DD144945A1 - Einrichtung zur steuerung hydraulischer arbeitsglieder,insbesondere in spritzgiessmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung hydraulischer Arbeitsglieder in Spritzgießmaschinen, Pressen und weiteren Verarbeitungsmaschinen, bei denen an einem oder mehreren hydraulischen Arbeitsgliedern eine Steuerung der Drehzahl oder der Vorlaufgeschwindigkeit und/oder der Kraft mittels Steuerung des Flüssigkeitsstromes bzw. des hydraulischen Druckes erfolgt. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer hydraulischen Steuereinrichtung, die bei einer feinstufigen Einstellung von hydraulischen Strömen und Drücken eine ausreichende Stellgeschwindigkeit realisiert, nicht an einem speziellen hydraulischen Kreislauf gebunden und relativ kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Druckregelung des einem hydraulischen Arbeitsglied zugeführten Druckflüssigkeitsstromes. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß einem an sich bekannten als Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten hydraulisch vorsteuerbaren Drosselventil 7, 7* und einem an sich bekannten vorzugsv/eise als Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten vorsteuerbaren Druckbegrenzunqsventil 8, 8* ein gemeinsames druckregelndes VorSteuerglied 34, 44’ zu·geordnet ist. Fig 1

Description

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12. 6. 1979 Titel der Erfindung

Einrichtung zur Steuerung hydraulischer Arbeitsglieder, insbesondere in Spritzgießmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung hydrau lischer Arbeitsglieder, insbesondere in Spritzgießmaschinen, bei denen Strom- und/oder Drucksteuerungen nacheinander mittels eijnes hydraulischen, von einem Druckstromerzeuger oder einem Druckflüssigkeitsspeicher zur Verfügung gestellten Druckflüssigkeitsstromes erfolgen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bekannt sind Steuerungen, bei denen an einem oder mehreren hydraulischen Ärbeitszylindern Strom- und Drucksteuerungen vorgenommen werden, in dem mit Hilfe bekannter Steuerorgane

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Strombegrenzungsventile und Druckregel- bzw© Druckbegrenzungsventil e in Eingriff gebracht werden· Dabei ist es möglich, daß die Strombegrenzungsventile mehrere einzeln zuschaltbare, parallel zueinander im Hydraulikkreis angeordnete feste Dross el elemente besitzen und die Druckbegrenzungsventile mehrere Vorsteuerdruckventile enthalten, die parallel oder in Reihe zu einander geschaltet werden können· Eine solche Anordnung kann auch stetige Steuerorgane zur Verstellung der Einstellwerte enthalten» Derartige Anordnungen sind entweder nicht feinstufig einstellbar oder aber bei feinstufiger bzw· stetiger Einstellbarkeit relativ kostenaufwendig· Meist besitzt.die stetige Einstellung eine zu geringe Stellgeschv/indigkeito

Weiterhin sind derartige Steuerungen bekannt, bei denen ein Servoventil mit einem Wegmeßwertgeber als Vergleichs glied zur Stromregelung und einem Druckmeßwertgeber als Vergleichsglied zur Drucksteuerung eingesetzt wird· Das Vergleichsglied bei der Stromregelung kann sich auch am hydraulischen Arbeitsglied befinden und eine andere charakteristische Vergleichsgröße, wie Geschwindigkeit oder Drehzahl erfassen* Derartige Steuerungen sind sehr aufwendig und meist nur für kleinere ölströme anwendbar»

Diese Steuerung ist für geringere Anforderungen nicht abrüstbar und bedingt einen speziellen Kreislauf.

Weiterhin sind Steuerungen bekannt, bei denen 2-Wege-Sitzventile als Drosselventile eingesetzt werden, wobei die Drosselöffnungsweite dieser Ventile mit einem Wegiaeßglied erfaßt wird und mit Hilfe.eines Servoventils durch Zu- oder Abdosierung geregelt wird· Zur Stromregelung ist ein .Druckdifferenzventil angeordnet, mit dessen Hilfe die Druckdifferenz zwischen der Zu- und Ablaufs ei te des als Drosselventil eingesetzten 2-Wege-Sitzventils konstant gehalten wird*· Dieses Druckdifferenz ventil kann sowohl in Reihe als auch im By-pass zum Drosselventil geschaltet werden, womit die Zweiwege- und Dreiwegestrcmregelventilfunktion aöglich ist«" Bei dieser Steuerung geschieht die Druckregelung mit einem separaten

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stellbaren Druckbegrenzungsventil, wobei bei der Dreiwegestromregelung das als Druckdifferenzventil eingesetzte 2-Wege-Sitzventil als Hauptsteuerelement bei der Druckbegrenzung einsetzbar ist«, " Diese Steuerung ist sehr aufwendig und erfordert im Falle der Abrüstung einfacher Steuerungen einen Austausch des als Drosselventil geschalteten 2-Wege-Sitzventils und der Vorsteuereinheit en»

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer hydraulischen Steuereinrichtung, die bei einer feinstufigen Einstellung von hydraulischen Strömen und Drücken eine ausreichende Steligeschwindigkeit der verv/endeten Stellorgane realisiert, nicht an einen speziellen hydraulischen Kreislauf gebunden ist und kostengünstig hergestellt werden kann·'

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, welche den einem hydraulischen Arbeitsglied zugeführten Druckflüssigkeitsstrom und nach Umschaltung den Druck dieser Druckflüssigkeit regelt·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einem an sich bekannten als Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten hydraulisch vorsteuerbaren Drosselventil und einem an sich bekannten, vorzugsweise als"Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten vorsteuerbaren Druckbegrenzungsventil ein gemeinsames druckregelndes Vorsteuerglied zugeordnet ist· Das Vorsteuerglied besteht dabei aus einer Kombination eines stromsteuernden Servoventils mit einem als Vergleichsglied dienenden Druckmeßv/ertgeber. Ferner kann das Vorsteuersystem aus der Kombination von direktgesteuerten Druckbegrenzungsventilen mit Wegeventilen bestehen* Das vorsteuerbare als Zweiwege-Sitzventil ausgeführte Druckbegrenzungsventil ist v/ährend der Stromregelphase gleichseitig durch ein Vorsteuer-

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druckdifferenz ventil ansteuerbar. Im Zusammenwirken mit dem Vorsteuerdruckdifferenzventil arbeitet das Druckbegrenzungsventil als Druckdifferenzventil» Das vorsteuerbare Drosselventil und/öder das vorsteuerbare Druckbegrenzungsventil besitzt zusätzlich, zum gemeinsamen Vorsteuerglied ein oder mehrere druckregelnde Vorsteuerglieder«,'

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll.die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden·

Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig» 1: eine Steuerung der Einspritz einheit einer hydrauli- " sehen Spritzgießmaschine, bei der durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Vorlaufgeschwindigkeit des Spritzkolbens und nachfolgend der auf den Spritzkolben wirkende Druck, do hv der Druck im Raum hinter dem Spritzkolben "sowie nach, einer weiteren Schaltung die Drehzahl des zur Schneckenrotation eingesetzten hydraulischen Motors gesteuert wirdo.

Fig. 2: eine Steuerung für die Einspritzeinheit einer hydrau- ~ lischen .Spritzgießmaschine, bei der der Druckflüssigkeitsstrom von einem Druckspeichersystem zur Verfügung gestellt wird.'

Pig. 3; ein als Sitzventil ausgebildetes steuerbares Drossel-" ventil bzwo vorsteuerbares Druckbegrenzungsventil.

Der Druckflüssigkeitsstrom wird vom Antriebssystem 4 zur Verfügung gestellt und über die Leitungen 5 und 6 den Sitzventilen 7 und 8 zugeleitet» Dabei ist das Sitzventil 7 ein steuerbares Drosselventil, welches in Figur 3 dargestellt wird und an dieser Stelle mit erläutert werden solle Das in der Leitung 5 anliegende Druckmedium wird durch das Sitzventil 9 am Weiterfließen gehindert, solange dieses Sitzelement 9 auf dem Sitz 10 ruht;'

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Wird über die Leitung 11 ein Druckflüssigkeitsstrom in den Raum 12 geleitet, so daß sich, in diesem Baum ein Druck ausbildet, der dem vorgewählten Druck in der Leitung 11 entspricht, verschiebt sich der Steuerkolben 13 und hebt dabei über die Kolbenstange 14 das Sitzelement 9 vom Sitz ab, so daß sich zwischen dem Sitzelement 9 und dem Sitz 10 ein Drosselspalt ausbildet· Dabei wird die öffnungsweite des Drosselspaltes von den Gleichgewichtsbedingungen zwischen der Kraft der Feder 15 und dem Produkt aus dem Druck im Raum 12 und wirksamer Kolbenringfläche 16 bestimmt» Über den Drosselspalt zwischen dem Sitzelement 9 und dem Sitz 10 kann ein Teil des Druckflüssigkeitsstromes aus Leitung 5 über den Raum 18 in Leitung 17 fließen· Das Sitzelement 9 ist zylindrisch, so daß seine beiden Kreisflächen gleich sind« Zwischen dem Raum 18 und dem Federraum 20 bestehen keine Druckunterschiede, denn über die Bohrungen 19 ist der Druckausgleich zu jedem Zeitpunkt möglich·

Von der.Leitung 17 besteht eine Leitungsverbindung zum Raum 21· Der Kolbenansatz 22 hat den gleichen Durchmesser wie die Kolbenstange 14, so daß die Rückdruckkraft, die aufgrund des Druckes im Raum 18 auf die Kolbenstange wirkt, kompensiert wirdo'

Auf den KoIbenansatz 22 kann für weniger genaue Regelungen verzichtet werden, wenn der Durchmesser der Kolbenstange 14 wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens 13V Der Leckölraum 23 ist durch die Leckölleitung 24 drucklos mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden·

Zur Regelung des Druckflüssigkeitsstromes wird die Druckdifferenz über das Sitzventil 7» ä· h.· zwischen den Leitungen f? und 17 konstant gehalten·' Das geschieht durch das vorgesteuerte Sitzventil 8·

Dieses vorgesteuerte Sitzventil 8 ist über Leitung 6 mit der Leitung 5 verbunden und kann über die Leitung 25 zur Aufrecht erhaltung der konstanten Druckdifferenz über das Sitzventil 7 Druckflüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter abzweigen* Vorgesteuert wird dieses Sitzventil 8 in diesem Fall durch einen Ölstrom, der übsr die Leitung 26 aus Lei-

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tung 5 abgezweigt wird und über das Wegeventil 28 den Federraum 31 d.es Sitzventils 8 beaufschlagt» Solange das Wegeventil 29 in umgeschalteter Stellung verharrt, bleibt das Sitzventil 8 geschlossen. Wird das Wegeventil 29 geschaltet, kommt das Druckdifferenzventil 30 in Eingriff, zweigt damit, abhängig von der Druckdifferenz, über das als Drosselventil arbeitende Sitzventil 7 aus Leitung 32 einen Ölstrom ab und. verändert damit den Druck in Leitung 32 und im Federraum 31« Eine Änderung des Druckes im Raum 31 führt zu einer Störung des Kräftegleichgewichtes zwischen dem Druck in Leitung 6, multipliziert mit der von ihm beaufschlagten Kolbenflache des Sitzventiles 8 und dem Druck im Federraum 31» multipliziert mit der damit beaufschlagten Kolbenfläche des Sitzventils 8, addiert zur Federkraft der Feder 33· Diese Störung des Kräftegleichgewichtes führt zu einem Verschieben des Kolbens des Sitzventils 8 und es wird ein Flüssigkeitsstrom aus Leitung 6 über Leitung 25 in den Flüssigkeitsbehälter abgezweigt· Durch diesen abgezweigten Ölstrom wird die Druckdifferenz über das Sitzventil 7 auf einen konstanten Wert geregelt*

Das zweistufige Servoventil 34 regelt in Verbindung mit dem Druckmeßgeber 35 den Druck in Leitung 36 auf einen vorgewählten Wert, Ist das Wegeventil 28 umgeschaltet, besteht eine Verbindung zwischen Leitung 36 und dem Raum 12 über Leitung 11· Damit steuert das Servoventil y\ die Drosselöffnungsweite des Sitzventils 7·

Nach Zuschaltung des Wegeventils 28 und Abschaltung des Ventils 29 liegt der geregelte Druck aus Leitung 36 im Federraum 31 äes Sitzventils.8 an und wirkt dem in Leitung 6 anliegenden Druck entgegen· Übersteigt die in öffnungsrichtung am Sitζelement des Sitzventils 8 angreifende Kraft, die sich aus dem Druck in Leitung 6 und der wirksamen Kolbenfläche ergibt, die in Schließrichtung wirkende Kraft, die sich als Summe aus der Federkraft und dem Produkt aus dem Druck im Raum 31 und wirksamen Kolbenfläche ergibt, so öffnet das Sitzventil 8 und zweigt so viel Druckflüssigkeit zum Flüssigkeitsbehälter ab_s bis das Gleichgewicht der Kräfte am Sitzelement des Sitzventils 8 wieder hergestellt

istβ So steuert das als druckregelndes Vorsteuerglied arbeitende Servoventil wahlweise den dem Verbraucher zugeführten ölstrom und den an ihm anliegenden Druck· Das Rückschlagventil 37 stellt die Verbindung von Leitung 17 zu Leitung 6 unter.Umgehung des als Drosselventil wirksamen Sitzventiles 7 her« Liegt vom Antriebsaggregat 4 immer ein Druck in Leitung 5 an, der die Öffnung der Drossel 10 des Sitzventiles 7 während der Druckregelung garantiert, kann auf das Rückschlagventil 37"verzichtet werden_o Im Gegensatz zu dem in Figur 1 enthaltenen Beispiel, bei dem eine Dreiwegestrombegrenzung angewendet wird, muß hier eine Zweiwegestrombegrenzung erfolgen, d· hu das Drosselventil und Druckdifferenzventil liegen in Reihe geschaltet vor· Aufgabe auch dieser Einrichtung ist es, die Vorlaufgeschwindigkeit des Kolbens 1* eines Arbeitszylinders und nachfolgend den Druck im Raum 2* des Arbeitszylinders zu steuern und anschließend die Drehzahl des hydraulischen Motors 3¹ zu steuern· Der Druckflüssigkeitsstrom wird über die Leitung 6* dem Sitzventil 38* zugeleitete Über die Drosselstelle 40 * im Sitzelement 39* gelangt ein'Steuerölstrom zum Vorsteuerdruckdifferenz ventil 30% das über das Wegeventil 29' zugeschaltet v/erden kann.» ITach Zuschaltung des Druckdifferenzventiles 30 ·, d. h· nach dem Schalten des Wegeventils 29* auf Durchfluß wird der über die Drossel 40*, die im Kolben 39* untergebracht ist, fließende Ölstrom in den Flüssigkeitsbehälter geführt* Dadurch sinkt der den Kolben 39* belastende Druck und der üb" er Leitung 6^f zufließende ölstrom öffnet das Sitzventil 38», so daß die Verbindung von der Leitung 6* zur Leitung 5¹ hergestellt ist«

Dieser ölstrom fließt über das auf eine bestimmte Drosselöffnungsweite eingestellte.Sitzventil 7^f und verläßt dieses Ventil 7* über Leitung 17*. ·

Um den Ölstrom über das Drosselventil 7* konstant zu halten, muß die' Druckdifferenz über die Drossel konstant gehalten werden· Der Druck in den Leitungen 5* und 17* wirkt über die Steuerleitungen 41· und 42· auf den Kolben des Vorsteuerventils 30* und bewirkt eine Drosselung des über dieses Ventil in den Ablauf fließenden Ölstromes und damit einen Druckaufbau in Leitung 43^!· Der Kolben 39* wird durch diesen Druck

und die ihn belastende Feder soweit in Schließrichtung verschoben, bis das Gleichgewicht der Kräfte in Schließ- und Öffnungsrichtung hergestellt ist«

Die Drossel des Sitzventils 7^fy das in Figur 3 dargestellt ist und bereits bei der Beschreibung der Figur 1 mit beschrieben wurde, wird mit Hilfe eines Vorsteuerstromes, dessen Druck durch das elektromotorisch einstellbare Druckbegrenzungsventil 44* geregelt wird, vorgesteuert, wenn das Wegeventil 28' unbetätigt ist· Das Sitzventil 8* ist dabei geschlossen, denn das Wegeventil 28^f verbindet den Raum 31* mit der Leitung 5* oder 17**

Wird das Wegeventil.28^f geschaltet, wirkt der Druck in Leitung 5* auf den Steuerkolben 13 und öffnet diesen abhängig vom Druck in Leitung 5*· Der dem Steuerkolben 13 zugeleitete Strom kann in dieser Phase noch gedrosselt und auf einen bestimmten Druck geregelt werden und damit ein konstanter Strom über das Ventil 7* eingestellt werden· Das Druckbegrenzungsventil 44* bestimmt dann den Druck im Raum 31'und bestimmt damit den Druck in Leitung 17' über die Gleichgev/ichtsbedingungen am Kolben des Sitzventil es 8 V Auch hier kann anstelle des Druckbegrenzungsventiles 44' ein anderes druckregelndes Yorsteuerglied verwendet werden·' Das Drosselventil 7 bzw© 7* kann auch als Kolbenschieberventil ausgebildet sein," wobei die Bedingungen gelten, daß der Kolbenschieber mit einer kraftproportionalen Feder belastet ist und daß entweder der Federraum druckentlastet ist und auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbenschiebers ein geregelter Druck anliegt oder der Kolbenschieber druckausgeglichen ist und durch ein zusätzliches Kolbensystem belastet wirdj welches durch einen geregelten Druck der Federkraft entgegenwirkte'

Claims (6)

Erfindungsansprüche:

1· Einrichtung zur Steuerung hydraulischer Arbeitsglieder, insbesondere in Spritzgießmaschinen, bei denen Strom- und/oder Drucksteuerungen nacheinander mittels eines hydraulischen von einem Druckstromerzeuger oder einem .Druckflüssigkeitsspeicher zur Verfugung gestellten Druckflüssigkeitsstromes erfolgen, gekennzeichnet dadurch, daß einem an sich bekannten als Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten hydraulisch steuerbaren Drosselventil (7j7') und einem an sich bekannten, vorzugsweise als Zweiwege-Sitzventil ausgebildeten vorsteuerbaren Druckbegrenzungsventil (8,8') ein gemeinsames druckregelndes Vorsteuerglied (34»44') zugeordnet ist·

2· Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerglied aus einer Kombination eines stromsteuernden Servoventil (34) mit einem als Vergleichsglied dienenden Druckmeßwertgeber (35) besteht·

3· Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerglied aus einer Kombination von direktgesteuerten Druckbegrenzungsventilen mit Wegeventilen besteht·

4. Einrichtung nach den Punkten 1 bi3 3» dadurch gekennzeichnet, daß das vorsteuerbare als Zweiwege-Sitzventil ausgebildete Druckbegrenzungsventil (8) gleichzeitig während ' der Stromregelphase durch ein Vorsteuerdruckdifferenzventil (30) ansteuerbar ist·

5· Einrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (8) im Zusammenwirken mit dem Vor-Steuerdruckdifferenzventil (30) als Druckdifferenzventil arbeitet.

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6· Einrichtung nach den Punkten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vorsteuerbare Drosselventil (7,7') und/oder vorsteuerbare Druckbegrenzungsventil (8,8') zusätzlich zum gemeinsamen Vorsteuerglied (34,44') ein oder mehrere druckregelnde Vorsteuerglieder (46') besitzt·

Hierzu 3 Selien Zeichnungen