• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen sowie ein Verfahren zur Prozess-Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasens. DOLLAR A Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Extrusionsblaseinrichtung, die mit einer Mehrzahl von elektronischen Prozessparametern steuerbar ist, eine elektronische Einrichtung zur Ermittlung wenigstens einen Teils der Prozessparameter eines durch jede Extrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozesses und eine elektronische Einrichtung zur Analyse und Regelung der Mehrzahl der Prozessparameter zur elektronischen Steuerung jeder Extrusionsblaseinrichtung unter Verwendung wenigstens einen Teils der ermittelten Prozessparameter. DOLLAR A Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die elektronische Einrichtung zur Analyse und Regelung der Prozessparameter ein sich selbst kontrollierendes und selbst regulierendes elektronisches Neuro-Fuzzy-System ist. DOLLAR A In dem Verfahren wird wenigstens ein Teil der elektronischen Prozessparameter eines durch eine Extrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozesses ermittelt und werden die Prozessparameter zur elektronischen Steuerung der Extrusionsblaseinrichtung unter Verwendung der ermittelten Prozessparameter analysiert und geregelt. DOLLAR A Es zeichnet sich dadurch aus, dass die elektronische Analyse und Regelung der Prozessparameter zur Steuerung der Extrusionsblaseinrichtung durch ein sich selbst kontrollierendes und selbst regulierendes elektronisches ...
    公开号:DE102004026640A1
    申请号:DE102004026640
    申请日:2004-06-01
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Klaus Klement
    申请人:Rehau AG and Co；
    IPC主号:B29C47-92
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasensowie ein Verfahren zur Prozess-Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasens.
    [0002] Insbesonderebetrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit wenigstens einer Extrusionsblaseinrichtung,die mit einer Mehrzahl von Prozessparametern steuerbar ist, undmit einer Einrichtung zur Ermittlung wenigstens einen Teils derProzessparameter eines durch jede Extrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozessesund mit einer Einrichtung zur Analyse und Regelung der Mehrzahlder Prozessparameter zur Steuerung jeder Extrusionsblaseinrichtungunter Verwendung wenigstens einen Teils der ermittelten Prozessparameter.
    [0003] Zudembetrifft die Erfindung insbesondere ein Verfahren zur automatischenSteuerung einer Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen, inwelchem wenigstens ein Teil der Prozessparameter eines durch eineExtrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozessesermittelt wird und die Prozessparameter zur Steuerung der Extrusionsblaseinrichtungunter Verwendung der ermittelten Prozessparameter analysiert undgeregelt werden.
    [0004] DerartigeVorrichtungen und Verfahren zum gesteuerten Kunststoff-Extrusionsblasensind beispielsweise aus DE38 16 273 C3 , DE38 54 045 T1 und DE692 13 307 T2 bekannt.
    [0005] DasExtrusionsblasverfahren findet bei der Fertigung von Hohlkörpern, Medienleitelementen, Folienund ähnlichenProdukten aus Kunststoff Verwendung. Dabei wird der Kunststoff alsGranulat oder anderweitiges Mahlgut kontinuierlich einer Förderschneckezugeführt,die in einem beheizten Metallzylinder rotiert. Die dabei entstehendeReibungswärme zusammenmit der von außenzugeführtenWärme schmelzendas Kunststoffgranulat, die rotierende Schnecke homogenisiert dieso entstandene Kunststoffschmelze und fördert sie durch die Austrittsdüse. DieseDüse istso gestaltet, dass ein schlauchförmigesExtrudat austritt, dessen Wandstärke ähnlich des zufertigenden Produktes ist; so finden z.B. bei der Produktion vonKunststofffolien RingdüsenAnwendung, die einen sehr engen Spalt aufweisen.
    [0006] Üblicherweisesteht in einer solchen Extrusionsblaslinie ein Teileentnahmegerät, der dasProdukt aus der Extrusionsblaseinrichtung herausnimmt. KomplexeKalibrier- und Abkühlvorgänge sindvor der endgültigenFertigung des Produkts vonnöten.
    [0007] DieZusammenfassung mehrerer Extruder zu einer Co-Extrusionsblaseinrichtungerlaubt die Fertigung hochkomplexer, mehrschichtiger Produkte ausunterschiedlichen Kunststoffen in einem Arbeitsgang, beispielsweisein Form von mehrschichtigen Barrierefolien oder Hohlkörpern mitBarriereschichten.
    [0008] DerEinsatz von Regelungstechnik beim Kunststoff-Extrusionsblasen istbis heute auf Teilbereiche der Fertigungsstrecke, wie beispielsweisedie Temperaturregelung der Zylinderzonen am Extruder, beschränkt. EinzelneProzessschritte werden überwachtund Prozessparameter, wie die Rohstoffzufuhr und die Temperaturder Schmelzeinrichtung sowie Prüfdatendes gefertigten Produkts detektiert, protokolliert und in einemzentralen Bedienteil visualisiert.
    [0009] AufGrundlage dieser Daten ist man um eine Prozessoptimierung bzw. Anpassungan wechselnde Randbedingungen der Produktion bemüht, die im wesentlichen derBedienperson der Extrusionsblaseinrichtung nach Maßgabe ihresWissens obliegt. Die Analyse der protokollierten Daten durch dieBedienperson ist sehr zeitaufwendig sowie fehleranfällig unddas Resultat personenabhängig.
    [0010] Zwischendem Auftreten von unerwünschten Prozess-und Produktabweichungen und der erfolgreichen Anpassung der Prozessparametervergeht i.a. eine untolerierbar lange Zeitspanne, während der keineoder qualitativ ungenügendeProdukte produziert und somit Ressourcen verschwendet werden.
    [0011] Dervorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eineautomatische möglichst intelligente,vernetzte Steuerung einer Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasenzur Verfügungzu stellen.
    [0012] Dievorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahrenfür dasautomatisierte Kunststoff-Extrusionsblasen mittels eines sich selbstkontrollierenden und selbst regulierenden Neuro-Fuzzy-Systems zurVerfügung.
    [0013] Dieerfindungsgemäße Vorrichtungzum Kunststoff-Extrusionsblasen umfasst wenigstens eine Extrusionsblaseinrichtung,die mit einer Mehrzahl von Prozessparametern steuerbar ist, undeine Einrichtung zur Ermittlung wenigstens einen Teils der Prozessparametereines durch jede Extrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozesses,und eine Einrichtung zur Analyse und Regelung der Mehrzahl der Prozessparameterzur Steuerung jeder Extrusionsblaseinrichtung unter Verwendung deswenigstens einen Teils der ermittelten Prozessparameter, dadurchgekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Analyse und Regelung derProzessparameter ein sich selbst kontrollierendes und selbst regulierendesNeuro-Fuzzy-System ist.
    [0014] Inder Vorrichtung könnenzusätzlichExtrusionsblaseinrichtungen vorgesehen werden, die herkömmlich gesteuertwerden können.
    [0015] Dieermittelten und zur Steuerung benutzten Prozessparameter können indem Fall, dass die Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen mehrere Extrusionsblaseinrichtungenumfasst, sowohl die gleichen als auch unterschiedliche für jede derExtrusionsblaseinrichtungen sein.
    [0016] Fuzzy-Systemesind charakterisiert durch Begriffe wie etwa „Fuzzifizierung", „Zugehörigkeitsfunktionen" und „Fuzzy-Regeln". Die Verwendung vonunscharfen Regeln ermöglichtes, auf der Grundlage der Fuzzy-Logik komplexe Probleme zu beschreibenund mittels Fuzzy-Reglern komplizierte technische Anwendungen, wiedie automatische Steuerung von Vorrichtungen zum Kunststoff-Extrusionsblasenzu realisieren.
    [0017] DieKombination von Fuzzy-Reglern mit neuronalen Netzen ermöglicht dieautomatische Anpassung bzw. Generierung der Fuzzy-Regeln gemäß denendie Steuerung der Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen undsomit die Produktionsautomatisierung mit dem Ziel der Optimierungder Produkteigenschaften und Produktionskosten zu erfolgen hat.
    [0018] Unterneuronalen Netzen könnenWerkzeuge verstanden werden, die geeignet sind, beliebige nichtlineareFunktionen und somit auch Regeln der Fuzzy-Logik nachzubilden, fallsdiese Funktionen anhand von Beispielen vorliegen. Aus einer großen Anzahlvon Beispielen könnenRegelmäßigkeitenund somit Gewichtungen der neuronalen Netze erlernt/trainiert werden,die dann mittels vorgegebener, aber auch wiederum anpassbarer, unscharfer Fuzzy-Mengenund Regeln ausgedrücktwerden. Die Kombination von Fuzzy-Reglern mit neuronalen Netzenerlaubt somit die intelligente lernbedingte Aufstellung und Parametrisierungder Fuzzy-Regeln/Fuzzy-Regelung.
    [0019] Inkombinierten Neuro-Fuzzy-Systemen sind kooperative bzw. Offline-Systemevon hybriden bzw. Online-Systemen zu unterscheiden.
    [0020] Beiden erstgenannten Systemen werden die neuronalen Netze in bestimmtenzeitlichen Abständenoffline, d.h. nicht währenddes Betriebs, neu trainiert. Bei hybriden Systemen erfolgt das Trainieren während desProduktionsbetriebs. Insbesondere, durchaus aber nicht ausschließlich, beidiesen Systemen kann es sinnvoll sein, die Regelung der Prozessparameternur innerhalb vorab bestimmter unterer und oberer Schranken zu erlauben.
    [0021] DieProzess-Automatisierung durch das elektronische Neuro-Fuzzy-Systemerlaubt jederzeit die schnelle Optimierung der Extrusionsblasprozesseund die personenunabhängigeProzessregelung unter maximaler Einsparung der Ressourcen und gleichzeitigerQualitätsverbesserung.
    [0022] Ineiner beispielhaften Weiterbildung umfasst die von dem elektronischenNeuro-Fuzzy-Systemgesteuerte Extrusionsblaseinrichtung die folgenden durch ein elektronischesund/oder optisches und/oder funkgesteuertes Strecken-Netzwerk über bevorzugterweiseintegrierte SPS Steuerungen und modulare Input/Output Klemmsystemeverbundene Elemente: eine Extrusionsblasmaschine und/oder ein Extrusionsblaswerkzeug/Formwerkzeug und/oderein Teileentnahmegerätund/oder ein Förderbandund/oder ein Fördersystemund/oder eine Kühleinrichtungund/oder eine Abtrenneinrichtung und/oder eine Schneideinrichtungund/oder eine Sägeund/oder eine Stanzeinrichtung und/oder eine Bohreinrichtung und/odereine Kennzeichnungs-/Signierungseinrichtung (z. B. in Form einerPrägeeinheit und/odereiner Druckeinrichtung und/oder einer Laserdruckeinrichtung, etc.),und/oder eine Etikettierungseinrichtung und/oder eine Kalibrierungseinrichtungund/oder ein Kühlbeckenund/oder eine Einrichtung zur gravimetrischen Messung und/oder eine Einrichtungzur optischen Raumformvermessung (zur Längen- und/oder Höhen- und/oderBreitenbestimmung) und/oder eine Einrichtung zur Wanddickenmessungund/oder eine Einrichtung zur Dichtigkeitsprüfung.
    [0023] DieAufzählungist dabei nicht abschließend.
    [0024] JedeExtrusionsblaseinrichtung ist vorteilhafterweise mit elektronischen/optischen/magnetischen Sensorenversehen, welche fürdie Messung des wenigstens einen Teils der Prozessparameter vorgesehensind.
    [0025] Einevorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst zusätzlich eine Einrichtungzur elektronischen Ermittlung von Produktionsparametern von durchwenigsten eine Extrusionsblaseinrichtung gefertigten Produkten,wobei die Einrichtung zur Analyse und Regelung der Mehrzahl derProzessparameter zur elektronischen Steuerung der wenigstens einenExtrusionsblaseinrichtung zusätzlichdie ermittelten elektronischen Produktparameter verwendet. Die Zuhilfenahmevon Produktparametern bei der Steuerung kann den erwünschtenOptimierungsprozess beschleunigen.
    [0026] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtungbedient sich eine elektronische Inline-Messtechnik der elektronischen/optischen/magnetischenSensoren, wodurch das Ergebnis von Änderungen z.B. der Prozessparameter,wie beispielsweise des Druckes der Stützluft oder der Leistung oderder Temperatur des Extruders, zeitkritisch überprüft werden kann.
    [0027] DieAufzählungist dabei nicht abschließend.
    [0028] Ineiner weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden von einer elektronischenArtikeldatenbank und/oder einem elektronischen Fertigungsplanungssystemund/oder einer elektronischen Prozessparameterdatenbank und/odereiner elektronischen Rechnereinheit für die Analyse und Trenddarstellung vonProzessparametern und/oder einer elektronischen Qualitäts- undPrüfdatenbankund/oder einer elektronischen Rechnereinheit zur Erfassung von Qualitäts- undPrüfdaten,Programme und Daten elektronisch zur Verfügung gestellt. Der Austausch derDaten und Programme erfolgt durch ein elektronisches und/oder optischesund/oder funkgesteuertes Werks-Netzwerk, mit dem das elektronischeNeuro-Fuzzy-System verbunden ist.
    [0029] Somitwird die kontinuierliche Analyse, Sicherung und Weiterverwendungsämtlicherrelevanter Parameter garantiert. Beispielsweise kann die elektronischeArtikeldatenbank überneue Daten der elektronischen Prozessparameterdatenbank aktualisiertwerden.
    [0030] Ineiner erfindungsgemäßen Weiterbildung istdas elektronische Neuro-Fuzzy-System ein kooperatives System. Durchdas offline Trainieren der elektronischen neuronalen Netze verringertsich das Risiko eines teilweise oder vollständigen Produktionsausfall durchunerwünschte,d.h. insbesondere die Qualitätdes Produkts mindernde, Lerneffekte der elektronischen neuronalenNetze.
    [0031] Ineiner bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildungist das elektronische Neuro-Fuzzy-Systemein hybrides System, wodurch ein kontinuierliches online Trainierender elektronischen neuronalen Netze ermöglicht wird.
    [0032] Indem erfindungsgemäßen Verfahrenzur automatischen elektronischen Steuerung einer Vorrichtung zumKunststoff-Extrusionsblasen wird wenigstens ein Teil der Prozessparametereines durch eine Extrusionsblaseinrichtung durchgeführten Extrusionsblasprozessesermittelt, werden die Prozessparameter zur elektronischen Steuerungder Extrusionsblaseinrichtung unter Verwendung der ermittelten Prozessparameteranalysiert und elektronisch geregelt und erfolgt kennzeichnenderweisedie Analyse und Regelung der Prozessparameter zur elektronischenSteuerung der Extrusionsblaseinrichtung durch ein sich selbst kontrollierendesund selbst regulierendes elektronisches Neuro-Fuzzy-System.
    [0033] DiesesVerfahren erlaubt die schnelle und zuverlässige elektronische Optimierungder Extrusionsblasprozesse und die personenunabhängige Prozessregelung. DieVorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahrenautomatisch elektronisch gesteuert werden soll, kann eine oder mehrereExtrusionsblaseinrichtungen umfassen.
    [0034] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens wirdeine Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen mit wenigstenszwei Extrusionsblaseinrichtungen elektronisch gesteuert/geregelt,und mittels eines elektronischen Fertigungsplanungssystems ein neuerAuftrag einer Extrusionsblaseinrichtung, die technisch geeignetist und freie Kapazitäthat, zugeordnet. Das elektronische Fertigungsplanungssystems erlaubtsomit die automatische Zuordnung und Initialisierung eingehenderAufträgezu Beginn des Fertigungsprozesses.
    [0035] Vorteilhafterweisewerden die fürdie Produktion benötigtenDaten, die Produktionsspezifikationen, wie beispielsweise die Produktzusammensetzungoder die fürdie Produktion erforderlichen Einrichtungen/Maschinen, mittels einerelektronischen Artikeldatenbank zusammengestellt. Ein Eingreifen einesBenutzers ist bei dem automatischen Abruf der elektronischen Datenaus dieser Datenbank und somit bereits in der Anfangsphase der Produktionnicht notwendig.
    [0036] Ineiner weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildungerfolgt nach dem Abruf der elektronischen Daten aus der Artikeldatenbankeine artikelspezifische Umrüstungder Extrusionsblaseinrichtung. Diese Umrüstung kann durch eine Bedienpersonerfolgen, die visuell überdie erforderlichen Spezifikationen der Umrüstung informiert wird.
    [0037] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Umrüstung automatischund somit unabhängig vonder Erfahrung und dem Wissen einer einzelnen Bedienperson.
    [0038] Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung werden artikelspezifische elektronischenEinstellwerte und Prozessparameter nach Zugriff auf eine elektronischenProzessparameterdatenbank an die Extrusionsblaseinrichtung elektronisch/optisch/funkgesteuert übertragen.So kann mit Rückgriff aufeine stets aktualisierte elektronische Datenbank die Steuerung derVorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen über dieelektronische Prozessparameter automatisch erfolgen.
    [0039] Ineiner weiteren Weiterbildung werden die Prozessparameter und Qualitätsparameterder durch den Prozess gefertigten Produkte durch eine elektronischeProzessdatenverarbeitung erfasst und in einer elektronischen Prozessparameterdatenbankgespeichert/hinterlegt. Somit könnensämtlichewährendder Produktion relevanten Parameter miteinander verglichen und analysiertwerden.
    [0040] Ineiner weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die elektronischeSpeicherung der Prozess- und Qualitätsparameter nach Erreichenvorgegebener Sollwerte der elektronischen Prozessparameter.
    [0041] Ineiner weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildungfindet eine elektronische und/oder optische und/oder magnetischeInline-Messtechnik Anwendung, mittels derer die Prozess- und Qualitätsparametererfasst werden können.Die Benutzung einer solchen elektronischen/optischen/magnetischenInline-Messtechnik ermöglichtsomit die zeitkritische Erfassung der relevanten Daten.
    [0042] Gemäß einervorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zufertigender Artikel währenddes Fertigungsprozesses einer oder mehreren Offline-Qualitätsprüfungen unterzogen.Die so gewonnenen elektronischen Daten können für jeden einzelnen Produktionsschrittmit den elektronischen Prozessparametern und ggf. weiteren Produktparameternverglichen werden.
    [0043] Vorteilhafterweisewerden die so gewonnenen elektronischen Qualitätsdaten in einer Qualitäts- undPrüfdatenbankgespeichert sowie zur Optimierung der Prozessparameter analysiertund somit für diegegenwärtigeund zukünftigeOptimierung des Produktionsprozesses elektronisch zur Verfügung gestellt.
    [0044] Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrenskönnen dieTrendverläufeder elektronischen Prozessparameter von aktuellen wie auch von historischenProduktionsprozessen analysiert werden. Der gleichzeitige Zugriffauf die Qualitäts-und Prüfdatenbankerlaubt eine Gegenüberstellungvon Prozessverlauf und Produktqualität.
    [0045] InsämtlichenWeiterbildungen kann das Verwendung findende elektronische Neuro-Fuzzy-System alternativin Form eines kooperativen oder eines hybriden Systems realisiertsein. Bei den erstgenannten Systemen werden die elektronischen neuronalenNetze in bestimmten zeitlichen Abständen offline, d.h. nicht während desBetriebs, neu trainiert. Dieses Trainingsverfahren ist prinzipiellrisikoärmer alsbei hybriden Systemen, in denen das Trainieren kontinuierlich während desProduktionsbetriebs erfolgt. In hybriden Systemen können onlineAnpassungen an veränderteRandbedingungen während desProduktionsprozesses vorgenommen werden.
    [0046] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens unter Nutzung hybrideroder kooperativer Systeme könnendie elektronischen Parameter der Fuzzy-Regler zur Regelung der Prozessparameter nurinnerhalb vorbestimmter unterer und oberer Schranken verändert werden.Dadurch sinkt das Risiko qualitätsmindernder Änderungender Prozessparameter durch das kontinuierliche online Trainieren.
    [0047] Inweiteren Ausbildungen des Verfahrens mit kooperativen oder hybridenSystemen erfolgt ein Trainieren der elektronischen neuronalen Netzedes Neuro-Fuzzy-Systems nur dann, wenn die ermittelten Werte für einenoder mehrere Produktparameter innerhalb vorbestimmter unterer undoberer Schranken liegen. Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden,dass der Trainingseffekt positive Auswirkungen auf die Produktqualität hat.
    [0048] ImFolgenden wird eine Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Vorrichtungund eines erfindungsgemäßen Verfahrensunter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
    [0049] Eszeigt 1: Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsformder Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasens.
    [0050] Einneu eingehender Produktionsauftrag via elektronischem/optischem/funkgesteuertemNetzwerk wird von dem Fertigungsplanungssystem (1) automatischeiner technisch geeigneten Extrusionsblaseinrichtung (9)mit freier Kapazitätzugeordnet. Die fürdie Produktion benötigtenFertigungsunterlagen werden mittels der Artikeldatenbank (2)zusammengestellt und überdas elektronische/optische/funkgesteuerte Werks-Netzwerk (7),das den Datenaustausch sämtlicherProgramme und Datenbanken auf der Verwaltungsebene ermöglicht,an die Strecken-Steuerung (8) mit dem elektronischen Neuro-Fuzzy-System übertragen.
    [0051] DieStrecken-Steuerung (8) ist durch eine elektronische Ein-/Ausgabe-Einheitfür dieQualitäts- undProzessdatenverarbeitung mit dem elektronischen/optischen/funkgesteuertenStrecken-Netzwerk (10) verbunden. Die Strecken-Steuerungkann so mit sämtlichenEinrichtungen/Maschinen beispielsweise über integrierte SPS-Steuerungen und I/OKlemmen verbunden sein.
    [0052] DieStrecken-Steuerung (8) verfügt über ein elektronisches Visualisierungssystem,welches einer Bedienperson Informationen über den eingehenden neuen Auftragund die zur Produktion erforderliche Umrüstung der Extrusionsblaseinrichtung(9) anzeigen kann. So wird die Bedienperson beispielsweise über folgendeDaten informiert: Die Werkzeug- und Entnahmegerätnummer, den Umbau/Anpassungdes Extruders, der Abtrenneinrichtung und der Kennzeichnungseinrichtung.Bei einer vollautomatischen Umrüstungder Extrusionsblaseinrichtung kann auf eine Bedienperson verzichtetwerden.
    [0053] Nachdemdie artikelspezifische Umrüstung derExtrusionsblaseinrichtung (9) abgeschlossen ist, wird derAuftrag in der Strecken-Steuerung (8) auf den Status „Anfahren" gesetzt. Daraufhingreift die Strecken-Steuerung (8) auf die elektronischeProzessparameterdatenbank (3) zu und lädt elektronisch die artikelspezifischenEinstellwerte und Prozessparameter. Diese Werte und Parameter werdenan sämtlicheEinrichtungen/Maschinen der Extrusionsblaseinrichtung (9),die durch das Strecken-Netzwerk (10) miteinander verbundensind, elektronisch übertragen.
    [0054] DieVorrichtung fährtsodann mit den elektronisch übermitteltenParametern an und der Produktionsprozess wird automatisch auf dieFertigungssollwerte elektronisch geregelt. Nachdem der Soll-Arbeitspunkt,also beispielsweise die Schmelzetemperatur, erreicht worden ist,wird an der Strecken-Steuerung (8) der Status auf „Fertigung" gesetzt.
    [0055] Vondiesem Zeitpunkt an erfasst und speichert die elektronische Prozessdatenverarbeitung dieProzess- und Qualitätsparameter,die mittels der elektronischen/optischen/ magnetischen Inline-Messtechnikbestimmt werden, in der elektronischen Prozessparameterdatenbank(3).
    [0056] DasErgebnis der Änderungder Prozessparameter kann durch die Inline-Messtechnik zeitkritisch überprüft werden.Mithilfe einer elektronischen Rechnereinheit für die Prozess-Analyse (4)werden die Trendverläufeder Prozessparameter der aktuellen und historischen Fertigungsabläufe analysiert. Dieelektronischen Daten der Prozessparameterdatenbank (3)werden fürdie Aktualisierung der elektronischen Artikeldatenbank (2)genutzt.
    [0057] Während desgesamten Fertigungsprozesses wird das zu fertigende Produkt verschiedenen Offline-Qualitätsprüfungen,unter anderem einer Gewichtskontrolle, aber nicht ausschließlich, unterzogenund werden die Ergebnisse in der Qualitäts- und Prüfdatenbank (5) elektronischgespeichert und von einer elektronischen Rechnereinheit (6)analysiert. Durch den gleichzeitigen elektronischen Zugriff auf dieQualitäts-und Prüfdatenbank(5) wird eine direkte Gegenüberstellung von Prozessverlaufund Produktqualitätermöglicht.
    [0058] Indem elektronischen Neuro-Fuzzy-System der Strecken-Steuerung (8)werden die Prozess- und Qualitätsparameteranalysiert. Das Neuro-Fuzzy-System wertet die elektronischen Daten mittelseines neuronalen Netzes aus und ändertdie Parameter der Fuzzy-Regler zur Regelung der Prozessparameterbzw. führtdiese innerhalb der gesetzten Grenzen nach.
    [0059] ImFall eines kooperativen Systems erfolgt das Trainieren des elektronischenneuronalen Netzes offline.
    [0060] Bevorzugtfindet ein hybrides System Anwendung, wodurch ein online Trainingwährenddes Betriebs ermöglichtwird. Somit wird eine kontinuierliche automatische Prozessoptimierungerreicht.
    [0061] Damitwird zusammengefasst eine Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasensowie ein Verfahren zur Prozess-Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasensvorgeschlagen, das elektronisch gesteuert und geregelt wird vondem erfindungsgemäßen elektronischenNeuro-Fuzzy-System.
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen umfassend wenigstenseine Extrusionsblaseinrichtung (9), die mit einer Mehrzahlvon Prozessparametern elektronisch steuerbar ist, und eineEinrichtung zur elektronischen Ermittlung wenigstens einen Teilsder Prozessparameter eines durch jede Extrusionsblaseinrichtung(9) durchgeführtenExtrusionsblasprozesses, und eine Einrichtung zur Analyse undRegelung der Mehrzahl der Prozessparameter zur elektronischen Steuerungjeder Extrusionsblaseinrichtung (9) unter Verwendung deswenigstens einen Teils der ermittelten Prozessparameter, dadurchgekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Analyse und Regelungder Prozessparameter ein sich selbst kontrollierendes und selbstregulierendes elektronisches Neuro-Fuzzy-System ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass jede Extrusionsblaseinrichtung (9) die folgenden durchein elektronisches/optisches/funkgesteuertes Strecken-Netzwerk (10)miteinander verbundenen Elemente, wie eine Extrusionsblasmaschineund/oder ein Extrusionsblaswerkzeug/Formwerkzeug und/oder ein Teileentnahmegerät und/oderein Förderbandund/oder ein Fördersystemund/oder eine Kühleinrichtungund/oder eine Abtrenn einrichtung und/oder eine Schneideinrichtung und/odereine Sägeund/oder eine Stanzeinrichtung und/oder eine Bohreinrichtung und/odereine Kennzeichnungs-/Signierungseinrichtung (z. B. in Form einerPrägeeinheitund/oder einer Druckeinrichtung und/oder einer Laserdruckeinrichtung,etc.), und/oder eine Etikettierungseinrichtung und/oder eine Kalibrierungseinrichtungund/oder ein Kühlbeckenund/oder eine Einrichtung zur gravimetrischen Messung und/oder eineEinrichtung zur optischen Raumformvermessung (zur Längen- und/oderHöhen-und/oder Breitenbestimmung) und/oder eine Einrichtung zur Wanddickenmessungund/oder eine Einrichtung zur Dichtigkeitsprüfung, umfasst.
    [3] Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein oder mehrere elektronische/optische/magnetischeSensoren jeder Extrusionsblaseinrichtung (9) zur elektronischenMessung des wenigstens einen Teils der Prozessparameter vorgesehensind.
    [4] Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass eine elektronische Einrichtung zur Ermittlungvon Produktionsparametern von durch wenigsten eine Extrusionsblaseinrichtung(9) gefertigten Produkten vorgesehen ist, wobei die Einrichtungzur Analyse und Regelung der Mehrzahl der Prozessparameter zur elektronischenSteuerung der wenigstens einen Extrusionsblaseinrichtung (9)zusätzlichdie ermittelten Produktparameter verwendet.
    [5] Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass jede Extrusionsblaseinrichtung (9)mit einer elektronischen und/oder optischen und/oder magnetischenInline-Messtechnik ausgestattet ist.
    [6] Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein elektronisches/optisches/funkgesteuertesWerks-Netzwerk (7), mit dem das elektronische Neuro-Fuzzy-Systemverbunden ist, und mit dem wenigstens eine elektronische Artikeldatenbank(2) und/oder ein elektronisches Fertigungsplanungssystem(1) und/oder eine elektronische Prozessparameterdatenbank(3) und/oder eine elektronische Rechnereinheit für die Analysevon Produktionsprozessen (4) und/oder eine elektronischeQualitäts-und Prüfdatenbank(5) und/oder eine elektronische Rechnereinheit zur Erfassungvon Qualitäts-und Prüfdaten (6)verbunden ist oder sind.
    [7] Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurchgekennzeichnet, dass das elektronische Neuro-Fuzzy-System ein kooperatives Systemist.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das elektronische Neuro-Fuzzy-System ein hybrides System ist.
    [9] Verfahren zur automatischen Steuerung einer Vorrichtungzum Kunststoff-Extrusionsblasen,in welchem wenigstens ein Teil der Prozessparameter eines durcheine Extrusionsblaseinrichtung (9) durchgeführten Extrusionsblasprozessesermittelt wird, wobei die Prozessparameter zur elektronischen Steuerungder Extrusionsblaseinrichtung (9) unter Verwendung derermittelten Prozessparameter analysiert und geregelt werden, unddas dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektronische Analyse und Regelungder Prozessparameter zur elektronischen Steuerung der Extrusionsblaseinrichtung(9) durch ein sich selbst kontrollierendes und selbst regulierendeselektronisches Neuro-Fuzzy-System erfolgt.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass eine Vorrichtung zum Kunststoff-Extrusionsblasen mit wenigstenszwei Extrusionsblaseinrichtungen (9) elektronisch gesteuertwird, und in welchem mittels eines Fertigungsplanungssystems (1)elektronisch ein neuer Auftrag einer Extrusionsblaseinrichtung (9),die technisch geeignet ist und freie Kapazität hat, zugeordnet wird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,dass mittels einer elektronischen Artikeldatenbank (2)für einenAuftrag benötigteProduktionsspezifikationen elektronisch zusammengestellt werden.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass die artikelspezifische Umrüstungder Extrusionsblaseinrichtung (9) automatisch elektronischgesteuert und geregelt erfolgt.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass nach Zugriff auf eine elektronische Prozessparameterdatenbank(3) artikelspezifische Einstellwerte und Prozessparameteran die Extrusionsblaseinrichtung (9) via elektronischen/optischen/funkgesteuertenNetzwerk übertragenwerden.
    [14] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Prozessparameter und Qualitätsparameter der durch den Prozess gefertigtenProdukte durch eine elektronische Prozessdatenverarbeitung erfasstund in einer Prozessparameterdatenbank (3) elektronischgespeichert werden.
    [15] Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass die elektronische Speicherung der Prozess- und Qualitätsparameternach Erreichen vorgegebener Sollwerte der Prozessparameter erfolgt.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Prozess- und/oder die Qualitätsparameter mittels einer elektronischenund/oder optischen und/oder magnetischen Inline-Messtechnik erfasstwerden.
    [17] Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass währenddes Fertigungsprozesses ein zu fertigender Artikel einer oder mehrerenOffline-Qualitätsprüfungen unterzogen wird.
    [18] Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass die Daten der Offline-Qualitätsprüfungen in einer Qualitäts- undPrüfdatenbank(5) elektronisch gespeichert und zur Optimierung der Prozessparametereiner statistischen Analyse unterzogen werden.
    [19] Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass die Trendverläufeder Prozessparameter aktueller und/oder zurückliegender Fertigungen elektronischanalysiert werden und durch den gleichzeitigen elektronischen/optischen/funkgesteuerten Zugriff auf die elektronische Qualitäts- und Prüfdatenbank(5) eine Gegenüberstellungvon Prozessverlauf und Produktqualität visualisiert wird.
    [20] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet,dass ein kooperatives elektronisches Neuro-Fuzzy-System die Prozessparameteranalysiert und regelt.
    [21] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet,dass ein hybrides elektronisches Neuro-Fuzzy-System die Prozessparameteranalysiert und regelt.
    [22] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet,dass Parameter fürdie Fuzzy-Regeln des elektronischen Neuro-Fuzzy-Systems zur elektronischenRegelung der Prozessparameter nur so verändert werden, dass die Werteder Prozessparameter innerhalb vorbestimmter unterer und obererSchranken verbleiben.
    [23] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet,dass ein Trainieren der elektronischen neuronalen Netze des Neuro-Fuzzy-Systemsnur dann erfolgt, wenn die ermittelten Werte für einen oder mehrere Produktparameterinnerhalb vorbestimmter unterer und oberer Schranken liegen.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Rosato2013|Extruding plastics: a practical processing handbook
    CN104142664B|2017-05-31|使用大数据的工业产品的预测维护
    EP0976685B1|2003-08-27|Vorrichtung zum Regeln der Schmelzung und/oder Entgasung von Glasschmelzofen
    CN100548622C|2009-10-14|用于监测和控制塑料容器制造的工艺方法和系统
    US7122246B2|2006-10-17|High-precision modeling filament
    JP6510629B2|2019-05-08|Cascaded model predictive control | approach to control and optimization of the whole plant
    Karasu et al.2014|Improvement of changeover times via Taguchi empowered SMED/case study on injection molding production
    CN1244032C|2006-03-01|原料工业设备或原料加工工业设备的控制系统
    US3307215A|1967-03-07|Control apparatus for industrial apparatus
    CN202988962U|2013-06-12|用于生产玻璃带的设备
    EP3223092A1|2017-09-27|Automatisierungsbetriebs- und -verwaltungssystem
    US20170243135A1|2017-08-24|Machine learning device, industrial machine cell, manufacturing system, and machine learning method for learning task sharing among plurality of industrial machines
    Wolfermann1995|Tension control of webs-a review of the problems and solutions in the present and future
    DK2243059T3|2015-01-12|Integrated packet system architecture
    CN101268428B|2013-07-24|成形机的生产状况显示装置及生产状况显示方法
    DE4008510C2|2000-05-25|Regeleinrichtung mit Optimal-Entscheidungseinheit
    CN103076757B|2014-11-05|具有自动加工功能的智能型数控机床及其控制方法
    EP0355454A2|1990-02-28|Herstellungsverfahren von Metallfolienstücken
    DE102010033171A1|2012-02-09|Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Anlage zum Behandeln von Behältnissen mit übergeordneter Parameteranwahl
    CN105824300A|2016-08-03|基于物联网技术和数字化管理技术的重型智能工厂系统
    US9958861B2|2018-05-01|Production control system and integrated production control system
    US9545748B2|2017-01-17|Method and device for blow-molding containers
    US6120604A|2000-09-19|Powder coating painting apparatus with universal modular line control
    EP1427578B1|2012-11-07|Schmelzflussausgleich in einer Extrusionsvorrichtung und Verfahren dafür
    CA1173617A|1984-09-04|Method of producing an extrudate of controlled sizeand shape from a roller die
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004026640B4|2007-08-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-02-14| 8364| No opposition during term of opposition|
    2012-04-12| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20120103 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004026640A|DE102004026640B4|2004-06-01|2004-06-01|Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasens durch Einsatz der Neuro-Fuzzy-Technologie|DE102004026640A| DE102004026640B4|2004-06-01|2004-06-01|Automatisierung des Kunststoff-Extrusionsblasens durch Einsatz der Neuro-Fuzzy-Technologie|
    [返回顶部]