DE4229950C2

DE4229950C2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher

Info

Publication number: DE4229950C2
Application number: DE4229950A
Authority: DE
Inventors: Matthias Brandt; Roland Dr Ing Wegmann; Oliver Dipl Ing Grimm
Original assignee: Hemscheidt Maschinentechnik Schwerin GmbH and Co
Current assignee: ABWICKLUNGSGESELLSCHAFT KUNSTSTOFFMASCHINEN WERKST
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-09-09
Also published as: DE59309888D1; ATE187267T1; DE4229950A1; EP0587043A3; EP0587043A2; EP0587043B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers z. B. einer Verstellpumpe für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen mit zyklisch wiederkehrenden Arbeitsabläufen, die von dem Druckstromerzeuger mit Druckmittel versorgt werden, wobei die Parameter für die jeweiligen Verbraucher und die Drucksollwerte für den Druckstromerzeuger durch eine Eingabe- und Recheneinheit, vorgegeben werden.

Aus der DE-OS 39 43 357 ist eine gattungsgemäße Schaltungs anordnung mit einer Ansteuerelektronik für die Magnetspulen von Stellgliedern eines hydraulischen Kreislaufes mit mehre ren Verbrauchern bekannt. Die Regelung der Stellglieder für die Verbraucher erfolgt in Verbindung mit der Regelung der Verstellpumpe für den Förderstrom. Verfahrenstechnisch geschieht das so, daß die elektronische Steuerung erst dann wirksam wird, wenn durch einen erhöhten Leistungsbedarf der angeschlossenen Verbraucher die Pumpenfördermenge zur Bedarfsdeckung nicht mehr ausreicht. Um den Pumpenförder strom dem jeweiligen Bedarf anzupassen bzw. um den maxi malen Grenzwert des möglichen Förderstromes nicht zu über schreiten, wird der Förderstrom mit Hilfe der Stellglieder bzw. durch die Regelpumpe dosiert. Dazu besitzen die Stell glieder entsprechende Signaleinrichtungen (Signalaufnehmer und Signalgeber), die als Eingangssignal in die elektro nische Steuerung gehen. Das bedeutet, daß erst nachdem der Leistungsbedarf der angeschlossenen hydraulischen Verbrau cher durch den eingestellten Förderstrom des Druckstromerzeugers über- oder unterschritten wurde, eine Regelung der jeweili gen Parameter über die Ansteuerelektronik erfolgt. Das hat den Nachteil, daß bei hoher Maschinendynamik und wechselnden Betriebsdrücken die Verbraucher Geschwindigkeitsverände rungen erfahren, bedingt durch Zu- oder Abschaltvorgänge. Diese indifferenten Geschwindigkeitsveränderungen haben nicht nur negative Auswirkungen auf den gleichmäßigen Ablauf einzelner Funktionsinhalte der hydraulischen Verbraucher, sondern beeinträchtigen somit auch die Reproduzierbarkeit des Maschinenzyklus und die Qualität des zu be- oder verarbeitenden Produktes. Dieser Nachteil macht sich beson ders bei hoher Maschinendynamik und großer Entfernung des Druckstromerzeugers zum Verbraucher bemerkbar. Bei Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen, wie z. B. bei einer Spritzgieß maschine zur Kunststoffverarbeitung, ist die Einhaltung der verfahrenstechnisch vorgegebenen Parameter des Maschi nenzyklusses jedoch zwingend erforderlich. So können z. B. Drehzahlschwankungen der Plastifizierschnecke, die durch Umschalt- oder Nachregelungsvorgänge hervorgerufen werden, nachteilige Auswirkungen auf das Einzugsverhalten des Kunst stoffmaterials, die Plastifizierleistung und die Qualität des Endproduktes haben, die nicht hinnehmbar sind. Eine derartige Lösung ist daher für die Steuerung und Regelung des Spritzgießprozesses bei der Kunststoffverarbeitung ungeeignet.

Ferner ist aus dem Stand der Technik ein sogenanntes "load sensing" Verfahren bekannt, bei dem eine rein hydraulische Steuerung und Regelung des Volumenstromes und des Pumpen druckes erfolgt. Ein solches Verfahren ist jedoch nur zur Steuerung und Regelung von langsamen Bewegungsvorgängen, wie sie z. B. in mobilen Anlagen auftreten, geeignet. Für schnelle und dynamische Bewegungsvorgänge, in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen mit zyklisch wiederkehrenden Ar beitsabläufen, ist eine derartige Steuerung und Regelung zu träge und damit nicht sinnvoll. Ziel der Erfindung ist es, den Steuerungs- und Regelungsaufwand von parallel geschal teten hydraulischen Verbrauchern kostengünstiger und in technischer Hinsicht mit einem geringeren Aufwand an hydraulischen Steuerelementen funktionssicherer zu gestal ten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Steuer- und Regeleinrichtung für den Druckstromerzeuger und für die parallel geschalteten hydraulischen Verbraucher so zu gestalten bzw. auszubilden, daß beim Betrieb der Verbrau cher mit geringstem Energieaufwand keine Unstetigkeiten und keine indifferenten Zustände auftreten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit dem Ober begriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Eingabe- und Recheneinheit nach der Eingabe der Druckwerte und der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der einzelnen Verbraucher eine Hüll kurve für den gesamten Arbeitszyklus berechnet, die den vom Druckstromerzeuger zu liefernden Druckverlauf über der Zeit vorgibt. Dadurch wird durch den Druckstromerzeuger zu jedem Zeitpunkt der Druckbedarf sichergestellt, der sich aus der Anzahl und den jeweiligen Leistungsanforderungen der sich im Betrieb befindlichen Verbraucher ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht verschiedene Aus führungen zur Steuerung und Regelung von parallel geschal teten, unterschiedlichen hydraulischen Verbrauchern. So kann für einen ausgewählten verfahrenstechnischen Verbraucher, der vergleichsweise einen sehr hohen durchschnittlichen Energiebedarf hat, eine Regelung mittels eines Druckaufneh mers erfolgen, wobei eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes zum Eingabewert der zugehörigen Eingabe- und Recheneinheit vorgenommen wird. Diese Druckregelung erfolgt immer dann, wenn die vorgegebenen Druckwerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher niedriger sind als der aktuelle Druckwert für den ausgewählten Verbraucher ist.

Gemäß der Erfindung kann auch bei einem sich zyklisch wiederholenden verfahrenstechnischen Funktionsablauf in der Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschine bei jedem ersten Zyklus der maximale Betriebsdruck als Pumpendruck für den Druck stromerzeuger vorgegeben werden. In diesem Fall wird der tatsächliche Druckverlauf, der sich aus den jeweiligen Ma schinenfunktionen ergibt, über vorzugebende Druck- und Zeit zugaben als Hüllkurve durch die Eingabe- und Recheneinheit ermittelt und in den nächstfolgenden Zyklen wird aufgrund der Ähnlichkeit der ablaufenden Prozesse nach dieser Hüll kurve der Pumpendruck gesteuert.

Bei der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 4 ist die Eingabe- und Recheneinheit einerseits mit einer ersten Ansteuerelektronik verbunden, die den Druck des Druckstromerzeugers steuert und anderseits mit mindestens einer zweiten Ansteuerelektronik verbunden, die die Ver braucher steuert. Durch die Eingabe- und Recheneinheit wird nach Eingabe der Druckwerte und der Ein- und Ausschalt zeitpunkte der einzelnen Verbraucher eine Hüllkurve für den gesamten Arbeitszyklus berechnet, die den vom Druckstromer zeuger zu liefernden Druckverlauf über der Zeit vorgibt. Durch den Druckstromerzeuger wird somit zu jedem Zeitpunkt genau der Druckbedarf sichergestellt, der sich aus der An zahl und den jeweiligen Leistungsanforderungen der sich in Betrieb befindlichen Verbraucher ergibt. Gemäß einer weite ren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druckstromerzeuger eine Verstellpumpe ist, deren Druckregel einrichtung ein Proportionaldruckregelventil zugeordnet ist, das von der ersten Ansteuerelektronik verstellt wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß einem aus gewählten Verbraucher mit hohem Energiebedarf ein mit der Eingabe- und Recheneinheit verbundener Druckaufnehmer zu geordnet ist. Dadurch ist für diesen Verbraucher eine von der Hüllkurve abweichende Druckregelung möglich, wenn die Druckwerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher geringer sind, als der vom Druckaufnehmer gemessene Druck wert ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Schaltungsanordnung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers z. B. einer Verstellpumpe für unter schiedliche hydraulische Verbraucher in Werkzeug- und Ver arbeitungsmaschinen bestehen darin, daß der Ausrüstungs bedarf für den hydraulischen Kreislauf durch die Einsparung von Ventiltechnik und Steuerungselementen erheblich redu ziert wird, was zu größeren Kosteneinsparungen führt. Ferner wird der energetische Wirkungsgrad der hydraulischen Anlage durch die erfindungsgemäße Druckregelung wesentlich verbessert, da die parallel geschalteten hydraulischen Ver braucher durch die neue Steuerung und Regelung auf einem niedrigeren Druckniveau betrieben werden können und für die Zuschaltung von leistungsstarken Verbrauchern keine beson deren Leistungsreserven erforderlich sind, solange die Förderstromanforderung kleiner oder gleich der bereitgestellten Menge ist.

Die Erfindung soll nachstehend in allgemeinen Ausführungs beispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt

Fig. 1 Hydraulische Schaltung für die Verbraucher einer Spritzgießmaschine zur Kunststoffverarbeitung.

Fig. 2 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit mit Druckvorgabe aus einer Sollwertbestimmung für drei parallel geschaltete Verbraucher.

Fig. 3 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit mit sechs parallel geschalteten Verbrauchern, wovon einer ein verfahrenstechnisch ausgewählter Verbraucher ist.

Fig. 4 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit für drei parallel geschaltete Verbraucher, die durch Differenzdruck geregelt werden.

Fig. 5 Diagramm zum Druckverlauf für drei parallel ge schaltete Verbraucher, bei denen innerhalb der Zykluszeit die Druckwertvorgabe nach einer Ent scheidungstabelle erfolgt.

Fig. 6 Diagramm zum Druckverlauf für vier parallel ge schaltete Verbraucher über zwei Zeitzyklen und einer Druckwertvorgabe nach einem Soll-Ist- Vergleich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers z. B. einer Verstellpumpe für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher soll zunächst am Beispiel für die verschiedenen Verbraucher einer Spritzgießmaschine zur Kunststoffver arbeitung betrachtet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch problemlos auf andere Verarbeitungsmaschinen oder Werkzeugmaschinen übertragbar, wo parallel betriebene Ver braucher mit unterschiedlichem Leistungsbedarf mit Druck mittel versorgt werden müssen. In der in Fig. 1 darge stellten hydraulischen Schaltung werden von einer druck geregelten Verstellpumpe 1 aus die Verbraucher Schließ einheit 12, Spritzeinheit 13 und der Plastizierantrieb 15 über eine Förderleitung 1.1 und parallele Leitungszweige 1.2 mit Druckmittel bei einem konstanten Systemdruck versorgt. Der Druck p in der Förderleitung 1.1 wird durch ein parallel geschaltetes Anlagensicherheitsventil 14 begrenzt. Die Ver braucher Schließeinheit 12 und Spritzeinheit 13 werden über entsprechend vorgeschaltete Ventiltechnik 9 und 10, die als Proportionalsteuerventile bzw. Servo- oder Proportionalre gelventile ausgeführt sein können, angesteuert. Die Lei stungsparameter für die Verbraucher 12 und 13 werden über eine Eingabe- und Recheneinheit 16, die mit der Ventiltechnik 9 und 10 und einer zweiten Ansteuerelektronik 4.2 verknüpft ist, vorgegeben. Entsprechend dem Leistungsbedarf der einzelnen parallel geschalteten hydraulischen Verbraucher ist die Verstell pumpe 1, durch eine hydraulische Druckregeleinheit 2 in einem parallelen Leitungszweig 1.3, verstellbar. Über ein im Leitungszweig 1.3 nachgeschaltetes Proportionaldruckbegren zungsventil 3 ist der Einstellpunkt der hydraulischen Druck regeleinheit 2 veränderbar. Dieser veränderliche Ein stellpunkt bestimmt den Zeitpunkt, bei welchem vorgegebenen Druckwert die Verstellpumpe 1 selbständig einschwenken soll. Das Proportionaldruckbegrenzungsventil 3 ist mit einer ersten Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe 1 verknüpft und durch diese ansteuerbar. Die Eingabe- und Recheneinheit 16 erhält von einem Druckaufnehmer 5, der mit dem parallelen Leitungs zweig 1.2 für den Plastizierantrieb 15 verbunden ist, den Druckistwert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Plasti zierantrieb 15 als ausgewählter verfahrenstechnischer Ver braucher betrachtet und gesondert gesteuert und geregelt. Dazu befindet sich im parallelen Leitungszweig 1.2 vor dem Plastizierantrieb 15 ein Proportionaldrosselventil 8. Der Druckaufnehmer 5 ist über das Proportionaldrosselventil 8, eine dritte Ansteuerelektronik 7 und einen Tachogenerator 6 mit dem ausgewählten Verbraucher Plastizierantrieb 15 elektrisch so verknüpft, daß die Drehzahl des Plastizierantriebes 15 auf einem beliebig vorwählbaren Wert konstant gehalten werden kann. Die dritte Ansteuerelektronik 7 erhält dazu den Drehzahl- Sollwert über eine elektrische Leitungsverbindung aus der Eingabe- und Rechenheit 16. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers für paral lel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher besteht die Absicht, die Summe aller Teilströme zu den einzelnen Verbrauchern so zu wählen, daß bei parallel ablaufenden Maschinenfunktionen der Gesamtförderstrom der Verstellpumpe 1 nicht erreicht wird und dadurch das Druckniveau beliebig hoch vorwählbar ist. Das geschieht er findungsgemäß dadurch, daß nach Eingabe der verschiedenen Druckwerte für die einzelnen Verbraucher 12, 13 und 15 durch die Eingabe- und Recheneinheit 16 aus den einzelnen Druckwerten der jeweils höchste Betriebsdruck ermittelt wird. Durch die erste Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe 1 wird danach dieses erfaßte Druckniveau an das Proportionaldruckbe grenzungsventil 3, mit einem definiert vorgegebenen größeren Wert, weitergeleitet. Im Ergebnis kann nun über die hy draulische Druckregeleinheit 2 der hydraulische Stelldruck für die Verstellpumpe 1 gesichert werden. Das bedeutet prak tisch, daß das einmal gewählte Anlagendruckniveau immer konstant ist. Bei einem konstanten Druck p paßt sich die Verstellpumpe 1 automatisch dem jeweils notwendigen Druck mittelbedarf an. Die Entscheidung, wieviel Verbraucher mit welchen Parametern betrieben werden dürfen, ist in der Soft ware der Spritzgießmaschine gelöst. Erfolgen keine gleich zeitigen Maschinenfunktionen, entscheidet die Software über die Anpassung des tatsächlich beim Plastizieren auftretenden Hydraulikdruckes am Druckaufnehmer 5, welches Druckniveau das Proportionaldruckbegrenzungsventil 3 einnehmen soll, um damit die Verstellpumpe 1 im erforderlichen Teillastbereich betreiben zu können. Wird z. B. die Maschinenfunktion Plastizieren in der Kühlzeit (Standzeit der übrigen Ver braucher) nicht abgeschlossen, so ist ein ganz bestimmter Ablauf notwendig, der vor Ablauf der Kühlzeit z. B. 2 Se kunden vorher, den Anlagendruck am Proportionaldruckbe grenzungsventil 3 auf den Maximalwert verstellt, damit die volle Leistungsbereitschaft entsprechend der vorgewählten Eingabewerte der Eingabe- und Rechenheit, für die wieder neu hinzu kommenden Verbraucher der Spritzgießmaschine gewährleistet ist. Der Drucksollwert der Verstellpumpe 1 wird nicht nur über die Regelung mittels Tachogenerator 6 und Proportional drosselventil 8 konstant gehalten, sondern gleichzeitig er folgt eine drucküberlagerte Förderstromregelung über den Druckaufnehmer 5 in Verbindung mit dem Proportionaldros selventil 8. Der erforderliche Druck mit dem Teilförder strom, der sich je nach Bedarf ergibt, wird durch die Ver stellpumpe 1 über die Leitungen 1.1 und 1.2 bereitgestellt. In den folgenden Fig. 2 bis 6 ist in Diagrammen der Druckverlauf p auf der y-Achse und die Zykluszeit t auf der x-Achse für eine unterschiedliche Anzahl von parallel ge schalteten Verbrauchern, die mit a, b, c, d, e und f be zeichnet sind, für eine Be- oder Verarbeitungsmaschine mit unterschiedlichen Leistungsparametern dargestellt. Bei der Erläuterung dieser Figuren wird jeweils Bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung mit den drei parallel geschalteten Verbrauchern 12, 13 und 15 genommen, die sinn gemäß für die Verbraucher a, b, c, d, e und f in den Fig. 2 bis 6 Gültigkeit hat. Im Diagramm in Fig. 2 sind drei Verbraucher a, b und c erkennbar, die mit unterschiedlichen Druckwerten betrieben werden. Die erforderlichen Druckwerte für diese Verbraucher werden in die Eingabe- und Rechenheit 16 (Fig. 1) eingegeben. Durch die erste Steuerelektronik 4.1 für die Ver stellpumpe 1 wird dann der höchste Betriebsdruck bzw. Soll druck p_Soll ermittelt und an das Proportionaldruckbegren zungsventil 3 mit einem definierten größeren Wert unterhalb des maximalen Anlagendruckes p_max vorgegeben. Aus der Fig. 2 ist ferner erkennbar, daß der Verbraucher b bei Ein schaltbeginn noch parallel mit dem Verbraucher a über eine gewisse Zeit, danach alleine und schließlich mit dem Ver braucher c parallel betrieben wird, der als Verbraucher den Zyklus alleine beendet. Mit Hilfe der hydraulischen Druck regeleinheit 2 wird während dieser Zykluszeit über die Ver stellpumpe 1 der erforderliche Volumenstrom und Druckbedarf gesichert. Diese Ausführungsform erfordert den geringsten Softwareaufwand bei der Realisierung der Erfindung.

Aus Fig. 3 ist in analoger Weise für sechs Verbraucher a, b, c, d, e, und f der Druckverlauf während eines Zyklusses ersichtlich. Der Verbraucher d ist der Verbraucher, der einen Großteil der Zykluszeit für sich beansprucht. Aus der unterschiedlichen Flächendarstellung der einzelnen Verbrau cher, die sich in bestimmten Zeitbereichen überlappen, ist erkennbar, welche Verbraucher zu welcher Zeit des Zyklusses parallel betrieben werden. Auf der Zeitachse t ist die Lei stungsaufnahme des Verbrauchers d durch den Zeitabschnitt t₁ bis t₂ gekennzeichnet. Für den Verbraucher d, der eine be sondere verfahrenstechnische Priorität besitzt, erfolgt er findungsgemäß eine gesonderte Regelung mit Hilfe des Druck aufnehmers 5. Dabei wird durch die Eingabe- und Rechenheit 16 eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes vorgenommen. Die Druckregelung erfolgt immer dann, wenn die Eingabewerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher c und e nie driger sind als der aktuelle Druckwert ist. Im Diagramm ist der geregelte Druckwert p_reg als Kurve im Zeitabschnitt von t₁ bis t₂ erkennbar, die unterhalb des als Gerade darge stellten Solldruckes p_Soll verläuft. Im Vergleich zur Aus führungsform nach Fig. 2 bietet diese Variante den Vorteil, daß über Zeitabschnitte des Gesamtzyklusses eine Energieein sparung durch den angepaßten Regeldruck p_reg. möglich ist.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aus Fig. 4 ersichtlich. Die Steuerung und Regelung der Ver stellpumpe 1 erfolgt für drei parallel geschaltete unter schiedliche hydraulische Verbraucher a, b und c, wovon die Verbraucher a und b zeitweilig gemeinsam betrieben werden. Erfindungsgemäß wird der ersten Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe ein Differenzdruck p_Diff. z. B. von 10 bar vorgegeben, der sich nach dem vorgewählten Druck p_Soll die Eingabe- und Recheneinheit 16 bestimmt. Aus dem Differenzdruck wird ein Ansteuersignal für den vorgegebenen Pumpendruck abgelei tet. Durch die erste Ansteuerelektronik 4.1 wird dieses An steuersignal als Summe aus dem Differenzdruck plus dem höchsten Verbraucherdruck durch die Eingabe- und Recheneinheit 16 bestimmt und damit der Mindestdruckbedarf gesichert. Die Ausführungsvariante in Fig. 4 ermöglicht durch den Diffe renzdruck p_Diff. eine energetisch optimalere Anpassung als der in Fig. 2 dargestellte Eingabedruckwert p_Soll.

In Fig. 5 ist eine analoge Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 mit drei Verbrauchern für eine verfahrenstechnische Steue rung und Regelung veranschaulicht, bei der die Vorgabe des Solldruckwertes p_Soll nach einer Entscheidungstabelle er folgt. Dazu wird von der ersten Ansteuerelektronik 4.1 aus den Eingabewerten der Eingabe- und Recheneinheit 16 und/oder den Druck istwerten mindestens eines Druckaufnehmers 5 eine Ent scheidung getroffen. Die Entscheidung wird in Abhängigkeit von der Priorität der momentanen Funktion nach einer vor gegebenen Entscheidungstabelle gefällt. Dadurch ist es möglich, daß der Pumpendruck p über das Proportional druckbegrenzungsventil 3 und die Druckregeleinheit 2 vor gebbar ist. Diese Anpassung ermöglicht eine verbesserte öko nomische Betriebsweise gegenüber den bisher beschriebenen Varianten.

Aus Fig. 6 ist eine Steuerungs- und Regelungsvariante der Erfindung entnehmbar, die aus technischer Sicht den höchsten Komfort aufweist. Am Beispiel von vier parallel geschalte ten unterschiedlichen hydraulischen Verbrauchern a, b, c und d ist ein sich zyklisch wiederholender verfahrenstechnischer Funktionsablauf in einer Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschi ne in zwei Arbeitszyklen dargestellt. Aus der graphischen Darstellung ist der unterschiedliche Leistungsbedarf der einzelnen Verbraucher a, b, c und d und der zeitweilige parallele Betrieb der Verbraucher a und b sowie c und d ersichtlich. In jedem ersten Zyklus, der in Fig. 6 im linken Bild dargestellt ist, wird der maximale Betriebsdruck p_max als Pumpendruck vorgegeben. Der tatsächliche Druck verlauf wird dann über vorzugebende Druck- und Zeitzugaben als Hüllkurve durch Eingabe- und Recheneinheit 16 ermittelt. Im nächstfolgenden Zyklus, der rechts in Fig. 6 dargestellt ist, wird aufgrund der Ähnlichkeit der sich wiederholenden Be- oder Verarbeitungsprozesse nach der ermittelten Hüllkur ve der Pumpendruck gesteuert. Dabei findet zum vorhergehen den Zyklus ein Soll/Istvergleich statt, durch den eine Kor rektur der Hüllkurve vorgenommen wird. Das ist ein ständig sich selbstoptimierender Prozeß für jeden sich wiederholen den Zyklus. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausfüh rungsformen sind zwei Möglichkeiten für einen energieökono misch gleichwertigen Verfahrensablauf. Auf der Grundlage der verfahrenstechnisch erläuterten Ausführungsvarianten der Er findung ist erkennbar, daß es möglich ist, ohne die Verwen dung von zusätzlicher Ventiltechnik, z. B. angeordnet in einem Ventilblock (Pumpenblock), die von der druckgeregelten hydraulischen Verstellpumpe erzeugte Antriebsleistung auf einem sich ständig verändertem Druckniveau bereitzustellen, wodurch eine erhebliche Verbesserung des energetischen Wir kungsgrades erreicht wird.

Bezugszeichenliste

1 - Verstellpumpe
1.1 - Förderleitung
1.2 - Leitungszweig
1.3 - Leitungszweig
2 - Druckregeleinheit
3 - Proportionaldruckbegrenzungsventil
4.1 - erste Ansteuerelektronik für Verstellpumpe
4.2 - zweite Ansteuerelektronik für die Verbraucher
5 - Druckaufnehmer
6 - Tachogenerator
7 - dritte Ansteuerelektronik für Proportionaldrosselventil
8 - Proportionaldrosselventil
9 - Ventiltechnik
10 - Ventiltechnik
11 -
12 - Verbraucher Schließeinheit
13 - Verbraucher Spritzeinheit
14 - Anlagensicherheitsventil
15 - Verbraucher Plastizierantrieb
16 - Eingabeeinheit und Recheneinheit
p - Förderdruck in bar
p_max - maximaler Anlagendruck
p_Diff - Differenzdruck
p_Soll - vorgewählter Druck der Eingabeeinheit
p_Ent. - vorgewählter Druck nach Entscheidungstabelle
p_reg. - geregelter Druck
t - Zeitachse
a - Verbraucher
b - Verbraucher
c - Verbraucher
d - Verbraucher
e - Verbraucher
f - Verbraucher

Claims

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromer zeugers, beispielsweise einer Verstellpumpe, für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Ver braucher in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen mit zyklisch wiederkehrenden Arbeitsabläufen, die von dem Druckerzeuger mit Druckmittel versorgt werden, wobei die Parameter für die Verbraucher und die Drucksollwerte für den Druckstromerzeuger durch eine Eingabe- und Rechenein heit vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe- und Recheneinheit (16) nach der Eingabe der Druckwerte und der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der ein zelnen Verbraucher eine Hüllkurve für den gesamten Ar beitszyklus berechnet, die den vom Druckstromerzeuger (1) zu liefernden Druckverlauf über der Zeit vorgibt, so daß der Druckstromerzeuger (1) zu jedem Zeitpunkt genau den Druckbedarf sicherstellt, der sich aus der Anzahl und den jeweiligen Leistungsanforderungen der sich in Betrieb be findlichen Verbraucher (12, 13, 15) ergibt (Fig. 5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für einen ausgewähl ten verfahrenstechnischen Verbraucher (15) mit durch schnittlich hohem Energiebedarf eine Regelung mittels Druckaufnehmer (5) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes zum Eingabewert der Eingabe- und Recheneinheit (16) vorge nommen wird und diese Druckregelung immer dann geschieht, wenn die vorgegebenen Druckwerte der anderen parallel be triebenen Verbraucher niedriger sind als der aktuelle Druckwert für den ausgewählten Verbraucher (15) ist (Fig. 3).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit sich zyklisch wiederholendem verfahrenstechnischen Funktionsablauf in der Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschine, dadurch gekenn zeichnet, daß bei jedem ersten Zyklus der maximale Be triebsdruck als Pumpendruck für den Druckstromerzeu ger (1) vorgegeben wird und der tatsächliche Druckverlauf über vorzugebende Druck- und Zeitzugaben als Hüllkurve durch die Eingabe- und Recheneinheit ermittelt wird und in den nächstfolgenden Zyklen aufgrund der Ähnlichkeit der Prozesse nach dieser Hüllkurve der Pumpendruck ge steuert wird.

4. Einrichtung zur Steuerung und Regelung eines Druckstrom erzeugers, beispielsweise einer Verstellpumpe, für mehre re parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen mit zyklisch wiederkehrenden Arbeitsabläufen, die vom Druck stromerzeuger mit Druckmittel versorgt werden, mit einer Eingabe- und Recheneinheit, welche die Parameter für die Verbraucher und die Drucksollwerte für den Druckstromer zeuger vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe und Recheneinheit (16) einerseits mit einer ersten An steuerelektronik (4.1), welche den Druck des Druckstrom erzeugers (1) steuert, und andererseits mit mindestens einer zweiten Ansteuerelektronik (4.2, 7), welche die Verbraucher steuert, verbunden ist, wobei die Eingabe- und Recheneinheit (16) nach der Eingabe der Druckwerte und der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der einzelnen Ver braucher eine Hüllkurve für den gesamten Arbeitszyklus berechnet, die den vom Druckstromerzeuger (1) zu liefern den Druckverlauf über der Zeit vorgibt, so daß der Druck stromerzeuger (1) zu jedem Zeitpunkt genau den Druckbe darf sicherstellt, der sich aus der Anzahl und den je weiligen Leistungsanforderungen der sich in Betrieb be findlichen Verbraucher (12, 13, 15) ergibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstromerzeuger eine Verstellpumpe (1) ist, deren Druckregeleinrichtung (2) ein Proportionaldruckregelven til (3) zugeordnet ist, welches von der ersten Ansteuer elektronik (4.1) verstellt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß einem ausgewählten Verbraucher (15) mit hohem Energiebedarf ein mit der Eingabe- und Recheneinheit (16) verbundener Druckaufnehmer (5) zugeordnet ist, so daß nur für diesen Verbraucher eine von der Hüllkurve abweichende Druckregelung möglich ist, wenn die Druckwerte der ande ren parallel betriebenen Verbraucher geringer sind als der vom Druckaufnehmer (5) gemessene Druckwert.