AT520167B1 - Hydraulic system for a molding machine - Google Patents

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AT520167B1 ATA50580/2017A AT505802017A AT520167B1 AT 520167 B1 AT520167 B1 AT 520167B1 AT 505802017 A AT505802017 A AT 505802017A AT 520167 B1 AT520167 B1 AT 520167B1
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Ing Dr Friedrich Johannes Kilian Dipl
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Engel Austria Gmbh
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Abstract

Hydrauliksystem (1) für eine Formgebungsmaschine (2), mit zumindest einer Hydraulikzuführvorrichtung, insbesondere einer Hydraulikpumpe (3) oder einem Hydraulikspeicher, zumindest einer Hydraulikleitung (4), zumindest einem Verbraucher (5), insbesondere einer Kolben-Zylinder-Einheit, wobei von der Hydraulikpumpe (3) Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung (4) dem Verbraucher (5) zuführbar ist, zumindest einem in der Hydraulikleitung (4) angeordneten Ventil (6), wobei das Ventil (6) ein Gehäuse (7) und zumindest einen, relativ zum Gehäuse (7) bewegbaren Aktuator (8) zum Verstellen der Durchflussmenge an Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil (6) aufweist, und einer Regelvorrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, Prozessparameter (P), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftreten, festzulegen und/oder zu berechnen und/oder über eine Schnittstelle entgegenzunehmen, wobei die Regelvorrichtung (10) einen Ventilregler (9) zur Ansteuerung des Aktuators (8) aufweist, wobei der Ventilregler (9) dazu ausgebildet ist, eine Regelung zumindest einer Formgebungsprozessgröße (F), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftritt, durchzuführen.Hydraulic system (1) for a shaping machine (2), with at least one hydraulic supply device, in particular a hydraulic pump (3) or a hydraulic accumulator, at least one hydraulic line (4), at least one consumer (5), in particular a piston-cylinder unit, wherein hydraulic fluid can be fed to the consumer (5) via the hydraulic line (4), at least one valve (6) arranged in the hydraulic line (4), wherein the valve (6) comprises a housing (7) and at least one, relative to the housing (7) movable actuator (8) for adjusting the flow rate of hydraulic fluid through the valve (6), and a control device (10) which is adapted to process parameters (P), which at one with the forming machine (2) performed shaping process occur to set and / or to calculate and / or receive via an interface, wherein the control device (10) a valve regulator (9) for Actuation of the actuator (8), wherein the valve regulator (9) is adapted to perform a control of at least one shaping process variable (F), which occurs in a shaping process performed with the forming machine (2).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine, mit zumindest einer Hydraulikzuführvorrichtung, insbesondere einer Hydraulikpumpe oder einem Hydraulikspeicher, zumindest einer Hydraulikleitung, zumindest einem Verbraucher, insbesondere einer Kolben-Zylinder-Einheit, wobei von der Hydraulikpumpe Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung dem Verbraucher zuführbar ist, zumindest einem in der Hydraulikleitung angeordneten Ventil, wobei das Ventil ein Gehäuse und zumindest einen, relativ zum Gehäuse bewegbaren Aktuator zum Verstellen der Durchflussmenge an Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil aufweist, und einer Regelvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Prozessparameter, welche bei einem mit der Formgebungsmaschine durchgeführten Formgebungsprozess auftreten, festzulegen und/oder zu berechnen und/oder über eine Schnittstelle entgegenzunehmen, wobei die Regelvorrichtung einen Ventilregler zur Ansteuerung des Aktuators aufweist, wobei der Ventilregler dazu ausgebildet ist, eine Ventilregelschleife durchzuführen. Zudem betrifft die Erfindung eine Formgebungsmaschine mit einem solchen Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems einer Formgebungsmaschine.Description: The invention relates to a hydraulic system for a shaping machine, with at least one hydraulic supply device, in particular a hydraulic pump or a hydraulic accumulator, at least one hydraulic line, at least one consumer, in particular a piston-cylinder unit, with the hydraulic pump providing the hydraulic fluid via the hydraulic line Consumer can be supplied, at least one valve arranged in the hydraulic line, the valve having a housing and at least one actuator which can be moved relative to the housing for adjusting the flow rate of hydraulic fluid through the valve, and a control device which is designed to process parameters which are used for a shaping process carried out with the shaping machine occur, to be determined and / or to be calculated and / or to be received via an interface, the regulating device having a valve controller for controlling the actuator , wherein the valve controller is designed to perform a valve control loop. The invention also relates to a shaping machine with such a hydraulic system and a method for operating a hydraulic system of a shaping machine.

[0002] Für Formgebungsmaschinen, im Speziellen für Spritzgießmaschinen oder für Spritzpressen, werden seit jeher verschiedenste Arten von Antrieben eingesetzt, um Bewegung von diversen Verbrauchern auszulösen. Beispielsweise werden elektrische, mechanische oder pneumatische Antriebsvorrichtungen eingesetzt. Um besonders hohe Kräfte aufzubauen, sind besonders gut hydraulische Antriebsvorrichtungen, auch Hydrauliksysteme genannt, geeignet.For molding machines, especially for injection molding machines or for injection presses, various types of drives have always been used to trigger movement of various consumers. For example, electrical, mechanical or pneumatic drive devices are used. Hydraulic drive devices, also known as hydraulic systems, are particularly suitable for building up particularly high forces.

[0003] Allgemeine Beispiele für Hydraulische Antriebseinheiten für Spritzgießmaschinen gehen aus der DE 10 2011 008 923 A1 und der DE 10 2011 012 714 A1 hervor. In der erstgenannten Schrift wird durch den Druckregler aus einem in der Steuer- oder Regeleinheit hinterlegten Solldruck und dem vom Drucksensor gemessenen Ist-Druck ein Drehzahlwert errechnet, welcher dann an den, die Pumpe antreibenden Motor ausgegeben wird. Bei der zweitgenannten Schrift wird von einer, das Durchflussvolumen messenden Messeinrichtung auf die Position des Kolbens zum Bewegens eines Spritzgießmaschinenteils rückgeschlossen. Im Speziellen wird mittels eines in der Hydraulikleitung angeordneten Ventils zum Einstellen des Durchflussvolumens und/oder des Hydraulikdrucks das Durchflussvolumen gemessen.General examples of hydraulic drive units for injection molding machines can be found in DE 10 2011 008 923 A1 and DE 10 2011 012 714 A1. In the first-mentioned document, a pressure value is calculated by the pressure regulator from a target pressure stored in the control unit and the actual pressure measured by the pressure sensor, which is then output to the motor driving the pump. In the case of the second-mentioned document, the position of the piston for moving an injection molding machine part is inferred from a measuring device that measures the flow volume. In particular, the flow volume is measured by means of a valve arranged in the hydraulic line for setting the flow volume and / or the hydraulic pressure.

[0004] In der DE 20 2008 011 337 U1 geht es um ein externes Regelsystem für Spritzgießmaschinen zum Hinterspritzen, wobei neben der zentralen Rechnersteuerung auch eine „untere Kontrolleinheit“ vorgesehen ist. Diese sind über eine programmierbare logische Schaltung (CPLD - complex programmable logical device) miteinander verbunden. Der Regelkern der „unteren Kontrolleinheit“ wird von einem integrierten Schaltkreis (FPGA - field programmable gate array) gebildet und dient der Temperaturermittlung und -regelung. Die einzelnen Module (Temperaturkontrollmodul, Modul zur Ermittlung des Kolbenhubs, Modul zur Überwachung der Betriebsweise des elektromagnetischen Zylinderventils, Hydraulisches Stations-Kommunikationsmodul, Spritzgießmaschinen Datenübertragungsmodul) sind direkt mit dem FPGA verbunden. Im FPGA erfolgen auch eine Berechnung von übermittelten Daten und eine Kommunikation mit der großtechnischen Rechnersteuerung.[0004] DE 20 2008 011 337 U1 is about an external control system for injection molding machines for injection molding, a “lower control unit” being provided in addition to the central computer control. These are interconnected via a programmable logic circuit (CPLD - complex programmable logical device). The control core of the "lower control unit" is formed by an integrated circuit (FPGA - field programmable gate array) and is used for temperature determination and control. The individual modules (temperature control module, module for determining the piston stroke, module for monitoring the operation of the electromagnetic cylinder valve, hydraulic station communication module, injection molding machine data transmission module) are directly connected to the FPGA. The FPGA also calculates transmitted data and communicates with the large-scale computer control.

[0005] Die DE 10 2005 054 769 B3 zeigt ein Steuerungssystem für eine Spritzgießmaschine. Dabei sind einerseits eine zentrale Steuereinheit zur Durchführung von zyklischen Maschinenprogrammabläufen und andererseits eine nebengeordnete Zusatz-Steuereinheit zur zyklusunabhängigen Verarbeitung zeitkritischer Steuerungsschritte vorgesehen. Diese Zusatz-Steuereinheit ist als FPGA ausgebildet und dient der Signalvorverarbeitung. Auch Basis-Programmabläufe des Maschinenprogramms können realisiert werden. Dies sind z. B. festgelegte Schaltfolgen von Ventilen, welche unabhängig von der zentralen Steuereinheit in exakt gleichbleibender zeitlicher Abfolge ausgeführt werden. Im Unterschied zu konventionellen SPS-Steuerungen läuft im FPGA kein Programm ab, sondern die gewünschten Steuerungsfunktionen stehen nach der Programmierung als festverdrahtete Elektronik zur Verfügung. Komplexere arithmetische Funktionen werden vorzugsweise nicht durch den FPGA, sondern durch die zentrale Steuerein /14[0005] DE 10 2005 054 769 B3 shows a control system for an injection molding machine. On the one hand, a central control unit for executing cyclical machine program sequences and, on the other hand, a secondary control unit for the cycle-independent processing of time-critical control steps are provided. This additional control unit is designed as an FPGA and is used for signal preprocessing. Basic program sequences of the machine program can also be implemented. These are e.g. B. fixed switching sequences of valves, which are carried out independently of the central control unit in exactly the same chronological order. In contrast to conventional PLC controls, no program runs in the FPGA, but the desired control functions are available as hard-wired electronics after programming. More complex arithmetic functions are preferably not performed by the FPGA, but by the central control unit / 14

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Patentamt heit durchgeführt. Dadurch wird eine Überlastung des Systems vermieden.Patent office carried out. This avoids overloading the system.

[0006] Die WO 01/69094 A1 zeigt eine Einrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators zeigt. Dabei sind die die elektronischen Schaltungen tragenden Platinen direkt in dem Gehäuse des Ventils gehalten. Der Regler ist als mikroprozessorgesteuerter digitaler Regler ausgeführt. Er ist daher in der Lage, zusätzlich zu den Algorithmen der Positionsregelung der Kolbenstange des Gleichgangzylinders die Algorithmen der Druck- oder Mengenregelung des dem Gleichgangzylinder zugeführten Druckmittels abzuarbeiten. Anstelle der Positionsregelung ist auch eine Geschwindigkeitsregelung, eine Kraftregelung oder eine Druckregelung mit dem digitalen Regler realisierbar. Als Sollwert für den Regler dient das Ausgangssignal einer elektronischen Steuerung. Bei dieser Steuerung handelt es sich um eine frei programmierbare Ablaufsteuerung mit NC- und oder SPS-Funktionalität. Die Programmierung dieser Ablaufsteuerung erfolgt anwenderseitig. Durch die Unabhängigkeit des Anwenders beim Programmieren von dem Hersteller ergibt sich eine hohe Flexibilität. Vor allem bleibt auf diese Weise das Prozess-Know-How des Anwenders geschützt. Die Steuerung weist eine Schnittstelle zu einem lokalen Bussystem und zu einem globalen Bussystem auf, über welche eine Verbindung mit einer übergeordneten Steuerung gegeben ist. Nachteilig bei dieser letztgenannten Schrift ist, dass der Regler (entspricht dem Ventilregler) für die Position des Ventilkolbens (entspricht dem Aktuator) des Ventils als analoger Regler ausgebildet ist. Damit kann der Ventilkolben zwar möglichst schnell dem Sollwert folgen, es ist aber nicht möglich, den Ventilregler für anderweitige Zwecke einzusetzen.[0006] WO 01/69094 A1 shows a device for controlling a hydraulic actuator. The circuit boards carrying the electronic circuits are held directly in the valve housing. The controller is designed as a microprocessor-controlled digital controller. In addition to the algorithms for position control of the piston rod of the synchronous cylinder, he is therefore able to process the algorithms for pressure or quantity regulation of the pressure medium supplied to the synchronous cylinder. Instead of position control, speed control, force control or pressure control can also be implemented with the digital controller. The output signal of an electronic control serves as the setpoint for the controller. This control is a freely programmable sequence control with NC and or PLC functionality. This sequence control is programmed by the user. The independence of the user when programming from the manufacturer results in a high degree of flexibility. Above all, the process know-how of the user remains protected in this way. The controller has an interface to a local bus system and to a global bus system, via which there is a connection to a higher-level controller. A disadvantage of this last-mentioned document is that the controller (corresponds to the valve controller) for the position of the valve piston (corresponds to the actuator) of the valve is designed as an analog controller. This means that the valve piston can follow the setpoint as quickly as possible, but it is not possible to use the valve controller for other purposes.

[0007] Ähnliche Regler gehen auch aus der EP 0 995 578 A2 und der WO 2004/031593 A1 hervor.Similar regulators are also apparent from EP 0 995 578 A2 and WO 2004/031593 A1.

[0008] Im Zuge der Digitalisierung und der Entwicklung von Buskopplungen von kontinuierlichen Ventilen steht auf diesen Ventilen eine gewisse Rechenleistung zur Verfügung. Zusätzlich werden aber die Responsezeiten durch den Bus kritischer, da im Vergleich zu analogen Verschaltungen die Bustaktung zusätzlich verloren geht. (Große Entwicklungssprünge bei der Reduktion von Bustaktzeiten sind in nächster Zeit nicht zu erwarten.) Klassische Druckregelungen am Ventil - siehe letztgenannte Schrift - sind jedoch relativ einfach und abgegrenzt und kennen das Gesamtsystem nicht. Dies unterscheidet die Druckregelung am Ventil und die heute gängige Regelung des Drucks an einer zentralen Steuerung. Als Beispiel kann hierzu die Einspritzdruckregelung genannt werden. In diese Regelung gehen Prozessparameter der Kunststoffschmelze (wie etwa das Kompressionsmodul), jedoch auch andere wie etwa der Akkudruck oder Spritzhub, ein. Diese Parameter sind jedoch den bisher verwendeten Ventilen mit Druckregelung nicht bekannt, sodass dies trotz der geringen Abtastzeiten zu einer schlechten Performance führt.In the course of digitization and the development of bus couplings of continuous valves, a certain amount of computing power is available on these valves. In addition, however, the response times through the bus are becoming more critical since, compared to analog interconnections, the bus clocking is also lost. (Major leaps in development in the reduction of bus cycle times are not expected in the near future.) Classic pressure controls on the valve - see last-mentioned document - are however relatively simple and delimited and do not know the overall system. This differentiates the pressure regulation on the valve and the current regulation of the pressure on a central control. The injection pressure control can be mentioned as an example. This regulation includes process parameters of the plastic melt (such as the compression module), but also others such as the battery pressure or spray stroke. However, these parameters are not known to the previously used valves with pressure control, so that this leads to poor performance despite the short sampling times.

[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Hydrauliksystem bzw. ein verbessertes Verfahren zum Betreiben des Hydrauliksystems zu schaffen. Insbesondere soll die Performance der Regelung verbessert werden.The object of the present invention is therefore to provide an improved hydraulic system compared to the prior art or an improved method for operating the hydraulic system. In particular, the performance of the regulation is to be improved.

[0010] Dies wird durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.[0010] This is achieved by a hydraulic system with the features of claim 1. Preferred embodiments are specified in the dependent claims.

[0011] Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilregler dazu ausgebildet ist, eine Regelung zumindest einer Formgebungsprozessgröße, welche bei einem mit der Formgebungsmaschine durchgeführten Formgebungsprozess auftritt und den physikalischen Formgebungsprozess betrifft, durchzuführen und ein Regelgesetz auf Basis der Prozessparameter abzuarbeiten, sodass im Ventilregler dieVentilregelschleife und eine Formgebungsprozessgrößenregelschleife durchführbar ist. Somit werden auch Regelungsprozesse, welche nicht direkt das Ventil sondern andere Komponenten der Formgebungsmaschine betreffen, durch den Ventilregler durchgeführt. Durch das Durchführen der Prozessregelung - und nicht nur der Ventilregelung - direkt am Ventilregler kann eine schnellere Reaktionszeit und damit eine genauere Regelung erreicht werden. Insbesondere wird durch eine Regelung direkt am Ventilregler eine Datenübertragung über einen Feldbus der Maschine vermieden. Der Feldbus ist zwarAccordingly, it is provided according to the invention that the valve controller is designed to control at least one shaping process variable which occurs in a shaping process carried out with the shaping machine and relates to the physical shaping process, and to work through a control law on the basis of the process parameters, so that the valve control loop in the valve controller and a shaping process size control loop can be carried out. This means that control processes that do not directly affect the valve but other components of the molding machine are also carried out by the valve controller. By performing the process control - and not just the valve control - directly on the valve controller, a faster response time and thus a more precise control can be achieved. In particular, a control directly on the valve controller avoids data transmission via a fieldbus of the machine. The fieldbus is

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AT520167 B1 2019-05-15 österreichischesAT520167 B1 2019-05-15 Austrian

Patentamt für die meisten Datenübertragungszwecke an der Formgebungsmaschine leicht schnell genug.Patent office easily fast enough for most data transfer purposes on the molding machine.

Für gewisse Formgebungsprozesse bzw. gewisse Teile von Formgebungsprozessen, insbesondere beim Einspritzen im Rahmen eines Spritzgießprozesses, ist dies jedoch nicht immer der Fall.However, this is not always the case for certain shaping processes or certain parts of shaping processes, in particular when injecting as part of an injection molding process.

[0012] Dies gilt insbesondere in Zusammenwirkung mit der Auswahl eines Regelgesetzes auf Basis der Prozessparameter oder einer Phase des Formgebungszyklus. Durch die genaue Anpassung des Regelgesetzes und das verbesserte Regelungs-System entsteht die durch die Erfindung ermöglichte, besonders schnelle Reaktion und Güte der Regelung. Bevorzugt ist der Ventilregler dazu ausgebildet, ein Regelgesetz der Regelung des zumindest einen Ventils auf Basis der Prozessparameter und/oder einer Phase des Formgebungszyklus - gegebenenfalls zunächst auszuwählen und dann - zu berechnen bzw. abzuarbeiten.This applies in particular in cooperation with the selection of a rule based on the process parameters or a phase of the shaping cycle. The precise adaptation of the control law and the improved control system result in the particularly fast reaction and quality of the control made possible by the invention. The valve controller is preferably designed to select a control law for the control of the at least one valve on the basis of the process parameters and / or a phase of the shaping cycle, if necessary first and then to calculate or process it.

[0013] Die Prozessparameter dienen der Beschreibung des aktuell auf der Formgebungsmaschine aktiven Formgebungsprozesses oder Prozessschrittes und können zur Charakterisierung dieses verwendet werden. Diese Prozessparameter beschreiben somit auch das zu regelnde System (Regelstrecke). Die Beschreibung der Regelstrecke setzt sich somit aus einem Teil, der aufgrund der Maschineneigenschaften fix vorgegeben ist (Maschinenparameter), und einem variablen Anteil, welcher vom Prozess bzw. Prozessschritt abhängt, zusammen. Ändern sich die Prozessparameter oder unterscheiden sich diese von einem Prozess zum anderen, so ist es vorteilhaft, diese Information im Regelgesetz zu verwenden. Um ein optimales Regelverhalten für einen Prozess- bzw. Prozessschritt zu erreichen, kann eine Anpassung des Reglers an diesen durchgeführt werden.The process parameters serve to describe the shaping process or process step currently active on the shaping machine and can be used to characterize this. These process parameters therefore also describe the system to be controlled (controlled system). The description of the controlled system thus consists of a part that is fixed based on the machine properties (machine parameters) and a variable part that depends on the process or process step. If the process parameters change or differ from one process to another, it is advantageous to use this information in the control law. In order to achieve optimal control behavior for a process or process step, the controller can be adapted to this.

[0014] Aus regelungstechnischer Sicht können zur Beschreibung des Systems sämtliche Prozessparameter herangezogen werden, welche sich aufgrund des Prozesses oder des Prozessschrittes ändern können und das Eingangs- / Ausgangsverhalten oder das Störverhalten der Regelstrecke beeinflussen. Neben der Auswirkung auf die Systemverstärkung kann auch die Auswirkung auf das Zeitverhalten der Regelstrecke berücksichtigt werden.From a control point of view, all process parameters can be used to describe the system, which can change due to the process or the process step and influence the input / output behavior or the disturbance behavior of the controlled system. In addition to the effect on the system gain, the effect on the time behavior of the controlled system can also be taken into account.

[0015] Üblicherweise werden die Regelungen so robust parametriert, dass sie für einen großen Bereich an Prozessparametern ein stabiles Verhalten zeigen. Damit sind sie aber für eine konkrete Anwendung nicht optimal, was zum Beispiel größere Abweichungen bei Störungen oder längeres Einschwingverhalten bei Sollwertänderungen bewirkt. Dem kann durch die Erfindung entgegengewirkt werden.[0015] Usually, the controls are parameterized so robustly that they show stable behavior for a large range of process parameters. However, this means that they are not optimal for a specific application, which, for example, causes larger deviations in the event of faults or longer settling behavior when the setpoint changes. This can be counteracted by the invention.

[0016] Der Ventilregler des Ventils muss nur so aufgebaut sein, dass über diesen eine Regelung zumindest einer Formgebungsprozessgröße durchgeführt werden kann. Dazu kann beispielsweise vom Ventilregler ein Regelgesetz ausgewählt werden.The valve controller of the valve only has to be constructed such that it can be used to control at least one shaping process variable. For this purpose, a control law can be selected by the valve controller, for example.

[0017] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ventilregler einen internen Schaltkreis, beispielsweise ein FPGA oder eine PLC (programmable logic Controller - entspricht einer Speicherprogrammieren Steuerung), für die Berechnung bzw. Abarbeitung eines Regelgesetzes für die Formgebungsprozessgröße aufweist.It is preferably provided that the valve controller has an internal circuit, for example an FPGA or a PLC (programmable logic controller - corresponds to a memory programming controller), for the calculation or processing of a control law for the shaping process variable.

[0018] Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ventilregler zumindest einen Ausgang zum Ausgeben von Steuersignalen an den zumindest einen Aktuator aufweist.Furthermore, it is preferably provided that the valve controller has at least one output for outputting control signals to the at least one actuator.

[0019] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Regelvorrichtung ein Steuerungsteil aufweist. Prinzipiell ist es möglich, dass der Ventilregler keine Verbindung oder nur eine zeitweise Verbindung zu einem solchen (übergeordneten) Steuerungsteil aufweist, sondern nur Signale von Sensoren erhält. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass der Ventilregler über eine Signalleitung, vorzugsweise über einen Feldbus, mit dem Steuerungsteil der Regelvorrichtung verbunden ist.[0019] It is preferably provided that the control device has a control part. In principle, it is possible that the valve controller has no connection or only a temporary connection to such a (higher-level) control part, but only receives signals from sensors. However, it is preferably provided that the valve controller is connected to the control part of the control device via a signal line, preferably via a fieldbus.

[0020] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Ventilregler zumindest einen Eingang, im Speziellen eine Signaleingangsschnittstelle, aufweist. Bei bisherigen Ventilreglern war es so, dass über diese Signaleingangsschnittstelle nur vom Steuerungsteil stammende Sollwerte und vom Ventil selbst stammende Istwerte eingegangen sind, von welchen ausgehend dann die Regelung bzw. Regelschleife des Aktuators des Ventils erfolgt ist.According to a further exemplary embodiment, it is provided that the valve controller has at least one input, in particular a signal input interface. In previous valve regulators it was the case that this signal input interface only received setpoints originating from the control part and actual values originating from the valve itself, from which the regulation or control loop of the actuator of the valve then took place.

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Bevorzugt ist nun vorgesehen, dass die Regelvorrichtung derart ausgebildet ist, dem Ventilregler über die Signaleingangsschnittstelle Sollwerte für die Regelung der zumindest einen Formgebungsprozessgröße vorzugeben. Es wird also nicht nur eine Stellgröße für das Ventil geregelt, sondern es wird durch den Ventilregler ein Regelgesetz für eine Formgebungsprozessgröße abgearbeitet.It is now preferably provided that the regulating device is designed in such a way that the valve controller can use the signal input interface to specify setpoints for regulating the at least one shaping process variable. Not only is a control variable for the valve regulated, but a control law for a shaping process variable is processed by the valve controller.

[0021] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ventilregler dazu ausgebildet ist, über die Signaleingangsschnittstelle ermittelte Werte, vorzugsweise Messwerte zumindest eines Sensors, entgegenzunehmen. Ermittelte Werte können auch berechnete Werte (wie beispielsweise das Kompressionsmodul) sein, die auf Basis einer vorgegebenen Berechnung ermittelt werden. Somit erhält der Ventilregler nicht nur Werte von der Regelvorrichtung, sondern es werden direkt Werte von Sensoren oder von entsprechenden Recheneinheiten dem Ventilregler durchgeführt. Dadurch ist die Übermittlung dieser ermittelten Werte nicht abhängig vom Takt des Feldbus zwischen Ventilregler und Steuerungsteil.[0021] It is particularly advantageous if the valve controller is designed to receive values determined via the signal input interface, preferably measured values from at least one sensor. Determined values can also be calculated values (such as the compression module), which are determined on the basis of a predetermined calculation. Thus, the valve controller not only receives values from the control device, but values from sensors or corresponding computing units are carried out directly on the valve controller. As a result, the transmission of these determined values is not dependent on the clock of the fieldbus between the valve controller and the control unit.

[0022] Generell können verschiedenste Arten von bekannten Sensoren eingesetzt werden, um diverse Werte zu ermitteln. Beispielsweise kann ein Differenzdrucksensor vorgesehen sein. Dieser ist bevorzugt direkt in das Ventil integriert. Dieser Differenzdrucksensor kann in Form von zwei einfachen Drucksensoren aufgebaut sein, welche vor und nach dem Ventilsitz in der Hydraulikleitung angeordnet sind.In general, a wide variety of types of known sensors can be used to determine various values. For example, a differential pressure sensor can be provided. This is preferably integrated directly into the valve. This differential pressure sensor can be constructed in the form of two simple pressure sensors which are arranged before and after the valve seat in the hydraulic line.

[0023] Für Formgebungsprozesse typische (Mess-)Werte sind im Folgenden angeführt, wobei die Werte zumindest eine der folgenden Größen repräsentieren:Typical (measurement) values for shaping processes are listed below, the values representing at least one of the following variables:

- einen von einem in der Hydraulikleitung, vorzugsweise direkt im Bereich des Ventils, angeordneten Drucksensorgemessenen Hydraulikdruck,a hydraulic pressure measured by a pressure sensor arranged in the hydraulic line, preferably directly in the area of the valve,

- eine Temperatur der Hydraulikflüssigkeit,- a temperature of the hydraulic fluid,

- eine Position, vorzugsweise einer Plastifizierschnecke oder eines Formwerkzeugs,a position, preferably a plasticizing screw or a molding tool,

- eine Geschwindigkeit, vorzugsweise einer Plastifizierschnecke oder eines Formwerkzeugs,a speed, preferably a plasticizing screw or a molding tool,

- einen Druck einer Schmelze,a pressure of a melt,

- einen Massen- und/oder Volumenstrom der Schmelze,a mass and / or volume flow of the melt,

- eine Temperatur der Schmelze,- a temperature of the melt,

- einen Forminnendruck- an internal mold pressure

- einen Einspritzdruck im Hydraulikzylinder,- an injection pressure in the hydraulic cylinder,

- eine Spritzkraft,- an injection force,

- eine Drehzahl der Einspritzschnecke.- a speed of the injection screw.

[0024] Mögliche Prozessparameter können sein:[0024] Possible process parameters can be:

Materialparameter des Kunststoffes, insbesondere Kompressionsmodul der Schmelze oder Viskosität der Schmelze (hier können nominelle Parameter z. B. laut einer entsprechenden Liste oder identifizierte Parameter, z. B. ein Kompressionsmodul, durch Berechnung herangezogen werden)Material parameters of the plastic, in particular compression module of the melt or viscosity of the melt (here nominal parameters e.g. according to a corresponding list or identified parameters, e.g. a compression module, can be used by calculation)

Aktueller Arbeitspunkt des Prozesses, insbesondere Position und Geschwindigkeit der Schnecke, Schmelze- oder Forminnendruck, Volumen der Schmelze im Schneckenvorraum (Totvolumen abhängig von Düse und Flansch), Schmelzetemperatur oder Parameter der anderen (vorherigen) Prozessschritte (z.B. Dosieren oder Schließkraft)Current working point of the process, in particular position and speed of the screw, melt or cavity pressure, volume of the melt in the screw antechamber (dead volume depending on nozzle and flange), melt temperature or parameters of the other (previous) process steps (e.g. dosing or closing force)

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Werkzeugparameter, insbesondere Volumen und Fließlängen (Geometrien), z.B. Heißkanalvolumen, Werkzeug- oder HeißkanaltemperaturTool parameters, especially volume and flow lengths (geometries), e.g. Hot runner volume, tool or hot runner temperature

Parameter des Hydraulik- und Antriebskreises, insbesondere Hydraulikvolumen, Leitungslängen, Zylinderlängen und -durchmesser und aktuelle Position dessen, Öltemperatur oder das Verhältnis aus Schluckvolumen der Pumpe zu einem Parameter oder Kombination von ParameternParameters of the hydraulic and drive circuit, in particular hydraulic volume, line lengths, cylinder lengths and diameters and current position thereof, oil temperature or the ratio of the swallowing volume of the pump to a parameter or combination of parameters

Prozessschritt, insbesondere ein charakteristischer Parameter für den Prozessschritt (siehe Hydraulikkreis), also beispielsweise ob der Prozessschritt gerade druckgesteuert oder geschwindigkeitsgesteuert abläuft [0025] Diese Prozessparameter enthalten somit auch Maschinenparameter, wobei unter Maschinenparameter unveränderliche Prozessparameter subsummiert werden.Process step, in particular a characteristic parameter for the process step (see hydraulic circuit), that is to say, for example, whether the process step is currently pressure-controlled or speed-controlled. [0025] These process parameters thus also contain machine parameters, with unchangeable process parameters being subsumed under machine parameters.

[0026] Die Aufgabe der Steuerung ist es den Ablauf des Formgebungsprozesses zu steuern und die vorgegebenen Formprozessgrößen nach den Vorgaben des Bedieners zu steuern oder zu regeln. Unter Formprozessgrößen werden Größen verstanden, die den physikalischen Formgebungsprozess betreffen. Dies kann alle, von der Formgebungsmaschine durchführbaren Bewegungen betreffen. Beispielsweise sind dies Bewegungen der Schließseite (Schließ- und Öffnungsbewegung der Formaufspannplatten, usw.) oder Bewegung der Einspritzseite während des Einspritzprozesses. Im Speziellen für den Einspritzprozess können folgende Größen maßgeblich sein:The task of the controller is to control the course of the shaping process and to control or regulate the predetermined molding process variables according to the operator's specifications. Molding process sizes are understood to mean sizes that relate to the physical shaping process. This can affect all movements that can be carried out by the shaping machine. For example, these are movements of the closing side (closing and opening movements of the platen, etc.) or movements of the injection side during the injection process. The following variables can be decisive for the injection process in particular:

Schneckenposition, Einspritzgeschwindigkeit, Einspritzdruck an der Schnecke, SchneckendrehzahlScrew position, injection speed, injection pressure at the screw, screw speed

Schmelzedruck im Schneckenvorraum, Forminnendruck, Druck im Hydraulikzylinder während des Einspritzens (auch Staudruck), SpritzkraftMelt pressure in the screw antechamber, cavity pressure, pressure in the hydraulic cylinder during injection (also back pressure), injection force

Volumenstrom ins Werkzeug, Fließfrontgeschwindigkeit, Volumenstrom an der Düse, undVolume flow into the mold, flow front speed, volume flow at the nozzle, and

Größen für weitere Bewegungen, insbesondere Pumpendruck und Pumpenvolumenstrom allgemein, Positionen, Geschwindigkeiten und Drücke von weiteren Bewegungszylindern wie beispielsweise Schließkraft, Anpresskraft, Auswerfer usw.Sizes for further movements, in particular pump pressure and pump volume flow in general, positions, speeds and pressures of further movement cylinders such as clamping force, contact pressure, ejector etc.

[0027] Hierzu ist allgemein auszuführen, dass unter „Größen“ sowohl eine bestimmte Größe zu einem bestimmten Zeitpunkt oder eine Größe in Form eines Verlaufs während eines bestimmten Zeitraums verstanden wird.For this purpose, it should generally be stated that “sizes” is understood to mean both a specific size at a specific point in time or a size in the form of a profile during a specific period.

[0028] Die Phase des Formgebungszyklus kann zumindest eines der folgenden beinhalten: Formschließen, Schließkraftaufbau, Einspritzen, Nachdruck, Form-Öffnen, Plastifizieren und Dosieren, Staudruck regeln, Auswerfen, Temperieren. Bei jeder dieser beispielhaften Phasen kann ein Verbraucher des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems eingesetzt werden.The phase of the molding cycle can include at least one of the following: mold closing, clamping force build-up, injection, holding pressure, mold opening, plasticizing and dosing, regulating back pressure, ejecting, tempering. A consumer of the hydraulic system according to the invention can be used in each of these exemplary phases.

[0029] An sich kann nur ein Ventil im Hydrauliksystem vorgesehen sein. Dieses kann beispielsweise zwischen der Hydraulikzuführvorrichtung und dem Verbraucher oder auch zwischen dem Verbraucher und einem Tank angeordnet sein, wobei bei der zweiten Variante das Ventil dann entsprechend als Bremsventil ausgebildet sein kann. Es ist aber auch möglich, dass zwei oder mehrere Ventile im Hydrauliksystem vorhanden sind, welche jeweils einen Ventilregler zum Regeln einer Formgebungsprozessgröße aufweisen.As such, only one valve can be provided in the hydraulic system. This can be arranged, for example, between the hydraulic feed device and the consumer or also between the consumer and a tank, in which case the valve can then be designed as a brake valve in the second variant. However, it is also possible for two or more valves to be present in the hydraulic system, each of which has a valve controller for regulating a shaping process variable.

[0030] Schutz wird auch begehrt für eine Formgebungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Formgebungsmaschine zumindest eine Einspritzeinheit und eine Schließeinheit aufweist. Bevorzugt kann wiederum vorgesehen sein, dass die Einspritzeinheit und die Schließeinheit zumindest einen Verbraucher des Hydrauliksystems aufweist. Natürlich kann insgesamt eine Vielzahl von (Hydraulik-)Verbrauchern in der Formgebungsmaschine vorgesehen sein.Protection is also sought after for a molding machine with a hydraulic system according to the invention. It can preferably be provided that the molding machine has at least one injection unit and one clamping unit. Again, it can preferably be provided that the injection unit and the clamping unit have at least one consumer of the hydraulic system. Of course, a large number of (hydraulic) consumers can of course be provided in the molding machine.

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Patentamt [0031] An sich kann der gesamte Betrieb der Formgebungsmaschine vollautomatisch ablaufen.Patent Office [0031] As such, the entire operation of the shaping machine can run fully automatically.

Bevorzugt ist allerdings eine Bedienvorrichtung vorgesehen, welche einen, vorzugsweise berührungsempfindlichen, Bildschirm und eine Eingabevorrichtung, vorzugsweise Bedientasten, aufweist.However, an operating device is preferably provided, which has a, preferably touch-sensitive, screen and an input device, preferably operating buttons.

[0032] Die Regelvorrichtung kann separat von dieser Bedienvorrichtung ausgebildet sein und lediglich signaltechnisch mit der Bedienvorrichtung verbunden sein. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Regelvorrichtung (vor allem dessen Steuerungsteil) integraler Bestandteil der Bedienvorrichtung ist. In beiden Fällen sind für den Bediener wesentliche Größen oder Werte auf der Anzeigevorrichtung dargestellt und über die Eingabevorrichtung beeinflussbar.The control device can be formed separately from this control device and can only be connected to the control device in terms of signal technology. However, it is preferably provided that the control device (especially its control part) is an integral part of the operating device. In both cases, essential quantities or values for the operator are shown on the display device and can be influenced via the input device.

[0033] Die Formgebungsmaschine kann auch als Hybridmaschine ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schließseite elektrisch und die Spritzseite hydraulisch angetrieben werden und umgekehrt.The molding machine can also be designed as a hybrid machine. For example, the closing side can be driven electrically and the spraying side hydraulically and vice versa.

[0034] Die oben angeführte Aufgabe wird auch durch Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems einer Formgebungsmaschine gelöst, wobei von zumindest einer Hydraulikzuführvorrichtung, vorzugsweise einer Hydraulikpumpe, über zumindest eine Hydraulikleitung Hydraulikflüssigkeit zumindest einem Verbraucher zugeführt wird, wobei in der Hydraulikleitung ein Ventil mit einem Gehäuse und einem relativ zum Gehäuse bewegbaren Aktuator angeordnet ist und wobei von einer Regelvorrichtung Prozessparamater, welche bei einem der der Formgebungsmaschine durchgeführten Formgebungsprozess auftreten, festgelegt, berechnet und/oder über eine Schnittstelle entgegengenommen werden, wobei die Regelvorrichtung einen Ventilregler zum Verstellen der Durchflussmenge an Hydraulikflüssigkeit aufweist und der Aktuator durch den Ventilregler angesteuert wird, wobei der Ventilregler eine Ventilregelschleife durchführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vom Ventilregler zumindest eine Regelung einer Formgebungsprozessgröße, welche bei einem mit der Formgebungsmaschine durchgeführten Formgebungsprozess auftritt und den physikalischen Formgebungsprozess betrifft, durchgeführt wird und ein Regelgesetz auf Basis der Prozessparameter abgearbeitet wird, sodass im Ventilregler die Ventilregelschleife und eine Formgebungsprozessgrößenregelschleife durchgeführt werden.The above-mentioned object is also achieved by methods for operating a hydraulic system of a shaping machine, at least one hydraulic supply device, preferably a hydraulic pump, at least one hydraulic line supplying hydraulic fluid to at least one consumer, a valve with a housing and an actuator that is movable relative to the housing is arranged and wherein process parameters, which occur during one of the shaping processes performed on the shaping machine, are determined, calculated and / or received via an interface, the regulating device having a valve controller for adjusting the flow rate of hydraulic fluid and the actuator is controlled by the valve controller, the valve controller performing a valve control loop. According to the invention, it is provided that at least one regulation of a shaping process variable, which occurs in a shaping process carried out with the shaping machine and relates to the physical shaping process, is carried out by the valve controller, and a control law is processed on the basis of the process parameters, so that the valve control loop and a shaping process variable control loop are carried out in the valve controller ,

[0035] 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:Further details and advantages of the present invention are explained in more detail below with reference to the description of the figures and with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. In it show:

[0036] Fig. 1 [0037] Fig. 2 [0038] Fig. 3 Figure 1 Fig. 2 Fig. 3 schematische eine Formgebungsmaschine, schematisch ein Hydrauliksystem und schematisch ein Ventil samt Ventilregler und Regelvorrichtung. schematic a molding machine, schematically a hydraulic system and schematically a valve including valve controller and control device.

[0039] In Fig. 1 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 2, im Speziellen eine Spritzgießmaschine, dargestellt. Diese Formgebungsmaschine 2 weist eine Schließeinheit 16 auf. Diese Schließeinheit 16 setzt sich aus der bewegbaren Formaufspannplatte 20, der einen Verbraucher 5 bildenden Antriebsvorrichtung 21 für die bewegbare Formaufspannplatte 20, der feststehenden Formaufspannplatte 22 und dem an den Formaufspannplatten 20 und 22 montierten Formgebungswerkzeug 23 samt darin ausgebildeter Kavität K zusammen. Auf dem Rahmen 24 der Formgebungsmaschine 2 ist auch noch eine Einspritzeinheit 15 angeordnet. Diese Einspritzeinheit 15 weist einen Einspritzzylinder 25, eine im Einspritzzylinder 25 bewegbar gelagerte Einspritzschnecke 26, eine einen Verbraucher 5 bildende Antriebsvorrichtung 27 für die Einspritzschnecke 26 und eine Einfüllvorrichtung 28 für die Zufuhr von Ausgangsmaterial für die in die Kavität einzuspritzende Kunststoffschmelze auf. Weiters weist die Formgebungsmaschine 2 eine Bedienvorrichtung 17 mit einer Anzeigevorrichtung 18 und einer Eingabevorrichtung 19 auf. Die Bedienvorrichtung 17 weist auch die Regelvorrichtung 10 (Hauptsteuerung) für die Formgebungsmaschine 2 auf. Diese Regelvorrichtung 10 steht über eine Signalleitung 12, vorzugsweise über einen Feldbus, zumindest mit den Antriebsvorrichtungen 27 und 21 in signaltechnischer Verbindung. Zudem können auch noch Sensoren 14 vorgesehen sein, welche beispielsweise den Einspritzdruck in der Einspritzeinheit 15 oder die Schließkraft der Schließeinheit 16 messen. Auch diese Sensoren 14 stehen mit der Regelvorrichtung 10 entweder überIn Fig. 1, a molding machine 2, in particular an injection molding machine, is shown schematically. This shaping machine 2 has a clamping unit 16. This clamping unit 16 is composed of the movable platen 20, the drive device 21 forming a consumer 5 for the movable platen 20, the fixed platen 22 and the forming tool 23 mounted on the platen 20 and 22 together with the cavity K formed therein. An injection unit 15 is also arranged on the frame 24 of the shaping machine 2. This injection unit 15 has an injection cylinder 25, an injection screw 26 movably mounted in the injection cylinder 25, a drive device 27 forming a consumer 5 for the injection screw 26 and a filling device 28 for supplying starting material for the plastic melt to be injected into the cavity. Furthermore, the shaping machine 2 has an operating device 17 with a display device 18 and an input device 19. The control device 17 also has the control device 10 (main control) for the molding machine 2. This control device 10 is connected via a signal line 12, preferably via a field bus, at least to the drive devices 27 and 21. In addition, sensors 14 can also be provided, which measure, for example, the injection pressure in the injection unit 15 or the closing force of the clamping unit 16. These sensors 14 also protrude with the control device 10

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Patentamt den Feldbus oder direkt in signaltechnischer Verbindung.Patent office the fieldbus or directly in signaling connection.

[0040] Von der Regelvorrichtung 10 wird der Formgebungsprozess gesteuert bzw. geregelt, wobei allgemeine Formgebungsprozessgrößen F definiert werden. Formgebungsprozessgrößen F sind Eigenschaften von Komponenten der Formgebungsmaschine 2, welche unterschiedliche konkrete Werte einnehmen können. Beispielhaft sei die Einspritzgeschwindigkeit oder die Schließkraft angeführt. Die Regelvorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, eine Regelung zumindest einer Formgebungsprozessgröße F, welche bei einem mit der Formgebungsmaschine 2 durchgeführten Formgebungsprozess auftritt, durchzuführen. Jede Formgebungsprozessgröße F wird von vielen Faktoren - hierin Prozessparameter P genannt - beeinflusst. So sind beispielsweise für die Formgebungsprozessgröße Schließkraft die Prozessparameter Kompressionsmodul der Schmelze und Viskosität der Schmelze wesentlich. Zudem sind für die Formgebungsprozessgröße Schließkraft auch noch die meist gleichbleibenden Prozessparameter wie Werkzeugparameter (Volumen, Fließlänge, usw.) wesentlich. Von der Regelvorrichtung 10 werden die Prozessparameter P für mit der Formgebungsmaschine 2 durchgeführte Schritte festgelegt, berechnet oder über eine Schnittstelle entgegengenommen. Für eine allfällige Parametrierung können auf Basis dieser Prozessparameter P von der Regelvorrichtung 10 Regelgesetze ausgewählt werden. Durch die Abarbeitung eines auf zumindest einem Prozessparameter P basierenden Regelgesetzes wird zumindest einer der Verbraucher 5 (Antriebsvorrichtungen 21 bzw. 27) der Formgebungsmaschine 2 entsprechend gesteuert oder geregelt. Im Speziellen wird von der Regelvorrichtung 10 zumindest ein Sollwert Ssoii an den entsprechenden Verbraucher 5 übermittelt. Insgesamt wird dadurch eine Regelung der jeweiligen Formgebungsprozessgröße F erreicht.The shaping process is controlled or regulated by the control device 10, wherein general shaping process variables F are defined. Shaping process variables F are properties of components of the shaping machine 2, which can have different concrete values. The injection speed or the closing force are given as examples. The control device 10 is designed to control at least one shaping process variable F, which occurs in a shaping process carried out with the shaping machine 2. Every shaping process variable F is influenced by many factors - here called process parameters P. For example, the process parameters compression modulus of the melt and viscosity of the melt are essential for the molding process size clamping force. In addition, the mostly constant process parameters such as tool parameters (volume, flow length, etc.) are also important for the forming process size clamping force. The process parameters P for steps carried out with the shaping machine 2 are determined, calculated or received via an interface by the control device 10. For any parameterization, 10 control laws can be selected by the control device on the basis of these process parameters P. By processing a rule of law based on at least one process parameter P, at least one of the consumers 5 (drive devices 21 or 27) of the shaping machine 2 is controlled or regulated accordingly. In particular, the control device 10 transmits at least one setpoint S so ii to the corresponding consumer 5. Overall, regulation of the respective shaping process variable F is achieved.

[0041] Eine solche Formgebungsmaschine 2 weist zumindest ein Hydrauliksystem 1 auf, welches schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Über dieses Hydrauliksystem 1 wird zumindest ein Verbraucher 5 der Formgebungsmaschine 2 hydraulisch beaufschlagt. Im konkreten Fall kann die Antriebsvorrichtung 21 für die bewegbare Formaufspannplatte 20 oder die Antriebsvorrichtung 27 für die Einspritzschnecke 26 ein solcher Verbraucher 5 sein. In Fig. 2 ist dieser Verbraucher 5 schematisch als Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Zylinder 29, einem Kolben 30 und einer Kolbenstange 31 dargestellt. Von der Hydraulikzuführvorrichtung, in diesem Fall von einer Hydraulikpumpe 3, führen Hydraulikleitungen 4 zum Verbraucher 5, durch welche Hydraulikflüssigkeit gefördert wird. Anstatt (oder zusätzlich zu) einer Hydraulikpumpe 3 kann auch ein Hydraulikspeicher (Akku) zum Einsatz kommen. Die Hydraulikpumpe 3 wird von einem Motor M angetrieben. In der Hydraulikleitung 4 ist zumindest ein Ventil 6 angeordnet. Dieses Ventil 6 kann beispielsweise als Servoventil ausgebildet sein. Zudem ist im oder am Verbraucher 5 zumindest ein Sensor 14 angeordnet. Dieser detektiert einen Messwert S14. Dieser Messwert S14 kann an die Regelvorrichtung 10 übermittelt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird aber zumindest ein Messwert Si4 an das Ventil 6 bzw. des Ventilregler 9 übermittelt.Such a shaping machine 2 has at least one hydraulic system 1, which is shown schematically in FIG. 2. At least one consumer 5 of the shaping machine 2 is acted upon hydraulically via this hydraulic system 1. In the specific case, the drive device 21 for the movable platen 20 or the drive device 27 for the injection screw 26 can be such a consumer 5. In Fig. 2 this consumer 5 is shown schematically as a piston-cylinder unit with a cylinder 29, a piston 30 and a piston rod 31. Hydraulic lines 4 lead from the hydraulic feed device, in this case from a hydraulic pump 3, to the consumer 5, through which hydraulic fluid is conveyed. Instead of (or in addition to) a hydraulic pump 3, a hydraulic accumulator (battery) can also be used. The hydraulic pump 3 is driven by a motor M. At least one valve 6 is arranged in the hydraulic line 4. This valve 6 can be designed, for example, as a servo valve. In addition, at least one sensor 14 is arranged in or on the consumer 5. This detects a measured value S 14 . This measured value S 14 can be transmitted to the control device 10. In the present invention, however, at least one measured value Si 4 is transmitted to the valve 6 or the valve controller 9.

[0042] In Fig. 3 ist symbolisch dargestellt, wie und mit welchen Komponenten die Regelung des Hydrauliksystems 1 und der Formgebungsmaschine 2 erfolgt. Dabei weist die Regelvorrichtung 10 den Ventilregler 9 und das (übergeordnete) Steuerungsteil 33 auf. Diese Fig. 3 beinhaltet auch schematisch, wie das Ventil 6 aufgebaut ist. Das Ventil 6 weist ein Gehäuse 7, einen Aktuator 8 und einen Ventilregler 9 zum Verstellen des Aktuators 8 relativ zum Gehäuse 7 auf. Der Ventilregler 9, welcher vorzugsweise als FPGA ausgebildet ist, weist einen Ausgang 11 auf. Über diesen Ausgang 11 werden Steuersignale S8 an den Aktuator 8 ausgegeben. Der Ventilregler 9 weist auch eine Signaleingangsschnittstelle 13 auf. Über diese Signaleingangsschnittstelle 13 ist der Ventilregler 9 über eine Signalleitung 12 (Feldbus) mit dem (übergeordneten) Steuerungsteil 33 der Regelvorrichtung 10 für die Formgebungsmaschine 2 verbunden.In Fig. 3 is symbolically shown how and with which components the control of the hydraulic system 1 and the molding machine 2 takes place. The control device 10 has the valve controller 9 and the (higher-level) control part 33. This Fig. 3 also includes schematically how the valve 6 is constructed. The valve 6 has a housing 7, an actuator 8 and a valve regulator 9 for adjusting the actuator 8 relative to the housing 7. The valve controller 9, which is preferably designed as an FPGA, has an output 11. Control signals S 8 are output to the actuator 8 via this output 11. The valve controller 9 also has a signal input interface 13. Via this signal input interface 13, the valve controller 9 is connected via a signal line 12 (fieldbus) to the (higher-level) control part 33 of the control device 10 for the molding machine 2.

[0043] Grundsätzlich ist die Funktion des Ventilreglers 9 so, dass der Ventilregler 9 vom übergeordneten Steuerungsteil 33 einen Sollwert Sson (zum Beispiel für eine bestimmte Kolbenposition) erhält. Zudem erhält der Ventilregler 9 von einem Ventilsensor 32 einen Istwert Sist, welcher die tatsächliche Kolbenposition repräsentiert. Dann wird vom Ventilregler 9 die Stellung des Aktuators 8 des Ventils 6 (Stellgröße) entsprechend geregelt, sodass der Istwert Sist dem Sollwert Sson nachgeführt wird. Demnach ist der Ventilregler 9 dazu ausgebildet, eine RegelungBasically, the function of the valve controller 9 is such that the valve controller 9 receives a setpoint S so n from the higher-order control part 33 (for example for a specific piston position). In addition, the valve controller 9 receives an actual value S ist from a valve sensor 32, which represents the actual piston position. Then, the position of the actuator 8, from the valve controller 9 of the valve 6 (manipulated variable) is regulated so that the actual value corresponding to S is the set value S is corrected so n. Accordingly, the valve controller 9 is designed to regulate

7/147.14

AT520167 B1 2019-05-15 österreichischesAT520167 B1 2019-05-15 Austrian

Patentamt des Ventils 6 auf Basis eines vom Steuerungsteil 33 vorgegebenen Sollwerts Ssoii für das Ventil durchzuführen.Patent office of the valve 6 on the basis of a setpoint S so ii given by the control part 33 for the valve.

[0044] Mit der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, dass dieser Ventilregler 9 noch zusätzliche Aufgaben übernimmt, wodurch nicht die gesamte Regelung bzw. Abarbeitung der Regelgesetze von der übergeordneten Regelvorrichtung 10 durchgeführt werden muss.With the present invention, it is now possible for this valve controller 9 to take on additional tasks, as a result of which the overall control or processing of the control laws does not have to be carried out by the higher-level control device 10.

[0045] Dazu werden dem Ventilregler 9 Messwerte S14 direkt von zumindest einem Sensor 14 übermittelt. Zudem können weitere Prozessparameter P, die bisher nur der Regelvorrichtung 10 zur Verfügung gestanden sind, an den Ventilregler 9 übermittelt werden. Es wird also im Ventilregler 9 ein Regelgesetz auf Basis der Prozessparameter P (welche dann auch die Messwerte S14 umfassen) abgearbeitet. Über den Ventilregler 9 kann nun nicht nur eine Regelung des Ventils 6 durchgeführt werden, sondern der Ventilregler 9 übernimmt auch Aufgaben, die bisher von einer übergeordneten Steuerung durchgeführt wurden. Somit wird nicht nur die relativ simple Ventilregelschleife über den Ventilregler 9 durchgeführt, sondern es wird zusätzlich eine Formgebungsprozessgrößenregelschleife durchgeführt.For this purpose, measured values S 14 are transmitted directly to the valve controller 9 by at least one sensor 14. In addition, further process parameters P, which were previously only available to the control device 10, can be transmitted to the valve controller 9. A control law based on the process parameters P (which then also include the measured values S14) is thus processed in the valve controller 9. The valve controller 9 can now not only be used to regulate the valve 6, but the valve controller 9 also takes on tasks that were previously carried out by a higher-level controller. Thus, not only the relatively simple valve control loop is carried out via the valve controller 9, but also a shaping process size control loop is carried out.

[0046] Es kann also festgehalten werden, dass die Druckregelung oder die Durchflussregelung - zum Beispiel einer Einspritzbewegung oder einer Schließbewegung - direkt vom Ventil 6 bzw. dessen Ventilregler 9 durchgeführt wird. Dabei wird die Berechnung des Regelgesetzes direkt auf einem Schaltkreis des Ventils 6 durchgeführt. Im Vergleich zu bisherigen Lösungen werden dabei Prozessparameter berücksichtigt und ein für den Formgebungsprozess angepasstes Regelgesetz implementiert. Die notwendigen Daten kommen (z. B. von Drucksensoren) über die Signaleingangsschnittstelle direkt am Ventil, bevorzugt mit einem höheren Takt (100 ps) als der Feldbus, über Drucksollwerte (eventuell sogar voreilend, um die Bustotzeiten zu eliminieren), über Echtzeitdaten von anderen Bewegungen (z. B. Kolbenposition, Pumpenwerte) oder über Prozessdaten bzw. Reglereinstellungswerte, welche nicht komplett echtzeit- oder totzeitkritsch sind. Letztere können mit dem Bustakt zum Ventilregler übertragen werden.It can thus be stated that the pressure control or the flow control - for example an injection movement or a closing movement - is carried out directly by the valve 6 or its valve controller 9. The calculation of the control law is carried out directly on a circuit of the valve 6. In comparison to previous solutions, process parameters are taken into account and a rule of law adapted for the shaping process is implemented. The necessary data comes (e.g. from pressure sensors) via the signal input interface directly at the valve, preferably with a higher clock (100 ps) than the fieldbus, via pressure setpoints (possibly even leading to eliminate the bus dead times), via real-time data from others Movements (e.g. piston position, pump values) or via process data or controller setting values that are not completely real-time or dead-time critical. The latter can be transferred to the valve controller with the bus cycle.

[0047] Abschließend sei noch auf die Vorteile eingegangen. Die von der Regelvorrichtung 10 abgekoppelte Regelung über den Ventilregler 9 des Ventils 6 mit höheren Abtastfrequenzen führt, gerade bei sehr hohen Einspritzgeschwindigkeiten, zu besserer Performance. Die Abtastfrequenz einer Druckregelung mit den vorgegebenen Regelalgorithmen ist nicht auf die Zykluszeit des Bussystems beschränkt, sondern kann noch geringer sein.In conclusion, the advantages will be discussed. The control, decoupled from the control device 10, via the valve controller 9 of the valve 6 with higher sampling frequencies leads, particularly at very high injection speeds, to better performance. The sampling frequency of a pressure control with the specified control algorithms is not limited to the cycle time of the bus system, but can be even lower.

BEZUGSZEICHENLISTE:LIST OF REFERENCE NUMBERS:

Hydrauliksystemhydraulic system

Formgebungsmaschineforming machine

Hydraulikpumpehydraulic pump

Hydraulikleitunghydraulic line

Verbraucherconsumer

VentilValve

Gehäusecasing

Aktuatoractuator

Ventilreglervalve controller

Regelvorrichtungcontrol device

Ausgang VentilreglerValve regulator output

8/148/14

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PatentamtPatent Office

Figure AT520167B1_D0001

Signalleitung, vorzugsweise FeldbusSignal line, preferably fieldbus

SingaleingangsschnittstelleSingaleingangsschnittstelle

Sensorsensor

EinspritzeinheitInjection unit

Schließeinheitclosing unit

Bedienvorrichtungoperating device

Anzeigevorrichtungdisplay device

Eingabevorrichtung bewegbare FormaufspannplatteInput device movable platen

Antriebsvorrichtung für bewegbare Formaufspannplatte feststehende FormaufspannplatteDrive device for movable platen fixed platen

Formgebungswerkzeugshaping tool

Rahmenframe

EinspritzzylinderInjection cylinder

EinspritzschneckeInjection screw

Antriebsvorrichtung für EinspritzschneckeInjection screw drive device

Einfüllvorrichtungfilling device

Zylindercylinder

Kolbenpiston

Kolbenstangepiston rod

Ventilsensorvalve sensor

Steuerungsteilcontrol part

Prozessparameterprocess parameters

FormgebungsprozessgrößeMolding process Size

Steuersignal an VerbraucherControl signal to consumers

Steuersignal an AktuatorControl signal at the actuator

Sollwertsetpoint

Messwert von SensorMeasured value from sensor

Kavitätcavity

Motor für HydraulikpumpeMotor for hydraulic pump

9/149.14

AT520167 B1 2019-05-15 österreichischesAT520167 B1 2019-05-15 Austrian

PatentamtPatent Office

Claims (16)

Patentansprücheclaims 1. Hydrauliksystem (1) für eine Formgebungsmaschine (2), mit1. Hydraulic system (1) for a molding machine (2), with - zumindest einer Hydraulikzuführvorrichtung, insbesondere einer Hydraulikpumpe (3) oder einem Hydraulikspeicher,- at least one hydraulic feed device, in particular a hydraulic pump (3) or a hydraulic accumulator, - zumindest einer Hydraulikleitung (4),- at least one hydraulic line (4), - zumindest einem Verbraucher (5), insbesondere einer Kolben-Zylinder-Einheit, wobei von der Hydraulikpumpe (3) Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung (4) dem Verbraucher (5) zuführbar ist,at least one consumer (5), in particular a piston-cylinder unit, hydraulic fluid from the hydraulic pump (3) being able to be supplied to the consumer (5) via the hydraulic line (4), - zumindest einem in der Hydraulikleitung (4) angeordneten Ventil (6), wobei das Ventil (6) ein Gehäuse (7) und zumindest einen, relativ zum Gehäuse (7) bewegbaren Aktuator (8) zum Verstellen der Durchflussmenge an Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil (6) aufweist, und- At least one valve (6) arranged in the hydraulic line (4), the valve (6) being a housing (7) and at least one actuator (8) movable relative to the housing (7) for adjusting the flow rate of hydraulic fluid through the valve (6), and - einer Regelvorrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, Prozessparameter (P), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftreten, festzulegen und/oder zu berechnen und/oder über eine Schnittstelle entgegenzunehmen, wobei die Regelvorrichtung (10) einen Ventilregler (9) zur Ansteuerung des Aktuators (8) aufweist, wobei der Ventilregler (9) dazu ausgebildet ist, eine Ventilregelschleife durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) dazu ausgebildet ist, eine Regelung zumindest einer Formgebungsprozessgröße (F), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftritt und den physikalischen Formgebungsprozess betrifft, durchzuführen und ein Regelgesetz auf Basis der Prozessparameter (P) abzuarbeiten, sodass im Ventilregler (9) die Ventilregelschleife und eine Formgebungsprozessgrößenregelschleife durchführbar ist.- A control device (10) which is designed to determine and / or calculate process parameters (P) which occur in a shaping process carried out with the shaping machine (2) and / or to receive them via an interface, the control device (10) has a valve controller (9) for controlling the actuator (8), the valve controller (9) being designed to carry out a valve control loop, characterized in that the valve controller (9) is designed to control at least one shaping process variable (F), which occurs in a shaping process carried out with the shaping machine (2) and relates to the physical shaping process, and to execute a control law based on the process parameters (P), so that the valve control loop and a shaping process variable control loop can be carried out in the valve controller (9). 2. Hydrauliksystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) einen internen Schaltkreis für die Berechnung des Regelgesetzes für die Formgebungsprozessgröße aufweist.2. Hydraulic system according to the preceding claim, characterized in that the valve controller (9) has an internal circuit for calculating the control law for the shaping process variable. 3. Hydrauliksystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) zumindest einen Ausgang (11) zum Ausgeben von Steuersignalen (S8) an den zumindest einen Aktuator (8) aufweist.3. Hydraulic system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve controller (9) has at least one output (11) for outputting control signals (S 8 ) to the at least one actuator (8). 4. Hydrauliksystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (10) einen vom Ventilregler (9) separaten Steuerungsteil (33) aufweist.4. Hydraulic system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control device (10) has a control part (33) separate from the valve controller (9). 5. Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) über eine Signalleitung (12), vorzugsweise über einen Feldbus, mit dem Steuerungsteil (33) verbunden ist.5. Hydraulic system according to claim 4, characterized in that the valve controller (9) via a signal line (12), preferably via a field bus, is connected to the control part (33). 6. Hydrauliksystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) zumindest eine Signaleingangsschnittstelle (13) aufweist.6. Hydraulic system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve controller (9) has at least one signal input interface (13). 7. Hydrauliksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dem Ventilregler (9) über die Signaleingangsschnittstelle (13) Sollwerte (Ssoii) für die Regelung der zumindest einen Formgebungsprozessgröße (F) vorzugeben.7. Hydraulic system according to claim 6, characterized in that the control device (10) is designed such that the valve controller (9) via the signal input interface (13) setpoints (S so ii) for controlling the at least one shaping process variable (F). 8. Hydrauliksystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregler (9) dazu ausgebildet ist, über die Signaleingangsschnittstelle (13) ermittelte Werte, vorzugsweise Messwerte (Su) zumindest eines Sensors (14) oder berechnete Werte, entgegenzunehmen.8. Hydraulic system according to claim 6 or 7, characterized in that the valve controller (9) is designed to receive values determined via the signal input interface (13), preferably measured values (Su) of at least one sensor (14) or calculated values. 10/1410/14 AT520167 B1 2019-05-15 österreichischesAT520167 B1 2019-05-15 Austrian PatentamtPatent Office 9. Hydrauliksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Werte, vorzugsweise die Messwerte (S14), zumindest eine der folgenden Größen repräsentieren:9. Hydraulic system according to claim 8, characterized in that the determined values, preferably the measured values (S 14 ), represent at least one of the following variables: - einen von einem in der Hydraulikleitung (4), vorzugsweise direkt im Bereich des Ventils (6), angeordneten Drucksensor gemessenen Hydraulikdruck,a hydraulic pressure measured by a pressure sensor arranged in the hydraulic line (4), preferably directly in the area of the valve (6), - eine Temperatur der Hydraulikflüssigkeit,- a temperature of the hydraulic fluid, - eine Position, vorzugsweise einer Plastifizierschnecke,a position, preferably a plasticizing screw, - eine Geschwindigkeit, vorzugsweise einer Plastifizierschnecke,a speed, preferably a plasticizing screw, - einen Druck einer Schmelze,a pressure of a melt, - einen Massen- und/oder Volumenstrom der Schmelze,a mass and / or volume flow of the melt, - eine Temperatur der Schmelze,- a temperature of the melt, - einen Forminnendruck,- an internal mold pressure, - einen Einspritzdruck,- an injection pressure, - eine Spritzkraft,- an injection force, - eine Schneckendrehzahl.- a screw speed. 10. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessparameter (P) Soll-Werte und/oder Ist-Werte für eine oder mehrere der folgenden Größen beinhalten: Materialparameter des Kunststoffs, aktueller Arbeitspunkt des Formgebungsprozesses, Werkzeugparameter, Parameter der Hydraulik, Prozessschritt.10. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the process parameters (P) contain target values and / or actual values for one or more of the following variables: material parameters of the plastic, current working point of the molding process, tool parameters, parameters of the hydraulics , Process step. 11. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Formgebungsprozessgröße (F) zumindest eine der folgenden Größen repräsentiert: Schneckenposition, Einspritzgeschwindigkeit, Einspritzdruck, Schmelzedruck im Schneckenvorraum, Forminnendruck, Volumenstrom ins Werkzeug, Fließfrontgeschwindigkeit, Schneckendrehzahl, Spritzkraft, Volumenstrom an der Düse, Größen für weitere Bewegungen der Formgebungsmaschine.11. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one shaping process variable (F) represents at least one of the following variables: screw position, injection speed, injection pressure, melt pressure in the screw cavity, internal mold pressure, volume flow into the tool, flow front speed, screw speed, injection force, volume flow on the nozzle, sizes for further movements of the molding machine. 12. Formgebungsmaschine (2) mit einem Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.12. Molding machine (2) with a hydraulic system (1) according to one of the preceding claims. 13. Formgebungsmaschine nach Anspruch 12, mit einer Einspritzeinheit (15) und einer Schließeinheit (16), wobei die Einspritzeinheit (15) und/oder die Schließeinheit (16) zumindest einen Verbraucher (5) des Hydrauliksystems (1) aufweisen/aufweist.13. Molding machine according to claim 12, with an injection unit (15) and a clamping unit (16), the injection unit (15) and / or the clamping unit (16) having / having at least one consumer (5) of the hydraulic system (1). 14. Formgebungsmaschine nach Anspruch 12 oder 13, mit einer Bedienvorrichtung (17), welche eine Anzeigevorrichtung (18), vorzugsweise in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms, und eine Eingabevorrichtung (19), vorzugsweise Bedientasten, aufweist.14. Molding machine according to claim 12 or 13, with an operating device (17) which has a display device (18), preferably in the form of a touch-sensitive screen, and an input device (19), preferably control buttons. 15. Formgebungsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (10) integraler Bestandteil der Bedienvorrichtung (17) ist.15. Molding machine according to claim 14, characterized in that the control device (10) is an integral part of the operating device (17). 16. Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems (1) einer Formgebungsmaschine (2),16. A method for operating a hydraulic system (1) of a shaping machine (2), - wobei von zumindest einer Hydraulikzuführvorrichtung, insbesondere einer Hydraulikpumpe (3), über zumindest eine Hydraulikleitung (4) Hydraulikflüssigkeit zumindest einem Verbraucher (5) zugeführt wird,- At least one hydraulic supply device, in particular a hydraulic pump (3), is used to supply hydraulic fluid to at least one consumer (5) via at least one hydraulic line (4), - wobei in der Hydraulikleitung (4) ein Ventil (6) mit einem Gehäuse (7) und einem relativ zum Gehäuse (7) bewegbaren Aktuator (8) angeordnet ist und- A valve (6) with a housing (7) and an actuator (8) movable relative to the housing (7) is arranged in the hydraulic line (4) and - wobei von einer Regelvorrichtung (10) Prozessparamater (P), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftreten, festgelegt und/oder berechnet und/oder über eine Schnittstelle entgegengenommen werden, wobei die Regelvorrichtung (10) einen Ventilregler (9) zum Verstellen der Durchflussmenge an Hydraulikflüssigkeit aufweist und der Aktuator (8) durch den Ventilregler (9) angesteuert wird, wobei der Ventilregler (9) eine Ventilregelschleife durchführt,- Process parameters (P), which occur in a shaping process carried out with the shaping machine (2), are determined and / or calculated and / or received via an interface by a regulating device (10), the regulating device (10) being a valve regulator (9 ) for adjusting the flow rate of hydraulic fluid and the actuator (8) is controlled by the valve controller (9), the valve controller (9) performing a valve control loop, 11 /1411/14 AT520167 B1 2019-05-15 österreichischesAT520167 B1 2019-05-15 Austrian Patentamt dadurch gekennzeichnet, dass vom Ventilregler (9) zumindest eine Regelung einer Formgebungsprozessgröße (F), welche bei einem mit der Formgebungsmaschine (2) durchgeführten Formgebungsprozess auftritt und den physikalischen Formgebungsprozess betrifft, durchgeführt wird und ein Regelgesetz auf Basis der Prozessparameter (P) abgearbeitet wird, sodass im Ventilregler (9) die Ventilregelschleife und eine Formgebungsprozessgrößenregelschleife durchgeführt werden.Patent office characterized in that at least one regulation of a shaping process variable (F), which occurs in a shaping process carried out with the shaping machine (2) and relates to the physical shaping process, is carried out by the valve controller (9) and a rule law is processed on the basis of the process parameters (P) so that the valve control loop and a shaping process size control loop are carried out in the valve controller (9).
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