DE102008011695A1 - Method for driving a moving part of an injection molding machine comprises determining the inertia of the moving part directly or indirectly and driving the moving part depending on the inertia measured - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben eines bewegbaren Teiles einer bzw. für eine Spritzgießmaschine.The The present invention relates to a method for driving a movable part of or for an injection molding machine.
Das Arbeiten mit Spritzgießmaschinen beinhaltet zwangsläufig die Notwendigkeit bewegbare Teile einer Spritzgießmaschine bzw. für eine Spritzgießmaschine anzutreiben, das heißt zu beschleunigen oder zu bremsen. Erstaunlicherweise geschah dies bisher ohne Berücksichtigung der Tatsache, dass sich die Trägheit der zu bewegenden Teile, das heißt der Widerstand den die Teile einer Änderung ihres Bewegungszustandes entgegensetzen, von Mal zu Mal unterscheiden kann.The Working with injection molding machines inevitably involves the need for moving parts of an injection molding machine or drive for an injection molding machine, that means accelerating or braking. Amazingly, this happened so far without considering the fact that the inertia of the parts to be moved, that is the resistance to the parts of a change in their state of motion opposite, from time to time.
Beispielsweise ist im Zuge eines Spritzgießverfahrens üblicherweise eine bewegbare Formaufspannplatte translatorisch auf eine feststehende Formaufspannplatte hin- und von dieser wegzubewegen. Dabei unterscheidet sich die Trägheit (Masse) der bewegbaren Formaufspannplatte je nachdem, welche Masse die an der bewegbaren Formaufspannplatte angebrachte Formhälfte aufweist.For example is customary in the course of an injection molding process a movable platen translationally on a fixed platen to move back and forth. The inertia is different (Mass) of the movable platen depending on which mass attached to the movable platen mold half having.
Es sind auch Spritzgießmaschinen bekannt, bei denen Drehtische mit aufgebauten Werkzeugen translatorisch hin- und herbewegt sowie gedreht werden müssen. Das Drehen erfolgt dabei in den meisten Fällen zwischen zwei mechanischen Anschlägen. Das heißt, dass die genaue Position nicht über den Antrieb des Drehtisches gewährleistet wird, sondern dass sich der Antrieb mit einer bestimmten Kraft an den jeweiligen Anschlag anlegt und so den Drehtisch in dieser Position beim Schließen der Spritzgießmaschine hält.It are also known injection molding machines where turntables with translationally reciprocated tools as well as have to be turned. The turning takes place in the most cases between two mechanical stops. The means that the exact position does not have the drive the turntable is guaranteed, but that the Drive with a certain force to the respective stop applies and so the turntable in this position when closing holding the injection molding machine.
Werkseitig erfolgt dabei eine Voreinstellung der Steuerung des Drehtisches mit fixen Beschleunigungs- bzw. Bremsrampen. Diese voreingestellten Rampen werden dabei im leeren Betrieb des Drehtisches oder bei einem aufgebauten Prüfklotz eingestellt.Factory This is done by presetting the control of the turntable with fixed acceleration or braking ramps. These preset ramps are doing in the empty operation of the turntable or a built-up Test block set.
Verwendet nun der Benutzer ein Werkzeug mit einem anderen Trägheitsmoment als bei der werkseitigen Einstellung aufgebaut war, kommt es zu einem verfrühten oder verspäteten Anliegen (Anschlagen) an den jeweiligen mechanischen Anschlag.used now the user a tool with a different moment of inertia when it was set up at the factory setting, it comes to a premature or delayed concerns (striking) to the respective mechanical stop.
Im Falle eines vorzeitigen Anschlagens kann es zu einer Deformation des Anschlages bis hin zu einer bleibenden Verformung kommen. Ist das Trägheitsmoment geringer als bei der werkseitigen Einstellung, wird der Anschlag mit sehr langsamer Geschwindigkeit angefahren, was die Zykluszeit des Spritzgießvorganges erhöht.in the In case of premature impact, deformation may occur of the stop come to a permanent deformation. is the moment of inertia lower than in the factory setting, the stop is approached at a very slow speed, which increases the cycle time of the injection molding process.
Das Gleiche gilt natürlich auch für die translatorische Bewegung.The The same applies of course to the translatory Move.
Ein anderes Beispiel bezieht sich auf im Handlingbereich eingesetzte Handlingteile, wie beispielsweise hochdynamische lineare Portalroboter. Bei diesen ist es aufgrund der möglichst gewichtssparenden und teilweise auskragenden Bauweise und der Schwingungsneigung notwendig, gewisse Grenzen für Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und/oder Rucke einzuhalten.One another example relates to handling used Handling parts, such as highly dynamic linear gantry robots. at this is because of the weight-saving as possible and partially cantilevered construction and the tendency to oscillate necessary, certain limits for speeds, accelerations and / or Rucke to keep.
Um in Bereichen, in welchen die Bauteile ohnehin weniger belastet werden, keine allzu konservativen Grenzen vorzugeben, existiert im Stand der Technik bereits ein Verfahren, welches die Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und/oder Rucke im Wesentlichen abhängig von den Start- und Zielpositionen reduziert. Damit werden die Grenzen der Schwingungsneigung angepasst. Es wird hiefür allerdings eine feste (im Allgemeinen die maximal zulässige) Zuladung zugrunde gelegt.Around in areas in which the components are less stressed anyway, not to set too conservative limits exists in the state the technology already has a method which speeds up, Accelerations and / or jerks are essentially dependent reduced from the start and finish positions. This will be the limits adapted to the tendency to vibration. It will be for this, however a fixed (generally the maximum permissible) payload based on.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass ein ökonomischeres Antreiben ermöglicht wird.The Invention, it has set itself the task of a generic Process in such a way that a more economical Driving is enabled.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.
So wird bei dem diskutierten Beispiel der bewegbaren Formaufspannplatte die translatorische Bewegung der Formaufspannplatte in Abhängigkeit von der tatsächlichen Gesamtmasse (Formaufspannplatte und Formhälfte) festgelegt.So in the example discussed, the movable platen the translational movement of the platen as a function of the actual total mass (platen and mold half) established.
Bei dem diskutierten Beispiel des Drehtisches können die Beschleunigungs- und Bremsrampen für die Rotations- bzw. Translationsbewegung an das jeweilige tatsächliche Trägheitsmoment bzw. an die Masse des Drehtisches samt aufgebautem Werkzeug angepasst werden.at In the discussed example of the turntable, the acceleration and braking ramps for the rotational or translational movement to the respective actual moment of inertia or adapted to the mass of the turntable including built tool become.
Hinsichtlich des diskutierten Beispieles aus dem Handlingbereich, können die aktuellen Lastverhältnisse berücksichtigt werden. Die Handlingteile können dadurch kontrolliert bis an ihre mechanischen Leistungsgrenzen belastet werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie durch bestimmte Anwendungen überlastet werden.Regarding of the discussed example from the handling area, can takes into account the current load conditions become. The handling parts can be controlled by be charged to their mechanical performance limits, without the There is a risk that it will be overloaded by certain applications become.
Ganz generell kann in der vorliegenden Offenbarung der Begriff „Antreiben" sowohl Abbremsen als auch Beschleunigen bedeuten. Unter einer direkten Ermittlung der Trägheit wird eine zahlenmäßige Bestimmung des Wertes der Trägheit verstanden. Bei einer indirekten Ermittlung der Trägheit wird der Wert solcher physikalischer Größen (eine oder mehrere) zahlenmäßig bestimmt, die sich in Abhängigkeit der tatsächlich vorhandenen Trägheit ändern. In diesen Fällen ist der Wert der Trägheit selbst nicht bekannt.More generally, in the present disclosure, the term "driving" may mean both deceleration and acceleration. "Direct determination of inertia is understood to mean a numerical determination of the value of inertia." In an indirect determination of inertia, the value of such physical quantities (one or more) several) determined in dependence to change the actual inertia. In these cases, the value of inertia itself is unknown.
Erfolgt das Antreiben des bewegbaren Teils zumindest über einen Streckenabschnitt translatorisch, so ist als Trägheit des bewegbaren Teiles dessen Masse zu ermitteln.He follows driving the movable part at least over one Translational section, so is inertia of the movable part to determine its mass.
Kommt es zum Antreiben des bewegbaren Teiles durch Drehung um eine Drehachse, so ist die Trägheit in Form des Trägheitsmomentes des bewegbaren Teiles bezüglich der Drehachse zu ermitteln.comes it for driving the movable part by rotation about a rotation axis, inertia is in the form of the moment of inertia to determine the movable part with respect to the axis of rotation.
Bei einer Kombination von Translation und Rotation kann es notwendig sein, sowohl Masse als auch Trägheitsmoment (also die Gesamtträgheit oder generalisierte Masse) zu ermitteln.at A combination of translation and rotation may be necessary be both mass and moment of inertia (ie the total inertia or generalized mass).
An sich bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, die Trägheit des bewegbaren Teiles direkt oder indirekt zu ermitteln. Einerseits ist es möglich die Trägheit des bewegbaren Teiles aus Bewegungsgrößen und/oder antreibenden Größen (zum Beispiel Kraft) zu ermitteln. Dabei bieten sich der zurückgelegte bzw. zurückzulegende Weg, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, der Ruck oder daraus abgeleitete Größen, jeweils isoliert oder in Kombination miteinander an.At There are various possibilities, inertia to determine the movable part directly or indirectly. On the one hand Is it possible the inertia of the movable part from movement quantities and / or driving variables (Force for example). Here are the laid back or path to be covered, the speed, the acceleration, the jerk or derived quantities, respectively isolated or in combination with each other.
Ebenso ist es denkbar, die Trägheit des bewegbaren Teiles aus Betriebsgrößen der das bewegbare Teil antreibenden Antriebseinheit zu ermitteln. Je nach Typ der Antriebseinheit kann es sich dabei um den Motorstrom, den Hydraulikdruck, der Drehzahl oder dergleichen handeln.As well it is conceivable, the inertia of the movable part Operating variables of the movable part driving To determine drive unit. Depending on the type of drive unit can these are the motor current, the hydraulic pressure, the speed or the like.
Die Ermittlung der Trägheit des bewegbaren Teiles kann dabei jeweils anhand gesonderter Bewegungen vor dem Antreiben erfolgen. Es ist auch möglich, die Trägheit des bewegbaren Teiles während des Antreibens, zum Beispiel zu Beginn des Antreibens zu ermitteln.The Determining the inertia of the movable part can thereby each carried out by separate movements before driving. It is also possible the inertia of the movable Part during driving, for example at the beginning of the Driving to determine.
Beispielsweise könnte es bei einem Drehtisch im Einrichtbetrieb durch Messung des Hydraulikdruckes am Hydromotor oder des Stromes eines Servomotors in den Beschleunigungsphasen zu einer Ermittlung des Trägheitsmoments des Drehtisches samt aufgebautem Werkzeug bzw. bei bekanntem Trägheitsmoment des Drehtisches des gesonderten Trägheitsmoments des aufgebauten Werkzeuges kommen. Entsprechend können die Beschleunigungs- und Bremsrampen steiler oder flacher eingestellt werden.For example it could be through at a turntable in set up mode Measurement of the hydraulic pressure on the hydraulic motor or the current of a servomotor in the acceleration phases to a determination of the moment of inertia of the turntable including tool set up or with known moment of inertia the turntable of the separate moment of inertia of the built-up tool come. Accordingly, the acceleration and braking ramps steeper or shallower.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich in Bezug auf dieses Beispiel sieht eine besonders einfache Ausführung vor (speziell bei elektrisch angetriebenen Drehtischen) die Zeit oder den Weg für den tatsächlichen Beschleunigungsvorgang zu ermitteln. Dies stellt ein Beispiel für eine indirekte Ermittlung der Trägheit des bewegbaren Teiles dar. Unter einer näherungsweisen Vernachlässigung der Reibung wird für den Bremsvorgang dieselbe Zeit bzw. derselbe Weg wie für die Beschleunigung benötigt. Damit kann der rechtzeitige und optimale Zeitpunkt der Einleitung des Bremsvorganges ermittelt werden. Hierdurch ergibt sich die optimale Steilheit der Rampen sozusagen automatisch. Die maximal mögliche Steigung kann natürlich beschränkt werden.Especially, but not exclusively in relation to this example provides a particularly simple design (especially with electrically driven turntables) the time or the way for the actual acceleration process too determine. This is an example of an indirect one Determining the inertia of the movable part. Sub an approximate neglect of friction becomes the same time or the same way for the braking process needed for the acceleration. This can be the timely and optimal timing of the initiation of the braking process be determined. This results in the optimum slope of the Ramps automatically, so to speak. The maximum possible slope Of course it can be limited.
Unabhängig von der Art wie die Trägheit des bewegbaren Teiles ermittelt wird, kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Trägheit, vorzugsweise laufend, Parameter für eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung der Antriebseinheit bestimmt werden. Diese oder zusätzlich ermittelte Parameter können dazu verwendet werden, Sollverläufe des Weges und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des bewegbaren Teiles festzulegen. Diese Sollverläufe können von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Bewegung des bewegbaren Teiles verwendet werden.Independently determined by the way the inertia of the movable part can be provided that, depending on the determined inertia, preferably running, parameters for a control device of the drive unit determined become. These or additionally determined parameters can be used to set the course of the path and / or the speed and / or acceleration of the movable part set. These nominal curves can be determined by the Control device for controlling or regulating the movement be used of the movable part.
Verschiedenste
Verfahren zum Ermitteln der Trägheit der bewegbaren Teile
sind dem Fachmann natürlich bekannt und müssen
daher nicht im Detail erläutert werden. Insbesondere gehören
auch Algorithmen zur elektronischen Ermittlung der Trägheit
in Abhängigkeit von Messsignalen bereits zum Stand der
Technik und können auch bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden. Derartige Algorithmen können zum Beispiel
dem Lehrbuch
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the Figures and the associated figure description. there demonstrate:
Der
Drehtisch
Sowohl
die bewegbare Formaufspannplatte
Die
durchgezogene Kurve
Die
strichlierte Kurve
Genau
entgegengesetzt ist die Situation für den Fall der strichlierten
Kurve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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2008
- 2008-02-28 DE DE102008011695.5A patent/DE102008011695B4/en active Active
Non-Patent Citations (1)
Title |
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"Applied Nonlinear Control, J.-J. Slotine, Prentice Hall (1991) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT504927A1 (en) | 2008-09-15 |
AT504927B1 (en) | 2009-04-15 |
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