Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Steuerung ei- nes Prozessverlaufes bei der Herstellung von Teilen in einem Werkzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Prozessverlaufs mittels einer solchen Vorrichtung.

Stand der Technik

Bei der Überwachung, Steuerung oder Regelung von Herstellvor- gängen, wie zum Beispiel von Spritzgiessmaschinen, Werkzeugmaschinen, Robotersystemen oder dergleichen, ist es bekannt, die Eingabe von Parametern für Überwachungs- und Steuerungsfunktionen mittels numerischer Eingaben an einem Terminal oder durch die Verwendung von Cursortasten über ein Display vorzunehmen.

So geschehen zum Beispiel die Überwachung, die Steuerung und die Regelung von Spritzgiessprozessen mit Hilfe verschiedensten Sensoren. So sind Druck-, Temperatur, Ultraschall- oder anderen Sensoren bekannt, die beispielsweise den Druckver- lauf, die Werkzeugwandtemperatur, die Schmelztemperatur eines in einem Prozessverlaufs zu verarbeitenden Werkstoffs oder andere Grössen im Prozessverlauf messen. Die von den Sensoren aufgenommenen Messdaten werden grafisch in Kurvenverläufe, die zum Beispiel die Zeitabhängigkeit der entsprechenden Pro- zessgrösse repräsentieren, umgesetzt und ausgewertet. Dazu werden beim Spritzgiessen insbesondere für die Prozessgrössen

BESTÄTIGUNGSKOPIE Werkzeuginnendruck und Werkzeugwandtemperatur mehrheitlich Überwachungsfunktionen und Echtzeitschwellen verwendet. Eine Überwachungsfunktion berechnet Kennwerte aus einer oder mehreren Kurven, wie zum Beispiel das Maximum in einem bestimm- ten Zeitfenster. Diese Kennwerte werden mit vorgegebenen Sollparametern verglichen und je nach dem, ob die Sollparameter eingehalten wurden oder nicht, wird eine definierte Aktion ausgelöst.

Beispiele für Überwachungsfunktionen beim Spritzgiessen sind „Box Eintritt-Austritt", „Box No Entry", „Maximum", „Minimum", „Integral", „Vertikale Schwelle", „Mittelwert", „Hüllkurve" usw..

Eine Echtzeitschwelle führt dabei eine definierte Aktion sofort aus, sobald die festgelegte Schwelle überschritten oder unterschritten wird. Die durch Echtzeitschwellen festgelegten Aktionen sind beispielweise „einen digitalen Ausgang schalten" oder „eine optische Signalisierung auf einem Bildschirm auslösen" .

Im Stand der Technik werden dabei die Überwachungsfunktionen und Echtzeitschwellen entweder numerisch eingegeben oder die Grenzen mittels Cursortasten in Form von Hardkeys oder Soft- keys auf einem Bildschirm in diskreten Schritten verschoben, bis sie schliesslich da liegen, wo der Benutzer sie haben will. Sie können dabei auf dem Bildschirm in der Kurvenan- sieht dargestellt werden.

Diese Art der Eingabe bzw. Manipulation der Überwachungsfunktionen und Echtzeitschwellen, die jeweils auch als Evaluationsobjekte bezeichnet werden, ist für den Benutzer wenig intuitiv und verlangt häufig spezielle Kenntnisse, über die nicht alle Benutzer verfügen. Daher ist es notwendig, das Bedienpersonal speziell auszubilden, was zeitaufwendig und teuer ist.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neuartige Vorrichtung und ein neues Verfahren zur Steuerung eines Prozessverlaufs bei der Herstellung von Teilen in einem Werkzeug mit oder ohne anschliessender Ausschussseparierung zu beschreiben, das nicht mehr die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile aufweist, und insbesondere auch ohne Spezialkenntnisse einfach, intuitiv und flexibel zu bedienen ist.

Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteil- hafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung für die Steuerung eines Prozessverlaufes bei der Herstellung von Teilen in einem Werkzeug mit oder ohne anschliessender Ausschussseparierung umfassend einen Sensor, der am Werkzeug angebracht ist zur Erfassung von Messwerten während dem Herstellprozess . Als Herstellprozess wird insbesondere auch ein Montagepro- zess, ein Fügeprozess und jeder andere Prozess verstanden, bis das herzustellende Teil fertig gestellt und bereit zur Auslieferung ist. Zudem umfasst es eine Datenverarbeitungsanlage umfassend ein Display zum Einlesen und Darstellen der erfassten Messwerte. Die Vorrichtung umfasst weiter ein Ausgabemittel, welches mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden ist zum Steuern des Prozessverlaufs. Ein Benutzer kann schliesslich einen oder mehrere Sollparameter in die Datenverarbeitungsanlage eingeben. In der Datenverarbeitungsanlage ist auf Grund einer Analyse dieser Sollparameter und der erfassten Messwerte eine Ausgabegrösse ermittelbar, welche über das Ausgabemittel übertragbar ist zum Steuern eines Prozessverlaufs. Erfin- dungsgemäss erfolgt die Eingabe des oder der Sollparameter vom Benutzer auf analoge Weise.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steue- rung eines Prozessverlaufs mittels einer solchen Vorrichtung.

Die Vorteile dieser Vorrichtung und dieses Verfahrens bestehen darin, dass mittels analoger Eingabe stets eine direkte visuelle Kontrolle der Eingabe erzwungen ist, da die analoge Eingabe gezwungenermassen auf einer visuellen Eingabe ba- siert. Tippfehler, wie sie bei alphanumerischen Eingaben üblich sind, sind nicht mehr möglich. Zudem ist die Eingabe schneller und bedingt keine speziellen Vorkenntnisse des Be- dieners.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Betriebszustand. Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 im Betriebszustand. Die Vorrichtung 1 dient dabei zur Ansteue- rung eines Prozessverlaufs in einer Herstellvorrichtung 12, die eine Ausschussseparierung 13 umfassen kann. Die Herstellvorrichtung 12 umfasst ein Werkzeug 11, in dem ein Teil 2 hergestellt ist. Sie ist vorzugsweise eine Spritzgiessmaschi- ne eine Werkzeugmaschine, oder ein Robotersystems.

Insbesondere werden hier zyklische Prozessverläufe betrachtet, welche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung resp. durch das erfindungsgemässe Verfahren gesteuert werden sollen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 umfasst einen Sensor 3 zur Erfassung von Messwerten 4 sowie ein Ausgabemittel 5 zum Ansteuern eines Prozessverlaufs in der Herstellvorrichtung 12 oder in der Ausschussseparierung 13. Zudem umfasst die Vorrichtung 1 eine Datenverarbeitungsanlage 8 mit einem Display 6.

Das Ausgabemittel 5 kann insbesondere eine Schnittstelle sein zur Datenausgabe, an dem beispielsweise eine Verbindungsleitung zur Herstellvorrichtung 12, zur Ausschussseparierung 13 oder zu einer zentralen Steuerung 14 für die Herstellung und/oder die Ausschussseparierung angebracht sein kann.

Der Sensor 3 ist im Werkzeug 11 angebracht zur Erfassung von Messwerten 4 während dem Herstellprozess. Für viele Anwendung befindet er sich angrenzend oder sehr nahe an dem herzustellenden Teil 2. In der Regel misst er einen zeitabhängigen Verlauf beispielsweise eines Drucks oder einer Temperatur. Die Messwerte 4 werden in dafür vorgesehenen Verbindungen in die Datenverarbeitungsanlage 8 geleitet und auf dem Display 6 in Form einer Kurve 4 dargestellt. In die Datenverarbeitungsanlage 8 müssen Sollparameter 9 eingegeben werden, auf Grund derer in einer Analyse zusammen mit den erfassten Messwerten 4 eine Ausgabegrösse 10 ermittelt werden kann. Diese Ausgabegrösse 10 kann beispielsweise die Information enthalten, ob ein hergestelltes Teil ein Gutteil oder ein Ausschussteil ist. Andererseits kann auf Grund der Analyse ein Zeitpunkt festgestellt werden, zum dem ein Prozessschritt im Herstellverfahren begonnen oder beendet werden soll. Die jeweils gewünschte Information ist jeweils in der Ausgabegrösse 10 enthalten. Diese Ausgabegrösse 10 wird schliesslich über das Ausgabemittel 5 zum Steuern des Prozessverlaufs an die Herstellvorrichtung 12, allenfalls an die Ausschussseparierung 13 oder an eine Steuerung 14, weitergeleitet werden. Entsprechend wird anschliessend ein Prozess gemäss der Ausgabegrösse 10 gesteuert. Beispielsweise werden demnach Teile nach Gutteilen und Ausschuss sortiert.

Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Sollparameter 9 auf analoge Weise durch den Benutzer einlesbar sind. Der Benutzer gibt demnach keine Zahlenwerte ein, er bedient auch keine Knöpfe, welche vorgegebene Sollwerte in kleinen Schritten bis zur gewünschten Position verschieben. Der Benutzer kann direkt über analoge Bewegungen auf dem Display 6 seine gewünschten Sollwerte 9 festlegen.

Dazu hat er verschiedene Möglichkeiten. Einerseits kann dies beispielsweise mittels Computermaus geschehen, indem er mit einem Cursor beispielsweise ein Rechteck definiert, indem er von einem Eckpunkt eine Diagonale zu einem anderen Eckpunkt zieht. Dasselbe kann er auch an einem Touchscreen erreichen, wenn das Display 6 als ein solcher ausgestaltet ist. Dort zieht er die Diagonale mit einem Finger der mit einem Stift. Auf dem Display 6 können auch bereits ein oder mehrere graphisches Evaluationsobjekte 7' bereit gestellt sein, die einen oder mehrere bereitgestellte Sollparameter 9' repräsentiert. Im vorliegenden Beispiel ist das Evaluationsobjekt 7' durch einen Satz von mehreren Sollparametern 9' , die einen rechteckförmigen Bereich zwischen zwei Zeitpunkten und einem minimalem und einem maximalen Sollwert festlegen, definiert. Das Evaluationsobjekt 7' definiert somit in dem hier dargestellten Beispiel auf dem Display 6 einen Bereich, in welchem das Maximum der Messkurve 4 liegen muss, damit das in der Herstellvorrichtung 12 hergestellte Teil 2 den Qualitätsanforderungen genügt und somit kein Ausschuss ist.

Bei der Einrichtung wird das Evaluationsobjekt 7' von einem Bediener auf der Kommunikationsoberfläche 6 an einem vorgege- benen Ort plaziert, in dem das Maximum der Messkurve 4 zu liegen hat. Dazu verschiebt der Bediener das Evaluationsobjekt T auf dem Display und ändert dessen Grösse, bis das Evaluationsobjekt 7 auf dem Display 6 am gewünschten Ort und in der gewünschten Grösse ist. Diese Eingabe macht der Benut- zer erfindungsgemäss analog. Bequem ist die Eingabe mittels „drag and drop", da so die Rechtecke oder Linien einfach bestimmt und an die gewünschte Stelle verschoben werden können.

Durch die Position des Evaluationsobjekts auf Display 6 legt der Benutzer die Sollparameter 9 fest. Er kann zum Beispiel einen grösseren oder kleineren Zeitbereich definieren, in dem das Maximum der Druckverlaufskurve 4 liegen darf. Ebenso kann auch ein anderer maximaler oder minimaler Wert . des zulässigen Drucks definiert werden. Ein anderes Beispiel ist eine vertikale Linie, die beispielsweise ein Zeitpunkt bestimmen kann, an dem ein neuer Prozess gestartet werden soll, beispielsweise ein Umschalten von der Einspritzphase auf die Nachdruck- phase beim Spritzgiessen, eine der kritischsten Steuerparameter beim Spritzgiessen .

Da frühere Messwerte oder Messkurven 4 auf dem Display 6 angezeigt sind, fällt es dem Benutzer leicht, die Sollparameter 9 einzugeben. Ist beispielsweise eine Kurvenschar von Messwerten 4 während früher gemessenen Prozesszyklen abgebildet, welche alle zu Gutteilen führten, so kann der Benutzer auf Grund der charakteristischen Gemeinsamkeiten dieser Daten oder Kurven 4 prozessrelevante Sollparameter 9 definieren und diese direkt mit den dargestellten, früheren Messwerten 4 abstimmen. Die Ausgabegrösse 10 wird schliesslich in der Analyse auf Grund dieser Sollparameter 9 und der später erfassten Messwerte 4 ermittelt und zum Ausgabemittel 5 geleitet, wie in Fig. 1 dargestellt. Auf diese Weise werden die Messwerte 4, also beispielsweise eine Druckverlaufskurve 4, in eine graphische Beziehung zum Evaluationsobjekt 7 gebracht, so dass aus einer Analyse der Messwerte 4 und der Sollparameter 9 eine Ausgabegrösse 10 ermittelbar ist, welche über die Ausgabemittels 5 ausgelesen werden kann zum Steuern eines Prozessverlaufs. Diese Ausgabegrösse kann beispielsweise die Information „Ausschussteil" enthalten, wenn die Messkurve 4 im Sollparameterbereich 9 kein Maximum aufweist.

Ein weiteres Beispiel einer Anwendung ist die Bestimmung des Umschaltpunktes beim Spritzgiessen . Bei vorliegenden Messkurven 4 von Druckkurven beispielsweise, die alle zu Gutteilen geführt haben, kann auf einfache Art vom Benutzer festgelegt werden, wann, das heisst, beim Eintreffen welcher Bedingung, die Nachdruckphase beginnen soll. Dabei ist es in der Praxis häufig so, dass mehrere Evaluationsobjekte 7 auf der Kommunikationsoberfläche 6 bereit gestellt werden, die verschiedene gewünschte Kurveneigenschaften abtesten können oder auch verschieden geformte Gebiete definieren können, in denen vorgegebene Bereiche einer Messkurve 4 liegen sollen. So können die bereitgestellten Evaluationsobjekte 7' z.B. auch rund oder oval, dreieckförmig, geometrisch unregelmässige Formen oder jede andere gewünschte Form haben, je nach den entsprechenden technischen Anforde- rungen an die Tests der Kurvenformen. Sie können auch einfache Geraden, Pfeile oder Punkte seiri, die gewisse Schwellwerte definieren.

Es versteht sich, dass die Messwerte 4 nicht nur Druckverläufe oder Temperaturverläufe sein können, sondern im Prinzip jede geeignete Grösse, die eine gewünschte Eigenschaft eines Prozessverlaufs geeignet abbildet.

Dabei ist die Anwendung einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 oder eines erfindungsgemässen Verfahrens selbstverständlich nicht auf das aussortieren von Ausschuss beschränkt. So ist es zum Beispiel auch möglich, dass eine bestimmte Prozess- grösse durch ständige Überwachung gesteuert oder geregelt wird.

Im Gegensatz zu vielen Anwendungen aus dem Stand der Technik soll aber keinesfalls eine Regelung erzielt werden, welche einen Kurvenverlauf, beispielsweise eine Heizkurve, nachfahren soll. Im vorliegen Fall geht es, insbesondere beim Steuern einer Ausschusssortieranlage, um Evaluationskriterien, die bei einer Kurve entweder erfüllt sind oder nicht. Der Herstellprozess wird insbesondere nicht während dem Aufnehmen der Kurve überprüft und geregelt, wie dies beim Nachfahren von Sollkurven der Fall ist. Hier wird am Schluss des Her- Stellprozesses, wenn eine gemessene Kurve 4 vollständig ermittelt ist, diese Kurve 4 Beurteilt und das fertige Teil 2 entsprechend sortiert.

Insbesondere kann ein gesetztes Sollkriterium 9 eine Fläche 7 mit mehreren aneinander angrenzenden Umgrenzungslinien darstellen. Dabei kann festgelegt werden, durch welche der Umgrenzungslinien die Messkurve 4 in die Fläche 7 ein- und/oder austreten muss, damit die Sollkriterien der Sollparameter 9 erfüllt sind. Andererseits können auch Negativkriterien eingegeben werden, indem bestimmt werden kann, dass die Messkurve 4 eine bestimmte Umgrenzungslinie nicht überschreiten darf resp. nicht durch diese in die Fläche 7 ein und/oder aus dieser austreten darf. In der Fig. 1 würde beispielsweise eingegeben werden, dass die Messkurve 4 durch die untere, feste Linie in das Feld 7 ein- und aus diesem wieder dort austreten muss, die anderen, gestrichelten Linien aber in keine Richtung kreuzen darf. So wird ein höheres Maximum der Kurve 4, welches ausserhalb der Fläche 7 liegen würde, die Sollparameter 9 nicht erfüllen, da die obere gestrichelte Linie zweimal durchkreuzt würde. Ebenso wäre ein zu frühes Maximum nicht konform mit den Sollparametern 9, das wohl im Feld 7 liegt, bei dem aber die linke gestrichelte Seite der Fläche 7 von der Messkurve 4 beim Eintritt in die Fläche 7 überquert würde .

Die Felder oder Linien lassen sich leicht intuitiv auf Grund der vorliegenden Messkurven 4 früherer Messungen auf analoge Weise setzen, insbesondere wenn Kurvenscharen 4 von Gutteilen vorliegen, die eine gewisse tolerierbare Streuung aufweisen. Bezugszeicheniiste

1 Vorrichtung

2 Teil

3 Sensor

4 Messwerte

5 Ausgabemittel

6 Display

7 1' Evaluationsobjekt

8 Datenverarbeitungsanlage 9 9' Sollparameter

10 Ausgabegrösse

11 Werkzeug

12 Herstellvorrichtung

13 Ausschussseparierung 14 Steuerung