DE10208589C2 - Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgieß­ maschine mit einer Schließeinheit und mindestens einer Plastifizier- und Einspritzeinheit, wobei mindestens ein diskontinuierlich betätigbarer hydraulischer Ver­ braucher vorgesehen ist, mit den folgenden Merkmalen:

• - der mindestens eine hydraulische Verbraucher ist über ein Ventil, das von einer Steuereinheit betä­ tigbar ist, von mindestens einem Hydraulikspeicher beaufschlagbar;
• - der mindestens eine Hydraulikspeicher ist von einer Hydraulikpumpe speisbar;
• - dem mindestens einen Hydraulikspeicher ist ein Drucksensor, der mit der Steuereinheit in Verbindung steht, zugeordnet, wobei die Hydraulikpumpe von der Steuereinheit zugeschaltet wird, wenn der von dem Drucksensor überwachte Druck einen unteren Druck­ grenzwert erreicht, und abgeschaltet wird, wenn der von dem Drucksensor überwachte Druck einen oberen Druckgrenzwert erreicht.

Bei hydraulischen Spritzgießmaschinen werden innerhalb eines Spritzzyklus verschiedene Funktionen (insbesonde­ re Öffnen und Schließen der Form, Kernziehen, Auswerfen des Spritzlings) durch spezifische hydraulische Ver­ braucher ausgeführt. Grundsätzlich bestehen dabei zwei Möglichkeiten, die entsprechende Hydraulikanlage auszu­ führen, nämlich mit Hydraulikspeicher (vgl. z. B. EP 592945 B1, DE 34 31 382 A1, EP 576741 A1 und DE 42 18 556 A1) oder aber ohne Hydraulikspeicher (vgl. z. B. DE 195 24 395 C1, EP 649723 B1, US 6299427 B1 und EP 752304 A1). Hydraulikanlagen mit Hydraulikspeicher, wie sie sich insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit Hochleistungs-Spritzgießmaschinen eignen, kommen dabei in der Regel mit einer einzigen Hydraulikpumpe aus; das - durch Einspeisung mittels der Hydraulikpumpe - in dem Hydraulikspeicher akkumulierte Hydraulikfluid, dessen gespeicherte Energie beispielsweise besonders rasche Schließbewegungen und/oder Spritzbewegungen und somit besonders kurze Zyklen ermöglicht, wird über von einer Steuereinheit gesteuerte Ventile - gegebenenfalls auch parallel - auf die einzelnen Verbraucher geleitet. Bei Hydraulikanlagen ohne Hydraulikspeicher werden demge­ genüber - sofern nur eine Hydraulikpumpe vorgesehen ist - die einzelnen Verbraucher häufig seriell nacheinander gespeist, was zu unerwünscht langen Zyklen führen kann. Bisweilen werden bei Spritzgießmaschinen ohne Hydrau­ likspeicher auch mehrere Hydraulikpumpen vorgesehen, welche jeweils einzelne ihnen zugeordnete hydraulische Verbraucher speisen und hinsichtlich ihrer Leistungsda­ ten auf die spezifischen Verbraucher abgestimmt sind. In diesem Falle können mehrere hydraulische Verbraucher problemlos auch parallel betrieben werden; allerdings sind solche Spritzgießmaschinen mit mehreren Hydraulik­ pumpen technisch aufwendig und teuer.

Spritzgießmaschinen der eingangs angegebenen Art, d. h. mit Hydraulikspeicher, werden innerhalb der kunststoff­ verarbeitenden Industrie verbreitet eingesetzt. Auf derartige Spritzgießmaschinen bezieht sich beispiels­ weise die Firmenschrift "Die K-TEC-Baureihe - mit Schließkräften von 400 kN bis 4500 kN" der Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH, D-79364 Malterdingen. Über den Hydraulikspeicher wird der innerhalb eines Spritz­ zyklus (insbesondere zum Schließen der Form, Einsprit­ zen der Schmelze, Nachdrücken, Öffnen der Form und Auswerfen des Spritzlings) erheblich schwankende Bedarf des mindestens einen hydraulischen Verbrauchers abge­ puffert. Die Hydraulikpumpe braucht somit hinsichtlich ihrer Förderleistung nicht auf den maximalen Bedarf an Hydraulikfluid ausgelegt zu sein; vielmehr reicht bei einer mehr oder weniger kontinuierlich betriebenen Hy­ draulikpumpe eine im wesentlichen an dem mittleren Be­ darf an Hydraulikfluid orientierte Auslegung, wobei der Hydraulikspeicher innerhalb eines Spritzzyklus in Pha­ sen eines geringen Bedarfs an Hydraulikfluid geladen wird und in Phasen eines hohen Bedarfs an Hydraulik­ fluid den mindestens einen hydraulischen Verbraucher speist. Gemäß der DE 34 31 382 wird die den Hydraulik­ speicher speisende Hydraulikpumpe in Neutralumlauf ge­ steuert, wenn der Druck in dem Hydraulikspeicher einen Maximalwert erreicht.

Das konkrete Profil für den Bedarf an Hydraulikfluid innerhalb eines Spritzzyklus richtet sich nach dem ein­ zelnen Spritzgießprozeß. Insbesondere werden je nach der Art des Spritzlings unterschiedliche Mengen an Hy­ draulikfluid für das Schließen der Form, daß Einsprit­ zen der Schmelze, daß Öffnen der Form, das Kernziehen und das Auswerfen des Spritzlings benötigt. Liegt für den betreffenden Spritzgießprozeß der mittlere Bedarf an Hydraulikfluid unterhalb des Auslegungspunkts der Fördermenge der Hydraulikpumpe, so wird der Hydraulik­ speicher - bei kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitender Hydraulikpumpe - intermittierend geladen, wobei, wie eingangs dargelegt, die Hydraulikpumpe zum Laden des Hydraulikspeichers bei einem von einem Druck­ sensor ermittelten unteren Druckgrenzwert (z. B. 180 bar) im Hydrauliksystem zuschaltbar und bei einem vom Drucksensor ermittelten oberen Druckgrenzwert (z. B. 195 bar) abschaltbar ist.

Bei solchen Spritzgießmaschinen, die sich im Hinblick auf die Funktion durchaus grundsätzlich bewährt haben, wird in Zeiten eines gesteigerten Umwelt- und Energie­ bewußtseins ein unbefriedigender Wirkungsgrad als nach­ teilig angesehen, indem - je nach dem individuellen Spritzgießprozeß - zum unnötigen Laden des Hydraulik­ speichers eine mehr oder weniger große Energiemenge vergeudet wird. Auch wirkt sich ein Laden des Hydrau­ likspeichers über das für den betreffenden Spritzzyklus benötigte Druckniveau hinaus nachteilig auf die Lebens­ dauer der Spritzgießmaschine bzw. von deren Hydrau­ likanlage aus.

In der US-A 6120711 wird zum Zwecke der Steigerung der Qualität der Spritzgießerzeugnisse sowie des Wirkungs­ grads der Spritzgießmaschine vorgeschlagen, den Beginn und das Ende des Ladens des Hydraulikspeichers statt über einen unteren und einen oberen, von einem Druck­ sensor überwachten Druckgrenzwert dergestalt in Abhän­ gigkeit von genau festgelegten Betriebspunkten inner­ halb des Spritzzyklus zu steuern, daß das Laden des Hydraulikspeichers exakt mit bestimmten Phasen des Spritzzyklus synchronisiert ist. Bei dem aus diesem Dokument bekannten Verfahren zur Steuerung des Ladens des Hydraulikspeichers einer Spritzgießmaschine wird mit dieser ein Lehrprogramm durchfahren, während dessen spezifische Größen ermittelt werden, die in einer arithmetischen Operation zur Festlegung der Betriebs­ punkte, an denen das Laden des Hydraulikspeichers be­ ginnt und endet, verarbeitet werden.

Als nachteilig bei dem aus diesem Dokument bekannten System ist der erhebliche apparative und verfahren­ stechnische Aufwand anzusehen. Ebenfalls ist nachtei­ lig, daß dieses System, das auf fest eingestellten, für den Beginn und das Ende des Ladens des Hydraulikspei­ chers maßgeblichen Betriebspunkten aufbaut, nicht fle­ xibel auf mögliche toleranzbedingte Schwankungen ein­ zelner Betriebsparameter reagieren kann.

Vor dem Hintergrund des vorstehend dargelegten Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufga­ be zugrunde, eine Spritzgießmaschine der eingangs ange­ gebenen Art zu schaffen, die sich bei einem vergleichs­ weise geringen apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand und einer vergleichsweise hohen Toleranz gegen­ über schwankenden Betriebsparametern durch einen hohen energetischen Nutzungsgrad und einen geringen Ver­ schleiß auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfin­ dung bei einer Spritzgießmaschine der gattungsgemäßen Art dadurch, daß die Spritzgießmaschine mindestens ei­ nen Betriebsparameteraufnehmer aufweist, der mit der Steuereinheit in Verbindung steht und während minde­ stens eines Meßzyklus Meßwerte zu dem mindestens einen überwachten Betriebesparameter an die Steuereinheit meldet, wobei die Steuereinheit mindestens einen der beiden Druckgrenzwerte in Abhängigkeit von den Meßwer­ ten festgelegt.

Die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine orientiert sich somit an dem bewährten, robusten und gegenüber Schwan­ kungen von Betriebsparametern toleranten Konzept, daß das Laden des Hydraulikspeichers unmittelbar in Abhän­ gigkeit von dem in dem Hydrauliksystem, beispielsweise in dem Hydraulikspeicher selbst herrschenden Druck ge­ steuert wird, indem insbesondere die Steuereinheit zum Laden des Hydraulikspeichers die Hydraulikpumpe beim Erreichen eines unteren Druckgrenzwerts zuschaltet und beim Erreichen eines oberen Druckgrenzwerts abschaltet. Allerdings sind gemäß der vorliegenden Erfindung die beiden Druckgrenzwerte nicht fest eingestellt; vielmehr wird mindestens einer der beiden Druckgrenzwerte durch die Steuereinheit individuell für den spezifischen Spritzzyklus in Abhängigkeit von Meßwerten mindestens eines Betriebsparameters festgelegt, welche während mindestens eines Meßzyklus von einem Betriebsparameter­ aufnehmer ermittelt und in der Steuereinheit verarbei­ tet werden. Bevorzugt werden beide Druckgrenzwerte, d. h. sowohl der für den Beginn des Ladens des Hydrau­ likspeichers maßgebliche untere Druckgrenzwert als auch der für das Ende des Ladens des Hydraulikspeichers maß­ gebliche obere Druckgrenzwert individuell für den spe­ zifischen Spritzzyklus in Abhängigkeit von Meßwerten mindestens eines Betriebsparameters festgelegt, welche während mindestens eines Meßzyklus von einem Betriebs­ parameteraufnehmer ermittelt und in der Steuereinheit verarbeitet werden. Bei der erfindungsgemäßen Spritz­ gießmaschine adaptiert sich somit, ohne daß das grund­ sätzliche Konzept verlassen wird, das Laden des Hydraulikspeichers selbsttätig an den individuellen, für das jeweilige Spritzgießerzeugnis maßgeblichen Spritzzyklus, so daß insbesondere ein unter energeti­ schen Gesichtspunkten ungünstiges und verschleißför­ derndes Laden des Hydraulikspeichers über den für den betreffenden Spritzzyklus benötigten Druck hinaus ver­ mieden wird.

Dadurch, daß die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine an dem Konzept des druckabhängigen Ladens des Hydraulik­ speichers, wie es in verbreitet eingesetzten herkömmli­ chen Spritzgießmaschinen realisiert ist, festhält, er­ gibt sich als bedeutender Vorteil der vorliegenden Er­ findung die Möglichkeit, bestehende Spritzgießmaschinen mit vergleichsweise geringem Aufwand zu solchen nach der vorliegenden Erfindung umzurüsten.

Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß das Speichervolumen des minde­ stens einen Hydraulikspeichers unabhängig von den bei­ den Druckgrenzwerten variabel ist, wobei die Steuerein­ heit die wirksame Größe des Speichervolumens in Abhän­ gigkeit von den von dem mindestens einen Betriebspara­ meteraufnehmer erfaßten Meßwerten festlegt. Hiermit ist der bedeutende Vorteil verbunden, daß sich das absolute Druckniveau innerhalb des Hydraulikspeichers und der Differenzdruck zwischen dem unteren und dem oberen Druckgrenzwert von der in dem Hydraulikspeicher akkumu­ lierten Menge an Hydraulikfluid entkoppeln lassen. Liegt ein entsprechendes Profil für den Bedarf der hy­ draulischen Verbraucher vor, so lassen sich insbesonde­ re durch entsprechende Einstellung des wirksamen Speichervolumens auf einem vergleichsweise niedrigen Druckniveau relativ große Mengen Hydraulikfluid in dem Hydraulikspeicher akkumulieren. Auf diese Weise ist nicht länger erforderlich, den Hydraulikspeicher nur aus dem Grunde auf einem - sonst nicht benötigten, un­ ter energetischen Gesichtspunkten ungünstigen - hohen Druckniveau zu laden, um in ihm eine bestimmte Menge Hydraulikfluid akkumulieren zu können.

Eine besonders bevorzugte Möglichkeit, das Speichervo­ lumen des mindestens einen Hydraulikspeichers unabhän­ gig von den Druckverhältnissen variieren zu können, liegt in einer Variation des Vorfülldrucks des minde­ stens einen Hydraulikspeichers. Dies wird weiter unten in größerem Detail erläutert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können zur Festle­ gung des mindestens einen variablen Druckgrenzwerts - unter Verwendung entsprechender geeigneter, als solches bekannter Betriebsparameteraufnehmer - Meßwerte zu ver­ schiedensten Betriebsparametern ausgewertet werden. Vorrangig kommen als Betriebsparameteraufnehmer Druck­ aufnehmer, Kraftaufnehmer und Wegmeßsysteme zum Ein­ satz; in Betracht kommen als Betriebsparameteraufnehmer jedoch beispielsweise auch Geschwindigkeitsaufnehmer und andere Positionserfassungsmittel als Wegmeßsysteme. Ist der mindestens eine Betriebsparameteraufnehmer als Druckaufnehmer ausgeführt, so kann dieser als Betriebs­ parameter insbesondere den Druck im Werkzeug, im Anguß­ kanal bzw. im Spritzzylinder und/oder den Druck im Schließzylinder überwachen. Ist demgegenüber der minde­ stens eine Betriebsparameteraufnehmer als Kraftaufneh­ mer ausgeführt, so kann er als Betriebsparameter die Schließkraft der Schließeinheit überwachen. Ist der mindestens eine Betriebsparameteraufnehmer als Wegmeß­ system ausgeführt, so kann er als Betriebsparameter insbesondere den Vorschub der Einspritzschnecke und/­ oder den Schließweg der Schließeinheit überwachen. Un­ abhängig davon, welcher Art nun der Betriebsparameter­ aufnehmer ist und welcher Betriebsparameter mit ihm konkret überwacht wird, jeweils wird der Meßwert mit einem in der Steuereinheit hinterlegten Sollwert für den betreffenden Betriebsparameter verglichen. Weicht der Meßwert um ein nicht tolerierbares Maß von dem hin­ terlegten Sollwert ab, so adaptiert die Steuereinheit selbsttätig den mindestens einen variablen Druckgrenz­ wert im Sinne einer Verringerung der Abweichung des Istwerts des überwachten Betriebsparameters vom ent­ sprechenden Sollwert. Beispielsweise kann, wenn der mittels eines Druckaufnehmers überwachte tatsächliche Druck im Schließzylinder hinter dem in der Steuerein­ heit hinterlegten Sollwert zurückbleibt, der obere, für das Beenden des Ladens des Hydraulikspeichers maßgebliche Druckgrenzwert selbsttätig durch die Steuereinheit angehoben werden.

Zur Klarstellung ist festzustellen, daß bei der Überwa­ chung des Druckes im Schließzylinder der Sollwert sich keineswegs zwingend auf den maximalen Schließdruck be­ ziehen muß. Vielmehr kann auch ein vor dem Erreichen des maximalen Schließdrucks liegender Referenzdruck (Betriebsparameter) überwacht werden. Dies gilt nament­ lich für solche erfindungsgemäßen Spritzgießmaschinen, bei denen nur ein Teil der für den Aufbau des maximalen Schließdrucks erforderlichen Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikspeicher kommt, der verbleibende Teil hin­ gegen direkt aus der Hydraulikpumpe oder einem Druck­ übersetzer. In diesem Falle könnte beispielsweise der Druck, der allein durch das Speisen der Schließeinheit aus dem Hydraulikspeicher entsteht, als Referenzdruck herangezogen werden.

Der mindestens eine Meßzyklus, während dessen Meßwerte zu dem mindestens einen überwachten Betriebsparameter erfaßt und an die Steuereinheit gemeldet werden, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein Leerzy­ klus ohne Einspritzung als auch ein Arbeitszyklus mit Einspritzung sein. Auch kommt eine Kombination von bei­ den Möglichkeiten in Betracht, indem Grundeinstellungen für den betreffenden, für das spezifische Spritzgießer­ zeugnis maßgeblichen Spritzzyklus im Rahmen eines Leer­ zyklus ermittelt werden und im Arbeitsbetrieb der Spritzgießmaschine die Einhaltung der vorgegebenen Be­ triebsparameter laufend überwacht wird und erforderli­ chenfalls die vorgenommenen Einstellungen nachgeführt werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Spritzgießmaschine eine Speichereinheit zur Abspeicherung des mindestens einen variablen, für das spezifische Spritzprogramm von der Steuereinheit festgelegten Druckgrenzwerts und ggfs. das wirksame Speichervolumen auf einem Datenspeicher aufweist. Die entsprechenden, für den einzelnen Spritz­ ling spezifischen Daten lassen sich auf diese Weise bei einer Umrüstung der Spritzgießmaschine von einem Spritzgießprozeß auf einen anderen Spritzgießprozeß problemlos in die Steuereinheit einspeichern. Dies macht das neuerliche Durchfahren eines Leerzyklus zur Ermittlung der Sollwerte für den mindestens einen über­ wachten Betriebsparameter entbehrlich und trägt somit zu kurzen Rüstzeiten bei.

Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise anwend­ bar auf solche Spritzgießmaschinen, die über ein einzi­ ges, zusammenhängendes Hydrauliksystem verfügen, wie auch auf solche Spritzgießmaschinen, bei denen das Hy­ drauliksystem mehrere abgegrenzte Untersysteme, die jeweils einer Funktion bzw. mehreren Funktionen zuge­ ordnet sind und jeweils mindestens einen eigenen Hy­ draulikspeicher umfassen, aufweist. Ebensowenig spielt für die technische Umsetzung der vorliegenden Erfindung eine Rolle, ob der mindestens eine hydraulische Ver­ braucher ausschließlich über den Hydraulikspeicher be­ aufschlagbar oder aber, gemäß einer bevorzugten Weiter­ bildung der vorliegenden Erfindung, auch mittels eines Ventils über eine direkte Verbindung von der Hydraulik­ pumpe beaufschlagbar ist.

Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der er­ findungsgemäßen Spritzgießmaschine zeichnet sich durch einen Betriebsartenschalter aus, mittels dessen sich die von der Steuereinheit festgelegten Druckgrenzwerte durch andere Druckgrenzwerte ersetzen lassen. Dies er­ weist sich beispielsweise als günstig bei solchen Spritzgießmaschinen, die regelmäßig in einen Standby- Betrieb geschaltet werden; denn durch Betätigen des Betriebsartenschalters lassen sich in diesem Falle die von der Steuereinheit für den Betriebsmodus festgeleg­ ten Druckgrenzwerte vorübergehend durch reduzierte Druckgrenzwerte für den Standby-Betrieb ersetzen, was sowohl im Hinblick auf den Energieverbrauch der Spritz­ gießmaschine wie auch unter Gesichtspunkten der Materi­ alschonung vorteilhaft ist.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand ei­ nes in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Spritzgießma­ schine nach der vorliegenden Erfindung mit einem auf die hier maßgeblichen Elemente ver­ einfachten Hydraulikschaltplan und

Fig. 2 eine Einrichtung zur Veränderung des wirksa­ men Speichervolumens des mindestens einen Hy­ draulikspeichers unabhängig von den Druck­ verhältnissen der Hydraulikseite und

Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung anhand eines Flußdiagramms.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Spritzgießmaschine um­ faßt eine feststehende Formaufspannplatte 1 und eine bewegbare Formaufspannplatte 2, welche gemeinsam den Werkzeugeinbauraum 3 definieren. Auf die bewegbare Formaufspannplatte 2 wirkt eine Schließeinheit 4. Diese ist zweistufig ausgeführt, indem sie getrennte Hydrau­ likzylinder für den Eilantrieb einerseits und den Kraftantrieb andererseits umfaßt. In diesem Sinne wirkt auf die bewegbare Formaufspannplatte 2 der das Kraft­ schließen bewirkende Schließzylinder 5, der sich an einer Endplatte 6 abstützt. Auf die Endplatte 6 ihrer­ seits wirken dem Eilvorschub dienende Fahrzylinder 7, deren Kolben an Zugstangen 8 angeordnet sind, welche mit der feststehenden Formaufspannplatte 1 fest verbun­ den sind und auf denen die bewegbare Formaufspannplatte 2 und die Endplatte 6 verschiebbar geführt sind.

Einspritzseitig umfaßt die Spritzgießmaschine in als solches bekannter Weise eine Schneckenzylinderaufnahme 9. Dieser ist mittels der Hydraulikzylinder 10 derge­ stalt relativ zur feststehenden Formaufspannplatte 1 verfahrbar, daß die Düse 11 aus ihrer in der Zeichnung dargestellten Stellung in eine dichtend an der festste­ henden Formaufspannplatte 1 anliegende Stellung ge­ bracht werden kann. Dem Antrieb der Schnecke 12 dient ein Hydraulikmotor 13, welcher an einem Motorträger 14 angebaut ist. Über Einspritzzylinder 15 steht der Mo­ torträger 14 mit der Schneckenzylinderaufnahme 9 in Verbindung.

Die Hydraulikanlage der Spritzgießmaschine nach Fig. 1 umfaßt eine Hydraulikpumpe 16, welche von einem Motor 17 angetrieben wird. Die Hydraulikpumpe 16 fördert Hy­ draulikflüssigkeit aus dem Tank 18 über ein Rückschlag­ ventil 19 in die Hochdruckleitung 20. Die Niederdruck­ leitung 21 ist über die Rücklaufleitung 22 zum Tank 18 hin geöffnet.

Die Hochdruckleitung 20 steht mit einem Hydraulikspei­ cher 23 in Verbindung. Ferner ist an die Hochdrucklei­ tung 20 ein Drucksensor 24 angeschlossen. Dieser steht über eine Signalleitung 25 mit einer Steuereinheit 26 in Verbindung. In Abhängigkeit von dem in der Hoch­ druckleitung 20 herrschenden, über den Druckspeicher 23 abgepufferten Druck schaltet die Steuereinheit 26 die Hydraulikpumpe 16 dergestalt zu bzw. ab, daß die Hy­ draulikpumpe 16 beim Unterschreiten eines unteren Druckgrenzwerts in der Hochdruckleitung 20 zum Laden des Druckspeichers 23 zugeschaltet und beim Erreichen bzw. Überschreiten eines oberen Druckgrenzwerts in der Hochdruckleitung 20 abgeschaltet, d. h. bei weiter lau­ fendem Antriebsmotor 17 auf Nullförderung geschaltet wird.

In der den Hydraulikspeicher 23 mit der Hochdrucklei­ tung 20 verbindenden Leitung kann - ohne daß dies zeichnerisch veranschaulicht ist - ein Ventil vorgese­ hen sein, welches von der Steuereinheit steuerbar ist. Mittels dieses Ventils läßt sich insbesondere die be­ treffende Leitung sperren, um bei bestimmten Betriebs­ zuständen gezielt das Laden des Hydraulikspeichers 23 zu unterbinden, beispielsweise um bei einem vergleichs­ weise niedrigen Druckniveau im Hydraulikspeicher einen der hydraulischen Verbraucher direkt bei hohem Druck mit der gesamten Fördermenge der Hydraulikpumpe 16 zu beaufschlagen.

Die Spritzgießmaschine nach Fig. 1 umfaßt somit insge­ samt fünf funktionsverschiedene hydraulische Verbrau­ cher, welche jeweils entsprechend dem jeweiligen Spritzgießprozeß über ein von einer - nicht dargestell­ ten - Steuereinheit angesteuertes Steuerventil 27 mit Hydraulikflüssigkeit aus der Hochdruckleitung 20 beauf­ schlagt werden. In dem vorstehend aufgezeigten Umfang entspricht die Spritzgießmaschine gemäß Fig. 1 dem hin­ länglich bekannten Stand der Technik, so daß es weite­ rer Erläuterungen nicht bedarf.

Die Spritzgießmaschine umfaßt in Anwendung der vorlie­ genden Erfindung ferner einen Betriebsparameteraufneh­ mer 28, der im Falle des veranschaulichten Ausfüh­ rungsbeispiels als Wegaufnehmer 29 ausgeführt ist, wel­ cher zwischen der feststehenden Formaufspannplatte 1 und der Endplatte 6 angeordnet ist. Über eine Signal­ leitung 30 ist der Wegaufnehmer 29 mit der Steuerein­ heit 26 verbunden. Auf diese Weise wird die Steuer­ einheit 26 in die Lage versetzt, im Rahmen der Steue­ rung der Hydraulikpumpe 16 neben dem von dem Drucksen­ sor 24 bereitgestellten Drucksignal betreffend den Druck in der Hochdruckleitung 20 auch den von dem Be­ triebsparameteraufnehmer 28 überwachten Betriebsparame­ ter, vorliegend die von dem Wegaufnehmer 29 ermittelte Stellung der beweglichen Platte 2 relativ zur festste­ henden Formaufspannplatte 1, zu berücksichtigen. Die Verarbeitung der Signale des Drucksensors 24 einerseits und des Wegaufnehmers 29 andererseits kann dabei insbe­ sondere dergestalt erfolgen, daß der Drucksensor den am Ende der Schließbewegung der beweglichen Platte 2 in der Hochdruckleitung 20 herrschenden Druck ermittelt, wobei jenes Ende der Schließbewegung der beweglichen Platte 2 von dem Wegaufnehmer 29 erfaßt wird. Der zu jenem Betriebspunkt bestehende Druck in der Hochdruck­ leitung 20 wird mit einem in der Steuereinheit 26 hin­ terlegten Referenzdruck verglichen. Überschreitet der tatsächliche Druck jenen Referenzdruck, so wird der obere Druckgrenzwert selbsttätig nach unten korrigiert.

Bleibt indessen der tatsächliche Druck hinter dem Refe­ renzdruck zurück, so wird der obere Druckgrenzwert ent­ sprechend angehoben.

Alternativ oder additiv zu dem Wegaufnehmer 29 können andere bzw. weitere Betriebsparameteraufnehmer vorgese­ hen sein, die in entsprechender Weise mit der Steuer­ einheit 26 in Verbindung stehen und dieser die Meßwerte des jeweils überwachten Betriebsparameters zur Verar­ beitung im Rahmen der Ermittlung des jeweils günstig­ sten oberen und/oder unteren Druckgrenzwerts zur Ver­ fügung stellen. In Betracht kommt in diesem Zusammen­ hang insbesondere die Ausführung des/der Betriebspara­ meteraufnehmer(s) als Druckaufnehmer, der/die als Betriebsparameter den Druck im Werkzeug, im Angußkanal, im Spritzzylinder und/oder im Schließzylinder über­ wacht/überwachen, als Kraftaufnehmer, der als Be­ triebsparameter die Schließkraft der Schließeinheit überwacht, und als Wegaufnehmer, der als Betriebspara­ meter den Vorschub der Einspritzschnecke überwacht. Jeweils werden der obere und/oder der untere Druck­ grenzwert durch eine in die Steuereinheit implementier­ te Routine selbsttätig unter Berücksichtigung der von dem/den jeweiligen Betriebsparameteraufnehmer(n) be­ reitgestellten Meßwerts/Meßwerten im Hinblick auf den jeweiligen Spritzgießprozeß optimiert. Aufgrund der prinzipiell vergleichbaren Funktionsweise entsprechen­ der Alternativen mit der vorstehend beschriebenen Aus­ führungsform kann auf eine eingehende Erläuterung verzichtet werden.

Mit der Steuereinheit 26 steht ein Betriebsartenschal­ ter 31 in Verbindung. Mit diesem läßt sich der Be­ triebsmodus der Spritzgießmaschine verändern, beispielsweise indem die Steuerung durch einfachen Knopf­ druck aus einem dem Arbeitsbetrieb entsprechenden er­ sten Betriebsmodus in einen dem Standby-Betrieb ent­ sprechenden zweiten Betriebsmodus geschaltet wird, in welchem - bei anhaltender Funktionsbereitschaft der Spritzgießmaschine - der obere und der untere Druck­ grenzwert reduziert sind.

Fig. 2 veranschaulicht eine Einrichtung zur Veränderung des wirksamen Speichervolumens des mindestens einen Hydraulikspeichers 23 durch Vorfülldruckvariation unab­ hängig von den Druckverhältnissen, wie sie besonders bevorzugt in Verbindung mit einer Spritzgießmaschine der in Fig. 1 gezeigten Art eingesetzt wird. So, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Hochdrucklei­ tung 20 über ein Rückschlagventil 19 von einer Hydrau­ likpumpe 16 gespeist. An die Hochdruckleitung 20 ist ein Hydraulikspeicher 23 angeschlossen. Dieser ist als Blasenspeicher ausgeführt mit einer innerhalb des Ge­ häuses 32 angeordneten Speicherblase 33. Der Raum zwi­ schen der Speicherblase 33 und dem Gehäuse 32 dient als Ausgleichsraum für die akkumulierte Hydraulikflüssig­ keit, während die Speicherblase 33 selbst mit einem Gas gefüllt ist.

Der Vorspanndruck des in der Speicherblase 33 kompri­ mierten Gases läßt sich unter Nutzung der Hydraulikpum­ pe 16 variieren. Hierzu ist ein Verdichterylinder 34 vorgesehen, dessen frei beweglicher Verdichterkolben 35 einen hydraulischen Arbeitsraum 36 von einem Gasraum 37 abtrennt. Durch entsprechende Ansteuerung des 4/2 Wege- Umschaltventils 38 läßt sich der hydraulische Arbeits­ raum 36 mit von der Hydraulikpumpe 16 geförderter Hy­ draulikflüssigkeit beaufschlagen. Das in dem Gasraum 37 eingeschlossene Gas wird komprimiert und, sobald der in der Speicherblase 33 herrschende Druck überschritten wird, über das Rückschlagventil 39 in die Speicherblase 33 verdrängt. Wird das 4/2 Wege-Umschaltventil 38 umge­ steuert, wird der hydraulische Arbeitsraum 36 durch Verbindung mit dem Tank 18 drucklos gemacht; Gas, wel­ ches in dem Gas-Zusatzbehälter 40 unter geringem Vor­ spanndruck gehalten wird, gelangt über das Rückschlag­ ventil 41 in den Gasraum 37 des Verdichterzylinders 34 und verdrängt den Verdichterkolben 35. Bei erneuter Umsteuerung des 4/2 Wege-Umschaltventils 38 beginnt der Vorgang von neuem.

In Verbindung mit der in Fig. 1 veranschaulichten Spritzgießmaschine läßt sich die Einrichtung nach Fig. 2 mit besonderem Vorteil dergestalt einsetzen, daß un­ ter Berücksichtigung der von der Steuerung 26 ermittel­ ten optimalen Druckgrenzwerte die wirksame Größe des Speichervolumens des Hydraulikspeichers 23 in Abhängig­ keit von den von den Betriebsparameteraufnehmern erfaß­ ten Meßwerten festgelegt wird. Wird beispielsweise der obere Druckgrenzwert unter Verringerung der Druckdiffe­ renz zwischen dem unteren und dem oberen Druckgrenzwert abgesenkt, so kann durch entsprechende Anpassung der wirksamen Größe des Speichervolumens die in dem Hydrau­ likspeicher akkumulierte Menge an Hydraulikflüssigkeit unabhängig von den Druckverhältnissen an den tatsächli­ chen Bedarf angepaßt werden.

Der Gasdruck in der Speicherblase 33 wird über einen Drucksensor 42 überwacht. Jener Drucksensor 42 steuert das weiter oben beschriebene Vorspannen der Speicher­ blase 33 bzw. ggfs. die Absenkung des Vorspanndrucks der Speicherblase durch Öffnen des Rückströmventils 43, um die wirksame Größe des Speichervolumens an die je­ weiligen Verhältnisse anzupassen. In diesem Sinne steht bei einer Integration der Einrichtung nach Fig. 2 in die Spritzgießmaschine nach Fig. 1 auch der Drucksensor 42 mit der Steuereinheit 26 in Verbindung, und die Steuereinheit 26 steuert in Abhängigkeit von den ver­ schiedenen erfaßten Betriebsparametern nicht nur die Hydraulikpumpe 16 sondern auch das 4/2 Wege-Umschalt­ ventil 38 sowie das Rückströmventil 43.

In der Steuereinheit der in den Fig. 1 und 2 veran­ schaulichten Spritzgießmaschine kann beispielsweise der in Fig. 3 durch ein Flußdiagramm wiedergegebene Prozeß ablaufen, durch den unter Überwachung und Auswertung mindestens eines den Spritzzyklus charakterisierenden Betriebsparameters das Druckniveau des Hydrauliksystems automatisch an den jeweiligen Spritzzyklus adaptiert wird. Als maßgeblicher Betriebsparameter wird in dem veranschaulichten Fall die Einspritzgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit der Einspritzbewegung, heran­ gezogen. Zu diesem Zweck wird ein Sollwert für die Ein­ spritzgeschwindigkeit vorgegeben. Des weiteren werden Startwerte für den oberen und den unteren Druckgrenz­ wert vorgegeben, mit welchen in den in Fig. 3 veran­ schaulichten Prozeß eingetreten wird. Während eines ersten Spritzzyklus wird die tatsächlich erreichte Ein­ spritzgeschwindigkeit erfaßt; ebenso werden der am Ende der Einspritzbewegung herrschende Spritzdruck und Spei­ cherdruck erfaßt.

Der tatsächlich erreichte Wert der Einspritzgeschwin­ digkeit wird mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen. Erreicht dabei die tatsächliche Einspritzgeschwindig­ keit nicht den vorgegebenen Sollwert, so wird mindestens einer der beiden Druckgrenzwerte erhöht. Ob nun der untere Druckgrenzwert, der obere Druckgrenzwert oder aber beide Druckgrenzwerte erhöht werden, kann sich dabei insbesondere in Abhängigkeit von weiteren überwachten Betriebsparametern ergeben, nachdem sich dies unter anderem auf die wirksame Kapazität des Hy­ draulikspeichers auswirkt. Zur Vereinfachung des Schau­ bilds ist allerdings auf eine Darstellung der insoweit durchzuführenden weiteren Abfrage verzichtet worden.

Erreicht die tatsächliche Einspritzgeschwindigkeit hin­ gegen den vorgegebenen Sollwert oder überschreitet sie diesen sogar, so bedeutet dies nicht zwingend, daß die betreffende Einstellung der beiden Druckgrenzwerte bei­ behalten wird. Vielmehr erfolgt in diesem Falle eine Prüfung, ob nicht - zur Steigerung des Wirkungsgrads der Spritzgießmaschine - eine Absenkung des Druckni­ veaus des Hydraulikspeichers ohne nachteilige Auswir­ kungen auf den Spritzgießprozeß möglich ist. Hierzu wird der beim Ende der Einspritzbewegung herrschende Spritzdruck mit dem zu diesem Zeitpunkt herrschenden Speicherdruck verglichen. Nur in dem Falle, daß der Speicherdruck weniger als 10 bar über dem Spritzdruck liegt, ergibt sich keine Veränderung der beiden Druck­ grenzwerte gegenüber den eingangs vorgegebenen Start­ werten. Denn in jenem Falle, daß der Speicherdruck mindestens 10 bar über dem Spritzdruck liegt, ist er­ kennbar, daß eine Absenkung des Druckniveaus des Hy­ draulikspeichers ohne nachteilige Auswirkungen auf den Spritzgießprozeß möglich ist. Ob dabei der untere Druckgrenzwert, der obere Druckgrenzwert oder aber bei­ de Druckgrenzwerte abgesenkt werden, kann sich wiederum in Abhängigkeit von weiteren überwachten Betriebsparametern ergeben, weil hiervon wiederum die wirksame Ka­ pazität des Hydraulikspeichers beeinflußt wird (s. o.).

Selbst wenn sich allein aus dem auf der Überwachung der Einspritzgeschwindigkeit aufbauenden Lehrzyklus keine Notwendigkeit, den unteren und/oder den oberen Druck­ grenzwert gegenüber dem eingangs vorgegebenen Startwert zu verändern, ergibt, bedeutet dies noch nicht zwin­ gend, daß diese Druckgrenzwerte für den betreffenden Spritzgießprozeß optimal sind. Denn ggfs. ergibt sich aus einem Lehrzyklus, welcher auf der Überwachung eines anderen Betriebsparameters als der Einspritzgeschwin­ digkeit aufbaut, daß eine bestimmte Anpassung minde­ stens eines der beiden Druckgrenzwerte zweckmäßig ist. Insoweit kann sich an den in Fig. 3 veranschaulichten Lehrzyklus, welcher auf einer Überwachung der Ein­ spritzgeschwindigkeit aufbaut, mindestens ein weiterer Lehrzyklus anschließen, in welchem ein anderer charak­ teristischer Betriebsparameter der Einspritzmaschine überwacht und zur Beeinflussung des Druckniveaus des Hydraulikspeichers herangezogen wird.

Claims (14)

1. Spritzgießmaschine mit einer Schließeinheit (4) und mindestens einer Plastifizier- und Einspritz­ einheit, wobei mindestens ein diskontinuierlich betätigbarer hydraulischer Verbraucher (5, 7, 10, 13, 15) vorgesehen ist, mit den folgenden Merkma­ len:

• - der mindestens eine hydraulische Verbraucher ist über ein Ventil (27), das von einer Steu­ ereinheit (26) betätigbar ist, von mindestens einem Hydraulikspeicher (23) beaufschlagbar;
• - der mindestens eine Hydraulikspeicher (23) ist von einer Hydraulikpumpe (16) speisbar;
• - dem mindestens einen Hydraulikspeicher (23) ist ein Drucksensor (24), der mit der Steuer­ einheit (26) in Verbindung steht, zugeordnet, wobei die Hydraulikpumpe (16) von der Steuer­ einheit (26) zugeschaltet wird, wenn der von dem Drucksensor (24) überwachte Druck einen unteren Druckgrenzwert erreicht bzw. unter­ schreitet, und abgeschaltet wird, wenn der von dem Drucksensor (24) überwachte Druck einen oberen Druckgrenzwert erreicht bzw. über­ schreitet;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - die Spritzgießmaschine weist mindestens einen Betriebsparameteraufnehmer (28) auf, der mit der Steuereinheit (26) in Verbindung steht und während mindestens eines Meßzyklus Meßwerte zu dem mindestens einen überwachten Betriebspara­ meter an die Steuereinheit (26) meldet;
• - die Steuereinheit (26) legt mindestens einen der beiden Druckgrenzwerte in Abhängigkeit von den Meßwerten fest.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichervolumen des mindestens einen Hy­ draulikspeichers (23) unabhängig von den Druckver­ hältnissen im Hydraulikspeicher (23) variabel ist, wobei die Steuereinheit (26) die wirksame Größe des Speichervolumens in Abhängigkeit von den Meß­ werten festlegt.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorfülldruck des mindestens einen Hydrau­ likspeichers (23) variabel ist.

4. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameteraufnehmer (28) ein Druck­ aufnehmer vorgesehen ist, der als Betriebsparame­ ter den Druck im Werkzeug, im Angußkanal oder im Spritzzylinder (15) überwacht.

5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameteraufnehmer (28) ein Druck­ aufnehmer vorgesehen ist, der als Betriebsparame­ ter den Druck im Schließzylinder (5) überwacht.

6. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameteraufnehmer (28) ein Kraft­ aufnehmer vorgesehen ist, der als Betriebsparame­ ter die Schließkraft der Schließeinheit (4) über­ wacht.

7. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameteraufnehmer (28) ein Weg­ meßsystem vorgesehen ist, das als Betriebsparame­ ter den Vorschub der Einspritzschnecke (12) über­ wacht.

8. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameteraufnehmer (28) ein Weg­ meßsystem vorgesehen ist, das als Betriebsparame­ ter den Schließweg der Schließeinheit (4) über­ wacht.

9. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leerzyklus ohne Einspritzung einen Meßzy­ klus bildet.

10. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitszyklus mit Einspritzung einen Meß­ zyklus bildet.

11. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere jeweils einer Funktion bzw. mehre­ ren Funktionen zugeordnete Untersysteme mit je­ weils mindestens einem eigenen Hydraulikspeicher (23) umfaßt.

12. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Ventils (27) eine direkte Ver­ bindung zwischen der Hydraulikpumpe (16) und min­ destens einem hydraulischen Verbraucher herstell­ bar ist.

13. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Speichereinheit zur Abspeicherung der von der Steuereinheit (26) festgelegten Druck­ grenzwerte und ggfs. wirksamen Speichervolumina auf einem Datenspeicher aufweist.

14. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, sich die von der Steuereinheit (26) festgelegten Druckgrenzwerte mittels eines Betriebsartenschal­ ters (31) durch andere Druckgrenzwerte ersetzen lassen.