AT522604B1

AT522604B1 - Injection unit and method of operating such

Info

Publication number: AT522604B1
Application number: ATA50468/2019A
Authority: AT
Inventors: Bernhard Dipl Ing Ba Hannes; Angermann Dipl Ing Christoph
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-06-15
Also published as: DE102020113364A1; AT522604A1

Abstract

Einspritzvorrichtung (1) mit einem Schmelzegefäß (2), in welchem ein Aktuator (3) durch einen insbesondere hydraulischen Antrieb (4) verschiebbar angeordnet ist und mit einer Regeleinrichtung (5) zum Regeln des Antriebs (4) des Aktuators (3), wobei die Regeleinrichtung (5) in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, den Antrieb (4) des Aktuators (3) in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit (v) des Aktuators (3) und eines Drucks (p) der Schmelze im Schmelzegefäß (2) zu regeln, wobei die Regeleinrichtung (5) im ersten Betriebsmodus oder in einem zweiten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, unter Verwendung einer Messvorrichtung (6) einen Druck (pact(t),p(t+Ttot)) in der Schmelze im Schmelzegefäß (2) zu bestimmen und einen Sollwert (vref) für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators (3) in Abhängigkeit eines vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit (v) des Aktuators (3) und eines Abstands des bestimmten Drucks ((pact(t),p(t+Ttot)) in der Schmelze von einem Druckgrenzwert (plim) zu wählen.Injection device (1) with a melt vessel (2) in which an actuator (3) is arranged to be displaceable by an in particular hydraulic drive (4) and with a control device (5) for controlling the drive (4) of the actuator (3), wherein the control device (5) is configured in a first operating mode to control the drive (4) of the actuator (3) as a function of a speed (v) of the actuator (3) and a pressure (p) of the melt in the melt vessel (2) , wherein the control device (5) is configured in the first operating mode or in a second operating mode to use a measuring device (6) to apply a pressure (pact (t), p (t + Ttot)) in the melt in the melt vessel (2) and determine a setpoint (vref) for the speed control of the actuator (3) as a function of a predetermined functional relationship between the speed (v) of the actuator (3) and a distance of the specific pressure ((pact (t), p (t + Ttot )) in the melt of egg nem pressure limit value (plim) to be selected.

Description

description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Einspritzvorrichtung für einen Gießprozess mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8. The invention relates to an injection device with the features of the preamble of claim 1 and a method for operating an injection device for a casting process with the features of the preamble of claim 8.

[0002] Das Verschieben des Aktuators im Schmelzegefäß dient der Ausbringung von im Schmelzegefäß befindlicher Schmelze aus dem Schmelzegefäß, z. B. in ein Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine. Die Schmelze kann in einer von der Einspritzvorrichtung gesonderten Plastifiziervorrichtung erzeugt werden oder es kann eine kombinierte Plastifizier- und Einspritzvorrichtung vorgesehen sein, bei welcher festes Material im Schmelzegefäß zu Schmelze geschmolzen wird. Das Schmelzegefäß kann z. B. ein Plastifizierzylinder einer als Spritzgießmaschine ausgebildeten Formgebungsmaschine sein, in welchem ein als Plastifizierschnecke ausgebildeter Aktuator zum Einspritzen der Schmelze in ein Formwerkzeug verschiebbar (und ggf. zum Plastifizieren der Schmelze drehbar) angeordnet ist. Moving the actuator in the melt vessel is used to discharge the melt in the melt vessel from the melt vessel, for. B. in a mold of a molding machine. The melt can be produced in a plasticizing device separate from the injection device, or a combined plasticizing and injection device can be provided in which solid material is melted into melt in the melt vessel. The melt vessel can, for. B. be a plasticizing cylinder of a molding machine designed as an injection molding machine, in which an actuator designed as a plasticizing screw for injecting the melt into a mold can be displaced (and possibly rotatable for plasticizing the melt).

[0003] Das Ausbringen der Schmelze soll gegebenenfalls zur Minimierung der Zykluszeit der Einspritzvorrichtung so schnell wie möglich erfolgen, sodass eine Geschwindigkeit des Aktuators unter diesem Gesichtspunkt geregelt so hoch wie möglich zu wählen wäre. Allerdings darf ein Grenzwert (Einspritzdruckgrenze) für den durch die Bewegung des Aktuators erzeugten Druck im Schmelzegefäß (Einspritzdruck) oder im Formwerkzeug (Forminnendruck) nicht überschritten werden, um das mit Schmelze zu füllende Formwerkzeug, einen Bediener der Einspritzvorrichtung und die Einspritzvorrichtung selbst zu schützen. Es erfolgt daher zusätzlich zur Geschwindigkeitsregelung eine auf die Bewegung des Aktuators eingreifende Druckregelung. Der sich einstellende Einspritzdruck (welcher bestimmt, d. h. gemessen oder in Abhängigkeit von Messgrößen berechnet, werden kann) hängt vom Material und Eigenschaften (z. B. Temperatur) der Schmelze, der Geometrie des zu füllenden Formwerkzeugs und natürlich der Geschwindigkeit des Aktuators ab. [0003] The melt should be discharged as quickly as possible to minimize the cycle time of the injection device, so that a speed of the actuator would have to be selected as high as possible in a controlled manner from this point of view. However, a limit value (injection pressure limit) for the pressure generated by the movement of the actuator in the melt vessel (injection pressure) or in the mold (internal mold pressure) must not be exceeded in order to protect the mold to be filled with melt, an operator of the injection device and the injection device itself. In addition to the speed control, there is therefore a pressure control that intervenes on the movement of the actuator. The resulting injection pressure (which can be determined, i.e. measured or calculated as a function of measured variables) depends on the material and properties (e.g. temperature) of the melt, the geometry of the mold to be filled and, of course, the speed of the actuator.

[0004] Die Geschwindigkeitsregelung und die Druckregelung des Aktuators arbeiten prinzipiell gegeneinander, da die Geschwindigkeitsregelung eine Stellgröße für die Geschwindigkeit des Aktuators bei einem Druckanstieg im Schmelzegefäß erhöht (um ein Abfallen der Geschwindigkeit des Aktuators zu verhindern) und die Druckregelung eine Stellgröße für die Geschwindigkeit des Aktuators bei einem Druckanstieg im Schmelzegefäß senkt (um ein Überschreiten der Einspritzdruckgrenze zu verhindern). The speed control and the pressure control of the actuator work in principle against each other, since the speed control increases a manipulated variable for the speed of the actuator with a pressure increase in the melt vessel (to prevent a drop in the speed of the actuator) and the pressure control a manipulated variable for the speed of the Actuator lowers in the event of a pressure increase in the melt vessel (to prevent the injection pressure limit from being exceeded).

[0005] Um mit diesem Problem umzugehen, sehen die gattungsgemäße Einspritzvorrichtung und das gattungsgemäße Verfahren aus AT 516 879 B1 vor, die Geschwindigkeitsregelung unter Berücksichtigung eines zu einem zukünftigen Zeitpunkt im Schmelzegefäß herrschenden Einspritzdruckes (prädiktiv) vorzunehmen, wobei die Prädiktion modellbasiert erfolgt. In order to deal with this problem, the generic injection device and the generic method from AT 516 879 B1 provide for the speed control taking into account an injection pressure prevailing in the melt vessel at a future point in time (predictive), the prediction being based on models.

[0006] Nachteilig an dieser an sich funktionierenden Lösung ist die Voraussetzung von Modellwissen und ein hoher Rechenaufwand. The disadvantage of this solution, which works per se, is the requirement of model knowledge and a high computational effort.

[0007] In den Figuren 3a und 3b der EP 1 612 027 B1 von Sumitomo Heavy Industries ist einerseits der Verlauf des gemessenen Drucks Pfb, ein Druckgrenzwert P1 sowie ein Geschwindigkeitsverlauf der Schnecke aufgetragen. Dabei kommt es zu einem Vergleich von einem vorhergesagten Druck und dem eingestellten Druck. In FIGS. 3a and 3b of EP 1 612 027 B1 from Sumitomo Heavy Industries, on the one hand the curve of the measured pressure Pfb, a pressure limit value P1 and a speed curve of the screw are plotted. A comparison is made between a predicted pressure and the set pressure.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer gattungsgemäßen Einspritzvorrichtung und eines gattungsgemäßen Verfahrens, durch welche das eingangs diskutierte Problem auf einfachere Weise ohne das im Stand der Technik vorausgesetzte Modellwissen und mit geringerem Rechenaufwand gelöst werden kann. The object of the invention is to provide a generic injection device and a generic method by means of which the problem discussed at the beginning can be solved in a simpler manner without the model knowledge required in the prior art and with less computational effort.

[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by an injection device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 8. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

[0010] Weil bei der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung die Regeleinrichtung im ersten Be-Because in the injection device according to the invention the control device in the first loading

triebsmodus oder - nur in einem zweiten Betriebsmodus, in welchem die Regeleinrichtung manuell ausgelöst oder automatisch (z. B. ab einer gewissen Schwellgeschwindigkeit) wechseln kann - dazu konfiguriert ist, unter Verwendung einer Messvorrichtung einen Druck in der Schmelze im Schmelzegefäß zu bestimmen und einen Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators in Abhängigkeit eines vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators und eines Abstands des bestimmten Drucks in der Schmelze von einem Druckgrenzwert zu wählen bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators in Abhängigkeit eines vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators und eines Abstands des bestimmten Drucks in der Schmelze von einem Druckgrenzwert gewählt wird, können die beim Stand der Technik erforderlichen komplexen Berechnungen entfallen. Dadurch wird der Rechenaufwand für die Steuerung eingespart und die zusätzlichen Modellparameter werden nicht benötigt. Mit fallendem Abstand des bestimmten Drucks zum Druckgrenzwert ist eine geringere Geschwindigkeit des Aktuators zu wählen. operating mode or - only in a second operating mode in which the control device can be triggered manually or automatically (e.g. from a certain threshold speed) - is configured to use a measuring device to determine a pressure in the melt in the melt vessel and a setpoint to choose for the speed control of the actuator depending on a predetermined functional relationship between the speed of the actuator and a distance of the specific pressure in the melt from a pressure limit value or, in the method according to the invention, a setpoint for the speed control of the actuator depending on a predetermined functional relationship between the If the speed of the actuator and a distance between the specific pressure in the melt and a pressure limit value is selected, the complex calculations required in the prior art can be dispensed with. This saves the computational effort for the control and the additional model parameters are not required. As the distance between the specific pressure and the pressure limit value decreases, a lower speed of the actuator must be selected.

[0011] Die Regeleinrichtung steuert zur Umsetzung der Regelung einen oder mehrere Stellglieder des Antriebs des Aktuators an. Die Regeleinrichtung erhält zumindest zeitweise Messsignale der Messvorrichtung. The control device controls one or more actuators of the drive of the actuator to implement the control. The control device receives measurement signals from the measurement device at least from time to time.

[0012] Im einfachsten Fall kann angenommen werden, dass die Steifigkeit RZ (Druckgradient entlang einer Bewegungsrichtung x des Aktuators) der Schmelze im Schmelzegefäß nicht von der In the simplest case, it can be assumed that the stiffness RZ (pressure gradient along a direction of movement x of the actuator) of the melt in the melt vessel does not depend on the

Position x des Aktuators im Schmelzegefäß oder seiner Geschwindigkeit v = zZ abhängt, also konstant ist. Position x of the actuator in the melt vessel or its speed v = zZ depends, i.e. it is constant.

[0013] Der zeitabhängige Druckanstieg ergibt sich damit als Produkt aus der Steifigkeit R der Schmelze und der Geschwindigkeit v des Aktuators: The time-dependent pressure increase is thus the product of the stiffness R of the melt and the speed v of the actuator:

dp dp dx dp dp dp dx dp

— = — * - = - *

= -— * = -— *

dt dx dt dx [0014] Ein momentaner Druck zur Zeit z ergibt sich zu: dp dp p= rdt= [DZ uw+dt dt dx dt dx [0014] A momentary pressure at time z results in: dp dp p = rdt = [DZ uw + dt

[0015] Unter der Annahme einer konstanten negativen Änderungsrate für die Geschwindigkeit (Abbremsen mit einer konstanten Verzögerung in der Zeitspanne T auf v = 0 ausgehend von einer Geschwindigkeit w) ergibt sich: Assuming a constant negative rate of change for the speed (braking with a constant deceleration in the time period T to v = 0 based on a speed w) results:

v(t) =w*(1-7) po = [ Bevor (1-5) de v (t) = w * (1-7) po = [Before (1-5) de

DO = Pay (t- 2) + Do mitt € [0,7] DO = Pay (t- 2) + Thursday at € [0.7]

[0016] Dies ist bei der verwendeten Annahme einer konstanten Steifigkeit R = const und eines This is with the assumption used, a constant rigidity R = const and one

verschwindenden Ausgangsdrucks po = 0 äquivalent zu einer Wurzelrampe für die Geschwindigkeit v des Aktuators in Abhängigkeit des Abstands des bestimmten Drucks in der Schmelze vom Druckgrenzwert (funktionaler Zusammenhang) mit der konstanten Verzögerung Ayax = - (wobei vanishing output pressure po = 0 equivalent to a root ramp for the speed v of the actuator as a function of the distance between the specific pressure in the melt and the pressure limit value (functional relationship) with the constant deceleration Ayax = - (where

kurz Ap für p(T) — p(t) geschrieben wurde): short Ap for p (T) - p (t) was written):

1 D= 2 * AP * Amax * az N dx 1 D = 2 * AP * Amax * az N dx

[0017] Dies ist ein einfaches Beispiel für einen funktionalen Zusammenhang (in Form einer Wur-[0017] This is a simple example of a functional relationship (in the form of a

zelfunktion), welchen die Regeleinrichtung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung zur Regelung verwenden kann oder welcher in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann. Der funktionale Zusammenhang kann in tabellarischer Form oder als Rechenvorschrift in einer Speichervorrichtung hinterlegt sein, welche mit der Regeleinrichtung in einer datenübertragenden Verbindung steht oder in eine solche bringbar ist. individual function) which the control device of an injection device according to the invention can use for control or which can be used in a method according to the invention. The functional relationship can be stored in tabular form or as a calculation rule in a memory device which is in a data-transmitting connection with the control device or can be brought into such a connection.

[0018] Selbstverständlich kann auch ein komplexerer funktionaler Zusammenhang verwendet werden, welcher z. B. nicht von der Annahme einer konstanten Steifigkeit RZ ausgeht. Of course, a more complex functional context can also be used, which z. B. does not assume a constant stiffness RZ.

[0019] Ein weiteres Beispiel für einen funktionalen Zusammenhang (linearer Zusammenhang), welchen die Regeleinrichtung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung zur Regelung verwenden kann oder welcher in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann lautet wie folgt: Another example of a functional relationship (linear relationship) which the control device of an injection device according to the invention can use for regulation or which can be used in a method according to the invention is as follows:

„ — Puüm PP k "- Puüm PP k

[0020] Die Konstante k hängt von der Steifigkeit R ab, wobei die Konstante k größer zu wählen ist, für eine größere Steifigkeit R und kleiner zu wählen ist für eine geringere Steifigkeit 2 The constant k depends on the rigidity R, with the constant k to be selected larger, to be selected for a greater rigidity R and smaller for a lower rigidity 2

[0021] Ein Wert für die Steifigkeit R kann bekanntermaßen auf einfachste Weise durch Messung A value for the rigidity R can be known in the simplest manner by measurement

des Drucks p bei zwei verschiedenen Positionen x des Aktuators berechnet werden. Eine genauere Berechnung ist durch Differenzierung und Filterung der gemessenen Funktion p(x) möglich. Sinngemäß gilt in Bezug auf die Geschwindigkeit v(r) des Aktuators zu einem bestimmten Zeitpunkt _ dasselbe. of the pressure p can be calculated at two different positions x of the actuator. A more precise calculation is possible by differentiating and filtering the measured function p (x). The same applies analogously to the speed v (r) of the actuator at a certain point in time.

[0022] Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu konfiguriert ist, In the invention it is provided that the control device is configured to

- für verschiedene Steifigkeiten R der Schmelze verschiedene funktionale Zusammenhänge zu verwenden oder - to use different functional relationships for different stiffnesses R of the melt or

- einen funktionalen Zusammenhang zu verwenden, welcher die Steifigkeit R der Schmelze berücksichtigt, - to use a functional relationship that takes into account the stiffness R of the melt,

wobei durch die Regeleinrichtung eine Bestimmung einer Steifigkeit R der Schmelze während wherein the control device determines a rigidity R of the melt during

des Verschiebens des Aktuators erfolgt und der Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung des of moving the actuator takes place and the setpoint for the speed control of the

Aktuators in Abhängigkeit der bestimmten Steifigkeit RZ der Schmelze gewählt wird. Die verschie-Actuator is selected as a function of the specific stiffness RZ of the melt. The different

denen Steifigkeiten können jeweils als konstant gewählt sein. Damit kann z. B. berücksichtigt werden, dass unabhängig von einer Geschwindigkeit v des Aktuators aufgrund der Beschaffenheit der Schmelze oder geometrischer Bedingungen verschiedene Steifigkeiten gegeben sein können. those stiffnesses can each be chosen to be constant. This z. B. be taken into account that regardless of a speed v of the actuator due to the nature of the melt or geometric conditions, different stiffnesses can be given.

[0023] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu konfiguriert ist, die Wahl des Sollwerts für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators in Abhängigkeit eines vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators und eines Abstands des bestimmten Drucks in der Schmelze von einem Druckgrenzwert nur in einem zweiten Betriebsmodus vorzunehmen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung automatisch ab einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit des Aktuators vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus wechselt. So kann die Regeleinrichtung die Geschwindigkeitsregelung im ersten Betriebsmodus auf konventionelle Art durchführen und nur für Geschwindigkeiten oberhalb der Schwellgeschwindigkeit gemäß der Erfindung vorgehen. Alternativ könnte auch nur ein einziger Betriebsmodus (erster Betriebsmodus) vorgesehen sein, die Regeleinrichtung also über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Aktuators erfindungsgemäß vorgehen. In one embodiment of the invention it is provided that the control device is configured to select the setpoint for the speed control of the actuator as a function of a predetermined functional relationship between the speed of the actuator and a distance between the specific pressure in the melt and a pressure limit value only to be carried out in a second operating mode. It can be provided that the control device automatically changes from the first operating mode to the second operating mode from a predetermined threshold speed of the actuator. Thus, the control device can carry out the speed control in the first operating mode in a conventional manner and proceed according to the invention only for speeds above the threshold speed. Alternatively, only a single operating mode (first operating mode) could be provided, that is, the control device proceed according to the invention over the entire speed range of the actuator.

[0024] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu konfiguriert ist, als Druck p in der Schmelze den momentanen Druck pa-(f) in der Schmelze zu bestimmen. Diese Bestimmung kann auf Basis der von der Messvorrichtung gemessenen Da-In one embodiment of the invention it is provided that the control device is configured to determine the instantaneous pressure pa- (f) in the melt as pressure p in the melt. This determination can be based on the data measured by the measuring device

ten unmittelbar durch Messung erfolgen (falls ein Drucksensor vorgesehen ist) oder mittelbar durch Berechnung (unter Verwendung eines physikalischen Zusammenhangs zwischen zumindest einer von der Messvorrichtung gemessenen Größe und dem Druck). Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Druck 5(t + T,) In der Schmelze bestimmt wird, welcher sich unter Berücksichtigung des momentanen Drucks p..(f), der aktuellen Sollgeschwindigkeit vv. und einer Totzeit To: der Geschwindigkeitsregelung ergibt, wobei eine Berücksichtigung in erster Ordnung der Totzeit Tr, ausreichend sein kann: th take place directly by measurement (if a pressure sensor is provided) or indirectly by calculation (using a physical relationship between at least one variable measured by the measuring device and the pressure). Alternatively, it can be provided that a pressure 5 (t + T,) in the melt is determined, which, taking into account the current pressure p .. (f), the current setpoint speed vv. and a dead time To: of the speed control results, whereby a first order consideration of the dead time Tr can be sufficient:

N dp DE + Trot) = Pact (€) + Tror * dx * Vref N dp DE + Trot) = Pact (€) + Tror * dx * Vref

[0025] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu konfiguriert ist, eine an den Antrieb des Aktuators abzugebende, zum Erreichen des gewählten Sollwerts für die Geschwindigkeitsregelung erforderliche Anderungsrate der Geschwindigkeit des Aktuators zu beschränken. Durch sich änderndes Verhalten während des Druckanstiegs und den Berechnungen können Vorgaben der Regeleinrichtung entstehen, denen physikalisch durch den Aktuator nicht gefolgt werden kann. Dem wird durch eine Limitierung der Änderungsrate Rechnung getragen, wobei unterschiedliche Beschränkungen für positive Änderungsraten (Beschleunigung) oder negative Anderungsraten (Verzögerung) vorgesehen sein können. Damit kann auch eine zusätzliche Stabilisierung des Regelverhaltens erreicht werden. In one embodiment of the invention it is provided that the control device is configured to limit a rate of change in the speed of the actuator which is to be output to the drive of the actuator and required to achieve the selected setpoint for the speed control. Due to the changing behavior during the pressure increase and the calculations, specifications of the control device can arise which cannot be physically followed by the actuator. This is taken into account by limiting the rate of change, it being possible to provide different restrictions for positive rates of change (acceleration) or negative rates of change (deceleration). In this way, an additional stabilization of the control behavior can also be achieved.

[0026] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu konfiguriert ist, oberhalb eines Schwelldruckes für den bestimmten Druck in der Schmelze bei einer Vergrößerung des Abstands einer aktuellen Geschwindigkeit des Aktuators vom Sollwert eine geringere Erhöhung der Stellgröße für die Geschwindigkeit des Aktuators vorzusehen als unterhalb des Schwelldruckes. Die verbesserten Funktionen der erfindungsgemäßen Regelung können gerade bei höheren Drücken und steilen Druckanstiegen zur Vorgabe höherer Sollwerte für die Geschwindigkeit des Aktuators führen. Dies kann sich negativ auf die Druckregelung auswirken. Um die negativen Auswirkungen zu begrenzen, kann die erwähnte Limitierung speziell im Bereich der Annäherung zur Druckgrenze vorgesehen sein. In one embodiment of the invention it is provided that the control device is configured above a threshold pressure for the specific pressure in the melt with an increase in the distance of a current speed of the actuator from the setpoint, a smaller increase in the manipulated variable for the speed of the actuator to be provided as below the threshold pressure. The improved functions of the regulation according to the invention can lead to the specification of higher setpoint values for the speed of the actuator, especially at higher pressures and steep increases in pressure. This can have a negative effect on the pressure regulation. In order to limit the negative effects, the mentioned limitation can be provided especially in the area of the approach to the pressure limit.

[0027] Bevorzugt kommt die Erfindung bei einer Einspritzvorrichtung einer als Spritzgießmaschine (besonders bevorzugt Kunststoff-Spritzgießmaschine) ausgebildeten Formgebungsmaschine zum Einsatz. Besonders bevorzugt wird dabei der Aktuator auch zum Aufschmelzen der Schmelze eingesetzt. Hierfür kann zusätzlich zur verschiebbaren Lagerung eine drehbare Lagerung des Aktuators vorgesehen sein, wobei üblicherweise für die Verschiebung und die Drehung unterschiedliche Antriebe zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist der Aktuator als Plastifizierschnecke ausgebildet. The invention is preferably used in an injection device of a molding machine designed as an injection molding machine (particularly preferably a plastic injection molding machine). The actuator is particularly preferably also used to melt the melt. For this purpose, in addition to the displaceable mounting, a rotatable mounting of the actuator can be provided, with different drives usually being used for the displacement and the rotation. The actuator is preferably designed as a plasticizing screw.

[0028] Bevorzugt ist der Antrieb zum Verschieben des Aktuators hydraulisch ausgebildet. Als Stellglied kann dabei ein Proportional- oder Servoventil dienen, welches über einen Druckspeicher oder eine Pumpe versorgt wird. Weiters ist auch eine Ausführung ohne Proportionalventil möglich, wobei die variable Pumpenmenge als Stellgröße wirkt. The drive for moving the actuator is preferably designed hydraulically. A proportional or servo valve, which is supplied via a pressure accumulator or a pump, can serve as the actuator. A version without a proportional valve is also possible, with the variable pump quantity acting as a manipulated variable.

[0029] Die Schmelze kann in einer von der Einspritzvorrichtung gesonderten Plastifiziervorrichtung erzeugt werden oder die Einspritzvorrichtung kann Teil einer kombinierten Plastifizier- und Einspritzvorrichtung sein, bei welcher festes Material im Schmelzegefäß zu Schmelze geschmolzen wird. The melt can be generated in a plasticizing device separate from the injection device, or the injection device can be part of a combined plasticizing and injection device in which solid material is melted into melt in the melt vessel.

[0030] Es kann vorgesehen sein, dass der Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators nicht unter einen vorbestimmten Minimalwert gesenkt wird. Dieser Minimalwert kann in Abhängigkeit von einer vorliegenden Steifigkeit der Schmelze gewählt werden, wobei bei einer größBeren Steifigkeit ein geringerer Minimalwert gewählt wird als bei einer niedrigeren Steifigkeit. It can be provided that the setpoint value for the speed control of the actuator is not lowered below a predetermined minimum value. This minimum value can be selected as a function of an existing stiffness of the melt, with a lower minimum value being selected for a greater stiffness than for a lower stiffness.

[0031] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are discussed with reference to the figures. Show it:

[0032] Fig. 1 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 shows a block diagram of the control device of an injection device according to the invention or of a method according to the invention

[0033] Fig. 2 Graphen der Geschwindigkeit und des Druckanstiegs sowie des Drucks in Abhängigkeit von der Zeit Fig. 2 graphs of the speed and the pressure increase as well as the pressure as a function of time

[0034] Fig. 3a,b Beispiele eines funktionalen Zusammenhangs zur Verwendung in der Regeleinrichtung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung oder beim erfindungsgemäßen Verfahren 3a, b show examples of a functional relationship for use in the control device of an injection device according to the invention or in the method according to the invention

[0035] Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung 4 shows a schematic representation of an injection device according to the invention

[0036] Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung als Teil einer Spritzgießmaschine (als SGM bezeichnet) oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Neben dem Geschwindigkeitsregler (v-Regler) für die Geschwindigkeitsregelung mit dem entsprechenden Sollwert (v-Profil) ist auch der Druckgrenzeregler (pRegler) mit dem entsprechendem Druckgrenzwert pım dargestellt. Die beiden Reglerausgänge werden kombiniert (im einfachsten Fall subtrahiert) dem Stellglied des Aktuators 3 als Stellgröße zur Verfügung gestellt. In dem Block v-Reduktion wird die erfindungsgemäße Anpassung der Sollgeschwindigkeit v,er für den Geschwindigkeitsregler durchgeführt. Für die Regelung werden die Messgrößen der Position bzw. Geschwindigkeit (berechnet aus der Positionsmessung) und des Drucks benötigt. The block diagram of FIG. 1 shows a schematic representation of an injection device according to the invention as part of an injection molding machine (referred to as SGM) or a method according to the invention. In addition to the speed controller (v controller) for speed control with the corresponding setpoint (v profile), the pressure limit controller (p controller) with the corresponding pressure limit value pim is also shown. The two controller outputs are combined (subtracted in the simplest case) and made available to the final control element of the actuator 3 as a manipulated variable. In the block v reduction, the adaptation according to the invention of the setpoint speed v, er for the speed controller is carried out. The measured variables of the position or speed (calculated from the position measurement) and the pressure are required for the control.

[0037] Fig. 2 zeigt zwei Beispiele für Einspritzvorgänge mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei erkennbar ist, dass sich für ver-2 shows two examples of injection processes with an injection device according to the invention or a method according to the invention, it being evident that

schiedene Steifigkeiten RZ der Schmelze unterschiedliche Druckanstiege ergeben. different stiffnesses RZ of the melt result in different pressure increases.

[0038] Fig. 3a zeigt für zwei verschiedene Werte der Steifigkeit RZ der Schmelze je ein Beispiel 3a shows an example for two different values of the stiffness RZ of the melt

für einen funktionalen Zusammenhang (hier in Form der Wurzelfunktion) zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators 3 und eines Abstands des bestimmten Drucks pacı(t), D(t + Teer) In der Schmelze von einem Druckgrenzwert pım. Fig. 3b zeigt denselben Sachverhalt für einen linearen funktionalen Zusammenhang. for a functional relationship (here in the form of the square root function) between the speed of the actuator 3 and a distance of the specific pressure pacı (t), D (t + tar) in the melt from a pressure limit value pım. 3b shows the same situation for a linear functional relationship.

[0039] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung 1 umfassend ein Schmelzegefäß 2, in welchem ein Aktuator 3 mittels eines Antriebs 4 verschiebbar gelagert ist. Uber eine Messvorrichtung 6 kann unmittelbar ein momentaner Druck pac(f) In der Schmelze gemessen und einer Regeleinrichtung 5 zugeführt werden. Die Position des Aktuators 3 wird ebenfalls gemessen und der Regeleinrichtung 5 zugeführt, welche hieraus eine momentane Geschwindigkeit v des Aktuators 3 berechnen kann. Uber Steuerleitungen kann die Regeleinrichtung 5 einen Motor einer motorisch antreibbaren Pumpe 9 und ein Stellglied 8 so ansteuern, dass über die Kolben-Zylinder-Einheit 7 des Antriebs 4 eine gewünschte Geschwindigkeit v des Aktuators 3 oder ein gewünschter Druck p erzielbar ist. 4 shows a schematic representation of an injection device 1 according to the invention comprising a melt vessel 2 in which an actuator 3 is mounted displaceably by means of a drive 4. A momentary pressure pac (f) in the melt can be measured directly via a measuring device 6 and fed to a control device 5. The position of the actuator 3 is also measured and fed to the control device 5, which can use this to calculate an instantaneous speed v of the actuator 3. The regulating device 5 can control a motor of a motor-driven pump 9 and an actuator 8 via control lines so that a desired speed v of the actuator 3 or a desired pressure p can be achieved via the piston-cylinder unit 7 of the drive 4.

[0040] Anders als dargestellt, kann alternativ oder zusätzlich die Messvorrichtung 6 einen Sensor zum Erfassen eines Hydraulikdrucks in der Kolben-Zylinder-Einheit 7 des Antriebs 4 des Aktuators 3 aufweisen und die Bestimmung des momentanen Drucks pae(f) in der Schmelze im Schmelzegefäß 2 mittels dieses Sensors erfolgen. Other than shown, the measuring device 6 can alternatively or additionally have a sensor for detecting a hydraulic pressure in the piston-cylinder unit 7 of the drive 4 of the actuator 3 and the determination of the instantaneous pressure pae (f) in the melt in the melt vessel 2 take place by means of this sensor.

[0041] Anders als dargestellt, kann alternativ oder zusätzlich die Messvorrichtung 6 einen Sensor zum Erfassen eines Forminnendrucks einer mit der Einspritzvorrichtung 1 in Verbindung stehenden Formkavität aufweisen und die Bestimmung des momentanen Drucks pa-(f) in der Schmelze im Schmelzegefäß 2 mittels dieses Sensors erfolgen. Other than shown, the measuring device 6 can alternatively or additionally have a sensor for detecting an internal mold pressure of a mold cavity connected to the injection device 1 and the determination of the instantaneous pressure pa- (f) in the melt in the melt vessel 2 by means of this sensor respectively.

BEZUGSZEICHENLISTE: REFERENCE CHARACTERISTICS LIST:

1 Einspritzvorrichtung 2 Schmelzegefäß 3 Aktuator 1 Injection device 2 Melt vessel 3 Actuator

4 Antrieb des Aktuators 5 Regeleinrichtung 4 Drive of the actuator 5 Control device

6 Messvorrichtung 6 measuring device

7 Kolben-Zylinder-Einheit 7 piston-cylinder unit

8 Stellglied 8 actuator

9 motorisch antreibbare Pumpe 9 motor-driven pumps

Trot Totzeit der Regeleinrichtung Trot dead time of the control device

Pact() momentaner Druck in der Schmelze Pact () current pressure in the melt

B(t + Trot) voraussichtlicher Druck in der Schmelze unter Berücksichtigung der Totzeit der Regeleinrichtung B (t + Trot) probable pressure in the melt taking into account the dead time of the control device

Vref Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung des Aktuators Vref Setpoint for the speed control of the actuator

V momentane Geschwindigkeit des Aktuators V current speed of the actuator

Dim Druckgrenzwert Dim pressure limit

RZ Steifigkeit der Schmelze RZ stiffness of the melt

Claims

1. Injection device (1) with a melt vessel (2) in which an actuator (3) is arranged to be displaceable by an especially hydraulic drive (4) and with a control device (5) for controlling the drive (4) of the actuator (3) , wherein the control device (5) is configured in a first operating mode to control the drive (4) of the actuator (3) as a function of a speed (v) of the actuator (3) and a pressure (p) of the melt in the melt vessel (2) to regulate, characterized in that the control device (5) is configured in the first operating mode or in a second operating mode to use a measuring device (6) to determine a pressure (pacı (t), D (t + Teot)) in the melt in Determine the melting vessel (2) and a setpoint (v, e :) for the speed control of the actuator (3) as a function of a predetermined functional relationship between the speed (v) of the actuator (3) and a distance of the specific pressure (Dact (E ), PC + Teot)) IN the melt from a pressure limit value (pum) To be selected and

Melt occurs during the displacement of the actuator (3) and the setpoint (v; er) for the

the melt is chosen.

2. Injection device according to the preceding claim, wherein the control device (5) is configured to select the desired value (ver) for the speed control of the actuator (3) as a function of a predetermined functional relationship between the speed (v) of the actuator (3) and a distance of the specific pressure (pac: (t), BD (t + Teot)) IN of the melt from a pressure limit value only in the second operating mode and it is provided that the control device (5) from a predetermined threshold speed from the first operating mode in changes to the second operating mode.

3. Injection device according to one of the preceding claims, wherein the control device (5) is configured to determine the current pressure (pace (8) in the melt or a pressure (5 (t + T; 0 £)) as the pressure in the melt. ) to determine in the melt, which results, taking into account a dead time (T;, £) of the speed control.

4. Injection device according to at least one of the preceding claims, wherein the control device (5) is configured to output a rate of change of the speed (v ) of the actuator (3).

5. Injection device according to at least one of the preceding claims, wherein the control device (5) is configured to above a threshold pressure for the specific pressure (Dacı (8, B (t + Teo-)) IN the melt with an increase in the distance from a current Speed (v) of the actuator (3) from the setpoint (vrer) a smaller increase in the manipulated variable of the drive (4) of the actuator (3) than below the threshold pressure.

6. Injection device according to at least one of the preceding claims, wherein the control device (5) is configured not to lower the setpoint value (vrer) for the speed control of the actuator (3) below a predetermined minimum value, it is preferably provided that the minimum value in Dependence on an existing stiffness

7. Injection device according to at least one of the preceding claims, wherein the measuring device (6)

- A sensor for detecting a pressure in an antechamber of the melt vessel (2) between a discharge opening and the actuator (3) and / or

- Has a sensor for detecting a hydraulic pressure in a piston-cylinder unit (7) of the drive (4) of the actuator (3) and / or

- Has a sensor for detecting an internal mold pressure of a mold cavity connected to the injection device (1)

8. A method for operating an injection device (1) for a casting process, wherein a melt is displaced from a melt vessel (2) by means of a displaceable actuator (3) to fill a mold cavity and the actuator (3) is displaced in a speed and pressure-controlled manner , characterized in that a setpoint value (v, er) for the speed control of the actuator (3) as a function of a predetermined functional relationship between the speed (v) of the actuator (3) and a distance between the specific pressure (pace (t), D (E + Tr0t)) In the melt, a pressure limit value is selected and

of the actuator (3) and the setpoint (ver) for the speed control of the actuator

tors (3) is selected depending on the particular stiffness (2) of the melt.

In addition 5 sheets of drawings