Die richtige Position der Werkzeugbewegung - auf den Millimeter genau & ohne Servoventil
- Kunststoff
- 17.4.2024
- Lesezeit: {{readingTime}} min
- Artikel teilen
Inhalt
Die Positionsgenauigkeit ist ein wesentliches Merkmal jedes Spritzgießprozesses, und hier gilt: je konstanter die Position, desto konstanter der Prozess. Ganz zu schweigen davon, dass in vielen Prozessen ein Entnahmeroboter integriert ist, der für die Entnahme und Weiterverarbeitung der Teile immer die gleiche Position der Werkzeuge benötigt.
Die Maschinen haben immer winzige Abweichungen vom Ausgangszustand, z.B. wenn sich die Öltemperatur ändert oder als Auswirkung der Schmierung nach 1000 produzierten Teilen, was zu einer leichten Verstimmung der Maschinen führt.
Die Wiederholgenauigkeit der eingestellten Zielposition unter wechselnden äußeren Bedingungen für jede Phase der Bewegung ist nicht bei allen Maschinentypen gewährleistet. Insbesondere im letzten Abschnitt, wenn die Form langsamer wird und zum Stillstand kommt. Eine beliebte Wahl für Maschinen im Premium-Segment ist die Geschwindigkeitsregelung durch aktives Abbremsen mit einem Servo- oder Proportionalventil. Sie ist jedoch weder platz- noch kostensparend und für Eco-Maschinen sowie für Standardmaschinen absolut nicht realisierbar.
Parken ohne Bremsen - würden Sie es wagen?
Wir nutzen gerne Analogien, um unsere Funktionen verständlich zu machen. In unserem vorherigen Artikel über die KePlast-Funktion "Automatische Rampenkalibrierung" haben wir bereits die Geschwindigkeit sowie die Beschleunigung der "Parkbewegung" richtig beschrieben.
Stellen Sie sich vor, Sie fahren auf einer leeren Landstraße und sehen schon von weitem den Zug kreuzen, die Ampel schaltet auf Rot und signalisiert den Autos, dass sie anhalten sollen. Sie kennen die Fahrtrichtung und können sich die endgültige Parkposition sehr gut vorstellen. Das Problem ist, dass Sie das Bremspedal nicht betätigen dürfen.
Erfahrene Fahrerinnen und Fahrer können das Auto auch ohne Bremsen in die Nähe der gewünschten Parkposition bringen, indem sie die Füße im richtigen Moment vom Gaspedal nehmen und die Motorbremse nutzen. Wenn sie diesen Vorgang jeden Tag wiederholen, können sie ihn sogar verfeinern und immer besser werden.
Um das Einparken vollständig unter Kontrolle zu bekommen, muss man entweder Bremsen einsetzen oder theoretisch einen intelligenten Assistenten entwickeln, der die Positionsabweichung berechnet. Auf der Grundlage der tatsächlichen Ergebnisse nimmt man den Fuß etwas früher oder später vom Gaspedal, um an der richtigen Position anzuhalten.
“Go with the flow”
Spritzgießmaschinen verfügen über eine andere Bewegungs- und Bremstechnologie, die sich durch die Steuerung des Ölflusses im Hydrauliksystem auszeichnet, aber die Logik des Problems ist dieselbe.
Das oben beschriebene Szenario ist eine besondere Herausforderung für Eco- und Standard-Spritzgießmaschinen mit einfacher Hydraulik und einem hydraulischen Schaltventil. Aufgrund ihres attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnisses ist eine aktive Bremsfunktion mit einem Proportionalventil oder einem Servoventil nicht realisierbar. Der Qualitätsstandard der mit diesen Maschinen hergestellten Produkte wird von den Endverbrauchern in der Regel gut angenommen, vor allem wegen der Einfachheit dieser Produkte, und daher akzeptieren viele Hersteller einfach die Verwendung der kostengünstigen Technologie ohne aktive Bremse.
So arbeitet die einfache Hydraulik solcher Maschinen: Der Elektromotor dreht die Hydraulikpumpe, wodurch Flüssigkeit aus dem Tank durch den Filter in die Leitungen befördert wird. Die Pumpe hat die Aufgabe, einen Durchfluss zu erzeugen, und wird mit zwei Parametern eingestellt - dem Ölfluss und dem maximal zulässigen Druck, aber eigentlich wird nur einer von beiden erreicht. Der Druck in einem Hydrauliksystem wird durch den Strömungswiderstand erzeugt. Die Stellung des Wegeventils (offen oder geschlossen) gibt die Richtung des Ölflusses an und das Werkzeug bewegt sich. Nach dem Durchfluss fließt die Flüssigkeit wieder in den Tank zurück. In diesem Fall ist es nicht möglich, das Abbremsen des Werkzeugs vollständig zu steuern. Auch wenn der Durchfluss der Pumpe über eine Rampe reduziert wird, kann es sein, dass die Geschwindigkeit des Werkzeugs aufgrund der schweren Masse nicht mit der gleichen Verzögerungsrate folgt.
Aktives Bremsen
Andererseits erfordern hochwertige Maschinen eine wesentlich höhere Genauigkeit. Sie können Produkte herstellen, bei denen schon eine minimale Abweichung der Werkzeugposition zu katastrophalen Qualitätsproblemen führen kann. Solche Maschinen verwenden in der Regel eine aktive Bremsung, die mit einem Proportional- oder einem Servoventil erreicht werden kann.
Bei einem Proportionalventil wird der Prozentsatz der Öffnung des Ventils festgelegt, der einen bestimmten gewünschten Widerstand erzeugt und die Bewegungen der Form steuert.
Eine höhere Stufe ist das aktive Bremsen mit einer Rückführeinrichtung, bei der es sich in der Regel um ein hochempfindliches Servoventil handelt. Servoventile arbeiten mit sehr hoher Genauigkeit, hoher Wiederholbarkeit und hochfrequentem Ansprechverhalten und sind in der Lage, kleine Durchflussänderungen schnell und präzise über einen breiten Bereich von Durchflussraten zu verarbeiten.
Die Nachteile dieser Technologie sind die hohen Kosten und der Platzbedarf für das Ventil selbst sowie für das Zubehör und die zugehörigen Geräte.
KePlast Smart Movement: Verbesserte Genauigkeit für weniger Geld
KePlast Smart Movement, ein intelligenter Assistent der KePlast Software, bietet eine effiziente Alternative zum aktiven Bremsen mit einer Bremse oder einem Servoventil. Die Lösung ist nicht nur vergleichbar genau, sondern auch deutlich energieeffizienter als der Einsatz eines Servoventils.
Die Grundidee ist, dass der intelligente Bewegungsalgorithmus ständig die aktuelle Werkzeugposition analysiert und eine Abweichung zwischen idealen und tatsächlichen Werkzeugpositionswerten berechnet. Er nimmt dann Korrekturen am Bewegungsprofil vor und lässt in der letzten Rampe die Abbremsung des Werkzeugs früher oder später beginnen, um die ideale Endposition zu erreichen (siehe Bild 3). Der Assistent ermöglicht die Anpassung im manuellen, halbautomatischen und vollautomatischen Modus.
KePlast Smart Movement für Zwischenpositionen
Viele, vor allem komplexe Kunststoffteile, erfordern zusätzlich zu den Öffnungs- und Schließpositionen des Werkzeugs genaue Zwischenpositionen, da oft Roboter in den Prozess eingebunden sind. Zwischenpositionen können natürlich auch durch KePlast Smart Movement verbessert werden. Für jede Zwischenposition ist eine einmalige Korrektur erforderlich, und nach einigen Zyklen findet eine Konvergenz statt. Die Maschine behält die hohe Präzision ihrer Werkzeugbewegungen bei, was zu einem geringeren Verschleiß des Werkzeugs und zu weniger Schäden an den Robotern führt.
KePlast Smart Movement, ein intelligenter Assistent der KePlast Software, bietet eine effiziente Alternative zum aktiven Bremsen mit einer Bremse oder einem Servoventil.
KePlast Smart Movement, ein intelligenter Assistent der KePlast Software, bietet eine effiziente Alternative zum aktiven Bremsen mit einer Bremse oder einem Servoventil.
Zusammenfassung der Vorteile von KePlast Smart Movement:
- Gleicht den Nachteil der Ungenauigkeit bei der Positionierung der Form mit einem Wegeventil aus,
- spart Platz im Schaltschrank,
- und ist für jeden hydraulischen und hybriden Spritzgießmaschinentyp geeignet.
