DE69103228T2

DE69103228T2 - Spritzgiessmaschine mit elektro-hydraulischer Steuerung.

Info

Publication number: DE69103228T2
Application number: DE69103228T
Authority: DE
Inventors: Edward A Chorey; Harold J Faig; Ronald A Hertzer
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2011-01-11
Also published as: ATE109393T1; US5052909A; EP0464286A2; EP0464286B2; EP0464286A3; EP0464286B1; DE69103228T3; DE69103228D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer verbesserten Energieausnutzung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine hydraulische Spritzgießmaschine mit einer Einrichtung zum Einstellen der Ausgangsmenge der Hydraulikpumpe gemäß den verschiedenen Anforderungen an die Hydraulik durch die Maschine während verschiedener Phasen ihres Betriebs, so daß die Ausgangs- oder Liefermenge der Pumpe die angeforderte Menge nicht in signifikanter Weise überschreitet, um Energie zu sparen.
Spritzgießen ist ein Verfahren zur Umwandlung von Material in einer vorliegenden Form oder Formgebung in eine andere durch Aufwenden von Energie. Typischerweise wird Material in der rohen Form von festen Kügelchen in eine Spritzgießmaschine geladen, wo die Kügelchen zunächst durch Anwenden von Energie in Form von Wärme und mechanischer Scherkraft in einen geschmolzenen Zustand versetzt werden. Weitere Energie wird aufgewandt, um das plastifizierte Material unter Druck in eine Form zu spritzen, die einen Hohlraum besitzt, der die Endform des herzustellenden Teils definiert, während die Form unter Kraft zusammengespannt geschlossen gehalten wird. Zusätzliche Energie wird zum Kühlen des Materials innerhalb der Form benutzt, um das Material wieder in einen festen Zustand überzuführen. Die Form-Spanneinrichtung wird dann geöffnet, das Formteil ausgestoßen und dann wird die Form zur Vorbereitung der Herstellung eines nächsten Teils wieder geschlossen. Die physikalischen Gesetze fordern, daß die gesamte der Spritzgießmaschine zugeführte Energie gleich der abgegebenen Energie ist.
Einer hydraulischen Spritzgießmaschine wird Energie in Form von elektrischer Energie zugeführt. Ein großer Anteil dieser Energie wird mit tels eines elektrischen Motors, der eine Hydraulikpumpe antreibt, in hydraulische Strömungsenergie umgewandelt. Die durch die Pumpe gelieferte Flüssigkeit dient der Betätigung verschiedener hydraulischer Komponenten einschließlich elektro-hydraulischer Steuerventile und hydraulischer Betätigungselemente. Die Anforderungen an den Druck oder den Volumenstrom von Hydraulikflüssigkeit variieren nicht nur von einer Maschine zur anderen beträchtlich, sondern auch während verschiedener Betriebsphasen irgendeiner Maschine. Bspw. wird eine Maschine, die ein rasches Einspritzen des Materials in die Form erfordert, einen größeren Volumendurchsatz erfordern, als für eine Maschine mit langsamerer Einspritzung nötig ist. Ebenso benötigen manche Betriebsphasen der Maschine, wie bspw. während der Öffnung der Formspannbacken, typischerweise größere Hydraulikströmungen als die Aushärtungsphase des Formteils. Während eine hydraulische Spritzgießmaschine in der Lage sein muß, jedweden maximalen Fluiddruck/oder Strömungsanforderungen gerecht zu werden, die zum Erreichen der maximalen angegebenen Leistungsfähigkeit der Maschine nötig sind, wurden signifikante Energieverluste festgestellt, wenn unter Bedingungen gearbeitet wurde, bei denen weniger Hydraulikflüssigkeitsdruck und/oder geringere Volumendurchsätze zum Betrieb der Maschine gefordert sind, als der Druck und/oder der Volumenstrom, der tatsächlich von der Pumpe geliefert wurde.
In Maschinen mit einer hydraulischen Pumpe mit fester Fördermenge, die durch einen Elektromotor mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, muß die Pumpe angetrieben werden, um fortwährend eine ausreichende Fluidströmung zu liefern, die in der Lage ist, maximale Anforderungen der Maschine zu erfüllen, auch wenn die momentanen Hydraulikanforderungen beachtlich geringer sein sollten. Die übersteigende Strömung, d. h. die Differenz zwischen der tatsächlich durch die Pumpe gelieferten und der momentan geforderten Strömung, wird über Entlastungsventile abgelassen. Dadurch wird Energie verschwendet. Ein Teil der verschwendeten Energie wird in Form von Wärme abgegeben, was eine ungewollte Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit selbst verursacht. Weitere Energie muß aufgewandt werden, wenn die Fluidtemperatur auf einen Punkt ansteigt, der aktives Kühlen erfordert, um das Fluid wieder auf eine brauchbare Betriebstemperatur zu bringen. Um diese Probleme zu lösen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt, die Liefermenge der Hydraulikpumpe mit den Anforderungen der übrigen Spritzgießmaschine in Einklang zu bringen.
Ein solcher Ansatz bestand darin, eine hydraulische Spritzgießmaschine mit einer hydraulischen Pumpe mit fester Fördermenge anzugeben, die durch einen Wechselstrommotor mit einem geschwindigkeits-regulierbaren Antrieb wie bspw. einem Antrieb mit variabler Frequenz oder einem Inverterantrieb anzugeben. Durch Verändern des Geschwindigkeits-Steuereingangssignals für den Antrieb kann die Motorgeschwindigkeit und dadurch die Liefermenge der Pumpe mit dem Ziel verändert werden, sich enger an den tatsächlichen hydraulischen Bedarf anzunähern. Leider wird die Energieersparnis solcher Maschinen auf Kosten der Leistungsfähigkeit verwirklicht. Da die sich bewegenden Teile der Motor-Pumpen-Anordnung nicht sehr schnell beschleunigt oder verlangsamt werden können, liegt ein verschlechtertes Frequenzverhalten der Maschine vor. Als Ergebnis davon kann die Qualität des Formteils aufgrund von Veränderungen der Form-Parameter wie Einspritzgewicht, Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck nachteilig beeinflußt werden.
Die Inhaberin der vorliegenden Erfindung hat eine Reihe von Hydraulik-Spann-Maschinen unter dem Warenzeichen VISTA vermarktet. Solche Maschinen verwenden Wechselstrommotore mit fester Drehzahl zum Antrieb einer Pumpe mit variabler Fördermenge mit einem axialen Kolben, Taumelscheiben-Ausführung, um sicherzustellen, daß nur die Strömungsmenge durch die Pumpe geliefert wird, die zur Erfüllung der Lastbedingungen erforderlich ist, wodurch der Energieverbrauch und die Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit verringert wird. Ein hydraulischer Rückkopplungskreis wird benutzt, um wahlweise entweder ein Druckkompensation oder eine Strömungskompensation des Fluidausgangs der Pumpe durchzuführen, indem der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe verändert wird, um den Hub der Pumpe zu verändern. Da eine solche Steuerung keine Beschleunigung oder Verlangsamung von rotierenden Komponenten der Motor-Pumpenanordnung mit hoher Trägheit erfordert, ist die Antwortzeit im Vergleich zu den vorstehend diskutierten Maschinen mit einer Pumpe mit fester Fördermenge mit einem Wechselstrommotor variabler Geschwindigkeit signifikant verbessert. Weitere Verbesserungen im Übergangsverhalten sind durch Anschluß des Pumpenausgangs an einen Gas-geladenen Akkumulator erzielbar. Der Ausgang des Akkumulators wird an ein multifunktionales servo-gesteuertes Dosier-Richtungsventil angeschlossen, das eine Regelung der Einspritzgeschwindigkeit, des Einspritzdrucks, des Rücklaufdrucks und der Schmelzen-Dekompression ermöglicht. Dennoch waren die Energieersparnisse bei den VISTA-Maschinen geringer als diejenigen, die durch vorliegende Erfindung möglich werden.
Unter Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Nachteile bekannter Spritzgießmaschinen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine energiesparende Spritzgießmaschine anzugeben, die eine größere Energieersparnis ermöglicht, als bekannte Maschinen, während ausgezeichnete Antworteigenschaften beibehalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine energiesparende Spritzgießmaschine angegeben, mit
(a) einer Spanneinrichtung zum Tragen erster und zweiter Abschnitte einer Form und zum selektiven Bewegen der Abschnitte in eine geteilte Lage zueinander, um die Form zu öffnen, und in eine gemeinsame Paß- Lage, um die Form zu schließen, und zum kraftvollen Halten der Form in der geschlossenen Lage;
(b) einer Einspritzeinrichtung, die an die Spanneinrichtung und an die Form koppelbar ist, zum Plastifizieren eines Materials und zum Einspritzen des plastifizierten Materials in die Form zur Herstellung eines Formteils;
(c) hydraulischen Betätigungsmitteln, die an die Spanneinrichtung und/oder an die Einspritzeinrichtung zur Betätigung derselben gekoppelt sind;
(d) elektro-hydraulischen Steuermitteln, die an die hydraulischen Betätigungsmittel gekoppelt sind, um in Abhängigkeit von vorbestimmten elektrischen Steuersignalen Hydraulikflüssigkeit an die Betätigungsmittel abzugeben;
(e) Pumpenmitteln, die an die elektro-hydraulischen Steuermittel und an einen Vorratsbehälter gekoppelt sind, zur Versorgung der elektro- hydraulischen Steuermittel mit Hydraulikflüssigkeit;
(f) einem Antriebsmotor mit variabler Geschwindigkeit, der zum Antreiben der Pumpenmittel an diese angeschlossen ist; und mit
(g) einer Steuerung zum Erzeugen der Betriebssignale gemäß der programmierten Formgieß-Parametern, Ablauffolge- und Zeittaktvorgaben, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ferner Antriebssignale zum Steuern der Geschwindigkeit des Antriebsmotors erzeugt und damit der Hydraulikflüssigkeits-Ausgangsmenge durch die Pumpenmittel, und daß die Antriebssignale in Übereinstimmung mit einem aus einer Vielzahl von Speicherwerten erzeugt wird, von denen jeder die Hydraulikflüssigkeits-Ausgangsmenge repräsentiert, die von den Pumpmitteln während wenigstens eines Teils einer bestimmten Betriebsphase der Maschine gefordert wird, um die programmierten Formgieß-Parameter und die Ablauffolge- und Zeittaktvorgaben erfüllen, ohne die geforderte Hydraulikflüssigkeits-Ausgängsmenge in signifikanter Weise zu überschreiten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Pumpe durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben. Ein solcher Motor bringt hinsichtlich der Energieausnutzung beachtliche Vorteile im Vergleich mit den aus der Stand der Technik bekannten Wechselstrom-Pumpenmotoren variabler Geschwindigkeit.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Motor mit variabler Geschwindigkeit dazu benutzt, um eine hydraulische Pumpe mit variabler Fördermenge anzutreiben. Beim Betrieb der Maschine dieses Ausführungsbeispiels liefert der elektronische Maschinenregler ein Antriebssignal an den Motorantrieb, um die Motorgeschwindigkeit gemäß den gewünschten Form-Parametern einzustellen. Die Motorgeschwindigkeit wird derart gewählt, daß die Liefer- oder Ausgangsmenge der Pumpe an die während einer bestimmten Betriebsphase der Maschine erwartete hydraulische Last angepaßt wird, vorausgesetzt, daß die Form-Parameter durch den Bediener in den Regler eingegeben wurden. Der Regler gibt automatisch neue Antriebssignale heraus, wenn die Maschine Betriebsphasen unterschiedlicher hydraulischer Lasten durchläuft. Die Verdrängung der Pumpe wird durch eine Pumpensteuerung bestimmt, welche die durch die Pumpe gelieferte Strömung selektiv entweder in einem Druckkompensationsmodus oder in einem Strömungskompensationsmodus reguliert. Die Pumpensteuerung ist in der Lage, auf Laständerungen schnell zu reagieren und bietet daher ein verbessertes Übergangsverhalten. Um jenes Übergangsverhalten weiter zu verbessern, wird der Pumpenausgang mittels eines Rückschlagventils an einen Gas-geladenen Akkumulator angeschlossen.
Diese und andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Pumpe mit variabler Fördermenge die bevorzugt für die in Fig. 1 dargestellte Pumpe verwendet wird;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Pumpensteuerung der Fig. 1 in detaillierter Form; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Art und Weise, wie der Regler der Fig. 1 ein Motor-Antriebssignal erzeugt.
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Spritzgießmaschine 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Maschine 10 enthält eine Einspritzeinheit 11, die neben einer Spanneinheit 12 angeordnet ist. Die Werte für die Ablauffolge, den Zeittakt und die quantitativen Werte, die zu den verschiedenen Arbeitsabläufen der Einspritzeinheit 11 und der Spanneinheit 12 gehören, werden unter Anweisung eines elektronischen Maschinenreglers 15 gemäß den Formgebungsparametern ausgeführt, die durch einen Bediener über eine Bediener-Schnittstelle 16 in den Regler 15 eingegeben wurden. Eine Regelung wird durch eine Vielzahl von Rückkopplungssignalen 18 ermöglicht, die der Regler 15 von der Einspritzeinheit 11 und der Spanneinheit 12 erhält. Die Einspritzsteuerung 20 und die Spanneinheit 21 dienen als elektro-hydraulische Schnittstellen zwischen dem Maschinenregler 15 und der Einspritzeinheit 11 bzw. der Spanneinheit 12. Die Einspritzsteuerung 20 und die Einspannsteuerung 21 gehören zum Stand der Technik und enthalten elektrisch gesteuerte Dosierventile und andere hydraulische und elektro- hydraulische Einrichtungen zum Erzeugen der hydraulischen Drücke und/oder Strömungen, die für den Betrieb der Einspritzeinheit 11 und der Spanneinheit 12 gemäß verschiedenen Betriebssignalen erforderlich sind, die von dem Maschinenregler über entsprechende Vielfach-Signalleitungen 23 bzw. 24 empfangen wurden.
Die Einspritzsteuerung 20 und die Einspannsteuerung 20 werden durch die Pumpe über Verteiler 27 und 28 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Die Pumpe 26 steht über eine Einsatz-Ablassleitung 31 und eine Versorgungsleitung 32 mit einem Vorratsbehälter 30 in Verbindung und wird durch einen Elektromotor 34 angetrieben, der an 35 gespeist wird. Vorzugsweise besteht der Motor 34 aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor für variable Geschwindigkeiten, kann aber, gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung, auch durch andere Motoren mit variabler Geschwindigkeit realisiert werden, entweder Wechselstrom- oder Gleichstrom. Der Motor 34 ist mechanisch über eine drehbare Welle 33 mit der Pumpe 26 verbunden. Um während verschiedener Betriebsphasen der Maschine 10 durch Anpassung der hydraulischen Ausgangsmenge der Pumpe 26 an den Bedarf Energie zu sparen, zieht die Erfindung eine Steuerung der Geschwindigkeit des Motors 34 und der Welle 33, und somit der Ausgangsleistung der Pumpe 26, mittels eines Antriebssignals 40 in Betracht, das durch den Maschinenregler 15 in einer nachstehend im Einzelnen noch zu beschreibenden Art generiert wird. Gegenwärtig ist es ausreichend festzuhalten, daß der Maschinenregler 15 die Größe des Antriebssignals 40 für jede Betriebsphase der Maschine 10 aus den bestimmten Formgebungsparametern rechnet, die durch einen Bediener über die Bediener-Schnittstelle 16 während der Vorbereitung der Maschine 10 eingegeben wurden. Die Formgebungsparameter bestimmen den während jeder Betriebsphase zu erwartenden hydraulischen Bedarf.
Die durch die Pumpe 26 gelieferte Hydraulikströmung wird über eine Leitung 42 durch eine Pumpensteuerung 43 überwacht. Die Pumpensteuerung 43, die nachstehend im Einzelnen anhand Fig. 3 beschrieben wird steht über eine Leitung 44 mit der Pumpe 26 in Verbindung, um die Pumpe 26 entweder in einem Druckkompensationsmodus oder in einem Strömungskompensationsmodus zu betreiben, gemäß einem elektrischen Druck oder Strömungskompensationssignal, das von dem Maschinenregler 15 über eine Signalleitung 46 an die Pumpensteuerung 43 geliefert wird. Um das hydraulische Übergangsverhalten zu verbessern, wird der Ausgang der Pumpe 26, welche die Verteiler 27 und 28 versorgt, vorzugsweise über ein Rückschlagventil 49 an einen Gas-geladenen Akkumulator 48 angeschlossen.
Der Akkumulator 48 ist mit einem internen Anfangsdruck vorgeladen, der einem Eindringen von Flüssigkeit in seinen Innenraum widersteht. Der Aufbau solcher Akkumulatoren ist bekannt. Wenn der Druck in der Leitung, an welche der Akkumulator 48 angeschlossen ist, den internen Druck des Akkumulators übersteigt, fließt Hydraulikflüssigkeit in den Akkumulator 48 und komprimiert den darin befindlichen Innendruck, auch Ballast genannt. Wenn der Leitungsdruck unter den internen Druck des Akkumulators fällt, wird Hydraulikflüssigkeit von dem Akkumulator 48 in die Leitung fließen. Folglich wird der Akkumulator 48 dann, wenn die Pumpe 26 und der Motor 34 unter dem Bedarf an Durchflußmenge bleiben, der durch Ventile bestimmt wurde, die sich in einem der Steuerkreise 20 oder 21 öffnen, schnell reagieren, um vorübergehend den zusätzlichen Bedarf zu decken. Folglich bietet der Akkumulator 48 eine präzisere und schneller reagierende Anpassung der gelieferten Strömungsmenge an die geforderte.
Die Einspritzeinheit 11 enthält eine Einspritzschraube 52, welche mintels einer Welle 54 drehbar an einen hydraulischen Extrudermotor 53 gekoppelt ist. Die Drehrichtung und Geschwindigkeit des Motors 53 und damit die der Schraube 52 werden durch die hydraulische Strömung bestimmt, die dem Motor 53 durch die Einspritzsteuerung 20 über ein Paar hydraulischer Leitungen 57 und 58 zugeführt wird. Um die Hydraulikströmung zum Extrudermotor 53 während der Betriebsphase "Extruder ein" zu messen, ist die Leitung 58, die an der Ausgangsseite einer (nicht dargestellten) elektrisch gesteuerten Drossel innerhalb der Einspritzsteuerung 20 herauskommt, über eine Leitung 56 an die Pumpensteuerung 43 angeschlossen. Der Zweck dieser Verbindung wird nachstehend in Zusammenhang mit der Beschreibung der Pumpensteuerung 43 anhand Fig. 3 erläutert.
Die Einspritzschraube 52 ist in einem Spritzgehäuse 60 mit einem Düsenende 61 angeordnet. Das Spritzgehäuse 60 ist mit einem (nicht dargestellten) Einfülltrichter verbunden, der mit einem formbaren Material gefüllt werden kann, gewöhnlich in der Form von festen Kügelchen oder Körnchen. Wenn die Schraube 52 sich mit dem Spritzgehäuse 60 in eine Richtung dreht, wird das Spritzgehäuse mit dem Material gefüllt, das dann durch die mechanische Scheraktion der Schraube 52 in einen geschmolzenen plastischen Zustand überführt wird. Das Plastifizieren des schmelzenden Materials kann durch eine oder mehrere (nicht dargestellte) elektrische Heizungen unterstützt werden, die in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spritzgehäuse 60 montiert sind. Wenn sich das schmelzbare Material innerhalb des Spritzgehäuses 60 von seinem Düsenende 61 rückwärts gerichtet ansammelt (in linke Richtung in der Fig 1), wird die Schraube 52 innerhalb des Spritzgehäuses 60 axial nach hinten gedrängt.
Die Schraube 52 kann innerhalb des Spritzgehäuses 60 wahlweise mit einer gewünschten Häufigkeit durch ein Paar hydraulische Betätigungselemente 63 und 64 vorwärts- oder rückwärtsbewegt werden, die zwischen einer feststehenden Scheibe 66 und einer axial relativ dazu beweglichen Scheibe 67 befestigt sind. Die Betätigungselemente 63 und 64 stehen hydraulisch mit der Einspritzsteuerung 20 über ein Leitungspaar 69 und 70 in Verbindung, die, wenn sie mit Druck beaufschlagt werden, die Schraube 52 veranlassen, sich innerhalb des Spritzgehäuses 52 vorwärts- und rückwärts zu bewegen. Um den Druck zu überwachen, unter welchem die Schraube 52 ausgefahren wird, sendet ein an die Leitung 70 angeschlossener Druck-Meßwertgeber 72 über eine Signalleitung 73 ein Rückkopplungssignal an den Maschinenregler 15. Sowohl die axiale Position der Schraube 52 innerhalb des Spritzgehäuses 60 als auch seine Bewegungshäufigkeit werden mittels eines Entfernungs-Meßwertgebers 75 überwacht, der in einem Abstand-abtastenden Verhältnis zur bewegbaren Scheibe 67 angeschlossen ist und mit dem Maschinenregler 15 über eine Signalleitung 76 in Verbindung steht. Beide Scheiben 66 und 67 sind auf einen axial beweglichen Schlitten 77 montiert, so daß das Spritzgehäuse 52 wahlweise in Eingriff mit der Spanneinheit 12 gebracht oder aus diesem Eingriff zurückgezogen werden kann. Die axiale Bewegung des Schlittens 77 wird durch ein hydraulisches Betätigungselement 78 gesteuert, das mechanisch an den Schlitten und hydraulisch über Leitungen 80 und 81 an die Einspritzsteuerung 20 gekoppelt ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 enthält die Spanneinheit 12 ein Paar einander gegenüberliegender Spannflächen 84 und 85, die zusammenfügbare Abschnitte 87 und 88 einer Form 89 aufweisen. Die Form 89, die kein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird üblicherweise von dem Benutzer der Maschine 10 gestellt und enthält einen Innenhohlraum 91, dessen Form die Form des durch die Maschine 10 zu produzierender Teils bestimmt. Die Spanneinheit 12 enthält ferner ein Paar hydraulischer Betätigungselemente 94 und 95, um die Formabschnitte 87 und 88 wahlweise in eine Paßformlage zum Schließen der Form 89 zu bringen (wie dargestellt) oder um die Abschnitte 87 und 88 zum Öffnen der Form 89 auseinander zu fahren. Die Betätigungselemente 94 und 95 werden mit Hydraulikflüssigkeit von der Einspannsteuerung 21 über die Leitungen 97 und 98 betätigt. Ein Entfernungs-Meßwertgeber 100, der ein lineares Potentiometer enthalten kann, ist in einem Entfernungs-abtastenden Verhältnis zwischen den Spannbacken 84 und 85 angeordnet, um dem Maschinenregler 15 über eine Signalleitung 101 eine Überwachung des Abstandes zwischen den Spannflächen 84 und 85 zu ermöglichen. Eine konventionelle Ausstoßeinrichtung 104 ist über eine oder mehrere Hydraulikleitungen 105 an die Einspannsteuerung 21 angeschlossen, um wahlweise einen oder mehrere Stößelstifte 106 in den Hohlraum 91 auszufanren, um das Herausnehmen eines fertigen Formteils aus dem Hohlraum 91 zu erleichtern, wenn die Form 89 geöffnet ist.
Die Spanneinheit 12 enthält ferner Mittel zum kraftvollen Halten der Form 89 in der geschlossenen Lage. Während zu diesem Zweck eine mechanische Kniehebeleinrichtung benutzt werden könnte, verwendet das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein hydraulisches Einspannen, wobei ein Kolben 110 wahlweise unter hohem hydraulischen Druck an die Rückseite der Spannfläche 85 gepreßt werden kann. Dieser Druck wird in dem Innenvolumen 112 eines Zylinders 113 aufgebaut, in welchem der Kolben 110 hydraulisch abgedichtet gleitende aufgenommen ist. Das Innenvolumen 112 kann mittels eines Ventils 117 wahlweise hydraulisch mit einem Vorfüllbehälter 116 verbunden oder von diesem getrennt werden. Das Ventil 117 wird über ein Leitungspaar 119 und 120 von der Einspannsteuerung 21 betätigt. Das Ventil 117 enthält einen beweglichen Ventilschaft 122, der abdichtend mit einem Ventilsitz 123 in Eingriff bringbar ist, welcher in der Wand des Zylinders 113 ausgebildet ist. Nachdem das Volumen 112 durch Öffnen des Ventils 117 gefüllt wurde, wird das Ventil 117 wieder geschlossen, um den Ventilschaft 122 gegen den Sitz 123 abzudichten. Um die Form 89 kraftvoll geschlossen zu halten, wird das Innenvolumen 112 durch die Einspannsteuerung 21 über eine Hydraulikleitung 125 mit hohem Hydraulikdruck beaufschlagt, die mit einer Einlaßöffnung 126 in der Wand des Zylinders 113 verbunden ist. Der Hydraulikdruck innerhalb des Volumens 112 wird über eine Leitung 125 mittels eines Druck-Meßwertgebers 128 überwacht, der mit dem Maschinenregler über eine Signalleitung 129 verbunden ist.
Ein typischer Betriebszyklus einer Spritzgießmaschine wie die Maschine 10 enthält eine Anzahl von Betriebsphasen, bspw. eine "Spanner schließen"-Phase, einen Einspritzphase, eine "Extruder EIN"-Phase, eine "Spanner öffnen"-Phase und eine Ausstoßphase. Jede Betriebsphase ist verschieden und verlangt unterschiedliche hydraulische Leistungen. Ein Ablauffolgeprogramm in dem Regler 15 bestimmt die Ablauffolge, den Zeittakt und die quantitativen Werte für jede der Phasen durch Abgabe verschiedener Betriebssignale 23 und 24 an die elektro-hydraulischen Steuerungen 20 und 21 zu den entsprechenden Zeiten. Eine Regelung der Ausgangsmenge der Pumpe 26 derart, daß die Ausgangsleistung die Nachfrage in einer betreffenden Betriebsphase nicht wesentlich übersteigt, sorgt dafür, daß Energie eingespart wird. Weitere Energieeinsparungen erfolgen durch die neue Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors zum Antrieb einer Pumpe mit variabler Fördermenge in einer Spritzgießmaschine und durch Einstellen der Motorgeschwindigkeit gemäß einzelnen Antriebssignalen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Motor 34 ein bürstenloser Gleichstrommotor, wie er von der Firma Powertec of Charlotte, North Carolina angeboten wird und ist eine 75 PS-Ausführung des Typs DPFG288T. Die Antriebssignale sind nicht nur mit dem Ziel berechnet, die Ausgangsleistung der Pumpe mit dem Bedarf in jeder Phase in Einklang zu bringen, sondern in besonders bevorzugter Weise auch mit dem Ziel, die Hydraulikpumpen-Motor-Kombination mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad zu betreiben, ausgenommen wenn die Pumpensteuerung 43 Anpassungen vornimmt, um eine Druckkompensation oder eine Strömungskompensation durchzuführen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Pumpe 26 aus einer Pumpe mit variabler Fördermenge, wie bspw. eine Flügelzellenpumpe oder eine Kolbenpumpe. Eine bevorzugte Pumpe mit variabler Fördermenge in der Ausführung mit einem axialen Kolben und einer beweglichen Taumelscheibe ist von der Firma Rexroth of Bethlehem, Pennsylvania, als Modell AA4VSO verfügbar und ist im Einzelnen in Fig. 2 dargestellt. Die Pumpe 26 enthält ein Gehäuse 133, das durch eine Öffnungsplatte 134 abgedeckt ist, die eine Drehkolbenanordnung 136 einschließt. Die Öffnungsplatte 134 enthält eine Einlaßöffnung 135a, die über die Leitung 32 an den Vorratsbehälter 30 der Figur 1 angeschlossen ist, und eine Auslaßöffnung 135b, die über das Rückschlagventil 49 sowohl an die Verteiler 27 und 28 als auch den Akkumulator 48 angeschlossen ist. Die Kolbenanordnung 136 enthält eine Zylinderhülse 137, die Zylinder definiert, welche an Gleitschuhen 139 neigbar hin- und herbewegbare Kolben 138 aufnehmen, die an der Fläche einer geneigten Taumelscheibe 140 entlang gleiten. Die Hin- und Herbewegung der Kolben 138 wird durch Drehung der Antriebswelle 133 bewirkt, die drehbar mit dem Motor 134 verbunden ist. Der Winkel der Taumelscheibe 140 und damit der Hub der Kolben 138 ist unter der Steuerung eines Zylinders 142 veränderbar, der mittels einer Leitung 44 an die Pumpensteuerung 43 in einer Weise angeschlossen ist, wie sie nachstehend anhand Fig. 3 im Einzelnen erläutert werden wird. Der Zylinder 142 wirkt auf die Taumelscheibe 140 ein, um eine Veränderung des Anstell- oder Neigungswinkels der Taumelscheibe gemäß einem Hydrauliksignal zu ermöglichen, das dem Zylinder 142 zugeführt wird. Der Zylinder 142 ist entlang der senkrecht auf die Ebene der Fig. 2 stehenden Achse ausgerichtet, um sich auf den Betrachter zu- und von ihm wegzubewegen. Diese Hin- und Herbewegung bewirkt die Einstellung oder Neigung der Taumelscheibe 140 in Form eines Nockenantriebs.
Während des Betriebs der Pumpe 26 veranlaßt eine Drehung der Welle 33 die Kolben 138, sich im wesentlichen in axialer Richtung innerhalb der Zylinder 37 gleitend zu bewegen, wenn die Gleitschuhe 139 entlang der Fläche der geneigten Taumelscheibe 140 gleiten. Wenn ein Kolben sich innerhalb einer Laufbuchse zurückzieht, füllt Hydrauliköl den Hohlraum über dem Kolben durch die Einlaßöffnung 135a. Bei maximalem Rückzug des Kolbens 138 beginnt der Kolben, sich mit der Auslaßöffnung 135b auszurichten. Eine fortgesetzte Drehung der Kolbenanordnung fährt den Kolben dann wieder aus, um Hydraulikflüssigkeit unter Druck aus der Öffnung 135b abzugeben. Folglich hängt der momentane Volumendurchsatz der Pumpe 26 von der Drehgeschwindigkeit der Welle 33 und von dem Winkel der Taumelscheibe 140 ab, wobei letzterer durch die Tätigkeit des Zylinders 142 verhindert werden kann, um wahlweise entweder eine Druckkompensation oder eine Strömungskompensation auszuführen.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun die Pumpensteuerung 43 im Einzelnen beschrieben. Die Pumpensteuerung 43 enthält ein Strömungskompensationsventil 150, ein Druckkompensationsventil 157, eine Düse 161, einen elektrisch betätigbaren Steuerschieber 165 und ein elektrisch einstellbares Pumpendrucksteuerventil 170, die alle wie in Fig. 3 dargestellt angeschlossen sind. Der Hochdruckausgang der Pumpe 26 ist an die Ventile 150, 157 und an den Steuerschieber 165 über die Leitung 42 angeschlossen. Die Pumpe 26 erhält über die Leitung 32 Hydraulikflüssigkeit vom Vorratsbehälter 30. Auf der Niederdruckseite sind sowohl die Pumpe 26 als auch die Pumpensteuerung 43 über die Leitungen 31 bzw. 59 an den Vorratsbehälter 30 angeschlossen.
Um die Pumpe 26 in einem Strömungskompensationsmodus zu betreiben, der typischerweise während der "Extruder EIN"-Phase der Maschine erwünscht ist, gibt der Regler 15 ein Strömungskompensationssignal über die Mehrfach-Signalleitung 46 ab. Als Ergebnis verschiebt sich der Steuerkolben des Steuerschiebers 165 in Fig. 3 nach rechts, was zur Folge hat, daß der Druck von der Leitung 56 über eine Düse 152 an der rechten Steuerseite des Ventils 150 anliegt. Der Ausgangsdruck der Pumpe 26 liegt über die Leitung 42 an der linken Steuerseite des Ventils 150 an. Wie vorstehend bereits erwähnt, kommt die Leitung 56 aus einem elektrisch gesteuerten Drosselventil für den Extrudermotor, das innerhalb der Einspritzsteuerung 20 angeordnet ist. Im Strömungskompensationsmodus hält das Ventil 50 den Druckabfall über dem Drosselventil auf einem gewünschten konstanten Wert. Dieser Wert ist elektrisch durch den Maschinenregler 15 einstellbar, und zwar über ein Strömungskompensationssignal, was an den elektrischen Eingang des Ventils 150 abgegeben wird. Das Strömungskompensationssignal wird der Pumpensteuerung 43 ebenfalls über die Mehrfach-Signalleitung 46 zugeführt, die in Fig. 1 dargestellt ist.
Für den Fall, daß der Druckunterschied zwischen den zwei Steuereingängen des Ventils 150 den elektrisch eingestellten Sollwert überschreitet, wird der Steuerkolben des Ventils 150 in Figur 3 nach rechts bewegt, wodurch Druck auf den Boden des Pumpenzylinders 142 gegeben wird. Wie Figur 3 deutlicher zeigt, ist der Zylinder 142 mechanisch an die neigbare Taumelscheibe 140 gekoppelt. Der Zylinder 142 enthält eine Feder, die eine Kraft ausübt, welche normalerweise ausreicht, um die Taumelscheibe 140 in einer Position zu halten, in der die Pumpe 26 einen maximalen Hub ausführt. Da die Konstruktion der Pumpe 26 derart gewählt ist, daß sie den höchsten Wirkungsgrad hat, wenn sie mit maximalem Hub oder in der Nähe davon betrieben wird, ist es wünschenswert, die Pumpe auf diesem Arbeitspunkt zu betreiben, wenn immer es möglich ist. Wenn allerdings dem Boden des Zylinders 142 über die Leitung 44 nach dem Verstellen des Ventils 150 ein ausreichender Druck zugeführt wird, um die Federkraft zu überwinden, wird der Zylinder 142 die Taumelscheibe 140 verstellen, um den Hub der Pumpe soweit zu verkürzen, wie es notwendig ist, um das Ventil 150 wieder in seine Gleichgewichtslage zu bringen. Folglich wird die Pumpe 26 nur die Flüssigkeitsmenge liefern, die notwendig ist, einen gewünschten Druckabfall über dem Drosselventil in der Steuerung 20 zu erhalten, die den Extrudermotor 53 steuert.
Der Druckkompensationsmodus wird durch den Regler 15 während aller Betriebsphasen der Maschine 10 mit Ausnahme der "Extruder EIN"-Phase gewählt. Um das zu tun, entspannt der Regler 15 den Steuerschieber 165, um ihn wieder in seine normale Position gemäß Fig. 3 zu versetzen und gibt ein Druckkompensationssignal an das Ventil 170 ab. Das Druckkompensationssignal wird durch den Regler 15 in einer nachstehend zu beschreibenden Weise berechnet und wird der Pumpensteuerung 43 über die Mehrfach-Signalleitung 46 gemäß Fig. 1 zugeführt. Im Druckkompensationsmodus wird der Ausgangsdruck der Pumpe 26 an beide Steuereingänge des Ventils 150 übertragen, wodurch das Ventil 150 in der in Fig. 3 dargestellten Position gehalten wird. Der Ausgangsdruck der Pumpe 26 wird auch an den linken Steuereingang des Ventils 157 und an die linke Seite der Düse 160 angelegt. Die linke Seite der Düse 161 ist sowohl mit dem rechten Steuereingang des Ventils 157 als auch mitder Eingangsseite des Ventils 170 verbunden. Solang der Druck am Eingang des Ventils 170 den an das Ventil 170 in Form des Druckkompensationssignals vom Regler 15 gemeldeten Sollwert nicht übersteigt, erfolgt keine Durchströmung des Ventils 170. Folglich wird auch die Düse 161 nicht durchströmt und der Pumpenausgangsdruck liegt gleichmäßig an beiden Steuereingängen des Ventils 157 an, wodurch das Ventil 157 in der normalen, in Fig. 3 dargestellten Position gehalten wird. Während dieser Zeit hält die Feder innerhalb des Ventils 142 die Taumelscheibe 140 der Pumpe 26 in einer Position, um einen nahezu maximalen Hub füreinen höchst wirkungsvollen Betrieb zu erzeugen.
Für den Fall, daß der Pumpen-Ausgangsdruck, der über die Leitung 42 durch die Düse 161 an der (rechten) Eingangsseite des Ventil 170 auftritt, den an das Ventil 170 abgegebene Druckkompensationswert überschreitet, wird das Ventil 170 anfangen, über die Leitungen 59 und 31 Druckflüssigkeit an den Vorratsbehälter 30 abzulassen. Dieser Rückfluß wird einen Druckabfall über der Düse 161 verursachen, wodurch sich das Ventil 157 nach rechts verstellt. In Folge dieser Verstellung verbindet das Ventil 157 die Leitung 42 mit der Leitung 44, wodurch Hydraulikdruck in den Boden des Zylinders 142 gelangt. Wenn dieser Druck ausreicht, um die Kraft der Feder innerhalb des Zylinders 142 zu überwinden, erfolgt eine Verstellung des Hubs der Pumpe 26 in der vorbeschriebenen Weise. Die Ausgangsleistung der Pumpe 26 wird dabei unter Erhöhung des Druckabfalls über der Düse 161 reduziert, bis der an dem Eingang des Ventils 170 anliegende Druck den Druckkompensationswert nicht mehr übersteigt. Das Ventil 170 stoppt dann die Strömung zum Vorratsbehälter 30, und das Ventil 157 wird in die in Figur 3 dargestellte normale Position zurückgesetzt. Folglich liefert die Pumpe 26 im Druckkompensationsmodus nur diejenige Strömungsmenge, die notwendig ist, um den vom Drucksteuersignal vorgegebenen Solldruck aufrechtzuerhalten, den der Regler 15 in Form des Drucksteuersignals an das Ventil 170 vorgibt.
Über die Bedienerschnittstelle 16 werden gewünschte Formgebungsparameter, ausgedrückt als Einstellwerte in technischen Einheiten, durch einen Bediener in den Speicher des Reglers 15 eingegeben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Regler 15 aus einem CAMAC XTL-Regler, hergestellt durch Cincinnati Milacron, Plastics Division of Batavia, Ohio. Das Verfahren zur Eingabe von Formgebungsparametern in diesen Regler ist in Vista Hydraulic-CE Users Manual, Veröffentlichungsnummer PM-430 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich in vollem Umfang Bezug genommen wird. Der CAMAC XTL-Regler enthält Standardwerte für alle Einstellwerte in der Maschine für einen Standard-Betriebszyklus, Alle Einstellwerte, die durch den Bediener zugänglich sind, werden in Menüs 11 - 28 des vorstehend erwähnten Handbuchs dargestellt.
Der Regler 15 enthält ein Programm, das jeden Einstellwert von technischen Einheiten in Maschineneinheiten umwandelt, welche die Werte der durch den Regler 15 erzeugten Ausgangssignale repräsentieren. Diese Signale enthalten die über die Signal leitungen 23 und 24 an die elektro-hydraulischen Steuerungen 20 und 21 abgegebenen Betriebssignale, die über die Signalleitung 46 an die Pumpensteuerung 43 abgegebenen Druck- und Strömungskompensationssignale, und die an den Antriebsmotor 34 abgegebenen Antriebssignale 40. Die Signalwerte werden durch den Regler 15 aus den Strömungsmengen berechnet, die für den Betrieb der Maschine in einer bestimmten Betriebsphase erforderlich sind. Bspw. wird die Strömungsmenge für eine Einspritzgeschwindigkeit von 15 Inch pro Sekunde durch die Formel
F = 15in/s x 1 gal/231 in³ x A in² x 60 s/min
berechnet, in der 15 der Einstellwert ist, F die Strömungsmenge in Gallonen pro Minute, A die Fläche des zu bewegenden Betätigungselements und die übrigen Terme Umwandlungsfaktoren sind. Der geforderte Signalwert (bspw. Spannung) wird dann als lineares Größenverhältnis der berechneten Strömungsmenge zur maximalen Strömungsmenge berechnet. Um das Beispiel fortzusetzen, sollte die Spannung an dem Ventil
V = Dcal/Dmax x Vmax
sein, worin Dcal die berechnete Strömungsmenge F ist, Dmax die maximale Verdrängung der Pumpe 21 und Vmax die Spannung ist, welche das entsprechende Steuerventil voll aufsteuert. Es ist in dem vorliegenden Fachgebiet bekannt, daß die berechneten Spannungen vorzugsweise durch Offset-Werte angepaßt werden, um Leckagen und anderen kleinen Verlusten in der Maschine Rechnung zu tragen. Wenn einmal jeder Signalwert berechnet ist, wird er in dem Programmablaufspeicher des Reglers 15 abgespeichert. Als wesentlich ist anzumerken, daß der Wert eines gegebenen Signals berechnet wird und der für jede Betriebsphase berechnete Wert in dem Ablaufspeicher an einer Stelle abgespeichert wird, von der aus der entsprechende Signalwert durch den Regler 15 während der entsprechenden Betriebsphase als Ausgangssignal abgegeben wird.
Sobald alle Einstellwerte in Maschineneinheiten umgewandelt wurden, enthält der Programmablaufspeicher des Reglers 15 alle Signalwerte, die nötig sind, um den Programmablauf durch jede Phase eines vollständigen Spritzgießzyklus zu steuern. Zu diesem Zweck gibt der Regler 15 aus dem Programmablaufspeicher in einem entsprechenden Ablauf- und Zeitverhältnis verschiedene Signalwerte ab.
Das Antriebssignal 40 steuert die Geschwindigkeit des Motors 34 und damit die Ausgangsleistung der Pumpe 26, um sicherzustellen, daß die Pumpe nur denjenigen Hydraulikfluß liefert, der zur Erfüllung der Einstellwerte erforderlich ist, um den Bedarf an Hydraulikflüssigkeit während jeder Betriebsphase der Maschine mit den durch den Bediener eingegebenen Formgebungsparametern in Einklang zu bringen. Zur Berechnung des Antriebssignals werden die berechneten Soll-Strömungsmengen für jede Betriebsphase ins Verhältnis zur maximalen Spannung zum Betrieb des Motors 23 mit voller Geschwindigkeit gesetzt. Bspw. wird das Antriebssignal zum Antrieb des Motors 34 nach erfolgter Berechnung der Strömungsmenge gemäß der Formel
VAntrieb = Dcal/Dmax x Vmax
berechnet, worin Dcal die aus dem Einstellwert umgewandelte Strömungsmenge ist, Dmax die maximale Pumpenleistung und Vmax die nötige Spannung ist, um die Pumpe 21 mit ihrer maximalen Leistung anzutreiben. Wenn das Verhältnis zwischen der Antriebsspannung und der Pumpenleistung nicht linear ist, würde eine Kalibrier-Tabelle mit präzisen linearen Anpaßfaktoren in den Speicher des Reglers 15 eingegeben werden, um die berechneten Antriebssignalwerte zu korrigieren. Die Antriebssignale für jede Betriebsphase werden dann in dem Programmablaufspeicher mit den Ventil-Parametern zur Ausführung durch den Regler 15 in der vorbeschriebenen Weise abgespeichert.
Wenn der Regler 15 erst einmal Betriebssignalwerte von dem Programmablaufspeicher zu den Steuerungen 20 und 21 abgibt, überwacht der Regler 15 die Reaktion der Spanneinheit 12 oder der Einspritzeinheit 11 um sicherzustellen, daß der Einstellwert erreicht wurde. Um das zu tun, liest der Regler 15 zunächst den Wert eines Rückkopplungssignals 18 von einem Meßwertgeber, der in den Kontrollkreis eingebunden ist, Bspw. ist der Druck-Meßwertgeber 72 an die Hydraulikleitung 70 angeschlossen, die zu den Betätigungselementen 63 und 64 für die Schraube 52 führt. Um einen Einspritzdruck zu verifizieren, liest der Regler 15 das Signal vom Druck-Meßwertgeber 72, um zu bestätigen, daß der derzeitige Ist-Druck in der Leitung 70 dem Soll-Druck entspricht. Wenn das Signal von dem Druck-Meßwertgeber 72 einen zu großen oder zu kleinen Druck anzeigt, verändert der Regler 15 das Einspritzsignal an die Einspritzsteuerung 20, um den Hydraulikfluß durch das Ventil innerhalb des Hydraulikkreises zu reduzieren oder zu erhöhen. Der Druck-Meßwertgeber 128 ist vorgesehen, um in analoger Weise den Einspanndruck zu uberwachen. In gleicher Weise ermöglichen Entfernungs-Meßwertgeber 75 und 100 dem Regler 15, eine Regelung der Einspritzgeschwindigkeit bzw der Spannbacken-Positionen durchzuführen.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm über die Erzeugung der Signalwerte für die Maschine 10 durch den Regler 15. Der erste zeigt die Eingabe der Formgebungsparameter für die verschiedenen Betriebsphasen in den Speicher des Reglers 15 über die Bediener-Schnittstelle 16. Das Eingabeverfahren erfolgt gemäß dem vorstehend erwähnten Handbuch.
Für jeden Formgebungsparameter berechnet ein Programm in dem Regler 15 die Strömungsmenge oder Durchflußrate durch die Pumpe, die erforderlich ist, um die Formgebungsparameter zu erfüllen (zweiter in der Fig. 4). Diese Berechnung erfolgt anhand der vorstehend erläuterten Formel Dcal.
Unter Verwendung der berechneten Strömungsmenge führt das Programm im dritten Block der Fig. 4 aus, der die Berechnung der Betriebssignalwerte enthält. Diese Werte entsprechen Betriebssignalen 23 und 24, die an die Einspritzsteuerung 20 und an die Einspannsteuerung 21 zur Steuerung der Werte innerhalb dieser Steuerungen abgegeben wurden.
In ähnlicher Weise benutzt das Programm die berechnete Strömungsmenge zur Ausführung des vierten Blocks der Fig. 4, nämlich der Berechnung der Antriebssignalwerte. Das Programm bestimmt die Größe des Antriebssignals 40, die nötig ist, um den Motor 34 mit der richtigen Geschwindigkeit zum Betrieb der Pumpe 26 anzutreiben, um die berechnete Strömungsmenge zu erreichen. Diese Berechnung kann nötigenfalls durch Verwendung einer Kalibrier-Tabelle zur stückweisen linearen Korrektur, wie vorstehend beschrieben, angepaßt werden.
Block 5 der Figur 4 erfordert die Verwendung der berechneten Strömungsmenge und eines entsprechenden Grenzfaktors für den Druck. Dieser Faktor ist Teil des Programms und vorzugsweise ein paar Hundert psi (Pfund/Quadrat-Inch) über dem Druck, der bei der berechneten Strömungsmenge erzeugt wird. Die Addition des Drucks bei der berechneten Strömungsmenge und des Druck-Grenzfaktors führt zu dem Wert des Druckkompensationssignals, das zur Druckkompensation an das Ventil 170 abgegeben wird. Ferner wird ein Signalwert zum Verstellen des Betriebsarten-Auswahl-Steuerschiebers 165 in den Druckkompensationsmodus erzeugt.
In ähnlicher Weise berechnet der durch den Block 5 der Fig. 4 wiedergegebene Teil des Programms auch den Strömungskompensationswert durch Verwendung der berechneten Strömungsmenge und eines Strömungsgrenzfaktors von ein paar Hundert psi. Ferner wird ein Signalwert zum Verstellen des Betriebsarten-Auswahl-Steuerschiebers 165 in den Strömungskompensationsmodus erzeugt.
Im Block 6 der Fig. 4 speichert das Programm alle erzeugten Werte in dem Programmablaufspeicher. Der Regler 15 gibt die diesen Werten entsprechenden Signale ab, um die Maschine 10 einen Spritzgießzyklus durchlaufen zu lassen.
Im Betrieb besteht ein typischer Betriebszyklus einer Spritzgießmaschine aus einer Anzahl verschiedener Phasen, von denen jede normalerweise verschiedene Hydraulikdrucke und/oder Hydraulikströmungen erfordert. Diese Phasen enthalten eine "Spanner schließen"-Phase, eine Einspritzphase, eine "Extruder EIN"- Phase, eine "Spanner öffnen"-Phase und eine Ausstoßphase.
Im Betrieb führt die Maschine 10 sequentiell eine Anzahl aufeinanderfolgender Phasen unter Anweisung des Reglers 15 aus. Die üblicherweise zuerst ausgeführte Phase ist die "Spanner schließen"-Phase. Der Maschinenregler 15 ruft den Antriebssignalwert für die Motorgeschwindigkeit aus einem Programmablaufspeicher ab und gibt ihn als Antriebssignal 40 an den Motor 34. Der Motor 34 verändert seine Geschwindigkeit, um dem Antriebssignal 40 zu entsprechen und seine Ausgangswelle 33 mit der befohlenen Geschwindigkeit zu drehen. Die Ausgangsdrehbewegung treibt die Pumpe 26 an, um die für die "Spanner schließen"-Phase berechnete Strömungsmenge zu liefern. Der Ausgangsfluß zur Pumpe 26 verläuft durch die Verteiler 28 und 27 zur Einspritz- und zur Einspannsteuerung 20 bzw. 21. Der Regler 15 ruft auch die Druck-/Strömungskompensationssignalwerte ab und gibt entsprechende Strömungs- bzw. Druckkompensationssignale an die Pumpensteuerung 43 ab. Diese Signale versetzen die Pumpensteuerung 43 in einen Druckkompensationsmodus und setzen den entsprechenden Druck im Ventil 170.
Zusammen mit der Abgabe des Antriebssignals 40 ruft der Maschinenregler 15 auch Betriebssignalwerte für die Proportionalsteuerung von Ventilen innerhalb der Einspritz- und Einspann-Steuerung 20 bzw. 21 ab. Die an die Einspritz-Steuerung 20 über die Mehrfach-Signalleitung 23 abgegebenen Betriebssignale laufen alle über Ventile in der Einspritzsteuerung 20, da in dieser Betriebsphase keine Bewegung von mechanischen Einspritzkomponenten gefordert ist.
Die Betriebssignale vom Maschinenregler 15 erreichen die Einspann- Steuerung 21 über die Leitung 24 und stellen die proportionale Steuerung des Schließventils für die Spannbacken her. Wenn das Ventil geöffnet ist, läßt es einen Hydraulikfluß von dem Verteiler 28 in die Leitung 97 zu. Der Hydraulikfluß durch die Leitung 97 drückt die hydraulischen Betätigungselemente 94 und 95 gegen ihre feststehenden Enden. Diese Bewegung zwingt die Hydraulikflüssigkeit hinter den Betätigungselementen über die Leitung 98 zum Vorratsbehälter 30. Mit ihrer Verstellung ziehen die Betätigungselemente 94 und 95 die hintere Spannbackenfläche 85 gegen die vordere Spannbackenfläche 84. Der an der hinteren Spannbackenfläche 85 befestigte hintere Gießformabschnitt 88 kommt zum Schließen der Form 89 in eine Paßlage mit dem vorderen Gießformabschnitt 87, der an der vorderen Spannbackenfläche 84 befestigt ist.
Während sich die hintere Spannbackenfläche der vorderen Spannbackenfläche 84 annähert, überwacht der Regler 15 mittels eines Signals vom Entfernungs-Meßwertgeber 100 über die Signalleitung 101 die von der Spannbackenfläche 85 zurückgelegte Strecke. Wenn sich die hintere Spannbackenfläche 85 der vorderen Spannbackenfläche 84 annähert, gibt der Regler 15 Betriebssignale ab, um die Proportionalsteuerung des Spannbackenschließventils innerhalb der Einspannsteuerung 21 zu verändern, um das Ventil allmählich zu schließen. Das verlangsamt die Bewegung der hinteren Spannbackenfläche 85 in Richtung auf die vordere Spannbackenfläche 84 und schützt die Form 89 vor Stoß-Beschädigung.
Um einen Druck zum Zusammenhalten der Spannbackenfläche 84 und 85 zu erzeugen und zu halten, ruft der Maschinenregler 15 einen anderen Antriebssignalwert ab und gibt einen neuen Antriebssignalwert an den Motor 34 heraus. Dieses Signal treibt die Pumpe 26 mit der notwendigen Strömungsmenge zum Aufbau des Haltedrucks für die Spanneinrichtung an. In ähnlicher Weise gibt der Regler 15 neue Strömungs- bzw. Druckkompensationssignale ab, um den Druckkompensationsmodus der Pumpensteuerung 43 an die neue Strömungsmenge anzupassen.
Der Maschinenregler 15 gibt jetzt über die Leitung 24 ein Betriebssignal an die Einspannsteuerung 21 ab, um ein Spannbacken-Halteventil zu öffnen. Wenn sich das Spannbacken-Halteventil öffnet, fließt die Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 26 durch den Verteiler 28 über die Leitung 119 zum Spannbacken-Ablaßventil 117, welches das Spannbacken- Halteventil über die Leitung 120 zum Vorratsbehälter 30 leerpumpt. Der Ventilkolben 122 wird dabei durch das Ventil 117 in den Ventilsitz 123 gezogen.
Der Maschinenregler 15 ruft jetzt einen anderen Betriebssignalwert ab und gibt über die Leitung 24 ein Betriebssignal an die Einspannsteuerung 21 ab, um das Spannbacken-Druckventil innerhalb der Steuerung 21 zu öffnen. Das Spannbacken-Druckventil läßt die Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 26 über die Einlaßöffnung 126 des Zylinders 113 in das Volumen 112 fließen. Dieser Flüssigkeitsstrom erzeugt einen Druck innerhalb des Volumens 112, der den Kolben 110 und den Spannbackenzylinder 113 auseinanderdrückt. Ferner sichert dieser Druck den Sitz des Ventilkolbens 122 in dem Ventilsitz 123. Der Maschinenregler 15 liest den im Volumen 112 erzeugten Druck mittels des Druck-Meßwertgebers 128 über die Signalleitung 129. Wenn der vom Druck-Meßwertgeber 128 angegebene Druck ein vorher durch den Bediener bestimmtes und eingegebenes Niveau erreicht hat, schließt der Maschinenregler 15 das Spannbacken- Druckventil, um die Hydraulikflüssigkeit im Volumen 112 zu halten. Dafür gibt der Regler 15 über die Leitung 24 ein Betriebssignal an das Spannbacken-Druckventil innerhalb der Einspann-Steuerung 21. Der in dem Volumen 112 durch die Hydraulikflüssigkeit aufgebaute Druck behält den Druck zum Zusammenhalten der Spannbacken und der Form während der Einspritz- und der Kühlphase des Betriebszyklus bei, ohne weitere Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 26 zu benötigen.
Die als nächstes ausgeführte Betriebsphase ist die Einspritzphase. Der Maschinenregler 15 ruft einen neuen Antriebssignalwert aus seinem Programmablaufspeicher ab und gibt ein Antriebssignal 40 an den Motor 34, um die Motorgeschwindigkeit und damit die Pumpen-Ausgangsleistung in Anpassung an den erwarteten Strömungsbedarf zu verändern. Der Maschinenregler 15 liest ferner die Strömungs- und Druckkompensationssignalwerte und gibt entsprechende Strömungs- bzw. Druckkompensationssignale an die Pumpensteuerung 43 ab. Da die Ventile in der Einspannsteuerung 21 am Ende der "Spanner schließen"-Phase durch Betriebssignale des Maschinenreglers 15 geschlossen wurden, wird nun Hydraulikflüssigkeit zur Einspann-Steuerung 21 geleitet, die allerdings kaum ausreicht, die mechanischen Einspritzkomponenten zu bewegen.
Der Maschinenregler 15 ruft einen Betriebssignalwert zur proportionalen Steuerung der Ventile in der Einspritz-Steuerung 20 ab, und übermittelt die Betriebssignale über die Leitung 23 an die Einspritz- Steuerung 20. Die erste durch den Maschinenregler 15 in der Einspritzphase ausgeübte proportionale Ventilsteuerung öffnet ein Einspritz-Vorwärts-Ventil, das Hydraulikflüssigkeit vom Verteiler 27 über die Leitung 81 gegen das hydraulische Betätigungselement 78 fließen läßt. Hydraulikflüssigkeit, die aus dem Betätigungselement 78 herausgepumpt wird, verläßt dieses über die Leitung 80 zum Vorratsbehälter 30. Das Betätigungselement 78 drückt die Einspritzeinheit 11 in Richtung auf die vordere Spannbackenfläche 84. Das Einspritzdüsenende 61 des Spritzgehäuses 50 paßt in eine Öffnung in der vorderen Spannbakkenfläche 84. Während sich die Einspritzeinheit 11 der vorderen Spannbackenfläche 84 nähert, gibt der Maschinenregler 15 Betriebssignale an die Einspritzsteuerung 20 ab, um das Ventil, über welches Hydraulikflüssigkeit zum Betätigungselement 78 fließt, langsam zu schließen. Das erfolgt, um zu verhindern, daß die Einspritzeinheit 11 in die vordere Spannbackenfläche 84 schlägt.
Der Maschinenregler 15 gibt jetzt ein neues Antriebssignal 40 entsprechend einem Antriebssignalwert in seinem Programmablaufspeicher an den Motor 34 ab. Das Signal ändert die Motorgeschwindigkeit, so daß die Pumpe 26 jetzt die korrekte Strömungsmenge zum Einspritzen von Material in die Form 89 mit einer gewünschten Einspritzrate und mit einem gewünschten Einspritzdruck bereitstellt. Der Regler 15 gibt ferner gemäß den in seinem Programmablaufspeicher gespeicherten Strömungs-/Druckkompensationswerte neue Strömungs-/Druckkompensationssignale an die Pumpensteuerung 43 ab.
Der Maschinenregler 15 gibt jetzt über die Leitung 23 ein Betriebssignal an die Einspritzsteuerung 20 zum Öffnen des Schrauben-Vorwärts- Ventils ab. Hydraulikflüssigkeit fließt zu den Betätigungselementen 63 und 64, um die Einspritzschraube 52 innerhalb des Spritzgehäuses 60 vorwärts in Richtung auf die vordere Spannbackenfläche 84 zu drücken. Während sich die Einspritzschraube 52 vorwärts bewegt verspritzt sie durch die Einspritzdüse 61 das vorher in dem Spritzgehäuse 60 geschmolzene plastifizierte Material in das Volumen 91 der Form 89.
Die Eintrittsgeschwindigkeit des plastifizierten Materials in die Form 89 wird durch den Maschinenregler 15 gesteuert, der entsprechende Antriebssignale an den Motor 34 abgibt. Diese Antriebssignale verändern die Geschwindigkeit des Motors 34, und damit die Strömungsmenge durch die Pumpe 26. Im selben Maße, wie sich diese Strömungsmengen verändern, verändert sich auch die auf die Betätigungselemente 64 und 63 ausgeübte Kraft, die an die Schraube 52 gekoppelt sind. Der Maschinenregler 15 verändert diese Antriebssignale zum Ändern der Einspritzgeschwindigkeit auf der Basis der Druck-Ablesewerte, die über die Leitung 73 von dem Druck-Meßwertgeber 72 empfangen werden. Die Signale vom Druck-Meßwertgeber 72 werden zur Bestätigung dafür verwendet, daß die vorher durch den Bediener eingegebenen richtigen Einspritzgeschwindigkeiten erreicht werden. Der Maschinenregler 15 gibt ein Betriebssignal an die Einspritzsteuerung 20 zum Schließen des Schrauben-Vorwärts-Ventils ab, wenn (von dem Entfernungs-Meßwertgeber 75) über die Leitung 76 ein Signal empfangen wird, das anzeigt, daß die Schraube 52 am Ende ihrer Bewegungsbahn angelangt ist.
Wenn eine Eingußunterbrechung programmiert worden ist, verändert der Maschinenregler 15 die Durchflußmenge durch Abgabe eines neuen Antriebssignals 40 an den Motor 34. Der Regler 15 sendet dann über die Leitung 23 ein Betriebssignal an die Einspritz-Steuerung 20, um ein Ventil zu öffnen, das die Hydraulikflüssigkeit die Bewegung der Betätigungselemente 78 umkehren läßt. Dieser Hydraulikfluß wird die Einspritzeinheit 11 von der vorderen Spannbackenfläche 84 zurückziehen. Diese Aktion wird dazu verwendet, einen Wärmetransfer vom Spritzgehäuse 60 in die Form 89 zu verhindern. Wenn ein Wärmetransfer das Material innerhalb des Hohlraums 91 nicht vom Abkühlen abhält, wird eine derartige Eingußunterbrechung normalerweise nicht benötigt.
Der Maschinenregler 15 gibt nun ein Betriebssignal an die Einspritz- Steuerung 20 ab, um allmählich ein Ventil zu öffnen, das die Leitungen 69 und 70 miteinander verbindet. Das ermöglicht den Betätigungselementen 63 und 64 eine Reaktion auf mechanischen Druck, der auf die Schraube 52 ausgeübt wird, was nachstehend beschrieben wird.
Die nächste Betriebsphase die der Regler 15 ausführt, ist die "Extruder EIN"-und Kühlphase. Der Regler 15 verändert jetzt die Ausgangsleistung der Pumpe durch ein neues Antriebssignal 40 an den Motor 34. Der Regler 15 gibt auch Strömungs-/Druckkompensationssignale ab, um den Betriebsarten-Auswahl-Steuerschieber 165 der Pumpensteuerung 43 nach links zu verschieben, um den Strömungskompensationsmodus zu wählen. Ein anderes Signal geht an das Strömungskompensationsventil 140 und gibt einen bestimmten Strömungsgrenzwert an.
Der Maschinenregler 15 gibt dann ein Betriebssignal an ein Drosselventil ab, welches Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 58 zum Hydraulik- oder Extruder-Motor 53 fließen läßt, und dann über die Leitung 57 zum Vorratsbehälter 30. Dieser Motor dreht die Einspritzschraube 52 in Abhängigkeit dieser Hydraulikströmung. Zu diesem Zeitpunkt gelangen Kügelchen von einem (nicht dargestellten) Einfülltrichter in das Spritzgehäuse 60. Dabei gelangen sie in die sich drehende Schraube 52, und die mechanische Scherkraft der Schraube 52 schmilzt die Kügelchen. Das geschmolzene Material wird durch die Flügel der Schraube 52 vorwärts in Richtung auf die Einspritzdüse 61 des Spritzgehäuses 60 gedrückt. Wenn sich dieses plastifizierte Material im vorderen Teil des Spritzgehäuses 60 ansammelt, wird es einen rückwärts gerichteten Druck gegen die Schraube 52 ausüben. Da die Schraube 52 nicht mehr durch Hydraulikflüssigkeit in den Betätigungselementen 63 und 64 in Position gehalten wird, bewegt sich die Schraube mit den Betätigungselementen 63 und 64 zurück.
Wenn der Maschinenregler 15 die Druckveränderung bei den Betätigungselementen 63 und 64 mittels des Druck-Meßwertgebers 72 über die Leitung 73 gemeldet bekommt, gibt er Betriebssignale über die Einspritzsteuerung 20 an das Schraubensteuerventil ab, damit dieses sich schließen und die Hydraulikflüssigkeit in den Betätigungselementen 63 und 64 halten kann. Sobald die Betätigungselemente dem durch das plastifizierte Material ausgeübten Druck widerstehen, wird ein harter Strahl aus plastifiziertem Material in dem Spritzgehäuse 60 aufgebaut. Sobald der Druck ein bestimmtes, vorher von dem Bediener eingegebenes Niveau erreicht hat, gibt der Maschinenregler 15 ein neues Betriebssignal an das Schraubensteuerventil ab, welches den Hydraulikfluß durch die Leitungen 69 und 70 zum Zurückziehen der Schraube 52 umkehrt. Jetzt füllt plastifiziertes Material den Hohlraum 91, während sich die Schraube 52 dreht. Wenn die Schraube 52 das Spritzgehäuse 60 durchquert hat, was dem Regler 15 durch den Entfernungs-Meßwertgeber 75 gemeldet wurde, gibt der Regler 15 über die Leitung 23 ein Signal ab, um das Schraubensteuerventil innerhalb der Einspritz-Steuerung 20 zu schließen. Ein weiteres Betriebssignal wird an die Einspritz-Steuerung 20 abgegeben, um das an den Hydraulikmotor 53 angeschlossenen Extruder-Drosselventil zu schließen, um die Drehung der Schraube 52 zu stoppen.
Währenddessen die Schraube 52 zurückgezogen und gedreht wurde, um einen Strahl aus plastifiziertem Material zu erzeugen, wird das Material innerhalb des Volumens 91 gekühlt. Durch die Abkühlung innerhalb des Hohlraums 91 der Form 89 wird das Spritzgieß-Formteil geformt.
Der Maschinenregler 15 veranlaßt nun die "Spanner öffnen"-Phase. Zu Beginn dieser Betriebsphase paßt der Maschinenregler 15 noch einmal die Geschwindigkeit des Motors 34 an, so daß für die Öffnungsphase die richtige Strömungsmenge von der Pumpe 26 verfügbar ist. Ferner werden Strömungs-/Druckkompensationssignale an die Pumpensteuerung 43 abgegeben, um den Strömungs-/Druckkompensationswert zurück zum Druckkompensationsmodus zu schalten. Der Regler sendet der Pumpensteuerung 43 auch noch ein weiteres Signal zum Einstellen eines neuen Drucks im Ventil 170 (Fig. 2).
Der Maschinenregler 15 gibt ein Betriebssignal an die Einspann-Steuerung 21 ab, um das Spannbacken-Halteventil zu öffnen. In dem Volumen 112 befindliche Hydraulikflüssigkeit fließt nun in den Vorfüll-Vorratsbehälter 116 hinter dem Zylinder 113. Nachdem eine bestimmte Zeit abgewartet wurde, erhält die Einspann-Steuerung 21 von dem Maschinenregler 15 ein Betriebssignal, das ein Ventil öffnet, so daß Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 120 fließt, um das Ventil 117 zu entleeren und dabei die Bewegung des Ventilkolbens 122 umzukehren. Wenn der Ventilkolben 122 in das Volumen 112 gedrückt wird, bietet sich der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Volumens 112 eine direktere Passage mit größerem Durchmesser für die Rückkehr in den Vorfüll-Vorratsbehalter 116. Sobald der Ventilkolben 122 vollständig in das Volumen 112 ausgefahren wurde, gibt der Maschinenregler 15 über die Leitung 24 ein Betriebssignal an die Einspann-Steuerung 21 ab, um den Hydraulikfluß von der Leitung 120 an das Ventil 117 zu stoppen.
Der Maschinenregler 15 gibt nun ein neues Antriebssignal 40 und neue Strömungs-/Druckkompensationssignale ab, um die Pumpensteuerung 43 und die Pumpe für eine Öffnung der Spannvorrichtung einzustellen. Nachdem der Spannbacken-Haltedruck jetzt abgebaut ist, gibt der Maschinenregler 15 über die Leitung 24 ein Betriebssignal an die Einspann-Steuerung 21 ab, um über die Leitung 98 einen Hydraulikfluß an die Betätigungselemente 94 und 95 zu veranlassen. Über die Hydraulikleitung 97 werden die Betätigungselemente zum Vorratsbehälter 30 hin entleert. Die Hydraulikströmungen gegen die Betätigungselemente 94 und 95 drückt die hintere Spannbackenfläche 85 und den daran befestigten hinteren Gießformabschnitt 88 von der vorderen Spannbackenfläche 84 und dem daran befestigten vorderen Gießformabschnitt 87 weg. Wiederum überwacht der Maschinenregler 15 die von der hinteren Spannbackenfläche 85 zurückgelegte Entfernung über ein Signal vom Entfernungs-Meßwertgeber 100. Während sich die hintere Spannbackenfläche 85 dem Ende der Strecke nähern, die die Betätigungselemente 94 und 95 zurücklegen können, gibt der Maschinenregler 15 an die Einspann-Steuerung 21 ein Signal zur Verlangsamung des Hydraulikflusses zu den Betätigungselementen 94 und 95 ab. Diese Verlangsamung wird sich Fortsetzen, bis der Hydraulikfluß gestoppt ist und der hintere Gießformabschnitt 88 von dem vorderen Gießformabschnitt 87 getrennt ist.
Der Maschinenregler 15 leitet nun die Ausstoßphase ein. Nach Anpassung der Pumpen-Ausgangsleistung und Einstellen der Pumpensteuerung gibt der Maschinenregler 15 über die Leitung 24 ein Betriebssignal an die Einspann-Steuerung 21 ab, um den Stößel 106 über die Leitung 105 anzutreiben. Der Stößel stößt während der Abkühlphase gegen das in der Gießform 89 gebildete Formteil und stößt es aus. Das Formteil fällt in einen Bereich unterhalb der Spanneinheit 12. Ein (nicht dargestelltes) Tor kann dann geöffnet und das Formteil entnommen werden. Der Maschinenregler 15 gibt dann ein Betriebssignal an die Einspann-Steuerung 21 ab, um den Hydraulikfluß zum Stößel 106 umzukehren und den Stößel 106 zurückzuziehen, um den Betriebszyklus zu beenden.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß mittels der Pumpensteuerung 43 in Zusammenhang mit der Pumpe mit variabler Fördermenge 26 Mittel für eine prompte und präzise Steuerung der Ausgangsleistung der Pumpe 26 bereitgestellt werden, um wahlweise eine Druck- und/oder Strömungskompensation durchzuführen. Darüberhinaus bietet die Erfindung Mitte zum Anpassen der Ausgangsleistung der Pumpe 26 an den angenommenen Bedarf an Hydraulikflüssigkeit in jeder Phase eines Betriebszyklus durch Anpassung der Geschwindigkeit des Motors 34 gemäß einem Antriebssignal 40, das nach gewünschten Formgebungsparametern berechnet, wurde. Als ein Ergebnis können die Pumpe 26 und der Motor 34 in der überwiegenden Zeit mit maximalem Wirkungsgrad oder in der Nähe davon betrieben werden. Die Motor-Pumpen-Kombination, die zur Verwendung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgesucht wurde, ist am wirkungsvollsten, wenn die Pumpe mit ihrem maximalen Hub oder in der Nähe des maximalen Hubs betrieben wird. Jedoch wird der Fachmann erkennen, daß andere Motor-Pumpen-Kombinationen am wirkungsvollsten sein können, wenn sie in anderen Betriebsregionen betrieben werden. Folglich sollte für eine maximale Energieersparnis als die effizienteste Betriebskonfiguration für eine gegebene Motor-Pumpen-Kombination diejenige gewählt werden, in der die Pumpe während der gesamten Zeit mit Ausnahme zum Korrigieren von Übergangs-Störeffekten arbeitet.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Pumpe 26 aus einer Pumpe mit fester Fördermenge während die Pumpensteuerung 43 entfernt ist und der Motor 34 ein bürstenloser Gleichstrommotor ist. Die Geschwindigkeit des Motors wird während jeder Betriebsphase in Übereinstimmung mit einem Antriebssignal gesteuert, dessen Wert berechnet wurde, damit der durch die Pumpe gelieferte Hydraulikfluß im wesentlichen an den während jeder Phase erwarteten Bedarf an Hydraulikflüssigkeit angepaßt ist. Während die mit dieser Alternative erzielbaren Energieersparnisse nicht so groß sind, wie die jenigen, die mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel möglich sind, sind im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Kombinationen aus Konstant-Volumenpumpen mit Wechselstrommotoren variabler Geschwindigkeit auch mit der alternativen Ausführungsform ein verbesserter Energie-Wirkungsgrad und auch eine präzisere und breitere Anpassung der Motorgeschwindigkeit und damit der Ausgangsleistung der Pumpe erzielbar.
Während die Erfindung im Zusammenhang mit einer hydraulischen Spritz gießmaschine beschrieben wurde, ist es dem Fachmann ohne weiteres klar, daß die Erfindung auch auf andere hydraulisch angetriebene kunststoffverarbeitende Maschinen wie bspw. hydraulische Reaktionsspritzgießmaschinen Anwendung findet.

Claims

1. Energiesparende Spritzgießmaschine (10), mit

a) einer Spanneinrichtung (12) zum Tragen erster und zweiter Abschnitte (87, 88) einer Form (89) und zum selektiven Bewegen der Abschnitte (87, 88) in eine geteilte Lage zueinander, um die Form (89) zu öffnen, und in eine gemeinsame Paß-Lage, um die Form (89) zu schließen, und zum kraftvollen Halten der Form (89) in der geschlossenen Lage;

b) einer Einspritzeinrichtung (11), die an die Spanneinrichtung (12) und an die Form (89) koppelbar ist, zum Plastifizieren eines Materials und zum Einspritzen des plastifizierten Materials in die Form (89) zur Herstellung eines Formteils;

c) hydraulischen Betätigungsmitteln (53, 94, 95), die an die Spanneinrichtung (12) und/oder an die Einspritzeinrichtung (11) zur Betätigung derselben gekoppelt sind;

d) elektro-hydraulischen Steuermitteln (20, 21), die an die hydraulischen Betätigungsmittel gekoppelt sind, um in Abhängigkeit von vorbestimmten elektrischen Steuersignalen Hydraulikflüssigkeit an die Betätigungsmittel abzugeben;

e) Pumpenmitteln (26), die an die elektro-hydraulischen Steuermittel (20, 21) und an einen Vorratsbehälter (30) gekoppelt sind, zur Versorgung der elektro-hydraulischen Steuermittel (20, 21) mit Hydraulikflüssigkeit;

f) einem Antriebsmotor (34) mit variabler Geschwindigkeit, der zum Antreiben der Pumpenmittel (26) an diese angeschlossen ist; und mit

g) einer Steuerung (15) zum Erzeugen der Betriebssignale gemäß programmierten Formgieß-Parametern, Ablauffolge- und Zeittaktvorgaben,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (15) ferner Antriebssignale (40) zum Steuern der Geschwindigkeit des Antriebsmotors erzeugt und damit der Hydraulikflüssigkeits-Liefermenge durch die Pumpenmittel und daß die Antriebssignale gemäß einem aus einer Vielzahl von Speicherwerten erzeugt wird, von denen jeder die Hydraulikflüssigkeits- Liefermenge repräsentiert, die von den Pumpenmitteln während wenigstens eines Teils einer bestimmten Betriebsphase der Maschine gefordert wird, um die programmierten Formgieß-Parameter, Ablauffolge- und Zeittaktvorgaben zu erfüllen, ohne die geforderte Hydraulikflüssigkeits-Liefermenge in signifikanter Weise zu überschreiten.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, bei der der Antriebsmotor (34) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, bei der der Antriebsmotor (34) ein Wechselstrommotor ist.

4. Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Pumpenmittel (26) eine Pumpe mit fester Fördermenge enthalten.

5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Pumpenmittel (26) eine Pumpe mit variabler Fördermenge enthalten.

6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, desweiteren mit Pumpensteuermitteln (43), die an die Steuerung (15) und an die Pumpe mit variabler Fördermenge (26) angeschlossen sind, um die Pumpe (26) selektiv in folgenden Betriebsarten zu betreiben:

(I) in einem Druckkompensationsmodus, in dem die Pumpe (26) im wesentlichen nur die Durchflußmenge liefert, die zur Aufrechterhaltung eines Drucks gemäß einem Drucksignal erforderlich ist, das durch die Steuerung (15) erzeugt wurde; und/oder

(II) in einem Strömungskompensationsmodus, in dem die Pumpe (26) im wesentlichen nur die Durchflußmenge liefert, die zur Aufrechterhaltung einer Strömung gemäß einem Drucksignal erforderlich ist, das durch die Steuerung (15) erzeugt wurde.

7. Spritzgießmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, die desweiteren Rückschlagventilmittel (49) zwischen den Pumpenmitteln (26) und den elektro-hydraulischen Steuermitteln (20, 21) aufweist, und Akkumulatormittel (48) zwischen den elektro-hydraulischen Steuermitteln (20, 21) und den Rückschlagventilmitteln (49).