CN104786452A - 成型机的合模单元和用于监控成型机的合模单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种成型机的合模单元，包括两个夹紧板、至少一个驱动器、至少一个测量仪器和控制或调节单元，其中在控制或调节单元的存储器中能够存入至少一个参考合模力和/或至少一个夹紧板的至少一个参考位置和/或至少一个参考力导入点和/或半成品的参考位置，并且控制或调节单元的处理器被构造用于，如果至少一个合模力值与至少一个参考合模力和/或至少一个位置值与至少一个参考位置和/或至少一个被计算出的力导入点与至少一个参考力导入点和/或半成品的被测量出的位置与参考位置基本上不一致，则中断、阻碍或撤消夹紧板的合模运动和/或中断或阻碍合模力加载。本发明还涉及一种具有合模单元的成型机以及一种监控成型机的合模单元的方法。

Description

成型机的合模单元和用于监控成型机的合模单元的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的成型机的合模单元以及一种根据权利要求15的前序部分的特征的用于监控成型机的合模单元的方法。
背景技术
在注射模塑机中经常应用的方法步骤包括将半成品放入成型模具中、使成型模具合模以及引入和硬化反应的液体混合物，此后可以打开成型模具并使所得到的构件脱模。
在此能够例如将纤维织物或类似物用作半成品。
精确的定位以及半成品的特性对于所得到的构件的质量而言是关键。尤其对非刚性的半成品而言，这种精确的定位却对于使方法自动化构成一定挑战。这导致：在错误定位半成品的情况下必须执行繁琐的质量控制，或者通过错误定位半成品而产生的在强度方面有缺陷的构件进入流通。
在不利的情况中这样的构件进入流通并引发后续故障、成本以及甚至可能的人员危险。
在每种情况中都产生对于所生产的不应进入流通的构件的材料成本。
在WO 2013/026610 A1中提出半成品的定位偏差借助于照相机来检测并且接着另一模具部件(称为上模具)的位置被相应地调整。
在此缺点是，必须在垂直于成型模具的合模方向的平面中实现上模具的可移动性，这在结构上相当繁琐。
此外缺点在于，关于下模具的偏差不能被补偿。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种用于成型机的合模单元以及一种用于运行这种合模单元的方法，其中，能够以简单的方式避免利用错误定位的半成品来制造构件。
在装置方面通过权利要求1的特征并且在方法方面通过权利要求15的特征来解决该任务。
本发明的基本构思在于，在制造构件之前并且尤其在半成品与流动的材料(例如反应混合物)接触之前识别半成品的错误定位。如果检测到错误定位，则能够中断成型循环并且执行例如半成品的重新定位或者能够使用新的半成品。
针对错误定位的检测，提出不同的可选方案。这些可选方案有：测量至少一个合模力值和/或至少一个夹紧板的至少一个位置值；和/或测量位于成型模具中的半成品的位置。此外确定至少一个参考合模力和/或至少一个参考位置和/或夹紧板的至少一个参考力导入点和/或用于半成品的参考位置。由此可能的是，如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置基本上不一致和/或至少一个计算出的力导入点与所述至少一个参考力导入点基本上不一致和/或被采集的位置与半成品的参考位置基本上不一致，则中断、阻止或撤消夹紧板的合模运动和/或中断或阻止合模力加载。
力导入点能够被定义为力被导入多个成型夹紧板或一个成型夹紧板所在的所有位置的平均值，其中，每个位置都被在该处作用的力加权。换言之，力导入点对应于所得到的、经过各个力传导位置(大多是纵梁)导入到可移动的成型夹紧板中的力传导转矩矢量的终点。
在本发明的一种尤其有利的实施形式中，如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或一方面所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置以及另一方面被采集的位置与半成品的参考位置基本上不一致，则中断成型循环。通过这种结合能够几乎将所有相关的、在实践中出现的错误定位中断。对此在各个附图以及所属的附图描述中指出。
在从属权利要求中定义本发明的其它有利的实施形式。
根据本发明的合模单元的一种尤其有利的实施形式能够包括作为至少一个驱动器的至少一个快速冲程驱动器和至少一个动力冲程驱动器。由此可能的是，两个任务(即“使成型模具开模和合模”和“合模力加载”)可以通过独立的、分别对于各个任务特定的驱动器来执行。
此外如下实施形式能够是优选的，即，至少一个测量仪器被构造用于，对于每个成型循环而言测量多个合模力值和/或位置值和/或夹紧板的力导入点和/或位于成型模具中的半成品的位置。通过测量多个测量值(即例如合模力变化曲线或位置变化曲线)能够分别根据情况实现不同的优点。一方面当出现半成品的错误定位时，能够时间分辨地进行记录，从而能够归纳为频繁出现的错误。此外一旦出现半成品的错误定位，则在有些情况下能够较快反应。
尤其优选地，在如下实施形式中能够规定：同样将多个参考合模力和/或多个参考位置存入或能够存入控制或调节单元的存储器中。通过经常比较相应的测量值和参考值能够加强已提及的、时间分辨地检测错误定位的优点。
在一种能够尤其简单执行的实施形式中能够规定，所述至少一个参考合模力被设计作为至少一个极限值，其中，控制或调节单元(9)的处理器被构造用于，如果所述至少一个合模力值超过所述至少一个极限值，则中断、阻碍或撤消夹紧板的要通过所述至少一个驱动器执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器进行的合模力加载。
然而，作为用于测量值与参考值的基本上不一致的标准，也可以参考测量值与参考值之间的偏差超过极限值。
在一种尤其优选的实施形式中能够规定，所述至少一个测量仪器被构造用于，在位于成型模具中的半成品的位置的测量范围中采集半成品的位置和/或半成品的形状和/或半成品的表面特性。半成品的多个不同类型的错误定位能够以该方式被采集。
在一种同样尤其优选的实施形式中能够规定，所述至少一个测量仪器为了测量位于成型模具中的半成品的位置而具有光学传感器、尤其是照相机。在此由专业人员决定的是，在何处设置光学传感器。一方面能够将该光学传感器设置在成型模具之外。对此在附图和相关附图说明中指出。在一种大致较为繁琐的实施方式中能够将光学传感器同样设置在成型模具内部。由此能够实现错误定位的尤其精确的且尤其可靠的检测。
将照相机用作光学传感器能够提供的优点是，半成品的其它细节(颜色、褶皱和类似特性)能被采集。
此外能够规定的是，处理器被构造用于，如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置和/或半成品的所测量的位置和参考位置基本上不一致，则阻碍和/或中断液体测量或塑性材料的引入过程，该引入过程优选通过借助于超压的注入和/或借助于负压的拉入进行。在一些情况中能够由此实现的是，半成品能被进一步使用。此外能够通过该措施实现的是，也在出现错误定位的成型循环中尽可能小地保持循环时间。
优选能够规定，成型夹紧板能够借助于所述至少一个驱动器相对于彼此倾斜地定向。在此能够还尤其有利地规定，成型夹紧板相对于彼此的倾斜位置的程度能够通过改变所述至少一个力导入点的位置而预设。这允许实现倾斜位置的控制或调节。
非常尤其优选地能够规定，处理器被构造用于，计算所述至少一个被计算出的力导入点与所述至少一个参考力导入点之间的距离并且如果所述至少一个被计算出的力导入点与所述至少一个参考力导入点之间的距离超过距离极限值，则中断、阻碍或撤消夹紧板的要通过所述至少一个驱动器执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器进行的合模力加载。这实现对错误定位的半成品的可靠识别，而不会显著提高错误触发的次数。
此外要求保护一种具有根据本发明的合模单元的成型机，尤其是注射模塑机。当然本发明也能够作为注射模塑机应用于其它的成型机中。例子是压铸机或注塑机。
为了简单确定参考合模力和/或参考位置和/或参考位置能够规定的是，执行至少一个参考生产循环，在所述参考生产循环中测量在各夹紧板之间形成的至少一个合模力值和/或至少一个夹紧板的至少一个位置值和/或半成品的位置，并且合模力值作为参考合模力和/或位置值作为参考位置和/或半成品的位置作为参考位置被确定。
本发明能够使用包含纤维和/或织物和/或塑料和/或金属和/或有机板材的半成品。例如能够使用纤维织物。
附图说明
本发明的其它优点和细节从附图中以及相关附图说明中得出。其中：
图1a和1b是一种成型循环的两个方法步骤，其中半成品未出现错误定位，
图2a和2b是一种成型循环中的两个方法步骤，在该成型循环中出现半成品的第一错误定位，
图3a和3b是一种成型循环中的两个方法步骤，在该成型循环中出现半成品的第二错误定位，
图4a和4b是成型循环中的两个合模力变化曲线，
图5a和5b是成型循环中的两个另外的合模力变化曲线，
图6a和6b是力导入点的变化曲线的两个展示，以及
图7a和7b是具有根据本发明的合模单元的两个注射模塑机。
具体实施方式
在图1a和1b中示出合模单元1。该合模单元包含两个夹紧板2，在各夹紧板上分别安装成型模具3的各部件。此外分别提供两个快速冲程驱动器4和四个动力冲程驱动器5，其允许将高的挤压力施加到模具3上。(由于展示方式而只能看到四个动力冲程驱动器5中的两个动力冲程驱动器。)合模单元1的精确结构设计对本发明而言不重要。因此，这里所展示的液压合模单元1仅示例性地配有四个纵梁。同样，具有框架的合模单元能够应用例如电子曲柄杠杆机或其它混合形式。此外对于本发明不重要的是，是应用水平合模的还是竖直合模的合模单元。
图1a展示半成品8(在该情况中是纤维织物)在被放入模具3中之后的合模单元1。接着通过快速冲程驱动器4将该合模单元合模。
控制或调节机构9一方面与力传感器7相连接。为了各种液压驱动而设有力传感器7，其中为了清楚起见而只绘出两个力传感器7并配有附图标记。控制或调节机构9此外与照相机6连接。在该实施形式中，照相机6生成位于成型模具3中的半成品8的多个图像并且发送给控制或调节机构9。处理器12比较这些图像与存入存储器11中的参考图像。因为在该情况中半成品8被正确定位，所以这些图像基本上不区别于参考图像，从而不中断或阻碍合模单元1的合模。
在合模运动结束时存在图1b中的情况。在该状态中，控制或调节单元9的处理器12比较力传感器7的测量值与存入存储器11中的参考合模力。大量测量值在该实施例中绘出一条合模力变化曲线，该合模力变化曲线被与参考合模力变化曲线相比较。因为这里不存在半成品8的错误定位，所以也不中断合模力加载。作为后续方法步骤能够将反应混合物装入模具3的型腔中。在混合物硬化后能够将完成的构件脱模。
力传感器7在这种情况中被构造为液压缸中的压力传感器。在电子合模单元中可使用相应的传感器。除了力传感器7以外也当然能够使用位置传感器。
在图2a和2b中展示与图1a和1b相似的视图，其中在这里半成品8被错误定位。
参考图2a，照相机6生成被错误定位的半成品8的图像。然后合模单元1的合模由控制或调节单元9的处理器12中断或阻碍，这是因为半成品8的图像与存入控制或调节单元9的存储器11中的参考图像不一致。在后续中可以改善半成品8的位置或将新的半成品8置入并继续生产。
在图2b中展示当通过照相机6对被错误定位的半成品8的位置检测发生故障时的情况。即使在该情况中力传感器依然检测到与参考合模力变化曲线偏离的合模力变化曲线，因为半成品8被夹紧在模具3的界面之间。处理器确定该偏差并中断合模力加载，因为该偏差超过了极限值。
图3a和3b同样类似于前述附图，其中半成品8以另一方式被错误定位或者说由于其特性而存在于错误的位置。在该情况中，位置或位置偏差使得该位置或位置偏差不能通过照相机6的图像被采集。因此合模单元1的合模由于位置识别而不被中断或阻碍，从而得到图3b中的状态。
但是通过力传感器7同样检测到与参考合模力变化曲线偏离的合模力变化曲线。如图2b已描述的，处理器12确定该偏差并禁止合模力加载，这是因为超过了极限值。同样在正常循环过程中反应和硬化的液体混合物的引入被阻碍。
在图4a和4b中绘出关于时间t的合模力变化曲线F以及极限值G。在此在图4a中展示例如在无错误地执行成型循环时(即例如参照图1a和1b中的附图所描述的成型循环)出现的合模力变化曲线。在任一时刻，合模力变化曲线F都停留在极限值或极限值变化曲线G之下。如果现在例如在图2a和2b以及图3a和3b中出现半成品8的错误定位，则这改变合模力变化曲线并导致合模力变化曲线F超过极限值变化曲线G。这在图4b中由圆圈所标识。在该时刻，控制或调节单元9干预成型循环，以便避免生产有缺陷的构件。
参考合模力在该情况中由低于极限值变化曲线G的值给出。
图4a中的合模力变化曲线F也能够用作参考合模力变化曲线。极限值G在最简单的情况中作为与合模力变化曲线F的偏移而得出。
因而产生如下困难：要求非常精确地遵循半成品8的理论定位。于是极限值变化曲线G必须被相对严格地选择。例子为此被展示在图5a和5b中。事实上能够在这些情况中也规定下极限值变化曲线，这同样被展示在图5a和5b中。所述困难通过错误触发对半成品8的定位监控而产生，该错误触发通过严格选择极限值而变得可能。换言之，正确定位的半成品8与不正确定位的半成品的分离可以由于严格的极限值而不够好，以便经济地进行生产。
在该情况中可以考虑由位置值和合模力值导出的值，以便在正确定位的半成品和不正确定位的半成品8之间进行区分。若正确则建议使用所提到的力导入点L。这作为力被施加到可移动的夹紧板2上所在的位置的平均值来确定，这些位置用施加在各个位置上的力加权。
对于力导入点L的计算可能必要的是，不仅在快速冲程驱动器处而且在动力冲程驱动器处使用位置传感器。这在事实上是否是必要的，在实践中取决于力导入点的确定必须有多精确以及可移动的夹紧板2的倾斜位置是否也在借助于快速冲程对合模单元进行合模期间需要被监控。
在图6a和6b中分别展示可移动的夹紧板2的俯视图。例如再次应用具有四个纵梁的竖直合模单元。在该情况中，力被施加到夹紧板2上所在的位置基本上通过纵梁给出(由此导致在快速冲程被激活期间不进行监控)。
在力冲程期间，可移动的夹紧板2与纵梁锁止，因此力被施加到夹紧板2上所在的位置能够作为纵梁的(竖直)位置P1到P4被测量。(因此在图6a和6b中纵梁在符号方面配有附图标记P1到P4。)
从夹紧板2的完全平行的定向出发(由此力导入点L位于可移动的夹紧板2的中心)，能够出现的是，半成品在图6a的右上方象限的展示中相比于在该板的其它区域中施加较少的阻力。在其它运动的变化曲线中得出可移动的成型夹紧板2的倾斜或倾斜位置，从而力导入点L移到右上方象限中。
该倾斜位置可被预期，例如因为存在或设定半成品8的特定成型。事实上也能够跟踪动力冲程驱动器5在力导入点L上的调节，以便开始进行力导入点L的理论变化曲线。
在图6a的情况中，力导入点L的变化曲线精确地(在展示精度范围中)位于理论变化曲线上。同样绘出区域B，该区域通过距力导入点L的理论变化曲线的最大距离来表征。当力导入点L离开区域B时，夹紧板2的合模运动被中断、阻碍或撤消，或者合模力加载由至少一个驱动器4、5中断或阻碍。
力导入点L的监控也能够时间分辨地执行。于是不提供整个区域B，而只是提供围绕属于各个时刻的参考力导入点的周围(由距离极限值给出)。
在图7a和7b中展示注射模塑机，这些注射模塑机分别具有根据本发明的合模单元1。示例和示意性地在图7a中展示用于树脂13的注射机构。在图7b中展示用于热塑性塑料14的注射机构。对于本发明不重要的是，以何种方式将要被浇注的材料引入成型机的型腔中。

Claims (17)

1.一种成型机的合模单元，包括
-分别用于安装成型模具(3)的部件的两个夹紧板(2)，
-至少一个驱动器(4、5)，所述驱动器适合于使至少一个夹紧板(2)移动并且用合模力加载，
-用于测量至少一个合模力值和/或至少一个夹紧板(2)的至少一个位置值和/或位于成型模具(3)中的半成品(8)的位置的至少一个测量仪器(6、7)，以及
-控制或调节单元(9)，该控制或调节单元与所述至少一个驱动器(4、5)和所述至少一个测量仪器(6、7)相连接，
其特征在于，
-在控制或调节单元(9)的存储器(11)中能够存入至少一个参考合模力和/或至少一个夹紧板(2)的至少一个参考位置和/或至少一个参考力导入点和/或用于半成品(8)的参考位置，并且
-控制或调节单元(9)的处理器(12)被构造用于，如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置基本上不一致和/或至少一个被计算出的力导入点与所述至少一个参考力导入点基本上不一致和/或半成品(8)的被测量出的位置与参考位置基本上不一致，则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的要通过所述至少一个驱动器(4、5)执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器(4、5)进行的合模力加载。
2.按照权利要求1所述的合模单元，其特征在于，所述至少一个驱动器(4、5)包括至少一个快速冲程驱动器(4)和至少一个动力冲程驱动器(5)。
3.按照权利要求1或2所述的合模单元，其特征在于，所述至少一个测量仪器(6、7)被构造用于，对于每个成型循环而言测量和/或计算多个合模力值和/或位置值和/或力导入点(L)和/或位于成型模具(3)中的半成品(8)的位置。
4.按照权利要求1到3中任一项所述的合模单元，其特征在于，所述至少一个参考合模力被设计作为至少一个极限值(G)，其中，控制或调节单元(9)的处理器(12)被构造用于，如果所述至少一个合模力值超过所述至少一个极限值(G)，则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的通过所述至少一个驱动器(4、5)执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器(4、5)进行的合模力加载。
5.按照权利要求1到4中任一项所述的合模单元，其特征在于，控制或调节单元(9)的处理器(12)被构造用于，确定所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力的偏差和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置的偏差并且如果所述偏差超过至少一个极限值则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的要通过所述至少一个驱动器(4、5)执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器(4、5)进行的合模力加载。
6.按照权利要求1到5中任一项所述的合模单元，其特征在于，所述至少一个测量仪器(6、7)被构造用于，在位于成型模具(3)中的半成品(8)的位置的测量范围中采集半成品(8)的位置和/或半成品(8)的形状和/或半成品(8)的表面特性。
7.按照权利要求1到6中任一项所述的合模单元，其特征在于，所述至少一个测量仪器(6、7)为了测量位于成型模具(3)中的半成品(8)的位置而具有光学传感器、尤其是照相机(6)。
8.按照权利要求7所述的合模单元，其特征在于，光学传感器、尤其是照相机(6)被构造用于生成半成品(8)的至少一个图像，并且处理器(12)被构造用于，比较半成品(8)的图像与形式为参考图像的参考位置并且如果半成品(8)的图像与参考图像基本上不一致则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的要通过所述至少一个驱动器(4、5)执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器(4、5)进行的合模力加载。
9.按照权利要求1到8中任一项所述的合模单元，其特征在于，处理器(12)被构造用于，如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置基本上不一致和/或半成品(8)的被测量的位置与参考位置基本上不一致，则阻碍和/或中断流体或塑性材料的引入过程，该引入过程优选通过借助于超压的注入和/或借助于负压的拉入进行。
10.按照权利要求1到9中任一项所述的合模单元，其特征在于，各成型夹紧板(2)借助于所述至少一个驱动器(4、5)能够互相倾斜地定向。
11.按照权利要求10所述的合模单元，其特征在于，各成型夹紧板(2)相对于彼此的倾斜位置的程度能够通过改变所述至少一个力导入点(L)的位置(x、y)而预设。
12.按照权利要求1到11中任一项所述的合模单元，其特征在于，处理器(12)被构造用于，所述至少一个力导入点(L)的位置(x、y)基于对至少一个合模力值和至少一个夹紧板(2)的至少一个位置值的测量而被计算。
13.按照权利要求1到12中任一项所述的合模单元，其特征在于，处理器(12)被构造用于，计算所述至少一个被计算的力导入点与所述至少一个参考力导入点之间的距离并且如果所述至少一个被计算出的力导入点与所述至少一个参考力导入点之间的距离超过距离极限值，则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的要通过所述至少一个驱动器(4、5)执行的合模运动和/或中断或阻碍通过所述至少一个驱动器(4、5)进行的合模力加载。
14.一种成型机，尤其是注射模塑机，该成型机具有按照权利要求1到13中任一项所述的合模单元(1)。
15.一种用于监控成型机的合模单元的方法，其中
-将半成品(8)设置在成型模具(3)中，
-通过夹紧板(2)的合模运动对成型模具(3)进行合模，在所述夹紧板上安装有成型模具(3)的部件，
-用合模力加载夹紧板(2)，并且
-测量在各夹紧板(2)之间形成的至少一个合模力值和/或至少一个夹紧板(2)的至少一个位置值和/或半成品(8)的位置，
其特征在于，
-确定至少一个参考合模力和/或夹紧板(2)的至少一个参考位置和/或至少一个参考力导入点和/或用于半成品(8)的参考位置，
-如果所述至少一个合模力值与所述至少一个参考合模力基本上不一致和/或所述至少一个位置值与所述至少一个参考位置基本上不一致和/或至少一个被计算出的力导入点(L)与所述至少一个参考力导入点基本上不一致和/或半成品(8)的被测量的位置与参考位置基本上不一致，则中断、阻碍或撤消夹紧板(2)的合模运动和/或中断或阻碍合模力加载。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，执行至少一个参考生产循环，在所述参考生产循环中测量在各夹紧板(2)之间形成的至少一个合模力值和/或至少一个夹紧板(2)的至少一个位置值和/或半成品(8)的位置，并且所述合模力值作为参考合模力和/或所述位置值作为参考位置和/或被计算出的力导入点作为参考力导入点和/或半成品(8)的位置作为参考位置被确定。
17.按照权利要求15或16所述的方法，其特征在于，使用包含纤维和/或织物和/或塑料和/或金属和/或有机板材的半成品(8)。
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