AT392606B - Hydraulische steuereinrichtung fuer die einspritzeinheit einer kunststoff-spritzgiess- maschine - Google Patents

Description

AT 392 606 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für die Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmasehine zum Steuern unterschiedlicher Hydraulikdrücke, die auf einen Spritzzylinder einwirken, mit einem in der Zuflußleitung zum Spritzzylinder angeordneten, eine Druckminderfunktion ausübenden Einbauventil, das von einem Steuerkreis mit wenigstens einem proportional verstellbaren Regelventil vorsteuerbar ist, und mit die Größe des Druckmittelstroms in der Zuflußleitung beeinflussenden, verstellbaren Steuermitteln, sowie mit einer an die Zuflußleitung angeschlossenen Druckmittelquelle.

Es ist schon eine solche Steuereinrichtung aus der DE-AS 2 523 303 bekannt, bei der für die Steuerung der Hydraulikdrücke in einem Spritzzylinder während der Spritzdruck-, Nachdruck- und Staudruckphase in einem Steuerkreis ein einziges, programmsteuerbares Drucksteuerventil vorgesehen ist. Von Nachteil bei dieser Steuereinrichtung ist, daß für die Steuerung des Spritzzylinders mehrere als Einbauventile ausgebildete Hauptstufen erforderlich sind. So sind in einer von einer Pumpenleitung zum Spritzzylinder führenden Zuflußleitung eine Druckminderpatrone sowie eine Wegepatrone und in einer vom Spritzzylinder zum Tank führenden Abflußleitung eine Druckbegrenzungspatrone geschaltet. Für die Steuerung der Größe des zum Spritzzylinder fließenden Druckmittelstromes ist ferner in die Zuflußleitung eine zusätzliche Drosselventilpatrone geschaltet. Die zahlreichen Hauptstufen bei dieser Steuereinrichtung führen zu einem erheblichen baulichen Aufwand und begünstigen auch nicht eine kompakte Bauweise des hydraulischen Leistungsteils. Darüberhinaus eignet sich diese Steuereinrichtung auch nicht zur Umstellung von einer Steuerung auf eine Regelung.

Ferner ist aus der DE-OS 2 445 158 eine hydraulische Steuereinrichtung für die Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine bekannt, die unter anderem mit Regelkreisen für die Parameter Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck arbeitet. Von Nachteil bei dieser Steuereinrichtung ist, daß sie nur für eine Regelung des Spritzgußprozesses ausgebildet ist und sich nicht für eine reine Steuerung eignet. Vor allem aber verwendet diese Steuereinrichtung ein teures, elektrohydraulisches, mehrstufiges Servoventil, so daß auch hier der Aufwand relativ hoch ist.

Die erfindungsgemäße, hydraulische Steuereinrichtung für die Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine zum Steuern unterschiedlicher Hydraulikdrücke, die auf einen Spritzzylinder einwirken, mit einem in der Zuflußleitung zum Spritzzylinder angeordneten, eine Druckminderfunktion ausübenden Einbauventil, das von einem Steuerkreis mit wenigstens einem proportional verstellbaren Regelventil vorsteuerbar ist und mit die Größe des Druckmittelstroms in der Zuflußleitung beeinflussenden, verstellbaren Steuermitteln, sowie mit einer an die Zuflußleitung angeschlossenen Druckmittelquelle, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einbauventil als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist, dessen dritter Anschluß mit einem Tank in Verbindung steht, daß in die Verbindung zum Tank ein zu letzterem hin öffnendes Rückschlagventil geschaltet ist und daß als Druckmittelquelle eine Verstellpumpe angeschlossen ist, hat demgegenüber den Vorteil, daß mit ihr eine Verminderung der Hauptstufen im hydraulischen Leistungsteil möglich ist. Mit einer einzigen 3/2-Einbaupatrone kann eine Wegefunktion, eine Druckregelfunktion mit schnellem Druckabbau sowie eine Staudruckfunktion ausgeübt werden, wozu bisher mehrere Einbauventile erforderlich waren. Infolge verringerter Hauptstufen baut die Steuereinrichtung auch kleiner und damit billiger. Zudem kann das 3/2-Einbauventil auch näher am Verbraucher angeordnet werden, wodurch Störeinflüsse infolge langer Leitungen vermindert werden. Vor allem aber eignet sich die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für verschiedene Ausstattungsstufen, indem unterschiedliche Vorsteuerungen anbaubar sind, so daß eine Standardsteuerung ohne Eingriff in den hydraulischen Leistungsteil sich zur Anwendung für einen gesteuerten oder einen geregelten Einspritzprozeß eignet

In Anspruch 2 wird vorgeschlagen, daß das 3-Wege-Einbauventil in einem Steuerblock angeordnet ist und daß wenigstens vier Steueranschlüsse des Steuerkreises, die der Steuerung des 3-Wege-Einbauventils zugeordnet sind, in Flanschflächen führen, an denen mindestens ein Vorsteuerventil austauschbar angeordnet ist und daß von den vier Steueranschlüssen ein erster mit einer Zulaufseite, ein zweiter mit dem Tank und ein dritter und vierter parallel zueinander mit dem Steuereingang des 3-Wege-Einbauventils verbunden sind. Dadurch kann in besonders vorteilhafter und einfacher Weise eine Standardsteuerung lediglich durch Verwendung anderer Vorsteuerventile im Steuerkreis zur Regelung eines Spritzgußprozesses verwendet werden.

Gemäß Anspruch 3 können die vier Anschlüsse in einer einzigen Flanschfläche am Steuerblock liegen, was eine Bauweise mit zwei Geräten und einer einzigen Flanschfläche ermöglicht, wobei flache Bauweise erzielbar ist.

Soll hingegen möglichst kompakt gebaut werden, so können gemäß Anspruch 4 die vier Anschlüsse in zwei Flanschflächen in einem Deckel des 3-Wege-Einbauventils liegen. Dies ermöglicht eine Bauweise mit einem einzigen Einbaugerät Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, wie im Anspruch 5 dargelegt, daß das 3-Wege-Einbauventil ein Steuerglied aufweist, das von einer Feder und vom Druck im Spritzzylinder in Richtung einer den Spritzzylinder zum Tank entlastenden und den Zulaufänschluß sperrenden Ausgangsstellung belastet wird und vom Druck im Steuereingang entgegen der Feder in Richtung einer Arbeitsstellung belastbar ist, in der der dritte Anschluß blockiert ist, was bei günstiger Bauweise ein Driften des Spritzzylinders infolge von Lecköl vermeidet. Bei einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung nach Anspruch 6 ist vorgeschlagen, daß ein schaltendes Vorsteuerventil mit seinen Anschlüssen mit den ersten bis dritten Steueranschlüssen des Steuerkreises verschaltet ist und daß der mit dem Steuereingang verbundene vierte Steueranschluß über ein Umschaltventil mit dem Druckregelventil verbindbar ist, wobei insbesondere das Umschaltventil zusätzlich eine Verbindung vom Druckregelventil zur Zuflußleitung in einem Bereich stromabwärts vom Drosselventil steuert Dies ermöglicht eine einfache Steuerung.

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Weiters kann das Steuerglied des 3-Wege-Einbauventils mit einem Wegaufhehmer gekoppelt sein und der erste bis dritte Steueranschluß des Steuerkreises können mit den Anschlüssen (P), (R), (B) eines versteuernden 4/4-Regelventils verschaltet sein, das mit dem Wegaufnehmer in einem Regelkreis liegt. Daraus ergibt sich eine einfache Regelung. ·# 5 Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist, gemäß Anspruch 8, daß in der Zuflußleitung stromaufwärts von der Abzweigung einer Zweigleitung zum Hydromotor für die Schnecke das Proportional-Drosselventil geschaltet ist, von dessen Sekundärseite ein Steuerdruck für den Regler der Verstellpumpe abgegriffen wird. Dadurch kann eine günstige Anpassung des Arbeitsdruckes an den Lastendruck vorgenommen werden.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte 10 Steuerleitung von der Primärseite des Drosselventils über eine Drosselstelle, ein Wegeventil und ein Differenzdruckventil zum Spritzzylinder geführt ist, so daß mit Hilfe des Wegeventils der Steuerdruckabgriff von der Sekundärseite auf die Primärseite verlegbar und an ein Druckregelventil anschließbar ist. Dadurch erhält man ein einstellbares Druckgefälle für das Einbauventil.

Die federzentrierte Grundstellung des Regelwegeventils gemäß Anspruch 10, in welcher der Steuereingang des IS Einbauventils zum Tank entlastet ist, bietet eine zusätzliche Sicherheitsfunktion, indem bei Signalausfall der Spritzzylinder entlastet wird und kein weiterer Druckaufbau möglich ist.

Um auf einfache Weise eine umschaltbare Regelung zu erzielen, wird eine Anordnung gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen, bei der dem Regelkreis ein elektrohydraulischer, an den Spritzzylinder angeschlossener Druckaufnehmer sowie ein die Hubbewegung des Spritzzylinders abgreifender Wegaufhehmer zugeoidnet sind und 20 der Regelkreis zur Umschaltung von Druckregelung auf Volumenstromregelung einen Schalter aufweist.

Um eine billige, wenig aufwendige Lösung zu erzielen, können die Steuermittel gemäß Anspruch 12 als Proportional-Drosselventil ausgebildet sein.

Ist als Steuermittel das 3/2-Einbauventil vorgesehen, wie in Anspruch 13 dargelegt, so bietet dies eine Lösung, die für besonders große Volumenströme im Leistungsteil geeignet ist, wobei dann das Drosselventil 25 entfällt.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung nach Anspruch 14, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der zweite Abschnitt der Zuflußleitung unter Umgehung des Drosselventils vom ersten Abschnitt zum 3/2-Einbauventil geführt ist und daß bei hintereinander geschaltetem Drosselventil und 3/2-Einbauventil in der Zuflußleitung zur Steuerölversorgung des Steuerkreises da erste Steueranschluß mit der Primärseite des Drosselventils verbunden 30 ist, hat den Vorteil einer äußerst energiesparenden Arbeitsweise mit kleinem Druckgefälle im Leistungsteil.

Ausführungsbeispiele da Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Steuereinrichtung in Standardausführung für gesteuerten Spritzgußprozeß, Fig. 2 eine zweite Steuereinrichtung für goegelten Spritzgußprozeß, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Funktionsgruppe der zweiten Steuereinrichtung in eina asten Bauweise und Fig. 4 in 35 einer zweiten Bauweise, sowie Fig. 5 und 6 einen Teil einer dritten bzw. vierten Steuereinrichtung in einer energiesparenden Bauweise für geregelten Spritzgußprozeß.

Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung (10) zur Steuerung da Einspritzeinheit (11) einer nicht näher gezeichneten Kunststoff-Spritzgießmaschine. Die Einspritzeinheit (11) weist in an sich bekannta Weise einen Spritzzylinder (12) für die Längsbewegungen einer Plastifizierschnecke (13) sowie einen Hydromotor 40 (14) für deren Drehbewegungen auf.

Der Spritzylinder (12) steht über eine Zuflußleitung (15) mit dem Ausgang einer regelbaren Verstellpumpe (16) in Verbindung, die Druckmittel aus einem Tank (17) saugt. Der Verstellpumpe (16) ist in an sich bekannter Weise ein Regler (18) zugeordnet, der auf eine vorgegebene Druckdifferenz (Δ pl) eingestellt ist Zur Steuerung der über die Zuflußleitung (15) fließenden Druckmittelmenge zum Spritzylinder (12) ist 45 stromabwärts von der Verstellpumpe (16) ein proportional arbeitendes Drosselventil (19) in die Zuflußleitung geschaltet. Dieses Drosselventil (19) unterteilt die Zuflußleitung (15) in einen ersten, zur Verstellpumpe (16) hin liegenden Abschnitt (21) sowie in einen zweiten, stromabwärts vom Drosselventil liegenden Abschnitt (22). *

Der zweite Abschnitt (22) führt zu einem Zulauf-Anschluß (23) eines 3/2-Einbauventils (24), das ebenfalls 50 in die Zuflußleitung (15) zwischen Verstellpumpe (16) und Spritzzylinder (12) geschaltet ist. Dieses Einbauventil (24) ist im wesentlichen als Druckwaagepatrone mit gleich großen, stirnseitigen Druckflächen an seinem Steuerglied (25) ausgebildet und hat einen dem gesteuerten Druck zugeordneten, asten Arbeitsanschluß (26), von dem ein dritter Abschnitt (27) der Zuflußleitung (15) zum Spritzzylinder (12) führt. Ein zweiter Arbeitsanschluß (28) des Einbauventils (24) ist über eine Ablaufleitung (29) zum Tai* (17) entlastet, wobei 55 in die Ablaufleitung (29) ein zum Tank (17) hin öffnendes Rückschlagventil (31) geschaltet ist. Ferner weist das Einbauventil (24) einen dem ersten Arbeitsanschluß (26) gegenüberliegenden Steuereingang (32) auf. Das Steuerglied (25) wird auf seiner dem ersten Arbeitsanschluß (26) zugewandten Druckfläche zusätzlich von da Kraft einer Feder (33) belastet, welche das Steuerglied (25) in eine Ausgangsstellung zu drücken sucht, in welcher der Zulaufanschluß (23) blockiert und der erste Arbeitsanschluß (26) mit dem zweiten Arbeitsanschluß 60 (28) verbunden ist. Ferner sind die beiden Steuerkanten am Steuerglied (25) mit Nullüberdeckung ausgestattet, wodurch das Einbauventil (24) seiner Regelfunktion besonders gerecht werden kann.

An den Zulauf-Anschluß (23) des 3/2-Einbauventils (24) ist eine zweite Zuflußleitung (34) herangeführt, -3-

AT 392 606 B über die bei einer Funktion "SchneUspritzen" Druckmittel aus einer zweiten Druckmittel-Versorgungseinheit (35), die mit einem Hydrospeicher (36) versehen ist, herangeführt werden kann. Um einen störenden Einfluß von der Versorgungseinheit auf die Verstellpumpe (16) zu vermeiden, ist in den zweiten Abschnitt (22) parallel zur zweiten Zuflußleitung (34) ein zum Einbauventil (24) hin öffnendes, zweites Rückschlagventil (37) geschaltet.

Von der ersten Zuflußleitung (15) geht im Bereich des zweiten Abschnitts (22) eine erste Zweigleitung (38) ab, die über eine vorgesteuerte 2-Wege-Patrone (39) zum Hydromotor (14) und weiter zum Tank (17) führt. Die Patrone (39) wird von einem Schaltventil (41) in Verbindung mit einem Wechselventil (42) so vorgesteuert, daß sie neben ihrer Wegefunktion auch eine Rückschlagventilfunktion für den Hydromotor (14) wahmehmen kann, so daß ein Drehen der Plastifizierschnecke (13) in entgegengesetzter Richtung vermieden wird.

Ferner führt vom zweiten Abschnitt (22) der Flußleitung (15) eine zweite Zweigleitung (43) über ein zweites Schaltventil (44) und ein drittes Rückschlagventil (45) in einen Ringraum (46) des Spritzzylinders (42). Das zweite Schaltventil (44) dient hierbei als Vorsteuerventil für eine 2-Wege-Schaltpatrone (47), die in eine vom Ringiaum (46) zum Tank (17) führende Rücklaufleitung (48) geschaltet ist. Das zweite Schaltventil (44) ist dabei mit seinen vier Anschlüssen und zwei Stellungen so ausgebildet und verschaltet, daß es einerseits eine Entlastung des Ringraums (46) und andererseits bei einer Funktion Dekompression einen kleinen Druckmittelstrom über die zweite Zweigleitung (43) in den Ringraum (46) steuern kann.

Von der ersten Zuflußleitung (15) führen parallel zu den anderen Zweigleitungen (38), (43) eine dritte Zweigleitung (49) zu einer Auswerfereinheit (51) sowie eine vierte Zweigleitung (52) zu einer Schließeinheit (53).

Dem 3/2-Einbauventil (24) ist ein hydraulischer Steuerkreis (54) zugeordnet, in den ein 4/2-Vorsteuerventil (55) geschaltet ist Der Steuerkreis (54) hat einen ersten Steueranschluß (56), der über einen ersten'Steuerkanal (57) mit dem Zulaufanschluß (23) des Einbauventils (24) Verbindung hat. Ein zweiter Steueranschluß (58) im Steuerkreis (54) ist über einen zweiten Steuerkanal (59) mit dem Tank (17) verbunden. Ferner hat der Steuerkreis (54) einen dritten (61) sowie einen vierten Steueranschluß (62), die über einen dritten Steuerkanal (63) miteinander und zusätzlich mit dem Steuereingang (32) des Einbauventils (24) in Verbindung stehen. Das Vorsteuerventil (55) ist im Steuerkreis (54) nun so verschaltet, daß dessen Anschluß (P) mit dem ersten Steueranschluß (56), der Anschluß (R) mit dem zweiten Steueranschluß (58), der Anschluß (B) mit dem dritten Steueranschluß (61) Verbindung haben, während der Anschluß (A) blockiert wird. Zur Begrenzung des Steuerölstroms ist dem Vorsteuerventil (55) ein Strombegrenzungsventil (64) vorgeschaltet. In der gezeichneten, federzentrierten Grundstellung des Vorsteuerventils (55) ist somit der Zulauf von Steuerdruckmittel blockiert, während der Steuereingang (32) des Einbauventils (24) sowie der vierte Steueranschluß (62) über den dritten Steuerkanal (63) mit dem zweiten Steueranschluß (58) verbunden und damit entlastet sind.

Die Verstellpumpe (16) ist im Hauptkreis abgesichert durch ein Druckbegrenzungsventil (65). Der Vorsteuerkreis der Verstellpumpe (16) ist ferner abgesichert durch ein Druck-Vorsteuerventil (66), wobei der Druckabgriff sekundärseitig hinter dem Proportional-Drosselventil (19) und über eine Drossel (67) erfolgt. Variable Drücke für die Auswerfereinheit (51) oder die Schließeinheit (53) werden von einem proportional arbeitenden, vorsteuemden Druckregelventil (68) gesteuert, das über eine erste Steuerleitung (69) mit dem Vorsteuerkreis der Verstellpumpe (16) in Verbindung steht. In der ersten Steuerleitung (69) liegt ein Umschaltventil (71), das zusätzlich in eine zweite Steuerleitung (72) geschaltet ist, die vom vierten Anschluß (62) des Steuerkreises (54) zum Tank (17) geführt ist. Während in der federzentrierten Grundstellung des Umschaltventils (71) das Druckregelventil (68) den Druck im Vorsteuerkreis der Verstellpumpe (16) beeinflußt, kann bei erregtem Umschaltventil (17) das Regelventil (68) den Druck im Steuerkreis (54) und damit über Steuereingang (32) das Einbauventil (24) beeinflussen.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung (10) wird hinsichtlich des Ablaufs eines Spritzölprozesses wie folgt erläutert:

Der Vorgang Einspritzen wird bei der Steuereinrichtung (10) eingeleitet, wenn im Steuerkreis (54) das Vorsteuerventil (55) sowie das Umschaltventil (71) jeweils aus ihren gezeichneten, federzentrierten Grundstellungen in ihre jeweiligen Arbeitsstellungen gebracht werden. Dann kann aus der ersten Zuflußleitung (15) ein Steuerölstrom abzweigen und über den ersten Steueranschluß (56) zum Vorsteuerventil (55) strömen, wobei die Größe des Steuerölstromes vom Strombegrenzungsventil (64) bestimmt wird. In Arbeitsstellung des Vorsteuerventils (55) gelangt Steueröl in den dritten Steuerkanal (63) und verzweigt sich einerseits zum Steuereingang (32) am Einbauventil (24), während es andererseits über die zweite Steuerleitung (72) und das Umschaltventil (71) zum Druckregelventil (68) und weiter zum Tank (17) strömt. Das Druckregelventil (68) bestimmt somit den Druck im Steuereingang (32) und verschiebt das Steuerglied (25) gegen die Kraft der Feder (33), wobei es die Verbindung vom Zulauf-Anschluß (23) zum ersten Arbeitsanschluß (26) öffnet. Nun kann Druckmittel von der Verstellpumpe (16) über die erste Zuführleitung (15) in den Spritzzylinder (12) strömen. Für diesen Druckmittelstrom während der Füllphase arbeitet das 3/2-Einbauventil (24) wie ein Wegeventil. Steigt anschließend an diese Füllphase der Druck im Spritzzylinder (12), so wirkt dieser Druck zusammen mit der Kraft der Feder (33) auf die dem ersten Arbeitsanschluß (26) zugewandte, stimseitige Druckfläche des Steuerglieds (25), während dessen gegenüberliegende Druckfläche, die dem Steuereingang (32) zugewandt ist, -4-

AT 392 606 B vom Druck des Regelventils (68) beaufschlagt wird. Die Druckregelung wird somit durch Kraftvergleich am Steuerglied (25) erreicht. Durch die beiden Steuerkanten am Steuerglied (25) kann dabei Druckmittel aus dem Spritzzylinder (12) zu- oder abgeführt werden. Das Einbauventil (24) arbeitet somit bei Erreichen des Spritzdruck-Sollwertes am Druckregelventil (68) wie ein 3-Wege-Druckmindeier, der den Spritzdruck regelt und 5 dabei einen schnellen Druckabbau von Spritzdruck auf einen niederen Nachdruck gewährleistet. In der quasistatischen Phase der Spritzdrucksteuerung ist die Verstellpumpe (16) unter den am Druck-Vorsteuerventil (66) eingestellten Druckwert abgeregelt, so daß der dort eingestellte Maximalwert größer ist als der jeweilige Spitzdruck.

Das Rückschlagventil (31) erfüllt eine Bremsfunktion bei der Bewegung der Schnecke nach links mit 10 Stopsignal. Das 3/2-Einbauventil (24) geht in die Normalstellung (dargestellte Stellung). Durch das Rückschlagventil (31) kann kein Öl nachgesaugt werden; der Spritzzylinder (12) stoppt Besonders wichtig ist dies bei Probeläufen der Maschine, vor allem wenn kein plastifiziertes Material verwendet wird. Während der beschriebenen Füllphase fließt das aus dem Spritzzylinder-Ringraum (46) verdrängte Druckmittelvolumen über die Rücklaufleitung (48) und die Schaltpatrone (47) zum Tank (17) ab. Die 15 Schaltpatrone (47) wird lediglich gesperrt, wenn bei einer Funktion Dekompression ein relativ kleiner Druckmittelstrom von der ersten Zulaufleitung (15) unmittelbar über das zweite Schaltventil (44) und das Rückschlagventil (45) in den Ringraum (46) des Spritzzylinders (12) fließt und die Plastifizierschnecke (13) zurücksetzt. Bei dieser Funktion wird das Einbauventil (24) auf einen Druck annähernd Null programmiert.

Bei einer Funktion "Schnellspritzen" kann wahlweise auch die zweite Druckmittelversorgungseinheit (35) 20 mit dem Hydrospeicher (36) zum Einsatz kommen, um auf diese Weise höhere Einspritzgeschwindigkeiten zu erzielen. Auch bei dieser Funktion "Schnellspritzen" wirkt das Einbauventil (24) als 3-Wege-Druckminderer.

Mit der Einspritzeinheit (11) wird ferner auch die Funktion "Plastifizieren" durchgeführt, wozu die Plastifizierschnecke (13) vom Hydromotor (14) in Rotation versetzt wird. Dabeimuß unabhängig vom jeweiligen Lastdruck die Drehzahl des Hydromotors (14) konstant gehalten werden. Zur Einleitung dieser 25 Funktion wird das Schaltventil (41) betätigt, wodurch die von ihm vorgesteuerte Patrone (39) in der ersten Zweigleitung (38) öffnet. Die Größe des Druckmittelstroms zum Hydromotor (14) wird dabei vom Proportionaldrosselventil (19) vorgewählt und konstant gehalten, da an ihm stets das vom Regler (18) vorgegebene Druckgefälle (Δ pl) zur Verfügung steht. Die Patrone (39) in der ersten Zweigleitung (38) wirkt zusammen mit dem versteuernden Wechselventil (32) als ein Rückschlagventil für den Hydromotor (14), so daß 30 ein Rückdrehen des Hydromotors vermieden wird. Der Hydromotor (14) treibt über ein nicht näher gezeichnetes Getriebe die Plastifizierschnecke (13) an, wobei diese vom plastifizierten Material nach rechts bewegt wird. Dabei wird aus dem Spritzzylinder (12) über den dritten Abschnitt (27), das Einbauventil (24) sowie die Ablaufleitung (29) mit Rückschlagventil (31) Druckmittel zum Tank verdrängt, wobei der hydraulische Druck im Spritzzylinder (12) auf den sogenannten Staudruck vorgespannt wird, um eine homogene Schmelze vor der 35 Plastifizierschnecke (13) zu erreichen. Diese Staudruckregelung führt das Einbauventil (24) in Verbindung mit dem Druckregelventil (68) durch, wobei sich das Vorsteuerventil (55) in seiner gezeichneten Grundstellung befindet, während das Umschaltventil (71) in seine Arbeitsstellung gebracht ist. Die Staudrücke im Spritzzylinder (12) können dabei vom Einbauventil (24) vom Druck Null an geregelt werden.

Bei der Steuereinrichtung (10) für gesteuerten Spritzprozeß kann somit das Einbauventil (24) neben einer 40 Wegefunktion auch eine Druckregelfunktion mit schnellem Druckabbau sowie eine Staudruckfunktion ausüben. Durch die Realisierung mehrerer Hauptfunktionen mit einem Einbauventil kann die Steuereinrichtung (10) in einem kleineren Steuerblock bei geringeren Bearbeitungskosten verwirklicht werden. Während der Staudruckregelung mit Hilfe des 3/2-Einbauventils wird die Drehzahl des Hydromotors (14) lastdruckunabhängig konstant gehalten, da ein zentraler druckstromgeregelter Verstellpumpenantrieb vorhanden ist. Ein zusätzliches 45 Staudruckventil ist daher nicht erforderlich. Bei gesteuertem Spritzgußprozeß arbeitet das Drosselventil (19) als die Größe des Volumenstroms zum Spritzzylinder (12) beeinflussendes Steuermittel.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Steuereinrichtung (80), die im Gegensatz zu derjenigen nach Fig. 1 mit gesteuertem Spritzgußprozeß nun für einen geregelten Spritzgußprozeß ausgelegt ist. Die zweite Steuereinrichtung (80) unterscheidet sich von der ersten Steuereinrichtung (10) wie folgt, wobei für gleiche 50 Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Die zweite Steuereinrichtung (80) läßt sich in einfacher Weise aus der standardmäßigen Steuereinrichtung nach Fig. 1 hersteilen. Dazu wird im Steuerkreis (54) für das 3/2-Einbauventil (24) anstelle des schaltenden Vorsteuerventils (55) ein 4/4-Regelwegeventil (81) angeordnet. Das Regelwegeventil (81) ist mit seinen vier Anschlüssen (P), (R), (A), (B) in entsprechender Weise wie bei der Steuereinrichtung nach Fig. 1 an die 55 Steueranschlüsse (56), (58) und (61) angeschlossen. Es hat eine federzentrierte Grundstellung (82), in welcher der Zulaufanschluß (P) blockiert und der Anschluß (B) entlastet wird. In den daran angrenzenden drei Arbeitsstellungen (83), (84), (85) wird der Anschluß (B) einmal mit dem Anschluß (P) verbunden, blockiert bzw. zum Anschluß (R) entlastet. Die Lage des Steuerglieds (25) im Einbauventil (24) wird nun von einem elektromechanischen Wegaufnehmer (86) abgegriffen und im Regelsystem eingegeben. Weiterhin sind dem 60 Spritzzylinder (12) ein elektrohydraulischer Druckaufnehmer (87) sowie ein elektromechanisches Wegmeßsystem (88) zugeordnet, die über einen elektrischen Schalter (89) wahlweise in den Regelkreis schaltbar sind. Die Sollwerte für den Regelkreis können nun an den Eingängen (91) vorgegeben werden. Der -5-

AT 392 606 B vierte Anschluß (62) im hydraulischen Steuerkreis (54) ist nun blockiert, so daß eine zweite Steuerleitung (72) sowie ein zugeordnetes Umschaltventil (71) wie in Fig. 1 entfallen.

Die Wirkungsweise der zweiten Steuereinrichtung (80) unterscheidet sich von deijenigen nach Fig. 1 vor allem dadurch, daß bei dieser Einrichtung (80) die Prozeßparameter Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck 5 geregelt werden. Dabei arbeitet das 3/2-Einbauventil (24) mit Nullschnitt seiner beiden Steuerkanten als Stellglied sowohl im Geschwindigkeits- als auch im Druckregelkreis. Der Fallvorgang erfolgt in programmierbaren Phasen. Dabei kann die Umschaltfunktion von einer Phase zur anderen für Geschwindigkeits-und Druckprofile abhängig von Weg, Zeit, Hydraulikdruck oder vom Form-Innendruck erfolgen. Für die Umschaltung vom Geschwindigkeits- in den Druckregelkreis ist dabei der elektrische Schalter (89) vorgesehen. 10 Bei geregeltem Spritzgußprozeß arbeitet das 3/2-Einbauventil (24) im Geschwindigkeits-Regelkreis bei wirksamen Wegaufnehmer (88) somit als ein den Volumenstrom zum Spritzzylinder (12) bestimmendes Steuermittel.

Die zweite Steuereinrichtung (80) für geregelten Spritzgußprozeß ermöglicht eine genaue Reproduzierbarkeit der Prozeßparameter für das Einspritzen unabhängig von Ölviskosität und Reibung am Spritzzylinder (12). Dies 15 hat eine gleichmäßige Teilequalität von Schuß zu Schuß zur Folge.

Die Fig. 3 zeigt eine Funktionsgruppe nach Fig. 2 bestehend aus dem 3/2-Einbauventil (24) und dem zugeordneten Steuerkreis (54) mit 4/4-Regelwegeventil in ihrer baulichen Anordnung an einem Steuerblock (95) . Im Steuerblock (95) ist von einer Flanschfläche (96) aus das 3/2-Einbauventil (24) in eine dazu passende, nicht näher gezeichnete Ausnehmung eingesetzt, wobei an einem zugehörigen Deckel (97) des 20 Einbauventils (24) der Wegaufnehmer (86) angeordnet ist. Vom Steuereingang (32) im Einbauventil (24) ist Ober den Deckel (97) der dritte Steuerkanal (63) in den Steuerblock (95) geführt und bildet in der Flanschfläche (96) den dritten (61) sowie den vierten Steueranschluß (62). Ebenso ist im Steuerblock (95) der von der ersten Zuführleitung (15) ausgehende erste Steuerkanal (57) erkennbar, der zum ersten Steueranschluß (56) führt Daneben liegt der zweite Steueranschluß (58), der mit dem zweiten Steuerkanal (59) Verbindung hat Der erste 25 (56) bis dritte Steueranschluß (61) bildet in der Flanschfläche (96) ein geeignetes Lochbild zum Anschluß des

Regelwegeventils (81) mit seinen Anschlüssen (P), (T) bzw. (B). Der vierte Steueranschluß (62) in der Flanschfläche (96) ist nach außen hin verschlossen. Am Regelwegeventil (81) selbst sind der zugeordnete Proportionalmagnet (81*) sowie ein zugehöriger Wegaufnehmer (81") ungeordnet Durch die in Fig. 3 gezeigte Ausbildung der Funktionsgruppe nach Fig. 2 ist die zweite Steuereinrichtung (80) derart gestaltet, daß 30 Bauelemente der hydraulischen Vorsteuerung ohne weiteres austauschbar sind. So kann die in Fig. 3 dargestellte

Funktionsgruppe für eine Einspritzregelung leicht dahingehend abgeändert werden, daß ein gesteuerter Spritzprozeß möglich ist. Zu diesem Zweck wird das Regelwegeventil (81) durch das in Fig. 1 gezeigte .Vorsteuerventil (55) ersetzt, und vom vierten Anschluß (62) eine zweite Steuerleitung (72) zu einem Umschaltventil (71) und damit die Verbindung zü dem Druckregelventil (68) geschaffen. Ferner kann bei 35 gesteuertem Spritzprozeß am 3/2-Einbauventil (24) der Wegaufnehmer (86) entfallen. Diese Umrüstung von gesteuertem Standardsystem in geregeltes Einspritzsystem, oder umgekehrt, läßt sich in besonders vorteilhafter Weise ohne Eingriff in den hydraulischen Leistungsteil der Steuereinrichtung vornehmen.

DieFig. 4 zeigt die gleiche Funktionsgruppe wie in Fig. 3, wobei jedoch das Regelwegeventil (81) koaxial zur Längsachse des Einbauventils (24) unmittelbar an letzterem angeflanscht ist. Ermöglicht wird dies durch 40 einen anderen, größeren Deckel (98) des Einbauventils (24), durch den alle drei Steuerkanäle (57), (59), (63) hindurchgeführt sind. Diese drei Steuerkanäle bilden an einer ersten Flanschfläche (99) des Deckels (98) die drei Steueranschlüsse (56), (58), (61) für das 4/4-Regelwegeventil (81) und auf einer gegenüberliegenden, zweiten Flanschfläche (101) den vierten Steueranschluß (62). Die Wirkungsweise der Funktionsgruppe nach Fig. 4 entspricht derjenigen nach Fig. 3. 45 Die Fig. 5 zeigt einen Teil einer dritten Steuereinrichtung (105), die sich von der zweiten Steuereinrichtung (80) vor allem durch Maßnahmen zur Energieeinsparung unterscheidet.

So können bei der zweiten Steuereinrichtung (80) nach Fig. 2 besonders dann Energieverluste auftreten, wenn während der Füllphase der Druck im Spritzzylinder (12) noch relativ niedrig ist. Beim Einspritzen ist das Drosselventil (19) vollständig geöffnet und das Druckregelventil (68) auf einen Wert oberhalb des zu regelnden 50 Spritzdruckes eingestellt. Für den Zweck der automatischen Lastdruckanpassung ist in der dritten Steuereinrichtung (105) eine dritte Steuerleitung (106) vorgesehen, die vom ersten Abschnitt (21) der Zufuhrleitung (15) abzweigt, über eine Drosselstelle (107), ein Wegeventil (108) sowie ein Differenzdruckventil (109) geführt ist und in den dritten Abschnitt (27) der Zuführleitung (15) mündet. Von dem Differenzdruckventil (109) wird ein Druckgefälle (Δ p2) erzeugt 55 Durch diese Maßnahme bleibt der geregelte Spritzprozeß erhalten, während für den Antrieb der Verstellpumpe (16) mit dem Wegeventil (108) und dem Differenzdruckventil (109) eine Energiesparschaltung für den Füllvorgang verwirklicht ist Durch Schalten des Wegeventils (108) läßt sich dabei der Steuerdruckabgriff von der Sekundärseite auf die Primärseite des Proportional-Drosselventils (19) legen, so daß Steueröl über die dritte Steuerleitung (106) zum Spritzzylinder (12) strömen kann. Auf diese Weise wird das Druckgefalle über dem 60 3/2-Einbauventil (24) unabhängig vom Druck im Spritzzylinder (12) konstant gehalten, da nämlich das am Steuerglied (25) verfügbare Druckgefälle sich ergibt aus der Summe von Druckgefälle (Δ pl) am Regler (18) der Verstellpumpe (16) und Druckgefälle (Δ p2) am Differenzdruckventil (109). -6-

Claims (14)

1. AT 392 606 B Die Fig. 6 zeigt einen Teil einer vierten Steuereinrichtung (110), die sich von der dritten Steuereinrichtung (105) nach Fig. 5 wie folgt unterscheidet, wobei für entsprechende Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Dabei weist die vierte Steuereinrichtung (110) eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Energiebilanz auf, wobei von folgender Überlegung auszugehen ist 5 Bei der dritten Steuereinrichtung (105) nach Fig. 5 ist während des Füllvorganges das Drosselventil (19) vollständig geöffnet; dort kann dann noch ein Druckabfall auftreten, wenn die Verstellpumpe (16) ihren vollen Förderstrom zur Verfügung stellt. Dieser Energieverlust kann reduziert werden, wenn bei gleichbleibender Vorsteuerung der Zulauf-Anschluß (23) des Einbauventils (24) durch den zweiten Abschnitt (111) der Zulaufleitung (15) nicht wie in Fig. 5 mit der Sekundärseite des Drosselventils (19) verbunden ist, sondern 10 unmittelbar an dessen Primärseite angeschlossen ist, so daß der Druckabfall im Drosselventil (19) während des Füllvorganges ausgeschaltet ist. Die Steuereinrichtungen nach Fig. 2 bis 5 für geregelten Spritzgußprozeß erfüllen mit Hilfe ihres 4/4-Regelventils zusätzlich eine Sicherheitsfunktion. Bei Signalausfall entlastet das Regelwegeventil (81) den Steuereingang (32), wodurch das Steuerglied (25) den Spritzzylinder (12) entlastet und keinen weiteren 15 Druckaufbau mehr zuläßt. Bei den Steuereinrichtungen nach den Fig. 1,2 und 5 kann es ferner besonders zweckmäßig sein, wenn die Steuerölversorgung des Steuerkreises (54) über den ersten Steuerkanal (54) zum ersten Steueranschluß (56) hin nicht wie gezeichnet vom zweiten Abschnitt (22) der Zuflußleitung (15), also von der Sekundärseite des Drosselventils (19) aus, erfolgt, sondern von der Primärseite des Drosselventils (19) aus vorgenommen wird, 20 der erste Steuerkanal (57) müßte also, anstelle mit dem zweiten Abschnitt (22), mit dem ersten Abschnitt (21) verbunden sein. Dies hätte eine bessere Energiebilanz beim Einspritzen mit der Verstellpumpe zur Folge, da das vom Drosselventil (19) ohnedies verursachte Druckgefälle von z. B. 10 bar ausreichen wurde, um im 3/2-Einbauventil (24) das Steuerglied (25) entgegen der Kraft der Feder (33) zu öffnen, die nur einen Druck von z. B. 4 bar verursacht. Diese Maßnahme kann nur bei den Steuervorrichtungen (10), (80), (105) durchgeführt 25 werden, wo 3/2-Einbauventil (24) und Drosselventil (19) miteinander in Serie in die Zuflußleitung (15) geschaltet sind. 30 PATENTANSPRÜCHE 35 1. Hydraulische Steuereinrichtung für die Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine zum Steuern unterschiedlicher Hydraulikdriicke, die auf einen Spritzzylinder einwiiken, mit einem in der Zuflußleitung zum Spritzzylinder angeordneten, eine Druckminderfunktion ausübenden Einbauventil, das von einem Steuerkreis mit wenigstens einem proportional verstellbaren Regelventil vorsteuerbar ist und mit die Größe des Druckmittelstroms in der Zuflußleitung beeinflussenden, verstellbaren Steuermitteln, sowie mit einer an die 45 Zuflußleitung angeschlossenen Druckmittelquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauventil als 3-Wege-Ventil (24) ausgebildet ist, dessen dritter Anschluß (28) mit einem Tank (17) in Verbindung steht, daß in die Verbindung (29) zum Tank (17) ein zu letzterem hin öffnendes Rückschlagventil (31) geschaltet ist und daß als Druckmittelquelle eine Verstellpumpe (16) angeschlossen ist.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3-Wege-Einbauventil (24) in einem Steuerblock (95) angeordnet ist und daß wenigstens vier Steueranschlüsse (56, 58, 61, 62) des Steuerkreises (54), die der Steuerung des 3-Wege-Einbauventils (24) zugeordnet sind, in Flanschflächen (26; 99,101) führen, an denen mindestens ein Vorsteuerventil (55; 81) austauschbar angeordnet ist und daß von den vier Steueranschlüssen (56, 58, 61, 62) ein erster (56) mit einer Zulaufseite (22), ein zweiter (58) 55 mit dem Tank (17) und ein dritter (61) und vierter (62) parallel zueinander mit dem Steueieingang (32) des 3-Wege-Einbauventils (24) verbunden sind. (Fig. 1 und 2)
3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Anschlüsse (56, 58, 61, 62) in einer einzigen Flanschfläche (96) am Steuerblock (95) liegen. (Fig. 3) 60
4. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Anschlüsse (56, 58, 61, 62) in zwei Flanschflächen (99,101) in einem Deckel (98) des 3-Wege-Einbauventils (24) liegen. (Fig. 4) -7- AT 392 606 B
5. 5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das 3-Wege-Einbauventil (24) ein Steuerglied (25) aufweist, das von einer Feder (33) und vom Druck im Spritzzylinder (12) in Richtung einer den Spritzzylinder (12) zum Tank (17) entlastende und den Zulaufanschluß (23) sperrende Ausgangsstellung belastet wird und vom Druck im Steuereingang (32) entgegen der Feder (33) in Richtung einer Arbeitsstellung belastbar ist, in der der dritte Anschluß (28) blockiert ist. (Fig. 1 bis 6)
6. 6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaltendes Vorsteuerventil (55) mit seinen Anschlüssen (P, B, R) mit den ersten bis dritten Steueranschlüssen (56,58,61) des Steuerkreises (54) verschaltet ist und daß der mit dem Steuereingang (32) verbundene vierte Steueranschluß (62) über ein Umschaltventil (71) mit dem Druckregelventil (68) verbindbar ist, wobei insbesondere das Umschaltventil (71) zusätzlich eine Verbindung vom Druckregelventil (68) zur Zuflußleitung (15) in einem Bereich stromabwärts vom Drosselventil (19) steuert. (Fig. 1)
7. 7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (25) des 3-Wege-Einbauventils (24) mit einem Wegaufnehmer (86) gekoppelt ist und der erste bis dritte Steueranschluß (56,58, 61) des Steuerkreises (54) mit den Anschlüssen (P, R, B) eines versteuernden 4/4-Regelwegeventils (81) verschaltet sind, das mit dem Wegaufnehmer (86) in einem Regelkreis (90) liegt. (Fig. 2)
8. 8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuflußleitung (15) stromaufwärts von der Abzweigung einer Zweigleitung (38) zum Hydromotor (15) für die Schnecke (13) das Proportional-Drosselventil (19) geschaltet ist, von dessen Sekundärseite ein Steuerdruck für den Regler (18) der Verstellpumpe (16) abgegriffen wird. (Fig. 1,2,5 und 6)
9. 9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Steuerleitung (106) von der Primärseite des Drosselventils (19) über eine Drosselstelle (107), ein Wegeventil (108) und ein Differenzdruckventil (109) zum Spritzzylinder (12) geführt ist, so daß mit Hilfe des Wegeventils (108) der Steuerdruckabgriff von der Sekundärseite (22) auf die Primärseite (21) verlegbar und an ein Druckregelventil (68) anschließbar ist. (Fig. 5)
10. 10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelwegeventil (81) eine federzentrierte Grundstellung (82) aufweist, in welcher der Steuereingang (32) des Einbauventils (24) zum Tank (17) entlastet ist. (Fig. 2)
11. 11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis (90) ein elektrohydraulischer, an den Spritzzylinder (12) angeschlossener Druckaufnehmer (87) sowie ein die Hubbewegung des Spritzzylinders (12) abgreifender Wegaufnehmer (88) zugeordnet sind und daß der Regelkreis (90) zur Umschaltung von Druckregelung auf Volumenstromregelung einen Schalter (89) aufweist
12. 12. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel als Proportional-Drosselventil (19) ausgebildet sind. (Fig. 1 und 2)
13. 13. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermittel das 3/2-Einbauventil (24) vorgesehen ist.
14. 14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 8 bis 13,15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (111) der Zuflußleitung (15) unter Umgehung des Drosselventils (19) vom ersten Abschnitt (21) zum 3/2-Einbauventil (24) geführt ist und daß bei hintereinander geschaltetem Drosselventil (19) und 3/2-Einbauventil (24) in der Zuflußleitung (15) zur Steuerölversorgung des Steuerkreises (54) der erste Steueranschluß (56) mit der Primärseite des Drosselventils (19) verbunden wird. (Fig. 6) Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -8-