AT515780B1 - 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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit einer Kaskadensteuerung zum kaskadenartigen Öffnen und Schließen vonHeißkanälen einer Formgebungsmaschine. Zudem betrifft die Erfindung eine Formgebungsma¬schine, insbesondere Spritzgießmaschine zum Durchführen eines solchen Verfahrens, mitzumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit einer Kaskadensteuerung zum kaskadenartigen Öffnenund Schließen von Heißkanälen einer Formgebungsmaschine, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit eine Druckquelle, ein von der Druckquelle unter Druck setzbares Fluid, eine Fluidleitung,ein Ventil, einen Zylinder, einen im Zylinder geführten und vom Fluid beaufschlagbaren Kolbenund einen Druckaufnehmer, mit dem der Druck des Fluids in der Fluidleitung messbar ist, auf¬weist, und einer Schaltvorrichtung zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung signaltechnischverbundenen Kolben-Zylinder-Einheit.

[0002] In der Formgebungsmaschinenindustrie gibt es verschiedene Möglichkeiten um Kolben-Zylinder-Einheiten einzusetzen. Meist werden solche Kolben-Zylinder-Einheiten bei hydrauli¬schen Antriebseinheiten verwendet. Im Speziellen finden solche hydraulische Antriebseinheitenbei Spritzgießmaschinen bzw. Formgebungsmaschinen im Bereich des Kernzugs, der Kaska¬densteuerung oder des Auswerfers Verwendung. Ein Beispiel für eine derartige hydraulischeAntriebseinheit für eine Spritzgießmaschine geht aus der DE 10 2011 012 714 A1 hervor.

[0003] Sehr häufig werden sogenannte Heißkanäle von Spritzgießwerkzeugen über Hydrau¬likzylinder geöffnet und geschlossen. Ein Beispiel für solche Heißkanäle, die über Nadelver¬schlussdüsen zum Beispiel kaskadenartig angesteuert werden, geht aus der WO 00/30824 A2hervor. Mit einer Auswerteeinheit verbundene Heißkanalverschlüsse gehen aus derDE 41 10 445 C2 hervor. Hierbei sind Lageüberwachungselemente in Form von Nocken vorge¬sehen, die mit Endlagenschaltern Zusammenarbeiten.

[0004] Bei bekannten Hydraulikzylindern für Heißkanäle handelt es sich in den meisten Fällenum Hydraulikzylinder mit sehr kurzem Hub (wenige Millimeter). Aufgrund des ohnehin schonsehr eingeschränkten Bauraumes bei Spritzgießwerkzeugen und oftmals sehr hoher Anzahl aneingebauten Heißkanälen können diese üblicherweise nur schlecht - und gemäß derDE 41 10 445 C2 nur mit zusätzlichem Platz- und Konstruktionsaufwand - mit Endschalterüber¬wachungen ausgerüstet werden. Auch aus der WO 2014/085321 A1 geht ein Heißkanalsystemmit aufwändigen Wegsensoren hervor. Außerdem würde sich bei den kurzen Hüben eine zuver¬lässige Einstellung dieser Endschalter bzw. Wegsensoren als sehr schwierig erweisen.

[0005] Das bedeutet, dass im Spritzgießprozess beim Öffnen und Schließen der Heißkanäle inden meisten Fällen einfach darauf vertraut wird, dass dem Schalten eines Hydraulikventileseine unmittelbare Bewegung des entsprechenden Heißkanalzylinders folgt, ohne die eigentlicheBewegung beobachten oder kontrollieren zu können, da diese Zylinder ja völlig im „Inneren“ desWerkzeuges verbaut sind. Meistens merkt man eine Fehlfunktion eines einzelnen Heißkanaleserst an der Bauteilqualität des Spritzteiles, wobei es meist sehr schwierig ist, den verursachen¬den Heißkanal herauszufinden.

[0006] Eine weitere häufige Schwachstelle dieser Heißkanalschaltungen ist auch die Wichtig¬keit der Schnelligkeit und Reproduzierbarkeit der Schaltvorgänge. Es ist zum Beispiel bei einemFüllvorgang von wenigen Sekunden absolut entscheidend, dass mehrere Heißkanäle kaska¬denartig innerhalb von wenigen 1/10-Sekunden absolut reproduzierbar immer zum gleichenZeitpunkt (oder auch schneckenpositions- oder fülldruckabhängig) öffnen und schließen. ImFehlerfall (schlechte Bauteilqualität) ist es kaum nachzuweisen, ob die Ursache an einem zulangsam oder nicht reproduzierbar schaltenden Heißkanal liegt.

[0007] Immer wieder kommt es zu Diskussionen und langwierigen Messungen bei Kunden, umzu klären, ob eine unzureichende Bauteilqualität oder auch Gewichtschwankungen durch Fehl¬funktion oder auch nur durch zu langsames Schalten von Heißkanälen verursacht wird.

[0008] Die Messung mit Durchflussmessgeräten in je einer Zuleitung eines Kaskadenzylinders ist eine bekannte, aber sehr kostenintensive Ausführung um einen korrekten Schaltvorgang zuerkennen.

[0009] Weiters ist aus der DE 10 2004 002 029 A1 eine Wellenform-Überwachungsvorrichtungbekannt. Hierbei wird über eine Bestimmungseinrichtung auf Basis von Druckdaten eine Mess¬wert-Wellenform erzeugt und bestimmt, ob die Druckdaten eine Bezugsdruck-Wellenform übereinen vorbestimmten Bereich hinaus überschreiten. Mit anderen Worten wird ständig vergli¬chen, ob ein gemessener Druckverlauf von einem gewünschten (Soll-)Druckverlauf abweicht.Dies ist aufwändig, da immer ein Referenzzyklus notwendig ist. Zudem ist diese Ausführungvon der Performance her sehr aufwändig, da dauernd eine Regelschleife durchlaufen werdenmuss. Es muss also ein ständiger Abgleich erfolgen.

[0010] Auf sehr ähnliche aufwändige Art und Weise erfolgt auch bei der WO 2010/138302 A1ein ständiger Vergleich von gemessenen Werten und von gewünschten Werten während einesgesamten Schaltvorgangs einer Kolben- Zylinder-Einheit.

[0011] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber dem Standder Technik verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Formgebungsmaschine zu schaffen.Insbesondere sollen die bekannten Nachteile behoben werden.

[0012] Dies wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach istvorgesehen, dass ein von einem Druckaufnehmer bei einem aufgrund des Erreichens einesKolbenanschlags zu erwartenden Druckanstieg in der Kolben-Zylinder-Einheit mit einem vorge¬gebenen, konstanten Druckschwellwert verglichen wird, wobei ein Signal ausgegeben wird,wenn der gemessene Druck unterhalb des vorgegebenen, konstanten Druckschwellwerts liegt.Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen, um während eines Spritzgießprozesses den Schalt¬vorgang der Kolben-Zylinder-Einheiten (und somit der Funktionsfähigkeit der Heißkanäle) zuüberprüfen oder aufzuzeichnen. Mit anderen Worten basiert die Erfindung darauf, dass eine inBewegung befindliche Ölsäule bei abruptem Stopp eine Druckspitze verursacht, die deutlichhöher ist als der ursprünglich zur Verfügung stehende Versorgungsdruck. Typischerweise sindgerade Kaskadenzylinder so dimensioniert, dass eine hohe Beschleunigung der relativ geringenzu bewegenden Massen (Verschlussnadeln) erreicht wird und daher sehr kurze Schaltzeitenrealisiert werden können. Die Bewegung selbst wird durch den mechanischen Anschlag derVerschlussnadel oder das Erreichen des Hydraulikzylinderhubes plötzlich gestoppt, was dieoben erwähnte deutliche Druckspitze hervorruft. Diese Druckspitze muss nur mehr entspre¬chend ausgewertet werden und somit lässt sich nicht nur feststellen, dass der entsprechendeZylinder tatsächlich eine Bewegung ausgeführt hat, sondern es lässt sich sogar die Zeitdauerder Bewegung ermitteln.

[0013] Grundsätzlich reicht es für die Funktionsfähigkeit der vorliegenden Erfindung aus, gene¬rell zu überprüfen, ob eben der gemessene Druck beim Druckanstieg den Druckschwellwerterreicht. Mit dieser Variante ist eine reine Druckanstiegsüberwachung möglich. Diese liefertbereits aussagekräftige Ergebnisse für eine wahrscheinlich vorliegende Fehlfunktion.

[0014] Zusätzlich ist auch eine Zeitpunktüberwachung einer detektierten Druckveränderung,insbesondere eines Druckanstiegs, möglich. Es könnte nämlich durchaus sein, dass beispiels¬weise eine Heißkanalnadel derart mechanisch beschädigt ist oder irgendein Partikel einge¬klemmt ist, dass zwar eine Bewegung und somit am Anschlag ein üblicher - also im Bereich desDruckschwellwerts liegender - Druckanstieg stattfindet, aber der erforderliche Hub nicht erreichtwurde. Das könnte über die Zeitabweichung detektiert werden, indem der Zeitpunkt des Errei¬chens des Druckschwellwerts mit einem vorgegebenen Zeitraum verglichen wird, in dem derDruckanstieg erwartet wird, wobei das Signal ausgegeben wird, wenn der Zeitpunkt des Errei¬chens des Druckschwellwerts außerhalb des vorgegebenen Zeitraums liegt, also vor oder nachdiesem Zeitraum.

[0015] Besonders bevorzugt sind somit beide Varianten, also sowohl die Druckanstiegsüberwa¬chung als auch die Zeitpunktüberwachung in Kombination miteinander vorgesehen.

[0016] Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0017] Ein Druckanstieg kann durchaus deutlich über den Druckschwellwert hinaus erfolgen,ohne dass ein Signal ausgegeben wird, da ja die für die grundsätzliche Funktionsüberprüfungnotwendige Druckspitze erreicht wurde. Vor allem wenn der Druckanstieg also nicht nur vomDruckschwellwert abweicht sondern auch unterhalb dieses Druckschwellwertes endet, ist tat¬sächlich eine für die Funktionsfähigkeit hinderliche Abweichung gegeben.

[0018] Das ausgegebene Signal kann bei einem vom Druckschwellwert abweichenden Druck¬anstieg und auch bei vom Zeitraum abweichenden Zeitpunkt ident sein. Das heißt, für dasSystem ist es an sich egal, ob nur eine Druckanstiegsabweichung, nur eine zeitliche Abwei¬chung oder beides vorliegt. Das ausgegebene Signal kann beispielsweise lediglich der Anzeigedienen, wodurch ein Bediener an einem Bildschirm die Kenntnis über die Funktionstüchtigkeitund die tatsächlichen Verfahrzeiten einzelner Kolben-Zylinder-Einheiten erhält. Bereits dieskann für einen Anwender sehr hilfreich bei der Spritzprozessoptimierung sein. Um aber einenBediener einen zusätzlichen, noch deutlicheren Hinweis auf das Vorliegen einer ungewolltenAbweichung zu geben, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Signal als Warnsignal ausgegebenwird. Besonders bevorzugt kann hier vorgesehen sein, dass der Bediener selbst die Grenzenfür jede Kolben-Zylinder-Einheit und für ein entsprechendes Warnsignal festlegen kann.Dadurch kann der Bediener sein Wissen über jede Kolben-Zylinder-Einheit bzw. jede Kaskadeeinfließen lassen, da oftmals nur dieser Bediener weiß, ob eine spezielle Kaskade für den Pro¬zess kritischer ist als eine andere.

[0019] Im Speziellen ist für das Verfahren bevorzugt vorgesehen, dass es mit einer Schaltvor¬richtung zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung signaltechnisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit einer Formgebungsmaschine, insbesondere Spritzgießmaschine, durchgeführtwird, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit eine Druckquelle, ein von der Druckquelle unter Drucksetzbares Fluid, eine Fluidleitung, ein Ventil, einen Zylinder, einen im Zylinder geführten undvom Fluid beaufschlagbaren Kolben und den Druckaufnehmer, mit dem der Druck des Fluids inder Fluidleitung messbar ist, aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: Ausgeben einesÖffnungssignals von der Schaltvorrichtung an das Ventil, wodurch der Kolben mittels des unterDruck gesetzten Fluids bewegt wird, Messen des Drucks des Fluids in der Fluidleitung durchden Druckaufnehmer nach dem Ausgeben des Öffnungssignals, zumindest einmaliges Festle¬gen des vorgegebenen, konstanten Druckschwellwerts, gegebenenfalls zumindest einmaligesFestlegen eines nach dem Ausgeben des Öffnungssignals liegenden vorgegebenen Zeitraums,Vergleichen des vom Druckaufnehmer gemessenen Drucks mit dem vorgegebenen, konstantenDruckschwellwert, vorzugsweise im vorgegebenen Zeitraum, und Ausgabe eines Signals, vor¬zugsweise eines Warnsignals, wenn der vom Druckaufnehmer, vorzugsweise im vorgegebenenZeitraum, gemessene Druck unterhalb des Druckschwellwerts liegt. Der Druckaufnehmer kannauch als Drucksensor oder Druckmessvorrichtung bezeichnet werden. Für das Ventil ist bevor¬zugt vorgesehen, dass es als zumindest ein Zweiwegeventil ausgebildet ist.

[0020] Um einen möglichst konstanten Druck vor diesem Ventil zu erreichen ist bevorzugt ein inder Fluidleitung vor dem Ventil angeordnetes Druckminderventil vorgesehen, durch welchesdas Fluid vor Ausgabe des Öffnungssignals unter einen konstanten Druck, vorzugsweise untereinen Druck von 30 bis 50 bar, setzbar ist. Im Konkreten sollte das Niveau des Versorgungs¬drucks bei ca. 45 bar liegen.

[0021] Mit der Ausgabe des Öffnungssignals ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druck desFluids um zumindest 25 %, vorzugsweise um mindestens 50 %, einbricht. Anschließend istbevorzugt vorgesehen, dass sich der Druck im Fluid nach dem Druckeinbruch auf einen imWesentlichen konstanten Wert erhöht, der zwischen 10 % und 30 % niedriger liegt als derDruck des Fluids vor Ausgabe des Öffnungssignals. Darauffolgend ist bevorzugt vorgesehen,dass sich knapp vor bzw. mit dem Erreichen des Kolben-Anschlags der Druck des Fluids ummindestens 10 %, vorzugsweise um mindestens 40 % und vorzugsweise auf einen Druck vonüber 50 bar, erhöht. Der Kolbenanschlag kann der Kolbenendposition im Zylinder entsprechen.Vor allem bei Kaskaden wird der abrupte Bewegungsstopp gerade beim Einfahren von Kaska¬den durch den Kontakt der „Nadel“ (entspricht dem Kolbenstangenende) mit der Abdichtstellehervorgerufen.

[0022] Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der vorgegebene Zeitraum zwischen 50 ms und5 Sekunden, vorzugsweise zwischen 100 ms und 500 ms, nach Ausgabe des Öffnungssignalsliegt. Bei einem Kernzug liegt dieser Bereich bei 2 bis 3 Sekunden. Bei einer Kaskadensteue¬rung bei den bevorzugten 100 ms bis 500 ms.

[0023] Generell können die hier angegebenen Zeitangaben und im Speziellen die Prozentan¬gaben der Druckveränderungen stark variieren, da sie von sehr vielen Einzelheiten der jeweili¬gen Anwendung und der jeweiligen Ausbildung der Kolben-Zylinder-Einheiten abhängen.

[0024] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Formgebungsmaschinemit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst. Demnach ist eine Vergleichsvorrichtung und eineAusgabeeinheit vorgesehen, wobei in der Vergleichsvorrichtung ein vorgegebener, konstanterDruckschwellwert hinterlegt ist und der Vergleichsvorrichtung ein Druckwertsignal des Druck¬aufnehmers zuführbar ist, wobei das Druckwertsignal mit dem vorgegebenen, konstantenDruckschwellwert vergleichbar ist und wobei von der Ausgabeeinheit ein Signal ausgebbar ist,wenn das der Vergleichsvorrichtung vom Druckaufnehmer zugeführte Druckwertsignal unter¬halb des hinterlegten und vorgegebenen, konstanten Druckschwellwerts liegt. Dadurch kanneinem Kunden mit relativ wenig Aufwand ein einfaches Tool zur Verfügung gestellt werden, mitdem praktisch ständig die Funktion jeder gewünschten Kolben-Zylinder-Einheit, auch währenddes Prozesses, überprüfbar bzw. überwachbar ist.

[0025] Wie bereits angeführt kann das Signal nicht nur einfach ausgegeben werden, sondernes kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinheit eine Warnvorrichtung aufweist,wobei das Signal von der Warnvorrichtung als, vorzugsweise akustisches oder bildliches,Warnsignal ausgebbar ist. Auch hinsichtlich der Formgebungsmaschine ist erfindungsgemäßvorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheit Teil einer Kaskadensteuerung ist. Vor allem dieKaskadensteuerung kann eine Vielzahl von parallel oder seriell geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten aufweisen.

[0026] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figu¬renbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei¬spiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen: [0027] Fig. 1 schematisch eine Einfachkaskade mit Druckaufnehmer, [0028] Fig. 2 eine Einfachkaskade mit zwei Druckaufnehmern, [0029] Fig. 3 eine Mehrfachkaskade mit jeweils einem Druckaufnehmer, [0030] Fig. 4 eine Mehrfachkaskade mit einem Druckaufnehmer, [0031] Fig. 5 einen Einfachkernzug mit zwei Druckaufnehmern, [0032] Fig. 6 ein Druckverlaufsdiagramm und [0033] Fig. 7 schematisch eine Formgebungsmaschine mit Schließeinheit und Spritzeinheit.

[0034] Zunächst wird auf die Fig. 7 verwiesen, die schematisch eine Formgebungsmaschine 3,insbesondere eine Spritzgießmaschine, zeigt. Diese Formgebungsmaschine 3 weist einerseitseine Einspritzeinheit 24 in Form eines Einspritzaggregats und andererseits eine Schließeinheit23 auf. Diese Schließeinheit weist zumindest eine von einer Antriebsvorrichtung 32 bewegbareFormaufspannplatte 25 und eine feststehende Formaufspannplatte 26 auf. An diesen beidenFormaufspannplatten 25 und 26 ist jeweils eine Formhälfte 27 aufgespannt. Diese beidenFormhälften 27 bilden in geschlossenem Zustand eine Kavität 28. Von der Einspritzeinheit 24wird über den Einspritzkanal 29 Schmelze in diese Kavität 28 eingespritzt. In dieser Fig. 7 istschematisch veranschaulicht, dass sich der Einspritzkanal 29 vor Erreichen der Kavität 28 inmehrere Zweige - sogenannte Kaskaden 11 - aufzweigt. Jeder einzelne Zweig bzw. Heißkanalist dabei mit einer hier nicht im Detail dargestellten Kolben-Zylinder-Einheit 1 verschließbar.Solche erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheiten 1 können aber auch im Bereich eineshier nicht dargestellten Auswerfers, bei einem ebenfalls nicht dargestellten Kernzug oder beiähnlichen Komponenten verwendet werden.

[0035] In Fig. 1 ist schematisch ein Schaltbild in Verbindung mit den logischen Komponentenzur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Zunächst sei auf die linksseitig dargestellte, opti¬onale Druckversorgung verwiesen. Dabei bilden der Akku 16 und die Pumpe 17 gemeinsameine Druckquelle 4, von der aus ein Fluid F in der Fluidleitung 5 unter Druck gesetzt wird. Die¬ses Fluid F kann beispielsweise ein Gas, beispielsweise Luft, sein, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 1 pneumatisch angetrieben wird. Bevorzugt ist allerdings dieses Fluid F eineFlüssigkeit, vorzugweise ein Hydrauliköl, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 1 hydraulischangetrieben wird. Nach dem Akku 16 bzw. der Pumpe 17 folgt jeweils ein Rückschlagventil 18.Über das Zuschaltventil 19 kann der Akku 16 zugeschaltet werden. Leitungsabwärts folgt nacheinem ersten Druckaufnehmer 30 das Druckminderventil 10. Durch dieses Druckminderventil 10wird der Druck P in der Fluidleitung 5 auf einen konstanten Druck P, vorzugsweise auf 45 bar,eingestellt. Anschließend folgt ein weiterer Druckaufnehmer 22. Für das grundsätzliche Funkti¬onieren der vorliegenden Erfindung muss kein Druckaufnehmer 22 vorgesehen sein, er istjedoch hilfreich bei der Einstellung bzw. Kontrolle der richtigen Einstellung des Druckminderven¬tils 10 und somit des Versorgungsdrucks. Danach folgt der strichpunktiert umrandete Hydraulik¬block. In diesem Hydraulikblock ist zunächst ein Rückschlagventil 20 vorgesehen, wonach derDruckaufnehmer 9 folgt. Anschließend ist leitungsabwärts ein Ventil 6 angeordnet, das in die¬sem Fall als ein Zwei-Wege-Ventil mit einem Steuerschieber ausgebildet ist. Diesem Steuer¬schieber wird von der schematisch dargestellten Schaltvorrichtung 2 ein Öffnungssignal Ozugeführt. 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 diesem Öffnungssignal Oerfolgt ein plötzlicher Druckabfall, welcher vom Druckaufnehmer 9 gemessen wird. DieserDruckaufnehmer 9 sendet ein entsprechendes Druckwertsignal Pist an die Vergleichsvorrichtung 12. In dieser Vergleichsvorrichtung 12 ist auch ein Druckschwellwert PSOii hinterlegt. Vom Ventil6 wird so lange Fluid F in den Hubraum des Zylinders 7 zugeführt, bis der Kolben 8 den Kol¬benanschlag K erreicht. Bei Erreichen dieses Kolbenanschlags K ist ein Druckanstieg P+ zuerwarten. Dieser Druckanstieg P+ wird als Druckwertsignal Pist vom Druckaufnehmer 9 an dieVergleichsvorrichtung 12 weitergeleitet. Wenn der zu erwartende Druckanstieg P+ vom hinter¬legten bzw. vorgegebenen Druckschwellwert Pson abweicht, wird von der Ausgabeeinheit 13 einentsprechendes Signal S ausgegeben. Dieses Signal S kann an eine Bedieneinheit 15 weiter¬geleitet werden und dort als konkreter Druckwert angezeigt werden. Es ist aber auch möglich,dass die Bedieneinheit 15 eine Warnvorrichtung 14 aufweist bzw. eine Warnvorrichtung 14bildet und das Signal S als Warnsignal Sw ausgibt bzw. anzeigt. Dadurch wird ein Bedienerakustisch und/oder visuell eindringlich auf eine Fehlfunktion hingewiesen. Von der Vergleichs¬vorrichtung 12 kann aber nicht nur überwacht werden ob eine Druckabweichung vorliegt, son¬dern auch, wann ein Druckanstieg P+ erfolgt. Dafür ist in der Vergleichsvorrichtung ein Zeitraumtr für das gewünschte Erreichen des Druckschwellwertes Psom vorgegeben bzw. hinterlegt. Wennder Zeitpunkt t, zu dem der Druckanstieg P+ auftritt bzw. der Druckschwellwert PsoN erreichtwird, außerhalb dieses vorgegebenen bzw. hinterlegten Zeitraums tr liegt, so wird in gleicher Artund Weise wie vorher beschrieben ein Signal S ausgegeben. Über den Druckaufnehmer 9 wirdsowohl das Einfahren als auch das Ausfahren des Kolbens 8 kontrolliert bzw. gemessen.

[0036] Demgegenüber ist in Fig. 2 eine Antriebseinheit mit einer Einfachkaskade und zweiDruckaufnehmern 9 dargestellt. Diese Variante ist genauer, da durch die Anordnung der beidenDruckaufnehmer 9 direkt in den Zuleitungen zum Verbraucher (also zwischen dem Ventil 6 unddem Zylinder 7) der Druckverlust über das Ventil 6 nicht mitgemessen wird und daher nochpräziser das Einfahren und Ausfahren kontrolliert bzw. gemessen werden kann. Generell kanndas Ventil 6 als 4/2- oder 4/3- Wegeventil ausgebildet sein. Im Fall gemäß Fig. 2 ist der linkssei¬tige Druckaufnehmer 9 für das Schließen und der rechtsseitige Druckaufnehmer 9 für das Öff¬nen vorgesehen. Der Vorteil dieser beiden Druckaufnehmer 9 liegt unter anderem darin, dasskein Leitungswiderstand gegeben ist. Zudem kann ein unverfälschteres Signal aus dem Zylin¬der 7 ermittelt werden. Diese beiden Druckaufnehmer 9 sind vor allem bei sehr empfindlichenKaskaden sinnvoll. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Unterschied des DruckwertsignalsPist aus den beiden Druckaufnehmern 9 für die Überwachung der Bewegung der Kolbenzylin¬dereinheit 1 verwendet bzw. berücksichtigt.

[0037] Fig. 3 zeigt eine Antriebseinheit mit einer Mehrfachkaskade, wobei die grundsätzlicheAusbildung einer einzelnen Kaskade wieder so ist wie in Fig. 1. Bei dieser Variante gemäß Fig.3 ist vor jedem Ventil 6 ein eigenständiger Druckaufnehmer 9 angeordnet, der jeweils die ent¬sprechenden Druckwertsignale Pist an die Vergleichsvorrichtung 12 weiterleitet.

[0038] In den Figuren 2 bis 5 sind generell die logischen Bestandteile Vergleichsvorrichtung 12,Ausgabeeinheit 13 und Schaltvorrichtung 12 sowie Warnvorrichtung 14 bzw. Bedieneinheit 15nicht nochmals separat eingezeichnet. Sinngemäß sind sie aber so wie in Fig. 1 vorgesehen.Diese logischen Bestandteile bzw. Komponenten können - müssen aber nicht - zumindestteilweise in eine einzelne Baueinheit (z. B. in Form einer Steuer- oder Regeleinheit) integriertsein.

[0039] Die Fig. 4 zeigt eine kostengünstige Variante, mit der mehrere Kaskaden mit einemDruckaufnehmer 9 kontrolliert werden können, vor allem wenn diese sequentiell betriebenwerden. Auch im Parallelbetrieb kann ein Erkennen bzw. ein Überwachen erfolgen, nämlichdahingehend, wann alle Kaskaden durchgeschaltet haben. Hier ist entscheidend, dass dieeinzelnen Rückschlagventile 20 gegenüber der Fig. 3 entfallen und durch ein zentrales Rück¬schlagventil 20 in der Zuleitung vor Aufteilung in die einzelnen Kaskadenabschnitte ersetztwerden. Dies hat nur den Nachteil, dass sich dadurch parallele Schaltvorgänge gegenseitigbeeinflussen. Eine erfindungsgemäße Überwachung der Bewegung der Kolbenzylindereinhei¬ten 1 ist aber auch bei dieser Variante gegeben. Mit anderen Worten weiß man bei dieser Vari¬ante, dass bei vom Druckschwellwert Pson abweichendem Druckwertanstieg P+ ein Fehler vor¬handen ist, man weiß aber noch nicht genau wo dieser vorliegt.

[0040] Gegenüber den Fig. 1 bis 4 zeigt die Fig. 5 keine Kaskadensteuerung 11 sondern einenEinfachkernzug. In diesem Schaltbild ist erkennbar, dass als Druckquelle 4 nur eine Pumpe 17eigesetzt wird. Das Fluid F mündet am Ende der Hydraulikleitung über eine Tankleitung in denTank 31. Dazwischen ist wie bei den vorherigen Varianten in der Zuleitung ein Druckminderven¬til 10 vorgesehen, wonach wieder ein Druckaufnehmer 22 angeordnet ist. In weiterer Folge istals Ventil 6 ein Mehrwegeventil mit Mittelstellung angeordnet. Darauf folgt ein Zwillingssperrven¬til 21, welches entsperrbare Rückschlagventile aufweist. Erst danach sind in den Zuleitungendirekt zu der Kolben-Zylinder-Einheit 1 zwei Druckaufnehmer 9 angeordnet, die - ähnlich wie inFig. 2 - für eine noch genauere Überwachung sorgen. Diese Schaltbildanordnung ist in gleicherArt und Weise auch für einen Auswerfer geeignet.

[0041] Fig. 6 zeigt ein Druckverlaufsdiagramm wie es von den Druckaufnehmern 22 bzw. 9aufgezeichnet wird. Entsprechende Signale werden auch in der Vergleichsvorrichtung 12 be¬rücksichtigt. Bei einem Schaltvorgang ergibt sich beispielhaft der in Fig. 6 entlang der Zeitachset dargestellte Druckverlauf der Druckwertsignale Pist. Zu Beginn, also vor dem Schalten desVentils 6, herrscht ein konstanter Druck P, dessen genauer Wert von der Einstellung desDruckminderventils 10 abhängt. In diesem Diagramm ist zusätzlich noch die Schaltstellung derSchaltvorrichtung 2 schematisch eingezeichnet. Zu Beginn wird noch kein Signal von derSchaltvorrichtung 2 ausgegeben. Sobald allerdings das Öffnungssignal O von der Schaltvorrich¬tung 2 ausgegeben wird, öffnet sich entsprechend das Ventil 6, wodurch Fluid F in den Hub¬raum des Zylinders 7 gelangt. Aufgrund dieses Schaltvorgangs erfolgt ein deutlicher kurzerDruckeinbruch vor allem des vom Druckaufnehmer 9 gemessenen Druckwertsignals Pist- Mitdem Anstoßen der Verfahrbewegung des Kolbens 8 nach rechts steigt auch der Druck Pistwieder deutlich an. Dann pendelt sich der vom Druckaufnehmer 9 gemessene Druck Pist bei deranschließenden gleichmäßigen Verfahrbewegung auf einen relativ konstanten Druckverlauf ein.Dieser Druckverlauf ist niedriger als das Niveau des Versorgungsdrucks P (45 bar). Sobalddann aber die Endposition bzw. der Kolbenanschlag K erreicht wird, erfolgt ein plötzlicherDruckanstieg P+, der durch das „Abbremsen“ der Ölsäule hervorgerufen wird. Deutlich erkenn¬bar ist, dass diese Druckspitze über dem Niveau der Druckversorgung liegt. Die Auswertungdieser von den Druckaufnehmern 9 bzw. 22 erfassten Signale wird nun über die Vergleichsvor¬richtung 12 durchgeführt. Wird über diese Vergleichsvorrichtung 12 die Zeit t vom Schalten desVentils 6 (üblicherweise ein 24-Volt-Signal) bis zu dem gezeigten Druckanstieg P+ (z.B. Versor¬gungsdruck plus 10%) gemessen, erhält man eine exakte Aussage über die Dauer des Schalt-

Vorganges der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit 1 (Heißkanalzylinder). Nach einer erstenAuswertung können entsprechende Rahmenbereiche in Form eines Druckschwellwertes Psonund eines Zeitraums tr für das Erreichen dieses Druckschwellwertes PSOii eingestellt bzw. ge¬speichert werden. Bei anschließenden erneuten Schaltvorgängen bilden diese eine Vergleichs¬basis für die Überwachung der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheiten 1. Mit diesem Überwa¬chungsverfahren können mehrere Arten von Fehlfunktionen erkannt werden. Z.B. kann erkanntwerden, ob ein Ventil 6 defekt ist. Wenn dem so ist, kommt es zu keinem Ölstrom und somitauch zu keinem Druckanstieg P+. Weiters ist es möglich, dass die Heißkanalnadel steckt. Dannkommt es zwar zu einem sehr geringen Ölstrom, um das Öl bzw. Fluid F in der Zuleitung zukomprimieren, aber es erfolgt kein plötzlicher Stopp und somit auch kein merkbarer Druckan¬stieg P+. In beiden Fällen würde erkannt, dass sich der Kolben 8 im Zylinder 7 nicht bewegt undsomit eine Fehlfunktion vorliegt.

[0042] Hinsichtlich der unterschiedlichen Ausführungsvarianten sei nochmals darauf hingewie¬sen, dass die bevorzugte Variante nur einen Druckaufnehmer 9 vorsieht, über den beide Bewe¬gungsrichtungen des Kolbens 8 auswertbar sind. Ein Rückschlagventil 20 in der Zuleitung zumVentil 6 verhindert dabei, dass die auftretenden Druckspitzen andere benachbarte Heißkanälebeeinflussen (siehe Fig. 1 und 3). Gemäß den Fig. 2 und 5 sind nach den Ventilen 6 jeweilszwei Druckaufnehmer 9 angeordnet. Durch die Messung direkt nach dem Ventil 6 in der Zulei¬tung der jeweiligen Bewegungsrichtung lässt sich noch genauer und sicherer auswerten. Diekostengünstigste Ausführungsvariante ist in Fig. 4 dargestellt, wonach ein Druckaufnehmer 9nach dem Druckminderventil 10 zentral für mehrere Heißkanäle vorgesehen ist. In diesem Fallkann auf die einzelnen Rückschlagventile 20 verzichtet werden. Mit diesem einen Druckauf¬nehmer 9 ist es möglich das Schalten von mehreren Heißkanälen gleichzeitig auszuwerten.Auch einzelne Heißkanäle können ausgewertet werden, aber nur wenn diese ausschließlichsequenziell betrieben werden.

[0043] Selbstverständlich sind sämtliche hierin angeführten Ideen und Ausführungsvariantennicht nur bei Heißkanälen umsetzbar sondern bei jeder Kolben-Zylinder-Einheit 1, die in ähnli¬cher Weise betrieben wird, also mit hoher Beschleunigung und einem Stopp durch einen me¬chanischen Kolbenanschlag 6. Diese Erfindung macht sich somit den Umstand zunutze, dassder Verbraucherdruck (Druckspitze) am mechanischen Anschlag (Kolbenanschlag K) deutlichüber dem Versorgungsdruck (Druck P nach Druckminderungsventil 10) ansteigt, da die Bewe¬gung aufgrund der hohen Dynamik und geringen bewegten Massen derartig abrupt stoppt.

Claims (13)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Überwachen der Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einheit (1) einer Kaska¬densteuerung (11) zum kaskadenartigen Öffnen und Schließen von Heißkanälen einerFormgebungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Druckaufnehmer (9) bei einem aufgrund des Erreichens eines Kolbenanschlags (K) zu erwartenden Druck¬anstieg (P+) gemessener Druck (P) in der Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem vorgege¬benen, konstanten Druckschwell wert (Pson) verglichen wird, wobei ein Signal (S) ausgege¬ben wird, wenn der gemessene Druck (P) unterhalb des vorgegebenen, konstanten Druck¬schwellwerts (Psoii) liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt (t) des Errei¬chens des Druckschwellwerts (Pson) mit einem vorgegebenen Zeitraum (tr) verglichen wird,in dem der Druckanstieg (P+) erwartet wird, wobei das Signal (S) ausgegeben wird, wennder Zeitpunkt (t) des Erreichens des Druckschwellwerts (Pson) außerhalb des vorgegebenenZeitraums (tr) liegt, also vor oder nach dem Zeitraum (tr).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S) alsWarnsignal (Sw) ausgegeben wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah¬ren mit einer Schaltvorrichtung (2) zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung (2) signal¬technisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit (1) einer Formgebungsmaschine (3), ins¬besondere 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 vomFluid (F) beaufschlagbaren Kolben (8) und den Druckaufnehmer (9), mit dem der Druck (P)des Fluids (F) in der Fluidleitung (5) messbar ist, aufweist, gekennzeichnet durch dieSchritte: - Ausgeben eines Öffnungssignals (0) von der Schaltvorrichtung (2) an das Ventil (6),wodurch der Kolben (8) mittels des unter Druck (P) gesetzten Fluids (F) bewegt wird, - Messen des Drucks (P) des Fluids (F) in der Fluidleitung (5) durch den Druckaufnehmer (9) nach dem Ausgeben des Öffnungssignals (O), - zumindest einmaliges Festlegen des vorgegebenen, konstanten Druckschwellwerts(Psoll)i - Vergleichen des vom Druckaufnehmer (9) gemessenen Drucks (P) mit dem vorgegebe¬nen, konstanten Druckschwellwert (Pson), vorzugsweise in einem vorgegebenen Zeit¬raum (tr), und - Ausgabe eines Signals (S), vorzugsweise eines Warnsignals (Sw), wenn der vomDruckaufnehmer (9), vorzugsweise im vorgegebenen Zeitraum (tr), gemessene Druck(P) unterhalb des Druckschwellwerts (Pson) liegt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) zumindest einZwei-Wege-Ventil ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein in der Fluidleitung (5) vordem Ventil (6) angeordnetes Druckminderventil (10), durch welches das Fluid (F) vor Aus¬gabe des Öffnungssignals (O) unter einen konstanten Druck (P), vorzugsweise unter einenDruck (P) von 30 bis 50 bar, setzbar ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich knappvor bzw. mit dem Erreichen des Kolben-Anschlags (K) der Druck (P) des Fluids (F) ummindestens 10 %, vorzugsweise um mindestens 40 % und vorzugsweise auf einen Druck(P) von über 50 bar, erhöht.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorge¬gebene Zeitraum (tr) zwischen 50 ms und 5 Sekunden, vorzugsweise zwischen 100 ms und500 ms, nach Ausgabe des Öffnungssignals (O) liegt.
9. 9. Formgebungsmaschine (3), insbesondere Spritzgießmaschine zum Durchführen einesVerfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit - zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit (1) einer Kaskadensteuerung (11) zum kaska¬denartigen Öffnen und Schließen von Heißkanälen einer Formgebungsmaschine, wobeidie Kolben-Zylinder-Einheit (1) eine Druckquelle (4), ein von der Druckquelle (4) unterDruck (P) setzbares Fluid (F), eine Fluidleitung (5), ein Ventil (6), einen Zylinder (7), ei¬nen 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) mess¬bar ist, aufweist, - einer Schaltvorrichtung (2) zum Schalten der mit der Schaltvorrichtung (2) signaltech¬nisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit (1), gekennzeichnet durch - eine Vergleichsvorrichtung (12), wobei in der Vergleichsvorrichtung (12) ein vorgegebe¬ner, konstanter Druckschwellwert (Pson) hinterlegt ist und der Vergleichsvorrichtung (12)ein Druckwertsignal (Pist) des Druckaufnehmers (9) zuführbar ist, wobei das Druckwert¬signal (Pist) mit dem vorgegebenen, konstanten Druckschwellwert (PSOii) vergleichbar ist,und - eine Ausgabeeinheit (13), wobei von der Ausgabeeinheit (13) ein Signal (S) ausgebbarist, wenn das der Vergleichsvorrichtung (12) vom Druckaufnehmer (9) zugeführteDruckwertsignal (Pist) unterhalb des hinterlegten und vorgegebenen, konstanten Druck¬schwellwerts (Psoil) Hegt.
10. 10. Formgebungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe¬einheit (13) eine Warnvorrichtung (14) aufweist, wobei das Signal (S) von der Warnvorrich¬tung (14) als, vorzugsweise akustisches oder bildliches, Warnsignal (Sw) ausgebbar ist.
11. 11. Formgebungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieKolben-Zylinder-Einheit (1) Teil einer Kaskadensteuerung (11) ist.
12. 12. Formgebungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaska¬densteuerung (11) eine Vielzahl von parallel oder seriell geschalteten Kolben-Zylinder-Einheiten (1) aufweist.
13. 13. Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass von der Vergleichsvorrichtung (12) der Zeitpunkt (t) des vom Druckaufnehmer (9)gemessenen, dem Druckschwellwert (Pson) entsprechenden Druckwertsignals (Pist) mit ei¬nem vorgegebenen und hinterlegten Zeitraum (tr), in dem ein Druckanstieg (P+) aufgrunddes Erreichens eines Kolbenanschlags (K) erwartet wird, vergleichbar ist und von der Aus¬gabeeinheit (13) ein Signal (S) ausgebbar ist, wenn der Zeitpunkt (t) des Erreichens desDruckschwellwertes (Pson) außerhalb des hinterlegten und vorgegebenen Zeitraums (tr)liegt, also vor oder nach dem Zeitraum (tr). Hierzu 7 Blatt Zeichnungen