DE102016001039A1 - Method for operating an injection unit and injection unit - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats für einen Gießprozess, wobei
– zur Füllung einer Formkavität eine Schmelze mittels eines Aktuators aus einem Schmelzegefäß verdrängt wird,
– eine Regelung und/oder Steuerung einer Bewegung des Aktuators nach einem kinematischen Parameter durchgeführt wird,
– eine Messgröße, welche für einen Druck der Schmelze charakteristisch ist, gemessen wird und
– aus der Messgröße ein zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschender Druck vorausberechnet wird
wobei eine Stellgröße für die Regelung und/oder Steuerung des kinematischen Parameters unter Berücksichtigung des zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschenden Druckes vorgegeben und/oder korrigiert wird und Einspritzaggregat.Method for operating an injection unit for a casting process, wherein
- For filling a mold cavity a melt is displaced by means of an actuator from a melt vessel,
A regulation and / or control of a movement of the actuator is carried out according to a kinematic parameter,
A measured variable, which is characteristic for a pressure of the melt, is measured and
- From the measured value of a prevailing at any future time in the melt pressure is calculated
wherein a manipulated variable for the regulation and / or control of the kinematic parameter is predefined and / or corrected taking into account the pressure prevailing in the melt in each case in the future, and injection unit.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats für einen Gießprozess gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Einspritzaggregat gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 13.The invention relates to a method for operating an injection unit for a casting process according to the features of the preamble of
Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand eines Beispiels bei einem Spritzgießprozess beschrieben. Die Aussagen gelten aber auch allgemeiner in Bezug auf andere Gießprozesse.In the following, the prior art will be described by way of example in an injection molding process. The statements also apply more generally in relation to other casting processes.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird
- – zur Füllung einer Formkavität eine Schmelze mittels eines Aktuators aus einem Schmelzegefäß verdrängt,
- – eine Regelung und/oder Steuerung einer Bewegung des Aktuators nach einem kinematischen Parameter durchgeführt und
- – eine Messgröße, welche für einen Druck der Schmelze charakteristisch ist, gemessen.
- - For the filling of a mold cavity, a melt displaced by means of an actuator from a melt vessel,
- A control and / or control of a movement of the actuator is carried out according to a kinematic parameter and
- A measured variable, which is characteristic for a pressure of the melt, measured.
Das Formfüllen beim Einspritzen erfolgt meist nach einer durch den Bediener vorgegebenen Einspritzgeschwindigkeit (als kinematische Größe). Abhängig von Material und Form stellt sich beim Formfüllen der Einspritzdruck ein. Neben der Einspritzgeschwindigkeit kann eine Einspritzdruckgrenze eingestellt werden. Dieser Grenzwert darf nicht überschritten werden, um das Werkzeug bzw. bei maximalem Wert den Bediener und die Maschine (Zylinder, Düse, Schnecke, Sperre usw.) zu schützen.The filling of the mold during injection usually takes place after an injection speed given by the operator (as a kinematic variable). Depending on the material and shape, the injection pressure is set during mold filling. In addition to the injection speed, an injection pressure limit can be set. This limit value must not be exceeded in order to protect the tool or, at maximum value, the operator and the machine (cylinder, nozzle, worm, lock, etc.).
In einer bekannten Variante wird der Geschwindigkeitsvorgabe bis zum Erreichen der Einspritzdruckgrenze gefolgt und dann die Druckregelung aktiviert, wodurch die Geschwindigkeit reduziert wird. Das führt aber bei hohen Geschwindigkeiten zu entsprechenden Überschwingen im Druck, speziell bei steilen Druckanstiegen wenn die Form bereits vollständig gefüllt ist oder z. B. die Verschlussdüse nicht öffnet. (Siehe
Eine weitere Variante wäre einen PID Regler so zu parametrieren, dass er bei einem Druckanstieg frühzeitig, das heißt bereits vor dem Erreichen der Einspritzdruckgrenze, die Geschwindigkeit reduziert und so den Drucküberschwinger vermeidet. Diese Ausführung ist jedoch schwierig zu parametrieren und führt teilweise zu einer ungewollten frühzeitigen Abweichung der Einspritzgeschwindigkeit von der Vorgabe (und damit längeren Zykluszeiten).A further variant would be to parameterize a PID controller in such a way that it reduces the speed at a pressure increase at an early stage, that is, even before reaching the injection pressure limit, thus avoiding the pressure overshoot. However, this design is difficult to parameterize and in some cases leads to an unwanted premature deviation of the injection speed from the specification (and thus longer cycle times).
In der
Durch diese konstante Beschleunigung wird potentiell Zykluszeit verschenkt, da eine konstante Verzögerung der Plastifizierschnecke natürlich nur für die wenigsten Kombinationen aus Werkzeug und Schmelze ideal sein wird.This constant acceleration potentially gives cycle time away as a constant plasticizing screw delay will, of course, be ideal only for the few tool and melt combinations.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats sowie ein Einspritzaggregat bereit zu stellen, welche eine verkürzte Einspritzzeit erlauben.The object of the invention is to provide a method for operating an injection unit and an injection unit, which allow a shortened injection time.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies geschieht, indem eine Stellgröße für die Regelung und/oder Steuerung des kinematischen Parameters unter Berücksichtigung des zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschenden Druckes vorgegeben und/oder korrigiert wird.With regard to the method, this object is solved by the features of
Hinsichtlich des Einspritzaggregats wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst. Dies wird dadurch erreicht, dass die Regel- oder Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Stellgröße für die Regelung und/oder Steuerung des kinematischen Parameters unter Berücksichtigung des zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschenden Druckes vorzugeben und/oder zu korrigieren.With regard to the injection unit, this object is achieved by the features of claim 13. This is achieved in that the regulating or control unit is designed to predetermine and / or correct a manipulated variable for the regulation and / or control of the kinematic parameter, taking into account the pressure prevailing in the melt at any future time.
Somit können die Informationen, welche aus der Messung der Messgröße zur Verfügung stehen, auch während der Phase der Regelung und/oder Steuerung nach einem kinematischen Parameter genutzt werden. Dadurch wird erzielt, dass die Verlängerung der Einspritzzeit, welche durch den Eingriff des Druckgrenzereglers in das vom Bediener vorgegebene Profil entsteht, minimiert wird, wobei gleichzeitig keine zu großen Drücke in der Schmelze entstehen.Thus, the information that is available from the measurement of the measured variable can also be used during the control and / or control phase according to a kinematic parameter. It is thereby achieved that the extension of the injection time, which results from the engagement of the pressure limit regulator in the profile predetermined by the operator, is minimized, whereby at the same time there are no excessive pressures in the melt.
Bei der Messgröße, welche für einen Druck der Schmelze charakteristisch ist, kann es sich beispielsweise um eine Druckmessgröße handeln. Als Messgrößen können jegliche Messgrößen zum Einsatz kommen, welche das Druckverhalten der Schmelze beschreiben können. Beispielsweise können Messgrößen verwendet werden, die Aussagen über die vom Aktuator auf die Schmelze ausgeübte Kraft erlauben (da die Geometrie des Aktuators meist bekannt ist). Dies wären eine Druckmessung des Hydraulikfluids in einem Einspritzkolben oder, falls der Aktuator mittels eines elektrischen Antriebs bewegt wird, Ströme und Spannungen des elektrischen Antriebs. Natürlich können auch Schmelzedrucksensoren in der Formkavität oder in sonstigen Bereichen, welche die Schmelze erreicht, verwendet werden. Tatsächlich könnten auch Sensoren verwendet werden, die den Anstieg der Schließkraft in einer Schließeinheit, welche zum Schließen der Formkavität dient, als Antwort auf die durch den Druck der Schmelze verursachte Auftreibkraft gemessen werden.In the measured variable, which is characteristic of a pressure of the melt, it may be, for example, a pressure measurement. As measured variables, any measured variables can be used which can describe the pressure behavior of the melt. For example, measured variables can be used that allow statements about the force exerted by the actuator on the melt (since the geometry of the actuator is usually known). These would be a pressure measurement of the hydraulic fluid in an injection piston or, if the actuator is moved by means of an electric drive, currents and voltages of the electric drive. Of course, melt pressure sensors can also be used in the mold cavity or other areas where the melt reaches. In fact, sensors could also be used which measure the increase in the closing force in a closing unit which serves to close the mold cavity in response to the urging force caused by the pressure of the melt.
Die Erfindung kann vorzugsweise bei Einspritzaggregaten mit einem elektrischen Antrieb eingesetzt werden, wobei auch der Einsatz bei hydraulischen Antrieben möglich ist.The invention can preferably be used in injection units with an electric drive, wherein the use is also possible in hydraulic drives.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass eine Druckgrenze als Grenzwert für den Druck der Schmelze vorgegeben wird. Dies dient dem Schutz des Einspritzaggregats und des Werkzeugs, da zu hohe Drücke Beschädigungen verursachen können. Zu hohe Drücke können des Weiteren auch eine Degradation der Schmelze verursachen. Letztlich dient dies auch der Erhöhung der Sicherheit für die Bediener.It can preferably be provided that a pressure limit is specified as the limit value for the pressure of the melt. This serves to protect the injection unit and the tool, as too high pressures can cause damage. Excessively high pressures can also cause a degradation of the melt. Ultimately, this also serves to increase the safety for the operators.
In vielen Fällen muss die Geschwindigkeit nur relativ geringfügig reduziert werden, um den Einspritzdruck beim Formfüllen unterhalb der Druckgrenze zu halten. Bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik ist aber auch in diesen Fällen eine relativ große Einbuße bei der Einspritzzeit hinzunehmen.In many cases, the speed only has to be reduced relatively slightly in order to keep the injection pressure during mold filling below the pressure limit. In the case of methods according to the prior art, however, a relatively large loss in the injection time must also be accepted in these cases.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Vorgabe und/oder die Korrektur der Stellgröße durchgeführt wird, falls der vorausberechnete Druck der Schmelze größer als die Druckgrenze ist. Dieses Vorgehen ermöglicht eine weiter optimierte Zykluszeit, da die Druckgrenze so gut wie möglich ausgenutzt wird, ohne Überschwinger zu verursachen.In a particularly preferred embodiment it can be provided that the specification and / or the correction of the manipulated variable is carried out if the predicted pressure of the melt is greater than the pressure limit. This procedure enables a further optimized cycle time, since the pressure limit is utilized as well as possible without causing overshoots.
Zur weiteren Verbesserung der Regelung und/oder Steuerung kann es vorgesehen sein, dass bei der Vorausberechnung des zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschenden Drucks eine Viskosität und/oder eine Kompressibilität der Schmelze berücksichtigt werden.In order to further improve the control and / or control, it may be provided that a viscosity and / or a compressibility of the melt are taken into account in the preliminary calculation of the pressure prevailing in the melt at any future time.
Eine besonders einfache Implementierung der gleichzeitigen Regelung und/oder Steuerung nach dem kinematischen Parameter und der Messgröße kann dadurch erreicht werden, dass die Korrektur der Stellgröße als Vorsteuerung für die Regelung und/oder Steuerung nach einem kinematischen Parameter durchgeführt wird.A particularly simple implementation of the simultaneous control and / or control according to the kinematic parameter and the measured variable can be achieved by performing the correction of the manipulated variable as feedforward for the control and / or control according to a kinematic parameter.
Es kann vorgesehen sein, dass die Spritzdruckgrenze als konstantes, zeit- oder wegabhängiges Druckprofil vorgegeben wird.It can be provided that the injection pressure limit is specified as a constant, time-dependent or path-dependent pressure profile.
Als kinematische Parameter können beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Position und/oder eine Beschleunigung verwendet werden.As kinematic parameters, for example, a speed, a position and / or an acceleration can be used.
Es kann außerdem vorgesehen sein, dass ein Hinweis an einen Bediener ausgegeben wird und/oder ein produziertes Bauteil als Ausschuss deklariert wird und/oder die Produktion gestoppt wird, falls eine Vorgabe und/oder eine Korrektur der Stellgröße unter Berücksichtigung des zu einem jeweils zukünftigen Zeitpunkt in der Schmelze herrschenden Druckes durchgeführt wird.It can also be provided that an indication is issued to an operator and / or a component produced is declared as rejects and / or production is stopped, if a specification and / or a correction of the manipulated variable taking into account at any future time in the melt prevailing pressure is performed.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, ein erfindungsgemäßes Einspritzaggregat so zu gestalten, dass die während der Regelung und/oder Steuerung nach dem kinematischen Parameter durchgeführte Vorgabe und/oder Korrektur der Stellgröße abschaltbar ist.It may preferably be provided to design an injection unit according to the invention such that the specification and / or correction of the manipulated variable carried out during the regulation and / or control according to the kinematic parameter can be switched off.
Der Aktuator kann einen Einspritzkolben umfassen. Der Aktuator kann ebenfalls eine Plastifzierschnecke umfassen.The actuator may include an injection piston. The actuator may also comprise a plasticizing screw.
Das Schmelzegefäß kann als Plastifzierzylinder ausgeführt sein.The melt vessel can be designed as plasticizing cylinder.
Schutz wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Einspritzaggregat begehrt. Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen sowie Pressen und dergleichen verstanden werden.Protection is also desired for a molding machine with an injection unit according to the invention. Under shaping machines injection molding machines, transfer molding and pressing and the like can be understood.
Das Einspritzaggregat kann insbesondere zur Füllung einer Formkavität mit plastifziertem Kunststoff geeignet sein.The injection unit may be particularly suitable for filling a mold cavity with plasticized plastic.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus den Figuren sowie der zugehörigen Figurenbeschreiben ersichtlich. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention can be seen from the figures and the accompanying figures. Showing:
Beim Beispiel aus
Das Konzept der Druckgrenzeregelung (im folgenden kurz „Druckregelung”) dient zur Beschränkung des maximalen Drucks und wird häufig bei Einspritzaggregaten mit elektrischen Antrieben eingesetzt. Um bei der hohen Systemsteifigkeit und den hohen Einspritzgeschwindigkeiten die Druckbegrenzungsfunktion zu erfüllen, ist eine vorzeitige Reduktion der Geschwindigkeit nötig.The concept of pressure limit control (hereinafter referred to as "pressure control") serves to limit the maximum pressure and is often used in injection units with electric drives. In order to fulfill the pressure limiting function due to the high system rigidity and the high injection speeds, a premature reduction of the speed is necessary.
In der
Diese Situationen können durch einen erfindungsgemäßen Betrieb erzeugt werden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zunächst mittels eines Modells, welches die Viskosität/Kompressibilität der Schmelze und die Elastizität des Einspritzaggregates (bzw. dessen Antriebsstrang) berücksichtigt, vorausberechnet, wie hoch der Druck bei Einhaltung des vorgegebenen Geschwindigkeitsprofils GP steigen würde. (Modelle, welche die Viskosität/Kompressibilität der Schmelze berücksichtigen, sind beispielsweise in der
Im Maschinenmodell können die Reibung und Steifigkeit des Antriebsstranges mittels Bewegungsgleichungen beschrieben werden. Damit können die dynamischen Grenzwerte der Bewegung der Maschine im Betrieb berücksichtigt werden. Übersteigt dieser Vorhersagewert für den Druck der Schmelze die Druckgrenze DG, greift der Druckregler in die Steuerung des Aktuators ein.In the machine model, the friction and rigidity of the drive train can be described by means of equations of motion. This allows the dynamic limits of the movement of the machine during operation to be taken into account. If this pressure value of the melt exceeds the pressure limit DG, the pressure regulator intervenes in the control of the actuator.
In dem Ablaufdiagramm in
Greift der Druckregler in den Einspritzprozess bis zum Umschaltpunkt ein, so wird eine Hinweismeldung am Steuerungsbildschirm dargestellt. Entsprechend der Einstellung durch den Bediener können damit auch weitere Aktionen verknüpft werden.If the pressure regulator intervenes in the injection process up to the switching point, a message is displayed on the control screen. Depending on the setting by the operator, further actions can be linked with it.
Die Druckregelung während des Eingriffs des Druckreglers ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Vorsteuerung des Aktuators ausgeführt. Für Details diesbezüglich sei auf die
Nach dem Eingriff wird die Druckregelung basierend auf dem vorgegebenen Druckprofil DG und der gemessenen Messgröße (Einspritzdruck) durchgeführt.After the procedure, the pressure control is performed based on the predetermined pressure profile DG and the measured variable (injection pressure).
Dabei werden die Prozessgrößen beim Eingriff (Druck, Geschwindigkeit und Position) für die spätere Optimierung gespeichert. Bevorzugt können auch nur einzelne Werte bei speziellen Kriterien für die folgende Berechnung ermittelt werden. Nach dem Umschalten auf Nachdruck wird die Adaption der Regelparameter basierend auf den gemessenen Größen durchgeführt. Die adaptierten Parameter werden für den nächsten Zyklus verwendet.The process variables during intervention (pressure, speed and position) are saved for later optimization. Preferably, only individual values can be determined for specific criteria for the following calculation. After switching to holding pressure, the adaptation of the control parameters is carried out based on the measured variables. The adapted parameters are used for the next cycle.
Optimierungoptimization
Wie bereits erwähnt, findet in einer bevorzugten Ausführungsform ein Modell für den Antrieb und den Einspritzprozess Verwendung. Mit dem Modell können die Druckanstiege genauer vorausberechnet werden und der ideale Eingriffszeitpunkt des Druckreglers – das heißt möglichst spät aber ohne Überschreitung der Druckgrenze – bestimmt werden. Die Modelle der Maschine und des Antriebes sind meist hinreichend gut bekannt, durch die Abhängigkeit von Werkzeug und Material ist jedoch das Prozessmodell vorab nicht exakt bekannt.As already mentioned, in a preferred embodiment a model for the drive and the injection process is used. With the model, the pressure increases can be precalculated more accurately and the ideal time of intervention of the pressure regulator - that is, as late as possible but without exceeding the pressure limit - be determined. The models of the machine and the drive are usually well-known, but due to the dependence on the tool and the material, the process model is not exactly known in advance.
In der Steuerung ist ein Modell für den Antrieb und den Prozess enthalten. Mit diesem können einerseits material- oder werkzeugspezifische Größen berechnet, sowie eine Vorausberechnung des Druckanstiegs während des Abbremsens auf die benötige Einspritzgeschwindigkeit durchgeführt werden. Dadurch kann der Zeitpunkt für das Aktivieren des Druckreglers bestimmt werden, wobei die Modellinformationen auch für die Druckregelung verwendet werden können.The controller includes a model for the drive and the process. On the one hand, this can be used to calculate material-specific or tool-specific variables and to carry out a precalculation of the pressure increase during deceleration to the required injection speed. This can set the time for activating the Pressure regulator can be determined, the model information can also be used for pressure control.
Das Modell für den Prozess ist im ersten Schritt mit nominellen Parametern parametriert. Diese nominellen Parameter erzielen eine sichere Funktion für sämtliche Werkzeuge und Materialeigenschaften, die Druckregelung wird rechtzeitig aktiviert, die Geschwindigkeit reduziert und ein Drucküberschwingen kann vermieden werden. Aufgrund der robusten Parametrierung erfolgt der Eingriff aber in der Regel zu früh (die Geschwindigkeit hätte zu dem Zeitpunkt noch nicht reduziert werden müssen). Wird erkannt, dass der Eingriff zu früh erfolgt, werden aufgrund der Messdaten von Druck, Position und Geschwindigkeit die Modellparameter für die folgenden Einspritzbewegungen nach einer Berechnungsvorschrift adaptiert.The model for the process is parameterized in the first step with nominal parameters. These nominal parameters provide a safe function for all tools and material properties, the pressure control is activated in time, the speed is reduced and pressure overshoot can be avoided. Due to the robust parameterization, however, the intervention usually takes place too early (the speed would not have had to be reduced at that time). If it is detected that the intervention takes place too early, the model parameters for the following injection movements are adapted according to a calculation rule on the basis of the measurement data of pressure, position and speed.
Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird dabei eine Abweichung des vorausberechneten Einspritzdruckes mit dem gemessen Einspritzdruck bestimmt. Abhängig von der Abweichung werden ein oder mehrere Parameter des Modells angepasst, damit die Vorausberechnung besser mit der Messung übereinstimmt. Beispielhaft kann die Parameteradaption folgendermaßen erfolgen:
Diese Optimierung wird in den folgenden Zyklen bei Bedarf wiederholt. Da sich durch diese Optimierung das Verhalten der Maschine ändert und somit auch der Einspritzprozess verändert, kann der Bediener diese Optimierung steuern.This optimization is repeated as needed in the following cycles. Since this optimization changes the behavior of the machine and thus also changes the injection process, the operator can control this optimization.
Es kann vorgesehen sein, dass die geschätzten Modell- oder Regelgrößen für eine Prozess- oder Maschinenüberwachung verwendet werden.It can be provided that the estimated model or controlled variables are used for a process or machine monitoring.
Eine Ausführungsform:An embodiment:
Während des Zyklus wird ein vorrausberechneter Druck mit dem gemessenen Druck verglichen. Die Abweichung kann als mit einem Faktor mulitplizierten Modifikator für die Modellparamter eingesetzt werden (oder Modellinvertierung).During the cycle, a pre-calculated pressure is compared with the measured pressure. The deviation can be used as a factor multiplied by a model parameter modifier (or model inversion).
Aktivierung der OptimierungActivation of optimization
Der Bediener hat die Möglichkeit die Optimierung zu starten, anzuhalten und rückzusetzen:
- • Der Bediener hat die Möglichkeit die Optimierung der Parameter für das im Regler hinterlegte Systemmodell bei Bedarf zu aktivieren. In diesem Fall werden die Modellparameter zyklisch, basierend auf den Messwerten des aktuellen Einspritzvorgangs, für den Folgezyklus adaptiert. Der Optimierungsvorgang geschieht ohne Interaktion mit dem Bediener.
- • Deaktiviert der Bediener die Optimierung hat er die Möglichkeit das Ergebnis mit dem Teiledatensatz zu verknüpfen (= Anhalten der Optimierung) oder zu verwerfen (= Zurücksetzen).
- • Wird der Teiledatensatz gespeichert während die Optimierung aktiv ist, hat der Bediener die Möglichkeit zu entscheiden ob der aktuelle Stand der Optimierung mit gesichert wird oder nicht.
- • Lädt der Bediener einen Teiledatensatz der ein Optimierungsergebnis enthält hat er die Möglichkeit dieses für die folgenden Produktionszyklen zu verwenden. Nutzt er diese Möglichkeit, so wird die Optimierung aktiviert und startet mit dem gesicherten Ergebnis. Auch in diesem Fall mit automatischer Aktivierung der Optimierung hat der Bediener beim manuellen Beenden der Optimierung die Wahl das Optimierungsergebnis mit den Teiledaten zu verknüpfen oder zu verwerfen.
- • The operator has the option of activating the optimization of the parameters for the system model stored in the controller as required. In this case, the model parameters are adapted cyclically, based on the measured values of the current injection process, for the subsequent cycle. The optimization process happens without interaction with the operator.
- • If the operator deactivates the optimization, he has the option of linking the result to the part data record (= stopping the optimization) or discarding (= resetting).
- • If the parts data record is saved while the optimization is active, the operator has the opportunity to decide whether or not to save the current state of optimization.
- • If the operator loads a part data record that contains an optimization result, he has the possibility to use it for the following production cycles. If he uses this option, the optimization is activated and starts with the saved result. In this case too, with automatic activation of the optimization, when the optimization is ended manually, the operator has the choice of linking or rejecting the optimization result with the parts data.
Weitere Varianten für Start und Dauer der OptimierungOther variants for start and duration of optimization
- • Die Optimierung läuft ständig mit und prüft die Kriterien für ein Anpassen der Parameter intern (keine Aktivierung durch den Bediener nötig). Sofern kein Eingriff erfolgt, passiert keine Anpassung. Bei einem Eingriff wird geprüft ob durch eine Parameteranpassung das Verhalten verbessert werden kann. Ist das positiv, werden die Parameter gespeichert und für den nächsten Schuss verwendet.• The optimization runs constantly and checks the criteria for adjusting the parameters internally (no activation by the operator necessary). If no intervention takes place, no adjustment happens. During an intervention it is checked whether the behavior can be improved by a parameter adjustment. If this is positive, the parameters are saved and used for the next shot.
- • Die Optimierung erfolgt nur einmalig nach manuellem Auslösen der Optimierung nach einem Eingriff. Der Bediener bestimmt selbst, ob eine Änderung des Reglerverhaltens zulässig ist. Nach der Optimierung werden die Parameter gespeichert und für den nächsten Schuss verwendet.• The optimization takes place only once after manually triggering the optimization after an intervention. The operator himself determines whether a change of the controller behavior is permissible. After optimization, the parameters are saved and used for the next shot.
- • Die Optimierung läuft für eine bestimmte Anzahl von Zyklen. Innerhalb der Zyklen können die Parameter mehrmals angepasst werden. Weiters kann die Anpassung über mehrere Schüsse gemittelt werden. Nach der Optimierung werden die Parameter gespeichert und für die folgenden Formgebungszyklen verwendet.• Optimization runs for a certain number of cycles. Within the cycles, the parameters can be adjusted several times. Furthermore, the adjustment can be averaged over several shots. After optimization, the parameters are saved and used for the following molding cycles.
- • Die Optimierung läuft bis ein Optimierungskriterium oder eine max. Anzahl von Zyklen erreicht ist. Nach der Optimierung werden die Parameter gespeichert und für die folgenden Schüsse verwendet.• The optimization runs until an optimization criterion or a max. Number of cycles is reached. After optimization, the parameters become saved and used for the following shots.
- • Die Optimierung läuft nach der Aktivierung ständig, bis sie der Bediener wieder deaktiviert.• Optimization runs continuously after activation until it is deactivated by the operator.
Die optimierten Parameter werden als Teile Daten gespeichert. Somit kann der Prozess mit den ermittelten Parametern reproduzierbar wiederholt werden um so hohe Produktkonstanz erzielt werden.The optimized parameters are stored as pieces of data. Thus, the process can be repeated reproducibly with the parameters determined so high product consistency can be achieved.
In
Folgende Schritte werden im Zustand „Überwachen” in jedem Abtastschritt durchgeführt:
- • Aus dem gemessenen Druckanstieg und dem Modell des Kompressionsverhaltens wird der benötigte Geschwindigkeitsverlauf bestimmt und der Verlauf des Einspritzdruckes vorausberechnet.
- • Es wird überprüft, ob der vorausberechnete Druck die Druckgrenze übersteigt.
- • From the measured pressure increase and the model of the compression behavior of the required speed curve is determined and the course of the injection pressure precalculated.
- • It is checked if the predicted pressure exceeds the pressure limit.
Sobald die Druckgrenze DG durch den vorausberechneten Druck der Schmelze erreicht wird, greift der Druckregler ein (Abbremsen,
Während des Eingriffs des Druckreglers wird die Geschwindigkeit durch eine Vorsteuerung reduziert. Zusätzlich wird ein Folgeregler aktiv. Ist der Druckanstieg geringer als der vorausberechnete, wird die Verzögerung durch die Vorsteuerung reduziert. Falls der Druck nicht weiter ansteigt, wird die Geschwindigkeit durch die Vorsteuerung nicht weiter reduziert.During the intervention of the pressure regulator, the speed is reduced by a pilot control. In addition, a slave controller becomes active. If the pressure increase is less than the predicted, the delay is reduced by the pilot control. If the pressure does not increase any further, the speed will not be further reduced by the pilot control.
Nach Beendigung der Vorsteuerung wird mithilfe des Folgereglers der Druck auf der Druckgrenze gehalten. Liegt der aktuelle Druck unter der Druckgrenze, erhöht der Folgeregler so lange die Geschwindigkeit bis die aktuell gültige Profilgeschwindigkeit erreicht ist.After completion of the feedforward control, the pressure is kept at the pressure limit with the help of the slave controller. If the current pressure is below the pressure limit, the slave controller increases the speed until the currently valid profile speed is reached.
Der Eingriff ist beendet, wenn der Druck unter einen bestimmten Wert gesunken ist und die Profilgeschwindigkeit wieder erreicht ist. Somit verhält sich der Druckregler wieder wie vor dem Eingriff.The intervention is completed when the pressure has fallen below a certain value and the profile speed is reached again. Thus, the pressure regulator behaves again as before the procedure.
Die Wirkung eines erfindungsgemäßen Druckgrenzereglers ist in
In Beispiel
In Beispiel
Beispiel
Die Aufgabe des Druckreglers besteht darin, Situation
Die Struktur der Geschwindigkeitsregelung ist in
Istwertfilter: Actual value:
Das Istwertfilter kann als Bandsperre und/oder als Tiefpassfilter ausgeführt sein. Die Bandsperre ist ein spezielles Filter, das es ermöglicht eine bestimmte (Stör-)Frequenz nahezu vollständig zu unterdrücken. In diesem Regelkreis bietet die Bandsperre die Möglichkeit, Druckschwingungen mit bekannter und annähernd konstanter Frequenz zu unterdrücken.The actual value filter can be designed as a band-stop filter and / or as a low-pass filter. The band-stop filter is a special filter that makes it possible to almost completely suppress a certain (disturbing) frequency. In this control loop, the band-stop filter offers the possibility of suppressing pressure oscillations with a known and approximately constant frequency.
Ein Tiefpassfilter unterdrückt alle Signalanteile mit Frequenzen, die über der eingestellten Grenzfrequenz liegen. Das Signal wird geglättet indem hochfrequente Anteile herausgefiltert werden.A low-pass filter suppresses all signal components with frequencies that are above the set limit frequency. The signal is smoothed out by filtering out high-frequency components.
Modell:Model:
Im Modell findet die Vorausberechnung des Druckes basierend auf den Modellparametern und Messwerten statt. Darin werden der Eingreifzeitpunkt und auch die Eingangssignale für die Vorsteuerung und den Folgeregler bestimmt.In the model, the precalculation of the pressure takes place based on the model parameters and measured values. Therein, the intervention time and also the input signals for the precontrol and the slave controller are determined.
Vorsteuerung:Pilot:
Zusammengefasst bietet eine Vorsteuerung die Möglichkeit den Eingang des zu regelnden Systems so vorzugeben, dass dessen Ausgang unter idealen Bedingungen einem gewünschten Verlauf folgt. Dadurch ist das Systemverhalten im Vorhinein bekannt und es ist möglich, die volle Dynamik des Systems zu nutzen.In summary, a feedforward control offers the possibility of predetermining the input of the system to be controlled so that its output follows a desired course under ideal conditions. As a result, the system behavior is known in advance and it is possible to use the full dynamics of the system.
Erreicht der vorausberechnete Druck die Druckgrenze, wird die Geschwindigkeit so reduziert, dass der Druck bis zur Druckgrenze wie vorausberechnet ansteigt. Bei der Berechnung des Drucks werden die Modellparameter und die aktuellen Messwerte berücksichtigt. Steigt der Druck langsamer als erwartet, wird die Verzögerung entsprechend reduziert um nicht mehr als unbedingt nötig vom vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil abzuweichen. Falls der Druck vor Erreichen der Druckgrenze konstant bleibt, wird auch die von der Vorsteuerung ausgegebene Sollgeschwindigkeit (v_Vorst) konstant gehalten.If the pre-calculated pressure reaches the pressure limit, the speed is reduced so that the pressure rises to the pressure limit as predicted. When calculating the pressure, the model parameters and the current measured values are taken into account. If the pressure increases more slowly than expected, the deceleration is reduced accordingly so that it does not deviate more than absolutely necessary from the given velocity profile. If the pressure remains constant before reaching the pressure limit, the setpoint speed (v_Vorst) output by the pilot control is also kept constant.
Folgeregler:Slave controller:
Im Druckgrenzeregler wird der Folgeregler verwendet, um Abweichungen zwischen der eingestellten Druckgrenze und dem gemessenen Druck auszuregeln. Die Summe aus dem Ausgang der Vorsteuerung und dem Ausgang des Folgereglers wird als neue Sollgeschwindigkeit für das System verwendet. Wird die Druckgrenze nicht erreicht, wird die Geschwindigkeit wieder so lange erhöht, bis entweder die Druckgrenze oder die eingestellte Profilgeschwindigkeit erreicht ist.In the pressure limit controller, the slave controller is used to correct deviations between the set pressure limit and the measured pressure. The sum of the output of the feed forward control and the output of the slave controller is used as the new setpoint speed for the system. If the pressure limit is not reached, the speed is increased again until either the pressure limit or the set profile speed is reached.
Bediener SchnittstelleOperator interface
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu führen, dass ein vom Bediener eingegebenes Geschwindigkeitsprofil für den Aktuator vom Druckregler situationsbedingt verändert wird. Um das Verhalten der Maschine transparenter zu machen, wird im ersten Schritt der Bediener über den Eingriff der Druckregelung beim Einspritzen mit einer Hinweismeldung informiert und auf mögliche Abhilfen hingewiesen.The method according to the invention can result in a speed profile for the actuator entered by the operator being changed by the pressure regulator as a function of the situation. In order to make the behavior of the machine more transparent, in the first step, the operator is informed about the intervention of the pressure control during injection with a message and pointed to possible remedies.
Weiters besteht in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Möglichkeit neben einer Hinweismeldung noch weitere Aktionen auszuwählen. Material- und Prozessschwankungen können eine Veränderung des Betriebspunktes bewirken, was zu einem Eingriff des Druckreglers führen kann.Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, it is possible to select further actions in addition to an information message. Material and process fluctuations can cause a change in the operating point, which can lead to an intervention of the pressure regulator.
Erfordert der Prozess einen zyklischen Eingriff des Reglers oder wird trotz Eingriffs die geforderte Produktqualität erzielt, kann die Hinweismeldung auch deaktiviert werden.If the process requires a cyclic intervention of the controller or if the required product quality is achieved despite intervention, the warning message can also be deactivated.
Die Aktion bei Eingriff Einspritzdruckregler kann durch eine Drop-Down-Auswahl festgelegt werden:
- – Keine
- – Hinweismeldung (default)
- – Deklarierung des produzierten Teils als Ausschuss (und Hinweismeldung)
- – Produktionsstopp (und Hinweismeldung und Ausschussdeklarierung)
- - None
- - Information message (default)
- - Declaration of the produced part as reject (and notification)
- - Production stop (and notice message and reject declaration)
Durch die Hinweismeldung wird der Bediener über den Eingriff des Druckreglers, welche die vorgegebene Einspritzgeschwindigkeit reduziert informiert und über die Hilfe auf mögliche Behebungen hingewiesen. Durch die Angabe der Position bzw. des Einspritzvolumens kann der Bediener beispielsweise gezielt die Geschwindigkeit in bestimmten Bereichen anpassen.The message informs the operator about the intervention of the pressure regulator, which reduces the specified injection speed and points out possible remedies via the help. By specifying the position or the injection volume, for example, the operator can specifically adjust the speed in certain areas.
Eine entsprechende Hinweismeldung könnte beispielsweise folgendes beinhalten:
- – Eingriff Einspritzdruckregler reduziert Geschwindigkeit (eventuell unter Angabe der Geschwindigkeit des Aktuators, bei der eigegriffen wurde);
- – Auswirkung: Der Einspritzdruckregler reduziert die Spritzgeschwindigkeit, die eingestellte Spritzgeschwindigkeit kann dadurch nicht erreicht werden.
- – Möglichkeiten zur Behebung:
- – Überprüfen von Kavitäten und Temperatureinstellungen
- – Spritzdruckgrenze erhöhen
- – Eingestellte Einspritzgeschwindigkeit (im Bereich des Reglereingriffs) reduzieren
- – Aktivierung der Optimierung der Spritzdruckbegrenzung für den Prozess
- – Deaktivierung der Hinweismeldung
- - intervention injection pressure regulator reduces speed (possibly indicating the speed of the actuator in which eigegriffen was);
- - Effect: The injection pressure regulator reduces the injection speed, which means that the set injection speed can not be achieved.
- - Remedies:
- - Check cavities and temperature settings
- - increase the injection pressure limit
- - Reduce the set injection speed (in the range of the controller intervention)
- - Activation of the optimization of the injection pressure limitation for the process
- - deactivation of the information message
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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