EP0599171B1 - Verfahren zur Regelung und/oder Überwachung eines Hydraulikspeichers - Google Patents

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EP0599171B1
EP0599171B1 EP93118436A EP93118436A EP0599171B1 EP 0599171 B1 EP0599171 B1 EP 0599171B1 EP 93118436 A EP93118436 A EP 93118436A EP 93118436 A EP93118436 A EP 93118436A EP 0599171 B1 EP0599171 B1 EP 0599171B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
piston
storage means
gas
charging
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93118436A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0599171A1 (de
Inventor
Friedrich Stummer
Rolf Frey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mueller Weingarten AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Mueller Weingarten AG
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG, Mueller Weingarten AG filed Critical Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the invention relates to a method for regulation and / or Monitoring a hydraulic accumulator on a die casting or Injection molding machine according to the generic term of Claim 1.
  • the casting unit is driven usually through one or more hydraulic accumulators.
  • the drive piston moving the casting piston must therefore in the transition from the slow forward phase to rapid mold filling phase can be accelerated.
  • This container will Called a pressure accumulator or hydraulic accumulator.
  • a such a pressure accumulator consists of a normal version Steel bottle in which an inert gas, in particular Nitrogen is included as a blowing agent.
  • the high pressure pump of the machine hydraulics promotes the Hydraulic fluid in the accumulator against the pressure of the trapped gas. This "return promotion” happens until the maximum pressure that can be set on the pump also is reached in memory. Liquid and nitrogen are available under the same pressure, the so-called storage pressure.
  • the pressure energy stored in the pressure accumulator is available Opening of the shot valve for driving the drive piston and thus the casting piston. This will turn it off volume of liquid flowing out of the pressure accumulator Nitrogen replaced, d. H. the nitrogen expands and causes a drop in pressure. To reduce this pressure drop in relative to keep narrow limits, one measures those under storage pressure Amount of nitrogen to be kept correspondingly large, which is indicated by a or more additional nitrogen bottles happening on Casting drive attached and connected to the pressure accumulator are.
  • the pressure accumulator is usually used for die casting machines built as a so-called piston accumulator.
  • piston accumulator separates one Pressure accumulator movable piston the pressurized gas (nitrogen) from the hydraulic fluid. Through this flying piston it is avoided that the nitrogen in the Hydraulic fluid can swirl. Furthermore, one Foaming or a carryover of nitrogen into the Hydraulic system of such as a piston accumulator trained pressure accumulator not possible.
  • multipliers are used.
  • a Piston ratio achieved an increase in casting pressure.
  • the multiplier device can be a separate one Pressure accumulator can be assigned, as is cited in the Literature Brunnhuber (op. Cit.) Is shown on page 75.
  • Such a multi-stage pressurization is also from DE PS 20 21 182.
  • the state of the accumulator charge of the accumulator is an important factor in the die casting process.
  • the Biasing of the respective pressure accumulator by regulating the Maximum pressure on a hydraulic pump can be changed.
  • the Position of the piston in the pressure accumulator or piston accumulator determines the hydraulic quantity pumped into the piston accumulator and the compressed gas compressed as a blowing agent.
  • This "loading process" of the pressure accumulator can be based on a Charging curve to be tracked by a first Starting position of the piston (pre-charging point) to a second Position of the piston (operating point) runs.
  • the invention aims to improve the described Operating conditions. Because the state of the pressure accumulator decisive influence on the quality of the die-cast parts may have the object of the invention, a To improve these settings.
  • the method according to the invention aims at regulation and / or monitoring of the pressure accumulator in particular a die casting machine, this principle also on one Injection molding machine is usable.
  • a key concept of the invention is that Operating point of the pressure accumulator for a most precise detection or is subjected to monitoring and regulation.
  • the Operating point of an accumulator through a series of various influencing variables that are changed in particular by the state of the precharge pressure and the Gas volume can be influenced.
  • By changing the Various parameters in the system can also be Change the operating point of the pressure accumulator since it is not is determined solely by the storage pressure of the propellant. For example, the memory pressure alone does not determine reliable the operating point, since this is also crucial by the storage volume or the hydraulic volume or the Position of the piston in the working memory is determined.
  • the invention is based on the automatic monitoring and Regulation of the hydraulic accumulator of a die casting machine described.
  • the casting drive 1 shown in Figure 1 is used for Actuation of a casting set 2, consisting of a Casting chamber 3 with contained metal melt 4 and one Pouring plunger 5 for inserting the molten metal 4 into one mold cavity shown in detail.
  • the casting piston 5 is over a casting piston rod 6 connected to the casting drive 1.
  • the Casting drive 1 consists of a front press cylinder 7 and a plunger 8 guided therein, which acts as a drive piston 8 serves for the associated piston rod 6.
  • the press cylinder 7 has a front cylinder space 9 and a rear Cylinder chamber 10 separated by the plunger 8 are.
  • the front cylinder space 9 is with a Print medium connection 11 connected.
  • the press cylinder 7 closes one Multiplier device 12, in which an axial displaceable multiplier piston 13 is arranged.
  • the multiplier piston 13 divides the associated cylinder space 14 in a front cylinder space 15 and a rear Cylinder chamber 16.
  • the multiplier piston 13 has one first piston rod 17 extending towards the casting set 2 which is characterized by the cylinder wall of the Multiplier cylinder housing in the rear cylinder chamber 10 of the press cylinder 7 extends.
  • the Multiplierorkn 13 a rear piston rod 18, the also into one via the multiplier cylinder housing rear cylinder space 19 of an additional connection housing 20 extends.
  • the multiplier piston 13 with front Piston rod 17 and rear piston rod 18 is replaced by a central longitudinal bore 21 penetrates, in which a Check valve 22 is located.
  • Pressure accumulator 23, 24 provided, the so-called Piston accumulator, each with a piston 25 movable therein, 26 are formed. Located below the piston 25, 26 the hydraulic fluid 27, 28, above the respective Piston 25, 26 which is generally designed as nitrogen Pressure medium 29, 30. To increase the gas volume of the pressure medium enlarge, each pressure accumulator 23, 24 are two additional nitrogen bottles 31, 31 'and 32, 32' assigned.
  • the pressure accumulator 23 is a Connection line 33 and a control valve 34 with the rear Cylinder chamber 19 of the connection housing 20, the pressure accumulator 24 via the connecting line 35 and a control valve 36 with the rear cylinder chamber 16 of the multiplier cylinder 14 connected.
  • the casting piston After the slow advance has ended, the casting piston accelerated at high speed for the mold filling stroke. This is done by a switchover point using a Control cam 41 on the casting piston rod 6. Das The control cam signal is sent to a computer 43 via a line 42 supplied with an output signal or via a line 44 Provides momentum to the shot valve 34. This impulse opens the shot valve 34 so that the hydraulic fluid 27th abruptly from the pressure accumulator 23 into the pressure chamber 19 and thus in the pressure chamber 10 to accelerate the plunger 8 can reach.
  • the position of the operating point is for the pressure accumulators 23, 24 for a more detailed explanation in Fig. 2 in an example shown.
  • the operating point of a pressure accumulator through different Influencing variables are changed.
  • the upper diagram in Fig. 2 is on the abscissa the volume V and on the Ordinate the pressure p of the gaseous pressure medium (Nitrogen) as shown in the cylinder space 29, 30 and the additional tanks 31, 32 in FIG. 1.
  • the lower half of the figure in FIG. 2 is the pressure accumulator 23, 24 shown, with a first piston position 25 ', 26' in Pre-charging point 46 and a second piston position 25, 26 in Operating point 47.
  • the two points 46, 47 are by the Charging curve 48 connected.
  • the piston 25, 26 is located in the precharge point 46 lowest position, d. H. all hydraulic fluid 27, 28 is at the end of the casting process from the respective Printing cylinders 23, 24 have been pressed out.
  • the hydraulic fluid 27, 28 must be pumped back into the pressure accumulators 23, 24 so that the pistons 25, 26 move in these pressure accumulators.
  • This displacement of the pistons 25, 26 compresses the gas 29, 30 in the exemplary embodiment according to FIG. 2, for example from a volume of 60 liters to a volume of 44 liters, ie 16 liters of hydraulic medium become in the pressure accumulator 23, 24 pressed in.
  • This compression of the pressure medium 29, 30 increases the pressure of this gas from the pressure p 0 of z. B. 110 bar to the pressure p B of 150 bar along the charging curve 48.
  • the precharge point 46 is therefore characterized by the size V 0 , p 0 , the operating point 47 is characterized by the compressed volume V B and the compressed pressure p B.
  • This loading process of the respective pressure accumulator 23, 24 takes place along the loading curve 48 in FIG. 2.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment for monitoring or regulating the pressure accumulator 23, 24.
  • the position of the separating piston 25, 26 in the pressure accumulator can be measured by means of an ultrasonic displacement sensor 49.
  • An analog travel signal s K is available at the output of evaluation electronics 50 and is fed to computer 43.
  • the Gas pressure of the pressure medium 29, 30 or the pressure in the Gas bottles 31, 32 measured and this value also the Computer 43 supplied.
  • the superordinate computer an evaluation of the exact position of the pressure piston 25, 26 in the operating point 47 or in Precharge point 46 (lower position of the piston 25 ', 26') make.
  • the hydraulic valve 52 is for the application the pressure accumulator 23, 24 with pressure medium by means of a Pressure pump 53 shown.
  • a check valve 54 in a feed line 55 prevents backflow of the Print medium.
  • FIG. 4 An overview of the operation of the computer 43 is in Fig. 4 shown.
  • an assignment of the pressure p to the actual value of the piston travel s KIst is stored in the computer 43 each time the hydraulic accumulator is loaded . It makes sense here if the values of the piston travel s K are saved at the same pressures as when the reference data were recorded, ie the actual values of the piston travel s KIst are stored as a function of the pressure, for example in the following table: bar mm p s IS 110 s K (0) 115 s K (1) 120 ⁇ 125 ⁇ etc. 150 s K (n)
  • This comparison in the computer is shown in FIG. 4 below arrow 61, ie the computer compares the actual values of the piston travel with corresponding setpoints of the piston travel over the distance of the loading curve. It should be noted that this comparison is made via points 1 to n of the measured values of the charging curve.
  • FIG. 4 shows the essential content of the task of the computer 43, the values of the inputs 56 to 60 being recorded.
  • the reference data are stored in the computer
  • the tolerance fields are formed and target data are generated
  • the actual data 64 are stored and in a further step 65 a comparison is made.
  • the outputs on the computer are a piston travel curve s K of the separating piston as a function of the pressure (arrow 61) and an actual setpoint comparison of the precharge pressure p 0 at the precharge point 46 (arrow 66).
  • the restart takes place when the machine is switched on (position 67).
  • an actual setpoint comparison of the precharge pressure p 0 is carried out in position 68. If the actual value is not equal to the target value of the precharge pressure (position 69), these values are compared in the computer 43. If P 0 is greater than P 0Soll (position 70), the display 61 shows that p 0 is too large. Likewise, a display is shown on the screen 61 in the case of a comparison P 0 actual less than p 0 set (position 71). Both times, the nitrogen precharge is changed accordingly (position 72 in FIG. 5) or automatic compensation takes place in a separate subroutine.
  • This process takes place in a circulation loop 73 until the actual value of the precharge pressure p 0 corresponds to the entered target value, so that the program embarks on the computer path 74 from the starting point 68. In position 75, it is accordingly determined that the precharge pressures p 0 are in order and that the automatic storage tank charging is enabled.
  • the piston travel s K of the separating piston 25, 26 is monitored as a function of the gas pressure p V (position 76 in the flowchart).
  • s K f (p) ).
  • position 77 shows on screen 61 'that the storage bottles 31, 32 are filled, for example, with hydraulic medium due to a leaking separating piston. In this way, the machine is switched off at position 78 to remedy the fault.
  • the storage bottles 31, 32 can be emptied from the hydraulic medium manually or by means of an automatic emptying in a subroutine.
  • position 79 enables the machine start.
  • the monitoring takes place before the casting cycle is triggered after the release for the machine start (position 79).
  • position 80 determines whether the mold is closed. Then the pressure accumulator monitoring starts at position 81.
  • position 82 it is first checked whether the pressure P B of the operating point 47 is OK. If it is determined in position 83 that the operating point is too small or too large, then in position 84 if the operating point p B is too small, a display is shown on the screen 61 'that the operating point p B is to be increased by a manual change of setting on the die casting machine , or that this pressure p B has to be increased automatically via a subroutine.
  • a display on the screen 61 ' is carried out as an error indication that the operating pressure p B can be reduced by a manual change of setting on the die casting machine, which can also be carried out automatically if necessary. This takes place via the computer loop 86 until the operating point is in order, which is indicated under position 87.
  • the precharge pressure p 0 is too small, which can be caused by gas loss in the pressure accumulator 29 to 32.
  • the cause of gas heating is indicated by reference number 92, the cause of gas loss by reference number 93.
  • the mold is opened at position 94, as a result of which the machine start is interrupted and the precharge pressure p 0 is to be changed manually or by means of a subroutine at position 95.
  • position 96 releases the metal metering and thus triggers a shot via the shot valves 34, 36.
  • FIGS. 7 shows how the precharge pressure p 0 can be automatically set to the correct value.
  • the same parts are identified with the same reference numerals as in the previous figures. For this purpose, reference is made in particular to FIGS. 1 and 3.
  • Two valves 97, 98 are actuated by means of a control unit (not shown in more detail in FIG. 7) or a control unit connected in parallel to the computer 43.
  • a control unit not shown in more detail in FIG. 7
  • additional compressed gas is supplied from a transportable compressed gas bottle 99 to the pressure accumulators 23, 24 including the gas bottles 31, 32 via the line 100, the precharge pressure p 0 being able to increase.
  • the valve 97 is de-energized by the pressure measuring device 51, so that the access to the pressure bottle 99 is closed.
  • the actual value of the precharge pressure p 0 is accordingly measured by means of the pressure sensor 51 with evaluation in the computer 43. This measurement signal is fed to the control device (not shown in more detail) in order to actuate the valve 97.
  • the valve 98 is in turn switched off via the control device (not shown) when the measured actual value of the precharge pressure p 0 corresponds to the target value p 0Soll . This is again done by means of the pressure sensor 51.
  • valves 102, 103 are provided, via which the hydraulic fluid via line 104 or 105 can be drained.
  • the valves 102, 103 only be switched on for as long as long as in the Drain lines 104, 105 hydraulic fluid is present.
  • the idling of the Drain lines 104, 105 through preloaded check valves 106, 107 prevented.
  • the distinction between whether draining in the discharge lines 104, 105 Hydraulic fluid or compressed gas is located, for example by means of a temperature probe 108, 109. With current of gas at this measuring point creates a jump Temperature difference used as an evaluation signal and is passed to a corresponding control device.
  • This control process is schematic with the lines 110, 111 indicated.
  • temperature probes 108, 109 can electronic medium sensors 112, 113 are also used, their output signal in turn via a control device 112 ', 113' via lines 110, 111 to valves 102, 103 be fed.
  • a control device 112 ', 113' via lines 110, 111 to valves 102, 103 be fed.
  • the electrical resistance measured between two sensor pins 114, 115 the electrical resistance measured.
  • When applied the sensor pins 114, 115 with from the gas bottles 31, 32 hydraulic fluid 27, 28 to be drained is the measured one electrical resistance less than when flowing through it Line or the sensor with compressed gas.
  • the invention is not based on that described and illustrated Embodiment limited. It only became an example described for use in a die casting machine. Of course, this can also be used for a Use injection molding machine.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung und/oder Überwachung eines Hydraulikspeichers an einer Druckgieß- oder Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik:
Bei Druckgießmaschinen erfolgt der Antrieb des Gießaggregats in der Regel durch einen oder mehrere Hydraulikspeicher. In Anbetracht der sehr kurzen Gießzeiten, wie sie bei der Füllung eines Formhohlraumes erforderlich sind, kommt es sehr darauf an, daß der Gießkolben mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird. Der den Gießkolben bewegende Antriebskolben muß daher beim Übergang von der langsamen Vorlaufphase zur schnellen Formfüllphase hochbeschleunigt werden. Um für diesen Zeitpunkt eine entsprechend hohe Druckenergie in der Antriebshydraulik zur Verfügung zu haben, wird die erforderliche Flüssigkeitsmenge in einem Hydraulikbehälter gespeichert und unter Druck gehalten. Dieser Behälter wird Druckspeicher oder hydraulischer Akkumulator genannt. Aus der Literaturstelle Ernst Brunnhuber "Praxis der Druckgußfertigung", 3. Auflage, 1980, Seite 70 ff. sind verschiedene Arten von Druckspeichern bekanntgeworden. Ein solcher Druckspeicher besteht in Normalausführung aus einer Stahlflasche, in welcher ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff als Treibmittel eingeschlossen ist. Die Hochdruckpumpe der Maschinenhydraulik fördert die Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher gegen den Druck des eingeschlossenen Gases. Diese "Rückförderung" geschieht solange, bis der an der Pumpe einstellbare Maximaldruck auch im Speicher erreicht ist. Flüssigkeit und Stickstoff stehen unter gleichem Druck, dem sogenannten Speicherdruck. Durch Regelung des Maximaldruckes an der Hydraulikpumpe kann bei bestehenden Systemen auch der Speicherdruck verändert werden.
Die im Druckspeicher gespeicherte Druckenergie steht bei Öffnung des Schußventils für den Antrieb des Antriebskolbens und damit des Gießkolbens zur Verfügung. Dabei wird das aus dem Druckspeicher abströmende Flüssigkeitsvolumen durch Stickstoff ersetzt, d. h. der Stickstoff dehnt sich aus und bewirkt einen Druckabfall. Um diesen Druckabfall in relativ engen Grenzen zu halten, bemißt man die unter Speicherdruck zu haltende Stickstoffmenge entsprechend groß, was durch eine oder mehrere zusätzliche Stickstoffflaschen geschieht, die am Gießantrieb angebaut und mit dem Druckspeicher verbunden sind.
Üblicherweise wird der Druckspeicher für Druckgießmaschinen als sogenannter Kolbenspeicher gebaut. Hier trennt ein im Druckspeicher beweglicher Kolben das Druckgas (Stickstoff) von der Hydraulikflüssigkeit. Durch diesen fliegenden Kolben wird vermieden, daß sich der Stickstoff in der Hydraulikflüssigkeit verwirbeln kann. Weiterhin ist eine Schaumbildung oder eine Verschleppung von Stickstoff in das Hydrauliksystem eines solchen als Kolbenspeicher ausgebildeten Druckspeichers nicht möglich.
Sofern der statische Enddruck für ein gegebenes Gußstück nicht zur Nachverdichtung ausreichen sollte, werden sogenannte Multiplikatoren verwendet. Hierbei wird über eine Kolbenübersetzung eine Druckerhöhung des Gießdrucks erzielt. Dabei kann der Multiplikatoreinrichtung ein seperater Druckspeicher zugeordnet sein, wie dies in der zitierten Literaturstelle Brunnhuber (a.a.O) auf Seite 75 gezeigt ist. Eine derartige mehrstufige Druckmittelbeaufschlagung ist auch aus der DE PS 20 21 182 entnehmbar.
Aus dem vorstehend geschilderten Sachzusammenhang wird klar, daß der Zustand der Speicherladung des Druckspeichers eine wichtige Größe im Druckgießprozeß ist. Wie erwähnt, kann die Vorspannung des jeweiligen Druckspeichers durch Regelung des Maximaldruckes an einer Hydraulikpumpe verändert werden. Die Lage des Kolbens im Druckspeicher bzw. Kolbenspeicher bestimmt die in den Kolbenspeicher eingepumpte Hydraulikmenge und das hierdurch verdichtete Druckgas als Treibmittel. Dieser "Ladevorgang" des Druckspeichers kann anhand einer Ladekurve verfolgt werden, die von einer ersten Ausgangsstellung des Kolbens (Vorladepunkt) zu einer zweiten Stellung des Kolbens (Betriebspunkt) verläuft. Hierbei wird das Druckgas durch das Hydraulikmedium um ein bestimmtes Volumen im Druckspeicher verdrängt, wobei der Druck im Druckspeicher auf einen bestimmten Betriebsdruck erhöht wird. Die Volumenverdrängung des Druckgases bewirkt demnach die Erhöhung des Druckes im Druckspeicher, wobei der sogenannte Betriebspunkt den "geladenen Zustand" des Druckspeichers charakterisiert.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der geschilderten Betriebsbedingungen. Da der Zustand des Druckspeichers einen entscheidenen Einfluß auf die Qualität der Druckgießteile haben kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung dieser Einstellwerte zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung:
Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt eine Regelung und/oder eine Überwachung des Druckspeichers insbesondere an einer Druckgießmaschine, wobei dieses Prinzip auch an einer Spritzgießmaschine verwendbar ist. Dabei liegt ein Kerngedanke der Erfindung darin, daß der Betriebspunkt des Druckspeichers einer genauesten Erfassung bzw. Überwachung und Regelung unterzogen wird. Dabei kann der Betriebspunkt eines Druckspeichers durch eine Reihe von verschiedenen Einflußgrößen verändert werden, die insbesondere durch den Zustand des Vorladedrucks sowie des Gasvolumens beeinflußt werden. Durch Veränderung der verschiedensten Parameter im System kann sich auch der Betriebspunkt des Druckspeichers verändern, da dieser nicht allein durch den Speicherdruck des Treibmittels bestimmt ist. Beispielsweise bestimmt der Speicherdruck allein nicht zuverlässig den Betriebspunkt, da dieser entscheidend auch durch das Speichervolumen oder das Hydraulikvolumen bzw. die Lage des Kolbens im Arbeitsspeicher bestimmt wird.
Durch diese genaueste Ermittlung und Bestimmung des Betriebspunktes kann eine Überwachung bzw. Regelung dieses Betriebspunktes ermöglicht werden, wobei die Regelung durch einen Istwert-Sollwert-Vergleich unter Einbeziehung vorgegebener Toleranzwerte erfolgt. Hierdurch werden stets reproduzierbare Arbeitsbedingungen geschaffen, die zu einer gleichbleibenden Qualität beispielsweise der Druckgießteile führen. Insbesondere können durch die Überwachung auch Fehler im Speichersystem während des Betriebs erfaßt und ggf. beseitigt werden. Hierdurch verringert sich die Ausschußmenge. Weiterhin werden Stillstandszeiten der Druckgießmaschine aufgrund von erforderlichen Speicherüberwachungen entfallen.
Die Erfindung ergibt sich in weiteren Einzelheiten aus den dargestellten Zeichnungen im Zusammenhang mit der nachfolgenden zugehörigen Beschreibung. Dabei wird die Erfindung anhand einer Druckgießmaschine beschrieben, ohne daß die Erfindung auf eine solche Maschine beschränkt ist.
Es zeigen
Fig. 1
eine prinzipielle Darstellung des Gießantriebs für eine Druckgießmaschine mit einem zusätzlichen Multiplikatorsystem,
Fig. 2
die Darstellung der Betriebsweise eines Kolben-Druckspeichers,
Fig. 3
ein Ausführungsbeispiel zur Erfassung der Lage des Kolbens im Druckspeicher,
Fig. 4
eine Übersicht über die Arbeitsweise eines Rechners in einem Regelkreis,
Fig. 5
ein Flußdiagramm für die Überwachung des Neustarts einer Maschine,
Fig. 6
ein Flußdiagramm für die Überwachung vor der Auslösung des Gießzyklus,
Fig. 7
eine schematische Darstellung für eine automatische Kompensation des Treibmittel-Druckes und
Fig. 8
eine schematische Darstellung der Anlage zur Entfernung von Lecköl in den Druckgasspeichern.
Beschreibung der Erfindung:
Die Erfindung wird anhand der automatischen Überwachung und Regelung der Hydraulikspeicher einer Druckgießmaschine beschrieben.
Der in der Figur 1 dargestellte Gießantrieb 1 dient zur Betätigung einer Gießgarnitur 2, bestehend aus einer Gießkammer 3 mit darin enthaltener Metallschmelze 4 und einem Gießkolben 5 zum Einschub der Metallschmelze 4 in einen nicht näher dargestellten Formhohlraum. Der Gießkolben 5 ist über eine Gießkolbenstange 6 mit dem Gießantrieb 1 verbunden. Der Gießantrieb 1 besteht aus einem vorderen Preßzylinder 7 und einem darin geführten Preßkolben 8, der als Antriebskolben 8 für die zugehörige Kolbenstange 6 dient. Der Preßzylinder 7 weist einen vorderen Zylinderraum 9 und einen hinteren Zylinderraum 10 auf, die durch den Preßkolben 8 getrennt sind. Der vordere Zylinderraum 9 ist mit einem Druckmediumanschluß 11 verbunden.
Dem Preßzylinder 7 schließt sich eine Multiplikatoreinrichtung 12 an, in welcher ein axial verschiebbarer Multiplikatorkolben 13 angeordnet ist. Der Multiplikatorkolben 13 teilt den zugehörigen Zylinderraum 14 in einen vorderen Zylinderraum 15 sowie einen hinteren Zylinderraum 16. Der Multiplikatorkolben 13 weist eine sich zur Gießgarnitur 2 hin erstreckende erste Kolbenstange 17 auf, die sich durch die Zylinderwandung des Multiplikatorzylindergehäuses in den hinteren Zylinderraum 10 des Preßzylinders 7 erstreckt. Darüberhinaus weist der Multiplikatorkolben 13 eine hintere Kolbenstange 18 auf, die sich ebenfalls über das Multiplikatorzylindergehäuse in einen hinteren Zylinderraum 19 eines zusätzlichen Anschlußgehäuses 20 erstreckt. Der Mulitplikatorkolben 13 mit vorderer Kolbenstange 17 und hinterer Kolbenstange 18 wird durch eine zentrale Längsbohrung 21 durchsetzt, in welchem sich ein Rückschlagventil 22 befindet.
Wie in der DE-PS 20 21 182 beschrieben, arbeitet auch die vorliegende Vorrichtung nach dem sogenannten 3-Phasen-System einer Kaltkammer-Druckgießmaschine. Hierbei wird in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur der auf den Gießkolben 5 direkt einwirkende Preßkolben 8 mit Druckmittel beaufschlagt, und während der dritten Arbeitsphase die Multiplikatoreinrichtung für einen erhöhten Nachdruck hinzugeschaltet.
Zur Druckmittelbeaufschlagung des Preßkolbens 8 sowie des Multiplikatorkolbens 13 sind die in der Fig. 1 dargestellten Druckspeicher 23, 24 vorgesehen, die als sogenannte Kolbenspeicher mit jeweils einem darin beweglichen Kolben 25, 26 ausgebildet sind. Unterhalb des Kolbens 25, 26 befindet sich die Hydraulikflüssigkeit 27, 28, oberhalb des jeweiligen Kolbens 25, 26 das im allgemeinen als Stickstoff ausgebildete Druckmedium 29, 30. Um das Gasvolumen des Druckmediums zu vergrößern, sind jedem Druckspeicher 23, 24 jeweils zwei zusätzliche Stickstoffflaschen 31, 31' sowie 32, 32' zugeordnet. Der Druckspeicher 23 ist über eine Anschlußleitung 33 und einem Regelventil 34 mit dem hinteren Zylinderraum 19 des Anschlußgehäuses 20, der Druckspeicher 24 über die Anschlußleitung 35 und einem Regelventil 36 mit dem hinteren Zylinderraum 16 des Multiplikatorzylinders 14 verbunden.
Beim 3-phasigen Gießbetrieb wird beim Auslösen des Schusses zunächst ein Vorlaufventil 37 geöffnet, und die von einer Pumpe 38 geförderte Hydraulikflüssigkeit strömt in den hinteren Zylinderraum 19 des Anschlußgehäuses 20 und von dort über die Längsbohrung 21, das Rückschlagventil 22 zum hinteren Zylinderraum 10 zur Beaufschlagung des Preßkolbens 8. Hierdurch wird der Preßkolben 8 und damit der Gießkolben 5 in langsamer Vorlaufbewegung (erste Phase) nach vorne bewegt. Gleichzeitig entleert sich das im vorderen Zylinderraum 9 befindliche Hydraulikmedium über die Leitung 11 über das Vorlaufventil 37 in einen Tank 40.
Nach Beendigung des langsamen Vorlaufes wird der Gießkolben auf hoher Geschwindigkeit für den Formfüllhub beschleunigt. Dies geschieht durch einen Umschaltpunkt mittels eines Steuernockens 41 an der Gießkolbenstange 6. Das Steuernockensignal wird über eine Leitung 42 einem Rechner 43 zugeführt, der über eine Leitung 44 ein Ausgangssignal oder Impuls an das Schußventil 34 liefert. Dieser Impuls öffnet das Schußventil 34, so daß die Hydraulikflüssigkeit 27 schlagartig aus dem Druckspeicher 23 in den Druckraum 19 und damit in den Druckraum 10 zur Beschleunigung des Preßkolbens 8 gelangen kann.
Sobald der Formhohlraum mit flüssigem Metall vollständig gefüllt ist, wird der Gießkolben 5 schlagartig abgebremst. Nun baut sich anstelle des bisherigen Strömungsdruckes der volle Speicherdruck im Druckraum 10 des Preßzylinders 7 und auch im Raum 19 des Anschlußgehäuses 20 auf, wobei das Rückschlagventil 22 geschlossen wird. Nun wird zum geeigneten Zeitpunkt über den Rechner 43 das weitere Schußventil 36 über die Leitung 45 geöffnet, so daß sich das Hydraulikmedium 28 des zweiten Druckspeichers 24 über die Leitung 35 in den hinteren Druckraum 16 des Multiplikatorzylinders 14 entleeren kann. Während dieser dritten Phase erfolgt eine Nachverdichtung des flüssigen Metalls, um Schwindungen des Gießmetalls auszugleichen. Während dieser Phase schiebt sich die Kolbenstange 17 in den Zylinderraum 10 hinein, um eine Druckerhöhung zu bewirken.
Vorstehende Erläuterungen machen klar, daß der Betriebspunkt der Speicherladung der beiden Druckspeicher 23, 24 eine wichtige Größe im Druckgießprozeß darstellen. Die Lage des Betriebspunktes der Druckspeicher hat einen entscheidenen Einfluß auf die Qualität der Druckgießteile.
Für die Druckspeicher 23, 24 ist die Lage des Betriebspunktes zur näheren Erläuterung in Fig. 2 in einem Beispiel dargestellt. Wie aus diesem Diagramm zu entnehmen ist, kann der Betriebspunkt eines Druckspeichers durch verschiedene Einflußgrößen verändert werden. In dem oberen Diagramm in Fig. 2 ist auf der Abszisse das Volumen V und auf der Ordinate der Druck p des gasförmigen Druckmediums (Stickstoff) dargestellt, wie es in dem Zylinderraum 29, 30 sowie den Zusatztanks 31, 32 in Fig. 1 vorliegt. In der unteren Figurenhälfte von Fig. 2 ist der Druckspeicher 23, 24 dargestellt, mit einer ersten Kolbenstellung 25', 26' im Vorladepunkt 46 und einer zweiten Kolbenstellung 25, 26 im Betriebspunkt 47. Die bieden Punkte 46, 47 werden durch die Ladekurve 48 verbunden.
Im Vorladepunkt 46 befindet sich der Kolben 25, 26 in seiner untersten Stellung, d. h. die gesamte Hydraulikflüssigkeit 27, 28 ist am Ende des Gießvorgangs aus dem jeweiligen Druckzylinder 23, 24 herausgepreßt worden.
Zur Herstellung eines erneuten Gießschußes muß die Hydraulikflüssigkeit 27, 28 wieder in die Druckspeicher 23, 24 zurückgepumpt werden, so daß sich die Kolben 25, 26 in diesen Druckspeichern verschieben. Durch diese Verschiebung der Kolben 25, 26 verdichtet sich das Gas 29, 30 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 beispielsweise von einem Volumen von 60 Ltr. auf ein Volumen von 44 Ltr., d. h. es werden 16 Ltr. Hydraulikmedium in den Druckspeicher 23, 24 eingepreßt. Durch diese Kompression des Druckmediums 29, 30 erhöht sich der Druck dieses Gases vom Druck p0 von z. B. 110 bar auf den Druck pB von 150 bar entlang der Ladekurve 48. Der Vorladepunkt 46 ist demnach charakterisiert durch die Größe V0, p0, der Betriebspunkt 47 ist charakterisiert durch das komprimierte Volumen VB und dem komprimierten Druck pB. Dieser Ladevorgang des jeweiligen Druckspeichers 23, 24 geschieht entlang der Ladekurve 48 in Fig. 2.
Betriebsstörungen können durch folgende Einflußgrößen entstehen:
  • 1. Der Vorladedruck p0 ist zu groß. Die Ursache hierfür kann eine falsche Vorladung oder eine Erhitzung des Gasvolumens während des Betriebs sein.
  • 2. Der Vorladedruck p0 kann auch zu klein sein, was ursächlich durch eine falsche Vorladung, durch Undichtigkeit am Trennkolben des Druckspeichers oder durch Undichtigkeiten auf der Gasseite des Druckspeichers sein kann.
  • 3. Das gesamte Gasvolumen V0 kann sich verkleinert haben, was durch eine Undichtigkeit des Trennkolbens 25, 26 im Druckspeicher hervorgerufen werden kann, wodurch das Gasvolumen mit Hydraulikmedium "verunreinigt" sein kann.
  • 4. Der Betriebsdruck pB kann nicht erreicht werden. Ursache hierfür kann eine falsche Vorladung von p0 sein. Weiterhin kann der Hydraulikdruck zum Laden bzw. die Zeit zum Laden des Druckspeichers nicht ausreichen.
  • 5. Der Betriebsdruck pB kann überschritten sein, was durch eine falsche Druckeinstellung der Hydraulik erfolgen kann, wobei insbesondere der Hydraulikdruck zum Laden des Druckspeichers zu groß sein kann.
    • Diese verschiedenen Fehlerquellen bei der Einstellung des Betriebspunktes 47 mit genauesten Werten für den Betriebsdruck pB sowie das Volumen VB können Fehlerquellen beim Druckgießen sein. Sofern der Betriebspunkt außerhalb von vorgegebenen Toleranzwerten liegt, ergeben sich hierdurch fehlerhafte Gießergebnisse. Die automatische Einstellung der richtigen Lage des Betriebspunktes innerhalb von vorgegebenen Toleranzgrenzen sowie die Ermittlung der Fehler im Speichersystem während des Betriebs der Druckgießmaschine ist deshalb das weitergehende Ziel der Erfindung, damit sich beispielsweise ein Ausschalten der Maschine zur Überprüfung der Hydraulik-Druckspeicher und ein manuelles Nachladen der Speicher erübrigt. Hierdurch können Stillstandszeiten der Druckgießmaschine bei regelmäßiger Speicherüberprüfung entfallen.
    In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Überwachung bzw. eine Regelung des Druckspeichers 23, 24 dargestellt. Dabei kann die Stellung des Trennkolbens 25, 26 im Druckspeicher mittels eines Ultraschall-Wegaufnehmers 49 gemessen werden. Am Ausgang einer Auswertelektronik 50 steht ein analoges Wegsignal sK zur Verfügung, welches dem Rechner 43 zugeführt wird.
    Auf der Gasseite wird mittels eines Drucksensors 51 der Gasdruck des Druckmediums 29, 30 bzw. der Druck in den Gasflaschen 31, 32 gemessen und dieser Wert ebenfalls dem Rechner 43 zugeführt. Mit Hilfe dieser Werte kann der übergeordnete Rechner eine Auswertung der genauen Position des Druckkolbens 25, 26 im Betriebspunkt 47 bzw. im Vorladepunkt 46 (untere Stellung des Kolbens 25', 26') vornehmen.
    In Fig. 3 ist das Hydraulikventil 52 für die Beaufschlagung der Druckspeicher 23, 24 mit Druckmedium mittels einer Druckmittelpumpe 53 dargestellt. Ein Rückschlagventil 54 in einer Zuführleitung 55 verhindert ein Rückströmen des Druckmediums.
    Eine Übersicht über die Arbeitsweise des Rechners 43 ist in Fig. 4 dargestellt.
    Am Rechner werden folgende Werte vorgegeben:
    • Toleranzfeld für den Vorladedruck p0 sowie für den Betriebsdruck pB (Pfeil 56);
    • Toleranzfeld für den Speicherkolbenhub sK (Pfeil 57).
    Die Istwerte für den Speicherkolbenhub sK (Pfeil 58) und den Gasdruck p (Pfeil 59) werden ebenfalls als Eingänge dem Rechner zugeführt.
    Bei einem neuen Ladevorgang der Maschine (wenn sich der Speicher in einem Sollzustand befindet) wird der jeweilige Hydraulikraum der Druckspeicher 23, 24 mittels der Druckmittelpumpe 53 über das Hydraulikventil 52 mit Hydraulikmedium beaufschlagt. Während dieses Ladevorgangs werden durch ein Anlegen des Signals "Referenzkurve fahren" (Pfeil 60) in dem Rechner 43 die Daten für den Kolbenweg sK und dem Speicherdruck p als Istwerte abgespeichert. Dabei können beispielsweise bei jeder Druckänderung von p = 5 bar die zugehörigen Wegwerte des Trennkolbens sK als Istwerte abgespeichert werden. Damit ist im Rechner 43 eine Zuordnung von Druck und Kolbenweg abgelegt, die als Referenzkurve gefahren worden ist. Mittels der Eingabe eines "Toleranzfeldes" für den Kolbenweg wird im Rechner eine Zuordnung des Referenzkolbenweges zum Sollwert des Kolbenweges gebildet. Aus den über die Referenzkurve ermittelten Werten für den Kolbenweg sKRef werden damit im Rechner Sollwerte unter Berücksichtigung des Toleranzfeldes gebildet.
    Dies kann beispielsweise durch folgende Tabelle dargestellt werden:
    sKRef   sKsoll
    sK(0) sK(0)min - sK(0)max
    sK(1) sK(1)min - sK(1)max
    ··· ···
    sK(n) sK(n)min - sK(n)max
    Im Gießbetrieb wird bei jedem Ladevorgang des Hydraulikspeichers im Rechner 43 eine Zuordnung des Druckes p zum Istwert des Kolbenweges sKIst abgelegt. Hierbei ist es sinnvoll, wenn die Werte des Kolbenweges sK bei gleichen Drücken wie bei der Aufnahme der Referenzdaten gespeichert werden, d. h. die Istwerte des Kolbenweges sKIst werden als Funktion des Druckes beispielsweise in folgender Tabelle gespeichert:
    bar mm
    p sKIst
    110 sK(0)
    115 sK(1)
    120 ···
    125 ···
    usw.
    150 sK(n)
    Mit diesen gespeicherten Daten bildet der Rechner 43 durch einen Vergleich Ausgangssignale für den Kolbenweg, wobei der Kolbenweg sK eine Funktion des Druckes sK = f(p) ist. Dieser Vergleich im Rechner ist in Fig. 4 unterhalb des Pfeils 61 dargestellt, d. h. der Rechner vergleicht die Istwerte des Kolbenweges mit entsprechenden Sollwerten des Kolbenweges über die Strecke der Ladekurve. Dabei ist zu beachten, daß dieser Vergleich über die Punkte 1 bis n der Meßwerte der Ladekurve erfolgt.
    Mit diesen Signalen ist eine genaue Angabe der Fehler im Hydraulik-Speichersystem möglich, ohne den Gießbetrieb zu unterbrechen. Vorteilhaft ist, daß die Anzeige der Fehler im Klartext bzw. mit entsprechender Symboldarstellung auf einem Bildschirm 61' erfolgt. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist es, mittels einer nachgeschalteten Steuerung die Ausgänge am Rechner so zu verwerten, daß eine automatische Kompensation der anstehenden Fehler durchgeführt wird, ohne daß der Gießbetrieb unterbrochen wird.
    In Fig. 4 ist demnach der wesentliche Inhalt der Aufgabe des Rechners 43 dargestellt, wobei die Werte der Eingänge 56 bis 60 aufgenommen werden. Im Rechner werden in einem ersten Schritt 62 die Referenzdaten abgespeichert, in einem weiteren Schritt 63 die Toleranzfelder gebildet und Solldaten erzeugt, in einem nachfolgenden Schritt die Istdaten 64 abgespeichert und in einem weiteren Schritt 65 ein Vergleich gebildet. Als Ausgänge am Rechner ergibt sich eine Kolbenwegkurve sK des Trennkolbens als Funktion des Druckes (Pfeil 61) sowie ein Ist-Sollwertvergleich des Vorladedrucks p0 im Vorladepunkt 46 (Pfeil 66).
    In Fig. 5 ist der normale Ablauf im Gießbetrieb prinzipiell als Flußdiagramm dargestellt, wobei eine Überwachung bei einem Neustart der Maschine in der Regel einmal täglich durchgeführt wird.
    Der Neustart erfolgt mit dem Einschalten der Maschine (Position 67). Zunächst wird ein Ist-Sollwertvergleich des Vorladedrucks p0 in Position 68 durchgeführt. Ist der Istwert nicht gleich dem Sollwert des Vorladedrucks (Position 69), so findet ein Vergleich dieser Werte im Rechner 43 statt. Ist P0Ist größer P0Soll (Position 70) so erfolgt eine Anzeige auf dem Bildschirm 61, daß p0 zu groß ist. Gleichermaßen erfolgt eine Anzeige auf dem Bildschirm 61 bei einem Vergleich P0Ist kleiner p0Soll (Position 71). Beidesmal wird die Stickstoffvorladung manuell entsprechend verändert (Position 72 in Fig. 5) oder es erfolgt eine automatische Kompensation in einem eigenen Unterprogramm. Dieser Vorgang erfolgt in einer Umlaufschleife 73 solange, bis der Istwert des Vorladedrucks p0 dem eingegebenen Sollwert entspricht, so daß das Programm vom Ausgangspunkt 68 den Rechnerweg 74 einschlägt. In der Position 75 wird demnach festgestellt, daß die Vorladedrücke p0 in Ordnung sind und eine Freigabe für die automatische Speicherladung stattfindet.
    Ist eine Zeitspanne von 5 bis 10 Sekunden zum Laden des Speichers abgelaufen, so erfolgt unter Position 76 des Flußdiagramms eine Überwachung des Kolbenweges sK des Trennkolbens 25, 26 als Funktion des Gasdruckes pV (sK = f(p)). Stellt der Rechner hier Abweichungen fest, d. h. sKIst ist nicht gleich sKSoll, so erfolgt unter Position 77 eine Anzeige am Bildschirm 61', daß die Speicherflaschen 31, 32 beispielsweise mit Hydraulikmedium aufgrund eines undichten Trennkolbens gefüllt sind. Hierdurch erfolgt unter Position 78 ein Ausschalten der Maschine, um den Fehler zu beheben. Beispielsweise können die Speicherflaschen 31, 32 vom Hydraulikmedium manuell oder mittels einer automatischen Entleerung in einem Unterprogramm entleert werden.
    Stellt der Rechnervergleich unter Position 76 fest, daß der Istwert des Kolbenwegs sK gleich dem vorgegebenen Sollwert sKSoll ist, erfolgt unter Position 79 eine Freigabe für den Maschinenstart.
    Das Flußdiagramm nach Fig. 5 zeigt demnach die Vorbereitung der Maschine hinsichtlich der Aufladung der Druckspeicher zur Erzielung eines optimalen Betriebspunktes 47. Dabei wird sowohl der genaue Ausgangspunkt des Vorladepunkts 46 als auch die Erreichung des optimalen Betriebspunktes 47 gewährleistet.
    Im Diagramm nach Fig. 6 ist für den normalen Ablauf des Gießbetriebs eine zusätzliche Überwachung vor Auslösung des Gießzyklus nach der Freigabe für den Maschinenstart nach Fig. 5 dargestellt. Fig. 6 schließt sich demnach unter Position 79 in Fig. 5 an.
    Im Flußdiagramm nach Fig. 6 erfolgt die Überwachung vor Auslösung des Gießzyklus nach der Freigabe für den Maschinenstart (Position 79). Zunächst wird unter Position 80 ermittelt, ob die Form geschlossen ist. Danach erfolgt der Start der Druckspeicherüberwachung unter Position 81. Unter Position 82 wird zunächst geprüft, ob der Druck PB des Betriebspunkts 47 in Ordnung ist. Wird unter Position 83 ermittelt, daß der Betriebspunkt zu klein oder zu groß ist, erfolgt unter Position 84 bei zu kleinem Betriebspunkt pB eine Anzeige auf dem Bildschirm 61' dahingehend, daß der Betriebspunkt pB durch eine manuelle Einstellungsänderung an der Druckgießmaschine zu erhöhen ist, oder daß dieser Druck pB sich automatisch über ein Unterprogramm zu Erhöhen hat. Unter Position 85 wird alternativ bei einem zu großen Betriebsdruck pB eine Anzeige am Bildschirm 61' als Fehleranzeige dahingehend durchgeführt, daß der Betriebsdruck pB durch eine manuelle Einstellungsänderung an der Druckgießmaschine zu reduzieren ist, was ebenfalls gegegenbenfalls wiederum automatisch durchgeführt werden kann. Über die Rechnerschleife 86 geschieht dies so lange, bis der Betriebspunkt in Ordnung ist, was unter Position 87 angezeigt wird.
    Ist der Betriebspunkt pB in Ordnung, so erfolgt unter Position 88 wiederum ein Vergleich des Kolbenweges sK als Funktion des Speicherdruckes p (sK = f(p)). Stellt sich heraus, daß die gemessenen Istwerte des Weges der Trennkolben 25, 26 nicht gleich den vorgegebenen Sollwerten sind, so erfolgt unter Position 89 im Flußdiagramm nach Fig. 6 eine Auftrennung in die jeweiligen Möglichkeiten. Unter Position 90 wird bei einem sKIst größer sKSoll angezeigt, daß der Vorladepunkt 46 aufgrund einer unzulässigen Gaserwärmung einen zu großen Vorladedruck p0 erzeugt. Ist der gemessene Istwert des Kolbenweges kleiner als der vorgegebene Sollwert des Kolbenweges, wird unter Position 91 auf dem Bildschirm 61' angezeigt, daß der Vorladedruck p0 zu klein ist, was eine Ursache im Gasverlust im Druckspeicher 29 bis 32 haben kann. Die Ursache Gaserwärmung ist mit Bezugszeichen 92, die Ursache Gasverlust mit Bezugszeichen 93 angegeben. In beiden Fällen, d. h. bei einem zu großen und zu kleinen Vorladedruck p0 erfolgt unter Position 94 ein Öffnen der Form, wodurch der Maschinenstart abgebrochen wird und unter Position 95 der Vorladedruck p0 manuell oder mittels eines Unterprogramms automatisch zu ändern ist.
    Wird unter Position 88 erkannt, daß der Istwert des Kolbenweges sKIst stets dem Sollwert des Kolbenwertes sKSoll entspricht, so erfolgt unter Position 96 eine Freigabe für die Metalldosierung und damit eine Schußauslösung über die Schußventile 34, 36.
    Wie zuvor beschrieben, können z. B. folgende Fehler beim Betrieb der Druckspeicher 23, 24 auftreten:
    • Vorladedruck p0 zu groß aufgrund falscher Vorladung;
    • Vorladedruck p0 zu klein aufgrund falscher Vorladung;
    • das Gasvolumen des Druckmediums 29, 30 im Druckspeicher 23, 24 sowie in den Gasflaschen 31, 32 ist aufgrund einer teilweise Füllung mit Hydraulikmedium falsch, was durch einen undichten Trennkolben 25, 26 erfolgen kann;
    • der Gasraum des Gasmediums ist undicht;
    • das Gasvolumen hat sich unzulässig erwärmt;
    • der Betriebsdruck pB des Gasvolumens an der Druckgießmaschine ist falsch eingestellt;
    • es herrscht ein Druckverlust im Hydrauliksystem des Hydraulikmediums 27, 28.
    In den Figuren 7 und 8 ist in jeweils einem Ausführungsbeispiel dargestellt, wie die oben genannten Fehler automatisch kompensiert werden können. Voraussetzung für eine solche automatische Kompensation ist dabei der Einsatz des vorher unter den Figuren 5 und 6 beschriebenen Überwachungssystems.
    In Fig. 7 wird angezeigt, wie der Vorladedruck p0 automatisch auf den richtigen Wert eingestellt werden kann. Gleiche Teile sind mit gleichem Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren bezeichnet. Hierzu wird insbesondere auf die Figuren 1 und 3 Bezug genommen.
    Mittels einer in Fig. 7 nicht näher dargestellten Steuereinheit bzw. eine dem Rechner 43 parallel geschalteten Steuereinheit werden zwei Ventile 97, 98 angesteuert. Bei der Ansteuerung des Ventils 97 wird aus einer transportablen Druckgasflasche 99 zusätzliches Druckgas zu den Druckspeichern 23, 24 einschließlich den Gasflaschen 31, 32 über die Leitung 100 zugeführt, wobei sich der Vorladedruck p0 erhöhen kann. Durch die Druckmeßeinrichtung 51 wird bei Erreichen des notwendigen Vorladedrucks p0 das Ventil 97 stromlos gemacht, so daß der Zugang zur Druckflasche 99 geschlossen wird. Die Messung des Istwertes des Vorladedruckes p0 erfolgt demnach mittels des Drucksensors 51 unter Auswertung im Rechner 43. Dieses Meßsignal wird der nicht näher dargestellten Steuereinrichtung zugeleitet, um das Ventil 97 zu betätigen.
    Bei einer Ansteuerung des Ventils 98 kann aus dem, dem Druckspeicher 23, 24 zugeordneten Gasraum 29 bis 32 Druckgas in die Atmosphäre über die Leitung 101 abgelassen werden.
    Hierdurch reduziert sich der Vorladedruck p0. Die Abschaltung des Ventils 98 erfolgt wiederum über die nicht dargestellte Steuereinrichtung, wenn der gemessene Istwert des Vorladedrucks p0 dem Sollwert p0Soll entspricht. Dies geschieht wiederum mittels des Drucksensors 51.
    Mittels der Anordnung nach Fig. 8 wird eine automatische Entleerung der den Druckspeichern 23, 24 zugeordneten Gasflaschen 31, 31' bzw. 32, 32' von Hydraulikmedium 27, 28 bewirkt. Aufgrund eines eventuell jeweils undichten Trennkolbens 25, 26 in den Druckspeichern 23, 24 kann Hydraulikmedium 27, 28 über die Anschlußleitungen 101' zu den Druckgasflaschen 31, 32 gelangen. Die Druckgasflaschen 31, 32 können sich demnach, wie in Fig. 8 symbolisch dargestellt, zum Teil mit Hydraulikflüssigkeit 27, 28 füllen. Hierdurch ergibt sich eine Verfälschung des Gesamtvolumens des gasförmigen Druckmediums.
    Zur automatischen Entleerung der Gasflaschen 31, 32 sind für die jeweilige Gasflasche 31, 32 Ventile 102, 103 vorgesehen, über die die Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 104 bzw. 105 abgelassen werden kann. Dabei dürfen die Ventile 102, 103 nur so lange auf Durchgang geschaltet sein, solange in den Ablaßleitungen 104, 105 Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist. Um diesen Zustand festzustellen, wird das Leerlaufen der Ablaßleitungen 104, 105 durch vorgespannte Rückschlagventile 106, 107 verhindert. Dabei kann die Unterscheidung, ob sich in den Ablaßleitungen 104, 105 abfließende Hydraulikflüssigkeit oder Druckgas befindet, beispielsweise mittels einer Temperatursonde 108, 109 erfolgen. Bei Strömung von Gas an dieser Meßstelle entsteht eine sprungartige Temperaturdifferenz, die als Auswertsignal verwendet und einer entsprechenden Steuereinrichtung zugeleitet wird. Dieser Steuervorgang ist schematisch mit den Leitungen 110, 111 angedeutet. Anstelle von Temperatursonden 108, 109 können auch elektronische Mediumfühler 112, 113 eingesetzt werden, deren Ausgangssignal wiederum über eine Steuereinrichtung 112', 113' über die Leitungen 110, 111 den Ventilen 102, 103 zugeführt werden. Dabei wird zwischen zwei Fühlerstiften 114, 115 der elektrische Widerstand gemessen. Bei Beaufschlagung der Fühlerstifte 114, 115 mit aus den Gasflaschen 31, 32 abzulassende Hydraulikflüssigkeit 27, 28 ist der gemessene elektrische Widerstand kleiner als beim Durchströmen dieser Leitung bzw. des Meßfühlers mit Druckgas.
    Die Anordnung nach Fig. 8 stellt demnach eine weitere vorteilhafte Ergänzung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
    Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie wurde nur beispielhaft auf die Anwendung bei einer Druckgießmaschine beschrieben. Selbstverständlich läßt sich dieses sinngemäß auch bei einer Spritzgießmaschine anwenden.

    Claims (12)

    1. Verfahren zur Überwachung und/oder Regelung eines hydraulischen Druckspeichers an einer Druckgieß- oder Spritzgießmaschine, wobei der Antrieb einer Gießeinheit (2) über eine hydraulische Kolben-/Zylindereinheit (7, 12) erfolgt, die von einem aufgeladenen, hydraulischen, als Kolbenspeicher ausgebildeten Druckspeicher (23, 24) beaufschlagt wird, wobei dem Kolbenspeicher (23, 24) ein Gasspeicher (29 - 32) mit gasförmigem Druckmedium zugeordnet ist, welches als Antriebsmittel für den Trennkolben (25, 26) des Kolbenspeichers (23, 24) dient, wobei der Trennkolben (25, 26) im aufgeladenen Zustand des Kolbenspeichers (23, 24) einen bestimmten "Betriebszustand" (47) und im entladenen Zustand des Kolbenspeichers (23, 24) einen bestimmten "Vorladezustand" (46) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der "Betriebszustand" des aufgeladenen Kolbenspeichers (23, 24) als "Betriebspunkt" (47) mit Angaben von Istwerten über den Druck pB, dem Gasvolumen VB und gegebenenfalls weiteren Parametern und der "Vorladezustand" des entladenen Kolbenspeichers als "Vorladepunkt" (46) mit Angaben von Istwerten über den Druck p0, dem Gasvolumen V0 und gegebenenfalls weiteren Parametern in einem Rechner (43) erfaßt werden und daß diese Istwerte im Rechner (43) mit vorgegebenen Sollwerten unter Einhaltung von Toleranzgrenzen verglichen werden und daß bei unzulässiger Abweichung der Istwerte von den Sollwerten eine manuelle oder automatische Korrektur und/oder eine Fehleranzeige (Monitor 61') des jeweiligen Betriebszustandes erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerkorrektur des Istwertes des "Betriebspunktes" (47) und/oder des "Vorladepunktes" (46) während eines Arbeitszyklus oder im nächstfolgenden Arbeitszyklus erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvolumen im Kolbenspeicher (23, 24) durch eine Wegerfassung (sK) bzw. Positionserfassung (sK) des Trennkolbens (25, 26) erfolgt, wobei ein Ultraschall-Wegaufnehmer (49) Verwendung findet.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Kolbenspeicher (23, 24) bzw. der Gasdruck des Druckmediums (29, 30) in dem, dem Kolbenspeicher (23, 24) nachgeschalteten Gasspeicher (29 - 32) mittels eines Drucksensors (51) erfaßt und dem Rechner (43) zugeführt wird.
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner (43) eine Referenzkurve oder Ladekurve (48) für den Ladedruck p zwischen dem Vorladepunkt (46) (p0, V0) und dem Betriebspunkt (47) (PB, VB) bei der Herstellung guter Teile eingegeben wird, daß bei jedem erneuten Ladevorgang ein Istwert/Sollwertvergleich mit Toleranzfeldern mit dieser Referenzkurve (48) und bei unzulässiger Abweichung ein Fehlersignal und/oder eine Korrekturregelung während des Arbeitszyklus oder im darauffolgenden Arbeitszyklus erfolgt.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Einstellung des Vorladedrucks p0 auf einen richtigen Wert vorgesehen ist, wobei mittels einer Steuereinheit wenigstens ein erstes Ventil (97) zwischen dem Gasspeicher (29 - 32) des Kolbenspeicher (25, 26) und einem zusätzlichen Druckgasspeicher (99) derart angesteuert wird, daß der Druck auf den Vorladedruck p0 erhöht wird, wobei das Ventil (97) nach Erreichen des Vorladedrucks p0 schließt und daß ein zweites ansteuerbares Ventil (98) zum Gasspeicher (29 - 32) vorgesehen ist, um gegebenenfalls einen über dem Vorladedruck (p0) liegenden erhöhten Druck zu reduzieren.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasspeicher (29 - 32) eine weitere Ventilanordnung (102, 103) in einer separaten Ablaßleitung (104, 105) zugeordnet ist, daß ein Abfluß von Hydraulikflüssigkeit (27, 28) aus dem Gasspeicher (29 - 32) erfaßt und einer Steuereinrichtung (108', 109', 112', 113') zugeleitet wird und daß die Ventilanordnung (102, 103) nach dem Entleeren der Hydraulikflüssigkeit (27, 28) aus dem Gasspeicher (29 - 32) schließt.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfluß durch die Ablaßleitung (104, 105) mittels eines Temperaturfühlers (108, 109) oder mittels eines elektronischen Mediumfühlers (112, 113) überwacht wird.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Druckgießmaschine zum Gießantrieb des Preßkolbens (8) und/oder des Multiplikatorkolbens (13) jeweils eine Kolben/Zylindereinheit (7, 12) vorgesehen ist, die von je einem Kolbenspeicher (23, 24) mit Hydraulik-Druckmedium (27, 28) beaufschlagt wird und daß jedem Kolbenspeicher (23, 24) ein oder mehrere Gasspeicher (31, 32 bzw. 31', 32') zugeordnet sind.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kolbenspeicher (23, 24) zwei Gasspeicher (31, 32 bzw. 31', 32') zugeordnet sind.
    11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung aller möglichen Fehler im Speichersystem im Betriebszustand der Druckgießmaschine erfolgt und damit Stillstandszeiten für die manuelle Prüfung der Hydraulik-Speicheranlage entfallen.
    12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation der mittels des Rechners festgestellten Fehler im Speichersystem im Betriebszustand der Druckgießmaschine erfolgt.
    EP93118436A 1992-11-21 1993-11-15 Verfahren zur Regelung und/oder Überwachung eines Hydraulikspeichers Expired - Lifetime EP0599171B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4239240A DE4239240A1 (de) 1992-11-21 1992-11-21 Verfahren zur Regelung und/oder Überwachung eines Hydraulikspeichers
    DE4239240 1992-11-21

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0599171A1 EP0599171A1 (de) 1994-06-01
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