DE2054436C3

DE2054436C3 - Process for the program-controlled reshaping of thermoplastic plastic flat parts or thin-walled bodies

Info

Publication number: DE2054436C3
Application number: DE19702054436
Authority: DE
Inventors: Norbert 6100 Darmstadt Beckmann
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1970-11-05
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2054436A1; DE2054436B2

Description

₅o bei niedriger Temperatur gebildete Zone des Formteiles nachträglich an einzelnen Stellen mit feineren Details zu versehen ist, die nur bei höherer Tempe- ₅ o zone of the molded part formed at low temperature is subsequently to be provided with finer details at individual points, which only at higher temperatures

Thermoplastische Flachteile oder dünnwandige ratur angebracht werden können. Die Anfertigung Körper aus Kunststoff lassen sich im thermoelasti- komplizierter Formteile stellt daher einen aus zahlichen Zustand umformen. Unter Umformen wird 55 reichen Arbeitsgängen mit eingeschobenen Unter-· eine unter Flächenvergrößerung verlaufende Form- brechungen zwecks Abkühlung oder Aufheizung Snderung des Kunststoffes verstanden. Die für das bestehenden Vorgang dar. Die manuelle Steuerung Umformen geeigneten Kunststoffe müssen im wesent- eines solchen Arbeitsablaufes beruht im wesentlichen liehen unvernetzt sein und können z.B. aus Poly- auf Erfahrung und ist für jede Form empirisch zu methylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polycarbonaten, 60 ermitteln.Thermoplastic flat parts or thin-walled temperature can be attached. The manufacture Bodies made of plastic can be made in thermoelastic complex molded parts therefore makes a number of Reshape state. Forming involves 55 rich operations with inserted lower a break in shape with an enlargement of the surface for the purpose of cooling or heating Understand the change in the plastic. The one for the existing operation. The manual control Reshaping suitable plastics must essentially be based on such a workflow lent to be non-networked and can e.g. from poly- based on experience and is empirical for each form methyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonates, 60 determine.

Polyolefinen, Polystyrol oder Zellulosefasem be- Um größere Serien gleicher Formteile wirtschaftstehen. Im thermoelastischen Zustand sind diese Hch herzustellen, ist schon versucht worden, den Kunststoffe gummiartig, d. h„ sie setzen einer flächen- durch manuelle Steuerung geleiteten Arbeitsablauf vergrößernden Kraft eine Rückstellkraft entgegen, die durch eine zeitgesteuerte Programmschaltung zu erbeim Nachlassen der formverändernden Kraft eine 65 setzen, wobei man die durch manuelle Steuerung weitgehende oder vollständige Wiederherstellung der ermittelten Werte zur Aufstellung des Programms ursprünglichen Gestalt bewirkt. Der thermoelastische heranzieht. Derartige programmgesteuerte Umfor-Zustand liegt in einem Temperaturbereich zwischen mungsverfahren sind in vielen Fällen mit gutemPolyolefins, polystyrene or cellulose fibers are in order to produce larger series of the same molded parts. In the thermoelastic state, these Hch are to be produced, attempts have already been made to achieve the Plastics rubbery, d. h “You set a work process that is guided by manual control increasing force counteracts a restoring force that can be inherited by a time-controlled program circuit Slackening the shape-changing force put a 65, which can be done by manual control extensive or complete restoration of the values determined for the preparation of the program original shape. The thermoelastic draws in. Such a program-controlled transformation state lies in a temperature range between measurement methods are in many cases with good

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Erfolg zur Herstellung verhältnismäßig einfacher lungsschwankungen durch aufwendige Konstanthalte-Fonnkörper verwendet worden. Mit zunehmender einrichtungen zwangsweise auszuschalten. Die AufKompliziertheit des zu erzeugenden Formteils und gäbe besteht im engeren Sinne darin, die erwähnten der Zahl der dafür notwendigen Arbeitsgänge mehren· Nachteile durch den Erogrammablauf selbst auszusich die Schwierigkeiten, die der Einhaltung der vor- 5 schließen. Die Lösung der Aufgabe wurde darin gegesehenen Bearbeitungszeit und der Vermeidung von runden, die Temperatur des Werkstückes als Leit-Ausschuß entgegenstehen. So erlaubtes der vorgege- größe des Programmablaufs zu wählen,. Das natürbene Zeitablauf des Arbeitsprogramms nicht, auf liehe Abkühlungsverhalten des Werkstückes bestimmt ungleiche Temperaturen der einzelnen zu verformen- Beginn und Dauer der einzelnen Verfahrensschritte, den Werkstücke Rücksicht zu nehmen. Liegt die io Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur pro-Success in the production of relatively simple fluctuations in the lungs through complex hold-constant form bodies been used. Compulsorily turn off with increasing facilities. The complexity of the molded part to be produced and there is, in the narrower sense, the mentioned the number of work steps required for this increase. Disadvantages due to the program sequence itself the difficulties associated with complying with the pre- 5 close. The solution to the problem was seen in it Processing time and the avoidance of rounds, the temperature of the workpiece as the control committee oppose. This allows to select the pre-set size of the program sequence. The natural level Timing of the work program not determined on the cooling behavior of the workpiece unequal temperatures of the individual deforming - start and duration of the individual process steps, to be considerate of the workpieces. Is the io in the method according to the invention for pro-

Ausgangstemperatur gegebenenfalls nur zonen- grammgesteuerten Umformung von thermoplastischenStarting temperature, if necessary, only zone-gram-controlled forming of thermoplastics

weise — über dem Sollwert, so kann Wärmebnich Kunststoff-Flachteilen oder dünnwandigen Körpernwise - above the set point, heat can be used flat plastic parts or thin-walled bodies

auftreten, während bei zu niedriger Ausgangstempe- mittels Über- oder Unterdruck und/oder durch me-occur, while if the initial temperature is too low, by means of overpressure or underpressure and / or by means of

ratur Kältebruch zu befürchten isL Um diese Fehler chanisch wirksame Ziehstempel, gegebenenfalls mit zu vermeiden, muß bereits die Aufheizvorrichtung 15 Heizen oder Kühlen nur begrenzter Zonen des Werk-rature cold break is to be feared in order to avoid these errors mechanically effective drawing punches, if necessary with to avoid, the heating device 15 has to heat or cool only limited zones of the factory.

mit einem erheblichen Aufwand an Hilfs- und Regel- Stückes, wobei Reihenfolge und Abläufe bzw. Inten-with a considerable amount of auxiliary and rule pieces, whereby the sequence and processes or the

gerälen ausgerüstet sein, die eine stets gleichmäßige sität der einzelnen Arbeitsgänge durch das vorgege-equipment, which ensures that the individual work steps are always uniform thanks to the

Ausgangstemperatur des Kunststoffes gewährleisten. bene Programm selbsttätig gesteuert werden, wirdEnsure the starting temperature of the plastic. bene program will be controlled automatically

Temperaturschwankungen können dann immer noch einer oder werden mehrere der folgenden Arbeitswährend des Transportes des aufgeheizten Werk- 20 gänge:
Stückes von der Heizvorrichtung in die Umform-Temperature fluctuations can then still be one or more of the following work during the transport of the heated work:
Piece from the heating device into the forming

anlage eintreten. Hierbei können bereits Zugluft oder A) An- oder Abschalten einer auf einen Teil dessystem enter. Drafts or A) switching on or off a part of the

die jahreszeitlich bedingten Schwankungen der Tem- Werkstückes einwirkenden Heizvorrichtung,the seasonal fluctuations in the heating device acting on the workpiece,

peratur des Arbeitsraumes von Einfluß sein. Erfolgt B) An- oder Abschalten einer auf einen Teil destemperature of the work area. If B) switching one on or off on part of the

die Aufheizung des Kunststoffes in der Umform- 25 Werkstückes einwirkenden Kühlvorrichtung,the heating of the plastic in the cooling device that acts on the workpiece,

anlage durch Strahlungsheizer, so können Schwan- C) Ein- oder Ausfahren von Ziehstempeln,system with radiant heaters, so swivel C) retraction or extension of drawing punches,

kungen der Ausgangstemperatur dadurch eintreten, D) Anlegen oder Verändern eines auf das Werk-changes in the starting temperature occur as a result, D) Applying or changing a

daß verschieden gefärbte Platten die Wärme in ver- stück einwirkenden Über- oder Unterdruckes,that differently colored plates absorb the heat in excess pressure or underpressure acting in clusters,

schiedenem Maße aufnehmen und im Verlauf des E) Lösen von Spannelementen, Arbeitsprozesses abstrahlen. Die Abkühlung während 30record different dimensions and in the course of the E) loosening of clamping elements, Radiate work process. Cooling down during 30

des Programmablaufes kann durch Zugluft und unter- durch Erreichen vorbestimmter Temperaturen desthe program sequence can be caused by drafts and by reaching predetermined temperatures of the

schiedliche Raumtemperaturen beeinflußt werden. Werkstückes ausgelöst.Different room temperatures can be influenced. Workpiece triggered.

Schließlich sind insbesondere bei komplizierten Ver- Beim Verfahren der Erfindung wird der Programmformungsanlagen kurzzeitige Programmunterbrechun- fortschritt nicht wie bei den herkömmlichen Verfangen infolge technischer Störungen unvermeidlich. Da 35 ren durch den Zeitablauf, sondern durch das Erdie Abkühlung auch in diesen nicht vorgesehenen reichen bestimmter Temperaturwerte gesteuert. Es ist Pausen fortschreitet, treten Abweichungen der Werk- dadurch möglich, Werkstücke von — in gewissen Stofftemperatur von vorgesehenen Sollwert auf. In Grenzen — unterschiedlicher Ausgangstemperatur der Mehrzahl der hier genannten Fälle ist die vor- durch selbsttätige Steuerung umzuformen, wobei auch gesehene Umformung bei manueller Steuerung des 4° unterschiedliche Abkühlungs- oder Aufheizgeschwin-Arbeitsablaufes ohne weiteres möglich, indem man digkeiten während des Programmablaufes selbsttätig Abkühlpausen und Aufheizzeiten verlängert oder kompensiert werden. Das Programm kann auch nach verkürzt, die Geschwindigkeit eines mechanischen einer unvorhergesehenen Unterbrechung selbsttätig Ziehstempels erhöht oder vermindert oder die Ein- fortgeführt werden. Ein Abbruch des selbsttätigen stellung des zur Verformung notwendigen Über- oder 45 Programmablaufes ist in der Regel nur dann erfor-Unterdmckes beschleunigt oder verzögert. Der auf derlich, wenn die Abweichungen vom Sollwert so einen genauen Zeitplan festgelegte selbsttätige Pro- groß sind, daß der Arbeitsablauf auch durch manugrammablauf kann diese Korrekturen jedoch nicht eile Steuerung nicht zu Ende geführt werden kann, durchführen. Die Aufstellung des Programms erfolgt ebenso wie Beim programmgesteuerten Umformen von Kunst- 50 bei zeitgesteuerten Programmen auf Grund des zustoffen ist es auch schon bekannt, die vorgegebene nächst manuell gesteuerten Arbeitsablaufes, wobei Soll-Temperatur des Kunststoffes während des zeit- zusätzlich empirisch oder nach Erfahrungswerten gesteuerten Ablaufs des Umformvorganges automa- Korrekturgrößen für die Beeinflussung der Intensität tisch konstant zu halten, indem die Temperatur des der einzelnen Arbeitsschritte in Abhängigkeit von der Werkstückes laufend gemessen und beim Absinken 55 Temperatur festzulegen sind. Es ist auch möglich, des Ist-Wertes unter den Sollwert eine Wärmequelle den Arbeitsablauf teilweise zeitabhängig und teileingeschaltet wird. Sollen verschiedene Zonen des weise temperaturabhängig zu programmieren. Häufig Werkstückes in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wird auch der Beginn eines Arbeitsganges mit dem • bei unterschiedlichen Soll-Temperaturen verformt Ende des vorangehenden Arbeitsganges oder dem werden, so ist für jede dieser Zonen eine besondere 60 Beginn eines gleichzeitigen Arbeitsganges zusammen-Meß- und Heizeinrichtung zur Konstanthaltung der fallen können.Finally, particularly in the case of complicated processes, the program creation systems Brief program interruption not progressing as with conventional catches unavoidable due to technical malfunctions. Because of the passage of time, but because of the earth Cooling is controlled by certain temperature values even in these not provided ranges. It is As breaks progress, there are deviations in the work - thereby possible, workpieces from - in certain Material temperature from the intended setpoint. Within limits - different starting temperature In the majority of the cases mentioned here, the pre-automatic control has to be converted, whereby also The transformation seen with manual control of the 4 ° different cooling or heating-up speed workflow easily possible by doing things automatically during the course of the program Cooling pauses and warm-up times can be extended or compensated. The program can also be according to shortens the speed of a mechanical one of an unforeseen interruption of its own accord Drawing punch increased or decreased or the import continued. A termination of the automatic Setting the overflow or program sequence necessary for the deformation is usually only necessary if the underdevelopment is sufficient accelerated or retarded. The on the other if the deviations from the target value like that A precise schedule of self-acting pro-large that the work flow also through manugramm flow However, these corrections cannot be rushed to completion, carry out. The preparation of the program takes place as well as with the program-controlled reshaping of art 50 with time-controlled programs on the basis of the material it is also already known, the predetermined next manually controlled workflow, wherein Target temperature of the plastic during the time - additionally empirically or based on empirical values controlled process of the forming process, automatic correction variables for influencing the intensity to keep the table constant by changing the temperature of the individual work steps depending on the Workpiece continuously measured and when it drops 55 temperature must be set. It is also possible, of the actual value below the setpoint, a heat source the work process is partly time-dependent and partly switched on will. Are to program different zones of the way depending on the temperature. Frequently Workpiece in successive operations is also the beginning of an operation with the • deformed at different target temperatures at the end of the previous work step or the are, for each of these zones a special 60 beginning of a simultaneous work process together - measuring and heating device to keep the fall constant.

jeweiligen Soll-Temperaturen erforderlich. Der appa- Während des Programmablaufes muß die Temperative Aufwand ist also beträchtlich. ratur des Werkstückes mit hinreichender Genauigkeit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbe- gemessen und in eine elektrische Steuergröße umge-. sondere bei der Herstellung kompliziert gestalteter 65 wandelt werden. Hierzu stehen verschiedene Meßoder diclcwandiger Formteile großen Formats den vorrichtungen zur Verfugung, z. B. Thermoelemente Programmablauf gegenüber einen zeitgesteuerten oder berührungslos arbeitende Strahlungspyrometer. Programmablauf zu verbessern, ohne dabei Abküh- In einfachen Fällen genügt eine einzelne Meßstellerespective target temperatures required. During the course of the program, the work involved in the temperature must be considerable. temperature of the workpiece with sufficient accuracy The invention is based on the object, in particular measured and converted into an electrical control variable. especially in the production of complex 65 can be converted. For this purpose, various measuring or diclcwandiger molded parts of large format are available to the devices, e.g. B. Thermocouple program sequence compared to a time-controlled or non-contact radiation pyrometer. Improve the program sequence without cooling down. In simple cases, a single measuring point is sufficient

für die Temperatur Da häufig während des Arbeitsablaufes durch lokale Heizung oder Kühlung Zonen unterschiedlicher Temperatur gebildet werden, deren Temperatur messend verfolgt werden muß, sind in solchen Fällen mehrere Tenvsraturmeßstellen criorderlich. Solange Zonen unterschiedlicher Temperatur im Werkstück nicht vorgesehen sind, können durch eine geeignete Schaltung die Meßwerte der einzelnen Meßsifcllen zur Bildung eines Mittelwertes herangezogen werden. Dadurch läßt sich der bei einer einzelnen Meßstelle auftretende Meßfehler weitgehend ausschalten. Erforderlichenfalls kann der für eine bestimmte Werkstoffzone ermittelte Temperaturmeßwert in an sich bekannter Weise dazu verwendet werden, die Temperatur dieser Zone durch Ein-und js Ausschalten eines Heizelementes während eines bestimmten Programmabschnittes konstant zu halten.for the temperature As often during the work process through local heating or cooling zones different temperatures, the temperature of which must be monitored, are in In such cases several temperature measuring points are necessary. As long as zones of different temperatures are not provided in the workpiece, you can through a suitable circuit uses the measured values of the individual measuring signals to form an average value will. As a result, the measurement error occurring at a single measuring point can be largely eliminated switch off. If necessary, the measured temperature value determined for a specific material zone can be used can be used in a manner known per se to determine the temperature of this zone by entering and js To keep switching off a heating element constant during a certain program section.

Die durch die Meßstelle ermittelten Werte sind zunächst Analoggrößen, in der Regel eine Spannung. Die temperaturanaloge Meßspannung kann sowohl unter Beibehaltung des Analog-Charakters des Meßwertes mittels einer Brückenschaltung als auch durch Umsetzung in digitale Meßgrößen, die eine feste Koordinierung mit bestimmten Steuerimpulsen gestatten, mittels der Programmschaltung in einen Steuerimpuls umgewandelt werden.The values determined by the measuring point are initially Analog quantities, usually a voltage. The temperature-analog measuring voltage can both while maintaining the analog character of the measured value by means of a bridge circuit as well as through Implementation in digital measured values that allow a fixed coordination with certain control impulses, can be converted into a control pulse by means of the program circuit.

Die Temperaturmeßgröße, die auf einer Einzelmessung oder dem Mittelwert mehrerer Meßstellen beruhen kann, wird im wesentlichen in zwei Gruppen von Steuerimpulsen umgewandelt, nämlichThe measured temperature variable based on a single measurement or the mean value of several measuring points can be based, is essentially converted into two groups of control pulses, viz

1. in Impulse, die den Beginn oder das Ende eines einzelnen Arbeitsablaufes bei Erreichen einer bestimmten WerkstoRtemperatur auslösen. Arbeitsgänge, die häufig in dieser Weise gesteuert werden, sind z. B. Heiz- oder Kühlperioden für das ganze Werkstück oder einzelne Zonen davon, das Auslösen von Ziehstempeln oder -bügeln für kleinere Umformungen oder das Lösen von Ziehstempeln und Spannelementen nach hinreichender Abkühlung,
2. in Intensilätswerte für bestimmte Arbeitsgänge, wie z. B. die Geschwindigkeit der Hubbewegung eines Ziehstempels, der Grad der öffnung eines Druckluft- oder Vakuumventils, das die Geschwindigkeit des Blac- oder Ziehvorganges steuert, die Leistung eines Heiz- oder Kühlgebläses oder die Anzahl oder Leistung von Wärmestrahlern. Bei der Steuerung durch temperaturanaloge Meßspannungen können die Intensitätsgrößen für Arbeitsgänge der genannten Art mittels einer.Brückenschaltung stufenlos geregelt werden, während eine Folge digitaler Meßwerte, die den Bereich der zulässigen Temperaturtoleranz umfaßt, unmittelbar bestimmte Intensitätswerte der einzelnen Arbeitsgänge auslösen kann. 1. In impulses that trigger the beginning or the end of an individual work process when a certain material temperature is reached. Operations that are often controlled in this way are e.g. B. heating or cooling periods for the entire workpiece or individual zones thereof, the triggering of drawing punches or brackets for smaller reshaping or the loosening of drawing punches and clamping elements after sufficient cooling,
2. Intensity values for certain work processes, such as B. the speed of the lifting movement of a drawing punch, the degree of opening of a compressed air or vacuum valve that controls the speed of the blowing or drawing process, the output of a heating or cooling fan or the number or output of radiant heaters. When controlled by temperature-analog measuring voltages, the intensity values for operations of the type mentioned can be continuously regulated by means of a bridge circuit, while a sequence of digital measured values, which includes the range of permissible temperature tolerance, can directly trigger certain intensity values of the individual operations.

Die Erstellung einer geeigneten Schaltung und die Eingabe des für den Einzelfall geeigneten Programms ist dem Fachmann der Regeltechnik nach den bekannten Prinzipien ohne weiteres möglich, so daß an dieser Stelle auf eine ausführliche Wiedergabe einer geeigneten Schaltung verzichtet werden kann. Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß an Stelle einer elektrischen auch eine pneumatische Steuerschaltung verwendet werden kann, wobei die Temperaturmessung mittelbar oder unmittelbar zu einer pneumatischen Meßgröße führen muß.The creation of a suitable circuit and the input of the appropriate program for the individual case is easily possible for the person skilled in the control technology according to the known principles, so that on At this point, a detailed reproduction of a suitable circuit can be dispensed with. It should It should not be left unmentioned that a pneumatic control circuit is also used instead of an electrical one can be, with the temperature measurement directly or indirectly to a pneumatic Measured variable must lead.

Die Anwendung des Verfahrens der Erfindung ist dann von besonderem Vorteil, wenn kompliziert gestaltete oder dickwandige Formteile großen Formats hergestellt werden. Die Möglichkeit, das jeweilige Arbeitsprogramm in Form von Lochkarten, Steckerplatten u. dgl. einzugeben, macht die für das Verfahren der Erfindung geeigneten Vorrichtungen so vielseitig, daß einfache wie komplizierte Umformungsprogramme in kürzesten Umrüstungszeiten wechselweise betrieben werden können.The application of the method of the invention is of particular advantage when the design is complicated or thick-walled molded parts of large format are produced. The possibility of the respective Entering the work program in the form of punch cards, connector plates and the like is what makes the process Devices suitable for the invention are so versatile that simple and complicated reshaping programs alternate in the shortest possible changeover times can be operated.

Claims

1 2 the softening point and the thermoplastic claims: temperature range. For forming in the thermo-elastic range, the dependency of the mechanical

1. Procedure for program-controlled reshaping behavior, in particular the elongation at break, Thermoplastic plastic flat 5 must be carefully observed in relation to the temperature. the parts or thin-walled bodies by means of over- elongation at break is in the lower temperature range of the or negative pressure and / or due to the mechanically thermoelastic state relatively low; effective drawing punches, if necessary with heating, which is what the expert sees through the occurrence of the so-called or cooling of only limited zones of the factory-called cold break is known with increasing Piece, with sequence and processes or temperature, the elongation at break increases and decreases Intensity of the individual work steps by what is specified after a maximum has been reached The program automatically controls how the temperature of the plastic changes the one characterized by approaching a thermoplastic area, i. H. the area or several of the following operations: in which an area change is irreversible and without

15 occurs only with a low restoring force.

A) Switching on or off a part of the ren limit of this area occurs as a result of the soft workpiece acting heating device, the material is called the so-called thermal break,

B) Switching on or off a on part of when the limit of elongation at break is reached.
Workpiece-acting cooling device, the technique used as forming forces when

C) Retraction or extension of drawing punches, ao forming compressed air, vacuum and mechanical

D) Creation or modification of a drawing punch on the factory. When making complicated fitting acting upper or lower parts, these forces are often combined with applied differently. Large flat or weak

E) Loosening of clamping elements curved surfaces are predominantly made by an

as place created by overpressure or vacuum, whereby

in the simplest case, the material can be freely removed from the workpiece by reaching predetermined temperatures to be triggered. stretch or, if a more complicated design

2. The method according to claim 1, is to be achieved thereby, the material against a indicates that in operation (A) the negative form pulls or presses sharp edges or Heating output, work step (B) the cooling output, 30 particularly detailed zones of the shaped piece who work step (C) the speed of the punch ends either generated by mechanical movement and work step (D) the speed drawing punch or yoke that may be used against the speed of the pressure change depending on which a die is working, applying or Temperature of the workpiece can be set. that the point in question is particularly strong, d. H.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized 35 ^{to the Nän} e of the thermoplastic area, characterized in that the temperature d ^ s is heated and deformed by pressure or vacuum Since the piece is contactless by means of a radiation often on one and the same workpiece very verpyrometers measured and the measuring voltage is used for divider-like deformations with regard to the control of the program sequence. achieved surface expansion and the sharpness of the contours

4. The method according to claims 1, 2 or 3, 40 are necessary, the individual molding must thereby marked that in several places steps in view of the Abdes described above Workpiece temperature is measured and the elongation properties depend on the temperature a suitable circuit from the measurement temperature through voltages at different temperatures a mean value is formed, which can be led to. It is not always possible Control of the program flow is used. 45 the workpiece to be deformed first on the

to heat the highest required temperature and that to be carried out at lower temperatures Deformations only after appropriate cooling

___ ^ to be carried out, as there may be an initial