CN116968286A - 用于成型机的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于成型机(15)的液压系统，其具有：至少一个液压阀(2)，所述至少一个液压阀包含用于调节所述至少一个液压阀(2)的致动器(3)；与所述至少一个液压阀(2)分开实施的机器控制装置(4)；在所述机器控制装置(4)和所述至少一个液压阀(2)之间的第一信号连接(5)；以及至少一个传感器(6)，其中，所述至少一个传感器(6)经由至少一个第二信号连接(7)与所述机器控制装置(4)信号连接，并且所述机器控制装置(4)被构造成基于所述至少一个传感器(6)的测量值执行对所述至少一个液压阀(2)的阀调节。

Description

用于成型机的液压系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于成型机的液压系统以及一种具有这种液压系统的成型机。
背景技术
成型机可以理解为注射成型机、注射压力机、压力机等。其中塑化物质被供应给开放式模具的成型机也是完全可以想到的。
下文中将借助注射成型机来概述现有技术。其同样普遍地适用于成型机。
这样的用于成型机的液压系统包括：
-至少一个液压阀，其包含用于调节所述至少一个液压阀的致动器，
-与所述至少一个液压阀分开实施的机器控制装置，
-在所述机器控制装置和所述至少一个液压阀之间的第一信号连接；以及
-至少一个传感器。
在现有技术的注射成型机的已知实施方式中，注射成型机的多个构件通常由液压系统驱动。
为了控制或调节这些驱动运动，液压系统通常具有至少一个液压阀。
为了使液压阀运动到不同的阀位置，所述至少一个液压阀又具有致动器、例如电磁致动器。
此外，为了也能够确定阀是否占据正确的位置，设有传感器，该传感器可以直接测量阀位置或测量液压系统的由阀位置施加的变化。
因此例如可以通过传感器测量液压系统的流量、压力或其他操作参数，所述操作参数可以通过所述至少一个液压阀改变。
在现有技术的常见实施变型中，液压系统的调节或控制如下进行：
首先，从与液压系统分开的机器控制装置输出用于液压系统的运动或操作参数的目标状态，其中通常通过机器控制装置仅共用地输出一个目标值，该目标值限定例如由液压系统为机器部件的驱动器提供一定的压力和/或流量目标值。
机器控制装置在此通常形成上级的机器控制装置，其负责注射成型机的各个部件的相互作用(如控制注射单元、塑化单元和闭合单元)。
然后，该共用的目标值信号被传输到液压阀的阀控制装置，其中通过阀控制装置将该共用的目标值换算为阀目标值，该阀目标值将由阀实施以实现共用的目标值。阀控制装置又将该目标值传输至电力电子设备。
阀目标值由电力电子设备转换成对应的控制信号(通常是模拟控制信号)，并被供应到液压阀的致动器，该致动器由于控制信号而占据位置和/或改变。
然后，经由液压系统的传感器收集测量值，该测量值反馈给阀控制装置或电力电子设备。
阀控制装置或电力电子设备根据测量值计算液压系统的实际值，并基于该实际值校正目标信号，其中在后续对应地调整用于液压阀的控制信号，以实现机器控制装置的共用的目标值。
例如由EP 0 967 400 A2或US 6,053,707 A得知对应装置。
但是，(在最佳情况下)只有一个实际值反馈给机器控制装置。
然而，在通常的情况下，机器控制装置并不接收关于传感器的测量值、给液压阀的当前或输出的控制信号、或阀控制装置或电力电子设备的其他在调节时使用的测量值的反馈。
在现有技术中，该措施尤其如下形成：来自不同制造商的不同部件在注射成型机中被组合以实现整体系统，其中阀系统的制造商提供其自身的阀控制装置，这些阀控制装置是根据阀制造商的设想构造的。
然而，缺点是，通常涉及到非常复杂和功能强大的阀控制装置，而在使用中通常不需要这些阀控制装置。
另一个缺点是，机器控制装置不能获得关于许多测量值和控制影响的信息，由此也使许多控制或调节干预的协调、改进或简化不能实现。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于成型机的液压系统，其中现有技术的前述缺点被至少部分地改进和/或液压系统与现有技术相比被简化和/或液压系统关于其潜能可被目的特定地调整和/或成型机的液压系统提供更大的优化可行性。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于成型机的液压系统、一种具有相应的液压系统的成型机以及一种具有权利要求13的特征的用于运行液压系统的计算机程序产品来实现。
根据本发明规定，一种用于成型机的液压系统包括以下：
-至少一个液压阀，其包含用于控制所述至少一个液压阀的致动器，
-与所述至少一个液压阀分开实施的机器控制装置，
-在所述机器控制装置和所述至少一个液压阀之间的第一信号连接；以及
-至少一个传感器，
其中，所述至少一个传感器经由至少一个第二信号连接与所述机器控制装置——特别是直接地——信号连接，并且所述机器控制装置被构造成基于所述至少一个传感器的测量值执行对所述至少一个液压阀的阀调节。
由于机器控制装置采用基于所述至少一个传感器的测量值的阀调节，因此可以省去配设给液压阀的阀控制装置，其中作为机器的中央控制单元的机器控制装置负责阀调节的功能。
因此，通过本发明提供了如下可行性，即所有产生的开环或闭环控制信号以及机器控制装置的测量值都是已知的，由此使机器控制装置也能够在阀调节中考虑其他影响参数并且能够更有针对性地以开环或闭环的方式控制液压阀。
此外，不再需要提供单独的电子装置来调节阀，其中可以节省这种通常尺寸过大的阀电子装置。
通过将阀调节集成到机器控制装置中，机器控制装置还可以有针对性地仅提供与情况相关的处理器性能，使得机器控制装置被优化地利用，并且未利用的处理器容量可以例如用于其他过程。
此外，所产生的优点是，例如为了更新，实现了一个中央单元、即机器控制装置，其中仅机器控制装置必须更新以保持最新，而不是像现有技术中已知的那样每个单独的彼此分开的开环或闭环控制单元必须(通常由不同的维护人员)进行维护和更新。
另一个优点是，机器控制装置可以在其应用领域中自由定位，更准确地说，在其位置上自由定位，从而可以提供一个受保护的优化运行环境。在现有技术的已知实施变型中(其中阀控制装置直接布置在阀上)，这些阀控制装置经常因注射成型机的运行条件而暴露于高温或其他影响下，这对控制装置的使用寿命产生不利影响。
如上所述，在本发明的意义上，机器控制装置是液压系统的硬件部件，该硬件部件被构造成或至少适合于以开环和/或闭环的方式控制液压系统且优选成型机的基本上所有的功能。
机器控制装置当然也可以包含由机器控制装置实施的软件组件。
应该注意的是，机器控制装置还可以具有远离成型机布置的附加的计算单元(分布式计算)。附加的计算单元可以例如实施为经由互联网连接的服务器和/或边缘设备(Edge Devices)。
上述软件组件可以全部或部分地实现到实际机器控制装置和/或附加的计算单元中。
例如，上述软件组件可以实现为现有机器控制装置中的一个或多个调节模块。
因此可以规定，已经存在的机器控制装置由另外的调节模块扩展，该另外的调节模块构成根据本发明的机器控制装置。
因此可行的是，例如调节模块由阀制造商实现到成型机的机器控制装置中，维护和/或更新。因此例如，即使调节模块是在独立于阀制造商的成型机制造商的机器控制装置上实现的，也可以由提供调节模块的阀制造商负责。
将对应的调节模块实现到成型机的机器控制装置中可以例如通过以下接口来实现，其中可以利用列出的优点：
■外部C程序库
-在IEC 61131-3运行时间系统中调用
■IEC 61131-3程序库
-在IEC 61131-3控制软件中的程序库的直接实例化
■在实时系统中的C应用程序
-在机器控制装置的实时系统中的独立C应用程序
-通过进程间通信与IEC 61131-3控制软件的通信
■在用户空间中的C/C++应用程序
-在实时系统外部的独立C/C++应用程序
-可实现的硬实时要求
机器控制装置到调节模块的接口可以例如由调节模块的供应商限定。然而，基本上，接口可以由过程数据(循环输入/输出参数)和异步参数交换组成。
这种接口的示例：
■过程数据输入
-REAL目标值压力[bar]
-REAL实际值压力[bar]
-REAL目标值枢转角度[％]
-REAL实际值枢转角度[％]
-REAL实际值阀位置[％]
-REAL实际值转速[％](例如用于转速相关地调整所述调节参数)
-DINT调节参数集(用于基于主动机器运动示例性地选择特定的调节参数集)
■过程数据输出
-REAL目标值阀位置[％]
-异步通信
-DINT参数索引
-DINT参数子索引
-DINT模式[读，写]
-REAL值
-DINT值
-STRING值
■异步通信
-REAL目标值阀位置[％]
-异步通信
-DINT参数索引
-DINT参数子索引
-DINT模式[读，写]
-REAL值
-DINT值
-STRING值
在记录的过程中，信号传导连接应理解为用于传输信号的连接装置，其可以构造为信号传导线路，或者也可以构造为无线连接。信号传导连接可以被进一步构造为远程数据传输连接。
远程数据传输连接可以通过LAN(局域网)、WLAN(无线局域网)、WAN(广域网)和/或各种(互联网)协议来实现。
成型机可以理解为注射成型机、注射压力机、压力机等。其中塑化物质被供应给开放式成型模具的成型机也是完全可以想到的。
根据本发明的装置也可以通过其在(例如在说明书背景技术中描述的)现有技术的已知实施变型中的使用而对其应用，并且事后安装。
本发明的有利实施方式在从属权利要求中限定。
可以规定，机器控制装置被构造成从由阀调节引起的调节变量产生并输出用于所述至少一个液压阀的致动器的控制信号，使得致动器可以由经由信号连接传输的控制信号来控制。
因此优选地可以规定，直接由机器控制装置输出控制信号，从而通过机器控制装置实施电力电子设备的功能。
因此也可以省去单独的电力电子设备，并且另外的在运行中出现的调节变量和信号可以直接在机器控制装置处被影响，记录和用于其他过程，从而没有信号变量脱离机器控制装置。
优选地可以规定，机器控制装置被构造成产生并输出所述至少一个液压阀的模拟的控制信号。
可以规定，液压系统具有至少一个流体泵和联接到该流体泵上的驱动器，优选地，所述驱动器和/或所述至少一个流体泵利用另外的信号连接与机器控制装置信号连接。
优选地还可以规定，所述至少一个流体泵和/或所述至少一个流体泵的驱动器由所述机器控制装置以开环或闭环的方式控制，由此例如液压系统的开环或闭环控制也可以通过所述流体泵的转速来实现，其中机器控制装置在以开环或闭环的方式控制液压阀时可以将此考虑在内或顾及于此。
优选地可以规定，所述至少一个流体泵在其排量方面被构造成可调节的，优选地被构造为具有可调节的枢转角度的轴向活塞泵。
可以规定，流体泵在其排量方面是连续可设定的或可调节的，或者具有两个或更多个离散的泵设置。
优选地可以规定，设有至少一个与流体阀流体引导地连接的液压致动器、优选活塞缸单元，其被构造成设定所述至少一个液体泵的排量。
因此，可以规定，小型液压致动器、优选缸直接影响流体泵的调节角度。
可以规定，机器控制装置被构造成借助于所述至少一个液压阀和/或液压致动器基于由阀调节引起的调节变量来设定所述至少一个流体泵的排量。
优选地可以规定，机器控制装置被构造成在考虑所述至少一个流体泵的排量和/或流体泵的驱动器的运行状态的情况下产生并输出用于所述至少一个液压阀的致动器的控制信号。
可以规定，所述至少一个传感器被构造为压力传感器和/或流量传感器，其中代表压力和/或流量的信号可以提供给机器控制装置。
优选地可以规定，所述至少一个传感器构造为所述至少一个流体泵的位置传感器、优选枢转角度传感器。
可以规定，液压系统具有至少一个驱动单元，用于驱动成型机的至少一个机器部件(优选闭合单元和/或塑化单元和/或注射单元)，其中机器控制装置被构造成以开环或闭环的方式控制所述至少一个机器部件的运动、速度和/或位置。
所述至少一个驱动单元可以被构造成旋转地和/或线性地驱动所述至少一个机器部件，例如闭合或打开所述闭合单元，向机器部件施加闭合力，按压注射和/或塑化单元，和/或线性地和/或旋转地驱动螺杆。
此外，寻求保护一种计算机程序产品，该计算机程序产品适合于运行优选根据本发明的液压系统并且适合于在成型机的机器控制装置上实施，该计算机程序产品包括指令，所述指令在由机器控制装置实施该指令时引起接收至少一个传感器的测量值并基于所述至少一个传感器的测量值执行对至少一个液压阀的阀调节。
附图说明
下面将参考附图中所示的实施例借助附图描述更详细地解释本发明的另外的细节和优点。在此：
图1示出根据本发明的液压系统的第一实施例，
图2示出图1中的液压系统的细节，
图3a、3b示出现有技术的已知实施变型，
图4示出根据本发明的实施例，以及
图5示出成型机的实施例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的液压系统1的第一实施例。
液压系统1在此具有流体泵8，通过该流体泵可以将所需压力和/或体积流量的液压流体例如从用于液压流体的储存器或储存罐供给到液压系统1中。
借助该液压系统1可驱动成型机15的驱动单元、例如闭合单元22、注射单元16或塑化单元25(就此而言参阅图5)。
图1中所示的液压系统还具有驱动器9，该驱动器与流体泵8联接以驱动流体泵8。
驱动器9由转速可变的伺服马达构成，该伺服马达通过信号连接10与机器控制装置4连接。
机器控制装置4在此可以被构造成在转速方面以开环或闭环的方式控制驱动器9，以便因此可以通过流体泵8的驱动器9的转速以开环或闭环的方式控制驱动功率。
所提供的流体泵8在其排量方面被构造成可调节的。这里所示的流体泵8例如被实现为具有可调节的旋转角度的轴向活塞泵。
该枢转角度可以通过液压致动器11设定，其中液压致动器11可以由液压阀2和配设给液压阀2的致动器3以开环或闭环的方式控制。
该致动器3和/或液压阀2通过第一信号连接5与机器控制装置4连接。
流体泵8的枢转角度可以通过传感器6——这里例如是枢转角度传感器14——来识别，其中枢转角度传感器14的测量信号可以通过第二信号连接7供应给机器控制装置4。
此外，设有传感器6以用于测量液压系统1的压力和/或流量，其中传感器6被构造为压力传感器12和/或流量传感器13，并且测量信号可以经由第二信号连接7提供给机器控制装置4。
在液压系统1的该实施例中规定，传感器6、12、13、14经由第二信号连接7与机器控制装置4信号连接，并且机器控制装置4被构造成基于传感器6、12、13、14的测量值来执行对液压阀2的阀调节。
在此可以规定，机器控制装置4考虑在液压系统1中存在的压力和/或流量和/或流体泵8的存在的枢转角度，以调节流体泵8的枢转角度并且从而在预设的或计算的目标值方面以开环或闭环的方式控制液压系统1的压力和/或流量。
此外可以规定，机器控制装置4在以开环或闭环的方式控制液压阀2时考虑驱动器9的转速，和/或甚至使用驱动器9的转速作为附加于液压阀2之外的另外的开环或闭环控制变量，以用于以开环或闭环的方式控制液压系统1。
在此可以特别优选地，机器控制装置4本身产生优选模拟的控制信号，并将其经由信号连接5输出到液压阀2，其中致动器3根据机器控制装置4的控制信号控制液压阀2。
如图2所示，液压系统1可以构造成使得通过液压阀2经由液压致动器11设定流体泵8的枢转角度的位置。
用于设定流体泵8的枢转角度的液压致动器11在此被构造为弹簧复位的活塞缸单元。
图2(其示出图1的液压系统1的详细视图)的实施例的液压阀2被构造为磁性致动的弹簧复位的3位2通换向阀，其中液压阀2的致动器3被设计为所示的磁性致动装置，该磁性致动装置可以直接通过机器控制装置4的模拟控制信号来控制。
由此允许：机器控制装置4的调节变量——更准确地说是控制信号——是已知的，并且可以通过机器控制装置4在另外的控制过程中将其考虑在内。
因此可行的是，机器控制装置4通过液压阀2和液压致动器11基于由阀调节引起的调节变量来设定流体泵8的排量。
可以规定，机器控制装置4被构造成在考虑流体泵8的排量和/或流体泵8的驱动器9的运行状态的情况下产生并输出用于液压阀2的致动器3的控制信号。
另一方面，图3a、3b示出现有技术中已知的开环或闭环控制方法，其中在液压阀2上设置与机器控制装置4分开的阀电子装置，以实现对液压阀2的开环或闭环控制。
阀电子装置在此采用传感器6、12、13、14的传感器信号并使用这些信号对阀进行模拟的(图3a)或数字的(图3b)开环或闭环控制，直到设定液压阀2的目标值。
然而，阀电子装置仅通过目标值和实际值与机器控制装置4进行通信，其中阀电子装置可以例如从机器控制装置接收流体泵8的压力的目标值并且可以返回实际值。
然而，从现有技术中不可能或不知道机器控制装置4本身获得或提供关于液压阀2的调节变量、传感器6、12、13、14的传感器信号或液压阀2的其他调节参数的信息，由此使得机器控制装置4在以开环或闭环方式控制另外的机器部件时不可能使用这些参数或传感器信号。
如图3b所示，在现有技术的数字的开环或闭环控制中规定，阀电子装置通过现场总线系统与机器控制装置4连接，其中可以还附加地传输阀电子装置的另外的(诊断)参数值。
另一方面，如由图4和在图4中示出的根据本发明的实施变型可见，根据本发明规定，机器控制装置4与液压阀2直接通信，其中通过机器控制装置4可以直接地将优选模拟的控制信号传输到液压阀2，并且因此这些控制信号也可以作为机器控制装置4的实际值。
此外，传感器测量信号可以直接传输到机器控制装置4，其中机器控制装置4可以基于传感器6、12、13、14的测量值来调整控制值的计算或控制值向液压阀2的输出。
图5示例性所示的成型机为注射成型机，并且具有注射单元16和闭合单元17，它们共同布置在机器框架18上。可替代地，机器框架18也可以被构造成多件式的。
闭合单元17具有固定压模板19、可动压模板20和端板21。
可替代地，没有端板21的实施变型也是可行的。这种闭合单元被称为双板闭合单元。
可动压模板20可通过象征性地示出的闭合驱动器22相对于机器框架18运动。闭合驱动器22在此可以构造为液压驱动单元，该液压驱动单元经由先前描述的液压系统1运行。
模具23的半模(虚线所示)可以被夹紧或安装在固定压模板19和可动压模板20上。
固定压模板19、可动压模板20和端板21由梁24相互支承和引导。
图5中封闭显示的模具23具有至少一个腔。注射通道通向该腔，通过该注射通道可以从塑化单元25供应塑化物质。
该实施例的注射单元16具有注射缸26和布置在注射缸26中的注射螺杆。该注射螺杆可围绕其纵向轴线旋转并可沿纵向轴线在输送方向上轴向运动。
这些运动由示意性示出的驱动单元驱动。优选地，该驱动单元包括用于旋转运动的液压旋转驱动器和用于轴向注射运动的线性液压驱动器，其中液压驱动器可以经由先前描述的液压系统1运行。
塑化单元25(并且因此注射单元16)与中央机器控制装置4信号技术连接。例如，控制指令从中央机器控制装置4输出到塑化单元25。
中央机器控制装置4可以通过信号传导连接29与操作单元27和/或显示装置28连接或者是这样的操作单元27的整体组成部分。
附图标记列表：
1 液压系统
2 液压阀
3 致动器
4 机器控制装置
5 信号连接
6 传感器
7 信号连接
8 流体泵
9 驱动器
10 信号连接
11 液压致动器
12 压力传感器
13 流量传感器
14 枢转角度传感器
15 成型机
16 注射单元
17 闭合单元
18 机器框架
19 固定压模板
20 可动压模板
21 端板
22 闭合驱动器
23 模具
24 梁
25 塑化单元
26 注射缸
27 操作单元
28 显示装置
29 信号传导连接

Claims (13)

1.用于成型机(15)的液压系统，该液压系统具有
-至少一个液压阀(2)，所述至少一个液压阀包含用于调节所述至少一个液压阀(2)的致动器(3)，
-与所述至少一个液压阀(2)分开实施的机器控制装置(4)，
-在所述机器控制装置(4)和所述至少一个液压阀(2)之间的第一信号连接(5)，以及
-至少一个传感器(6)，
其特征在于，所述至少一个传感器(6)经由至少一个第二信号连接(7)与所述机器控制装置(4)信号连接，并且所述机器控制装置(4)被构造成基于所述至少一个传感器(6)的测量值执行对所述至少一个液压阀(2)的阀调节。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其中，所述机器控制装置(4)被构造成从由所述阀调节引起的调节变量产生并输出用于所述至少一个液压阀(2)的致动器(3)的控制信号，使得所述致动器(3)能够由通过所述信号连接(5)传输的控制信号来控制。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其中，所述机器控制装置(4)被构造成产生并输出用于所述至少一个液压阀(2)的模拟的控制信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统(1)包括至少一个流体泵(8)和联接到所述至少一个流体泵上的驱动器(9)，优选地，所述驱动器(9)和/或所述至少一个流体泵(8)借助另外的信号连接(10)与所述机器控制装置(4)信号连接。
5.根据权利要求4所述的液压系统，其中，所述至少一个流体泵(8)在其排量方面被构造成可调节的，优选地被构造为具有可调节的枢转角度的轴向活塞泵。
6.根据权利要求5所述的液压系统，其中，设有至少一个与所述液压阀(2)流体引导地连接的液压致动器(11)、优选活塞缸单元，所述液压致动器被构造成设定所述至少一个流体泵(8)的排量。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的液压系统，其中，所述机器控制装置(4)被构造成借助于所述至少一个液压阀(2)和/或液压致动器(11)基于由所述阀调节引起的调节变量来设定所述至少一个流体泵(8)的排量。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的液压系统，其中，所述机器控制装置(4)被构造成在考虑所述至少一个流体泵(8)的排量和/或所述流体泵(8)的驱动器(9)的运行状态的情况下产生并输出用于所述至少一个液压阀(2)的致动器(3)的控制信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液压系统，其中，所述至少一个传感器(6)构造为压力传感器(12)和/或流量传感器(13)，代表压力和/或流量的信号能够提供给所述机器控制装置(4)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的液压系统，其中，所述至少一个传感器(6)构造为位置传感器、优选枢转角度传感器(14)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统(1)具有用于驱动所述成型机(15)的至少一个机械部件的至少一个驱动单元，优选地所述至少一个机械部件是闭合单元(17)和/或塑化单元(25)，所述机器控制装置(4)被构造成以开环或闭环的方式控制所述至少一个机器部件的运动、速度和/或位置。
12.成型机、优选注射成型机，该成型机具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的液压系统(1)。
13.计算机程序产品，该计算机程序产品适用于运行液压系统(1)、特别是根据权利要求1至11中任一项所述的液压系统，并且适用于在成型机(15)的机器控制装置(4)上实施，该计算机程序产品包括指令，所述指令在由所述机器控制装置(4)实施该指令时引起：接收至少一个传感器(6)的测量值并基于所述至少一个传感器(6)的测量值执行对至少一个液压阀(2)的阀调节。
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