專利名稱：具有同步驅動單元的擠壓設備和用于同步驅動的方法
技術領域：
本發明涉及一種具有多個驅動單元的擠壓設備，這些驅動單元的速度被同步，本發明還涉及用于使這些驅動單元同步的方法。
擠壓設備用于擠壓熱塑性塑料。為此熱塑性塑料的原料作為顆粒或粉末通過一個進料裝置給到一個運輸蝸桿中，在其中材料被均勻混合和受熱成塑。成塑的材料從蝸桿通過一個成型工具被擠壓，并且得到的鑄坯被一個拉出裝置通過冷卻裝置排出。此方法適合于型材板條、管材、板材和類似物的生產。擠壓設備-它也可由多個擠壓單元構成-的單元通常被集中控制。
為了保持產品質量不變，擠壓設備的速度調節是很重要的，所有驅動單元-例如成塑蝸桿、進料裝置和排出通道-的速度被同步調節。在已知的同步方法中，一個單元的速度變化按比例地傳遞到其它單元上。然而由于數值計算精度，在當前的速度調節中這種方法會導致驅動速度的相互偏差。在其它方法中，同步可以從一個規定的最小速度開始進行，因為否則會導致各個單元之間的耦合因子的不精確計算。因此當有時速度降到最小速度以下時，同步不能持續進行，并且同步必需手動起動。
DE 198 59 348A1公開了一種用于擠壓機的控制和調節方法以及相應的擠壓機。這種擠壓機具有電動機，它們借助于頻率調節被如此控制，使得排出通道鏈的軌道速度基本相同。
DE 196 51 427A1公開了一種鏈接驅動系統的位置和角度同步控制方法以及用于實施此方法的裝置。這里單個驅動單元組合成一個驅動組，并且通過增量或編碼的命令信號形式的節拍信號進行控制。
本發明的目的在于給出一種用于使驅動單元同步的方法和一種具有同步驅動單元的擠壓設備，這些驅動單元可以在整個速度范圍內持續地同步。
上述任務由權利要求1所述方法和權利要求6所述擠壓設備完成。其它的權利要求給出本發明具有優點的進一步改進。
按照本發明，一個驅動單元的速度額定值由該單元的最大速度、一個與單元有關的比值和一個對于所有單元都相同的同步因子的乘積得到。
額定值＝同步因子·比值·最大速度各個驅動單元的相對速度通過所述比值相互確定。在同步速度變化時同步因子發生改變，而比值保持不變，從而通過將同步因子從0改變到最大值，使得單元的速度可從靜止被調節到最大速度。為了改變各單元之間的速度比例關系，調整一個或多個比值。可以在每個工作點上實現同步。
本發明的優選實施例將借助附圖進行說明。附圖中
圖1示出一個擠壓設備，以及圖2示出不同單元的速度隨時間變化的v-t圖(速度-時間圖)。
圖1示出一個擠壓設備的已知結構，它具有進料裝置1，進料驅動單元2，擠壓蝸桿3，蝸桿驅動單元4，排出通道5和排出通道驅動單元(圖中未示出)。
圖2示出驅動單元隨時間變化的速度。圖中曲線6表示進料裝置1的速度，曲線7表示蝸桿3的速度，以及曲線8表示排出通道5的速度。在時刻t0擠壓設備被起動。在此時刻同步因子置為0，從而使所有單元的速度為0。假設所需的驅動單元速度的額定值是在時間段T1至t2之間的值。為了達到這些所需要的速度，在此時間段中各個驅動單元的輸出值從生產起動開始(t0)連續提高，直至時刻t1達到所需要的額定值。為此同步因子從0開始連續增大，直至達到所需的額定值。因為驅動單元通常允許不同的最大速度變化，在圖2中進料裝置1、蝸桿3及排出通道5的最大速度變化分別用虛直線6’，7’和8’示出，負載最重的單元-在所示情況下是蝸桿3-的最大變化速度被用作變化速度。
在時刻t1達到所需的額定速度，并且此額定速度一直被保持到時刻t2。在時刻t2開始同步的速度調節，在t2至t3的時間段中驅動單元的速度同步下降，直至時刻t3達到所需的額定值。在此情況下變化速度同樣也取為負載最重的單元的最大變化速度，在圖示情況下取為蝸桿3的最大變化速度。在時間段t3至t4中速度重又保持恒定，直至時刻t4開始進行排出通道的驅動單元的非同步速度調節，這時排出通道的速度被降低，直至達到一個新的額定值，同時進料裝置1和蝸桿3的速度保持不變。
通過減小排出通道的驅動單元的比值來實現所述的非同步的速度調節，并且在此情況下，直到達到新的額定值之前，輸出值的變化速度由單個單元的最大變化速度(在此情況下為排出通道5的最大變化速度)所確定。
最高的比值最好被歸一化為一個最大值，不能超過這個最大值，這樣所有其它單元得到一個較低的比值。從而實現了最大的計算精度，并且同時避免了比值的溢出。相應的單元稱為導出單元。如果同步因子被置為最大值，則導出單元達到其最大速度，同時其它具有較低比值的單元處在它們的最大速度以下。歸一化的公式為 對于一個同步的速度變化，使用者為一個單元給出一個新的額定值，由它計算出一個新的同步因子，此同步因子然后用于所有的單元，從而對所有單元求出新的額定值。在非同步的單個變化情況下，則由所需的新額定值計算出一個新的比值，同時所有其它值保持不變。
在實際中此方法可以用已知的用于速度等的傳感器和一個可編程的控制和管理單元實現。當然所述方法也可用于具有其它的或更多的單元的裝置上。
權利要求
1.用于使驅動單元同步的方法，其特征在于，相應單元速度的額定值是相應單元的最大速度、相應的比值和一個對于所有單元都相同的同步因子的乘積，單元的同步速度變化通過改變同步因子來實現，并且單元之間的速度比例關系的變化通過相應比值的變化來實現。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所有單元的最高比值被歸一化為一個不允許超過的最大值。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據一個額定值的變化求出在達到新的額定值之前具有預定變化速度的輸出值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在同步速度變化中，預定的變化速度由所有單元的最慢的最大變化速度所確定。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在改變單個單元的額定值時，此單元的最大變化速度即為預定的變化速度。
6.具有多個驅動單元的擠壓設備，其特征在于，相應單元速度的額定值是相應單元的最大速度、相應的比值和一個對于所有單元都相同的同步因子的乘積，單元的同步速度變化通過改變同步因子來實現，并且單元之間的速度比例關系的變化通過相應比值的變化來實現。
7.如權利要求6所述的擠壓設備，其特征在于，所有單元的最高比值被歸一化為一個不允許超過的最大值。
8.如權利要求6或7所述的擠壓設備，其特征在于，根據一個額定值的變化求出在達到新的額定值之前具有預定變化速度的輸出值。
9.如權利要求8所述的擠壓設備，其特征在于，在同步速度變化中，預定的變化速度由所有單元的最慢的最大變化速度所確定。
10.如權利要求8所述的擠壓設備，其特征在于，在改變單個單元的額定值時，此單元的最大變化速度即為預定的變化速度。
全文摘要
本發明涉及具有同步驅動單元的擠壓設備和用于同步驅動的方法。一個驅動單元的速度額定值由此單元的最大速度、一個與單元有關的歸一化比值和一個對于所有單元都相同的歸一化同步因子的乘積給出。所述比值確定了各個驅動單元的相對速度。通過改變同步因子完成同步的速度變化。這使得在整個速度范圍內的持續同步成為可能。
文檔編號B29C47/34GK1784638SQ200480012223
公開日2006年6月7日 申請日期2004年4月14日 優先權日2003年5月7日
發明者羅曼·拉伯爾, 斯蒂芬·鮑默 申請人:卡勞斯-馬菲塑料工業股份公司