[发明专利]用于对注塑过程进行监控和优化的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种以分析在对部件进行注塑之前、期间和/或之后出现的振动谱为基础对注塑过程进行监控和优化的方法和设备。

背景技术

在注塑时，将液体材料挤压到专用的模具中，在填充过程之后将其冷却并且随后将其取出。

在此，整个过程通过压力、温度、摩擦、聚集状态等的与相应的注塑材料、模具以及注塑方法相关的不同状态而受到影响。

注塑材料通常必须被加热，并且随后在例如为直到100bar的高压的情况下挤压到复杂程度或多或少的模具中，其中液体材料穿流过不同容积的通道，在壁部上冷却或附着，在狭窄部位处积聚并且被强制性地改变方向。

在最初的填充过程结束时，通过所谓的后注浆（Nachdrücken），填充材料在冷却时收缩的体积通过附加的材料补满，以便保证完全地填满模具。

模制工具必须承受相关的力，保证适当的散热并且最后再次喷射注塑材料。

其他的设备组成部分热和压力相关地为注塑提供注塑材料。

通过不同的过程变动可能在制造注塑部件时导致缺陷或缺点。

例如，可能为：

-没有完全地填充模具，

-模具的凸出的组成部分破裂，

-不同的冷却速度导致注塑部件中的应力，

-冷却循环的中断使冷却时的温度曲线失真，

-注塑部件被有缺陷的喷射器损坏，

-材料准备或制备是有缺陷的，

-温度进而粘度偏差并且导致不同的填充缺陷和冷却缺陷，

-在压力下的爆炸类型的特性导致填充缺陷和燃烧。

上面提到的和其他的缺陷仅为难于识别的。因此，必须根据有缺陷的注塑部件通过技术考虑和测试来确定缺陷的原因。通常，也不能够容易地识别出有缺陷的注塑部件本身，使得在识别出缺陷并且随后能够通过试验性地改变参数对过程进行优化之前可能会生产出大量的次品。

此外，注塑工具能够达到几十万欧元的价格。对注塑工具的规定功能的监控以及维修工作的及时开始因此具有高的经济利益。

从WO2010/051954中已知用于部件测试的基于声的方法。然而，应用范围局限于固体的部件和其通过切削、成型等方式进行的加工。

发明内容

因此，本发明基于下述目的，实现一种对注塑过程进行监控和优化的方法和设备，借助于所述方法和设备，能够实现对注塑过程的准确的监控和/或评定。

所述目的相应地通过权利要求1或9的特征来实现。

因此，将结构声传感器与注塑模具或与填充设备直接地或间接地连接或者耦联，并且对通过注塑过程在模具或设备中产生的以及通过在关闭、打开和喷射时的工具运动产生的振动进行测量。

尤其在直到200kHz的频率范围中的所述振动可允许推断出当前进行的过程和其特性。

以完整的过程测量为基础，存储关于工具、材料和其他过程特性的参考模型以便充当用于今后的流程的对照。从技术角度出发，任意信号偏差能够与过程改变相关并且用于对过程进行监控或控制。

由于工具的或机器元件或者说控制装置的和参与的运行机构的性质或改变而造成的影响表现在结构声的振动图样中。

固体中的、尤其是工具（例如，注塑模具）中的振动通过结构声传感器在工具的表面处或在工具中被量取。必要时，能够设有另一个传感器，例如以便对例如为喷射装置、螺旋送料机或挤压器的材料输送设备进行直接监控。也能够在用于模具的冷却设备上设有单独的传感器。在已有的例如为注塑模具的装置上能够低成本地并且简单地在相应的外部面上加装传感器。在那，传感器能够被拧紧、粘接、压紧等。如果将传感器设置在内部面上、也就是在面向空腔的面上，所述传感器能够更好地记录振动。这样，消除了由模具材料引起的缓冲。这能够使振动可以听见，所述振动在将传感器设置在模具的外部面的情况下是不可测量的。信噪比能够以数量级增大。设置在模具的内部面上的传感器能够影响模具中的材料流动以及影响例如为冷却性能的其他特性。为了使所述影响最小化，能够将用于模具的内部面的传感器完全地或至少部分地插入到内部面中。对此，能够为传感器设有例如为孔的凹部。传感器能够与内部面齐平或被适当地终归要使用的例如为树脂的密封或固定材料的层所覆盖。传感器的这种嵌入也能够在模具的外侧上实现，那么其中设有从外部延伸到模具中的凹部，能够将传感器插入到所述凹部中。凹部越深，传感器能够更近地接近于在模具的内部中的流动过程和/或冷却过程等。

也能够将已经设在模具上或模具中以用于压力检测等的传感器用于记录振动谱，所述传感器包括压电元件。