用于面向用户地监视和调节生产的装置和方法

专利名称：用于面向用户地监视和调节生产的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于面向用户地监视和调节生产的一种装置和一种方 法，特别是用于将塑料加工成一定的产品的这种装置和方法。为了简 化，下面将借助用于加工塑料的装置来说明本发明。但这不应限制本 发明的主题，更确切地说，其包括任意生产型机器。
背景技术：
用于加工塑料的装置，如特别是挤出机或注塑机，按照通过预定 的过程参数可控制的各个加工过程的预定的顺序形成所谓的塑料产
口口 。
这些产品必须一方面通常始终满足高的质量要求。另一方面，通 常由供应商生产大量的一个系列的产品，从而产品供应量比较大，有 待获得的产品出售价格比较低，因此制造商节省成本的压力特别是降 低能量成本的压力持续上升。这需要精确的质量控制、产品控制和与 成本相关参数，特别是如用于生产的能量用量的控制。
但在使用根据现有技术的装置的情况下，用于 一定产品的成本无 论如何通常可以仅仅是大约地确定对于一定的产品损耗的生产成本， 因为这里包括了众多的平均值或经验值，特别是如机器的能量成本和 维护成本。而且这些值通常在生产之后才能给出，因为事先并未提供 所有至关重要的参数。
这些公知的装置的另一个缺点是，为了维护这些装置设定基于经 验的固定不变的时间间隔。由此这些装置通常过早地被维护，因此产 生不必要的停工时间和成本。
但另一方面缺点还在于，在这种通常足够的固定不变的维护间隔 时间内由于高损耗已经需要维护。在这种情况下，对装置的损伤以及特别是对被用于造型的注塑模具的损伤通常太晚才被发现。这还导致 维修成本以及停工时间形式的额外的费用。

发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于加工塑料的装置和方法，其 克服了现有技术的缺点，特别是可以实现面向用户地监视和调节加工。 其目的优选是效率提高、特别是在用于预先给定量的预定的产品的能 量方面的效率提高，并减小用于维护和维修的费用。
根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的用于加工塑
料的装置以及具有权利要求2的特征的装置得以实现。本发明的方法 是权利要求23的主题。优选的实施方式、改进和方法补充是从属权利 要求的主题。
本发明的装置被设计至少用于面向用户地监视按照通过预定的过 程参数可控制的各个加工过程的预定的顺序对塑料的加工。为此本发 明的装置具有至少一个材料输送装置，该材料输送装置在至少一个加 工过程中输送作为原材料的待加工的塑料。另外设有至少一个塑化装 置，该塑化装置在至少一个其它的加工过程中使得所输送的原材料塑 化和/或均匀化。
另外，本发明的装置具有至少一个造型装置，特别是注塑模具， 其使得经塑化和/或均匀化的原材料在至少一个其它的加工过程中成 型为产品。该产品在经过预定的冷却和/或硬化时间之后从造型装置中 取下。在原材料输送和产品取下之间的加工过程的所述顺序一经过预 定的生产起动时间之后一限定了一个产品周期。
本发明的装置具有至少一个控制装置，该控制装置通过至少一个 加工控制参数一特别是通过至少 一个过程参数一控制加工。控制装置 与至少一个输入装置可数据连接。
在本发明的范围内"可数据连接"理解为如下情况，即至少两个装 置通过用于传输数据的连接机构连接。数据连接既可以是有线连接， 也可以是无线连接。优选数据连接通过按照通常的标准特定的数据连接来实现，例如用于有线数据连接的I2C、 RS-232、 LAN或用于无线 数据连接的WLAN、蓝牙。但也可以使用通过光纤或红外线路的光学 的数据连接。
通过输入装置可以输入至少一个加工输入参数值，如特别是装置 成本、原材料成本、能量成本、造型装置成本、损耗成本、利息成本 和/或人力成本、加工量。优选通过输入装置还可以预先给定至少一个 加工控制参数的至少一个给定值。
在一定的实施方式中，输入装置不是本发明的装置的一部分。但 在这些实施方式中，装置具有至少一个数据接口，经由该数据接口， 可以例如通过中央计算机输入加工输入参数，如原材料成本的波动和 其它在外部的输入装置方面的影响。作为输入装置还可以使用外围设 备，从这些外围设备同样可以输入数据形式的加工输入参数。
另外根据本发明，至少一个处理器装置可与控制装置数据连接。 借助处理器装置，可从至少一个预定的加工控制参数和/或至少一个预 定的加工输入参数中基本实时地求得至少一个预定的加工监视参数。
作为装置的用户通常关注的加工监视参数，特别是可以考虑产品
操作周期；产品成本；产品质量；每个产品周期的原材料用量和/或能 量用量，另外与此相关地考虑预期的原材料需求；预期的生产时间和/ 或预期的预定量的预定产品的生产成本；产品缺陷概率；产品缺陷频 率；直至维护、校准和/或装置部件更换、特别是造型装置更换的产品 周期的数目；维护和维修成本；和/或生产起动时间和/或成本。
根据本发明，控制装置可与至少一个输出装置数据连接。通过本 发明的输出装置，可以输出至少一个加工监视参数的至少一个值，特 别是实际值、给定值、平均值、从装置起动起的积分值、该积分值的 历史和/或趋势。优选可以通过特性曲线族来显示这些值中的至少一个 值。
优选通过输出装置可直接显示由装置决定的加工监视参数如产品 操作周期、废品率(公差监视)、停工时间、能量用量、水和空气消耗 量的实际值，并可以评价和记录从中得到的消耗率。优选装置允许针对每次无生产都显示预定的加工监视参数的给定 值与实际值的比较，且特别优选除了实际值外还显示实际值的历史和 基于历史得到的预测。
本发明的装置因此为其用户提供了如下优点，即不必费力地通过 各个公差来评价生产成果，而是允许通过将装置的各种不同的功能进 行有益的组合来关联地且直接地评价一定的精确地特定的生产目标。 这些生产目标对于根据现有技术的装置来说一如果情况确实如此一在 以后才可以评价，于是不能再进入到优化过程中，而优化过程也是本 发明的主题。
在优选的实施方式中，输出装置可以实现通过特别是涉及成本大 小的加工输入参数与多数复杂的加工监视参数的逻辑连接基本实时地 显示生产成本计算。优选将生产成本计算显示在具有用于控制装置的 触摸功能的屏幕上，即输入和输出装置可以组合。
优选本发明的装置是挤出机或注塑机。
根据一种优选的改进，本发明的装置还被设计用于面向用户地调 节对塑料的加工。为此调节作为加工调节参数的至少一个加工监视参 数，其方式为，控制装置还可与至少一个调节装置数据连接，该调节 装置按照至少一个一优选通过输入装置一可预先给定的调节标准或者 根据至少一个可预先给定的给定值来调节至少一个加工调节参数。
根据一种优选的对本发明装置的改进方案，从下述的组中取用至
少一个调节标准，即该组至少含有最短的产品操作周期即最大的产 品脱模率；每个产品周期的最少能量用量；最小的产品成本；预定量 的预定产品的最小生产成本；最高的产品质量；直至维护、校准和/ 或更换装置的部件时的产品周期的最大数目；最小的维护和维修成本； 和/或最短的生产起动时间和/或最小的生产起动成本。
在本发明装置的一种优选的实施方式中，处理器装置可与至少一 个存储装置数据连接，在该存储装置中至少存储有用于至少一个加工 监视和/或调节参数的至少一个下限的和/或上限的一优选与产品相关 的一经验极限值。在本发明装置的另一种优选的实施方式中，在调节至少一个加工 调节参数时，处理器装置监视至少一个加工监视参数，从而所述加工 监视参数的实际值不低于或高于至少一个下限的和/或上限的经验极 限值和/或至少一个一优选通过输入装置一可预先给定的下限的和/或 上限的一优选与产品相关的一用户极限值。
在本发明装置的一种优选的改进中，当至少一个加工监视参数的 实际值高于或低于至少一个经验值和/或用户极限值时，特别是当基本 恒久地高于或低于可预先给定数量的产品周期时，控制装置通过输出 装置输出相应的报警信号和/或警报，和/或将装置控制到安全状态中， 或者将装置切断。
在本发明的装置的一种优选的实施方式中，控制装置可与至少一 个测量装置数据连接，所述测量装置受控制装置的控制持续地或者在 预定的时间点在至少一个预定的加工过程期间在至少一个预定的产品 周期内检测至少一个预定的加工测量参数。优选这些加工测量参数取
自下述的组，即该组至少含有误差；停工时间，特别是装调时间和/ 或维护时间；和/或装置的消耗功率；造型装置的温度、损耗、使用时 间和/或误差；和/或用于产品冷却的冷却剂的温度和/或消耗量；至少 一个加工过程的持续时间；环境温度；用于装置的至少一个液压的设 备所使用的油的粘度等。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，处理器装置可以借 助至少一个加工测量参数求得至少一个预定的加工控制、监视和/或调 节参数的至少一个实际值，特别是求得产品操作周期和/或每个产品周 期的能量用量。优选在此特别是还可求得相应的实际值与相应的给定 值的偏差。
在本发明的装置的一种优选的改进中，至少一个加工监视或调节 参数与至少一个加工控制参数和/或至少一个其它的加工监视和/或调 节参数的至少一个关系作为至少一个特性函数以预定数量的离散的一 优选与产品相关的一经验值点的形式存储在存储装置中。
在本发明的装置的一种优选的实施方式中，装置在至少一个一优选与产品相关的一学习模式下运行。在该学习模式下，在至少一个测 量批次中，在至少一个预定的加工控制参数的给定值经过至少一个产 品周期之后以预定的步骤自动改变的情况下，和在必要时至少一个其 它的加工控制参数的值预定地固定不变的情况下，通过至少一个测量 装置测量至少一个预定的加工测量参数。借助所述至少一个预定的加 工测量参数，处理器装置求得在此产生的至少一个预定的加工调节和/ 或监视参数的至少一个实际值，并由此求得至少一个特性函数。特性 函数以预定数量的离散的一优选与产品相关的一测量值点的形式存储 在存储装置中。
一种简单的学习模式可以如下设计，即装置以通常为了产品的优 化而改变的过程参数，在有利的值间隔内，在产品质量高的前提下， 经过不同的产品周期。针对这些产品周期的不同的过程参数，在各个 装置中的相应的能量用量通过相应的测量装置被测量，在处理器装置 中被分析，并被存储在存储装置中。结果是特性函数，即每个产品周 期的(全部)能量用量与变化的过程参数的关系。于是可以从该特性 函数取用用于能量效率最高的产品周期的过程参数。
另外可以借助能量用量/产品周期特性函数在考虑各个加工过程 的相应的持续时间的情况下通过合适的过程参数选择来调节能量最佳 的产品周期。
在一种优选的实施方式中，只要通过相应的过程参数选择尚未达 到该能量最佳的产品周期，用户就可以通过输出装置被要求改变过程 参数或者必要时对装置或注塑模具进行维护。这种与生产相关的维修 的优点在于，它导致提高了装置的平均使用时间，因为过程参数的调 整间隔针对于实际需要而非针对于固定不变的经验值。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，处理器装置基于用 于至少一个加工输入参数的至少一个测量批次，求得用于至少一个加 工监视参数的、特别是用于产品成本的至少 一个一优选通过输出装置 可输出的一极限值，在按照至少一个调节标准或者根据至少一个预定 的给定值调节至少一个其它的加工调节参数时，不高于或低于至少一个预定的监视极限值。
在本发明的装置的一种优选的改进中，处理器装置基于至少一个 加工测量、监浮见和/或调节参数的至少一个实际值和/或历史和基于这 些参数的至少一个经验值和/或用户极限值，如特别是在至少一个液压 的设备中所使用的油的最大粘度，基于每个生产周期的最大能量用量， 求得在维护、校准和/或更换装置的部件、特别是更换造型机之前所需 要的最大数量的其它产品周期的至少一个一优选通过输出装置可输出 的一极限值。这具有如下优点，即通过由此实现的使得维护和调整活 动针对于相应的实际需求，可以减小与此相关的成本。也就是说，本 发明的装置可以实现有针对性的维修措施和较高的使用时间。
优选该装置可以实现基于至少一个加工测量、监视和/或调节参数 的至少 一个实际值和/或历史来评价和监视一定部件的磨损实际值和/ 或磨损情况。只要例如在注塑模具相同且产品操作周期相同的情况下 在生产过程中提高能量用量，那么这就表明需要对装置进行维护或检 查。
优选在这种情况下，通过处理器装置在其用户极限值或经验极限 值方面分析其它加工测量、监视和/或调节参数(这些参数能说明磨损 的情况)。由此装置可以自动地辨别出，是否需要对液压驱动的装置进 行换油，或者更确切地说，是否需要对注塑模具进行维护。
作为这些磨损状态参数，特别是可以考虑调节阀、泵等的加工测 量、监视和/或调节参数。为此装置优选适于在装置的寿命周期内对所 述参数进行长期的监视。只要处理器装置从预定的公差范围中求得这 些参数的预定的偏差，用户就能通过输出装置知道要校准或更换相应 的磨损部件，例如阀等。
装置的使用者还通过输出装置被告知哪些参数不在公差范围内， 因此甚至可以产生关于装置状态的诊断，且必要时重新校准或更换部 件。因此可以取消通过装置制造商的客户服务措施来校准装置。更确 切地说，用户自己根据需要来校准装置，由此还可以节省成本。
在本发明的装置的一种优选的实施方式中，通过如下措施对加工调节参数进行调节，即处理器装置借助这些加工调节参数的至少一个 特性函数来观察这些加工调节参数与至少一个加工控制参数的关系， 并求得至少一个加工控制参数的至少一个测量值或经验值，对于所述 测量值或经验值，相应的特性函数值按照相应的调节标准最小、最大 或者具有与预先给定的给定值的最小的差量。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，在调节至少一个加 工调节参数时，监视至少一个加工监视参数，从而处理器装置借助这 些加工调节参数的至少一个特性函数来观察这些加工调节参数与至少 一个加工控制参数和与加工监视参数的关系，并求得至少一个加工控 制参数的测量值或经验值中的最佳值，对于所述最佳值， 一方面相应 的特性函数值按照相应的调节标准最小、最大或者具有与预先给定的 给定值的最小的差量，另一方面，加工监视参数的属于至少一个最佳 值的至少一个测量值或经验值不低于或高于一优选与产品相关的一下 限的和/或上限的经验极限值和/或用户极限值。
在本发明的装置的一种优选的改进中，自动地对至少一个加工调 节参数进行调节，其方式为，控制装置将至少一个加工控制参数的至 少 一个给定值设定为所述至少 一个加工控制参数的由至少 一个相应的 特性函数求得的至少一个最佳值。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，手动地对加工调节 参数进行调节，其方式为，将所述至少一个加工控制参数的由至少一 个相应的特性函数求得的至少一个最佳值在输出装置上输出，由此用 户能够自己通过输入装置相应地改变至少一个相应的加工控制参数的 至少一个给定值。这种半自动的运行模式具有如下优点，即一特别是 在进行新的产品形状的生产时一用户暂时可以干预对注塑机的控制， 或者在优化加工调节参数时仅希望有协助。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，装置可以在至少一 个一优选与产品相关的一最大脱模率模式下运行，在该模式下，产品 操作周期作为加工调节参数被调节至其最小值，且产品质量作为加工 监视参数被如下监视，即它至少不低于_优选与产品相关的一下限的经验极限值或用户极限值。
在本发明的装置的一种优选的改进中，装置可以在至少一个一优 选与产品相关的一最小产品成本模式下运行，在该模式下，产品成本 作为加工调节参数被调节至其最小值，且产品质量作为加工监视参数 被如下监视，即它至少不低于一优选与产品相关的 一下限的经验极限 值或用户极限值。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，装置可以在至少一 个一优选与产品相关的一每个产品周期的能量用量最小的模式下运 行，在该模式下，每个产品周期的能量用量作为加工调节参数被调节 至其最小值，且产品质量作为加工监视参数被如下监视，即它至少不 低于个一优选与产品相关的 一下限的经验极限值或用户极限值。
在本发明的装置的另一种优选的实施方式中，至少两个加工监视 参数作为加工调节参数按照所述的或类似的调节标准的至少一个预定 的组合来调节。此点优选如下进行，即处理器装置一优选由至少一个 特性函数或者在至少一种学习模式下一确定用于最佳产品周期的至少 一个加工控制参数的至少一个最佳值，对于该最佳值而言，产品操作 周期、每个产品周期的材料用量和能量用量同时最小。
在本发明的装置的一种优选的改进中，控制装置可与至少一个数 据网络、特别是内联网或因特网连接，且通过控制装置提供在数据网 络中的至少一种数据服务，该数据服务取自下述的组，即该组含有
Web和/或XML服务器服务、FTP服务器服务、SQL服务器服务、 E-Mail服务、应用服务器服务、特别是J2EE服务、文件服务器服务、 特别是WebDAV服务器服务、SMB服务器服务、NFS服务器服务或 AFP服务器服务等，和/或控制装置用作至少一个数据服务的,终端设备 (客户端)。
在本发明的装置的一种优选的实施方式中，控制装置通过在至少 一个数据网络中的至少一个数据服务基本实时地提供至少一个加工控 制、测量、监视和/或调节参数，如特别是产品操作周期；产品成本； 产品质量；每个产品周期的原材料用量和/或能量用量；预期的原材料需求；预期的生产持续时间和/或对于预先给定量的预定产品的预期的 生产成本；产品缺陷概率；产品缺陷频率；直至维护、校准和/或装置 部件更换、特别是造型装置更换的产品周期的数目；维护和维修成本; 和/或生产起动时间和/或成本。
本发明的方法，特别是挤出或注塑方法，用于面向用户地监视按 照通过预定的过程参数可控制的各个加工过程的预定的顺序的对塑料 的加工，至少包括如下步骤
在作为至少一个加工过程的至少一个材料输送步骤中，输送作为 原材料的待加工的塑料。另外设有作为至少一个其它的加工过程的塑 化步骤，在该步骤中将所输送的原材料塑化和/或均匀化。在作为至少 一个其它的加工过程的至少一个造型步骤中，经塑化和/或均匀化的原 材料成型成产品，该产品在经过预定的冷却和/或硬化时间之后可取 下。在此，在原材料输送和产品取下之间的加工过程顺序一在生产起 动步骤之后一限定了 一个产品周期。
在至少一个其它的本发明的控制步骤中，通过至少一个加工控制 参数一特别是通过至少 一个过程参数一来控制加工。
根据本发明设有至少一个输入步骤，通过该步骤输入至少一个加 工输入参数值，如特别是装置成本、原材料成本、能量成本、造型装 置成本、损耗成本、利息成本和/或人力成本、加工量，且优选可以预 先给定至少一个加工控制参数的至少一个给定值。
在至少一个处理步骤中，由至少一个预定的加工控制参数和/或至 少一个预定的加工输入参数可基本实时地求得至少一个预定的加工监 视参数，如特别是产品操作周期；产品成本；产品质量；每个产品周 期的原材料用量和/或能量用量；预期的原材料需求；预期的生产时间 和/或对于预先给定量的预定产品的预期的生产成本；产品缺陷概率； 产品缺陷频率；直至维护、校准和/或装置部件更换、特别是造型装置 更换的产品周期的数目；维护和维修成本；和/或生产起动时间和/或 成本。
另外可以在至少一个输出步骤中输出至少一个加工监视参数的至少一个值，特别是实际值、给定值、平均值、从方法开始起的积分值和/或该积分值的历史和/或趋势，并优选通过特性曲线族来显示。
根据一种优选的改进，本发明的方法还包括至少一个用于面向用户地调节对塑料的加工的步骤。在该步骤中，根据至少一个一优选在输入步骤中一可预先给定的调节标准调节至少一个加工调节参数或者将至少一个加工调节参数调节到至少一个可预先给定的给定值。
本发明的装置的优选的实施方式具有如下优点，即在生产过程中和在维护时不仅考虑用于控制的平均的经验值。与根据现有技术的装
置相反，并不通过相应的加工控制参数对产品质量和产量进行简单的控制，而是积极主动地调节多数情况下复杂的加工调节参数，如调节预定量的产品的能量用量。
由此本发明的装置的用户友好性相比于现有技术的装置得到了提高。也就是说，装置的用户不必繁瑣地找到加工控制参数的平均的经验值，即特别是各个加工过程的如下过程参数，即对于所述过程参数来说，加工和/或产品符合一定的目标标准。更确切地说，这些调节标准，例如对于预先给定量的预定产品的最小的能量用量，可以以简单的方式直接通过输入装置来限定，和/或必要时被编号。由此本发明的装置的优选的实施方式可以实现自动的在成本和/或能量方面高效的运行。
本发明的装置的优选的实施方式的优点还在于，能量用量并非仅仅被动地且大约地通过加工控制参数，即通常通过过程参数来控制。
更确切地说，通过对涉及(einfliessende)能量用量的加工测量参数的一定的实际值的测量，如装置的连接能力、环境温度、原材料温度、注塑模具温度、冷却水温度和取下的产品温度，可以通过合适的计算算法在处理器装置中计算能量用量的精确值，确定与给定值的偏差并采用简单的方式通过调节装置来减小由此产生的误差大小。
这优选基于加工调节参数与加工控制参数的在测量顺序中确定的为存储在存储装置中的特性函数形式的关系来进行。也就是说，装置可以由特性函数通过处理器装置来求得，哪些加工控制参数，特别是哪些过程参数是如何变化的，由此尽可能消除调节的误差大小。
这种积极主动的调节还具有如下优点，即由此可以自动地考虑，对于不同的产品形式，即对于通过不同的注塑模具形成的产品，通常必须调节其它的对于最小的能量用量来说最佳的加工控制参数。
另外，根据本发明的装置的优选的实施方式允许以有利的方式同样在调节回路中可以考虑在加工监视和/或调节参数如产品操作周期和每个产品操作周期的能量用量之间的关系。通过对这些关系的考虑，对于不同的产品形式可以在对加工过程的调节和优化中考虑大量加工输入参数和加工控制参数。也就是说，所述装置可以实现以有利的方式求得用于一产品形式的如下加工控制参数，即对于这些加工控制参数来说，加工调节参数，例如每个产品周期的能量用量，按照预先给定的调节标准是最佳的，但对于这些加工控制参数来说，预定的加工监视参数例如产品质量的实际值高于预先给定的下限的用户极限极限值。
需要说明，并非所有的优点都必须通过本发明的装置的全部实施方式来实现。
本发明的其它优点和实施方式可由下面对优选实施例的说明和附图得到。


其中附图示出本发明的用于加工塑料的装置的示意图。
具体实施例方式
下面为了简化借助注塑机实例来说明本发明的装置。但这不应理解为本发明的主题局限于此。更确切地说，所述的特征和功能也可以以类似的方式转至挤出机或其它塑料加工机器。
如前所述，该附图示出作为本发明的装置的实施方式的注塑机，其具有材料输送装置1，待加工的原材料通过该材料输送装置被输送
给塑化装置2。本发明的注塑机还具有注塑模具形式的造型装置3。将注塑模具封闭的情况下，通过塑化装置2塑化的和/或均匀化的原材料受压地注入到注塑模具中，经过预先给定的冷却或硬化时间之后，通过将注塑模具打开形成成型的产品。
注塑机还具有控制装置5，该控制装置通过加工控制参数一特别是通过过程参数，如原材料量、塑化的和/或均匀化的原材料的注入压力、注塑模具的关闭力等一来控制对待加工的原材料的加工。为此控制装置5通过控制线60与塑化装置2、材料输送装置1和造型装置3连接。控制线60将控制装置5的控制指令传递至所述装置的受控的部件，如特别是传递至用于打开和关闭注塑模具的装置。
另外，输入装置130可与控制装置5数据连接。作为输入装置130，这里假定为标准的PC键盘。但也可以考虑如下解决方案，即输入装置130和输出装置16组合成具有触摸功能的屏幕。
通过输入装置130，可以输入对于监视和调节注塑机至关重要的加工输入参数值。作为这些加工输入参数，特别是可以考虑原材料成本、能量成本、注塑模具成本和加工量，或者也可以考虑产品量，即在生产过程中成型的产品的数量。此外通过输入装置130预先给定加工控制参数的给定值，例如注入速度或注入压力。
另外，处理器装置14与控制装置5数据连接。借助处理器装置14，可从预定的加工控制参数(如在本实例中的注入压力)和预定的加工输入参数(如注塑机的能量成本、原材料成本、人力成本和投资成本)中，持续地即在加工控制参数和/或加工输入参数改变的情况下，求得加工监视参数，即在本实施例中特别是每个单件产品的成本以及预先给定的产品量的生产成本。
根据图中的实施例，控制装置5可与输出装置16数据连接。通过输出装置16输出加工监视参数值，特别是实际值、给定值、平均值、从装置起动起的积分值、积分值的历史和趋势。此外可以规定通过特性曲线族来显示这些值中的一个值。
根据附图的注塑机的控制装置5还与数据网络100连接，该数据网络一方面与数据服务终端设备120连接。另一方面，控制装置5通过数据网络100与其它塑料加工机器的控制装置连接，但也可以通过相应的接口与远程网络(广域网-WAN)连接，但也可以与因特网连接。
附图中的作为本发明的装置的实施方式的注塑机还被设计用于面向用户地调节加工。也就是说，加工监视参数(在本实例中为预先给定的产品量的生产成本)作为加工调节参数来调节。为此，控制装置5还可与调节装置15数据连接。调节装置15由此通过控制装置5还可与输入装置130数据连接，通过该输入装置可以预先给定调节标准，在根据附图的本实施例中为最小的生产成本。
通过控制装置5，调节装置15提供预先给定的产品量的生产成本的在处理器装置14中求得的实际值。为此在处理器装置14中存储合适的计算算法，且在注塑机配置改变时可更新，所述配置使得加工输入参数，在本实施例中特别是注塑机的能量成本、原材料成本、人力成本和投资成本，与通过合适的测量装置13测得的加工测量参数，如注塑机的连接能力、注塑模具的温度、或者从加工测量参数如原材料储备中导出的加工监视参数，如预先给定的产品量的原材料用量相关联。
为此根据附图中的实施例的注塑机具有第一测量装置13，该第一测量装置13设置在材料输送装置1上并测量原材料储备作为加工测量参数。原材料储备的实际值通过数据连接线11传递至控制装置5，并经由该控制装置5传递至处理器装置14。于是可以由加工测量参数原材料储备，在处理器装置14中特别是根据时间确定特别是轻易地从中导出的加工监视参数，如预先给定的产品量的原材料用量、每个产品周期的原材料用量和/或非常普遍的原材料储备的变化。
此外，附图中所示的注塑机在塑化装置2上且在其喷嘴上以及在注塑模具形式的造型装置3上本身具有第二测量装置13，该第二测量装置13测量如下加工测量参数，即这些加工测量参数涉及到塑化的和/或均匀化的原材料和在注入之后位于注塑模具中的材料。优选这些加工测量参数特别是塑化的和/或均匀化的原材料的状态参数以及注入的材料的状态参数，例如材料的温度、粘度、均匀度、压力等。所述
加工测量参数的实际值通过数据连接线21传递至控制装置5,并经由该控制装置5传递至处理器装置14。
在所示实施例中，注塑机还具有在注塑机本身中的第三测量装置13,通过其加工测量参数如瞬时的消耗功率来测量注塑机的所提供的冷却能力等运行状态参数。所述加工测量参数的实际值通过数据连接线31传递至控制装置5，并经由该控制装置5传递至处理器装置14。
除了通过这种方式求得的用于预先给定的产品量的生产成本实际值外，调节装置15—经由输入装置130通过控制装置5—还提供生产成本的给定值，更确切地说是调节标准的形式，即优选根据生产成本的最小值进行调节，或者为不可超过的生产成本的上限的用户极限值的形式。
由生产成本实际值可以通过其历史和趋势值预测其终值。所预测的终值与给定值或者在加工控制参数最佳的情况下所产生的最小值之间的偏差是误差量，该误差量可以通过调节装置15来最小化。这优选基于作为加工调节参数的生产成本与存储在存储装置17中的特性函数形式的加工控制参数的在测量顺序中确定的关系来进行。在此，处理器装置14从特性函数中确定出哪些加工控制参数特别是哪些过程参数如何变化，由此尽可能地消除调节的误差量。
起初，将优选为经验值形式的这种特性函数存储在存储装置17中。但为了考虑加工控制参数(针对于所述加工控制参数而言，加工调节参数具有其最佳值)对于不同的产品形式是不同的，且在持续的生产过程中通过改变的加工输入参数、注塑机的重新配置、注塑模具的损耗等而改变，注塑机优选以自动地与要求特性函数更新的事件适配的间隔在学习模式下运行。
在学习模式下，在预定的加工控制参数的给定值，即例如用于产品冷却的目标温度以预定的步骤自动改变，以便能够使得产品脱模，而不会在此产生其它塑性变形的情况下，和在其它加工控制参数的值在经过一个产品周期之后基本固定不变的情况下，通过测量装置13(未示出)测量对于在新的产品周期开始之前及时地冷却所必需的冷却能力。
借助该加工测量参数，处理器装置14通过加工输入参数冷却能量成本的实际值求得针对冷却能力的实际值预测的用于预定的产品的预先给定的量的生产成本终值。
原则上，预期的产品操作周期，换句话说，预期的产品脱模率(其多数情况下作为加工监视参数应超过下限的极限值)已经要求最小的冷却能力。其同时也可以是在最小的生产成本方面的最佳值。
但较高的冷却能力会导致其它加工监视参数例如较小的模损耗对生产成本产生降低的作用。就冷却能力的通过产品操作周期确定的最
小值而言，学习模式允许在所述测量顺序中根据冷却能力、特别是一可能在最小的生产成本方面较高的一最佳的冷却能力，求得生产成本的与产品相关的特性函数。特性函数以预定数量的离散的测量值点的形式(在本实例中即冷却能力、生产生本)存储在存储装置17中。
权利要求
1. 一种装置，特别是挤出机或注塑机，用于面向用户地监视按照通过预定的过程参数可控制的各个加工过程的预定的顺序对塑料的加工，具有-至少一个材料输送装置(1)，所述材料输送装置在至少一个加工过程中输送作为原材料的待加工的塑料；-至少一个塑化装置(2)，所述塑化装置在至少一个其它的加工过程中使得所输送的原材料塑化和/或均匀化；-至少一个造型装置(3)，特别是注塑模具，其使得经塑化和/或均匀化的原材料在至少一个其它的加工过程中成型为产品，所述产品在经过预定的冷却和/或硬化时间之后从所述造型装置(3)中取下，其中在原材料输送和产品取下之间的加工过程顺序—在装置的预定的生产起动时间之后—限定了一个产品周期；-至少一个控制装置(5)，所述控制装置通过至少一个加工控制参数、特别是通过至少一个过程参数控制加工，所述控制装置可与至少一个输入装置(130)数据连接，通过所述输入装置可以输入至少一个加工输入参数值，如特别是装置成本、原材料成本、能量成本、造型装置成本、损耗成本、利息成本和/或人力成本、加工量，并优选可以预先给定至少一个加工控制参数的至少一个给定值；-至少一个可与所述控制装置(5)数据连接的处理器装置(14)，借助所述处理器装置，由至少一个预定的加工控制参数和/或至少一个预定的加工输入参数中可基本上实时地求得至少一个预定的加工监视参数，如特别是产品操作周期；产品成本；产品质量；每个产品周期的原材料用量和/或能量用量；预期的原材料需求；预期的生产时间和/或预先给定量的预定产品的预期的生产成本；产品缺陷概率；产品缺陷频率；直至维护、校准和/或装置部件更换、特别是造型装置更换的产品周期的数目；维护和维修成本；生产起动时间和/或成本；-其中所述控制装置(5)可与至少一个输出装置(16)数据连接，通过所述输出装置输出至少一个加工监视参数的至少一个值，特别是实际值、给定值、平均值、从装置起动起的积分值和/或该积分值的历史和/或趋势，且优选可以通过特性曲线族来显示。
2. 如权利要求l所述的装置，还用于面向用户地调节对塑料的加 工，其特征在于，作为加工调节参数的至少一个加工监视参数如下地 调节，即所述控制装置(5)还可与至少一个调节装置(15)数据连 接，所述调节装置按照至少一个一优选通过所述输入装置(130 ) —可 预先给定的调节标准调节至少一个加工调节参数或者将至少一个加工 调节参数调节到至少一个可预先给定的给定值。
3. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，从下述的 组中取用所述至少一个调节标准，即该组至少含有最短的产品操作 周期即最大的产品脱模率；每个产品周期的最少能量用量；最小的产 品成本；预先给定量的预定产品的最小生产成本；最高的产品质量； 直至维护、校准和/或更换装置的部件时的产品周期的最大数目；最小 的维护和维修成本；和/或最短的生产起动时间和/或最小的生产起动成本。
4. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理 器装置(14)可与至少一个存储装置(17)数据连接，在所述存储装 置中对于至少一个加工监视和/或调节参数至少存储至少一个下限的 和/或上限的一优选与产品相关的一经验极限值。
5. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在调节至 少一个加工调节参数时，所述处理器装置(14)监视至少一个加工监 视参数，从而所述加工监视参数的实际值不低于或高于所述至少一个 下限的和/或上限的经验极限值和/或至少一个一优选通过所述输入装 置(130) —可预先给定的下限的和/或上限的一优选与产品相关的一 用户极限值。
6. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当至少一 个加工监视参数的实际值高于或低于至少一个经验极限值和/或用户 极限值时，特别是当基本上持久地高于或低于可预先给定数量的产品周期时，所述控制装置(5)通过所述输出装置(16)输出相应的报警 信号和/或警报，和/或将所述装置控制到安全状态中，或者将所述装 置切断。
7. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制 装置(5)可与至少一个测量装置(13)数据连接，所述测量装置受所 述控制装置(5)控制地持续地或者在预定的时间点在至少一个预定的 加工过程期间在至少一个预定的产品周期内检测至少一个预定的加工 测量参数，所述加工测量参数取自下述的组，即该组至少含有误差； 停工时间，特别是装调时间和维护时间；和/或所述装置的消耗功率； 所述造型装置的温度、损耗、使用时间和/或误差；和/或用于产品冷 却的冷却剂的温度和/或消耗量；至少一个加工过程的持续时间；环境 温度；用于所述装置的至少一个液压设备所使用的油的粘度等。
8. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理 器装置(14)可以借助至少一个加工测量参数求得至少一个预定的加 工控制、监视和/或调节参数的至少一个实际值，特别是求得产品操作 周期和/或每个产品周期的能量用量，以及优选求得相应的实际值与相 应的给定值的偏差。
9. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个 加工监视或调节参数与至少一个加工控制参数和/或至少一个其它的 加工监视和/或调节参数的至少一个关系作为至少一个特性函数以预 定数量的离散的一优选与产品相关的一经验值点的形式存储在所述存 储装置(17)中。
10. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装 置可以在至少一个一优选与产品相关的一学习模式下运行，在该学习 模式下，在至少一个测量顺序中，在至少一个预定的加工控制参数的 给定值在至少一个产品周期之后以预定的步骤自动改变的情况下，和 在必要时至少一个其它的加工控制参数的值是预定的固定不变的情况 下，通过所述至少一个测量装置(13)测量至少一个预定的加工测量 参数，借助所述加工测量参数，所述处理器装置(14)求得在此调节的至少一个预定的加工调节和/或监视参数的至少一个实际值，并由此 求得至少一个特性函数，所述特性函数以预定数量的离散的一优选与产品相关的一测量值点的形式存储在所述存储装置(17)中。
11. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述处 理器装置(14 )基于用于至少一个加工输入参数的至少一个测量顺序， 求得至少一个一优选通过所述输出装置(16)可输出的一极限值，对 于该极限值，至少一个加工监视参数、特别是对于产品成本，在按照 至少一个调节标准或者根据至少一个预定的给定值调节至少一个其它 的加工调节参数时，不高于或低于至少一个预定的监视极限值。
12. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述处 理器装置(14)基于至少一个加工测量、监视和/或调节参数的至少一 个实际值和/或历史和基于这些参数的至少一个经验极限值和/或用户 极限值，如特别是在液压的设备中所使用的油的最大粘度，基于每个 生产周期的最大的能量用量求得在维护、校准和/或更换所述装置的部 件、特别是更换所述造型机之前所需要的最大数量的其它产品周期的 至少一个一优选通过所述输出装置(16)可输出的一极限值，以便由 此通过针对于相应的实际需求减小维护和维修成本。
13. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过如 下措施对加工调节参数进行调节，即所述处理器装置(14)借助这些 加工调节参数的至少一个特性函数来观察这些加工调节参数与至少一 个加工控制参数的关系，并求得至少一个加工控制参数的至少一个测 量值或经验值，对于所述测量值或经验值，相应的特性函数值按照相 应的调节标准最小、最大或者具有与预先给定的给定值的最小的差量。
14. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在调节 至少一个加工调节参数时，如下地监视至少一个加工监视参数，即 所述处理器装置(14)借助这些加工调节参数的至少一个特性函数来 观察这些加工调节参数与至少一个加工控制参数和与加工监视参数的 关系，并求得在至少 一 个加工控制参数的测量值或经验值中的至少一 个最佳值，对于所述最佳值， 一方面相应的特性函数值按照相应的调节标准最小、最大或者具有与预先给定的给定值的最小的差量，另一 方面，加工监视参数的属于至少一个最佳值的至少一个测量值或经验 值不低于或高于一优选与产品相关的一下限的和/或上限的经验极限 值和/或用户极限值。
15. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过如 下方式自动地对至少一个加工调节参数进行调节，即所述控制装置 (5)将至少一个加工控制参数的至少一个给定值设定为至少一个加工 控制参数的由至少一个相应的特性函数求得的至少一个最佳值。
16. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过如 下方式手动地对加工调节参数进行调节，即将至少一个加工控制参 数的由至少一个相应的特性函数求得的至少一个最佳值在所述输出装 置(16)上输出，由此用户能够自己通过所述输入装置(130)相应地 改变所述至少一个相应的加工控制参数的至少一个给定值。
17. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装 置可以在至少一个一优选与产品相关的一最大脱模率模式下运行，在 该最大脱模率的模式下，所述产品操作周期作为加工调节参数被调节 至其最小值，且所述产品质量作为加工监视参数被如下监视，即它不 得低于至少一个一优选与产品相关的一下限的经验极限值或用户极限 值。
18. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装 置可以在至少一个一优选与产品相关的一最小产品成本模式下运行， 在该最小产品成本模式下，所述产品成本作为加工调节参数被调节至 其最小值，且所述产品质量作为加工监视参数被如下地监视，即它 至少不低于一优选与产品相关的一下限的经验极限值或用户极限值。
19. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装 置可以在至少一个一优选与产品相关的一每个产品周期的能量用量最 小的模式下运行，在该模式下，所述每个产品周期的能量用量作为加 工调节参数被调节至其最小值，且所述产品质量作为加工监视参数被 如下地监视，即它至少不低于一优选与产品相关的一下限的经验极限值或用户极限值。
20. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少两 个加工监视参数作为加工调节参数按照由所述的或类似的调节标准组 成的至少一个预定的组合来调节，特别是如下进行，即所述处理器装 置(14) 一优选由至少一个特性函数或者在至少一种学习模式下一求 得用于最佳产品周期的至少一个加工控制参数的至少一个最佳值，对 于该最佳值而言，产品操作周期、每个产品周期的材料用量和能量用 量同时最小。
21. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控 制装置(5)可与至少一个数据网络(100)、特别是内联网或因特网连 接，且通过所述控制装置(5)提供在所述数据网络(100)中的至少 一种数据服务，该数据服务取自下述的组，即该组含有Web和/或XML 服务器服务、FTP服务器服务、SQL服务器服务、E-Mail服务、应 用服务器服务、特别是J2EE服务、文件服务器服务、特别是WebDAV 服务器服务、SMB服务器服务、NFS服务器服务或AFP服务器服务 等，和/或所述控制装置(5)用作至少一个数据服务的终端设备(客 户端)。
22. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过所 述控制装置(5)借助于在至少一个数据网络(100)中的至少一个数 据服务基本上实时地提供至少一个加工控制、测量、监视和/或调节参数，如特别是产品操作周期；产品成本；产品质量；每个产品周期的 原材料用量和/或能量用量；预期的原材料需求；预期的生产持续时间 和/或对于预先给定量的预定产品的预期的生产成本；产品缺陷概率； 产品缺陷频率；直至维护、校准和/或所述装置的部件更换、特别是所 述造型装置更换的产品周期的数目；维护和维修成本；生产起动时间 和/或成本。
23. —种方法，特别是挤出或注塑方法，用于面向用户地监视按 照通过预定的过程参数可控制的各个加工过程的预定的顺序的对塑料 的加工，具有-至少一个材料输送步骤，其作为至少一个加工过程输送作为原材料的待加工的塑料；-至少一个塑化步骤，其作为至少一个其它的加工过程将所输送 的原材料塑化和/或均匀化；-至少一个造型步骤，其作为至少一个其它的加工过程使得经塑 化和/或均匀化的原材料成型为产品，该产品在预定的冷却和/或硬化 时间之后可取下，其中在生产起动步骤之后在原材料输送和产品取下 之间的加工过程顺序限定了 一个产品周期；-至少一个控制步骤，其通过至少一个加工控制参数、特别是通 过至少一个过程参数来控制加工；-至少一个输入步骤，通过该输入步骤输入至少一个加工输入参 数值，如特别是所述方法的成本、原材料成本、能量成本、造型步骤 成本、损耗成本、利息成本和/或人力成本、加工量，且优选可以预先 给定至少一个加工控制参数的至少一个给定值；-至少一个处理步骤，通过该处理步骤，由至少一个预定的加工 控制参数和/或至少一个预定的加工输入参数可基本上实时地求得至 少一个预定的加工监视参数，如特别是产品操作周期；产品成本；产 品质量；每个产品周期的原材料用量和/或能量用量；预期的原材料需 求；预期的生产时间和/或对于预先给定量的预定产品的预期的生产成 本；产品缺陷概率；产品缺陷频率；直至维护、校准和/或所述装置的 部件更换、特别是所述造型装置更换的产品周期的数目；维护和维修 成本；生产起动时间和/或成本；和-至少一个输出步骤，通过该输出步骤输出至少一个加工监视参 数的至少一个值，特别是实际值、给定值、平均值、从所述方法开始 起的积分值和/或该积分值的历史和/或趋势，并优选可以通过特性曲 线族来显示。
24.如权利要求23所述的方法，还用于面向用户地调节对塑料的 加工，其特征在于，根据至少一个一优选在所述输入步骤中一可预先 给定的调节标准调节至少一个加工调节参数或者将至少一个加工调节 参数调节到至少一个可预先给定的给定值。
全文摘要
本发明涉及一种装置，特别是挤出机或注塑机，用于面向用户地监视且优选用于控制对塑料的加工，具有材料输送装置(1)，其输送作为原材料的塑料；塑化装置(2)，其使得所述原材料塑化和/或均匀化；造型装置(3)，其使得经塑化和/或均匀化的原材料成型为产品。控制装置(5)可与输入装置(130)数据连接，通过所述输入装置可以输入至少一个加工输入参数值，如装置成本、原材料成本、能量成本和加工量。通过处理器装置(14)可从至少一个加工控制参数和/或加工输入参数中基本实时地求得至少一个加工监视参数，如产品操作周期；产品成本；每个产品周期的原材料用量和/或能量用量；预先给定量的产品的预期的生产成本；和直至维护的产品周期数目。所述控制装置(5)可与输出装置(16)数据连接，通过所述输出装置输出至少一个加工监视参数的至少一个值，如实际值、给定值、平均值、从起动起的积分值、该积分值的历史或趋势，且优选可以通过特性曲线族来显示。
文档编号B29C45/76GK101484295SQ200780024996
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月26日 优先权日2006年7月6日
发明者A·维尔沃尔, G·格林, M·贝奇 申请人:克劳斯玛菲科技有限公司