DE102017101132A1 - Method and device for operating an injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgießmaschine.Um die regelmäßig auf empirisch ermittelten Abläufen beruhenden Anfahrprozesse unter Minderung der Menge des vorstehend beschriebenen zusätzlichen Ausschussmaterials und der damit verbundenen Kosten an Material, Energie und Systemzeit zu regeln, wird vorgeschlagen, dass eine Nutzung von Kennzahlen aus einem eingeschwungenen Zustand eines jeweiligen Produktionsprozesses vorgenommen wird, um eine jeweilige Anzahl von Abspritz-Zyklen zu ermitteln und einzustellen.The present invention relates to a method and a device for operating an injection molding machine. In order to regulate the startup processes based on empirically determined processes while reducing the amount of additional waste material described above and the associated costs of material, energy and system time, it is proposed that a use of key figures from a steady state of each production process is made to determine and set a respective number of Abspritz cycles.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Spritzgießmaschine.The present invention relates to a method and apparatus for operating an injection molding machine.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze für Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben von Spritzgießmaschinen unter Optimierung sowohl eines Material- und Energiebedarfs, als auch eines Arbeitstaktes bekannt. Besonders hervorzuheben ist ein aus der
Dieses als „APC“ bekannte Verfahren der Anmelderin regelt jedoch nur einen laufenden Spritzgießprozess und kann damit also nur während einer fortlaufenden Produktion mit einem jeweiligen Werkzeug eingreifen. Kommt es hingegen zu Produktionsunterbrechungen, wie sie beispielsweise durch eine Störung im Werkzeug oder der Maschine, aber auch durch Schichtwechsel, Wochenendpausen oder sonstigen Betriebsunterbrechungen auftreten kann, so ist ein dann anstehender Anfahrprozess eine weitgehend ungeregelte Betriebssituation bei einer jeden Spritzgießmaschine. Derartige Prozesse eines Wiederanfahrens an dem gleichen oder an einem geänderten Spritzgießwerkzeug beruhen in der Regel auf empirisch ermittelten Abläufen, die dementsprechend nicht zwangsläufig reproduzierbar oder optimal eingestellt sind. Im Rahmen derartiger Anfahrprozesse muss das Schmelzgut, das über eine jeweilige Stillstandsphase in der Spritzgießmaschine verblieben ist, vollständig ausgeworfen werden. Aufgrund von Stillstandszeiten im Bereich von ca. 20 min bis sogar über mehrere Stunden hinweg hat sich das in einer Plastifiziereinheit der betreffenden Spritzgießmaschine verbliebene Restmaterial durch eine permanente Erwärmung bzw. einen fortlaufenden Eintrag von Wärmeenergie verändert oder sogar teilweise abgebaut. Bereits beim Rüsten von Werkzeugen steht ein plastifiziertes Material, das bereits einsatzfertig zur Verarbeitung ansteht, deutlich länger in einer Plastifizierungseinheit und baut theoretisch ab bzw. degeneriert. Regelmäßig tritt im Zuge jeder überhöhten Erwärmung durch eine zu lange Verweilzeit von Plastifiziermaterial in einer Plastifizierungseinheit einer Spritzgießmaschine eine Verkürzung von Molekül-Kettenlängen innerhalb des plastifizierten Materials auf. Damit gehen wesentliche Veränderungen der Eigenschaften des plastifizierten Materials einher, beginnend mit Farbänderungen bis hin zu veränderten Materialeigenschaften, wie beispielsweise eine Verschiebung von Erstarrungspunkten oder ein erhöhtes Vermögen einer klebenden Anhaftung des Materials innerhalb einer Spritzgießform.However, this known as "APC" method of the Applicant only regulates an ongoing injection molding process and thus can only intervene during a continuous production with a particular tool. If, however, production interruptions occur, as may occur, for example, as a result of a malfunction in the tool or the machine, but also due to shift changes, weekend breaks or other business interruptions, then a pending start-up process is a largely unregulated operating situation in each injection molding machine. Such processes of restarting on the same or on a modified injection mold are generally based on empirically determined processes, which are accordingly not necessarily reproducible or optimally adjusted. In the context of such start-up processes, the melt that has remained in the injection molding machine for a respective standstill phase must be completely ejected. Due to downtimes in the range of about 20 minutes to even over several hours away remaining in a plasticizing the respective injection molding machine residual material has changed by a permanent heating or a continuous entry of heat energy or even partially degraded. Already when setting up tools, a plasticized material that is ready to be processed ready for use is much longer in a plasticizing unit and theoretically degrades or degenerates. Regularly occurs in the course of any excessive heating by too long residence time of plasticizing material in a plasticizing unit of an injection molding machine, a shortening of molecular chain lengths within the plasticized material. This is accompanied by significant changes in the properties of the plasticized material, starting with color changes to altered material properties, such as a shift of solidification points or increased ability of adhesive adhesion of the material within an injection mold.
Schon zum Schutz der teilweise sehr komplexen und damit möglicherweise aufgrund von Materialänderungen innerhalb des Plastifiziergutes beschädigbaren Spritzgießformen ist es erforderlich, dass ein in der Plastifizierungseinheit der Spritzgießmaschine verbliebenes Restmaterial im Zuge eines Anfahrprozesses restlos aus der Plastifizierungseinheit entfernt und durch neues bzw. frisches und in einem zeitlichen Ablauf korrekt erschmolzenes Material ersetzt wird. Dieses geschieht regelmäßig durch ein sog. Abspritzen, wobei eine Trennung zwischen einer Spitze der eigentlichen Spritzgießmaschine und dem zugeordneten Werkzeug unter Austragung des in der Plastifizierungseinheit enthaltenen Materials ins Freie hinaus vorgenommen wird. Die Schneckengänge innerhalb der Plastifizierungseinheit werden durch das Abspritzen mit neuem Granulat und daraus gebildetem frischem Schmelzgut durchgespült. Beim Abspritzen der Schmelze ins Freie wird selbstverständlich dieses verlorene und regelmäßig nicht wieder verwendbare Material in einem Behälter aufgefangen und dort auch ggf. extra abgekühlt. In Abhängigkeit von einer jeweils eingesetzten Spritzgießmaschine sowie einer Stillstandszeit können hier aber erhebliche Mengen an Abfallmaterial erzeugt werden.Already to protect the partially very complex and thus possibly due to material changes within the plasticizable injutable injection molds, it is necessary that in the plasticizing unit of the injection molding leftover residual material in the course of a startup process completely removed from the plasticizing unit and new or fresh and in a temporal Process correctly molten material is replaced. This is done regularly by a so-called. Cumshot, wherein a separation between a tip of the actual injection molding machine and the associated tool under discharge of the material contained in the plasticizing unit is made outside. The screw threads within the plasticizing unit are flushed by spraying with new granules and fresh melt formed therefrom. When spraying the melt into the open, of course, this lost and regularly not reusable material is collected in a container and there optionally also cooled extra. Depending on a particular injection molding machine used and a downtime but significant amounts of waste material can be generated here.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die regelmäßig auf empirisch ermittelten Abläufen beruhenden Anfahrprozesse unter Minderung der Menge des vorstehend beschriebenen zusätzlichen Ausschussmaterials und der damit verbundenen Kosten an Material, Energie und Systemzeit zu regeln.It is an object of the present invention to regulate the starting processes based on empirically determined processes while reducing the amount of the additional scrap material described above and the associated costs of material, energy and system time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche dadurch gelöst, dass eine Nutzung von Kennzahlen aus einem eingeschwungenen Zustand eines jeweiligen Produktionsprozesses vorgenommen wird, um eine jeweilige Anzahl von Abspritz-Zyklen zu ermitteln und einzustellen, was eine Anpassung einer Regelung impliziert. Erfindungsgemäß sieht ein Verfahren zur Steuerung eines Anfahrprozesses eine Nutzung von Kennzahlen aus einem eingeschwungenen Zustand eines jeweiligen Produktionsprozesses vor. Auf dieser Basis wird eine Beurteilung, Optimierung und Regelung eines jeweiligen Anfahrprozesses durchgeführt.This object is achieved by the features of the independent claims characterized in that a use of key figures from a steady state of each production process is performed to determine a respective number of Abspritz cycles and adjust, which implies an adjustment of a scheme. According to the invention, a method for controlling a startup process provides for the use of key figures from a steady state state of a respective production process. On this basis, an assessment, optimization and control of a respective startup process is performed.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Dementsprechend werden die Kennzahlen des jeweiligen Produktionsprozesses auch unter Vergleich mit denen ähnlicher Produktionsprozesse gewonnen. Dabei wird ein ähnlicher Produktionsprozess in Hinblick auf die spezifischen Eigenschaften u.a. einer Paarung aus einem jeweiligen Werkzeug und einer verwendeten Spritzgießmaschine ermittelt.Advantageous developments are the subject of the respective dependent claims. Accordingly, the key figures of the respective production process are also obtained by comparison with those of similar production processes. In this case, a similar production process is determined with regard to the specific properties, inter alia, a pairing of a respective tool and an injection molding machine used.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Kennzahlen unter Nutzung von Kennzahlen aus einem „APC“-Modul und/oder unter Verwendung einer Datenbank gewonnen. Auch hier kann neben einem vorliegenden Produktionsprozess auf ähnliche Produktionsprozesse zurückgegriffen werden, um die Datenbase noch zu erweitern.According to one embodiment of the invention, the key figures are obtained using key figures from an "APC" module and / or using a database. Here too, in addition to an existing production process, similar production processes can be used to further expand the database.
Vorzugweise erfolgt eine Optimierung unter Nutzung sogenannter Schmelzzustandsinformationen, die auf Basis von „APC“-Kennzahlen zur Steuerung und Regelung eines Abspritzprogrammes verwendet werden.Preferably, an optimization is carried out using so-called melt state information, which are used on the basis of "APC" key figures for the control and regulation of a spray program.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden weitere Kennzahlen oder Indizes für einen schnellen Anfahrprozess ermittelt und genutzt. Diese neuen Kennzahlen berücksichtigen insbesondere den im Unterschied zu dem genannten
Vorzugsweise werden für eine Regelung eines Anfahrprozesses unter anderem auch eine jeweilige Materialauswahl, eine Gesamtzeit einer Produktionsunterbrechung und weitere Kennzahlen oder Indices zur Regelung eines Anfahrprozesses genutzt. Im wesentlichen Unterschied zu den eingangs genannten häufigen „APC“-Modulen und Bildungsverfahren beruht eine „APC“-Regelung im laufenden Produktionsprozess auf einem durch das jeweilige Werkzeug im Zuge des Füllvorgangs erzeugten Gegendruck. Im vorliegenden Fall eines Abspritzens ist jedoch die Spritzgießmaschine von dem Werkzeug zum Abspritzen eines jeweiligen Restmaterials aus der Plastifizierungseinheit heraus getrennt. Es werden also bekannte „APC“-Daten in diesem Sinne herangezogen, um eine Regelung des Abspritzprozesses auf Basis einer Korrelation der vorhandenen „APC“-Daten für das betreffende Werkzeug auf eine Anwendung ohne einen Werkzeuggegendruck zu verwerten.Among other things, a respective selection of materials, a total time of a production interruption and further codes or indices for controlling a start-up process are preferably used for a regulation of a starting process. Essentially different from the "APC" modules and formation methods mentioned at the beginning, an "APC" control in the current production process is based on a backpressure generated by the respective tool in the course of the filling process. In the present case of an ejection, however, the injection molding machine is separated from the tool for spraying a respective residual material out of the plasticizing unit. Thus, known "APC" data are used in this sense to utilize a control of the ejection process based on a correlation of the existing "APC" data for the relevant tool on an application without a tool back pressure.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Umsetzung in der Lage, zwischen verschiedenen „Anfahrsituationen“ zu unterscheiden:
- A1: Ein Werkzeug wird zum ersten Mal angefahren, es ist kein Datensatz vorhanden. Damit können
APC -Daten nicht genutzt werden, es kann aber aufAPC -Daten zu ähnlichen Anwendungsfällen zurückgegriffen werden. Damit wird auf Kennwerte aus einer Datenbank für eine vergleichbare Anwendung bzw. Material zurückgegriffen, um eine Verbesserungen beim Anfahren erzielen. Damit ist das neue Werkzeug bzw. dessen Kennung oder Kennnummer etc. der Trigger zum Erkennen dieser Anfahrsituation. - A2: Ein Werkzeug wird erneut gerüstet und angefahren oder nach einer Pause aufgrund einer Unterbrechung wieder angefahren. Es gibt damit also gespeicherte Werte eines
APC -Datensatzes aus einem vorangehenden Produktionsbetrieb, auf deren Grundlage das „Anfahren“ optimiert wird. Eine „Lernphase“ zur Ermittlung eines speziellenAPC -Datensatzes kann minimiert werden. Hier ist damit die Unterbrechungszeit das wesentliche Merkmal für diese Anfahrsituation. - A3: Ein Werkzeug befindet sich in Produktion und es muss nach einer kurzen Störung oder Maschinenstopp wieder „angefahren“ werden: Die
APC -Steuerung optimiert mit den aktuell in der Steuerung ermittelten und vorliegenden Kennzahlen das Fortführen der Produktion. Im Prinzip ist also keine Lernphase mehr notwendig, es folgt im Wesentlichen ein „Standard“-APC -Ablauf in der Spritzgießmaschine. Damit ist diese Anfahrsituation dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug nicht gewechselt wurde und zudem eine Unterbrechung der Produktion zeitlich in bestimmten Grenzen bleibt. Diese Parameter werden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer entsprechenden Vorrichtung überwacht, um nachfolgende Prozesse entsprechend zu steuern.
- A1: A tool is approached for the first time, there is no data record. With that you can
APC Data can not be used, but it can workAPC Data can be used for similar applications. This is used for characteristic values from a database for a comparable application or material in order to achieve an improvement when starting up. Thus, the new tool or its identifier or identification number, etc., the trigger for detecting this Anfahrsituation. - A2: A tool is re-equipped and started or restarted after a break due to an interruption. So there are stored values of one
APC Data set from a previous production plant, on the basis of which "start-up" is optimized. A "learning phase" to identify a specialAPC Record can be minimized. Here, the interruption time is the essential feature for this starting situation. - A3: A tool is in production and it has to be restarted after a short malfunction or machine stop: the
APC Control optimizes the continuation of production with the key figures determined and present in the control. In principle, therefore, no more learning phase is necessary, it essentially follows a "standard" -APC Run in the injection molding machine. Thus, this Anfahrsituation is characterized in that the tool has not been changed and also an interruption of production within certain limits. These parameters are monitored by an inventive method in a corresponding device to control subsequent processes accordingly.
Vorteilhafterweise wird durch einen oder mehrere der vorstehend aufgeführten Merkmale sichergestellt, dass zum Beispiel nur so viele Abspritz-Hübe durchlaufen werden, bis die Schmelze einen vorgegebenen Ist-Zustand erreicht und damit die eigentliche Produktion unter Einsparung von Zeit, Energie und Material wieder gestartet werden kann.Advantageously, it is ensured by one or more of the features listed above that, for example, only as many Abspritz strokes are passed through until the melt reaches a predetermined actual state and thus the actual production can be restarted while saving time, energy and material ,
Weiter wird die Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Anfahrprozesses einer Spritzgießmaschine gelöst, die zur Umsetzung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche dadurch ausgebildet ist, dass die Vorrichtung Mittel zur Nutzung von Kennzahlen aus einem eingeschwungenen Zustand eines jeweiligen Produktionsprozesses oder aufgrund von Prozessparametern vergleichbarer Produktionsprozesse aufweist, auf deren Basis eine jeweilige Anzahl von Abspritz-Zyklen ermittelbar und einstellbar ist.Furthermore, the object is also achieved by a device for controlling a starting process of an injection molding machine, which is designed to implement a method according to one of the preceding claims characterized in that the device means for using key figures from a steady state of each production process or due to process parameters comparable Has production processes, based on which a respective number of Abspritz cycles can be determined and set.
Gemäß einer Weiterbildung sind von der Vorrichtung ein
Weiter ist die Plastifizierungseinheit mit einem integrierten Anfahrventil stromabwärts der Schneckenspitze zum zielgerichteten Ausschleusen des Anfahrmaterials z.B. direkt in einen Auffangbehälter versehen und/oder mit einer Verschlussdüse mit entsprechender zusätzlicher Öffnung ins Freie und einer zusätzlichen Verschluss-Stellung. Beide Lösungen können den Austrag von nicht mehr verwendbaren Plastilat erleichtern. Next, the plasticizing unit is provided with an integrated start-up valve downstream of the screw tip for targeted discharge of the Anfahrmaterials eg directly into a collecting container and / or with a closing nozzle with a corresponding additional opening to the outside and an additional closure position. Both solutions can facilitate the discharge of no longer usable Plastilat.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Figur sind symbolisch eine Spritzgießmaschine
Eine gestrichelte Linie um einen Teil der Spritzgießmaschine
Szenarien bzw. vordefinierte Fälle sind in diesem Ausführungsbeispiel im Einzelnen:
- 1. Wiederanfahren nach Produktionsunterbrechung: Durch die Messung der Produktionsunterbrechungszeit
Δt erkennt die Vorrichtung eine Fortsetzung einer an und für sich laufenden Produktion und entnimmt einer DatenbankDB entsprechende Maßnahmen zum Schutz des betreffenden Werkzeugs vor Beschädigungen durch inzwischen unbrauchbar gewordenes, inder Plastifizierungseinheit 3 anliegendes Schmelzgut. Einer möglichen Degenerierung des Schmelzgutes entsprechend wird durch die Steuerung nun ein Austragen des Schmelzgutes unter Nachführung frisch erschmolzenem Granulates bewirkt, bis diePlastifizierungseinheit 3 ausreichend gereinigt ist. Dieser von einer jeweiligen Plastifizierungseinheit3 und einem eingesetzten Material in Zeit und Materialvolumen abhängige Prozess wird ebenfalls anhand von Werten aus der Datenbank bestimmt. - 2. Werkzeugtausch: Anhand einer geänderten Werkzeugkennung
W erkennt die Vorrichtung einen Werkzeugtausch. Eine neue WerkzeugkennungW wird der DatenbankDB übermittelt, um dort entwederAPC -Werte eines vorangehenden Fertigungsprozesses oder aberAPC -Werte eines ähnlichen Werkzeugs. Unter Berücksichtigung einer ProduktionsunterbrechungszeitΔt wird auf Basis dieser Werte nun ein Anfahrprozess gesteuert und überwacht. - 3. Wiederaufnahme einer Produktion: Hier zeigen die Werte für eine Produktionsunterbrechungszeit
Δt zu hohe Werte auf, oder im Zuge eines Werkzeugwechsels wird anhand einer bestimmten WerkzeugkennungW ein bekanntes Werkzeug wieder an der Spritzgießmaschine1 eingesetzt. Entsprechend der jeweiligen Situation ist dieser Fall eine Spielart eines oder beider vorstehender Szenarien, so dass ein Anfahrprozess entsprechend gesteuert wird.
- 1. Restart after production interruption: By measuring the production interruption time
.DELTA.t The device recognizes a continuation of an ongoing production and takes a databaseDB appropriate measures to protect the tool in question against damage by now become useless, in theplasticizing unit 3 adjacent melt. In accordance with a possible degeneration of the melted material, the control now causes the melted product to be discharged while the freshly melted granules are being fed, until the plasticizing unit has been removed3 is sufficiently cleaned. This from arespective plasticizing unit 3 and a material used in time and material volume dependent process is also determined based on values from the database. - 2. Tool replacement: Based on a changed tool identifier
W the device recognizes a tool exchange. A new tool identifierW becomes the databaseDB transmitted to there eitherAPC Values of a previous manufacturing process orAPC Values of a similar tool. Taking into account a production interruption time.DELTA.t Based on these values, a startup process is now controlled and monitored. - 3. Resumption of a production: Here are the values for a production interruption time
.DELTA.t Too high values, or in the course of a tool change is based on a specific tool identifierW a known tool back to the injection molding machine1 used. Depending on the particular situation, this case is a variant of one or both of the above scenarios, so that a start-up process is controlled accordingly.
In einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Plastifizierungseinheit
Beide vorstehend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen erleichtern einen Austrag von nicht mehr verwendungsfähigem Plastilat aus der Plastifizierungseinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Spritzgießmaschineinjection molding machine
- 22
- WerkzeugTool
- 33
- Plastifizierungseinheitplasticizing
- 44
- Schnecke slug
- APCAPC
- APC-RegeleinheitAPC control unit
- dd
- Wegpath
- DBDB
- DatenbankDatabase
- ṁm '
- Materialstrommaterial flow
- nn
- Drehzahl der Schnecke 4Speed of the screw 4
- Δt.delta.t
- ProduktionsunterbrechungszeitProduction interruption time
- vv
- Geschwindigkeit der Schnecke 4Speed of the screw 4
- WW
- Werkzeugkennungtool identification
- ϑp θ p
- Temperatur des PlastilatsTemperature of the plastilate
- ϑs θ s
-
Temperatur des frischen Granulates bei Zuführung in die Plastifizierungseinheit 3Temperature of the fresh granules when fed into the
plasticizing unit 3 - MM
- Masse zugeführten GranulatesMass supplied granules
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013111257 B3 [0002, 0018]DE 102013111257 B3 [0002, 0018]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |