DE102019211601A1 - Method for monitoring injection molding equipment - Google Patents

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Martin Beyer
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Abstract

Ein Verfahren dient zum Überwachen und Warten einer Spritzgießeinrichtung und umfasst folgende Verfahrensschritte: a) Detektieren einer von einem Formwerkzeug (5) und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil (13) am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität (2) abgegebenen Wärmestrahlung, deren Temperaturverteilung mittels Wärmebildkameras (14, 15) erfasst wird, b) Ermitteln wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs (5) und/oder des Spritzgießbauteils (13) zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, wobei die Temperatur anhand der Temperaturverteilung ermittelt wird, c) Bilden einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen Temperatur über eine Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter über diese Zyklen aufgezeichnet wird, d) Verknüpfen der gemäß Schritt c) gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des Prozessparameters, und e) Anwenden der Verknüpfung auf weitere Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln.A method is used to monitor and maintain an injection molding device and comprises the following method steps: a) Detection of a thermal radiation emitted by a mold (5) and / or an injection molding component (13) molded from it at the end of a respective injection molding process in a cavity (2), its temperature distribution is detected by means of thermal imaging cameras (14, 15), b) determining at least one temperature assigned to a surface area of the mold (5) and / or the injection molding component (13), which is higher than a majority of the other surface areas and increases over a number of successive injection molding processes remains, the temperature being determined based on the temperature distribution, c) forming a temporal development of the at least one temperature over a sequence of injection molding cycles, with at least one process parameter being recorded over these cycles, d) linking the temporal temperatures formed according to step c) rature development with the corresponding course of the process parameter, and e) applying the link to further injection molding processes in order to determine a maintenance time based on the link only from the course of the process parameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Spritzgießeinrichtungen und ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens sowie ein Spritzgießherstellungsverfahren, welches ein derartiges Verfahren umfasst.The invention relates to a method for monitoring injection molding devices and also to a device for carrying out such a method as well as an injection molding production method which comprises such a method.

Stand der TechnikState of the art

Die Wartung von Einrichtungen zur Herstellung von Kunststoffbauteilen, insbesondere von Spritzgießanlagen, erfolgt üblicherweise nach einer vorab festgelegten Anzahl von Spritzgießzyklen, welche typischerweise bei etwa hunderttausend Spritzgießzyklen liegen kann. Bei der eigentlichen Wartung wird die Spritzgießeinrichtung demontiert und in mehreren zeitaufwendigen Arbeitsgängen, die typischerweise mehrere Arbeitstage beanspruchen und zumindest teilweise manuell durchgeführt werden, wird das Formwerkzeug der Spritzgießeinrichtung von Schmutzrückständen, die sich im Laufe der Produktionszyklen auf dem Formwerkzeug abgelagert haben, befreit. Da die entsprechende Spritzgießeinrichtung während dieser Wartungszeit dem laufenden Produktionsprozess entzogen ist, ist somit die Produktivität auf die übrigen in der Fertigungslinie verbliebenen Spritzgießeinrichtungen reduziert. Indem für das Wartungsintervall eine vorbestimmte, d.h. starr vorgegebene Anzahl von Zyklen definiert ist, die weit unterhalb einer kritischen Beanspruchungsgrenze liegt, bei welcher der Grad der Verschmutzung eine Reinigung des Formwerkzeugs tatsächlich erforderlich macht, summieren sich mittel- und langfristig die durch zu kurz definierte Wartungsintervalle verursachten temporären Produktionsausfälle.The maintenance of devices for the production of plastic components, in particular of injection molding systems, usually takes place after a predetermined number of injection molding cycles, which can typically be around one hundred thousand injection molding cycles. During the actual maintenance, the injection molding device is dismantled and in several time-consuming operations, which typically take several working days and are at least partially carried out manually, the mold of the injection molding device is freed of dirt residues that have deposited on the mold in the course of the production cycles. Since the corresponding injection molding device is withdrawn from the ongoing production process during this maintenance period, productivity is reduced to the remaining injection molding devices in the production line. Since a predetermined number of cycles is defined for the maintenance interval, which is far below a critical load limit at which the degree of contamination actually requires cleaning of the molding tool, the maintenance intervals that are defined too short add up in the medium and long term caused temporary production losses.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens eine signifikante Steigerung der Produktivität einer Spritzgießeinrichtung erzielbar ist. Dazu ist vorgesehen, dass in einer Kavität einer Spritzgießeinrichtung von einem Formwerkzeug und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil abgestrahlte Wärmestrahlung detektiert wird und deren Temperaturverteilung erfasst wird, wobei erfasste Temperaturmessdaten verarbeitet werden, deren zeitliche Entwicklung über eine Abfolge von Messzyklen gebildet wird, und die gebildete zeitliche Entwicklung mit wenigstens einem dazu etwa korrespondierenden Verlauf wenigstens eines Prozessparameters verknüpft wird.The method with the features of claim 1 has the advantage that a significant increase in the productivity of an injection molding device can be achieved by using the method according to the invention. For this purpose, it is provided that in a cavity of an injection molding device radiated heat radiation from a mold and / or an injection molding component molded therefrom is detected and the temperature distribution thereof is recorded, with recorded temperature measurement data being processed, the development of which over time is formed via a sequence of measurement cycles, and the generated temporal development is linked with at least one course corresponding to at least one process parameter.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Verfahrensschritte des a) Detektierens einer von einem Formwerkzeug und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität der Spritzgießeinrichtung abgegebenen Wärmestrahlung, wobei ortsaufgelöst eine Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird, des b) Ermittelns wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs und/oder des davon abgeformten Spritzgießbauteils zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine vorbestimmte Anzahl von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, anhand der erfassten Temperaturverteilung, wobei die Temperaturverteilung durch die Temperaturmessdaten gebildet wird, des c) Bildens einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen gemäß Schritt b) ermittelten Temperatur über eine vorbestimmte Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter der Spritzgießeinrichtung über diese Spritzgießzyklen aufgezeichnet wird, wobei die zeitliche Entwicklung ein Maß für eine Verschmutzung des Formwerkzeugs darstellt, des d) Verknüpfens der gemäß Schritt c) gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters, und des e) Anwendens der Verknüpfung auf weitere sukzessive erfolgende Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln. Mithin ist eine signifikante Steigerung der Produktivität einer Spritzgießeinrichtung erzielbar, da die Wartungsintervalle aufgrund einer statistischen Datenanalyse ermittelt bzw. prognostiziert werden.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention comprises the method steps of a) detecting a thermal radiation emitted by a mold and / or an injection molding component formed therefrom at the end of a respective injection molding process in a cavity of the injection molding device, with a spatially resolved temperature distribution of the thermal radiation being recorded, of b) Determination of at least one temperature assigned to a surface area of the mold and / or the injection molding component formed therefrom, which is higher than a majority of the other surface areas and remains increased over a predetermined number of successive injection molding processes, based on the recorded temperature distribution, the temperature distribution being formed by the temperature measurement data of c) forming a development over time of the at least one temperature determined in accordance with step b) over a predetermined sequence of injection molding cycles, wherein at least one process parameter of the injection molding device is recorded over these injection molding cycles, the development over time representing a measure of contamination of the mold, d) linking the temperature development over time formed according to step c) with the corresponding course of the at least one process parameter, and e ) Applying the link to further successive injection molding processes in order to determine a maintenance point in time based on the link only from the course of the at least one process parameter. A significant increase in the productivity of an injection molding device can therefore be achieved, since the maintenance intervals are determined or forecast on the basis of a statistical data analysis.

Der physikalische Hintergrund für die Wärmestrahlungsdetektion liegt darin, dass eine erhöhte Temperatur an bestimmten Oberflächenbereichen bzw. Oberflächenstellen des Formwerkzeugs und/oder des Spritzgießbauteils zumeist ein Indiz dafür ist, dass Entlüftungsgeometrien im Formwerkzeug durch Verschmutzungen zugesetzt bzw. verengt sind, wodurch in der Kavität vorhandene Luft beim Einspritzvorgang komprimiert wird, sich dadurch erhitzt, was zu Brandstellen an der Oberfläche des Spritzgießbauteils und mithin zu weiteren Ablagerungen an dazu korrespondierenden Oberflächenbereichen des Formwerkzeugs führt. Deshalb wird in einer Lern- bzw. Trainingsphase die Wärmestrahlung unmittelbar nach dem Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs, d.h. bei der Entnahme des fertig ausgebildeten Spritzgießbauteils gemessen und zwar für eine vorbestimmte Anzahl von Spritzgießvorgängen, um solche Oberflächenbereiche des Formwerkzeugs und/oder Spritzgießbauteils zu lokalisieren bzw. selektieren, die erhöhte Temperaturwerte über eine sukzessive, d.h. unmittelbar aufeinanderfolgende Anzahl von Spritzgießvorgängen aufweisen und mithin als Keimzellen von Ablagerungen bzw. Verschmutzungen in Frage kommen. In dieser Lernphase wird die zeitliche Temperaturentwicklung der selektierten Oberflächenbereiche über eine Abfolge von Spritzgießvorgängen bzw. Spritzgießzyklen zusammen mit einem oder mehreren Prozessparameter(n) erfasst, um - noch immer in der Lernphase - eine statistische Verknüpfung, d.h. Korrelation, zwischen der jeweiligen zeitlichen Temperaturentwicklung der selektierten Oberflächenbereiche und den während der jeweiligen Spritzgießzyklen erfassten zeitlichen Verläufen des/der Prozessparameter(s) zu etablieren. Danach ist die Lern- bzw. Trainingsphase abgeschlossen und in einer davon separat laufenden Anwendungsphase, die dann nunmehr ohne die in der Trainingsphase erforderliche Wärmestrahlungsdetektion bzw. Temperaturerfassung erfolgen kann, wird auf der Basis der statistischen Verknüpfung nur aus dem laufend während der jeweils aufeinanderfolgenden Spritzgießzyklen erfassten zeitlichen Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters ein Wartungs- bzw. Reinigungszeitpunkt prognostiziert.The physical background for the thermal radiation detection is that an increased temperature at certain surface areas or surface points of the mold and / or the injection molded component is mostly an indication that ventilation geometries in the mold are clogged or narrowed due to contamination, as a result of which air is present in the cavity is compressed during the injection process, is heated as a result, which leads to burn marks on the surface of the injection molded component and consequently to further deposits on corresponding surface areas of the mold. Therefore, in a learning or training phase, the thermal radiation is measured immediately after the end of a respective injection molding process, ie when the finished injection molded component is removed, specifically for a predetermined number of injection molding processes in order to localize or locate such surface areas of the mold and / or injection molded component. select which have increased temperature values over a successive, ie immediately consecutive, number of injection molding processes and therefore come into question as germ cells for deposits or soiling. In this In the learning phase, the temporal temperature development of the selected surface areas is recorded via a sequence of injection molding processes or injection molding cycles together with one or more process parameters in order to - still in the learning phase - a statistical link, i.e. correlation, between the respective temporal temperature development of the selected surface areas and to establish the time courses of the process parameter (s) recorded during the respective injection molding cycles. The learning or training phase is then completed and in a separate application phase, which can then take place without the thermal radiation detection or temperature recording required in the training phase, is only recorded from the continuously during the successive injection molding cycles on the basis of the statistical link temporal course of the at least one process parameter predicts a maintenance or cleaning time.

Indem eine Vielzahl von Prozessparametern ausgewählt wird, deren Verläufe von Zyklus zu Zyklus, d.h. über die Abfolge von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erfasst werden, um beim Verknüpfen berücksichtigt zu werden, ist es möglich, die Zuverlässigkeit, mit der ein Wartungszeitpunkt ermittelt wird, noch weiter zu steigern.By selecting a large number of process parameters whose courses are recorded from cycle to cycle, ie over the sequence of successive injection molding processes, in order to be taken into account when linking, it is possible to further increase the reliability with which a maintenance time is determined increase.

Eine vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass als Prozessparameter der während eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in der Prozesskammer herrschende Forminnendruck erfasst wird, da der während der jeweiligen Spritzgießvorgänge bzw. Spritzgießzyklen in der Kavität einer Spritzgießeinrichtung herrschende Prozessdruck eine wichtige physikalische Größe darstellt, die durch die in einer Spritzgießeinrichtung inhärent vorhandene Prozessmesstechnik bzw. Sensorik standardmäßig erfasst wird.An advantageous and expedient embodiment of the invention can consist in that the internal mold pressure prevailing in the process chamber during a respective injection molding process is recorded as the process parameter, since the process pressure prevailing in the cavity of an injection molding device during the respective injection molding process or injection molding cycle represents an important physical variable that is recorded by the process measurement technology or sensor technology inherent in an injection molding facility.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass beim Verknüpfen zusätzlich zu dem wenigstens einen Prozessparameter noch Einflussgrößen und/oder Materialgrößen wie z.B. die Viskosität des Ausgangsmaterials und/oder dessen maximale Prozesstemperatur berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, das Verfahren auf unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe wie Polyetherenterephtalat (PET), Polypropylen oder dergleichen abzustimmen und mithin die Zuverlässigkeit des Verfahrens signifikant zu steigern.A preferred embodiment of the method according to the invention consists in that, in addition to the at least one process parameter, influencing variables and / or material variables such as the viscosity of the starting material and / or its maximum process temperature are taken into account when linking. This makes it possible to adapt the process to different thermoplastics such as polyether terephthalate (PET), polypropylene or the like and consequently to significantly increase the reliability of the process.

Um einen weitgehend automatisierten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Einflussgrößen und/oder Materialgrößen über ein Netzwerk abgerufen werden.In order to enable a largely automated sequence of the method according to the invention, a further development of the invention provides that the influencing variables and / or material variables are called up via a network.

Zweckmäßigerweise wird als Vergleichsmaß für eine erhöhte Temperatur der Mittelwert einer jeweils erfassten Temperaturverteilung herangezogen. Dabei wird der Mittelwert Tm einer jeweiligen Temperaturverteilung T(i) gemäß der nachfolgenden Gleichung T m = 1 N i = 1 N T ( i )

Figure DE102019211601A1_0001
ermittelt, wobei sich der Summationsindex i von 1 bis N erstreckt und mit N die Anzahl der insgesamt erfassten Temperaturwerte bezeichnet ist.The mean value of a respectively recorded temperature distribution is expediently used as a comparative measure for an increased temperature. The mean value T m of a respective temperature distribution T (i) is determined according to the following equation T m = 1 N i = 1 N T ( i )
Figure DE102019211601A1_0001
determined, the summation index i extending from 1 to N and N denotes the number of temperature values recorded in total.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann die gemäß Schritt d) erfolgende Verknüpfung mittels Regression und/oder mittels eines neuronalen Netzes errechnet werden. Dadurch wird auf der Grundlage der in der Trainingsphase angelernten bzw. gewonnenen Temperaturmessdaten ein mathematischstatistisches Modell generiert, das in der Lage ist, Korrelationen bzw. Interkorrelationen zwischen den Temperaturmessdaten und den Prozessparameterdaten zu errechnen, um daraus eine Prognose für einen aufgrund des Verschmutzungsgrads nötigen Wartungszeitpunkt zu erstellen. Eine multidimensionale Regressionsanalyse kann beispielsweise mittels Partial-Least-Squares-Regression (PLS) durchgeführt werden.According to an expedient further development of the invention, the link which takes place according to step d) can be calculated by means of regression and / or by means of a neural network. As a result, a mathematical-statistical model is generated on the basis of the temperature measurement data learned or obtained in the training phase, which is able to calculate correlations or intercorrelations between the temperature measurement data and the process parameter data in order to provide a prognosis for a maintenance time that is necessary due to the degree of pollution create. A multidimensional regression analysis can be carried out, for example, by means of partial least squares regression (PLS).

Zweckmäßigerweise werden die Schritte a) bis b) solange über eine Vielzahl von Spritzgießvorgängen wiederholt, bis ein turnusmäßiger Reinigungs- bzw. Wartungszeitpunkt erfolgt. Ein derart turnusmäßiger Reinigungszeitpunkt erfolgt in der Regel in starren Intervallen, die typischerweise jeweils etwa hunderttausend Spritzgießzyklen betragen, so dass es sinnvoll ist, die in der Trainingsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens liegenden beiden ersten Verfahrensschritte a) bis b) zumindest über diese Anzahl von Spritzgießzyklen laufen zu lassen, um einerseits eine statistisch ausreichende Menge an Daten zu sammeln bzw. gewinnen und andererseits den durch das erfindungsgemäße Verfahren prognostizierten Wartungszeitpunkt mit dem turnusmäßigen d.h. starr vorgegebenen Reinigungszeitpunkt abzugleichen.Expediently, steps a) to b) are repeated over a large number of injection molding processes until a regular cleaning or maintenance time takes place. Such a regular cleaning time usually takes place at rigid intervals, which are typically around one hundred thousand injection molding cycles each, so that it makes sense to run the first two method steps a) to b) in the training phase of the method according to the invention at least over this number of injection molding cycles in order, on the one hand, to collect or obtain a statistically sufficient amount of data and, on the other hand, to compare the maintenance time forecast by the method according to the invention with the regular, ie rigidly predetermined, cleaning time.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die gemäß Schritt d) generierte Verknüpfung als Datensatz und/oder ausführbar ausgebildete Programmeinheit in eine Fertigungsstraße portiert wird, um dort Schritt e) in einer oder mehreren zur Fertigungsstraße gehörenden Spritzgießeinrichtung(en) auszuführen. Dadurch ist es möglich, das an einer Spritzgießeinrichtung mittels entsprechender Messtechnik über die Trainingsphase gewonnene Statistikmodell auf eine andere Spritzgießeinrichtung zu übertragen und dort anzuwenden, ohne dass dort eine zusätzliche Messtechnik zur Detektion der Wärmestrahlung erforderlich ist. Prinzipiell lässt sich das Statistikmodell bzw. Wartungsmodell und/oder der damit ermittelbare Wartungs- bzw. Reinigungszeitpunkt auf ähnliche Prozesse und/oder Werkzeuge übertragen.An advantageous embodiment of the invention can consist in porting the link generated according to step d) as a data record and / or executable program unit to a production line in order to carry out step e) there in one or more injection molding device (s) belonging to the production line. This makes it possible to transfer the statistical model obtained at an injection molding facility by means of appropriate measurement technology via the training phase to another injection molding facility and to use it there, without the need for additional measurement technology to detect the thermal radiation. In principle, the statistical model or maintenance model and / or the maintenance or cleaning time that can be determined with it can be transferred to similar processes and / or tools.

Ein Spritzgießherstellungsverfahren, das ein derartiges Verfahren umfasst, hat den Vorteil einer hohen Produktivität.An injection molding manufacturing method comprising such a method has an advantage of high productivity.

Bei einer Vorrichtung, die insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens dient, ist wenigstens eine Sensoreinrichtung vorgesehen, um in einer Kavität einer Spritzgießeinrichtung von einem Formwerkzeug und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil abgestrahlte Wärmestrahlung zu detektieren und deren Temperaturverteilung zu erfassen, wobei eine mit der Sensoreinrichtung zusammenwirkende Prozessrecheneinheit vorgesehen ist, um von der Sensoreinrichtung erfasste Temperaturmessdaten zu verarbeiten, deren zeitliche Entwicklung über eine Abfolge von Messzyklen zu bilden, und die gebildete zeitliche Entwicklung mit wenigstens einem dazu etwa korrespondierenden Verlauf wenigstens eines Prozessparameters zu verknüpfen. Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist zum Detektieren einer von einem Formwerkzeug und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität der Spritzgießeinrichtung abgegebenen Wärmestrahlung, wobei ortsaufgelöst eine Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird, und dass die Prozessrecheneinheit vorgesehen ist zum Ermitteln wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs und/oder des davon abgeformten Spritzgießbauteils zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine vorbestimmte Anzahl von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, anhand der erfassten Temperaturverteilung, wobei die Temperaturverteilung durch die Temperaturmessdaten gebildet wird, zum Bilden einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen ermittelten Temperatur über eine vorbestimmte Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter der Spritzgießeinrichtung über diese Spritzgießzyklen aufgezeichnet wird, wobei die zeitliche Entwicklung der Temperatur ein Maß für eine Verschmutzung des Formwerkzeugs darstellt, zum Verknüpfen der gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters, und zum Anwenden der Verknüpfung auf weitere sukzessive erfolgende Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln.In a device which is used in particular to carry out such a method, at least one sensor device is provided in order to detect heat radiation emitted by a mold and / or an injection molding component molded from it in a cavity of an injection molding device and to record its temperature distribution, one with the sensor device cooperating process computing unit is provided to process temperature measurement data acquired by the sensor device, to form their temporal development over a sequence of measuring cycles, and to link the temporal development formed with at least one approximately corresponding course of at least one process parameter. One embodiment of the invention consists in that the at least one sensor device is provided for detecting a thermal radiation emitted by a mold and / or an injection molding component molded therefrom at the end of a respective injection molding process in a cavity of the injection molding device, with a spatially resolved temperature distribution of the thermal radiation being detected, and that the process computing unit is provided for determining at least one temperature assigned to a surface area of the mold and / or the injection molding component molded therefrom, which is higher than a majority of the other surface areas and remains increased over a predetermined number of successive injection molding processes, based on the detected temperature distribution, wherein the temperature distribution is formed by the temperature measurement data, for forming a development over time of the at least one determined temperature over a predetermined sequence of injection molding cycles, with at least one process parameter of the injection molding device being recorded over these injection molding cycles, with the development of the temperature over time representing a measure of contamination of the mold, for linking the temperature development over time with the corresponding course of the at least one process parameter, and for applying the Link to further successive injection molding processes in order to determine a maintenance time based on the link only from the course of the at least one process parameter.

Zweckmäßigerweise kann die wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens eine Wärmebildkamera aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung zwei Wärmebildkameras auf, welche so zueinander angeordnet sind, dass ihre Objektive voneinander abgewandt sind, so dass die Wärmebildkameras unterschiedliche Raumwinkel erfassen können, die einander diametral gegenüberliegen. Dadurch können räumlich voneinander getrennte Wärmestrahlungsquellen detektiert werden, d.h. es kann unmittelbar nach dem Ende eines Spritzgießvorgangs, d.h. wenn noch keine vollständige Thermalisierung erfolgt ist, mit einer der Wärmebildkameras die von einer Formwerkzeughälfte des Formwerkzeugs ausgehende Wärmestrahlung erfasst und zugleich mit der anderen Wärmebildkamera die von dem davon abgeformten Spritzgießbauteil ausgehende Wärmestrahlung aufgefangen werden.The at least one sensor device can expediently have at least one thermal imaging camera. According to a preferred embodiment of the invention, the sensor device has two thermal imaging cameras which are arranged with respect to one another in such a way that their lenses are turned away from one another so that the thermal imaging cameras can capture different solid angles that are diametrically opposite one another. In this way, spatially separate sources of thermal radiation can be detected, i.e. immediately after the end of an injection molding process, i.e. if there has not yet been a complete thermalization, the thermal radiation emanating from one mold half of the mold can be recorded with one of the thermal imaging cameras and, at the same time, with the other thermal imaging camera Thermal radiation emanating from the molded injection molded component can be captured.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.Further advantageous developments and configurations of the invention result from the measures listed in the subclaims.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in schematisch gehaltenen Ansichten:

  • 1 ein Flussdiagramm mit wesentlichen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Längsschnittansicht einer Spritzgießeinrichtung mit einer Kavität und einem Greifarm, der in die Kavität nach Beendigung eines jeweiligen Spritzgießvorgangs einfahrbar ist, um das Spritzgießbauteil mittels Greifklauen entnehmen zu können, wobei an dem Greifarm im Bereich der Greifklauen erfindungsgemäß zwei Wärmebildkameras angeordnet sind, um ortsaufgelöst in der Kavität von dem Formwerkzeug und dem Spritzgießbauteil abgestrahlte Wärmestrahlung detektieren zu können, und
  • 3 eine Blockschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens von 1 dient, wobei die Vorrichtung die Wärmebildkameras und eine Prozessrecheneinheit aufweist, die Messdaten von den Wärmebildkameras verarbeitet.
Embodiments of the invention are explained in more detail in the following description and in the accompanying drawings. The latter show in schematic views:
  • 1 a flow chart with essential method steps of the method according to the invention according to a first embodiment,
  • 2 a longitudinal sectional view of an injection molding device with a cavity and a gripping arm, which can be moved into the cavity after completion of a respective injection molding process in order to be able to remove the injection molded component by means of gripping claws, whereby according to the invention two thermal imaging cameras are arranged on the gripping arm in the area of the gripping claws in order to To be able to detect heat radiation radiated from the cavity by the mold and the injection molded component, and
  • 3 a block diagram of the device according to the invention, which is used to carry out the method of 1 is used, the device having the thermal imaging cameras and a process computing unit that processes measurement data from the thermal imaging cameras.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Flussdiagramm 100 mit den wesentlichen Verfahrensschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Verfahrensblock, der die Schritte 110 bis 180 umfasst und die wiederholt durchlaufen werden, wird für eine hintereinander erfolgende Folge von Spritzgießvorgängen mittels - im Ausführungsbeispiel - zwei Wärmebildkameras eine Detektion der von Oberflächenbereichen des Formwerkzeugs und des jeweils zu prozessierenden Spritzgießbauteils abgegebenen Wärmestrahlung vorgenommen, wobei ortsaufgelöst die Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird und anhand der Temperaturverteilung diejenigen Temperaturen ermittelt werden, welche über die Folge von Spritzgießvorgängen betrachtet zunehmen. Dazu wird zunächst in einem Schritt 110 ein jeweiliger Spritzgießvorgang durchgeführt und in einem weiteren Schritt 120 wird abgewartet, bis der jeweilige Spritzgießvorgang beendet und das dabei prozessierte Spritzgießbauteil zur Entnahme bereit ist. Dann folgt in einem Schritt 130 das Öffnen der Prozesskammer bzw. Kavität, wobei ein Greifarm in die Kavität eingefahren wird, der einerseits zur Entnahme des Spritzgießbauteils dient und andererseits an seinem Greifende die Wärmebildkameras aufweist, mit denen die ortsaufgelöste Temperaturverteilung T(i) an der Oberfläche des Formwerkzeugs und des Spritzgießbauteils während des Entnahmevorgangs erfasst wird, wobei sich der Index i von 1 bis N erstreckt. Daraufhin wird gemäß einem Schritt 140 ein Mittelwert Tm gemäß T m = 1 N i = 1 N T ( i )

Figure DE102019211601A1_0002
aus der im vorigen Schritt 130 gewonnenen Temperaturverteilung T(i) gebildet, worauf in einem weiteren Verfahrensschritt 150 aus der gewonnenen Temperaturverteilung Temperaturen Tlokal ermittelt werden, die Oberflächenbereichen zugeordnet sind und gegenüber dem Mittelwert Tm , also gegenüber einer Mehrheit der Temperaturen, die den übrigen Oberflächenbereichen zugeordnet sind, erhöht sind; diese erhöhten Temperaturwerte werden dann zusammen mit einer jeweiligen Positionsinformation bezüglich der jeweils zugeordneten Oberflächenbereiche abgespeichert, wobei die Positionsinformation im Ausführungsbeispiel das entsprechende Pixelmatrixelement des Kamera-CCD-Chips ist. Danach werden gemäß Schritt 160 durch einen Rücksprung zu Schritt 110 die Schritte 110 bis 150 für weitere unmittelbar aufeinanderfolgende Spritzgießvorgänge solange wiederholt, bis eine vorbestimmte und statistisch ausreichende Anzahl M von sukzessive aufeinanderfolgenden Spritzgießzyklen j (j = 1 bis M) durchlaufen ist; im Ausführungsbeispiel beträgt diese vorbestimmte Anzahl M etwa 50 Spritzgießzyklen. Nach Durchlaufen der Schleife 110 bis 150 gemäß der vorbestimmten Anzahl der Wiederholungen erfolgt in einem daran anschließenden Schritt 170 ein Vergleich der in den jeweiligen Spritzgießzyklen j (für j = 1 bis M) ermittelten erhöhten Temperaturwerte untereinander, welche der Bedingung T(ij) > Tm genügen, wobei nur diejenigen Temperaturwerte beibehalten werden, die sukzessive über alle erfassten Spritzgießzyklen, d.h. von Zyklus zu Zyklus, erhöht bleiben oder sich dabei weiter erhöhen; diese Temperaturwerte werden dann in einem darauf folgenden Schritt 180 zusammen mit ihren zugeordneten Positionsinformationen abgespeichert, um exklusiv im weiteren Verfahrensablauf berücksichtigt zu werden. 1 shows a flow chart 100 with the essential process steps of an embodiment of the process according to the invention. In a first procedural block, which includes the steps 110 to 180 and which iterates repeatedly are, for a successive sequence of injection molding processes by means of - in the exemplary embodiment - two thermal imaging cameras, a detection of the thermal radiation emitted by the surface areas of the mold and the respective injection molding component to be processed is carried out, the temperature distribution of the thermal radiation being recorded in a spatially resolved manner and those temperatures being determined on the basis of the temperature distribution which, viewed over the sequence of injection molding processes, increase. This is first done in one step 110 a respective injection molding process carried out and in a further step 120 it is waited until the respective injection molding process has ended and the injection molded component processed is ready for removal. Then follows in one step 130 the opening of the process chamber or cavity, with a gripper arm being inserted into the cavity, which is used on the one hand to remove the injection molded component and on the other hand has the thermal imaging cameras at its gripping end with which the spatially resolved temperature distribution T (i) on the surface of the mold and the injection molded component is recorded during the removal process, the index i extending from 1 to N. Thereupon a step 140 an average value T m according to T m = 1 N i = 1 N T ( i )
Figure DE102019211601A1_0002
from the in the previous step 130 obtained temperature distribution T (i), whereupon in a further process step 150 temperatures T are determined locally from the temperature distribution obtained, which are assigned to surface areas and are higher than the mean value T m , that is to say compared to a majority of the temperatures which are assigned to the other surface areas; these increased temperature values are then stored together with respective position information relating to the respectively assigned surface areas, the position information in the exemplary embodiment being the corresponding pixel matrix element of the camera CCD chip. Then according to step 160 by jumping back to step 110 the steps 110 to 150 repeated for further immediately successive injection molding processes until a predetermined and statistically sufficient number M of successive injection molding cycles j (j = 1 to M) has been passed through; In the exemplary embodiment, this predetermined number M is approximately 50 injection molding cycles. After going through the loop 110 to 150 according to the predetermined number of repetitions takes place in a subsequent step 170 a comparison of the increased temperature values determined in the respective injection molding cycles j (for j = 1 to M) with one another, which satisfy the condition T (ij)> T m , whereby only those temperature values are retained that are successive over all recorded injection molding cycles, ie from cycle to cycle, stay elevated or continue to increase; these temperature values are then used in a subsequent step 180 stored together with their assigned position information in order to be taken into account exclusively in the further course of the process.

In einem weiteren Verfahrensblock, der die Schritte 190 bis 240 umfasst und als Wiederholungsschleife für eine Abfolge von Spritzgießvorgängen ausgebildet ist, wird in einem Verfahrensschritt 190 bei jedem Spritzgießvorgang nicht nur eine Temperaturmessdatenerfassung (wie im ersten Verfahrensblock gemäß der Schritte 110 bis 180) durchgeführt, sondern zusätzlich auch eine Vielzahl von Prozessparametern und Einflussgrößen erfasst und gespeichert. Ein derartiger Prozessparameter ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der während eines jeweiligen Spritzgießvorgangs bzw. Spritzgießzyklus in der Kavität der Spritzgießeinrichtung herrschende Forminnendruck, der als wichtige physikalische Größe mit der Zeit, d.h. über eine statistisch hohe Anzahl von aufeinanderfolgenden Spritzgießzyklen den dabei allmählich zunehmenden Verschmutzungsgrad des Formwerkzeugs in einem gewissen Maße abbildet. Einflussgrößen sind beispielsweise die Art des Ausgangsmaterials, die Art und die Menge eines beim Spritzgießen gegebenenfalls als Additiv zugegebenen Stabilisators, die Art und die Menge eines gegebenenfalls zugegebenen Füllstoffs, die Schmelztemperatur der beiden letzteren Additive, die beim Spritzgießen erfolgende Füllgeschwindigkeit, und dergleichen. Gemäß einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt 200 wird abgewartet, bis der jeweilige Spritzgießvorgang beendet und das jeweils dabei hergestellte Spritzgießbauteil zur Entnahme fertig ist, worauf in einem Verfahrensschritt 210 die von den Oberflächenbereichen abgegebene Wärmestrahlung detektiert wird und die ortsaufgelöste Temperaturverteilung T(i) erfasst wird. Die Temperaturmessdaten werden mithin unmittelbar nach dem Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs erfasst, wohingegen die Prozessparameter während des jeweiligen Spritzgießvorgangs erfasst werden. Gemäß einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt 220 wird aus der im vorigen Schritt 210 gewonnenen Temperaturverteilung T(i) ein Mittelwert Tm gemäß Gleichung (1) gebildet und in einem weiteren Verfahrensschritt 230 werden aus dieser Temperaturverteilung die aktuellen Temperaturwerte Tlokal von denjenigen Oberflächenbereichen ermittelt und abgespeichert, die in Schritt 180 selektiert und abgespeichert wurden. Dabei dient der Mittelwert Tm der im jeweils aktuellen Spritzgießvorgang erfassten Temperaturverteilung als Referenzuntergrund für die aktuell ermittelten Temperaturwerte. Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt 240 werden die Schritte 190 bis 230 für weitere Spritzgießvorgänge - bei jeweiliger Erfassung und Speicherung der Vielzahl von Prozessparametern und Einflussgrößen - solange wiederholt, bis eine turnusmäßig vorgeschriebene Reinigung erfolgt, welche in starren Intervallen von typischerweise jeweils etwa hunderttausend Spritzgießzyklen durchgeführt wird, wodurch eine statistisch ausreichende Menge an Daten gesammelt bzw. gewonnen wird und ein durch das erfindungsgemäße Verfahren prognostizierter Wartungszeitpunkt mit dem turnusmäßigen, d.h. starr vorgegebenen Reinigungszeitpunkt abgleichbar ist, indem der dann während einer Reinigung bzw. Wartung routinemäßig überprüfte Verschmutzungsgrad ausgewertet wird. Danach wird gemäß einem Schritt 250 der zeitliche Verlauf von Tlokal (j) über alle bisher im die Schritte 190 bis 240 umfassenden Verfahrensblock erfassten Spritzgießzyklen j gebildet.In a further procedural block that includes the steps 190 to 240 comprises and is designed as a repetitive loop for a sequence of injection molding processes, is in one process step 190 not only a temperature measurement data acquisition for each injection molding process (as in the first process block according to the steps 110 to 180 ), but also a large number of process parameters and influencing variables are recorded and saved. In the preferred embodiment, such a process parameter is the internal mold pressure prevailing in the cavity of the injection molding device during a respective injection molding process or injection molding cycle, which is an important physical variable over time, i.e. over a statistically high number of successive injection molding cycles, the gradually increasing degree of contamination of the mold in one to a certain extent. Influencing variables are, for example, the type of starting material, the type and amount of a stabilizer optionally added as an additive during injection molding, the type and amount of an optionally added filler, the melting temperature of the latter two additives, the filling speed during injection molding, and the like. According to a subsequent process step 200 it is waited until the respective injection molding process has ended and the injection molded component produced in each case is ready for removal, whereupon in a process step 210 the thermal radiation emitted by the surface areas is detected and the spatially resolved temperature distribution T (i) is recorded. The temperature measurement data are therefore recorded immediately after the end of a respective injection molding process, whereas the process parameters are recorded during the respective injection molding process. According to a subsequent process step 220 becomes from the previous step 210 obtained temperature distribution T (i) a mean value T m according to equation (1) is formed and in a further process step 230 the current temperature values T are determined locally from those surface areas from this temperature distribution and saved in step 180 selected and saved. The mean value T m of the temperature distribution recorded in the current injection molding process serves as a reference background for the currently determined temperature values. According to a further process step 240 are the steps 190 to 230 for further injection molding processes - with the respective acquisition and storage of the multitude of Process parameters and influencing variables - repeated until a regularly prescribed cleaning takes place, which is carried out at rigid intervals of typically about one hundred thousand injection molding cycles, whereby a statistically sufficient amount of data is collected or obtained and a maintenance time forecast by the method according to the invention with the regular , ie rigidly predetermined cleaning time can be adjusted by evaluating the degree of soiling that is then routinely checked during cleaning or maintenance. Then according to a step 250 the time course of T local (j) over all so far in the steps 190 to 240 comprehensive process block captured injection molding cycles j formed.

In einem daran anschließenden Schritt 260 erfolgt ein Extrapolieren des über alle bisher erfassten Spritzgießzyklen j sich erstreckenden zeitlichen Verlaufs von Tlokal (j) über den turnusmäßigen Reinigungszeitpunkt hinaus, da dieser in der Regel nach einer starren Vorgabe frühzeitig schon nach etwa 1×105 Zyklen erfolgt, wo erfahrungsgemäß noch nicht mit einem allzu hohen Verschmutzungsgrad zu rechnen ist. Gemäß einem weiteren Schritt 270 wird anhand der extrapolierten Verlaufskurve Tlokal (j) evaluiert, wo der zu erwartende Reinigungszeitpunkt tR liegt, bei dem Tlokal einen Wert nahe der materialspezifischen Maximaltemperatur Tmax erreicht (z.B. gemäß der Ungleichung Tlokal ≥ y · Tmax, wobei im Ausführungsbeispiel y = 80% beträgt, damit ein Sicherheitsabstand von 20% gegenüber der Maximaltemperatur Tmax gewahrt bleibt). Die Maximaltemperatur Tmax ist die maximal mögliche Prozesstemperatur, bevor die Degeneration bzw. Degradation des Materials einsetzt und liegt bei einem häufig verwendeten thermoplastischen Kunststoff wie z.B. für PET (Polyethylenterephtalat) bei 392 °C. In einem sich daran anschließenden Schritt 280 wird der im vorherigen Schritt 270 ermittelte Zeitpunkt tR als neuer (virtueller) Wartungs- bzw. Reinigungszeitpunkt gesetzt.In a subsequent step 260 an extrapolation of the temporal course of T local (j), which extends over all previously recorded injection molding cycles j, is carried out beyond the regular cleaning time, since this usually takes place early after about 1 × 10 5 cycles according to a rigid specification, where experience has not yet shown too high a degree of pollution is to be expected. According to a further step 270 is evaluated on the basis of the extrapolated curve T local (j), where the cleaning time t R to be expected lies, at which T local reaches a value close to the material-specific maximum temperature T max (e.g. according to the inequality T local ≥ y · T max , where in the exemplary embodiment y = 80% so that a safety margin of 20% compared to the maximum temperature T max is maintained). The maximum temperature T max is the maximum possible process temperature before the degeneration or degradation of the material begins and is 392 ° C. in the case of a thermoplastic material that is frequently used, such as for PET (polyethylene terephthalate). In a subsequent step 280 becomes the one in the previous step 270 determined time t R is set as the new (virtual) maintenance or cleaning time.

Gemäß einem Schritt 290 erfolgt ein Verknüpfen der über alle bisher erfassten Zyklen erstreckenden Verlaufskurve Tlokal (j) mit dem dazu etwa korrespondierenden Verlauf von in den Zyklen jeweils erfassten Prozessparametern, wobei materialspezifische Einflussgrößen, wie z.B. die Viskosität des Ausgangsmaterials, berücksichtigt werden, um den Wartungs- bzw. Reinigungszeitpunkt tR nur noch aus der zeitlichen Entwicklung eines oder mehrerer Prozessparameter(s) anhand der Verknüpfung vorhersagen zu können; ein wichtiger Prozessparameter, dessen Verlauf beim Verknüpfen berücksichtigt wird, ist der in der Kavität jeweils über die Spritzgießzyklen erfasste Forminnendruck. Bevorzugt wird die Verknüpfung mittels multidimensionaler Regression und/oder mittels eines neuronalen Netzes errechnet. Damit ist mit den Schritten 110 bis 290 die Lern- bzw. Trainingsphase abgeschlossen.According to one step 290 the course curve T local (j), which extends over all previously recorded cycles, is linked with the course of the process parameters recorded in each cycle, which corresponds approximately to this, whereby material-specific influencing variables, such as the viscosity of the starting material, are taken into account in order to improve the maintenance or To be able to predict cleaning time t R only from the development over time of one or more process parameter (s) based on the link; An important process parameter, the course of which is taken into account when linking, is the internal mold pressure recorded in the cavity via the injection molding cycles. The link is preferably calculated by means of multidimensional regression and / or by means of a neural network. That’s with the steps 110 to 290 the learning or training phase is completed.

In einer sich an die Lernphase bzw. Trainingsphase 110 bis 290 anschließenden Ablauf- bzw. Anwendungsphase 340, welche die Schritte 300 bis 330 umfasst, erfolgt zunächst in einem Schritt 300 ein Spritzgießvorgang, bei dem nunmehr nur noch die Vielzahl von Prozessparametern zusammen mit den Einflussgrößen erfasst wird, ohne dass dabei eine jeweilige Temperaturerfassung erfolgt. In einem Überwachungsschritt 310 erfolgt dann eine Meldung, wenn ein prognostizierter Wartungs- bzw. Reinigungszeitpunkt tR fällig ist und zwar nur noch anhand der verknüpften Prozessparametern und der daran hängenden Einflussgrößen. Im Falle einer solchen Meldung wird eine Reinigung bzw. Wartung gemäß Schritt 320 durchgeführt. Andernfalls erfolgt gemäß Schritt 330 ein Rücksprung zu Schritt 300, um in einer Wiederholungsschleife den jeweils nächsten Spritzgießvorgang durchzuführen.In one of the learning phase or training phase 110 to 290 subsequent process or application phase 340 showing the steps 300 to 330 initially takes place in one step 300 an injection molding process in which now only the large number of process parameters are recorded together with the influencing variables, without a respective temperature recording being carried out. In one monitoring step 310 A message is then issued when a predicted maintenance or cleaning time t R is due and only based on the linked process parameters and the associated influencing variables. In the event of such a message, cleaning or maintenance according to step 320 carried out. Otherwise follow step 330 a return to step 300 to carry out the next injection molding process in a repetitive loop.

2 zeigt in einer stark schematisch gehaltenen Längsschnittansicht eine Spritzgießeinrichtung 1 mit einer Kavität 2, die eine starr ausgebildete Seite 3 und eine ihr gegenüberliegende bewegliche Seite 4 aufweist. An jeder der beiden Seiten 3, 4 ist jeweils eine Formwerkzeughälfte 5, 5' angeordnet, welche zusammen ein Formwerkzeug bilden, wobei die Formwerkzeughälften 5, 5' einander zugewandt sind. Die starre Seite 3 mit der daran angeordneten Formwerkzeughälfte 5 weist eine Öffnung 6 auf, durch die das zum Spritzgießen vorgesehene granulare Kunststoffmaterial 7 während eines Spritzgießvorgangs in flüssigem Zustand aus einer Austrittsdüse 8' eines Plastifizierzylinders 8 mittels einer darin rotierend befindlichen Schnecke 9 in die Kavität strömen kann, um mittels der beiden Formwerkzeughälften 5, 5' ein Spritzgießbauteil 13 auszubilden. 2 shows an injection molding device in a highly schematic longitudinal sectional view 1 with a cavity 2 who have favourited one rigidly formed side 3 and a movable side opposite it 4th having. On either side 3 , 4th is one mold half 5 , 5 ' arranged, which together form a molding tool, the molding tool halves 5 , 5 ' facing each other. The rigid side 3 with the mold half arranged thereon 5 has an opening 6 through which the granular plastic material intended for injection molding 7th during an injection molding process in the liquid state from an outlet nozzle 8th' of a plasticizing cylinder 8th by means of a rotating screw located therein 9 can flow into the cavity by means of the two mold halves 5 , 5 ' an injection molded component 13 to train.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, weist zwei Wärmebildkameras 14, 15 auf, die so zueinander angeordnet sind, dass ihre Objektivseiten 14', 15' voneinander um etwa 180° abgewandt sind. Dazu sind die Wärmebildkameras 14, 15 an einem Haltearm 10 angeordnet, der als Greifarm ausgebildet sein kann und von außen in die Kavität 2 einfahrbar ausgebildet ist, um mit zwei an einer Armseite 10' vorspringend angeordneten und in Längserstreckungsrichtung des Haltearms 10 voneinander beabstandeten Greifklauen 11, 12 ein nach Beendigung eines jeweiligen Spritzgießvorgangs fertiggestelltes Spritzgießbauteil 13 entnehmen zu können; die zwei Wärmebildkameras 14, 15 sind im Bereich der beiden Greifklauen 11, 12 an dem Haltearm 10 so angeordnet, dass die von der angussseitig angeordneten Formwerkzeughälfte 5 und dem Spritzgießbauteil 13 abgestrahlten Wärmestrahlungen detektierbar ist. Dazu ist die erste Wärmebildkamera 14 an der Armseite 10' etwa intermediär zwischen den daran angeformten Greifklauen 11, 12 angeordnet, wobei die Objektivseite 14' der Wärmebildkamera 14 von der Armseite 10' wegweist, um die von einem jeweiligen von den Greifklauen 11, 12 erfassten Spritzgießbauteil 13 abgestrahlte Wärmestrahlung ortsaufgelöst detektieren zu können, während die zweite Wärmebildkamera 15 an der anderen Armseite 10" der ersten Wärmebildkamera 14 gegenüberliegend und auf gleicher Höhe - in Längserstreckungsrichtung des Haltearms 10 gesehen - angeordnet ist, wobei die Objektivseite 15' der Wärmebildkamera 15 von der Armseite 10" wegweist, um die von der an der starren Seite 3 angeordneten Formwerkzeughälfte 5 emittierte Wärmestrahlung ortsaufgelöst detektieren zu können.The device according to the invention, which is used in particular to carry out the method according to the invention, has two thermal imaging cameras 14th , 15th on, which are arranged to each other that their lens sides 14 ' , 15 ' are turned away from each other by about 180 °. These are the thermal imaging cameras 14th , 15th on a holding arm 10 arranged, which can be designed as a gripping arm and from the outside into the cavity 2 is designed to be retractable with two on one arm side 10 ' arranged protruding and in the longitudinal direction of the holding arm 10 spaced apart gripping claws 11 , 12 an injection-molded component completed after the completion of a respective injection molding process 13 can be found; the two thermal imaging cameras 14th , 15th are in the area of the two gripping claws 11 , 12 on the holding arm 10 arranged so that the mold half arranged on the sprue side 5 and the injection molded component 13 radiated heat radiation is detectable. This is the first thermal imaging camera 14th on the arm side 10 ' approximately intermediate between the gripping claws formed thereon 11 , 12 arranged, the lens side 14 ' the thermal imaging camera 14th from the arm side 10 ' points away to those of a respective one of the gripping claws 11 , 12 captured injection molded component 13 To be able to detect radiated thermal radiation with spatial resolution, while the second thermal imaging camera 15th on the other side of the arm 10 " the first thermal imaging camera 14th opposite and at the same height - in the longitudinal direction of the holding arm 10 seen - is arranged with the lens side 15 ' the thermal imaging camera 15th from the arm side 10 " points away to those of the on the rigid side 3 arranged mold half 5 to be able to detect emitted thermal radiation with spatial resolution.

Wie in 3 dargestellt ist, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 ferner eine Prozessrecheneinheit 16 mit einem Datenspeicher 16' auf, wobei die Prozessrecheneinheit 16 dazu dient, Temperaturmessdaten der beiden Wärmebildkameras 14, 15 über eine jeweilige Datenübertragungsleitung 16-1, 16-2 zu empfangen, in ihrem Datenspeicher 16' zwischenzuspeichern und dann zu verarbeiten. Der Datenspeicher 16' der Prozessrecheneinheit 16 hat ferner die Funktion, die in den einzelnen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 erzeugten Daten bzw. Datensätze abzuspeichern. Die Prozessrecheneinheit 16 weist zudem eine netzwerkfähige Schnittstelle 16" auf, um z.B. externe Daten und/oder Prozessparameter und/oder Materialgrößen über ein Netzwerk, z.B. über das Internet, abzurufen und zu verarbeiten.As in 3 is shown, the device according to the invention 20th also a process computing unit 16 with a data store 16 ' on, the process computing unit 16 serves to collect temperature measurement data from the two thermal imaging cameras 14th , 15th via a respective data transmission line 16-1 , 16-2 to receive in their data store 16 ' cache and then process. The data store 16 ' the process computing unit 16 also has the function in the individual process steps of the method according to the invention 100 to save generated data or data sets. The process computing unit 16 also has a network-compatible interface 16 " to, for example, retrieve and process external data and / or process parameters and / or material sizes via a network, for example via the Internet.

Zusammenfassend dient das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen und Warten einer Spritzgießeinrichtung und umfasst die folgenden Verfahrensschritte: a) Detektieren einer von einem Formwerkzeug 5 und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil 13 am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität 2 der Spritzgießeinrichtung 1 abgegebenen Wärmestrahlung, wobei ortsaufgelöst eine Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird, b) Ermitteln wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs 5 und/oder des davon abgeformten Spritzgießbauteils 13 zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine vorbestimmte Anzahl von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, anhand der erfassten Temperaturverteilung, c) Bilden einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen gemäß Schritt b) ermittelten Temperatur über eine vorbestimmte Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter der Spritzgießeinrichtung 1 über diese Spritzgießzyklen aufgezeichnet wird, wobei die zeitliche Entwicklung der Temperatur ein Maß für eine Verschmutzung des Formwerkzeugs darstellt, d) Verknüpfen der gemäß Schritt c) gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters, und e) Anwenden der Verknüpfung auf weitere sukzessive erfolgende Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln bzw. realistisch prognostizieren zu können.In summary, the method according to the invention is used to monitor and maintain an injection molding device and comprises the following method steps: a) Detecting one of a molding tool 5 and / or an injection-molded component molded therefrom 13 at the end of each injection molding process in a cavity 2 the injection molding facility 1 emitted thermal radiation, wherein a temperature distribution of the thermal radiation is detected in a spatially resolved manner, b) determining at least one surface area of the molding tool 5 and / or the injection molded component molded therefrom 13 associated temperature, which is increased compared to a majority of the other surface areas and remains increased over a predetermined number of successively occurring injection molding processes, based on the detected temperature distribution, c) forming a time development of the at least one temperature determined according to step b) over a predetermined sequence of injection molding cycles , wherein at least one process parameter of the injection molding device 1 is recorded over these injection molding cycles, the development of the temperature over time being a measure of contamination of the mold, d) linking the temperature development over time formed according to step c) with the corresponding course of the at least one process parameter, and e) applying the link to others successive injection molding processes in order to be able to determine or realistically forecast a maintenance time based on the link only from the course of the at least one process parameter.

Claims (16)

Verfahren zum Überwachen einer Spritzgießeinrichtung, wobei in einer Kavität (2) einer Spritzgießeinrichtung (1) von einem Formwerkzeug (5) und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil (13) abgestrahlte Wärmestrahlung detektiert wird und deren Temperaturverteilung erfasst wird, wobei erfasste Temperaturmessdaten verarbeitet werden, deren zeitliche Entwicklung über eine Abfolge von Messzyklen gebildet wird, und die gebildete zeitliche Entwicklung mit wenigstens einem dazu etwa korrespondierenden Verlauf wenigstens eines Prozessparameters verknüpft wird.Method for monitoring an injection molding device, whereby in a cavity (2) of an injection molding device (1) radiated heat from a mold (5) and / or an injection molding component (13) molded therefrom is detected and the temperature distribution thereof is recorded, with recorded temperature measurement data being processed, whose development over time is formed via a sequence of measurement cycles, and the development over time formed is linked to at least one course of at least one process parameter that corresponds approximately to it. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten: a) Detektieren einer von einem Formwerkzeug (5) und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil (13) am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität (2) der Spritzgießeinrichtung (1) abgegebenen Wärmestrahlung, wobei ortsaufgelöst eine Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird, b) Ermitteln wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs (5) und/oder des davon abgeformten Spritzgießbauteils (13) zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine vorbestimmte Anzahl von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, anhand der erfassten Temperaturverteilung, wobei die Temperaturverteilung durch die Temperaturmessdaten gebildet wird, c) Bilden einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen gemäß Schritt b) ermittelten Temperatur über eine vorbestimmte Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter der Spritzgießeinrichtung (1) über diese Spritzgießzyklen aufgezeichnet wird, wobei die zeitliche Entwicklung der Temperatur ein Maß für eine Verschmutzung des Formwerkzeugs darstellt, d) Verknüpfen der gemäß Schritt c) gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters, und e) Anwenden der Verknüpfung auf weitere sukzessive erfolgende Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln. Procedure according to Claim 1 with the following process steps: a) Detection of a thermal radiation emitted by a mold (5) and / or an injection molding component (13) molded therefrom at the end of a respective injection molding process in a cavity (2) of the injection molding device (1), whereby a temperature distribution of the thermal radiation is detected in a spatially resolved manner b) determining at least one temperature associated with a surface area of the molding tool (5) and / or the injection molding component (13) formed therefrom, which is higher than a majority of the other surface areas and remains elevated over a predetermined number of successive injection molding processes, based on the detected temperature distribution, the temperature distribution being formed by the temperature measurement data, c) forming a time development of the at least one temperature determined in accordance with step b) over a predetermined sequence of injection molding cycles, with at least one process parameter of the injection molding device device (1) is recorded over these injection molding cycles, the development of the temperature over time being a measure of contamination of the mold, d) linking the temperature development over time formed according to step c) with the corresponding course of the at least one process parameter, and e) applying the link to further successive injection molding processes in order to determine a maintenance time based on the link only from the course of the at least one process parameter. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Prozessparametern ausgewählt wird, deren Verläufe von Zyklus zu Zyklus erfasst werden, um beim Verknüpfen berücksichtigt zu werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a plurality of process parameters is selected, the courses of which are recorded from cycle to cycle in order to be taken into account when linking. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessparameter der während eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in der Prozesskammer herrschende Forminnendruck erfasst wird.Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the internal mold pressure prevailing in the process chamber during a respective injection molding process is recorded as the process parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verknüpfen zusätzlich zu dem wenigstens einen Prozessparameter noch Einflussgrößen und/oder Materialgrößen wie die Viskosität des Ausgangsmaterials und/oder dessen maximale Prozesstemperatur berücksichtigt werden.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that in addition to the at least one process parameter, influencing variables and / or material variables such as the viscosity of the starting material and / or its maximum process temperature are also taken into account when linking. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussgrößen und/oder Materialgrößen über ein Netzwerk abgerufen werden.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the influencing variables and / or material variables are called up via a network. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichsmaß für eine erhöhte Temperatur der Mittelwert einer jeweils erfassten Temperaturverteilung herangezogen wird.Method according to one of the Claims 2 to 6 , characterized in that the mean value of a respectively recorded temperature distribution is used as a comparative measure for an increased temperature. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert Tm einer jeweiligen Temperaturverteilung gemäß der nachfolgenden Gleichung T m = 1 N i = 1 N T ( i )
Figure DE102019211601A1_0003
ermittelt wird, wobei der Summationsindex i sich von 1 bis N erstreckt und mit N die Anzahl der erfassten Temperaturmesswerte T(i) bezeichnet ist.
Procedure according to Claim 7 , characterized in that the mean value T m of a respective temperature distribution according to the following equation T m = 1 N i = 1 N T ( i )
Figure DE102019211601A1_0003
is determined, the summation index i extending from 1 to N and N denotes the number of recorded temperature measurements T (i).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemäß Schritt d) erfolgende Verknüpfung mittels Regression und/oder mittels eines neuronalen Netzes errechnet wird.Method according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that the link taking place according to step d) is calculated by means of regression and / or by means of a neural network. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis b) solange über eine Vielzahl von Spritzgießvorgängen wiederholt werden, bis ein turnusmäßiger Reinigungszeitpunkt erfolgt.Method according to one of the Claims 2 to 9 , characterized in that steps a) to b) are repeated over a large number of injection molding processes until a regular cleaning time takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemäß Schritt d) generierte Verknüpfung als Datensatz und/oder ausführbar ausgebildete Programmeinheit in eine Fertigungsstraße portiert wird, um dort Schritt e) in einer oder mehreren zur Fertigungsstraße gehörenden Spritzgießeinrichtung(en) auszuführen.Method according to one of the Claims 2 to 10 , characterized in that the link generated according to step d) is ported as a data record and / or executable program unit in a production line in order to carry out step e) there in one or more injection molding device (s) belonging to the production line. Spritzgießherstellungsverfahren umfassend ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Injection molding manufacturing method comprising a method according to any one of Claims 1 to 11 . Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei wenigstens eine Sensoreinrichtung (14, 15) vorgesehen ist, um in einer Kavität (2) einer Spritzgießeinrichtung (1) von einem Formwerkzeug (5) und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil (13) abgestrahlte Wärmestrahlung zu detektieren und deren Temperaturverteilung zu erfassen, wobei eine mit der Sensoreinrichtung zusammenwirkende Prozessrecheneinheit (16) vorgesehen ist, um von der Sensoreinrichtung (14, 15) erfasste Temperaturmessdaten zu verarbeiten, deren zeitliche Entwicklung über eine Abfolge von Messzyklen zu bilden, und die gebildete zeitliche Entwicklung mit wenigstens einem dazu etwa korrespondierenden Verlauf wenigstens eines Prozessparameters zu verknüpfen.Device in particular for performing the method according to one of the Claims 1 to 11 , at least one sensor device (14, 15) being provided in order to detect heat radiation emitted by a mold (5) and / or an injection molding component (13) molded therefrom in a cavity (2) of an injection molding device (1) and to record its temperature distribution A process computing unit (16) cooperating with the sensor device is provided in order to process temperature measurement data acquired by the sensor device (14, 15), to form their temporal development over a sequence of measuring cycles, and the temporal development formed with at least one approximately corresponding thereto Link the course of at least one process parameter. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung (14, 15) vorgesehen ist zum Detektieren einer von einem Formwerkzeug (5) und/oder einem davon abgeformten Spritzgießbauteil (13) am Ende eines jeweiligen Spritzgießvorgangs in einer Kavität (2) der Spritzgießeinrichtung (1) abgegebenen Wärmestrahlung, wobei ortsaufgelöst eine Temperaturverteilung der Wärmestrahlung erfasst wird, und dass die Prozessrecheneinheit (16) vorgesehen ist zum Ermitteln wenigstens einer einem Oberflächenbereich des Formwerkzeugs (5) und/oder des davon abgeformten Spritzgießbauteils (13) zugeordneten Temperatur, welche gegenüber einer Mehrheit der übrigen Oberflächenbereiche erhöht ist und über eine vorbestimmte Anzahl von sukzessive erfolgenden Spritzgießvorgängen erhöht bleibt, anhand der erfassten Temperaturverteilung, wobei die Temperaturverteilung durch die Temperaturmessdaten gebildet wird, zum Bilden einer zeitlichen Entwicklung der wenigstens einen ermittelten Temperatur über eine vorbestimmte Abfolge von Spritzgießzyklen, wobei wenigstens ein Prozessparameter der Spritzgießeinrichtung (1) über diese Spritzgießzyklen aufgezeichnet wird, wobei die zeitliche Entwicklung der Temperatur ein Maß für eine Verschmutzung des Formwerkzeugs darstellt, zum Verknüpfen der gebildeten zeitlichen Temperaturentwicklung mit dem dazu korrespondierenden Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters, und zum Anwenden der Verknüpfung auf weitere sukzessive erfolgende Spritzgießvorgänge, um anhand der Verknüpfung nur aus dem Verlauf des wenigstens einen Prozessparameters einen Wartungszeitpunkt zu ermitteln.Device according to Claim 13 , characterized in that the at least one sensor device (14, 15) is provided for detecting an injection molding component (13) formed by a mold (5) and / or an injection molding component (13) molded therefrom at the end of a respective injection molding process in a cavity (2) of the injection molding device (1) ) emitted thermal radiation, with a spatially resolved temperature distribution of the thermal radiation being detected, and that the process computing unit (16) is provided for determining at least one temperature assigned to a surface area of the mold (5) and / or the injection molding component (13) molded from it, which compared to a majority of the remaining surface areas is increased and remains increased over a predetermined number of successive injection molding processes, based on the detected temperature distribution, the temperature distribution being formed by the temperature measurement data, for forming a temporal development of the at least one determined temperature over a previous specific sequence of injection molding cycles, with at least one process parameter of the injection molding device (1) being recorded over these injection molding cycles, with the development of the temperature over time representing a measure of contamination of the mold, for linking the temperature development over time with the corresponding course of the at least one process parameter , and for applying the link to further successive injection molding processes in order to determine a maintenance time based on the link only from the course of the at least one process parameter. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens eine Wärmebildkamera aufweist.Device according to Claim 13 or 14th , characterized in that the at least one Sensor device has at least one thermal imaging camera. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zwei Wärmebildkameras (14, 15) aufweist, welche so zueinander angeordnet sind, dass ihre Objektive (14', 15') voneinander abgewandt sind.Device according to one of the Claims 13 to 15th , characterized in that the sensor device has two thermal imaging cameras (14, 15) which are arranged in relation to one another in such a way that their objectives (14 ', 15') are facing away from one another.
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