AT515780A4 - Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit (1) einer Kaskadensteuerung (11) zum kaskadenartigen Öffnen und Schließen von Heißkanälen einer Formgebungsmaschine wird ein von einem Druckaufnehmer (9) bei einem aufgrund des Erreichens eines Kolbenanschlags (K) zu erwartenden Druckanstieg (P+) gemessener Druck (P) in der Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem vorgegebenen, zumindest einmalig festgelegten konstanten Druckschwellwert (Psoll) verglichen. Ein Signal (S), vorzugsweise eine Warnsignal (SW), wird ausgegeben, wenn der gemessene Druck (P), vorzugsweise in einem Zeitraum (tr), in dem der Druckanstieg (P+) erwartet wird, unterhalb des vorgegebenen, konstanten Druckschwellwerts (Psoll) liegt. Sofern der Druckschwellwert (Psoll) außerhalb des vorgegebenen Zeitraums (tr), in dem der Druckanstieg (P+) erwartet wird, erreicht wird, kann ebenfalls ein Warnsignal (SW) ausgegeben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit. Zudem betrifft die Erfindung eine Formgebungsmaschine,insbesondere Spritzgießmaschine und insbesondere zum Durchführen eines solchenVerfahrens, mit zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit eine Druckquelle, ein von der Druckquelle unter Druck setzbares Fluid, eineFluidleitung, ein Ventil, einen Zylinder, einen im Zylinder geführten und vom Fluidbeaufschlagbaren Kolben und einen Druckaufnehmer, mit dem der Druck des Fluidsin der Fluidleitung messbar ist, aufweist, und einer Schaltvorrichtung zum Schaltender mit der Schaltvorrichtung signaltechnisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit.

In der Formgebungsmaschinenindustrie gibt es verschiedene Möglichkeiten umKolben-Zylinder-Einheiten einzusetzen. Meist werden solche Kolben-Zylinder-Einheiten bei hydraulischen Antriebseinheiten verwendet. Im Speziellen findensolche hydraulische Antriebseinheiten bei Spritzgießmaschinen bzw.Formgebungsmaschinen im Bereich des Kernzugs, der Kaskadensteuerung oder desAuswerfers Verwendung. Ein Beispiel für eine derartige hydraulische Antriebseinheitfür eine Spritzgießmaschine geht aus der DE 10 2011 012 714 A1 hervor.

Sehr häufig werden sogenannte Heißkanäle von Spritzgießwerkzeugen überHydraulikzylinder geöffnet und geschlossen. Ein Beispiel für solche Heißkanäle, dieüber Nadelverschlussdüsen zum Beispiel kaskadenartig angesteuert werden, gehtaus der WO 00/30824 A2 hervor. Mit einer Auswerteeinheit verbundeneHeißkanalverschlüsse gehen aus der DE 41 10 445 C2 hervor. Hierbei sindLageüberwachungselemente in Form von Nocken vorgesehen, die mitEndlagenschaltern Zusammenarbeiten.

Bei bekannten Hydraulikzylindern für Heißkanäle handelt es sich in den meistenFällen um Hydraulikzylinder mit sehr kurzem Hub (wenige Millimeter). Aufgrund desohnehin schon sehr eingeschränkten Bauraumes bei Spritzgießwerkzeugen undoftmals sehr hoher Anzahl an eingebauten Heißkanälen können diese üblicherweisenur schlecht - und gemäß der DE 41 10 445 C2 nur mit zusätzlichem Platz- undKonstruktionsaufwand - mit Endschalterüberwachungen ausgerüstet werden.

Außerdem würde sich bei den kurzen Hüben eine zuverlässige Einstellung dieserEndschalter als sehr schwierig erweisen.

Das bedeutet, dass im Spritzgießprozess beim Öffnen und Schließen der Heißkanälein den meisten Fällen einfach darauf vertraut wird, dass dem Schalten einesHydraulikventiles eine unmittelbare Bewegung des entsprechendenHeißkanalzylinders folgt, ohne die eigentliche Bewegung beobachten oderkontrollieren zu können, da diese Zylinder ja völlig im „Inneren“ des Werkzeugesverbaut sind. Meistens merkt man eine Fehlfunktion eines einzelnen Heißkanaleserst an der Bauteilqualität des Spritzteiles, wobei es meist sehr schwierig ist, denverursachenden Heißkanal herauszufinden.

Eine weitere häufige Schwachstelle dieser Heißkanalschaltungen ist auch dieWichtigkeit der Schnelligkeit und Reproduzierbarkeit der Schaltvorgänge. Es ist zumBeispiel bei einem Füllvorgang von wenigen Sekunden absolut entscheidend, dassmehrere Heißkanäle kaskadenartig innerhalb von wenigen 1/10-Sekunden absolutreproduzierbar immer zum gleichen Zeitpunkt (oder auch schneckenpositions- oderfülldruckabhängig) öffnen und schließen. Im Fehlerfall (schlechte Bauteilqualität) istes kaum nachzuweisen, ob die Ursache an einem zu langsam oder nichtreproduzierbar schaltenden Heißkanal liegt.

Immer wieder kommt es zu Diskussionen und langwierigen Messungen bei Kunden,um zu klären, ob eine unzureichende Bauteilqualität oder auchGewichtschwankungen durch Fehlfunktion oder auch nur durch zu langsamesSchalten von Heißkanälen verursacht wird.

Die Messung mit Durchflussmessgeräten in je einer Zuleitung einesKaskadenzylinders ist die bisher einzig bekannte, aber sehr kostenintensiveAusführung um einen korrekten Schaltvorgang zu erkennen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber demStand der Technik verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte

Formgebungsmaschine zu schaffen. Insbesondere sollen die bekannten Nachteilebehoben werden.

Dies wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnachist vorgesehen, dass ein aufgrund des Erreichens eines Kolbenanschlags zuerwartender Druckanstieg in der Kolben-Zylinder-Einheit mit einem vorgegebenenDruckschwellwert und/oder derZeitpunkt des Erreichens des Druckschwellwerts miteinem vorgegebenen Zeitraum verglichen wird, wobei ein Signal ausgegeben wird,wenn der zu erwartende Druckanstieg vom Druckschwellwert abweicht und/oderwenn der Zeitpunkt des Erreichens des Druckschwellwerts außerhalb desvorgegebenen Zeitraums liegt. Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen, um währendeines Spritzgießprozesses den Schaltvorgang der Kolben-Zylinder-Einheiten (undsomit der Funktionsfähigkeit der Heißkanäle) zu überprüfen oder aufzuzeichnen. Mitanderen Worten basiert die Erfindung darauf, dass eine in Bewegung befindlicheÖlsäule bei abruptem Stopp eine Druckspitze verursacht, die deutlich höher ist alsder ursprünglich zur Verfügung stehende Versorgungsdruck. Typischerweise sindgerade Kaskadenzylinder so dimensioniert, dass eine hohe Beschleunigung derrelativ geringen zu bewegenden Massen (Verschlussnadeln) erreicht wird und dahersehr kurze Schaltzeiten realisiert werden können. Die Bewegung selbst wird durchden mechanischen Anschlag der Verschlussnadel oder das Erreichen desHydraulikzylinderhubes plötzlich gestoppt, was die oben erwähnte deutlicheDruckspitze hervorruft. Diese Druckspitze muss nur mehr entsprechend ausgewertetwerden und somit lässt sich nicht nur feststellen, dass der entsprechende Zylindertatsächlich eine Bewegung ausgeführt hat, sondern es lässt sich sogar die Zeitdauerder Bewegung ermitteln.

Grundsätzlich reicht es für die Funktionsfähigkeit der vorliegenden Erfindung aus,generell zu überprüfen, ob eben der Druckanstieg vom Druckschwellwert abweichtoder ob der Zeitpunkt des Erreichens des Druckschwellwerts außerhalb desvorgegebenen Zeitraums liegt. Mit der ersten Variante alleine ist eine reineDruckanstiegsüberwachung möglich. Diese liefert bereits aussagekräftigeErgebnisse für eine wahrscheinlich vorliegende Fehlfunktion. Mit der zweiten

Variante alleine ist eine reine Zeitpunktüberwachung einer detektiertenDruckveränderung, insbesondere eines Druckanstiegs, möglich. Es könnte nämlichdurchaus sein, dass beispielsweise eine Heißkanalnadel derart mechanischbeschädigt ist oder irgendein Partikel eingeklemmt ist, dass zwar eine Bewegungund somit am Anschlag ein üblicher - also im Bereich des Druckschwellwertsliegender - Druckanstieg stattfindet, aber der erforderlich Hub nicht erreicht wurde.Das könnte über die Zeitabweichung detektiert werden.

Besonders bevorzugt sind beide Varianten, also sowohl dieDruckanstiegsüberwachung als auch die Zeitpunktüberwachung in Kombinationmiteinander vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.Demnach ist beispielsweise bevorzugt vorgesehen, dass das Signal ausgegebenwird, wenn der zu erwartende Druckanstieg unterhalb des vorgegebenenDruckschwellwerts endet. Das heißt, ein Druckanstieg kann durchaus deutlich überden Druckschwellwert hinaus erfolgen, ohne dass ein Signal ausgegeben wird, da jadie für die grundsätzliche Funktionsüberprüfung notwendige Druckspitze erreichtwurde. Vor allem wenn der Druckanstieg also nicht nur vom Druckschwellwertabweicht sondern auch unterhalb dieses Druckschwellwertes endet, ist tatsächlicheine für die Funktionsfähigkeit hinderliche Abweichung gegeben.

Das ausgegebene Signal kann bei einem vom Druckschwellwert abweichendenDruckanstieg und auch bei vom Zeitraum abweichenden Zeitpunkt ident sein. Dasheißt, für das System ist es an sich egal, ob nur eine Druckanstiegsabweichung, nureine zeitliche Abweichung oder beides vorliegt. Das ausgegebene Signal kannbeispielsweise lediglich der Anzeige dienen, wodurch ein Bediener an einemBildschirm die Kenntnis über die Funktionstüchtigkeit und die tatsächlichenVerfahrzeiten einzelner Kolben-Zylinder-Einheiten erhält. Bereits dies kann für einenAnwender sehr hilfreich bei der Spritzprozessoptimierung sein. Um aber einenBediener einen zusätzlichen, noch deutlicheren Hinweis auf das Vorliegen einerungewollten Abweichung zu geben, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Signal als

Warnsignal ausgegeben wird. Besonders bevorzugt kann hier vorgesehen sein, dassder Bediener selbst die Grenzen für jede Kolben-Zylinder-Einheit und für einentsprechendes Warnsignal festlegen kann. Dadurch kann der Bediener sein Wissenüber jede Kolben-Zylinder-Einheit bzw. jede Kaskade einfließen lassen, da oftmalsnur dieser Bediener weiß, ob eine spezielle Kaskade für den Prozess kritischer ist alseine andere.

Im Speziellen ist für das Verfahren bevorzugt vorgesehen, dass es mit einerSchaltvorrichtung zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung signaltechnischverbundenen Kolben-Zylinder-Einheit einer Formgebungsmaschine, insbesondereSpritzgießmaschine, durchgeführt wird, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit eineDruckquelle, ein von der Druckquelle unter Druck setzbares Fluid, eine Fluidleitung,ein Ventil, einen Zylinder, einen im Zylinder geführten und vom Fluidbeaufschlagbaren Kolben und einen Druckaufnehmer, mit dem der Druck des Fluidsin der Fluidleitung messbar ist, aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:Ausgeben eines Öffnungssignals von der Schaltvorrichtung an das Ventil, wodurchder Kolben mittels des unter Druck gesetzten Fluids bewegt wird, Messen desDrucks des Fluids in der Fluidleitung durch den Druckaufnehmer nach demAusgeben des Öffnungssignals, zumindest einmaliges Festlegen des vorgegebenenDruckschwellwerts, zumindest einmaliges Festlegen des nach dem Ausgeben desÖffnungssignals liegenden vorgegebenen Zeitraums, Vergleichen des vomDruckaufnehmer gemessenen Drucks mit dem vorgegebenen Druckschwellwert imvorgegebenen Zeitraum und gegebenenfalls Ausgabe eines Signals, vorzugsweiseeines Warnsignals, wenn der vom Druckaufnehmer im vorgegebenen Zeitraumgemessene Druck außerhalb des Druckschwellwerts liegt. Der Druckaufnehmer kannauch als Drucksensor oder Druckmessvorrichtung bezeichnet werden. Für das Ventilist bevorzugt vorgesehen, dass es als zumindest ein Zweiwegeventil ausgebildet ist.

Um einen möglichst konstanten Druck vor diesem Ventil zu erreichen ist bevorzugtein in der Fluidleitung vor dem Ventil angeordnetes Druckminderventil vorgesehen,durch welches Fluid vor Ausgabe des Öffnungssignals unter einen konstanten Druck, vorzugsweise unter einen Druck von 30 bis 50 bar, setzbar ist. Im Konkreten solltedas Niveau des Versorgungsdrucks bei ca. 45 bar liegen.

Mit der Ausgabe des Öffnungssignals ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druck desFluids um zumindest 25 %, vorzugsweise um mindestens 50 %, einbricht.Anschließend ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Druck im Fluid nach demDruckeinbruch auf einen im Wesentlichen konstanten Wert erhöht, der zwischen10 % und 30 % niedriger liegt als der Druck des Fluids vor Ausgabe desÖffnungssignals. Darauffolgend ist bevorzugt vorgesehen, dass sich knapp vor bzw.mit dem Erreichen des Kolben-Anschlags der Druck des Fluids um mindestens 10 %,vorzugsweise um mindestens 40 % und vorzugsweise auf einen Druck von über 50bar, erhöht. Der Kolbenanschlag kann der Kolbenendposition im Zylinderentsprechen. Vor allem bei Kaskaden wird der abrupte Bewegungsstopp geradebeim Einfahren von Kaskaden durch den Kontakt der „Nadel“ (entspricht demKolbenstangenende) mit der Abdichtstelle hervorgerufen.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der vorgegebene Zeitraum zwischen 50 msund 5 Sekunden, vorzugsweise zwischen 100 ms und 500 ms, nach Ausgabe desÖffnungssignals liegt. Bei einem Kernzug liegt dieser Bereich bei 2 bis 3 Sekunden.Bei einer Kaskadensteuerung bei den bevorzugten 100 ms bis 500 ms.

Generell können die hier angegebenen Zeitangaben und im Speziellen dieProzentangaben der Druckveränderungen stark variieren, da sie von sehr vielenEinzelheiten der jeweiligen Anwendung und der jeweiligen Ausbildung der Kolben-Zylinder-Einheiten abhängen.

Wie bereits angeführt sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedeneKomponenten einer Formgebungsmaschine überwachbar. Besonders bevorzugtkönnen mit dem Verfahren die Kolben-Zylinder-Einheiten eines Kernzugs, einesAuswerfers oder einer Kaskadensteuerung einer Formgebungsmaschine überwachtwerden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eineFormgebungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Demnach isteine Vergleichsvorrichtung und eine Ausgabeeinheit vorgesehen, wobei in derVergleichsvorrichtung ein vorgegebener Druckschwellwert und/oder einvorgegebener Zeitraum hinterlegt ist und der Vergleichsvorrichtung einDruckwertsignal des Druckaufnehmers zuführbar ist, wobei das Druckwertsignal mitdem vorgegebenen Druckschwellwert und/oder der Zeitpunkt des vomDruckaufnehmer gemessenen, den Druckschwellwert entsprechendenDruckwertsignals mit dem vorgegebenen Zeitraum vergleichbar ist und wobei vonder Ausgabeeinheit ein Signal ausgebbar ist, wenn das der Vergleichsvorrichtungvom Druckaufnehmer zugeführte Druckwertsignal außerhalb des hinterlegten undvorgegebenen Druckschwellwerts liegt und/oder wenn der Zeitpunkt des Erreichensdes Druckschwellwert außerhalb des hinterlegten und vorgegebenen Zeitraums liegt.Dadurch kann einem Kunden mit relativ wenig Aufwand ein einfaches Tool zurVerfügung gestellt werden, mit dem praktisch ständig die Funktion jedergewünschten Kolben-Zylinder-Einheit, auch während des Prozesses, überprüfbarbzw. überwachbar ist.

Wie bereits angeführt kann das Signal nicht nur einfach ausgegeben werden,sondern es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinheit eineWarnvorrichtung aufweist, wobei das Signal von der Warnvorrichtung als,vorzugsweise akustisches oder bildliches, Warnsignal ausgebbar ist. Auchhinsichtlich der Formgebungsmaschine ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheit Teil eines Kernzugs, eines Auswerfers oder einerKaskadensteuerung ist. Vor allem die Kaskadensteuerung kann eine Vielzahl vonparallel oder seriell geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten aufweisen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand derFigurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestelltenAusführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Einfachkaskade mit Druckaufnehmer,

Fig. 2 eine Einfachkaskade mit zwei Druckaufnehmern,

Fig. 3 eine Mehrfachkaskade mit jeweils einem Druckaufnehmer,

Fig. 4 eine Mehrfachkaskade mit einem Druckaufnehmer,

Fig. 5 einen Einfachkernzug mit zwei Druckaufnehmern,

Fig. 6 ein Druckverlaufsdiagramm und

Fig. 7 schematisch eine Formgebungsmaschine mit Schließeinheit undSpritzeinheit.

Zunächst wird auf die Fig. 7 verwiesen, die schematisch eine Formgebungsmaschine3, insbesondere eine Spritzgießmaschine, zeigt. Diese Formgebungsmaschine 3weist einerseits eine Einspritzeinheit 24 in Form eines Einspritzaggregats undandererseits eine Schließeinheit 23 auf. Diese Schließeinheit weist zumindest einevon einer Antriebsvorrichtung 32 bewegbare Formaufspannplatte 25 und einefeststehende Formaufspannplatte 26 auf. An diesen beiden Formaufspannplatten 25und 26 ist jeweils eine Formhälfte 27 aufgespannt. Diese beiden Formhälften 27bilden in geschlossenem Zustand eine Kavität 28. Von der Einspritzeinheit 24 wirdüber den Einspritzkanal 29 Schmelze in diese Kavität 28 eingespritzt. In dieser Fig. 7ist schematisch veranschaulicht, dass sich der Einspritzkanal 29 vor Erreichen derKavität 28 in mehrere Zweige - sogenannte Kaskaden 11 - aufzweigt. Jedereinzelne Zweig bzw. Heißkanal ist dabei mit einer hier nicht im Detail dargestelltenKolben-Zylinder-Einheit 1 verschließbar. Solche erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheiten 1 können aber auch im Bereich eines hier nicht dargestelltenAuswerfers, bei einem ebenfalls nicht dargestellten Kernzug oder bei ähnlichenKomponenten verwendet werden.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schaltbild in Verbindung mit den logischenKomponenten zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Zunächst sei auf dielinksseitig dargestellte, optionale Druckversorgung verwiesen. Dabei bilden der Akku16 und die Pumpe 17 gemeinsam eine Druckquelle 4, von der aus ein Fluid F in derFluidleitung 5 unter Druck gesetzt wird. Dieses Fluid F kann beispielsweise ein Gas,beispielsweise Luft, sein, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 1 pneumatischangetrieben wird. Bevorzugt ist allerdings dieses Fluid F eine Flüssigkeit, vorzugweise ein Hydrauliköl, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 1 hydraulischangetrieben wird. Nach dem Akku 16 bzw. der Pumpe 17 folgt jeweils einRückschlagventil 18. Über das Zuschaltventil 19 kann der Akku 16 zugeschaltetwerden. Leitungsabwärts folgt nach einem ersten Druckaufnehmer 30 dasDruckminderventil 10. Durch dieses Druckminderventil 10 wird der Druck P in derFluidleitung 5 auf einen konstanten Druck P, vorzugsweise auf 45 bar, eingestellt.Anschließend folgt ein weiterer Druckaufnehmer 22. Für das grundsätzlicheFunktionieren der vorliegenden Erfindung muss kein Druckaufnehmer 22 vorgesehensein, er ist jedoch hilfreich bei der Einstellung bzw. Kontrolle der richtigen Einstellungdes Druckminderventils 10 und somit des Versorgungsdrucks. Danach folgt derstrichpunktiert umrandete Hydraulikblock. In diesem Hydraulikblock ist zunächst einRückschlagventil 20 vorgesehen, wonach der Druckaufnehmer 9 folgt. Anschließendist leistungsabwärts ein Ventil 6 angeordnet, das in diesem Fall als ein Zwei-Wege-Ventil mit einem Steuerschieber ausgebildet ist. Diesem Steuerschieber wird von derschematisch dargestellten Schaltvorrichtung 2 ein Öffnungssignal O zugeführt.Dadurch wird das Ventil 6 geöffnet und Fluid F gelangt in den Hubraum des Zylinders7, wodurch der Kolben 8 in diesem Fall nach rechts bewegt wird. Mit diesemÖffnungssignal O erfolgt ein plötzlicher Druckabfall, welcher vom Druckaufnehmer 9gemessen wird. Dieser Druckaufnehmer 9 sendet ein entsprechendesDruckwertsignal Pist an die Vergleichsvorrichtung 12. In dieser Vergleichsvorrichtung12 ist auch ein Druckschwellwert Pson hinterlegt. Vom Ventil 6 wird so lange Fluid F inden Hubraum des Zylinders 7 zugeführt, bis der Kolben 8 den Kolbenanschlag Kerreicht. Bei Erreichen dieses Kolbenanschlags K ist ein Druckanstieg P+ zuerwarten. Dieser Druckanstieg P+ wird als Druckwertsignal Pist vom Druckaufnehmer9 an die Vergleichsvorrichtung 12 weitergeleitet. Wenn der zu erwartendeDruckanstieg P+ vom hinterlegten bzw. vorgegebenen Druckschwellwert PSOiiabweicht, wird von der Ausgabeeinheit 13 ein entsprechendes Signal S ausgegeben.Dieses Signal S kann an eine Bedieneinheit 15 weitergeleitet werden und dort alskonkreter Druckwert angezeigt werden. Es ist aber auch möglich, dass dieBedieneinheit 15 eine Warnvorrichtung 14 aufweist bzw. eine Warnvorrichtung 14bildet und das Signal S als Warnsignal Sw ausgibt bzw. anzeigt. Dadurch wird einBediener akustisch und/oder visuell eindringlich auf eine Fehlfunktion hingewiesen.

Von der Vergleichsvorrichtung 12 kann aber nicht nur überwacht werden ob eineDruckabweichung vorliegt, sondern auch, wann ein Druckanstieg P+ erfolgt. Dafür istin der Vergleichsvorrichtung ein Zeitraum tr für das gewünschte Erreichen desDruckschwellwertes PSOii vorgegeben bzw. hinterlegt. Wenn der Zeitpunkt t, zu demder Druckanstieg P+ auftritt bzw. der Druckschwellwert PS0n erreicht wird, außerhalbdieses vorgegebenen bzw. hinterlegten Zeitraums tr liegt, so wird in gleicher Art undWeise wie vorher beschrieben ein Signal S ausgegeben. Über den Druckaufnehmer9 wird sowohl das Einfahren als auch das Ausfahren des Kolbens 8 kontrolliert bzw.gemessen.

Demgegenüber ist in Fig. 2 eine Antriebseinheit mit einer Einfachkaskade und zweiDruckaufnehmern 9 dargestellt. Diese Variante ist genauer, da durch die Anordnungder beiden Druckaufnehmer 9 direkt in den Zuleitungen zum Verbraucher (alsozwischen dem Ventil 6 und dem Zylinder 7) der Druckverlust über das Ventil 6 nichtmitgemessen wird und daher noch präziser das Einfahren und Ausfahren kontrolliertbzw. gemessen werden kann. Generell kann das Ventil 6 als 4/2- oder 4/3-Wegeventil ausgebildet sein. Im Fall gemäß Fig. 2 ist der linksseitigeDruckaufnehmer 9 für das Schließen und der rechtsseitige Druckaufnehmer 9 für dasÖffnen vorgesehen. Der Vorteil dieser beiden Druckaufnehmer 9 liegt unter anderemdarin, dass kein Leitungswiderstand gegeben ist. Zudem kann ein unverfälschteresSignal aus dem Zylinder 7 ermittelt werden. Diese beiden Druckaufnehmer 9 sind vorallem bei sehr empfindlichen Kaskaden sinnvoll. Bei dieser Ausführungsvariante wirdder Unterschied des Druckwertsignals PjSt aus den beiden Druckaufnehmern 9 für dieÜberwachung der Bewegung der Kolbenzylindereinheit 1 verwendet bzw.berücksichtigt.

Fig. 3 zeigt eine Antriebseinheit mit einer Mehrfachkaskade, wobei die grundsätzlicheAusbildung einer einzelnene Kaskade wieder so ist wie in Fig. 1. Bei dieser Variantegemäß Fig. 3 ist vor jedem Ventil 6 ein eigenständiger Druckaufnehmer 9angeordnet, der jeweils die entsprechenden Durckwertsignale Pjst an dieVergleichsvorrichtung 12 weiterleitet.

In den Figuren 2 bis 5 sind generell die logischen Bestandteile Vergleichsvorrichtung12, Ausgabeeinheit 13 und Schaltvorrichtung 12 sowie Warnvorrichtung 14 bzw.Bedieneinheit 15 nicht nochmals separat eingezeichnet. Sinngemäß sind sie aber sowie in Fig. 1 vorgesehen. Diese logischen Bestandteile bzw. Komponenten können -müssen aber nicht - zumindest teilweise in eine einzelne Baueinheit (z. B. in Formeiner Steuer- oder Regeleinheit) integriert sein.

Die Fig. 4 zeigt eine kostengünstige Variante, mit der mehrere Kaskaden mit einemDruckaufnehmer 9 kontrolliert werden können, vor allem wenn diese sequentiellbetrieben werden. Auch im Parallelbetrieb kann ein Erkennen bzw. ein Überwachenerfolgen, nämlich dahingehend, wann alle Kaskaden durchgeschaltet haben. Hier istentscheidend, dass die einzelnen Rückschlagventile 20 gegenüber der Fig. 3entfallen und durch ein zentrales Rückschlagventil 20 in der Zuleitung vor Aufteilungin die einzelnen Kaskadenabschnitte ersetzt werden. Dies hat nur den Nachteil, dasssich dadurch parallele Schaltvorgänge gegenseitig beeinflussen. Eineerfindungsgemäße Überwachung der Bewegung der Kolbenzylindereinheiten 1 istaber auch bei dieser Variante gegeben. Mit anderen Worten weiß man bei dieserVariante, dass bei vom Druckschwell wert PSOii abweichendem Druckwertanstieg P+ein Fehler vorhanden ist, man weiß aber noch nicht genau wo dieser vorliegt.

Gegenüber den Fig. 1 bis 4 zeigt die Fig. 5 keine Kaskadensteuerung 11 sonderneinen Einfachkernzug. In diesem Schaltbild ist erkennbar, dass als Druckquelle 4 nureine Pumpe 17 eigesetzt wird. Das Fluid F mündet am Ende der Hydraulikleitungüber eine Tankleitung in den Tank 31. Dazwischen ist wie bei den vorherigenVarianten in der Zuleitung ein Druckminderventil 10 vorgesehen, wonach wieder einDruckaufnehmer 22 angeordnet ist. In weiterer Folge ist als Ventil 6 einMehrwegeventil mit Mittelstellung angeordnet. Darauf folgt ein Zwillingssperrventil21, welches entsperrbare Rückschlagventile aufweist. Erst danach sind in denZuleitungen direkt zu der Kolben-Zylinder-Einheit 1 zwei Druckaufnehmer 9angeordnet, die - ähnlich wie in Fig. 2 - für eine noch genauere Überwachungsorgen. Diese Schaltbildanordnung ist in gleicher Art und Weise auch für einenAuswerfer geeignet.

Fig. 6 zeigt ein Druckverlaufsdiagramm wie es von den Druckaufnehmern 22 bzw. 9aufgezeichnet wird. Entsprechende Signale werden auch in derVergleichsvorrichtung 12 berücksichtigt. Bei einem Schaltvorgang ergibt sichbeispielhaft der in Fig. 6 entlang der Zeitachse t dargestellte Druckverlauf derDruckwertsignale Pist. Zu Beginn, also vor dem Schalten des Ventils 6, herrscht einkonstanter Druck P, dessen genauer Wert von der Einstellung desDruckminderventils 10 abhängt. In diesem Diagramm ist zusätzlich noch dieSchaltstellung der Schaltvorrichtung 2 schematisch eingezeichnet. Zu Beginn wirdnoch kein Signal von der Schaltvorrichtung 2 ausgegeben. Sobald allerdings dasÖffnungssignal O von der Schaltvorrichtung 2 ausgegeben wird, öffnet sichentsprechend das Ventil 6, wodurch Fluid F in den Hubraum des Zylinders 7 gelangt.Aufgrund dieses Schaltvorgangs erfolgt ein deutlicher kurzer Druckeinbruch vorallem des vom Druckaufnehmer 9 gemessenen Druckwertsignals PjSt· Mit demAnstoßen der Verfahrbewegung des Kolbens 8 nach rechts steigt auch der Druck Pistwieder deutlich an. Dann pendelt sich der vom Druckaufnehmer 9 gemessene DruckPist bei der anschließenden gleichmäßigen Verfahrbewegung auf einen relativkonstanten Druckverlauf ein. Dieser Druckverlauf ist niedriger als das Niveau desVersorgungsdrucks P (45 bar). Sobald dann aber die Endposition bzw. derKolbenanschlag K erreicht wird, erfolgt ein plötzlicher Druckanstieg P+, der durchdas „Abbremsen“ der Ölsäule hervorgerufen wird. Deutlich erkennbar ist, dass dieseDruckspitze über dem Niveau der Druckversorgung liegt. Die Auswertung dieser vonden Druckaufnehmern 9 bzw. 22 erfassten Signale wird nun über dieVergleichsvorrichtung 12 durchgeführt. Wird über diese Vergleichsvorrichtung 12 dieZeit t vom Schalten des Ventils 6 (üblicherweise ein 24-Volt-Signal) bis zu demgezeigten Druckanstieg P+ (z.B. Versorgungsdruck plus 10%) gemessen, erhält maneine exakte Aussage über die Dauer des Schaltvorganges der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit 1 (Heißkanalzylinder). Nach einer ersten Auswertung könnenentsprechende Rahmenbereiche in Form eines Druckschwellwertes PS0n und einesZeitraums tr für das Erreichen dieses Druckschwellwertes PSOii eingestellt bzw.gespeichert werden. Bei anschließenden erneuten Schaltvorgängen bilden dieseeine Vergleichsbasis für die Überwachung der Bewegung der Kolben-Zylinder-

Einheiten 1. Mit diesem Überwachungsverfahren können mehrere Arten vonFehlfunktionen erkannt werden. Z.B. kann erkannt werden, ob ein Ventil 6 defekt ist.Wenn dem so ist, kommt es zu keinem Ölstrom und somit auch zu keinemDruckanstieg P+. Weiters ist es möglich, dass die Heißkanalnadel steckt. Dannkommt es zwar zu einem sehr geringen Ölstrom, um das Öl bzw. Fluid F in derZuleitung zu komprimieren, aber es erfolgt kein plötzlicher Stopp und somit auch keinmerkbarer Druckanstieg P+. In beiden Fällen würde erkannt, dass sich der Kolben 8im Zylinder 7 nicht bewegt und somit eine Fehlfunktion vorliegt.

Hinsichtlich der unterschiedlichen Ausführungsvarianten sei nochmals daraufhingewiesen, dass die bevorzugte Variante nur einen Druckaufnehmer 9 vorsieht,über den beide Bewegungsrichtungen des Kolbens 8 auswertbar sind. EinRückschlagventil 20 in der Zuleitung zum Ventil 6 verhindert dabei, dass dieauftretenden Druckspitzen andere benachbarte Heißkanäle beeinflussen (siehe Fig. 1 und 3). Gemäß den Fig. 2 und 5 sind nach den Ventilen 6 jeweils zweiDruckaufnehmer 9 angeordnet. Durch die Messung direkt nach dem Ventil 6 in derZuleitung der jeweiligen Bewegungsrichtung lässt sich noch genauer und sichererauswerten. Die kostengünstigste Ausführungsvariante ist in Fig. 4 dargestellt,wonach ein Druckaufnehmer 9 nach dem Druckminderventil 10 zentral für mehrereHeißkanäle vorgesehen ist. In diesem Fall kann auf die einzelnen Rückschlagventile20 verzichtet werden. Mit diesem einen Druckaufnehmer 9 ist es möglich dasSchalten von mehreren Heißkanälen gleichzeitig auszuwerten. Auch einzelneHeißkanäle können ausgewertet werden, aber nur wenn diese ausschließlichsequenziell betrieben werden.

Selbstverständlich sind sämtliche hierin angeführten Ideen undAusführungsvarianten nicht nur bei Heißkanälen umsetzbar sondern bei jederKolben-Zylinder-Einheit 1, die in ähnlicherWeise betrieben wird, also mit hoherBeschleunigung und einem Stopp durch einen mechanischen Kolbenanschlag 6.Diese Erfindung macht sich somit den Umstand zunutze, dass der Verbraucherdruck(Druckspitze) am mechanischen Anschlag (Kolbenanschlag K) deutlich über demVersorgungsdruck (Druck P nach Druckminderungsventil 10) ansteigt, da die

Bewegung aufgrund der hohen Dynamik und geringen bewegten Massen derartigabrupt stoppt.

Claims (13)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit (1),dadurch gekennzeichnet, dass ein aufgrund des Erreichens einesKolbenanschlags (K) zu erwartender Druckanstieg (P+) in der Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem vorgegebenen Druckschwellwert (Ps0n) und/oderderZeitpunkt (t) des Erreichens des Druckschwellwerts (PS0n) mit einemvorgegebenen Zeitraum (tr) verglichen wird, wobei ein Signal (S) ausgegebenwird, wenn der zu erwartende Druckanstieg (P+) vom Druckschwellwert (Pson)abweicht und/oder wenn der Zeitpunkt (t) des Erreichens desDruckschwellwerts (Ps0n) außerhalb des vorgegebenen Zeitraums (tr) liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S)ausgegeben wird, wenn der zu erwartende Druckanstieg (P+) unterhalb desvorgegebenen Druckschwellwerts (PSOii) endet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S) als Warnsignal (Sw) ausgegeben wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dassdas Verfahren mit einer Schaltvorrichtung (2) zum Schalten der mit derSchaltvorrichtung (2) signaltechnisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit (1)einer Formgebungsmaschine (3), insbesondere Spritzgießmaschine,durchgeführt wird, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (1) eine Druckquelle (4),ein von der Druckquelle (4) unter Druck (P) setzbares Fluid (F), eineFluidleitung (5), ein Ventil (6), einen Zylinder (7), einen im Zylinder (7)geführten und vom Fluid (F) beaufschlagbaren Kolben (8) und einenDruckaufnehmer (9), mit dem der Druck (P) des Fluids (F) in der Fluidleitung (5) messbar ist, aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Ausgeben eines Öffnungssignals(O) von der Schaltvorrichtung (2) an dasVentil (6), wodurch der Kolben (8) mittels des unter Druck (P) gesetztenFluids (F) bewegt wird, - Messen des Drucks (P) des Fluids (F) in der Fluidleitung (5) durch denDruckaufnehmer (9) nach dem Ausgeben des Öffnungssignals (O), - zumindest einmaliges Festlegen des vorgegebenen Druckschwellwerts (P soll)) - zumindest einmaliges Festlegen des nach dem Ausgeben desÖffnungssignals (O) liegenden vorgegebenen Zeitraums (tr), - Vergleichen des vom Druckaufnehmer (9) gemessenen Drucks (P) mitdem vorgegebenen Druckschwellwert (PSOil) im vorgegebenen Zeitraum (tr)und - gegebenenfalls Ausgabe eines Signals (S), vorzugsweise einesWarnsignals (Sw), wenn der vom Druckaufnehmer (9) im vorgegebenenZeitraum (tr) gemessene Druck (P) außerhalb des Druckschwellwerts (PSOii)liegt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6)zumindest ein Zwei-Wege-Ventil ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein in derFluidleitung (5) vordem Ventil (6) angeordnetes Druckminderventil (10), durchwelches Fluid (F) vor Ausgabe des Öffnungssignals (O) unter einenkonstanten Druck (P), vorzugsweise unter einen Druck (P) von 30 bis 50 bar,setzbar ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dasssich knapp vor bzw. mit dem Erreichen des Kolben-Anschlags (K) der Druck(P) des Fluids (F) um mindestens 10 %, vorzugsweise um mindestens 40 %und vorzugsweise auf einen Druck (P) von über 50 bar, erhöht.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dassder vorgegebene Zeitraum (tr) zwischen 50 ms und 5 Sekunden, vorzugsweisezwischen 100 ms und 500 ms, nach Ausgabe des Öffnungssignals (O) liegt.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dassmit dem Verfahren die Kolben-Zylinder-Einheiten (1) eines Kernzugs, einesAuswerfers oder einer Kaskadensteuerung (11) einer Formgebungsmaschine (3) überwacht werden.
10. 10. Formgebungsmaschine (3), insbesondere Spritzgießmaschine undinsbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche1 bis 9, mit - zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit (1), wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (1) eine Druckquelle (4), ein von der Druckquelle (4) unter Druck(P) setzbares Fluid (F), eine Fluidleitung (5), ein Ventil (6), einen Zylinder (7), einen im Zylinder (7) geführten und vom Fluid (F) beaufschlagbarenKolben (8) und einen Druckaufnehmer (9), mit dem der Druck (P) desFluids (F) in der Fluidleitung (5) messbar ist, aufweist, - einer Schaltvorrichtung (2) zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung (2)signaltechnisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit (1), gekennzeichnet durch - eine Vergleichsvorrichtung (12), wobei in der Vergleichsvorrichtung (12)ein vorgegebener Druckschwellwert (PS0n) und/oder ein vorgegebenerZeitraum (tr) hinterlegt ist und der Vergleichsvorrichtung (12) einDruckwertsignal (PiSt) des Druckaufnehmers (9) zuführbar ist, wobei dasDruckwertsignal (P,st) mit dem vorgegebenen Druckschwellwert (PSOii)und/oder der Zeitpunkt (t) des vom Druckaufnehmer (9) gemessenen, denDruckschwellwert (PSOii) entsprechenden Druckwertsignals (Pist) mit demvorgegebenen Zeitraum (tr) vergleichbar ist, und - eine Ausgabeeinheit (13), wobei von der Ausgabeeinheit (13) ein Signal (S) ausgebbar ist, wenn das der Vergleichsvorrichtung (12) vomDruckaufnehmer (9) zugeführte Druckwertsignal (PiSt) außerhalb deshinterlegten und vorgegebenen Druckschwellwerts (Pson) liegt und/oderwenn der Zeitpunkt (t) des Erreichens des Druckschwellwert (PS0n)außerhalb des hinterlegten und vorgegebenen Zeitraums (tr) liegt.
11. 11. Formgebungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieAusgabeeinheit (13) eine Warnvorrichtung (14) aufweist, wobei das Signal (S)von der Warnvorrichtung (14) als, vorzugsweise akustisches oder bildliches,Warnsignal (Sw) ausgebbar ist.
12. 12. Formgebungsmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Kolben-Zylinder-Einheit (1) Teil eines Kernzugs, eines Auswerfersoder einer Kaskadensteuerung (11) ist.
13. 13. Formgebungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieKaskadensteuerung (11) eine Vielzahl von parallel oder seriell geschaltetenKolben-Zylinder-Einheiten (1) aufweist.