[发明专利]用于操纵和/或控制压铸机的喷射蜗杆的操纵和/或控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操纵和/或控制压铸机(Spritzgieβmaschine)的喷射蜗杆(Einspritzschnecke)的操纵和/或控制装置，至少包含一个用于操纵和/或控制喷射蜗杆的压力和/或速度的操纵和/或控制单元以及一个用于估算喷射蜗杆压力的压力估算器。

背景技术

在压铸过程中一般会向压铸机的喷射蜗杆注入塑料颗粒。喷射蜗杆位于蜗杆柱中同时塑料颗粒通过喷射蜗杆的旋转运动沿喷射蜗杆的尖端方向被运送至蜗杆柱的相应前室。通过摩擦和相应的加热装置塑料颗粒熔化成塑料熔液。该塑料熔液汇集于喷射蜗杆尖端前的蜗杆柱的前室中。当有足够用于一次喷射过程的塑料熔液位于前室中时，喷射蜗杆会以活塞的方式被向前沿喷射蜗杆尖端方向推动，以此塑料熔液可以被喷射入相应的模具中。该类模具也被称作造型工具或造型腔并且例如可以由两个在喷射过程前完成的模具部分组成。

喷射蜗杆的旋转运动和前进运动可以例如通过电力或液压驱动装置实现。该驱动装置可以通过相应的操纵和/或控制装置来操纵或控制，其中该操纵和/或控制装置具有速度和/或位移和/或压力控制功能。其中喷射蜗杆沿着喷射轴的前进运动的速度(喷射速度)会被典型的如此控制，以让此时作为活塞的喷射蜗杆作用于塑料熔液上的某一特定压力不被超过。该压力，也被称作喷射压力，可以通过驱动装置作用于喷射蜗杆上用于实行其前进运动的力产生。

在整个喷射过程中喷射蜗杆迎着对应于当前的填充阻力或造型腔内的浇铸通道的流导(Leitwert)的所谓负载运动。此外负载的大小取决于采用的模具或沿着浇铸通道的几何形状，喷射时塑料熔液的粘滞度以及其它影响因素例如沿着浇铸通道的温度。

在通过喷射蜗杆的前进运动模具被塑料熔液完全填满之后，模具内会有快速的压力上升，此外其会受到塑料熔液的压缩性的影响。在识别到该快速压力上升时喷射蜗杆的速度控制会被典型的切换到压力控制。该第一控制阶段，喷射过程的此阶段中喷射蜗杆的速度会被控制，也常被称作体积流控制，因为喷射蜗杆的前进运动的速度对应着相应的蜗杆柱中塑料熔液的体积流。控制的第二阶段，在其中主要是喷射蜗杆作用于塑料熔液上的压力被控制，也常被称作增压阶段。该增压阶段特别重要，因为通过塑料熔液在模具内的冷却体积可以相应减少，通过该增压阶段可以继续将塑料熔液压入模具内。

在压铸过程中应尽可能不在从速度控制到压力控制切换中出现压力降低或压力峰值，因为这会对生产的压铸件的质量产生负面影响。因此可以采用压力估算器，用于可以估算出现的压力并以此实现精准的切换(见例如DE 10 2004 051 109 B4)。但传统的压力估算器不含有关于所使用的模具或所使用的塑料熔液的材料的信息。特别是它也不含有关于主要由模具和塑料熔液的材料得出的负载特性的信息。尽管如此人们还是致力于使压铸过程中的速度和/或压力变化--也常称作注射(Schuss)--无关于模具和材料总是跟随于期望的额定变化。当前的控制器经常采用的方法是，含有隐含的系统行为假设以实现动态控制。但当出现和假设的系统行为之间的偏差时，这样有时会出现较大的压力和速度的额定值偏差或者不协调的信号变化。

发明内容

本发明的任务是，避免前面描述的缺点和给出相对于现有技术有改善的用于操纵和/或控制压铸机的喷射蜗杆的操纵和/或控制装置。目标是一个操纵和/或控制装置，既能控制喷射蜗杆的速度也能控制喷射蜗杆的压力并且其特别是能控制从速度控制到压力控制的过渡中出现的负载的变化。

根据本发明，本任务如此解决，即设置用于估算反向作用(entgegenwirken)于喷射蜗杆的负载的负载估算器，其中通过负载估算器估算的负载至少能通知到操纵和/或控制单元。其中操纵和/或控制单元理论上至少包含预调装置和控制器并且估算的负载可以涉及当前的负载和/或将来的负载。

负载大多由模具和塑料熔液的材料决定。尤其是模具可以基于应用有很大变化。因此控制行为根据应用会有不同。该变动的影响应通过负载估算器计算出，以此操纵和/或控制单元可以被调节以适合实际的系统行为。

通过负载估算器可以实行负载变化的早期识别。其中对当前和/或将来反向作用于喷射蜗杆的负载的估算可以基于模型实行。通过该额外信息-估算的负载行为-可以例如足够早的减小通过喷射蜗杆产生的压力，以避免压力峰值。基于估算的负载可以与从喷射阶段到增压阶段切换的时间点和状态无关地实现喷射蜗杆压力的无震荡变化。其中可以实现在从速度控制喷射到增压区域的动态过渡中的良好的跟随特性，通过用负载估算器获知快速变化的负载并例如用预调装置与当前的工作时间点无关地补偿该影响。