以用于独立的、有创造性的或者根据本发明的解决方案。

在本说明书中的所有关于数值范围的说明应该理解为，其包括其中任意或所有的部分区域，例如说明1至10应该理解为，包括所有的从下限值1开始和上限值为10的部分区域，也就是说从下限值1或更大值开始并且以上限值10或更小值结束的所有部分区域，例如1至1.7，或3.2至8.1，或5.5至10。

在图1和2中非常简化地示出用于加工塑料的标准的注塑机1的主要组件。用于执行塑料注塑法的这种注塑机1主要具有机架2、用于打开和闭合夹紧的多部分式的模具4的闭合单元3、以及一塑化单元5，利用所述塑化单元从储料容器6中取出原料、将其转化为能流动的状态并且通过喷嘴7压入到闭合的模具4中。

该模具4通常借助于调温或冷却装置来加热或冷却，并且在加工弹性体塑料时实现交联过程，或者对于热塑性塑料通过冷却实现模塑材料的最佳或快速的固化。

塑化单元5主要包括一在多个区域中能加热的空心圆柱体8。设置在空心圆柱体中的可转动的并且沿纵向方向还可移动的蜗杆轴9将从储料容器6落下的塑料颗粒输送到该塑化单元5的前部段中。在此，材料的一定部分通过加热器10，但主要通过在输送时产生的摩擦热熔化、即塑化。特别地，颗粒不仅通过蜗杆轴9输送，而且通过蜗杆轴剪切，从而熔化塑料并使其逐渐塑化或均匀化。塑化的材料积聚在塑化单元5的前部段中，特别是在一喷嘴前室11中，其中蜗杆轴9同时向后回撤或者相对于塑化单元5的喷嘴7逐渐远离。只要在喷嘴前室11中存在足够量的塑化的模塑材料，则结束塑化阶段。喷嘴前室11或者喷嘴12在此构成一优选的检测段12，其用于检测塑料熔体即模塑材料的温度和／或塑料熔体的相应出现的注射压力。

接着，在所谓的注射阶段中所述塑化的材料通过在塑化单元5的前部段中的喷嘴7喷出并压入到贴靠在喷嘴7上的模具4中，直到模具4被完全填满。所述模塑材料的注射通过蜗杆轴9的一首先速度控制的轴向的向前移动来进行，其中在蜗杆轴9前端上的一回流闭锁件13防止模塑材料通过螺线回流。因此，在注射阶段中蜗杆轴9如活塞一样作用。

在注射阶段结束时，模具4被完全填满，并且其从蜗杆轴9的速度控制的轴向向前运动转换为压力控制的运动，其中到蜗杆轴9最终停止之前仅还经过一段较小的路程。该阶段被称为增压阶段，在该阶段中，随着模塑材料的冷却或交联在模具4中发生的收缩通过进一步补充输送少量的模塑材料或者通过在过压下的固化来补偿。增压阶段对于制成的成型件的质量是特别重要的。一旦至少在模具4的进料道中的模塑材料硬化，则增压阶段结束。此时在蜗杆轴9上的轴向压力消除，塑化单元5的喷嘴7关闭并且模具4与喷嘴7分开，以便在剩余的冷却阶段期间避免从喷嘴7到模具4的不希望的热传递。

接着，冷却或交联阶段开始，在该阶段中成型件在模具4中至少部分地固化。在充分或完全固化后，打开模具4并且取出或者顶出成型件。在冷却阶段期间，在塑化单元5中用于下次生产循环的材料通常已经又发生熔化。在闭合模具4并使其再次贴靠在塑化单元5的喷嘴7上之后，注塑机1准备好用于塑化材料的用于下一个成型件或者下一个零件系列的注射过程。

应该注意，上面所述的注塑过程的流程部分地非常简单并且是示例性的并且仅用于说明概况。大量的细节描述和变型可以从很多相关的专业文献中得出。

为了建立能用于生产过程的流程，一方面要注意注塑机1的关闭侧，在此例如考察模具4的打开和关闭，顶料器运动以及工具调温。此外，当然注塑机1的注射侧，特别是塑化单元5对于注塑过程的流程具有重要的影响。在此，例如圆柱体壁的温度、注射装置的运动以及在注射阶段和增压阶段期间的各时间点或参数值是决定性的。

各种机器和工具特有的设置，例如模具的打开和闭合、顶料器运动、模具固定压力和闭合力对实际的工艺流程以及成型件的相应实现的质量没有或没有明显的影响。其设置通常根据公司或制造商专有的规程进行或者这些设置已经相应地映射／记录在注塑机1的控制装置14中。通常不必重复调整这些设置。

因此，根据本发明的设置方法的重点在于确定并设置如下运行参数，这些参数决定性地共同确定过程流程以及所得到的成型件的质量。原料制造商的经验值以及规程以及用于描述各个部分过程的简单物理关系用作设置的基础。但是，实际上合适的设置值不能简单地基于材料、模具4和注塑机1的多重相关性而预先给定，而是通常在重复的过程中确定该合适的设置值。根据本发明的设置方法的一个目标主要是，通过数量尽可能少的必需的重复并且因此数量尽可能少的试制循环来确定这些设置值。

为了实现面向目的的起动策略，必须分析考察以下影响量：材料温度、模具温度、配料行程或配料体积、滞止压力、注射速度、到增压的转换点或者转换标准、增压水平、增压时间和冷却时间。

从上述的说明可见，在这样的注塑过程中存在大量具有多方面的相互影响的参数，为了获得稳定的过程流程或者尽可能快地开始质量上令人满意的制造过程，这些参数对操作人员构成了很高的挑战。为了半自动地进行注塑机1的初次设置，在其控制装置14中实现作为程序模块的起动辅助15。该软件技术上的起动辅助15以称为程序向导(Wizard)的方式执行，如由很多传统的基于计算机的应用程序中已知的。在此，操作人员通过操作界面，特别是经过控制装置14的不同的输入和输出设备16，例如通过具有触摸屏的显示器，逐步地或有条理地被引导完成初次设置的不同阶段。在此，控制装置14和／或起动辅助15能够构成为注塑机1的整体的组成部分和／或构成为结构上独立的，必要时用于多个注塑机1的中央单元。

起动辅助15收集和确定关于以下信息的重要数据和特征：所使用的注塑工具、特别是关于模具4，所使用的注塑材料、特别是塑料模塑材料并且必要时关于注塑机1的基本的运行数据或运行方式。这些数据或特征部分地由操作人员输入并且／或者能够通过测试操作自动地确定。

此外，对于设置过程来说典型的是，还进行普通的多个试验式的生产循环，其中所制造的成型件由操作人员尽可能客观地、但部分主观地就能够简单确定的质量特征方面进行评判。该评判的结果总是被输入起动辅助15并且由起动辅助用于进一步调整和改进机器设置，直到最后实现具有足够好的基本质量的成型件。

相应的设置方法能够分成为多个阶段或分段：

在第一阶段中，由操作人员根据材料数据对关于所使用的模具4和所使用的材料的重要的基本设置进行预先规定，以及检查重要的基本条件。

在该阶段中，操作人员输入例如所使用的塑料材料的名称和／或其商品名，据此将由相应的制造商推荐的最重要的加工参数的设置范围或者由此得到的过程极限从一所存储的材料数据库中自动地输入到起动辅助15中。所述最重要的加工参数主要包括脱模温度、模具温度、材料温度即塑料熔体的温度以及塑化速度即蜗杆轴9的转速或周向速度。用于在塑化时实现充分熔体均匀性的滞止压力的大小同样根据材料制造商的推荐设置，并且还取决于蜗杆轴9的结构形式。如果存在通常情况下视为最佳的加工参数的值，则预先设置所述值，或者否则由起动辅助15建议提供所述最佳的加工参数的值。如果没有制造商的预先给定值或应有意地使用与预先给定值不同的值，则这些值必要时可由操作人员手动地改变。同样也可以由使用者定义新的材料并且将其存储在起动辅助15的数据库中，以便将来使用时能简单地调用。

也可以由起动辅助15根据相应的注塑机1的特性限制可能的设置范围。这样限制的机器特性例如可以是最大注射压力或最大注射速度。

此外，用于所使用的模具4的几个重要特征数据可由使用者预先给定。这样的工具特有的输入项例如是待制造的成型件和／或模具4的平均壁厚和最大壁厚以及必要时成型件的其他几何数据，以及模具4的确定的配置和构型，例如是否是具有所谓的柱浇口或具有热通道的构型。

在开始半自动的设置过程之前，起动辅助15检查几个重要的基本条件和配置是否存在。如果技术上不能或者没有执行各个标准的自动检查，则由操作人员检查这些条件是否存在并将检查的结果输入到起动辅助15的例如以检查表(Checklist)形式的输入掩码中。因此保证，不会忽视或确保满足重要的可能有关安全的标准。这样的标准例如是正确安装的模具4，正确设置的模具保护以便在闭合时保护模具4免于损坏，是否达到正确的模具温度和／或正确连接的顶料器组件。根据此前给出的配置和材料选择也可以检查其他标准，例如是否达到用于热通道的运行温度和在一些情况下对所使用的塑料颗粒进行的预干燥，如果所述材料颗粒对空气湿度是敏感的话。

如果自动地确定了和／或由操作人员证实了存在必要的条件，并且还关闭或启动了注塑机1上可能存在的安全门和安全装置，则在由操作人员进行有意的、必要时附加的确认后，导入设置过程的下一阶段。

在第二阶段中，进行一系列的机器操作或试验式的生产循环或部分生产循环，并且将在此确定的过程参数和确定的所生产的成型件的质量特征用于确定合适的设置值或者用于确定能用于生产过程的初次设置的需要优化的设置参数。在此，重要的是，借助于控制装置14或在所述起动辅助15约束或引导下，至少近似地决定塑化的模塑材料的粘性，或者确定类似的适于表征塑料材料、特别是塑料熔体的流动特性的特征值。

在此根据一个有利的实施形式，首先由塑化单元5进行一个所谓的空射，也就是说仅通过注塑机1的喷嘴7将材料喷射到外界中，而不是模具4中。此时确定塑化速度，即体积流量V以及此时在喷嘴上形成的压力或压力下降，并且通过喷嘴7的已知的几何形状至少近似地计算熔体的粘度。在该熔体喷射时，优选以控制技术的方式预先给定熔体的温度以及注射速度，同样的温度和注射速度也可以设为用于利用相应地安装模具4进行的后续的试验式生产循环的初始值。优选地根据成型件的平均壁厚或流动长度与成型件的壁厚的比例——如果其是已知的——来确定注射速度的初始值。

确定此时在喷嘴7上出现的压力差Δp或者测量在喷嘴前室11中的熔体压力ps，或者基于在蜗杆轴9上的力、特别是关于液压压力以计算的方式确定。必要时，该值被修正了环境压力p_A，尽管环境压力p_A也可能被忽略。根据下列公式，压力差Δp被用于计算粘性η：

其中相应的公式符号用于表示下列参数或物理量：

η粘性(Pa*s或mPas)

Δp压力下降或必需的压力(Pa)

e₀0.815(常数)

V体积流量(mm³／s)

k喷嘴流导(mm³)。

在喷嘴7上的压力下降如下计算：

Δp=p_s-p_A。

其中相应的公式符号用于表示下列参数或物理量：

p_s在蜗杆轴前室或者喷嘴前室中的粘性的材料的压力(Pa)

p_A外部的环境压力(Pa)。

为了计算粘性η还需要的喷嘴流导k基于具有相应附图3中所示的圆的横截面的示例性的喷嘴几何形状如下计算：

$k=1/(\frac{8\·L_1}{\mathrm{\π}\·R_1^4}+\frac{8\·L_2}{\mathrm{\π}\·R_2^4}+\frac{8\·L_3}{\mathrm{\π}\·R_3^4})$

体积流量能够通过塑化速度v_s如下确定：

$\stackrel{\·}{V}-\frac{v_s\·D^2\·\mathrm{\π}}{4}$

相应的公式符号用于表示下列参数或物理量：

v_s蜗杆轴的塑化速度或进给速度

D蜗杆轴的直径。

从确定的粘性η以及成型件的平均壁厚d，作为其他参数现在从如在附图4中示例地示出的图表17中，特别是从相应的数据或参数矩阵即表格中确定注射压力的合适的初始值，其对于后续阶段用于确定成型件体积。在其中通常以简单的方式记录在实际经验值的表格中，在此通过内插值法来至少近似地确定相应的注射压力。根据注塑机1的类型，注射压力或者待设置的压力极限值作为绝对压力或者也可以作为相对于注塑机1的允许的最大压力的百分值给出。

根据图4的图表17是用于定性地说明这种图表的内容。在该图表中，对于成型件的不同的平均直径d，与所确定的塑料熔体的粘性η相关联地用注塑机1的最大允许或最大可能的注射压力的百分比记录了注射压力或者压力极限值的相应待设置的初始值。这些用于注射压力的值基于经验值确定，或这些相关性优选地用实验确定。

在图表17中的或来自相应的数据技术的表格的值可以输入到起动辅助15或者控制装置14的操作模式中，以便发现合适的工作点，特别是注射压力。该图表17在此应视为完全示例性并且部分失真的。

从现在开始，利用相应的贴合在塑化单元5上的模具4进行多个机器操作或者试验式的生产循环。在此，临时确定在塑化单元5上的必要的配料路程，并临时确定从速度可控的注射过程转换到压力控制的增压阶段的以后的转换点。

在所述操作开始时，对塑化单元5或其蜗杆轴9配料至最大可能的配料行程的大约95％。此时来自储料容器6的塑料颗粒通过加热的蜗杆轴9塑化并被输送到在蜗杆轴9和喷嘴7之间的区段中，即喷嘴前室11中，其中蜗杆轴9通过向前输送的材料同时向后推动。蜗杆轴9的轴向驱动器，特别是移动液压系统以一定阻力反向作用于蜗杆轴9的回撤并且因此在喷嘴前室11中提供一定的滞止压力。在配料期间，蜗杆轴9的位置通过控制装置14监控。在达到最大行程的优选大约95％并因此也达到最大可能配料体积的95％时，结束配料过程，即停止蜗杆轴9的旋转运动。蜗杆轴9的转动速度通过根据材料制造商的说明确定。

接着，向模具4中仅进行压力控制或限定压力的注射过程。根据材料的前面确定的粘性η以及成型件的最小壁厚根据控制技术来确定所使用的注射压力的大小。在试验式注射过程期间只进行压力控制确保了，模具4尽管体积未知但不会被“过度注射”，也就是说不会产生毛刺或者模具4不会由于压力峰值被损坏。此外根据塑化的塑料材料的前面确定的粘性η来确定注射压力，确保了模具4尽可能地被完全填充并且尽可能精确地确定所述模具4的待确定的容积，但是在确定容积时模具4不会被过度注射。

通过控制装置14检测蜗杆轴9的向前运动的结束。这例如通过速度梯度法实现。在向前运动结束时，实现了模具4的至少基本上填满，并且起动辅助15由蜗杆轴19的沿轴向方向经过的路程确定临时的配料行程。另外，辅助启动器15将用于增压阶段的临时的转换点确定为用于后续试验式生产循环的初始点。这个步骤进一步的细节和变型可由前面提到的学位论文获得。

在上述的确定步骤之后，进行多个试验式的生产循环或者注射尝试，注射过程其中以传统的方式速度控制地进行，但是不同于常见的生产循环在模塑材料的冷却时间期间不施加增压。在通常的多个循环中，制成试件并且接着对其进行检查。如果需要的话，接着通过过程参数的调整尝试着逐步地改进模具4的填充度或制成的成型件的形状，以及必要时修正用于转换到增压的位置或者转换标准。

通过所选的参数成功地将模具4填充到至少95％，并且如果此时还未超过设置的极限压力，则切换到下一个阶段，在该阶段中通过起动辅助15确定合适的增压压力大小。

如果在通过操作人员的评估后发现模型填充仍是不充分的，则起动辅助在通过注塑机1、模具4和材料所预先给定的过程极限内逐步调整下列过程参数：

提高注射压力极限或注射压力

提高注射速度

提高材料温度

提高模具温度。

在此，以一定的顺序或者按其中排列参数的优先权进行上述参数的调整。

所进行的改变的步长优选由在可能的或推荐的过程极限之间的跨度的一定的百分比确定。特别地，相应参数的值的改变可以是一确定的最大百分比。相应地，值的改变可以以例如在制造商提供的最小和最大材料温度的极限值之间的跨度的20％定义。但在多个前后连续的试验循环中多次调整参数时，也可以设定不同大小的步长。调整的步长特别是也可以根据参数值到一预定极限值的距离来选择。

如果在一定数量的试验式生产循环之后没有达到足够的填充度或者不再实现改进，则以起动辅助15的一个错误指示中断设置方法。该阶段的其他细节以及变型可以从前面所述的学位论文中得到。

在成功地进行了上述的试验式的生产循环之后，以具有前述确定的过程参数包括施加增压进行至少一个完整的生产循环。就是说，在注射过程结束时以及在也发生材料收缩的冷却过程期间，以一定的压力继续将粘性的材料压入或者补充输送到模具4中，直到在模具4的浇口通道中的材料最后固化。根据注塑机1和／或材料的制造商的说明，首先选择增压的大小以及技术上可能和推荐的极限。

需要的增压时间通过在浇口通道中的材料充分固化并封闭浇口通道的时间确定。该时间能够近似地从所谓的“冷却时间等式”中确定：

$t_N=\frac{S^2}{{\mathrm{\π}}^2\·a_{\mathrm{eff}}}\·\ln (\frac{4}{\mathrm{\π}}\·\frac{T_M-T_W}{T_e-T_W})$

t_N    增压时间，单位s

s     在浇口区域中的壁厚

a_eff    (材料的)有效导温能力，单位mm²／s

T_M    材料温度，单位℃

T_w    模具温度，单位℃

T_e    最大的脱模温度。

如果制成的成型件根据操作人员的评估已完全填充或者在其期望的形状方面是完整的，如果其不具有或仅具有较小的毛刺或下陷位置并且没有大的变形，如果成型件的表面也具有足够好的质量，则起动辅助15转换到下一个并且是最后的阶段。

如果发现相应的最后制成的部件的质量不是足够好的，则逐步提高增压包括后续进行的另一个生产循环。如果确定质量不再改进或者超过生产循环的确定的最大数量，则起动辅助15以错误指示中断该方法。

在设置方法的最后阶段中，仅仅还进行熔体垫的调整，也就是说在注射循环结束时保留在喷嘴前室11中或螺杆前腔中的材料量的调整。为此，使在配料之后蜗杆轴9的轴向终端位置的地点以及变为增压的转换点的位置或转换条件这样移动，使得在注射循环结束时在喷嘴前室11中保留有配料行程的大约10％的熔体垫。

为了控制，最后以最后一组生产参数进行一个生产循环，将该参数组存储在注塑机1的控制装置14中用于后续的生产过程，并且起动辅助15正常结束。

根据一个有利的实施形式，操作人员的输入和操控处理，用于执行试验式生产循环所使用的参数以及在此期间确定的过程量被存储在一个记录(Protokoll)中。与之无关地，适宜地在启动设置方法之前检测操作人员的身份和／或权限，并且仅在相应地确定了的权限时才通过起动辅助15执行所述设置方法。

此外，通过使用者进行的关于塑料材料、模具4和／或注塑机1的信息的输入可以对包括机器可读的信息载体、特别是条形码或者发射机应答器的电子检测或读取。同样适宜的是，在至少一个点上通过操作员的命令中断设置方法并且设置或起动辅助15能够被提前结束。

根据另一个实施形式，起动辅助15通过一个操作人员的一命令提前结束，其中还能由起动辅助15完成或执行这样的部分过程，或者还能由起动辅助15产生这样的状态，通过这些部分过程或状态确保注塑机1的无损害地停止以及毫无问题地重新起动。

此外，一个有效的措施是，连续地检测在尝试阶段中进行的生产循环的数量，并且在超过尝试阶段所预先给定的最大数量并且没有达到满意的生产质量时，自动地中断设置方法并通过起动辅助15输出一个错误报告。此外适宜的是，已经存在的或此前设置的过程参数通过起动辅助15存储并在提前中断设置方法时能够恢复所存储的过程参数。

一个实用的措施还在于，起动辅助15在确定合适的设置参数和过程极限时调用材料数据库并且根据由操作人员输入的材料名称或数据标识读出下列量中的一个或多个并将其用于设置方法：最小和最大的材料温度；最小和最大的模具温度；最大的脱模温度；以及塑料材料的导热性。

各实施例示出了设置方法或者起动辅助15的可能的实施方案，这里应指出，本发明不限于特别示出的实施方案本身，而是可以对各个实施方案进行各种组合，并且基于通过本发明进行的技术处理的教导，这些变型可能性是本领域技术人员能够掌握的。就是说，所有可设想的、通过所示和所述的实施方案的各个细节的组合可实现的实施方案包含在保护范围中。

本发明的解决方案的目的能够从说明书中得出。

附图标记列表

1    注塑机

2    机架

3    闭合单元

4    模具

5    塑化单元

6    储料容器

7    喷嘴

8    空心圆柱体

9    蜗杆轴

10   加热器

11   喷嘴前室

12   检测段

13   流闭锁件

14   控制装置

15   起动辅助

16   输入和输出设备

17   图表

Claims (21)

1.用于半自动地建立注塑机(1)的能用于生产过程的基本设置的设置方法，所述注塑机用于加工由塑料制成的模塑材料，所述方法包括借助于用软件技术集成在注塑机(1)的控制装置(14)中的交互式的起动辅助(15)来以控制技术辅助的方式确定合适的设置参数，所述起动辅助(15)至少逐步地引导所述注塑机(1)的操作人员经过设置过程的各分段，其方式是，通过控制装置(14)的操作界面，在起动辅助(15)和操作人员之间交换系统相关的指示和信息，其中设置过程包括至少下列阶段：

A1.)通过操作人员输入基本信息，所述基本信息是关于：所使用的塑料材料、所使用的模具(4)、所使用的注塑机(1)和／或其他预先给定或者期望的机器配置、过程条件或者过程极限；

A2.)开始尝试阶段(V)，在尝试阶段中实施多个完全或至少部分执行的具有不同的过程参数的生产循环，自动地或通过与操作员的交互来确定此时出现的过程特征值，其方式是，由操作人员确定是否满足制成的成型件的确定的检查标准，并将相应的结果输入到起动辅助(15)中，

其中根据：

B1.)由操作人员输入的基本信息，

B2.)由在起动辅助(15)中利用软件技术和／或数据库技术存储的用于选择合适的设置参数的规则和经验值，

以及根据

B3.)在所述尝试阶段(V)中确定的过程特征值以及确定的检查结果

来自动地确定一组合适的设置参数和过程极限，

其特征在于，

在开始所述尝试阶段(V)之前，

C1.)临时确定对模塑材料的流动特性有重要影响的过程条件，

C2.)在这些临时确定的过程条件下，由所述起动辅助(15)至少近似地确定所使用的模塑材料的相应的流动特性的特征值，其中为了确定所使用的模塑材料的流动特性的特征值，在没有安装模具(4)的情况下执行只通过喷嘴向外界进行的自由的喷射过程，

C3.)以及将这些模塑材料的流动特性的特征值用来确定一试验式的临时的设置值，所述设置值为后续将开始的尝试阶段(V)的注射压力的额定值和／或者上限值的设置值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以预定的喷射或流动速度和／或以通过所述注塑机(1)塑化单元(5)的喷嘴(7)的预定的材料流量并且在所述模塑材料和／或所述塑化单元(5)的确定温度下进行所述喷射过程，其中所述喷嘴构成过渡到模具(4)的过渡部，并且直接或者间接确定此时在所述喷嘴(7)上出现的压力或压力下降。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由所述起动辅助(15)从喷射或流动速度、所确定的压力下降和所述喷嘴(7)的相应的几何数据中至少以近似计算的方式确定用于所述塑化的模塑材料的粘性或者与粘性等效的流动特性的特征值。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在模塑材料的喷射期间多次确定或测量在塑化单元(5)的喷嘴前室(11)中的压力，并且将从多次单独测量或多次单独计算中得到的最大值用于确定所述模塑材料的流动特性。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所使用的模塑材料的流动特性的特征量，使用与所使用的模塑材料相配的具有经验值或材料制造者的预先给定值的表格或使用近似公式，由所述表格或近似公式至少根据喷射或流动速度和模塑材料的温度确定所述模塑材料的流动特性的特征值的至少一个近似值。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，模塑材料的流动特性的特征值和待制造的成型件的平均壁厚被用作用于一个表格或者一个近似公式的输入量，所述表格或近似公式用于确定用于注射压力的上限值的初始的初值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尝试阶段(V)至少分成下列多个阶段：

D1.)通过模塑材料的一个压力控制或限定压力的注射过程至少近似地确定在所述模具(4)中的空腔的体积，并且接着临时确定用于模塑材料的增压阶段的转换点，以及根据注射到所述模具(4)中的模塑材料以及根据由操作人员确定的所述模具(4)的填充度来确定配料体积；

D2.)一次或多次执行分别没有增压阶段的试验式的生产循环，其中随后根据相应实现或确定的模具的填充度，调整一个或多个参数，包括注射压力极限、注射速度、到增压阶段的转换点条件、模塑材料的温度和／或模具的温度，以便提高模具(4)的填充度；

D3.)在分别采用增压的情况下，一次或多次执行试验式的生产循环，其中随后根据制成的成型件的相应实现或确定的质量来调整增压的大小，以便改进质量。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，操作人员的输入和操控操作、用于执行所述试验式生产循环所使用的参数以及此时确定的过程量存储在一个记录文件中。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在开始所述设置方法之前，检测操作人员的身份和／或权限，只有在相应地确定的权限时才能执行所述设置方法。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用者进行的关于塑料材料、模具(4)和／或注塑机(1)的信息的输入包括电子地检测或读取机器可读的信息载体。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置方法在至少一个点通过操作员的命令中断并且能够提前结束起动辅助(15)。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起动辅助(15)能够通过操作人员的命令提前结束，其中由所述起动辅助(15)还能完成或执行这样部分过程，或者由所述起动辅助(15)还产生这样状态，通过这些部分过程或状态确保所述注塑机(1)无损害地停止以及毫无问题地重新起动。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，连续地检测在尝试阶段(V)中进行的生产循环的数量，并且在超过尝试阶段的预先给定的最大数量而没有达到令人满意的制造质量的情况下，自动地中断所述设置方法并且输出错误通知。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在调用所述起动辅助(15)时，存储此前设置的过程参数并在提前中断所述设置方法时恢复所存储的过程参数。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起动辅助(15)在确定合适的设置参数和过程极限时调用一材料数据库，并且根据由操作人员输入的材料名称或者数据标识读取下列量中的一个或多个并将其用于所述设置方法：

最小和最大的材料温度；

最小和最大的模具温度；

最大的脱模温度；

塑料材料的导热性。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在C1.)步骤中，所述过程条件是注射速度以及材料温度。

17.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述流动特性是粘性。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在C3.)步骤中，将这些模塑材料的流动特性的特征值以及其他所确定的或预先给定的过程特征值用来确定试验式的临时的设置值。

19.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在直接或者间接确定此时在所述喷嘴(7)上出现的压力或压力下降的步骤中，在用于所述塑化单元(5)的一蜗杆轴(9)的液压系统上进行测量。

20.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在D3.)步骤中，随后根据制成的成型件的表面质量来调整增压的大小。

21.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述机器可读的信息载体是条形码或发射机应答器。