DE10247823B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Regeln von Flüssigkeitseingabe - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Flüssigkeit in ein Spritzgießwerkzeug, die
ein erstes Regelventil (1) und
ein zweites Regelventil (2),
einen ersten Anschluß (3) für die Flüssigkeitszufuhr,
einen zweiten Anschluß (4) für einen Flüssigkeitsabgang, der mit einem Spritzgießwerkzeug in Verbindung steht, und
einen dritten Anschluß (5) für den Flüssigkeitsrücklauf sowie eine Regelelektronik (6), über die die Flüssigkeitszu- und -abfuhr gesteuert und/oder geregelt werden kann, umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelelektronik (6) aus mindestens einem Modul zur Erkennung der Regelabweichung sowie mit Reglern (7, 8) zur Steuerung und/oder Regelung der Regelventile (1, 2) besteht,
wobei jedem Regelventil (1, 2) ein Regler (7, 8) zugeordnet ist und jeder Regler (7, 8) unabhängig steuer- und/oder regelbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Flüssigkeit in ein Spritzgießwerkzeug, die ein erstes Regelventil und ein zweites Regelventil, einen ersten Anschluß für die Flüssigkeitszufuhr, einen zweiten Anschluß für einen Flüssigkeitsabgang der mit einem Spritzgießwerkzeug in Verbindung steht und einen dritten Anschluß für den Flüssigkeitsrücklauf sowie eine Regelelektronik, über die die Flüssigkeitszu- und -abfuhr gesteuert und/oder geregelt werden kann, umfaßt, sowie ein diesbezügliches Verfahren.
  • Ähnliche Vorrichtungen sind bereits für die Steuerung/Regelung der Zufuhr von Gasen bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 37 34 164 A1 eine Vorrichtung für eine Spritzgießmaschine, über die der Druck des Gases geregelt wird. Bei dieser vorgeschlagenen Lösung kann dies sogar über ein Profil erfolgen. Eine gattungsgemäße Vorrichtung für den Einsatz von Luft ist gemäß der DE 694 22 341 T2 konzipiert, in der das Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Fluid offenbart wird.
  • Will man eine derartige Vorrichtung für Flüssigkeiten einsetzten, sind bauliche Veränderungen erforderlich.
  • Nach dem Stand der Technik ist es für eine sichere Schaltung erforderlich, drei Ventile einzusetzen. Diese drei Ventile erfüllen folgende Aufgaben: Ventil 1 ist für den Druckaufbau, Ventil 2 für den Druckabbau und Ventil drei für die Drucklosschaltung des Systems beim spannungs nungslosen Zustand zuständig. Die drei Ventile werden über einen Regler angesteuert.
  • Folglich ist eine relativ groß bauende Apparatur für den Einsatz von Flüssigkeiten erforderlich.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung anzubieten, die sich für den Einsatz von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, eignet und kleiner baut.
  • In Versuchen hat sich überraschender Weise gezeigt, dass im Gegensatz zu den bisherigen Erfahrungen zufriedenstellende Ergebnisse auch mit nur zwei Ventilen erreicht werden können, wenn man eine spezielle Regelung der Ventile vornimmt.
  • Die Lösung der Aufgabe ist daher in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (6) aus mindestens einem Modul zur Erkennung der Regelabweichung sowie mit Reglern (7, 8) zur Steuerung der Regelventile (1, 2) besteht, wobei jedem Regelventil (1, 2) ein Regler (7, 8) zugeordnet ist und jeder Regler (7, 8) unabhängig steuer- und/oder regelbar ist.
  • Es ist mit dieser Vorrichtung nun möglich, die Ventile so anzusteuern, dass einerseits ein Druck im System, also im Werkzeug, aufgebaut werden und dieser gezielt wieder abgebaut werden kann.
  • Vorzugsweise werden die Regler (7, 8) als P-I-D Regler ausgelegt, um alle Parameter einer modernen Regelung zu nutzen. Das erste Regelventil (1) steht mit dem ersten Anschluß (3) für die Flüssigkeitszufuhr in Verbindung und kann somit das besagte System mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit beaufschlagen, da der erste Anschluß (3) mit einem Flüssigkeitsreservoir bestimmten Druckes verbunden ist.
  • Damit der Druck gezielt wieder abgebaut werden kann, ist das zweite Regelventil (2) mit dem dritten Anschluß (5) für den Flüssigkeitsrücklauf verbunden, über den beispielsweise die Flüssigkeit wieder einem Tank zugeführt werden kann, um erneut in den Kreislauf eingespeist zu werden, nachdem sie gereinigt, gefiltert und mit Druck beaufschlagt wurde.
  • Die beiden Regelventile (1, 2) sind mit dem zweiten Anschluß (4) für den Flüssigkeitsabgang verbunden, der fortbildungsgemäß an einem Werkzeug, insbesondere Spritzgießwerkzeug, angeordnet ist. Dies kann werkzeugseitig ein gemeinsamer oder es können zwei separate Anschlüsse sein.
  • Es hat sich gezeigt, dass die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn als Regler (7, 8) Softwareregler eingesetzt werden, da alle drei erforderlichen Phasen Druckaufbau, Druckabbau und bei stromlosem Betrieb die Sicherheit, dass das System drucklos ist, realisiert werden können.
  • Die eingesetzten Ventile (1, 2) sind daher mindestens elektrisch ansteuerbar, eine hydraulische und/oder pneumatische Ansteuerung ist nicht erforderlich.
  • Vorteilhafter Weise ist daher im stromlosen Zustand das erste Ventil (1) geschlossen und das zweite Ventil (2) geöffnet. Die druckbeaufschlagte Leitung der Flüssigkeitszufuhr ist somit sicher abgesperrt und die Verbindung zum Tank oder einem Abfluß ist offen. Es kann folglich keine unter Druck stehende Flüssigkeit im System eingesperrt werden, das Werkzeug kann gefahrlos geöffnet und das gefertigte Teile entnommen werden.
  • Die Ventile (1, 2) und die Regelelektronik (6) sind möglichst in einem Gehäuse angeordnet, damit dieses klein baut. Es kann damit auch realisiert werden, über ein Handbediengerät die Sollwertvorgabe für die Druck – Zeit- oder Druck – Weg-Profile einzugeben.
  • Für den einwandfreien Betrieb, da unter Flüssigkeit, ist es von großem Vorteil, dass die Ventile (1, 2) leckagefrei sind.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich besonders für den Einsatz in einer Kunststoffverarbeitungsanlage mit mindestens einer Spritzgießmaschine, mindestens einem Spritzgießwerkzeug und mindestens einer der beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere Kunststoffteilen, die einen Hohlraum aufweisen, der durch die Eingabe von Flüssigkeit entstanden ist.
  • Bei dem Verfahren zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Flüssigkeit, bei dem über ein erstes Regelventil (1), das mit einem druckbeaufschlagten Flüssigkeitsreservoir und einem Werkzeug, vorzugsweise einem Spritzgießwerkzeug, in Verbindung steht und über ein zweites Regelventil (2), das mit dem Werkzeug und einem Flüssigkeitsablauf in Verbindung steht, die dem Werkzeug zugeführte Flüssigkeitsmenge und/oder Flüssigkeitsdruck beeinflußt wird, wobei die Begrenzung des Volumenstroms und/oder des Druckes durch die Regelventile (1, 2) über eine Regelelektronik (6) vorgenommen wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Regelelektronik (6) die Regelabweichung zwischen Ist- und Sollwert bestimmt und die Stellung der Ventile (1, 2) über Regler (7, 8), vorzugsweise PID-Regler, bestimmbar ist, wobei ein Regler (7, 8) einem Ventil (1, 2) zugeordnet ist, und somit mindestens die drei Regelzustände Druckaufbau, Druckabbau und drucklos über die Regelelektronik (6) einstellbar sind.
    •
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Schaltungsschaubildes dargestellt.
  • Es zeigt die beiden Ventile 1 und 2, die Regelelektronik 6 sowie die elektronischen Ansteuerungen und die Leitungen der Flüssigkeit (mit dickeren Linien dargestellt).
  • Von einem nicht dargestellten Reservoir gelangt unter Druck stehende Flüssigkeit über einen Filter bis zum Ventil 1, das im Normalzustand, wie dargestellt, geschlossen ist. Die Steuerung übernimmt die Regelelektronik 6. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit kann nach Öffnen des Ventils 1 bis an das Werkzeug (9) gelangen und in die schmelzflüssige Kunststoffmasse eingebracht werden. Zuvor ist es erforderlich, das in Normalstellung geöffnete Ventil 2 zu schließen, damit hierüber nicht der Druck sofort wieder abgebaut wird. Nach erfolgtem Produktionszyklus wird Ventil 1 wieder geschlossen und Ventil 2 geöffnet. Der Druck im System baut sich ab und das Werkzeug (9) kann zur Entformung des Teiles geöffnet werden.
  • Der gewünschte Druck im Werkzeug kann geregelt werden. Hierzu wird der Istdruck über einen Druckaufnehmer 10 gemessen und in der Regelelektronik 6 die Abweichung zu dem gewünschten Sollwert bestimmt. Über die PID-Regler 7 und 8 kann jedes der Ventile separat angesteuert werden. Regler 7 ist hier dem Ventil 1 und Regler 8 dem Ventil 2 zugeordnet. Durch diese Regelung ist es auch möglich, ein Druckprofil zu fahren, in dem beispielsweise durch kurzzeitiges Öffnen von Ventil 2 der Druck abgebaut und damit ein impulsartiges Druckprofil erzeugt wird. Selbstverständlich kann auch eine Druckerhöhung erreicht werden, indem Ventil 1 nicht sofort vollständig geschlossen wird, sondern während des Zyklus.
  • Durch den Einsatz von eigenen Softwarereglern für jedes Ventil ist es möglich, eine individuelle Einstellung für jedes Ventil für die P-, I- und D-Anteile vornehmen zu können, da diese unterschiedliche Druckkennlinien aufweisen können.
  • Es kann somit für eine optimale P-D-Verstärkung abhängig vom Druckbereich der I-Anteil mitgeschaltet werden.
  • Das bedeutet z. B., daß von 0 bis zu einem bestimmten Druck bei Regelabweichungen ausschließlich der P-D-Anteil verstellt wird. Bei kleineren Regelabweichungen wird zusätzlich zum D-P-Anteil auch der I- Anteil zugeschaltet und verändert. Der Druck, ab dem die Umschaltung erfolgt, ist von den verwendeten Komponenten abhängig. Die besten Ergebnisse werden derzeit bei 30 bar erreicht.
  • Hierdurch ist eine sehr feine Anpassung des Regelverhaltens an das jeweilige Ventil möglich.
  • Die Regelung der Druckprofile kann direkt ohne Verwendung eines externen Steuerschrankes erfolgen, die Werte werden dann über ein Handbediengerät eingegeben. Damit kann eine kostengünstige Lösung für den Verarbeiter realisiert werden.
  • Die Vorrichtung bietet dann die Möglichkeit, wahlweise entweder über ein Handprogrammiergerät oder über einen Steuerschrank programmiert zu werden.
    • 1
    erstes Regelventil
    2
    zweites Regelventil
    3
    erster Anschluß für Flüssigkeitszufuhr
    4
    zweiter Anschluß für Flüssigkeitsabgang
    5
    dritter Anschluß für Flüssigkeitsrücklauf
    6
    Regelelektronik
    7
    erster Regler für erstes Ventil 1
    8
    zweiter Regler für zweites Ventil 2
    9
    Werkzeug
    10
    Druckaufnehmer

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Flüssigkeit in ein Spritzgießwerkzeug, die ein erstes Regelventil (1) und ein zweites Regelventil (2), einen ersten Anschluß (3) für die Flüssigkeitszufuhr, einen zweiten Anschluß (4) für einen Flüssigkeitsabgang, der mit einem Spritzgießwerkzeug in Verbindung steht, und einen dritten Anschluß (5) für den Flüssigkeitsrücklauf sowie eine Regelelektronik (6), über die die Flüssigkeitszu- und -abfuhr gesteuert und/oder geregelt werden kann, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (6) aus mindestens einem Modul zur Erkennung der Regelabweichung sowie mit Reglern (7, 8) zur Steuerung und/oder Regelung der Regelventile (1, 2) besteht, wobei jedem Regelventil (1, 2) ein Regler (7, 8) zugeordnet ist und jeder Regler (7, 8) unabhängig steuer- und/oder regelbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regler (7, 8) P-I-D Regler sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Regelventil (1) mit dem ersten Anschluß (3) für die Flüssigkeitszufuhr in Verbindung steht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Regelventil (2) mit dem dritten Anschluß (5) für den Flüssigkeitsrücklauf in Verbindung steht.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Regelventile (1, 2) mit dem zweiten Anschluß (4) für den Flüssigkeitsabgang in Verbindung stehen.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluß (3) für die Flüssigkeitszufuhr mit einer Flüssigkeitsreservoir bestimmten Druckes verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler (7, 8) Softwareregler sind.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im stromlosen Zustand das erste Ventil (1) geschlossen und das zweite Ventil (2) geöffnet ist, um das System drucklos zu schalten.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (1, 2) und die Regel-Elektronik (6) in einem Gehäuse angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (1, 2) elektrisch angesteuert werden.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (1, 2) leckagefrei sind.
  12. Kunststoffverarbeitungsanlage mit mindestens einer Spritzgießmaschine, mindestens einem Spritzgießwerkzeug und mindestens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von Kunststoffteilen, insbesondere Kunststoffteilen, die einen Hohlraum aufweisen, der durch die Eingabe von Flüssigkeit entstanden ist.
  13. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln der Zufuhr von Flüssigkeit in ein Werkzeug, bei dem über ein erstes Regelventil (1), das mit einem druckbeaufschlagten Flüssigkeitsreservoir und einem Werkzeug, vorzugsweise einem Spritzgießwerkzeug, in Verbindung steht und über ein zweites Regelventil (2), das mit dem Werkzeug und einem Flüssigkeitsablauf in Verbindung steht, die dem Werkzeug zugeführte Flüssigkeitsmenge und/oder Flüssigkeitsdruck beeinflußt wird, wobei die Begrenzung des Volumenstroms und/oder des Druckes durch die Regelventile (1, 2) über eine Regelelektronik (6) vorgenommen wird dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (6) die Regelabweichung zwischen Ist- und Sollwert bestimmt und die Stellung der Ventile (1, 2) über Regler (7, 8), vorzugsweise PID-Regler, bestimmbar ist, wobei ein Regler (7, 8) einem Ventil (1, 2) zugeordnet ist, und somit mindestens die drei Regelzustände Druckaufbau, Druckabbau und drucklos über die Regelelektronik (6) einstellbar sind.
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