CN108237669A - 用于调节成型机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节成型机的方法,借助该成型机实施循环地进行的成型工艺,所述方法通过在以至少一个第一参数和至少一个第二参数为基础实施成型工艺的多次模拟的情况下找出调节参数的值来调节成型机,所述调节参数至少部分确定在成型工艺期间对成型机的可操控部件的操控,其中:(a)所述至少一个第一参数描述成型工艺的物理条件;(b)所述至少一个第二参数适合作为成型机的至少一个调节参数的基础;(c)以所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的不同组合为基础实施所述模拟;以及(d)由针对所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的所述不同组合的模拟的结果来计算至少一个质量参数的值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调节成型机的方法,借助该成型机实施循环进行的成型工艺。
本发明尤其是涉及如下方法,在所述方法中,在以至少一个第一参数和至少一个第二参数为基础实施成型工艺的多次模拟的情况下找出调节参数的值,所述调节参数至少部分确定在成型工艺期间对可操控部件的操控、例如对成型机的驱动,其中,
(a)所述至少一个第一参数描述成型工艺的物理条件,
(b)所述至少一个第二参数适合作为成型机的至少一个调节参数的基础,
(c)以所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的不同组合为基础实施所述模拟,
(d)由针对所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的所述不同组合的模拟的结果来计算至少一个质量参数的值,以及(e)准备成型机。
在此,成型机例如可以是注塑机、压铸机、压力机等。成型工艺类似地依照这些术语。
背景技术
以下参考注塑机(简称“SGM”)和注塑工艺(简称“SG工艺”)阐述现有技术。但结论普遍适用于成型机和成型工艺。
用于机器调节的经验方法(Vorgehen)
如今,对注塑机的调节也如30年前那样借助在机器控制装置中手动调节各个调节参数来实现。为了在调节过程期间支持操作者,使用一些辅助系统。一般地,按照试误法(Trial-and-Fail-Ansatz)或单次单参数法(One-Parameter-At-A-Time-Ansatz)的逐步式方法总是常规做法。该方法的结果强烈依赖于相应操作者的经验和技术。能以软件实现的形式获得的或能在打印出来的指导书中获得的专家知识就可以有益于找出工作点,该工作点导致质量足够的塑料产品。注塑工艺的优化同样可以通过统计学实验设计的技术得以支持。单纯根据经验的方法导致可接受的工艺。然而,这些方法相对于干扰因素常常不是特别健壮的并且在相对大的参数空间中从多个局部最优值形成最多一个最优值。
用于机器调节的模拟
现有技术在于:单纯地模拟注塑工艺以及实施借助实验设计实施的工艺优化并随后将调节参数接收到SGM控制中。现有技术同样在于:借助模拟找出调节参数的范围(工艺窗口),在所述范围内,一个工艺提供品质在预定公差内的产品。使用如“虚拟模制”或“虚拟模具取样(Virtuelle Werkzeugabmusterung)”的术语。
基于与此相关的耗费、合适软件的可用性和受过训练的人员,出于模具取样的目的以及在模具取样之前在实践中然而似乎还未建立模拟。然而,软件供应商谋求从构件设计经模具制造直至批量生产的整体方案的优点。在此,除了单纯的型腔之外,在此也考虑SG工艺的包括浇注系统和调温在内的其余部分。因此,应该能够至少确定必要的机器能力、估计粗略的工作点并且事先分析各种参数的影响或趋势。通常不考虑实际的机器特性、包括间隙和反应时间,但在一些情况下仅在相应的SGM模型的确定的窄限度内改变各种参数。
由于持续研发有效率的计算机、改进计算方法(例如有限元法)以及改善基础的工艺模型,工艺模拟此时原则上能够提供符合实际的结果,前提条件是在模拟中已经正确地选择了边界条件。实际上,由模拟获得的结果和借此实施的“线下”优化通常明显地且取决于工艺地偏离于实际。
环境、机器、模具、调节或材料的不理想性通常使得难以确定注塑工艺的健壮的工艺窗口或者甚至使得难以确定相应的最优工作点。
在EP1 253 492 A2中公开了一种用于确定注塑件的特性的方法,其中使用神经元网络和数学分析方法。
EP 2 539 785 A1公开了一种用于调节注塑工艺的方法,其中,使用来自先前循环的数据,以便改变工艺调节参量,使得生产出的部件的质量特征得到改进。
US 2006 282 186 A1公开了一种用于优化工艺的方法,其中,通过模拟算出用于工艺的多个解并且在单独的方法步骤中选择这样的最接近某些参数的最优值的解。
在EP 0 747 198 A2中涉及注塑工艺的优化,其中,在数据库的辅助下分别单独地优化合模侧和注射侧的调节。
US 2002 188 375 A1公开了一种方法,在该方法中使用“计算机辅助工程”(CAE),以便迭代地优化工艺调节。
EP 0 368 300 A2公开了一种方法,在该方法中交替地实施成型工艺的模拟和实际的成型工艺,其中,相应地借助来自实际试验的结果来调整所述模拟。
DE 10 2015 107 024 B3公开了一种方法,其中,对注塑工艺的注射过程进行模拟并且将虚拟结果与实际测得的结果样本进行校正。
US 4 816 197 A公开了一种用于控制注塑工艺的方法,其中,在考虑粘度的情况下实施所谓的PVT优化。
DE 10 2013 008 245 A1公开了一种用于利用控制装置运行注塑机的方法,在所述控制装置中存储与注塑机的运行有关的和与该注塑机的可能存在的外围设备有关的以及与注塑件的利用注塑技术的制造有关的专家知识。
在EP 2 679 376中公开了一种方法,其中,在云服务器中实施对注塑工艺的模拟并且将所述模拟存储在云存储器中。
发明内容
因此需要如下方法,这些方法能够使得通过模拟获得的信息可应用于实际的成型工艺。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。
这通过如下方式实现:
(f)通过测量得到所述至少一个第一参数的在成型机上实现的值,
(g)由所述至少一个第一参数的根据(f)测得的值来确定所述至少一个第二参数的值,使得得出所述至少一个质量参数的基本上优化的值,以及
(h)针对所述至少一个调节参数,在成型机上对调节值进行调节,该调节值是所述至少一个第二参数的根据(g)确定的值和/或该调节值由所述至少一个第二参数的根据(g)确定的值来确定。
因此能够消除如下问题,即:由于模拟有时取决于所采用的边界条件、测得的材料数据、基础的物理模型和计算方法,所以模拟结果常常与实际不符。
最终,这体现于对成型机的调节/控制改进以及体现于更经济且更健壮的成型工艺。此外,结果是质量足够且恒定的合格件。
在此,理论/理想与实践/实际之间的差别可能由偏离的材料特性、材料波动、批次波动、环境影响因素、机器部件尺寸、模具部件尺寸、机器特性造成。所有这些导致模拟结果与实际偏离的起因能够借助本发明来处理。
本发明可以以基于FEM模拟的程序的形式实现,该程序在考虑未精确已知的边界条件的情况下提供包括机器参数和质量参数的特征曲线族,并且以所述特征曲线族连同在注塑机上实际得到的边界条件为基础找到如下机器调节,利用该机器调节能够制造出质量足够的产品。
为了确定第二值可以引入如下内容作为准则,即:使实际值与目标值或目标范围尽可能好地匹配,从所述第二值得到质量参数的基本上优化的值。所述目标值可以作为计算出的关系的极值给出或者可以作为预定值由操作者给出。
所提及的匹配可以是一个质量参数的优化或者可以是所谓的多准则优化(亦即当处理多个质量参数时)。
不仅所述至少一个第一参数、而且所述至少一个第二参数可以是例如时间相关的和/或位移相关的函数。
在测量所述至少一个第一参数时,可以直接或间接地进行所述测量。也就是说,在间接测量的情况下可以例如通过运算操作来转换测得的值,使得实际测得的值与所述至少一个第一参数匹配。
在根据方法步骤(d)(在该方法步骤中由模拟结果来计算至少一个质量参数的值)确定质量参数时,尤其是可以针对所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的基本上每个组合计算至少一个质量参数的至少一个值。针对所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的某些组合,当例如由模拟的变化曲线清楚在该情况下得不出可用的调节参数/调节值时,可以省略计算所述至少一个质量参数的值。
质量参数对于所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的不同组合而言可以是相同的、类似的或不同的物理量。
特征曲线族的匹配
借助模拟生成的特征曲线族(质量参数VS至少一个第一参数和至少一个第二参数)可以以在成型机上查明的材料相关的边界条件为基础这样进行修改,使得由模拟推导出的理论最优值转变为实际最优值。也就是说,模拟结果能够与实际的边界条件匹配。具体地,这可以涉及到特征曲线族与可压缩性和粘度(即压力传递和流动特性)的(轻微)变化的值的匹配。
相应必要的修改、即修改方式(例如线性偏移或倍增)或修改规格(沿何种方向和以何种强度)可以是事先已知的。所述相应必要的修改例如可以经由在使用变化的材料相关的边界条件的情况下的模拟来确定。
必要的修改对于不同类型的塑料和对于不同的组件而言可以是类似的。因此,不必针对每种具体情况计算所述必要的修改,而是可以动用现有的数据库,该数据库具有针对相应的塑料/构件组合的必要修改。
多级优化
特征曲线族的多级使用和匹配可以通过在模拟与实际实施的试验之间的相互作用来实现。也就是说,在已经实施一次方法步骤(f)、(g)和(h)之后,可以重复方法步骤(d)和(e)。当然,在此可以选择其它参数或者选择其它用于所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值。
多级优化时的总体构思在于将试验得到的(关于材料、机器性能、工艺、产品的)数据反馈到模拟中。该反馈的目的在于使模拟与实际的边界条件匹配。因此,基于交替的模拟-测量-反馈-匹配的n次重复,应该找到产生满意产品的机器调节。
首先实施模拟,在所述模拟中使用已经在文献中或在数据库中说明的或者在实验室中测得的边界条件作为材料相关的边界条件。工艺参数或机器参数(调节参数)在各次模拟中变化并且因此覆盖预定的参数空间。由该逐步算出的数据点借助回归分析来生成特征曲线族,所述特征曲线族使得有关产品和整个工艺的质量参数与工艺参数或机器参数(调节参数)相关。
由所述特征曲线族能够确定暂时的工艺最优值,该暂时的工艺最优值当然(如已经在上面详细阐述的那样)不必一定等于实际最优值。尽管如此,仍然获得与相应的注塑模具有关的涉及产品或型腔、浇口系统等的信息。在所述信息内的趋势或相关性保持其有效性,即使材料相关的边界条件改变。
使用暂时的最优值,以便获得以产品或测量数据的形式的工艺信息。借助肉眼检查、称重或测量来评价所述产品的质量。工艺测量数据例如可以相应于实际机器性能(例如特定的注射压力或实际的注射速度)的历程变化。附加地,可以借助合适的测试来确定材料相关的特性(粘度、可压缩性等)。
在一个进一步的步骤中使用试验得到的信息,以便利用与实际匹配的边界条件来实施新的模拟。该新的模拟生成新的特征曲线族或修改现有的特征曲线族,以便接着提供如下机器调节,该机器调节产生品质在预定公差内的产品。
通过将本发明应用于注塑工艺,能够实现数字的注塑机(D-SGM),该数字的注塑机使得能在考虑机器特性、模具和塑料的情况下模拟注塑工艺。
通过本发明能够提供如下工具,借助该工具能够尽可能与实际成型机无关地找出起作用的机器调节。理想地,这样得到的机器调节要尽可能接近于实际最优值或者能够在实际成型机上相对简单地靠向最优值。对于操作者而言,优点在于:一是在取样期间的时间节省;二是附加的工艺理解,该工艺理解例如也能直接用于成型机;三是明显在健壮的工艺窗口内的工艺;以及四是在能量和时间方面高效的工艺。在模拟期间获得的数据可以在正在进行的成型工艺中用于再调节并且这样也在进一步的生产中保证稳定性。
本发明的一个重要方面在于模拟与试验的事后校正、即在理想的假设下找出的调节方案(Einstellsatz)与注塑工艺的实际边界条件的匹配。计算机辅助的模拟也可以与实际调节过程或生产并行地、交替地进行或者紧接着实际调节过程或生产进行。
相应地,成功、稳定且高效的成型工艺被认为是目标。数值计算可以有利于工艺理解,其方式为:可以在时间上离散地以成型工艺的不同的工艺变量来可视化该成型工艺,即以虚拟的和交互的与机器中的相应输入匹配的填充学习/研究(Füllstudien)的形式。因此,工艺技术人员在解决成型工艺中的、成型模具中的、成型机中的或产品中的问题时借助附加的信息得到支持。
随着传感技术、计算功率、联网和数据存储的增强而产生新的可能性。因此,所收集的信息例如可以用于不断地改进基于模拟的模型。
模拟中的边界条件
数值模拟在模型和边界条件的基础上提供结果。边界条件包括材料特性、例如熔体粘度或塑料的pvT特性。其它边界条件涉及机器参数(例如缸温度和喷嘴温度)、模具相关的参数(例如模具壁温度)以及浇注相关的参数(例如通道直径和温度)。同样可想到的是,改变型腔的精确的几何结构,即在如下意义中:在取样期间还进行轻微的修改或者在生产期间出现磨损。特别是在型腔的总体积方面,型腔切口的尺寸或型腔表面的精确结构在工艺中可能产生明显的区别。
材料相关的边界条件
材料相关的边界条件例如是粘度、可压缩性、pvT特性、比热容、热交换系数、导热性、结晶特性或临界温度或比热容,在所述临界温度下基本上不再发生材料流动(冰点,非流动温度)。一般地,材料特性可以与物理量(如温度、压力、剪切力等)有关。
材料相关的边界条件例如可以事先在实验室中借助不同方法来测得或者通过询问制造商而得知。众所周知,材料特性与相应的工作点有关并且因此随存在的压力、温度或剪切速度而发生改变。塑料的在实验室中测得的特性不必然等于在成型机中的实际条件下的特性。后者例如可归因于在注塑工艺中的相对高的压力和流动速度。同样已知存在材料特性的与批次相关的波动,这可归因于塑料颗粒的原始制造工艺。同样可以事后加入添加剂、例如着色剂(母料),其决定性地影响塑料的流动特性。
与材料相关的边界条件同样与具体的处理条件、例如在工艺中出现的不同温度有关。虽然可以在SGM的控制装置中预定和调节与模具温度或喷嘴温度有关的值,但是这些值常常不等于熔体的温度或温度分布的或者模具型腔的表面温度的真正相关的值。更确切地说,在此可假设一定的偏移或移动,所述偏移或移动由调节器的设计和所使用的传感机构的设计造成。
通过本发明能够实现将由模拟获得的和优化的工艺流程作为调节方案应用到实际的成型机中,其中,可以考虑边界条件的变化并且必要时可以对实际的成型工艺进行修正。
本发明尤其是可以用于尽可能最优地调节加工塑料的机器。
本发明的(进一步)有利的实施方式在从属权利要求中限定。
可规定,所述至少一个第一参数包含下列参数中的至少一个参数:
—与运动学、动力学、所有类型的调节器、磨损状态有关的参数和/或
—与成型模具、尤其是型腔几何结构、浇注口几何结构、热流道几何结构、喷嘴几何结构、模具材料特性、型腔结构、通风、磨损、热容量有关的参数,和/或
—与成型机、尤其是注射装置、动力学、运动学、调节器、缸直径、止回阀特性、螺杆几何结构、喷嘴几何结构、合模侧、刚度、摩擦有关的参数,和/或
—与在成型工艺中使用的材料、尤其是填充材料成分、填充材料份额、母料、添加剂、湿度、粘度、pvT特性、导热性、热容量、膨胀系数、弹性模量、剪切模数、热膨胀系数有关的参数,和/或
—与在成型工艺中使用的外围设备、尤其是预干燥装置、材料供应装置、调温装置、循环泵、材料混合装置有关的参数,和/或
—与环境影响因素、尤其是空气湿度、环境温度有关的参数。
可以规定,所述至少一个第二参数涉及下列参数中的至少一个参数:配料器转速曲线、动压力曲线、缸温度曲线、开模曲线和合模曲线、合模力曲线、配料器容积、热流道温度、注射速度曲线、保压曲线、保压时间、切换点、注射压力限度、减压行程、顶料机运动曲线、模具型芯运动、调温机构温度、冷却时间、取出装置运动曲线。
可以规定,在选择所述至少一个第一参数和/或所述至少一个第二参数时使用专家系统,其中,优选为所述至少一个第一参数和/或所述至少一个第二参数规定数值范围(当然也可以选择并且在按照本发明的方法中使用多个第一参数和多个第二参数)。
在此处所理解的意义中,专家系统可以被理解为集成到计算机系统中的智能数据库(例如参见Krishnamoorthy,C.S.und S.Rajeev(1996):Artificial Intelligence andExpert Systems for Engineers,Boca Raton:CRC Press,Seiten 29-88)。专家系统包含系统化的并且被作为程序编入的与成型工艺的规则有关的基本知识,所述专家系统例如可以由相关的文献得出(参考A.(2013):Abmusterung von Spritzgieβwerkzeugen,慕尼黑:Karl Hanser出版社.第31-220页;Jaroschek,C.(2013):Spritzgieβen fürPraktiker,第3版,慕尼黑:Karl Hanser出版社.第31-98页;Fein,B.(2013):Optimierungvon Kunststoff-Spritzgieβprozessen,第2版.柏林:Beuth出版有限公司.第65-120页;Kunststoff-Institut Lüdenscheid(2013):第12版.Unna:Horschler出版有限公司.第6-178页)。此外,如下规则可以作为程序被编入在专家系统中,所述规则表示用于机器调节的方法的概括、有经验的工艺技术的故障识别或故障避免以及用于调节成型机的技术人员。这样的规则集或基础知识例如可以以真值函数或转换表的形式存在。专家系统可以在已知成型件几何结构、材料、机器和质量要求的情况下基于被作为程序编入的知识和规则对工艺参数的数值范围作出粗略的估计,所述数值范围通向成功的机器调节。
可以规定,在选择所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的范畴内考虑关于下列参数中的至少一个参数的已知数据:成型机、成型模具、浇口系统、在成型工艺中加工的材料、质量准则、较早的机器调节。
可以规定,通过数据库提供所述数据。通过数据库可以集中管理和提供利用按照本发明的方法获得的信息。
可以规定,所述至少一个质量参数涉及下列参数中的至少一个参数:
—工艺特性,尤其是各个工艺时间、总循环时间、健壮性、模具荷载、能量消耗、必需的合模力、熔体温度、最大注射压力、环境影响、调温需求、经济性、机器荷载、必需的机器大小,和/或
—构件特性,尤其是凹陷部位、尺寸精度、色彩条痕、空气条痕、沟纹、接合缝、毛刺、收缩、大小/尺寸、脱模温度、冻结的表层厚度、调温需求、材料均匀性、燃烧、变形、材料损伤、色彩均匀性、质量、机械稳定性、热学稳定性。
可以规定,根据所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的组合来计算至少两个质量参数的值,其中,使用所述至少两个质量参数的权重。通过这样的权重,较重要的质量参数可以更多地影响对成型机的调节。
可以规定,各个质量参数的权重借助普遍的质量准则来选择(多准则优化)。作为质量准则例如可以考虑:制造好的成型件的减小的变形或较大的尺寸精度、成型工艺的较大的健壮性、较小的浇口量、较少或较小的表面缺陷、减短的循环时间。
可以规定,由模拟结果来计算下列工艺变量中的至少一个工艺变量并且该至少一个工艺变量至少部分用作计算所述至少一个质量参数的值的基础:工艺变量,尤其是质量温度(总体温度)、剪切率、剪切应力、填充度、模具壁温度、密度、压力、粘度、速度、体积收缩、填充材料分布和定向、质量均匀性。
可以规定,所述模拟包含下列模拟中的至少一个模拟、优选全部模拟:
—根据工艺模型的工艺模拟,尤其是塑化模拟、填充过程模拟、保压阶段模拟、冷却阶段模拟、脱模模拟,和/或
—根据材料模型的材料模拟,尤其是流动特性模拟、热学特性模拟、弹性特性模拟,和/或
—根据控制模型的控制模拟,尤其是控制器模拟、各个可操控部件的调节器的模拟、机器运转模拟,和/或
—根据机器模型的机器模拟,尤其是注射装置模拟、合模机构模拟、机器人技术模拟,和/或
—根据调温模型的调温模拟,尤其是热传导模拟、热交换模拟、流动特性模拟。
可以规定,在所述模拟的范畴内使用成型机和/或成型工艺的数学分析模型和/或数值模型。模拟/数值的模型可以在使用已知的方法(例如有限元法、有限体积法、有限差分法)的情况下实施。
可以规定,借助统计学实验设计来选择用于所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值。通过适当地删除一定的参数组合能够节约模拟(和相应的资源)(参考Montgomery,D.C(2013):试验设计与分析(Design and Analysis of Experiments),第8版.Wiley.第1-23页)。
可以规定,将所述模拟的结果和/或由所述模拟的结果推导出的所述至少一个第一参数、所述至少一个第二参数和所述至少一个质量参数之间的关系传输至成型机并且优选将其存储在中央的机器控制装置中。通过这样得到的关系在成型机上是已知的,能够快速且简单地对(所述至少一个第一参数的)环境中的变化作出反应。
可以规定,在实施方法步骤(f)的范畴内实施下列方法步骤中的至少一个方法步骤:测量至少一个长度(例如机器部件的长度,例如借助游标卡尺来测量);(例如借助流变嘴或流变计工具)实施粘度测量;通过在成型机上存在的信号、尤其是力变化曲线和/或压力变化曲线、通过操作者的手动输入、通过超声分析法、质量光谱学、X线光谱学、计算机化层析X射线照相术、光学轮廓术来求取所述至少一个参数的在成型机上实现的值;使用坐标测量仪器、湿度测量仪、实施温度测量以及其它实验仪器或测量仪器。
可以规定,将所述至少一个参数的在方法步骤(f)中得到的值传输给单独的计算单元,并且由该单独的计算单元将所述至少一个第二参数的根据(g)得到的值(优选基于由模拟结果建模的关系推导出)传输给成型机的中央的机器控制装置。由此能够节省必须在成型机上提供的计算资源。还更重要的是,通过该措施能够与成型机自身无关地实施在模拟范畴内的一定部分的计算。
可以规定,在实施方法步骤(f)之前、即在使用所述至少一个第二参数的所确定的值之前对模拟结果的质量和可行性进行检查。这例如可以在机器性能、(例如塑化单元的)可实现的材料通过量和材料负荷极限方面进行检查。这特别是可以在如下情况应用,即,当成型工艺的某些方面已经在模拟中被简化地实施时。当例如已加工的塑料所能承受的最大温度在模拟中没有被考虑时,则可以随后检查该最大温度是否已经在相应的解中被遵循。同样的情况适用于机器性能和可实现的材料通过量。
在控制中的可视化
迄今为止,在取样期间常见的是,操作者实施注塑试验并且以熟悉的方式(在填充度、变形等方面)评价产品。在正常情况下,操作者长时间对机器参数进行再调节,直至所产生的注塑坯件具有在预定公差内的质量。构件的视觉鉴定可以通过观察现有传感机构的信号变化曲线、通过测量关键构件尺寸或通过称量构件质量来补充。
迄今为止常见的实践是,操作者在与成型机(例如SGM)打交道时主要使用其经验来解决出现的问题。在此,请教专业文献和指导者也可以是有益的。这些辅助措施通常包含出现的故障、列出可能的原因并且推荐用于消除所述故障的方法。
常常有益的是,能够追溯工艺走向或者在填充过程期间能够看到模具里面。基于工艺的性质,这通常是不可能的。只能对已完成的在模具之外的产品进行鉴定。压力和温度传感器只能提供关于工艺的局部受限的信息。测量由于所应用的方法(系统误差)而常常被歪曲。在填充问题方面能够实施部分填充和所谓的填充学习,然而(特别是在大量构件的情况下)所述部分填充和所谓的填充学习可能是时间密集且昂贵的。部分填充也常常与例如关于可脱模性的问题有关联。
在本发明的范畴内可以规定,在成型机上显示推导出的关系,优选以特征曲线族的形式显示所推导出的关系。因此,先前模拟获得的工艺信息可以附加地被整理并且例如在成型机的中央控制装置中被可视化。因此能够使得对机器的进一步手动调节、优化和精调变得容易。
备选于或附加于特征曲线族,可以规定,在成型机上显示所述至少一个质量参数的值,所述至少一个质量参数的值属于所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的组合。
可以规定,对于操作者能够实现的是:选择显示所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的数量中的哪些相关的和无关的参数。
在此可以规定,借助事先定义的准则来自动限制特征曲线族的显示范围。
同样可以规定,在特征曲线族中显示当前的运行点/工作点和/或显示基于调节参数的暂时变化而预测的运行点/工作点。同样可以规定,显示质量预测。
此外可以规定,至少部分显示模具、浇口系统、喷嘴和注射装置的CAD数据。
这也可以包含显示填充图像和时间相关的工艺数据。
总体上,对于成型机的操作者来说应当能够通过随时间改变的显示(“时间轴”)来实现利用图像阐示工艺过程。
这例如可以涉及工艺状态、如局部材料密度、压力或温度,它们按照本发明能够在离散的时间步长上显示。能够虚拟地作出体积断面并且因此能够实现看到构件的“内部”。因此,通过所需要的工艺理解能够有助于误差消除。
模拟具体仅对于确定的工艺调节有效。因此可以有益的是,随着机器调节变化的同时更新模拟并且使得该模拟的结果在视觉上可见(多级优化)。
同时对于操作者来说可以有益的是,在直观示图上获得如下内容:工艺在参数空间中恰好处在何处位置以及在机器调节中的何种变化具有何种结果。
在该模拟的进程中产生大量的数据。调节助手可以分析这些数据(建模)并且由此生成特征曲线族,在所述特征曲线族中显示质量特征作为机器参数的函数。例如借助回归法可以得到最优值,该最优值以机器调节组的形式被传递给成型机或给操作者。可选地,可以将特征曲线族传递给成型机并且借助经验法来进行与实际的材料相关或机器相关的边界条件的匹配。
为了也在实际调节过程期间尽可能好地从所生成的数据中获益,可以以合适的方式整理所述数据、将所述数据传递给成型机并且以舒适且清楚的方式使得所述数据对于操作者来说是可访问的。
在此说明的显示类型主要涉及显示屏,该显示屏布置在成型机上并且通常与成型机的中央控制装置连接。但也可能的是,不是直接在成型机上进行显示,而是例如经由数据连接(LAN、因特网等)在其它计算机上进行显示。
附图说明
在图1中示出相应的可视化的一个示例。
具体实施方式
在图1中示出相应的可视化的一个示例,该图示出控制装置的显示屏侧,在该显示屏侧中显示特征曲线族。示出关于调节参数EP1和EP2的质量参数QP。根据当前所选的用于EP1和EP2的值,在特征曲线族中画出了工作点。该工作点的数值可以附加地单独显示。同样地画出了滑动调节器,借助该滑动调节器能改变参数的值。该值可以直接地或随后按照自身的指令作用于机器的功能。可选地,可以根据第一调节参数的值的输入来改变第二参数的值,从而按照特征曲线族来最大化质量参数的值。
Claims (19)
1.用于调节成型机的方法,借助该成型机实施循环地进行的成型工艺,所述方法通过在以至少一个第一参数和至少一个第二参数为基础实施成型工艺的多次模拟的情况下找出调节参数的值来调节成型机,所述调节参数至少部分确定在成型工艺期间对成型机的可操控部件的操控,其中,
(a)所述至少一个第一参数描述成型工艺的物理条件,
(b)所述至少一个第二参数适合作为成型机的至少一个调节参数的基础,
(c)以所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的不同组合为基础实施所述模拟,
(d)由针对所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的所述不同组合的模拟的结果来计算至少一个质量参数的值,以及
(e)准备成型机,
其特征在于:
(f)通过测量得到所述至少一个第一参数的在成型机上实现的值,
(g)由所述至少一个第一参数的根据(f)测得的值来确定所述至少一个第二参数的值,使得得出所述至少一个质量参数的基本上最优的值,以及
(h)针对所述至少一个调节参数,在成型机上对调节值进行调节,该调节值是所述至少一个第二参数的根据(g)确定的值和/或该调节值由所述至少一个第二参数的根据(g)确定的值来确定。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个第一参数包含下列参数中的至少一个参数:
—与运动学、动力学、所有类型的调节器、磨损状态有关的参数,和/或
—与成型模具、尤其是型腔几何结构、浇口几何结构、热流道几何结构、喷嘴几何结构、模具材料特性、型腔结构、通风、磨损、热容量有关的参数,和/或
—与成型机、尤其是注射装置、动力学、运动学、调节器、缸直径、止回阀特性、螺杆几何结构、喷嘴几何结构、合模侧、刚度、摩擦有关的参数,和/或
—与在成型工艺中使用的材料、尤其是填充材料成分、填充材料份额、母料、添加剂、湿度、粘度、pvT特性、导热性、热容量、膨胀系数、弹性模量、剪切模数、热膨胀系数有关的参数,和/或
—与在成型工艺中使用的外围设备、尤其是预干燥装置、材料供应装置、调温装置、循环泵、材料混合装置有关的参数,和/或
—与环境影响因素、尤其是空气湿度、环境温度有关的参数。
3.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述至少一个第二参数涉及下列参数中的至少一个参数:配料器转速曲线、动压力曲线、缸温度曲线、开模曲线和合模曲线、合模力曲线、配料器容积、热流道温度、注射速度曲线、保压曲线、保压时间、切换点、注射压力极限、减压行程、顶料机运动曲线、模具型芯运动、调温机构温度、冷却时间、取出装置运动曲线。
4.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在选择所述至少一个第一参数和/或所述至少一个第二参数时使用专家系统,其中,优选为所述至少一个第一参数和/或所述至少一个第二参数预定数值范围。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在选择所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的范畴内考虑关于下列参数中的至少一个参数的已知数据:成型机、成型模具、浇口系统、在成型工艺中加工的材料、质量准则、较早的机器调节。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过数据库提供所述数据。
7.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述至少一个质量参数涉及下列参数中的至少一个参数:
—工艺特性,尤其是各个工艺时间、总循环时间、健壮性、模具荷载、能量消耗、必需的合模力、熔体温度、最大注射压力、环境影响、调温需求、经济性、机器荷载、必需的机器大小,和/或
—构件特性,尤其是凹陷部位、尺寸精度、色彩条痕、空气条痕、沟纹、接合缝、毛刺、收缩、大小/尺寸、脱模温度、冻结的表层厚度、材料均匀性、燃烧、变形、材料损伤、色彩均匀性、质量、机械稳定性、热学稳定性。
8.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,根据所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的组合来计算至少两个质量参数的值,其中,使用所述至少两个质量参数的权重。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述至少两个质量参数的权重借助普遍的质量准则来选择。
10.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,由模拟结果来计算下列工艺变量中的至少一个工艺变量并且该至少一个工艺变量至少部分用作计算所述至少一个质量参数的值的基础:工艺变量,尤其是质量温度、剪切率、剪切应力、填充度、模具壁温度、密度、压力、粘度、速度、体积收缩、填充材料分布和定向、质量均匀性。
11.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述模拟包含下列模拟中的至少一个模拟、优选全部模拟:
—工艺模拟,尤其是塑化模拟、填充过程模拟、保压阶段模拟、冷却阶段模拟、脱模模拟,和/或
—材料模拟,尤其是流动特性模拟、热学特性模拟、机械特性模拟、弹性特性模拟,和/或
—控制模拟,尤其是部件调节器的模拟、机器运转模拟,和/或
—机器模拟,尤其是注射装置模拟、合模机构模拟、机器人技术模拟,和/或
—调温模拟,尤其是热传导模拟、热交换模拟、流动特性模拟。
12.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在所述模拟的范畴内使用成型机和/或成型工艺的数学分析模型和/或数值模型。
13.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,借助统计学实验设计来选择所述至少一个第一参数的和所述至少一个第二参数的值。
14.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,将所述模拟的结果和/或由所述模拟的结果推导出的在所述至少一个第一参数、所述至少一个第二参数和所述至少一个质量参数之间的关系传输至成型机并且优选将其存储在中央的机器控制装置中。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,在成型机上显示所推导出的关系,优选以特征曲线族的形式显示所推导出的关系。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,对于操作者能够实现的是:选择显示所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的数量中的哪些相关的和无关的参数。
17.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在成型机上显示所述至少一个质量参数的值,所述至少一个质量参数的值属于所述至少一个第一参数和所述至少一个第二参数的值的组合。
18.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在实施方法步骤(f)的范畴内实施下列方法步骤中的至少一个方法步骤:测量至少一个长度;实施粘度测量;通过在成型机上存在的信号、尤其是力变化曲线和/或压力变化曲线、通过操作者的手动输入、通过超声分析法、质量光谱学、X线光谱学、计算机化层析X射线照相术、光学轮廓术来求取所述至少一个参数的在成型机上实现的值;使用坐标测量仪器、湿度测量、实施温度测量。
19.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,将所述至少一个第一参数的在方法步骤(f)中得到的值传输给单独的计算单元,并且由该单独的计算单元将所述至少一个第二参数的根据(g)得到的值、优选基于借助模拟结果建模的关系推导出的值传输给成型机的中央的机器控制装置。
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