CN102211390B - 用于注射成型机的液压驱动单元和注射成型机 - Google Patents

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Abstract

用于注射成型机的液压驱动单元(1)，包括：在一液缸(2)中两个终端位置(E1，E2)之间能够液压运动、用以使一注射成型机部件运动的活塞；用以输送液压油的液压泵(4)；在液压泵(4)和液缸(2)之间的液压管路(5)；以及用以控制或调节液压泵(4)的控制或调节单元(7)；其中，由一测量装置能够测定单位时间(t)的液压油体积流量(Q)，并且相应的信号被传送给所述控制或调节单元(7)，该控制或调节单元由此算出活塞的位置(P)。

Description

用于注射成型机的液压驱动单元和注射成型机
技术领域
本发明涉及一种用于注射成型机的液压驱动单元，包括：在一液缸中两个终端位置之间能够液压运动、用以使一注射成型机部件运动的活塞；用以输送液压油的液压泵；在液压泵和液缸之间的液压管路；以及用以控制或调节液压泵(并且必要时用以控制或调节一阀)的控制或调节单元。本发明还涉及一种配有这种液压驱动单元的注射成型机。 
背景技术
在注射成型机的不同区域或结构单元中要执行液压驱动的运动。例如，为抽芯机构(Kernzüge)、顶料器(顶出杆)、夹紧板(锁模板)等类似部件设置这类驱动单元，其中，多数是采用将液压油相应地输送到一定液缸区域之中的方式使得活塞在液缸内作平移运动。这类液压驱动单元的重要之处在于，可以通过整个液压系统尽可能精确地调整活塞的运动和位置，从而能够以准确、顺利、节能的方式执行相关的注射成型机工作循环，控制或调节单元可以根据在注射成型机工作循环期间所采集的数据，来控制和调节液压泵或者可能存在的阀的液压供油量。 
为了能够尽可能准确地确定活塞在液缸内的位置，例如DE 10 2007 007 005 A1公开了一种用于注射成型机的电液控制装置，具有一个可以调节的流体泵和一个转速可变的电驱动装置，其中，由位移测量系统采集的数据来推断活塞的位置。然后就可根据该被测参量算出一定的调节参量以及注射成型过程各个阶段所需的压力介质需求量。 
DE 34 04 927 A1以类似方式和方法公开了一种用于注塑机的注射缸的、带有一个机电式位移测量系统的液压控制装置。 
DE 10 2008 010 703 A1详细介绍了这种用以检测活塞-液缸单元的活塞位置的位移测量系统。 
这些液压驱动单元的缺点在于：位移测量系统在注射成型机区域内所要占用的空间位置比较大，必须有单独的接线和布线，而且必须将其集成到整个控制器或调节器之中。 
发明内容
因此本发明的目的在于，阐述一种与现有技术相比经过改进的液压驱动单元。尤其是不需要昂贵和麻烦的位移测量系统来检测出活塞位置，同时还能保留调节系统技术上的优点。 
为此，本发明提供一种用于注射成型机的液压驱动单元，包括：在一液缸中两个终端位置之间能够液压运动、用以使注射成型机部件运动的活塞，用以输送液压油的液压泵，在所述液压泵和所述液缸之间的液压管路，以及用以控制或调节所述液压泵的控制或调节单元，其特征在于，由一测量装置能够测定单位时间的液压油体积流量，并且相应的信号被传送给所述控制或调节单元，该控制或调节单元由此算出活塞的位置；在所述控制或调节单元中储存有实际的、能够在基准运行中确定的最大液缸容积，其中，一流量-位移换算器加上在规定的时间间隔内由所述测量装置传输的体积流量并且根据所述最大液缸容积换算到活塞的位移值。 
相应地，本发明还提供一种设有如上所述的液压驱动单元的注射成型机。 
针对所述液压驱动单元，本发明提出下列优选设计： 
体积流量能够由所述测量装置借助所述液压泵进行测定； 
体积流量能够由所述测量装置借助一个设置于所述液压管路中用以调整体积流量和/或者液压压力的阀进行测定； 
所述阀能由所述控制或调节单元进行控制或调节。 
对于开头所述的液压驱动单元，实现上述目的的方式为：由一个测量装置(在液压管路中或者在液压管路的开始处)能够测定单位时间的液压油体积流量，并且相应的信号被传送给控制或调节单元，该控制或调节单元由此算出活塞的位置。这样便无需直接、但繁琐地测量活塞位置，由所述测量装置就能推断出活塞位置。换句话说，由经过液压管路的液压油通流量来推断驱动活塞的位置。 
本发明的第一种实施例可规定：可以由测量装置借助设置于液压管路之中 用以调整体积流量和/或者液压压力的阀来测定体积流量。在此，所述阀提供一个实际值信号，该信号相当于实际的体积流量(依负荷压力而定)。现在如果在液缸运动冲程期间在控制器中分析随时间变化的该信号，则该值就相当于液缸容积。也就是说，例如对于抽芯缸(Kernzugzylinder)，必须运行一次基准冲程(无所谓以何种速度)，以便确定实际的液缸容积。然后在控制器中将流量实际值换算成位移值，这样液缸就能通过该“准实际值”而利用位移传感器的优点。 
对此特别优选的是，可以规定：将该阀设计成所谓的pQ阀形式，其中，这种pQ阀布置在泵与负载设备之间，这样，不仅允许控制和调节液压压力和/或体积流量，而且也能在pQ阀的出口范围内测定实际流过的液压油流量。可以将现有技术条件下已知的阀的压力及流量比例功能整合在这种pQ阀中。 
在这种实施方式中，有利的是，不需要在模具中设位移传感器，而仅需一个阀。此外，还可以通过有针对性的制动(斜坡)，来防止抽芯机构在终端位置的硬冲击。也可以通过在终端位置前面及时进行制动，防止在型芯终端位置出现高的压力峰值。也可以使抽芯机构朝向中间停止位运动。此外还可以使用型芯作为具有成型件完工执行功能(Profilabarbeitung)的顶料器，从而能够实现往机器人(机械手)的一种利索和准确的转送。这些关于抽芯机构的功能说明均为示例，并且可以将其应用于注射成型机中的所有运动。 
按照第二种可选实施例，可以规定：可以由测量装置借助液压泵来测定体积流量。这样就不必使用pQ阀(因此可以将其省去)，而是通过泵的回转角度来进行流量检测。液压泵提供一个实际值信号，该信号相当于当前的泵体积流量。类似于pQ阀的分析方式，在液缸运动冲程期间在控制或调节单元中分析随时间变化的信号，这就相当于液缸容积。这里同样也需要一个基准冲程来确定实际的液缸容积。然后在控制器中将流量实际值换算成位移值，液缸可以通过该“准实际值”而利用位移传感器的优点(亦参见第一个实施例的优点)。 
通过泵进行这种测量相对于通过阀进行测量的好处是可以节约成本，这是因为不再需要阀，而且实际上可以在任何现有的注射成型机中安装和使用这种测量方案。 
而通过阀进行测量相对于通过泵进行测量的好处则是多个液缸(系统)可以同时(平行)运动，并且，由于从阀到液缸的液压管路长度保持得较短，因 此测量更加精确。 
在这两种所述的方案中均可以设定一种学习功能(Lernfunktion)。通过该学习功能可逐级改善精度。在正常运行时，可重新测量和修正在校准过程中所测定的位移实际值(＝泵流量)。可以对该过程进行一次或者循环设置。代替校准，也可以将针对两个方向的液缸容积都予以输入。随后的学习功能将改善该设置。也可以在控制或调节单元中输入液缸数据(行程、杆和活塞直径)作为参数。由此算出两个方向的液缸容积。在此，随后的学习功能也可以改善这些设置。 
还可设想，将在模具中液缸终端位置的端位开关予以取消，这是因为，基于持续进行的容积计算便可在任何时间即时得出液缸的位置。校准过程中的终端位置是通过体积流量实际值为0而可以被识别出来的。该方法也可用于液缸的终端位置识别。 
此外，还可以针对不同的速度设置来储存特定的特性曲线，该特性曲线在校准过程中被确定。 
对于所述的两种实施例(通过阀或者泵检测流量)，可以将测量装置直接整合在阀或者泵之中。例如具体地采用流量传感器或者转角传感器，则可以从其检测的数据中推导或者算出流量，同时计入流通时间。 
就这两种实施方案而言，可以规定：在控制或调节单元中储存实际的、能够在基准运行中确定的最大液缸容积，其中，一流量-位移换算器加上在规定的时间间隔内由阀传输的体积流量，并根据最大液缸容积换算到活塞的位移值。这种流量-位移换算器可以接在控制或调节单元的上游，或者构成控制或调节单元的一部分。重要的是，要由相应的传感器按照规则的时间间隔(例如每隔6毫秒)将阀或者泵中的相关通流量传输给该流量-位移换算器，并由此通过相加而算出一定时段内输送的液压油量。针对于最大可能的液缸容积确定该容积值，由此就可以算出液缸的填充容积并从而算出活塞的位置。 
对于配有本发明所述液压驱动单元的注射成型机也请求获得保护。 
附图说明
以下将根据附图说明并且参照附图所示的实施例，对本发明的其它细节和优点进行详细解释。相关附图如下： 
附图1按照现有技术绘制的液压驱动单元示意图， 
附图2按照本发明通过阀进行测量的液压驱动单元第一种实施例示意图，以及 
附图3和4按照本发明通过泵进行测量的液压驱动单元第二种实施例示意图。 
具体实施方式
应当注意：下述功能说明都是针对于注射成型机的抽芯机构，在此仅仅是将其作为示例性说明，因为可以将一般性的功能用于注射成型机液压传动构件的所有运动。 
一般而言，液压驱动单元1可以通过液缸2的活塞使得例如抽芯机构在固定模具夹板3的区域内运动。模具半体9设置在该固定模具夹板3上，在此，可以通过可动模具夹板11使得第二个模具半体10朝向模具半体9运动。 
在标准型注射成型机中，通过控制泵对注射成型机部件的运动装置(液缸2与活塞)的压力和流量进行控制。在特殊情况下(如附图1所示)使用压力比例阀。这样就能通过屏幕对于每一个注射成型机部件(例如抽芯机构)单独地实现各自的压力输出，即使有多个抽芯机构同时(平行)工作。 
此外还可选用流量比例阀，这样就能使得各个抽芯机构相互间以不同的速度同时(平行)工作。在此，可通过终端开关或者如附图1所示通过位移传感器8来定位各个抽芯机构或者说抽芯机构的液缸2。但是这些位移传感器8均有比较大的空间需求，需要单独地和比较麻烦地集成到控制器之中，并且成本很高。 
一般而言，由控制或调节单元7通过控制信号S来控制或调节液压泵4(利用图中没有绘出的前置马达)。该控制或调节单元还可根据所储存的额定特性曲线，将压力额定值p额定和体积流量额定值Q额定发送给阀6，这样控制或调节单元7即可对泵4或者阀6后面直至负载设备(液缸2)的液压管路5中的体积流量Q和液压压力p进行控制或调节。 
按照现有技术(参见附图1)，由位移传感器8检测出通过输入液压油而改变的液缸2的活塞12的位置P，作为位移值，将位移实际发送给控制或调节单元7。 
而按照本发明的第一种实施例(参见附图2)，则是由阀6本身测定液压管路5中单位时间t的液压油体积流量Q，并将相应的信号传送给控制或调节单元7或者传送给流量-位移换算器Qs，该换算器由此算出液缸2的活塞12的位置P，然后将相应的信号即位移实际提供给控制或调节单元7。据此，测量装置就是阀6的一部分。因此，流量-位移换算器Qs可通过所述阀6间接地推断液缸容积V。这样就能将位移值即位移实际提供给控制或调节单元7，该位移值相应于活塞12在终端位置E1和E2之间的位置P(不使用位移传感器8)。 
如附图3所示，按照本发明的第二种实施例，阀6也不再需要了。具体而言，泵4本身即用以测定经过泵4以及接下来经过液压管路5的体积流量Q实际，测量装置就是泵4的一部分。也可以测定泵4中的液压压力p实际。然后将所测定的值Q实际和p实际提供给控制或调节单元7，控制或调节单元的流量-位移换算器Qs便可通过泵4间接地推断液缸容积V。 
又如附图4所示，控制或调节单元可以将储存在存储器之中用于压力额定值p额定和/或体积流量额定值Q额定输出给泵4的特性曲线作为计算和控制依据。 
采用按附图2、3和4所示的本发明的液压驱动单元1，可以利用位移传感器8的优点，而并不需要使用该位移传感器。因此与现有技术相比，好处在于仅仅还需要一个阀6，例如pQ阀的形式，或者只是还需要泵4。通过提供位移值即位移实际，可以防止抽芯机构在终端位置中的硬冲击(例如由针对性的制动所引起)。还可以使得液缸活塞停在不同的中间位置。此外，还可以通过及时制动而防止在型芯终端位置出现很高的压力峰值。在型芯作为具有成型件完工执行功能的顶料器的情况下，则可以实现往机器人(机械手)的一种利索的转送。 
再者，在本发明中有利的是，可以独立于负荷压力来确定体积流量Q。此外有利的是，可以在一次校准循环中运行基准冲程(无论以何种速度)来确定实际的液缸容积V。也可以很方便地将这种新系统加装在已有的注射成型机上，因为油量(体积流量Q)与活塞所经过的位置P是成比例的。 
因此，本发明披露了一种经改进的液压驱动单元1，其中，可以根据测量装置所测定的经过液压管路5的液压油流量Q来推断一负载设备2的活塞 位置P，并且该值可供控制或调节单元用作调整阀6中或者液压泵4中液压压力p和/或体积流量Q的计算依据。该测量装置要么是使用阀6的测量信号要么是使用泵4的测量信号来确定流量Q。 

Claims (5)

1.用于注射成型机的液压驱动单元(1)，包括： 
-在一液缸(2)中两个终端位置(E1，E2)之间能够液压运动、用以使注射成型机部件运动的活塞， 
-用以输送液压油的液压泵(4)， 
-在所述液压泵(4)和所述液缸(2)之间的液压管路(5)，以及 
-用以控制或调节所述液压泵(4)的控制或调节单元(7)， 
其特征在于，由一测量装置能够测定单位时间(t)的液压油体积流量(Q)，并且相应的信号被传送给所述控制或调节单元(7)，该控制或调节单元由此算出活塞的位置(P)；在所述控制或调节单元(7)中储存有实际的、能够在基准运行中确定的最大液缸容积(V)，其中，一流量-位移换算器(Qs)加上在规定的时间间隔(t)内由所述测量装置传输的体积流量(Q)并且根据所述最大液缸容积(V)换算到活塞的位移值(位移实际)。 
2.根据权利要求1所述的液压驱动单元，其特征在于，体积流量(Q)能够由所述测量装置借助所述液压泵(4)进行测定。 
3.根据权利要求1所述的液压驱动单元，其特征在于，体积流量(Q)能够由所述测量装置借助一个设置于所述液压管路(5)中用以调整体积流量(Q)和/或者液压压力(p)的阀(6)进行测定。 
4.根据权利要求3所述的液压驱动单元，其特征在于，所述阀(6)能由所述控制或调节单元(7)进行控制或调节。 
5.注射成型机，其特征在于设有如权利要求1～4中任一项所述的液压驱动单元(1)。 
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