DE19530234C2 - Betätigungsvorrichtung für ein Schiebeverdeck an einer Maschine, insbesondere an einer Werkzeug- oder Kunststoffverarbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, die für die Betä­ tigung eines Schiebeverdecks an einer Maschine, insbesondere an einer Werkzeug- oder Kunststoffverarbeitungsmaschine vorgesehen ist und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Aus der DD-Z "Der Maschinenbau" 1961/10, Seiten 430-431 ist eine für ein Schiebeverdeck an einer Drehmaschine vorgesehene Betätigungsvorrichtung bekannt, die einen Differentialzylinder aufweist, dessen Kolben beidseitig mit einem flüssigen Druckmit­ tel beaufschlagbar ist. Die Kolbenstange des Differentialzylin­ ders ist mit einem an zwei Schienen geführten Schlitten verbun­ den, der das Schiebeverdeck trägt. Ein Differentialzylinder be­ nötigt sehr viel Bauraum, weil außer für den Zylinder selbst auch für die aus- und einfahrende Kolbenstange Platz vorhanden sein muß.

Wesentlich weniger Platz benötigt ein kolbenstangenloser Zylin­ der, der als Gleichgangzylinder ausgebildet ist und einen Kolben aufweist, der über an beiden Enden des Zylinders über Umlenkrol­ len geführte flexible Zugmittel mit einem Schlitten gekoppelt ist.

Es ist deshalb gängige Praxis, ein Schiebeverdeck an einer Ma­ schine mit Hilfe eines kolbenstangenlosen Zylinders zu verschie­ ben. Ein solcher Zylinder erfordert etwa nur die Hälfte des Ein­ bauraumes eines herkömmlichen Differentialzylinders mit Kolben­ stange. Das Schiebeverdeck ist von dem Schlitten mitnehmbar. Der Kolben trennt zwei während einer Verschiebung des Schiebever­ decks sich in ihrem Volumen entgegengesetzt ändernde Druckkam­ mern im Zylinder voneinander und ist beidseitig von einem Druck­ mittel beaufschlagbar. Bisher wird als Druckmittel Luft verwen­ det, was hinsichtlich einer genauen Geschwindigkeitssteuerung und Positionierung des Schiebeverdecks Probleme mit sich bringt.

Allgemein ist es auch bekannt, einen kolbenstangenlosen Zylinder mit einem flüssigen Druckmittel zu betreiben. Beispielhaft sei dazu auf die DE 40 29 721 A1 verwiesen.

Der Erfindung liegt das gesetzte Ziel zugrunde, eine Betäti­ gungsvorrichtung für ein Schiebeverdeck an einer Maschine zu schaffen, die sich durch eine gute Steuerungsmöglichkeit für die Geschwindigkeit des Schiebeverdecks, durch eine gute Positio­ nierbarkeit des Schiebeverdecks sowie eine lange Lebensdauer auszeichnet.

Das gesetzte Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungs­ vorrichtung erreicht, die zusätzlich zu den Merkmalen aus dem Oberbegriff auch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist. Das Druckmittel, mit dem der Kolben des kolbenstangenlosen Zylinders beaufschlagbar ist, ist ein flüssiges Druckmittel. Durch die Verwendung eines inkompres­ siblen Druckmittels kann ein Schiebeverdeck mit dem kolbenstan­ genlosen Zylinder gleichmäßig und ruckfrei Verfahren werden. Es ist dadurch eine gute Steuerung der Geschwindigkeit des Schiebeverdecks möglich. Weil das inkompressible Druckmittel den Zylinder sehr laststeif macht, kann ein Schiebeverdeck auch gut positioniert werden. Außerdem ist eine verstellbare Druck­ steuereinrichtung vorgesehen, mit der der Druck in der sich je­ weils vergrößernden Druckkammer des kolbenstangenlosen Zylinders auf einen maximalen Wert begrenzbar ist. Damit soll verhindert werden, daß der Druck über einen Wert ansteigt, auf den der Zy­ linder ausgelegt ist und der in einem Bereich zwischen 20 und 30 bar, also bei einem relativ niedrigen hydraulischen Druck liegen mag. Schließlich erfolgt für die Beschleunigung und/oder die Ab­ bremsung des Kolbens und des Schiebeverdecks der Druckaufbau bzw. der Druckabbau zeitlich gesteuert durch eine Verstellung der Drucksteuereinrichtung. Auf diese Weise werden die Zugmittel auch bei einer großen Masse des Schiebeverdecks nur gering bela­ stet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Betäti­ gungsvorrichtung kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Viele Werkzeug- und Kunststoffverarbeitungsmaschinen sind mit einem hydraulischen System ausgestattet, das mehrere hydrauli­ sche Verbraucher umfassen kann, die durch Anwendung von Hoch­ druck oder Mitteldruck betätigt werden. Vorteilhafterweise ist nun gemäß Patentanspruch 3 die Drucksteuereinrichtung ein Pro­ portional-Druckregelventil, mit dem ein höherer Systemdruck auf einen niedrigeren Druck, mit dem der Kolben des kolbenstangenlo­ sen Zylinders beaufschlagt werden soll, reduziert wird.

Zur Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit des Schiebeverdecks befindet sich im Ablauf der aus der sich jeweils verkleinernden Druckkammer verdrängten Druckmittelmenge eine Drossel, die vor­ zugsweise einstellbar ist. Durch eine Ausbildung gemäß Patentan­ spruch 6 ist es möglich, das Schiebeverdeck in die eine Richtung mit einer anderen Geschwindigkeit zu Verfahren als in die andere Richtung.

Ein Schiebeverdeck soll sich manuell bewegen lassen, wenn die Hydraulik an der Maschine ausfällt. Deshalb sind in der Ruhe­ stellung des Wegeventils, mit dem die Richtung sowie der Start und der Stopp der Bewegung des Schiebeverdecks gesteuert werden, die beiden Verbraucheranschlüsse des Wegeventils miteinander verbunden. Andererseits soll die Bewegung des Schiebeverdecks bei einer Rückkehr des Wegeventils aus einer Arbeitsstellung in die Ruhestellung schnell gestoppt werden. Beide Forderungen sind erfüllt, wenn gemäß Patentanspruch 7 in der mittleren Ruhestel­ lung des Wegeventils beide Verbraucheranschlüsse gedrosselt mit­ einander verbunden sind. Vorzugsweise sind sie gemäß Patentan­ spruch 8 über jeweils eine Drossel mit dem Tankanschluß verbun­ den. Wegeventile letzterer Art sind bekannt und haben eine ein­ fache Bauweise.

Zum Schutz des Zylinders und seiner Bauteile, z. B. zum Schutz des flexiblen Zugmittels, ist gemäß Patentanspruch 9 eine Druck­ kammer über ein Druckventil, das in Abhängigkeit von dem in die­ ser Druckkammer herrschenden Druck betätigbar ist, mit der ande­ ren Druckkammer verbindbar. Kehrt z. B. das Wegeventil wegen Aus­ fall der Elektrik in seine Ruhestellung zurück, während sich das Verschiebeverdeck mit maximaler Geschwindigkeit bewegt, so ist in den Druckmittelweg des ablaufenden Druckmittels außer der Drossel, die die maximale Geschwindigkeit des Schiebeverdecks bestimmt, auch die Drossel zwischen dem einen Verbraucheran­ schluß und dem Tankanschluß des Wegeventils geschaltet. Wegen der relativ großen trägen Masse des Schiebeverdecks könnte sich deshalb ohne das Druckventil gemäß Patentanspruch 9 unter Um­ ständen eine Druckspitze aufbauen, auf die der Zylinder nicht ausgelegt ist. Insbesondere könnte ein flexibles Zugmittel, das vom Kolben durch die sich verkleinernde Druckkammer und über die Umlenkrolle am einen Ende des Zylinders zum Schlitten führt, so stark beansprucht werden, daß es reißt.

Eine Kunststoffverarbeitungsmaschine mit einem Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung sowie ein Hydraulikkreislauf zur Druckbeaufschlagung des kolbenstangenlo­ sen Zylinders, der das Schiebeverdeck betätigt, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht der Kunststoffverarbeitungsmaschine,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kunststoffverarbeitungsmaschine und

Fig. 3 die hydraulische Schaltung zur Steuerung des kolben­ stangenlosen Zylinders.

Die Kunststoffverarbeitungsmaschine nach den Fig. 1 und 2 be­ sitzt ein Schiebeverdeck 10, mit dem ein Zugang zu einer teilba­ ren Spritzgießform verschlossen wird. Das Schiebeverdeck ist mit Hilfe eines kolbenstangenlosen Zylinders 11 verschiebbar, der in Fig. 3 schematisch gezeigt ist und der mit einem flüssigen Druckmittel, normalerweise also Hydrauliköl betätigt wird. Der kolbenstangenlose Zylinder 11 weist einen Kolben 12 auf, der ei­ ne Druckkammer 13 von einer Druckkammer 14 trennt und bei dessen Verschiebung sich die eine Druckkammer verkleinert und die an­ dere vergrößert. An dem Kolben 12 sind zwei flache, flexible Bänder 15 und 16 befestigt, die Zugkräfte übertragen können. Das eine flexible Band 15 erstreckt sich durch die Druckkammer 13 hindurch, ist außerhalb der Druckkammer 13 um eine am einen Ende des Zylinders 11 angeordnete Umlenkrolle 17 herumgeführt und an einem am Gehäuse 18 des Zylinders 11 geführten Schlitten 19 be­ festigt. Das andere Band 16 geht durch die Druckkammer 14 hin­ durch, ist um die am anderen Ende des Zylinders angeordnete Um­ lenkrolle 20 geführt und ebenfalls am Schlitten 19 befestigt. Mit dem Schlitten 19 ist das Schiebeverdeck 10 gekoppelt.

Zur Steuerung des kolbenstangenlosen Zylinders 11 werden ver­ schiedene Ventile benutzt, deren plattenartige Gehäuse in der Art einer sogenannten Höhenverkettung zu einer Einheit 24 zusam­ mengefaßt sind. Eine erste Platte 25 weist alle Außenanschlüsse der Einheit 24 auf, nämlich einen Druckanschluß 26, einen Tank­ anschluß 27, einen Verbraucheranschluß 28, der mit der Druckkam­ mer 13 des Zylinders 11 verbunden ist, und einen Verbraucheran­ schluß 29, der mit der Druckkammer 14 des Zylinders 11 verbunden ist. Die erste Platte 25 bildet außerdem das Gehäuse eines vor­ gesteuerten Proportional-Druckreduzierventils 30, zu dessen Vor­ steuerstufe ein Proportional-Elektromagnet 31 gehört. Der Druck­ anschluß 26 und der Tankanschluß 27 sind auch Anschlüsse des Druckreduzierventils 30, das an seinem Regelausgang 32 einen Druck einregelt, dessen Höhe durch den durch den Elektromagneten 31 fließenden Strom bestimmt ist.

Der Ausgang 32 des Druckreduzierventils 30 ist über einen Kanal in einer zweiten Platte 33 und einen Kanal in einer dritten Platte 34 mit einem Kanal 35 in einer Platte 36 verbunden, die zu einem Wegeventil 37 mit einem Schieberkolben 38 gehört. Außer dem den Druckkanal bildenden Kanal 35 besitzt das Wegeventil 37 noch einen Tankkanal 39, der durch die Platten 34 und 33 hin­ durch zum Tankanschluß 27 der Platte 25 geführt ist, sowie einen Verbraucherkanal 40 und einen Verbraucherkanal 41, die wie die Kanäle 35 und 39 in einer an der Platte 34 anliegenden Fläche der Platte 36 als Anschlüssen P, T, A und B des Wegeventils 37 enden.

Die beiden Verbraucheranschlüsse A und B des Wegeventils 37 sind durch die Platten 34, 33 und 25 hindurch mit den Verbraucheran­ schlüssen 28 und 29 letzterer Platte 25 und damit mit den Druck­ kammern 13 und 14 des Zylinders 11 verbunden. Die Platte 34 ist das Gehäuse zweier Drosselrückschlagventile 46, von denen eines in der Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß A des Wege­ ventils 37 und der Druckkammer 13 des Zylinders 11 und das an­ dere in der Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß B des Wegeventils 37 und der Druckkammer 14 des Zylinders 11 liegt. Das Rückschlagventil 47 jedes Drosselrückschlagventils 46 sperrt zum jeweiligen Verbraucheranschluß 40 bzw. 41 des Wegeventils 37 hin. Die Drossel 48 jedes Drosselrückschlagventils 46 ist also nur für Druckmittel wirksam, das aus einer Druckkammer des Zy­ linders 11 zu einem Verbraucheranschluß des Wegeventils 37 strömt, die jeweilige Drossel 48 liegt also im Ablauf des Druck­ mittels aus den Druckkammern 13 und 14. Der Öffnungsquerschnitt der Drosseln 48 ist einstellbar, um bei einem gegebenen Druck am Ausgang des Druckreduzierventils 30 verschiedene Geschwindigkei­ ten für den Kolben 12 und damit für das Schiebeverdeck 10 aus­ wählen zu können.

In der Mittelstellung des Wegeventils 37 sind dessen Verbrau­ cheranschlüsse A und B über jeweils eine Drossel 42 mit dem Tankanschluß T verbunden, wobei der Öffnungsquerschnitt der Drossel 42 bei üblichen Einstellungen der Drosseln 48 wesentlich kleiner als der Öffnungsquerschnitt der Drosseln 48 ist. Außer­ dem ist in der Mittelstellung des Wegeventils der Druckkanal 35 abgesperrt. In einer Arbeitsstellung des Wegeventils ist eine der Verbraucheranschlüsse A oder B mit dem Druckanschluß P und der andere Tankanschluß mit dem Tankanschluß T verbunden.

Die Platte 33 enthält zwei vorgesteuerte Druckbegrenzungsventile 55. Von diesen ist das eine mit seinem Eingang an einen Kanal 56 der Platte 33 angeschlossen, der in der Verbindung zwischen dem einen Drosselrückschlagventil 46 und dem Verbraucheranschluß 28 der Platte 25 liegt. Der Ausgang dieses Druckbegrenzungsventils 55 ist an einen Kanal 57 der Platte 33 angeschlossen, der zwi­ schen dem anderen Drosselrückschlagventil 46 und dem Verbrau­ cheranschluß 29 der Platte 25 liegt. Umgekehrt ist der Eingang des anderen Druckbegrenzungsventils an den Kanal 57 und der Aus­ gang dieses Druckbegrenzungsventils an den Kanal 56 angeschlos­ sen. Die Druckbegrenzungsventile 55 öffnen z. B. bei einem Druck­ unterschied von 25 bar zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang. Da zumindest in jeweils einer der beiden Druckkammern des Zylin­ ders 11 Tankdruck ansteht, bedeutet dies, daß der Druck in der anderen Druckkammer nicht über 25 bar ansteigen kann. Ist nicht Tankdruck in jeweils einer Druckkammer sichergestellt, so können anstelle der Druckbegrenzungsventile 55 auch Druckzuschaltven­ tile verwendet werden, deren Eingänge und Ausgänge in gleicher Weise an die Kanäle 56 und 57 angeschlossen sind und die darüber hinaus eine direkte Verbindung zu dem durch die Platte 33 füh­ renden Tankkanal benötigen.

Als Druckmittel zur Beaufschlagung des Kolbens 12 des Zylinders 11 wird ein Hydrauliköl verwendet.

Es sei nun angenommen, daß das System in Betrieb ist und sich das Schiebeverdeck 10 und damit der Kolben 12 des Zylinders 11 in einer Endstellung befinden. Das Wegeventil 37 nimmt seine Mittelstellung ein. Der Elektromagnet 31 des Druckreduzierven­ tils 30 wird so bestromt, daß am Regelausgang 32 ein Druck von z. B. 5 bar anstehen möge. Zum Verschieben des Verschiebeverdecks 10 in die andere Endstellung möge das Wegeventil 37 nun in eine Arbeitsstellung gebracht werden, in der sein Verbraucheranschluß A mit dem Druckanschluß P und sein Verbraucheranschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden ist. Durch Erhöhen des durch den Elek­ tromagneten 31 des Druckreduzierventils fließenden Stromes wird nun der Druck am Ausgang dieses Ventils rampenartig bis zu einem Wert von z. B. 15 bar aufgebaut, so daß der Kolben 12 und das Schiebeverdeck 10 zeitlich gesteuert bis zu einer Maximalge­ schwindigkeit beschleunigt werden. Danach ist die Geschwindig­ keit des Schiebeverdecks konstant. Vor Erreichen der anderen Endstellung wird der Druck am Ausgang des Druckreduzierventils 30 wieder rampenartig von 15 bar auf 5 bar erniedrigt. In der Endposition des Schiebeverdecks schaltet das Wegeventil 37 in die Mittelstellung, wobei der Kolben und das Schiebeverdeck we­ gen des kleinen Öffnungsquerschnitts der Drosseln 42 unverzüg­ lich gestoppt werden. Durch den rampenartigen Druckaufbau und Druckabbau werden die einzelnen Teile des Zylinders 11, insbe­ sondere die Bänder 15 und 16 geschont.

Beim Schließen des Schiebeverdecks 10 wird der Druck schon vor einer Quetschzone, in der eine Verletzungsgefahr für den Maschi­ nenbediener besteht, auf den kleineren Wert heruntergefahren.

Die beiden Drosseln 42 sorgen für ein schnelles Abstoppen des Schiebeverdecks in seinen Endpositionen, ermöglichen es jedoch andererseits, das Schiebeverdeck von Hand zu verschieben.

Bei einem Fehler im Druckreduzierventil 30 und seiner elektri­ schen Ansteuerung kann der Druck am Ausgang dieses Ventils schlagartig von einem hohen Wert auf Tankdruck abfallen. Ebenso kann aufgrund eines Fehlers das Wegeventil 37 in seine Mittel­ stellung gelangen, ohne daß der Druck in seinem Druckanschluß P vorher auf einen niedrigen Wert gefallen wäre. Die Druckbegren­ zungsventile 55 dienen dazu, in diesen Fällen Druckspitzen in den Druckkammern 13 und 14 des Zylinders 11 zu verhindern, die Teile des Zylinders, insbesondere die Bänder 15 und 16 beschädi­ gen oder gar zerstören könnten.

Claims (9)

1. Betätigungsvorrichtung für ein Schiebeverdeck (10) an einer Maschine, insbesondere an einer Werkzeug- oder Kunststoff­ verarbeitungsmaschine, mit einem kolbenstangenlosen Zylinder (11), der einen Schlitten (19), von dem das Schiebeverdeck (10) mitnehmbar ist, und einen mit dem Schlitten (19) über an beiden Enden des Zylinders (11) über Umlenkrollen (17, 18) geführte flexible Zugmittel (15, 16) gekoppelten verschiebbaren Kolben (12) aufweist, der zwei während einer Verschiebung sich in ihrem Volumen entgegengesetzt ändernde Druckkammern (13, 14) voneinan­ der trennt und beidseitig von einem Druckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel ein flüssiges Druckmittel ist, daß eine verstellbare Drucksteuereinrichtung (30) vorhanden ist, mit der der Druck in der sich vergrößernden Druckkammer (13; 14) auf einen maximalen Wert begrenzbar ist und daß für die Beschleunigung und/oder die Abbremsung des Kolbens (12) der Druckaufbau bzw. der Druckabbau mit Hilfe der Druck­ steuereinrichtung (30) zeitlich gesteuert erfolgt.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschieberichtung des Kolbens (12) über ein Wegeventil (37) steuerbar ist, das zwei Verbraucheranschlüsse (A, B), von denen der eine Verbraucheranschluß (A, B) mit der einen Druckkammer (13, 14) und der andere Verbraucheranschluß (B, A) mit der anderen Druckkammer (14, 13) verbunden ist, einen Druckanschluß (P) und einen Tankanschluß (T) aufweist, und daß die Drucksteuereinrichtung (30) dem Druckanschluß (P) des Wege­ ventils (37) vorgeschaltet ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung ein Proportional- Druckregelventil (30) ist.

4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Drossel (48) im Ablauf der aus der sich jeweils verkleinernden Druckkammer (13; 14) verdrängten Druckmittelmenge.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drossel (48) verstellbar ist.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschieberichtung des Kolbens (12) über ein Wegeventil (37) steuerbar ist, das zwei Verbraucheranschlüs­ se (A, B), von denen der eine Verbraucheranschluß (A, B) mit der einen Druckkammer (13, 14) und der andere Verbraucheranschluß (B, A) mit der anderen Druckkammer (14, 13) verbunden ist, einen Druckanschluß (P) und einen Tankanschluß (T) aufweist, und daß zwischen jedem Verbraucheranschluß (A, B) und einer Druckkammer (13, 14) ein Drosselrückschlagventil (46) angeordnet ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschieberichtung des Kolbens (12) über ein Wegeventil (37) steuerbar ist, das einen ersten Verbraucheranschluß (A, B), der mit der einen Druckkammer (13, 14), und einen zweiten Verbraucheranschluß (B, A), der mit der anderen Druckkammer (14, 13) verbunden ist, einen Druckan­ schluß (P) und einen Tankanschluß (T) aufweist, und daß in einer mittleren Ruhestellung des Wegeventils (37) beide Verbraucheran­ schlüsse (A, B) stark gedrosselt miteinander verbunden sind.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Verbraucheranschlüsse (A, B) über je­ weils eine Drossel (42) mit kleinem Öffnungsquerschnitt mit dem Tankanschluß (T) verbunden sind.

9. Betätigungsvorrichtung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckkammer (13, 14) über ein Druckventil (55), das in Abhängigkeit von dem in dieser Druckkammer (13, 14) herrschenden Druck betätigbar ist, mit der anderen Druckkammer (14, 13) verbindbar ist.