DE102012016838B4 - Hydraulic control circuit for a hydraulically operated casting unit - Google Patents
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Abstract
Hydraulische Steuerschaltung für eine hydraulisch betätigte Gießeinheit (2), wobei dieser über zumindest zwei parallele hydraulische Steuermittel (12, 18; 20, 32) der Steuerschaltung (1) betätigbar ist, wobei das erste Steuermittel (12, 18) ein Rückschlagventil (12) hat, welches so konfiguriert ist, dass es einen Zustrom von Fluid von dem zweiten Steuermittel (20, 32) und/oder von der hydraulisch betätigten Gießeinheit (2) zum ersten Steuermittel (12, 18) im Wesentlichen verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließglied (56) des Rückschlagventils (12) durch ein Betätigungsmittel (18) in seiner Lage kontrolliert hydraulisch verstellbar ist.Hydraulic control circuit for a hydraulically operated casting unit (2), which can be actuated via at least two parallel hydraulic control means (12, 18; 20, 32) of the control circuit (1), the first control means (12, 18) being a check valve (12) which is configured to substantially prevent an inflow of fluid from the second control means (20, 32) and/or from the hydraulically actuated casting unit (2) to the first control means (12, 18), characterized in that a The position of the closing member (56) of the check valve (12) can be adjusted hydraulically in a controlled manner by an actuating means (18).
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerschaltung für eine hydraulisch betätigte Gießeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydraulic control circuit for a hydraulically operated casting unit according to the preamble of
In der
Nachteilig bei dieser hydraulischen Steuerschaltung ist, dass diese durch die Vielzahl von Ventilen vorrichtungs- und/ oder regelungstechnisch äußerst aufwendig ausgestaltet ist.The disadvantage of this hydraulic control circuit is that it is designed to be extremely complex in terms of device and/or control technology due to the large number of valves.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Diese Lösung hat ebenfalls den Nachteil, dass sie vorrichtungs- und/ oder regelungstechnisch äußerst aufwendig ausgestaltet ist.This solution also has the disadvantage that it is designed to be extremely complex in terms of device and/or control technology.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuerschaltung zu schaffen, die vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet ist.In contrast, the invention is based on the object of creating a hydraulic control circuit that is designed to be simple in terms of device technology.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Steuerschaltung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The task is solved by a hydraulic control circuit according to the features of
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Steuerschaltung für einen Verbraucher, insbesondere für einen Gießzylinder, vorgesehen. Der Verbraucher ist über zumindest zwei fluidisch parallele hydraulische Steuermittel steuerbar beziehungsweise betätigbar. Das erste Steuermittel kann dazu eingerichtet sein eine Fluidmenge gemäß einem vorgegebenen Zeit-Mengen-Profil bereit zu stellen. Das zweite Steuermittel wiederum kann dazu eingerichtet sein, einen vorgegebenen Druck oder ein Fluid mit einem vorgegebenen Druck bereitzustellen. Um beim Einsatz des zweiten Steuermittels eine Strömung von Druckmittel vom zweiten Steuermittel zum ersten Steuermittel oder eine Strömung von Druckmittel vom hydraulischen Verbraucher zum ersten Steuermittel zu verhindern, hat das erste Steuermittel ein Rückschlagventil. Dies ist somit derart konfiguriert, dass es einen Zustrom von Fluid von dem zweiten Steuermittel in das erste Steuermittel oder eine Rückströmung von Fluid vom Verbraucher zum ersten Steuermittel zumindest im Wesentlichen verhindert. Ein Schließglied des Rückschlagventils ist durch ein, insbesondere mit dem Rückschlagventil fest verbundenen, Betätigungsmittel in seiner Lage kontrolliert hydraulisch verstellbar.According to the invention, a hydraulic control circuit is provided for a consumer, in particular for a casting cylinder. The consumer can be controlled or actuated via at least two fluidly parallel hydraulic control means. The first control means can be set up to provide a quantity of fluid according to a predetermined time-quantity profile. The second control means can in turn be set up to provide a predetermined pressure or a fluid with a predetermined pressure. In order to prevent a flow of pressure medium from the second control means to the first control means or a flow of pressure medium from the hydraulic consumer to the first control means when using the second control means, the first control means has a check valve. This is therefore configured in such a way that it at least substantially prevents an inflow of fluid from the second control means into the first control means or a return flow of fluid from the consumer to the first control means. The position of a closing member of the check valve can be adjusted hydraulically in a controlled manner by an actuating means which is in particular firmly connected to the check valve.
Die Lösung hat den Vorteil, dass durch die kontrollierte hydraulische Verstellung des Rückschlagventils dieses zusätzlich als Wegeventil zum Steuern der vom ersten Steuermittel beziehungsweise vom Niederdruckzweig gelieferten Fluidmenge für den hydraulischen Verbraucher einsetzbar ist. Ein Drosselventil, wie im eingangs erläuterten Stand der Technik, ist nicht notwendig, wodurch ein vorrichtungstechnischer Aufwand sinkt. Des Weiteren ist es nicht notwendig, wie eingangs erläutert, einen verstellbaren Anschlag zum Voreinstellen der Fluidmenge bei aufgesteuerten beziehungsweise entsperrten Rückschlagventil vorzusehen, sondern das Rückschlagventil kann direkt hydraulisch verstellt sein. Der Anschlag im Stand der Technik hat ferner den Nachteil, dass dieser den Stufenkolben mechanisch kontaktiert, was zu einem starken Verschleiß des Stufenkolbens führt.The solution has the advantage that the controlled hydraulic adjustment of the check valve also serves as a directional control valve for controlling the amount of fluid supplied by the first control means or by the low-pressure branch can be used for hydraulic consumers. A throttle valve, as in the prior art explained at the beginning, is not necessary, which reduces the expenditure on device technology. Furthermore, as explained at the beginning, it is not necessary to provide an adjustable stop for presetting the amount of fluid when the check valve is opened or unlocked, but the check valve can be adjusted directly hydraulically. The stop in the prior art also has the disadvantage that it mechanically contacts the stepped piston, which leads to heavy wear on the stepped piston.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste Steuermittel einen Positionssensor. Dieser kann eine Ist-Position eines Schließglieds und/oder des Betätigungsmittels des Rückschlagventils erfassen. Des Weiteren hat das Steuermittel einen Regler, über den eine Position des Schließglieds mittels Ansteuerung des Betätigungsmittels regelbar ist. Der Regler regelt diese Position hierbei anhand einer Sollwertvorgabe, die insbesondere abhängig von der gewünschten Einspritzung des Gießzylinders und/oder abhängig von der ermittelten Ist-Position des Schließglieds des Rückschlagventils ist. Das Schließglied des Rückschlagventils kann somit äußerst schnell und direkt im Vergleich zum Stand der Technik gesteuert werden, bei dem beispielsweise erst ein Differenzialzylinder als verstellbarer Anschlag verstellt wird. Mit dem Rückschlagventil kann vorzugsweise eine Anfahrphase, eine Einzugsphase und/oder eine Formfüllphase des Gießzylinders gesteuert werden.In a further embodiment of the invention, the first control means comprises a position sensor. This can detect an actual position of a closing member and/or the actuating means of the check valve. Furthermore, the control means has a controller via which a position of the closing member can be regulated by controlling the actuating means. The controller regulates this position based on a setpoint specification, which is in particular dependent on the desired injection of the casting cylinder and/or dependent on the determined actual position of the closing member of the check valve. The closing element of the check valve can therefore be controlled extremely quickly and directly compared to the prior art, in which, for example, a differential cylinder is first adjusted as an adjustable stop. The check valve can preferably be used to control a start-up phase, a feed-in phase and/or a mold filling phase of the casting cylinder.
Bei dem Rückschlagventil handelt es sich beispielsweise um ein kostengünstiges Aktivlogikventil. Dies kann beispielsweise Nenngrößen zwischen 25 und 125 aufweisen. Ein derartiges Aktivlogikventil hat durch kleine aktive Flächen eine hohe Dynamik und weist auf einfache Weise eine Rückschlagventilfunktion auf. Ein derartiges Aktivlogikventil beziehungsweise ein 2/2-Wege-Einbauventil, das aktiv ansteuerbar ist, ist beispielsweise in dem Datenblatt der Anmelderin RD 21040/11.10 offenbart.The check valve is, for example, a cost-effective active logic valve. This can, for example, have nominal sizes between 25 and 125. Such an active logic valve has high dynamics due to small active areas and easily has a check valve function. Such an active logic valve or a 2/2-way built-in valve that can be actively controlled is disclosed, for example, in the applicant's data sheet RD 21040/11.10.
Der Positionssensor kann einfach als proportionaler Wegsensor ausgebildet sein, mit dem ein Verschiebeweg des Schließglieds des Rückschlagventils erfassbar ist. Ferner ist der Positionssensor vorrichtungstechnisch einfach seitlich des Rückschlagventils angeordnet und erstreckt sich beispielsweise etwa senkrecht und/ oder benachbart zum Schließglied.The position sensor can simply be designed as a proportional displacement sensor with which a displacement path of the closing member of the check valve can be detected. Furthermore, in terms of device technology, the position sensor is simply arranged to the side of the check valve and extends, for example, approximately perpendicularly and/or adjacent to the closing member.
Mit dem Positionssensor kann beispielsweise in einem festgelegten Detektionsbereich bei einer Verschiebung des Schließglieds des Rückschlagventils Änderungen von dessen Durchmesser erfasst und hieraus die Ist-Position des Schließglieds ermittelt werden. Somit werden Änderungen eines Abstands zwischen dem Positionssensor und dem Schließglied, insbesondere in einer radialen Richtung bezüglich des Schließglieds, erfasst.With the position sensor, for example, in a defined detection range when the closing member of the check valve is displaced, changes in its diameter can be detected and the actual position of the closing member can be determined from this. Changes in a distance between the position sensor and the closing member, in particular in a radial direction with respect to the closing member, are thus detected.
Mit Vorteil ist mit dem Schließglied eine Verbindung zwischen einem mit einer Druckmittelquelle verbindbaren Eingangsanschluss und einem mit einem Arbeitsanschluss des Verbrauchers verbindbaren Ausgangsanschluss des Rückschlagventils durch Aufsetzen und Abheben von einem Ventilsitz zu- und aufsteuerbar und durch Steuerung eines Öffnungsquerschnitts des Rückschlagventils im abgehobenen Zustand des Schließglieds eine Fluidmenge steuerbar.Advantageously, with the closing member, a connection between an input port that can be connected to a pressure medium source and an output port of the check valve that can be connected to a working port of the consumer can be closed and opened by placing it on and lifting it from a valve seat and by controlling an opening cross section of the check valve in the lifted state of the closing member Fluid quantity controllable.
Das Schließglied des Rückschlagventils ist beispielsweise als Stufenkolben mit einer kleineren Stirnfläche, einer rückseitigen einen Federraum begrenzenden Rückfläche und einer Ringfläche ausgebildet, wobei die Summe der Stirn- und Ringfläche der Rückfläche entspricht. Die Stirn- und Rückfläche sind dann mit dem Druck am Ausgangsanschluss beaufschlagt. Ein auf die Ringfläche wirkender Druck zum Steuern eines Öffnungsquerschnitts des Rückschlagventils zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss, wird über das Betätigungsmittel gesteuert, in dem die Ringfläche mit Druckmittel von der Druckmittelquelle beaufschlagt wird oder mit einer Druckmittelsenke verbunden wird.The closing member of the check valve is designed, for example, as a stepped piston with a smaller end face, a rear surface delimiting a spring space and an annular surface, the sum of the end and annular surfaces corresponding to the rear surface. The front and rear surfaces are then subjected to the pressure at the output connection. A pressure acting on the annular surface for controlling an opening cross section of the check valve between the inlet and outlet ports is controlled via the actuating means in which the annular surface is acted upon by pressure medium from the pressure medium source or is connected to a pressure medium sink.
Mit Vorteil sind die Stirn- und die Rückfläche des Schließglieds fluidisch über einen Fluidpfad verbunden, der vorzugsweise als eine oder mehrere das Schließglied durchsetzende Axialbohrungen ausgestaltet ist.Advantageously, the front and rear surfaces of the closing member are fluidly connected via a fluid path, which is preferably designed as one or more axial bores passing through the closing member.
Als Wegmeßsystem ist aber auch jedes handelsübliche Wegmeßsystem, wie zum Beispiel ein Differnzilatransformator in einem Druckrohr oder magnetostriktive Wegmeßsysteme einsetzbar.Any commercially available position measuring system, such as a differential transformer in a pressure pipe or magnetostrictive position measuring systems, can also be used as a position measuring system.
Im Bereich ihrer Ringfläche weist das Schließglied eine Veränderung ihres Durchmessers auf, weshalb vorzugsweise der Detektionsbereich des Positionssensors im Bereich der Ringfläche des Schließglieds vorgesehen ist.In the area of its annular surface, the closing member has a change in its diameter, which is why the detection area of the position sensor is preferably provided in the area of the annular surface of the closing member.
Die Ringfläche kann vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wodurch sich ein Durchmesser des Schließglieds im Detektierbereich des Positionssensors bei einer Verschiebung des Schließglieds kontinuierlich verändert und damit kontinuierlich eine genaue Ist-Position des Schließglieds erfassbar ist.The annular surface can preferably be designed in the shape of a truncated cone, as a result of which a diameter of the closing member in the detection range of the position sensor changes continuously when the closing member is displaced and an exact actual position of the closing member can therefore be continuously detected.
Bei dem Betätigungsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein Ventil, vorzugsweise um ein Vorsteuer- beziehungsweise Pilotventil. Die Ausgestaltung der Steuerschaltung mit dem Rückschlagventil, das erfindungsgemäß „zwei Ventile in einem“ bildet, und dem Vorsteuerventil ist äußerst kostengünstig und hat eine hohe Dynamik. Durch die geringe Anzahl von Bauteilen beziehungsweise Ventilen kann eine Steuerblockgröße ebenfalls vergleichsweise klein sein.The actuating means is preferably a valve, preferably a pilot or pilot valve. The edition Design of the control circuit with the check valve, which according to the invention forms “two valves in one”, and the pilot control valve is extremely cost-effective and has a high level of dynamics. Due to the small number of components or valves, a control block size can also be comparatively small.
Das Ventil beziehungsweise Vorsteuerventil ist vorrichtungstechnisch äußerst einfach mit einem Ventilschieber ausgestaltet, der zumindest zwei Schaltstellungen hat. In einer ersten Schaltstellung kann Druckmittel zur Ringfläche des Schließglieds beschickt und in einer zweiten Schaltstellung von der Ringfläche entlassen werden.The valve or pilot control valve is designed to be extremely simple in terms of device technology with a valve slide that has at least two switching positions. In a first switching position, pressure medium can be charged to the annular surface of the closing member and released from the annular surface in a second switching position.
Der Ventilschieber des Vorsteuerventils kann in weiterer Ausgestaltung über eine Ventilfeder über eine Federkraft in Richtung der zweiten Schaltstellung beaufschlagt sein und über einen elektrischen Aktuator insbesondere in beide Richtungen betätigbar sein. Im unbestromten Zustand des Aktuators, beispielsweise beim Ausfall einer Stromversorgung, wird der Ventilschieber somit durch die Ventilfeder in die Schaltstellung verschoben, in der Druckmittel von der Ringfläche des Schließglieds entlassen wird, wodurch das Schließglied durch die anderen Flächen und der Ventilfeder überwiegend in Richtung seiner Schließstellung belastet ist und schließt.In a further embodiment, the valve slide of the pilot control valve can be acted upon by a spring force in the direction of the second switching position via a valve spring and can be actuated in particular in both directions via an electric actuator. In the de-energized state of the actuator, for example if a power supply fails, the valve slide is thus moved by the valve spring into the switching position, in which pressure medium is released from the annular surface of the closing member, whereby the closing member is predominantly moved towards its closed position by the other surfaces and the valve spring is loaded and closes.
Bevorzugter Weise ist das Betätigungsmittel zusammen mit dem Rückschlagventil in einem Ventil- oder Steuerblock ausgebildet. Durch die geringe Bauteilanzahl und eine vergleichsweise einfach fluidische Verbindung der Ventile ist eine Steuerblockgröße äußerst klein. Denkbar wäre auch dass das Betätigungsmittel in einen Deckel für ein Gehäuse des Rückschlagventils vorgesehen ist.Preferably, the actuating means is formed together with the check valve in a valve or control block. Due to the small number of components and a comparatively simple fluidic connection of the valves, the size of the control block is extremely small. It would also be conceivable that the actuating means is provided in a cover for a housing of the check valve.
Die beiden Steuermittel können kostengünstig von einer gemeinsamen Druckmittelquelle versorgt sein.The two control means can be supplied cost-effectively from a common pressure medium source.
Mit Vorteil ist der von der Ringfläche des Schließglieds begrenzte Steuerraum des Rückschlagventils zusätzlich über ein in einer Fluidströmungsrichtung weg vom Steuerraum sich öffnendes Rückschlagventil mit der Druckmittelquelle verbunden. In entgegengesetzter Richtung kann dieses Rückschlagventil mit einer Federkraft einer Feder belastet sein. Der Steuerraum wird über dieses Rückschlagventil zusätzlich gesichert, falls beispielsweise das Vorsteuerventil defekt ist und keine Verbindung zur Druckmittelsenke herstellt.Advantageously, the control chamber of the check valve, which is delimited by the annular surface of the closing member, is additionally connected to the pressure medium source via a check valve that opens in a fluid flow direction away from the control chamber. In the opposite direction, this check valve can be loaded with a spring force from a spring. The control chamber is additionally secured via this check valve if, for example, the pilot control valve is defective and does not establish a connection to the pressure medium sink.
Vorzugsweise ist das erste Steuermittel mit einem Arbeitsanschluss eines Einspritzzylinders für eine Druckgussmaschine verbunden und das zweite Steuermittel über einen Druckübersetzer mit dem Einspritzzylinder in Wirkverbindung.Preferably, the first control means is connected to a working connection of an injection cylinder for a die-casting machine and the second control means is operatively connected to the injection cylinder via a pressure intensifier.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen hydraulischen Schaltplan der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel -
2 einen vergrößerten Ausschnitt des Schaltplans aus1 im Bereich des erfindungsgemäßen Rückschlagventils -
3 schematisch in einem Längsschnitt das Rückschlagventil mit einem Vorsteuerventil und einem Positionssensor.
-
1 a hydraulic circuit diagram of the hydraulic control circuit according to the invention according to an exemplary embodiment -
2 an enlarged section of the circuit diagram1 in the area of the check valve according to the invention -
3 schematically in a longitudinal section the check valve with a pilot control valve and a position sensor.
Gemäß
Ein Formfüll- oder Gießvorgang kann in drei Phasen unterteilt werden. In einer ersten Phase wird das aufgeschmolzene Formmaterial in eine Gießbüchse eingebracht, in der ein vom Gießzylinder 2 angetriebener Gießkolben axial verschiebbar geführt ist. Während dieses Einfüllens des aufgeschmolzenen Formmaterials erfolgt eine Gießkolbenbewegung eines mit der Kolbenstange 4 verbundenen Kolbens 6 des Gießzylinders 2 vergleichsweise langsam.A mold filling or casting process can be divided into three phases. In a first phase, the melted molding material is introduced into a casting sleeve, in which a casting piston driven by the casting cylinder 2 is guided in an axially displaceable manner. During this filling of the melted molding material, a casting piston movement of a piston 6 of the casting cylinder 2 connected to the piston rod 4 takes place comparatively slowly.
In einer zweiten Phase, bei der es sich um den eigentlichen Formfüllvorgang handelt, wird die Werkzeugkavität mit hoher Fließgeschwindigkeit gefüllt. Hierfür wird der Kolben 6 des Gießzylinders 2 mit maximaler Geschwindigkeit ausgefahren.In a second phase, which is the actual mold filling process, the tool cavity is filled at high flow speed. For this purpose, the piston 6 of the casting cylinder 2 is extended at maximum speed.
In einer dritten Phase, der Nachdruckphase, wird die Werkzeugkavität dann vollständig gefüllt und ein Materialschwund kompensiert. Hierfür ist es erforderlich dass über den Gießzylinder 2 ein sehr hoher Druck aufgebracht wird.In a third phase, the holding pressure phase, the tool cavity is then completely filled and material loss is compensated for. For this it is necessary that a very high pressure is applied via the casting cylinder 2.
Für die ersten beiden Phasen wird ein vom Kolben 6 begrenzter Zylinderraum 8 des Gießkolbens 2 mit einem Hochdruckspeicher 10 fluidisch verbunden. Zur Steuerung der Fluidmenge ist ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil 12 vorgesehen. Der Zylinderraum 8 hat einen Arbeitsanschluss A, der über eine Arbeitsleitung 14 mit einem Ausgangsanschluss RA des Rückschlagventils 12 verbunden ist. Ein Eingangsanschluss RB des Rückschlagventils ist über eine Druckleitung 16 an einen Speicheranschluss S des Hochdruckspeichers 10 angeschlossen.For the first two phases, a cylinder space 8 of the casting piston 2 delimited by the piston 6 becomes fluid with a high-
Bei dem Rückschlagventil 12 handelt es sich um ein Aktivlogikventil, das über ein Vorsteuerventil 18 kontrolliert hydraulisch auf- und zusteuerbar ist. Ein genauerer Aufbau und eine Funktionsweise des Rückschlagventils zusammen mit dem Vorsteuerventil 18 ist untenstehend in der
Zur Druckentlastung des Ringraums 28 des Druckübersetzers 20 beim Verschieben des Kolbens 24 in Richtung des Zylinderraums 8 des Gießzylinders 2 ist eine Steuerventil 40 vorgesehen. Dieses ist über eine Ventilleitung 42 mit dem Ringraum 28 und über eine Tankleitung 44 mit einem Tank 46 verbunden. Das Steuerventil 40 ist als 2/2-Wegeventil ausgestaltet und hat einen Ventilschieber, der über eine Ventilfeder 48 mit einer Federkraft in Richtung seiner Schließstellung beaufschlagt ist und über einen elektrischen Aktuator 50 in seine Öffnungsstellung bringbar ist, in der der Ringraum 28 mit dem Tank 46 verbunden ist und somit Druckmittel aus dem Ringraum 28 entlassen werden kann.A
Der Gießzylinder hat ebenfalls einen Ringraum 52, der von der Kolbenstange 4 durchsetzt ist und der mit dem Tank 46 über ein weiteres Steuerventil 54 verbunden werden kann. Das Steuerventil 54 ist entsprechend dem Steuerventil 40 aufgebaut und verbindet im geöffneten Zustand den Ringraum 52 des Gießzylinders 2 mit dem Tank 46.The casting cylinder also has an
Eine Achse des Druckübersetzers 20 ist waagrecht oder senkrecht zur Achse des Gießzylinders 2 angeordnet. Zur Druckübersetzung taucht die Kolbenstange 22 in den Zylinderraum 8 des Gießzylinders 2 ein.An axis of the
Gemäß
Die Ringfläche A2 begrenzt einen Ringraum 66 der über einen Vorsteuerkanal 68 mit einem Arbeitsanschluss A des Vorsteuerventils 18 verbunden ist.The annular surface A 2 delimits an
Zum Erfassen einer Hubbewegung des Stufenkolbens 12 ist ein Positionssensor 70 in Form eines Wegsensors am Ventilgehäuse 72 des Rückschlagventils 12 angeordnet, der eine Ist-Position des Stufenkolbens 56 erfasst. Diese wird über eine Signalleitung 74 vom Positionssensor 70 zu einem Regler 76 gemeldet. Die Ist-Position wird mit einem in der
Das Vorsteuerventil 18 ist ein proportional verstellbares 4/3-Wegeventil. Es hat einen Tankanschluss T, an den ein Tankkanal 82 angeschlossen ist, der mit dem Tank 46 verbunden ist. An einen Druckanschluss P des Vorsteuerventils 18 ist ein Druckkanal 84 angeschlossen, der mit der Druckleitung 16 aus
Das Rückschlagventil 12 hat somit zwei Funktionen zum Einen dient es als Rückschlagventil für das erste Steuermittel der hydraulischen Steuerschaltung 1 und somit als Rückschlagventil für den Niederdruckzweig, um ein Überströmen von Druckmittel in der dritten Phase vom Hochdruckzweig, also vom zweiten hydraulischen Steuermittel, in den Niederdruckzweig beziehungsweise vom Gießzylinder 2 in den Niederdruckzweig zu verhindern. Zum Anderen kann mit dem Rückschlagventil 12 in der ersten und zweiten Phase ein Fluidvolumenstrom zwischen dem Hochdruckspeicher 10 und dem Zylinderraum 8 des Gießzylinders 2 eingestellt werden. Das Rückschlagventil 12 weist somit praktisch „zwei Ventile in Einem“ auf, weswegen die hydraulische Steuerschaltung 1 vergleichsweise kostengünstig und vorrichtungstechnisch einfach aufgebaut ist.The
Das Rückschlagventil 12 wird somit als aktives Rückschlagventil und als proportionales Stromregelventil eingesetzt, wodurch insbesondere zum Einen die Einspritzung über den Gießzylinder 2 gesteuert werden kann und zum Anderen ein schnelles Schließen in der dritten Phase erfolgen kann.The
In der ersten Phase, in der eine vergleichsweise langsame Verschiebung des Kolbens 6 des Gießzylinders 2 erfolgt, wird hierfür das Rückschlagventil 12 etwas aufgesteuert. Hierzu wird der Ringraum 66 des Rückschlagventils 12 über das Vorsteuerventil 18, dessen Ventilschieber in den Schaltstellungen b gestellt ist, mit dem Hochdruckspeicher 10 verbunden und entgegen der Federkraft der Ventilfeder 60 vom Ventilsitz 62 angehoben. Weist das Rückschlagventil 12 beispielsweise eine Nenngröße von 80 auf, so kann ein Ventilhub beispielsweise etwa 0,7 mm betragen. Die Ist-Position des Stufenkolbens 56 wird dabei von dem Positionssensor 70 erfasst und vom Regler 76 mit dem Soll-Wert 78 verglichen. Ist der Soll-Wert erreicht, so wird der Ventilschieber des Vorsteuerventils 18 über den Aktuator 90 in die Schließstellungen 0 geschaltet. Übersteigt der Ventilhub den vorgegebenen Soll-Wert, so wird der Ventilschieber in die Schaltstellungen a2 bewegt, wodurch der Ringraum 66 des Rückschlagventils 12 mit dem Tank 46 verbunden ist und Druckmittel entlassen wird, wodurch der Stufenkolben 56 in Richtung des Ventilsitzes 62 über die Ventilfeder 60 bewegt ist. Ist der Soll-Wert erreicht, so wird der Ventilschieber des Vorsteuerventils 18 in seine Schließstellungen 0 verfahren. Die Ist-Position kann somit durch das Vorsteuerventil 18 eingeregelt werden.In the first phase, in which a comparatively slow displacement of the piston 6 of the casting cylinder 2 takes place, the
In der zweiten Phase, in der die Werkzeugkavität mit hoher Fließgeschwindigkeit gefüllt wird, wird der Stufenkolben 56 des Rückschlagventils 12 weiter vom Ventilsitz 62 angehoben. Hierbei wird wieder der Ist-Wert des Ventilhubs des Stufenkolbens 56 mit dem Soll-Wert in dieser zweiten Phase verglichen und die Ist-Position entsprechend über das Vorsteuerventil 18 geregelt. Der Ventilhub kann hier beispielsweise etwa 13,5 bis 30 mm betragen. Durch das stark aufgesteuerte Rückschlagventil 12 kann somit eine große Fluidmenge vom Hochdruckspeicher 10 zum Zylinderraum 8 des Gießzylinders 2 strömen.In the second phase, in which the tool cavity is filled with high flow velocity, the stepped
In der dritten Phase, der Nachdruckphase, bringt der Gießzylinder 2 einen hohen Druck auf. Hierfür wird das Rückschlagventil 12 in kürzester Zeit zugesteuert, indem sein Ringraum 66 über das Vorsteuerventil 18 zum Tank 46 entlastet wird und der Stufenkolben 12 über die Federkraft der Ventilfeder 60 und der an der Flächendifferenz zwischen der Rückfläche A3 und der Stirnfläche A1 wirkenden Druckkraft in Richtung des Ventilsitzes 2 verschoben wird. Der Druckübersetzer 20 wird dabei wegabhängig zugeschaltet. Die Zuschaltung erfolgt derart, dass kurz bevor der Kolben 6 des Gießzylinders 2 steht, das Regelventil 32 geöffnet wird, um den Druckübersetzer 20 mit dem Hochdruckspeicher 10 zu verbinden. Würde man den Druckübersetzer 20 erst zu dem Zeitpunkt zuschalten, wenn der Kolben 6 des Gießzylinders 2 steht, so würde ein Druckaufbau durch eine Stellzeit des Regelventils 32 und einer Beschleunigungszeit des Kolbens 24 des Druckübersetzers 20 zu lange dauern. Das Gleiche gilt für das Rückschlagventil 12, das so schnell wie möglich schließen muss und ebenfalls kurz vor dem Stehenbleiben des Kolbens 6 des Gießzylinders 2 durch das Vorsteuerventil 18 angesteuert wird, dessen Ventilschieber über die Schaltstellungen a2 in die Schaltstellungen a1 verschoben wird. Die Verschiebung des Ventilschiebers erfolgt einerseits durch die Federkraft der Ventilfeder 86 und andererseits durch Betätigung des Aktuators 90, der beispielsweise mit -10 Volt angesteuert wird. Ist nun das Regelventil 32 geöffnet, so strömt Druckmittel vom Hochdruckspeicher 10 in den Zylinderraum 26 des Druckübersetzers 20, woraufhin der Kolben 24 in Richtung des Zylinderraums 8 des Gießzylinders 2 verschoben wird und die Kolbenstange 22 in den Zylinderraum 8 eintaucht. Durch das Eintauchen der Kolbenstange 22 in den Zylinderraum 8 wird dessen Volumen verkleinert, wodurch ein auf den Kolben 6 des Gießzylinders 2 wirkender Druck steigt.In the third phase, the holding pressure phase, the casting cylinder 2 applies high pressure. For this purpose, the
Nach Beenden der Phasen werden der Kolben 6 des Gießzylinders 2 und der Kolben 24 des Druckübersetzers 20 in Richtung des sich verkleinernden Zylinderraums 8 beziehungsweise 26 verschoben. Hierzu kann beispielsweise eine Hydropumpe vorgesehen sein, die Druckmittel in den Ringraum 52 beziehungsweise 28 fördert. Das aus dem Zylinderraum 8 und 26 verdrängte Druckmittel strömt dann über das geöffnete Rückschlagventil 12 und das Regelventil 32 zum Hochdruckspeicher 10.After the phases have ended, the piston 6 of the casting cylinder 2 and the
Wird in der dritten Phase der Stufenkolben 56 des Rückschlagventils 12 vergleichsweise spät in Richtung seines Ventilsitzes 62 verschoben, beispielsweise weil Abstimmungszeiten zwischen dem Regelventil 32 und dem Vorsteuerventil 18 falsch eingestellt sind, so kann Druckmittel vom Zylinderraum 8 des Gießzylinders 2 über das Rückschlagventil 12 strömen. Des Weiteren würde der Druck in der Arbeitsleitung 14 ansteigen. Um in dieser Situation ein sicheres Schließen des Rückschlagventils 12 zu ermöglichen, ist ein weiteres Rückschlagventil 92 vorgesehen. Dieses ist gemäß
In der Regel, bei richtig geschaltetem Vorsteuerventil 18, ist das Rückschlagventil 92 geschlossen, bevor bei einer Einspritzung Druckmittel vom Gießzylinder 2 zum Hochdruckspeicher 10 über das Rückschlagventil 12 strömen kann.As a rule, when the
Des Weiteren dient das zusätzliche Rückschlagventil 92 als Sicherheitsventil. Ist beispielsweise der Ventilschieber des Vorsteuerventils 18 in seinen Schließstellungen 0 oder Schaltstellungen b klemmt und/oder ist das Rückschlagventil 12 etwas geöffnet und/oder der Gießzylinder 2 fährt an einen Anschlag und/oder der Druckübersetzer 20 wird bei einer Fehlfunktion zugeschaltet, so könnte sich ohne das Rückschlagventil 92 eine Druckspitze von 500 bar im ersten Steuermittel einstellen. Das Rückschlagventil 92 hat somit mehrere Funktionen. Bei einer Verkettung von einer Mehrzahl von Fehlern schützt es das Vorsteuerventil 18 und den Vorsteuerkanal 68 vor Beschädigungen. Des Weiteren dient es dazu, dass, falls das Vorsteuerventil 18 ungenau und unpassend geschaltet wird, das Rückschlagventil 12 dennoch geschlossen wird, beispielsweise in der dritten Phase.Furthermore, the
Das Vorsteuerventil 18 kann beispielsweise auf einem Deckel des Rückschlagventils 12 oder zusammen mit dem Rückschlagventil 12 in einem Steuerblock angeordnet sein.The
Es ist denkbar, die hydraulische Steuerschaltung 1 ohne das Rückschlagventil 92 auszubilden. Ist ein Rückschlagventil 92 vorhanden, so kann es ebenfalls in einem Deckel des Gehäuses des Rückschlagventils 12 oder im Steuerblock angeordnet sein.It is conceivable to design the
Denkbar wäre auch, das Vorsteuerventil 18 beispielsweise als 3/2-Wegeventil auszugestalten. In ersten Schaltstellungen kann dann der Ringraum 66 des Rückschlagventils 12 mit dem Hochdruckspeicher 10 und in zweiten Schaltstellungen mit dem Tank 46 verbunden sein.It would also be conceivable to design the
Gemäß
Eine Fläche des Ventilsitzes 62 ist kegelstumpfförmig ausgestaltet. Der in der Zylinderbohrung 98 des Ventilgehäuses 96 geführte Abschnitt des Stufenkolbens 56 hat einen größeren Durchmesser als der in der Buchse 102 geführte Abschnitt, wodurch am Stufenkolben 56 die Ringfläche A2 gebildet ist. Diese begrenzt zusammen mit der Zylinderbohrung 98 des Ventilgehäuses 96 und einer Stirnfläche der Buchse 102 den Ringraum 66. Die Ringfläche A2 ist kegelstumpfförmig ausgestaltet.A surface of the
Benachbart zur Ringfläche A2 ist etwa senkrecht zur Längsachse des Stufenkolbens 56 der Positionssensor 70 im Ventilgehäuse 96 angeordnet. Mit diesem kann der Abstand zum Stufenkolben 56 in seinem Detektionsbereich erfasst werden. Der Detektionsbereich liegt hierbei im Bereich der Ringfläche A2. Deren axiale Länge ist dabei so gewählt, dass sie über den gesamten Ventilhub des Stufenkolbens 56 im Detektionsbereich des Positionssensors 70 liegt. Durch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Ringfläche A2 ändert sich bei einer Hubbewegung des Stufenkolbens 56 der Abstand zwischen dem Stufenkolben 56 und dem Positionssensor 70 kontinuierlich, woraus dieser beziehungsweise der Regler 76 aus
Offenbart ist, insbesondere erfindungsgemäß, eine hydraulische Steuerschaltung für einen Verbraucher, insbesondere für einen Gießzylinder. Diese hat ein Aktivlogikventil, das zum einen als Rückschlagventil zur Sicherung gegen Überströmen von Druckmittel in einen Niederdruckzweig und zum anderen als proportionales Stromregelventil dient. Zum Einsetzen des Aktivlogikventils als Stromregelventil ist ein Vorsteuerventil vorgesehen, mit dem das Aktivlogikventil gesteuert ist.What is disclosed, in particular according to the invention, is a hydraulic control circuit for a consumer, in particular for a casting cylinder. This has an active logic valve, which serves as a check valve to prevent pressure medium from overflowing into a low-pressure branch and as a proportional flow control valve. To use the active logic valve as a flow control valve, a pilot control valve is provided, with which the active logic valve is controlled.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- hydraulische Steuerschaltunghydraulic control circuit
- 22
- GießzylinderCasting cylinder
- 44
- KolbenstangePiston rod
- 66
- KolbenPistons
- 88th
- ZylinderraumCylinder space
- 1010
- HochdruckspeicherHigh pressure accumulator
- 1212
- Rückschlagventilcheck valve
- 1414
- ArbeitsleitungWork management
- 1616
- Druckleitungpressure line
- 1818
- VorsteuerventilPilot valve
- 2020
- DruckübersetzerPrint translator
- 2222
- KolbenstangePiston rod
- 2424
- KolbenPistons
- 2626
- ZylinderraumCylinder space
- 2828
- RingraumAnnular space
- 3030
- ArbeitsleitungWork management
- 3232
- Regelventilcontrol valve
- 3434
- Druckleitungpressure line
- 3636
- VentilfederValve spring
- 3838
- Aktuatoractuator
- 4040
- Steuerventilcontrol valve
- 4242
- VentilleitungValve line
- 4444
- TankleitungTank line
- 4646
- Tanktank
- 4848
- VentilfederValve spring
- 5050
- Aktuatoractuator
- 5252
- RingraumAnnular space
- 5454
- Steuerventilcontrol valve
- 5656
- StufenkolbenStep piston
- 5858
- FederraumSpring room
- 6060
- VentilfederValve spring
- 6262
- VentilsitzValve seat
- 6464
- Verbindungsbohrungconnection hole
- 6666
- RingraumAnnular space
- 6868
- VorsteuerkanalPilot channel
- 7070
- PositionssensorPosition sensor
- 7272
- VentilgehäuseValve housing
- 7474
- SignalleitungSignal line
- 7676
- ReglerRegulator
- 7878
- Soll-WertTarget value
- 8080
- SignalleitungSignal line
- 8282
- TankkanalTank channel
- 8484
- Druckkanalpressure channel
- 8686
- VentilfederValve spring
- 8888
- Kanalchannel
- 9090
- Aktuatoractuator
- 9292
- Rückschlagventilcheck valve
- 9494
- VentilfederValve spring
- 9696
- VentilgehäuseValve housing
- 9898
- Zylinderbohrung Cylinder bore
- 100100
- ZylinderbohrungCylinder bore
- 102102
- BuchseRifle
- 104104
- DeckelLid
- 106106
- Querbohrung Cross hole
- A1A1
- Stirnflächeface
- A2A2
- Ringflächering surface
- A3A3
- RückflächeBack surface
- AA
- ArbeitsanschlussWorking connection
- Bb
- ArbeitsanschlussWorking connection
- TT
- TankanschlussTank connection
- PP
- DruckanschlussPressure connection
- a1a1
- SchaltstellungSwitch position
- a2a2
- SchaltstellungSwitch position
- bb
- SchaltstellungSwitch position
- 00
- SchließstellungClosed position
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- 2013-08-26 CN CN201310478350.4A patent/CN103629172B/en active Active
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