DE4345034A1 - Spritzgießmaschine mit elektrischem Antrieb sowie Verfahren zur Führung derselben - Google Patents
Spritzgießmaschine mit elektrischem Antrieb sowie Verfahren zur Führung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Gegenstand, wie er in der
älteren deutschen Patentanmeldung P 43 14 722.4-16
beschrieben ist, also von einer Spritzgießmaschine sowie
einem Verfahren zur Führung des Spritzvorganges in einer
Spritzgießmaschine, welche mehrere Achsen, ein Datenüber
tragungssystem sowie Rechnermittel aufweist, wobei
insbesondere vorgesehen ist, daß die Einspritzschnecke
und/oder der Formschluß elektromotorisch angetrieben und
mechanisch übersetzt axial bewegt wird.
Spritzgießmaschinen dienen der Herstellung von Formteilen
aus zum Beispiel thermoplastischem Kunststoff. Der Rohstoff,
das Kunststoffgranulat, wird in einem Heizzylinder mittels
Plastifizierschnecke aufgeschmolzen und durch Axiales- resp.
Längsverschieben der Plastifizierschnecke in eine Form ge
preßt. Die Form ist die Kavität eines meist zweiteiligen
Werkzeuges, welches durch eine bewegliche und eine feste
Werkzeugaufspannplatte mit der Schließkraft zusammenge
preßt wird. Zur Entnahme des Formteils wird die bewegliche
Formhälfte in eine Form-offen-Position gefahren und das Teil
durch eine Auswerfvorrichtung aus der Kavität entfernt. Die
ser Vorgang wiederholt sich zyklisch. Werkzeug- als auch die
Auswerferbewegung sind an sich nichtprozeßabhängige Bewegun
gen und sollten aus Gründen der Produktivität sehr schnell,
das heißt in möglichst kurzer Zeit ausgeführt werden. Alle
diese nichtprozeßabhängigen Bewegungen werden in der soge
nannten Trockenlaufzeit zusammengefaßt. Typische Trocken
laufzeiten einer modernen Spritzgießmaschine mit 100 t
Schließkraft betragen 1,4 bis 2,9 Sekunden. Die Trocken
laufzeit ist eine der Hauptfaktoren, die die Produktivität
begrenzt.
Spritzgießmaschinen werden heute meistens noch ölhydraulisch
angetrieben. Der hydraulische Antrieb hat den Vorteil, auf
einfache Art (Elektromotor → Pumpe → Ventilsystem →
Hydraulikzylinder) Energie geregelt in lineare Bewegungen und
große Kräfte umsetzen zu können. Nachteilig ist der relativ
schlechte Gesamtwirkungsgrad, welcher bei Spritzgieß
maschinen je nach Belastung bei ca. 20-40% liegt. Die
Verlustleistung wird üblicherweise mit Öl- oder Wasser
kühlern abgeführt. Ölhydraulische Anlagen weisen einen hohen
Geräuschpegel auf. Ein weiteres Problem sind die Leckagen,
welche bei allen ölhydraulischen Anlagen mehr oder weniger
vorhanden sind. Die Hydrauliköle basieren fast ausschließ
lich auf Mineralöle und stellen deshalb eine gewisse
Gefährdung für die Umwelt dar. Obwohl die Einsatzdauer der
Hydrauliköle im Normalfall mehrere Jahre betragen kann,
stellt sich die Frage nach der Entsorgung.
In den letzten Jahren sind Spritzgießmaschinen vorgestellt
worden, welche mit einem elektrischen Servomotor angetrieben
werden. Diese zeichnen sich durch einen viel kleineren Ener
gieverbrauch aus, konnten sich aber weltweit noch nicht gene
rell durchsetzen. Ein mechanischer Aufbau muß hier von der
rotierenden Bewegung des Servomotores zum Beispiel bis zu der
Spritzgießmaschine eine Linearbewegung erzeugen. Aus der
Erfahrung bei Werkzeugmaschinen bieten sich zwei Methoden an,
um die Rotationsbewegung eines Elektromotores in eine Längs
bewegung umzusetzen: die Gewindespindel und die Zahnstange.
Bei vollelektrischen Spritzgießmaschinen kommt für die
Schließeinheit nur der Kniehebel als Grundkonzept in Frage.
Der Grund dafür liegt in der Umsetzung des Motor-Drehmomentes
in die Schließkraft. Je nach Auslegung der Kniegelenk-Geome
trie sind Kraftübersetzungen bis zum Faktor 50 möglich. Zum
Antrieb des Gelenkkopfes dient zum Beispiel eine Kugelumlauf
spindel mit vorgeschaltetem Getriebe. Ausgelegt werden solche
Maschinen auf eine möglichst kurze Trockenlaufzeit. Die prak
tischen Werte erreichen jedoch noch nicht die entsprechenden
Spitzenwerte der hydraulisch angetriebenen Maschinen.
Bei der Düsenanpreßbewegung ist speziell die Beherrschung
der Anpreßkraft gefragt. Das zentrale Problem der
Spritzgießtechnik ist das Einspritzen an sich, welches mit
kontrollierter Geschwindigkeit, mit hohem Druck und zur
richtigen Zeit erfolgen muß. Die Plastifizierschnecke kann
einen Spritzdruck von bis zu 2000 bar oder mehr erreichen.
Eine wichtige Aufgabe ist die genaue Positionierung besonders
der Plastifizierschnecke. Beim Einspritzen muß während der
Füllphase die Schneckenvorlaufgeschwindigkeit geregelt sein.
Dagegen erfordert die Nachdruckphase einen geregelten
Einspritzdruck bzw. Nachdruck. Der entsprechende Ist-Wert
stammt von einer oder mehreren Meßvorrichtungen. Entgegen
allen Erwartungen war es bis heute aber bei elektrischen
Antrieben nicht möglich, die eigentlich kritischen Phasen des
Staudruck-Aufbaues bei der Plastifizierung sowie der
Druckhaltung speziell in der Nachdruckphase genügend zu
beherrschen. Es wurden hierzu in jüngster Zeit eine große
Anzahl Vorschläge gemacht. Unter Ausnutzung von verschiedenen
Detektorimpulsen zum Beispiel für die Positionierung der
Spindel beziehungsweise der Plastifizierschnecke wurde
versucht, die Einspritzmenge, und den Einspritzdruck zu
beherrschen (siehe EP PS Nr. 216 940, 217 963, 167 631, 249
641). Dabei werden die Geschwindigkeits- beziehungsweise
Beschleunigungsparameter insbesondere über die Steuerung oder
Regelung des Drehmomentes des Antriebsmotores geregelt
beziehungsweise gesteuert. Es wurde versucht alle Abwei
chungen beziehungsweise die dabei entstehenden Fehler
schrittweise mit einer Vielzahl spezieller Korrekturvorgänge
unter Zuhilfenahme eines Fehlerregisters auszumerzen (EP-PS
Nr. 280 734). In Analogie zu hydraulischen Steuerungs
beziehungsweise Antriebsmodellen, basiert dieses Verfahren
auf dem Antriebs-Drehmoment zur Kontrolle der Spritzkraft
beziehungsweise des Spritzdruckes. Physikalisch gesehen wird
ein mehr oder weniger direkter Zusammenhang erwartet,
zwischen dem Drehmomentsignal zum Drive (Motorsteuerung- und
Regelgerät) und des erzielten beziehungsweise erzielbaren
Spritzdruckes.
Die entsprechenden Verfahren haben aber große Nachteile.
Über den analogen Motorstrom-Begrenzungseingang an den Drives
(elektronisches Steuergerät zum Servomotor) läßt sich
nämlich nur im Prinzip eine Kraftsteuerung/Regelung
erreichen. Die folgenden Randbedingungen stehen dabei aber
einer genaueren Kraftkontrolle bzw. einer exakten Führung
nach vorgegebenen Sollwerten im Wege:
Erstens: Die statische Ist-Kraft wird u. a. wesentlich gestört
durch schlecht voraussehbare Reibkräfte. Diese verfälschen
das Drehmoment-Signal auf dem Pfad, beginnend bei der
Drehmomentumsetzung des Motorstromes, über das Getriebe auf
Kräfte beziehungsweise Drücke.
Zweitens: Im Gegensatz zu einem hydraulischen System wirken
sich Massenkräfte unter anderem bei der Umschaltung von
Fülldruck auf Nachdruck wesentlich gravierender aus. Zusammen
mit der elastischen Kunststoffmasse im Schneckenzylinder
bilden diese bewegten Massen tieffrequente Masse/Feder-
Schwinger. Insbesondere wird dadurch das Fertigen von genauen
beziehungsweise dünnwandigen Teilen erschwert, vielfach
sogar verunmöglicht. Die Beherrschung aller Parameter zum
Beispiel während dem Einspritzen und dem Plastifizieren, ganz
besonders aber in den Übergangsphasen von dem Füllen zu dem
Nachdruck und von dem Nachdruck zu der Plastifizierung
begrenzt die Qualität des Spritzgießteiles.
Die Steuerungsentwicklung der vergangenen Jahre hat ver
schiedene Phasen durchgemacht. Bis weit in die 80er Jahre galt
sozusagen als höchster Stand die Verwendung eines Prozeß
rechners, der alle Funktionen gleichsam als Zentrale koordi
nierte, insbesondere alle Hauptfunktionen selbst steuerte und
regelte. Dieses Modell wurde abgelöst durch die sogenannten
Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), welchen jedoch
für aufwendigere Rechneraufgaben ein Prozeßrechner zuge
ordnet wurde. Dabei wurde der SPS die Steuer- und Verriege
lungsfunktionen teils aber auch Startprogramme, Anlauf
programme usw. zugeordnet, der Prozeßrechner übernahm
eigentliche Regel- und Steuerfunktion.
Seit einiger Zeit haben Servomotoren eine immer größere
Verbreitung gefunden, wobei die motorisch erzeugte Drehbe
wegung als solche übersetzt oder je nach Bedarf in eine
translatorische Bewegung umgesetzt wird. Mit Servomotoren
können als Hauptvorteil mit überraschend hoher Genauigkeit
über die Kontrolle des elektrischen Feldes (ϕ) sowie die
Stromregelung (I) beziehungsweise einer entsprechenden Mo
mentregelung für die Motorachse sowohl die Position wie die
Geschwindigkeit der Achse von einen sogenannten Interpolator
nach vorgegebenen Sollwerten beherrscht werden. Ein Nachteil
liegt jedoch darin, daß für die benötigten Regelaufgaben eine
relativ aufwendige Intelligenz notwendig ist, welche nur von
den dazu spezialisierten Firmen beherrschbar ist. Der
Strukturaufbau für die Steuerung und Regelung der
Servomotoren in dem Drive muß wegen der entsprechenden
Komplexität mit speziell dafür entwickelter Mikroelektronik
durchgeführt werden.
In der Folge wird die Baueinheit, welche den Geschwin
digkeitsregler und insbesondere den Strom- beziehungsweise
Drehmomentsteller sowie die entsprechende Kommutator
funktion aufweist, als Kontroller bezeichnet, welche zusammen
mit Netzanschluß und verschiedenen Umformungen einen Einzel-
Drive darstellt. Wesentlich ist, daß der Drive einen
Stromregler aufweist.
Eine ganze Maschinensteuerung zum Beispiel für eine
elektrisch angetriebene Spritzgießmaschine weist heute
üblicherweise eine sogenannte CNC-Steuerung sowie einen in
der Steuerung angeordneten Interpolator auf. Der Interpolator
ist ein Rechner für den Drive mit beachtlich hoher
Rechenleistung. Die Servomotoren sind entsprechend ihrer
Funktion auf die ganze Maschine verteilt und sind vorzugsweise
als Drehzahl- und/oder Drehmoment regelbare Elektromotoren
ausgebildet. Die Drives können als Gruppe zusammengefaßt
werden. Von dem Interpolator findet über die dazu benötigte
Verdrahtung zu jedem Drive entweder eine frequenzielle oder
eine analoge Datenübertragung statt, insbesondere für die
Regelung der Geschwindigkeit. Das entsprechende Signal wird
bei der Analogübertragung zum Beispiel in Form einer Spannung
mit einem Wert in dem Bereich von +/- (plus-minus) 10 Volt
übertragen.
Der eigentliche Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß die
Datenübertragung an sich einen Problemkreis darstellt, Sig
nalleitungen insbesondere für Regelaufgaben müssen speziell
gegen Störfelder geschützt werden. Es können die sehr vorteil
haften Bussysteme nicht oder nur sehr beschränkt eingesetzt
werden, da die Geschwindigkeit die Datenübertragung mit dem
Bussystem nicht mehr gewährleistet ist. Die Integrierung des
Interpolators in die CNC-Steuerung ist zur Zeit die optimalste
Lösung, wobei anerkannt wird, daß die Systeme als Ganzes bis
an ihre Leistungsgrenze ausgeschöpft sind. Eine weitere
Erhöhung der Beherrschbarkeit des Prozesses könnte nur mit
unverhältnismäßigem Einsatz erreicht werden.
Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, den Arbeits
ablauf in noch höherem Grad zu beherrschen, so daß auch
wesentliche Leistungssteigerungen möglich sind, zum Beispiel
ohne Qualitätseinbuße. Eine Teilaufgabe lag ferner darin,
die Führung von elektrisch gesteuerten Spritzgießmaschinen
beziehungsweise das entsprechende Verfahren zu verbessern,
insbesondere die Nachteile der bekannten Lösungen soweit wie
möglich zu beseitigen und eine ganz besonders hohe Genauigkeit
und Reproduktionsmöglichkeit für alle wichtigen Parameter
beim Spritzgießen zu erreichen, so daß selbst dünnwandige
Teile höchster Präzision zum Beispiel Becher mit 0,4 mm
Wandstärke mit sehr kurzer Zykluszeit herstellbar werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß
als Stellgröße ein Geschwindigkeitssignal (bzw. Weg-Soll
signal) zu einem Drive gewählt wird, und für die Druck- (bzw.
Nachdruck-) und/oder die Plastifizierphase als Zielgrößen
insbesondere der Spritzdruck und vorzugsweise gleichzeitig
die Wegbegrenzung geregelt, bzw. begrenzt, besonders vorzugs
weise nicht linear geregelt wird. Die Erfindung erlaubt wäh
rend der Nachdruck- und/oder Plastifizierphase die Bewegung
des Rotores mittels eines Geschwindigkeitssignales an den
Drive (als Stellgröße) über die Lagenänderung des Rotores
bzw. eines resultierenden Magnetfeldes des elektrischen Ser
vomotores zu regeln. Ferner erlaubt die Erfindung auch wäh
rend der Nachdruck- und/oder Plastifizierphase die Kraft bzw.
den Druck mittels eines Geschwindigkeitssignales an den Drive
(als Stellgröße) über die Lagenänderung des Rotores bzw.
eines resultierenden Magnetfeldes des elektrischen Servomoto
res zu regeln, wobei die Zielgrößen (Druck- und/oder Ge
schwindigkeit) vorzugsweise als eine Funktion über der Zeit
oder über dem Weg der axialen Bewegung der Einspritzschnecke
geregelt werden.
Auf Grund der Erfindung ist erkannt worden, daß man bisher zu
sehr auf einem Analogiedenken zwischen Hydraulik und Elektrik
basierte. Man hatte übersehen, daß zwischen dem elektrischen
System und dem Verhalten der ganzen Maschine insbesondere der
Spritzmasse physikalische Grund-Gesetzmäßigkeiten mitspie
len, die sinnvollerweise gar nicht richtig über nachträgliche
Fehler-Korrektur-Programme berücksichtigt werden können. Der
Erfinder erkannte, daß das System der elektrisch
angetriebenen Einspritzschnecke folgende Eigenheiten hat:
- - Die Kunststoffmasse ist bei einem Druck bis über 2000 bar ein elastischer Stoff, der gleich einer Feder, mehr als 20% komprimierbar ist. Noch schlimmer wirkt sich die Tatsache aus, daß die ganze Kunststoffmasse in der Form und im Einspritzzylinder sich elastisch verhält, so daß die Einspritzschnecke im Einspritzylinder bedingt durch die Elastizität zum Beispiel bis zu mehreren cm Hub machen kann. Die genaue Lage der Einspritzschnecke ist unter anderem abhängig von dem momentanen Druck in der Kunst stoffmasse. Der Druck ändert sich, wenn das System schwingt. Es wurde erkannt, daß die Lösungen des Standes der Technik mit einer Schwingungsfrequenz von etwa 2,5 Hz auf Drehmoment- beziehungsweise Spritzdrucksollwert- Änderungen reagieren. Dieses Verhalten stellt einen wesentlichen Problemkreis dar und erschwert das schnelle und genaue Regeln des Spritzdruckes.
- - Die mechanische Übersetzung von dem Servomotor auf die Einspritzschnecke kann demgegenüber als starrer inkom pressibler Körper angenommen werden, der nur dem mechanisch/geometrischen Wechselspiel folgt.
- - Der Rotor und der mechanische Übertrieb sind reale Massen, die der Massenträgheit unterworfen sind, wobei insbesondere der Rotor an sich eine relativ kleine Masse darstellt, jedoch in der dynamischen Betrachtung eine Hauptträgheit verkörpert.
- - Erfolgt die Steuerung der Einspritzschnecke über die Veränderung des Antriebsmomentes des Servomotores, so kann dies nur auf dem Gesetz: Masse×Beschleunigung geschehen, resp. der Gleichung W = mv2/2 (W = Energie, v = Ge schwindigkeit, m = Masse). Eine Geschwindigkeitsänder ung der Masse bzw. eine große Beschleunigung bedingt eine entsprechende Kraft. Das Aufbringen einer Kraft auf die mechanischen Teile (über das Motordrehmoment) bewirkt nicht nur eine Kraft bzw. einen Druck auf die Spritz gießmaschine, sondern überdies auch starke, und im Zu sammenwirken mit anderen Faktoren wie Reibung usw., unkontrollierbare Schwingungen. Die Frequenz der Schwingung ist aber nicht im voraus berechenbar, da diese von der wirksamen Menge der Einspritzmasse abhängt, von den speziellen Werkzeugen, der Qualität des Kunststoffes, der Temperatur beziehungsweise der Zeit, usw.
- - Weil letztlich die Funktionseinheit des Einspritz systems mit der Form sowie den Formhalte-Elementen der Spritzgießmaschine als ganzes ein ausgeprägtes Schwing system darstellen, ist der Ansatz der Systemführung über eine Steuerung oder Regelung basierend auf dem Antriebs- Drehmoment falsch.
An sich ist es bekannt, daß bei Servomotoren, insbesondere
bei den vorzugsweise gewählten, bürstenlosen Servomotoren zum
Beispiel vom Typ der "Electronically commutated brushless
motor" Marke "Fastact" die Lage des Rotores in einem sehr hohen
Grad beherrschbar ist. Diese Drive- bzw. Motortypen zeichnen
sich durch eine hochdynamische, steife Geschwindigkeits
regelung bzw. Lageregelung aus. Der Rotor kann deshalb
gleichsam in Kombination mit dem Drive als ein in das
Magnetfeld eingespannter Körper angenommen werden, der wegen
seiner an sich relativ kleinen Masse und den unverhältnismäßig
großen zur Verfügung stehenden elektromagnetischen
Kräften nahezu gleichzeitig dem Magnetfeld folgend betrachtet
werden. Magnetfeld und Lage des Rotors können mit extrem hoher
Sequenz beziehungsweise einem entsprechenden Wechselspiel
gesteuert werden, so daß tieffrequente Schwingungen des
Systems mit der neuen Erfindung unterdrückt werden.
Signaländerungen können mit einer Frequenz bis über 100 Hertz
erfolgen. Es läßt sich einer vorgegebenen Sollkurve schnell
und präzise folgen. Der ganze entsprechende Prozeßverlauf
ist über eine nahezu wirkliche Beherrschung der Bewegung
nahezu vollkommen steuerbar und/- oder regelbar. Es werden
anstelle von wechselnden Kraftimpulsen auf eine Masse direkt
Bewegungsimpulse auf die mechanischen Teile gegeben, die nun
die viel tieffrequenteren Schwingungen des Systems
ausschalten können. Damit können die bisher verwendeten
letzlich unkontrollierbaren Fehlerkorrekturen mit
aufwendigen Fehlerregistern weggelassen werden. Wichtig bei
der neuen Erfindung ist eine genügende Drehmomentreserve die
eine echte Beherrschung sowohl der Position beziehungsweise
des Hubweges wie auch der Geschwindigkeit erlaubt.
Gemäß einem weiteren ganz besonders vorteilhaften Erfind
ungsgedanken wird vorgeschlagen, daß über einen Mehrgrößenregler
der Spritzdruck, die Spritzgeschwindigkeit und die
Wegbegrenzung über das Geschwindigkeitssignal zu dem Drive
geregelt bzw. begrenzt wird, zur größtmöglichen Annäherung
an die Zielgrößen-Sollwerte ohne diese zu überschreiten,
bzw. ohne schädliche Überschreitung.
Bekanntlich geht man bei der klassischen Regelungstechnik von
einem linearen Verhalten der Komponenten (Strecke und zugehö
riger Regler) aus. Dabei wird, aufbauend auf dem unterlagerten
Geschwindigkeitsregler im Drive, die übergeordnete Lagere
gelung als lineare Rückführung der Soll/Istabweichung aus
gebildet. Entsprechende Versuche an einer Schließeinheit mit
herkömmlichen Geschwindigkeits- und Lagerregelkonzepten
führten erwartungsgemäß zu einer Trockenlaufzeit (nach EURO-
MAP 12) von ca. 2 Sekunden. Es war nun ein weiteres Teilziel der
Erfindung, möglichst nahe an die theoretisch mögliche Zeit von
0,65 Sekunden heranzukommen.
Ganz besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, daß im Großsignalbereich
das Geschwindigkeits-Stellsignal zu dem Drive
mit einer parabelartigen bzw. einer wurzelartigen Funktion
die Weg-Soll-Ist-Abweichung vorzugsweise mit dem größtmöglichen
Verstärkungsfaktor (Ks) berechnet wird, zur Annäherung
an die größtmögliche Beschleunigung des Servomotores, be
sonders vorzugsweise im wesentlichen mit der Formel:
Gleichzeitig oder alternativ kann aber auch im Großsignalbereich
das Geschwindigkeits-Stellsignal zu dem Drive mit ei
ner parabelartigen bzw. einer wurzelartigen Funktion der
Druck-Soll-Ist-Abweichung vorzugsweise mit dem größtmöglichen
Verstärkungsfaktor (Kp) berechnet werden, zur Annäherung
an die größtmögliche Beschleunigung des Servomotores,
besonders vorzugsweise im wesentlichen mit der Formel:
Es zeigt sich, daß bei der Druck- und/oder Lageregelung im
Großsignalbereich mit einer parabelförmigen Abhängigkeit der
Geschwindigkeit von der Sollwegdifferenz eine (zeit)optimale
Verfahrfunktion erreicht werden kann. Mit anderen Worten muß
die Soll-/Ist-Abweichung beim Regler erfindungsgemäß para
belartig auf die Geschwindigkeitsstellgröße einwirken und
nicht linear wie bei herkömmlichen Reglern. Der entsprechende
Unterschied läßt sich leicht anhand eines Oszilograms des
Geschwindigkeitsverlaufes aufzeigen. Im Stand der Technik ist
das Einschwingen bei einem Sollwertsprung exponentiell. Gemäß
der neuen Erfindung erscheint bei Druck-Sollwert-Sprün
gen größtenteils ein linearer Verlauf der Geschwindigkeit
über der Zeit mit relativ hohen Gradienten. Die Soll-Ist-Dif
ferenz der Lageabweichung vom Zielpunkt wird in der Erfindung
in parabolischer Form verstärkt und zum Beispiel als Geschwindigkeitsstellgröße
an den entsprechenden Drive gesandt. Es
hat sich ferner gezeigt und läßt sich unter gewissen Randbe
dingungen auch experimentiell belegen, daß bei der Druck
regelung das Analoge gilt, falls man hingeht und das Sollweg-
Signal mit dem Solldruck-Signal und entsprechend die Ist-Sig
nale vertauscht. Die Begründung liegt in der Tatsache, daß im
statischen Fall ein unmittelbarer linearer Zusammenhang zwi
schen Wegdifferenz und entsprechender Druckdifferenz besteht.
Bei einer 1000 kN IMM beträgt die statische Systemdruckver
stärkung ca. 200 (bar/mm) im vorderen Schneckenbebereich und
vermindert sich auf ca. 1/3 dieses Wertes im hinteren Bereich.
Damit für die Lage- und Druckregelung die gleichen Parameter
verwendet werden können, wird die Druckdifferenz bevorzugt
mit einem Skalierfaktor angepaßt (Kp). Ferner kann vor allem
im Großsignalbereich zur Optimierung des Spritzvorganges ein
Verstärkungsfaktor (K1 bzw. K2, Fig. 9) unsymmetrisch
ausgeführt werden, um von der höheren Winkelverzögerung unter
Last, Nutzen zu ziehen.
Eine weitere ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist
dadurch gekennzeichnet, daß im Klein-Signalbereich zur
Erreichung der Stabilität das Geschwindigkeits-Stellsignal zu
dem Drive als im wesentlichen lineare Funktion der Soll-Ist-
Abweichung berechnet wird.
Bevorzugt erfolgt der elektromotorische Antrieb zum Beispiel
über einen permanent erregten Servomotor oder mit einem
geregelten Asynchronmotor (zum Beispiel Kurzschlußläufer)
oder einem geregelten Gleichstrommotor.
Die neue Erfindung erlaubt eine Anzahl ganz besonders
vorteilhafter, weiterer Ausgestaltungen. Bei einer vorteil
haften Ausgestaltung werden zusätzlich Druckgrenzwerte bzw.
Drucksollwerte über der Zeit und/oder über dem Weg vorgegeben,
wobei der Druck-Ist-Wert oder ein dazu korrelierender Wert
gemessen und zur Regelung zugezogen beziehungsweise zu dessen
Korrektur verwendet wird. Weiter wird vorgeschlagen daß
während der Spritzphase insbesondere während der Füllphase
die Spritzgeschwindigkeit als weitere Zielgröße geregelt
bzw. begrenzt wird. Vorteilhafterweise wird der Sollwert für
wenigstens einen der Zielgrößen als Konstantwert oder in
Funktion von Zeit bzw. Weg vorgegeben. Bevorzugt werden die
Zielgrößen vorzugsweise mittels digitalen Rechnern (in
Software) kaskadenartig geregelt bzw. begrenzt werden. Gemäß
einem weiteren Ausgestaltungsgedanken wird während der
Einspritzphase der Volumen- bzw. der Massestrom (m) des durch
die Angußdüse strömenden Kunststoffes als Zielgröße
geregelt bzw. begrenzt, und insbesondere aus den ermittelten
Werten: Druckgradient, Schneckengeschwindigkeit und -
Position sowie Schneckendurchmesser, Materialkonstanten (aus
pVT-Diagramm) usw. berechnet wird. Ferner kann die axiale
Verschiebekraft auf die Einspritzschnecke gemessen, mit einem
Soll-Kraftverlauf über der Zeit und/oder über dem Weg
verglichen und zur Korrektur des Geschwindigkeitssignales
verwendet werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es, die
Abweichungen des tatsächlichen Druck- und/oder Kraftverlaufes
in Bezug auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf
erfaßt und über einen digitalen Regler kontrolliert bzw.
korrigiert werden. Dabei kann der Druck- beziehungsweise
Kraftregelung eine Hub-Wegregelung überlagert werden,
insbesondere zur Vermeidung von Kollisionen mit mechanischen
Hubgrenzen.
Ein weiterer vorteilhafter Ausgestaltungsgedanke ist dadurch
gekennzeichnet, daß mittels einer Störgrößenaufschaltung
der Massenstrom (m) durch die Angußdüse als Funktion der
Druckregelung überlagert bzw. aufgeschaltet wird, zur
größtmöglichen Annäherung des Spritzdruckes an den Sollwert
auch bei höheren Spritzgeschwindigkeiten.
Ein weiteres erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn
zeichnet, daß der Arbeitsablauf in dem Maschinen-Rechner
definiert und die entsprechenden Werte, insbesondere
Sollwerte vorgegeben und über das Datenübertragungssystem
einem Programmspeicher einer Driveintelligenz zugeführt
werden, welche die einzelnen Achsen koordiniert steuert
beziehungsweise regelt.
Von den Erfindern ist erkannt worden, daß im Stand der Technik
in wenigstens zwei zentralen Punkten von einem falschen Modell
ausgegangen wurde, wie sehr anschaulich zum Beispiel an dem
Modell der Raumbewegung eines Roboters verständlich wird. Der
Roboter bewegt sich üblicherweise in allen drei
Raumrichtungen. Der bisherige Ansatz lag nun darin, daß die
resultierende Bewegung des Greifers von dem Roboter dann
beherrscht wird, wenn jede Teilbewegung in jeder der drei
Raumrichtungen (bei drei Achsen) beherrscht wird. Der Rechner
müßte nur schnell genug sein, und die Befehle an jeden Drive
richtig geben werden. Vorausgesetzt, daß die Berechnung der
Raumkurve genau genug war, dann nahm man an, daß das Resultat
sozusagen zu 100% stimmen müßte. In der Praxis ist dies aber
leider nicht der Fall. Es treten bekanntlich variierende
Massenträgheiten, Reibkräfte und andere Widerstände usw. auf,
welche man mit extrem großen Fehlerkorrektur-programmen
auszuschalten versuchte. Dies aber mit nur teilweisem
Erfolg.
Der erste Fehlansatz lag darin, daß das Problem dreidimen
sional betrachtet und dann einfach in die drei Dimensionen
zerlegt, beziehungsweise reduziert wurde. Tatsächlich aber
ist das Problem mehr als dreidimensional, da sich zum Bei
spiel die Zeit, über Geschwindigkeitsänderungen so
auswirken, wie wenn eine 4. Dimension vorhanden wäre. Damit
aber ist der mathematische Ansatz, nur auf den drei
Raumdimensionen aufbauend, falsch.
Der zweite Fehlansatz lag darin, daß der Faktor der gegen
seitigen Beeinflussung der drei Raumbewegungen sehr groß
ist, wenn Reibung, wechselnde Trägheitskräfte, variierende
Geschwindigkeiten usw. vorhanden sind. Auch der beste
mathematische Ansatz kann letztlich nur eine grobe Näherung
sein, was im Einzelfall durch ein relativ breites Band nicht
logischer Funktionen beziehungsweise Abweichungen beweisbar
ist. Auch eine extreme Steigerung der Rechnergeschwindigkeit
löst diese Probleme nicht.
Die Erfinder haben nun erkannt, daß die Lösung nur darin
bestehen kann, daß der Eingriff insbesondere der Korrektur
eingriff möglichst nahe an dem Ort des Geschehens in Analogie
zu einer optimierten Robotersteuerung koordiniert durchge
führt werden soll. Es muß ein unmittelbares Zusammenwirken in
einer Motorsteuerintelligenz bzw. der Driveintelligenz der
unmittelbar zu harmonisierenden Steuer- und Regelfunktionen
erfolgen. Dies bedeutet, daß je einer Gruppe von Drives ein
gemeinsamer Interpolator unmittelbar zugeordnet werden muß,
so daß mit nahezu Gleichzeitigkeit die Feldkontrolle sowie
Strom-, Lage- sowie Geschwindigkeitsregelung von jedem Drive
koordiniert wird. Hierfür kommt der spezifische Aufbau der
inneren Servomotoren-Steuerung entgegen, da die Position der
Achse nahezu identisch mit der Lage des elektrischen Feldes in
dem Servomotor ist. Die entsprechende nahezu starre Rotor
führung erlaubt mit der direkten Rückmeldung von jeder Achse
eine echte und direkte Positionsregelung entsprechend einer
Sollkurve mit höchster Genauigkeit und beinahe mit Gleich
zeitigkeit durchzuführen. Hier ist aber auch der Ort, wo
erfindungsgemäß eingegriffen wird, um reale Abweichungen
sofort für alle Achsen koordiniert zu korrigieren.
Die Erfindung erlaubt eine ganze Anzahl besonders vorteil
hafter Ausgestaltungen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung
werden die Werte als ganze Rezepte mit Sollwertvorgaben
beziehungsweise Sollwertkurven für je einen spezifischen
Arbeitsablauf beziehungsweise Arbeitszyklus der Drive
intelligenz zugeführt, wobei die Synchronisation der
einzelnen Achsen durch die Driveintelligenz durchgeführt
wird. Es werden ferner die Position wenigstens einer oder
aller Achsen zum Beispiel entsprechend einer Bahnsollkurve
und bevorzugt auch die Geschwindigkeit und/oder die
Stromaufnahme geregelt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Steuerung für zwei, insbe
sondere für drei oder mehrere Achsen mit entsprechenden An
triebs-Kontrollern und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein
Mehrachsendrive, vorzugsweise als eine Hardwareeinheit, zu
sätzlich zu den Kontrollern als Funktionseinheit einen Pro
grammspeicher mit einem Driverechner aufweist, wobei der Ar
beitsablauf einer Gruppe von der einzelnen Achsen von dem
Driverechner koordiniert steuer- und/oder regelbar ist. Der
Kontroller ist gleichsam für die Basisregelung mit festen
Sollwertvorgaben und der Driverechner für die spezifischen
Arbeitsabläufe zuständig. Es ist eine echte und gleichzeitige
Zusammenarbeit für alle Kontroller, da hierzu die räumliche
Distanz insbesondere aber eine nachteilige Datenübertragung
zum Beispiel über einen BUS für die Regelfunktion entfällt.
Vorteilhafterweise wird der Mehrachsendrive als Baueinheit
mit integriertem Programmspeicher und Driverechner mit vor
zugsweise digitaler Signalverarbeitung ausgebildet und weist
ein oder mehrere Lageregler sowie einen Interpolator zur mehr
achsigen Synchronisation von Bewegungs- und/oder Bahnkurven
auf. Vorteilhaft ist der Mehrachsendrive über einen Datenbus,
vorzugsweise einem Sensor/Actor Businterface, bzw. Can-Bus an
einen übergeordneten Maschinen-Rechner-Speicher zuschaltbar
ausgebildet. Eine elektrisch angetriebene Spritzgießma
schine kann nun eine oder z. Bsp. zwei Mehrachsendrive
aufweisen, wobei dieser bzw. diese einen Datenbus,
vorzugsweise einen Sensor/Actor Businterface an übergeordnete
Rechnermittel für die Spritzgießmaschine zuschaltbar ist
bzw. sind. Der Datenbus wird hier nicht mehr mit rasch zu
erfolgenden Regelsignalen belastet. Die übergeordneten
Rechnermittel Speichermittel aufweisen für die Ablage aller
Sollkurven sowie Programme zum Beispiel auch für die
Startfreigabe sowie Ablaufkontrolle sowie die Steuerung der
übrigen Maschinenfunktionen.
Ein weiterer sehr vorzugsweiser Einsatz für die neue Erfindung
ist der Antrieb von analogen Maschinen insbesondere von
Robotern, wobei zumindest ein Teil, vorzugsweise alle
Arbeitsachsen des Roboters von einer Driveintelligenz
steuerbar sind.
Die Erfindung betrifft ferner eine Spritzgießmaschine mit
einem elektrischen Antrieb insbesondere für die Einspritz
schnecke, welche über einen Drive und mechanischen Überset
zungs-Mitteln zur Axialverschiebung antreibbar ist, und ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Drive von einer Steuerelek
tronik über einen Geschwindigkeitseingang (sowie einer Motor
stellungs-Rückführung oder einem Eingang für die Position
beziehungsweise ein Positionsprofil) steuerbar ist, dem ein
digitaler Rechner zugeordnet ist zur kaskadenartigen Regelung
bzw. Begrenzung von Zielgrößen insbesondere des Spritzgieß
vorganges.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform wird wenigstens
eine weitere Achse der Spritzgießmaschine zum Beispiel der
Formschluß und/oder der Auswerfer und/oder der Kernzug bzw.
die Kernzüge und/oder die Einspritzaggregatverschiebung
geregelt bzw. begrenzt. Der Spritzgießmaschine wird
vorteilhafterweise ein Rechner sowie ein Speicher für die
Sollmodulation zugeordnet, für die Lageänderung eines
resultierenden Magnetfeldes sowie eine entsprechende
Steuereinheit für den Drive, welcher vorzugsweise als
Synchronmotor ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, daß in
sehr vielen Anwendungsfällen die oben beschriebenen
Steuerungs- und Regelungskonzepte einzeln oder in besonderen
Kombinationen für andere Bereiche der Spritzgießmaschine
anwendbar sind. Insbesondere wird dazu vorgeschlagen, daß
wenigstens ein Sensor zur Erfassung des Druckes für die
Kunststoffmasse und/oder der Kraft und/oder des Stromes des
betreffenden Antriebsmotores an der Verschiebemechanik der
Spritzachse und/oder an der Schließachse und/oder der
Auswerfachse und/oder an der Spritzaggregatachse angeordnet
ist. Ferner wird vorgeschlagen, daß in dem Bereich der
Bewegungsachsen zum Beispiel der Einspritzachse wenigstens
ein Kraft- und/oder Wegsensor angeordnet ist, wobei
vorzugsweise der Steuerung wenigstens ein Regler zugeordnet
ist, für die Überlagerung einer Druck und/oder Kraft- und/oder
Wegeregelung, welche zumindest beim Erreichen von vorbe
stimmten Grenzwerten automatisch zuschaltbar ausgebildet
sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn in einem von
der Maschinensteuerung getrennten Speicher zum Beispiel in
der Form von einem PC, alle Grunddaten in der Art von Rezepten
für die einzelnen Produkte gespeichert werden und die
Maschinensteuerung als Steuergrunddaten beziehungsweise als
ganzes Rezept übergeben werden. Bevorzugt weist die
Spritzgießmaschine eine Steuerelektronik auf, wobei der
jeweilige Servomotor von der Steuerelektronik über einen
Geschwindigkeitseingang sowie einer Motorstellungs
rückführung, oder einem Eingang für die Position beziehungs
weise ein Positionsprofil, steuerbar ist. Vorzugsweise weist
der Antrieb einen elektrischen Servomotor (einen bürstenlosen
Servomotor, zum Beispiel vom Typ der "Electronically
commutated brushless motor" Marke "Fastact") oder einem
geregelten Asynchronmotor (zum Beispiel Kurzschlußläufer)
oder einen geregelten Gleichstrommotor auf.
Es ist ferner möglich, die dargestellten, erfindungsgemäßen
Lösungen auch bei Druckgießmaschinen anzuwenden,
vorausgesetzt, daß das System mit der an sich inkompressiblen
Metallschmelze durch Anbringen eines echt federnden bzw.
elastischen Gliedes zum Beispiel einer Druckfeder zwischen
dem Antrieb und den beweglichen Einspritzelementen zu einem
analogen Systemverhalten überführt wird, wie bei Spritz-
Gießmaschinen. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuer
vorrichtung sowie im Verfahren für eine Spritzgießmaschine
mit einem Kniehebelschließ-System sowie einen
elektromotorischen Antrieb des Formschlusses mit einer
Formschutz-Phase. Bei hydraulisch betriebenen Spritzgieß
maschinen existiert ein Verfahren um Fremdkörper zwischen den
Formhälften zu dedektieren. Dabei wird über den letzten
Millimetern oder Zentimetern der Formschließbewegung ein
tieferer Druck sowie eine kleinere Geschwindigkeit vorgege
ben, so daß sich die bewegliche Formplatte gerade eben noch
bewegt. Befindet sich nun ein Fremdkörper zwischen den Platten
bleibt diese unter geringem Druck bzw. Kraft stehen. Nach
einer bestimmten Zeit (der wenn Stillstand der Formhälften
festgestellt wird), erfolgt eine Störungsmeldung und die Form
kann wieder geöffnet werden um das Fremdteil zu entfernen. Das
bisherige Verfahren nennt sich daher auch Niederdruck
formschutz, weil die Schließbewegung unter geringem Druck
erfolgt. Dieses Verfahren läßt sich im Prinzip auf die
elektrische Spritzgießmaschine übertragen. Statt der tiefen
Druckeinstellung wird eine entsprechende Drehmomenten
begrenzung am Servomotor bzw. deren Steuerelektronik
vorgenommen. Dieses Verfahren zeigt aber ein nur ungenügendes
Verhalten was die Feinfühligkeit und Schließzeit angeht.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Meßeinrichtung aufweist, für die den Kniehebel
antreibende Kraft zum Beispiel über den Motorstrom oder für
die effektive Krafteinleitung in den Gelenkkopf.
Der Erfinder hat erkannt, daß sich bei der elektrischen
Spritz- und Druckgießmaschine Massekräfte besonders
gravierend auswirken und hat folgendes Verfahren entwickelt:
Während der Formschutz-Schließphase wird die bewegliche
Werkzeugplatte geschwindigkeitsgeregelt gefahren. Die Ver
fahrkraft wird dabei über den Motorstrom oder vorteilhafter
über einen Kraftsensor zum Beispiel am Gelenkkopf gemessen und
mit einer Eichkurve zum Beispiel F = f(s) verglichen. Über
schreitet diese Kraft ein vorgegebenes Toleranzband, so wird
die Schließbewegung sofort gestoppt, und/oder umgekehrt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist ein Verfahren zur Steu
erung einer Spritzgießmaschine ist dadurch gekennzeichnet,
daß für jede Schließbewegung während der Formschutzphase
die Kraft über die Motorstromaufnahme oder in dem Bereich des
Gelenkkopfes gemessen, gespeichert und dazu ein Toleranzband
festgelegt wird, zur Steuerung der Formschutzphase. Ganz be
sonders bevorzugt werden dabei in dem Bereich (zum Beispiel 5
mm bis 40 mm) vor der Berührung der beiden Formhälften die
Schließbewegung unter 20% vorzugsweise auf unter 10%
verlangsamt und der effektive Start-Eich-Kraftbedarf zur
Überwindung aller, die Bewegung der Formhälften bis zur Be
rührung entgegenwirkenden Kräfte bzw. des entsprechenden
Kraftverlaufes (insbesondere der Reibkräfte) bei einem ersten
Schließvorgang gemessen und gespeichert wird, wobei die
nächst folgende Formschutzphase auf Grund eines dazu fest
gelegten Start-Toleranzbandes gesteuert wird bzw. werden.
Besonders gute Resultate lassen sich erzielen, wenn die
Eichkurve nach erfolgtem Schließen jeweils adaptiert wird um
so die Reibkraftänderungen zum Beispiel durch Verschlech
terung des Schmierverhältnisses über der Zeit im Kniegelenk
mechanismus und in der Formführung laufend zu kompensieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird für
jeden einzelnen Schließzyklus auf einer oder mehreren un
mittelbar vorangehenden effektiven Kraftverlaufmessungen als
Folge-Eich-Kraftmessungen adaptiv basiert, wird zur laufenden
Korrektur eines Folge-Toleranzbandes für die effektiv auf zu
bringende Kraft während der Formschutzphase. Es kann ein
Sicherheitsgrenzband vorgegeben werden zur Begrenzung des
Toleranzbandes, bzw. für die maximale Nachstellung des Toler
anzbandes. Das Toleranzband ist normalerweise durch den
Meßkraftverlauf sowie einer positiven Toleranz begrenzt.
Gemäß einem weiteren Vorschlag werden die Anzahl der
Spritzzyklen gezählt und gespeichert, zur Steuerung eines
Schmierimpulses zum Beispiel über eine Zentralschmierung auf
Grund von Erfahrungswerten bzw. der Anzahl der Spritzzyklen,
bevor die effektive Kraft während der Formschutzphase das
Sicherheitsgrenzband erreicht. Um auch Führungsfressen in der
Form (= Werkzeug) zu überwachen muß diese Adaption in ihrer
maximalen Verstellgröße limitiert werden. Mit diesem
Verfahren können Fremdteile bei geringsten Kraftänderungen
ermittelt werden. Die Krafterhöhung zur Fremdteilerkennung
liegt dabei in günstigen Fällen bei einer 1000 kN Maschine nur
gerade in der Größenordnung von zum Beispiel 100 N oder
weniger. Ein weiterer Vorteil bei diesem Verfahren liegt in
der sehr kurzen Einstellzeit, da nur einmal eine erste Start
kurve automatisch jedoch mit visueller Überwachung ermittelt
werden muß und weitere Nachjustierungen automatisch vorge
nommen werden. Es werden deshalb keine Timer und Druckein
stellungen nach dem trial and error Verfahren wie oben bei den
hydraulischen Maschinen benötigt. Bevorzugt wird die
Schließbewegung über einen Mehrgrößenregler gesteuert, bzw.
geregelt. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere mit der Mehrgrößenregelung
und der Digitaltechnik, besonders aber auch
für die Formschutzphase die Technik Fasi-Logik sehr vorteil
haft anwendbar ist und eine ständige Adaption erlaubt.
Die Erfindung wird nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele
mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die zentralen Funktionselemente der
neuen Erfindung einer Spritzgießmaschine;
Fig. 2 vereinfacht den prinzipiellen Verlauf des Druckes
in Funktion der Zeit;
Fig. 2a entsprechend vereinfacht den Druck in Funktion des
Weges über einen ganzen Spritzzyklus;
Fig. 2b den Kraftverlauf über der Formschließbewegung;
Fig. 2c die Geschwindigkeit über den Formschutzweg;
Fig. 2d die Kraft über den Formschutzweg;
Fig. 3 der tatsächliche Druck- bzw. Geschwindigkeitsver
lauf gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3a ein Drucksollwertsprung mit linearem Druckregler;
Fig. 4 den tatsächlichen Druck- bzw. Geschwindigkeitsver
lauf gemessen an einer erfindungsgemäß ausgerüs
teten Spritzgießmaschine;
Fig. 4a einen Vergleich der statischen Druck-Wegkennlinie
mit linearem und nicht linearem Regler;
Fig. 5 eine vollständige Spritzgießmaschine;
Fig. 6 die Anwendung der Erfindung bei einer
Druckgießmaschine;
Fig. 7 schematisch ein vollständiges Steuerkonzept
für die ganze Maschine;
Fig. 8 eine herkömmliche Lageregelung des Standes der
Technik;
Fig. 8a die Darstellung der zugehörigen linearen
Funktion zu Fig. 8;
Fig. 9 ein Beispiel der Erfindung mit einer optimierten
linear/parabolischen Funktion;
Fig. 10, 10a und 10 b verschiedene Ausbaustufen der
Erfindung mit einem linear/parabolischen Regler;
Fig. 11 schematisch vereinfacht eine Steuerung für drei
Achsen;
Fig. 12 figürlich und vereinfacht die Grundelemente für
eine ganze Maschine.
In der Folge wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen. Ein
Antriebsmotor 1 weist einen Rotor 2 mit Permanentmagnet sowie
einem Positionssensor 3 auf. Der Stator 4 weist mehrere, mei
stens drei, Wicklungen sowie einen Inverter auf. Über ein
Abtriebsritzel 5, das fest auf der Welle des Rotores 2 aufge
keilt ist, wird über einen Übertrieb 6, welcher zum Beispiel
ein Zahlriemen, bevorzugt jedoch ein Zahnradübertrieb ist,
ein eigentliches Übersetzungsgetriebe 7 angetrieben. Das
Übersetzungsgetriebe 7 formt die Rotationsbewegung des
motorischen Antriebes in eine Linearbewegung, welche direkt
auf eine Zahnstange 8 aufgebracht wird. Die Zahnstange ist
kraftschlüssig verbunden mit der Schneckenwelle 9, so daß die
entsprechende Rotationsbewegung des Rotors 2 unmittelbar in
eine Linearbewegung der Plastifizierschnecke 10 umgeformt
wird und die vom Spritzgießprozeß verlangte Bewegung
durchführt. Die gezeichnete Stellung der Plastifizierschnecke
10 in dem Spritzzylinder 11 ist etwa am Ende der Füllphase, so
daß sich noch eine beachtliche Menge von Spritzmaterial 12 in
dem Spritzzylinder 11 befindet, welches nun über die Ein
spritzdüse 13 noch in die Kavität 14 der beiden Formhälften 15
resp. 16 gepreßt wird. Der beschriebene Ablauf wird über die
Steuerung der Lageänderung des resultierenden Magentfeldes
resp. die entsprechende Steuerung der Bewegung des Rotors 2
von einem Drive 20 durchgeführt. Alle erforderlichen Steuer
signale an den Drives 20 werden von einer vorzugsweise hardwaremäßig
getrennt angeordneten elektronischen Steuerung 21
aufbereitet und zugeführt. Dazu weist die elektronische
Steuerung 21 einen Datenspeicher oder Rezeptspeicher 22 auf,
von dem je ein erforderliches Grundrezept der für den
Spritzgießablauf vorbestimmten Geschwindigkeits- und Druck-
Sollwerten der Bewegungsablauf moduliert und damit der ge
wünschte Geschwindigkeits- und Druckverlauf erzeugt wird.
Die elektronische Steuerung 21 ist vorzugsweise als Mehrgrößenregler
ausgebildet. Mit den beschriebenen Grundfunk
tionen kann ein ganzer Spritzgießvorgang beherrscht werden.
Einerseits für neue noch nicht bekannte Formen oder Materi
alien, und auch als Sicherung bei Materialqualitätsänderung
en ist es vorteilhaft, zusätzliche Prozeßparameter laufend
über entsprechende Sensoren aufzunehmen. So ist es sehr vor
teilhaft über einen Kraftsensor 24 die axiale Kraft in der
Schneckenwelle 9 während dem ganzen Spritzvorgang zu erfassen
und über eine Signalleitung 23, welche ein Busübertragungs
system sein kann, der elektronischen Steuerung zu übermit
teln, so daß zum Beispiel beim Überschreiten von Grenzwerten
sofort ein Korrekturbefehl über die Bewegungssteuerung abge
geben wird. Eine weitere Möglichkeit ist die unmittelbare
Druckerfassung über einen Drucksensor 5, welches Signal
ebenfalls zur Bewegungsführung in der elektronischen Steuer
ung 21 verwendbar ist.
In der Fig. 2 ist der Druckverlauf über einen ganzen
Spritzzyklus dargestellt. Dabei sind speziell die kritischen
Übergänge markiert. A bezeichnet den Übergang von der Füll-
Phase in die Nachdruckphase. B markiert die Überleitung der
Nachdruckphase in die Plastifizierphase sowie C den eigent
lichen Übergang in die Plastifizierung.
Die Fig. 2a zeigt die Druck-Weg-Funktion des linearen
Bewegungsablaufes für die Plastifizierschnecke 10. Die
Bewegung beginnt bei einem Start und endet am selben Start und
ist damit bereit für den folgenden Zyklus. Die Fig. 2b zeigt
den an sich bekannten Kraftverlauf bei einer Spritzmaschine
während der Formschlissbewegung, dabei bedeuten Gk die auf den
Gelenkkopf wirkende maximale Kraft. Pk stellt das Kraft
vermögen des Kniehebels an der bewegbaren Platte dar. Ms ist
die Motorstromaufnahme über den ganzen Schließweg. Der
Kurvenverlauf entspricht im wesentlichen auch der Kraft am
Gelenk.
Die Fig. 2c zeigt den Geschwindigkeitsverlauf (v) zum
Beispiel am Gelenkkopf über dem Weg insbesondere über dem
sentiven Formschutzweg (Fs).
Die Fig. 2d zeigt den Kraftverlauf insbesondere über den
sensitiven Weg, der zwischen den Formhälften zum Beispiel 100
bis 200 N liegen kann, was mit dem sogenannten Zigarettentest
bestätigbar ist. Der große Vorteil liegt darin, daß bei
stark abgesenkter Geschwindigkeit mit einer relativ tiefen
Basiskraft, nahezu frei von Massekräften gearbeitet werden
kann, so daß zum Beispiel heikle Auswerferstifte des
Werkzeuges vor Zerstörung geschützt und die Formen
hochsensiebel wieder geöffnet werden können.
Die Fig. 3 zeigt das Schwingverhalten im Stand der Technik.
Im Stand der Technik wird die erste Phase, die Füllphase,
geschwindigkeitsgeführt (Vco) und die zweite, die Nachdruck
phase, druck- resp. drehmoment- (Mdco) kontrolliert. Das
Letztere bei den bisher bekannten, elektrischen Antrieben für
Spritzgießmaschinen. Die an sich unkritische Füllphase
ergibt über eine reine Geschwindigkeitsführung gute
Ergebnisse. Dagegen bildet sich im Bereich des Nachdruckes wie
mit den Umkreisungen D für die Druckkurve resp. E für die
Geschwindigkeitskurve markiert ist, eine sehr nachteilige
Schwingbewegung mit einer halben Wellenlänge von etwa 200
Millisekunden. Die Fig. 3a gibt typische Meßkurven wieder
für den Druck und die Geschwindigkeit. Basierend auf einem
linearen Regler ergibt sich ein sehr nachteiliges exponen
tielles Einschwingen bei einem Sollwert-Sprung.
Die Fig. 4 zeigt demgegenüber ein Beispiel der neuen Erfin
dung. Der Ist-Wert folgt beinahe ideal dem vorgegebenen Soll
wert und ergibt einen im wesentlichen linearen Geschwin
digkeits-Verlauf sowie sehr scharfe Übergänge von einer Phase
in die folgende. Es tritt überhaupt keine Schwingbewegung auf.
Damit aber konnte nicht nur die dem System eigene Schwingung
von ca. 2 1/2 Hertz sondern auch der zentrale Nachteil des
Standes der Technik sichtbar gemacht werden. Im Stand der
Technik mußte über viel Korrekturregelungen bzw. Korrektur
steuerungen gegen die unakzeptablen Störgrößen während der
entscheidenen Phase des Spritzvorganges so gut wie möglich
angekämpft werden. Aus der Fig. 4 kommt ferner deutlich zum
Ausdruck, daß bei Steuerung der Bewegung an sich, die
vorhandene Schwingbewegung unterdrückt wird und sich eine
große Stabilität sowohl des Druck- wie des Geschwindigkeits
verlaufes einstellt. Alle Versuche mit der neuen Erfindung
haben gezeigt, daß bei Steuerung der Bewegung die entspre
chenden Schwingungen sich gar nicht einstellen und ein
Idealverlauf entsprechend der geforderten Zielgrößen-Funktion
erzeugbar ist. Es ergibt sich bei der Drucksprungant
wort ein nahezu idealer linear-Verlauf der Ist-Geschwin
digkeit. Die Fig. 4a zeigt eine Gegenüberstellung der sta
tischen Druck-Weg-Kennlinie. Dabei kommt sehr anschaulich zum
Ausdruck, daß bei einem neuen, nicht-linearen Regler viel
näher an die Auslegungsgrenzwerte heran gefahren werden kann.
In der Fig. 5 ist eine ganze Spritzgießmaschine auf einem
Maschinenständer 30 mit einer Formschließeinrichtung 31,
welche über einen Rotor 32 sowie einer Übersetzung 33 und ein
Doppelkniegelenk 34 eine bewegbare Grundlatte 35 mit der
Formhälfte 16 vor und nach jedem in die entsprechende Offen
beziehungsweise Schließstellung bringt. Ein weiterer Antrieb
36 betätigt einen Auswerfer 37. Das Kunststoffrohmaterial
wird über einen Speisetrichter 40 zugeführt. Die Rotations
bewegung der Plastifizierschnecke 9 wird über einen Antriebs
motor 41 mit entsprechendem Übertrieb erzeugt. Eine weitere
Achse 42 ist für den Antrieb des Einspritzaggregates vorgese
hen. Die Angußdüse ist mit dem Bezugszeichen 43 versehen.
Die Fig. 6 zeigt einen analogen Aufbau wie die Fig. 1. Die
übereinstimmenden Merkmale sind mit den selben Bezugsziffern
bezeichnet, wobei es sich hier jedoch um eine Druckgieß
maschine handelt. Bei der Druckgießmaschine werden mehrheit
lich metallische Grundstoffe wie Aluminium usw. verarbeitet.
Im Unterschied zu dem Kunststoff bei Spritzgießmaschinen ist
aber Metall auch in flüssiger Form nahezu nicht komprimierbar.
Es hat sich gezeigt, daß abgesehen von den spezifischen Wer
ten der einzelnen Rezepte die neue Erfindung sehr vorteilhaft
auch bei Druckgießmaschinen anwendbar ist, vorausgesetzt,
daß rein baulich zwischen dem Antrieb 7 sowie einem Spritz
gießkolben 60 eine Druckfeder 61 angeordnet wird, welche die
Funktion des federelastischen Verhaltens der Kunststoffmasse
verkörpert.
Die Fig. 7 zeigt ein ganze besonders vorteilhafte Ausge
staltung einer Gesamtsteuerung wobei die Kommunikation über
einen Feldbus 50 erfolgt. Alle Programme können dabei in einem
Rechner-Speicher zum Beispiel in einem PC 51 abgelegt sein und
form- beziehungsweise materialspezifisch für den jeweiligen
Arbeitsauftrag beziehungsweise der Herstellung einer
bestimmten Anzahl gleicher Teile als Rezepte zum Beispiel
einer SPS 52 überspielt und gegebenenfalls von dort aus über
den Feldbus 50 alle übrigen Sensorsignale koordiniert
beziehungsweise alle Arbeitssignale abgegeben werden. In der
Fig. 7 sind je zwei Mehrachsendrive 53, 54 als
Hardwareeinheit zusammengefaßt. Der Einspritzdrive 53
koordiniert die drei Achsen für Einspritzen (Translation),
Plastifizieren (Rotation) sowie die Aggregatbewegung. Beim
Formdrive 54 sind zwei bzw. drei Achsen aufgeführt:
Formschluß sowie der Auswerfer (Kernzug). Andere
Kombinationen sind auch möglich.
Die Fig. 8 zeigt einen herkömmlichen, bekannten Lageregler,
in Fig. 8a mit linearer Regelfunktion.
61: Herkömmlicher (Proportional-)Regler,
62: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
63: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lage-Istwert.
62: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
63: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lage-Istwert.
Bei der klassischen Regelungstechnik geht man von einem line
aren Verhalten der Komponenten (Strecke und zugehörige Reg
ler) aus. Dabei wird, aufbauend auf dem unterlagerten Ge
schwindigkeitsregler im Drive, die übergeordnete Lageregelung
als lineare Rückführung der Soll/Istabweichung ausgebildet.
Die Fig. 9 zeigt den Funktionsverlauf eines Linear-Paraboli
schen Reglers. Damit im Kleinsignalbereich die hohe Verstär
kung nicht zu Instabilitäten führt, wurde die Parabel im Be
reich nahe der Sollposition durch eine herkömmliche lineare
Funktion ersetzt. Es zeigt sich, daß bei der Lageregelung im
Großsignalbereich mit einer parabelförmigen Abhängigkeit der
Geschwindigkeit von der Sollwegdifferenz eine (zeit)optimale
Verfahrfunktion erreicht werden kann. Mit anderen Worten wir
ken die Soll/Istabweichungen beim neuen Regler vor allem
parabelartig auf die Geschwindigkeits- Stellgröße ein und
nicht nur linear, wie bei herkömmlichen Reglern.
Die Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemäß, verbesserte Lage
regelung, dabei sind:
71: Positionskontroll-Funktionsbaustein,
72: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
73: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lageist wert.
72: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
73: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lageist wert.
Mit der zeit- bzw. beschleunigungs-optimierten Annäherung an
den Zielpunkt, beinhaltet der PK-FUB auch die Vorgabe der
maximalen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte, als auch
den Wert für die erlaubte und anzustrebende Verfahrgeschwin
digkeit, die nicht überschritten werden dürfen. Die Fig. 10a
zeigt eine optimierte Druckregelung dabei bedeuten:
81: Positionskontroll-Funktionsbaustein,
82: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
83: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lageist wert,
84: Statische Systemdruckverstärkung (bar/m).
82: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler,
83: Mechanischer Integrator der Motordrehzahl zum Lageist wert,
84: Statische Systemdruckverstärkung (bar/m).
Erfindungsgemäß zeigt sich, bzw. läßt sich heute unter
gewissen Randbedingungen auch mathematisch belegen, daß bei
der Druckregelung das Analoge gilt, falls man hingeht und das
Sollwegsignal mit dem Solldrucksignal und entsprechend die
Istsignale vertauscht. Die Begründung liegt in der Tatsache,
daß im statischen Fall ein unmittelbarer, linearer Zusammen
hang zwischen Wegdifferenz und entsprechender Druckdifferenz
besteht. Bei einer 1000 kN IMM beträgt die statische System
druckverstärkung ca. 200 (bar/mm) im vorderen Schneckenbe
reich und vermindert sich auf ca. 1/3 dieses Wertes im hinteren
Bereich. Damit für die Lage- und Druckregelung die gleichen
Parameter verwendet werden können, muß die Druckdifferenz
mit einem Skalierfaktor angepaßt werden (Kp).
Beim Spritzvorgang wird im allgemeinen Fall sowohl der Druck,
als auch die Geschwindigkeit, vorgegeben. In der ersten Phase
liegt die Priorität vielfach in der Geschwindigkeitskontrolle
und später in der Druckvorgabe. Im weiteren muß in der
Software des Einspritzkontrollers dafür gesorgt werden, daß
die Endlagen nicht überfahren werden, das heißt, diese dürfen
im Normalfall nicht berührt werden. Keinesfalls darf mit hoher
Geschwindigkeit in die mechanischen Begrenzungen gefahren
werden. Folgende Anforderungen stellen sich somit an den
Spritzkontroller:
- - Beherrschen der vorgegebenen (Maximal-)Beschleunigung und Verzögerung,
- - Beherrschen der (maximalen-) Spritzgeschwindigkeit = f (s, t),
- - Beherrschen des (Maximal-)Spritzdruckes = f (s, t),
- - Beherrschen des (Minimal/Maximal-) Weges → maschinentypisch.
Die Fig. 10 b zeigt einen auf noch höhere Stufe optimierten
Spritzkontroller dabei bedeuten:
91: Anpassung der Druckregelverstärkung,
92: Positions(überlauf)begrenzungen,
93: Positionskontroll-Funktionsbaustein,
94: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler mit unterlagertem Stromregler,
95: Mech. Integrator der Motordrehzahl zum Lageistwert,
96: Statische Systemdruckverstärkung (bar/m),
a: Maximalwegbegrenzung,
b: Minimalwegbegrenzung,
c: Sollbeschleunigung,
d: Sollverzögerung,
e: Sollspritzgeschwindigkeit = f(s, t).
92: Positions(überlauf)begrenzungen,
93: Positionskontroll-Funktionsbaustein,
94: Unterlagerter Drive/Motor-Geschwindigkeitsregler mit unterlagertem Stromregler,
95: Mech. Integrator der Motordrehzahl zum Lageistwert,
96: Statische Systemdruckverstärkung (bar/m),
a: Maximalwegbegrenzung,
b: Minimalwegbegrenzung,
c: Sollbeschleunigung,
d: Sollverzögerung,
e: Sollspritzgeschwindigkeit = f(s, t).
Der optimierte Spritzkontroller läßt sich für spezifische
Aufgaben noch weiter verbessern. So kann vor allem im Großsignalbereich
als weitere Optimierung die Verstärkung Kp bzw.
Kz unsymmetrisch ausgeführt werden, um von der höheren
Winkelverzögerung unter Last Nutzen zu ziehen.
Ferner kann auch noch eine (teilweise) quadratische Störgrößenaufschaltung
der Istgeschwindigkeit oder bevorzugt des
Massenstromes aus der Angußdüse 43 auf den Solldruck gewählt
werden um die Druck-Geschwindigkeits-Kennlinie (Druckab
schneidecharakteristik) weiter zu optimieren. Weiter muß im
allgemeinen ein nicht-linearer Zusammengang zwischen
Motorwinkel und Schneckenposition bei der Sollwert und der
Regelparameterbestimmung berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann
mittels einer Störgrößenaufschaltung der Massenstrom ()
durch die Angußdüse als Funktion der Druckregelung
überlagert bzw. aufgeschaltet wird, zur größtmöglichen
Annäherung des Spritzdruckes an den Sollwert auch bei höheren
Spritzgeschwindigkeiten. Es kann zum Beispiel dem
Drucksollwert eine Störgrößenaufschaltung in der Form:
K1×V2-K2×p2
zur Anwendung kommen. Dabei bedeuten K1, K2 abhängige
Konstanten, V = Schneckenvorlaufgeschwindigkeit; p =
Spritzdruckgradient.
In der Fig. 11 ist ein vorteilhaftes Grundschema dargestellt,
das besonders die Hauptfunktionselemente für einen
Mehrachsendrive darstellt. Die Fig. 11 ist gleichzeitig auch
ein entsprechender Ausschnitt aus der Fig. 7. Ein
Maschinenrechner 110 mit einem Rechner-Datenspeicher 111 ist
über einem Bus bzw. einen einen Sensor/Actor-Bus 112 an einen
Mehrfachdrive bzw. Mehrachsdrive 113 verbunden, welcher aus
drei Kontrollern 114 (114.1; 114.2; 114.3 usw.), einen
Driverechner 115 mit Rezeptspeicher 116 besteht. Der
Driverechner 115 besteht aus einem Interpolator 117 und drei
Positionsreglern 117.1; 117.2; 117.3, welche eine
Funktionseinheit sind, welche die bestmögliche und
kürzestmögliche Koordinierung aller Positionsregler
gewährleistet. Jeder Kontroller 114 weist je einen eigenen
Geschwindigkeitsregler (V-Regler) sowie einen Stromregler (I-
Regler) der das Drehmoment regelt, sowie Feld-Kontroller (ϕ-
Kontrolle) auf, und ist jeweils mit einer Achse resp. dem
entsprechenden Motor M1, M2 resp. M3 verbunden. An dem
Sensor/Actor-Bus 112 können auch alle notwendigen Signal-
oder Steuerverbindungen der Maschine wie Sensoren,
Hilfsmotoren usw. angeschlossen werden zum Beispiel gemäß
Fig. 7. Die direkte Hochgeschwindigkeitsverarbeitung für
alle Regelaufgaben findet jedoch direkt in dem Mehrfachdrive
113 statt, auf Grund von Sollwerten Grenzwerten, bzw. einen
entsprechendem Rezept, das für jede spezifische Arbeit von
dem Rechner-Datenspeicher 111 übergeben wird.
In der Fig. 12 ist hardwaremäßig ein erfindungsgemäßer
Mehrfachdrive bzw. Mehrachsdrive mit drei Achsen (M1, M2, M3)
sehr vereinfacht dargestellt. Das Herzstück ist der
Mehrachsdrive 113, der hier für die gleichzeitig koordinierte
Steuerung und Regelung von drei Achsen beziehungsweise drei
Motoren (M1, M2, M3) konzipiert ist. Die Datenübertragung kann
über eine direkte Leitung 112′ oder einen Datenbus 112 wie in
der Fig. 7 resp. Fig. 11 erfolgen, je nach Ausbaugrad, resp.
Komplexität der ganzen Steuerung. Die Visualisierung findet in
einem Kommandogerät 118 der Maschinensteuerung resp. des
Maschinenrechners 110 statt. Grundkomponenten, auf dem die
neue Lösung aufgebaut sind ist die Steuerverbindungen (S1, S2,
S3) mit dem jeweiligen Motor (M1, M2, M3) sowie die
Rückmeldeverbindung (R1, R2, R3) über welche insbesondere die
ϕ-Kontrolle beziehungsweise die Positions-Istwerte von jeder
Achse rückgemeldet werden bzw. worüber die entsprechende
interne Regelung stattfindet. Der Mehrachsdrive ist eine
Motorsteuerung/Regelung für mehrere Achsen.
Zusammenfassend gestatten die erfindungsgemäßen Lösungen
einfache, überschaubare und stabile Maschinensteuerungen zu
konzipieren,
- - aufbauend von der eigentlichen Führung des Spritzvorgan ges an sich,
- - gemäß einem besonders vorteilhaften neuartigen Mehrgrößenregler werden insbesondere die Grundparameter Spritz druck, Spritzgeschwindigkeit und Wegführung in einer bis her nicht möglichen Art beherrscht.
Als Mehrgrößenregler wird vor allem aber nicht
ausschließlich die Regelung einer Achse bzw. eines Antriebes
aber auf mehrere Zielgrößen hin verstanden.
Dem Mehrgrößenregler wird (bildlich gesprochen) eine
räumliche Hüll-Begrenzungs-Haube bestehend aus den drei
genannten Grundparametern für jeden spezifischen
Arbeitsauftrag als Rezept vorgegeben. (Der klassische Regler
ist demgegenüber gekennzeichnet durch eine strenge Koppelung
von Soll und Istwert, wobei er immer aktiv ist und tendiert,
diese beiden zur Übereinstimmung zu bringen). Der
Mehrgrößenregler weicht hiervon teilweise grundsätzlich ab.
Da wenigstens zwei oder drei Sollwerte oder entsprechende
Grenzwerte als Zielgrößen vorgegeben werden, ist im
Normalfall jeweils nur eine der Größen im klassischen Sinne
geregelt bzw. begrenzt, während im entsprechenden Zeitpunkt
die anderen Reglerteile inaktiv sind. Konkret bedeutet dies,
daß zum Beispiel bei Erreichen des maximalen vorgegebenen
Druckes (z.Bsp. 2000 bar) die entsprechende Druckregelung das
Regelkommando übernimmt, während die beiden anderen inaktiv
sind. Das gleiche gilt je für die anderen Parameter. Damit aber
läßt sich tatsächlich eine Optimierung aller Grundparameter
(Druck, Geschwindigkeit und Weg) mit den entsprechenden
elektrischen Antrieben erreichen, da im Falle der
Einspritzschneckenregelung für alle drei als Stellgröße ein
Geschwindigkeitssignal für die Axialbewegung der Einspritz
schnecke gewählt wird.
Dies bedeutet zum Beispiel für die drei Kernbereiche, daß
erstens ein Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen
mittels einer Spritzgießmaschine, bei welchem
- a) die Einspritzschnecke mittels eines Elektromotors und eines sich daran anschließenden Übersetzungsgetriebes axial bewegt wird und
- b) Verfahrensparameter geregelt oder gesteuert werden, wobei,
- c) bei der Regelung/Steuerung, einschließlich Begrenzung des auf die Spritzgußmaße ausgeübten Druckes als Stellgröße ein Geschwindigkeitssignal für die Axialbewegung der Einspritzschnecke gewählt wird.
Ferner ein zweites Verfahren zum Spritzgießen von Formteilen
mittels einer Spritzgießmaschine, bei welchem
- a) die Einspritzschnecke mittels eines Elektromotors und eines sich daran anschließenden Übersetzungsgetriebes axial bewegt wird und
- b) Verfahrensparameter geregelt oder gesteuert werden, insbesondere nach Anspruch 1, wobei
- c) bei der Regelung/Steuerung, einschließlich Begrenzung des Einspritzschneckenweges als Stellgröße ein Geschwindig keitssignal gewählt wird.
Weiter ein drittes Verfahren nach dem ersten oder zweiten
Verfahren, bei welchem zur Regelung/Steuerung,
einschließlich Begrenzung der Axialgeschwindigkeit der
Einspritzschnecke als Stellgröße ein Geschwindigkeitssignal
für die Axialbewegung der Einspritzschnecke gewählt wird.
Ferner kann viertens aus der Gruppe der Verfahrensparameter:
der auf die Spritzgußmasse ausgeübte Druck, die
Axialgeschwindigkeit der Einspritzschnecke und der
Einspritzschneckenweg, wird somit jeweils derjenige
Verfahrensparameter geregelt/gesteuert, welcher Grenzwerte
bzw. Bandbreiten erreicht. Die Grenzwerte oder Bandbreiten
der Verfahrensparameter können als Funktionen der Zeit
und/oder des Weges vorgegeben werden. In Analogie kann
zumindest teilweise bei der Formschließung mit der gleichen
"Führungsphilosophie" vorgegangen werden.
Die Maschine als ganzes kann also sowohl z. Bsp. der Spritz
vorgang wie die Formschließung mit einer neuen,
einheitlichen Steuerung bzw. Regelungsphilosophie geführt
werden, was die Beherrschung des ganzen Prozeßablaufes
erleichtert und insbesondere eine extrem große Flexibilität
mit höchsten qualitativen Ergebnissen erlaubt. Die ganz
besonders kritischen Phasen bzw. Bereiche des Prozesses
können zudem mit einer bisher nicht erreichten Stabilität und
Reproduzierbarkeit des Produktionsablaufes innerhalb einer
sehr kurzen Gesamt-Zykluszeit geführt werden. Besonders
vorteilhaft ist ferner die Kombination von
Mehrgrößenregelung und Mehrachsdrive.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es ferner möglich, das
Geschwindigkeitsstellsignal zu integrieren und als
Wegstellsignal (evtl. in Form von Wegsignalen) zur
Steuerelektronik (Drive mit integriertem Geschwindigkeits-
und Lageregler) gesandt wird.
Claims (24)
1. Verfahren zur Führung des Spritzvorganges in einer
Spritzgießmaschine, wobei die Einspritzschnecke elektro
motorisch angetrieben und mechanisch übersetzt axial bewegt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Stellgröße ein Geschwindigkeitssignal (bzw. Weg-
Soll-Signal) zu einem Drive gewählt wird, und für die Druck-
(bzw. Nachdruck-) und/oder die Plastifizierphase als
Zielgrößen insbesondere der Spritzdruck und vorzugsweise
gleichzeitig die Wegbegrenzung geregelt bzw. begrenzt,
besonders vorzugsweise nicht linear geregelt wird.
2. Verfahren zur Führung des Spritzvorganges in einer
Sritzgießmaschine, wobei die Einspritzschnecke elektro
motorisch angetrieben und mechanisch übersetzt axial bewegt
wird, vorzugsweise nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß über einen Mehrgrößenregler der Spritzdruck, die
Spritzgeschwindigkeit und die Wegbegrenzung über das
Geschwindigkeitssignal zu einem Drive geregelt bzw. begrenzt
wird zur größtmöglichen Annäherung an die Zielgrößensollwerte.
3. Verfahren zur Führung des Spritzvorganges nach
Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Großsignalbereich das Geschwindigkeits-Stellsignal
zu dem Drive mit einer parabelartigen bzw. einer wurzelartigen
Funktion der Druck-Soll-Ist-Abweichung und/oder die Weg-Soll-
Ist-Abweichung vorzugsweise mit dem größtmöglichen Verstärk
ungsfaktor berechnet wird, zur Annäherung an die größtmögliche
Beschleunigung des Servomotores, besonders vorzugsweise
im wesentlichen mit der Formel:
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor allem im Großsignalbereich zur Optimierung des
Spritzvorganges, um von der höheren Winkelverzögerung unter
Last-Nutzen zu ziehen, der Verstärkungsfaktor K1 bzw. K2
(Fig. 9) unsymmetrisch ausgeführt wird, und/oder daß im
Kleinst-Signalbereich zur Erreichung der Stabilität das
Geschwindigkeits-Stellsignal zu dem Drive als lineare
Funktion der Soll-Ist-Abweichung berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elektromotorische Antrieb zum Beispiel über einen
permanent erregten Servomotor oder mit einem geregelten
Asynchronmotor (zum Beispiel Kurzschlußläufer) oder einem
geregelten Gleichstrommotor erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Einspritzphase der Volumen- bzw. der Masse
strom () des durch die Angußdüse strömenden Kunststoffes als
Zielgröße geregelt bzw. begrenzt und insbesondere aus den
ermittelten Werten: Druckgradient, Schnecken-Geschwindig
keit und -Position sowie Schneckendurchmesser, Material
konstanten (aus pVT-Diagramm) berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Störgrößenaufschaltung der Massenstrom
() durch die Angußdüse als Funktion der Druckregelung
überlagert bzw. aufgeschaltet wird, zur größtmöglichen
Annäherung des Spritzdruckes an den Sollwert auch bei höheren
Spritzgeschwindigkeiten.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abweichungen des tatsächlichen Druck- und/oder
Kraftverlaufes in Bezug auf vorgegebene Sollfunktionen ein
vorgegebener Geschwindigkeitsverlauf errechnet und über
einen digitalen Regler korrigiert werden, wobei vorzugsweise
der Druck- beziehungsweise Kraftregelung eine Hub-Wegregelung
überlagert wird, insbesondere zur Vermeidung von Kollisionen
mit mechanischen Hubgrenzen.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zielgrößen vorzugsweise mittels digitalen Rechnern
(in Software) kaskadenartig geregelt bzw. begrenzt werden.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich Druckgrenzwerte über der Zeit und/oder über
dem Weg vorgegeben werden, der Druck-Ist-Wert oder ein dazu
korrelierender Wert gemessen und als Regelung überlagert
beziehungsweise zu dessen Korrektur verwendet, wobei
vorzugsweise während der Spritzphase insbesondere während der
Füllphase die Spritzgeschwindigkeit als weitere Zielgröße
geregelt bzw. begrenzt wird, und besonders vorzugsweise der
Sollwert für wenigstens eine der Zielgrößen als Konstantwert
oder in Funktion von Zeit bzw. Weg vorgegeben wird.
11. Verfahren zur Steuerung des Arbeitsablaufes zum Bei
spiel für eine elektrisch, mittels Servomotoren, ange
triebene Spritzgießmaschine mit einem Mehrfachdrive und
wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder mehr Achsen, einem
Datenübertragungssystem sowie einem Maschinen-Rechner,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitsablauf in dem Maschinen-Rechner definiert
und die entsprechenden Werte, Sollwerte, Grenzwerte, usw.
vorgibt und über das Datenübertragungssystem einem
Rezeptspeicher einer Driveintelligenz zugeführt werden,
welche mehrere Achsen koordiniert steuert beziehungsweise
regelt.
12. Verfahren nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte als ganze Rezepte mit Sollwertvorgaben bezie
hungsweise Sollwertkurven bzw. Grenzwerte oder entspre
chender Bandbreiten für je einen spezifischen Arbeitsablauf
beziehungsweise Arbeitszyklus der Driveintelligenz
zugeführt werden, wobei die Synchronisation mehrerer Achsen
durch die Driveintelligenz durchgeführt wird.
13. Spritzgießmaschine mit einem elektrischen Antrieb
insbesondere der Einspritzschnecke, welche über einen Drive
und mechanischen Übersetzungs-Mitteln zur Axialverschiebung
antreibbar ist, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Patentansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drive von einer Steuerelektronik über einen
Geschwindigkeitseingang steuerbar ist, welche vorzugsweise
als Mehrgrößenregler ausgebildet ist und einen digitalen
Rechner aufweist, zur kaskadenartigen Regelung bzw.
Begrenzung von Zielgrößen insbesondere des
Spritzgießvorganges.
14. Spritzgießmaschine nach Patentanspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine weitere Achse der Spritzgießmaschine
zum Beispiel der Formschluß und/oder der Auswerfer und/oder
der Kernzug bzw. die Kernzüge und/oder die Einspritz
aggregatverschiebung geregelt bzw. begrenzt wird.
15. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Bereich der Spritzgießmaschine wenigstens ein
Sensor zur Erfassung des Druckes für die Kunststoffmasse
und/oder der Kraft und/oder des Stromes des betreffenden
Antriebsmotores an der Verschiebemechanik der Spritzachse
und/oder an der Schließachse und/oder der Auswerfachse
und/oder an der Spritzaggregatachse angeordnet ist.
16. Steuervorrichtung für zwei, insbesondere für drei oder
mehrere Achsen mit entsprechenden Antriebs-Kontrollern,
vorzugsweise nach einem der Patentansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie wenigstens einen Mehrfachdrive bzw. Mehrachsdrive
aufweist, welcher zusätzlich zu den Kontrollern als
Funktionseinheit einen Rezeptspeicher mit einem Driverechner
aufweist, wobei der Arbeitsablauf der entsprechenden Achsen
von dem Driverechner koordiniert steuer- und/oder regelbar
sind, wobei der Mehrfachdrive vorzugsweise über einen
Datenbus, besonders vorzugsweise einen Sensor/Actor
Businterface bzw. einen Can-Bus an einem übergeordneten
Rechner-Programmspeicher zuschaltbar ist.
17. Steuervorrichtung nach Patentanspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mehrachsdrive als Baueinheit mit integriertem
Rezeptspeicher und Driverechner mit vorzugsweise digitaler
Signalverarbeitung ausgebildet ist, wobei er besonders
vorzugsweise einen oder mehrere Lageregler sowie einen
Interpolator zur mehrachsigen Synchronisation von Bewegungs
und/oder Bahnkurven aufweist.
18. Steuervorrichtung für eine Spritzgießmaschine mit einem
Kniehebelschließ-System sowie einem elektromotorischen
Antrieb des Formschlusses mit einer Formschutzsteuerung für
die Formschutz-Phase, vorzugsweise nach einem der
Patentansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Meßeinrichtung aufweist, für die, den Knie
hebel antreibende Kraft, zum Beispiel über den Motorstrom
oder für die effektive Krafteinleitung in den Gelenkkopf.
19. Verfahren zur Steuerung einer Spritzgießmaschine nach
Patentanspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jede Schließbewegung während der Formschutzphase
die Kraft über die Motorstromaufnahme oder in dem Bereich des
Gelenkkopfes gemessen, gespeichert und dazu ein Toleranzband
festgelegt wird, zur Steuerung bzw. Überwachung der
Formschutzphase, wobei bei Überschreitung des Toleranzbandes
in der nachfolgenden Schließbewegung dieselbe gestoppt
und/oder umgekehrt wird.
20. Verfahren nach Patentanspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) in dem Bereich vor der Berührung der beiden Formhälften die Schließbewegung unter 20% vorzugsweise auf unter 10% verlangsamt wird und
- b) der effektive Start-Eich-Kraftbedarf zur Überwindung aller, die Bewegung der Formhälften bis zur Berührung entgegenwirkenden Kräfte (insbesondere der Reibkräfte) bei einem ersten Schließvorgang gemessen und gespeichert wird, wobei,
- c) die nächstfolgende bzw. nachfolgenden Formschutzphase bzw. -phasen auf Grund eines dazu festgelegten Start- Toleranzbandes gesteuert bzw. überwacht wird, bzw. werden.
21. Verfahren nach einem der Patentansprüche 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden einzelnen Schließzyklus auf eine (oder
mehreren) unmittelbar vorangehende effektive Kraftverlauf
messung als Folge-Eich-Kraftmessungen adaptiv basiert, wird
zur laufenden Korrektur eines Folge-Toleranzbandes für die
effektiv auf zubringenden Kräfte während der Formschutzphase.
22. Verfahren nach einem der Patentansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sicherheitsgrenzband vorgegeben wird, für die
maximale Nachstellung bzw. Begrenzung des Toleranzbandes.
23. Verfahren nach einem der Patentansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Spritzzyklen gezählt und gespeichert
werde zur Steuerung eines Schmierimpulses zum Beispiel über
eine Zentralschmierung auf Grund von Erfahrungswerten, bevor
die effektive Kraft während der Formschutzphase das
Sicherheitsgrenzband erreicht.
24. Verfahren nach einem der Patentansprüche 19 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schließbewegung über einen Mehrgrößenregler
gesteuert bzw. geregelt wird, insbesondere zur Begrenzung
bzw. Steuerung des Weges und/oder der Geschwindigkeit
und/oder der Kraft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN94117924A CN1082879C (zh) | 1993-10-27 | 1994-09-30 | 用于电驱动注塑机的伺服调速装置、方法和转向设施 |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01036/93 | 1993-04-05 | ||
CH103693 | 1993-04-05 | ||
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CH273393 | 1993-09-11 | ||
CH00251/93 | 1993-10-27 | ||
PCT/CH1993/000251 WO1994022655A1 (de) | 1993-04-05 | 1993-10-27 | Spritzgiessmaschine mit elektrischem antrieb sowie verfahren zur führung derselben |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4345034A1 true DE4345034A1 (de) | 1994-10-06 |
DE4345034B4 DE4345034B4 (de) | 2007-10-04 |
Family
ID=25686445
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59309065T Expired - Lifetime DE59309065D1 (de) | 1993-04-05 | 1993-10-27 | Spritzgiessmaschine mit elektrischem antrieb sowie verfahren zur führung derselben |
DE4345034A Expired - Lifetime DE4345034B4 (de) | 1993-04-05 | 1993-12-30 | Spritzgießmaschine mit elektrischem Antrieb sowie Verfahren zur Führung derselben |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59309065T Expired - Lifetime DE59309065D1 (de) | 1993-04-05 | 1993-10-27 | Spritzgiessmaschine mit elektrischem antrieb sowie verfahren zur führung derselben |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5911924A (de) |
EP (1) | EP0647175B1 (de) |
AT (1) | ATE172145T1 (de) |
DE (2) | DE59309065D1 (de) |
WO (1) | WO1994022655A1 (de) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0700768A1 (de) * | 1994-03-24 | 1996-03-13 | Fanuc Ltd. | Spritzgiesskontrollverfahren für eine spritzgiessmaschine |
DE19511917A1 (de) * | 1995-03-29 | 1996-10-02 | Karl Hehl | Verfahren zum Betreiben einer Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine |
US5565224A (en) * | 1994-04-20 | 1996-10-15 | Hpm Corporation | Electric injection molding machine |
US5622737A (en) * | 1994-04-02 | 1997-04-22 | Hehl; Karl | Mold closing unit for use in an injection molding machine and process for controlling it |
FR2750919A1 (fr) * | 1996-07-09 | 1998-01-16 | Transvalor Sa | Procede de commande et de regulation d'une presse de moulage par injection |
EP0884158A1 (de) * | 1997-06-06 | 1998-12-16 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Formschliesskontrolliervorrichtung für eine Motor-angetriebene Spritzgiessmaschine mit kurzer Motorüberlastung |
EP1020279A1 (de) * | 1999-01-11 | 2000-07-19 | Fanuc Ltd | Anzeigevorrichtung des Leistungsverbrauchs eines Geräts |
US6581670B1 (en) | 1999-06-01 | 2003-06-24 | Oskar Frech Gmbh & Co. | Injection unit for a pressure die casting machine |
US7381043B2 (en) | 2005-09-20 | 2008-06-03 | Engel Austria Gmbh | Apparatus for regulating an injection moulding machine |
DE10136689C5 (de) * | 2000-07-28 | 2009-10-22 | Toshiba Machine Co., Ltd. | Vorrichtung zum Schützen einer Form in einer Spritzgussmaschine |
DE102008003499B4 (de) * | 2007-01-11 | 2020-09-24 | Engel Austria Gmbh | Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers |
DE102012015298B4 (de) * | 2011-09-26 | 2021-02-11 | Engel Austria Gmbh | Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießmaschine und Spritzgießmaschine |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE182659T1 (de) * | 1995-05-16 | 1999-08-15 | Truninger Ag | Vorrichtung zum kontrollierten antrieb wenigstens einer hydraulischen achse |
JP3041412B2 (ja) * | 1997-03-10 | 2000-05-15 | 日精樹脂工業株式会社 | 射出成形機のタッチパネル付表示装置 |
JPH1128751A (ja) * | 1997-07-09 | 1999-02-02 | Niigata Eng Co Ltd | 射出成形機の駆動制御装置 |
JP3035524B2 (ja) * | 1998-07-22 | 2000-04-24 | ファナック株式会社 | 射出成形機の制御装置 |
US6289259B1 (en) | 1998-10-16 | 2001-09-11 | Husky Injection Molding Systems Ltd. | Intelligent hydraulic manifold used in an injection molding machine |
US6267580B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-07-31 | Murray Incorporated | Micro injection molding machine |
US6430466B1 (en) * | 1999-08-23 | 2002-08-06 | General Electric Company | System for controlling clamp pressure in an automatic molding machine |
JP3164570B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2001-05-08 | ファナック株式会社 | スクリュあるいはスクリュヘッドの過負荷検出装置 |
AU4629001A (en) * | 2000-04-20 | 2001-11-07 | Procontrol Ag | Method and drive system for the control/regulation of linear pressure/cast movement |
JP3794252B2 (ja) * | 2000-07-26 | 2006-07-05 | 東芝機械株式会社 | 電動式射出成形機および電動式射出成形機の射出制御方法 |
JP2002086533A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-26 | Toshiba Mach Co Ltd | 射出速度パターンの入力設定方法 |
US7258824B2 (en) | 2001-02-07 | 2007-08-21 | Netstal-Maschinen Ag | Method for controlling the injection process and injector unit |
TW542778B (en) * | 2001-09-14 | 2003-07-21 | Sumitomo Heavy Industries | Injection apparatus |
US6695994B2 (en) | 2001-09-29 | 2004-02-24 | Van Dorn Demag Corporation | Melt pressure observer for electric injection molding machine |
JP3801557B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2006-07-26 | 日精樹脂工業株式会社 | 電動射出成形機の負荷監視方法 |
JP3830453B2 (ja) * | 2003-01-15 | 2006-10-04 | ファナック株式会社 | 射出成形機のモニタ装置 |
TWI232162B (en) * | 2003-04-04 | 2005-05-11 | Sumitomo Heavy Industries | Injection-molding machine and method of controlling injection-molding machine |
WO2005028181A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2005-03-31 | Ube Machinery Corporation, Ltd. | 電動式射出成形機の圧力制御方法および装置 |
MXPA06003926A (es) * | 2003-10-17 | 2006-07-05 | Trinary Anlagenbau Gmbh | Metodo y dispositivo para prevenir un error de control de una maquina herramienta. |
ATE383600T1 (de) * | 2003-10-17 | 2008-01-15 | Trinary Anlagenbau Gmbh | Neutraldaten-computersteuerungssystem für eine werkzeugmaschine zur herstellung von werkstücken mit schraubenmantelfläche sowie eine zugehörige werkzeugmaschine |
JP4192780B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2008-12-10 | 株式会社安川電機 | ロボットの制御装置 |
EP1844909A1 (de) * | 2006-04-11 | 2007-10-17 | Abb Ab | Mehrfacheingabe- Steuerung eines Industrierobotersystems |
DE102008037098A1 (de) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Sumitomo (Shi) Demag Plastics Machinery Gmbh | Verfahren zur Steuerung des Einspritzhubes einer Spritzgieß-Schnecke |
CA2672584A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-17 | Murray J. Burke | Compression apparatus and method |
CA2672659A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-17 | Murray J. Burke | Process apparatus with output valve and operation thereof |
CA2672674A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-17 | Murray J. Burke | Compression apparatus with variable speed screw and method |
US9205587B2 (en) * | 2012-08-08 | 2015-12-08 | Synventive Molding Solutions, Inc. | Flow control apparatus and method |
EP2472344A1 (de) * | 2010-12-28 | 2012-07-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuerungssystem |
US8425216B2 (en) * | 2011-03-11 | 2013-04-23 | Mold-Masters (2007) Limited | Cycle counting system for injection molding assembly |
JP5848044B2 (ja) * | 2011-06-30 | 2016-01-27 | 株式会社ユーシン精機 | 成形品取出機 |
FR2981556B1 (fr) * | 2011-10-25 | 2014-04-04 | Oreal | Procede de fabrication d'un organe d'application de produit cosmetique, et ensemble de fabrication associe |
JP5837238B2 (ja) * | 2012-01-26 | 2015-12-24 | ハスキー インジェクション モールディング システムズ リミテッドHusky Injection Molding Systems Limited | ネジ移動アクチュエータおよび付勢調節機構を含むネジ移動アセンブリ |
US9605886B2 (en) * | 2013-01-30 | 2017-03-28 | Trane International Inc. | Axial thrust control for rotary compressors |
BE1021675B1 (de) * | 2013-04-26 | 2016-01-05 | Gb Boucherie Nv | Spritzgiessvorrichtung |
DE102013016662B3 (de) * | 2013-10-09 | 2015-04-16 | Knödler-Getriebe Gmbh & Co. Kg | Spritzgießmaschine |
JP6212069B2 (ja) * | 2015-05-12 | 2017-10-11 | ファナック株式会社 | 可動部をモータで駆動制御する射出成形機 |
US9684295B2 (en) * | 2015-07-13 | 2017-06-20 | Coretech System Co., Ltd. | Molding system and method for operating the same |
US10836085B2 (en) * | 2017-08-15 | 2020-11-17 | Minnesota Micro Molding, Machining & Manufacturing, Inc. | Micro moulding machine and process |
JP6806036B2 (ja) * | 2017-11-08 | 2021-01-06 | 新東工業株式会社 | 主型と中子の嵌合装置、及び、主型と中子の嵌合方法 |
JP6840717B2 (ja) * | 2018-12-27 | 2021-03-10 | 日精樹脂工業株式会社 | 射出成形装置 |
US11230043B2 (en) * | 2019-06-04 | 2022-01-25 | Coretech System Co., Ltd. | Method for setting molding conditions of injection-molding equipment |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4369400A (en) * | 1980-09-02 | 1983-01-18 | The Singer Company | Servo control system |
DE8034172U1 (de) * | 1980-12-22 | 1981-05-27 | Ludwig Engel KG, A 4311 Schwertberg | Einrichtung zur messung der formschliesskraft einer spritzgiessmaschine |
JPS60139422A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | Fanuc Ltd | 射出成形機 |
DE3560022D1 (en) * | 1984-03-05 | 1987-01-08 | Engel Kg L | Device for the protection of the moulds of an injection-moulding machine for injection moulding of plastic materials during the closing of the moulds |
US4820464A (en) * | 1984-07-19 | 1989-04-11 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Method for controlling injection molding machine |
JPS6161820A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-03-29 | Fanuc Ltd | 射出成形機の保圧制御方式 |
JPS6161819A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-03-29 | Fanuc Ltd | 射出速度のプログラム制御装置 |
JPS61174309A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Nippon Steel Corp | 転炉廃ガス処理装置における炉圧制御装置 |
JPS61235119A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-20 | Nissei Plastics Ind Co | 射出成形機の射出制御方法及び装置 |
JPH0622824B2 (ja) * | 1985-10-15 | 1994-03-30 | 東芝機械株式会社 | 射出成形機の射出制御方法 |
JP2727315B2 (ja) * | 1985-10-25 | 1998-03-11 | ファナック 株式会社 | 射出成形機の保圧制御方法 |
JPS62119019A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Fanuc Ltd | 射出成形機 |
JPS62127221A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-09 | Fanuc Ltd | 射出成形機における射出制御装置 |
CH668740A5 (de) * | 1985-11-29 | 1989-01-31 | Netstal Ag Maschf Giesserei | Verfahren und einrichtung zum messen und regeln der schliesskraft einer kunststoff-spritzgiessmaschine. |
US4841208A (en) * | 1986-09-11 | 1989-06-20 | Toshiba Kikai Kabushi Kaisha | Position control system including a quick response control |
US5251146A (en) * | 1988-02-05 | 1993-10-05 | Fanuc Ltd. | Injection compression molding method and an apparatus therefor |
JPH07115399B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1995-12-13 | ファナック株式会社 | 射出成形機の成形条件記録装置 |
US5110522A (en) * | 1989-04-26 | 1992-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrically driven type injection molding method |
US4988273A (en) * | 1989-06-23 | 1991-01-29 | Cincinnati Milacron Inc. | Injection molding machines having a brushless DC drive system |
JP2753863B2 (ja) * | 1989-07-17 | 1998-05-20 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機の射出保圧制御装置 |
JPH03254922A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-13 | Komatsu Ltd | 射出成形機の射出制御方法 |
JP2652275B2 (ja) * | 1991-02-06 | 1997-09-10 | ファナック株式会社 | 電動射出成形機における射出,保圧,背圧制御方法 |
US5149471A (en) * | 1991-06-17 | 1992-09-22 | Cincinnati Milacron Inc. | Clamp force control |
ATE157043T1 (de) * | 1992-06-23 | 1997-09-15 | Battenfeld Kunststoffmasch | Spritzaggregat für spritzgiessmaschinen |
DE4314722C1 (de) * | 1993-04-05 | 1994-04-28 | Procontrol Ag Flawil | Spritzgießmaschine mit elektrischem Antrieb sowie Verfahren zur Steuerung derselben |
US5380181A (en) * | 1993-06-21 | 1995-01-10 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Control device for an electric injection molding machine |
US5362222A (en) * | 1993-08-31 | 1994-11-08 | Cincinnati Milacron Inc. | Injection molding machine having a vector controlled AC drive system |
-
1993
- 1993-10-27 EP EP93923432A patent/EP0647175B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-27 AT AT93923432T patent/ATE172145T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-10-27 WO PCT/CH1993/000251 patent/WO1994022655A1/de active IP Right Grant
- 1993-10-27 DE DE59309065T patent/DE59309065D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-30 DE DE4345034A patent/DE4345034B4/de not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-11-27 US US08/756,590 patent/US5911924A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5906777A (en) * | 1994-03-24 | 1999-05-25 | Fanuc Ltd | Injection molding control method for an injection molding machine |
EP0700768A4 (de) * | 1994-03-24 | 1998-01-21 | Fanuc Ltd | Spritzgiesskontrollverfahren für eine spritzgiessmaschine |
EP0700768A1 (de) * | 1994-03-24 | 1996-03-13 | Fanuc Ltd. | Spritzgiesskontrollverfahren für eine spritzgiessmaschine |
US5622737A (en) * | 1994-04-02 | 1997-04-22 | Hehl; Karl | Mold closing unit for use in an injection molding machine and process for controlling it |
US5820797A (en) * | 1994-04-02 | 1998-10-13 | Hehl; Karl | Process for controlling a mold closing unit for use in an injection molding machine |
US5565224A (en) * | 1994-04-20 | 1996-10-15 | Hpm Corporation | Electric injection molding machine |
DE19511917A1 (de) * | 1995-03-29 | 1996-10-02 | Karl Hehl | Verfahren zum Betreiben einer Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine |
DE19511917C2 (de) * | 1995-03-29 | 1998-02-05 | Karl Hehl | Verfahren zum Betreiben einer Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine |
FR2750919A1 (fr) * | 1996-07-09 | 1998-01-16 | Transvalor Sa | Procede de commande et de regulation d'une presse de moulage par injection |
EP0884158A1 (de) * | 1997-06-06 | 1998-12-16 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Formschliesskontrolliervorrichtung für eine Motor-angetriebene Spritzgiessmaschine mit kurzer Motorüberlastung |
US5912025A (en) * | 1997-06-06 | 1999-06-15 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Control device for motor-driven injection molding machine capable of generating larger clamping force |
CN1068826C (zh) * | 1997-06-06 | 2001-07-25 | 住友重机械工业株式会社 | 用于可产生较大夹紧力的电机驱动注模机的控制装置 |
EP1020279A1 (de) * | 1999-01-11 | 2000-07-19 | Fanuc Ltd | Anzeigevorrichtung des Leistungsverbrauchs eines Geräts |
US6526360B1 (en) | 1999-01-11 | 2003-02-25 | Fanuc Ltd. | Power consumption display device for machine |
US6581670B1 (en) | 1999-06-01 | 2003-06-24 | Oskar Frech Gmbh & Co. | Injection unit for a pressure die casting machine |
DE10136689C5 (de) * | 2000-07-28 | 2009-10-22 | Toshiba Machine Co., Ltd. | Vorrichtung zum Schützen einer Form in einer Spritzgussmaschine |
US7381043B2 (en) | 2005-09-20 | 2008-06-03 | Engel Austria Gmbh | Apparatus for regulating an injection moulding machine |
DE102008003499B4 (de) * | 2007-01-11 | 2020-09-24 | Engel Austria Gmbh | Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers |
DE102012015298B4 (de) * | 2011-09-26 | 2021-02-11 | Engel Austria Gmbh | Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießmaschine und Spritzgießmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0647175B1 (de) | 1998-10-14 |
WO1994022655A1 (de) | 1994-10-13 |
EP0647175A1 (de) | 1995-04-12 |
DE59309065D1 (de) | 1998-11-19 |
ATE172145T1 (de) | 1998-10-15 |
US5911924A (en) | 1999-06-15 |
DE4345034B4 (de) | 2007-10-04 |
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