DD155734A1 - Verfahren u. hydraulische schaltungsanordnung zur verkuerzung der zykluszeit bei verarbeitungsmaschinen,insbesondere spritzgiessmaschinen - Google Patents

Abstract

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft Verarbeitungsmaschinen mit hydraulischem Antrieb, insbesondere Spritzgiessmaschinen mit hydromotorischem Plastizierantrieb. Ziel der Erfindung ist es, den technisch-oekonomischen Aufwand bei hydraulischen Steuerungen von Spritzgiessmaschinen mit einem Hydromotor als Plastizierantrieb zu senken und die Arbeitsproduktivitaet zu steigern, was aufgabengemaess durch Gewaehrleistung einer universellen Einsatzbreite der Anlage, durch eine Erweiterung des Speicherbetriebes und einer damit verbundenen Verkuerzung der Gesamtzykluszeit erreicht werden soll. Die Loesung besteht darin, dass beim Einsatz von Verstellpumpen, in den Zeiten, in denen der Pumpenantrieb durch einen parallel ablaufenden Arbeitsgang gebunden ist, der Druckfluessigkeitsspeicher komplette Arbeitsgaenge uebernimmt oder beim Einsatz von Konstantpumpen, wenn fuer den Pastiziervorgang nicht die gesamte Pumpenkapazitaet benoetigt wird, die verbleibende Pumpenkapazitaet zur Realisierung anderer Arbeitsgaenge mit oder ohne Zuhilfenahme des Druckfluessigkeitsspeichers genutzt wird.

Description

Schwerin, den 03. 02. 1981

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Titel der Erfindung

Verfahren und hydraulische Schaltungsanordnung zur Verkürzung der Zykluszeit bei Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Spritzgießmaschinen

Anwendungsgebiet

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Spritzgießmaschinen mit hydromotorischem Piastizierantrieb.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Bekannt sind Spritzgießmaschinen, die als PlaStizierantrieb geräuscharme Hydromotoren aufweisen und die während der Phase des Plastizierens den gesamten Pumpenförderstrom in Anspruch nehmen können. In diesem Fall kann mit Hilfe der Pumpe kein paralleler Arbeitsgang, wie zum Beispiel die Öffnungsbewegung des Werkzeugträgers zum Zwecke der Formteilentnahme, ausgeführt werden, so daß im ungünstigen Fall die Plastizierzeit eine Verlängerung der notwendigen Zykluszeit bewirkt. Bei den herkömmlichen Spritzgießmaschinen muß bei der Verarbeitung sehr temperaturempfindlicher Thermoplaste eine Zykluszeitverlängerung in Kauf genommen werden- -Durch Erweiterung der Pumpenkapazität kann dieser Zykluszeitverlängerung begegnet werden. Damit ergeben sich zwangsläufig Nachteile wie größerer Platzbedarf, Erhöhung des Gesamtschalleistungspegels der Anlage, schlechte Auslastung des gesamten Pumpenantriebs und erhöhter' Kostenaufwand durch die aufwendige Steuerung*

Bekannt ist aus der DE-OS 2.500.635 eine Hydraulikeinrichtung, in der Mittel zur Verwirklichung einer Energiespeicherung vorgesehen sind. Im einzelnen ist ein erster Verteiler,, mit zwei Stellungen in der Abströmleitung der Zusatzpumpe angeordnet,, wobei eine Verbindung dieser Zusatzpumpe in seiner ersten Stellung zu dem Drucksammler und in seiner zweiten Stellung zu einem Behälter besteht und daß zwischen diesem ersten Verteiler

. und dem Drucksammler eine Leitung abgezweigt ist, die mit einer Zuführleitung der Sammelvorrichtung in Verbindung steht. Diese

Leitung ist mit einem zweiten Verteiler mit zwei Stellungen versehen, der in seiner ersten Stellung das Schließen und in seiner zweiten Stellung das Öffnen dieser Leitung sicherstellt. Dabei

. ist ein Flüssigkeitsdruck-Anzeigegerät in der Zuführleitung der Sammelvorrichtung angeordnet und steuert durch Zwischenschaltung einer logischen Einrichtung die Auswahl der Stellungen des ersten und des-zweiten Verteilers. Weiterhin ist aus der DE-OS 2c5O2.672 eine Hydraulikeinrichtung bekannt, in der ebenfalls Mittel zur Verwirklichung einer Energiespeicherung vorgesehen sind. In einem hydraulischen Arbeitskreis ist in der Druckleitung zwischen der Pumpe und dem ersten Wegeventil ein zweit.es Wegeventil ange-

ordnet, das in seiner ersten Schaltstellung die Druckleitung unterbricht und die Pumpe mit einer ersten Hilfsleitung verbindet, die in einen Druckflüssigkeitsspeicher mündet und das in seiner zweiten Schaltstellung die Druckleitung freigibt. An der ersten Hilfsleitung ist ein drittes Zweiwegeventil angeordnet, in dessen erster Schaltstellung der Druckflüssigkeitsspeicher an eine zweite Hilfsleitung angeschlossen und die erste Hilfsleitung unterbrochen ist. In der zweiten Schaltstellung ist die erste Hilfsleitung geöffnet und zwar bei Absperrung des Druckspeichers von der zweiten Hilfsleitung. Dem hydraulischen Arbeitskreis ist eine logische Steuereinheit zugeordnet, die das zweite und das dritte Zweiwegeventil in Abhängigkeit der Eingangswerte steuert. . '

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Die beiden vorgenannten Lösungen würden, im Falle einer Anwendung bei Spritzgießmaschinen einen erhöhten technisch-ökonomischen Aufwand zur PoIge haben· Sie sind nur zur Abdeckung besonders großen Ölstrombedarfs für einen kurzen Zeitraum bzw. für Drucksteuerfunktionen geeignet, um die Pumpenkapazität klein zu halten.

Der gesamte Arbeitszyklus einer Spritzgießmaschine könnte durch derartige Schaltungsanordnungen nicht wesentlich verkürzt werden·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Aufwand bei hydraulischen Steuerungen von Spritzgießmaschinen mit einem Hydromotor als Piastizierantrieb zu senken und die Arbeitsproduktivität der Anlage zu steigern·

Darlegung des Y/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, für Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Spritzgießmaschinen, bei denen der Piastizierantrieb über einen Hydromotor erfolgt, eine hydraulische Steuerung zu schaffen, die eine universelle Einsatzbreite der Anlage gewährleistet und durch eine Erweiterung des Speicherbetriebes die Gesamtzykluszeit verkürzt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Einsatz von Verstellpumpen während der Zykluszeit, wenn der Pumpenantrieb durch sich einander überschneidende Arbeitsgänge gebunden ist d.h., wenn der Piastizierantrieb aus technologischen Gründen bis über die Kühlzeit hinaus wirkt, eine an sich bekannte elektronische Steuerung in Abhängigkeit von darin vorprogrammierten Werten derartige logische Entscheidungen trifft, daß ein oder mehrere Druckflüssigkeitsspeicher, im folgenden als Druckflüssigkeitsspeicher bezeichnet, während des Plastizierens alleine die

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werkzeugseitigen Verbraucher betreibt ohne daß dabei der sich mit diesen Arbeitsgängen überschneidende Piastiziervorgang unterbrochen wird· Beim Einsatz von Konstantpumpen werden durch die elektronische Steuerung logische Entscheidungen derart getroffen, daß während der Zykluszeit, in der der Pumpenförderstrom nur teilweise durch den Piastizierantrieb gebunden ist, der verbleibende Pumpenförderstrom zum Antrieb der werkzeugseitigen Verbraucher mit oder ohne Zuhilfenahme des Druckflüssigkeitsspeichers verwendet wird, ohne daß dabei der sich mit diesen Arbeitsgängen überschneidende Plastiziervorgang unterbrochen wird·

In der hydraulischen Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens stehen die Pumpe und der Druckflüssigkeitsspeicher in Abhängigkeit von in der elektronischen Steuerung gespeicherten Daten über eine Ventilkombination mit den Verbrauchern in Verbindung« Die elektronische Steuerung ist dabei mit einer Soll-Wert-Vorgabe versehen und über eine Füllstandskontrolleinrichtung mit dem Druckflüssigkeitsspeicher und direkt mit der Pumpe verbunden·

Der hydraulische Arbeitskreis ist im einzelnen durch einen unmittelbar von der Pumpe ausgehenden leitungszweig gekennzeichnet, dem ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist· Dieser Leitungszweig ist wiederum über zwei unabhängig voneinander arbeitende Wegeventile mit jeweils einem weiteren Leitungszweig verbunden, wobei einer dieser letzteren Leitungszweige eine direkte Verbindung zwischen einem Ölbehälter und dem Druckflüssigkeitsspeicher herstellt und der Druckflüssigkeitsspeicher gleichzeitig über ein oder mehrere Stromregelventile und ein dahinter geschaltetes Wegeventil mit einem weiteren gesonderten Leitungszweig verbunden ist· An diesem letztgenannten Leitungszweig ist über drei weitere Wegeventile jeweils ein Verbraucher angeschlossen und ein weiterer Verbraucher ist direkt· über ein V/egeventil und eine Leitung mit der Pumpe verbunden·

Beim Einsatz von Verstellpumpen wird vorzugsweise eine elektrisch ansteuerbare Fördermengenverstellung vorgesehen, die unmittelbar an der Pumpe angeordnet ist·

Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Ventilkombination an bzw« in einem Hydraulikblock installiert wird·

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt:

Pig. 1: Eine schematische Darstellung der Verknüpfung

der elektronischen Steuerung mit den Elementen des hydraulischen Arbeitskreises.

Pig. 2: Eine detaillierte schematische Darstellung der

hydraulischen Schaltungsanordnung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Spritzgießmaschine mit einem hydraulischen Piastizierantrieb»

Figur 1 zeigt im einzelnen, daß die Pumpe 1 und der Druckflüssigkeitsspeicher 2 über die Ventilkombination 3 mit den Endverbrauchern 4» 5 verbunden sind, wobei die elektronische Steuerung 22 die Reihenfolge und den zeitlichen Verlauf der Arbeitsgänge durch Verarbeitung der in der Soll-Wert-Vorgabe 23 gespeicherten Werte steuert und darüber hinaus logische Entscheidungen zur Sicherung der Zykluszeit trifft.

Es können ein oder mehrere Druckflüssigkeitsspeicher (2,2^f2^!l) in dem Hydraulikkreis angeordnet sein, wobei im folgenden nur auf einen Druckflüssigkeitsspeicher 2 Bezug genommen wird. Die Anordnung der Ventilkombination 3 innerhalb der Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens geht aus Figur 2 hervor. Danach besteht der hydraulische Arbeitskreis aus einem Leitungszweig 9, dem ein Druckbegrenzungsventil 10 zugeordnet ist. Dieser Leitungszweig 9 ist über Wegeventile 11, 12 mit jeweils zwei weiteren Leitungszweigen 13, 14 verbunden, wobei über den Leitungszweig 13 eine direkte Verbindung zwischen einem Ölbehälter 8 und dem Druckflüssigkeitsspeicher 2 besteht und über ein oder mehrere Stromregelventile 15*15' und ein dahinter geschaltetes Yifegeventil 16 eine Verbindung vom Druckflüssigkeitsspeicher 2 hin zum Leitungszweig 14 besteht. Am Leitungezweig 14 wiederum

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sind über Wegeventile 17,18,19 jeweils die Verbraucher 4,6,7 angeschlossen. Der Verbraucher 5 ist nur direkt über das Wegeventil 12 und die Leitung 20 mit der Pumpe 1 verbunden. Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Gemäß Figur 1 und 2 steuert die elektronische Steuerung 22 anhand der in der Soll-Wert-Vorgabe 2-3 gespeicherten Daten die Ventilkombination 3 im Zusammenhang mit der Pumpe 1, dem Drujskf lüssigkeitsspeicher 2 und den Endverbrauchern 4, 5, 6, 7 folgendermaßen: Durch die Soll-Wert-Vorgabe 23 legt die elektronische Steuerung 22 die Reihenfolge und den zeitlichen Verlauf der Arbeitsgänge fest und trifft darüber hinaus logische Entscheidungen zur Sicherung der Zykluszeit« D.h. die elektronische Steuerung 22 schaltet die Ventilkombination 3 derart, daß in Abhängigkeit von der Füllstandskontrolleinrichtung 21 des Druckflüssigkeitsspeichers 2 während arbeitsbedingter Stillstandszeiten Energie gespeichert wird und bei Auslastung der Pumpe 1 für den Betrieb des Verbrauchers 5 der Druckflüssigkeitsspeicher 2 parallel die Verbraucher 4, 6, 7 antreibt· Als Pumpenantrieb kommen vorzugsweise Verstellpumpen, wofür vorzugsweise eine elektrisch ansteuerbare Fördermengenverstellung vprgesehen ist^ zum Einsatz, jedoch sind auch ein oder mehrere Konstantpumpen denkbar. Bei Einsatz mehrerer Konstantpumpen kann die elektronische Steuerung 22 die Ventilkombination 3 derart steuern, daß immer dann, wenn für den Betrieb des Verbrauchers 5 nicht die gesamte Pumpenkapazität benötigt wird, die verbleibende Pumpenkapazität zur Realisierung der Arbeitsbewegung der Verbraucher 4, 6, 7 mit oder ohne Hilfe des Druckflüssigkeitsspeichers 2 genutzt wird. Bezugnehmend auf den Arbeitsablauf einer Spritzgießmaschine ist folgende Funktionsweise möglich:

Die Pumpe 1 realisiert eine kompl. Werkzeugschließbewegung einschließlich des Arbeitsganges Düse anfahren. Die Schließkraft wird geräuscharm aufgebaut, indem der Speicherdruck auf ein oder mehrere Hochdruckzylinder, gekennzeichnet beispielsweise, durch die Verbraucher 4, 6, 7, übertragen wird. Nach Erreichen.

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der notwendigen Schließ- und Düsenanpreßkräfte wird das plastizierte Material durch die Pumpe 1 mit oder ohne Unterstützung des Druckflüssigkeitsspeichers 2 eingespritzt. Bei Vollendung der Formfüllung schaltet sich der Nachdruck ein und die Nachdruckzeit läuft ab· Der Nachdruck kann im Interesse der Geräuschsenkung durch den Druckflüssigkeitsspeicher 2 aufrechterhalten werden· Während der Nachdruckzeit wird der Druckflüssigkeitsspeicher 2 geladen· Is1> die Nachdruckzeit'abgelaufen, beginnt die Kühlzeit· In dieser Zeit kann neues Material plastiziert werden· Nach Ablauf der Kühlzeit wird, wenn das Plastizieren beendet worden ist, mit Hilfe der Pumpe 1 eine komplette Werkzeugöffnungsbewegung realisiert, oder, wenn das Plastizieren zeitlich parallel zur geplanten Werkzeugöffnung stattfindet, diese komplette Werkzeugöffnungsbewegung mit Hilfe des Druckflüssigkeitsspeichers 2 realisiert· Das notwendige Laden de"s Druckflüssigkeitsspeichers 2 erfolgt dann während der Zeit der Teilentnahme, also nach Ablauf eines Arbeitszyklus. Die erfindungsgemäße hydr. Schaltungsanordnung ermöglicht auch eine Reduzierung der Zeit für das Schließen und Öffnen des beweglichen Werkzeugträgers, wenn neben der Pumpe 1 der Druckflüssigkeitsspeicher 2 zu Hilfe genommen wird. Das führt zu einer Erhöhung der Trockenlaufzahl. Die erfindungsgemäße hydr· Steuerung ermöglicht auch eine Verzögerung des Plastizierens . bis in den nächst folgenden Arbeitszyklus, so daß in diesem Fall die komplette Schließbewegung durch den Druckflüssigkeitsspeicher 2 realisiert werden kann· Damit ist die Verarbeitung sehr temperaturempfindlichen Materials wie PVC möglich· Die schaltungstechnische Verknüpfung der Verbraucher 4, 6, 7, 5 mit dem Druckflüssigkeitsspeicher 2 und/oder der Pumpe 1 er-, folgt im Detail nach der vorbeschr.iebe.nen Art gemäß Figur 2 wie folgt: .

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"⁸" 22 6 59 7 ·

Die Pumpe 1 saugt aus einem Ölbehälter 8 das Betriebsmittel an und fördert dieses in den Leitungszweig 9· Der Betriebsdruck der Pumpe 1 wird durch ein Druckbegrenzungsventil 10 gesteuert» Der Leitungszweig 9, gestrichelt dargestellt, ist über die Ventile 11, 12 mit dem Leitungszweig 13, mit Strich-Punkt-Linie dargestellt, und 14, mit Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellt, verbunden* '

An den Leitungszweig 13 ist der Druckflüssigkeitsspeicher 2 angeschlossen. Die Entnahme determinierter Fördermengen aus dem Leitungszweig 13 erfolgt über ein oder mehrere Stromregelventile 15,15' und über das Wegeventil 16, welches eine Verbindung zum Leitungszweig 14 ermöglicht. An den Leitungszweig 14 sind die .Verbraucher 4> 7> 6 über die Ventile 17,18,19 angeschlossen» Der Verbraucher 5 wird nur durch die Pumpe 1 über den Leitungszweig 9, das betätigte Wegeventil 12 und die Leitung 20 angetrieben· In der Grundstellung fördert die Pumpe 1 in drucklosem Umlauf oder lädt auch in ablaufbedingten Stillstandszeiten den Druckflüssigkeitsspeicher 2, indem das Druckbegrenzungsventil den notwendigen Betriebsdruck realisiert und das Wegeventil 11 betätigt wird. Der Ladevorgang wird erst beendet, wenn eine Füllstandskontrolleinrichtung 21 die Füllung anzeigt. Die Verbraucher 4, 7 und 6 werden über die Wegeventile 17,18 und 19 vom Leitungssystem 14 versorgt, wobei die Schaltstellung der Wegeventile 12 und 16 darüber entscheidet, ob die Verbraucher 4, 7» 6 durch die Pumpe 1 oder den Druckflüssigkeitsspeicher oder durch die Pumpe 1 und. den Druckflüssigkeitsspeicher 2 angetrieben werden. Die Entscheidung wird durch die elektronische Steuerung 22 getroffen. Der erfindungsgemäße Arbeitsablauf weist folgende Vorteile auf:

- Die max. Pumpenkapazität entspricht dem Verbraucher 5

- geringer Platzbedarf

- einfaches Leitungssystem

~ universelle An.triebsmöglichkeit der Verbraucher 4, 7, β

- niedriges Geräuschaufkommen

- Steigerung der Arbeitsproduktivität der Anlage

- höherer Auslastungsgrad der Pumpe 1

Claims (2)

Erfindungsan spruch
1. (1) verbunden ist·

   5· Hydraulische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Einsatz von· Verstellpumpen vorzugsweise eine elektrisch ansteuerbare Fördermengenverstellung vorgesehen ist, die unmittelbar an der Pumpe (1) angeordnet ist.

   6· Hydraulische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver-. fahrens nach Punkt 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilkombination (3) an bzw. in einem Hydräulikblock installiert ist.

   1. Verfahren zur Verkürzung der Zykluszeit bei Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Spritzgießmaschinen mit einem hydraulischem Piastizierantrieb, bei dem ein Motor wenigstens eine Pumpe antreibt, die wahlweise mit einem Druckflüssigkeitsspeicher oder einem Verbraucher verbunden ist und der Druckflüssigkeitsspeicher bei Bedarf zur Unterstützung der Druckstromerzeuger seine gespeicherte Energie abgibt, die in Totzeiten wieder aufgeladen wird, gekennzeichnet dadurch, daß beim Einsatz von Verstellpumpen während der Zykluszeit, wenn der Pumpenantrieb durch sich einander überschneidende ' Arbeitsgänge gebunden ist und der Piastizierantrieb (5) aus technologischen Gründen über die Kühlzeit hinaus wirkt, eine an sich bekannte elektronische Steuerung (22) in Abhängigkeit von darin vorprogrammierten Werten derartige logische Entscheidungen trifft, daß der oder die Druckflüssigkeitsspeicher (2,2^f2") während des Plastizierens alleine die werkzeugseitigen Verbraucher (4,6,7) betreibt ohne daß dabei der sich mit diesen Arbeitsgängen überschneidende Piastiziervorgang unterbrochen wird.

   2. Verfahren nach fu'nkt . -j _f gekennzeichnet dadurch, daß beim Einsatz von Konstantpumpen in der elektronischen .Steuerung (22) logische Entscheidungen derart getroffen werden, daß während der Zykluszeit in der der Pumpenfö'rderstrom nur teilweise durch den Piastizierantrieb (5) gebunden ist, der verbleibende Pumpenfö'rderstrom zum Antrieb der werkzeugseitigen Verbraucher (4,6,7) mit oder ohne Zuhilfenahme des oder der Druckflüssigkeitsspeicher (2,2^f2") verwendet wird ohne daß dabei der sich mit diesen Arbeitsgängen überschneidende Piastiziervorgang unterbrochen wird.

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   3. Hydraulische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Pumpe (1) und der oder die Druckflüssigkeitsspeicher (2,2*2") über die Ventilkombination (3) in Abhängigkeit von in der elektro-

   nischen Steuerung (22) gespeicherten Daten mit den Verbrauchern (4,5j6,7) in Verbindung stehen, wobei die elektronische Steuerung (22) mit einer Soll-Wert-Vorgabe (23) versehen ist und über eine Füllstandskontrolleinrichtung· (21) mit dem oder den Druckflüssigkeitsspeichern .(2,2^f2") und direkt mit der Pumpe (1) verbunden ist·

   4. Hydraulische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß dem von der Pumpe (1) ausgehenden Leitungszweig (9) ein Druckbegrenzungsventil (10) zugeordnet ist und dieser Leitungszweig (9) über Wegeventile (11,12) mit weiteren Leitungszweigen (13,14) verbunden ist, über den Leitungszweig (13) eine direkte Verbindung zwischen einem Ölbehälter (8) und.dem oder den Druckflüssigkeit sspeichern (2,2'2") besteht, und über ein oder mehrere Stromregelventile (15,15') und ein dahinter geschaltetes Wegeventil (16) eine Verbindung von dem oder den Druckflüssigkeitsspeichern (2,2'2ⁿ) zum Leitungszweig (14) besteht, von woaus über die Wegeventile (-17,18,19) die Verbraucher (4,6,7) angeschlossen sind und der Verbraucher (5) über das Wegeventil (12) und die Leitung (20) direkt mit der Pumpe
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