Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Protokollieren von serienmäßigen Arbeitszyklen einer Anlage, wobei die Anlage eine Maschine und ein an der Maschine befestigtes und durch die Maschine bewegtes wechselbares Serienwerkzeug umfasst.

Anlagen in diesem Sinne können beispielsweise Spritzgussmaschinen, Druckgussmaschinen, Prägemaschinen, Gesenkschmiedepressen, Abkantmaschinen, Biegemaschinen, Stanzanlagen etc. - ergänzt um die jeweiligen Serienwerkzeuge - sein. Im Prinzip sind es alle Anlagen, welche eine Maschine und ein Serienwerkzeug umfassen und zur serienmäßigen Herstellung von Erzeugnissen aus einem Material durch Urformen, umformen oder trennen durch mechanische Einwirkung dienen, wobei das Serienwerkzeug passend zur Form des zu bildenden Erzeugnisses geformt ist und die Maschine das Serienwerkzeug trägt und die notwendigen Bewegungen des Serienwerkzeuges und/oder des zu verarbeitenden Materials antreibt.

Ohne die Erfindung darauf einzuschränken wird die Erfindung nachfolgend vorwiegend am Spitzgießen als beispielhafte Anwendung näher beschrieben. Diese Anwendung betrifft einen typischen und wertvollen Einsatzfall für die Erfindung.

Beim Spritzgießen im Sinne dieses Dokuments wird eine fließfähige Masse durch starken Druck in einen Formhohlraum einer teilbaren Spritzgussform - des weiteren als "Spritzgusswerkzeug" bezeichnet - eingespritzt, dort durch Temperaturänderung erstarren gelassen und dann als fester Spritzgussteil entformt. Für das Schließen und Öffnen des Spritzgusswerkzeuges sind voneinander lösbare Teile des Spritzgusswerkzeuges an unterschiedlichen, relativ zueinander angetrieben bewegbaren Teilen einer Spritzgussmaschine befestigt und werden durch diese im Takt des Gießzyklus aufeinander zu bzw. voneinander weg, also zwischen geschlossenem und geöffne-

ERSATZBLÄTTER (REGEL 26) tem Zustand bewegt, wobei sie bei geschlossenem Zustand durch hohe Druckkraft aneinander gepresst sind .

Die Gießzyklen bedeuten hohe Beanspruchungen vor allem für das Spritzgusswerkzeug, aber auch für die Spritzgussmaschine, was zu Wartungserfordernis führt . Um Kontrollen und Wartungen gut bedarfsgerecht einleiten zu können, wird die Arbeit von Spritzgusswerkzeugen und -maschinen in mehrerlei Hinsicht durch Sensoren überwacht und zumindest soweit mitprotokolliert , dass einfach erkennbar ist , wie viele Gießzyklen seit der letzten Wartung durchgeführt wurden .

Beispielsweise die EP 1486312 Bl und die EP 1762360 Bl befassen sich mit der Anbringung von Zählwerken und zugehörigen Sensoren an Spritzgusswerkzeugen, um Spritzgießvorgänge oder Öffnungs- und Schließvorgänge des j eweiligen Spritzgusswerkzeuges detektieren und mitzählen zu können .

In der EP 2 576179 Bl wird vorgeschlagen, an einem Spritzgusswerkzeug und eventuell auch an der Materialzuführungsvorrichtung einer Spritzgussmaschine einen Sensor anzubringen, welcher fortlaufend mechanische Schwingungen am Anbringungsort misst , und diese Messergebnisse hinsichtlich Frequenzspektrum und zeitlichem Verlauf zu untersuchen und einer darauf aufbauenden Mustererkennung zu unterziehen, um anhand von erkannten Mustern auf Zustände von Anlagenteilen oder zu vergießendem Material schließen zu können .

Die EP 2008413 Bl befasst sich mit dem Aufbau eines drahtlosen Zusammenschlusses zwischen einer Vorrichtung und einem Gerät zwecks Durchführung einer Operation in Abhängigkeit von der Distanz zwischen Vorrichtung und Gerät . Gemäß einer Variante wird dann, wenn Vorrichtung und Gerät ausreichend nah aneinander sind, die Distanz zwischen beiden gemessen, daraus ein Beschleunigungsverlauf errechnet und angezeigt und es wird überprüft , ob die Anzeige einer vorgegebenen Regel entspricht . Im positiven Fall wird der drahtlose Zusammenschluss gebildet , worunter wohl zu verstehen ist , dass beispielsweise eine Bluetooth-Verbindung hergestellt wird .

Die TW 201826183 A und die US 8907768 B2 beschreiben eine Methode für den Aufbau eines drahtlosen Kommunikationskanals zwischen zwei mobilen Geräten wie typischerweise Smartphones unter Zwischenschaltung eines Servers zwecks Durchführung von Transaktionen wie typischerweise einer Zahlung auf digitalem Weg . Wenn ein mobiles Gerät geschüttelt wird , teilt es seine geographische Position und seine Bereitschaft zur Verbindung mit einem weiteren mobilen Gerät an den Server mit . Nur wenn Gleiches gleichzeitig von einem zweiten mobilen Gerät in einem vorgegebenen Nahbereich zum ersten mobilen Gerät geschieht und auch Kennwerte des Schüttelns übereinstimmen, werden seitens des Servers weitere Schritte für den Aufbau des für die beabs ichtigte Transaktion benötigten Kommuni kations kanals zwischen den beiden Geräten durchgeführt .

Die US 10034124 B2 und die WO 2010078094 A beschreiben den Aufbau eines drahtlosen Zusammenschlusses wie beispielsweise einer Bluetooth-Verbindung zwischen zwei mobilen Geräten wie typischerweise einem Smartphone und einem mobilen Lautsprecher , indem mit beiden Geräten gleichzeitig eine gleiche messbare Aktivität , wie beispielsweise gemeinsames Schütteln, welches durch Beschleunigungssensoren gemessen wird , durchgeführt wird .

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabenstellung besteht darin, das automatische Protokollieren von Arbeits zyklen einer aus Maschine und Serienwerkzeug bestehenden Anlage dahingehend zu verbessern, dass auf einfache Weise eine bessere Aussagekraft j ener Zählreihen erreichbar ist , welche die Anzahl der Arbeits zyklen, die das Serienwerkzeug durchgeführt hat , betref fen . Beispielsweise und typischerweise kann die Maschine eine Spritzgussmaschine sein und das Serienwerkzeug ein Spritzgusswerkzeug . Am Beispiel Spritzgießen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass Zählreihen gebildet werden, welche besagen, wie viele Zyklen im Zusammenwirken von einem bestimmten Spritzgusswerkzeug mit einer bestimmten Spritzgussmaschine durchgeführt wurden, und dass das dazu erforderliche Erkennen des Zusammenwirkens von j eweiligem Spritzgusswerkzeug mit j eweiliger Spritzgussmaschine auf Basis eines Vergleiches zwischen den zeitlichen Verläufen der Werte zweier gemessener physikalischer Größen erfolgt , wobei die eine physikalische Größe an dem Spritzgusswerkzeug gemessen wird und die zweite physikalische Größe an der Spritzgussmaschine und wobei beide physikalische Größen solche sind, deren Werte sich zyklisch mit dem Rhythmus des durch Werkzeug und Maschine gemeinsam abgewickelten Spritzgusszyklus ändern .

Indem die gebildeten Zählreihen j eweils eine Paarung von Spritzgusswerkzeug und Spritzgussmaschine betreffen, ist durch deren Speicherung und Kombination und durch die Zusammenführung mit Aufzeichnungen bezüglich Wartung nicht nur erkennbar, wie viele Zyklen j eweils ein Spritzgusswerkzeug und eine Spritzgussmaschine unabhängig voneinander durchgeführt haben, sondern beispielsweise auch, ob ein Spritzgusswerkzeug bei Verwendung an einer bestimmten Spritzgussmaschine früher oder später Wartungsbedarf bekommt , bzw . umgekehrt , ob Spritzgussmaschinen bei Verwendung eines bestimmten Spritzgusswerkzeuges früher oder später Wartungsbedarf bekommen .

Durch die besagte Methode des Erkennens des Zusammenwirkens von j eweiligem Spritzgusswerkzeug mit j eweiliger Spritzgussmaschine kann das Starten und Enden der Zählreihen bezüglich Paarungen von Spritzgusswerkzeugen und Spritzgussmaschinen sehr einfach so hoch automatisiert werden, dass es für die in der Produktion arbeitenden Menschen so gut wie keine Zusatzbelastung bedeutet .

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung veranschaulicht . Fig . 1 : zeigt in einer Art Blockschaltbild die wesentlichen erfindungsgemäßen Komponenten in einer beispielhaften erf indungsgemäßen Architektur . In strichpunktierten Linien sind Datenübertragungswege , beispielsweise Funkstrecken, dargestellt .

Gemäß Fig . 1 ist auf eine Spritzgussmaschine 1 ein zweiteiliges Spritzgusswerkzeug 2 auf gespannt . An der Spritzgussmaschine 1 ist ein maschinenseitiger Sensor 3 angebracht und auf dem Spritzgusswerkzeug 2 ist ein werkzeugseitiger Sensor 4 angebracht . An elektronischen Baugruppen gibt es zusätzlich zu den Sensoren 3 , 4 noch eine Verkoppelungseinheit 5 und eine Zähleinheit 6.

Die Inbetriebnahme und Arbeitsweise der Anordnung gemäß Fig . 1 kann beispielsweise in die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte unterteilt werden .

- Das Spritzgusswerkzeug 2 , auf welcher der werkzeugseitige Sensor 4 angebracht ist , wird so wie ansonsten ein herkömmliches Spritzgusswerkzeug an die Spritzgussmaschine 1 , an welcher der maschinenseitige Sensor 3 angebracht ist , montiert .

- Wie bei der herkömmlichen Arbeitsweise für das Spritzgießen auch wird die Spritzgussmaschine mit zu vergießendem Material (Kunststoff granulat oder Werkzeugmasse ) versorgt .

- Die Sensoren 3 , 4 , die Verkoppelungseinheit 5 und die Zähleinheit 6 werden eingeschaltet ( falls sie nicht ohnedies dauerhaft in eingeschaltetem Zustand sind) .

- Spritzgusszyklen werden durchgeführt , d . h . zumindest nach einer Anlaufphase wird regelmäßig durch die Spritzgussmaschine 1 das Spritzgusswerkzeug 2 geschlossen, zu vergießende Maße in die Kavität des Spritzgusswerkzeuges 2 eingedrückt und durch erkalten ( oder erhitzen im Fall von Duroplasten ) erstarren gelassen und dann entformt , indem die Werkzeughälften des Spritzgusswerkzeuges 2 auseinander bewegt werden und der gegossene Teil ausgeworfen wird .

Erfindungsgemäß arbeiten die Sensoren 3 , 4 , die Verkoppelungseinheit 5 und die Zähleinheit 6 auf folgende Weise : a Der werkzeugseitige Sensor 4 misst ständig wiederholend den Wert eines physikalischen Zustandes an dem Spritzgusswerkzeug 2 , typischerweise eine Beschleunigung (dazu gehören auch Vibrationen ) , und sendet diese Information laufend aktualisierend gemäß einem festgelegten Funkprotokoll einschließlich einer ihn selbst betreffenden Identifizierungsinformation in die nähere Umgebung . b Der maschinenseitige Sensor 3 misst ständig wiederholend den Wert eines physikalischen Zustandes an der Spritzgussmaschine 1 , beispielsweise eine Beschleunigung (Vibrationen ) , eine Temperatur, einen betriebsbedingten elektrischen Strom, eine betriebsbedingte elektrische Steuerspannung etc . , und sendet diese Information laufend aktualisierend gemäß einem festgelegten Protokoll einschließlich einer ihn selbst betreffenden Identifizierungsinformation in die nähere Umgebung . c Die Verkoppelungseinheit 5 empfängt laufend die Signale von den Sensoren 3 , 4 (und möglicherweise auch von weiteren Sensoren an anderen Spritzgusswerkzeugen und Spritzgussmaschinen ) und kann diese einzelnen Signale auf Grund des festgelegten Protokolls j eweils den einzelnen Sensoren 3 , 4 richtig zuordnen, sodass j edem der Sensoren 3 , 4 eine mit der Zeit länger werdende Wertefolge zugeordnet wird, aus welcher der zeitliche Verlauf der j eweiligen gemessenen physikalischen Größe erkennbar ist . d Die Verkopplungseinheit 5 prüft durch automatische Mustererkennung zu Zweiergruppen von Wertefolgen gemäß vorigem Punkt , von denen j eweils eine von einem maschinenseitigen Sensor 3 stammt und eine von einem werkzeugseitigen Sensor 4, ob diese beiden Wertefolgen wiederholend zeitlich zueinander synchron verlaufende Merkmale haben. Wenn ja, wird das als Hinweis darauf verwendet, dass auf der zu dem maschinenseitigen Sensor 3 gehörende Spritzgussmaschine 1 das zum werkzeugseitigen Sensor 4 gehörende Spritzgusswerkzeug 2 montiert ist.

Die zeitlich synchron verlaufenden Merkmale können beispielsweise gleichzeitige Erschütterungsspitzen bedeuten, die durch Beschleunigungsmessung festgestellt werden und welche beim Aufspannen eines Spritzgusswerkzeuges an einer Spritzgussmaschine oder beim (erstmaligen probeweisen) Schließen eines (frisch montierten) Spritzgusswerkzeuges an einer Spritzgussmaschine auf treten. Wiederholend zeitlich zueinander synchron verlaufende Merkmale liegen beispielsweise auch dann vor, wenn sich der zeitliche Verlauf der an der Spritzgussmaschine gemessenen physikalischen Größe periodisch wiederholt und Gleiches auch auf den zeitlichen Verlauf der am Spritzgusswerkzeug gemessenen physikalischen Größe zutrifft, wenn zudem die Periodendauer bei beiden gemessenen physikalischen Größen gleich ist, die beiden also die gleiche Zykluszeit bzw. Wiederholfrequenz aufweisen. e Zu jeder gemäß Punkt d erkannten Paarung aus einer Spritzgussmaschine und einem Spritzgusswerkzeug wird durch fortwährende Analyse des zeitlichen Verlaufes von zumindest einer der gemessenen physikalischen Größen fortwährend versucht einen Wiederholungszyklus für den zeitlichen Verlauf dieser physikalischen Größe zu erkennen. Im Positiven Fall wird dieser Zyklus als gemeinsamer Arbeitszyklus aus Spritzgussmaschine und Spritzgusswerkzeug klassifiziert. f Für jeden durch die Verkopplungseinheit 5 klassifizierten Spritzgusszyklus eines erkannten Paares aus einer Spritzgussmaschine 1 und einem Spritzgusswerkzeug 2 wird ein Zählimpuls an die Zähleinheit 6 gesandt , welcher die (digitale ) Information beinhaltet , dass das aus der j eweiligen Spritzgussmaschine 1 und dem j eweiligen Spritzgusswerkzeug 2 gebildete Paar einen weiteren Spritzgusszyklus durchgeführt hat . g Die Zähleinheit 6 legt für j ede mitgeteilte Paarung aus j eweils einer Spritzgussmaschine 1 und einem Spritzgusswerkzeug 2 eine eigene Zählreihe an und stellt mit j edem zu der Paarung passenden, von der Verkopplungseinheit 5 kommenden, Zählimpuls den Zählstand um Eins höher .

Für die Aufgaben gemäß den Punkten d und e gibt es im Stand der Technik schon eine Vielzahl von möglichen mathematischen Verfahren . Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird für j ede der den einzelnen Sensoren 3 , 4 zugeordneten Wertefolgen eine Fast-

Fourier-Transformation (" FFT" ) durchgeführt und somit die Frequenzkomponenten der Wertefolge festgestellt . Wenn dabei zwei Wertefolgen die gleiche Grundfrequenz haben, ist das ein starker Hinweis darauf , dass sie zu einem Paar aus einer Spritzgussmaschine 1 und einem genau auf dieser montierten Spritzgusswerkzeug 2 gehören .

Ein gut überprüfbarer, sehr starker Hinweis auf besagte Zusammengehörigkeit liegt beispielsweise auch dann vor , wenn wiederholt kurzzeitige Vibrationen mit vergleichsweise hohen, zumindest teilweise genau gleichen Frequenzen festgestellt werden .

In die Auswahl der auf Synchronizität zu prüfenden Zweierkombinationen von Wertefolgen gemäß Punkt d können einschränkende Randbedingungen einfließen . Beispielsweise kann ein Spritzgusswerkzeug 2 , das aktuell eindeutig als an einer ersten Spritzgussmaschine 1 montiert erkannt wurde , nicht gleichzeitig an einer weiteren Spritzgussmaschine montiert sein, weswegen die Paarung mit der weiteren Spritzgussmaschine zumindest zum aktuellen Zeitpunkt nicht extra durch die datentechnisch relativ aufwendige Mustererkennung geprüft werden muss . Wenn nach Beendigung einer Produktionsserie das Spritzgusswerkzeug 2 wieder von der Spritzgussmaschine 1 getrennt wird, werden durch die Verkopplungseinheit 5 keine gemeinsamen Spritzgusszyklen durch das Spritzgusswerkzeug 2 und die Spritzgussmaschine 1 erkannt und damit auch keine weiteren diesbezüglichen Zählimpulse an die Zähleinheit 6 gesandt .

Je nachdem, wie viele Spritzgussmaschinen 1 und Spritzgusswerkzeuge 2 in einem gemeinsamen Zykluszählsystem gemäß der Erfindung zusammengefasst werden, kann es sinnvoller sein, Verkoppelungseinheiten 5 , Zähleinheiten 6 und maschinenseitige Sensoren 3 als j eweils getrennte Baueinheiten auszuführen . Dabei kann beispielsweise eine Verkopplungseinheit 5 eine Mehrzahl von maschinenseitigen Sensoren 3 und werkzeugseitigen Sensoren 4 überwachen und eine Mehrzahl von derartigen Verkopplungseinheiten 5 kann eine gemeinsame Zähleinheit 6 mit Zählimpulsen versorgen .

In einem sehr einfachen aber wirtschaftlich durchaus sehr sinnvollen Fall können aber auch ein maschinenseitiger Sensor 3 , eine Verkoppelungseinheit 5 und eine Zähleinheit 6 in einer Baugruppe zusammengefasst sein, welche auf einer Spritzgussmaschine 1 montiert ist , und mit j enen werkzeugseitigen Sensoren, welche sich im Nahbereich befinden und eingeschaltet sind, kommunizieren, wobei nur für jenen werkzeugseitigen Sensor 4 , welcher an der Spritzgussmaschine 1 montierten Spritzgusswerkzeug 2 montiert ist , gemeinsame Spritzgusszyklen mit der Spritzgussmaschine 1 festgestellt werden .

Sofern die elektronischen Baugruppen Sensoren 3 , 4 , Verkoppelungseinheit 5 und eine Zähleinheit 6 dauerhaft in eingeschaltetem Zustand sind, brauchen die mit der Produktion an den Spritzgussmaschinen 1 und Spritzgusswerkzeugen 2 tätigen Menschen für das Erfassen der erfindungsgemäßen Zählzyklen keinerlei separate Tätigkeit durchführen . Sie können routinemäßig genau so arbeiten, wie wenn sie bei Spritzgussanlagen arbeiten würden, an denen kei- ne Zählvorrichtungen vorhanden sind und an denen einfach nicht gezählt wird .

Bei den elektronischen Baugruppen maschinenseitiger Sensor 3 , Verkoppelungseinheit 5 und Zähleinheit 6 ist es ein Leichtes , sie dauerhaft mit Energie zu versorgen und damit dauerhaft eingeschaltet lassen zu können, da diese Baugruppen j a einfach an dauerhaft örtlich unbeweglichen Anlagen- oder Gebäudeteilen befestigt werden können .

Anders ist es mit dem werkzeugseitigen Sensor 4 , welcher an einem Spritzgusswerkzeug 2 montiert ist , welches nur temporär an einer von mehreren möglichen Spritzgussmaschinen 1 montiert ist und durch diese bewegt wird, und oft auch lange Zeit (Tage , Monate , wenn nicht gar Jahre ) nur in einem Lagerregal liegt . Es lohnt sich daher, den werkzeugseitigen Sensor 4 mit einer Speichervorrichtung für elektrische Energie ( elektrischen Akkumulator oder elektrischen Kondensator ) und einer Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie auszustatten, welche dann in Gang kommt , wenn der werkzeugseitige Sensor 4 bewegt wird, und dann einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie auflädt . Damit kann genau dann, wenn es erforderlich ist , der werkzeugseitige Sensor 4 aus der Speichervorrichtung für elektrische Energie versorgt werden, ohne dass der werkzeugseitige Sensor 4 dazu mit irgendeinem weiteren Energieversorgungsnetz verbunden sein muss .

Die besagte Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie ist typischerweise ein Generator, also eine Maschine , welche Energie aus mechanischer Bewegung in elektrische Energie umwandelt . Beispielsweise kann die mechanische Energie aus der Relativbewegung zweier Teile gewonnen werden, wenn die beiden Teile geführt bewegbar aneinander gehalten werden und durch Vibration bewegt werden ; dabei kann entweder der piezoelektrische Effekt angewendet werden oder der elektrodynamische Effekt ( zeitliche Änderung des auf eine Leitungsspule wirkenden Magnetfeldes ) . Vor allem dann, wenn das Werkzeug eine Gießform ist , bei der sich mit jedem Zyklus die Temperatur ändert, also beispielsweise ein Spritzgusswerkzeug 2, ist als Effekt für die Energieversorgung des werkzeugseitigen Sensors 4 auch der Peltier-Ef f ekt nutzbar, gemäß welchem durch Temperaturdifferenzen ein elektrischer Stromfluss angetrieben werden kann.

In Fig. 1 ist angedeutet, dass der werkzeugseitige Sensor 4 mit einem relativ zum Gehäuse des werkzeugseitigen Sensors 4 bewegbaren Schieber 7 ausgestattet ist, welcher beim Schließen des Spritzgusswerkzeuges 2 an einen Anschlagteil 8 anstößt und dadurch gegenüber dem Gehäuse des werkzeugseitigen Sensors 4 bewegt wird. Der Anschlagteil 8 ist dazu an jener Hälfte des Spritzgusswerkzeuges 2 befestigt, an welchem der werkzeugseitige Sensor 4 nicht befestigt ist. Die durch die Spritzgussmaschine 1 angetriebene Relativbewegung des Schiebers 7 gegenüber dem Gehäuse des werkzeugseitigen Sensors 4 ist der mechanische Energieeintrag für einen elektrodynamischen Lineargenerator, bei dem der Schieber 7 einer der notwendigen relativ zueinander bewegbaren Teile ist und der zweite notwendige Teil starr mit dem Gehäuse des werkzeugseitigen Sensors 4 verbunden ist.

Wenn das Spritzgusswerkzeug 2 mit dem so ausgestatteten werkzeugseitigen Sensor 4 längere Zeit auf Lager liegt, wird der werkzeugseitige Sensor 4 irgendwann aufhören zu messen und zu senden, da die dazu nötige Energie fehlt. Spätestens dann, wenn das Spritzgusswerkzeug 2 an einer Spritzgussmaschine 1 montiert ist und Spritzgusszyklen durchgeführt werden, wird durch die mit den Zyklen stattf indende Bewegung des Spritzgusswerkzeugs 2 auch der werkzeugseitige Sensor 4 mit Energie versorgt, wodurch er das erfindungsgemäß erforderliche Messen und Senden genau dann aufnimmt, wenn es auch erforderlich ist.

Eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom, welche (r) durch die beschriebenen Art der Energiegewinnung generiert wird, kann auch als jene physikalische Größe dienen, die durch den werkzeugseitigen Sensor (4) gemessen wird und deren Größe an die Verkoppelungseinheit ( 5 ) mitgeteilt wird und deren zeitlicher Verlauf dort für die weitere beschriebene Informationsverarbeitung dient .

Als physikalische Größen, die durch die Sensoren 3 , 4 gemessen werden, können beispielsweise dienen : Beschleunigungen (dazu gehören auch Vibrationen) , Winkellagen, Geschwindigkeiten, Temperaturen, elektrische Ströme oder Spannungen oder Feldstärken, räumliche Distanzen zu Referenzpunkten, elastische Verformungen, magnetische Feldgrößen, Kräfte , Dichte von Substanzanteilen in Gasen oder Flüssigkeiten, etc .