DE2903122A1

DE2903122A1 - Elektrisch gestelltes hydraulisches stromregelventil

Info

Publication number: DE2903122A1
Application number: DE19792903122
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: GKN Windsor GmbH
Current assignee: Kloeckner Windsor 6457 Maintal De GmbH
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1980-07-31

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch gestelltes hydraulisches Stromregelventil mit einem Gehäuse mit mehreren getrennten Kammern, Leitungsanschlüssen zu diesen und einem die Verbindung zwischen diesen Kammern in ihrem Durchflußquerschnitt beeinflussenden Schieber.
Stromregelventile werden z.B. für die Betätigung der Formschließvorrichtung von hydraulisch betätigten Spritzgießmaschinen zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen verwendet. Die betriebsbedingten Geschwindigkeiten der Schließ- und Öffnungsbewegungen dieser Vorrichtung sind längs der Bewegungsbahn verschieden groß. Eine Möglichkeit, dies zu erreiien, liegt in der Verwendung eines Stromregelventiles, das in der Druckinittelleitung zum Schließzylinder liegt und von der Maschinensteuerung, vorzugsweise über Endschalter über ein elektrisch, i.allg. elektromagnetisch gesteuertes Vorsteuerventil, also mittelbar gestellt wird.
Bisher gebräuchliche elektrische Stromregelventile sind 2-stufig vorgesteuerte Proportionalventile bzW 3-stufig vorgesteuerte Servoventile. Bei diesen Ausführungen besteht eine Koppelung zwischen Vor- und Hauptsteuerkolben. Die Schwingungen des Vorsteuerteils werden auf den Hauptsteuerkolben übertragen. Somit ist kein konstanter Durchfluß am Hauptsteuerkolben gewShrleistet, die Schwingungen des Hauptkolbens werden auf den Schließkolben übertragen. Die Unterdrückung solcher unerwünschten Schwingungen macht den Einbau von Drosseln in den Leitungen notwendig. Deren Einstellung ist sehr emtslndlich und daher stranfällig bei Änderungen von Systemparametern wie der Viskosität der Hydraulikflüssigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Stromregelventil zu schaffen, das unabhängig von veränderlichen Systemparametern mittels eines Programmgebers unmittelbar durch einen elektrischen Antrieb stufenlos gestellt werden kann und in hydraulischen Stromkreisen ohne Dämpfungsmittel einsetzbar ist.
Diese rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, dals bei einem Stromregelventil der eingangs beschriebenen Art der Schieber einerseits mit einem Schrittmotor als Antrieb und andererseits mit einem Lagemelder gekuppelt ist, dessen Wegsignal (als Istwert) in einer Komparatorschaltung mit dem (von der Masciiinensteuening vorgegebenen) Stellsignal (als Sollwert) für den chrittniotor verglichen wird.
Mittels des Schrittmotors als Antrieb des Schiebers und des Lagemelders für die Position des Schiebers lassen sich die Durchströmquerschnitt-e des Ventils in außerordentlich kurzen Zeiten, schwingungsfrei und ohne Verwendung mechanischer Schalter wie Sndkontakte oder hydraulischer Schalter wie Vorsteuerventile stets reproduzierbar einstellen.
Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Schrittmotor unmittelbar in eine digitale Maschinensteuerung integriert werden kann.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Stromregelventils ist daher für die hydraulischen Antriebe und Steuerungen von Präzisionswerkzeugmaschinen udglo kostensparend in Aufwand und Unterhaltung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schieber ein Kolben, dessen Kolbenstange eine Gehäusewand durchsetzt und außen mit einer Gewindespindel gekuppelt ist, die ihrerseits mit dem Schrittmotor über eine Gewindehülse in Wirkverbindung steht. Diese Ausführung ergibt durch die Verwendung von Drehteile für die bewegten Teile des Ventils eine bezüglich Fertigung und Wartung besonders einfache Konstruktion.
In einer Weiterbildung durchsetzt die Kolbenstange in Verlängerung auch die gegenüberliegende Gehäusewand und ist außen mit dem Kern eines induktiven Wegaufnehmers gekuppelt Das Ausgangssignal eines solchen induktiven .Jegaufrlehaers läßt sich besonders einfach mit dem Stellsignal der Easchinensteuerung vergleichen0 Durch die Anordnung von Antrieb und Wegmelder auf einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses lassen sich beide auf einfache Weise und unabhängig von einander vom Ventilgehäuse trennen.
Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der restlichen Unteransprüche.
Die erfindung wird im folgenden am Beispiel der Anwendung in der Formschließeinrichtung einer Spritzgießmaschine -d.i0 die Formschließvorrichtung mit Schließzylinder, teuerorganen und Hydraulikleitungen - näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen Fig, 1 einen Längsschnitt durch ein mittels Schrittmotors digital gestelltes Stromregelventil mit induktivem Wegaufnehmer und Fig. 2 das Blockschaltbild des elektrischen Steuerkreises dieses Ventils.
In Fig. 1 sind in dem Gehäuse 1 eines 4/3-Wegeventiles vier Kammern 2 bis 5 ausgespart, deren Zu- bzwo Ableitungen mit Pfeilen angegeben und bezeichnet sind0 Das Gehäuse 1 mit seinen Kammern 2 bis 5 ist quer durchsetzt von einem Schieber 6, der als Mehrfachkolben ausgebildet ist.
In der gezeichneten Schließstellung ist die an die Pumpe P angeschlossene Mittelkammer 3 gegen die Kammern 4 und 5 abgesperSt. Bei einer 3ewegung des Schiebers 6 nach links oder rechts wird je nach dem Hub ein mehr oder weniger großer Durchlaßquerschnitt von der Kammer 3 zu einer der Rammern 4 oder 5 geöffnet.
Die Bewegung erfolgt über einen 5-Phasen-Schrittmotor 10, auf dessen Welle eine Kugelgewindebüchse 11 aufgesteckt ist. In dieser Kugelgewindebüchse läuft eine Spindel 12, die über eine Gabel 12.1 mit dem rechts aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende 6o1 des Schiebers 6 gekuppelt ist.
Je nachdem, ob der Schrittmotor 10 links oder rechts herum läuft, schiebt bzwO zieht er also über die Kugelgewindespindel 11, 12 den Schieber nach links bzw. rechts.
Die jeweilige Lage des Schiebers 6 im Gehäuse 1 wird festgestellt und gemeldet durch einen induktiven Wegaufnehmer 13, der an der linken Seite des Gehäuses angebaut ist und dessen Kern 13.1 mit dem links aus dem Gehäuse heraustretenden Ende 6o2 des Schiebers 6 gekuppelt ist.
In Fig. 2 sind Steuerung und Regelkreis für das digital gestellte Stromregelventil 1 dargestellt.
Die Geschwindigkeiten der Schaltbewegungen des Schiebers 6 werden beim Einrichten der Maschine mittels der Potentiometer 20 vorgegeben0 Diese Potentiometer werden von der Steuerlogik 21 während eines Arbeitszyklus der Maschine der Reihe nach über die Leitung 22 auf den einen Eingang der Steuerstufe 23 für den Schrittmotor 10 geschaltet.
Auf den anderen Eingang ist das Signal des induktiven Weganfnehmers 13 über die Leitung 24 geschaltet. In der Steuerstufe 23 werden die beiden Signale für Sollwert und Istwert in einem Komparatorkreis 25 verglichen, dessen Ausgangssignal auf einen Schrittgenerator 26 geschaltet ist. Die Impulse dieses vom Ausgangssignal gesteuerten Generators werden in einer Leistungsstufe 27 verstärkt, und der Ausgang der Steuerstufe 23 speist den Schrittmotor 10.
Die einmal angefahrene Position des Hauptsteuerkolbens wird sicher reproduziert. Die Stellung des Hauptkolbens ist unabhängig von Änderungen der Systemparameter.
Mit der beschriebenen Anordnung können die Bewegungen des (nicht dargestellten) Schließzylinders der Schließeinrichtung einer Spritzgießmaschine, dessen beide Kammern über die Leitungen A, B an das Stromregelventil 1 angeschlossen sind, vollelektronisch digital gesteuert werden.
Als Ausführungsbeispiel seien folgende Daten angegeben: 5-Phasen-Schrittmotor: Schrittweinkel: 0,720 Schrittfrequenz: max 30000/sec Kugelgewindespindel: Steigung 3r175 4/3-Wegeventil: Hub: t 10 mm Schaltzeit für max. Hub v. 20 mm: 0,1 sec Durchsatz: max. 85 ltrlmin bei np = 6 bar Mit gleichem Vorteil kann das erfindungsgemäße Stromregelventil auch bei anderen hydraulischen Antrieben eingesetzt werden, z.B. bei dem Antrieb der Schutzvorrichtungen an Werkzeugmaschinen. Bei Spritzgießmaschinen kann es ferner eingesetzt werden zur Steuerung der Bewegung des Einspritzkolbens und/oder des Spfltzaggregates und schließlich auch zur Steuerung der Schneckendrehzahl. Schließlich ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Stromregelventils mit gleichem Vorteil bei Druckregelventilen anwendbar.

Claims

Elektrisch gestelltes hydraulisches Stromregelventil Patentansprüche Elektrisch gestelltes hydraulisches Stromregelventil mit einem Gehäuse mit mehreren getrennten Kammern, Leitungsanschlüssen zu diesen und einem die Verbindungen zwischen diesen Kammern in ihrem I)urchfluß querschnitt beeinflussenden Schieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (6) einerseits mit einem Schrittmotor (10) als Antrieb und andererseits mit einem Lagemelder (13) gekuppelt ist, dessen Wegsignal (als Istwert) in einer Komparatorschaltung (25) mit dem (von der Maschinensteuerung vorgegebenen) Stellsignal (als Sollwert) für den Scllrittmotor verglichen wird.
2. Stromregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet> daß der Sehieber ein Kolben (6) ist dessen Kolbenstange eine Gehäusewand durchsetzt und außen mit einer Gewindespindel (12) gekuppelt ist, die ihrerseits mit dem Schrittmotor (io) über eine Gewindehülse (11) in Wirkverbindung steht
3. Stromregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange in Verlängerung auch die gegenüberliegende Gehäusewand durchsetzt und außen mit dem Kern (1301) eines induktiven WegauSnehmers (13) gekuppelt ist.

4O Stromregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang der Komparatorschaltung (25) mit dem Ausgang des Wegaufnehmers (13) verbunden ist und der andere Eingang mit einem von mehreren, über die Maschinensteuerung (Steuerungslogik) (21) zugeschaltet en Potentiometern (20), während der Ausgang mit dem Eingang eines Schrittgenerators (26) verbunden ist, dessen Ausgang über eine Leistungsstufe (27) mit dem Schrittmotor (10) verbunden isto