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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungsverfahren für eine Spritzgussmaschine, die mehrere Arten von Servoverstärkern mit unterschiedlichen zulässigen Spannungen und einen Transformator zum Umwandeln einer Mehrzahl von Spannungsarten aufweist.
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2. Zum Stand der Technik
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Eine Spritzgussmaschine ist mit unabhängigen Servomotoren für die einzelnen Antriebseinheiten (d. h. Servomotoren für die Injektion, für den Vorschub [Schneckendrehung], für das Öffnen/Schließen der Form, und einen Ejektor etc.) versehen. Die erforderlichen Ausgangsleistungen für jeden dieser Servomotoren unterscheiden sich in Abhängigkeit vom angetriebenen Bauteil, mit dem der Servomotor zusammenwirkt. Insbesondere ist ein Motor mit höherer Ausgangsleistung erforderlich für die Injektion von Kunststoff in die Form im Vergleich zu anderen Servomotoren.
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Wird die Spannung oder der Strom eines Servoverstärkers, welcher den Servomotor antreibt, erhöht, dann erhöht sich auch die Ausgangsleistung des Servomotors entsprechend. Ein solcher Anstieg des Stromes begegnet aber einer Grenze durch den maximalen Strom, der durch das Leistungselement im Servoverstärker fließen kann. Um somit die Ausgangsleistung weiter zu steigern, muss nicht nur der Strom für den Servoverstärker sondern auch die an ihn angelegte Spannung entsprechend gesteigert werden. In einem solchen Fall wird ein Servoverstärker mit einer Eingangsspannung von 400 V als Servoverstärker eingesetzt, der an eine hohe Spannung anpassbar ist, anstelle des allgemein eingesetzten Servoverstärkers mit einer Eingangsspannung von 200 V.
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Wie oben beschrieben, kann mit einem solchen 400 V Servoverstärker eine höhere Ausgangsleistung gewonnen werden. Andererseits aber muss bei einem solchen Servoverstärker die Spannungsfestigkeit der elektrischen Komponenten verbessert werden. Um die Spannungsfestigkeit zu verbessern ist es erforderlich, die Abstände zwischen den Leitern, wir Kabeln und Drähten, zu vergrößern, was unabdingbar zur Folge hat, dass der Servoverstärker größer baut. Wenn also 400 V-Servoverstärker für jeden der Servomotoren eingesetzt werden sollen (d. h. Servomotoren für die Injektion, für den Vorschub, das Öffnen/Schließen der Form, einen Ejektor etc.), die jeweils mit den Antriebsteilen der Spritzgussmaschine zusammenwirken, dann werden die Servoverstärker in unerwünschter Weise große Bereiche des Raumes für die Steuerelemente der Spritzgussmaschine einnehmen. Es kann überhaupt zu Schwierigkeiten kommen, bei einer Spritzgussmaschine alle diese Servoverstärker unterzubringen.
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Mit Blick auf die Unterbringung aller Servoverstärker in einer Spritzgussmaschine ist es vorzuziehen, einen 400 V-Servoverstärker nur in Zusammenhang mit einem Antriebsteil einzusetzen, das einen 400 V-Servoverstärker erfordert, während 200 V-Servoverstärker für Servomotoren eingesetzt werden, welche nicht eine derart hohe Ausgangsleistung verlangen, wie zum Beispiel einen Servomotor für das Öffnen/Schließen der Form und einen Servomotor für einen Ejektor, da ein 200 V-Servoverstärker in seinen Abmessungen kleiner ist als ein 400 V-Servoverstärker mit entsprechender Ausgangsleistung.
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2 zeigt eine Spritzgussmaschine mit einem 200 V-Servoverstärker und einem 400 V-Servoverstärker.
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Eine Spritzgussmaschine 1 ist mit einem internen Servomotor für jedes Antriebsteil versehen (einem Servomotor 22 für die Injektion, einem Servomotor 24 für die Schneckendrehung, einem Servomotor 26 für das Öffnen/Schließen der Form, und einem Servomotor 28 für einen Ejektor). Jeder der Servomotoren hat einen individuellen Servoverstärker (einen Servoverstärker 12 für die Injektion, einen Servoverstärker 14 für die Schneckendrehung, einen Servoverstärker 16 für das Öffnen/Schließen der Form, und einen Servoverstärker 18 für den Ejektor). Weiterhin hat die Spritzgussmaschine 1 einen internen Transformator 30 zum Wandeln einer Spannung von 200 V (Spannung der allgemeinen Stromversorgung) in eine Spannung von 400 V. Der Transformator 30 hebt eine Spannung von 200 V am Eingang als Hauptspannungsversorgung 2 auf eine Spannung von 400 V an für einen 400 V-Servoverstärker.
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Die in
2 gezeigte Spritzgussmaschine entspricht derjenigen der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2007-168 177 A insoweit als sowohl ein 200 V-Servoverstäker als auch ein 400 V-Servoverstärker in Mischung vorgesehen sind. Bei der
JP 2007-168 177 A beträgt aber die Eingangsspannung 400 V und deshalb ist ein Transformator vorgesehen für einen 200 V-Servoverstärker.
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Eine Produktionsmaschine wie eine Spritzgussmaschine kann innerhalb von Fabrikationsanlagen aus Organisationsgründen an verschiedenen Orten eingesetzt werden. Die Spannung in der jeweiligen Stromversorgung an den unterschiedlichen Orten kann unterschiedlich sein. Ist deshalb eine Spritzgussmaschine nur anpassbar an eine Spannung von 200 V oder 400 V, dann ist es erforderlich, einen Transformator zwischen der allgemeinen Stromversorgung der Produktionsanlage und der Spritzgussmaschine zu installieren, um so die Spritzgussmaschine mit Strom zu versorgen durch Anheben oder Absenken einer Spannung in Abhängigkeit von der örtlich gegebenen Versorgungsspannung. Wird der Spritzgussmaschine keine genau angepasste Spannung zugeführt, kann sie nicht genau arbeiten.
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3 zeigt die Installation eines Transformators 35 zum Transformieren einer Spannung von 400 V auf 200 V zusätzlich außerhalb einer Spritzgussmaschine 1 wenn die Spannung in der örtlichen Stromversorgung bei 400 V liegt während die Spannung der Hauptspannungsversorgung für die Spritzgussmaschine 1 bei 200 V liegt. Durch Installation des Transformators 35 außerhalb der Spritzgussmaschine 1 ist es möglich, eine Spannung anzulegen, die der erforderlichen Spannung für die Hauptspannungsversorgung der Spritzgussmaschine entspricht, auch dann wenn die örtliche Spannung sich je nach Einsatzort ändert. Jedoch verursacht eine solche zusätzliche Installation eines Transformators Nachteile hinsichtlich Kosten und Installationsraum etc. Wird die Spritzgussmaschine größer, dann steigen auch die Kapazitäten der Transformatoren entsprechend an und die Anlage wird weniger handhabbar.
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EP 2 647 482 A1 offenbart ein System bestehend aus mehreren Spritzgussmaschinen und eine Verteilungsvorrichtung, die den Spritzgussmaschinen elektrische Energie zuführt, wobei die Verteilungsvorrichtung über einen elektrischen Energiespeicher verfügt.
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JP 2010-68568 A offenbart eine Energieversorgungsschaltung, welche mit Hilfe von Widerständen und parallel geschalteten spannungsregulierenden Schaltungen eine Spannungsaufteilung verwirklicht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Stromversorgung für eine Spritzgussmaschine, die Unterschieden zwischen örtlichen Spannungsversorgungen mit einfachen Schritten Rechnung trägt, z. B. wenn die Spritzgussmaschine an unterschiedlichen Orten eingesetzt wird.
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Bei einer Stromversorgung für eine Spritzgussmaschine gemäß der Erfindung hat die Spritzgussmaschine einen ersten Servoverstärker, der bei einer ersten zulässigen Spannung arbeitet, einen zweiten Servoverstärker, der bei einer zweiten, von der ersten zulässigen Spannung verschiedenen zulässigen Spannung arbeitet, und einen Transformator mit einem primärseitigen Anschluss und einem sekundärseitigen Anschluss, der eingerichtet ist, wechselseitig Spannungen in einem vorgegebenen Spannungsverhältnis zu transformieren. Das Spannungsversorgungsverfahren sieht vor, dass dann, wenn die Spannung der Hauptstromversorgung für die Spritzgussmaschine gleich ist der ersten zulässigen Spannung, ein primärseitiger Anschluss des Transformators mit der Hauptspannungsversorgung verbunden wird und der erste Servoverstärker direkt mit der Hauptspannungsversorgung verbunden wird, während der zweite Servoverstärker mit einem sekundärseitigen Anschluss des Transformators verbunden wird, um zu bewirken, dass der Transformator die Spannung der Hauptversorgung in einem gegebenen Spannungsverhältnis transformiert. Das Spannungsversorgungsverfahren sieht auch vor, wenn die Spannung der Hauptspannungsversorgung, die der Spritzgussmaschine zugeführt wird, gleich ist der zweiten zulässigen Spannung, ein sekundärseitiger Anschluss des Transformators mit der Hauptspannungsversorgung verbunden wird und der erste Servoverstärker mit einem primärseitigen Anschluss des Transformators verbunden wird, um so zu bewirken, dass der Transformator die Spannung der Hauptspannungsversorgung gemäß dem Kehrwert des vorgegebenen Spannungsverhältnisses transformiert, wobei der zweite Servoverstärker direkt mit der Hauptspannungsversorgung verbunden wird.
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Die Spannungsversorgung und das Spannungsversorgungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können mit Unterschieden hinsichtlich der Spannungsversorgungen in unterschiedlichen Produktionsorten durch eine einfache Maßnahme fertig werden, auch wenn die Spritzgussmaschine an unterschiedlichen Orten zum Einsatz kommt.
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Das Stromversorgungsverfahren gemäß der Erfindung kann auch das Detektieren einer Spannung vorsehen, die einem ersten Servoverstärker zugeführt wird, und einer Spannung, die einem zweiten Servoverstärker zugeführt wird, und die Abgabe eines Alarms wenn die dem ersten Servoverstärker zugeführte Spannung von der ersten zulässigen Spannung abweicht und/oder die dem zweiten Servoverstärker zugeführte Spannung von der zweiten zulässigen Spannung abweicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel werden eine dem ersten Servoverstärker zugeführte Spannung und eine dem zweiten Servoverstärker zugeführte Spannung detektiert und ein Alarm wird abgegeben, wenn eine der Spannungen von der zugehörigen zulässigen Spannung abweicht. Dies ermöglicht die Prüfung, ob ein Fehler beim Transformator aufgetreten ist oder ob eine Abweichung der Spannung der Hauptspannungsversorgung aufgetreten ist, in Abhängigkeit davon, ob eine Spannung, die von der zulässigen Spannung abweicht, an einem mit der Hauptstromversorgung über einen Transformator verbundenen Servoverstärker aufgetreten ist, oder ob eine Spannung, die von einer zulässigen Spannung abweicht an einem Servoverstärker detektiert worden ist, der ohne zwischengeschalteten Transformator mit der Hauptspannungsversorgung verbunden ist.
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Das Verfahren zum Anlegen von Spannungen kann weiterhin Schritte aufweisen einschließlich der Detektion einer Spannung, die dem ersten Servoverstärker zugeführt wird, und einer Spannung, die dem zweiten Servoverstärker zugeführt wird, und Abgabe eines Alarms dann, wenn das Verhältnis zwischen der detektierten Spannung, die dem ersten Servoverstärker zuzuführen ist, und der detektierten Spannung, die dem zweiten Servoverstärker zuzuführen ist, von einem vorgegebenen Spannungsverhältnis abweicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel, insbesondere dem obigen, werden eine dem ersten Servoverstärker zuzuführende Spannung und eine dem zweiten Servoverstärker zuzuführende Spannung detektiert, um ein Spannungsverhältnis zwischen den Servoverstärkern zu gewinnen und ein Alarm wird abgegeben, wenn das Verhältnis von einem vorgegebenen Spannungsverhältnis abweicht. Dies ermöglicht die Prüfung von Fehlfunktionen des Transformators in Abhängigkeit von dem Wert des Spannungsverhältnisses zwischen den Servoverstärkern.
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Wie oben beschrieben, lehrt die Erfindung ein Stromversorgungsverfahren (Leistungsversorgungsverfahren) zum Einsatz in einer Spritzgussmaschine, welches mit Unterschieden örtlicher Stromversorgungsanlagen fertig wird, und zwar mit einem einfachen Verfahren auch dann, wenn die Spritzgussmaschine an unterschiedliche Einsatzorte verbracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Obige und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Blick auf die begleitenden Figuren:
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1A ist eine beispielhafte Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Stromversorgung einer Spritzgussmaschine gemäß der Erfindung, bei der die der Spritzgussmaschine zugeführte Hauptversorgungsspannung 200 V ist;
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1B ist eine beispielhafte Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Stromversorgung einer Spritzgussmaschine gemäß der Erfindung, bei der die der Spritzgussmaschine zugeführte Hauptversorgungsspannung 400 V ist;
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2 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Spritzgussmaschine mit einem 200 V-Servoverstärker und einem 400 V-Servoverstärker, wobei die Netzspannung (Hauptversorgungsspannung) 200 V ist; und
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3 ist eine beispielhafte Darstellung, bei der extern der Spritzgussmaschine gemäß 2 ein Transformator zusätzlich installiert ist zum Transformieren einer Spannung von 400 V in 200 V, um die Spritzgussmaschine an einem Ort einzusetzen, wo die Netzspannung 400 V ist.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN IM EINZELNEN
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Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel einer Stromversorgung für eine Spritzgussmaschine beschrieben mit Bezug auf 1A. Dabei ist die Spannung der Hauptspannungsversorgung (Netzspannung), die der Spritzgussmaschine zuzuführen ist, 200 V.
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Die Spannung einer Hauptspannungsversorgung 2, welche einer Spritzgussmaschine 1 gemäß 1A zugeführt wird, beträgt 200 V. Deshalb ist ein primärseitiger Anschluss 32 eines Transformators 30 an die Hauptversorgungsspannung 2 angeschlossen. Ein sekundärseitiger Anschluss 34 ist mit einem Servoverstärker für eine Injektionseinrichtung 12 verbunden, wobei die zulässige Spannung für den Servoverstärker für die Injektion bei 400 V liegt. Andere Servoverstärker mit einer anderen zulässigen Spannung von 200 V (d. h. ein Servoverstärker 14 für eine Schneckendrehung, ein Servoverstärker 16 für das Öffnen/Schließen der Form, und ein Servoverstärker 18 für einen Ejektor) sind direkt mit der Hauptspannungsversorgung 2 verbunden.
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Nunmehr wird ein Ausführungsbeispiel eines Stromversorgungsverfahrens für eine Spritzgussmaschine mit Bezug auf 1B näher beschrieben. Dabei ist die Spannung einer Hauptversorgungsspannungsquelle, die der Spritzgussmaschine zuzuführen ist, 400 V.
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Die Spannung der Hauptspannungsversorgung 2, welche der Spritzgussmaschine 1 gemäß 1B zuzuführen ist, beträgt 400 V. Deshalb ist ein sekundärseitiger Anschluss 34 eines Transformators 30 mit der Hauptversorgungsspannung 2 verbunden. Ein primärseitiger Anschluss 32 ist mit Servoverstärkern verbunden, die eine zulässige Spannung von 200 V haben (d. h. ein Servoverstärker 14 für die Schraubendrehung, ein Servoverstärker 16 für das Öffnen/Schließen der Form, und ein Servoverstärker 18 für einen Ejektor). Der verbleibende Servoverstärker 12 für die Injektion mit einer zulässigen Spannung von 400 V ist direkt mit der Hauptversorgungsspannung 2 verbunden. Mit anderen Worten: im Falle der Spritzgussmaschine 1 gemäß 1B sind ein primärseitiger Anschluss 32 und ein sekundärseitiger Anschluss 34 des Transformators 30 mit Servoverstärkern bzw. der Hauptversorgungsspannung verbunden während andererseits im Falle einer Spritzgussmaschine 1 gemäß 1A ein primärseitiger Anschluss 32 und ein sekundärseitiger Anschluss 34 des Transformators mit einer Hauptversorgungsspannung bzw. Servoverstärkern verbunden sind.
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Mit einer solchen Anordnung kann die Spritzgussmaschine 1 mit Spannungsunterschieden zwischen jeweiligen Netzspannungen durch eine einfache Änderung fertigwerden, zum Beispiel durch Austausch eines primärseitigen Anschlusses 32 und eines sekundärseitigen Anschlusses 34 des Transformators 30, der in der Spritzgussmaschine 1 vorgesehen ist, auch wenn die Spritzgussmaschine 1 an unterschiedlichen Orten mit unterschiedlichen Netzspannungen eingesetzt wird. Das Verfahren vermeidet die Notwendigkeit der zusätzlichen Anordnung eines Transformators zwischen einer Netzversorgungsseite und einer Hauptversorgungsspannung gemäß 3. Im Ergebnis werden die Kosten eines Transformators eingespart und auch der Aufwand der Installation eines Transformators.
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Wie die 1A und 1B zeigen, können eine erste und eine zweite Spannungsdetektoreinheit 42 und 44 vor den Servoverstärkern angeordnet werden, um die diesen Servoverstärkern zugeführten Spannungen zu detektieren. In diesem Fall gibt eine Alarmeinheit 40 einen Alarm wenn die durch die erste Spannungsdetektoreinheit 42 detektierte erste Spannung von der zulässigen Spannung von etwa 400 V für den Servorverstärker 12 für die Injektion abweicht oder wenn die mit der zweiten Spannungsdetektoreinheit 44 detektierte zweite Spannung von der zulässigen Spannung von etwa 200 V bezüglich der anderen Servoverstärker abweicht. Unterschiedliche Arten von Alarmgebung, wie eine Beleuchtung, oder ein Lichtblinken, oder ein akustischer Alarm, und ein Vibrationsalarm können für die Alarmeinheit 40 verwendet werden.
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Mit diesen Verfahren ist es möglich, eine Art von Fehlfunktion in Abhängigkeit davon, ob die mit der ersten Spannungsdetektoreinheit 42 detektierte Spannung von der zulässigen Spannung abweicht oder wenn die mit der zweiten Spannungsdetektoreinheit 44 detektierte Spannung von der jeweils zugeordneten zulässigen Spannung abweicht, zu vermeiden. Beispielsweise ist es bei einer Spritzgussmaschine gemäß 1A möglich, eine Fehlfunktion des Transformators 30 zu bestimmen wenn nur die durch die erste Spannungsdetektoreinheit 42 detektierte Spannung von der entsprechenden zulässigen Spannung abweicht. Ähnlich ist eine Fehlfunktion der Hauptversorgungsspannung 2 feststellbar, wenn nicht nur die durch die erste Spannungsdetektoreinheit 42 detektierte Spannung sondern auch die von der zweiten Spannungsdetektoreinheit 44 detektierte Spannung von den jeweils zugeordneten jeweils zulässigen Spannungswerten abweicht. Es ist auch möglich, die Alarmeinheit 40 zu veranlassen, unterschiedliche Arten von Alarmsignalen in Abhängigkeit vom Ergebnis der Fehlfunktionsfeststellung abzugeben.
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Anstelle einer Bestimmung, ob die von der ersten Spannungsdetektoreinheit und der zweiten Spannungsdetektoreinheit 44 detektierten Spannungen von zulässigen Spannungswerten abweichen, kann auch ein Verhältnis zwischen der durch die erste Spannungsdetektoreinheit 42 und der durch die zweite Spannungsdetektoreinheit 44 detektierten Spannung gewonnen werden und wenn das gewonnene (Spannungs-)Verhältnis von einem vorgegebenen Spannungsverhältnis abweicht, ist es möglich, daraus eine Fehlfunktion bezüglich des Transformators 40 abzuleiten und so die Alarmeinheit 40 zu veranlassen, einen Alarm abzugeben. Ein solches vorgegebenes Spannungsverhältnis kann auf Basis der charakteristischen Daten des Transformators (zum Beispiel experimentell) gewonnen werden.
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Um die Kosten des Transformators 30 in der Spritzgussmaschine 1 zu senken, kann die Kapazität des Transformators 30 reduziert werden. Hierzu ist es vorzuziehen, Servoverstärker in Kombination derart einzusetzen, dass der Leistungsverbrauch durch Servoverstärker mit einer zulässigen Spannung von 400 V und der Leistungsverbrauch durch Servoverstärker mit einer zulässigen Spannung von 200 V einander im Wesentlichen gleich sind. Beispielsweise ist eine mit einer Spannung von 400 V versorgte Schaltung nur mit einem Servoverstärker 12 für die Injektion verbunden, welche eine hohe Ausgangsleistung erfordert, um einen Anstieg von Leistungsverbrauch beim Injektionsprozess zu steuern, während eine mit einer Spannung von 200 V arbeitende Schaltung mit den anderen Servoverstärkern als dem für die Injektion verbunden ist, welche nicht die hohe Ausgangsleistung erfordern, sodass, im Ergebnis, die Kapazität des Transformators 30 reduziert ist da die Konzentration von Leistungsverbrauch auf einen Spannungsschaltkreis vermieden werden kann. Somit ist die beschriebene Erfindung vorteilhaft in Bezug auf Kosten und Installationsaufwand bezüglich eines Transformators im Vergleich zu insbesondere zu Spritzgussmaschinen 1 mit extern installiertem Transformator gemäß 3.
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Bezugszeichenliste
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Fig. 1AÖrtliche Versorgungsspannung:
- 2
- Hauptspannungsversorgung
- 12
- Servoverstärker für Injektion zulässige Spannung: etwa 400 V
- 14
- Servoverstärker für Schneckendrehung zulässige Spannung: etwa 200 V
- 16
- Servoverstärker für Öffnen/Schließen der Form zulässige Spannung: etwa 200 V
- 18
- Servoverstärker für Ejektor zulässige Spannung: etwa 200 V
- 30
- Transformator
- 40
- Signaleinheit
Fig. 1BÖrtliche Versorgungsspannung: - 2
- Hauptspannungsversorgung
- 12
- Servoverstärker für Injektion zulässige Spannung: etwa 400 V
- 14
- Servoverstärker für Schneckendrehung zulässige Spannung: etwa 200 V
- 16
- Servoverstärker für Öffnen/Schließen der Form zulässige Spannung: etwa 200 V
- 18
- Servoverstärker für Ejektor zulässige Spannung: etwa 200 V
- 30
- Transformator
- 40
- Signaleinheit
Fig. 2Örtliche Versorgungsspannung: - 2
- Hauptspannungsversorgung
- 12
- Servoverstärker für Injektion zulässige Spannung: etwa 400 V
- 14
- Servoverstärker für Schneckendrehung zulässige Spannung: etwa 200 V
- 16
- Servoverstärker für Öffnen/Schließen der Form zulässige Spannung: etwa 200 V
- 18
- Servoverstärker für Injektor zulässige Spannung: etwa 200 V
- 30
- Transformator
Fig. 3Örtliche Versorgungsspannung: - 2
- Hauptspannungsversorgung
- 12
- Servoverstärker für Injektion zulässige Spannung: etwa 400 V
- 14
- Servoverstärker für Schneckendrehung zulässige Spannung: etwa 200 V
- 16
- Servoverstärker für Öffnen/Schließen der Form zulässige Spannung: etwa 200 V
- 18
- Servoverstärker für Ejektor zulässige Spannung: etwa 200 V
- 30
- Transformator
- 35
- Transformator
