DE2948441A1

DE2948441A1 - Vorrichtung zur steuerung der geschwindigkeit eines beweglichen bauteils

Info

Publication number: DE2948441A1
Application number: DE19792948441
Authority: DE
Inventors: Mario Calligaris
Original assignee: FRATELLI SANDRETTO SpA
Current assignee: SANDRETTO INDUSTRIE SpA TURIN/TORINO IT
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-01
Publication date: 1980-07-10
Also published as: NL7908876A; FR2444964B1; DE2948441C2; GB2038040B; BE880724A; US4328449A; IT7869901A0; IT1108528B; JPS5583907A; GB2038040A; FR2444964A1; ES487084A1

Description

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Bes chreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung eines beweglichen Bauteils.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit eines beweglichen Schlittens einer KunststoiT-Spritzgußmaschine, einer Werkzeugmaschine oder einer hydraulischen Presse o.dgl., relativ zum feststehenden Maschinengestell.

Aul* dem Gebiet der Werkzeugmaschinen ganz allgemein und bei Spritzgußmaschinen insbesondere ist es oft erforderlich, sowohl die Stellung oder Lage eines speziellen beweglichen Schlittens in jedem Moment eines Arbeitszyklus zu kennen, als auch die Schlittengeschwindigkeit zu steuern.

Wenn der Schlitten von einem hydraulischen System angetrieben wird, sind solche Maschinen mit einer Druckmittelquelle versehen, welche das Druckmittel durch eine Leitung zu einem Schlitten-Antriebselement fördert. Gegenwärtig wird die Geschwindigkeit dieses Schlittens indirekt dadurch gesteuert, daß die Strömungsmenge des zum Antrieb des Bauteils geförderten Druckmittels mit Strömungsreglern gesteuert wird, die in den Leitungen in Reihe . angeordnet sind.

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Dabei ist eine erste Art von Hegelvorrichtungen mit Querschnittsverengungen bekannt, durch welche das Druckmittel hindurchtritt. Die Durchtrittsöffnung ist bei diesen Konstruktionen so einstellbar, daß eine Fördermenge erhalten wird, welche eine entsprechende erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens ergibt. Solche Querschnittsver- engungen führen jedoch zu einem Druckverlus t in der Leitung, so daß vor dem Regler ein Druck der Druckmittelquelle erforderlich ist, der erheblich höher als der am zu treibenden Bauteil erforderliche mittlere Druck ist. Da die nicht zum anzutreibenden Bauteil geförderte Druckmittelmenge bei diesem erhöhten Druck abgeblasen wird, hat dies infolge des Druckmittelabblasens einen erheblichen Leistungsverlust zur Folge und an den Querschnittsverengungen tritt ein erheblicher Druckabfall auf. Wenn während eines Arbeitszyklus die am Schlitten auftretende Widerstandskraft einen Grenzwert überschreitet, kann der Druck hinter dem Regelelement außerdem eine ungenügende Höhe haben, was dann zu einer unerwünschten Verlangsamung der Schlittenbewegung führt.

Eine zweite bekannte Art der Strömungsregelung, mit welcher die Nachteile der vorerwähnten ersten Art vermieden werden sollen, weist im wesentlichen einen Strömungswandler in der besagten Leitung auf, der an seinem Ausgang ein elektrisches Signal entwickelt, das der in der Leitung strömenden Durchflußmenge proportional ist, und weiter ist vor

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dem Strömungswandler ein Ventil vorgesehen, welches eine veränderbare Menge des von rter Druckmittelquelle gelieferten Druckmittels abzublasen vermag. Das vom Wandler gelieferte elektrische Signal wird mit einem elektrischen Referenzsignal verglichen, und das resultierende elektrische Signal wird zur Steuerung des Ablaßventils in solcher Weise verwendet, daß die Durchflußmenge und damit die Schlittengeschwindigkeit konstant gehalten wird, auch wenn die am Schlitten auftretenden Widerstandskräfte sich ändern.

Diese zweite Art einer Kegelungsvorrichtung- ist Jedoch infolge ihrer ungünstigen Ansprechzeit nachteilig. Da der Strömungswandler hierbei im allgemeinen mechanisch aufgebaut ist, haftet ihm eine Trägheit an, welche zu extrem langen Ansprechzeiten führt. Die Druckanpassung infolge eines plötzlich auftretenden Schlittenwiderstandes ist daher langsam und dies führt zu einem Absinken der Jeweiligen Geschwindigkeit. Da die zur Verfügung stehenden Regelvorrichtungen außerdem in allen Fällen mechanisch bewegliche Teile haben, unterliegen diese im Laufe der Zeit der Abnutzung, was zu Druckmittel-Leckverlust führt, so deß nach einer anfänglichen Betriebszeit eine dauernde Wartung erforderlich ist.

Schließlich sind die käuflich erhältlichen Strömungsregler ziemlich teuer, was ihre Verwendung insbesondere unter Berücksichtigung der Kosten für ihre häufige Wartung teuer macht.

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Der Erfindung liegt daher die Aulgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung eines beweglichen Bauteils zu schaffen, welches die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten erhältlichen Vorrichtungen nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung eines relativ zu einem festen Gestellbauteil beweglichen Bauteils ausgegangen, wobei der bewegliche Bauteil seinen Bewegungsantrieb von einer ersten Antriebseinrichtung erhält, welche erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß ein direkt vom beweglichen Bauteil betätigter Geschwindigkeitswandler vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, daß er ein der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils proportionales elektrisches Signal einer zweiten Vergleichs- und Verarbeitungseinrichtung zuführt, der außerdem wenigstens ein elektrisches Referenzsignal zugeführt wird, welches einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert proportional ist, und daß das der Differenz zwischen dem Signal des Wandlers und dem elektrischen Referenzsignal proportionale Ausgangssignal der zweiten Vergleichsund Verarbeitungseinrichtung der ersten Antriebseinrichtung zugeführt wird, um die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Wert der Geschwindigkeit zu halten.

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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung näher erläutert, die ein funktionelles Blockdiagramin der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Druckmittelquelle mit konstanter Liefermenge, beispielsweise eine Pumpe, bezeichnet, die über eine Saugleitung 2 mit einem in einem Druckmittel-Vorratsbehälter k enthaltenen Druckmittel 3 verbunden ist. Die Pumpe weist außerdem eine Auslaßleitung 6 auf, die in eine zu einer Kammer 8 eines Verbrauchers y führende Speiseleitung 7 und in eine an ein Ablaßventil 11 angeschlossene Leitung 10 unterteilt ist. Über eine Auslaßleitung 12 aus dem Ablaßventil strömt Druckmittel in den Vorratsbehälter k zurück. Der Verbraucher 9 weist einen Kolben auf, der axial verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist, dessen Innenflächen den Umfang der Kammer 8 begrenzen. Der Zylinder 15 ist starr an einem festen Gestellteil 16 angeschlossen, und der Kolben Ik ist so ausgebildet, daß er über eine Kolbenstange 18 eine axiale Verschiebung auf einen beweglichen Bauteil 17 überträgt.

Der bewegliche Bauteil 17 und der Gestellbauteil werden beispielsweise von einem beweglichen Schlitten einer Kunststoff-Spritzgußmaschine und dem Gestell der Maschine gebildet.

Ein ferromagnetischer Kern 20 ist über ein Queihaupt 21 starr an der Kolbenstange 18 angeschlossen. Der Kern 20 bildet Teil eines in seiner Gesamtheit mit 22 bezeichneten Transformators und weist

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im wesentlichen eine Primär- und eine Sekundärwicklung auf, die in Form einer Spule koaxial übereinandergewi ekelt sind, so daß sie innen einen Kanal zur Aufnahme des Kerns 20 bilden. Die Primärwicklung des Transformators 22 wird von einem Oszillator 23 gespeist, und die Sekundärwicklung des Transformators 22 speist ihrerseits in eine Gleichrichter'- und Verstärkerschaltung 2k ein elektrisches Signal, welches proportional dem Abschnitt des Kerns 2Ü, der innerhalb des erwähnten Kanals liegt.

Der Aufbau des Transformators 22 und seine Aibeitsweise sind im einzelnen in der Patentanmeldung P des Anmelders beschrieben.

Die Gleichrichter- und Verstärkungsschal Lung 2k erzeugt daher an ihrem Ausgang ein kontinuierliches elektrisches Signal, dessen Amplitude davon abhängt, wie weit der Kern 20 in den Transformator 22 eingeschoben ist, d.h. von der Position des beweglichen Bauteils 17 relativ zum festen Uestellbauteil 16. Das Ausgangssignal der Schaltung 2k wird zum Kingang einer Ableitungsschaltung 27 geführt, deren Ausgang an den ersten Eingang einer Vergleichs- und Verstärkerschaltung 28 angeschlossen ist. Da das Eingangssignal der Ableitungsschaltung 27 dem jeweiligen Wert der Verschiebung des beweglichen Bauteils 17 relativ zum Gestellbauteil l6 ist, ist das zum ersten Eingang der Schaltung 28 geführte Signal proportional dem augenblicklichen Wert der Bewegungsgeschwindigkeit

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dee Bauteils 17 relativ zum Gestellbauteil 16.

Der zweite Eingang der Schaltung 28 ist mit einem Anschluß 29 verbunden, dem nach einem vorgegebenen Zyklus in nicht dargestellter Weise eine Vielzahl von kontinuierlichen elektrischen Signalen zufuhrbar ist. Der Ausgang der Schaltung 28, an dem ein elektrisches Signal entwickelt wird, welches proportional der Difierenz zwischen den dem ersten und dem zweiten Eingang zugeführten Signalen ist, ist am Betätigungs- und Steuereingang des Ablaßventils 11 angeschlossen.

Der Transformator 22, der Oszillator 23, die Gleichrichter- und Verstärkungsschaltung 2k, die Vergleichsschaltung 28 und das Ablaßventil 11 bilden in ihrer Gesamtnheit eine Vorrichtung ~}O zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils 17 relativ zum Gestellbauteil 16.

Die Arbeiteweise der Vorrichtung 30 ist wie folgt.

Zunächst wird angenommen, daß der bewegliche Bauteil 17 sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit relativ zum Gestellbauteil 16 bewegt. Zu diesem Zweck wird am Anschluß 29 eine geeignete Gleichspannung zur Verfügung gestellt, die dann über den zweiten Eingang der Vergleichsschaltung 28 zugeführt wird. Solange die üruckmittelquelle 1 kein Druckmittel in die Leitung 6 fördert, bewegt sich der Kolben Ik nicht. Demzufolge erscheint am Ausgang des Transformators 22 ein Spannungssignal,

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welches konstant und proportional zur Stellung des Kerns 20 innerhalb des Transformators ist. Dieses konstante Signal erzeugt am Ausgang der Ableitungsschaltung 27 ein Null-Signal, welches dem ersten Eingang der Vergleichsschaltung 28 zugeführt wird. Diese Schaltung 28 entwickelt demzufolge kein elektrisches Signal, welches den Eingang des Ablaßventils 11 betätigen würde. Das Ventil bleibt also geschlossen.

Wenn die Druckmittelquelle 1 eingeschaltet wird, wird Druckmittel 3 aus dem Vorratsbehklter k angesaugt und über die Auelaßleitung 6 und die Speiseleitung 7 unter Druck in die Kammer 8 gefordert. Das Druckmittel erzeugt eine axiale Verschiebungskraft auf der Grundfläche des Kolbens Ik, der sich infolge—dessen verschiebt und seine Bewegung auf den beweglichen Bauteil 17 und den Kern 20 überträgt. Im Transformator 22 wird demzufolge eine Veränderung des Kopplungseffekts zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung hervurgurufun, woraus eine Änderung seines Ausgangssignals resultiert. Dieses letztere Signal wird durch die Gleichrichter- und Verstärkerschaltung 2k verstärkt, wodurch an deren Ausgang ein Gleichspannungssignal erscheint, welches proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens Ik oder des beweglichen Bauteils 17 relativ zum Gestellbauteil l6 größer wird.

Solange bis das am ersten Eingang der Schaltung vorhandene Signal den Wert des der Schaltung am zweiten Eingang zugeführten Signals erreicht, hält

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der Ausgang der Schaltung das Ablaßventil 11 unbetätigt, und die Druckmittelquelle 1 fördert demzufolge dauernd Druckmittel 3 mit der vollen Fördermenge in die Kammer 8. Der Kolben I^ erhält daher solange eine beschleunigte Bewegung, bis er die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht.

Der bewegliche Bauteil 17 erreicht die vorbestimmte Geschwindigkeit im wesentlichen dann, wenn das Ausgangesignal der Ableitungsschaltung 27 eine Spannung erreicht, die gleich der am Anschluß anliegenden Spannung ist. Unter diesen Bedingungen aktiviert die Schaltung 28 das Ablaßventil 11, weiches die Menge des von der Druckmittelquelle in die Auslaßleitung 6 geförderte Druckmittel durch Ablassen eines Teils des Druckmittels in den Behälter 4 Über die Leitungen 10 und 12 verringert.

Es ist also eine HUckkopplungssteuerung gegeben, welche eine Bewegung des Bauteils 17 mit vorgegebener Geschwindigkeit relativ zum festen Gestellbauteil l6 ermöglicht. Eine Überprüfung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, daß die Vorrichtung 30 die gestellten Ziele erfüllt.

So bestimmt die Steuervorrichtung 30 die Geschxbidigkeit des beweglichen Bauteils 17 direkt und steuert deren Größe durch Einwirkung auf die Fördermenge des in die Speiseleitung 7 geförderten Druckmittels 3, Daher werden sämtliche Nachteile der mit indirekter Steuerung arbeitenden Vorrichtung vermieden, die zwischen der Förderquelle und dem Verbraucher angeordnet sind und die mit Drosselung in der

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Speiseleitung arbeiten, was Druckabfälle zur Folge hat und Verwendung einer Druckmittelquelle mit sehr hohem Druckniveau erfordert.

Da der einzige bewegliche Teil der Vorrichtung der ferromagnetische Kern 20 ist, hat die Vorrichtung 30 eine geringe Ansprechzeit, da keine Verzögerungen infolge mechanischer Trägheitsphänomene auftreten.

Die Kosten der Vorrichtung 30 können schließlich in ihrer Uesamthöhe gering gehalten werden, da Komponenten verwendet werden, die auch für andere Zwecke verwendbar sind, beispielsweise zur Bestimmung der Jeweiligen Position des beweglichen Bauteils 17 (Transformator 22, Oszillator 23, Gleichrichter- und Verstärkerschaltung 24). Da kein Bauteil dem Verschleiß unterliegt, kann darüber hinaus auch die Häufigkeit der Wartung erheblich verringert werden.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen des beschriebenen AusfUhrungsbeispiels verwirklichbar sind.

So könnte der Kolben lU des Verbrauchers 9 auch von einem Elektromotor angetrieben sein, wobei dann die Schaltung 28 ein zur Steuerung der Motordrehzahl dienendes Signal entwickeln würde.

Wenn andererseits der bewegliche Bauteil 17 eine Anzahl verschiedener Bewegungsgeschwindigkeiten

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in Abhängigkeit von der Position des Bauteils 17 relativ zum festen Gestellbauteil l6 während eines einzigen Arbeitszyklus annehmen soll, dann kann eine Vielzahl von Eingängen anstelle des einzigen zweiten Eingangs an der Schaltung 28 vorgesehen werden, wobei Jedem Eingang ein Signal mit einer vorbestimmten, einer vorbestimmten Geschwindigkeit entsprechenden Spannung zugeführt wird. Durch ein vom Ausgang der Verstärkerschaltung 2k abgeleitetes Steuersignal kann dann die Übertragung des jeweiligen Referenzsignals auf die Schaltung 28 gesteuert werden, wobei das Steuersignal der Schaltung 2k direkt von der augenblicklichen Position des beweglichen Bauteils relativ zum festen Bauteil l6 abhängt.

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Claims

PATENTANWÄLTE HELBEH S ZENZ G. I E Ξ :-> ^. R WcU Λ> E141 ZWlNGENBEHG TEL. 0 6SS1-74106

s 79 L 2

FRATnXLI SANURKTTO S.p.A., Via ^. De Ainicis Uk, I-1OO97 Regina Margherita (Turin/lUli.ii)

Vorrichtung zur Steuerung der Gescliwintiigkeit eines beweglichen Bauteils.

Patentanspruch

1. Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit der Bewegung eines relativ zu einem festen Gestellbauteil beweglichen Bauteils, wobei ihr Bewegungsantrieb des beweglichen Bauteil« durch eine erste Antriebseinrichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein direkt vom beweglichen Bauteil betätigter Geschwindigkeitswandler (22; 23» 2h) vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, daß er ein der Bewegungsgeschvindigkei t des brvrgl ichen Bauteils (17) proportionales elektrisches Signal einer zweiten Vergleichs- und Verarbeitunjseinrichtung (28) zuführt, dor außerdem veni^btens ein elektrisches Referenzsignal zugeführt wird, welches einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert proportional ist, und daU das der Differenz zwischen dein Signal

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des Wandlers und dem elektrischen Kefcrcnzsignal proportionale Aus gangs sign al der zweiten Vni'Rleichs- und Verarbeitungseinrichtung (28) der ersten Antriebseinrichtung (l; 11) zugeführt wird, um die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen B;iuttuls (17) im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Vert der Geschwindigkeit zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitswandler einen Stellun<;swandler (22) aufweist, dei- ein der vom beweglichen Bauteil (17) relativ zum festen Gestillbauteil (l6) eingenommenen Stellung· proportionales elektrisches Ausgangssignal zu entwickeln vermag, und daß in Reihe mit dem Stellungswandlui- (22) eine AbIeitungsschaltung (27) angeordnet is L, wobei das der Bewegungsgeschwindigkeit proportionale elektrische Signal am Ausgang der Ablei t-uiigsschaltung (27) erhalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Vergleichs- und Verarbeitungseinrichtung (28) eine Vielzahl von Referenzsignalen zugeführt werden, von denen jedes dann auf die zweite Vergleichs- und Verarbeitungseinrichtung (28) übertragen wird, wenn der bewegliche Bauteil (I7) eine vorbestimmte Stellung relativ zum festen Gestellbauteil (l6) annimmt.

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ORIGINAL INSPECTED

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k. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß jedes elektrische Signal der Vielzahl von elektrischen Signalen durch das vom Stellungswandler (22) entwickelte elektrische Ausgangssignal auf die zweiten Vergleichs- und Veiarbeitungseinrichtungen (28) übertragen wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung eine Druckmittelquelle mit konstanter Liefermenge aufweist, welche über" eine hydraulische Schaltung (Leitungen 6,7) ein Druckmittel zu einem Bewegungs-Transmissionselement (Kolben Ik; Zylinder 15) fördert, und daß wenigstens ein Ventil (ll) vorgesehen ist, welches eine veränderbare Menge des Druckmittels vor Erreichen des Bewegungs-Transmissionselements (l4; 15) abzweigt, wobei das Ventil (ll) vom Ausgangssignal der zweiten Vergleichs- und Verarbeitungseinrichtung (28) betätigt ist.

6. Vorrichtung nach einem dex- Ansprüche 1 bis '», dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung einen Elektromotor aufweist, und daß das Ausgangssignal der zweiten Vergleichsund Verarbeitungseinrichtung (28) zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors dient.

7. Vorrichtung zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit eines relativ zu einem festen Gestellbauteil beweglichen Bauteils, wie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.

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