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Hintergrund der Erfindung
und Stellungnahme zum Stand der Technik
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungsmechanismus
und insbesondere einen hydraulischen Betätigungsmechanismus, der auf
ein Energieeinsparen eines jeden hydraulischen Betätigungsglieds
und ein darauf bezogenes Steuerungsverfahren abzielt.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Ein
hydraulischer Pressen-Spannmechanismus, der einer derjenigen hydraulischen
Betätigungsmechanismen
ist, der in einer konventionellen Spritzguss-Maschine verwendet
wird, braucht so viel Kraft zum Spannpressen, dass der hydraulische
Zylinder einen großen
Durchmesser aufweisen muss, wodurch eine große Menge an Hydrauliköl erforderlich
ist. Eine hydraulische Energiequelle, die aus einer hydraulischen
Pumpe mit einer konstanten Geschwindigkeit (1200 bis 1800 U/min)
besteht, und die in einem gewöhnlichen
hydraulischen System verwendet wird, ist derart aufgebaut, dass
sie den erforderlichen höchsten Öldruck und
die höchste
Strömungsrate
zur Verfügung
stellt, wobei das überschüssige Hydrauliköl über ein Überdruckventil
in einen Öltank
zurückfließt. Dies
führt zu
einem großen Energieverlust.
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Um
derartige Energieverluste zu reduzieren, verwenden einige hydraulische
Systeme eine variable Durchfluss-Pumpe. Eine solche Pumpe produziert jedoch
zum Zeitpunkt des Betriebs mit konstanter Geschwindigkeit (1200
bis 1800 U/min) viel Lärm. Um
die oben genannten Probleme zu lösen,
wurde im japanischen Patent mit der Nr. 3038122 ein hydraulischer
Betätigungsmechanismus
vorgeschlagen, der eine fest installierte hydraulische Lieferpumpe
aufweist, die mittels eines elektrischen Motors mit variabler Geschwindigkeit
und einer Vielzahl an hydraulischen Antriebsmechanismen angetrieben
wird, wobei die fest installierte hydraulische Pumpe eine fixierte
Versorgungspumpe ist, die in der Lage ist, eine Strömungsrate
und einen hydraulischen Druck zu liefern, der dem maximalen Verbrauch
von zumindest allen hydraulischen Antriebsmechanismen entspricht,
und wobei die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors im
Verhältnis
zum Verbrauch und/oder dem verbrauchten Druck der hydraulischen Antriebsmechanismen
während
des Betriebs gesteuert werden kann, und die Rampengradient beim Wechsel
der Rotationsgeschwindigkeit mittels eines Programms, welches in
einem Steuerabschnitt eingebaut ist, gesteuert werden kann.
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Bei
einen für
den im japanischen Patent mit der Nr. 3038122 beschriebenen hydraulischen
Betätigungsmechanismus
verwendeten Wechselrichter-Motor verläuft das Beschleunigen und Verlangsamen
der Pumpe aufgrund der Trägheit
des Rotors des Motors langsam, so dass das Steuern des Ansteigens
der Geschwindigkeit eines Betätigungsglieds
zum Starten und Stoppen schwierig auszuführen ist (es ist schwierig,
der Beschleunigung des Motors zu folgen, ganz gleich, wie schnell
ein Frequenzwechsel des Wechselrichters stattfinden kann). Daher
ist die Kontrolle der Position eines funktionellen Teils, das von
dem hydraulischen Betätigungsglied bewegt
wird, für
eine Verzögerung
verantwortlich, was das Problem des Überziehens (overrun) nach sich
zieht. Jeder der hydraulischen Antriebsmechanismen erfordert einen
Drucksensor, um eine Steuerung des Drucks in der Rotationsgeschwindigkeit
der Pumpe auszuführen,
was den hydraulischen Betätigungsmechanismus
teuer macht.
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Manchmal
wird auch eine Vielzahl von Betätigungsgliedern
gleichzeitig betrieben (die Strömungsrate
und der Druck des Haupt-Betätigungsglieds
sind festgelegt, wobei für
die anderen Betätigungsglieder
ein Teil der Hydraulikflüssigkeit
abgezweigt wird und zirkuliert, und der Druck von dem Druck-Reduzierventil gesteuert
und die Strömungsrate
von einem Mengenregler gedrosselt wird). Zu diesem Zeitpunkt muss
der Ausgabedruck der Pumpe konstant sein, so dass es notwendig ist,
einen Drucksensor an der Ausgabe-Öffnung der Pumpe vorzusehen.
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Die
DE 43 35 328 A1 offenbart
ein hydraulisches Betriebssystem für Spritzguss-Vorrichtungen. Das
hydraulische Betriebssystem beinhaltet eine hydraulische Pumpe,
die eine maximal erforderliche Lieferkapazität des maximalen Verbrauchsvolumens aller
hydraulischer Antriebe aufweist, wobei die hydraulische Pumpe von
einem Motor, dessen Rotation stufenlos gesteuert werden kann, angetrieben
wird.
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Ziel und Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen hydraulischen Betätigungsmechanismus
zur Verfügung
zu stellen, in dem jedes Betätigungsglied schnell
gesteuert und in dem die Positions-Steuerung leicht ausgeführt werden
kann, in dem der hydraulische Kreislauf einfach ist und in dem auch
bei verschiedenen Werten einer Strömungsrate x Druck (die Energie
für die
Betätigung)
der hydraulischen Flüssigkeit
die Effizienz einer hydraulischen Pumpe und eines Motors zum Antrieb
der Pumpe erhöht
werden kann.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung Merkmale zur Verfügung, welche den Aufbau und
das im Folgenden zu beschreibende Verfahren kennzeichnen.
- (1) In einem hydraulischen Betätigungsmechanismus
einer Spritzguss-Maschine, in der eine Vielzahl an hydraulischen
Betätigungsgliedern
durch eine hydraulische Pumpe angetrieben wird, ist die hydraulische
Pumpe des hydraulischen Betätigungsmechanismus
eine variable Ausgabepumpe, die die maximal erforderliche Lieferkapazität zumindest
für jedes
der hydraulischen Betätigungsglieder
zum Zeitpunkt der höchsten
Rotationsgeschwindigkeit der Pumpe besitzt; der ausgegebene Fluiddruck
wird von einer Ausgabe-Abschaltfunktion des Druckkompensators gesteuert, die
der variablen Ausgabepumpe nebengeordnet ist; und die Pumpe wird
von einem Motor, dessen Rotation stufenlos gesteuert werden kann,
angetrieben.
- (2) In dem hydraulischen Betätigungsmechanismus
einer in Punkt (1) beschriebenen Spritzguss-Maschine ist der Motor,
der in der Lage ist, die Rotation der variablen Ausgabepumpe stufenlos
zu steuern, ein wechselgerichteter Motor oder ein Wechselstrom-Servomotor.
- (3) In einem Steuerungsverfahren für den in den Punkten (1) oder
(2) beschriebenen hydraulischen Betätigungsmechanismus ist die
maximale Last (Strömungsrate
x Druck) der hydraulischen Betätigungsglieder
derart gesteuert, dass sie mit einem charakteristischen Diagramm
abgeglichen ist, in dem das Produkt aus Strömungsrate x Druck der variablen
Ausgabepumpe konstant ist.
- (4) In einem Steuerungsverfahren für den in den Punkten (1) oder
(2) beschriebenen hydraulischen Betätigungsmechanismus ist die
Fluiddruck-Abschaltsteuerung der variablen Ausgabepumpe eine Programmsteuerung
zum Betreiben eines Fluiddruck-Abschaltmechanismus der variablen
Ausgabepumpe unter Verwendung eines Proportionaldruck-Ventils.
- (5) In einer Spritzguss-Maschine werden zwei oder mehr Antriebselemente,
die Einspritzdüsen-Berührungselemente,
Pressen-Spannelemente, Pressen-Öffnungs/Verschlusselemente, Schraubenantriebselemente,
Einspritzelemente sowie Produkt-Ausgabeelemente
beinhalten, hydraulisch durch den oben in Punkt (1) oder (2) beschriebenen
hydraulischen Betätigungsmechanismus
angetrieben und andere Antriebselemente werden elektrisch betrieben.
- (6) In der in Punkt (5) beschriebenen Spritzguss-Maschine werden
die Pressen-Öffnungs/Verschlusselemente,
das Einspritzelement und das Schraubenantriebselement elektrisch
angetrieben.
- (7) In einem in Punkt (5) oder (6) beschriebenen Steuerungsverfahren
für die
Spritzguss-Maschine wird die maximale Last (Strömungsrate x Druck) des hydraulischen
Betätigungsglieds
derart gesteuert, dass sie mit einem charakteristischen Diagramm
abgeglichen ist, bei dem das Produkt aus Strömungsrate x Druck der variablen
Ausgabepumpe konstant ist.
- (8) In einem in Punkt (5) oder (6) beschriebenen Steuerungsverfahren
für die
Spritzguss-Maschine ist die Fluiddruck-Abschaltsteuerung der variablen
Ausgabepumpe eine Programmsteuerung zum Betreiben eines Fluiddruck-Abschaltmechanismus
der variablen Ausgabepumpe unter Verwendung eines Proportionaldruck-Ventils.
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In
dem hydraulischen Betätigungsmechanismus
einer Spritzguss-Maschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung als einer hydraulischen Pumpe, die als variable Ausgabepumpe
verwendet wird, welche die maximal notwendige Lieferkapazität für jedes der
hydraulischen Betätigungsglieder
aufweist, wird der ausgegebene Fluiddruck der Pumpe durch eine Ausgabe-Abschaltfunktion
des Druckkompensators gesteuert und die Pumpe wird derart betrieben,
dass die Rotation in einem stufenlosen Modus gesteuert werden kann.
In der Spritzguss-Maschine,
in der Prozesse, die durch hydraulisches Öl der variablen Ausgabepumpe
angetrieben werden, wenn der Öldruck, die
Strömungsrate
und die für
jeden Prozess notwendigen Betriebseinstellungen durch ein Programmieren
im Voraus eingestellt werden, unabhängig sind, kann die Steuerung
des hydraulischen Betriebs der Spritzguss-Maschine nur durch eine
direkte Programmsteuerung der variablen Ausgabepumpe ausgeführt werden,
und auch das Halten der Strömungsrate
am Ende des Zylinders etc. kann durch den Druckkompensator abgeschaltet
werden. Daher ist ein Entlastungsventil nicht notwendig und der
Energieverlust ist auf diese Weise in dem hydraulischen Betrieb
niedrig. Während
des Halteprozesses wird die Rotationsgeschwindigkeit der hydraulischen Pumpe
abgesenkt und wird auf eine niedrige Geschwindigkeit gesteuert,
so dass der im Arbeitsverlauf entstehende Lärm reduziert wird. Da darüber hinaus
die Anzahl der Teile klein ist, sind die Herstellungskosten gering
und da die Menge an elektrischer Energie zum Betreiben der Pumpe
abnimmt, können auch
die Betriebskosten reduziert werden (Anspruch 1).
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Wenn
der Motor zum Betreiben der variablen Ausgabepumpe ein wechselgerichteter
oder ein Wechselstrom-Servomotor ist, rotiert der Motor zum Zeitpunkt
einer hohen Last, wie im Fall der hydraulischen Pressen-Spannelemente
und hydraulischen Einspritzelemente, mit einer hohen Geschwindigkeit und
dadurch kann die höchste
Betriebseffizienz erreicht werden. Auch im Fall eines Betätigungsglieds, welches
eine Strömungsrate
aufweist und dem es erlaubt ist, wie im Fall der Produkt-Ausgabeelemente und
der hydraulischen Einspritzdüsen-Berührungselemente,
eine niedrige Ausgabegeschwindigkeit aufzuweisen, wird die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors abgesenkt und die Last der Pumpe reduziert, wodurch im
Betrieb der Reibungsverlust abnimmt und ihn dadurch effizienter
macht (Anspruch 2).
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Wenn
die Ausgabemenge und der Flüssigkeitsdruck
der variablen Ausgabepumpe gemäß des mit
der Last des hydraulischen Betätigungsglieds
abgeglichenen Strömungsraten-Druck
Diagramms, an dem die maximale Last (Strömungsrate x Druck) des hydraulischen
Betätigungsglieds,
welches in der Spritzguss-Maschine (Verfahren) vorgesehen ist, anliegt,
gesteuert wird, wird des Weiteren im oben beschriebenen hydraulischen
Betätigungsmechanismus
dem Pumpenantriebsmotor und der variablen Ausgabepumpe keine übermäßige Last
auferlegt, so dass die Motorenergie keine Spanne benötigt und
somit die höchste
Betriebseffizienz erreicht werden kann (Ansprüche 3 und 7).
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Ebenso
kann, wenn die das Proportionaldruck-Ventil verwendende Fluiddruck-Abschaltsteuerung
der variablen Ausgabepumpe programmgesteuert wird, in dem Programm
ein Öldruck
gewählt
werden, der am besten zu den jeweiligen Betätigungsgliedern passt (Ansprüche 4 und
8).
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Wenn
die Pressen-Spannelemente, die Einspritzdüsen-Berührungselemente,
die Produkt-Ausgabeelemente und die Schrauben-Antriebselemente durch
das oben beschriebene Verfahren gesteuert werden und als Elemente
eine variable Ausgabepumpe, Pressen-Öffnungs/Verschlusselemente,
Einspritzelemente und Schrauben-Antriebselemente verwendet werden,
die elektrisch betriebene Mechanismen darstellen, kann die Steuerung
der Spritzguss-Maschine, die eine Vielzahl an Antriebselementen
aufweist, bei gleichzeitig geringen Kosten leicht und genau ausgeführt werden
(Ansprüche
5 und 6).
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Aufbau einer
Spritzguss-Maschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt und ein Blockdiagramm, welches ein
Steuerungssystem für
die Spritzguss-Maschine zeigt;
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2 ist
ein Diagramm, welches die Eigenschaften der Druck-Strömungsrate
einer Steuerung zeigt, die einen Druckkompensator einer variablen Ausgabepumpe
verwendet, die in einem Öldruck-Steuerungssystem
der in 1 gezeigten Spritzguss-Maschine vorgesehen ist;
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3 ist
ein Diagramm, das die Eigenschaften der Druck-Strömungsrate
der konstanten Energiesteuerung, die eine variable Ausgabepumpe
verwendet, zeigt; und
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4 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Aufbau einer
Spritzguss-Maschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ein das Steuersystem für die Spritzguss-Maschine
zeigendes Blockdiagramm zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Aufbau einer
Spritzguss-Maschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt und ein Blockdiagramm, welches ein
Steuerungssystem für
die Spritzguss-Maschine zeigt, 2 ist ein
Diagramm, welches die Eigenschaften der Druck-Strömungsrate
einer Steuerung zeigt, die einen Druckkompensator einer variablen Ausgabepumpe
verwendet, die in einem Öldruck-Steuerungssystem
der in 1 gezeigten Spritzguss-Maschine vorgesehen ist,
und 3 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften der Druck-Strömungsrate
der konstanten Energiesteuerung, die eine variable Ausgabepumpe
verwendet, zeigt.
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Eine
in 1 gezeigte Spritzguss-Maschine 10 beinhaltet
hauptsächlich
eine fixierte Pressenplatte 2, die fest an einer Basis 1 vorgesehen
ist, eine fixierte Presse 4, die auf der fixierten Pressen-Platte 2 angebracht
ist, eine bewegliche Pressenplatte 3, die beweglich an
der Basis 1 vorgesehen ist, so dass sie der fixierten Pressenplatte 2 gegenübersteht,
eine bewegliche Presse 5, die an der beweglichen Pressenplatte 3 angebracht
ist, Ankereisen 31, die jede in ein Einführungsloch 3b der
beweglichen Pressenplatte 3 eingeführt sind, um die bewegliche
Pressenplatte 3 mit der fixierten Pressenplatte 2 zum
Zeitpunkt des Press-Spannens zu verbinden, geteilte Schraubenmuttern 33,
die jede in Eingriff mit einer Vielzahl an Ringnuten stehen, die
in gleichen Intervallen in den Ankereisen 31 ausgebildet
sind, um die Ankereisen 31 an der Außenseite der beweglichen Pressenplatte 3 zu
fixieren, eine Einheits-Übertragungs-Auflage 41,
die beweglich an der Basis 1 vorgesehen ist, ein Einspritzzylinder-Auflage 37,
in welche ein Einspritzzylinder 6 integriert ist, der fest
an der Einheits-Übertragungs-Auflage 41 vorgesehen ist,
eine Schraubenantriebs-Motorauflage 42, die eine Einspritzschraube 7 drehbar
abstützt,
während sie
in der axialen Richtung zurück
gehalten wird und an der Einheits-Übertragungs-Auflage 41 beweglich ist,
und einen Einspritzschrauben-Antriebsservomotor 9.
Die Elemente, die diese Hauptelemente betreiben, beinhalten elektrische
Pressen-Öffnungs/Verschlusselemente 11,
hydraulische Pressen-Spannelemente 12,
hydraulische Produkt-Ausgabeelemente 13, elektrische Schraubenantriebselemente 14 und hydraulische
Einspritzmittel 15.
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Als
hydraulische Energiequelle zum Zuführen von komprimiertem Hydrauliköl zu einem
hydraulischen Betätigungsglied
wird eine variable Ausgabepumpe 54 verwendet, die eine
maximal erforderliche Lieferkapazität zumindest für jedes
der hydraulischen Betätigungsglieder
zum Zeitpunkt der höchsten
Rotationsgeschwindigkeit der Pumpe aufweist. Der ausgegebene Öldruck der
Pumpe 54 wird durch eine Ausgabe-Abschaltfunktion (der
in 2 gezeigten charakteristischen Kurve) eines nebengeordneten
Druckkompensators 55 gesteuert. Außerdem wird die Pumpe von einem
Wechselstrom-Motor 53 angetrieben und die Rotationsgeschwindigkeit
des Wechselstrom-Motors 53 wird von einem wechselgerichteten
Motor 52 gesteuert, so dass die Steuerung der Rotation
in einem stufenlosen Modus ausgeführt werden kann.
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Das
elektrische Pressen-Öffnungs/Verschlusselement 11 ist
derart konstruiert, dass die Energie des Servomotors 23 einen
Kugelspindel-Schaft 21, der an den Lagerauflagen 24 und 25 abgestützt und
fest an der Basis 1 vorgesehen ist, mittels eines Energie-Übertragungsmechanismus 26 dreht,
durch den die mit einer Kugelspindel-Schraubenmutter 22, die
mit dem Kugelspindel-Schaft 21 mittels eines Gewindes in
Eingriff steht, ausgestattete bewegliche Pressenplatte 3 in
die Richtung des Pressen-Öffnungs/Verschlussbetriebs
bewegt wird. Der Servomotor 23 steuert die bewegliche Ankerplatte 3,
so dass die bewegliche Pressenplatte 3 langsam gemäß eines
Steuerungsprogramm für
die Pressen-Spann-Übertragungsgeschwindigkeit
beschleunigt wird, welches ein Bestandteil der Steuerung 51 ist,
und nachdem sie mit einer festen Geschwindigkeit bewegt wurde, wird
die Geschwindigkeit gedrosselt, so dass sie, kurz bevor die bewegliche
Presse 5 in Kontakt mit der fixierten Presse 4 kommt,
stoppt.
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Für die hydraulischen
Pressen-Spannelemente 12 ist ein hydraulisches Betätigungsglied
aus einem hydraulischen Pressen-Spannzylinder 2a zusammengesetzt,
der einen kurzen Hub und großen Durchmesser
und einen Kolben 32 mit einem großen Durchmesser aufweist, der
sich gleitend in den Zylinder 2a bewegt. Der Pressen-Spannzylinder 2a ist
in einer Mehrzahl (vier in dieser Ausführungsform) in der fixierten
Pressenplatte 2 vorgesehen. Der Kolben 32 ist
integral mit dem Ankereisen 31 verbunden. Nachdem die geteilten
Schraubenmuttern in die in gleichen Intervallen in dem Ankereisen 31 ausgebildeten
Ringnuten eingreifen, und auf diese Weise das Ankereisen 31 an
der Außenseite
der beweglichen Pressenplatte 3 fixiert ist, schaltet ein
Vierwege-Schaltventil 56. Auf diese Weise wird der linken Seite
in Gestalt des Pressen-Spannzylinders 2a Hydrauliköl zugeführt, wodurch
die Pressen 4 und 5 gespannt werden. Der Pressen-Spannöldruck wird durch
den maximalen Öldruck
der variablen Ausgabepumpe festgelegt. Der Ausgabe-Öldruck der
Pumpe 54 wird durch die Ausgabe-Abschaltfunktion (der in 2 gezeigten
charakteristischen Kurve) des nebengeordneten Druckkompensators 55 gesteuert.
In einem in den Druckkompensator 55 eingelassenen Proportionaldruck-Ventil
wird ein Einstell-Druck zum Abschalten der Strömungsrate durch einen von der Steuerung 51 programmierten
Befehl gesteuert.
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Nach
dem Pressen-Spannbetrieb wird jeder Anschluss des Vierwege-Schaltventils
geschlossen, um den Pressen-Spannöldruck in
dem Pressen-Spannzylinder 2a zu erreichen. Zum Zeitpunkt der
Freigabe der Pressen nach dem Einspritzen werden das Halten des
Drucks und Kühlprozesse
ausgeführt
und ein Zweiwege-Schaltventil 57 wird gleichzeitig mit
dem Schalten des Vierwege-Schaltventil 65 geöffnet, und
auf diese Weise herrscht auf beiden Seiten des Kolbens 32 der
gleiche Öldruck,
so dass eine Pressen-Freigabekraft in dem Kolben 32 durch eine
Differenz in dem Öldruck-Betätigungsbereich
erzeugt wird (der Öldruck-Betätigungsbereich
auf der linken Seite des Kolbens 32 ist um den Bereich
eines Ankereisens 31 kleiner).
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Das
hydraulische Produkt-Ausgabeelement 13 besteht aus einem
hydraulischen Zylinder 34, einem Kolben 35, einem
Ausgabe-Gestänge und
dergleichen mehr. Das von der variablen Ausgabepumpe 54 ausgegebene
Hydrauliköl
wird durch ein Vierwege-Schaltventil 61 derart geschaltet,
dass es das Ausgabe-Gestänge 36 betreibt,
aus dem ein Produkt herausragt und von der beweglichen Presse 5 herausgenommen
wird.
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Die
elektrischen Schrauben-Antriebsmittel 14 weisen eine Schrauben-Antriebsmotorauflage 42 auf,
die die Einspritzschraube 7 drehbar abstützt, während sie
in der axialen Richtung zurückgehalten wird.
Die Schrauben-Antriebsmotorauflage 42 ist
mit einem Servomotor 9 direkt an der Einspritzschraube 7 angebracht
und wird über
den Servomotor 9 in Übereinstimmung
mit dem Rotationsgeschwindigkeits-Steuerungsprogramm, das in die
Steuerung 51 eingelassen ist, betrieben und die Rotationsgeschwindigkeit
der Einspritzschraube 7 wird somit gesteuert. Wenn die
Schraube 7 gedreht wird und geschmolzenes Harz plastifiziert
wird, sammelt sich geschmolzenes Harz an dem Ende der Spitze der Schraube 7 an.
Während
der Plastifizierung wird der Gegendruck von dem Proportionaldruck-Ventil 59 gesteuert.
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Das
hydraulische Einspritzelement 15 weist eine in den Einspritzzylinder
integrierte Einspritzzylinder-Auflage 37 auf, und die Einspritzzylinder-Auflage 37 ist
mit einem aus einem hydraulischen Zylinder 37a und einem
hydraulischen Kolben 38 bestehenden Paar vorgesehen, die
in Bezug auf die zentrale Achse des Einspritzzylinders 6 parallel
symmetrisch angeordnet sind. Durch den Betrieb des hydraulischen
Zylinders 37a und des Kolbens 38 wird die Einspritzschraube 7 in
der linearen Richtung über
eine Kolbenstange 39 und die Schrauben-Antriebsmotorauflage 42 betrieben.
Das hydraulische Einspritzelement 15 ist ausdrücklich so
konstruiert, dass das von der variablen Ausgabepumpe 54 ausgegebene Hydrauliköl durch
ein Vierwege-Schaltventil 58 gemäß der Vorwärts- und Rückwärts-Geschwindigkeit des Einspritzschrauben-Steuerungsprogramms,
welches in der Steuerung 51 untergebracht ist, geschaltet
wird, und auf diese Weise wird die Rotationsgeschwindigkeit der
variablen Ausgabepumpe 54 reguliert, durch die die Vorwärts-Geschwindigkeit
der Einspritzschraube 7 gesteuert wird.
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Das
hydraulische Einspritzdüsen-Berührungselement 16 ist
derart konstruiert, dass durch ein Schalten des Vierwege-Schaltventils 62 zu
einem Zeitpunkt, in dem eine Düse
eines Einspritzzylinders 6 von der fixierten Pressenplatte 2 getrennt
ist, das von der variablen Ausgabepumpe 54 gelieferte Hydrauliköl in eine
rechte Kammer des Hydraulikzylinders 43 in 1 geliefert
und ein Kolben 44 in die linke Richtung bewegt wird, und
ein Stange 45 die Einspritzzylinderauflage 37 auf
die linke Seite zieht, durch welche die Düse des Einspritzzylinders 6 die
fixierte Pressenplatte 2 berührt.
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Im
Folgenden wird die Beziehung zwischen jedem Arbeitsprozess der Spritzguss-Maschine 10 und
jedem Antriebselement beschrieben.
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Die
Düse des
Einspritzzylinders 6 berührt durch das Düsen-Berührungselement 16 die
Pressenplatte 2 und der Öldruck in der rechten Kammer des
Hydraulikzylinders 43 wird während der Vorbereitung für das Einspritz-Verfahren
gehalten, durch den der Vorgang mit einer komplett geöffneten
Presse, in der die bewegliche Pressenplatte 3 an dem zurückgezogenen
Ende liegt, gestartet wird.
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Durch
die Rotation des Kugelspindelschafts 21 in der die Presse
verschließenden
Richtung bewegen sich die bewegliche Presse 5 und die bewegliche Pressenplatte 3 und
stoppen kurz bevor die Pressen 4 und 5 einander
berühren.
Nachdem die Ankereisen 31 vom Herausragen aus der beweglichen
Pressenplatte 3 durch Verschlusselemente wie Schraubmuttern 33 zurückgehalten
werden, wird Hydrauliköl
in den Hydraulikzylinder 2a eingeführt, um das Spannen der Pressen 4 und 5 auszuführen.
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Zu
Beginn des Vorgangs des Spannens der Pressen öffnet das Vierwege-Schaltventil 56 zuerst eine
Hydrauliköl-Zuführungsleitung
zu dem Pressen-Spannzylinder 2a, worauf die variable Ausgabepumpe 54 mit
dem Öldruck
und mit der in der Steuerung 51 programmierten Strömungsrate
durch einen Befehl der Steuerung 51 gestartet wird (zu
diesem Zeitpunkt ist der Öldruck
auf einen Pressen-Spanndruckwert eingestellt). Wenn das Hydrauliköl in die linke
Kammer des Pressen-Spannzylinders 2a in 1 geleitet
wird, bewegt sich der Kolben 32, um einen engen Abstand
zwischen den Pressen 4 und 5 zu verkleinern, so
das die Pressen 4 und 5 einander berühren, wodurch
das Hydrauliköl
komprimiert und der Druck gesteigert wird. Wenn der Öldruck den
eingestellten Wert für
das Spannen der Pressen erreicht, wirkt der Druckkompensator 55 auf
einen Ausgabe-Wechselmechanismus (eine schräge Platte) der variablen Ausgabepumpe 54 ein,
während
der Öldruck
die Ausführung
der Abschaltsteuerung der Strömungsrate
gewährleistet.
Nach der Steuerung des Abschaltens muss nur der Öldruck von nur einem einzigen
Leck des Pressen-Spannzylinders 2a zugeführt werden,
so dass die Rotationsgeschwindigkeit der variablen Ausgabepumpe 54 abgesenkt
wird, um den Energieverbrauch und den Lärm zu reduzieren.
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Während alle
Anschlüsse
des Vierwege-Schaltventils 56 geschlossen sind und das
Spannen der Pressen 4 und 5 weiter ausgeführt wird,
wird das hydraulische Einspritzelement 15 betrieben, um geschmolzenes
Harz einzuspritzen, das sich an dem Ende der Spitze der Einspritzschraube 7 des
Einspritzzylinders 6 in einem Hohlraum der Pressen 4 und 5 ansammelt.
Das geschmolzene Harz in dem Hohlraum der Pressen wird abgekühlt und
verfestigt sich während
eines Zustandes, in dem die Pressen gehalten werden, zu einem Produkt.
Während
der Zeit, in der sich das geschmolzene Harz verfestigt, bleibt die
variable Ausgabepumpe gestoppt und der Öldruck wird beibehalten.
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Als
Nächstes
fährt das
Verfahren mit der Freigabe der Pressen 4 und 5 fort.
Bei der Freigabe der Pressen 4 und 5 wird das
Vierwege-Schaltventil 56 in die gleiche Schaltposition
wie in dem oben beschriebenen Spannverfahren geschaltet und das Zweiwege-Schaltventil 57 wird
geöffnet,
wodurch die variable Ausgabepumpe 54 mittels der in der
Steuerung 51 programmierten Strömungsrate betrieben wird. Der
eingestellte Öldruck
wird den an beiden Seiten des Kolbens 32, der sich in dem
Pressen-Spannzylinder 2a befindet, liegenden Kammern zugeführt, und
der Kolben 32 wird einer Kraft in der Richtung der Freigabe
der Pressen mittels einer Differenz in dem Öldruck-Betätigungsbereich zwischen den
beiden Seiten des Kolbens 32 unterworfen, durch welche
die fixierte Presse 4 und die bewegliche Presse 5 von
einander frei gegeben werden. Zu diesem Zeitpunkt fließt das Hydrauliköl kaum nach
außen
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Das
Verschlusselement wie die geteilten Schraubenmuttern 33 werden
umgekehrt betrieben, um die Einspannung der Ankereisen 31 in
Bezug auf die bewegliche Pressenplatte 3 freizugeben, und
auf diese Weise wird die bewegliche Pressenplatte 3 durch
die elektrischen Öffnungs-/Verschlusselemente 11 bewegt
und somit die fixierte Pressenplatte 4 und die bewegliche
Presse 5 geöffnet.
Nachdem die Pressen 4 und 5 vollständig geöffnet sind,
wird das Produkt-Ausgabeelement 13 hydraulisch betrieben, um
das Ausgabe-Gestänge 36 vorzuschieben,
von welchem ein Produkt aus der beweglichen Presse 5 heraus
genommen wird. Nachdem das Produkt heraus genommen ist, beginnt
das nächste
Schließen der
Pressen.
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In
dem Fall, dass die Düse
des Einspritzzylinders 6 von der fixierten Pressenplatte 2 entfernt wird,
um nach dem beendeten Betrieb der Spritzguss-Maschine 10 eine
Reinigung vom Harz, ein Nachfüllen
von Harz, einen Wechsel der Presse und ähnliche Vorgänge auszuführen, wird
das hydraulische Einspritzdüsen-Berührungselement 16 umgekehrt
betrieben.
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Wie
oben beschrieben wurde, sind alle Verfahren, in denen der Öldruck ausgegeben
und zugeführt
wird, unabhängig,
obwohl der hydraulische Betrieb jedes Verfahrens ein Öldruck-Halteverfahren aufweist.
Deshalb wird die variable Ausgabepumpe 54 mit dem Öldruck und
der Strömungsrate
abgeglichen, die für
jedes einzelne Verfahren notwendig sind, und die Betriebsstunden
und Einstellungen werden im Voraus programmiert. Die hydraulische
Betriebssteuerung der Spritzguss-Maschine 10 kann dadurch
nur mittels einer direkten Programmsteuerung der variablen Ausgabepumpe 54 ausgeführt werden.
Die bei hohem Öldruck
an einem Ende des Zylinders usw. gehaltene Strömungsrate kann durch den Druckkompensator 55 auch
abgeschaltet werden. Daher ist kein Entlastungsventil nötig und
der Energieverlust während
des hydraulischen Betriebs kann reduziert werden. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit
der variablen Ausgabepumpe 54 während des Haltens eines hohen
Drucks abnimmt, kann ein Energieverlust und das Geräusch der
Pumpe weiter reduziert werden.
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Wenn
gewünscht
wird, die Kapazität
der variablen Ausgabepumpe 54 wie in dem Fall der hydraulischen
Pressen-Spannelemente 12 und der hydraulischen Einspritzelemente
vollständig
zu nutzen, rotiert der Wechselstrommotor 53 mit einer hohen Geschwindigkeit
und die variable Ausgabepumpe 54 wird mit dem notwendigen
Ausstoß betrieben,
und die Programmsteuerung wird derart ausgeführt, dass der Druck und die
Strömungsrate
wie in der Energiekonstanten in der charakteristischen Kurve in 3 erreicht
werden. Dadurch werden weder der Wechselstrommotor 53 noch
die variable Ausgabepumpe überlastet
und so kann die größte Betriebseffizienz erreicht
werden. Da der Betrieb der Freigabe der Pressen einen niedrigen
Druck bei gleichzeitig höchster
Strömungsrate
und der Pressen-Spannhaltebetrieb einen hohen Druck bei gleichzeitig
niedriger Strömungsrate
wie in dem Bereich A bis C in 3 beansprucht,
kann auch ein Motor mit einer Kraft, die geringer als die Kraft
bei höchstem
Druck x höchster Strömungsrate
ist, ausgewählt
werden, wenn die Kraft konstant ist.
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In
dem Fall, dass ein Betätigungsglied,
welches eine niedrige Strömungsrate
und eine niedrige Ausgabegeschwindigkeit wie das hydraulischen Ausgabeelement 13 und
die hydraulischen Düsen-Berührungselemente 16 aufweist,
fällt die
Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 53 ab und die
Last an der variablen Ausgabepumpe 54 wird reduziert, wodurch der
Betrieb mit einem geringen Reibungsverlust ausgeführt wird,
was ihn effizient macht.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Aufbau einer
Spritzguss-Maschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ein das Steuersystem für die Spritzguss-Maschine
zeigendes Blockdiagramm zeigt.
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Eine
Spritzguss-Maschine 70 gemäß der zweiten Ausführungsform
verwendet anstelle der hydraulischen Einspritzelemente 15 der
Spritzguss-Maschine 10 gemäß der ersten Ausführungsform
elektrische Einspritzelemente 17. Der Aufbau der Spritzguss-Maschine 70 ist
der Gleiche wie der der in 1 gezeigten
Spritzguss-Maschine 10, so dass eine Erläuterung
des Aufbaus und der Funktion der gleichen Abschnitte unterlassen
wird. Da die Spritzguss-Maschine 70 nicht mit einem hydraulischen
Einspritzelement 15 versehen ist, ist das Vierwege-Schaltventil 58 nicht
erforderlich.
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Das
elektrische Einspritzelement 17 weist ein Paar von Kugelspindel-Schäften 73 auf,
die symmetrisch an beiden Seiten des Einspritzzylinders 6 angeordnet
sind, und die paarigen Kugelspindel-Schäfte 73 sind drehbar
an einem Einspritz-Zylinderauflage 76 abgestützt, während sie
in axialer Richtung zurückgezogen
werden. In dem elektrischen Einspritzelement 17 ist eine
Kugelspindelnut 74, die gewunden in den Kugelspindel-Schaft
eingreift, an einer Schraubenantriebs-Motorauflage 75 angebracht,
und die Einspritzgeschwindigkeit der Einspritzschraube 7 wird
von der Steuerung 71 über ein
Paar von synchron rotierenden Servomotoren 72, die an der
Einspritzzylinderauflage 76 angebracht sind, gesteuert.
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In
einem Betätigungsverfahren,
auf das sich die variable Pumpe 54 bezieht, wird, da es
kein hydraulisches Einspritzelement gibt, ein Abschnitt, in dem
das Einstellen des Verfahrens überlappt,
eliminiert, so dass es nur notwendig ist, dass die variable Ausgabepumpe 54 programmgesteuert
wird, so dass der Druck und die Strömungsrate, die für den Antrieb eines
jeden Betätigungsglieds
geeignet sind, geliefert werden.