AT508659A4 - Hydraulische antriebseinheit für spritzgiessmaschine - Google Patents

Hydraulische antriebseinheit für spritzgiessmaschine Download PDF

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Description

V 9 ·· 99 ···# · ♦ ··· • 9 · · · · · « · · · · ··♦♦ · • · · ·· · · · ·· ·# ·· 9 9 1
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebseinheit für eine Spritzgießmaschine, mit einem hydraulisch zwischen zwei Endpositionen bewegbaren Zylinder zum Bewegen eines Spritzgießmaschinenteils, einer Hydraulikpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, einer Hydraulikleitung zwischen Hydraulikpumpe und Zylinder, einem Ventil in der Hydraulikleitung zum Einstellen des Durchflussvolumens und/oder des Hydraulikdrucks und einer Steueroder Regeleinheit zum Steuern bzw. Regeln der Hydraulikpumpe und des Ventils. Weiters betrifft die Erfindung eine Spritzgießmaschine mit einer solchen hydraulischen Antriebseinheit.
In den unterschiedlichsten Bereichen bzw. Baueinheiten einer Spritzgießmaschine werden hydraulisch angetriebene Bewegungen durchgeführt. Beispielsweise sind derartige Antriebseinheiten für Kemzüge, Auswerfer, Aufspannplatten und Ähnliches vorgesehen, wobei meist eine translatorische Bewegung eines Zylinders durch die entsprechende Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit in einen bestimmten Zylinderbereich erfolgt. Wichtig bei derartigen hydraulischen Antriebseinheiten ist, dass durch das gesamte Hydrauliksystem möglichst exakt eine Bewegung und Position des Zylinders eingestellt werden kann, sodass der jeweilige Spritzgießmaschinenzyklus genau, problemlos und energieeffizient durchgeführt werden kann, wobei die Steuer- oder Regeleinheit ausgehend von erfassten Daten während eines Spritzgießmaschinenzyklus die Hydraulikfördermengen der Hydraulikpumpe bzw. des Ventils steuern und regeln kann.
Um eine möglichst genaue Position des Zylinders ermitteln zu können, ist beispielsweise aus der DE 10 2007 007 005 A1 eine elektrohydraulische Steueranordnung mit einer verstellbaren Fluidpumpe und einem drehzahlvariablen elektrischen Antrieb für eine Spritzgießmaschine bekannt, wobei von erfassten Daten eines Wegmesssystems auf die Position des Zylinders rückgeschlossen wird. In Abhängigkeit dieser Messgröße werden dann gewisse Stellgrößen und der Bedarf an Druckmittel für die einzelnen Phasen eines Spritzgießprozesses berechnet.
In ähnlicher Art und Weise ist in der DE 34 04 927 A1 eine hydraulische Steuereinrichtung für den Spritzzylinder einer Kunststoffspritzgießmaschine mit einem elektromechanischen Wegmesssystem bekannt.
In der DE 10 2008 010 703 A1 ist im Detail ein solches Wegmesssystem zur Erfassung der Position eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit bekannt. 67400 22/hn f« ·· *··· · ·♦·· ♦ ···· · · t ·· ···· · t · · ♦ • · · · · ♦·♦· · · ······ · · · 00 ·· ·· · · ··· 2
Nachteilig bei solchen hydraulischen Antriebseinheiten ist, dass Wegmesssysteme einen relativ hohen Platzbedarf im Bereich einer Spritzgießmaschine haben, separate Anschlüsse und Verkabelungen aufweisen müssen und in die gesamte Steuerung bzw. Regelung eingebunden werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte hydraulische Antriebseinheit anzugeben. Insbesondere soll auf ein aufwendiges und umständliches Wegmesssystem zur Detektierung der Zylinderposition - unter Beibehaltung der regelungstechnischen Vorteile - verzichtet werden können.
Dies wird für eine hydraulische Antriebseinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass vom Ventil das Durchflussvolumen der Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit messbar ist und ein entsprechendes Signal der Steuer- oder Regeleinheit weiterieitbar ist, welche daraus die Position des Zylinders berechnet. Dadurch kann ohne direkte, aber umständliche Messung der Position des Zylinders vom Ventil auf die Zylinderposition rückgeschlossen werden. Mit anderen Worten wird von der Ventildurchflussmenge auf die Position des angetriebenen Zylinders rückgeschlossen.
Besonders bevorzugt kann dazu vorgesehen sein, dass dieses Ventil in Form eines sogenannten pQ-Ventils ausgebildet ist, wobei die Anordnung dieses pQ-Ventils zwischen Pumpe und Verbraucher sowohl die Steuerung und Regelung des Hydraulikdrucks und/oder des Volumenstroms erlaubt als auch im Ausgangsbereich des pQ-Ventils die tatsächlich durchfließende Hydraulikmenge misst. In einem solchen pQ-Ventil können die Druck- und Mengenproportionalfunktionen der aus dem Stand der Technik bekannten Ventile integriert sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Steuer- oder Regeleinheit das tatsächliche, in einer Referenzfahrt ermittelbare, maximale Zylindervolumen hinterlegt ist, wobei ein Menge-Weg-Umrechner das in bestimmten Zeitabständen vom Ventil übermittelte Durchflussvolumen addiert und in Abhängigkeit vom maximalen Zylindervolumen in einen Wegwert des Zylinders umrechnet. Dieser Menge-Weg-Umrechner kann der Steuer- oder Regeleinheit vorgeschaltet sein oder einen Teil der Steuer- oder Regeleinheit bilden. Wesentlich ist, dass an diesen Menge-WegrUmrechner in regelmäßigen Zeitabständen (z. B. alleö Millisekunden) die jeweilige Durchflussmenge im Ventil von einem entsprechenden Sensor übermittelt werden und daraus die in einem ·· ···· · ···· • · · · • · · · • · · · • · · · ·· ·· 3 bestimmten Zeitraum geförderte Menge an Hydraulikflüssigkeit durch Zusammenzählen errechnet. Dieser Volumenwert wird in Bezug zum maximal möglichen Zylindervolumen gesetzt, woraus sich das Füllvolumen des Zylinders und somit dessen Position errechnen lässt.
Schutz wird auch begehrt für eine Spritzgießmaschine mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Antriebseinheit nach dem Stand der Technik und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebseinheit.
Es sei angemerkt, dass sich die im Folgenden genannten Funktionsbeschreibungen auf einen Kernzug einer Spritzgießmaschine beziehen, wobei dies nur als beispielhafte Beschreibung zu sehen ist, da die generelle Funktion für alle Bewegungen eines hydraulisch angetriebenen Bauteils einer Spritzgießmaschine verwendet werden kann.
Generell kann von einer hydraulischen Antriebseinheit 1 über einen Zylinder 2 beispielsweise ein Kernzug im Bereich einer fixen Formaufspannplatte 3 bewegt werden. An dieser fixen Formaufspannplatte 3 ist eine Formhälfte 9 angeordnet, wobei in Richtung Formhälfte 9 eine zweite Formhälfte 10 über eine bewegbare Formaufspannplatte 11 bewegbar ist.
Bei standardmäßigen Spritzgießmaschinen erfolgt die Druck- und Mengenansteuerung einer Bewegungsvorrichtung (Zylinder 2) von Spritzgießmaschinenteilen über Regelpumpen. In Sonderfällen - wie in Fig. 1 dargestellt - wird ein Druckproportionalventil eingesetzt. Dadurch kann über einen Bildschirm für jedes Spritzgießmaschinenteil (beispielsweise einen Kemzug) einzeln eine eigene Druckausgabe erfolgen, wenn selbst mehrere Kemzüge parallel betrieben werden.
Weiters kann optional ein Mengenproportionalventil eingesetzt werden, wodurch einzelne Kemzüge zueinander parallel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben werden ·· ♦♦ ·♦·· · ···· · • · · · · t · · · • t · · · · · ♦ · • · · · · ···· · · ······ · · ♦ ·· ·· ♦· · · ··· 4 können. Die Positionierung der einzelnen Kemzüge bzw. der Zylinder 2 der Kernzüge erfolgt dabei über Endschalter bzw. - wie im dargestellten Fall gemäß Fig. 1 - über Wegaufnehmer 8. Diese Wegaufnehmer 8 weisen jedoch einen relativ hohen Platzbedarf auf, bedürfen einer separaten und relativ umständlichen Einbindung in die Steuerung und sind kostenintensiv.
Generell wird eine Hydraulikpumpe 4 (mit nicht dargestelltem vorgeschalteten Motor) über Steuersignale S von einer Steuer- und Regeleinheit 7 gesteuert bzw. geregelt. Zusätzlich gehen von dieser Steuer- oder Regeleinheit ausgehend von hinterlegten Sollprofilen ein Drucksollwert Psoh und ein Volumenstromsollwert Qsoh an das Ventil 6, wodurch die Steueroder Regeleinheit 7 den Volumenstrom Q und den Hydraulikdruck p in der Hydraulikleitung 5 nach der Pumpe 4 bzw. nach dem Ventil 6 bis hin zum Verbraucher (Zylinder 2) steuert bzw. regelt.
Im Stand der Technik (siehe Fig. 1) wird die durch die zugeführte Hydraulikflüssigkeit veränderte Position P des Zylinders 2 durch einen Wegaufnehmer 8 detektiert und als Wegwert Wegist an die Steuer- oder Regeleinheit 7 ausgegeben.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß - siehe Fig. 2 - vom Ventil 6 selbst das Durchflussvolumen Q der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung 5 pro Zeiteinheit t gemessen und ein entsprechendes Signal der Steuer- oder Regeleinheit 7 bzw. einem Menge-Weg-Umrechner Qs weitergeleitet, welcher daraus die Position P des Zylinders 2 berechnet und ein entsprechendes Signal Weglst der Steuer- oder Regeleinheit 7 zuführt. Durch den Menge-Weg-Umrechner Qs wird somit indirekt über das Ventil 6 auf das Zylindervolumen V rückgeschlossen. Dadurch steht der Steuer- oder Regeleinheit 7 ein Wegwert Wegist zur Verfügung, der der Position P des Zylinders 2 zwischen den Endpositionen Ei und E2 - ohne Verwendung eines Wegaufnehmers 8 - entspricht.
Durch diese erfindungsgemäße hydraulische Antriebseinheit 1 können die Vorteile eines Wegaufnehmers 8 - ohne Verwendung desselben - genutzt werden. Somit ist als Vorteil gegenüber dem Stand der Technik nur mehr ein Ventil 6, beispielsweise in Form eines pQ-Ventils notwendig. Durch das Zuführen des Wegwertes Wegi$t können harte Anschläge des Kemzugs in der Endlage verhindert werden (beispielsweise durch gezieltes Abbremsen). Zusätzlich können die Zylinder in verschiedensten Zwischenpositionen gestoppt werden. Weiters können hohe Druckspitzen in den Kernendlagen durch rechtzeitiges Abbremsen verhindert werden. Bei Kernen als Auswerfer mit Profilabarbeitung ist eine saubere Übergabe an einen Roboter möglich. • ·· · ·· ·· ·»·· · ···· ·· ··· ···· ··· · · • · · · · ··· · 9 9 9 9 9 9 9 · · · ·· 99 99 9 9 999 5
Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass das Durchflussvolumen Q unabhängig vom Lastdruck ermittelt werden kann. Weiters ist es vorteilhaft, dass in einem Eichzyklus ein Referenzhub (egal mit welcher Geschwindigkeit) gefahren werden kann, um das tatsächliche Zylindervolumen V zu ermitteln. Dieses neue System ist auch einfach auf bereits bestehenden Spritzgießmaschinen nachrüstbar, da die ölmenge (Volumenstrom Q) proportional zur gefahrenen Position P des Zylinders 2 ist.
Somit wird durch die hier vorliegende Erfindung eine verbesserte hydraulische Antriebseinheit 1 gezeigt, bei der von der Durchflussmenge Q eines Ventils 6 in einer nach einer Pumpe 4 angeordneten Hydraulikleitung 5 auf die Zylinderposition P eines Verbrauchers 2 rückgeschlossen werden kann und dieser Wert der Steuer- oder Regeleinheit als Berechnungsgrundlage für das Einstellen des Durchflussvolumens Q und/oder des Hydraulikdruckes p im Ventil 6 bzw. in der Hydraulikpumpe 4 dient.
Innsbruck, am 31. März 2010

Claims (3)

1 Patentansprüche 1. Hydraulische Antriebseinheit (1) für eine Spritzgießmaschine, mit: - einem hydraulisch zwischen zwei Endpositionen (Ei, E2) bewegbaren Zylinder (2) zum Bewegen eines Spritzgießmaschinenteils, - einer Hydraulikpumpe (4) zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, - einer Hydraulikleitung (5) zwischen Hydraulikpumpe (4) und Zylinder (2), - einem Ventil (6) in der Hydraulikleitung (5) zum Einstellen des Durchflussvolumens (Q) und/oder des Hydraulikdrucks (p) und - einer Steuer- oder Regeleinheit (7) zum Steuern bzw. Regeln der Hydraulikpumpe (4) und des Ventils (6), dadurch gekennzeichnet, dass vom Ventil (6) das Durchflussvolumen (Q) der Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit (t) messbar ist und ein entsprechendes Signal der Steuer- oder Regeleinheit (7) weiterleitbar ist, welche daraus die Position (P) des Zylinders (2) berechnet.
2. Hydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- oder Regeleinheit (7) das tatsächliche, in einer Referenzfahrt ermittelbare, maximale Zylindervolumen (V) hinterlegt ist, wobei ein Menge-Weg-Umrechner (Qs) das in bestimmten Zeitabständen (t) vom Ventil (6) übermittelte Durchflussvolumen (Q) addiert und in Abhängigkeit vom maximalen Zylindervolumen (V) in einen Wegwert (Wegi8t) des Zylinders (2) umrechnet.
3. Spritzgießmaschine, gekennzeichnet durch eine hydraulische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2. Innsbruck, am 31. März 2010 67400 22/eh
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