DE10222662A1

DE10222662A1 - Verfahren zum Überwachen von Betriebsdaten einer Spritzgussmaschine

Info

Publication number: DE10222662A1
Application number: DE10222662A
Authority: DE
Inventors: Akira Yoshinaga; Makoto Nishizawa; Fumiyuki Kato; Jun Koike; Hiroshi Katsuta
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: US20020177921A1; US6914537B2; DE10222662B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Betriebsdaten zur Qualitätssteuerung mit einer geringen Möglichkeit, dass ein nichtdefektes Produkt fehlerhaft als defektes Produkt bestimmt wird, selbst wenn die Betriebsdaten in einer Kurve mit großer Welligkeit schwanken. Jedes Mal dann, wenn ein Betriebsdatenstück zur Qualitätssicherung erhalten wird, wird ein Bewegungsdurchschnitt der vorbestimmten Anzahl von Datenstücken, die zuletzt erhalten worden sind, berechnet. Wenn die Abweichung eines Datenstücks vom Bewegungsdurchschnitt die Toleranzgrenze übersteigt, wird ein Alarm erzeugt. Durch Verwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Überwachen von Betriebsdaten, wie beispielsweise einer Ladezeit, einer Injektionszeit und der Menge an Dämpfung, in einer Spritzgussmaschine kann die Genauigkeit einer Bestimmung bezüglich defekt oder nichtdefekt verbessert werden.

Description

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität aus der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-157259, eingereicht am 25. Mai 2001, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Betriebsdaten bzw. Operationsdaten einer Spritzgussmaschine zur Qualitätssteuerung bzw. Qualitätskontrolle.
Fig. 2 zeigt eine schematische Struktur einer Einspritzeinheit einer hydraulischen Spritzgussmaschine. In der Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Gussform, 3 einen Heizzylinder, 5 eine Schraube und 7 einen Hydraulikzylinder.
Der Heizzylinder 3 ist mit der Rückseite der Gussform 1 über eine Düse 4 verbunden, die an der Spitze bzw. seinem Anfang (am linken Ende) angeordnet ist. Die Schraube 5 ist innerhalb des Heizzylinders 3 eingebaut. Der Hydraulikzylinder 7 zur Einspritzung ist mit dem rückwärtigen Endteil der Schraube 5 verbunden. Ein Trichter 6 ist mit dem Teil verbunden, der dem rückwärtigen Ende des Heizzylinders 3 nahe ist.
In einem Ladeschritt wird die Schraube 5 innerhalb des Heizzylinders 3 durch einen Servomotor (nicht gezeigt) zum Laden in Vorwärtsrichtung gedreht, um Harz vom Trichter 6 in den Heizzylinder 3 einzuführen. Das eingeführte Harz wird erhitzt, um mit einem Umrühren zu schmelzen, in Richtung zum vorderen Teil (in der Figur nach links) der Schraube 5 geführt und im vorderen Teil des Heizzylinders 3 angehäuft bzw. akkumuliert. Demgemäß wird die Schraube 5 durch den Druck des akkumulierten geschmolzenen Harzes in Rückwärtsrichtung bewegt. Nachdem eine vorbestimmte Menge des geschmolzenen Harzes im Heizzylinder 3 akkumuliert ist, wird die Schraube 5 durch den Hydraulikzylinder 7 in Vorwärtsrichtung bewegt. Auf diese Weise wird das geschmolzene Harz in die Gussform 1 injiziert bzw. gespritzt bzw. eingespritzt.
Herkömmlicherweise werden die Betriebsdaten bzw. Operationsdaten einer Spritzgussmaschine zur Qualitätssteuerung mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren überwacht. Zuerst werden ein Referenzwert und eine Toleranzgrenze der Abweichung vom Referenzwert in Bezug auf die Betriebsdaten (wie beispielsweise eine Ladezeit, eine Injektionszeit, die Menge an Dämpfung, ein Ladedruck, ein Injektionsdruck und ein Spitzendruck) bestimmt. Jedes Mal dann, wenn Betriebsdaten aktuell erhalten werden, wird die Abweichung der Betriebsdaten vom Referenzwert berechnet. Wenn der Wert der Abweichung die Toleranzgrenze übersteigt, wird ein Alarm erzeugt, um den Bediener darüber zu informieren, dass ein Produkt defekt sein kann.
Die hierin verwendete Ladezeit bezieht sich auf eine Zeit, die zum Laden einer vorbestimmten Menge an geschmolzenem Harz in den Heizzylinder 3 erforderlich ist. Die Injektionszeit bezieht sich auf eine Zeit ab der Initiierung einer Injektion des geschmolzenen Harzes (vom Heizzylinder 3 zur Gussform 1) bis zur Initiierung eines Druckhalteschritts. Die Menge bzw. das Ausmaß an Dämpfung ist der Abstand für eine Bewegung in Vorwärtsrichtung der Schraube 5 (oder des Plungers bzw. Presskolbens) im Heizzylinder 3 während des Druckhalteschritts. Im Druckhalteschritt wird das geschmolzene Harz durch Bewegen der Schraube 5 in Vorwärtsrichtung im Heizzylinder 3 in die Gussform abgegeben, um den Raum auszubilden bzw. zu füllen, der durch die durch eine Aushärtung des Harzes verursachte Schrumpfung gebildet wird. Der Ladedruck ist der interne Druck des Heizzylinders 3, wenn das geschmolzene Harz geladen wird, oder den Rückdruck der Schraube 5 (d. h. der Druck des Hydraulikzylinders 7) zu dieser Zeit. Der Injektionsdruck bezieht sich auf den internen Druck des Heizzylinders 3, wenn das geschmolzene Harz von der Injektionseinheit in die Gussform 1 injiziert wird, oder der Rückdruck der Schraube 5 zu dieser Zeit. Der Spitzendruck ist der maximale Momentanwert des Injektionsdrucks während einer einzelnen Injektionsoperation.
Der Referenzwert und die Toleranzgrenze der Abweichung sind fest. Wenn sie einmal eingestellt sind, werden sie auf demselben Wert gehalten, bis der Bediener die Werte ändert.
Die Referenzwerte werden herkömmlich auf die folgenden Weisen eingestellt.

a) Der Bediener gibt einen Referenzwert direkt auf einem Einstellbildschirm eines Bedienungspults ein. Dieses Verfahren kann dann verwendet werden, wenn dasselbe Produkt, wie es in der Vergangenheit hergestellt worden ist, herzustellen ist und der zuvor erhaltene Referenzwert angewendet werden kann.
b) Eine Versuchsoperation wird wiederholt durchgeführt, bis Produkte, die nicht defekt sind, stabil erhalten werden. Zu dieser Zeit wird ein Durchschnittswert (oder der letzte Wert) der Datenstücke, die durch die Versuchsoperationen erhalten werden, als Referenzwert eingestellt. Dieses Verfahren kann dann verwendet werden, wenn eine geeignete Anzahl von Produkten ausgebildet wird, nachdem Betriebsbedingungen grob bestimmt sind, und dann wird der Referenzwert bestimmt, während ausgewertet wird, ob diese Bedingungen geeignet sind oder nicht.

Die Toleranzgrenze der Abweichung wird herkömmlich mit dem folgenden Verfahren bestimmt.

a) Der Bediener gibt direkt eine Toleranzgrenze auf einem Einstellbildschirm eines Bedienungspults ein. Dieses Verfahren kann dann verwendet werden, wenn dasselbe Produkt, wie es in der Vergangenheit hergestellt worden ist, herzustellen ist und die zuvor erhaltene Toleranzgrenze angewendet werden kann.
b) Wenn ein empfohlener Wert vom Vorrichtungshersteller für die Toleranzgrenze der Abweichung im Bedienerpult (z. B. in einer Speichervorrichtung) im Voraus gespeichert worden ist, drückt der Bediener einen Druckknopf zum Auslesen des empfohlenen Werts und stellt ihn als die Toleranzgrenze der Abweichung am Bedienerpult ein.

Der empfohlene Wert wird im Bedienungspult in den folgenden zwei Zuständen gespeichert.
(b-1) Im Fall, in welchem der empfohlene Wert als variabler Parameter gespeichert ist:
Der empfohlene Wert wird als variabler Parameter im Bedienungspult gespeichert, aber nicht als fester Wert innerhalb des Steuerprogramms codiert. In diesem Fall ist es allgemein für den Bediener unmöglich, den empfohlenen Wert als variablen Parameter frei zu modifizieren. Jedoch kann der Servicetechniker des Vorrichtungsherstellers den empfohlenen Wert durch Anwenden eines Parameter-Einstellmodes ohne Ändern des Steuerprogramms modifizieren.
(b-2) In dem Fall, in welchem der empfohlene Wert als fester Wert im Steuerprogramm codiert ist:
Der empfohlene Wert kann nicht ohne Ändern des Steuerprogramms geändert werden. Daher ist es für den Bediener unmöglich, den empfohlenen Wert zu ändern. Es ist selbst für den Servicetechniker des Vorrichtungsherstellers nicht einfach, das Steuerprogramm zu ändern.
Somit gibt es ein zum Stand der Technik gehörendes Problem.
Wenn die Qualitätssteuerungs-Betriebsdaten in einer Spritzgussmaschine überwacht werden, ist es wünschenswert, eine plötzliche Fehlfunktion zu erfassen und das Produkt nur dann als defekt zu bestimmen, wenn eine solche Fehlfunktion beobachtet wird. Jedoch ändern sich die Betriebsdaten dann, wenn die Temperaturen der Gussform oder der Injektionseinheit durch die Effekte der Außenlufttemperatur oder der Kühlwassertemperatur in einer welligen Kurve schwanken. Um genauer zu sein, erhöht sich die Fließbarkeit des Harzes innerhalb der Gussform, wenn sich die Temperatur der Gussform erhöht. Als Ergebnis wird eine größere Menge an Harz in die Gussform injiziert und erhöht sich die Menge an Dämpfung bzw. Pufferung. Alternativ dazu wird dann, wenn sich die Temperatur der Injektionseinheit erhöht, das Schmelzen eines kristallinen Harzes erleichtert, was die Ladezeit verkürzt. Im Fall eines amorphen Harzes wird ein Schmelzen auch erleichtert. Ein Schmelzen beginnt ab einer Zufuhrzone, welche ein Teil nahe dem Anschlussteil des Trichters 6 innerhalb des Heizzylinders 3 ist (Fig. 2). Als Ergebnis wird die Reibkraft zwischen der Schraube und dem Harz kleiner, was die Kraft zum Führen des Harzes nach außen verringert. Auf diese Weise gibt es die Neigung, dass die Ladezeit größer wird.
Wie es oben erklärt ist, wird selbst dann, wenn die Betriebsdaten durch die Wirkung von Störfaktoren auf die Betriebsdaten schwanken und von einer vorbestimmten Toleranzgrenze abweichen, das erhaltene Produkt als defekt bestimmt. Jedoch erfüllen einige der tatsächlich als defekt bestimmten Produkte die Anforderungen für ein Produkt, das nicht defekt ist. Anders ausgedrückt gibt es einige Fälle, in welchen ein Produkt, das nicht defekt ist, als defekt bestimmt wird. Insbesondere dann, wenn die Betriebsdaten ein stetiges Erhöhen und Erniedrigen oder eine Schwankung mit einer Kurve mit großer Welligkeit zeigen, wenn das Überwachen der Betriebsdaten basierend auf dem festen Referenzwert durchgeführt wird, gibt es einige Möglichkeiten, dass ein Produkt, das nicht defekt ist, aus den Betriebsdaten als defekt bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorgenannten Probleme gemacht worden, die zu herkömmlichen Überwachungsverfahren für Betriebsdaten für eine Qualitätssteuerung in einer Spritzgussmaschine gehören. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungsverfahren zu schaffen, das eine Möglichkeit zum fehlerhaften Bestimmen eines Produkts, das nicht defekt ist, als defekt reduziert, selbst in dem Fall, in welchem Betriebsdaten für eine Qualitätssteuerung in einer Kurve mit großer Welligkeit schwanken.
Ein Verfahren zum Überwachen von Betriebsdaten einer Spritzgussmaschine für eine Qualitätssteuerung weist folgendes auf:
Berechnen eines Bewegungsdurchschnitts einer vorbestimmten Anzahl der letzten Datenstücke jedes Mal dann, wenn ein Betriebsdatenstück für eine Qualitätssteuerung erhalten wird; und
Erzeugen eines Alarms, wenn eine Abweichung der Betriebsdaten vom Bewegungsdurchschnitt eine vorbestimmte Toleranzgrenze übersteigt.
Vorzugsweise werden dann, wenn die Daten des Produkts als defekt bestimmt werden, die Daten eliminiert, bevor der Bewegungsdurchschnitt berechnet wird.
Die Spritzgussmaschine der vorliegenden Erfindung weist eine Überwachungseinheit zum Überwachen von Betriebsdaten für eine Qualitätssteuerung gemäß dem vorgenannten Verfahren auf.
Gemäß dem Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird basierend auf der Abweichung des tatsächlich gemessenen Datenstücks vom letzten Bewegungsdurchschnitt bestimmt, ob ein Produkt defekt ist oder ein Produkt nicht defekt ist. Mittels dieses Merkmals beeinflussen die Änderungen von Umgebungsbedingungen über eine relativ lange Periode nicht die Bestimmung. Daher wird nur dann, wenn eine plötzliche Fehlfunktion der Spritzgussmaschine auftritt, das durch die Fehlfunktion beeinflusste Produkt als defekt bestimmt. Gemäß dem Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Möglichkeit, dass ein nichtdefektes Produkt als defekt bestimmt wird, reduziert werden. Somit kann die Ergiebigkeit von nichtdefekten Produkten erhöht werden, was die Herstellungskosten senkt. Zusätzlich muss das basierend auf den Betriebsdaten als defekt bestimmte Produkt hinterher nicht untersucht werden. Daher kann die Produktivität verbessert werden.
Bei der Spritzgussmaschine kann durch Verwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Überwachen der Betriebsdaten, wie beispielsweise einer Ladezeit, einer Injektionszeit und einer Menge an Pufferung bzw. Dämpfung, die Genauigkeit einer Bestimmung von defekt oder nicht defekt verbessert werden. Der Ausdruck "Ladezeit" bezieht sich auf eine Zeit, die zum Laden einer vorbestimmten Menge von Rohmaterialharz in den Heizzylinder erforderlich ist. Der Ausdruck "Injektionszeit" bezieht sich auf eine Zeit ab der Initiierung einer Injektion von geschmolzenem Harz in eine Gussform vom Heizzylinder bis zur Initiierung eines Druckhalteschritts. Der Ausdruck "die Menge an Pufferung bzw. Dämpfung" bezieht sich auf den Vorwärtsbewegungsabstand einer Schraube gemäß der Schrumpfung des Harzes in der Gussform während des Druckhalteschritts.
Es folgt nun eine Beschreibung der Zeichnungen.
Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen einer Spritzgussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 2 ist eine schematische Struktur eines Injektionseinheitsteils einer hydraulischen Spritzgussmaschine, auf welche das Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Überwachungsverfahrens einer Spritzgussmaschine basierend auf der vorliegenden Erfindung.
Zu Beginn wird in Bezug auf Operationsdaten für die Qualitätssteuerung (wie beispielsweise eine Ladezeit, eine Injektionszeit und die Menge an Pufferung bzw. Dämpfung) eine Toleranzgrenze K der Abweichung von einem Referenzwert bestimmt. Wenn die Differenz von tatsächlich erhaltenen Daten vom Referenzwert die Toleranzgrenze K übersteigt, wird das Produkt als defekt bestimmt.
Ein Anfangsreferenzwert IJ wird bestimmt. Dies ist so, weil keine Datenstücke zum Erhalten eines Bewegungsdurchschnitts IH zu der Zeit vorhanden sind, zu welcher eine Produktion initiiert bzw. begonnen wird. Als der Anfangsreferenzwert IJ kann ein bei Versuchsoperationen bestimmter Referenzwert oder ein aus Daten von zuvor durchgeführten Operationen erhaltener Referenzwert verwendet werden.
Die Anzahl von Datenstücken zum Erhalten des Werts des Bewegungsdurchschnitts IH wird bestimmt. In diesem Fall wird die Versuchsanzahl N für einen Injektionsbetrieb bestimmt.
Der Betrieb der Spritzgussmaschine wird begonnen. Gleichzeitig wird das Überwachen der Betriebsdaten begonnen.
Für bis zu N Versuchen ab der Initiierung des Betriebs ist der Bewegungsdurchschnitt IH, der ab den letzten N Versuchen erhalten wird, nicht erhalten worden. Daher wird die Abweichung eines tatsächlichen Datenstücks Mi vom Anfangsreferenzwert IJ überwacht. Wenn der Absolutwert der Abweichung die Toleranzgrenze K übersteigt, wird ein Produkt als defekt bestimmt, und dann wird ein Alarm erzeugt.
Bei und nach N + 1 Versuchen wird der Bewegungsdurchschnitt IH der letzten N Versuche als Referenzwert verwendet. Die Abweichung eines tatsächlichen Datenstücks Mi vom Bewegungsdurchschnitt IH wird überwacht. Wenn der Absolutwert der Abweichung die Toleranzgrenze K übersteigt, wird das Produkt als defekt bestimmt, und dann wird ein Alarm erzeugt.
Es folgt eine Beschreibung eines modifizierten Überwachungsverfahrens.
Das Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das in Fig. 1 gezeigte Verfahren beschränkt und kann auf verschiedene Arten modifiziert werden, wie es nachfolgend gezeigt ist.

a) Die Toleranzgrenze der Abweichung kann wie folgt eingestellt werden. Der Wert der positiven Seite des Bewegungsdurchschnitts kann unterschiedlich von demjenigen der negativen Seite sein. Weiterhin kann die Toleranzgrenze auf eine der Seiten eingestellt werden. In diesem Fall werden dann, wenn die Abweichungswerte von Produkten in die andere Seite fallen, alle Produkte als nicht defekt bestimmt.
b) Sofort nach Beginn des Betriebs kann der Referenzwert wie folgt eingestellt werden. Ab dem 2-ten Versuch bis zum N-ten Versuch wird bislang ein Bewegungsdurchschnitt aus tatsächlichen Datenstücken (N minus 1) erhalten. Andererseits kann dann, wenn die Anzahl von tatsächlichen Datenstücken unzureichend ist, der Anfangsreferenzwert IJ anstelle der tatsächlichen Daten verwendet werden, um einen Bewegungsdurchschnitt zu erhalten.
c) Die Bestimmung eines defekten oder nicht defekten Produkts kann ab dem "N + 1"-ten Versuch ohne Einstellen des Anfangsreferenzwerts K begonnen werden. Weiterhin kann gemäß dem Verfahren von b, die Bestimmung bei und nach dem 2-ten Versuch durchgeführt werden.
d) Ein Bewegungsdurchschnitt wird nach einem Eliminieren von Daten des als defekt bestimmten Produkts berechnet.
e) Im in Fig. 1 gezeigten Ablaufdiagramm wird ein Alarm einfach dann erzeugt, wenn ein Produkt als defekt bestimmt wird. Jedoch kann die Spritzgussmaschine angehalten werden, wenn ein Produkt als defekt bestimmt wird. Alternativ dazu kann dann, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Alarmgebungen kontinuierlich erzeugt wird, der Betrieb der Spritzgussmaschine angehalten werden.

Gemäß den Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Möglichkeit zum fehlerhaften Bestimmen eines nichtdefekten Produkts als defekt reduziert werden. Daher ist es möglich, die Ergiebigkeit von nichtdefekten Produkten zu erhöhen und dadurch die Herstellungskosten zu reduzieren. Zusätzlich wird der Aufwand reduziert, da der Schritt zum Untersuchen von Produkten, die als defekt bestimmt sind, basierend auf den Betriebsdaten eliminiert werden kann. Als Ergebnis wird die Produktivität verbessert.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen von Betriebsdaten einer Spritzgussmaschine zur Qualitätssteuerung, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
Berechnen eines Bewegungsdurchschnitts einer vorbestimmten Anzahl der letzten Datenstücke jedes Mal dann, wenn ein Betriebsdatenstück zur Qualitätssteuerung erhalten wird; und
Erzeugen eines Alarms, wenn eine Abweichung der Betriebsdaten vom Bewegungsdurchschnitt eine vorbestimmte Toleranzgrenze übersteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten zur Qualitätssteuerung eine Ladezeit, eine Injektionszeit und/oder eine Menge an Dämpfung sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsdurchschnitt nach einem Eliminieren von Daten des als defekt bestimmten Produkts berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten eine Ladezeit, eine Injektionszeit und/oder eine Menge an Dämpfung sind.

5. Spritzgussmaschine mit einer Überwachungseinheit, die einen Bewegungsdurchschnitt einer vorbestimmten Anzahl von letzten Datenstücken jedes Mal dann berechnet, wenn ein Betriebsdatenstück zur Qualitätssteuerung erhalten wird, und die einen Alarm erzeugt, wenn eine Abweichung der Betriebsdaten vom Bewegungsdurchschnitt eine vorbestimmte Toleranzgrenze übersteigt.

6. Spritzgussmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten zur Qualitätssteuerung eine Ladezeit, eine Injektionszeit und/oder eine Menge an Dämpfung sind.

7. Spritzgussmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsdurchschnitt nach einem Eliminieren von Daten des als defekt bestimmten Produkts berechnet wird.

8. Spritzgussmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten zur Qualitätssteuerung eine Ladezeit, eine Injektionszeit und/oder eine Menge an Dämpfung sind.