DE3037696C2

DE3037696C2 - Steuerung für Stellglieder in Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE3037696C2
Application number: DE19803037696
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing. Heindl; Alfred Dipl.-Ing. Schwertberg Lampl; Rupert Ing. Arbing Moerwald
Original assignee: LUDWIG ENGEL KG A 4311 SCHWERTBERG AT
Current assignee: LUDWIG ENGEL KG A 4311 SCHWERTBERG AT
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-06
Publication date: 1982-11-11
Also published as: GB2063516B; FR2467431B3; DE3037696A1; FR2467431A1; GB2063516A; AT365118B; ATA661579A

Description

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

In Sprilzgießrnaschinen für die Herstellung von Kunststofferzeugnissen müssen während eines Funk' tionsablaufes eine Vielzahl von Sleuervorgängen ausgeführt werden. Hierbei werden für den Ablauf der einzelnen Arbeitsphasen, wie Plastifizieren, Formschließen, Einspritzen u. dgl., in entsprechenden Hydraulikkreisen angeordnete Ventile als Stellglieder entspre

chend den jeweiligen Erfordernissen eingestellt. Für eine gleichbleibende Qualität eines Kunststofferzeugnisses ist es beispielsweise notwendig, den Formfüllvorgang weg-und zeitabhängig zu steuern, wobei die jeweiligen Werte im allgemeinen empirisch ermittelt werden. Diese Werte werden in Programmgebern gespeichert, weiche dann während des Einspritzvorganges abhängig vom zurückgelegten Weg einer Einspritzschnecke eine Reihe von den Sollwerten entsprechenden Stellgrößen an ein hydraulisches Mengenventil legen und nach der Formfüllung ein hydraulisches Druckventil zeitabhängig mit einer Reihe von Sollwerten ansteuern. Man verwendet hierfür im allgemeinen elektromagnetisch steuerbare Proportionalventile. Ein Froblem 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.

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 (Kunststoffberater, 1979, Heft I/2. Seite 30-31).

Man hat versucht, üe Ventile mit Betätigungsvorrichtungen einzustellen, welche hydraulische oder elektrische Signale in exakte mechanische Hübe umsetzen können (AT-PS 3 36 878 und 3 36 877). Diese Betätigungsvorrichtungen können jedoch vom Ventil selbst bedingte Nichtlineariläien 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 GEPS w 56 883 ist eine Steuerung für eine Spritzgießmaschine beschrieben, welche mit Hilfe eines Komparator 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 hierbei 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 Korrekturspeicher aufgerufen, auf welchem Platz eine den entsprechenden Fehler behebende Korrekturarweisung gespeichert ist.

Ein Nachteil dieser Steuerung besteht darm, daß sie maschinengebunden, also nur fü,· eine jeweilig bestimmte Maschine verwendbar ist. da die den Fehlersignalen zugeordneten Korrekturanweisungen eben nur für eine bestimmte Maschine verwendbar sind. Dementsprc chend ist auch ein sehr großer Programmieraufwand für den Korrekturspeicher notwendig, da beispielsweise bei einer Spritzgießmasghine sine Vielzahl von Stellgliedern vorhanden und daher auch sehr viele Fehlerkomb'inationen möglich sind.

Von einem derartigen Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für Stellglieder in Kunststoffverarbeilungsmaschinen zu schaffen, bei Welcher Ungenaüigkeiten der Stellglieder bzw. Nichtlinearitäten zwischen den Stellgrößen und Istwerten ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß weist hierzu die Steuerung einen willkürlich auslösbaren Prüfwerte-Programmgeber zur Abgabe einer Reihe von über den Stellbereich des Stellgliedes verteilten Prüfwerten auf, bildet die Auswerteschaltung entsprechend den Prüfwert-Istwert-Differenzen Korrekturgrößen, speichert diese in einem Korrekturwert-Speicher ab und werden die den Sollwerten des Programmgebers entsprechenden Stellgrößen entsprechend den zugehörigen Korrekturgrößen korrigiert.

Die Erfindung verläßt damit regelungsähnliche Systeme, in dem sie vermeidet, daß Stellglieder ständig mit Stellgrößen angesteuert werden, die nicht ihrer Stellgrößen-Istwert-Propouion entsprechen. Der hierzu vorgesehene Prüfwerte-Programmgeber führt praktisch vor Inbetriebnahme der Maschine einen Eichvorgang aus, wobei die Auswerteschaltung abhängig von den Prüfweri-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-Istwerl-r.ifferenzen 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 einer Reparatur hingegen kann die Prüfeinrichtung wieder ausgelöst werden, so daß die Sollwerte des Programmgebers den neuen Bedingungen anpaßbar sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer Spritzgießmaschine;

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Stellgröße und Istwert eines f.ellgliedes; F i g. 3 ein Blockschaltbild der Steuerung.

In F i g. 1 ist die Spritzgießform 6 und die F.inspritzeinheit einer Schneckenspritzgießmaschine schematisch dargestellt. Letztere weist eine innerhalb eines Einsprilz- und Plastifizierzylinders angeordnete Schnecke 5 auf. welche mittels eines Hydromotor 7 drehbar und mittels piner hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 8 verschiebbar ist. Die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 8 ist mittels einer Hydraulikleitung 3 mit einer Pumpe 4 verbunden, wobu in der Hydraulikleitung 3 zwei Stellglieder 1 und 2 angeordnet sind. Das Stellglied 1 ist ein Drutkproportionalventil und das Stellglied 2 ein Mengenproportionalventil. Durch entsprechende Ansteuerung des Stellgliedes 1 kann somit der auf die Schnecke 5 ausgeübte Druck eingestellt werden, während mit dem Stellglied 2 die Vorschubgeschwindigkeit der Schnecke 5 steuerbar ist. Der Istwert der Geschwindigkeit wird mit Hilfe eines induktiven Gebers 9 und der Istwert des Druckes mit einem Geber 10 gemessen. Entsprechend den jeweiligen Erfordernissen 6" gibt nun während des Einsprilzvorganges ein erster Programmgeber 15' wegabhängige Geschwindigkeit Sollwerte ab. Diese Geschwindigkeitssollwerte steuern über eine Prüfeinrichtung 16 das Stellglied 2 an. Nach Abschluß des Einspritzvorganges gibt ein zweiter Programmgeber 15 zeitabhängige Drucksollwerte an das Stellglied 1 ab.

Die Steuerung ist selbstverständlich nicht nur auf die beiden erwähnten Stellglieder anwendbar, ebenso ist es nicht wesentlich, wieviele Sollwerte v/?hrend eine?; Arbeitsvorganges an das Stellglied abgegeben werden.

Die Fig.2 zeigt nun den Zusammenhang zwischen der Stellgröße und dem Istwert eines Di-uckproportionalventiles. Die sirichlierte Linie A reprä.sentiert hierbei den idealen, streng linear proportionalem Zusammenhang zwischen Stellgröße und Istweit. 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 15 eingegebenen Sollwerte werden daher nur in fehlerhafte Istwerte umgesetzt.

Zur Beseitigung dieser Fehler ist die in F i g. 3 gezeigte Prüfeinrichtung 16 vorgesehen. Die Prüfeinrichtung 16 ist über einen ersten Digifalanalogwandler

18 mit einem Druckistwertgeber 10 und über einen zweiten Digitalanalogwandler 18 und einen Verstärker

19 mit dem Druckproportionalventil ι verbunden. Zur Auslösung der Prüfeinrichtung 16 ist eine Prüftaste 17 vorgesehen, welche eine Zeitsteuereinrichtung 20 in Betrieb setzt. Diese Zeitsteuereinrichtung 20 ruft nun nach einem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Prüfspeicher 22 eine Folge von Prüfwerten P\, Pi... P_n sukzessive ab und steuert damit über den Digitalanalogwandler 18 und den Verstärker 19 das Dnjckproportionalventil 1 an. Die Prüfsollwerle decken beispielsweise in linearen 4%-Stufen den Stellbereich des Druckproportionalventils 1 ab.

Die jeweiligen Istwerte werden vom Druckistwertgeber 10 über den Digitalanalogwandler 18 an die Prüfeinrichtung 16 mitgeteilt. Eine Auswerteschaltung 21 vergleicht nun jeden Prüfwert P\ bis P_n mit seinem Istwert und speichert die Differenz der beiden Werte als Korrekturgröße K„ Kj... K_n in einem Korrekturspeicher 23 ab.

Während des Betriebes kann nun jeder Sollwert Ρφ), Pi(t) ... P„(t) des Programmgebers 15 um die dem identischen Prüfwert P\, Pibh P_n zugeordnete Differenz KuK bis K_n geändert werden.

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_n durchzuführen unu die entsprechenden korrigierten Sollwerte des Programmgebers 15 abzuspeichern.

Nach F i g. 2 würde beispielsweise bei einem Prüfsollwerl von 20 bar ein Istwert von 14 bar und dementsprechend eine Korrekturgröße von + 6 bar ermittelt. Ein Programmsollwert von 20 bar würde daher in einen korrigierten Sollwert von 26 bar umgewandelt, wobei man aus der Tabelle ersieht, daß damit nun der gewünschte Istwert von 20 bar erreicht ist.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispief 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 !en zugehörigen Prüfwerten als Korrekturgrößen ab. Jeder Sollwert des Programmgebers 15 kann dann durch Vergleich mit den Istwerten in einen dem identischen Istwert zugeordnet/in Prüfwert als Stellgröße Umgewandelt werden. !Beispielsweise bestimmt die Auswerleschaltung wiederum eine lineare Folge von Istwerten in d%-Sdhritten.

Die Steuerung ermöglicht es somit, auch Stellglieder einzusetzen^ die bislang aufgrund mangelnder Linearität ausgetauscht werden mußten. Die Steuerung ist auch

nicht auf die beiden erwähnten Ausführungsbeispiele zur Ermittlung Von KorrekturgröOen für die Sollwerte des Programmgebers eingeschränkt, insbesondere für den Fall eines stark schwankenden Linearitätsfehlers eines Stellgliedes ist es von Vorteil, wenii die Tefidefiz des Linearilätsfehlers bei der Ermittlung der Korrekturgroßen nach dem ersten Ausführungsbeispiel berücksichtigt wird. Weiters ist es möglichj zu große Abweichungen zwischen Prüfsollwerten ufid Istwerten als Alarmsignal zu melden, wenn dadurch die Funktion des Stellgliedes beeinträchtigt scheint.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerung für mehrstufige oder kontinuierlich beläligbare Stellglieder in Kunslstoffverarbeitungsmaschinen, insbesondere für elektromagnetische Proportionalventile in Spritzgießmaschinen, mit zumindest einem Sollwerte-Programmgeber zur Abgabe von Sollwerten für ein Stellglied, mit einem Istwertgeber und mit einer Auswerteschaltung, weiche abhängig von den Soll-Istwert-Differenzen die entsprechenden Stellgrößen für das Stellglied korrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung einen willkürlich auslösbaren Prüfwerte-Programmgeber (20, 22) zur Abgabe einer Reihe von über den Stellbereich des Steilgliedes (1; 2) verteilten Prüfwerten (P_x, Pi... P_n) aufweist, daß die Auswerteschaltung (21) entsprechend den Prüfwert-Istwerl-Differenzen Korrekturgrößen (K_x, K; ... K_n) bildet und in einem Korrekturwert-Speicher (23) abspeichert, und daß die den Sollwerten des Programmgebers (i5; !5') entsprechenden Stellgrößen entsprechend den zugehörigen Korrekturgrößen ^ATi, K₂... K_n) korrigiert werden.

2. Steuerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfwerte-Programmgeber (20, 22) eine Zeitsteuereinrichtung (20) und einen Prüfwerte-Speicher (22) aufweist, aus welchem eine Folge von Prüfwerten (P₁, P₂ ... P_n) sukzessive abrufbar ist, wobei die Auswerteschaltung (21) jeden Prüfwert (P_x, P₂ ... P_n) mit dem zugehörigen, gemessenen Ii wert vergleicht und die Differenz als Korrekturgröße (K_x, Kj K^ in dem Korrekturwert-Speicher (23) abspeichert, und daß jeder Sollwert P_x(O, P₂(I) ... P^t) des Sollwerte-Programmgebers (15; 15') um die dem identischen Prüfwert (P_x, P₂... P_n)zugeordnete Korreklurgröße (K_x, K₂... K_n) korrigiert wird.

3. Steuerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfwerte-Programmgeber (20, 22) eine Zeitsteuereinrichtung (20) und einen Prüfwerte-Speicher (22) aufweist, aus welchem eine Folge von Prüfwerten (P_x, P₂ ... P_n) sukzessive abrufbar ist, wobei die Auswerteschallung (21) die zugehörigen Istwerte als Korrekturgrößen (K_x, K₂ ...K_n) speichert, und daß jeder Sollwert (P_x(I). P₂(O ... P_n(I)) des Sollwerte-Programmgebers (15; 15') in einen dem identischen Istwert zugeordneten Prüfwert (Pu P₂ . · · P_n) umgewandelt wird.