DE102022127260A1 - Process key figure determination - Google Patents

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Abstract

In einem Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen werden in einem iterativen Prozess in Prozesszyklen eines Referenzermittlungszyklus zumindest teilweise Kurvenverläufe (10) von Messgrößen ermittelt und gespeichert und die Kurvenverläufe vorzugsweise mindestens einstufig mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren verarbeitet. Daraus werden erste Prozesskennzahlen (30) an charakteristischen Punkten der verarbeiteten Kurvenverläufe (25) und daraus mittels Indizierung (80) aufgefundene weitere Prozesskennzahlen (40) sowie Abweichungen von Prozesskennzahl-Referenzwerten ermittelt und gespeichert. Durch Anwenden von abweichungsabhängig gespeicherten Werten in einem automatischen Kompensationseingriffs auf vorbestimmte Stellgrößen bei sich verändernden Produktionsbedingungen werden die Prozesskennzahlen (30, 40) in dem Produktionszyklus nachgeführt.In a method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plasticizable materials to produce molded parts, at least partial curve profiles (10) of measured variables are determined and stored in an iterative process in process cycles of a reference determination cycle, and the curve profiles are preferably processed in at least one stage using mathematical and/or statistical methods. From this, first process parameters (30) at characteristic points of the processed curve profiles (25) and further process parameters (40) found therefrom by indexing (80) as well as deviations from process parameter reference values are determined and stored. By applying deviation-dependent stored values in an automatic compensation intervention to predetermined manipulated variables under changing production conditions, the process parameters (30, 40) are tracked in the production cycle.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine zyklisch arbeitende Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 18 und ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 19.The present invention relates to a method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts according to the preamble of claim 1, a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts for carrying out the method according to the preamble of claim 18 and a computer program product with a program code stored on a computer-readable medium for carrying out the method according to the preamble of claim 19.

Der Begriff „plastifizierbares Material“, wie er hier verwendet wird, ist weit zu verstehen und umfasst insbesondere, aber nicht nur, neben Kunststoffen oder auch Silikon oder anderen thermoplastischen und/oder elastomeren Werkstoffen z.B. keramische, metallische und/oder pulverige Massen ebenso wie Papier, Cellulose, Stärke, Kork, usw. sowie auch Mischmaterialen zwischen derartigen plastifizierbaren Materialien. Grundsätzlich kann es sich dabei auch um bereits zuvor plastifizierte Materialien oder auch plastische Massen handeln, die nach dem Ausbringen selbsttätig oder unter Einsatz von Hilfsmitteln aushärten. Der Begriff umfasst auch Recyclate.The term "plasticizable material" as used here is to be understood broadly and includes in particular, but not exclusively, plastics or silicone or other thermoplastic and/or elastomeric materials, e.g. ceramic, metallic and/or powdery masses as well as paper, cellulose, starch, cork, etc. as well as mixed materials between such plasticizable materials. In principle, these can also be previously plasticized materials or plastic masses that harden automatically or with the use of aids after application. The term also includes recyclates.

Der Begriff „Prozesskennzahl“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine mittels mathematischer Methoden aus Daten gewonnene Größe, die geeignet ist, einen Prozesszustand (zumindest teilweise, ggfs. in Kombination mit weiteren Prozesskennzahlen) quantitativ zu bewerten und damit auch quantitativen Vergleichen und ggfs. Kompensationseingriffen zugänglich zu machen. Im Folgenden wird der Begriff Prozesskennzahl auch verwendet, wenn diese Größe nicht aus dem Prozess selbst in Form eines Sensorsignals entstammt, sondern aus prozessrelevanten Datenquellen wie z. B. Materialdaten, entnommen werden kann, die einer Auswertung gemäß dem beanspruchten Verfahren zugänglich gemacht werden können.The term "process key figure" as used here refers to a quantity obtained from data using mathematical methods that is suitable for quantitatively evaluating a process state (at least partially, if necessary in combination with other process key figures) and thus also making it accessible for quantitative comparisons and, if necessary, compensatory interventions. In the following, the term process key figure is also used if this quantity does not originate from the process itself in the form of a sensor signal, but can be taken from process-relevant data sources such as material data, which can be made accessible for evaluation according to the claimed method.

Wenn der Begriff „Kurvenverlauf“ verwendet wird, muss es sich dabei nicht nur um Messkurvenverläufe aus dem Prozess handeln, sondern es kann sich auch um andere Kurvenverläufe handeln, deren Inhalt sich durch das beanspruchte Verfahren erschließen lässt. Unter „Kurvenverläufe“ fallen dabei vorzugsweise auch Teilabschnitte oder auch nur einzelne Messpunkte. Wo es zum besseren Verständnis hilfreich ist, werden die Begriffe unterschieden.When the term "curve progression" is used, it does not only have to refer to measurement curve progressions from the process, but can also refer to other curve progressions whose content can be deduced from the claimed method. "Curve progressions" preferably also include partial sections or even just individual measurement points. Where it is helpful for better understanding, the terms are differentiated.

Wenn der Begriff „abgeleitete“ Kurvenverläufe verwendet wird, ist damit jede erdenkliche Verarbeitung mit mathematischen Verfahren gemeint, um zu weiteren Kurvenverläufen zu gelangen, die aus dem grundlegenden Kurvenverlauf generiert werden können. Das kann im Einzelfall auch eine mathematische Ableitung sein. Wo explizit die mathematische Ableitung gemeint ist, wird darauf hingewiesen.When the term "derived" curves is used, this means any conceivable processing using mathematical methods to arrive at further curves that can be generated from the basic curve. In individual cases, this can also be a mathematical derivation. Where the mathematical derivation is explicitly meant, this is indicated.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Eingangsgrößen zur Berechnung von Prozesskennzahlen wie z. B. Druck-, Positions-, Geschwindigkeits-, Temperatur-, Momentenverläufe, etc., aber auch die Verläufe zusätzlicher, nicht maschinenbezogener Sensorik. Alle Messsignale, die die Produktionsanlage, z. B. eine Spritzgießmaschine zu ihrer bestimmungsgemäßen Funktion benötigt, sind dazu ohne weiteren Aufwand nutzbar. Die Verwendung weiterer Signale aller denkbaren physikalischen Größen, die explizit für Überwachungszwecke in einem beliebigen Teil der Produktionsanlage nutzbar sind, ist ebenso bekannt.Input variables for calculating process parameters such as pressure, position, speed, temperature, torque, etc. are known, as are the variables of additional, non-machine-related sensors. All measurement signals that the production plant, e.g. an injection molding machine, needs to function as intended can be used for this purpose without any additional effort. The use of other signals of all conceivable physical variables that can be used explicitly for monitoring purposes in any part of the production plant is also known.

Prozesskennzahlen wie Spitzenwerte von Signalverläufen, Flächenintegrale unter Signalverläufen, etc. als singuläre zyklische Werte zu ermitteln, ist ebenfalls bekannt. Häufig dienen diese Kennzahlen der Messung der Stabilität des Prozesses, ggf. werden Überschreitungen gesetzter Toleranzen zur Selektion von Fertigteilen verwendet, die vermeintlich unter nicht stabilen Prozessbedingungen produziert wurden. Bei einer Änderung der Maschineneinstellparameter durch den Bediener müssen geeignete Toleranzen regelmäßig neu ermittelt und gesetzt werden. Die Komplexität einer Maschineneinstelländerung kann sich dadurch deutlich erhöhen.It is also known to determine process indicators such as peak values of signal curves, area integrals under signal curves, etc. as singular cyclic values. These indicators are often used to measure the stability of the process; if necessary, exceedances of set tolerances are used to select finished parts that were supposedly produced under unstable process conditions. If the operator changes the machine setting parameters, suitable tolerances must be regularly re-determined and set. This can significantly increase the complexity of a machine setting change.

Verfahren zur automatischen Nachjustierung von Maschineneinstellparametern des Prozesses mit dem Ziel, Abweichungen zu kompensieren, sind ebenfalls bekannt. Dazu werden die üblichen Einstellparameter der Produktionsanlage verwendet wie z. B. Sollwerte für Geschwindigkeiten, Drücke, Temperaturen, weitere Schaltpunkte zwischen Prozessphasen.Methods for automatically readjusting machine setting parameters of the process with the aim of compensating deviations are also known. The usual setting parameters of the production plant are used for this purpose, such as setpoints for speeds, pressures, temperatures, and other switching points between process phases.

In der WO 91/14562 A1 ist ein derartiges Verfahren offenbart, welches die folgenden Schritte ausführt: Eingeben einer Referenzcharakteristik des verwendeten Materials für den oder die zu formenden Artikel; Vergleichen der Referenzcharakteristik mit einer gemessenen tatsächlichen Charakteristik von einem unmittelbar vorhergehenden Schuss, um einen Einstellwert zu erhalten; Einstellen der Spritzgießmaschine gemäß dem Einstellwert; und Ausführung eines Schusses. Hier werden komplette Prozesssignalverläufe miteinander verglichen und daraus ein Offset ermittelt.In the WO91/14562 A1 discloses such a method which carries out the following steps: entering a reference characteristic of the material used for the article(s) to be molded; comparing the reference characteristic with a measured actual characteristic from an immediately preceding shot to obtain a setting value; setting the injection molding machine according to the setting value; and executing a shot. Complete pro process signal curves are compared with each other and an offset is determined from this.

Die EP 2 583 811 B1 beschreibt ein Verfahren, das etwas abstrakter gefasst denselben Ansatz verfolgt wie die WO 91/14562 A1 , wobei Transformationsverfahren zum Einsatz kommen, um die Abweichungen zwischen Referenz und aktueller Prozesskurve zu ermitteln. Als Eingangs- und Ausgangsparameter werden wiederum die Größen herangezogen, die an der Produktionsanlage messbar bzw. einstellbar sind. Auch hier werden komplette Prozesskurvenverläufe miteinander verglichen und daraus z. B. ein Offset und/oder Skalierungsfaktor ermittelt.The EP 2 583 811 B1 describes a procedure that follows the same approach as the WO91/14562 A1 , whereby transformation methods are used to determine the deviations between the reference and the current process curve. The quantities that can be measured or set on the production plant are used as input and output parameters. Here, too, complete process curves are compared with one another and an offset and/or scaling factor is determined from this.

Hauptnachteil beider vorgenannten Verfahren ist die Notwendigkeit, komplette Kurvenverläufe zu erfassen, bevor sie einer Verarbeitung zur Ermittlung eines Korrekturfaktors zugeführt werden können.The main disadvantage of both of the above methods is the need to record complete curve profiles before they can be processed to determine a correction factor.

In der WO 96/09926 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Beeinflussung von Maschineneinstellgrößen in zyklisch ablaufenden Prozessen offenbart, bei dem nach einer testweisen Bestimmung von charakteristischen Eigenschaften der in der Testphase gefertigten Teile und gleichzeitiger Ermittlung einer Vielzahl von Prozesskurvenverläufen eine Beziehung geschaffen wird, zwischen die Prozesskurvenverläufe kennzeichnenden Prozesskennzahlen und den charakteristischen Eigenschaften der Teile. Entsprechende Prozesskennzahlen werden auch während der Produktion ermittelt. Diese Signalanalyse schafft die Voraussetzung dafür, dass bei Vorgabe einer bestimmten gewünschten charakteristischen Eigenschaft die dafür maßgebenden Prozesskennzahlen bestimmt werden können, um die für die charakteristische Eigenschaft maßgebenden Maschineneinstellgrößen zu ermitteln. Während der Produktion kann dann die zu erwartende charakteristische Eigenschaft berechnet werden, so dass aufgrund eines Soll-Istwert-Vergleichs ein Differenzwert ermittelt werden kann, der durch Beeinflussung der ebenfalls berechneten maßgebenden Maschineneinstellgröße zu einem Minimum geregelt werden kann. Dies hat den Nachteil, dass ein hoher Aufwand zur Versuchsdurchführung sowie zur Auswertung und Modellbildung für jeden individuellen Prozess erforderlich ist.In the WO96/09926 A1 A method for automatically influencing machine setting variables in cyclical processes is disclosed, in which, after a test determination of characteristic properties of the parts manufactured in the test phase and simultaneous determination of a large number of process curve profiles, a relationship is created between the process key figures characterizing the process curve profiles and the characteristic properties of the parts. Corresponding process key figures are also determined during production. This signal analysis creates the prerequisite for the fact that, when a certain desired characteristic property is specified, the relevant process key figures can be determined in order to determine the machine setting variables that are relevant for the characteristic property. During production, the expected characteristic property can then be calculated so that a difference value can be determined on the basis of a target-actual value comparison, which can be regulated to a minimum by influencing the relevant machine setting variable that is also calculated. This has the disadvantage that a great deal of effort is required to carry out the test and to evaluate and model each individual process.

Aus der WO 97/12740 A2 ist ein Verfahren zur Regelung des Werkzeuginnendruckverlaufs an einer zyklisch arbeitenden Maschine bekannt, bei dem während des Zyklus der Werkzeuginnendruck über der Zeit und/oder über dem vom Fördermittel zurückgelegten Weg erfasst. Der Werkzeuginnendruckverlauf wird dann nach der Zeit oder dem Weg differenziert. Sodann wird überprüft, ob sich mittels der zuvor ermittelten Ableitungen Abweichungen vom monotonen Verlauf ergeben. Ist dies der Fall, werden die Nachdruckzeit oder der Umschaltzeitpunkt solange verändert, bis ein monotoner Verlauf der Werkzeuginnendruckkurve gegeben ist. Das Verfahren untersucht selektiv den Werkzeuginnendruckverlauf und ist damit in seiner Anwendbarkeit auf den spezifischen Einsatzfall begrenzt, nämlich Unstetigkeiten in diesem Signalverlauf zu beseitigen.From the WO97/12740 A2 A method is known for controlling the cavity pressure curve on a cyclically operating machine, in which the cavity pressure is recorded over time and/or over the distance covered by the conveyor during the cycle. The cavity pressure curve is then differentiated according to time or distance. It is then checked whether deviations from the monotonic curve result from the previously determined derivatives. If this is the case, the holding pressure time or the switching time are changed until a monotonic curve of the cavity pressure curve is obtained. The method selectively examines the cavity pressure curve and is therefore limited in its applicability to the specific application, namely to eliminate discontinuities in this signal curve.

Die TW201706112 A offenbart ein Verfahren zum Bereitstellen von Parametern einer Injektionsvorrichtung. Die Injektionsvorrichtung umfasst eine Förderschnecke mit einem Schneckendurchmesser. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Erhalten eines Gesamtinjektionsvolumens basierend auf einem Formmodell; Verwenden einer Formanalysesoftware zum Zeichnen einer voreingestellten Formkurve der Schnecken-Vorschubgeschwindigkeit gegenüber der Formfüllrate, wobei die voreingestellte Formkurve mehrere Fixpunkte enthält und jeder der Fixpunkte eine Formfüllrate und eine Schnecken-Vorschubgeschwindigkeit enthält; Verwenden der Formfüllrate jedes der Fixpunkte, des Schraubendurchmessers und des Gesamtinjektionsvolumens zum Bestimmen einer entsprechenden Hubposition; und Bereitstellen jeder der den Fixpunkten entsprechenden Hubpositionen für die Injektionsvorrichtung Nachteilig an diesem Verfahren ist der erforderliche Rückgriff auf Simulationsdaten.The TW201706112 A discloses a method for providing parameters of an injection device. The injection device comprises a conveyor screw having a screw diameter. The method comprises the following steps: obtaining a total injection volume based on a shape model; using shape analysis software to draw a preset shape curve of the screw feed rate versus the mold filling rate, the preset shape curve containing a plurality of fixed points and each of the fixed points containing a mold filling rate and a screw feed rate; using the mold filling rate of each of the fixed points, the screw diameter and the total injection volume to determine a corresponding stroke position; and providing each of the stroke positions corresponding to the fixed points to the injection device. A disadvantage of this method is the necessary recourse to simulation data.

In der DE 10 2018 107 233 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Prozessüberwachung und/oder Prozessdiagnose eines stückbasierten Prozesses, insbesondere eines Spritzgießprozesses, beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte: Durchführen einer automatisierten Referenzfindung zum Erhalt von Referenzwerten aus Werten mindestens einer Prozessgröße; Durchführen einer Anomalie-Erkennung auf der Basis der im ersten Schritt gefundenen Referenzwerte; Durchführung einer automatisierten Ursachenanalyse und/oder einer automatisierten Fehlerdiagnose auf einer Basis eines qualitativen Modells von Prozesszusammenhängen und/oder auf Basis von Abhängigkeiten verschiedener Prozessgrößen voneinander. Die Anomalieerkennung als Basis des Verfahrens begrenzt dieses auf Abweichungen, die sich statistisch signifikant (d. h. um ein Mehrfaches der natürlichen Prozessstreuung) vom stabilen Prozess entfernt haben. Es kann damit nur auf grobe Prozessstörungen reagieren.In the EN 10 2018 107 233 A1 describes a method for automatic process monitoring and/or process diagnosis of a piece-based process, in particular an injection molding process. The method comprises the steps of: carrying out an automated reference finding to obtain reference values from values of at least one process variable; carrying out an anomaly detection on the basis of the reference values found in the first step; carrying out an automated root cause analysis and/or an automated error diagnosis on the basis of a qualitative model of process relationships and/or on the basis of dependencies between different process variables. The anomaly detection as the basis of the method limits it to deviations that have deviated statistically significantly (i.e. by a multiple of the natural process variation) from the stable process. It can therefore only react to major process disturbances.

Aus der DE 10 2020 125 655 A1 ist ein Verfahren zum Festlegen eines Sollwertverlaufs für zumindest einen als Stellgröße fungierenden Prozessparameter eines Produktionszyklus in einer ersten Konfiguration vorliegenden Spritzgießmaschine bekannt. In dem Verfahren wird in zumindest einem Produktionszyklus ein Sollwertverlauf für den zumindest einen als Stellgröße fungierenden Prozessparameter so festgelegt, dass ein Istwertverlauf für die zumindest eine ausgewählte Größe eine gewünschte Eigenschaft aufweist oder sich der gewünschte Istwertverlauf selbst ergibt. Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird der in Bezug auf die erste Ausführungsform des Verfahrens vorliegende Istwertverlauf als Referenzwertverlauf für die zumindest eine ausgewählte Größe vorgegeben und durch einen Computer ein Sollwertverlauf für den zumindest einen als Stellgröße fungierenden Prozessparameter festgelegt. Dies geschieht so, dass sich der Referenzwertverlauf als Istwertverlauf mit der gewünschten zumindest einen Eigenschaft oder der gewünschte Istwertverlauf selbst ergibt, wenn die in der zweiten Konfiguration vorliegende Spritzgießmaschine in einem Produktionszyklus nach dem gewählten Sollwertverlauf für den zumindest einen als Stellgröße fungierenden Prozessparameter arbeitet. Das Verfahren zielt auf die Anpassung eines kompletten Kurvenverlaufs an einen Referenzkurvenverlauf ab und weist deshalb die oben genannten Nachteile dieser Verfahren auf. Dass die Nachbildung eines gewünschten Kurvenverlaufs unter geänderten Randbedingungen (z. B. geänderten Materialeigenschaften) die Qualität der produzierten Formteile konstant hält, ist nicht vorauszusetzen.From the EN 10 2020 125 655 A1 A method for determining a setpoint curve for at least one process parameter acting as a control variable of a production cycle in an injection molding machine in a first configuration is known. In the method, a setpoint curve for the at least one process parameter acting as a control variable is determined in at least one production cycle. meter so that an actual value curve for the at least one selected variable has a desired property or the desired actual value curve arises automatically. In a second embodiment of the method, the actual value curve present in relation to the first embodiment of the method is specified as a reference value curve for the at least one selected variable and a setpoint curve for the at least one process parameter acting as a manipulated variable is determined by a computer. This is done in such a way that the reference value curve arises as an actual value curve with the desired at least one property or the desired actual value curve arises automatically when the injection molding machine in the second configuration operates in a production cycle according to the selected setpoint curve for the at least one process parameter acting as a manipulated variable. The method aims to adapt a complete curve to a reference curve and therefore has the disadvantages of these methods mentioned above. It cannot be assumed that the reproduction of a desired curve under changed boundary conditions (e.g. changed material properties) keeps the quality of the molded parts produced constant.

Die DE 10 2021 109 851 A1 offenbart ein Verfahren zum Abgleichen einer Simulation eines mit einer Spritzgießmaschine durchzuführenden Prozesses mit dem real durchgeführten Prozess, wobei im Rahmen der Simulation zumindest ein Simulationsverlauf einer für den Prozess charakteristischen Größe, insbesondere ein simulierter Druckverlauf, berechnet wird. Beim real durchgeführten Prozess wird zumindest ein Messverlauf der charakteristischen Größe, insbesondere ein gemessener Druckverlauf, gemessen. Weiterhin werden erste ausgezeichnete Punkte der Kurve des zumindest einen Simulationsverlaufs und zweite ausgezeichnete Punkte der Kurve des zumindest einen Messverlaufs bestimmt. Dabei werden die ersten ausgezeichneten Punkte und die zweiten ausgezeichneten Punkte einander zumindest teilweise zugeordnet, wobei aus Koordinaten der einander zumindest teilweise zugeordneten ersten ausgezeichneten Punkte und zweiten ausgezeichneten Punkte zumindest ein Änderungsparameter für die Simulation und/oder den Prozess berechnet wird und die Simulation und/oder der Prozess auf Basis des zumindest einen Änderungsparameters geändert und erneut durchgeführt wird. Nachteilig ist der hierfür erforderlich Rückgriff auf Simulationsdaten.The EN 10 2021 109 851 A1 discloses a method for comparing a simulation of a process to be carried out with an injection molding machine with the process actually carried out, wherein as part of the simulation at least one simulation curve of a variable characteristic of the process, in particular a simulated pressure curve, is calculated. In the actual process carried out, at least one measurement curve of the characteristic variable, in particular a measured pressure curve, is measured. Furthermore, first marked points of the curve of the at least one simulation curve and second marked points of the curve of the at least one measurement curve are determined. The first marked points and the second marked points are at least partially assigned to one another, wherein at least one change parameter for the simulation and/or the process is calculated from coordinates of the at least partially assigned first marked points and second marked points, and the simulation and/or the process is changed and carried out again on the basis of the at least one change parameter. The disadvantage is the need to use simulation data for this purpose.

Die oben genannten Schriften weisen zusammengefasst eines oder mehrere der folgenden Probleme auf. Die Verfahren

  • - erfordern einen hohen Versuchs- und Modellierungsaufwand,
  • - sind auf den Rückgriff auf Simulationsdaten angewiesen,
  • - zielen nicht auf die Konstanz der produzierten Formteilqualität,
  • - sind bereits vom Ansatz her in ihrer Wirkung eng begrenzt,
  • - erfordern die Erfassung kompletter Kurvenverläufe vor der Auswertung.
The above documents have one or more of the following problems. The procedures
  • - require a high level of testing and modelling effort,
  • - rely on simulation data,
  • - do not aim at the consistency of the produced molded part quality,
  • - are already very limited in their effect,
  • - require the recording of complete curves before evaluation.

Weitere Unterscheidungsmerkmale des vorliegenden zu den genannten Verfahren sind z. B.:

  1. a) Die berechneten Kennzahlen
    • - beruhen jeweils auf nur einem einzigen Prozesskurvenverlauf,
    • - verschieben sich bei bewussten Maschineneinstelländerungen des Bedieners im Prozessverlauf,
    • - ändern ihre Größenordnung, sodass sie ihre Aussagekraft verlieren,
    • - sind nicht mehr auffindbar, weil der Prozesssignalverlauf seine Charakteristik infolge von Maschineneinstelländerungen oder Prozessabweichungen stark ändert,
    • - sind voneinander abhängig, auch wenn sie aus unterschiedlichen physikalischen Größen ermittelt werden..
  2. b) Die Eingangssignale sind im Bereich der interessierenden Prozessabweichungen bereits im Bereich von Auflösungsgrenzen der Sensorik, so dass stochastische Abweichungen in den Signalverläufen auftreten.
  3. c) Die Signalverläufe sind bedingt durch die Diskretisierung lückenhaft.
  4. d) Die Signalverläufe sind von starkem Rauschen beaufschlagt.
  5. e) Die Signalverläufe, auch unterschiedlicher physikalischer Größen, sind voneinander abhängig.
Further distinguishing features of the present procedure from the above-mentioned procedures include:
  1. a) The calculated key figures
    • - are based on only one single process curve,
    • - shift when the operator deliberately changes the machine settings during the process,
    • - change their magnitude so that they lose their significance,
    • - can no longer be found because the process signal curve changes its characteristics significantly as a result of machine setting changes or process deviations,
    • - are dependent on each other, even if they are determined from different physical quantities.
  2. b) The input signals in the range of the process deviations of interest are already within the resolution limits of the sensors, so that stochastic deviations occur in the signal curves.
  3. c) The signal curves are incomplete due to the discretization.
  4. d) The signal curves are subject to strong noise.
  5. e) The signal curves, even of different physical quantities, are dependent on each other.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, eine so arbeitende Maschine und ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, bei denen die o. g. Nachteile vermieden werden, indem Prozesskennzahlen auf eine Weise ermittelt werden, dass sie sich bei Prozessänderungen in geeigneter Weise so verschieben, dass ihre Aussagekraft erhalten bleibt.The invention is therefore based on the object of specifying a method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials for producing molded parts, a machine operating in this way and a computer program product with a program code stored on a computer-readable medium for carrying out the method, in which the above-mentioned disadvantages are avoided by determining process parameters in such a way that they change in a suitable manner in the event of process changes. in such a way that their significance is retained.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method according to the features of patent claim 1.

Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens aufweist, umfassend die folgenden Schritte eines Referenzermittlungszyklus:

  1. a) Ermitteln und Speichern mindestens eines teilweisen ersten Kurvenverlaufs mindestens einer ersten Messgröße mittels mindestens eines Sensors in mindestens einem Prozesszyklus,
  2. b) optionales, mindestens einstufiges Verarbeiten des mindestens einen ersten Kurvenverlaufs mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Kurvenverlaufs,
  3. c) Ermitteln und Speichern mindestens eines charakteristischen Werts des mindestens einen teilweisen ersten Kurvenverlaufs oder optional des verarbeiteten Kurvenverlaufs,
This is a method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts, wherein the machine has a control system for carrying out the method, comprising the following steps of a reference determination cycle:
  1. a) determining and storing at least a partial first curve of at least one first measured variable by means of at least one sensor in at least one process cycle,
  2. b) optional, at least one-stage processing of the at least one first curve using mathematical and/or statistical methods to generate a curve derived therefrom,
  3. c) determining and storing at least one characteristic value of the at least one partial first curve or optionally of the processed curve,

Das Verfahren umfasst außerdem die weiteren folgenden Schritte des Referenzermittlungszyklus:

  1. d) Nutzung des ermittelten mindestens einen charakteristischen Werts als Index auf mindestens eine zu ermittelnde Prozesskennzahl in einem mindestens einstufig verarbeiteten Kurvenverlauf einer weiteren Messgröße,
  2. e) Nachverarbeiten der mindestens einen Prozesskennzahl aus mindestens einem Referenzermittlungszyklus mittels mathematischer und/oder statistischer Methoden zu mindestens einem gewichteten Prozesskennzahl-Referenzwert und Speichern desselben, und umfasst weiterhin die folgenden Schritte eines Produktionszyklus:
  3. f) analoges Wiederholen der Schritte a) bis e) aus dem Referenzermittlungszyklus zur Ermittlung mindestens eines gewichteten Prozesskennzahlwerts und Speichern desselben.
  4. g) abweichungsabhängiges Berechnen und Speichern mindestens eines Werts und/oder Anwenden mindestens eines gespeicherten Werts in einem Kompensationseingriff auf mindestens eine vorbestimmte Stellgröße mittels mindestens eines Aktors bei sich verändernden Produktionsbedingungen zur Nachführung der mindestens einen weiteren Prozesskennzahl.
The procedure also includes the following additional steps of the reference determination cycle:
  1. d) use of the determined at least one characteristic value as an index for at least one process key figure to be determined in a curve of another measured variable processed in at least one stage,
  2. e) post-processing the at least one process key figure from at least one reference determination cycle using mathematical and/or statistical methods to produce at least one weighted process key figure reference value and storing the same, and further comprises the following steps of a production cycle:
  3. f) analogously repeating steps a) to e) from the reference determination cycle to determine at least one weighted process key figure value and storing it.
  4. g) deviation-dependent calculation and storage of at least one value and/or application of at least one stored value in a compensation intervention to at least one predetermined manipulated variable by means of at least one actuator under changing production conditions in order to track the at least one further process key figure.

Vorteilhaft werden damit Prozesskennzahlen auf eine Weise ermittelt, dass sie sich bei Prozessänderungen in geeigneter Weise so verschieben, dass ihre Aussagekraft erhalten bleibt.This advantageously means that process key performance indicators are determined in such a way that they shift in an appropriate manner when processes change, so that their significance is retained.

Dabei wird vorteilhaft die Notwendigkeit der Erfassung kompletter Messkurvenverläufe umgangen, indem nach Auffinden definierter charakteristischer Kennzahlen die Erfassung abgebrochen und direkt die Auswertung durchgeführt wird. Dadurch wird eine Kompensation von Prozessabweichungen früher im Zyklus ermöglicht, idealerweise direkt im Anschluss an die Abweichung und damit vorzugsweise im selben Zyklus.This advantageously avoids the need to record complete measurement curves by stopping the recording after finding defined characteristic figures and carrying out the evaluation directly. This enables process deviations to be compensated for earlier in the cycle, ideally immediately after the deviation and therefore preferably in the same cycle.

Vorzugsweise werden mehrere Signal- bzw. Kurvenverläufe untersucht, wobei sie kaskadiert verarbeitet werden, indem die „Fundstelle“ einer Kennzahl aus einem Kurvenverlauf zur Indizierung einer Kennzahl in einem anderen Kurvenverlauf verwendet wird. Praktische Versuche an der Maschine und Modellierungsarbeiten oder ein Rückgriff auf Simulationsdaten sind nicht erforderlich.Preferably, several signal or curve profiles are examined, whereby they are processed in a cascaded manner by using the "location" of a key figure from one curve profile to index a key figure in another curve profile. Practical tests on the machine and modeling work or recourse to simulation data are not required.

Das Verfahren kann vorteilhaft ohne Zutun des Bedieners sowie auch bei beabsichtigten Einstellungsänderungen durch den Bediener erfolgen.The process can advantageously be carried out without any intervention by the operator and also when the operator intends to make changes to the settings.

Vorzugsweise erfolgt dadurch eine Ermittlung und mathematische und/oder statistische Verarbeitung des Kurvenverlaufs bis zur Erkennung der (mindestens einen) gesuchten Prozesskennzahl. Nach Erkennung eines charakteristischen Werts an einem charakteristischen Punkt im vorzugsweise bereits verarbeiteten Kurvenverlauf wird direkt in einen weiteren Kurvenverlauf gesprungen, der gleichzeitig oder auch zeitversetzt erfasst und verarbeitet wurde, um dort eine abhängige Prozesskennzahl zu ermitteln.Preferably, this involves determining and mathematically and/or statistically processing the curve until the (at least one) process indicator being sought is identified. After identifying a characteristic value at a characteristic point in the curve, which has preferably already been processed, a direct jump is made to another curve, which was recorded and processed at the same time or with a time delay, in order to determine a dependent process indicator there.

Dieser Vorgang kann vorzugsweise auch mit einem anderen charakteristischen Punkt erfolgen, so dass eine weitere abhängige Prozesskennzahl ermittelt werden kann. Aus mehreren ermittelten (abhängigen) Prozesskennzahlen können wiederum weitere, davon abhängige Prozesskennzahlen ermittelt werden. Dies führt zu einer Kaskadierung.This process can preferably also be carried out with another characteristic point so that another dependent process key figure can be determined. From several determined (dependent) process key figures, further dependent process key figures can in turn be determined. This leads to cascading.

In vorteilhafter Weise ist dadurch ein homogenes und gewichts- oder füllgradkonstantes Formteil mit einer vorgegebenen Qualität herstellbar. Dabei werden Störungen bei den Berechnungen innerhalb eines Prozesszyklus unterdrückt.This advantageously makes it possible to produce a homogeneous molded part with a constant weight or fill level and a specified quality. This suppresses disturbances in the calculations within a process cycle.

Der Nachteil der vorgenannten Verfahren, die komplette Kurvenverläufe mit einer Referenz vergleichen müssen und damit ein Ergebnis der Berechnung (z. B. einen Offset) erst mit Zeitverzögerung zur Verfügung stellen können, wird dadurch behoben, dass iterativ nach charakteristischen Punkten in den Verläufen gesucht werden kann und die Berechnung nach Ihrer Erfassung i.d.R. noch in derselben Prozessphase zu Ende geführt werden kann. Auch werden dadurch charakteristische Punkte in weiteren Kurvenverläufen detektierbar, die ohne die Indizierung aus dem ersten Kurvenverlauf heraus nicht als ausgezeichnete charakteristische Punkte detektierbar wären.The disadvantage of the aforementioned methods, which compare complete curves with a reference The problem of having to be equal and thus only being able to provide a result of the calculation (e.g. an offset) with a time delay is solved by iteratively searching for characteristic points in the curves and the calculation can usually be completed in the same process phase after they have been recorded. This also makes it possible to detect characteristic points in further curves that would not be detectable as distinctive characteristic points without the indexing from the first curve.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine zyklisch arbeitende Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 18, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens, mindestens einen Sensor und mindestens einen Aktor aufweist, sowie geeignet ist das Verfahren auszuführen. Damit kann die Maschine störungsfreier und energieeffizienter betrieben werden.The object is also achieved by a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts according to the features of patent claim 18, wherein the machine has a controller for carrying out the method, at least one sensor and at least one actuator, and is suitable for carrying out the method. The machine can thus be operated more smoothly and energy efficiently.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 19, wobei der Programmcode des Computerprogrammprodukts geeignet ist das Verfahren mittels der zyklisch arbeitenden Maschine auszuführen. Dadurch werden die verfahrensmäßigen Vorteile erreicht.The object is further achieved by a computer program product with a program code that is stored on a computer-readable medium according to the features of patent claim 19, wherein the program code of the computer program product is suitable for carrying out the method by means of the cyclically operating machine. The advantages of the method are thereby achieved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous further developments are the subject of the dependent patent claims.

Vorzugsweise werden die Schritte des Referenzermittlungszyklus sowie die Schritte des Produktionszyklus analog zur Ermittlung weiterer Prozesskennzahlen ausgeführt, wodurch mindestens eine weitere Prozesskennzahl ermittelt wird, die wiederum/alternativ zur Nachführung der mindestens einen Prozesskennzahl verwendbar ist. dadurch kann vorteilhaft die je nach Änderung „passende“ Prozesskennzahl bestimmt werden, die für einen Kompensationseingriff geeignet ist.Preferably, the steps of the reference determination cycle and the steps of the production cycle are carried out analogously to the determination of further process indicators, whereby at least one further process indicator is determined, which in turn/alternatively can be used to track the at least one process indicator. This advantageously makes it possible to determine the "suitable" process indicator depending on the change, which is suitable for a compensation intervention.

Vorzugsweise wird das Verfahren bis zum Auffinden eines charakteristischen Punktes in dem mindestens einstufig verarbeiteten ersten Kurvenverlauf durchgeführt unter Nutzung einer am letzten untersuchten charakteristischen Punkt der abgeleiteten Messgröße ermittelten charakteristischen Wert als Index auf mindestens eine weitere Prozesskennzahl der mindestens einen weiteren abgeleiteten Messgröße.Preferably, the method is carried out until a characteristic point is found in the first curve profile processed in at least one stage, using a characteristic value determined at the last examined characteristic point of the derived measured variable as an index to at least one further process key figure of the at least one further derived measured variable.

Bevorzugt wird der Wert des Kompensationseingriffs entweder aus einem vorermittelten Modell oder im laufenden Prozess durch iterative Beobachtung der Reaktion des Prozesses auf Änderungen der Maschineneinstellungen, der Umweltbedingungen oder der Materialbeschaffenheit der plastifizierbaren Materialien oder infolge von Verschleißvorgängen an Elementen der Maschine ermittelt. Dadurch kann die Maschine vorteilhaft vorbestimmt oder selbststätig auf veränderte Rahmenbedingungen eingehen und betriebssicher und energieeffizient betrieben werden.Preferably, the value of the compensation intervention is determined either from a pre-determined model or during the ongoing process by iteratively observing the reaction of the process to changes in the machine settings, the environmental conditions or the material properties of the plasticizable materials or as a result of wear processes on elements of the machine. This allows the machine to respond advantageously in advance or independently to changed conditions and to be operated reliably and energy-efficiently.

In bevorzugter Weise wird bei Verwendung eines vorermittelten Modells dieses in dem Referenzermittlungszyklus und/oder mittels Einbringens von für das Verfahren aufbereitetem Prozesswissen ermittelt, wobei das Modell entweder vorbekannt ist oder mittels mathematischer Methoden gewonnen wird. Die Verwendung von Prozesswissen gestattet es vorteilhaft der Maschine, auf Erfahrungen zuzugreifen, die sich entweder aus den Erfahrungen eines erfahrenen Maschinenbedieners ableiten lassen und/oder die sich beim Betrieb, insbesondere beim Betrieb der jeweiligen Maschine ergeben.Preferably, when using a pre-determined model, this is determined in the reference determination cycle and/or by introducing process knowledge prepared for the method, whereby the model is either known in advance or is obtained using mathematical methods. The use of process knowledge advantageously allows the machine to access experience that can either be derived from the experience of an experienced machine operator and/or that arises during operation, in particular during operation of the respective machine.

Vorzugsweise erfolgt im Schritt g) vor der Verwendung des gespeicherten Werts des Kompensationseingriffs eine logische Prüfung des Kompensationseingriffs, aufgrund derer der Kompensationseingriff entweder ausgeführt oder verworfen wird. Dadurch kann vorteilhaft Einstellungen entgegengewirkt werden, die z. B. für den Betrieb der Maschine oder die Fertigung von Formteilen nachteilig sein könnten und die Produktion von Schlechtteilen kann vermieden werden. So kann es z. B. vorteilhaft erforderlich sein, große Kompensationseingriffe auf mehrere Folgezyklen aufzuteilen und damit eine sprunghafte Prozessänderung zu verhindern.Preferably, in step g) before the stored value of the compensation intervention is used, a logical check of the compensation intervention is carried out, on the basis of which the compensation intervention is either carried out or rejected. This can advantageously counteract settings that could be detrimental to the operation of the machine or the production of molded parts, for example, and the production of defective parts can be avoided. For example, it may be advantageous to divide large compensation interventions into several subsequent cycles and thus prevent a sudden change in the process.

Um diese Vorteile weiter zu verbessern, kann bevorzugt in die logische Prüfung des Kompensationseingriffs ein Bedienereingriff entweder interaktiv oder mittels Voreinstellung integriert sein.To further improve these advantages, operator intervention can preferably be integrated into the logical test of the compensation intervention, either interactively or by presetting.

Bevorzugterweise umfasst die logische Prüfung vorteilhaft und soweit sinnvoll Einstellungen, die systemisch Einfluss auf den Betrieb der Maschine nehmen können. Dabei kann es sich insbesondere um eine oder mehrere der folgenden Einstellungen handeln: Den Wert des Kompensationseingriffs, den aktuellen Prozesszustand, eine konkrete Maschinentechnik, wie z. B. Verstellbereiche, Zeitverhalten, Leistungsfähigkeit, regelungstechnische Aspekte und Ausrüstungspezifika, sowie vorhergehende Stelleingriffe eines Bedieners. So kann vorteilhaft ein Kompensationseingriff z. B. verzögert werden, wenn ein instationärer Betriebszustand vorliegt, z.B. wenn der Kompensationsparameter eine Temperatur ist, die sich vor einem weiteren Stelleingriff erst stabilisieren muss, oder wenn die Maschine sich noch in einem instabilen Anfahrvorgang befindet.Preferably, the logical test advantageously and where appropriate includes settings that can have a systematic influence on the operation of the machine. This can in particular be one or more of the following settings: The value of the compensation intervention, the current process state, a specific machine technology, such as adjustment ranges, time behavior, performance, control engineering aspects and equipment specifics, as well as previous control interventions by an operator. For example, a compensation intervention can advantageously be delayed if a non-stationary operating state exists, e.g. if the compensation parameter is a temperature that must first stabilize before further control intervention, or if the Machine is still in an unstable start-up process.

Vorzugsweise beruht die logische Prüfung des Kompensationseingriffs auf einfachen oder komplexen Wenn-Dann-Bedingungen und/oder auf einer Auswertung mit statistischen Verfahren, Signalverarbeitungsverfahren sowie Verfahren unter Ausnutzung künstlicher Intelligenz. Dadurch wird vorteilhaft eine schnelle Prüfung unter Reduzierung der Rechenzeit sichergestellt. Sind z. B. mehrere Kompensationsparameter vorgesehen, kann vorteilhaft ein schneller wirksamer Parameter bevorzugt überkompensierend verstellt und zurückgeführt werden, wenn ein langsamer kompensierender Parameter langsam in seiner Wirkung auf den Prozess zunimmt. Auf diese Weise lässt sich das Erreichen des angestrebten Prozesszustands beschleunigen.Preferably, the logical test of the compensation intervention is based on simple or complex if-then conditions and/or on an evaluation using statistical methods, signal processing methods and methods using artificial intelligence. This advantageously ensures a quick test while reducing the computing time. If, for example, several compensation parameters are provided, a faster-acting parameter can be adjusted and returned to overcompensate if a slower compensating parameter slowly increases its effect on the process. In this way, the achievement of the desired process state can be accelerated.

In bevorzugter Weise gehen in die logische Prüfung des Kompensationseingriffs Informationen aus unterschiedlichen Maschinenteilen, wie z. B. aus unterschiedlichen Antriebssträngen, aus maschinen- und werkzeugbezogenen Signalen, aus der Umgebung, durch die Rückmeldung eines Bedieners sowie durch externe Geräte oder Systeme oder Leitrechner ein. Dies gewährleistet vorteilhaft ein systemisch ganzheitliches Bild des Betriebs der Maschine, das zu logischen Prüfung herangezogen wird.Preferably, the logical test of the compensation intervention includes information from different machine parts, such as from different drive trains, from machine and tool-related signals, from the environment, from feedback from an operator and from external devices or systems or master computers. This advantageously ensures a systematic, holistic picture of the operation of the machine, which is used for logical testing.

Vorzugsweise sperrt ein Bediener Kompensationseingriffe auf Stellgrößen und/oder stellt diese bevorzugt ein. Stellt das Verfahren z. B. mehrere unabhängige Kompensationsmechanismen zur Verfügung, kann der Bediener aus seiner realen Prozessanschauung abgeleitet vorteilhaft die aktuell passendsten Kompensationsparameter wählen und/oder unpassende abwählen. Damit können bestimmte Abläufe während der Formteilherstellung und dadurch ggf. entstehende Charakteristika der herzustellenden Formteile bewusst unterdrückt oder bevorzugt werden.Preferably, an operator blocks compensation interventions on control variables and/or sets them as preferred. If the process provides several independent compensation mechanisms, for example, the operator can advantageously select the currently most suitable compensation parameters based on his or her actual process view and/or deselect unsuitable ones. This means that certain processes during molded part production and any resulting characteristics of the molded parts to be produced can be deliberately suppressed or preferred.

Ganz besonders bevorzugt werden mehrere ermittelte Prozesskennzahlen in ihrem Bezug zueinander untersucht, z. B. mittels Korrelations- oder Regressionsanalysen, um vorteilhaft den in der jeweiligen Situation am effektivsten wirksamen Eingriff zu ermitteln und eine Korrelation zwischen Kennzahlen unterschiedlicher Kurvenverläufe zu eliminieren. Damit wird eine Überkompensation vermieden, die bei einem Urformverfahren wie dem Spritzgießen durch Wechselwirkungen zwischen Prozessgrößen zustande kommen kann. Das Prozesswissen wird bei Ermittlung des Kompensationseingriffs berücksichtigt. Bei Ermittlung im laufenden Prozess wird dazu fortlaufend auf gespeicherte Kennzahlen aus mehreren Zyklen zurückgegriffen, bei vorheriger Ermittlung wird es statisch eingebracht.It is particularly preferable to examine several determined process parameters in relation to one another, e.g. using correlation or regression analyses, in order to advantageously determine the most effective intervention in the respective situation and to eliminate a correlation between parameters of different curves. This avoids overcompensation, which can occur in a primary forming process such as injection molding due to interactions between process variables. The process knowledge is taken into account when determining the compensation intervention. If the determination is made during the ongoing process, stored parameters from several cycles are continuously used for this purpose; if the determination is made beforehand, it is introduced statically.

Bevorzugterweise werden Messgrößen mit vorbekannten und/oder im Prozess ermittelten Materialcharakteristika der zu verarbeitenden plastifizierbaren Materialien gewichtet. Dadurch wird vorteilhaft die Genauigkeit des Verfahrens erhöht und es kann effektiv auf Schwankungen von Materialeigenschaften, insbesondere bei der Verarbeitung von Recyclaten eingegangen werden.Preferably, measured variables are weighted with previously known and/or process-determined material characteristics of the plasticizable materials to be processed. This advantageously increases the accuracy of the process and allows fluctuations in material properties, especially when processing recyclates, to be dealt with effectively.

Vorzugsweise wird zum Ermitteln des weiteren Kurvenverlaufs ein mathematisches Verfahren, welches ausgewählt und/oder parametriert aus Materialeigenschaften oder Materialklasseneigenschaften, einen davon abgeleiteten Kurvenverlauf erzeugt, und/oder ein statistisches Verfahren angewandt, welches aus Materialeigenschaften oder Materialklasseneigenschaften gewichtet, einen davon abgeleiteten Kurvenverlauf erzeugt. Vorteilhaft können diese Kurvenverläufe materialspezifisch zur Kennzahl-Ermittlung herangezogen werden und stellen damit eine zusätzliche Kompensationsmöglichkeit dar.Preferably, a mathematical method is used to determine the further curve progression, which is selected and/or parameterized from material properties or material class properties, generates a curve progression derived therefrom, and/or a statistical method is used, which weights material properties or material class properties, generates a curve progression derived therefrom. These curve progressions can advantageously be used material-specifically to determine the key figure and thus represent an additional compensation option.

In hohem Maße bevorzugt wird der Kurvenverlauf nur an singulären charakteristischen Punkten des Referenzermittlungs-/Produktionszyklus untersucht, wobei mittels iterativer Signalverfahren nach der mindestens einen Prozesskennzahl gesucht und die Auswertung beendet wird, sobald die Prozesskennzahl ermittelt wurde. Dies führt vorteilhaft zu einem reduzierten Rechenaufwand (und reduzierter Komplexität). Insbesondere erlaubt dieser Ansatz aber oftmals sofortige Kompensationseingriffe noch innerhalb desselben Teilzyklus.It is highly preferable to examine the curve only at singular characteristic points of the reference determination/production cycle, using iterative signal methods to search for at least one process key figure and ending the evaluation as soon as the process key figure has been determined. This advantageously leads to reduced computational effort (and reduced complexity). In particular, this approach often allows immediate compensation interventions within the same sub-cycle.

Die Nachführung der mindestens einen Kompensationsgröße erfolgt bevorzugt wahlweise besonders effektiv durch Anwendung wenigstens einer der folgenden Maßnahmen:

  • - mit einem Nachführwert, der mehrere Prozesszyklen überspannt,
  • - mit einem Nachstellbetrag, der zyklisch neu ermittelt wird,
  • - im aktuellen Teilprozesszyklus,
  • - in einem folgenden Teilprozesszyklus,
  • - im aktuellen Prozesszyklus,
  • - über den aktuellen Prozesszyklus hinaus, z. B. auch über mehrere Prozesszyklen hinweg,
  • - zyklisch vollständig,
  • - in einem iterativen Ansatz zyklisch anteilig,
  • - gedämpft oder verstärkt,
  • - direkt bei Erkennung,
  • - beliebig zyklisch oder zeitlich verzögert,
  • - abhängig von Stabilitätsuntersuchungen,
  • - abhängig von logischen Entscheidungsvorgängen.
The tracking of at least one compensation variable is preferably carried out particularly effectively by applying at least one of the following measures:
  • - with a tracking value that spans several process cycles,
  • - with an adjustment amount that is recalculated cyclically,
  • - in the current sub-process cycle,
  • - in a subsequent sub-process cycle,
  • - in the current process cycle,
  • - beyond the current process cycle, e.g. across several process cycles,
  • - cyclically complete,
  • - in an iterative approach cyclically proportionally,
  • - attenuated or amplified,
  • - immediately upon detection,
  • - arbitrarily cyclical or delayed,
  • - depending on stability studies,
  • - dependent on logical decision-making processes.

Vorzugsweise werden mittels statistischer und iterativer Verfahren stochastische Schwankungen der mindestens einen Messgröße detektiert und ausgefiltert, um sie aus den weiteren Berechnungsschritten auszuschließen. Dadurch wird vorteilhaft die Fehleranfälligkeit des Prozesses zusätzlich verringert und insbesondere verhindert, dass z. B. unterschiedliche Abtastinkremente, Fertigungstoleranzen u. ä. an unterschiedlichen Maschinentypen die Kompensationseingriffe unzulässig beeinflussen.Preferably, stochastic fluctuations in the at least one measured variable are detected and filtered out using statistical and iterative methods in order to exclude them from the further calculation steps. This advantageously further reduces the susceptibility of the process to errors and in particular prevents, for example, different scanning increments, manufacturing tolerances, etc. on different machine types from inadmissibly influencing the compensation interventions.

Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und durch Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and by details from the figures, whereby further embodiments of the invention are shown.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 die Nutzung eines charakteristischen Werts aus einer ggf. mehrstufig verarbeiteten 1. Messgröße als Index auf eine Prozesskennzahl in einer ggf. mehrstufig verarbeiteten 2. Messgröße,
  • 2 die Kaskadierung der Kennzahlermittlung aus mehreren Messgrößen mittels Indizierung auf einen oder mehrere weitere Kurvenverläufe,
  • 3 ein Beispiel materialspezifischer Daten, die gem. 1 analog zu Kurvenverläufen aus dem Prozess verwendet werden können,
  • 4 - 6b verschiedene Ablaufdiagramme.
The invention will now be explained in more detail using an embodiment. Shown are:
  • 1 the use of a characteristic value from a possibly multi-stage processed 1st measurement variable as an index to a process key figure in a possibly multi-stage processed 2nd measurement variable,
  • 2 the cascading of the key figure determination from several measured variables by indexing to one or more further curves,
  • 3 an example of material-specific data according to 1 can be used analogously to curves from the process,
  • 4 - 6b various flow charts.

Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments

Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.Before the invention is described in detail, it should be noted that it is not limited to the particular components of the device and the particular method steps, since these components and methods may vary. The terms used herein are intended only to describe particular embodiments and are not used in a limiting sense. In addition, when the singular or indefinite articles are used in the description or in the claims, this also refers to the plural of these elements, unless the overall context clearly indicates otherwise.

Bei der Erfindung handelt es sich zum einen um ein Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens aufweist, umfassend die folgenden Schritte eines Referenzermittlungszyklus:

  1. a) Ermitteln und Speichern mindestens eines teilweisen ersten Kurvenverlaufs 12, 27 mindestens einer ersten Messgröße 10 mittels mindestens eines Sensors in mindestens einem Prozesszyklus,
  2. b) optionales, mindestens einstufiges Verarbeiten des mindestens einen ersten Kurvenverlaufs 12, 27 mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Kurvenverlaufs 20,
  3. c) Ermitteln und Speichern mindestens eines charakteristischen Werts des mindestens einen teilweisen ersten Kurvenverlaufs oder optional des verarbeiteten Kurvenverlaufs 20,
  4. d) Nutzung des ermittelten mindestens einen charakteristischen Werts 30 als Indizierung 80 auf mindestens eine zu ermittelnde Prozesskennzahl 40, 50, 60 in einem mindestens einstufig verarbeiteten Kurvenverlauf 25 einer weiteren Messgröße,
  5. e) Nachverarbeiten der mindestens einen Prozesskennzahl 40, 50, 60 aus mindestens einem Referenzermittlungszyklus mittels mathematischer und/oder statistischer Methoden zu mindestens einem gewichteten Prozesskennzahl-Referenzwert und Speichern desselben,
  6. f) analoges Wiederholen der Schritte a) bis e) aus dem Referenzermittlungszyklus zur Ermittlung mindestens eines gewichteten Prozesskennzahlwerts und Speichern desselben,
  7. g) abweichungsabhängiges Berechnen und Speichern mindestens eines Werts und/oder Anwenden mindestens eines gespeicherten Werts in einem Kompensationseingriff auf mindestens eine vorbestimmte Stellgröße mittels mindestens eines Aktors bei sich verändernden Produktionsbedingungen zur Nachführung der mindestens einen weiteren Prozesskennzahl 40, 50, 60,
  8. h) Wiederholen der Schritte f) und g) zum Fertigen weiterer Formteile.
The invention is, on the one hand, a method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts, wherein the machine has a control system for carrying out the method, comprising the following steps of a reference determination cycle:
  1. a) determining and storing at least one partial first curve 12, 27 of at least one first measured variable 10 by means of at least one sensor in at least one process cycle,
  2. b) optional, at least one-stage processing of the at least one first curve 12, 27 by means of mathematical and/or statistical methods to generate a curve 20 derived therefrom,
  3. c) determining and storing at least one characteristic value of the at least one partial first curve or optionally of the processed curve 20,
  4. d) use of the determined at least one characteristic value 30 as an index 80 for at least one process key figure 40, 50, 60 to be determined in a curve 25 of another measured variable processed in at least one stage,
  5. e) post-processing the at least one process key figure 40, 50, 60 from at least one reference determination cycle using mathematical and/or statistical methods to produce at least one weighted process key figure reference value and storing the same,
  6. f) analogous repetition of steps a) to e) from the reference determination cycle to determine at least one weighted process key figure value and storing it,
  7. g) deviation-dependent calculation and storage of at least one value and/or application of at least one stored value in a compensation intervention to at least one predetermined manipulated variable by means of at least one actuator in the event of changing production conditions for tracking the at least one further process key figure 40, 50, 60,
  8. h) Repeat steps f) and g) to produce further molded parts.

In vorteilhafter Weise ist dadurch ein homogenes und gewichtskonstantes Formteil mit einer vorgegebenen Qualität herstellbar. Dabei werden Störungen bei den Berechnungen innerhalb eines Prozesszyklus unterdrückt und die Prozesszykluszeiten durch eine Minimierung der Rechenzeiten verkürzt.This advantageously makes it possible to produce a homogeneous and weight-constant molded part with a specified quality. Disturbances in the calculations within a process cycle are suppressed and the process cycle times are shortened by minimizing the computing times.

Bei dem ersten Kurvenverlauf mindestens einer ersten Messgröße kann es sich um einen bereits bestehenden Kurvenverlauf einer bereits vorhandene Messgröße und/oder ebenso um einen weiteren Kurvenverlauf einer weiteren Messgröße handeln, die verfahrensgemäß dann als erste Messgröße Eingang ins Verfahren findet. Das Gleiche gilt auch für die Prozesskennzahl, bei der es sich um eine bereits vorhandene und/oder eine weitere Prozesskennzahl handeln kann, die verfahrensgemäß bestimmt wird.The first curve of at least one first measured variable can be an existing curve of an already existing measured variable and/or another curve of another measured variable, which is then included in the process as the first measured variable according to the procedure. The same applies to the process key figure, which can be an existing and/or another process key figure that is determined according to the procedure.

Anders als im Stand der Technik erfolgt die Ermittlung und Speicherung von Kurvenverläufen in der Regel nicht vollständig über den kompletten Prozesszyklus, sondern kann auch nur über Teile eines Prozesszyklus erfolgen oder auch auf Abschnitte ausgerichtet sein, an denen sich im Prozess regelmäßig signifikante Merkmale bzw. Eigenschaften eines Prozesszyklus abzeichnen.In contrast to the state of the art, the determination and storage of curve progressions is generally not carried out completely over the entire process cycle, but can also be carried out only over parts of a process cycle or can also be focused on sections in which significant features or properties of a process cycle regularly become apparent in the process.

Dabei wird vorteilhafterweise eine iterative Bearbeitung der Messkurven über jeden einzelnen Messpunkt durchgeführt, bis ein charakteristischer Punkt erkannt wird, an dem die weitere Erfassung abgebrochen werden kann und die folgenden Auswertungsschritte eingeleitet werden. Das Auffinden eines derartigen charakteristischen Punkts liefert eine Prozesskennzahl, insbesondere aber eine Indizierung in einen weiteren Kurvenverlauf. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere Referenzzyklen durchzuführen und die dabei ermittelten Werte oder Kurvenabschnitte zu bewerten (gewichten, mitteln, sortieren, etc.), um zu den dann verwendeten Referenzwerten zu gelangen.It is advantageous to carry out iterative processing of the measurement curves over each individual measurement point until a characteristic point is identified at which further recording can be stopped and the following evaluation steps are initiated. Finding such a characteristic point provides a process key figure, but in particular an index into a further curve progression. In principle, it is also possible to carry out several reference cycles and to evaluate the values or curve sections determined in the process (weight, average, sort, etc.) in order to arrive at the reference values then used.

Bei den Messgrößen der Sensoren kann es sich z. B. um einen Spritzdruck, Schneckenweg, Drehmoment, einen Druck oder eine Temperatur in einem Schneckenvorraum einer Förderschnecke oder eine Temperatur eines Werkzeugs einer Spritzgießmaschine handeln.The measured variables of the sensors can be, for example, an injection pressure, screw path, torque, a pressure or a temperature in a screw antechamber of a conveyor screw or a temperature of a tool of an injection molding machine.

Bei den Stellgrößen der Aktoren kann es sich z. B. um einen Umschaltpunkt, eine Nachdruckhöhe, eine Nachdruckdauer oder ein Einspritzprofil handeln.The actuator control variables can be, for example, a switching point, a holding pressure level, a holding pressure duration or an injection profile.

Die Erfassung der Messgrößen kann über einen oder mehrere Prozesszyklen erfolgen. Weiterhin kann die Veränderung von Stellgrößen in einem oder in beliebigen Prozesszyklen erfolgen.The measured variables can be recorded over one or more process cycles. Furthermore, the manipulated variables can be changed in one or any process cycles.

Die Verarbeitung des mindestens einen Kurvenverlaufs kann ggf. durch multivariate mathematische und/oder multivariate statistische Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann ein Druckverlauf unter Verwendung einer ersten Prozesskennzahl untersucht werden, um eine Indizierung auf eine Position in einem verarbeiteten Temperaturverlauf oder einem verarbeiteten Materialeigenschaftsverlauf zu erhalten. Kurvenverläufe, die nicht im Fertigungsprozess ermittelt werden, sondern z. B. grundlegende Informationen zu Prozesszusammenhängen beinhalten, können so in analoger Weise in das Verfahren integriert werden.The processing of at least one curve can be carried out using multivariate mathematical and/or multivariate statistical methods. For example, a pressure curve can be examined using a first process characteristic in order to obtain an index of a position in a processed temperature curve or a processed material property curve. Curves that are not determined in the manufacturing process but contain, for example, basic information on process relationships can be integrated into the process in an analogous manner.

Beispielweise kann die ggf. mehrstufige Verarbeitung eines Kurvenverlaufs mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren aus einer einfachen Filterung, einer Ableitung (Differenzialrechnung) oder einer Integration (Integralrechnung) oder durch eine mehrmalige Anwendung eines oder mehrerer dieser Verfahren erfolgen. Somit ist unter einer ggf. mehrstufigen Verarbeitung eine entweder einstufige oder mehrstufige Verarbeitung zu verstehen.For example, the possibly multi-stage processing of a curve using mathematical and/or statistical methods can be carried out from a simple filtering, a derivation (differential calculus) or an integration (integral calculus) or by applying one or more of these methods several times. Thus, possibly multi-stage processing is to be understood as either single-stage or multi-stage processing.

1 zeigt einen exemplarischen Ablauf der Prozesskennzahlermittlung. In 1a) ist der Kurvenverlauf 10 einer ersten Messgröße abgebildet. Dieser wird entweder wie vorliegend verwendet, in der Regel aber mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren verarbeitet. Das Ergebnis zeigt 1b) als ggf. mehrstufig verarbeiteten Kurvenverlauf 20 der ersten Messgröße. 1c) zeigt die Ermittlung einer ersten Prozesskennzahl 30 im ggf. mehrstufig verarbeiteten Kurvenverlauf 20 an einem charakteristischen Punkt des Kurvenverlaufs 20. Mittels Indizierung 80 von der ersten Prozesskennzahl 30 wird im ggf. mehrstufig verarbeiteten Kurvenverlauf 25 einer zweiten Messgröße eine zweite Prozesskennzahl 40 ermittelt. Dabei erfolgt die Erfassung und Verarbeitung der Kurvenverläufe vorzugsweise in Teilabschnitten, besonders bevorzugt im Form einzelner Messpunkte, bis ein Abbruchkriterium in Form eines charakteristischen Punkts erreicht wird. Die ermittelten Prozesskennzahlen 30, bzw. 40 sowie die Indizierung 80 liegen üblicherweise am Ende oder kurz vor dem Ende des erfassten und verarbeiteten Abschnitts der Kurvenverläufe 10, 11, 20, 25. 1 shows an example of the process key figure determination. In 1a) the curve 10 of a first measured value is shown. This is either used as it is, but is usually processed using mathematical and/or statistical methods. The result shows 1b) as curve 20 of the first measured value, possibly processed in several stages. 1c ) shows the determination of a first process key figure 30 in the possibly multi-stage processed curve 20 at a characteristic point of the curve 20. By means of indexing 80 of the first process key figure 30, a second process key figure 40 is determined in the possibly multi-stage processed curve 25 of a second measured variable. The recording and processing of the curves is preferably carried out in partial sections, particularly preferably in the form of individual measuring points, until a termination criterion in the form of a characteristic point is reached. The determined process key figures 30 or 40 and the indexing 80 are usually at the end or shortly before the end of the recorded and processed section of the curves 10, 11, 20, 25.

2 zeigt analog zu 1d die Kaskadierung der Kennzahlermittlung aus mehreren Messgrößen mittels Indizierung 80 auf einen oder mehrere weitere Kurvenverläufe, woraus eine oder mehrere weitere Prozesskennzahlen 50, 60 gebildet werden. Aus mehreren derartig gebildeten Prozesskennzahlen können weitere Prozesskennzahlen 65 ermittelt werden. Dabei kann eine Gewichtung der Messgrößen mit vorbekannten und/oder im Prozess ermittelten Materialcharakteristika der zu verarbeitenden plastifizierbaren Materialien erfolgen. 2 shows analogous to 1d the cascading of the key figure determination from several measured variables by means of indexing 80 to one or more further curve progressions, from which one or more further process key figures 50, 60 are formed. Further process key figures 65 can be determined from several process key figures formed in this way. The measured variables can be weighted with previously known and/or in-process determined material characteristics of the plasticizable materials to be processed.

Der Wert des Kompensationseingriffs kann entweder aus einem vorermittelten Modell oder im laufenden Prozess durch iterative Beobachtung der Reaktion des Prozesses auf Änderungen der Maschineneinstellungen, der Umweltbedingungen, der Materialbeschaffenheit der plastifizierbaren Materialien oder infolge von Verschleißvorgängen an Elementen der Maschine ermittelt werden.The value of the compensation intervention can be determined either from a pre-determined model or during the running process by iteratively observing the reaction of the process to changes in machine settings, environmental conditions, the material properties of the plasticizable materials or as a result of wear and tear on elements of the machine.

Bei einem vorermittelten Modell kann es sich z.B. um einen modellhaft ermittelten Zusammenhang zwischen bestimmten Kurvencharakteristika im Kurvenverlauf einer Messgröße - oder ihrer Differentiale oder Integrale - zu damit im Zusammenhang stehenden Charakteristika einer zweiten Messgröße - oder ihrer Differentiale oder Integrale - handeln, die bereits grundsätzlich oder an der jeweiligen Maschine als nachweislich zutreffend ermittelt wurden.A pre-determined model can, for example, be a model-based relationship between certain curve characteristics in the curve of a measured variable - or its differentials or integrals - and related characteristics of a second measured variable - or its differentials or integrals - which have already been determined to be demonstrably correct in principle or on the respective machine.

Eine Ermittlung des Werts des Kompensationseingriffs kann wie in den folgenden Schritten beschrieben erfolgen:

  1. 1. Zyklische Ermittlung der Abweichung zwischen Prozesskennzahl-Referenzwerten aus dem Referenzermittlungszyklus und analog definierten und ermittelten Prozesskennzahlen in einem ersten Produktionszyklus,
  2. 2. Ausführung eines Kompensationseingriffs mit einer vordefinierten Einstellgröße mit einem vordefinierten Wert im selben Zyklus,
  3. 3. Optional: Übergang zu einem zweiten Produktionszyklus,
  4. 4. Zyklische Ermittlung der Abweichung zwischen Prozesskennzahl-Referenzwerten und Prozesskennzahlen des aktuellen zweiten Produktionszyklus,
  5. 5. Adaptive Anpassung des Werts des Kompensationseingriffs, bis die Prozesskennzahlabweichung ausgeglichen ist.
The value of the compensation intervention can be determined as described in the following steps:
  1. 1. Cyclic determination of the deviation between process key figure reference values from the reference determination cycle and analogously defined and determined process key figures in a first production cycle,
  2. 2. Execution of a compensation intervention with a predefined setting variable with a predefined value in the same cycle,
  3. 3. Optional: Transition to a second production cycle,
  4. 4. Cyclic determination of the deviation between process key figure reference values and process key figures of the current second production cycle,
  5. 5. Adaptive adjustment of the compensation intervention value until the process key figure deviation is compensated.

Bei Verwendung eines vorermittelten Modells, kann dieses in dem Referenzermittlungszyklus und/oder mittels Einbringens von für das Verfahren aufbereitetem Prozesswissen ermittelt werden, das entweder vorbekannt ist oder mittels mathematischer Methoden gewonnen wird.When using a pre-determined model, this can be determined in the reference determination cycle and/or by introducing process knowledge prepared for the procedure, which is either previously known or obtained using mathematical methods.

Vorteilhaft kann im Schritt g) vor der Verwendung des gespeicherten Werts des Kompensationseingriffs eine logische Prüfung des Kompensationseingriffs erfolgen, aufgrund derer der Kompensationseingriff entweder ausgeführt oder verworfen wird.Advantageously, in step g) before using the stored value of the compensation intervention, a logical check of the compensation intervention can be carried out, on the basis of which the compensation intervention is either carried out or rejected.

Die logische Prüfung kann den Wert des Kompensationseingriffs, den aktuellen Prozesszustand, eine konkrete Maschinentechnik, wie z. B. Verstellbereiche, Zeitverhalten, Leistungsfähigkeit, regelungstechnische Aspekte und Ausrüstungspezifika, sowie vorhergehende Stelleingriffe eines Bedieners umfassen.The logical test can include the value of the compensation intervention, the current process state, a specific machine technology, such as adjustment ranges, time behavior, performance, control engineering aspects and equipment specifics, as well as previous control interventions by an operator.

Die logische Prüfung des Kompensationseingriffs kann auf einfachen oder komplexen Wenn-Dann-Bedingungen und/oder auf einer Auswertung mit statistischen Verfahren, Signalverarbeitungsverfahren sowie Verfahren unter Ausnutzung künstlicher Intelligenz beruhen.The logical test of the compensation intervention can be based on simple or complex if-then conditions and/or on an evaluation using statistical methods, signal processing methods and methods using artificial intelligence.

In die logische Prüfung des Kompensationseingriffs können Informationen aus unterschiedlichen Maschinenteilen, wie z. B. aus unterschiedlichen Antriebssträngen, aus maschinen- und werkzeugbezogenen Signalen, aus der Umgebung, durch die Rückmeldung eines Bedieners sowie durch externe Geräte oder Systeme oder Leitrechner eingehen.The logical test of the compensation intervention can include information from different machine parts, such as from different drive trains, from machine and tool-related signals, from the environment, from feedback from an operator as well as from external devices or systems or master computers.

Der automatischen Durchführung des Kompensationseingriffs kann in vorteilhafter Weise eine interaktive Beurteilung / Freigabe eines Bedieners vorgeschaltet werden. In vorteilhafter Weise kann ein Bediener Kompensationseingriffe auf Stellgrößen sperren und/oder diese bevorzugt einstellen. Damit können bestimmte Abläufe während der Formteilherstellung und dadurch ggf. entstehende Charakteristika der herzustellenden Formteile bewusst unterdrückt oder bevorzugt werden. Der Bediener behält damit trotz weitgehender Automatisierung des Verfahrens die Entscheidungsgewalt.The automatic implementation of the compensation intervention can advantageously be preceded by an interactive assessment/approval by an operator. An operator can advantageously block compensation interventions on control variables and/or set them as preferred. This means that certain processes during the molded part production and any resulting characteristics of the molded parts to be produced can be deliberately suppressed or preferred. The operator thus retains the power of decision despite the extensive automation of the process.

Mehrere ermittelte Prozesskennzahlen (30, 40, 50, 60, 65) können in ihrem Bezug zueinander untersucht werden, z.B. mittels Korrelations- oder Regressionsanalysen. So kann z.B. aus einer druckabhängigen Prozesskennzahl der temperaturabhängige Anteil herausgerechnet werden.Several determined process indicators (30, 40, 50, 60, 65) can be examined in relation to one another, e.g. using correlation or regression analyses. For example, the temperature-dependent part can be calculated from a pressure-dependent process indicator.

Messgrößen können vorteilhaft mit vorbekannten und/oder im Prozess ermittelten Materialcharakteristika der zu verarbeitenden plastifizierbaren Materialien gewichtet werden. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. 3 zeigt dies schematisch anhand eines Schmelzdichteverlaufs p über einem Druck p eines plastifizierbare Materials bei sich von oben nach unten erhöhender Schmelztemperatur T des Materials.Measured variables can advantageously be weighted with previously known and/or in-process determined material characteristics of the plasticizable materials to be processed. This increases the accuracy of the process. 3 shows this schematically using a melt density curve p versus a pressure p of a plasticizable material with the melting temperature T of the material increasing from top to bottom.

Der Kurvenverlauf kann vorteilhaft nur an singulären charakteristischen Punkten des Referenzermittlungs-/Produktionszyklus untersucht werden, wobei mittels iterativer Signalverfahren nach der mindestens einen Prozesskennzahl (30, 40, 50, 60, 65) gesucht und die Auswertung beendet wird, sobald die Prozesskennzahl (30, 40, 50, 60, 65) ermittelt wurde. Damit kann eine Kompensation ggfs. noch im selben Teilzyklus erfolgen.The curve can advantageously be examined only at singular characteristic points of the reference determination/production cycle, whereby iterative signal methods are used to search for at least one process key figure (30, 40, 50, 60, 65) and the evaluation is terminated as soon as the process key figure (30, 40, 50, 60, 65) has been determined. This means that compensation can be carried out in the same sub-cycle if necessary.

Die Nachführung der mindestens einen Prozesskennzahl (30, 40, 50, 60, 65) erfolgt wahlweise:

  • - mit einem Nachführwert, der mehrere Prozesszyklen überspannt,
  • - mit einem Nachstellbetrag, der zyklisch neu ermittelt wird,
  • - im aktuellen Teilprozesszyklus,
  • - in einem folgenden Teilprozesszyklus,
  • - im aktuellen Prozesszyklus,
  • - über den aktuellen Prozesszyklus hinaus, z. B. auch über mehrere Prozesszyklen hinweg,
  • - zyklisch vollständig,
  • - in einem iterativen Ansatz zyklisch anteilig,
  • - gedämpft oder verstärkt,
  • - direkt bei Erkennung,
  • - beliebig zyklisch oder zeitlich verzögert,
  • - abhängig von Stabilitätsuntersuchungen,
  • - abhängig von logischen Entscheidungsvorgängen.
The tracking of at least one process key figure (30, 40, 50, 60, 65) is carried out optionally:
  • - with a tracking value that spans several process cycles,
  • - with an adjustment amount that is recalculated cyclically,
  • - in the current sub-process cycle,
  • - in a subsequent sub-process cycle,
  • - in the current process cycle,
  • - beyond the current process cycle, e.g. across several process cycles,
  • - cyclically complete,
  • - in an iterative approach cyclically proportionally,
  • - attenuated or amplified,
  • - immediately upon detection,
  • - arbitrarily cyclical or delayed,
  • - depending on stability studies,
  • - dependent on logical decision-making processes.

Mittels statistischer und iterativer Verfahren können stochastische Schwankungen der mindestens einen Messgröße detektiert und ausgefiltert werden, um sie aus den weiteren Berechnungsschritten auszuschließen. Dadurch wird die Qualität der zu erzeugenden Formteile nochmals erhöht bzw. die Fehleranfälligkeit des Prozesses zusätzlich verringert und die Stabilität des Verfahrens verbessert.Using statistical and iterative methods, stochastic fluctuations in at least one measured variable can be detected and filtered out in order to exclude them from the further calculation steps. This further increases the quality of the molded parts to be produced, further reduces the susceptibility to errors in the process and improves the stability of the process.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den 4 bis 5c dargestellten Verfahrensabläufe erläutert. 4 erläutert dabei den grundlegenden Verfahrensablauf, während 5 insbesondere weitere Details aufzeigt.In the following, the invention is described on the basis of the 4 to 5c The procedures described are explained. 4 explains the basic procedure, while 5 in particular shows further details.

Zunächst erfolgt gemäß 4 in Schritt 100 ein konventionelles Einstellen eines Spritzgießprozesses an der Maschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Materialien. Dazu wird der Spritzgießprozess so eingestellt, dass die Maschine lauffähig ist, d.h. ein Spritzteil grundsätzlich hergestellt werden kann. Im folgenden Schritt 110 wird dann ein aktuell vorliegender Spritzgießprozess als Referenz festgelegt. Bei diesem Referenzprozess handelte es sich um einen Spritzgießprozess, in dem bereits ein Gutteil gefertigt werden kann. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Referenzprozess kann auch auf eine Bedienereingabe hin, automatisiert oder auch von externen Systemen getriggert festgelegt werden, in dem durch den Bediener oder auch durch eine künstliche Intelligenz festgestellt wird, dass der vorliegende Prozess als Referenz grundsätzlich geeignet ist.First, according to 4 in step 100, a conventional setting of an injection molding process on the machine for processing plasticizable materials. For this purpose, the injection molding process is set so that the machine can run, i.e. an injection molded part can basically be produced. In the following step 110, a currently available injection molding process is then set as a reference. This reference process was an injection molding process in which a good part can already be produced. However, this is not absolutely necessary. The reference process can also be set in response to an operator input, automated or triggered by external systems, in which the operator or artificial intelligence determines that the current process is basically suitable as a reference.

Steht ein derartiger Prozess als Referenz fest, wird im nächsten Schritt mindestens ein teilweiser Kurvenverlauf 12, 27wenigstens einer ersten Messgröße mittels mindestens eines Sensors in einem Prozesszyklus ermittelt und gespeichert, wobei zur Erfassung spezifischer Kennzahlen bzw. charakteristischer Punkte aus den Kurvenverläufen 10, 25, die von Sensoren erfasst werden, im Schritt 120 spezifische Prozesskennzahlen bzw. charakteristische Punkte 30, 30 erfasst werden.If such a process is established as a reference, in the next step at least a partial curve 12, 27 of at least one first measured variable is determined and stored by means of at least one sensor in a process cycle, wherein in order to record specific key figures or characteristic points from the curves 10, 25 recorded by sensors, specific process key figures or characteristic points 30, 30 are recorded in step 120.

Die Sensordaten können von einem oder mehreren beliebigen Sensor/en stammen, wie z.B. einem Sensor zur Ermittlung des Spritzdrucks, einem Positionssensor zur Ermittlung des Schneckenweges oder einem Sensor zur Erfassung des Drehmoments des Antriebs. Ebenso können weitere Sensordaten beigezogen werden, wie z.B. der Druck im Schneckenvorraum oder die Temperatur an Spritzgießeinheit und/oder Formwerkzeug. Ebenso können Kurvenverläufe anderer Herkunft in derselben Weise verarbeitet werden, wie z. B. Materialdaten o. ä., die in Kurvenform vorliegen (s. 3).The sensor data can come from one or more sensors, such as a sensor for determining the injection pressure, a position sensor for determining the screw path or a sensor for recording the torque of the drive. Other sensor data can also be used, such as the pressure in the screw antechamber or the temperature of the injection molding unit and/or mold. Curves from other sources can also be processed in the same way, such as material data or similar that are available in curve form (see. 3 ).

Es erfolgt optional ein mindestens einstufiges Verarbeiten des mindestens einen ersten Kurvenverlaufs mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Kurvenverlaufs 20. Die Erfassung von Prozesskennzahlen kann über einen Teil eines Zyklus, einen gesamten Zyklus oder auch über mehrere Zyklen gegebenenfalls unter Einsatz statistischer Verfahren und eventuell über speziell angepasste Referenzabläufe erfolgen. Als charakteristische Punkte kommen z.B. ein Umschaltpunkt zwischen Einspritzen und Nachdruck, die Nachdruckhöhe, die Nachdruckdauer oder ein bestimmtes Einspritzprofil in Betracht, allgemein aber jeder beliebige Punkt in einem Kurvenverlauf aus Sensordaten oder auch aus anderen Datenquellen, wie z. B. Verläufen von Materialkennwerten, die sich mittels mathematischer / statistischer Verfahren gewinnen lassen.Optionally, at least one first curve is processed in at least one stage using mathematical and/or statistical methods to generate a curve 20 derived therefrom. The recording of process parameters can take place over part of a cycle, an entire cycle or even over several cycles, if necessary using statistical methods and possibly using specially adapted reference sequences. Characteristic points can be, for example, a switchover point between injection and holding pressure, the holding pressure level, the holding pressure duration or a specific injection profile, but generally any point in a curve from sensor data or from other data sources, such as curves of material parameters that can be obtained using mathematical/statistical methods.

Lagen bereits zuvor Kurvenverläufe vor, so kann das Verfahren auch weitere Kurvenverläufe ermitteln aufgrund von weiteren Messgrößen.If curve progressions were already available previously, the method can also determine further curve progressions based on additional measured variables.

Im folgenden Schritt 130 erfolgt ein Vergleich der Prozesskennzahlen bzw. charakteristischen Punkte der Referenz mit den entsprechenden Werten im aktuellen Prozesszyklus.In the following step 130, the process key figures or characteristic points of the reference are compared with the corresponding values in the current process cycle.

Im Schritt 140 erfolgt eine Validierung der Vergleichbarkeit der Referenz und des aktuellen Zyklus. Ist diese Vergleichbarkeit gegeben, erfolgt im Schritt 150 ein Berechnen von neuen Einstelldaten bzw. ein aktiver Eingriff auf den Prozess anhand der zuvor erfassten Unterschiede der Prozesskennzahlen zwischen der Referenz und dem aktuellen Zyklus. In diesem Fall wird die Bildung des Formteils im Schritt 170 abgeschlossen und das Verfahren im Schritt 130 mit den geänderten Einstelldaten fortgesetzt.In step 140, the comparability of the reference and the current cycle is validated. If this comparability is given, in step 150, new setting data is calculated or the process is actively intervened on the basis of the previously recorded differences in the process parameters between the reference and the current cycle. In this case, the formation of the molded part is completed in step 170 and the process is continued in step 130 with the changed setting data.

Ergibt Schritt 140, dass keine Vergleichbarkeit der Referenz und des aktuellen Zyklus vorliegt, erfolgt gemäß Schritt 160 keine Berechnung von Einstelldaten. Stattdessen erfolgt eine Ausgabe bzw. ein Eingriff in den Prozess, indem das gefertigte Formteil als Schlechtteil gekennzeichnet wird, der Zyklus am Ende gestoppt wird und/oder eine Fehlerauswertung stattfindet.If step 140 shows that the reference and the current cycle are not comparable, no setting data is calculated according to step 160. Instead, an output or an intervention in the process takes place by marking the manufactured molded part as a defective part, stopping the cycle at the end and/or an error evaluation takes place.

5a bis 5c beschreiben den konkreten Verfahrensablauf, der den groben Ablaufschemata gem. 4 und 6 unterlegt ist. 5a to 5c describe the concrete procedure, which corresponds to the rough flow charts in accordance with. 4 and 6 is underlined.

Aus 4, Schritt 110 und 120 ist zu entnehmen, dass zunächst in (einem oder mehreren) Referenzzyklen charakteristische Punkte bzw. Prozesskennzahlen ermittelt werden. Dieser Abschnitt wird in 5a weiter detailliert.Out of 4 , Steps 110 and 120 show that characteristic points or process indicators are first determined in (one or more) reference cycles. This section is 5a further detailed.

5a zeigt, wie aus beispielhaft zwei Kurvenverläufen 10, 25 (es können generell beliebig viele in die Verarbeitung einbezogen werden) teilweise Kurvenverläufe erfasst werden, wobei eine teilweise Erfassung im einfachsten Fall einen einzigen Messpunkt 12, 27 pro verarbeitetem Kurvenverlauf bedeuten kann. Der erfasste Teilabschnitt jedes Kurvenverlaufs wird vorzugsweise (ggfs. Auch mehrfach) verarbeitet. Unter Verarbeitung ist dabei jegliche Anwendung mathematischer Verfahren zu verstehen, wie z. B. einfache Zählung, Sortierung, Filterung, Ableitung, Integration usw. 5a shows how partial curves are recorded from two curves 10, 25 (any number of curves can be included in the processing), whereby partial recording can, in the simplest case, mean a single measuring point 12, 27 per processed curve. The recorded section of each curve is preferably processed (if necessary, several times). Processing is understood to mean any application of mathematical methods, such as simple counting, sorting, filtering, derivation, integration, etc.

Die Erfassung der teilweisen Abläufe erfolgt schrittweise iterativ. Sobald an Kurvenverlauf 1 ein vorgegebener charakteristischer Punkt erreicht wird, kann daraus bedarfsweise eine Prozesskennzahl ermittelt werden. Auf jeden Fall wird der charakteristische Punkt jedoch als Abbruchkriterium für die Erfassung und Verarbeitung in allen gleichzeitig untersuchten Kurvenverläufen genutzt und als Indizierung von Kurvenverlauf 1 in den oder die weiteren Kurvenverläufe genutzt, wo mit seiner Hilfe charakteristische Punkte 39 sowie Prozesskennzahlen 40 wenigstens eines weiteren Kurvenverlaufs 25 ermittelt werden.The partial processes are recorded step by step in an iterative manner. As soon as a predetermined characteristic point is reached on curve 1, a process key figure can be determined from it if required. In any case, however, the characteristic point is used as a termination criterion for the recording and processing in all curves examined simultaneously and is used to index curve 1 in the other curve(s), where it is used to determine characteristic points 39 and process key figures 40 of at least one other curve 25.

Die Prozesskennzahlen 40 werden über mindestens einen Referenzzyklus ermittelt und können mit mathematischen / statistischen Verfahren nachverarbeitet werden (Schritt 41), z.B. in Form einer Mittelung, Gewichtung oder dergleichen. Nach Abschluss der Referenzzyklen liegen eine oder mehrere Referenz-Prozesskennzahlen 42 aus einem oder mehreren Kurvenverläufen 25 vor.The process key figures 40 are determined over at least one reference cycle and can be post-processed using mathematical/statistical methods (step 41), e.g. in the form of averaging, weighting or the like. After completion of the reference cycles, one or more reference process key figures 42 from one or more curve profiles 25 are available.

Aus 4, Schritt 130 geht hervor, dass die charakteristischen Punkte bzw. Prozesskennzahlen der Referenz mit denen des aktuellen Zyklus verglichen werden.Out of 4 , Step 130 shows that the characteristic points or process indicators of the reference are compared with those of the current cycle.

Dazu wird, wie in 5b gezeigt, der Ablauf aus 5a zur Referenzwertermittlung für jeden einzelnen der z Produktionszyklen identisch durchgeführt und die eine oder mehreren Produktions-Prozesskennzahlen 42 jedes einzelnen Produktionszyklus mit der einen oder mehreren Referenz-Prozesskennzahlen 42 verglichen (Schritt 130). Auch die Produktions-Prozesskennzahlen können dabei im Schritt 41 über mehrere Zyklen hinweg mathematisch weiterverarbeitet werden, um zu zyklusübergreifenden Produktions-Prozesskennzahlen 42 zu gelangen.For this purpose, as in 5b shown the process of 5a to determine the reference value for each of the z production cycles, the process is carried out identically and the one or more production process key figures 42 of each individual production cycle are compared with the one or more reference process key figures 42 (step 130). The production process key figures can also be further processed mathematically over several cycles in step 41 in order to arrive at cross-cycle production process key figures 42.

Gem. 5c entsteht aus dem Vergleich (Schritt 130) zwischen Produktions-Prozesskennzahl mit Referenz-Prozesskennzahl ein Wert für den Abstand 135 der Prozesskennzahlen. Dazu können beliebige mathematische Abstandsmaße herangezogen werden.According to 5c The comparison (step 130) between the production process key figure and the reference process key figure produces a value for the distance 135 between the process key figures. Any mathematical distance measure can be used for this purpose.

Der Abstandswert wird anschließend einer logischen Prüfung (Schritt 140) unterzogen, von der abhängig gemacht wird, ob ein Kompensationseingriff auf eine vorgesehene Einstellgröße durchgeführt (Schritt 150) oder unterlassen (Schritt 160) wird. Ein Beispiel einer derartigen logischen Prüfung kann sein, die Vergleichbarkeit der Referenz-Kurvenverläufe und der Produktions-Kurvenverläufe festzustellen. Andere Möglichkeiten wurden bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele genannt. Es können alle zweckdienlichen mathematischen Methoden herangezogen werden. Auch ein entscheidender Bedienereingriff kann an dieser Stelle möglich sein.The distance value is then subjected to a logical test (step 140), which determines whether a compensation intervention on a specified setting value is carried out (step 150) or omitted (step 160). An example of such a logical test can be to determine the comparability of the reference curves and the production curves. Other possibilities were mentioned in the description of the exemplary embodiments. All appropriate mathematical methods can be used. A decisive operator intervention can also be possible at this point.

6a, 6b zeigen im Überblick einen Anwendungsfall des Verfahrens anhand einer konkreten Einflussnahme auf den Umschaltpunkt Up. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für die Durchführung im Detail Verfahrensschritte gem. 1 bzw. dem Ablauf 5a - 5c erfolgen. 6a , 6b show an overview of an application of the procedure based on a concrete influence on the switching point Up. It should be noted that for the implementation in detail, procedural steps according to. 1 or the process 5a - 5c take place.

Wie gemäß 4 erläutert, werden in den Schritten 100 und 110 zunächst ein konventioneller Spritgießprozess eingestellt und dann ein aktueller Prozesszyklus als Referenz festgelegt.As per 4 As explained, in steps 100 and 110, a conventional injection molding process is first set up and then a current process cycle is defined as a reference.

Der Ablauf startet mit dem Einspritzen bzw. der Formteilbildung in Schritt 620. Dabei wird in Schritt 630 als charakteristischer Punkt ein Wegpunkt der Förderschnecke, nämlich der charakteristische Punkt „Start Füllung“ sfref erfasst, der dem Zeitpunkt entspricht, zu dem plastifizierbares Material in die Spritzgießform eingespritzt wird. Im Schritt 640 erfolgt ein Vergleich des Schneckenwegs sfref des Referenz-Prozesszyklus mit dem Wert sf, aus dem aktuellen Zyklus zu ds i = sf ref sf i

Figure DE102022127260A1_0001
The process starts with the injection or the formation of the molded part in step 620. In step 630, a path point of the conveyor screw, namely the characteristic point "Start filling" sf ref , is recorded as a characteristic point, which corresponds to the time at which plasticizable material is injected into the injection mold. In step 640, the screw path sf ref of the reference process cycle is compared with the value sf from the current cycle. ds i = sf ref sf i
Figure DE102022127260A1_0001

Im Schritt 650 wird nun geprüft, ob der maximal zulässige Differenzwert dsmax größer gleich dem ermittelten Wert dsi des Zyklus ist. Ist dies der Fall, erfolgt im Schritt 655 eine Änderung des Umschaltpunktes Up wie folgt zu Up neu = Up soll + ds i * k

Figure DE102022127260A1_0002
wobei

  • Upneu der angepasste Umschaltpunkt,
  • Upsoll der vorher gesetzte Sollwert des Umschaltpunkts, sowie
  • k ein konfigurierbarer zyklusabhängiger Faktor und/oder ein materialabhängiger Faktor ist.
In step 650, it is now checked whether the maximum permissible difference value ds max is greater than or equal to the determined value ds i of the cycle. If this is the case, the switching point Up is changed in step 655 as follows: Up new = Up should + ds i * k
Figure DE102022127260A1_0002
where
  • Up new the adjusted switching point,
  • Up should be the previously set setpoint of the switching point, as well as
  • k is a configurable cycle-dependent factor and/or a material-dependent factor.

Hat der Vergleich in Schritt 650 jedoch ergeben, dass der Wert dsi > dsmax ist, ist der maximale Verstellweg gemäß der gesetzten Obergrenze überschritten, so dass in Schritt 660 eine Mitteilung des Formteils als Schlechtteil erfolgt mit anschließender Fehlerauswertung.However, if the comparison in step 650 shows that the value ds i > ds max , the maximum adjustment path according to the set upper limit is exceeded, so that in step 660 the molded part is reported as a defective part with subsequent error evaluation.

In Schritt 670 erfolgt ein Umschalten auf Nachdruck nach erfolgtem Einspritzen, wobei als weitere Prozesskennzahl nun eine charakteristische Volumendifferenz sNDdiff z.B. zwischen dem Start und Ende des Nachdrucks in Schritt 680 in 6b erfasst wird. In Schritt 690 erfolgt ein Vergleich dieser Volumendifferenz sNDdiff mit dem Referenzwert aus dem Referenzermittlungszyklus zu Δ s NDdiff = s NDdiff , ref s NDdiff , akt

Figure DE102022127260A1_0003
wobei

  • sNDdiff, ref = Volumendifferenz im Referenzzyklus
  • sNDdiff, akt = Volumendifferenz im aktuellen Zyklus
In step 670, a switch to holding pressure takes place after injection has taken place, whereby a further process key figure is now a characteristic volume difference s NDdiff , e.g. between the start and end of the holding pressure in step 680 in 6b In step 690, this volume difference s NDdiff is compared with the reference value from the reference determination cycle to Δ s NDdiff = s NDdiff , ref s NDdiff , act
Figure DE102022127260A1_0003
where
  • s NDdiff, ref = volume difference in the reference cycle
  • s NDdiff, act = volume difference in the current cycle

In Schritt 691 erfolgt ein Ändern des Nachdrucks abhängig von NDref und ΔsNDdiff.In step 691, the holding pressure is changed depending on ND ref and Δs NDdiff .

Mit Schritt 692 ist der Nachdruck beendet und damit auch in Schritt 693 die Formteilbildung beendet, so dass mit den gewonnenen Informationen in Schritt 620 im nächsten Zyklus fortgesetzt wird. Damit können in den folgenden Zyklen entsprechende Formteile gefertigt werden.With step 692, the post-printing is completed and thus the molding is also completed in step 693, so that the next cycle is continued with the information obtained in step 620. This allows corresponding moldings to be manufactured in the following cycles.

Bei der Erfindung handelt es sich auch um eine zyklisch arbeitende Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens, mindestens einen Sensor und mindestens einen Aktor aufweist, wobei die Maschine geeignet ist, das Verfahren auszuführen.The invention also relates to a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials for producing molded parts, wherein the machine has a controller for carrying out the method, at least one sensor and at least one actuator, wherein the machine is suitable for carrying out the method.

Außerdem handelt es sich bei der Erfindung um ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, wobei der Programmcode des Computerprogrammprodukts geeignet ist, das Verfahren mittels der zyklisch arbeitenden Maschine auszuführen.Furthermore, the invention relates to a computer program product with a program code stored on a computer-readable medium, wherein the program code of the computer program product is suitable for carrying out the method by means of the cyclically operating machine.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Kurvenverlauf einer Messgröße,Curve of a measured quantity,
1111
Kurvenverlauf einer weiteren Messgröße,Curve of another measured value,
1212
teilweiser Kurvenverlauf / Messpunktpartial curve / measuring point
2020
verarbeiteter Kurvenverlauf einer ersten Messgrößeprocessed curve of a first measured value
2525
verarbeiteter Kurvenverlauf einer weiteren Messgrößeprocessed curve of another measured value
2727
teilweiser Kurvenverlauf / Messpunktpartial curve / measuring point
3030
Prozesskennzahl an der ggf. mehrstufig verarbeiteten 1. MessgrößeProcess key figure for the first measured variable, possibly processed in several stages
29, 3929, 39
charakteristischer Punktcharacteristic point
40 2.40 2.
Prozesskennzahl durch Indizierung mittels einer 1. Prozesskennzahl auf einen ggf. mehrstufig verarbeiteten 2. Kurvenverlauf einer MessgrößeProcess key figure by indexing using a 1st process key figure on a possibly multi-stage processed 2nd curve of a measured variable
4141
NachverarbeitungPost-processing
4242
Referenz-ProzesskennzahlReference process key figure
50, 60, 6550, 60, 65
weitere Prozesskennzahlfurther process key figure
8080
Indizierung von ProzesskennzahlenIndexing of process metrics
100 - 130100 - 130
Schrittesteps
135135
SchrittStep
140 - 170140 - 170
Schrittesteps
620 - 650620 - 650
Schrittesteps
655655
SchrittStep
660 - 690660 - 690
Schrittesteps
691 - 693691 - 693
Schrittesteps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (19)

Verfahren zur Ermittlung von Prozesskennzahlen an einer zyklisch arbeitenden Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens aufweist, umfassend die folgenden Schritte eines Referenzermittlungszyklus: a) Ermitteln und Speichern mindestens eines teilweisen ersten Kurvenverlaufs (12, 27) mindestens einer ersten Messgröße (10) mittels mindestens eines Sensors in mindestens einem Prozesszyklus, b) optionales, mindestens einstufiges Verarbeiten des mindestens einen ersten Kurvenverlaufs (12, 27) mittels mathematischer und/oder statistischer Verfahren zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Kurvenverlaufs (20), c) Ermitteln und Speichern mindestens eines charakteristischen Werts des mindestens einen teilweisen ersten Kurvenverlaufs oder optional des verarbeiteten Kurvenverlaufs (20), gekennzeichnet durch, d) Nutzung des ermittelten mindestens einen charakteristischen Werts (30) als Indizierung (80) auf mindestens eine zu ermittelnde Prozesskennzahl (40, 50, 60) in einem mindestens einstufig verarbeiteten Kurvenverlauf (25) einer weiteren Messgröße, e) Nachverarbeiten der mindestens einen Prozesskennzahl (40, 50, 60) aus mindestens einem Referenzermittlungszyklus mittels mathematischer und/oder statistischer Methoden zu mindestens einem gewichteten Prozesskennzahl-Referenzwert und Speichern desselben, f) analoges Wiederholen der Schritte a) bis e) aus dem Referenzermittlungszyklus zur Ermittlung mindestens eines gewichteten Prozesskennzahlwerts und Speichern desselben, g) abweichungsabhängiges Berechnen und Speichern mindestens eines Werts und/oder Anwenden mindestens eines gespeicherten Werts in einem Kompensationseingriff auf mindestens eine vorbestimmte Stellgröße mittels mindestens eines Aktors bei sich verändernden Produktionsbedingungen zur Nachführung der mindestens einen weiteren Prozesskennzahl (40, 50, 60), h) Wiederholen der Schritte f) und g) zum Fertigen weiterer Formteile. Method for determining process parameters on a cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials to produce molded parts, the machine having a controller for carrying out the method, comprising the following steps of a reference determination cycle: a) determining and storing at least one partial first curve profile (12, 27) of at least one first measured variable (10) by means of at least one sensor in at least one process cycle, b) optional, at least one-stage processing of the at least one first curve profile (12, 27) by means of mathematical and/or statistical methods to generate a curve profile (20) derived therefrom, c) determining and storing at least one characteristic value of the at least one partial first curve profile or optionally of the processed curve profile (20), characterized by , d) using the determined at least one characteristic value (30) as an index (80) for at least one process parameter (40, 50, 60) to be determined in a curve profile (25) of a further Measured variable, e) post-processing the at least one process key figure (40, 50, 60) from at least one reference determination cycle by means of mathematical and/or statistical methods to at least one weighted process key figure reference value and storing the same, f) analogously repeating steps a) to e) from the reference determination cycle to determine at least one weighted process key figure value and storing the same, g) deviation-dependent calculation and storing of at least one value and/or application of at least one stored value in a compensation intervention to at least one predetermined manipulated variable by means of at least one actuator under changing production conditions in order to track the at least one further process key figure (40, 50, 60), h) repeating steps f) and g) to produce further molded parts. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis e) aus dem Referenzermittlungszyklus sowie die Schritte f) und g) analog ausgeführt werden zur Ermittlung weiterer Prozesskennzahlen (50, 60), wodurch mindestens eine weitere Prozesskennzahl (65) ermittelt wird, die wiederum/alternativ zur Nachführung der mindestens einen Prozesskennzahl (40) verwendbar ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that steps a) to e) from the reference determination cycle and steps f) and g) are carried out analogously to determine further process key figures (50, 60), whereby at least one further process key figure (65) is determined, which in turn/alternatively can be used to track the at least one process key figure (40). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt d) ein iteratives Wiederholen der Schritte a) bis c) an mindestens einem weiteren teilweisen Kurvenverlauf der ersten Messgröße (10) und/oder einer weiteren Messgröße (11) bis zum Auffinden eines charakteristischen Punktes in dem mindestens einstufig verarbeiteten ersten Kurvenverlauf (20) umfasst unter Nutzung einer am letzten untersuchten charakteristischen Punkt der abgeleiteten Messgröße (25) ermittelten charakteristischen Wert (30) als Indizierung (80) auf mindestens eine weitere Prozesskennzahl (40) der mindestens einen weiteren abgeleiteten Messgröße (25).Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that step d) comprises an iterative repetition of steps a) to c) on at least one further partial curve of the first measured variable (10) and/or a further measured variable (11) until a characteristic point is found in the first curve (20) processed in at least one stage, using a characteristic value (30) determined at the last examined characteristic point of the derived measured variable (25) as an index (80) to at least one further process key figure (40) of the at least one further derived measured variable (25). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Kompensationseingriffs entweder aus einem vorermittelten Modell oder im laufenden Prozess durch iterative Beobachtung der Reaktion des Prozesses auf Änderungen wenigstens einer der Größen, umfassend Maschineneinstellungen, Umweltbedingungen, Materialbeschaffenheit der plastifizierbaren Materialien, oder infolge von Verschleißvorgängen an Elementen der Maschine ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the value of the compensation intervention is determined either from a pre-determined model or in the ongoing process by iterative observation of the reaction of the process to changes in at least one of the variables, comprising machine settings, environmental conditions, material properties of the plasticizable materials, or as a result of wear processes on elements of the machine. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines vorermittelten Modells, dieses in dem Referenzermittlungszyklus und/oder mittels Einbringens von für das Verfahren aufbereitetem Prozesswissen ermittelt wird, das entweder vorbekannt ist oder mittels mathematischer Methoden gewonnen wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that when using a pre-determined model, this is determined in the reference determination cycle and/or by introducing process knowledge prepared for the method, which is either previously known or obtained by means of mathematical methods. Verfahren nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt g) vor der Verwendung des gespeicherten Werts des Kompensationseingriffs eine logische Prüfung des Kompensationseingriffs erfolgt, aufgrund derer der Kompensationseingriff entweder ausgeführt oder verworfen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step g) before the use of the stored value of the compensation intervention, a logical check of the compensation intervention is carried out, on the basis of which the compensation intervention is either carried out or rejected. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Prüfung den Wert des Kompensationseingriffs, den aktuellen Prozesszustand, eine konkrete Maschinentechnik, wie z. B. Verstellbereiche, Zeitverhalten, Leistungsfähigkeit, regelungstechnische Aspekte und Ausrüstungspezifika, sowie vorhergehende Stelleingriffe eines Bedieners umfasst.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the logical test includes the value of the compensation intervention, the current process state, a concrete machine technology, such as adjustment ranges, time behavior, performance, control engineering aspects and equipment specifics, as well as previous control interventions by an operator. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Prüfung des Kompensationseingriffs auf einfachen oder komplexen Wenn-Dann-Bedingungen und/oder auf einer Auswertung mit statistischen Verfahren, Signalverarbeitungsverfahren sowie Verfahren unter Ausnutzung künstlicher Intelligenz beruht.Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that the logical test of the compensation intervention is based on simple or complex if-then conditions and/or on an evaluation using statistical methods, signal processing methods and methods utilizing artificial intelligence. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die logische Prüfung des Kompensationseingriffs Informationen aus unterschiedlichen Maschinenteilen, wie z. B. aus unterschiedlichen Antriebssträngen, aus maschinen- und werkzeugbezogenen Signalen, aus der Umgebung, durch die Rückmeldung eines Bedieners sowie durch externe Geräte oder Systeme oder Leitrechner eingehen.Method according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that the logical test of the compensation intervention includes information from different machine parts, such as from different drive trains, from machine and tool-related signals, from the environment, from the feedback of an operator and from external devices or systems or master computers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der automatischen Durchführung des Kompensationseingriffs eine interaktive Beurteilung / Freigabe eines Bedieners vorgeschaltet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the automatic execution of the compensation intervention is preceded by an interactive assessment/approval by an operator. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bediener Kompensationseingriffe auf Stellgrößen sperrt und/oder bevorzugt einstellt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an operator blocks and/or preferentially sets compensation interventions on manipulated variables. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ermittelte Prozesskennzahlen (30, 40, 50, 60) in ihrem Bezug zueinander untersucht werden, z. B. mittels Korrelations- oder Regressionsanalysen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that several determined process parameters (30, 40, 50, 60) are examined in their relationship to one another, e.g. by means of correlation or regression analyses. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messgrößen mit vorbekannten und/oder im Prozess ermittelten Materialcharakteristika der zu verarbeitenden plastifizierbaren Materialien gewichtet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that measured variables are weighted with previously known and/or process-determined material characteristics of the plasticizable materials to be processed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des weiteren Kurvenverlaufs ein mathematisches Verfahren, welches ausgewählt und/oder parametriert aus Materialeigenschaften oder Materialklasseneigenschaften einen davon abgeleiteten Kurvenverlauf erzeugt, und/oder ein statistisches Verfahren angewandt wird, welches aus Materialeigenschaften oder Materialklasseneigenschaften gewichtet, einen davon abgeleiteten Kurvenverlauf erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that , to determine the further curve progression, a mathematical method is used which, selected and/or parameterized from material properties or material class properties, generates a curve progression derived therefrom, and/or a statistical method is used which, weighted from material properties or material class properties, generates a curve progression derived therefrom. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenverlauf nur an singulären charakteristischen Punkten des Referenzermittlungs-/Produktionszyklus untersucht wird und wobei mittels iterativer Signalverfahren nach der mindestens einen Prozesskennzahl (30, 40, 50, 60) gesucht und die Auswertung beendet wird, sobald die Prozesskennzahl (30, 40, 50, 60) ermittelt wurde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the curve progression is only examined at singular characteristic points of the reference determination/production cycle and wherein the at least one process characteristic number (30, 40, 50, 60) is searched for by means of iterative signal methods and the evaluation is terminated as soon as the process characteristic number (30, 40, 50, 60) has been determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführung der mindestens einen Prozesskennzahl (40, 50, 60) wahlweise erfolgt: - mit einem Nachführwert, der mehrere Prozesszyklen überspannt, - mit einem Nachstellbetrag, der zyklisch neu ermittelt wird, - im aktuellen Teilprozesszyklus, - in einem folgenden Teilprozesszyklus, - im aktuellen Prozesszyklus, - über den aktuellen Prozesszyklus hinaus, z. B. auch über mehrere Prozesszyklen hinweg, - zyklisch vollständig, - in einem iterativen Ansatz zyklisch anteilig, - gedämpft oder verstärkt, - direkt bei Erkennung, - beliebig zyklisch oder zeitlich verzögert, - abhängig von Stabilitätsuntersuchungen, - abhängig von logischen Entscheidungsvorgängen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tracking of the at least one process characteristic (40, 50, 60) takes place optionally: - with a tracking value that spans several process cycles, - with an adjustment amount that is determined anew cyclically, - in the current sub-process cycle, - in a subsequent sub-process cycle, - in the current process cycle, - beyond the current process cycle, e.g. also across several process cycles, - cyclically completely, - in an iterative approach cyclically proportionally, - dampened or amplified, - directly upon detection, - arbitrarily cyclically or with a time delay, - dependent on stability tests, - dependent on logical decision processes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels statistischer und iterativer Verfahren stochastische Schwankungen der mindestens einen Messgröße detektiert und ausgefiltert werden, um sie aus den weiteren Berechnungsschritten auszuschließen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that stochastic fluctuations of the at least one measured variable are detected and filtered out by means of statistical and iterative methods in order to exclude them from the further calculation steps. Zyklisch arbeitende Maschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien zur Erzeugung von Formteilen, wobei die Maschine eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens, mindestens einen Sensor und mindestens einen Aktor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine geeignet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.Cyclically operating machine for processing plastics and other plasticizable materials for producing molded parts, the machine having a control for carrying out the method, at least one sensor and at least one actuator, characterized in that the machine is suitable for carrying out the method according to one of the Claims 1 until 17 to execute. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode des Computerprogrammprodukts geeignet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mittels der zyklisch arbeitenden Maschine nach Anspruch 18 auszuführen.Computer program product with a program code stored on a computer readable medium, characterized in that the program code of the computer program product is suitable for carrying out the method according to one of the Claims 1 until 17 by means of the cyclically operating machine Claim 18 to execute.
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