DE102019113781A1

DE102019113781A1 - Verfahren zum Herstellen von Spritzlingen, Spritzgießvorrichtung, Computerprogramm und Datenträger mit Computerprogramm

Info

Publication number: DE102019113781A1
Application number: DE102019113781.0A
Authority: DE
Inventors: Winfried Ebner; Jürgen Schulz; Frank Henninger
Original assignee: Zahoransky Automation and Molds GmbH
Current assignee: Zahoransky Automation and Molds GmbH
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Spritzlingen (12). Hierzu wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen (12) vorgeschlagen, bei dem eine Spritzgießvorrichtung (1) zum Einsatz kommt. Mithilfe wenigstens eines Sensors (3, 11, 13, 16) der Spritzgießvorrichtung (1) wird ein Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung (1) und/oder eine Qualität von der mit der Spritzgießvorrichtung (1) hergestellten Spritzlingen überwacht. Mithilfe der Regeleinheit (2) der Spritzgießvorrichtung (1) wird autonom eine Reaktion ausgelöst, wenn der Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung (1) und/oder die Qualität der Spritzlinge (12) außerhalb eines Toleranzbereichs liegt/liegen und/oder einen Sollzustand erreicht/erreichen

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung, eine Spritzgießvorrichtung sowie ein Computerprogramm, umfassend Befehle zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und einen Datenträger mit einem derartigen Computerprogramm.
Spritzgießverfahren und Spritzgießvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis in unterschiedlichsten Ausführungsformen vorbekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen und eine Spritzgießvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine besonders ökonomische Herstellung von Spritzlingen erlauben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen vorgeschlagen, das die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf ein derartiges Verfahren gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung vorgeschlagen, bei dem mithilfe wenigstens eines Sensors der Spritzgießvorrichtung ein Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung und/oder eine Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung hergestellten Spritzlingen überwacht wird/werden, und bei dem eine Regeleinheit der Spritzgießvorrichtung autonom eine Reaktion auslöst, wenn der Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung und/oder die Qualität der Spritzlinge außerhalb eines Toleranzbereichs liegt/liegen und/oder einen definierten Sollzustand erreichen. Die Regeleinheit ist dazu eingerichtet, die Spritzgießvorrichtung und ihre Aktoren zu steuern und bei Bedarf auch zu regeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch seine besondere Effizienz in der Nutzung einerseits der Spritzgießvorrichtung und andererseits der für die Herstellung von Spritzlingen verwendeten Ressourcen aus. Durch die Überwachung des Betriebszustands der Spritzgießvorrichtung ist es beispielsweise möglich, eine Verschlechterung des Betriebszustandes der Spritzgießvorrichtung rechtzeitig festzustellen, bevor es zu einem Ausfall und einem dadurch verursachten, ungeplanten Stillstand der Spritzgießvorrichtung kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren begünstigt somit eine besonders effiziente Form der sogenannten präventiven Instandhaltung, bei der die Spritzgießvorrichtung möglichst lange genutzt werden kann, bevor sie gezielt zu Wartungs- und/oder Reparaturzwecken außer Betrieb gesetzt wird, noch bevor die Spritzgießvorrichtung tatsächlich ausfällt und möglicherweise größere Schäden an ihr entstehen.
Durch die Überwachung der Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung hergestellten Spritzlingen ist es möglich, Produktionsabweichungen und Qualitätsbeeinträchtigungen zeitnah nach ihrem Auftreten festzustellen. Auf diese Weise lässt sich unnötiger Ausschuss in der Produktion der Spritzlinge vermeiden, wodurch Ressourcen gespart werden können. Dies begünstigt letztendlich eine wirtschaftliche Herstellung von Spritzlingen.
Bei der Durchführung des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn als autonome Reaktion zumindest ein Aktor der Spritzgießvorrichtung mit der Regeleinheit betätigt wird. Es ist möglich, den Aktor hierbei zu aktivieren oder auch zu deaktivieren. Ferner kann auch eine Leistung eines Aktors der Spritzgießvorrichtung in Reaktion auf den festgestellten Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung und/oder der ermittelten Qualität der mit der Spritzgießvorrichtung hergestellten Spritzlinge geändert, insbesondere erhöht oder verringert werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann als Aktor ein Spritzaggregat, ein Stellglied eines Spritzaggregates, zum Beispiel ein Extruder, eine Kühlvorrichtung und/oder eine Heizeinrichtung der Spritzgießmaschine mit Hilfe der Regeleinheit betätigt werden. Dies in Abhängigkeit des ermittelten Betriebszustands und/oder der ermittelten Qualität der mit der Spritzgießvorrichtung hergestellten Spritzlinge.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird als wenigstens ein Sensor ein Verschleißsensor verwendet, um als Betriebszustand einen Verschleißgrad zumindest eines Verschleißteils der Spritzgießvorrichtung zu überwachen. Dabei kann ein den Verschleißgrad repräsentierendes Sensorsignal des Sensors mit einem Referenzsignal verglichen werden. Das Referenzsignal kann in einem Datenspeicher der Spritzgießmaschine und/oder in einem für die Spritzgießmaschine zugänglichen Datenspeicher, insbesondere in einem netzwerkbasierten Datenspeicher und/oder einer Cloud, hinterlegt sein und/oder werden.
Wenn eine Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet, kann als autonome Reaktion ein Austausch und/oder eine Reparatur des Verschleißteils angefordert werden. Es ist auch möglich als autonome Reaktion eine Leistung der Spritzgießvorrichtung, insbesondere eine Leistung eines Spritzaggregats der Spritzgießvorrichtung, anzupassen, vorzugsweise zu verringern, und/oder die Spritzgießvorrichtung, insbesondere ein Spritzaggregat der Spritzgießvorrichtung, zu deaktivieren.
Die Anforderung eines Austauschs und/oder einer Reparatur des Verschleißteils kann über eine Informationsausgabeeinheit der Spritzgießvorrichtung erfolgen. Die Informationsausgabeeinheit kann dazu mit der Regeleinheit der Spritzgießvorrichtung verbunden sein.
Der Verschleißsensor, mit dem der Verschleißgrad eines Verschleißteils der Spritzgießvorrichtung überwacht wird, kann beispielsweise ein Vibrationssensor und/oder ein akustischer Sensor sein. Mit einem Vibrationssensor und/oder einem akustischen Sensor, zum Beispiel einem Mikrophon, lassen sich beim Betrieb der Spritzgießvorrichtung entstehende Geräusche und Vibrationen detektieren. Bei zunehmendem Verschleißgrad eines so überwachten Verschleißteils können sich Geräusche und/oder Vibrationen beim Betrieb der Spritzgießvorrichtung verändern, was sich mit dem Verschleißsensor dann feststellen lässt.
Das von dem Verschleißsensor erzeugte Sensorsignal kann dann mit einem Referenzsignal verglichen werden. Das Referenzsignal kann einen ordnungsgemäßen Sollzustand des überwachten Verschleißteils oder aber einen verschlissenen Zustand des Verschleißteils repräsentieren.
Repräsentiert das Referenzsignal den ordnungsgemäßen Sollzustand des Verschleißteils, ist mit seinem zunehmenden Verschleiß eine zunehmende Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal zu beobachten. Sobald die Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal einen definierten Grenzwert erreicht oder überschreitet, wird die autonome Reaktion ausgelöst und, wie zuvor ausgeführt, die Leistung der Spritzgießvorrichtung angepasst, beispielsweise verringert, oder die Spritzgießvorrichtung ganz deaktiviert.
Repräsentiert das Referenzsignal einen verschlissenen Zustand des überwachten Verschleißteils der Spritzgießvorrichtung, ist mit zunehmendem Verschleißgrad des Verschleißteils eine abnehmende Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal zu beobachten. Sobald die Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet, ist der Verschleißgrad zu groß und die zuvor ausführlich beschriebene autonome Reaktion wird ausgelöst.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Verschleißgrad einer Dichtung, insbesondere einer Wellendichtung der Spritzgießvorrichtung, vorzugsweise eines Spritzgießaggregats der Spritzgießvorrichtung, mithilfe des Verschleißsensors überwacht.
Bei einer Wartung der Spritzgießvorrichtung müssen beispielsweise regelmäßig Dichtungen, insbesondere Wellendichtungen ausgetauscht werden. Erfahrungsgemäß halten die Dichtungen ca. 800.000 Spritzgießvorgängen stand. Ausgehend von diesem Erfahrungswert wird bisher beispielsweise nach etwa 600.000 Spritzgießvorgängen eine präventive Wartung der Spritzgießvorrichtung durchgeführt, um unter anderem die von Verschleiß bedrohten Dichtungen auszutauschen. Dies geschieht oftmals ohne Berücksichtigung ihres Zustandes. Durch die zuvor beschriebene Verschleißüberwachung der Dichtungen kann die Wartung und Instandhaltung der Spritzgießvorrichtung weiterhin präventiv erfolgen, jedoch wird die Wartung dann bedarfsgerecht ausgelöst. So lassen sich Stillstandszeiten und Ausfallzeiten der Spritzgießvorrichtung effizient reduzieren.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird als Betriebszustand ein Kühlverlauf eines Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung mithilfe wenigstens eines Sensors in Form eines Temperatursensors der Spritzgießvorrichtung überwacht. Vor ihrer Entnahme aus dem Spritzgießwerkzeug der Spritzgießvorrichtung müssen die Spritzlinge abkühlen. Hierzu ist es möglich, das Spritzgießwerkzeug mithilfe einer Kühlvorrichtung der Spritzgießvorrichtung aktiv zu kühlen, um den Kühlverlauf möglichst zügig und optimiert zu steuern, was auch für die Qualität der Spritzlinge bedeutsam sein kann.
In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass der mithilfe des wenigstens einen Temperatursensors ermittelte Kühlverlauf mit einem Referenzkühlverlauf verglichen wird. Der Referenzkühlverlauf repräsentiert hierbei einen optimalen Kühlverlauf. Als autonome Reaktion kann eine Anpassung des Kühlverlaufs erfolgen, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Kühlverlauf und dem Referenzkühlverlauf einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Zur Anpassung des Kühlverlaufs kann eine Kühlvorrichtung der Spritzgießvorrichtung mithilfe der Regeleinheit angesteuert werden, um eine Temperatur eines Kühlmediums, mit dem das Spritzgießwerkzeug der Spritzgießvorrichtung gekühlt wird, zu erhöhen oder zu verringern, einen Druck und/oder eine Fließgeschwindigkeit eines, beispielsweise des bereits zuvor erwähnten, Kühlmediums zu erhöhen oder zu verringern, und/oder eine Reinigung von Kühlkanälen des Spritzgießwerkzeugs anzufordern und/oder durchzuführen.
Mit mithilfe der Kühlverlaufsüberwachung kann festgestellt, ob der ermittelte Kühlverlauf vom Referenzkühlverlauf abweicht, beispielsweise diesem zeitlich nachhängt. Ist dies der Fall können die Temperatur des Kühlmediums verringert und/oder der Druck des Kühlmediums in der Kühlvorrichtung und ihren Kühlkanälen erhöht und dadurch auch eine Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums durch die Kühlkanäle gesteigert werden. Dies kann solange geschehen, bis eine Abweichung zwischen dem ermittelten Kühlverlauf und dem Referenzkühlverlauf wieder innerhalb vorgegebener Toleranzen liegt. Auf diese Weise kann der ermittelbare, tatsächliche Kühlverlauf oder Ist-Kühlverlauf von Spritzgießvorgang zu Spritzgießvorgang autonom von der Regeleinheit der Spritzgießvorrichtung optimiert werden, bis er dem Referenzkühlverlauf entspricht und/oder nur noch in tolerierbarem Maße von diesem abweicht.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass als autonome Reaktion auf eine Abweichung zwischen ermitteltem Kühlverlauf und Referenzkühlverlauf, ein Druck eines Kühlmediums in der Kühlvorrichtung und/oder in Kühlkanälen der Spritzgießvorrichtung zumindest temporär erhöht wird, wenn diese Abweichung zwischen dem ermittelten Kühlverlauf und dem Referenzkühlverlauf einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet. Hierzu kann die Regeleinheit der Spritzgießvorrichtung eine Pumpe, mit der das Kühlmittel durch die Kühlkanäle gefördert wird, entsprechend ansteuern. Dies kann einerseits die Kühlwirkung verbessern. Ferner ist es so möglich die Kühlkanäle zu spülen und von Verstopfungen zu befreien, die ursächlich für einen nicht ordnungsgemäßen Kühlverlauf sein können. Besonders effektiv können die Kühlkanäle gespült werden, wenn die Pumpe gepulst angesteuert und/oder betrieben wird, um gepulsten Druck in dem Kühlmittel und den Kühlkanälen aufzubauen.
Mit einem optimierten Kühlverlauf kann die Produktivität der Spritzgießvorrichtung gesteigert und die Qualität der hergestellten Spritzlinge optimiert werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung hergestellten Spritzlingen mithilfe eines optischen Sensors, beispielsweise mithilfe einer Kamera, und/oder mithilfe eines Wiegesensors überwacht. Mithilfe des optischen Sensors und/oder des Wiegesensors kann zumindest ein Qualitätsparameter wenigstens eines Spritzlings ermittelt werden. Als Qualitätsparameter kann beispielsweise ein Ist-Maß und/oder ein Ist-Gewicht eines Spritzlings dienen. Der ermittelte Qualitätsparameter kann mit einem Qualitätsreferenzparameter verglichen werden. Wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet kann als autonome Reaktion zumindest ein Spritzparameter der Spritzgießvorrichtung angepasst werden. Als Spritzparameter kann beispielsweise ein Spritzdruck und/oder eine Spritztemperatur angepasst werden.
Es ist auch möglich, als autonome Reaktion die Spritzgießvorrichtung aus einem Testproduktionsmodus in einen Produktionsmodus umzuschalten, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet. Bei dieser Variante des Verfahrens ist es beispielsweise möglich, im Testproduktionsmodus Probeteile, sogenannte Dummys, zu fertigen und diese Probeteile immer wieder auf ihre Fertigungsqualität hin zu überprüfen. Sobald die Fertigungsqualität der Probeteile in Ordnung ist, kann die Spritzgießvorrichtung, insbesondere mithilfe ihrer Regeleinheit, als autonome Reaktion aus einem Testproduktionsmodus in einen Produktionsmodus umgeschaltet werden, in der dann nicht mehr nur Probeteile, sondern echte Teile gefertigt werden.
Insbesondere dann, wenn Einlegeteile im Rahmen des Verfahrens umspritzt werden sollen, wie dies beispielsweise bei der Fertigung von Spritzen der Fall ist, bei denen Einlegeteile in Form von Spritzennadeln umspritzt werden, ist diese Variante des Verfahrens besonders vorteilhaft. Dies da hierbei die in der Regel hochwertigen und daher wertvolleren Einlegeteile erst dann in die Spritzgießvorrichtung und ihr Spritzgießwerkzeug eingelegt werden, wenn die Spritzparameter der Spritzgießvorrichtung ordnungsgemäß eingestellt sind und nicht mehr mit Ausschuss zu rechnen ist.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass das zuvor erwähnte Referenzsignal, der zuvor erwähnte Referenzkühlverlauf und/oder der zuvor erwähnte Qualitätsreferenzparameter von der Spritzgießvorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von vergangenen Überwachungen, selbst erzeugt und/oder verändert werden kann/können. Hierzu kann sich die Spritzgießvorrichtung, insbesondere ihre Regeleinheit dem maschinellen Lernen bedienen.
Das Referenzsignal, der Referenzkühlverlauf und/oder der Qualitätsreferenzparameter können in einem für die Spritzgießvorrichtung, insbesondere für die Regeleinheit der Spritzgießvorrichtung, zugänglichen Datenspeicher gespeichert werden und dort für die Spritzgießvorrichtung zugänglich vorgehalten werden und/oder hinterlegt sein. Der Datenspeicher kann hierbei ein netzwerkbasierter Datenspeicher und/oder eine Cloud sein.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann die autonome Reaktion durch maschinelles Lernen aus zuvor ausgelösten autonomen Reaktionen optimiert werden.
Wenn die Spritzgießvorrichtung, insbesondere die Regeleinheit zum maschinellen Lernen eingerichtet ist, kann die Spritzgießvorrichtung, insbesondere die Regeleinheit, aus einer Wirksamkeit zuvor ausgeführter autonomer Reaktionen lernen und die autonomen Reaktionen nach und nach optimieren, um die Effizienz der autonomen Reaktionen zu steigern. So ist es zum Beispiel möglich, dass die Spritzgießvorrichtung, insbesondere ihre Regeleinheit, aus einer Wirksamkeit zuvor ausgeführter autonomer Reaktionen hinsichtlich einer effizienten Korrektur des ermittelten Kühlverlaufs lernt und so die autonomen Reaktionen identifiziert, die die größte Wirksamkeit entfalten. Nach und nach kann die ausgelöste autonome Reaktion auf diese Weise optimiert werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Spritzgießvorrichtung mit den Mitteln und Merkmalen des unabhängigen, auf eine Spritzgießvorrichtung gerichteten Anspruchs gelöst. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere eine Spritzgießvorrichtung vorgeschlagen, die zur Durchführung des zuvor ausführlich beschriebenen Verfahrens nach einem der auf das Verfahren gerichteten Ansprüche eingerichtet ist.
Die Spritzgießvorrichtung kann eine Regeleinheit, wenigstens einen Sensor und zumindest einen Aktor aufweisen. Als wenigstens ein Sensor können einer oder mehrere der zuvor erwähnten Sensoren vorgesehen sein. Die Spritzgießvorrichtung kann wenigstens ein Spritzgießwerkzeug aufweisen, das eine düsenseitige Formhälfte und eine auswerferseitige Formhälfte umfasst.
Die Spritzgießvorrichtung kann als wenigstens einen Aktor beispielsweise ein Spritzaggregat zum Einspritzen von Spritzgussmasse in das Spritzgießwerkzeug, und/oder eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung aufweisen. Als Aktor kann auch ein Extruder eines Spritzaggregats der Spritzgießvorrichtung dienen.
Mithilfe der Heizeinrichtung kann Granulat, aus dem die Spritzgussmasse hergestellt wird, erwärmt und aufgeschmolzen werden. Mithilfe der Kühlvorrichtung ist es möglich, das Spritzgießwerkzeug und seine Formhälften sowie darin befindliche Spritzlinge gezielt und zügig abzukühlen. Die Funktion der Kühlvorrichtung wurde bereits zuvor ausführlich erläutert.
Die Spritzgießvorrichtung kann als zumindest einen Sensor einen Temperatursensor, einen optischen Sensor, eine Kamera, einen Wiegesensor und/oder einen Verschleißsensor, insbesondere einen akustischen Sensor und/oder einen Vibrationssensor, aufweisen.
Die Spritzgießvorrichtung, insbesondere ihre Regeleinheit, kann/können zum maschinellen Lernen eingerichtet sein. Dies mit dem Ziel, beispielsweise die autonom ausgelösten Reaktionen vor dem Hintergrund in der Vergangenheit bereits durchgeführter autonom ausgelöster Reaktionen und/oder in Abhängigkeit vergangener Überwachungsergebnisse nach und nach autonom zu optimieren.
Die Regeleinheit kann, insbesondere durch einen Aktor, beispielsweise einen der bereits zuvor erwähnten Aktoren, dazu eingerichtet sein, eine Leistung der Spritzgießvorrichtung bei Bedarf zu verändern. So ist es beispielsweise möglich, die Spritzgießvorrichtung bei einem festgestellten kritischen Verschleißgrad eines überwachten Verschleißteils der Spritzgießvorrichtung mit angepasster, beispielsweise verringerter, Leistung weiterzubetreiben, bis ein Ersatz für das von Verschleiß bedrohte Verschleißteil zur Verfügung steht und/oder eine Reparatur durchgeführt werden kann. Auf diese Weise lassen sich Stillstände der Spritzgießvorrichtung und damit Produktionsausfall verzögern oder gar vollständig vermeiden.
Die Spritzgießvorrichtung kann eine Datenschnittstelle zur Verbindung mit einem Datenspeicher, insbesondere mit einem netzwerkbasierten Datenspeicher und/oder einer Cloud aufweisen. In dem Datenspeicher können Prozessparameter, beispielsweise Temperaturen, Temperaturverläufe, Materialkennwerte, Kühlverläufe oder Abkühlkurven und sonstige Informationen hinterlegt sein, auf die die Spritzgießvorrichtung insbesondere mit ihrer Regeleinheit bei Bedarf Zugriff nehmen kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch Computerprogramm vorgeschlagen, das Befehle umfasst, die bewirken, dass die Spritzgießvorrichtung nach einem der auf eine solche gerichteten Ansprüche das Verfahren nach einem der auf ein solches gerichteten Ansprüche ausführt.
Auch dieses Computerprogramm kann beispielsweise über einen Datenspeicher einer oder mehrerer Spritzgießvorrichtungen nach einem der auf eine solche gerichteten Ansprüche bereitgestellt werden.
Auf diese Weise kann ein Produktionsnetzwerk aus mehreren miteinander verbundenen Spritzgießvorrichtungen geschaffen werden. Die in dem Produktionsnetzwerk befindlichen Spritzgießvorrichtungen können dann autonome Reaktionen auslösen, die durch maschinelles Lernen einzelner oder mehrerer der in dem Produktionsnetzwerk miteinander verbundenen Spritzgießvorrichtungen optimiert wurden.
Schließlich wird zur Lösung der Aufgabe auch ein Datenträger, insbesondere ein computerlesbares Medium, vorgeschlagen, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 19 gespeichert ist.
Der Datenträger kann Teil der Spritzgießvorrichtung sein. So ist es also möglich, dass die Spritzgießvorrichtung einen solchen Datenträger zumindest temporär aufweist. Es ist auch möglich, als Datenträger einen netzwerkbasierten Datenspeicher, beispielsweise eine Cloud, zu verwenden, auf den die Spritzgießvorrichtung bei Bedarf zugreifen kann, um das Computerprogramm auszulesen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale des Ausführungsbeispiels. Es zeigen in teilweise stark schematisierter Darstellung:

1: eine perspektivische Ansicht einer Spritzgießvorrichtung und
2: eine Temperatur-Zeit-Diagramm mit einem gestrichelt dargestellten, optimalen Referenzkühlverlauf und einem mithilfe zumindest eines Temperatursensors ermittelten Ist-Kühlverlauf.

1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Spritzgießvorrichtung. Die Spritzgießvorrichtung 1 umfasst eine Regeleinheit 2 sowie mehrere Sensoren 3 und mehrere Aktoren 4. Die Spritzgießvorrichtung 1 weist ein Spritzgießwerkzeug 5 auf, das eine düsenseitige Formhälfte 6 und eine auswerferseitige Formhälfte 7 umfasst. Als Aktoren 4 weist die Spritzgießvorrichtung 1 zwei Spritzaggregate 8 zum Einspritzen von Spritzgussmasse in das Spritzgießwerkzeug 5, eine Heizeinrichtung 9 zum Aufschmelzen von Granulat zur Erzeugung der Spritzgussmasse und eine Kühlvorrichtung 10 sowie Stellglieder 25 der Spritzaggregate 8 auf. Die Stellglieder 25 können zum Beispiel Extruder sein, mit denen die Spritzgussmasse in das Spritzgusswerkzeug 5 eingebracht wird.
Zwei der Sensoren 3 sind Temperatursensoren 11. Sie dienen dazu, einen Kühlverlauf 21 beim Abkühlen des Spritzgießwerkzeugs 5 und darin befindlicher Spritzlinge 12 zu ermitteln und zu überwachen. Dieser ermittelte Kühlverlauf 21 ist in 2 in einem Diagramm dargestellt, in dem Die von den Temperatursensoren 11 erfasste Temperatur über die Zeit aufgetragen ist. Der ermittelte Kühlverlauf 21 wird in dem Diagramm einem Referenzkühlverlauf 22 gegenübergestellt und kann auch als Ist-Kühlverlauf 21 bezeichnet werden.
Zur Nachkontrolle einer oder mehrerer Spritzlinge 12 und damit zur Qualitätsüberwachung der hergestellten Spritzlinge 12 ist die Spritzgießvorrichtung ferner mit einem Wiegesensor 13 ausgestattet. Der Wiegesensor 13 ist in eine Waage 14 integriert, auf die die Spritzlinge 12 mithilfe eines Entnahmegreifers 15 der Spritzgießvorrichtung 1 zu ihrer Überprüfung abgelegt werden können.
Ferner weist die Spritzgießvorrichtung 1 Verschleißsensoren 16 in Form von akustischen Sensoren auf, die zur Geräuscherfassung insbesondere beim Einschießen der Spritzgussmasse in das Spritzgießwerkzeug 5 verwendet werden können. Die Spritzgießvorrichtung 1 und insbesondere ihre Regeleinheit 2 sind zum maschinellen Lernen eingerichtet. Die Regeleinheit 2 der Spritzgießvorrichtung ist durch die Aktoren 4, also durch die Spritzaggregate 8, die Stellglieder 25 der Spritzaggregate 8, die Heizeinrichtung 9 und die Kühlvorrichtung 10 dazu eingerichtet, eine Leistung der Spritzgießvorrichtung 1 zu verändern.
Die Spritzgießvorrichtung 1 weist ferner eine Datenschnittstelle 17 zur Verbindung mit einem Datenspeicher 18 auf. Der Datenspeicher 18, mit dem die Spritzgießvorrichtung 1 über die Datenschnittstelle 17 verbunden werden kann, ist eine Cloud, also ein über ein Netzwerk erreichbarer Datenspeicher. In dem Datenspeicher 18 sind Prozessparameter und weitere, weiter unten noch näher bezeichnete Daten und Informationen für die Spritzgießvorrichtung 1 hinterlegt. Ferner kann die Spritzgießvorrichtung 1 selbst erzeugte Daten in diesem Datenspeicher 18 hinterlegen und für andere Spritzgießvorrichtungen 1 aus einem Verbund von Spritzgießvorrichtungen 1 zur Verfügung stellen.
Die Spritzgießvorrichtung 1 ist zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von Spritzlingen 12 eingerichtet. Hierbei wird mithilfe wenigstens eines Sensors 3, 11, 13, 16 der Spritzgießvorrichtung 1 ein Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung 1 und/oder eine Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung 1 hergestellten Spritzlingen 12 überwacht.
Dabei löst die Regeleinheit 2 der Spritzgießvorrichtung 1 autonom eine Reaktion aus, wenn der Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung 1 und/oder die Qualität der Spritzlinge 12 außerhalb eines Toleranzbereichs liegt/liegen und/oder einen Sollzustand erreichen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird als autonome Reaktion zumindest einer der Aktoren 4, 8, 25, 9 und 10 mit der Regeleinheit 2 der Spritzgießeinrichtung 1 betätigt, insbesondere aktiviert oder deaktiviert.
Mit den akustischen Verschleißsensoren 16 kann der Verschleißgrad eines Verschleißteils 19, hier von Wellendichtungen der Spritzaggregate 8, als Betriebszustand überwacht werden. Dabei wird ein den Verschleißgrad der Verschleißteile 19 repräsentierendes Sensorsignal der Sensoren 16 mit einem beispielsweise in dem Datenspeicher 18 hinterlegten Referenzsignal verglichen. Dazu kann das Referenzsignal von der Regeleinheit 2 für einen vorzunehmenden Vergleich mit einem ermittelten Sensorsignal aus dem Datenspeicher 18 ausgelesen werden. Als autonome Reaktion kann ein Austausch und/oder eine Reparatur der betroffenen Verschleißteile 19 angefordert und/oder eine Leistung der Spritzgießvorrichtung 1, insbesondere ihrer Spritzaggregate 8 angepasst, zum Beispiel verringert werden.
Es ist aber auch möglich, die Spritzgießvorrichtung 1 und einzelne oder alle Spritzaggregate 8 oder Stellglieder 25 zu deaktivieren, wenn eine Abweichung zwischen dem Sensorsignal dem Referenzsignal einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Spritzgießvorrichtung 1 wird der Verschleißgrad von Dichtungen 20, insbesondere von Wellenrichtungen 20 der Spritzgießvorrichtung 1 mithilfe der Verschleißsensoren 16 überwacht.
Als Betriebszustand kann auch ein Kühlverlauf 21 des Spritzgießwerkzeugs 5 der Spritzgießvorrichtung 1 mithilfe der Temperatursensoren 11 überwacht werden. Hierbei kann ein ermittelter Kühlverlauf 21, der auch als Ist-Kühlverlauf 21 bezeichnet werden kann, mit einem Referenzkühlverlauf 22 verglichen werden. Das Diagramm aus 2 stellt den mit 21 bezeichneten und strichliniert dargestellten Kühlverlauf einem mit 22 bezeichneten Referenzkühlverlauf gegenüber. Sobald eine Abweichung zwischen dem ermittelten Kühlverlauf 21 und dem Referenzkühlverlauf 22 einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet nimmt die Spritzgießvorrichtung 1 als autonome Reaktion eine Anpassung des Kühlverlaufs 21 und/oder eines nachfolgenden Kühlverlaufs vor. Zur Anpassung des Kühlverlaufs 21 steuert die Spritzgießvorrichtung 1 mithilfe ihrer Regeleinheit 2 die zuvor bereits erwähnte Kühlvorrichtung 10 an, um eine Temperatur des Kühlmediums, mit dem das Spritzgießwerkzeug 5 der Spritzgießvorrichtung gekühlt wird, bei Bedarf zu erhöhen oder zu verringern, einen Druck und/oder eine Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums zu erhöhen oder zu verringern und gegebenenfalls auch eine Reinigung von Kühlkanälen 23 des Spritzgießwerkzeugs 1 anzufordern und/oder durchzuführen.
Wenn die Kühlkanäle 23 der Kühlvorrichtung 10 verstopft sind, ist mit einer verzögerten Abkühlung, also mit einem verzögerten Kühlverlauf 21 zu rechnen, so wie es auch in 2 dargestellt ist. Ein verzögerter Kühlverlauf 21 kann daher auf Verstopfungen der Kühlkanäle 23 der Kühlvorrichtung 10 rückschließen lassen. Durch beispielsweise temporäre Erhöhung eines Druckes des Kühlmediums in der Kühlvorrichtung 10 und den Kühlkanälen 23 oder auch durch einen gepulsten Druck des Kühlmediums in den Kühlkanälen 23 ist es möglich, die Kühlkanäle 23 zu spülen und von Verstopfungen zu befreien, die ursächlich für eine Abweichung des Kühlverlaufs 21 von dem Referenzkühlverlauf 22 sein können. Als autonome Reaktion kann die Regeleinheit 2 hierzu eine Pumpe 24 der Kühlvorrichtung 10 entsprechend ansteuern.
Die Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung 1 hergestellten Spritzlingen 1 kann mithilfe des bereits zuvor erwähnten Wiegesensors 13 überwacht werden. Mithilfe des Wiegesensors 13 kann zumindest ein Qualitätsparameter, beispielsweise ein Ist-Maß oder Ist-Gewicht, wenigstens eines Spritzlings 12 ermittelt werden. Der ermittle Qualitätsparameter kann mit einem Qualitätsreferenzparameter verglichen werden. Der Qualitätsreferenzparameter kann aus dem Datenspeicher 18 über die Datenschnittstelle 17 abgerufen werden. Als autonome Reaktion kann zumindest ein Spritzparameter der Spritzgießvorrichtung 1 angepasst werden, beispielsweise ein Spritzgießdruck erhöht oder verringert werden. Sobald eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet wird die autonome Reaktion ausgelöst.
Als autonome Reaktion kann die Spritzgießvorrichtung 1 aus einem Testproduktionsmodus in einen Produktionsmodus umschalten. Dies insbesondere dann, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet, also beispielsweise wenn vorgegebene Qualitätsanforderungen bei der Herstellung von Spritzlingen 12 eingehalten werden können.
Das Referenzsignal, der Referenzkühlverlauf und/oder der Qualitätsreferenzparameter können beispielsweise durch maschinelles Lernen von der Spritzgießvorrichtung 1 in Abhängigkeit von vergangenen Überwachungen selbst erzeugt und/oder verändert werden. Ebenso ist es für die Spritzgießvorrichtung 1 möglich, autonome Reaktionen durch maschinelles Lernen aus vergangenen autonomen Reaktionen unter Beurteilung ihrer Wirksamkeit zu optimieren.
Das Referenzsignal, der Referenzkühlverlauf und/oder der Qualitätsreferenzparameter können in dem für die Spritzgießvorrichtung 1, insbesondere für ihre Regeleinheit 2 zugänglichen Datenspeicher 18, hier also der Cloud, gespeichert und hinterlegt werden. Aus dem zugänglichen Datenspeicher 18 sind die optimierten Referenzsignale, Referenzkühlverläufe sowie Qualitätsreferenzparameter dann gegebenenfalls weiteren, in einem Produktionsnetzwerk miteinander verbundenen Spritzgießvorrichtungen zugänglich, um die Produktionsleistung sämtlicher in dem Produktionsnetzwerk oder Produktionsverbund organisierten Spritzgießvorrichtungen 1 zu optimieren.
Der Datenspeicher 18 fungiert auch als Datenträger 26 oder computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm 27 gespeichert ist, das Befehle umfasst, die bewirken, dass die Spritzgießvorrichtung 1 nach das zuvor beschriebene Verfahren ausführt.
Ferner weist auch die Spritzgießvorrichtung 1 einen Datenträger 26 auf, auf dem das Computerprogramm 27 gespeichert ist. Der Datenträger 26 ist mit der Regeleinheit 2 verbunden.
Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Spritzlingen 12. Hierzu wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen 12 vorgeschlagen, bei dem eine Spritzgießvorrichtung 1 zum Einsatz kommt. Mithilfe wenigstens eines Sensors 3, 11, 13, 16 der Spritzgießvorrichtung 1 wird ein Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung 1 und/oder eine Qualität von der mit der Spritzgießvorrichtung 1 hergestellten Spritzlingen überwacht. Mithilfe der Regeleinheit 2 der Spritzgießvorrichtung 1 wird autonom eine Reaktion ausgelöst, wenn der Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung 1 und/oder die Qualität der Spritzlinge 12 außerhalb eines Toleranzbereichs liegt/liegen und/oder einen Sollzustand erreicht/erreichen.
Bezugszeichenliste

1: Spritzgießvorrichtung
2: Regeleinheit
3: Sensor
4: Aktor
5: Spritzgießwerkzeug
6: düsenseitiger Formhälfte
7: auswerferseitige Formhälfte
8: Spritzaggregat
9: Heizeinrichtung
10: Kühlvorrichtung
11: Temperatursensor
12: Spritzling
13: Wiegesensor
14: Waage
15: Entnahmegreifer
16: Verschleißsensor
17: Datenschnittstelle
18: Datenspeicher/Cloud
19: Verschleißteil
20: Dichtung/Wellendichtung
21: ermittelter Kühlverlauf
22: Referenzkühlverlauf
23: Kühlkanäle
24: Pumpe
25: Stellglied von 8
26: Datenträger
27: Computerprogramm

Claims

Verfahren zur Herstellung von Spritzlingen (12) unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung (1), wobei mithilfe wenigstens eines Sensors (3,11,13,16) der Spritzgießvorrichtung (1) ein Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung (1) und/oder eine Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung (1) hergestellten Spritzlingen (12) überwacht wird/werden, und wobei eine Regeleinheit (2) der Spritzgießvorrichtung (1) autonom eine Reaktion auslöst, wenn der Betriebszustand der Spritzgießvorrichtung (1) und/oder die Qualität der Spritzlinge (12) außerhalb eines Toleranzbereichs liegt/liegen und/oder einen Sollzustand erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als autonome Reaktion zumindest ein Aktor (4, 8, 9, 10, 25), insbesondere ein Spritzaggregat (8), ein Stellglied (25) eines Spritzaggregats (8), eine Heizeinrichtung (9) und/oder eine Kühlvorrichtung (10), der Spritzgießvorrichtung (1) mit der Regeleinheit (2) betätigt wird, insbesondere aktiviert oder deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mit einem Verschleißsensor (16) als Sensor (3), insbesondere mit einem Vibrationssensor und/oder einem akustischen Sensor, ein Verschleißgrad zumindest eines Verschleißteils (19) der Spritzgießvorrichtung (1) als Betriebszustand überwacht wird, wobei ein den Verschleißgrad repräsentierendes Sensorsignal des Sensors (3, 16) mit einem Referenzsignal verglichen wird, und wobei als autonome Reaktion ein Austausch und/oder eine Reparatur des Verschleißteils (19) angefordert und/oder eine Leistung der Spritzgießvorrichtung (1), insbesondere eines Spritzaggregats (8) der Spritzgießvorrichtung (1), angepasst, vorzugsweise verringert, oder die Spritzgießvorrichtung (1), insbesondere ein Spritzaggregat (8) der Spritzgießvorrichtung (1), deaktiviert wird/werden, wenn eine Abweichung zwischen dem Sensorsignal und dem Referenzsignal einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Verschleißgrad einer Dichtung (20), insbesondere einer Wellendichtung der Spritzgießvorrichtung (1), vorzugsweise eines Spritzaggregats (8), mithilfe des Verschleißsensors (16) überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei als Betriebszustand ein Kühlverlauf eines Spritzgießwerkzeugs (5) der Spritzgießvorrichtung (1) mithilfe eines Temperatursensors (11) der Spritzgießvorrichtung (1) überwacht wird, wobei der ermittelte Kühlverlauf (21) mit einem Referenzkühlverlauf (22) verglichen wird, und wobei als autonome Reaktion eine Anpassung des Kühlverlaufs erfolgt, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Kühlverlauf (21) und dem Referenzkühlverlauf (22) einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zur Anpassung des Kühlverlaufs eine Kühlvorrichtung (10) der Spritzgießvorrichtung (1) angesteuert wird, um eine Temperatur eines Kühlmediums, mit dem das Spritzgießwerkzeug (5) der Spritzgießvorrichtung (1) gekühlt wird, zu erhöhen oder zu verringern, einen Druck und/oder eine Fließgeschwindigkeit eines oder des Kühlmediums zu erhöhen oder zu verringern, und/oder eine Reinigung von Kühlkanälen (23) der Kühlvorrichtung (10) des Spritzgießwerkzeugs (1) anzufordern und/oder durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei als autonome Reaktion ein Druck eines Kühlmediums in einer oder der Kühlvorrichtung (10) und/oder in Kühlkanälen (23) der Spritzgießvorrichtung (1) zumindest temporär erhöht wird, insbesondere durch entsprechende Ansteuerung einer Pumpe (24) mit der Regeleinheit (2), wenn eine Abweichung zwischen einem ermittelten Kühlverlauf (21) und einem Referenzkühlverlauf (22) einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Qualität von mit der Spritzgießvorrichtung (1) hergestellten Spritzlingen (12) mithilfe eines Wiegesensors (13) und/oder eines optischen Sensors (), insbesondere mithilfe einer Kamera, überwacht wird, wobei mithilfe des Wiegesensors (13) und/oder des optischen Sensors zumindest ein Qualitätsparameter (), insbesondere ein Ist-Maß und/oder ein Ist-Gewicht, wenigstens eines Spritzlings (12) ermittelt wird, wobei der ermittelte Qualitätsparameter mit einem Qualitätsreferenzparameter verglichen wird, und wobei als autonome Reaktion zumindest ein Spritzparameter der Spritzgießvorrichtung (1) angepasst wird, beispielsweise ein Spritzgießdruck erhöht oder verringert wird, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet, und/oder wobei als autonome Reaktion die Spritzgießvorrichtung (1) aus einem Testproduktionsmodus in einen Produktionsmodus () umgeschaltet wird, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Qualitätsparameter und dem Qualitätsreferenzparameter einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet oder überschreitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Referenzsignal, der Referenzkühlverlauf und/oder der Qualitätsreferenzparameter, vorzugsweise durch maschinelles Lernen, von der Spritzgießvorrichtung (1), insbesondere in Abhängigkeit von vergangenen Überwachungen, selbst erzeugt und/oder verändert wird, und/oder dass das Referenzsignal, der Referenzkühlverlauf und/oder der Qualitätsreferenzparameter in einem für die Spritzgießvorrichtung (1), insbesondere für die Regeleinheit (2), zugänglichen Datenspeicher (18), insbesondere in einem netzwerkbasierten Datenspeicher und/oder einer Cloud, gespeichert wird und/oder hinterlegt sein.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die autonome Reaktion durch maschinelles Lernen aus zuvor ausgelösten autonomen Reaktionen optimiert wird.
Spritzgießvorrichtung (1) eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche.
Spritzgießvorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Spritzgießvorrichtung (1) eine Regeleinheit (2), wenigstens einen Sensor (3) und zumindest einen Aktor (4) aufweist.
Spritzgießvorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Spritzgießvorrichtung (1) wenigstens ein Spritzgießwerkzeug (5) aufweist, das eine düsenseitige Formhälfte (6) und eine auswerferseitige Formhälfte (7) umfasst.
Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Spritzgießvorrichtung (1) als wenigstens einen Aktor (4) ein Spritzaggregat (8) zum Einspritzen von Spritzgussmasse in ein oder das Spritzgießwerkzeug (5), und/oder ein Heizeinrichtung (9) und/oder eine Kühlvorrichtung (10) aufweist.
Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgießvorrichtung (1) als zumindest einen Sensor (3) einen Temperatursensor, einen optischen Sensor, eine Kamera, einen Wiegesensor (13) und/oder einen Verschleißsensor (16), insbesondere einen akustischen Sensor und/oder einen Vibrationssensor, aufweist.
Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgießvorrichtung (1), insbesondere die Regeleinheit (2) der Spritzgießvorrichtung (1), zum maschinellen Lernen eingerichtet ist.
Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Regeleinheit (2), insbesondere durch einen oder den Aktor (4) dazu eingerichtet ist, eine Leistung der Spritzgießvorrichtung (1) zu verändern.
Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spritzgießvorrichtung (1) eine Datenschnittstelle (17) zur Verbindung mit einem Datenspeicher (18), insbesondere mit einem netzwerkbasierten Datenspeicher und/oder einer Cloud, aufweist.
Computerprogramm (27), umfassend Befehle, die bewirken, dass die Spritzgießvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche ausführt.
Datenträger (26), insbesondere computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm (27) nach Anspruch 19 gespeichert ist.