DE69020415T2 - Elektrohydraulisches System. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrohydraulisches System nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Steuerung der Bewegung ist insbesondere in einer Spritzgießmaschine bedeutsam, wo die Regelung der Kolbengeschwindigkeit des Spritzzylinders erwünscht ist.
• Elektrohydraulische Systeme des Oberbegriffs des Anspruches 1 sind bekannt (US-A-4 757 747). Bekannt ist auch ein hydraulisches Ventil mit Rückkopplung einschließlich zweier Sensoren (US-A-4 635 682), welche die Stellung und den Strom des Ventils abtasten. Eine Vergleichsschaltung entscheidet, welche der Signale hinsichtlich des Stromes oder der Stellung für die Rückkopplungsschleife des Ventils effektiv wird.
• Es gibt zahlreiche Anwendungen auf dem Gebiet der elektrohydraulischen Steuerung, auf dem die Steuerung der Bewegung bei einem Betätigungssystem und der Last erwünscht ist. Bei einer Spritzgießmaschine beispielsweise ist es wünschenswert, das Profil der Bewegung am sogenannten Spritzgießzylinder eng zu steuern, der das geschmolzene Metall in den Matrizenhohlraum der Maschine stößt. Insbesondere muß die Geschwindigkeit des Kolbens des Spritzgießzylinders eng als Funktion der Kolbenstellung gesteuert werden, um optimalen Maschinenwirkungskrat und Ausstoß zu erzielen, während die Produktqualität hoch und der Materialabfall infolge Matrizentrennung und Kratbildung niedrig gehalten werden, usw.. Der Verschleiß dem Zylinder und dem Matrizenhohlraum werden ebenfalls reduziert und die Maschinenproduktivität kann deshalb erhöht werden, wenn sowohl die Geschwindigkeit als auch der Hub des Kolbens des Spritzgießzylinders eng geregelt und an das Hohlraumvolumen der Matrize sowie deren Gestalt angepaßt werden können.
• Es ist deshalb eine generelle Zielrichtung der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches Betätigungssystem vorzusehen, mit welchem eine verbesserte und genaue Steuerung der Bewegung beim Betätiger und der Last erhalten werden. Dieses Problem wird durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das System elektronische Steuereinrichtungen nach dem Stand der Technik enthalten kann und sowohl in neukonstruierten Systemen als auch zur Nachrüstung von existierenden Systemen leicht und wirtschaftlich eingebaut werden kann.
• Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Diese umfassen ein elektrohydraulisches System zur Steuerung der Geschwindigkeit bei einem Betätiger und einer Last, beispielsweise dem Spritzgießzylinder einer Matrizengießmaschine, und zwar als eine genaue, jedoch programmierbare Funktion der Stellung. Ein verwandtes Merkmal der Erfindung liegt in der Schaffung eines Spritzgießzylinder-Steuersystems für eine Matrizengießmaschine, welche eine Einrichtung zur Programmierung und Speicherung einer Mehrzahl von Steuerprofilen hinsichtlich Bedienungsperson wählbarer Geschwindigkeit über der Stellung enthält, und zwar zur Einstellung der Stoßkraft am Ende des Kolbenhubes zur Reduzierung der Matrizentrennung und des Kratabfalls bei der Maschine und/oder zur grafischen Darstellung des gewünschten und/oder tatsächlichen Geschwindigkeitsprofils an dem hydraulischen Zylinder und dem Kolben. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Steuersystem PC- kompatible oder andere übliche Hardware benutzt, die der Bedienungsperson vertraut ist, sowie bedienungsfreundliche Steuerprogrammierung nach dem Stand der Technik, die leicht anzuwenden, jedoch verbesserte Regelpräzision und Flexibilität zeigt.
• Das elektrohydraulische System zur Steuerung der Bewegung bei einer Last, die an einen hydraulischen Betätiger gemäß einem ersten bedeutsamen Aspekt der vorliegenden Erfindung angekuppelt ist, umfaßt ein elektrohydraulisches Ventil mit einem Ventilelement. Hydraulisches Fluid wird dem Betätiger als Funktion der Stellung des Ventilelementes zugeführt, welcher wiederum durch elektronische Ventilsteuersignale gesteuert wird, die dem Ventil zugeführt werden. Ein erster Stellungs-Sensor ist an den Betätiger angeschlossen, um ein entsprechendes Signal als Funktion der Bewegung bei dem Betätiger und der Last zu liefern. Ein zweiter Stellungs-Sensor ist mit dem bewegbaren Element des Ventils gekuppelt, um ein entsprechendes Sensorsignal als Funktion der Bewegung an dem Ventilelement abzugeben. Steuerelektroniken umfassen einen inneren Regelkreis, der Regelsignale an das Ventil als Funktion einer Differenz zwischen einem Ventil-Befehlseingangssignal und dem Signal des zweiten Sensors bildet, der an dem Ventilelement angeschlossen ist. Eine äußere Regelschleife liefert ein Laststellungs-Fehlersignal als Funktion einer Differenz zwischen einem Lastposition-Befehlseingangssignal und dem Signal des ersten, an dem Betätiger und der Last angekoppelten Sensors. Ein Schalter wird zur Wahl zwischen Lastposition-Fehlersignal und einem Position-Befehlssignal eines getrennten Ventilelements gesteuert, um das Ventil- Befehlssignal an die innere Regelschleife abzugeben. Daher umfaßt die Steuerelektronik, welche vorzugsweise auf Mikroprozessor basiert, eine Einrichtung zur Programmierten oder manuellen Wahl von dualen Regelmoden des Betriebs für verbesserte Steuerflexibilität und für Genauigkeit.
• Gemäß einem zweiten bedeutsamen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Steuerelektronik eine Einrichtung zur Eingabe eines gewünschten Profils der Geschwindigkeit über der Stellung oder der Zeit beim Betätiger und der Last. Für die Iststellung des Betätigers und der Last anzeigende Signale werden von dem an der Last angekuppelten Sensor empfangen und entsprechende Befehlssignale werden dem Ventil zugeführt, um die gewünschte Lastgeschwindigkeit zu erzielen. Vorzugsweise basiert die Steuerelektronik auf Mikroprozessor und umfaßt eine Einrichtung zum Empfang und zur Speicherung einer Mehrzahl von Istgeschwindigkeits/Stellungs-Profilen und zur Auswahl unter einer Mehrzahl von vorgespeicherten Profilen für den Betrieb des Systems. Das aktuelle Geschwindigkeits/Stellungs-Profil wird grafisch dargestellt, vorzugsweise auf einer grafischen Wiedergabe als Überlagerung des gewünschten Profils zur Beobachtung durch die Bedienungsperson und Nachjustierung, wie erforderlich.
• In einer Spritzgießmaschine gemäß einer bevorzugten Realisation der Erfindung, die einen Spritzzylinder mit einem Kolben zum Einspritzen von Metall in einen Matrizenhohlraum umfaßt, weist das elektrohydraulische System zur Steuerung des Betriebs des Spritzgießzylinders einen mit dem Kolben des Spritzgießzylinders gekoppelten Betätiger auf. Ein Ventil liefert hydraulische Flüssigkeit an den Betätigungszylinder als Funktion von Ventilregelsignalen. Eine auf Mikroprozessor basierende digitale Regelelektronik umf aßt einen Speicher zur Speicherung eines gewünschten Kolbengeschwindigkeitsprofils als eine inkrementale Funktion der Kolbenstellung. Die Regelschaltung spricht auf Signale von einem Sensor an, der mit dem Betätiger verbunden ist, und zwar zur Anzeige der Stellung bei dem Kolben, um entsprechende Geschwindigkeitssignale vom Speicher herauszuziehen, und zur Lieferung von Steuersignaien an die Ventile als Funktion solcher Profilgeschwindigkeitssignale. Die Regelschaltung umfaßt ferner eine Einrichtung zur Einstellung des Stoßes des Kolbens des Spritzzylinders am Ende eines Hohlraumfüllhubes als Funktion der Stellung und/oder des Druckes des Kolbens und des Betätigers unabhängig von dem Geschwindigkeits/Stellungs-Profil, um die Trennung und die Abfallkratbildung beim Matrizenhohlraum zu verringern und um den Stoßverschleiß und die Dauerbelastung der gesamten Spritzgießmaschine zu reduzieren. Ein Steuerpult und eine zugeordnete Bedienungsübersichteinrichtung sorgen für Programmierbarkeit durch die Bedienungsperson und Auswahl aus einer Mehrzahl von Geschwindigkeits/Stellungs-Profilen. Der Betätiger und der Zylinderkolben können in manueller Betriebsweise zur Einstellung und für Kalibrierungszwecke vorgeschoben werden. An dem Schaltpult zugeordnete Wiedergabeeinrichtung gibt die Profile für Soll- und Ist- Geschwindigkeits/Stellung zusammen mit einem Profil des Betätigerantriebsdruckes über der Stellung grafisch wieder.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung ist zusammen mit zusätzlichen Aufgabenstellungen, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und der Zeichnung verständlich. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine Funktionsblockdarstellung einer Spritzgießmaschine und des zugeordneten Regelsystems gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventils und der zugeordneten Steuerungsanordnung, die in Fig. 1 funktional dargestellt ist;
• Fig. 3 einen Schnitt durch ein hydraulisches Wege- Steuerventil, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt;
• Fig. 4 eine Funktionsblockdarstellung des Steuercomputers der Maschine in Fig. 1;
• Fig. 5 eine Funktionsblockdarstellung der Ventilsteuerung der Fig. 1; und
• Fig. 6 und 7 graf ische Darstellungen zur Erläuterung der Betriebsweise der Erfindung.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Fig. 1 stellt eine Spritzgießmaschine 10 dar, die einen sogenannten Schießzylinder 12 mit einem Kolben 14 umfaßt, um Metall aus einem Behälter 16 in einen Matrizenhohlraum 18 zu drücken. Der Kolben 14 ist mit dem Kolben 20 des hydraulischen Betätigers 22 verbunden. Der Zylinder 24 des Betätigers 22 ist über geeignete hydraulische Leitungen mit einem Wegesteuerventil 26 verbunden, welches hydraulische Flüssigkeit von einer Pumpe 28, einem Akkumulator 29 und einem Behälter 30 unter der Steuerung eines Servo- oder Pilotventils 32 empfängt. Das Wege-Steuerventil 26 verstärkt den Ausgangsstrom des Ventils 32 auf den notwendigen Pegel zum Betreiben des Betätigers 22 und des Kolbens 14. Eine Ventilregelung 34 führt Ventilsteuersignale U und Antriebssignale I (Fig. 5) dem Elektromotor des Servo- oder Pilotventils 32 zu. Ein elektroakustischer Sensor 36 ist an einem Zylinder 24 des Betätigers 22 montiert und liefert ein Signal Ym an die Ventilsteuerung 34, das für die Stellung des Betätigungskolbens 20 innerhalb des Zylinders 24 kennzeichnend ist. Zwei Drucksensoren 38 sprechen auf den Druck des hydraulischen Fluids auf beiden Seiten des Betätigungskolbens 20 an, um der Steuereinrichtung 42 entsprechende Signale P kennzeichnend für den Fluiddruck zuzuführen. Ein LVDT 40 ist mit dem Ventilelement des Wegen- Steuerventils 26 gekoppelt, um den Regler 34 ein entsprechendes Signal Ys kennzeichnend für die Elementstellung zuzuführen. (In Systemen mit niedriger hydraulischer Kapazität, die kein Verstärkungsventil 26 benötigen, kann das LVDT 40 mit dem Ventilelement des Servoventils 32 verbunden werden.)
• Ein Steuercomputer 42 ist mit dem Ventilregler 34 vorzugsweise über ein Hochgeschwindigkeits-Zweirichtungs- Seriendatenbus 43 verbunden, um Eingangsbefehlssignale an den Ventilregler zu liefern und Signale von dem Ventilregler hinsichtlich des Systembetriebs zu empfangen. Der Steuercomputer 42 empfängt auch das Betätigungspositionssignal Ym vom Sensor 36 über den Regler 34 und den Bus 43. Eine programmierbare logische Steuerung oder PLC 44 ist mit dem Steuercomputer 42 verbunden. PLC 44 steuert auch den Matrizenhohlraum 18 zur Öffnung und Schließung des Matrizenelements, und Reservoir 16 zur selektiven Füllung des Schießzylinders 12. Ein Bedienungspult 46 ist mit dem Steuercomputer 42 verbunden. Das Bedienungspult 46 umfaßt einen Schirm 48 für grafische Darstellungen von Druck und Geschwindigkeitsprofilen, wie noch zu beschreiben ist, und ein Schaltpult 50 für die durch die Bedienungsperson erfolgende Eingabe und die Modifikation der Profilinformation und andere Betriebsparameter. Das Schaltpult 50 weist eine Ausbildung gemäß Standard IBM-PC auf oder ist mit diesem kompatibel.
• Das Wege-Steuerventil 26, das Servoventil 32 und der Ventilregler 34 sind vorzugsweise in der Form einer einheitlichen Anordnung 52 (Fig. 1 bis 3) ausgebildet. Das Ventil 26 umfaßt einen Kolbenschieber 54 (Fig. 3), der innerhalb eines rohrartigen Gehäuses 56 angeordnet ist, um den Strom des hydraulischen Fluids durch die zahlreichen Gehäusesteuerkanäle zu regeln. Eine Feder 58 ist benachbart dem einen Ende des Schieberkolbens 54 angeordnet und drängt den Schieberkolben in eine völlige Umkehrstellung zur Beendigung des Betriebs des Betätigers 22 (Fig. 1) und des Schießzylinders 12 im Falle eines Systemausfalls. Der LVDT 40 ist am Gehäuse 56 montiert und besitzt eine mit dem entgegengesetzten Ende des Schieberkolbens 54 verbundene Stange 60. Das Servoventil 32 (Fig. 1 und 2) ist über eine Anschlußplatte 62 am Gehäuse 56 des Wegesteuerventils 26 montiert. Die Anschlußplatte 62 sorgt für eine Pilotverbindung zur Pumpe 28 und zum Behälter 30 (Fig. 1). Die Fluidzufuhr zum Wegeventil 26 und zum Betätiger 22 wird über das Leitungsgehäuse 56 erhalten. Das Ventil 26 hat zwei Zuführungsquellen, nämlich die Pumpe (Fig. 3) für limitierte Rückwärtsverschiebung und den Akkumulator für Hochgeschwindigkeitsausfahren. Die Ventilsteuerung 34 ist auf dem Servoventil 32 montiert und weist Vielfachsteckverbinder zur Verbindung mit dem Steuercomputer 42, dem LVDT 40, dem Drucksensor 38 und dem elektroakustischen Sensor 36 (Fig. 1) auf.
• US-A-4 757 747 offenbart eine zur Zeit bevorzugte Ausführungsform des Reglers 34 und des Servoventils 32 in einer einheitlichen Anordnung, welche auf Mikroprozessor basierende Steuerelektronik zur Lieferung von Steuersignalen an den Torque-Motor des Ventils 32 aufweist. Die in diesem Patent offenbarte Steuerelektronik umfaßt eine Einrichtung für die Betätigung des elektroakustischen Sensors 36 und zum Empfang von Signalen Ym, die für die Kolbenstellung des Betätigers kennzeichnend sind. US-A-4 811 561 offenbart ein elektrohydraulisches System, welches Betätiger mit zugeordneten Servoventilen und Steuerungen umfaßt, die mit einer Hauptsteuerung über einen Hochgeschwindigkeitsbidirektionalen Serienkommunikations- und Steuerbus 43 in Verbindung stehen. US-A-4 635 682 offenbart ein Ventilsteuersystem, welches elektrohydraulische Pilot- und Hauptventilstufen sowie auswählbare Positions- und Stromsteuerschleifen umfaßt. Die Offenbarung dieser US- Patente, die auf die vorliegende Anmelderin übertragen worden sind, werden durch Bezugnahme einbezogen.
• Fig. 4 ist eine Funktionsblockdarstellung des Steuercomputers 42, der einen Mikroprozessor 64 mit I/O- Anschlüssen zur Verbindung mit der programmierbaren logischen Steuerung oder PLC 44, dem Wiedergabeschirm 48 und dem Steuerpult 50 aufweist. Der Mikroprozessor 64 ist auch über einen I/O-Kuppler 66 und über den Bus 43 mit dem Ventilregler 34 verbunden und empf ängt Signale des Sensors 38 über einen A/D-Konverter 68. Ein Programmspeicher 70, beispielsweise ein EPROM, enthält geeignetes Programmaterial und Algorithmen zum Betrieb des Computers 42. Ein zweiter Speicher 72, beispielsweise ein batteriestromversorgtes RAM sorgt für die Speicherung von Vielfachgeschwindigkeits/Stellungs- und Spritzkolbenstoßprofilen, wie diskutiert wird.
• Fig. 5 stellt eine Funktionsblockdarstellung des Ventilreglers 34 dar, der an dem Servoventil 32, dem Wegesteuerventil 26 und an dem Betätiger 22 in einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform des Ventilregelbetriebs angeschlossen ist. Ein Vergleicher 74 empfängt ein Eingangsbefehlsignal Yc für Lastposition (vom Steuercomputer 42 in Fig. 1). Das Sensorsignal Ym wird einem zweiten Eingang des Vergleichers 74 zugeführt und über einen Differentiator 76 und einer Verstärkungsstufe 78 einem dritten Vergleichereingang weitergegeben. Der Vergleicher 74 empfängt daher in Wirklichkeit vom Sensor 36 (Fig. 1) ein zusammengesetzten Signal, welches von der Istposition beim Betätiger unter Last abhängt und das bei den Stufen 76, 78 gefiltert worden ist, um Übergangsschwankungen zu maskieren. Ein Ausgangssignal E hinsichtlich der Differenz oder des "Fehlers" zwischen dem Soll- und Istlastpositionssignal wird über eine Verstärkungsstufe 80 und eine Unempfindlichkeitsüberbrückungsschaltung 82 an jeweilige Eingänge einer Summierschaltung 84 angelegt. Die Überbrückungsschaltung 82 ist zur Beseitigung von Fehler infolge von Nacheilung und Nichtlinearität der Ventilverschiebung behilflich. Das Ausgangssignal des Vergleichers 84, eingestellt für die Betätigervorspannung, wird einem Eingang einer Betriebsartauswahlschaltung 86 zugeführt. Der zweite Eingang des Schalters 86 empfängt ein Befehlssignal Ysc vom Steuercomputer 42, welches für die Iststellung des Wegesteuerventilelementes 54 (Fig. 3) kennzeichnend ist, und das Ausgangssignal des Schalters 86 wird als Bezugs- oder Ventilbefehlssignal R einem Vergleicher 88 zugeführt. Der Vergleicher 88 empfängt auch das Ausgangssignal Ys vom Wegesteuerventil LVDT 40 (Fig. 1 und 3) und liefert ein Ausgangssignal als Funktion deren Differenz. Dieses Ausgangsssignal U wird über eine geeignete Verstärkungsstufe 90 und eine Unempfindlichkeitsüberbrückungsschaltung 92 bei 93 für eine geeignete Servo- und Wegeventilvorspannung eingestellt und als Ventiltreibersignal I dem elektrischen Motor des Servoventils 32 zugeführt.
• Daher umfaßt der Ventilregler 34 eine innere Servoregelschleife 94, die Regelsignale an den Torque-Motor des Servoventils 32 als Funktion einer Differenz zwischen dem Ventilbefehlseingangssignal R des Schalters 86 und des LVDT Sensorsignals Ys liefert. Eine äußere Servoregelschleife 96 empfängt das Laststellungsbefehlssignal Yc und liefert ein Fehlersignal E als Funktion einer Differenz zwischen diesem Laststellungsbefehlssignal und dem Istlaststellungssignal Ym. Der Schalter 86 verbindet entweder das Fehlersignal E oder das Ventilelementbefehlssignal Ysc mit der inneren Schleife 94. Das Regelschema mit doppelter Schleife der Fig. 5 sorgt für vergrößerte Flexibilität und Genauigkeit der Regelung von entweder dem Steuerventilelement oder der tatsächlichen Betätigungsstellung.
• Der Steuercomputer 42 umfaßt ein menübetriebenes Programm im Speicher 70 (Fig. 4) für die automatische und manuelle Steuerbetriebsweise, eine Eingabe/Ausgabebetriebsweise für Schießprofil und Betriebsweisen für Einstellen, Kalibrieren, Systemkonfigurieren und Diagnose. In der Betriebsweise für Profileingabe/Ausgabe wird die Bedienungsperson am Schirm 48 aufgefordert, ein Sollgeschwindigkeits/Stellungsprofil am Steuerpult 50 einzugeben. (Der Betreiber hat auch die Option der Eingabe eines Geschwindigkeits/Zeitprofils.) Die Fig. 6 illustriert die Anzeige 48 nachfolgend der Eingabe eines Soll-Geschwindigkeits/Stellungsprofils 100 durch die Bedienungsperson. Dieses Profil wird durch Verschiebung des Cursors 104 am Schirm unter den zahlreichen indikrementalen Stellungs/Geschwindigkeitsanzeigen 102 und Eingabe einer geeigneten Information am Steuerpult 50 eingegeben. Im Beispiel der Fig. 6 hat die Bedienungsperson angegeben, daß an einer Stellung von 1,00 Zoll (25,4 mm) vom Beginn des Betriebs eine Betätigungs- und Kolbengeschwindigkeit von 220,00 Zoll per Sekunde (5588 mm/s) gewünscht wird. Diese Sollgeschwindigkeit soll bis zu einer Stellung von 18,00 Zoll (457 mm) konstant bleiben, gefolgt von einer Abnahme auf 80,00 Zoll pro Sekunde (2032 mm/s) bei einer Stellung von 19,0 Zoll (483 mm), wonach eine konstante Geschwindigkeit bis zu einer Stellung von 22,0 Zoll (559 mm), eine Abnahme bei dieser Stellung auf 20,0 Zoll pro Sekunde (508 mm/s) und eine Abnahme auf die Geschwindigkeit 0 bei der Endhubstellung von 22,5 Zoll (571,5 mm) erfolgen soll. Es ist somit nur notwendig, Punkte der Geschwindigkeitsänderung einzugeben. Der Steuercomputer 42 vervollständigt automatisch den Profilschrieb 100 zwischen den ausgewählten Änderungspunkten und gibt das Profil wie in Fig. 6 dargestellt wieder. Im Falle, daß eine Modifikation erwünscht ist, kann die Bedienungsperson den Cursor 104 des Schirms auf eine geeignete Schirmstelle verschieben und die entsprechende gewünschte Änderung der Stellung oder der Geschwindigkeit eingeben. Ein Titel 106 wird von der Bedienungsperson ausgewählt und dem Profil zugeordnet und das Profil wird unter diesem Titel im Speicher 72 (Fig. 4) durch Drücken der Eingabetaste am Steuerpult 50 gespeichert. Danach kann das Profil der Fig. 6 wie gewünscht modifiziert werden, indem einfach das Profil durch Aufruf des Titels (GBNEW im Beispiel der Fig. 6) aufgerufen und die gewünschten Änderungen eingegeben werden.
• Bei der manuellen und automatischen Betriebsweise ist der Schirm 48 so konfiguriert, daß er zwei grafische Darstellungen 108, 110 (Fig. 7) enthält. Die Darstellung 108 enthält übereinandergelegte Bilder der Soll- und Iststellungs/Geschwindigkeitsprofile und die Darstellung 110 illustriert das Ist-Druck/Stellungsprofil, wie es während des Systembetriebs erhalten wird. Zunächst in einer manuellen Betriebsweise, für welche eine Beispielsweise- Darstellung in Fig. 7 enthalten ist, wählt die Bedienungsperson ein vorprogrammiertes Geschwindigkeits/Stellungsprofil und dieses Profil 112 wird wiedergegeben. In dem Beispielsprofil 112 wünscht die Bedienungsperson die Geschwindigkeit beim Betätiger 22 und Schießzylinder 12 (Fig. 1) rasch auf eine Geschwindigkeit von 220 Zoll pro Sekunde anzuheben und diese Geschwindigkeit über den gesamten Hub von 22 Zoll aufrechtzuerhalten. (Die Hublänge ist wählbar, wobei unterschiedliche Längen in Fig. 6 und 7 zu Zwecken der Beispielsgebung dargestellt sind.) Nach Drücken der Fl-Funktionstaste am Steuerpult 50 wird der Betätiger 22 durch den Computer 42 und den Regeler 34 durch einen kompletten Hub in der Hohlraumfüllrichtung 116 (Fig. 1) angetrieben. Bei jeder inkrementalen Stellung des Betätigungskolbens 20 wird die entsprechende Istgeschwindigkeit als Funktion einer Änderung des Positionsrückkopplungssignals Ym bestimmt und die errechnete Geschwindigkeit wird grafisch bei 114 dargestellt. In gleicher Weise wird der Antriebsdruck P des Betätigers (Fig. 1) für inkrementale Wiedergabe bei 110 ausgelesen. Die Bedienungsperson kann so das Istprofil gegenüber dem Sollprofil der Geschwindigkeit/Stellung beobachten als auch die Änderungen des hydraulischen Druckes entsprechend solchem Profil. Gewünschte Modifikationen können durch Rückkehr zu der Betriebsweise Profilausgabe (Fig. 6) ausgeführt werden. Bei vollständiger Ausführung eines Hubs können der Schießzylinder und der Betätiger in die ursprüngliche oder Ausgangsstellungen (Fig. 1) zurückgezogen werden, indein die F2-Funktionstaste gedrückt wird. Die F3- Funktionstaste sorgt für eine langsame Ausführung eines Hubs für Kalibrierung oder für Wartungszwecke.
• Bei der automatischen Betriebsweise, die durch die Bedienungsperson aus dem Hauptmenü bei der Wiedergabe 48 (Fig. 1) auswählbar ist, sind die Wiedergaben am Schirm 48 ähnlich wie die in Fig. 7 dargestellt, mit der Ausnahme, daß der Status des automatischen Betriebs entlang der Bodenzeile des Schirms wiedergegeben wird anstelle der in Fig. 7 dargestellten Auswahlmöglichkeiten der manuellen Funktionstaste. Der Steuercomputer 42 gibt automatisch die aktuellen Geschwindigkeits/Stellungsprofile 114 und der Druckprofile 110 der jüngst vergangenen 10 Schüsse, vorzugsweise in unterschiedlichen Farben, wieder, so daß die Bedienungsperson jegliche Änderungen des Betriebs beobachten kann. Jeder "Schuß" wird durch ein Befehlssignal vom PLC eingeleitet, der unter anderen Funktionen dementsprechend den Reservoir 16 und den Matrizenhohlraum 18 (Fig. 1) steuert. Die Statusinformation wird dem PLC für Management- Information und Steuerzwecke übermittelt.
• In der Betriebsweise der Kalibrierung hat die Bedienungsperson die Möglichkeit, die Endpositionen des Betätigers einzustellen und auch die Betätigungsgeschwindigkeit durch Einstellung des Fluidstromes zum Betätiger vom Wegesteuerventil 26 einzustellen. Die Rücklaufgeschwindigkeit des Betätigers 22 und des Kolbens 14 sind vorzugsweise konstant und werden an dieser Stelle eingestellt. In gleicher Weise werden in der Betriebsweise der Systemkonfigurierung die gewünschten maximalen Geschwindigkeiten, der Druck, die Hublänge und andere Parameter durch die Bedienungsperson eingegeben.
• Die Geschwindigkeit des Betätigers und des Schußzylinders am Ende des Hohlraumfüllhubes und somit der Stoß des Schußzylinders, wenn der Hohlraum voll ist, können eingestellt werden, um die Trennung der Matrizenelemente und damit des aus der Matrize austretenden Kratmaterials gering zu halten. Dies wird durch Auswahl des gewünschten Stoßpegel (0 bis 9) in der Konfigurationsmode, in der Eingabe/ Ausgabemode des Schießprofils oder in der automatischen Betriebsweise ausgeführt. Der ausgewählte Wert entspricht einem vorbestimmten Beschleunigungsprofil nahe des Endes des Hubes. Dieses Profil basiert auf der tatsächlichen Stellung des Betätigers 22 und/oder des Drucksignals des Sensors 38.

Claims (19)

1. Elektrohydraulisches System zur Steuerung einer mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (22) gekoppelten Last (10), mit folgenden Merkmalen:

eine elektrohydraulische Ventileinrichtung (26, 32), die ein Ventilelement (54), eine Zufuhreinrichtung (56) für hydraulisches Fluid an die Betätigungseinrichtung (22) als Funktion der Stellung des Ventilelements (54) und eine auf elektronische Ventilsteuersignale (U) ansprechende Einrichtung (32) zur Steuerung der Stellung des Ventilelementes (54) aufweist,

eine elektronische Ventilsteuereinrichtung (34), die eine erste, mit der Betätigungseinrichtung (22) gekoppelte Sensoreinrichtung (36) zur Abgabe eines ersten Sensorsignals (Ym) als Funktion der Bewegung und der Last (10), eine Befehlseinrichtung (42) zur Abgabe eines ersten Befehlssignals (Yc) als Funktion der erwünschten Bewegung der Last (1 0), eine Fehlersignalabgabeeinrichtung (74) zur Abgabe eines Fehlersignals (E) als Funktion der Differenz zwischen dem ersten Befehlssignal (Yc) und dem ersten Sensorsignal (Ym), dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Ventilsteuereinrichtung (34) noch eine zweite, mit der Ventileinrichtung (26, 32) gekoppelte Sensoreinrichtung (40) zur Abgabe eines zweiten Sensorsignals (Ys) als Funktion der Bewegung an dem Ventilelement (54) umfaßt,

daß die Befehlseinrichtung (42) noch ein zweites Befehlssignal (Ysc) als Funktion der erwünschten Bewegung an dem Ventilelement (54) abgibt,

daß eine Auswahleinrichtung (86) zur Wahl zwischen dem Fehlersignal (E) und dem zweiten Befehlssignal (Ysc) vorgesehen ist, um ein Befehlssteuersignal (R) abzugeben, und daß eine Vergleichseinrichtung (88) vorgesehen ist, um das Ventilsteuersignal (U) als Funktion der Differenz zwischen dem Befehlsßteuersignal (R) und dem zweiten Sensorsignal (Ys) zu bilden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Befehlssignal (Yc, Ysc) jeweilige Stellungsbefehlssignale umfassen und daß die ersten und zweiten Sensoren (36, 40) die Sensorsignale (Ym, Ys) als jeweilige Funktionen der Stellung bei der Last (10) und am Ventilelement (54) bilden.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalabgabeeinrichtung (74) eine Einrichtung (76) zur Differenzierung des ersten Sensorsignals (Ym) umfaßt.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Ventilsteuereinrichtung (34) eine innere elektronische Servosteuerschleife (94) aufweist, welche die Vergleichseinrichtung (88) einschließt und eine äußere elektronische Servosteuerschleife (96) umfaßt, welche die Fehlersignalabgabeeinrichtung (74) einschließt, und daß die Auswahleinrichtung (86) zum Empfang des Ventilelement- Stellungsbefehlssignals (Ysc) vorgesehen ist und zwischen dem Laststellungs-Fehlersignal (E) und dem Ventilelement- Stellungsbefehlssignal (Ysc) auswählt, um das Ventilbefehlssignal (R) an die innere Servoschleife (94) abzugeben.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinrichtung (76) zum Differenzieren des ersten Sensorsignals (Ym) in der äußeren Servosteuerschleife (96) eingeschlossen ist, um das erste Sensorsignal (Ym) auszufiltern.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (42) die Befehlseinrichtung und eine Profilsteuereinrichtung zur Steuerung des Profils der Lastgeschwindigkeit über der Stellung aufweist und folgende Bauteile umfaßt:

eine Eingabeeinrichtung (50, 104) zur Eingabe eines gewünschten Profils (100, 112) der Geschwindigkeit über der Stellung bei der Last,

eine Speichereinrichtung (72) zum Empfang und zur Speicherung des gewünschten Profils (100),

eine Empfangseinrichtung (43, 66) für die ersten Sensorsignale (Ym) und

eine Verarbeitungseinrichtung (64), die auf die Empfangs- und Speichereinrichtungen (43, 66, 72) anspricht und die Eingangsbefehlssignale (Yc, Ysc) an die Ventilsteuerung (34) abgibt.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Speichereinrichtungen (43, 66, 72) eine Speichereinrichtung (72) zur Aufnahme und Speicherung einer Mehrzahl der gewünschten Profile (100, 112) und eine Profilauswahleinrichtung (46, 50) zur Auswahl unter der Mehrzahl der Profile zur Betätigung des Systems aufweisen.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wiedergabeeinrichtung (48) zur grafischen Wiedergabe der gewünschten Geschwindigkeits/Positionsprofile (100, 112) vorgesehen ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabeeinrichtung (48) eine auf die erste Sensorsignale (Ym) ansprechende Einrichtung (108) aufweist, um das Ist- Geschwindigkeits/Stellungsprofil (1 1 4) der Last (1 0) grafisch wiederzugeben.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die grafische Wiedergabeeinrichtung (48) eine Einrichtung (108) zur Wiedergabe des Ist-Profils (114) in Überlagerung mit dem Soll-Profil (1 12) umfaßt.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Sensoreinrichtung (38) zur Zufuhr eines Drucksignals (P) als Funktion des hydraulischen Fluiddrucks am Betätiger (22) vorgesehen ist und daß die grafische Wiedergabeeinrichtung (48) noch eine auf das Drucksignal (P) und das erste Sensorsignal (Ym) ansprechende Einrichtung (64, 66, 68, 110) aufweist, um das Profil (110) des Druckes über der Stellung des Betätigers darzustellen.

12. System nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) noch eine Einrichtung zur selektiven Einstellung der Geschwindigkeit oder des Stoßes an einer Verschiebungsgrenze der Last (10) unabhängig von dem Profil aufweist.

13. System nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) eine menügetriebene, auf Mikroprozessor basierende Steuereinrichtung (70) umfaßt.

14. System nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Profileingabeeinrichtung (50) eine Einrichtung (102, 104) zur selektiven Änderung der Parameter des Profils (100) umfaßt.

15. System nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) noch eine Einrichtung (70) zur selektiven Initiierung einer manuellen Betriebsweise sowie eine Einrichtung zur Bewegung des Betätigers in der manuellen Betriebsweise umfaßt.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Last einen Einspritzzylinder (12) mit einem Kolben (14) zum Einspritzen von Metall in einen Matrazenhohlraum (18) einer Spritzgießmaschine (10) aufweist.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) eine Einrichtung (102, 104) zur Steuerung des Profils der Kolbengeschwindigkeit des Einspritzzylinders über der Stellung mit folgenden Merkmalen aufweist:

eine digitale Speichereinrichtung (72) zur Speicherung eines Soll-Kolbengeschwindigkeitsprofils als eine inkrementale Funktion der Kolbenstellung,

eine mit der Speichereinrichtung (72) gekoppelte Einrichtung (64), die auf Schritte des Stellungsanzeigesignals (Ym) anspricht, um aus der Speichereinrichtung die entsprechenden Geschwindigkeitssignale herauszuziehen und eine Zufuhreinrichtung für Ventilsteuersignale als Funktion der Geschwindigkeitssignale.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (72) noch eine Einrichtung zur Speicherung von eingestellten Stoßsteuerdaten umfaßt, die dem jeweiligen Profil zugeordnet sind.

19. System nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) noch eine Einrichtung zur Eingabe auf Wunsch eines Soll-Profils der Geschwindigkeit über der Zeit und eine Einrichtung zur Zufuhr der Eingangsbefehlssignale als Funktion des Geschwindigkeit/Zeit-Profils umfaßt.