DE3037696A1

DE3037696A1 - Steuerung fuer mehrstufig oder kontinuierlich betaetigbare stellglieder

Info

Publication number: DE3037696A1
Application number: DE19803037696
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing. Heindl; Alfred Dipl.-Ing. Schwertberg Lampl; Rupert Ing. Arbing Moerwald
Original assignee: LUDWIG ENGEL KG
Current assignee: LUDWIG ENGEL KG
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-06
Publication date: 1981-04-23
Also published as: GB2063516B; ATA661579A; FR2467431A1; GB2063516A; FR2467431B3; AT365118B; DE3037696C2

Description

PATENTANWALT - 6- OKI, i960

DR. RICHARD KNEiSSL Vv'idenmayersir. 46

D-SOQO MÜNCHEN Tel. 089/295125

Ludwig Engel KG

in Schwertberg (Österreich)

Steuerung für mehrstufig oder kontinuierlich betätigbare Stellglieder

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Die Erfindung betrifft eine Steuerung für mehrstufig oder kontinuierlich betätigbare Stellglieder in KunststoffVerarbeitungsmaschinen, insbesondere für elektromagnetische Proportionalventile in Spritzgießmaschinen, mit zumindest einem Sollwerte-Programmgeber zur Abgabe von Sollwerten an ein Stellglied, einem Istwertgeber und einer Auswerteschaltung, welche abhängig von den Soll-Istwert-Differenzen die entsprechenden Stellgrößen für das Stellglied korrigiert.

In Spritzgießmaschinen für die Herstellung von Kunststofferzeugnissen müssen während eines Funktionsablaufes eine Vielzahl von Steuervorgangen ausgeführt werden. Hiebei werden für den Ablauf der einzelnen. Arbeitsphasen, wie Plastifizieren, Formschließen, Einspritzen u.dgl., in entsprechenden Hydraulikkreisen angeordnete Ventile entsprechend den jeweiligen Erfordernissen eingestellt. Für eine gleichbleibende Qualität eines Kunststofferzeugnisses ist es beispielsweise notnwendig, den Formfüllgang weg- und zeitabhängig zu steuern, wobei die jeweiligen Werte im allgemeinen empirisch ermittelt werden. Diese Werte werden in Programmgebern gespeichert, welche dann während des Einspritzvorganges abhängig vom zurückgelegten Weg einer Einspritzschnecke eine Reihe von Sollwerten an ein hydraulisches Mengenventil legen und nach der Formfüllung ein hydraulisches Druckventil zeitabhängig mit einer Reihe von Sollwerten ansteuern. Man verwendet hiefür im allgemeinen elektromagnetisch steuerbare Proportionalventile. Ein Problem bei diesen Proportionalventilen liegt nun jedoch darin, daß aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten und verschiedenen anderen Randbedingungen kein streng linear proportionaler Zusammenhang zwischen Stellgröße, beispielsweise einem elektrischen Strom, und dem vom Ventil gelieferten Istwert, beispielsweise einem Druck, besteht.

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Die in den Programmgebern gespeicherten Sollwerte können daher nur in fehlerhafte Istwerte umgesetzt werden/ was auf die Qualität des hergestellten Kunststofferzeugnisses einen nachteiligen Einfluß hat.

Man hat versucht, die Ventile mit Betätigungsvorrichtungen einzustellen, welche hydraulische oder elektrische Signale in exakte mechanische Hübe umsetzen können (ÄT-PS 336 878 und 336 877). Diese Betätigungsvorrichtungen können jedoch vom Ventil selbst bedingte Nichtlinearitäten nicht ausgleichen.

Man hat auch bereits Regelsysteme entwickelt, welche durch kontinuierliche Messung des Istwertes und entsprechende Nachstellung des Ventils eine Übereinstimmung von Sollwert und Istwert ermöglichen sollen. Derartige Regelsysteme sind jedoch technisch aufwendig und neigen zu Instabilitäten.

Beispielsweise in der GB-PS 14 86 883 ist eine Steuerung für eine Spritzgießmaschine beschrieben, welche mit Hilfe einas !Comparators die Sollwerte mit den Istwerten vergleicht. Dieser Komparator überprüft, ob der Istwert innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches liegt und kann abhängig davon vier verschiedene Fehlersignale bilden. Der Komparator bildet hiebei eine Aussage, ob der Istwert innerhalb des Toleranzbereiches liegt, und ob er größer oder kleiner als der Sollwert ist. Abhängig von dem jeweiligen Fehlersignal wird nach jedem Arbeitszyklus ein bestimmter Platz in einem Korrekturspeieher aufgerufen, auf welchem Platz eine den entsprechenden Fehler behebende Korrekturanweisung gespeichert ist.

Ein Nachteil dieser Steuerung besteht darin, daß sie maschinengebunden, also nur für eine jeweilig bestimmte Maschine verwendbar ist, da die den Fehlersignalen zugeordneten Korrekturanweisungen eben nur für eine bestimmte Maschine verwendbar sind. Dementsprechend ist auch ein sehr großer Programmieraufwand für den Korrekturspeieher notwendig, da

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beispielsweise bei einer Spritzgießmaschxne eine Vielzahl von Stellgliedern vorhanden und daher auch sehr viele Fehlerkombinatxonen möglich sind.

Die Erfindung hat sich demgemäß die Aufgabe gestellt, eine Steuerung für Stellglieder in Kunststoffverarbeitungsmaschinen zu schaffen, bei welcher Ungenauigkeiten der Stellglieder bzw. Nichtlinearitäten zwischen den Stellgrößen und Istwerten ausgeglichen werden.

Srfindungsgemäß ist hiezu ein willkürlich auslösbarer Prüfwerte—Programirigeber zur Abgabe einer Reihe von über den Stellbereich des Stellgliedes verteilten Prüfwerten vorgesehen, wobei die Auswerteschaltung entsprechend den Prüfwert-Istwert-Differenzen Korrekturgrößen bildet und in einem Korrekturwert-Speicher abspeichert, und daß die vom Sollwerte-Programmgeber initierten Stellgrößen entsprechend den zugehörigen Korrekturgrößen korrigiert werden.

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Die Erfindung läßt damit regelungsähnliche Systeme,in dem sie vermeidet, daß Stellglieder ständig mit Stellgrößen angesteuert werden, die nicht ihrer Stellgrößen-Istwert-Proportion entsprechen. Der hiezu vorgesehene Prüfwerte-Programmgeber führt praktisch vor Inbetriebnahme der Maschine einen Eichvorgang aus, wobei die Auswerteschaltung abhängig von den Prüfwert-Istwert-Differenzen Korrekturgrößen bildet. Die im Sollwerte-Programmgeber enthaltenen Sollwerte können dann von vorneherein um die entsprechenden Korrekturgrößen, welche eine exakte · Aussage über die jeweiligen Sollwert-Istwert-Differenzen enthalten, geändert werden.

Es ist bei der Erfindung daher grundsätzlich nicht notwendig, daß die aktuelle Stellung der Stellglieder während des Betriebes überwacht wird. Während des Betriebes ist eine neuerliche Auslösung der Prüfeinrichtung im allgemeinen nicht erforderlich, da die Beziehung zwischen Stellgröße und Istwert des Stellgliedes im allgemeinen über längere Zeit konstant bleibt. Bei einem Wechsel eines Stellgliedes oder bei

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einer Reparatur hingegen kann die Prüfeinrichtung wieder ausgelöst werden, sodaß die Sollwerte des Programmgebers den neuen Bedingungen anpaßbar sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, ohne daß die Erfindung auf diese eingeschränkt ist.

Die Fig. 1 zeigt ein Schema einer Spritzgießmaschine, Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Stellgröße und Istwert eines Stellgliedes und Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung.

In Fig„ 1 ist die Spritzgießform 6 und die Einspritzeinheit einer Schneckenspritzgießmaschine angedeutet. Letztere weist eine innerhalb eines Einspritz- und Plastifizierzylinders angeordnete Schnecke 5 auf, welche mittels eines Hydromotors 7 drehbar und mittels einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 8 verschiebbar ist. Die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 8 ist mittels einer Hydraulikleitung 3 mit einer Pumpe verbunden, wobei in der Hydraulikleitung 3 zwei Stellglieder 1 und 2 angeordnet sind. Das Stellglied 1 ist ein Druckproportionalventil und das Stellglied 2 ein Mengenproportionalventil. Durch entsprechende Ansteuerung des Stellgliedes 1 kann somit der auf die Schnecke ausgeübte Druck eingestellt werden, während mit dem Stellglied 2 die Vorschubgeschwindigkeit der Schnecke steuerbar ist. Der Istwert der Geschwindigkeit wird mit Hilfe eines induktiven Gebers 9 und der Istwert des Druckes mit einem Geber 1o gemessen. Entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gibt nun während des Einspritzvorganges ein erster Programmgeber 15' wegabhängige GeschwindigkeitsSollwerte ab. Diese Geschwindigkeitssollwerte steuern über eine Prüfeinrichtung 16 das Stellglied an. Nach Abschluß des Einspritzvorganges gibt ein zweiter

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Programmgeber 15 zeitabhängige Drucksollwerte an das Stellglied 1 ab.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf die beiden erwähnten Stellglieder anwendbar, ebenso ist es nicht wesentlich, wieviele Sollwerte während eines Arbeitsvorganges an das Stellglied abgegeben werden.

Die Fig. 2 zeigt nun den Zusammenhang zwischen der Stellgröße und dem Istwert eines Druckproportiona.1-ventiles. Die strichüerte Linie A repräsentiert
hiebei den idealen, streng linear proportionalen
Zusammenhang zwischen Stellgröße und Istwert.
Tatsächlich besteht jedoch aufgrund verschiedener
Toleranzen und Randbedingungen beispielsweise die
durch die Linie B gezeigte Relation. Die unter Annahme einer linearen Proportionalität in den Programmgeber eingegebenen Sollwerte werden daher nur in fehlerhafte Istwerte umgesetzt.

Gemäß der Erfindung ist nun zur Beseitigung dieser Fehler die in Fig. 3 gezeigte Prüfeinrichtung 16 vorgesehen. Die Prüfeinrichtung 16 ist über einen ersten Digitalanalogwandler 18 mit einem Druckistwertgeber und über einen zweiten Digitalanalogwandler 18 und einen Verstärker 19 mit dem Druckproportionalventil 1 verbunden.Zur Auslösung der Prüfeinrichtung 16 ist eine Prüftaste 17 vorgesehen, welche eine Zeitsteuereinrichtung 2o in Betrieb setzt. Diese Zeitsteuereinrichtung 2o ruft nun nach einem ersten
Ausführungsbeispiel aus einem Prüfspeicher 22 eine Folge von Prüfwerten Ρ^Ρρ.,.Ρ sukzessive ab und
steuert damit über den Digitalanalogwandler 18 und den Verstärker 19 das Druckproportionalventil 1
an. Die Prüfsollwerte decken beispielsweise in linearen 4%-Stufen den Stellbereich des Druckproportionalventils 1 ■ ab.

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Die jeweiligen Istwerte werden vom Druckistwertgeber über den Digitalanalogwandler 18 an die Prüfeinrichtung mitgeteilt. Eine Auswerteschaltung 21 vergleicht nun jeden Prüfwert P. bis P mit seinem Istwert und speichert die

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Differenz der beiden Werte als Korrekturgröße K., K„ ...K in einem Korrekturspeicher 23 ab.

Während des Betriebes kann nun jeder Sollwert P.. (t) , Ρ» (t) ... P (t) des Programmgebers 15 um die

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dem identischen Prüfwert P₁, P„ bis P zugeordnete Differenz K₁,K„ bis K geändert werden.

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Es ist jedoch auch möglich/ die Änderung bzw. Korrektur der Sollwerte des Programmgebers 15 zugleich oder im Anschluß an die Ermittlung der Korrekturwerte K^ bis K durchzuführen und die entsprechenden korrigierten Sollwerte des Programmgebers 15 abzuspeichern.

Nach Fig. 2 würde beispielsweise bei einem Prüfsoliwert von 2o bar ein Istwert von 14 bar und dementsprechend eine Korrekturgröße von +6 bar ermittelt. Ein Programinsollwert von 2o bar würde daher in einen korrigierten Sollwert von 26 bar umgewandelt/ wobei man aus der Tabelle ersieht/ daß damit nun der gewünschte Istwert von 2o bar erreicht ist.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt die Prüfeinrichtung 16 wiederum den Stellbereich des Stellgliedes abdeckende Prüfwerte vor. Die Auswerteschaltung 21 bestimmt nun eine Folge von Istwerten und speichert sie mit den zugehörigen Prüfwerten als Korrekturgrößen ab. Jeder Sollwert des Programmgebers 15 kann dann durch Vergleich mit den Istwerten in einen dem identischen Istwert zugeordneten Prüfwert als Stellgröße umgewandelt werden. Beispielsweise bestimmt die Auswerteschaltung wiederum eine lineare Folge von Istwerten in 4%-Schritten .

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Die Erfindung ermöglicht es somit, auch Stellglieder einzusetzen, die bislang aufgrund mangelnder Linearität ausgetauscht werden mußten. Die Erfindung ist auch nicht auf die beiden erwähnten Ausführungsbeispiele zur Ermittlung von Korrekturgrößen für die Sollwerte des Programmgebers eingeschränkt. Insbesondere für den Fall eines stark schwankenden Linearxtätsfehlers eines Stellgliedes ist es von Vorteil, wenn die Tendenz des Linearitätsfehlers bei der Ermittlung der Korrekturgrößen nach dem ersten Ausführungsbeispiel berücksichtigt wird. Weiters ist es möglich, zu große Abweichungen zwischen PrüfSollwerten und Istwerten als Alarmsignal zu melden, wenn dadurch die Funktion des Stellgliedes beeinträchtigt scheint.

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Claims

Patentansprüche :

1 .y Steuerung für mehrstufig oder kontinuierlich betätigbare Stellglieder in Kunststoffverarbeitungsmaschinen, insbesondere für elektromagnetische Proportionalventile in Spritzgießmaschinen, mit zumindest einem Sollwerte-Programmgeber zur Abgabe von Sollwerten an ein Stellglied, einem Istwertgeber und einer Auswerteschaltung, welche abhängig von den Soll-Istwert-Differenzen die entsprechenden Stellgrößen für das Stellglied korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein willkürlich auslösbarer Prüfwerte-Programmgeber (2o,22) zur Abgabe einer Reihe von über den Stellbereich des Stellgliedes (1) verteilten Prüfwerten (P.,P₉...P ) vorgesehen ist, wobei die Auswerteschaltung (21) entsprechend den Prüfwert-Istwert-Differenzen Korrekturgrößen (K.,K ...K ) bildet und in einem Korrekturwert-Speicher (23) abspeichert, und daß die vom Sollwerte-Programmgeber (15) initierten Stellgrößen entsprechend den zugehörigen Korrekturgrößen (K₁,K„...K ) korrigiert werden.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfwerte-Programmgeber eine Zeitsteuereinrichtung (2o) und einen Prüfwerte-Speicher (22) aufweist, aus welchem eine Folge von Prüfwerten (P₁,P„...P ) sukzessive abrufbar ist, wobei die Auswerteschaltung (21) jeden Prüfwert (P₁₇P₉...P ) mit seinem Istwert vergleicht und die Differenz als Korrektur größe (K.. ,K . . .K ) in dem Korrekturwert-Speicher (23) abspeichert, und daß jeder Sollwert P.. (t) ,P (t) .. .P (t) des Sollwerte-Programmgebers (15) um die dem identischen Prüfwert (P ,P„...P ) zugeordnete Korrekturgröße (K..,K .. .K ) korrigiert wird.

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3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfwerte-Pragrammgeber eine Zeitsteuereinrichtung (2o) und einen Prüfwerte-Speicher (22) aufweist, aus welchem eine Folge von Prüfwerten (P₁,P„...P )sukzessive abrufbar ist, wobei die Auswerteschartung (21) die zugehörigen Istwerte als Kor rek tür großen (K..,K„..,,K ) speichert, und daß jeder Sollwert (P₁(t),P₉ (t). . .P (t) des Sollwerte-

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Programmgebers (15) in einen dem identischen Istwert zugeordm
wandelt wird.

wert zugeordneten Prüfwert (P ,P .,.P^- ) umge-

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