Verfahren zur Prozessführung eines Formfüllvorgangs einer Spritzgießmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozessführung eines Formfüllvorganges einer Spritzgießmaschine.

Aus dem Stand der Technik sind Ansätze bekannt, einzelne Prozessschwankungen, die negativen Einfluss auf den Formfüllvorgang einer Spritzgießmaschine haben und durch Störeinflüsse erzeugt werden, zu kompensieren.

Aus der EP 2 583 81 1 A1 ist ein Verfahren zur Quantifizierung von Prozessschwankungen bei einem Einspritzvorgang einer Spritzgießmaschine bekannt. Dieses Verfahren nutzt Referenzkurven von charakteristischen Größen entlang eines Weges bzw. einer Vielzahl von Positionen (x), die eine Einspritzvorrichtung einer Spritzgießmaschine beim Einspritzvorgang überstreicht. Die charakteristischen Größen können dabei Druckwerte, z. B. ein Einspritzdruck, ein Schmelzedruck, ein Forminnendruck oder eine Forminnentemperatur sein. Während eines Einspritzvorganges wird zumindest eine der charakteristischen Größen für eine Vielzahl von Positionen der Einspritzvorrichtung gemessen, so dass sich eine Messfunktion ergibt. Des Weiteren nutzt das in dieser Schrift offenbarte Verfahren wenigstens eine mathematische Transformation, mittels der die in der Messung ermittelte Messfunktion bestmöglich auf die Referenzfunktion der charakteristischen Größe abgebildet wird. Hierzu nutzt das Verfahren einen frei wählbaren Transformationsparameter, der so bestimmt wird, dass eine sich aus der Messfunktion ergebende Bildfunktion bezüglich eines vorbestimmten Fehlermaßes bestmöglich mit der Referenzfunktion übereinstimmt. Dem Transformationsparameter ist eine Prozessschwankung zugeordnet. Die Prozessschwankung wird in Bezug auf die Referenzfunktion unter Verwendung des zumindest einen Transformationsparameters quantifiziert. Als mögliche Prozessschwankungen werden u. a. Schwankungen des Schussvolumens und Schwankungen des Druckbedarfs zur Füllung einer Kavität angegeben.

Aus der DE 35 24 310 C1 ist es bekannt zum geregelten Betreiben von Kunststoffspritzgießmaschinen die Einspritzarbeit zur Führung des Spitzgießprozesses heranzuziehen. Ziel ist es dabei, eine Bewegung der Schnecke, beispielsweise einer ersten Schnecke A und einer zweiten Schnecke B mit unterschiedlichen Schne- ckencharakteristika bei stets gleicher Einspritzdauer geregelt zu bewegen. Ein Endwert für den Schneckenweg und das Nachdruckprofil werden abgespeichert und für einen Anpassungsfaktor herangezogen. Eine Prozessführung über die Einspritzarbeit hat allerdings den Nachteil, dass sie stark durch Unregelmäßigkeiten in der Anlaufphase des Einspritzvorganges gekennzeichnet ist und ein ungleichmäßiges Schließverhalten einer Rückstromsperre nicht kompensieren kann.

Aus der DE 10 2007 061 775 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem während der Nachdruckphase eines Spritzgussvorganges der zeitliche Verlauf des Werkzeuginnendrucks gemessen wird. Aus diesem zeitlichen Verlauf des Werkzeuginnendruckes wird mindestens eine nicht-zeitabhängige Kenngröße ermittelt, bei dem diese oder jede Kenngröße mit einem hinterlegten Kenngrößen-Soll-Wert verglichen wird und bei dem anhand des Vergleichsergebnisses automatisch ein angepasster Nachdruckwert für einen nachfolgenden Spritzgussvorgang ermittelt wird. Bei diesem Verfahren wird also in einem vorangehenden Spritzgussvorgang für einen nachfolgenden Spritzgussvorgang gelernt, wobei eine Korrektur eines sich verändernden Kenngrößenwertes im Rahmen einer Nachdruckanpassung erfolgt.

Aus der DE 10 2005 032 367 A1 wird ein Ansatz dahingehend verfolgt, dass die Zeit, welche die Schmelze beim Einspritzvorgang bis zu einem Sensor in der Kavi- tat benötigt, überwacht wird und bei für zu groß erachteten Änderungen bzw. Unterschieden in dieser Zeit die Viskosität der Schmelze angepasst wird. Zur Anpassung der Viskosität wird vorgeschlagen, die Temperatur der Schmelze zu verändern. Dieses Verfahren nutzt die Erkenntnis, dass die Fließgeschwindigkeit der Schmelze durch eine Viskositätsveränderung der Schmelze veränderbar ist.

Derartige Ansätze aus den erwähnten Druckschriften zur Kompensierung von Störeinflüssen beziehen sich oft auf eine Referenzkurve einer oder mehrerer Prozessgrößen. Dies hat nachteiliger Weise zur Folge, dass permanent ein Abgleich zu einer Referenz stattfinden muss. Dies zieht oft weitere manuelle Korrekturen nach sich, wenn sich die Produktionsbedingungen, z. B. die Umgebungsbedingungen oder die Materialbeschaffenheiten des zu verarbeitenden Kunststoffes über ein bestimmtes Maß hinaus ändern. Außerdem erscheinen zumindest einige der genannten Ansätze kompliziert und hinsichtlich ihrer technischen Realisierbarkeit aufwändig und kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Prozessführung des Formfüllvorganges einer Kavität eines Werkzeuges einer Spritzgießmaschine anzugeben, bei dem die Kavität individuell volumetrisch korrekt gefüllt wird. Des Weiteren soll ein derartiges Verfahren angegeben werden, welches es ermöglicht, noch im laufenden Einspritzvorgang auf diesen laufenden Einspritzvorgang derart einzuwirken, dass eine volumetrisch korrekte Füllung der Kavität erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll außerdem sich über einen Produktionszeitraum ändernde Materialeigenschaften aufgrund von Umwelteinflüssen, wie z. B. Hallentemperaturen oder Luftfeuchtigkeiten oder Chargenschwankungen des zu verwendenden Materials ausgleichen können. Ebenfalls wird ein Anfahren und Wiederanfahren von Spritzgießprozessen erleichtert. Das erfindungsgemäße Verfahren zur volumet sch korrekten Füllung einer Kavität eines Formwerkzeuges mit einer Schmelze eines zu verarbeitenden Materials in einem Spritzgießprozess weist eine Lernphase und eine Produktionsphase auf, wobei in der Lernphase zumindest die nachfolgenden Schritte 1 bis 5 und in der Produktionsphase zumindest die nachfolgenden Schritte 6 bis 8 durchgeführt werden. Die Schritte der Lernphase sind:

1 . Bereitstellen einer mit einem Formwerkzeug bestückten Spritzgießmaschine wobei die Spritzgießmaschine zur Herstellung eines Gutteils in einer Kavität des Formwerkzeuges eingerichtet ist,

2. Durchführen mindestens eines Lernspritzgießzyklus zum Erhalt eines Gutteils und Aufnehmen eines zum Massedruckverlauf korrelierenden Druckverlaufes pi_Masse(t)

3. Ermittlung eines Viskositätsindexes (VI _L ), der die Schmelze des Lernspritzgießzyklus charakterisiert, während der Einspritzphase (EL) des Lernspritzgießzyklus oder während einer dem Lernspritzgießzyklus vorangehenden Plastifizierphase (PL),

4. Ermitteln eines Füllindexes(FI _L ) als Kennzahl für die volumetrisch korrekte Füllung der Kavität des Gutteils im Lernspritzgießzyklus, wobei gilt

wobei der Zeitpunkt an der Schneckenposition

Umsch altpunktes (COPL) im Lernspritzgießzyklus ist und

Zeitpunkt ist, an dem die Schneckenposition eine Position erreicht hat, an der ein vordefinierter Druck pi_Masse(t) = PCP vorliegtoder eine Position erreicht hat, an der die Füllung der Kavität beginnt, wobei gilt: s=CP _L > s=COP _L

5. Bildung eines Formteil-Volumen-Äquivalents

MPVeq =FIL/VI _L . Die Schritte der Produktionsphase sind:

6. Durchführen einer Vielzahl von Produktions-Spritzgießzyklen mit dem Formwerkzeug, Aufnehmen zumindest eines zum Massedruckverlauf korrelierenden Druckverlaufes ppMasse(t) wobei ein Viskositätsindex (VI _P ), der die Schmelze des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus charakterisiert, während der Einspritzphase (EP) des Produktionsspritzgießzyklus oder während einer dem Produktionsspritzgießzyklus vorangehenden Plastifizierphase (PL),

7. nach der Ermittlung des Viskositätsindexes (VI _P ) der erforderliche Füllindex (Flp) für den aktuellen Produktionsspritzgießzyklus aus

Flp=MPV _eq ^* Vlp

berechnet wird und

8. ein Umschaltpunkt (COPp) des Produktionsspritzgießzyklus und/oder ein Einspritzgeschwindigkeitsprofil während der verbleibenden Einspritzphase (EP) derart angepasst wird, dass gilt,

Erfindungsgemäß wurde demnach erkannt, dass eine volumetrisch korrekte Füllung einer Kavität dann erreichbar ist, wenn ein in einer Lernphase ermitteltes Formteil- Volumen-Äquivalent MPVeq auch in Zyklen der Produktionsphase erreicht wird. Das Formteil-Volumen-Äquivalent MPV _eq wird dabei in einer Lernphase als ein Quotient aus einem Füllindex FI _L und einem Viskositätsindex VI _L , die beide in einem Lernzyklus ermittelt werden, gebildet. Der Viskositätsindex VI _L des Lernspritzzyklus charakterisiert dabei die Schmelze, d. h. die Schmelzeeigenschaften des im Lernspritzgießzyklus verwendeten Materials zu den im Lernspritzgießzyklus vorliegenden Umgebungs- und sonstigen Betriebsbedingungen der Spritzgießmaschine beim Herstellen des Gutteils. Dabei kann die Ermittlung des Viskositätsindexes VI _L während der Einspritzphase EL des Lernspntzgießzyklus oder während einer dem Lernspntzgießzyklus vorangehenden Plastifizierphase PL erfolgen. Der Füllindex FI _L stellt dabei eine Kennzahl für eine volumetrisch korrekte Formfüllung eines Gutteils im Lernspritzgießzyklus dar und wird als Druckintegral des Druckverlaufes PLMasse(t) zwischen den Zeitgrenzen berechnet.

In der Produktionsphase wird dann ausgehend von der Erkenntnis, dass das Formteil-Volumen-Äquivalent MPVeq des Lernspritzgießzyklus auch im Produktions- spritzgießzyklus konstant zu halten ist, der Viskositätsindex VI _P z. B. während des Produktionsspritzgießzyklus ermittelt. Dieser Viskositätsindex VI _P charakterisiert dabei die Schmelze des aktuellen Produktionsspritzzyklus. Dies kann analog zur Lernphase wiederum während der Einspritzphase (EP) des Produktionsspritzzyklus oder während einer dem Produktionsspritzzyklus vorangehenden Plastifizierphase (PP) geschehen. Somit ist der Wert des Viskositätsindexes VI _P im Produktionsspritzgießzyklus entweder zu einem Zeitpunkt t(s=MMp ₀ s2) oder spätestens zu einem Zeitpunkt t(s=Mlp _0S 2) berechenbar und somit bekannt. In Kenntnis des für den zu beeinflussenden Produktionsspritzzyklus vorliegenden Viskositätsindexes VI _P kann der erforderliche Füllindex FI _P ermittelt werden, aus der Gleichung

FI _P =MPV _eq ^* Vlp _.

Analog zum Lernprozess kann der erforderliche Füllindex FI _P im Produktionspro- zess gemäß der Gleichung angegeben werden.

Dieses Integral wird seit dem Zeitpunkt t(s=CPp) für den laufenden und zu beeinflussenden Produktionsspritzgießzyklus aufgenommen. Sobald der Wert dieses Integrals den Wert des erforderlichen Füllindex FI _P erreicht hat, wird mittels der Ma- schinensteuerung von der Einspritzphase EP in die Nachdruckphase NP umgeschaltet. Dieser Zeitpunkt stellt dann somit die obere Integrationsgrenze t(s=COPp), also den Zeitpunkt an dem umgeschaltet wird, dar. Die zugehörige Schneckenposition s=COPp entspricht der Schneckenposition s des Umschaltpunktes COPp des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus.

Im Ergebnis wird also der jeweilige Produktionsspritzgießzyklus individuell anhand des für diesen Produktionsspritzgießzyklus ermittelten erforderlichen Füllindex FI _P geführt. Aus dieser individuellen Führung des Produktionsspritzgießzyklus anhand des zu erreichenden Wertes für FI _P ergeben sich individuelle Umschaltpunkte COPp für jeden Produktionsspritzgießzyklus.

Wie oben beschrieben, kann die Ermittlung des Viskositätsindex VI _P für den aktuellen Produktionsspritzgießzyklus entweder der Einspritzphase EP oder während einer dem Produktionsspritzgießzyklus vorangehenden Plastifizierphase PP vorgenommen werden.

Sofern der Viskositätsindex VI _P während einer vorangehenden Plastifizierphase PP ermittelt wird, steht der Wert für den erforderlichen Füllindex FI _P des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus bereits vor Beginn der Einspritzphase EP fest. Die Integration betreffend den Füllindex FI _P beginnt zum Zeitpunkt t(s=CPp), welcher ein Zeitpunkt während der Einspritzphase EP ist. Für die praktische Anwendung folgt hieraus, dass ab dem Integrationsstartpunkt t(s=CPp) die gesamte restliche Einspritzphase EP des Produktionsspritzgießzyklus zur Beeinflussung zur Verfügung steht.

Wird der Viskositätsindex VI _P des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus während der Einspritzphase EP des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus ermittelt, was - wie nachfolgend beschrieben - mittels einer Integration in einem Messintervall MI des Druckverlaufes ppMasse(t) erfolgt und zeitlich überlappend zur integrativen Ermittlung des Füllindexes FI _P stattfindet, so steht in diesem Fall der für den aktuellen Produktionsspritzgießzyklus zugrunde zulegende Viskositätsindex VI _P erst nach Abschluss der Integration betreffend den Viskositätsindex VI _P fest. Frühestens zu diesem Zeitpunkt kann der erforderliche Füllindex FI _P ermittelt werden. Somit steht in diesem Fall nach der Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P noch der Rest der verbleibenden Einspritzphase EP zur Beeinflussung des Produktionsspritzgießzyklus mit dem Ziel der Erreichung des erforderlichen Füllindexes FI _P zur Verfügung. Dies hat sich in der Praxis als ausreichend erwiesen.

Ein Vorteil bei der zuletzt genannten Möglichkeit ist, dass der Viskositätsindex VI _P , wenn er in der Einspritzphase EP ermittelt wird, eine höhere Genauigkeit besitzt und die Schmelze des aktuellen Produktionsspritzgießzyklus besser charakterisiert als ein Viskositätsindex VI _P , der während einer vorangehenden Plastifizierphase PP ermittelt wird.

Zusammenfassend gibt es somit zwei Möglichkeiten um die Gleichung FIp = MPV _eq *VI _P zu erfüllen.

1 . Die Prozessführung des Produktionsspritzgießzyklus wird bei einem vorgegebenen Schneckengeschwindigkeitsprofil so lange gefahren, bis der Wert des Integrals dem aus dem Viskositätsindex VI _P und dem Formteil-Volumen-Äquivalents MPVeq ermittelten erforderlichen Füllindex FI _P entspricht. Bei Erreichen des Wertes für den erforderlichen Füllindex FI _P wird von der Einspritzphase EP in die Nachdruckphase NP umgeschaltet, so dass hieraus ein für jeden Produktionsspritzgießzyklus individueller Umschaltpunkt COPp resultiert.

2. Alternativ oder zusätzlich kann, wenn die Zeitdauer der verbleibenden Einspritzphase EP noch lange genug ist, auch das Einspritzgeschwindigkeits- profil angepasst werden, wodurch sich der zeitliche Verlauf des zum Massedruckverlauf korrelierenden Druckverlaufs ppMasse(t) ändert.

Bei der Ermittlung des Viskositätsindexes VI _L oder VI _P während des Lernspritzgießzyklus oder während des Produktionsspritzgießzyklus gibt es mehrere alternative Möglichkeiten.

1 . Möglichkeit

Gemäß einer ersten Möglichkeit kann der Viskositätsindex VI _L im Lernspritzgießzyklus während der Einspritzphase EL des Lernspritzgießzyklus als Produkt aus einer Fließzahl F _Z EL und einer Korrekturkonstante Ki normiert auf das Maß einer mittleren Einspritzgeschwindigkeit v _M i angegeben werden, wobei die Fließzahl F _Z EL ein Druckintegral des Druckverlaufes pi_Masse(t) innerhalb der Grenzen t(s=Mlp _0S i ) und t(s=M lpos2) ist. Dabei wird die Schneckenposition s=Mlp _0S i bevorzugt derart gewählt, dass sie in einem Bereich liegt, in dem die Schneckengeschwindigkeit v nach anfänglichen Beschleunigungseffekten zum ersten Mal einen konstanten Wert erreicht hat. Gegebenenfalls kann zu dieser Position noch ein geeignet großer Sicherheitsabstand ÄXvcomp hinzugerechnet werden, um gegebenenfalls Störungen resultierend aus Einschwingvorgängen ausblenden zu können. Die zweite Position s=MI _P os2 ist dabei jedenfalls größer als die Position des Umschaltpunktes COPL im Lernspritzgießzyklus, d. h. die zugeordnete Zeit t(s=Mlp _0S 2) ist kleiner als der Zeitpunkt t(COPi_). Die Position s=Mlp _0S i ist dabei in jedem Fall ein Stück größer als die Position s=MI pos2 _> d. h. die Schnecke erreicht die Position s— MI _Po si früher als die Position s=MI _PoS 2- Ein so bestimmter Viskositätsindex VI _L kann - wie erfindungsgemäß erkannt wurde - die im Lernspritzzyklus verwendete Schmelze in ausreichender Genauigkeit u. a. hinsichtlich ihrer Viskosität charakterisieren.

2. Möglichkeit:

Alternativ kann hierzu in einer zweiten Möglichkeit der Viskositätsindex VI _L während einer Plastifizierphase (PL) des Lernspritzgießzyklus ermittelt werden. Ein so ermittelter Viskositätsindex VI _L wird als Produkt aus einer Fließzahl F _Z piastL, die während der Plastifizierphase PL des Lernspritzzyklus ermittelt wird, und einer Korrekturkonstanten K ₂ gebildet, wobei dieses Produkt über eine Länge IMM normiert wird. Dabei ist die Fließzahl F _Z pi _as t ein Integral eines Antriebsmoments M _L (t) einer Plastifi- zierschnecke über der Zeit, wobei die Zeitgrenzen bestimmt werden durch ein Durchlaufen unterschiedlicher Schneckenpositionen s, beispielsweise einer ersten Schneckenposition s=MM _p0 si und einer zweiten Schneckenposition s=MM _PoS 2- Die beiden Integrationsgrenzen t(s=MMp _0S i) und t(s=MMp _0S 2) werden derart gewählt, dass das Antriebsmoment M _L (t) in diesem Bereich frei oder nahezu frei von Störeinflüssen, wie z. B. Beschleunigungs- oder Einschwingeffekten ist.

3. Möglichkeit:

Die Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P erfolgt in analoger Art und Weise zur oben erwähnten Möglichkeit 1 während der Einspritzphase (EP) des Produktionsspritzgießzyklus, wobei die entsprechenden Größen, die oben im Rahmen des Lernspritzgießzyklus erläutert wurden, nunmehr aus dem vorliegenden, der Bestimmung des Viskositätsindexes VI _P zugrundeliegenden Produktionsspritzgießzyklus entnommen werden. Dabei kann analog zur Möglichkeit 1 eine Korrekturkonstante Ki zum Einsatz kommen.

4. Möglichkeit:

Die Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P kann in einer vierten Möglichkeit analog zur Möglichkeit 2 während der Plastifizierphase PP des Produktionsspritzgießzyklus durchgeführt werden. Dabei werden die Größen, welche zur Ermittlung des Viskositätsindex VI _L herangezogen wurden, analog bei der Bestimmung des Viskositätsindex VIp im Produktionsspritzgießzyklus ermittelt. Insbesondere ist Basis für die Ermittlung der Fließzahl Fppi _as t nunmehr das Drehmoment M _P (t) einer Plastifi- zierschnecke im Produktionsspritzgießzyklus.

Beispielhaft können als die zum Massedruckverlauf korrelierenden Druckverläufe PLMasse(t) und ppMasse(t) ein Einspritzdruckverlauf, Hydraulikdruckverlauf, ein Kavität- sinnendruckverlauf oder ein Massedruckverlauf sein oder aus einem Motordrehmoment eines Einspritzmotors ermittelt werden.

Es hat sich weiterhin als zweckmäßig herausgestellt, in einer Nachdruckphase NP des Produktionsspritzgießzyklus den Nachdruck p _N p nach der Formel PNP=PN ^* (1 ⁺ K ₃ *(VIP-VI _l )A/IL) um einen Faktor VI _P /VI _L gegenüber einem voreingestellten Nachdruck p _N zu verändern. Dabei kann eine Korrekturkonstante K ₃ Eingang finden, welche im Wesentlichen abhängig ist vom herzustellenden Formteil. Ein dünnwandigeres Formteil wird nur eine schwächere Nachdruckanpassung benötigen, während ein dickwandigeres Formteil eher eine stärkere Anpassung benötigt. Beispielsweise können für die Konstante K ₃ zwei oder mehrere Anpassungsstufen in der Steuerung vorgesehen sein. Von einem Maschinenbediener wird dann anhand der Raumform und/oder der sonstigen Eigenschaften des herzustellenden Formteils die Konstante K ₃ nach seiner Erfahrung ausgewählt. Beispielsweise bieten sich vier Anpassungsstufen: "schwach", "mittel", "stark", "sehr stark" an, die der Maschinenbediener nach seiner Erfahrung sinnvoll auswählt.

Zweckmäßiger Weise wird die Schneckenposition s=Mlp _0S 2 zumindest für den Fall, dass die Viskositätsindizes VI _P jeweils in der Einspritzphase EP des Produktionsspritzgießzyklus ermittelt werden, ausreichend weit vor dem Umschaltpunkt COPp angeordnet, so dass nach Bestimmung dieses Viskositätsindex VI _P während der noch verbleibenden Zeit, d. h. während des noch verbleibenden Rests der Ein- spritzphase EP bis zum Umschaltpunkt COPp, durch örtliche Verlagerung des Umschaltpunktes COPp oder durch Anpassung des Geschwindigkeitsprofils der Schnecke während der verbleibenden Einspritzphase (EP) noch ausreichend Ein- fluss auf die Höhe des Füllindexes FI _P nehmbar ist, so dass die der Erfindung zugrunde liegende Gleichung Flp=MPV _eq ^* Vlp erfüllt ist. Hierbei muss dann eine Festlegung der Position s=Mlp _0S 2 derart erfolgen, dass ausgehend von dem Umschaltpunkt COPL des Lernspritzgießzyklus eine betragsmäßig maximal zu erwartende Verlagerung des Umschaltpunktes COPp in Höhe von As _ma x berücksichtigt wird und zudem eine Wegstrecke berücksichtigt wird, die während einer erforderlichen Rechenzeit t _RZ zur Ermittlung des Füllindexes FI _P nach der Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P erforderlich ist.

Zweckmäßig ist, die Schneckenposition s=CP als fest vorgegebenen Wert bei einem vorgegebenen Druck p _C p zu definieren oder hieraus zu ermitteln oder hierfür eine Schneckenposition s zu wählen, bei der die Rückstromsperre zuverlässig geschlossen ist. Hierdurch werden Unschärfen, die hinsichtlich des Schmelzetransports in die Kavität bis zum Schließen einer Rückstromsperre auftreten, zuverlässig ausgeblendet.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, den Spritzgießzyklus während der Einspritzphase EP oder EL bis zum Umschaltpunkt COPL oder COPp hinsichtlich der Schneckenposition s positionsgeregelt oder positionsgeregelt und druckbegrenzt zu betreiben und nach dem Umschaltpunkt COPL oder COPp bis zum Ende der Nachdruckphase NP druckgeregelt zu betreiben.

Z. B. in Abhängigkeit des Schließverhaltens einer Rückstromsperre kann es zu einer Verschiebung der aufgenommenen Druckkurven pLMasse(t) und ppMasse(t) kommen, die nicht auf einer Änderung einer Viskosität der Schmelze und damit auf einer Änderung des Viskositätsindexes VI _L , VI _P der Schmelze beruht. Um einen derartigen Fehler auszugleichen, wird in Abhängigkeit des Schließverhaltens der Rückstromsperre ein Messintervall MI=Mlp _0S i - MI _PoS 2 bei Bedarf örtlich hin zu größeren oder kleineren Schneckenpositionen verschoben. Dabei wird zweckmäßiger Weise das Messintervall MI örtlich hin zu größeren Scheckenpositionen s verschoben, wenn ein vorbestimmter Referenzdruck p _Re f im Produktionszyklus örtlich früher durchschritten wird, als im Lernzyklus, d. h. es gilt:

S(PRefp)> S(pRefL).

Umgekehrt ist es zweckmäßig, dass das Messintervall MI=Mlp _0S i- MI _PoS 2 hin zu kleineren Schneckenpositionen verschoben wird, wenn ein vorbestimmter Referenzdruck p _Re f im Produktionszyklus örtlich später durchschritten wird, als im Lernzyklus, d. h.

S(PRefp) < S(pRefL).

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Referenzdruck p _Re f kleiner zu wählen, als denjenigen Druck, der bei der Position MI _Pos i vorliegt, d. h. einen Referenzdruck p _Re f zu wählen, der vor dem Beginn der Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P auftritt. Der Referenzdruck p _Re f ist dabei ein Punkt auf der aufgenommenen, zum Massedruckverlauf korrelierenden Druckverlaufskurve p _P Masse(t) oder pi_Masse(t).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in weiten Grenzen möglich, in Abhängigkeit des ermittelten Viskositätsindexes VI _P für eine korrekte Formfüllung zu sorgen. Allerdings kann es beispielsweise vorkommen, dass bei der laufenden Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P von Produktionszyklus zu Produktionszyklus eine länger laufende Tendenz der Abweichung des Viskositätsindexes VI _P von einem Produktionszyklus zum anderen erkannt wird. In einem solchen Fall kann es zweckmäßig sein, den Viskositätsindex VI _P auch über eine geänderte Einstellung der Schmelzetemperatur, z. B. über die Zylindertemperatur, den Staudruck oder die Plastifizierdrehzahl anzupassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : schematisch ein Diagramm eines Lernspritzgießzyklus zur Ermittlung eines Formteil-Volumen-Äquivalents MPV _eq ;

Figur 2: schematisch das Diagramm gemäß Figur 1 , ohne die schraffierte Fläche, die den Füllindex FI _L repräsentiert, anhand dessen eine sinnvolle Möglichkeit erläutert wird, wie Integrationsgrenzen t(s=Mlp _0S i) und t(s=M lpos2) ermittelt werden können;

Figur 3: schematisch ein Diagramm, anhand dessen eine zweite Möglichkeit zur Ermittlung des Viskositätsindexes VI _L oder VI _P erläutert wird;

Figur 4: schematisch ein Diagramm, welches einen charakteristischen Druckverlauf ppMasse(t) für ein gegenüber dem Lernspritzgusszyklus höher viskosen Material zeigt, wobei schraffiert eine Fließzahl F _Z EP des Materials und der erforderliche Füllindex FI _P dargestellt sind;

Figur 5: das Diagramm gemäß Figur 4, wobei schraffiert die Fließzahl F _Z EP eines gegenüber dem Lernprozess niedrigviskoseren Materials und dessen erforderlicher Füllindex FI _P eingezeichnet sind;

Figur 6: ein Diagramm, anhand dessen eine Verschiebung eines Messintervalls MI erläutert wird; Figur 7: schematisch ein Diagramm über eine Vielzahl von Produktionszyklen, welches die Abhängigkeit des Formteilgewichts vom Viskositätsindex VIp des eingesetzten Materials bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik ohne erfindungsgemäße Regelung und bei einem Verfahren gemäß der Erfindung zeigt;

Figur 8: schematisch ein Diagramm über eine Vielzahl von Produktionszyklen, aus denen hervorgeht, wie sich bei einem sich verändernden Viskositätsindex VIp des Materials die Umschaltposition COPp beim erfindungsgemäßen Verfahren ändert und bei einem konventionellen Verfahren gemäß dem Stand der Technik konstant bleibt.

Eine Lernphase des erfindungsgemäßen Verfahrens (Figur 1 ) geht davon aus, dass eine Spritzgießmaschine, welche mit einem Formwerkzeug bestückt ist, bereitgestellt ist und die Spritzgießmaschine zur Herstellung eines Gutteils in einer Kavität des Formwerkzeugs eingerichtet ist.

Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Diagramme wird betont, dass die Schneckenposition s(t) in den Figuren 1 , 2 von einer Anfangsposition SA bis zu der Schneckenposition am Umschaltpunkt COPi_ oder COPp, d. h. bei S=COPL oder s= COPp abnimmt.

Während der Durchführung eines Lernspritzgießzyklus zum Erhalt eines Gutteils wird ein Druckverlauf pi_Masse(t), der zum Massedruckverlauf des Lernspritzgießzyklus korreliert aufgenommen. Die Aufnahme dieses Druckverlaufs erfolgt über der Zeit t. Ergänzend zu diesem Druckverlauf pLMasse(t) ist in Figur 1 mittels der gestrichelten Linie noch die Schneckenposition s(t) und die Schneckengeschwindigkeit v(t) eingezeichnet. Auf der Zeitachse sind charakteristische Zeitpunkte t(s=M lposi ), t(s=M lpos2) und eingezeichnet. Die Fläche unter der Kurve PLMasse(t) innerhalb der Grenzen von t(s=Mlp _0S i) und t(s=Mlp _0S 2) repräsentiert eine Fließzahl F _Z EL der vorliegenden Schmelze und wird bestimmt durch

Zwischen den Integrationsgrenzen t(s=Mlp _0S i) und t(s=Mlp _0S 2) wird ein Mittelwert der Schneckengeschwindigkeit v(t) gebildet. Der Mittelwert ist mit v _M i bezeichnet. Die Fließzahl F _Z EL normiert mit dem Mittelwert v _M i und gegebenenfalls multipliziert mit einer Korrekturkonstante Ki zur Skalierung ergibt den Viskositätsindex VI _L , der die Charakteristik der Schmelze des Lernspritzgusszyklus, ermittelt in der Einspritzphase EL, repräsentiert.

Als Kennzahl für die volumetrisch korrekte Formfüllung eines Gutteils im Lern- spritzgießzyklus wird ein Füllindex FI _L ermittelt, wobei der Füllindex FI _L der Fläche unter der Kurve pi_Masse(t) in den Grenzen von entspricht und durch das Integral ermittelt wird.

Die obere Integrationsgrenze ist dabei die im Lernspritzgießzyklus voreingestellte Position des Umschaltpunktes COPL, der beim Erreichen der Schneckenposition s am Umschaltpunkt der korrespondierende Zeitwert entspricht. Dabei wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass während der Einspritzphase EL die Formfüllung am Umschaltpunkt COPL abgeschlossen ist. Eine weitere Formfüllung während der Nachdruckphase NP, die sich der Einspritzphase EP anschließt, wird hierbei außer Acht gelassen. Die untere Integrationsgrenze von der ab die Integration zur Ermittlung des Füllindexes FI _L erfolgt, ist dabei derart festgelegt, dass zum Integrationsbeginn eine effektive Füllung der Kavität des Formwerkzeuges beginnt oder bereits begonnen hat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine eventuell vorhandene Rückstromsperre sicher geschlossen ist. Da die Ermittlung des genauen Schließzeitpunktes der Rückstromsperre technisch aufwändig oder mit einfachen technischen Mitteln nur ungenau möglich ist, kann alternativ hierzu auch ein vorbestimmter Druckwert p _C p gewählt werden, bei dem aller Erfahrung nach die effektive Füllung der Kavität begonnen, also ein Schließen der Rückstromsperre bereits stattgefunden hat. Ein solcher Druckwert pcp=PLMasse(t(s=CP _L )) ist zweckmäßiger Weise hinsichtlich seiner Größe derart gewählt, dass dieser Druckwert kleiner ist als der Druckwert pi_Masse(t) zum Zeitpunkt t(s=Mlp _0S i).

Während des Gutteilzyklus werden die oben beschriebenen beiden Integrale aufgenommen und die hierbei ermittelten Werte des Viskositätsindexes VI _L und des Füllindexes FI _L anschließend zueinander ins Verhältnis gesetzt, wobei dieses Verhältnis FILA/IL das Formteil-Volumen-Äquivalent MPV _eq bildet.

Im Folgenden wird anhand der Figur 2 beispielhaft eine Möglichkeit zur Ermittlung der Integrationsgrenzen t(s=Mlp _0S i) und t(s=Mlp _0S 2) erläutert. Damit der Viskositätsindex VI _L tatsächlich ein Maß für die Charakteristik der Schmelze im Lernspritz- gießzyklus darstellt, muss der Integrationsbeginn t(s=Mlp _0S i) geeignet festgelegt werden. Hierzu muss s=MI _Pos i jedenfalls größer sein als s=MI _PoS 2- Damit das Integrationsintervall zwischen t(s=MI _Pos i) und t(s=MI _PoS 2) möglichst groß wird und so die Bestimmung des Viskositätsindexes VI _L möglichst genau wird, sollte der Integrationsbeginn t(s=MI _Pos i) möglichst klein, d. h. s=MI _Pos i möglichst groß gewählt werden. Andererseits sollte ein Mindestwert t(s=MI _Pos i) nicht unterschritten werden, damit Anfahr- und Beschleunigungsvorgänge der Schnecke und hieraus resultierende Kompressionseffekte und Einschwingvorgänge innerhalb der Schmelze den Viskositätsindex VI _L nicht negativ beeinflussen. Um diesen Zielkonflikt zu lösen, hat es sich bewährt, den Wert s=Mlp _0S i wie folgt zu bestimmen.

Sobald die Schnecke, die in der Steuerung der Spritzgießmaschine eingestellte Geschwindigkeit v(t) in einer ersten Stufe des eingestellten Geschwindigkeitsprofils erreicht hat, wird diese Schneckenposition s=xv gespeichert. Von dieser Position s=x _v wird als Sicherheitsabstand ein maximaler Kompressionsweg Ax _v com _P abgezogen. Der Sicherheitsabstand Ax _VC omp ist dabei derart gewählt, dass Einschwingvorgänge oder Kompressionsvorgänge innerhalb der Schmelze sicher abgeklungen sind. Ab dieser Position ist in ausreichendem Maß sichergestellt, dass die Fließzahl FZEL mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. Somit ergibt sich also die erste Integrationsgrenze bei der Bestimmung des Viskositätsindexes zu t(S=Mlposl) = t(S=X _v -AXvComp).

Zum sinnvollen Erhalt der oberen Integrationsgrenze t(s=Mlp _0S 2) bei der Bestimmung des Viskositätsindexes VI _L ist es notwendig, die Schneckenposition s=Mlp _0S 2 geeignet zu ermitteln. Eine geeignete Methode hierzu geht zunächst von der Position S=COPL des Umschaltpunkts COPL im Lernspntzgießzyklus aus. Dabei ist die Position S=COPL kleiner als die Position s=Mlp _0S 2- Die Erfindung basiert u.a. darauf, nach der Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P in einem Produktionszyklus noch einen genügend großen Rest der Einspritzphase EP zur Verfügung zu haben, um in Abhängigkeit des in der Einspritzphase EP ermittelten Viskositätsindexes VI _P noch in ausreichendem Maße Einfluss auf den Füllindex FI _P derselben Einspritzphase EP nehmen zu können. Dabei benötigt man eine gewisse Zeit ab dem Abschluss des Integrals zur Ermittlung des Viskositätsindexes VI _P , um den erforderlichen Füllindex FIp zu berechnen. Diese Rechenzeit t _RZ beträgt wenige Millisekunden und ergibt zusammen mit dem in dieser Zeit zurückgelegten Weg der Schnecke eine bestimmte Rechenstrecke As=v _M *tRz. Des Weiteren wird erfindungsgemäß die Anpassung des Füllindex FI _P u.a. durch eine Verlagerung des Umschaltpunktes COPp hin zu größeren oder kleineren Schneckenpositionen s bewerkstelligt. Eine solche maximal mögliche Verlagerung des Umschaltpunktes COPp hin zu größeren Schneckenpositionen s sei mit As _ma x bezeichnet, so dass es sich als zweckmäßig erwiesen hat, die Schneckenposition s=Mlpos2 der oberen Integrationsgrenze zu zu wählen.

Diese im Lernspritzgießzyklus während der Einspritzphase EL einmal festgelegte Integrationsspanne, zwischen dem Startzeitpunkt t(s=M lp _0S i ) und dem Endzeitpunkt t(s=M lpos2) wird bezogen auf die zugehörigen Schneckenpositionen s als Messintervall MI=M lposi - M lpos2 bezeichnet. Dieses in der Lernphase ermittelte Messintervall MI wird dann für die nachfolgenden Produktionsspritzgießzyklen in seiner Größe beibehalten.

Eine alternative Möglichkeit zur Bestimmung des Viskositätsindexes VI _L im Lernspritzgießzyklus oder analog des Viskositätsindexes VI _P im Produktionsspritzgieß- zyklus wird anhand von Figur 3 erläutert. In Figur 3 ist ein typischer Momentenverlauf M _L (t) einer Plastifizierschnecke im Lernspritzgießzyklus dargestellt. Ein solcher typischer Verlauf tritt auch im Produktionsspritzgießzyklus als M _P (t) auf. Die Verläufe M _L (t) und Mp(t) zeigen dabei einen Drehmomentverlauf einer Plastifizierschnecke während einer Plastifizierphase PP. Es hat sich herausgestellt, dass auch die Plastifizierphase PP geeignet ist, um einen Viskositätsindex VI _L oder VI _P der Schmelze zu ermitteln. Hierzu wird zunächst eine Fließzahl F _Z piastL als Integral über dem Antriebsmoment M _L (t) in Abhängigkeit von der Zeit in den Grenzen von t(s=MMposi ) bis t(s=MMpos2) gebildet. Diese Fließzahl F _Z pi _as tL wird über die Länge IMM = MMpos2 - MMposi normiert und gegebenenfalls mit einer Korrekturkonstante K ₂ zur Skalierung multipliziert. Dabei werden die Integrationsgrenzen MM _Pos i und MMpos2 derart gelegt, dass zum einen ein ausreichend großer Abstand zwischen diesen Positionen herrscht, um den Viskositätsindex VI _L ; Vl _p mit ausreichender Ge- nauigkeit zu bestimmen. Andererseits sollen die Positionen MM _Pos i und MM _PoS 2 ausreichend weit von Einschwing- bzw. Abschwingvorgängen beim Anlaufen und beim Abbremsen der Plastifizierschnecke entfernt sein. Ein einmal im Lernspritz- gießzyklus festgelegter Integrationsbereich zwischen den Positionen MMp _0S i und MMpos2 respektive der zugehörigen Zeiten t(s= MMp _0S i) und t(s= MMp _0S 2) wird auch in den späteren Produktionsspitzgießzyklen beibehalten. Als relevante Plastifi- zierphase PP wird z. B. diejenige Plastifizierphase PP betrachtet, bei der die Schmelze für eine nachfolgende Einspritzphase EP aufbereitet wird. Mit dem in der Plastifizierphase PP ermittelten Viskositätsindex VI _L und dem in der nachfolgenden Einspritzphase EL ermittelten Füllindex FI _L kann erfindungsgemäß wiederum nach der Gleichung MPV _e q=FI _L A/lL der Wert für das Formteil-Volumen-Äquivalent MPV _eq ermittelt werden.

Lediglich klarstellend sei angemerkt, dass für den Fall, dass im Lernspritzgießzyk- lus der Viskositätsindex VI _L während der Einspritzphase EL ermittelt wird, wie es in Figur 2 dargestellt ist, selbstverständlich auch in den nachfolgenden Produktions- spritzgießzyklen der Viskositätsindex VI _P ebenfalls in der Einspritzphase EP des Produktionsspritzgießzyklus ermittelt wird. Wenn der Viskositätsindex VI _L im Lern- spritzgießzyklus während der Plastifizierphase PP ermittelt wird, wird auch in den nachfolgenden Produktionsspritzgießzyklen der Viskositätsindex VI _P ebenfalls während der Plastifizierphase PP ermittelt.

Während der Lernphase, d. h. während der Herstellung zumindest eines Gutteiles wurden somit anhand des Gutteilspritzgießzyklus nachfolgend aufgelistete Werte gelernt: a) Der Wert für das Formteil-Volumen-Äquivalent MPV _eq ,

b) Der Wert für das Messintervall MI=MI _Pos i- MI _PoS 2, innerhalb dem die Fließzahl FZEL ermittelt wurde. Die Größe dieses Messintervalls MI wird auch für die nachfolgenden Produktionszyklen zugrunde gelegt. c) Weiterhin wird der in der Lernphase festgelegte Druckwert p _C p ebenfalls in die Produktionsphase übernommen. Analog zur Lernphase wird in der Produktionsphase bei der Bestimmung des Füllindexes FI _P in der Produktionsphase als untere Integrationsgrenze derjenige Zeitpunkt t(s=CPp) verwendet, bei dem der Druckverlauf ppMasse(t) den vorbestimmten oder ermittelten Druckwert p _C p durchschreitet.

d) Für den Fall, dass der Viskositätsindex VI _L während der Einspritzphase EL ermittelt wurde, werden zusätzlich die Werte der Schneckenposition s=M lposi und s=M lpos2 übernommen und gegebenenfalls hinsichtlich ihrer absoluten Werte angepasst, wie z. B. weiter unten anhand von Figur 6 erläutert wird.

e) Für den Fall, dass der Viskositätsindex VI _L während der Plastifizierphase PL ermittelt wurde, werden die Werte der Schneckenpositionen s=MMp ₀ si und s=MMpos2 übernommen.

f) Sofern in der Lernphase Konstanten Ki^1 und K ₂ ^1 verwendet wurden, werden auch diese Konstanten Ki und K ₂ in die Produktionsphase übernommen.

Im Folgenden wird die Produktionsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert. Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem der Massedruck PpMasse(t) über der Zeit t aufgetragen ist. Eine durchgezogene Linie zeigt den Massedruckverlauf ppMasse(t) eines Materials im Produktionsspritzgießzyklus. Des Weiteren ist gepunktet zum Vergleich der Massedruckverlauf pi_Masse(t), wie er im Lernspritzgießzyklus aufgenommen wurde, dargestellt. Des Weiteren ist die Einspritzphase EP und ein Stück der Nachdruckphase NP dargestellt. Das Niveau des Druckverlaufes ppMasse(t) ist innerhalb der Integrationsgrenzen t(s=MI _Po si ) und t(s=M lpos2) gegenüber dem Druckverlauf pi_Masse(t) innerhalb dieser Grenzen deutlich erhöht. Hieraus resultiert somit ein größerer Wert für die Fließzahl F _Z EP, wenn das Integral über den Druckverlauf ppMasse(t) innerhalb der Grenzen t(s=MI _Po si ) und t(s=M lpos2) ermittelt wird. Hieraus lässt sich analog zur Lernphase unter Verwen- dung der Konstante Ki und der mittleren Geschwindigkeit v _M i der Viskositätsindex VIp des Materials bestimmen. Aus dem Wert des Viskositätsindexes VI _P des Materials , der spätestens zum Zeitpunkt t(s=Mlp _0S 2) feststeht, kann nunmehr unter Anwendung der Gleichung Flp=MPV _eq ^* Vlp ermittelt werden, welchen Wert der Füllindex Flp für das Material erreichen muss, um eine volumetrisch korrekte Formfüllung zu erreichen und somit auch mit dem Material des Produktionsspritzgießzyklus, welches einen vom Material aus der Lernphase unterschiedlichen Viskositätsindex VIp besitzt, ein Gutteil zu erhalten. Dies gelingt, indem das zeitlich vom Zeitpunkt t(s=CPp) laufende Integral zur Ermittlung des Füllindexes FI _P des Materials laufend ermittelt wird und sobald der Viskositätsindex VI _P bekannt ist, der erforderliche Füllindex Flp ermittelt wird. Erreicht das laufende Integral zur Ermittlung des aktuellen Füllindex FI _P den Wert des erforderlichen Füllindex FI _P , so erfolgt die Umschaltung in die Nachdruckphase NP.

Bei einem zähflüssigeren Material liegt der Umschaltpunkt COPp z. B. zeitlich nach dem Umschaltpunkt Mit der Erfindung gelingt es, den Wert MPV _eq , der im Lernspritzgießzyklus ermittelt wurde, auch im Produktionsspritzgießzyklus bei einem Material, welches eine unterschiedliche Materialbeschaffenheit gegenüber dem Material, welches im Lernprozess verwendet wurde, hat, einzuhalten und somit eine volumetrisch korrekte Füllung der Kavität zu erreichen und somit ein Gutteil zu erzielen. Eine weitere Verbesserung der Teilequalität kann trotz schwankender Schmelzebeschaffenheit, d. h. trotz schwankendem Viskositätsindex VI _P gegenüber dem im Lernprozess ermittelten Viskositätsindex VI _L erreicht werden, wenn ein Nachdruck p _N p in der Produktionsphase gegenüber einem voreingestellten Nachdruck p _N , der z. B. in der Lernphase gefahrene Nachdruck sein kann, angepasst wird. Dabei hat sich bewährt, den Nachdruck p _N p in der Produktionsphase nach der Formel PNP=PN ^* (1 ⁺ K ₃ (VIP-VI _l )A/IL anzupassen, wobei K3 eine Korrekturkonstante ist. Die Korrekturkonstante K ₃ kann dabei Werkstückeigenschaften des herzustellenden Formteiles abbilden. So ist beispielsweise die Korrekturkonstante K ₃ bei einem besonders dünnwandigen Formteil eher kleiner anzusetzen als bei einem dickwandigeren Formteil. Dies liegt darin begründet, dass bei einem dünnwandigen Formteil die Formfüllung in der Nachdruckphase weniger effektiv ist, als bei einem dickwandigeren Formteil.

Figur 5 zeigt einen Produktionsspritzgießzyklus, bei dem ein Druckverlauf ppMasse(t) gegenüber einem Druckverlauf pLMasse(t) auf einem niedrigeren Niveau verläuft. Dies bedeutet, bei ansonsten gleichen Randbedingungen, dass das Material eine niedrige Viskosität bzw. einen niedrigeren Viskositätsindex VI _P aufweist, als dasjenige Material, welches im Lernspritzgießzyklus während der Lernphase verwendet wurde. Ein Nachdruckniveau PNP ist für das Material des Produktionsspritzgießzyk- lusgegenüber dem Nachdruckniveau des Lernspritzgießzyklus oder einem voreingestellten Nachdruck p _N abgesenkt. Der Zeitpunkt t(s=COPp) ist dabei gegenüber dem Zeitpunkt nach "früh" verschoben, was einer Verschiebung des Umschaltpunktes COPp hin zu einer betragsmäßig größeren Schneckenposition s für den Umschaltpunkt (s=COP _p ) des Materials im Produktionsspritzgießzyklus bedeutet.

Aufgrund bestimmter Effekte, z. B. aufgrund eines sich ändernden Schließverhaltens einer Rückstromsperre kann es vorkommen, dass ein Referenzdruckwert p _Re f, z. B. der Druckwert p _cp zeitlich früher zu einem Zeitpunkt t' (s=CP) durchlaufen wird (vgl. Figur 6). Hierdurch ändert sich also die untere Integrationsgrenze für die Ermittlung des Füllindexes FI _P , so dass es bei einer Beibehaltung der Integrationsgrenzen t(s=M lposi ) und t(s=M lpos2) zu einer Fehlberechnung des Viskositätsindexes VIp und somit des erforderlichen Füllindexes FI _P kommen würde. Hierdurch kann es zu einer Produktion eines Ausschussteiles kommen. Um dies zu verhindern, ist es zweckmäßig, in einem solchen Fall, bei dem das Durchschreiten des Referenzdruckwertes pR _e f um eine Zeitspanne At Richtung "früh" oder Richtung "spät" verschoben ist, auch die Integrationsgrenzen t(s=M lp _0S i ) und t(s=M lp _0S i ) entsprechend um die Zeitspanne At nach "früh" oder "spät" zu verlagern. Alternativ kann auch das Messintervall MI entsprechend hin zu größeren oder kleineren Schneckenpositionen verschoben werden, wobei die betragsmäßige Größe des Messintervalls MI bevorzugt gleich bleibt.

In Figur 6 ist diese Zeitverlagerung um At qualitativ am Beispiel eines ansonsten hinsichtlich seiner Viskosität konstanten Materials gezeigt.

Anhand der Figur 7 wird die positive Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich. Figur 7 zeigt in einer ersten Kurve (offene Quadrate) über eine Vielzahl von Produktionszyklen den Verlauf des die Schmelze charakterisierenden Viskositätsindexes VI _P . Bei dieser beispielhaften Darstellung steigt ab dem 17. Zyklus der Viskositätsindex VI _P zunächst stark an, um sich dann einem höheren Grenzwert zu näheren. Ein solcher Verlauf entspricht beispielsweise einer Abkühlung der Schmelze, woraus ein höherer Viskositätsindex VI _P resultiert.

Bei konventioneller Prozessführung, dargestellt in einer zweiten Kurve (offene Kreise) hat eine derartige Änderung des Viskositätsindexes VI _P mit steigendem Viskositätsindex VI _P ein deutlich abfallendes Formteilgewicht zur Folge. Dies bedeutet, dass die volumetrische Füllung der Kavität nicht ausreichend war und es bei derartigen abfallenden Formteilgewichten zu Einfallstellen oder zu Unterfüllungen der Kavität kommen kann. Hierdurch entstehen somit Ausschussteile.

In einer dritten Kurve (offene Dreiecke) ist der Verlauf des Formteilgewichts unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es wird deutlich, dass trotz ansteigendem Viskositätsindex VI _P ab dem 17. Zyklus das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist, das Formteilgewicht trotz sich ändernder Schmelzeeigenschaften nahezu konstant zu halten. Obwohl sich ab dem 17. Zyklus die Schmelzecharakteristik hinsichtlich ihres Viskositätsindexes VI _P deutlich ändert, ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage, die Formteilgewichte nahezu konstant zu halten und somit für eine volumetrisch korrekte Füllung der Kavität zu sorgen, was zur Herstellung von Gutteilen führt. In Figur 8 ist dargestellt, wie sich die Änderung eines Viskositätsindexes VI _P über eine Vielzahl von Produktionszyklen auf die Umschaltposition s=COPp bei konventioneller Prozessführung und bei einer Prozessführung gemäß der Erfindung auswirkt. In einer ersten Kurve (offene Vierecke) ist der Verlauf des Viskositätsindexes VIp über eine Vielzahl von Zyklen dargestellt. Wie bereits in Figur 7 ausgeführt, steigt der Viskositätsindex VI _P ab dem 17. Zyklus deutlich an und nähert sich bis zum 35. Zyklus einem höheren Niveau an. Bei konventioneller Prozessführung (offene Kreise) wird kein Einfluss auf den Umschaltpunkt COPp genommen. Die Umschaltposition s=COPp bleibt während aller 35. Zyklen nahezu konstant. Wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, wird anhand einer dritten Kurve (offene Dreiecke) deutlich, dass die Umschaltposition s=COPp korrelierend zum Ansteigen des Viskositätsindexes VI _P hin zu niedrigeren Schneckenpositionen verschoben wird und ca. ab dem 26. Zyklus nahezu konstant niedrig bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Anwendung an elektro- und hydrome- chanischen Spritzgießmaschinen aller Baugrößen geeignet. Es ist insbesondere leicht möglich, z. B. im Rahmen einer Programmierung der Betriebssoftware einer Spritzgießmaschine, das erfindungsgemäße Verfahren bei neuen Maschinen zu integrieren. Des Weiteren fußt das erfindungsgemäße Verfahren auf Messwerten, z. B. Druckmessungen während der Einspritz- und/oder Nachdruckphase, Wegmessungen der Schnecke während der Einspritzphase, Wegmessungen und Drehmomentmessungen einer Plastifizierschnecke während einer Plastifizierphase und dergleichen, die üblicherweise bei gängigen Spritzgießmaschinen bereits gemessen werden können, so das für das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzliche Messsensorik oder dergleichen angebracht werden muss. Insofern eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch hervorragend als Nachrüstlösung für bereits bestehende Spritzgießmaschinen. Spritzgießmaschinen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, sind in der Lage, negative Effekte von beispielsweise Chargenschwankungen auf die Formteilqualität automatisiert zu kompensieren. Jedenfalls werden negative Effekte auf die Formteilqualität beim Wiederanfahren der Maschinen, z. B. nach Störungen oder nach einem gewissen Stillstand, durch die erfindungsgemäße, zu- standsabhängige Prozessführung automatisiert kompensiert. Der Maschinenbedie- ner muss weniger häufig in den Produktionsprozess eingreifen, um beispielsweise einen Parameter der Spritzgießmaschine manuell nachzuführen. Die Qualitätsunterschiede der einzelnen Formteile werden, auch bei sich ändernden Produktionsund/oder Umgebungsbedingungen auf ein Minimum reduziert.

Abhängig von den Materialeigenschaften, beispielsweise der Materialfeuchtigkeit, der Materialzusammensetzung (Chargenschwankungen) und deren Einfluss auf den Betrieb einer Spritzgießmaschine, z. B. deren Einfluss auf das Schließverhalten einer Rückstromsperre können ohne Eingriff eines Maschinenbedieners automatisiert durch das erfindungsgemäße Verfahren korrigiert werden. Hierdurch wird u. a. ein Überspritzen oder auch ein Unterfüllen der Kavitäten bei der Herstellung der Formteile verhindert. Hierdurch lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen erzielen. Die Prozesssicherheit und der Grad der Automatisierung können erhöht werden.

Auch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren äußere Einflüsse, wie z. B. schwankende Umgebungstemperaturen in einer Halle, in der die Spritzgießmaschine aufgestellt ist, ausgeglichen werden. Schwankende Umgebungstemperaturen, die sich beispielsweise durch unterschiedliche Sonneneinstrahlung oder durch eine unterschiedliche Anzahl von Spritzgießmaschinen oder Anlagen, die in der Halle betrieben werden, einstellen können, führen bei fest voreingestellten Einstellungen zu minimalen Viskositätsschwankungen bei der zu verarbeitenden Schmelze. Derartige Viskositätsschwankungen haben eine negative Auswirkung auf die Formteilqualität. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können derartige Änderungen der Schmelzecharaktenstik, insbesondere der Viskosität erkannt werden und durch eine geänderte Prozessführung trotzdem eine sichere und vollständige Füllung der Kavität des Formwerkzeugs gewährleistet werden.

Bezugszeichenliste

PLmasse(t) Druckverlauf im Lernspritzzyklus

VI _L Viskositätsindex im Lernspritzzyklus

EL Einspritzphase des Lernspritzzyklus

PL Plastifizierphase des Lernspritzzyklus

FI _L Füllindex des Lernspritzzyklus

s Schneckenposition

t(s) Zeitpunkt an dem eine bestimmte Schneckenposition s erreicht ist

COP _L Umschaltpunkt

S=COPL Schneckenposition am Umschaltpunkt

S=CPL Schneckenposition zu Beginn der Integration zur

Bestimmung des Füllindexes FI _L

MPVeq Formteil-Volumen-Äquivalent

ppiviasse(t) Druckverlauf eines zum Massedruckverlauf korrelierenden Drucks während der Produktionsphase

VIp Viskositätsindex während des Produktionsspntzgießzyklus

EP Einspritzphase des Produktionszyklus

PP Plastifizierphase des Produktionsspntzgießzyklus

Flp Füllindex des Produktionsspntzgießzyklus

MEP Maschineneinstellparameter

FZEL Fleißzahl ermittelt währen der Einspritzphase im

Lernspritzgießzyklus

Ki Korrekturkonstante

VMI Mittelwert einer Schneckengeschwindigkeit v(t)

zwischen den Schneckenpositionen MI _Pos i und MI _POS 2

Fzpiasti_Fleißzahl einer Schmelze ermittelt während einer Plastifizierphase PL des Lernspritzgießzyklus MMpos2 Schneckenpositionen s während der Plastifizierphase PL

IMM Messintervall während der Plastifizierphase PP

M _L (t) Antriebsmoment während des Lernspritzgießzyklus

K ₂ Korrekturkonstante

MI Messintervall während einer Einspritzphase EP; EL

FZEP Fließzahl ermittelt während einer Einspritzphase im

Produktionsspritzgießzyklus

FzpiastpFließzahl ermittelt während einer Plastifizierphase

PP im Produktionsspritzgießzyklus

Mp(t) Momentenverlauf eines Antriebsmoment einer Plastifi- zierschnecke während des Produktionszyklus

PNP angepasster Nachdruck

p _N voreingestellter Nachdruck

K ₃ Korrekturkonstante

t _RZ Rechenzeit

ASmax maximale Verlagerung des Umschaltpunktes

p _C p voreingestellter Druckwert an der Schneckenposition s=CP _L oder s=CP _P

p _Re f Referenzdruck

PRefp Referenzdruck im Produktionszyklus

PRefL Referenzdruck im Lernzyklus