DE3043369C2 - Einer Spritzgießmaschine zugeordnetes Meßgerät zur Messung und Anzeige des Verbrauches an elektrischer Energie je Spritzzyklus - Google Patents

Description

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zulegen. Integration der Gleichspannungssignale über der Zeit, Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, durch einen Spannungs-Frequenz-Wandler zur Umdaß als Optimierungshilfe zur Festlegung eines minima- Wandlung der integrierten Gleichspannungssignale in len Energieverbrauches bei konstant gehaltener Quali- eine Impulsfolge, deren Frequenz zur Höhe der Gleichtat der Spritzgießteile das Meßgerät für liie Messung 5 spannungssignale analog ist, und durch einen Zähler zur und Anzeige der gesamten, je Spritziyklus von der Zählung und Anzeige der Anzahl von Impulsen der Im-Spritzgießmaschine aufgenommenen Energiemenge pulsfolge, die unmittelbar ein Maß für die während eines ausgebildet ist Spritzzyklus aufgenommene elektrische Energie ist Ein Vorzugsweise ist das Meßgerät für eine digitale An- solches Meß- und Anzeigegerät, das vorieilhafterweise zeige des Energieverbrauches je Spritzzyklus geeignet 10 als Zusatzeinrichtung zu einer Spritzgießmaschine geso daß der Bsdienungsperson die unmittelbare zahlen- liefert werden kann, erlaubt es in besonders einfacher mäßige Ablesung des Energieverbrauches je Zyklus Weise, den insbesondere bei kleinen Spritzgießmaschimöglich ist nen relativ niedrigen Energieverbrauch pro Zyklus geVoraussetzung für die Verwirklichung des Erfin- nau zu messen und anzuzeigen. Aus der gewonnenen dungsgedankens ist also ein der Spritzgießmaschine zu- 15 Anzeige, die zweckmäßigerweise digital erfolgt und ungeordnetes Meß- und Anzeigegerät das den Verbrauch mittelbar in den gängigen Arbeitseinheiten (z. B. Wattan elektrischer Energie (Arbeit) je Spritzzyklus mit der stunden) geeicht ist, kann die Bedienungsperson von notwendigen Genauigkeit ermitteln kann, so daß von einem zum nächsten Spritzvorgang die notwendigen Sciiuß zu Schuß nach Änderung der jeweiligen Maschi- Schlüsse ziehen und Verstellungen an der Maschinenneneinstellungen ein Vergleich bezüglich ues Energie- 20 einstellung vornehmen bzw. rückgängig machen.
Verbrauches möglich ist Dabei wird zunächst die Spritz- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den gießmaschine so eingestellt daß ein bezüglich der An- Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher forderungen einwandfreies Spritzgießteil erhalten wird. erläutert In der Zeichnung zeigt
Anschließend werden unter Heranziehung des Krite- F i g. 1 eine rein schematische Darstellung einer riums Energieverbrauch die mußgeblichen Maschinen- 25 Spritzgießmaschine mit zugehörigem Schaltschrank, parameter so gewählt daß die einmal erhaltene Qualität und

des Spritzgießteiles nicht mehr verändert wird, jedoch F i g. 2 ein Blockdiagramm, das den Funktionsablauf die Einstellungen eine optimale Energieausnutzung er- in dem Meßgerät zum Messen und Anzeigen des Vergeben. So hat sich beispielsweise gezeigt daß je nach brauches an elektrischer Energie veranschaulicht.
Art des verwendeten Werkstoffes die Einstellung einer 30 Die Spritzgießmaschine, die mit einem Meß- und Anschnellen Schneckendrehzahl kürzere Plastifizierzeken zeigegerät für den Verbrauch an elektrischer Energie je bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme ergibt wo- Zyklus ausgestattet ist, kann von beliebiger Art sein. Bei durch eine Einsparung erzielt werden kann. Auch konn- der in F i g. 1 dargestellten Spritzgießmaschine 1 ist an te festgestellt werden, daß Nachdruckzeiten häufig zu- eine Schneckenspritzgießmaschine gedacht deren lange aufrecht erhalten werden, ohne daß die einwand- 35 Schnecke drehbar und axial verschiebbar im Spritzzyfreie Qualität des Spritzteiles dies erfordern würde. linder gelagert ist Spritzgießmaschinen der hier ange-Gleiches gilt für die Spritzdruckzeit sprochenen Art sind bekannt und brauchen nicht näher

Weiterhin konnte unnötiger Energieverbrauch fest- erläutert zu werden.

gestellt werden, indem Kühlwasser- und Hydraulikpum- Mit 2 ist ein Schaltschrank bezeichnet, an welchem pen oder Pumpengruppen eingeschaltet wurden, die in 40 mittels — nicht dargestellter — Einstellknöpfe die jeeinem ungünstigen Wirkungsgradbereich arbeiteten. weils notwendigen und auf den verwendeten Werkstoff Dies gilt z. B. dann, wenn zur Erzeugung eines bestimm- abgestimmten Maschinenparameter eingestellt werden ten Hydraulikdruckes eine große Pumpe (mit großem können. In dem Schaltschrank 2 ist außerdem das vorge-Durchsatz) eingeschaltet wird, die bei dem erforderli- sehene Meßgerät 3 gezeigt das es gestattet, den Verdien Druck und der erforderlichen Durchsatzmenge ei- 45 brauch an elektrischer Energie (Arbeit) je Spritzzykius nen beträchtlichen Teil des Hydraulikmediums im By- digital anzuzeigen. Mit 4 ist der Netzanschluß und mit 5 pass in den Tank zurückleiten muß. Durch Einschaltung die Stromversorgung vom Schaltschrank 2 zur Spritzder Pumpe oder Pumpengruppe, die bezüglich ihrer Be- gießmaschine 1 bezeichnet.

triebsdaten den Erfordernissen besser angepaßt ist, Die von der Spritzgießmaschine 1 aufgenommene

kann dies vermieden werden. Erkannt wird dies über 50 Leistung kann an beliebiger Stelle, soweit dabei der von

den unmittelbar von Schuß zu Schuß meßbaren Ener- den einzelnen Maschinenkomponenten aufgenommene

gieverbrauch der Spritzgießmaschine. Die Meßbarkeit Gesamtstrom gemessen wird und die Gesamtspannung

des Energieverbrauches je Zyklus ist hierbei von Bedeu- anliegt, ermittelt werden. Der Einfachheit halber ist in

tung, da andernfalls der energiesparende Einfluß der F i g. 2 die Meßstelle unmittelbar anschließend an den

einen oder anderen Maßnahme nicht sofort erkannt 55 Netzanschluß 4 dargestellt Die von der Spritzgießma-

wird und daher die Optimierung nicht innerhalb der schine 1 aufgenommene Wirkleistung, d. h. der aufge-

gewünschten Zeit vorgenommen werden kann. nommene Strom bei der anliegenden Spannung, wird

Meß- und Anzeigegeräte, die die Messung des ver- durch ein Leistungsmeßgerät 6, z. B. ein gewöhnliches

gleichsweise geringfügigen Energieverbrauches pro Zy- Wattmeter, gemessen. Die von dem Wattmeter 6 abge-

klus einer Spritzgießmaschine zu messen gestatten, sind 60 gebenen, der Wirkleistung analogen Signale werden

im Handel nicht, zumindest nicht ohne weiteres, erhält- durch einen handelsüblichen Meßumformer 7 in ein

lieh. Selbstverständlich ist es aber im Prinzip möglich, kontinuierliches Gleichspannungssignal umgesetzt, des-

ein Meß- und Anzeigegerät hierfür zu konzipieren. Be- sen jeweilige Höhe der augenblicklich gemessenen

vorzugt wird jedoch im Rahmender Erfindung ein Meß- Wirkleistung entspricht. Durch eine Integrationsschal-

und Anzeigegerät vorgeschlagen, das gekennzeichnet 65 tung 8 wird das G'.eichspannungssignal integriert und

ist durch einen Meßumformer zur Umwandlung der auf einen Spannungs-Frequenz-Wandler 9 gegeben, der

Meßwerte der elektrischen Leistung in analoge Gleich- das kontinuierliche Gleichspannungssignal umsetzt in

Spannungssignale, durch eine Integrationsschaltung zur eine Impulsfolge. Die Frequenz der Impulsfolge ist der

Spannungshöhe des Gleichspannungssignals proportional. Die Umsetzung in dem Spannungs-Frequenz-Wandler 9 erfolgt dabei so, daß die Anzahl der Impulse unmittelbar in der interessierenden Einheit, z. B. in Wattstunden, der aufgenommenen Wirkleistung integriert über die Zeit entspricht. Die Zählung der Impulse in einem anschließenden Zähler 10 ergibt somit unmittelbar die aufgenommene elektrische Wirkarbeit; durch eine dem Zähler 10 angeschlossene Anzeige 11 erfolgt deren digitale Darstellung.

Da normalerweise Zwischenwerte der Energieaufnahme während des Zyklus für die Bedienungsperson nicht interessant sind, wird der Meßvorgang durch eine — nicht dargestellte — elektronische Logik so gesteuert, daß erst nach abgeschlossenem Zyklus, z. B. beim Eintreffen des Startimpulses für den nächsten Spritzzyklus, das Meßergebnis an der Anzeige 11 erscheint. So wird nach Netzeinschaltung der Zähler auf 0 gesetzt; die Anzeige zeigt ebenfalls 0. Bei Drücken des Starttasters, d. h. beim Eintreffen des Startimpulses in der Steuerlogik, beginnt die erste Messung, während der die Anzeige 11 weiterhin 0 zeigt Es kann allerdings eine Anzeigediode »Messung läuft« vorgesehen sein, die darauf hinweist daß ein Meßvorgang stattfindet Die während des Spritzzyklus von dem Wattmeter 6 fortlaufend gemessene Wirkleistung wird über die Komponente 7,8 und 9 in die fortlaufend anfallende Impulsfolge umgesetzt und in dem Zähler 10 die Impulsanzahl gezählt Durch erneutes Eintreffen eines Startsignals meldet die Logik das Ende des Meßzyklus und veranlaßt die Übertragung des Zählerstandes auf die Anzeige 11. Die Bedienungsperson hat nunmehr die Möglichkeit einer unmittelbaren Kontrolle der von der Spritzgießmaschine 1 je Zyklus aufgenommenen elektrischen Energie und kann nunmehr bestimmte Parameter, wie eingangs geschildert verändern, um den Energieverbrauch zu senken, ohne daß die Qualität des Spritzteiles leidet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (1)

1 2 das die der Kunststoffmasse durch die Schneckenrota- Patentansprüche: tion zugeführte Energiemenge mißt (DE-AS 12 31 416), weil diese Aussage für die Beschaffenheit des einzu-

1. Einer Spritzgießmaschine zugeordnetes Meß- spritzenden Materials als geeigneter als die bis dahin gerät zur Messung und Anzeige des Verbrauches an 5 verwendete Größe, nämlich die Temperatur der Masse, elektrischer Energie je Spritzzyklus, dadurch angesehen wird. Hierzu wird zunächst die zur Erzielung gekennzeichnet, daß als Optimierungshilfe der günstigsten Massebeschaffenheit notwendige Enerzur Festlegung eines minimalen Energieverbrauches gie anhand von Versuchen festgestellt Bei dieser bebei konstant gehaltener Qualität der Spritzgießteile kannten Vorgangsweise wird jedoch nicht der Gesamtdas Meßgerät (3) für die Messung und Anzeige der io Energieverbrauch der Spritzgießmaschine je Zyklus ergesamten, je Spritzzyklus von der Spritzgießmaschi- mittelt, sondern ausschließlich der Energieverbrauch ne aufgenommenen Energiemenge ausgebildet ist. der Drehbewegung der Schnecke. Eine wesentliche Er-Z Meßgerät nach Patentanspruch 1, gekennzeich- kenntnis, die zugleich Ausgangspunkt und Kern der vornet durch eine digitale Anzeige des Energieverbrau- liegenden Erfindung bildet, ist darüber hinaus diejenige, ches je Spritzzyklus. 15 daß die eingestellten Maschinenparameter, die ein opti-3. Meßgerät nach Patentanspruch 1 oder 2, ge- males Spritzgießteil ergeben, nicht auch notwendigerkennzeichnet durch einen Meßumformer (7) zur weise diejenigen sind, die bezüglich des Gesamt-Ener-Umwandiung der Meßwerte der elektrischen Lei- gieverbrauches voll befriedigen. Es wurde nämlich erstung in analoge Gleichspannungssignale, eine Inte- kannt, daß Einstellungen der Maschinenparameter grationsschaltung (8) zur Integration der Gleich- 20 denkbar sind, die einen geringeren Energieverbrauch Spannungssignale über der Zeit, einen Spannungs- ermöglichen, ohne daß Zugeständnisse an die Qualität Frequenz-Wandler (9) zur Umwandlung der inte- des hergestellten Spritzgießteiles gemacht werden müsgrierten Gleichspannungssignale in eine Impulsfol- sen. Das gilt sowohl für solche Maschineneinstellungen, ge, deren Frequenz zur Höhe der Gleichspannungs- die direkt Auswirkungen auf die Qualität des Spritzsignale analog ist, und durch einen Zähler (10) zur 25 gießteiles haben können, als auch für solche, die sich auf Zählung und zur Anzeige (11) der Anzahl von lmpul- die Qualität indirekt auswirken, da sie nur den Betrieb sen der Impulsfolge, die unmittelbar ein Maß für die der Maschine überhaupt gewährleister·. Zur ersten während eines Spritzzyklus aufgenommene elektri- Gruppe zählen z. B. die Parameter, die für die ausreische Energie ist chenoe Plastifizierung der Masse wesentlich sind, der

30 Spritzdruck, der Nachdruck usw. Zur zweiten Gruppe

gehören die Auswahl einer bestimmten Hydraulikpumpe oder Pumpengruppe zur Erzeugung des Stau-, Spritz- und Nachdruckes sowie zur Beaufschlagung der

Die Erfindung betrifft ein einer Spritzgießmaschine Kolben-Zylinder-Anordnungen für die Betätigung der zugeordnetes Meßgerät zur Messung und Anzeige des 35 Formschließ- und Zuhaltevorrichtung, die Wahl einer Verbrauches an elektrischer Energie je Spritzzyklus. bestimmten Geschwindigkeit für das Öffnen und Schlie-Spritzgießmaschinen für thermoplastische oder duro- Ben des Formwerkzeuges, die Wahl bestimmter Schnekplastische Kunststoffe oder für keramische Werkstoffe kendrehzahlen in den einzelnen Phasen, insbesondere in dienen zur Umformung zunächst plastischer Rohstoff- der Plastifizierphase, die Wahl bestimmter Kühlwassermassen in fertige Spritzgießteile. Das wesentliche Krite- 40 Umwälzmengen usw. Während bei der ersten Gruppe rium für die Brauchbarkeit einer Spritzgießmaschine ist für die Bedienungsperson eine ungünstige Einstellung für deren Anwender die Qualität des hergestellten am fertigen Spritzgießteil erkennbar ist, weil dieses be-Spritzteiles bezüglich Festigkeit, Aussehen, Oberflä- züglich seiner Qualität nicht befriedigt, ist eine ungünstichenqualität und dgl. Spritzgießmaschinen sind zusatz- ge Einstellung der Maschinenfunktionen der zweiten lieh Verbraucher elektrischer Energie. Der Energiever- 45 Gruppe für die Bedienungsperson nicht ohne weiteres brauch spielt für den Anwender, insbesondere im Zei- erkennbar, solange die notwendigen Temperaturen, chen der Energieverknappung, ebenfalls eine wesentli- öffnungs- und Schließzeiten, Drücke usw. eingehalten ehe Rolle, da er den Preis des Spritzgießteilts mitbe- sind. Dies gilt auch bei Heranziehung des vorstehend stimmt. Aus diesem Grund wird seit je her bei der Aus- beschriebenen Meßgerätes zur Beurteilung der Masselegung von Spritzgießmaschinen von den Konstrukteu- 50 qualität über den Energieverbrauch der Schnecke, weil ren darauf geachtet, daß die Umsetzung der notwendi- nicht sicher ist, ob bei der Feststellung einer optimalen gen Energie in mechanische Arbeitsleistung mit einem Massebeschaffenheit bei den vorangehenden Versumöglichst guten Wirkungsgrad erfolgt, was durch ent- chen berücksichtigt worden ist, daß die gleiche Beschafsprechend bemessene Auswahl der einzelnen elektro- fenheit u. U. auch mit einer geringeren eingespeisten mechanischen Komponenten, wie Hydraulikpumpen, 55 Energiemenge erzielt werden kann.
Elektromotore, Kühlwasserpumpen und dgl. geschieht. Wie die im vorliegenden Zusammenhang durchge-Die Einstellung der einzelnen Maschinenparameter, führten Untersuchungen gezeigt haben, können die Mawie Spritzzylinder-Temperatur, Plastifizierzeit, Spritz- schinenparameter bzw. -funktionen beider Gruppen im druck, Schneckendrehzahl in den einzelnen Phasen, Sinne einer optimalen Energieausnutzung eingestellt Nachdruck usw., erfolgt durch die Bedienungsperson 60 werden, ohne daß bezüglich der Qualität des Spritzteiles der Spritzgießmaschine von Fall zu Fall in Abhängigkeit Einbußen hingenommen werden müssen,
von dem jeweils verwendeten Werkstoff. Die Einstel- Aufgabe der Erfindung ist es daher, dem Anwender lung wird dann als richtig betrachtet, wenn das in meh- einer Spntzgießmaschine eine Einstell- und Optimiereren Versuchs-Spritzvorgängen erzeugte Spritzgieß- rungshilfe an die Hand zu geben, die es ihm ermöglicht, teil hinsichtlich der daran gestellten Forderungen be- 65 die für die Qualität des Spritzgießteiles ausschlaggebenfriedigt und einwandfrei ist. Hierzu ist es auch bereits den Maschinenparameter und auch die sonstigen Mabekannt, zur Messung der Beschaffenheit des einzu- schinenbetriebswerte, zugleich unter Berücksichtigung spritzenden Kunststoffes ein Meßgerät zu verwenden, eines minimalen Energieverbrauches zu finden und fest-