AT522380B1

AT522380B1 - Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT522380B1
Application number: ATA50241/2019A
Authority: AT
Inventors: Anton Ing Lohnecker
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2021-05-15
Also published as: AT522380A1

Abstract

Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine mit einer Speicherstation umfassend mehrere parallel geschaltete Hydraulikspeicher (2) zum Speichern hydraulischer Energie durch Wirkung gegen eine Vorspannung, mit zumindest einer Vorrichtung, die beispielsweise eine Pumpe (6) und/oder ein Ventil (7) beinhaltet, zum Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums in Form eines Hydraulikmediums zur und/oder von der Speicherstation sowie mit einer Steuer- oder Regelvorrichtung (3) zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr und/oder Abfuhr des Hydraulikmediums. Die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) weist zumindest einen mit ihr verbundenen Sensor (4) auf und ist dazu eingerichtet, auf Basis einer durch den Sensor (4) erfassten Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik des der Speicherstation zugeführten Hydraulikmediums oder des von der Speicherstation abgeführten Hydraulikmediums eine ausreichende Vorspannung der parallel geschalteten Hydraulikspeicher (2) zu überprüfen, und eine Meldung auszugeben, wenn zumindest einer der Hydraulikspeicher (2) eine außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegende Vorspannung hat.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Überprüfen einer Vorspannung eines Hydraulikspeichers sowie ein Computerprogrammprodukt zum Überprüfen einer Vorspannung eines Hydraulikspeichers.

[0002] Die JP 3317778 B2, die US 5630316 A, die DE 10143830 A1, die DE 102007059400 A1, die DE 102005052640 B3 und die DE 112013001599 T5 offenbaren verschiedene Hydrauliksysteme, wobei jeweils die Vorspannung eines einzelnen Hydraulikspeichers anhand von Lade- oder Entladecharakteristiken überprüft wird.

[0003] Gattungsgemäße Hydrauliksysteme weisen auf:

- einen Hydraulikspeicher zum Speichern hydraulischer Energie durch Wirkung gegen eine Vorspannung,

- zumindest eine Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums zum und/oder vom Hydraulikspeicher sowie

- eine Steuer- oder Regelvorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr und/oder Abfuhr des Druckmediums, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung zumindest einen mit ihr verbundenen Sensor aufweist.

[0004] Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand des Beispiels eines Blasenspeichers als Hydraulikspeicher dargelegt. Die Ausführungen zu Nachteilen und die Aufgabenstellung gelten aber allgemein für gattungsgemäße Hydrauliksysteme.

[0005] Beim Einsatz von Blasenspeichern ist es für die ordnungsgemäße Funktion notwendig, dass der Gasfülldruck in der Akkublase vorhanden und stets auf dem richtigen Niveau ist. Ein Problem ist häufig, dass ein möglicher Gasverlust aber nicht unmittelbar auffällt, beispielsweise weil eine Hydraulikopumpe die fehlende Leistung aus dem Blasenspeicher kompensiert und die gesamte Anlage trotzdem weiter funktioniert - natürlich unter erhöhtem Energieverbrauch, weil die Speicherwirkung des Blasenspeichers wegfällt oder vermindert ist.

[0006] Trotzdem können in weiterer Folge natürlich Fehlfunktionen (bspw. durch überlastete Pumpen) auftreten oder eine Beschädigung des Blasenspeichers kann auftreten. Solche Beschädigungen des Blasenspeichers können insbesondere auf einen direkten Reibkontakt zwischen der Blase des Blasenspeichers und dem Druckbehälter bei zu geringem Gasfülldruck zurückzuführen sein.

[0007] Bekannt ist es, am Blasenspeicher zusätzliche Druckmessgeräte anzubringen, um vor 0der nach dem Betrieb die korrekte Gasfüllung und damit die korrekte Vorspannung des Blasenspeichers zu überprüfen.

[0008] Während des Betriebs der Gesamtanlage kann eine solche Überprüfung naturgemäß nicht stattfinden, weil sich die Druckverhältnisse im Blasenspeicher bei Betriebsdrücken ständig ändern und der die Vorspannung des Blasenspeichers definierende Gasfülldruck maskiert ist. Darüber hinaus wirkt sich die Notwendigkeit eines zusätzlichen Sensors natürlich nachteilig auf den Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten aus.

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine, ein Verfahren zum Überprüfen einer Vorspannung eines Hydraulikspeichers sowie ein Computerprogrammprodukt zum Uberprüfen einer Vorspannung eines Hydraulikspeichers bereitzustellen, wobei eine effektivere Überprüfung der korrekten Vorspannung, insbesondere während des Betriebs und/oder mit möglichst geringem Aufwand für zusätzliche Sensoren, ermöglicht wird.

[0010] Erfindungsgemäß sind statt nur einem Hydraulikspeicher mehrere - zusammen als Speicherstation bezeichnete - Hydraulikspeicher, vorgesehen sind, die parallel geschaltet sind.

[0011] Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem weist ein Hydraulikmedium (bspw. Hydraulikfluid in Form von Hydrauliköl) auf, welches die Rolle des Druckmediums übernimmt. Beim Laden und

Entladen der Hydraulikspeicher während des Betriebs können die entsprechenden Druckveränderungen in Form Zufuhr- und Abfuhrcharakteristiken (in diesem Fall: Lade- und Entladecharakteristiken) als „Sonden“ verwendet werden, anhand derer die korrekte Vorspannung überprüft werden kann.

[0012] Hinsichtlich des Hydrauliksystems wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, nämlich indem die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels des zumindest einen Sensors eine Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik der Hydraulikspeicher zu erfassen, auf Basis der erfassten Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik eine ausreichende Vorspannung der parallel geschalteten Hydraulikspeicher zu überprüfen und eine Meldung auszugeben, wenn die Vorspannung zumindest eines der Hydraulikspeicher außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

[0013] Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.

[0014] Hinsichtlich des Computerprogrammprodukts geschieht dies durch die Merkmale des Anspruchs 15.

[0015] Schutz begehrt wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem. Unter Formgebungsmaschinen sind dabei beispielsweise Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und Druckgussmaschinen zu verstehen.

[0016] Beim Laden einer leeren Speicherstation ergibt sich eine charakteristische Ladekennlinie. Weist einer der Hydraulikspeicher eine geringere Vorspannung auf, ist dies auch bei mehreren Hydraulikspeichern erkennbar, wenn auch die sich ergebende Ladekurve (Zufuhrcharakteristik) etwas anders aussieht als bei nur einem Hydraulikspeicher. Da in diesem Fall die übrigen korrekt vorgespannten Hydraulikspeicher vorhanden sind, entsteht in der Gesamtzufuhrcharakteristik ein Knick. Sind mehr als ein Hydraulikspeicher nicht korrekt vorgespannt, ergibt sich ein stärker ausgeprägter Knick oder ein weiterer Knick in Abhängigkeit der Anzahl der korrekt vorgespannten und funktionierenden Hydraulikspeicher.

[0017] Ein Grundaspekt der Erfindung ist es, dass das Verhalten der Hydraulikspeicher während des Betriebs, also auch wenn die korrekte Vorspannung durch die Betriebssituation maskiert ist, durch das dynamische Verhalten der Hydraulikspeicher überwacht werden kann. Uberraschend war dabei die Erkenntnis, dass dies auch in der Realität bei konkreten Formgebungsmaschinen erfolgreich angewendet werden kann, ohne dass Messfehler die Güte der Überprüfung unverhältnismäßig herabsetzen würden.

[0018] Die Erfindung ermöglicht es daher, die korrekte Vorspannung der Hydraulikspeicher fast zu jedem Zeitpunkt während des Betriebs zu überprüfen. In vielen Ausführungsbeispielen können dabei Hydraulikdrucksensoren verwendet werden, die in der Maschine ohnehin vorhanden sind, sodass sich durch die Erfindung keinerlei zusätzlicher Fertigungsaufwand einstellt.

[0019] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0020] Der zumindest eine Sensor kann einen Drucksensor zum Erfassen eines im Hydraulikmedium herrschenden Hydraulikdrucks beinhalten. Da solche Sensoren in fast allen Fällen ohnehin vorhanden sind, stellt dies eine einfache Möglichkeit zur Implementierung der Erfindung dar.

[0021] Es kann ein Ventil vorgesehen sein, mittels dessen das Hydraulikmedium im Hydraulikspeicher eingeschlossen werden kann. Dadurch wird es möglich, das im Hydraulikspeicher gespeicherte, druckbeaufschlagte Hydraulikmedium - oder anders formuliert den Druck des Hydraulikmediums - als Ladung zu halten, ohne dass der Hydraulikdruck von außen dafür aufrecht erhalten werden müsste.

[0022] Die Vorspannung kann durch ein druckbeaufschlagtes, kompressibles Fluid gegeben sein. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten denkbar, die Vorspannung bereitzustellen. Einfache Beispiele wären eine mechanische Feder oder das Heben einer großen Masse.

[0023] Der Hydraulikspeicher kann einen ersten volumenveränderlichen Druckbereich für das

kompressible Fluid und einen zweiten volumenveränderlichen Druckbereich für das Hydraulikmedium aufweisen, wobei der erste Druckbereich und der zweite Druckbereich so gekoppelt sind, dass eine Volumenveränderung eines Druckbereichs eine entsprechende Volumenveränderung des jeweils anderen Druckbereichs zur Folge hat. Durch einen Gasfülldruck im kompressiblen Fluid stellt der erste Druckbereich die Vorspannung des Hydraulikspeichers dar. Durch die Kopplung mit dem zweiten Druckbereich kann Hydraulikmedium im zweiten Bereich unter Druck gespeichert werden und die dadurch gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet werden.

[0024] Der erste Druckbereich und der zweite Druckbereich können in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sein, wobei der erste Druckbereich vorzugsweise als volumenveränderliche Blase im gemeinsamen Druckbehälter ausgeführt ist und/oder durch eine verformbare Membran vom zweiten Druckbereich abgetrennt ist. Ausführungsformen dieser Art sind als Blasenspeicher bekannt. Alternativ zu einer Blase könnte aber auch ein (bspw. schwimmender) Kolben einer Kolben-Zylinder-Einheit dazu dienen, den ersten Druckbereich vom zweiten Druckbereich zu trennen.

[0025] Terminologisch wird dabei im vorliegenden Dokument zwischen dem Zuführen oder Abführen von Hydraulikmedium - was als Laden und Entladen des Blasenspeichers bezeichnet wird - und dem Zuführen oder Abführen von kompressiblem Fluid - was als Erhöhen oder Verringern der Vorspannung bezeichnet wird - unterschieden.

[0026] Das kompressible Fluid kann ein - vorzugsweise inertes - Gas sein. Ein Beispiel wäre molekularer Stickstoff.

[0027] Das kompressible Fluid kann eine höhere - insbesondere weit höhere - Kompressibilität als das Hydraulikmedium aufweisen.

[0028] Es kann vorgesehen sein, dass die erfasste Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik von der Steuer- oder Regelvorrichtung erfasste Werte in zumindest einer der folgenden Formen beinhaltet:

- einen Zeitparameter und/oder einen Volumenparameter und/oder einen Volumenstromparameter des zugeführten oder abgeführten Hydraulikmediums einerseits und einen Druck des zu den Hydraulikspeichern zugeführten oder abgeführten Hydraulikmediums andererseits,

- einen Volumenparameter und/oder einen Volumenstromparameter einerseits und einen Zeitparameter andererseits.

[0029] Die zumindest eine Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen des Druckmediums zu den und/oder von den Hydraulikspeichern kann eine Pumpe und/oder ein Ventil beinhalten.

[0030] Bei Ausführungsformen, wobei das Hydraulikmedium die Rolle des Hydraulikmediums übernimmt, kann bspw. eine Pumpe des Hydrauliksystems verwendet werden, um die Hydraulikspeicher zu laden, d.h. druckbeaufschlagtes Hydraulikmedium zu den Hydraulikspeichern zuzuführen. Alternativ könnte ein anderes Reservoir für druckbeaufschlagtes Hydraulikmedium verwendet werden, um den Druckspeicher zu laden. Die Abfuhr des Hydraulikmediums von den Hydraulikspeichern, also ein Entladevorgang, kann bspw. über ein Ventil (z.B. Proportionalventil, Wege-Ventil usw.) oder eine hydromotorisch betriebene Pumpe vonstattengehen.

[0031] Allgemeiner formuliert, kann die Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums zu den und/oder von den Hydraulikspeichern zumindest eines der folgenden sein: - Ladevorrichtung zum Laden des Druckspeichers mittels eines Hydraulikmediums und/oder

- Entladevorrichtung zum Entladen des Druckspeichers

[0032] Der angesprochene Volumenparameter kann ein von der Pumpe oder durch ein Ventil gefördertes Volumen sein. Der Volumenstromparameter kann ein von der Pumpe oder durch ein Ventil geförderter Volumenstrom sein. In vielen Fällen sind diese Parameter aus der Steuerung oder Regelung der gesamten Anlage bekannt, sodass Parameter dieser Form leicht bei der erfindungsgemäßen Uberprüfung verwendet werden können.

[0033] Es sei angemerkt, dass bspw. ein Volumenparameter in der Form eines von der Pumpe

geförderten Volumens in vielen Fällen äquivalent zu einem Zeitparameter verwendet werden kann, weil aus einer bekannten Fördercharakteristik der Pumpe und der bekannten Ansteuerung die vergangene Zeit seit Förderbeginn und das geförderte Volumen jederzeit einfach ineinander umrechenbar sind. Ein Zeitpunkt kann daher sowohl durch einen Zeitparameter als auch durch einen Volumenparameter definiert werden.

[0034] Um die Genauigkeit dieser Bestimmung zu erhöhen, können zum Beispiel bei erhöhtem Druck auftretende Effekte berücksichtigt werden. Beispiele wären erhöhte Pumpen und/oder Ventilleckagen, um die Volumen- oder Volumenstromermittlung präziser zu machen.

[0035] Das Entladen der Hydraulikspeicher kann selbstverständlich auch über bestimmte Verbraucher durchgeführt werden, wobei die gespeicherte Energie genutzt wird. Ist der Verbraucher beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Wegaufnehmer kann das verschobene Volumen ganz einfach mit Hilfe der bekannten Geometriedaten der Kolben-Zylinder-Einheit berechnet werden.

[0036] Die Steuer- oder Regelvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, im Rahmen der Erfassung der Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik eine Vielzahl von Messwerten zu verschiedenen Zeitpunkten zu erfassen und im Rahmen der Überprüfung der ausreichenden Vorspannung zu überprüfen, ab welchem Zeitpunkt die Messwerte unter oder über einem vorgegebenen Grenzwert liegen. Bei einer Zufuhrcharakteristik in Form eines Volumenparameters einerseits und eines gemessenen Hydraulikdrucks im Hydraulikmedium bspw. kann der Druckverlauf in Abhängigkeit des von der Pumpe geförderten Volumens erfasst werden. Ist nach einer gewissen vorgegebenen Zeit ein Druckgrenzwert noch nicht erreicht, ist klar, dass die Vorspannung i den Hydraulikspeichern, bspw. in Form einer Gasfüllmenge, nicht ausreichend ist. Diese Überprüfung kann erfindungsgemäß auch während des Betriebs durchgeführt werden.

[0037] Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer- oder Regelvorrichtung dazu ausgebildet sein, im Rahmen der Erfassung der Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik - vorzugsweise genau - einen Messwert zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zu erfassen. Wie bereits erwähnt kann der vorgegebene Zeitpunkt dabei durch einen Zeitparameter gegeben sein oder einen äquivalenten Volumenparameter. Bei einer Zufuhrcharakteristik in bspw. Form eines Volumenparameters einerseits und eines gemessenen Hydraulikdrucks im Hydraulikmedium andererseits kann zu einem gewissen (bspw. über einen vorgegebenen Zeitparameter oder einen vorgegebenen Volumenparameter definierten) Zeitpunkt der Hydraulikdruck im Hydraulikmedium erfasst werden. Liegt der Hydraulikdruck zu diesem Zeitpunkt unterhalb eines vorgegeben Grenzwerts kann auf eine zu niedrige Vorspannung geschlossen werden.

[0038] Der vorgegebene Bereich kann durch einen unteren Grenzwert und/oder einen oberen Grenzwert für die Vorspannung gegeben sein.

[0039] Die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung kann in eine gemeinsame Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine integriert sein. Alternativ oder zusätzlich können Berechnungen und Programmabläufe im Kontext der Erfindung ausgelagert werden und in von der Maschine separaten Berechnungseinheiten (Computern, Servern) zentral oder verteilt durchgeführt werden.

[0040] Die erfindungsgemäß auszugebende Meldung kann an einen Bediener ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann zusammen mit der Meldung bereits das Anpassen (Also Erhöhen oder Verringern) der Vorspannung vorgeschlagen oder automatisch durchgeführt werden.

[0041] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazu gehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:

[0042] Fig. 1 ein Druckdiagramm zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform,

[0043] Fig. 2 ein Druckdiagramm zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform,

[0044] Fig. 3 ein Druckdiagramm zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform,

[0045] Fig. 4 ein Druckdiagramm zur Veranschaulichung einer vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform,

[0046] Fig. 5 ein Hydraulikschema eines Hydrauliksystems,

[0047] Fig. 6a bis 6c Darstellung eines Blasenspeichers in verschiedenen Ladungszuständen sowie

[0048] Fig. 7 eine erfindungsgemäße Formgebungsmaschine mit einer Speicherstation.

[0049] Die Figuren 1 bis 4 stellen jeweils ein Druckverlaufsdiagramm über die Zeit oder - äquivalent - über einen Volumenparameter für zugeführtes Hydraulikfluid (Hydrauliköl) dar.

[0050] Zu Fig. 1: Ist ein Blasenspeicher (Hydraulikspeicher 2) hydraulisch entleert (vollständig entladen), drückt die gasgefüllte Blase oder Membran auf den Ventilteller (siehe Fig. 6a bis 60). Das heißt, dass beim Ladevorgang die Füllung des Blasenspeichers erst beginnt, wenn der Hydraulikdruck größer als der Gasfülldruck po ist. Daraus ergibt sich eine charakteristische Ladekennlinie (Zufuhrcharakteristik) die einen nahezu senkrechten Druckanstieg bis po zeigt und erst anschließend eine Druckanstiegskurve die sich aus dem Ladevolumen und der Größe des Blasenspeichers ergibt.

[0051] In der Maschinensteuerung (in welcher die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel implementiert ist) kann der gewünschte optimale Gasfülldruck posolı (z.B. 100 bar) gespeichert werden. Entspricht der tatsächliche Gasfülldruck dem gewünschten poso Wird die Ladekurve und somit der Pumpendruck innerhalb kurzer Zeit t1 diesen Druck erreichen und anschließend langsamer ansteigen. Das heißt, die Steuerung kann bei Erreichen von t+ überprüfen ob posoı überschritten wurde und wäre das nicht der Fall, eine entsprechende Fehlermeldung ausgeben. Die Fehlermeldung könnte lauten „Gasfülldruck zu gering“ oder es könnte sogar ein relativ exakter Wert ausgegeben werden wie niedrig der Gasfülldruck ist zum Zeitpunkt t1 ist (z.B. Gasfülldruck nur 72 bar).

[0052] Analog dazu lässt sich natürlich auch ein zu hoher Gasfülldruck auswerten.

[0053] Zu Fig. 2: Beim völligen Entladen des Blasenspeichers (zum Beispiel bei Not-Aus oder Stillsetzung des Pumpenmotors) ergibt sich ebenfalls eine charakteristische Entladekennlinie (Abfuhrcharakteristik) an der ebenfalls der tatsächliche Gasfülldruck deutlich zu erkennen ist. Solange Hydraulikmedium aus dem Blasenspeicher austritt, entspricht der Druckverlauf über die Zeit einer markanten Kurve die sich wieder aus dem Speichervolumen und der Entladeöffnung ergibt. Mit Erreichen von po wird jedoch der Druck schlagartig abfallen, weil der Blasenspeicher nun kein Hydraulikmedium mehr liefert.

[0054] Ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben lässt sich aus der Höhe des Druckniveaus beim schlagartigen Druckabfall die Vorspannung in Form des tatsächlichen ursprünglichen Gasfülldrucks ermitteln und es lassen sich entsprechende Meldungen ableiten.

[0055] Die Ausführungsform in Verbindung mit Fig. 3 betrifft das Nachladen des Blasenspeichers im Betrieb.

[0056] Im zyklischen Betrieb darf ein hydraulischer Blasenspeicher nie ganz entladen werden. Ublicherweise wird der minimale Arbeitsdruck pmin rund 20 bar höher als po gewählt.

[0057] In einem Betriebsbeispiel wird ein Blasenspeicher mit einer definierten Pumpenmenge oder Pumpenleistung von einem niedrigeren Hydraulikdruck p+ auf einen höheren Hydraulikdruck p2 (Akkuladedruck) geladen.

[0058] Das dafür notwendige, eingebrachte Ölvolumen lässt sich mit folgender Formel abbilden:

Vo . [(20) _ (20)

AV = Ca

[0059] Dabei sind:

[0060] AV = nutzbares Volumen bzw. Ladevolumen zwischen p+ und p» [0061] Vo = effektives Gasvolumen

[0062] po = Gasfülldruck

[0063] p: = Druck bei Beginn Nachladen des Hydraulikspeichers 2 [0064] p2 = Druck am Ende des Ladevorganges

[0065] Ca = Korrekturfaktor für adiabatische Zustandsänderungen

[0066] Werte für den Korrekturfaktor für adiabatische Zustandsänderungen können Fachleute der Literatur entnehmen.

[0067] Mit dieser Formel lässt sich somit unter bekannten Betriebsbedingungen das Ladevolumen zu einem definierten Gasfülldruck po zwischen p- und pz errechnen. Umgekehrt kann man aber auch über die geförderte Pumpenmenge und die Ladezeit, das tatsächlich eingebrachte Volumen Avpumpe (Volumenparameter in Form eines in den Blasenspeicher geförderten Volumens) berechnen. Stimmt nun der tatsächliche Gasfülldruck noch mit dem definierten Gasfülldruck überein wird auch das errechnete Ladevolumen AV mit dem tatsächlich eingebrachten Volumen Avpumpe übereinstimmen.

[0068] Ist jedoch der tatsächliche Gasfülldruck porener Niedriger als der definierte, gewünschte Gasfülldruck po, wird auch das benötigte Ladevolumen höher sein (Avrener), Was sich mit der tatsächlichen Pumpenfördermenge über die Ladezeit praktisch messen lässt und sich somit ein zu geringer Gasfülldruck (d.h. eine zu geringe Vorspannung) ableiten lässt.

[0069] Das heißt je nach Situation können die folgenden Meldungen ausgegeben werden: AV = AVpumpe (+/- 10 % Toleranz) -> Gasfülldruck im gewünschten Bereich

AV < AVpumpe *0,9 (10 % Toleranz)-> Gasfülldruck zu niedrig AV > AVpumpe *1,1 (10 % Toleranz)-> Gasfülldruck zu hoch

[0070] Analog zum wie beschrieben definierten Laden des Hydraulikspeichers 2, kann dieselbe Logik auch beim Entladen in einen bekannten Verbraucher 8 angewendet werden. Der Unterschied ist lediglich, dass AV nicht mit der tatsächlichen Pumpenlademenge verglichen wird, sondern über das eingebrachte Volumen in einen Verbraucher 8. Das kann beispielsweise ein Hydraulikzylinder sein, der bspw. bei einer Spritzgießmaschine in den meisten Fällen ohnehin mit einem Wegaufnehmer ausgestattet ist, wodurch sich das tatsächlich verbrauchte Volumen exakt errechnen lässt.

[0071] Einen Sonderfall stellt eine defekte Speicherblase dar oder wenn aus anderen Gründen kein Gasfülldruck vorhanden ist. In diesem Fall wird sich der Druckbehälter 5 des Blasenspeichers einmal komplett mit Hydraulikfluid gefüllt haben und sich danach aufgrund des fehlenden Gasdruckes auch nie wieder entladen. Das heißt die Lade- und Entladezeiten werden gegen Null gehen, was sich ebenfalls mit oben angeführten Methoden problemlos auswerten lässt.

[0072] Die Erfindung wird mit Speicherstationen eingesetzt, wobei mehrere Blasenspeicher parallel geschaltet sind, um das verfügbare Speichervolumen zu vervielfachen. Da aber jeder Speicher eine eigene Blase oder Membran besitzt und jeder für sich mit dem gewünschten Gasfülldruck po geladen werden muss, kann es passieren, dass im Fehlerfall ein oder mehrere Blasenspeicher einen falschen Gasfülldruck aufweisen, während die restlichen Blasenspeicher durchaus noch korrekt geladen sein können.

[0073] Häufig passiert es auch, dass bei Speicherstationen ein einzelner Blasenspeicher (zum

Beispiel aufgrund einer defekten Blase) vollständig funktionslos ist, was im Betrieb nicht automatisch auffällt. Erfindungsgemäß werden die vorbeschriebenen Ausführungen bei Speicherstationen mit mehreren Einzelspeichern mit entsprechenden Anderungen angewendet.

[0074] Beim Laden einer leeren Speicherstation ergibt sich eine charakteristische Ladekennlinie ähnlich zu Fig. 1, wenn alle einzelnen Blasenspeicher der Speicherstation mit dem gleichen, gewünschten Gasfülldruck gefüllt sind. Weist jedoch einer der Blasenspeicher einen geringeren Gasfülldruck auf, würde das ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben erkennbar sein, wenn auch diese sich ergebende Ladekurve (Zufuhrcharakteristik) etwas anders aussehen würde. Da in diesem Fall die übrigen korrekt vorgespannten Blasenspeicher vorhanden sind, entsteht in der Gesamtzufuhrcharakteristik ein Knick, was in Fig. 4 dargestellt ist. Sind mehr als ein Blasenspeicher defekt, ergibt sich ein stärker ausgeprägter Knick oder ein weiterer Knick in Abhängigkeit der Anzahl der korrekt vorgespannten und funktionierenden Blasenspeicher. Die Auswertung würde aber grundsätzlich wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben erfolgen können und das Vorhandensein eines nicht korrekt geladenen Blasenspeichers könnte aufgrund des Knicks erkannt werden.

[0075] Dieser Knick ergibt sich auch gegen Ende des Entladevorganges beim kompletten Entladen einer Speicherstation, wenn ein Speicher einer Speicherstation einen zu geringen Gasfülldruck aufweist. Aber auch hier würde die Auswertung, wie sie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde funktionieren.

[0076] Zum Nachladen einer Speicherstation im laufenden Betrieb ist zu erwähnen, dass die Berechnungs- und Messwerte entsprechend genauer sein sollten, da ein einzelner fehlerhafter Speicher nur aliquot die Ladekurve (Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik) beeinflusst. Grundsätzlich lässt aber auch hier das in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Verfahren das Erkennen eines nicht korrekt geladenen oder defekten Blasenspeichers zu. Das gilt auch für das Entladen einer Speicherstation über einen definierten Verbraucher.

[0077] Ein weiterer Sonderfall betrifft eine defekte Speicherblase oder gänzlicher Druckverlust im ersten Druckbereich eines einzelnen Blasenspeichers einer Speicherstation. Im Gegensatz zu einem einzelnen Blasenspeicher werden bei einer Speicherstation die Lade- und Entladezeiten nicht gegen Null gehen, da ja die restlichen funktionsfähigen Blasenspeicher weiterhin entsprechend ge- und entladen werden können. Es wird sich aber sowohl die Lade-/Entladezeit, als auch das Lade- oder Entladevolumen entsprechend der Anzahl der Gesamtspeicheranzahl verringern. Das heißt zum Beispiel bei einer 4-fach Akkustation (mit 4 gleich großen Blasenspeichern), wobei ein Blasenspeicher defekt (ohne Gasfülldruck) ist, wird sich sowohl die Lade-/Entladezeit als auch das Lade- und Entladevolumen um 25 % reduzieren, gegenüber der Speicherstation mit vier vollfunktionsfähigen und richtig geladenen Blasenspeichern.

[0078] Die hier dargelegten Ausführungsformen wurden am Beispiel eines Blasenspeichers oder mehrerer Blasenspeicher als Hydraulikspeicher 2 verdeutlicht. Bei anderen Arten der Vorspannung, bspw. über eine mechanische Feder, würden die Ausführungsbeispiele aber weitgehend analog aussehen.

[0079] Fig. 5 zeigt ein Hydraulikschema eines Hydrauliksystems 1. Es beinhaltet eine Pumpe 6, einen Hydraulikspeicher 2 in Form eines Blasenspeichers und einen Verbraucher 8 in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit. Uber mehrere Ventile 7 können der Blasenspeicher und der Verbraucher 8 angesteuert werden und es kann ein Ablassen des Hydraulikmediums auf Tank durchgeführt werden.

[0080] Außerdem ist es möglich über die Ventile 7 eine Ladung des Hydraulikspeichers 2 so einzuschließen, dass kein Hydraulikdruck extern aufrechterhalten werden muss, um die Ladung beizubehalten.

[0081] Abgebildet ist außerdem die Steuer- oder Regelvorrichtung 3, die mit den angesprochenen ansteuerbaren Komponenten signaltechnisch verbunden ist, was jedoch in Fig. 5 der Ubersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet ist.

[0082] In den Figen 6a bis 6c ist ein Blasenspeicher in verschiedenen Ladezuständen dargestellt.

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[0083] Der Blasenspeicher beinhaltet einen Druckbehälter 5, in welchem der erste Druckbereich 11 für ein kompressibles Fluid, in diesem Fall molekularer Stickstoff, und der zweite Druckbereich 12 für Hydraulikmedium angeordnet sind.

[0084] In Fig. 6a ist der Blasenspeicher vollständig entladen, wodurch der zweite Druckbereich 12 in diesem Zustand nicht realisiert ist, d.h. Nullvolumen besitzt. Fig. 6b zeigt den Blasenspeicher bei einem ersten Betriebsdruck (bspw. minimaler Arbeitsdruck) und Fig. 6c zeigt den Blasenspeicher bei einem zweiten Betriebsdruck (bspw. maximaler Betriebsdruck). Die, beispielsweise aus Gummi gefertigte, Blase des Hydraulikspeichers 2 ist mit dem Bezugszeichen 9 versehen.

[0085] Fig. 7 zeigt eine Formgebungsmaschine - in diesem Fall eine Spritzgießmaschine - mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem. Diese Spritzgießmaschine verfügt über eine SchlieBeinheit 14, eine Einspritzeinheit 15 und ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem 1.

[0086] Das Hydrauliksystem 1 der Fig. 7 ist im Wesentlichen analog zu jenem aus Fig. 5, wobei allerdings statt nur einem Hydraulikspeicher 2 mehrere Hydraulikspeicher 2 parallel geschaltet sind (Speicherstation).

Claims

Patentansprüche

1. Hydrauliksystem für eine Formgebungsmaschine mit

- einer Speicherstation umfassend einen Hydraulikspeicher (2) zum Speichern hydraulischer Energie durch Wirkung gegen eine Vorspannung,

- zumindest einer Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums in Form eines Hydraulikmediums zur und/oder von der Speicherstation sowie

- einer Steuer- oder Regelvorrichtung (3) zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr und/oder Abfuhr des Hydraulikmediums,

wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) zumindest einen mit ihr verbundenen Sensor

(4) aufweist und die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) dazu eingerichtet ist, mittels des zu-

mindest einen Sensors (4) eine Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik der Speicherstation zu

erfassen, auf Basis der erfassten Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik eine ausreichende

Vorspannung der Speicherstation zu überprüfen und eine Meldung auszugeben, wenn die

Vorspannung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, dadurch gekennzeichnet,

dass die Speicherstation mehrere parallel geschaltete Hydraulikspeicher (2) aufweist und die

Steuer- oder Regelvorrichtung dazu eingerichtet ist, auf Basis der erfassten Zufuhr- oder

Abfuhrcharakteristik des der Speicherstation zugeführten Hydraulikmediums oder des von

der Speicherstation abgeführten Hydraulikmediums eine ausreichende Vorspannung der pa-

rallel geschalteten Hydraulikspeicher (2) zu überprüfen, und eine Meldung auszugeben,

wenn zumindest einer der Hydraulikspeicher (2) eine außerhalb des vorgegebenen Bereichs

liegende Vorspannung hat.

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (4) einen Drucksensor zum Erfassen eines im Hydraulikmedium herrschenden Hydraulikdrucks beinhaltet.

3. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch ein druckbeaufschlagtes, kompressibles Fluid gegeben ist.

4. Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikspeicher (2) einen ersten volumenveränderlichen Druckbereich (11) für das kompressible Fluid und einen zweiten volumenveränderlichen Druckbereich (12) für das Hydraulikmedium aufweist, wobei der erste Druckbereich (11) und der zweite Druckbereich (12) so gekoppelt sind, dass eine Volumenveränderung eines Druckbereichs eine entsprechende Volumenveränderung des jeweils anderen Druckbereichs zur Folge hat.

5. Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckbereich (11) und der zweite Druckbereich (12) in einem gemeinsamen Druckbehälter (5) angeordnet sind, wobei der erste Druckbereich (11) vorzugsweise als volumenveränderliche Blase im gemeinsamen Druckbehälter (5) ausgeführt ist und/oder durch eine verformbare Membran vom zweiten Druckbereich (12) abgetrennt ist.

6. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Fluid ein - vorzugsweise inertes - Gas ist.

7. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik von der Steuer- oder Regelvorrichtung

(3) erfasste Werte in zumindest einer der folgenden Formen beinhaltet:

- einen Zeitparameter und/oder einen Volumenparameter und/oder einen Volumenstromparameter des zugeführten oder abgeführten Hydraulikmediums einerseits und in Abhängigkeit von diesem Parameter einen Druck des zu den Hydraulikspeichern (2) zugeführten oder abgeführten Hydraulikmediums andererseits,

- einen Volumenparameter und/oder einen Volumenstromparameter in Abhängigkeit von einem Zeitparameter.

8. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen des Hydraulikmediums zum und/oder vom Hydraulikspeicher eine Pumpe (6) und/oder ein Ventil (7) beinhaltet.

9. Hydrauliksystem nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenparameter ein von der Pumpe (6) oder durch ein Ventil (7) gefördertes Volumen und/oder dass der Volumenstromparameter ein von der Pumpe (6) oder durch ein Ventil (7) geförderter Volumenstrom ist.

10. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, im Rahmen der Erfassung der Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik eine Vielzahl von Messwerten zu verschiedenen Zeitpunkten zu erfassen, und dass die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, im Rahmen der Überprüfung der ausreichenden Vorspannung zu überprüfen, ab welchem Zeitpunkt die Messwerte unter oder über einem vorgegebenen Grenzwert liegen.

11. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, im Rahmen der Erfassung der Zufuhr- oder Abfuhrcharakteristik - vorzugsweise genau - einen Messwert zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zu erfassen.

12. Hydrauliksystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Bereich durch einen unteren Grenzwert und/oder einen oberen Grenzwert für die Vorspannung gegeben ist.

13. Formgebungsmaschine mit einem Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Verfahren zum Überprüfen von Vorspannungen von parallel geschalteten Hydraulikspeichern (2) einer Speicherstation, wobei

- In den Hydraulikspeichern (2) hydraulische Energie durch Wirkung gegen eine Vorspannung gespeichert wird,

- ein Druckmedium in Form eines Hydraulikmediums mittels einer Vorrichtung zum Zuführen und/oder Abführen des Hydraulikmediums zu den Hydraulikspeichern (2) zugeführt wird oder von den Hydraulikspeichern (2) abgeführt wird, wobei dies mittels einer Steueroder Regelvorrichtung gesteuert oder geregelt geschieht,

- eine Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik der Hydraulikspeicher (2) mittels eines mit der Steuer- oder Regelvorrichtung verbundenen Sensors (4) erfasst wird,

- auf Basis der erfassten Zufuhr- und/oder Abfuhrcharakteristik des der Speicherstation zugeführten Hydraulikmediums oder des von der Speicherstation abgeführten Hydraulikmediums eine ausreichende Vorspannung der parallel geschalteten Hydraulikspeicher überprüft wird und

- eine Meldung ausgegeben wird, wenn die Vorspannung zumindest einer der Hydraulikspeicher (2) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

15. Computerprogrammprodukt zum Überprüfen von Vorspannungen von parallel geschalteten Hydraulikspeichern (2) einer Speicherstation umfassend Befehle, die bewirken, dass in einem Hydrauliksystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 die Verfahrensschritte nach Anspruch 14 ausgeführt werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen