WO2012038429A1 - Universelle hilfssteuerung für eine spritzgiessmaschine - Google Patents

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WO2012038429A1
WO2012038429A1 PCT/EP2011/066324 EP2011066324W WO2012038429A1 WO 2012038429 A1 WO2012038429 A1 WO 2012038429A1 EP 2011066324 W EP2011066324 W EP 2011066324W WO 2012038429 A1 WO2012038429 A1 WO 2012038429A1
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hydraulic
auxiliary control
interface
control according
universal auxiliary
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PCT/EP2011/066324
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Friedrich Werfeli
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Netstal-Maschinen Ag
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    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a universal auxiliary control for an injection molding machine according to the preamble of claim 1.
  • auxiliary controls for ancillaries - especially in the mold - available.
  • the problem with this is that hydraulic auxiliary controls are usually large energy wasters.
  • Electrically driven auxiliary controls do not get through properly because there are a large number of existing tools with hydraulically operated components that could no longer be operated with electrically operated auxiliary controls.
  • the poor efficiency of the auxiliary control often also has to do with the fact that a valve with high throttle losses is used and a hydraulic unit for an auxiliary control must be designed so that all possible auxiliary controls can operate.
  • Object of the present invention is to provide a universal auxiliary control for injection molding machines, which can operate both electrical and hydraulic operating elements and works energy efficient. It should be the usual properties are maintained today, so that the speed and the force limit of the core pull can be adjusted; In addition, the possibility of realizing a driving safety should be offered.
  • an idea of the present invention is to provide a universal auxiliary control with an operating unit, a machine control, an inverter, an electric motor and a resolver (rotary-angle sensor) in such a way that the controllable electric motor is connected to a standardized shaft interface, which can optionally be connected to a complementary shaft interface of a mechanical or a hydraulic operating element.
  • the shaft transmits a speed and a torque.
  • the speed and the maximum torque are specified by the controller and the inverter.
  • the transmitted actual torque and the actual speed are evaluated by the inverter and the controller.
  • the auxiliary control can now both electrical operating units, which include, for example, mechanical operating elements such as a transmission, spindle-nut combinations, pinion-toothed belt combination or pinion-rack combinations, or be coupled to hydraulic operating elements, which include, for example, hydraulic pumps or hydraulic servo valves.
  • electrical operating units which include, for example, mechanical operating elements such as a transmission, spindle-nut combinations, pinion-toothed belt combination or pinion-rack combinations
  • hydraulic operating elements which include, for example, hydraulic pumps or hydraulic servo valves.
  • the interface motor flange drive shaft is defined as standard (standardized shaft interface) and thus universally applicable.
  • a hydraulic operating element which with the universal auxiliary control over the shaft interface is driven, moreover, a standardized hydraulic interface, which is combined with a complementarily formed hydraulic interface of a hydraulic drive (which is integrated, for example, in a mold).
  • a hydraulic drive which is integrated, for example, in a mold.
  • Such a hydraulic operating element has, according to a first alternative embodiment, a hydraulic pump, which is directly or indirectly mechanically connected to the drive with the complementary shaft interface and whose hydraulic inputs and outputs are connected to the hydraulic interface.
  • a transmission can be connected between the pump and the servomotor.
  • the hydraulic operating unit comprises, instead of a pump, a servo valve whose slide is mechanically connected to the servomotor and can be controlled via this, possibly with the interposition of a corresponding transmission.
  • the hydraulic pressure present in the system for example a hydraulic or hybrid injection molding machine, can also be used to operate a hydraulic drive for the auxiliary unit (s).
  • At least one standardized shaft interface is necessary, which ensures the connection of the universal auxiliary control with mechanical or hydraulically operated ancillaries such as core pulls.
  • a second module of a standardized hydraulic interface is possible, which fits existing hydraulic connections of existing hydraulically operated ancillary units, eg in forming tools.
  • the controller must know only the characteristics of the drives in the ancillaries. In this case, the toolmaker only has to implement the gearbox, the mechanical drive or the hydraulic drive in the tool.
  • a component of the present invention is to provide methods for operating the aforementioned advantageous devices, in particular
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a schematic block diagram of a third embodiment of the present invention.
  • a first embodiment of a universal auxiliary control according to the invention for the operation of an electric as well as a hydraulic core pull in a (not shown) forming tool is shown.
  • the components realized in the injection molding machine side are illustrated in the box framed by the reference numeral 10 and the components realized in the mold side in the box framed by the reference numeral 12.
  • a controllable servo motor 14 is provided, which is acted upon by a converter 18, wherein a resolver 16 (rotation angle encoder) is provided on the axis, which reports the operation and position of the servo motor 14 to a controller.
  • the converter is integrated in the controller 20 of the injection molding machine or connected thereto.
  • the controller 20 of the injection molding machine can be adjusted accordingly via an operating unit 22 to which it is connected.
  • An essential element of the present invention is the standardized shaft interface 24, which ensures a standardized connection between the servomotor and the subsequent drive shaft.
  • corresponding flanges are provided which can be coupled mechanically in accordance with each other.
  • the wave interface which is complementary to the standardized wave interface is-as will become clear below-provided, for example, on a mechanical operating element as well as a hydraulic operating element for coupling.
  • the servomotor 14 is mechanically connected via the shaft interface 24 to a hydraulic pump 26, which in turn is line-connected and flow-connected via a hydraulic circuit with a standardized hydraulic interface 32.
  • a hydraulic cylinder 34 is arranged on the tool side, in which a piston can be acted upon, the piston rod acts on a core pull 36 for its operation.
  • the injection molding machine side hydraulic system has electrically controlled check valves 62, 63, which are connected to a container to switch depending on the switching position, the hydraulic cylinder 34 without pressure or to allow a corresponding pump operation. Electrically controlled check valves 61, 64 are provided, which make it possible to hold the piston in an end position without the servo drive having to apply the holding force at standstill since this generates a high thermal load for the motor.
  • Cylinder Extend Pump is pumping towards the check valve 64, the check valve 64 is open, the check valve 61 open, the check valve 63 open and the check valve 62 is closed.
  • Cylinder return pump delivers towards the check valve 61, the check valve 61 are open, the check valve 64 open, the check valve 63 closed and the check valve 62 open.
  • Depressurise cylinder the pump is not operated, the check valves
  • 61, 62, 63, 64 are open.
  • the piston By suitable data of the pump, the hydraulic load (piston unit) and the angle information of the resolver and / or an initialization procedure in which the necessary data are determined, the piston can be positioned and traversed over defined paths.
  • the limit switches are used to monitor the position of the core pull.
  • FIG. 1 shows a shaft interface 24 to form a mechanical operating unit, which in the present case consists of a gear 50 and also a core train 52 (now mechanically operated).
  • FIG. 1 For the sake of completeness, a standardized interface for electrical connections 54 and limit switches 56 arranged thereon are shown in FIG. 1. Through this interface, the switches and sensors can be connected to the controller 20 (not shown).
  • the hydraulic pump 26 can be operated by means of the servo motor 14 with the interposition of the standardized shaft interface 24 and again with the interposition of the standardized hydraulic interface of the hydraulic drive 34 for the core pull 36 in the mold 12.
  • This is an auxiliary control for a hydraulic auxiliary unit (here: core pull) realized.
  • the servomotor 14 is released via the shaft interface 24 of the pump 26 and by means of identical shaft Interface 24 flanged to the gear 50. This switching is symbolized by the double arrow. Now, with a correspondingly changed setting of the machine controller 20 via the input 22, the gear 50 and thus the core pull 52 can be operated by means of the same servomotor 14.
  • the universal auxiliary control comprising the servomotor 14, the resolver 16, the inverter 18, the machine control 20 and the operating unit 22 ensures both the operation of such mechanically driven ancillary units and - possibly with the interposition of a corresponding hydraulic operating element - the hydraulic operation of ancillaries.
  • This method can be used not only for tool ancillaries such as core pullers and ejectors, but also for the pressing of the injection unit, which can be performed electrically or hydraulically.
  • FIG. 2 Another possibility of the inventive design of a universal auxiliary control is shown in Fig. 2, wherein the operation 122, the machine control 120, the inverter 1 18, the resolver 1 16 and the motor 1 14 correspond to the corresponding components in Fig. 1.
  • the standardized shaft interface 124, the transmission 150 and the core train 152 as well as the standardized electrical interface 154 and the limit switches 156 correspond.
  • the analogous elements in FIG. 1 correspond to the hydraulic cylinder 134 and the core pull 136.
  • the servomotor 1 14 is coupled via the standardized shaft interface 124 with a gear 125, which is designed for mechanically operating a slider of a valve 127.
  • This arrangement forms a servo valve.
  • the servo valve 127 is on the input side connected to a hydraulic supply and a hydraulic tank and the output side via corresponding hydraulic lines in turn with a standardized hydraulic interface 132.
  • electrically controlled check valves 162, 163 for the relief of the hydraulic cylinder and electrically controlled check valves 261, 164 are provided. Now, the pressure in the hydraulic circuit is not - as in Fig. 1 - acted upon by a hydraulic pump 26, but via a connected to the servo valve 127 hydraulic circuit.
  • This hydraulic circuit comprises a hydraulic accumulator 138 and at least one pump-motor combination 140, 142, wherein both the motor 142 and the pump 140 may be adjustable or adjustable units.
  • the universal auxiliary control of the wave interface 124 of the Hydraulic operating element decoupled and coupled to the shaft interface of the mechanical operating system.
  • the different characteristics of the ancillary units for the operation of the servomotor 1 14 must be known and adjusted in the controller 20.
  • the embodiment of Figure 2 has the advantage of excellent dynamics with the disadvantage that the core pull can not be positioned without additional displacement measurement in the tool and the power limit and driving safety additional pressure pickup required (not shown in the drawing).
  • a transmission 350 can be acted upon with the interposition of the standardized shaft interface, which mechanically directly drives an element which is integrated, for example, in a tool.
  • the signals of the limit switches Ei and E 2 are returned to the machine controller 322.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine universelle Hilfssteuerung für eine Spritzgießmaschine umfassend eine Bedieneinheit, eine Maschinensteuerung, die mit der Bedieneinheit gekoppelt ist, einen von der Maschinensteuerung beaufschlagten Umrichter, einen vom Umrichter ansteuerbaren regelbaren Elektromotor sowie einen Resolver. Erfindungsgemäß ist der regelbare Elektromotor mit einer standardisierten Wellen-Schnittstelle verbunden, die wahlweise an eine komplementäre Wellen-Schnittstellen eines mechanischen Betriebselements oder eines hydraulischen Betriebselements anschließbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Universelle Hilfssteuerung für eine Spritzgießmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine universelle Hilfssteuerung für eine Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Insbesondere bei ansonsten elektrisch betriebenen Spritzgießmaschinen ist es bekannt, Hilfssteuerungen für Nebenaggregate - insbesondere im Formwerkzeug - zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise ist es notwendig, Kernzüge oder Auswerfer in Formwerkzeugen unabhängig betreiben zu können. Problematisch dabei ist, dass hydraulische Hilfssteuerungen in der Regel große Energieverschwender sind. Elektrisch betriebene Hilfssteuerungen dagegen setzen sich nicht richtig durch, weil es eine große Anzahl bestehender Werkzeuge mit hydraulisch betreibbaren Komponenten gibt, die mit elektrisch betriebenen Hilfssteuerungen nicht mehr betrieben werden könnten. Der schlechte Wirkungsgrad der Hilfssteuerung hat oftmals auch damit zu tun, dass ein Ventil mit hohen Drosselverlusten verwendet wird und ein Hydraulikaggregat für eine Hilfssteuerung so ausgelegt sein muss, um alle möglichen Hilfssteuerungen betreiben zu können.
Bekannt ist überdies, dass Hersteller von Formwerkzeugen Werkzeuge mit elektrischen Antrieben und eigener Steuerung anbieten. Diese eigene Steuerung benötigt jedoch eine separate Bedienung, was aufwändig ist. Überdies besitzen Werkzeugbauer in der Regel nicht das notwendige Know-how für die Steuerungstechnik, so dass diese Arbeit teuer separat vergeben werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine universelle Hilfssteuerung für Spritzgießmaschinen anzugeben, die sowohl elektrische wie auch hydraulische Betriebselemente bedienen kann und energieeffizient arbeitet. Es sollen dabei die heute üblichen Eigenschaften beibehalten werden, sodass die Geschwindigkeit und die Kraftbegrenzung des Kernzuges eingestellt werden können; zusätzlich sollte die Möglichkeit der Realisierung einer Fahrsicherung geboten werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Demgemäß ist ein Gedanke der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, eine universelle Hilfssteuerung mit einer Bedieneinheit, einer Maschinensteuerung, einem Umrichter, einem Elektromotor und einem Resolver (Drehwinkel-Aufnehmer) so auszugestalten, dass der regelbare Elektromotor mit einer standardisierten Wellen-Schnittstelle verbunden ist, die wahlweise an eine komplementäre Wellen- Schnittstelle eines mechanischen oder eines hydraulischen Betriebselements anschließbar ist.
Mit der Welle wird eine Drehzahl und ein Drehmoment übertragen. Die Drehzahl und das maximale Drehmoment werden durch die Steuerung und den Umrichter vorgegeben. Das übertragene Ist-Drehmoment und die Ist-Drehzahl werden durch den Umrichter und die Steuerung ausgewertet.
Durch die Idee der standardisierten Schnittstelle der Antriebswelle (Wellen-Schnittstelle) kann die Hilfssteuerung nunmehr sowohl an elektrische Betriebseinheiten, die beispielsweise mechanische Betriebselemente wie ein Getriebe, Spindel- Mutter-Kombinationen, Ritzel-Zahnriemen-Kombination oder Ritzel-Zahnstangen- Kombinationen umfassen, oder an hydraulische Betriebselemente, die beispielsweise Hydraulikpumpen oder hydraulische Servoventile umfassen, gekoppelt werden. Zu diesem Zweck ist die Schnittstelle Motorflansch- Antriebswelle als Standard (standardisierte Wellen-Schnittstelle) definiert und damit universell einsetzbar. Überdies ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen Modulbaukasten zu definieren, der je nach Anforderungsprofil der Firmen zusammengestellt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein hydraulisches Betriebselement, welches mit der universellen Hilfssteuerung über die Wellen-Schnittstelle angetrieben wird, überdies eine standardisierte Hydraulik- Schnittstelle, welche mit einer komplementär ausgebildeten Hydraulik-Schnittstelle eines Hydraulikantriebs (welcher beispielsweise in einem Formwerkzeug integriert ist) kombinierbar ist. Damit ist ein Modulbaukasten zur Verfügung gestellt, bei dem der Anwender zur Betätigung von mechanischen Nebenaggregaten lediglich eine Kombination mit regelbarem Elektromotor benötigt. Will der Betreiber zudem in älteren Formwerkzeugen enthaltene Hydraulikantriebseinheiten betreiben, so kann er das entsprechend zwischenzuschaltende hydraulische Betriebselement als Modul erwerben.
Ein solches hydraulisches Betriebselement besitzt gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform eine Hydraulikpumpe, die mit der komplementären Wellen- Schnittstelle unmittelbar oder mittelbar mechanisch mit deren Antrieb verbunden und deren hydraulische Ein- und Ausgänge mit der Hydraulik-Schnittstelle verbunden sind. Dabei kann ein Getriebe zwischen Pumpe und Servomotor geschaltet sein.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der hydraulischen Betriebseinheit umfasst dieses anstelle einer Pumpe ein Servoventil, dessen Schieber mechanisch mit dem Servomotor verbunden ist und über diesen, eventuell unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Getriebes, ansteuerbar ist. Bei einer solchen Vorrichtung kann der im System - beispielsweise einer hydraulischen oder Hybridspritzgießmaschine - vorhandene Hydraulikdruck auch zum Betrieb eines hydraulischen Antriebs für das oder die Nebenaggregate verwendet werden.
Insgesamt ist also zumindest eine standardisierte Wellen-Schnittstelle notwendig, die die Verbindung der universellen Hilfssteuerung mit mechanischen oder hydraulisch betriebenen Nebenaggregaten wie Kernzügen gewährleistet. Zudem ist beim hydraulischen Betrieb von Kernzügen ein zweites Modul einer standardisierten Hydraulikschnittstelle möglich, welche an bereits bestehende hydraulische Anschlüsse von vorhandenen hydraulisch betreibbaren Nebenaggregaten, z.B. in Formwerkzeugen, passt. Mit dieser Hilfssteuerung können damit elektrisch wie auch hydraulische betriebene Nebenaggregate gefahren werden, wobei die Steuerung lediglich die Kenndaten der Antriebe in den Nebenaggregaten kennen muss. Der Werkzeugbauer hat in diesem Fall lediglich das Getriebe, den mechanischen Antrieb oder den Hydraulikantrieb im Werkzeug zu realisieren.
Mit der unveränderten Einrichtung auf der Maschinenseite kann somit ein elektrisches wie auch ein hydraulisches Nebenaggregat betrieben werden, wofür eine schnittstellenkompatible Einrichtung vorhanden sein muss, die auf der einen Seite der Wellen-Schnittstelle und auf der anderen Seite - falls vorhanden - der Hydraulik-Schnittstelle genügt. Das Modul für das hydraulische Betriebselement muss einen ausreichenden hydraulischen Durchfluss und Druck anbieten bzw. zur Verfügung stellen können.
Gemäß verschiedener vorteilhafter Ausgestaltungen können überdies
Einrichtungen vorgesehen werden, um
zur Ermittlung von Hub, Fahrwiderstands-Verlauf und/oder des Übersetzungsverhältnisses vom Servomotor-Winkelposition bis zur Position des Nebenantriebes im Werkzeug, Kalibrations-Prozesse durchzuführen, zur Vorbereitung der Kopplung und/oder Entkopplung des Welleninterfaces Initialisierungs-Prozesse durchzuführen, die dafür sorgen, dass die Welle sich in einer geeigneten Position befindet,
zur Überprüfung der Kupplung des Welleninterfaces Überprüfungs- Prozesse durchzuführen mit dem Ziel, zu überprüfen, ob die Kupplung das notwendige Drehmoment überträgt und ob die richtige „Schnittstelle" gekoppelt wurde,
ohne Wegmessung im Werkzeug eine vorgegebene Position anzufahren und
den Fahrwiderstand anhand des Motorstromes während der Fahrbewegung zu erfassen und mit hinterlegten Grenzwerten, Grenzwertverläufen oder gespeicherten Gutwerten zu vergleichen. Ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist es überdies Verfahren zum Betrieb der vorgenannten vorteilhaften Einrichtungen anzugeben, insbesondere
die Ermittlung von Hub, Fahrwiderstands-Verlauf und/oder des Übersetzungsverhältnisses vom Servomotor-Winkelposition bis zur Position des Nebenantriebes im Werkzeug mittels Kalibrations-Prozessen, die Vorbereitung der Kopplung und/oder Entkopplung des Welleninterfaces Initialisierungs-Prozesse in der Weise, dass dafür gesorgt wird, dass die Welle sich in einer geeigneten Position befindet,
zur Überprüfung der Kupplung des Welleninterfaces Prozesse durchzuführen mit dem Ziel, festzustellen, ob die Kupplung das notwendige Drehmoment überträgt und ob die richtige „Schnittstelle" (beim Vorhandensein verschiedener Schnittstellen) gekoppelt wurde,
im Werkzeug eine vorgegebene Position anzufahren ohne sich einer Wegmessung zu bedienen - beispielsweise durch die Auswertung elektrischer Gebersignale - und
den Fahrwiderstand anhand des Motorstromes während der Fahrbewegung zu erfassen und mit hinterlegten Grenzwerten, Grenzwertverläufen oder gespeicherten Gutwerten zu vergleichen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform für eine erfindungsgemäße universelle Hilfssteuerung für den Betrieb eines elektrischen wie auch eines hydraulischen Kernzugs bei einem (nicht gezeigten) Formwerkzeug dargestellt. Dabei sind die spritzgießmaschinenseitig realisierten Komponenten in dem mit der Bezugsziffer 10 eingerahmten Kasten und die formwerkzeugseitig realisierten Komponenten in dem mit der Bezugsziffer 12 eingerahmten Kasten dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein regelbarer Servomotor 14 vorgesehen, der von einem Umrichter 18 beaufschlagt wird, wobei ein Resolver 16 (Drehwinkel- Geber) auf der Achse vorgesehen ist, der die Betriebsweise und Stellung des Servomotors 14 an eine Steuerung rückmeldet. Der Umrichter ist in der Steuerung 20 der Spritzgießmaschine integriert oder mit dieser verbunden. Die Steuerung 20 der Spritzgießmaschine kann über eine Bedieneinheit 22, mit der sie verbunden ist, entsprechend eingestellt werden.
Ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung ist die standardisierte Wellen- Schnittstelle 24, welche eine standardisierte Verbindung zwischen dem Servomotor und der nachfolgenden Antriebswelle gewährleistet. Beispielsweise sind entsprechende Flansche vorgesehen, die sich mechanisch entsprechend miteinander koppeln lassen. Die zu der standardisierten Wellen-Schnittstelle komplementäre Wellen-Schnittstelle ist - wie nachfolgend noch deutlich wird - beispielsweise an einem mechanischen Betriebselement wie auch einem hydraulischen Betriebselement zur Kopplung vorgesehen.
Vorliegend ist der Servomotor 14 mechanisch über die Wellen-Schnittstelle 24 mit einer Hydraulikpumpe 26 verbunden, die über einen Hydraulikkreis wiederum mit einer standardisierten Hydraulik-Schnittstelle 32 leitungs- und strömungsverbunden ist. An der Hydraulik-Schnittstelle 32 ist werkzeugseitig ein Hydraulikzylinder 34 angeordnet, in dem ein Kolben beaufschlagt werden kann, dessen Kolbenstange auf einen Kernzug 36 zu dessen Betrieb einwirkt. Das spritzgießmaschinenseitige Hydrauliksystem weist elektrisch gesteuerte Rückschlagventile 62, 63 auf, welche mit einem Behälter verbunden sind, um je nach Schaltstellung den Hydraulikzylinder 34 drucklos zu schalten oder einen entsprechenden Pumpenbetrieb zu ermöglichen. Es sind elektrisch gesteuerte Rückschlagventile 61 , 64 vorgesehen, die ermöglichen, den Kolben in einer Endlage zu halten, ohne dass der Servoantrieb im Stillstand die Haltekraft aufbringen muss, da dies für den Motor eine hohe thermische Last erzeugt.
Dabei werden mindestens die folgenden drei Betriebszustände gefahren:
Zylinder ausfahren: Pumpe fördert in Richtung des Rückschlagventils 64, dabei sind das Rückschlagventil 64 offen, das Rückschlagventil 61 offen, das Rückschlagventil 63 offen und das Rückschlagventil 62 geschlossen.
Zylinder zurückfahren: Pumpe fördert in Richtung des Rückschlagventils 61 , dabei sind das Rückschlagventil 61 offen, das Rückschlagventil 64 offen, das Rückschlagventil 63 geschlossen und das Rückschlagventil 62 offen.
Zylinder drucklos schalten: die Pumpe wird nicht betrieben, die Rückschlagventile
61 , 62, 63, 64 sind offen.
Durch geeignete Daten der Pumpe, der hydraulischen Last (Kolbeneinheit) und der Winkelinformation des Resolvers und/oder einer Initialisierungsprozedur, bei der die notwendigen Daten ermittelt werden, lässt sich der Kolben positionieren und über definierte Wege verfahren. Die Endlagenschalter dienen zur Überwachung der Position des Kernzugs.
Durch zusätzlichen Einsatz von Wegmessung und Druckmessung an der Kolbeneinheit, lässt sich über eine Regeleinheit in der Steuerung der Kolben exakt positionieren und exakte Wege verfahren (dies ist nicht zeichnerisch dargestellt). Ferner ist in Fig. 1 eine Wellen-Schnittstelle 24 zu einer mechanischen Betriebseinheit dargestellt, welche vorliegend aus einem Getriebe 50 und ebenfalls einem (nunmehr mechanisch betriebenen) Kernzug 52 entsteht.
Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 1 noch eine standardisierte Schnittstelle für elektrische Anschlüsse 54 und daran angeordnete Endlagenschalter 56 dargestellt. Über diese Schnittstelle können die Schalter und Sensoren mit der Steuerung 20 verbunden werden (nicht dargestellt).
In der in Fig. 1 gezeigten Anschlussposition kann mittels des Servomotors 14 unter Zwischenschaltung der standardisierten Wellen-Schnittstelle 24 die Hydraulikpumpe 26 und wiederum unter Zwischenschaltung der standardisierten Hydraulik- Schnittstelle der Hydraulikantrieb 34 für den Kernzug 36 im Formwerkzeug 12 betrieben werden. Damit ist eine Hilfssteuerung für ein hydraulisches Nebenaggregat (hier: Kernzug) realisiert.
Will nun der Betreiber einer Spritzgießmaschine das Formwerkzeug austauschen und dabei auf ein Formwerkzeug zurückgreifen, welches keine hydraulisch betätigten Kernzüge, sondern mechanisch betätigte Kernzüge besitzt, so wird der Servomotor 14 über die Wellen-Schnittstelle 24 von der Pumpe 26 gelöst und mittels der identischen Wellen-Schnittstelle 24 an das Getriebe 50 angeflanscht. Diese Umschaltung wird durch den Doppelpfeil symbolisiert. Nunmehr kann mit einer entsprechend geänderten Einstellung der Maschinensteuerung 20 über die Eingabe 22 das Getriebe 50 und damit der Kernzug 52 mittels des gleichen Servomotors 14 betrieben werden. Somit gewährleistet die universelle Hilfssteuerung umfassend den Servomotor 14, den Resolver 16, den Umrichter 18, die Maschinensteuerung 20 und die Bedieneinheit 22 sowohl die Betriebsweise solcher mechanisch angetriebenen Nebenaggregate wie auch - evtl. unter Zwischenschaltung eines entsprechenden hydraulischen Betriebselements - den hydraulischen Betrieb von Nebenaggregaten. Dieses Verfahren lässt sich nicht nur für Werkzeug-Nebenaggregate wie Kernzüge und Auswerfer einsetzen, sondern auch für das Anpressen des Spritzaggregates, das elektrisch oder hydraulisch ausgeführt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer universellen Hilfssteuerung ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Bedienung 122, die Maschinensteuerung 120, der Umrichter 1 18, der Resolver 1 16 und der Motor 1 14 den entsprechenden Komponenten in Fig. 1 entsprechen. Ebenfalls den Komponenten in Fig. 1 entsprechen die standardisierte Wellen-Schnittstelle 124, das Getriebe 150 und der Kernzug 152 sowie die standardisierte elektrische Schnittstelle 154 und die Endlagenschalter 156. Weiterhin entsprechen den analogen Elementen in Fig. 1 der Hydraulikzylinder 134 und der Kernzug 136.
Geändert hat sich in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, dass der Servomotor 1 14 über die standardisierte Wellen-Schnittstelle 124 mit einem Getriebe 125 gekoppelt ist, welches zum mechanischen Betreiben eines Schiebers eines Ventils 127 ausgebildet ist. Diese Anordnung bildet ein Servoventil. Das Servoventil 127 ist eingangsseitig mit einer Hydraulikversorgung und einem Hydraulikbehälter und ausgangsseitig über entsprechende Hydraulikleitungen wiederum mit einer standardisierten Hydraulik-Schnittstelle 132 verbunden. Wiederum sind elektrisch gesteuerte Rückschlagventile 162, 163 für die Entlastung des Hydraulikzylinders sowie elektrisch gesteuerte Rückschlagventile 261 , 164 vorgesehen. Nunmehr wird der Druck im Hydraulikkreis nicht - wie in Fig. 1 - über eine Hydraulikpumpe 26, sondern über einen an dem Servoventil 127 angeschlossenen Hydraulikkreis beaufschlagt. Dieser Hydraulikkreis umfasst einen hydraulischen Akkumulator 138 und zumindest eine Pumpen-Motor-Kombination 140, 142, wobei es sich sowohl bei dem Motor 142 wie auch bei der Pumpe 140 um regel- bzw. verstellbare Einheiten handeln kann. Nunmehr wird der vom Hydrauliksystem zur Verfügung gestellte Druck über das Servoventil 127, den nachfolgenden Hydraulikkreis und die Hydraulik-Schnittstelle den hydraulischen Verbrauchern (hier: Hydraulikzylinder 134 und Kernzug 136) zur Verfügung gestellt. Wiederum kann die universelle Hilfssteuerung von der Wellen-Schnittstelle 124 des hydraulischen Betriebselements abgekoppelt und an die Wellen-Schnittstelle des mechanischen Betriebssystems angekoppelt werden. Auch hier ist je nach Koppelung mit der universellen Hilfssteuerung der Betrieb sowohl mechanischer wie auch hydraulischer Betriebselemente möglich, wobei die unterschiedlichen Kenndaten der Nebenaggregate für den Betrieb des Servomotors 1 14 bekannt und in der Steuerung 20 eingestellt werden müssen.
Die Ausgestaltung nach Figur 2 bietet den Vorteil einer hervorragenden Dynamik mit dem Nachteil, dass der Kernzug nicht ohne zusätzliche Wegmessung im Werkzeug positioniert werden kann und die Kraftbegrenzung und die Fahrsicherung zusätzlicher Druck-Aufnehmer bedarf (zeichnerisch nicht dargestellt).
Gleiches wie für das Ausführungsbeispiel in Figur 1 ergibt sich für das Ausführungsbeispiel in Fig. 3, bei dem wiederum ein Servomotor 314, ein Resolver 316, ein Umrichter 318, eine Maschinensteuerung 320 und eine Bedieneinheit entsprechend miteinander verbunden vorgesehen sind. Diese Elemente entsprechen den weiter oben beschriebenen analogen Elementen in den Fig. 1 und 2.
Über den Servomotor 314 kann unter Zwischenschaltung der standardisierten Wellen-Schnittstelle ein Getriebe 350 beaufschlagt werden, welches mechanisch unmittelbar ein Element antreibt, das beispielsweise in einem Werkzeug integriert ist. Die Signale der Endlagenschalter Ei und E2 werden der Maschinensteuerung 322 zurückgemeldet.
Insgesamt können mit der vorliegenden Erfindung elektrische wie auch hydraulische Nebenaggregate in energieeffizienter Weise oder hochdynamisch betrieben werden. Durch entsprechende Auswahl der jeweiligen Komponenten kann ein Betreiber ein auf seine Bedürfnisse angepasstes System modulartig zusammenstellen bzw. schrittweise aufbauen. Bezugszeichenliste Spritzgießmaschinenseite
Werkzeugseite
Regelbarer Elektromotor
Resolver (Wegaufnehmer bzw. Drehwinkel-Geber) Umrichter
Steuerung der Spritzgießmaschine
Bedieneinheit
Wellen-Schnittstelle
Hydraulikpumpe
Hydraulikschlauch-Schnittstelle
Hydraulikzylinder
Kernzug
Getriebe
Kernzug
Elektrische Anschluss-Schnittstelle
Endlagenschalter
Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar) Spritzgießmaschinenseite
Werkzeugseite
Regelbarer Elektromotor
Resolver (Wegaufnehmer)
Umrichter
Steuerung der Spritzgießmaschine
Bedieneinheit
Wellen-Schnittstelle
Getriebe
Proportionalventil 132 Hydraulikschlauch-Schnittstelle
134 Hydraulikzylinder
136 Kernzug
138 Blasenspeicher
140 Hydraulikpumpe
142 Motor
150 Getriebe
152 Kernzug
154 Elektrische Anschluss-Schnittstelle
156 Endlagenschalter
161 Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
162 Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
163 Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
164 Elektrisches Rückschlagventil (steuerbar)
314 Motor
316 Resolver (Wegaufnehmer)
318 Umrichter
320 Maschinensteuerung
322 Bedieneinheit
350 Getriebe

Claims

Ansprüche
1 . Universelle Hilfssteuerung für eine Spritzgießmaschine umfassend
- eine Bedieneinheit (22, 122, 322)
- eine Maschinensteuerung (20, 120, 320), die mit der Bedieneinheit (22, 122, 322) gekoppelt ist,
- einen von der Maschinensteuerung (20, 120, 320) beaufschlagten Umrichter (18, 1 18, 318),
- einen vom Umrichter (18, 1 18, 318) beaufschlagten, regelbaren Elektromotor (14, 1 14, 314) sowie
- einen Resolver (16, 1 16, 316),
dadurch gekennzeichnet, dass
der regelbare Elektromotor (14, 1 14, 314) mit einer standardisierten Wellen- Schnittstelle (24, 124) verbunden ist, die wahlweise an eine komplementäre standardisierte Wellen-Schnittstellen eines mechanischen oder eines hydraulischen Betriebselements anschließbar ist.
2. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mechanische Betriebselement ein Getriebe (50, 150) umfasst, welches mit der komplementären Wellen-Schnittstelle verbunden ist.
3. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mechanische Betriebselement in das Formwerkzeug für eine Spritzgießmaschine integriert ist.
4. Universelle Hilfssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das hydraulische Betriebselement eine standardisierte Hydraulik-Schnittstelle (132) besitzt, welche mit einer komplementären Hydraulik-Schnittstelle eines Hydraulikantriebs (34, 134) anschließbar ist.
5. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das hydraulische Betriebselement eine Hydraulikpumpe (26) besitzt, die mechanisch mit der komplementären Wellen-Schnittstelle unmittelbar oder mittelbar und mit der Hydraulik-Schnittstelle (32) strömungsverbunden ist.
6. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der komplementären Wellen-Schnittstelle und der Hydraulikpumpe (26) ein Getriebe vorgesehen ist.
7. Universelle Hilfssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Servoventil (127) vorgesehen ist, dessen Schieber mittelbar oder unmittelbar über die Wellen-Schnittstelle (124) mit dem Servomotor (1 14) betätigbar ist, und dass das Servoventil ausgangsseitig (127) mit der Hydraulik-Schnittstelle (132) und eingangseitig mit einer Hydraulikversorgung (138, 140, 142) strömungsverbunden ist.
8. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hydraulikversorgung einen Hydraulikakkumulator (138) sowie eine Pumpen-Motor-Kombination (140, 142) umfasst.
9. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die komplementäre Wellen-Schnittstelle und das Servoventil (127) ein Getriebe (125) geschaltet ist.
10. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um zur Ermittlung von Hub, Fahrwider- stands-Verlauf und/oder des Übersetzungsverhältnisses vom Servomotor-Win- kelposition bis zur Position des Nebenantriebes im Werkzeug, Kalibrations-Pro- zesse durchzuführen.
1 1 . Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um zur Vorbereitung der Kopplung und/oder Entkopplung des Welleninterfaces Initialisierungs-Prozesse durchzuführen, die dafür sorgen, dass die Welle sich in einer geeigneten Position befindet.
12. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um zur Überprüfung der Kupplung des Welleninterfaces Überprüfungs-Prozesse durchzuführen mit dem Ziel, zu überprüfen, ob die Kupplung das notwendige Drehmoment überträgt und ob die richtige Schnittstelle gekoppelt wurde.
13. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, um ohne Wegmessung im
Werkzeug eine vorgegebene Position anzufahren.
14. Universelle Hilfssteuerung nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung zur Erfassung des Fahrwiderstandes anhand des Motorstromes während der Fahrbewegung vorgesehen ist und der Fahrwiderstand mit hinterlegten Grenzwerten, Grenzwertverläufen oder gespeicherten Gutwerten verglichen werden kann.
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