DE3422089A1

DE3422089A1 - Einrichtung zum regeln des druckes und der foerdermenge einer verstellbaren pumpe

Info

Publication number: DE3422089A1
Application number: DE19843422089
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 7147 Nußdorf Palm; Berthold 7145 Markgröningen Pfuhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1985-12-19
Also published as: EP0164602B2; JP2654770B2; US4708596A; EP0164602A2; EP0164602B1; EP0164602A3; DE3573150D1; ATE46561T1; JPS614881A

Description

1Q h λ Κ ο

18.U. 1981t Wd/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen "bekannten Einrichtungen ist üblicherweise für die Regelung des Druckes und der Fördermenge in Verbindung mit entsprechenden Istwertaufnehmern erforderlich. Die verwendeten Regler werden jeweils umgeschaltet oder arbeiten als Begrenzerschaltung mit automatischem Übergang von Geschwindigkeits- in Druckregelung. Wird eine derartige Einrichtung bzw. Pumpe zur Steuerung von Spritzgießmaschinen verwendet, so tritt bei einem zuletzt genannten Regler das Problem auf, daß während der Geschwinddigkeitsphase des Druckzylinders der Druckregler in die Stellgrenzen läuft und somit ein optimaler Übergang von Geschwindigkeits- in Druckregelung nicht möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, die Menge bzw. den Druck einer verstellbaren Pumpe entsprechend einer Sollwertvorgabe so einzustellen, daß der Übergang von einer Mengen- zur Druckregelung verbessert wird. Durch einen Istwertvorhalt wird eine gute Dämpfung und ein gutes Einschwingverhalten erreicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe in schematischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Zeichnung ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet, die über eine Saugleitung 11 Druckmittel aus einem Behälter 12 ansaugt und dieses in eine Förderleitung 13 verdrängt. Die Förderleitung 13 führt zu einem Arbeitszylinder 1h; in ihr ist ein Wegeventil 15 mit drei Schaltstellungen mit stetigem Übergang angeordnet, z.B. ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil.

Das die Fördermenge der Pumpe 10 bestimmende Stellglied - z.B. die Schrägscheibe einer Axialkolbenpumpe - wird mit Hilfe zweier einander entgegenwirkender Stellkolben 17> 18 mit ungleich großen Flächen eingestellt. Der Stell-

kolben 18 wird über eine Leitung 19 beaufschlagt, welche von der Förderleitung 13 ausgeht, und zwar von einer Stelle, die stromabwärts des Wegeventils 15 liegt. Der Stellkolben 17 wird über eine Steuerleitung 20 beaufschlagt, die ebenfalls an die Förderleitung 13 angeschlossen ist, und zwar an einer Stelle, die zwischen der Pumpe 10 und dem Wegeventil 15 liegt. In der Schaltstellung II des Wegeventils 15 sind sämtliche Anschlüsse gesperrt; in seiner Schaltstellung I ist der Arbeitszylinder 1k zu einer zum Behälter führenden Rückleitung 22 verbunden, während in der Schaltstellung III Verbindung von der Förderleitung hergestellt ist zum flächengrößeren Stellkolben und zum Arbeitszylinder 1k. Der flächenkleinere Stellkolben 17 ist stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt.

Das Wegeventil 15 wird durch einen Elektromagneten 23 eingestellt, der über eine elektrische Leitung 2k mit einem elektronischen Steuergerät 25 verbunden ist, von dem eine erste elektrische Leitung 26 zu einem elektronischen Mengenbegrenzer 27 führt und eine zweite elektrische Leitung 28 zu einem Wegaufnehmer 29 des Wegeventils 15· Der Wegaufnehmer 29 signalisiert laufend die Position des Wegeventils 15 dem elektronischen Steuergerät 25; dieses wiederum gibt durch ein von der Leitung 26 empfangenes Signal entsprechend verarbeitete Werte über die Leitung 2k dem Elektromagneten 23 vor, der das Wegeventil 15 entsprechend einstellt.

An die Förderleitung 13 ist ein elektrischer Druckgeber 31 angeschlossen, der über eine elektrische Leitung 32 einem Istwertvorhalt 33 und über eine Leitung k2 den differenzierten Druck-Istwert zu einem Regelverstärker 35 führt. Von der elektrischen Leitung 32 zweigt eine elektrische Leitung 3k ab, die ebenfalls zum Regelverstärker 35 führt,

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dem über einen Eingang 36 der von der Pumpe zu erzeugende Druck-Sollwert P eingegeben wird. Der Mengenbegrenzer 27 hat eine Eingabe 3T₅ über die ihm die von der Pumpe bereitzustellende Fördermenge eingegeben wird; er begrenzt gleichzeitig deren maximale Fördermenge. Weiterhin ist in der Regeleinrichtung eine Nachführung 39 vorgesehen, welche den Regelverstärker 35 mit dem Mengenbegrenzer 27 in Wirkverbindung bringt. In den einzelnen Einheiten 3^₉ 35j 37 und 39 sind diverse Verstärker, Widerstände und Kondensatoren enthalten, auf deren Wirkungsweise im einzelnen nicht eingegangen ist, da dies nicht zum besseren Verständnis der Erfindung beiträgt. Erwähnt sei lediglich eine Diode kO im Istwertvorhalt 33, auf deren Funktion weiter unten eingegangen ist.

Der Arbeitszylinder 1^ ist einfach wirkend ausgebildet und stellt im Ausführungsbeispiel den Druckzylinder einer Spritzgießmaschine dar. Dabei ist der Geschwindigkeitsund Druckverlauf am Arbeitszylinder 1k von Bedeutung. Unter Geschwindigkeitsverlauf ist dabei auf die Vorschubbewegung des Kolbens Bezug genommen. Die Aufgabe des Wegeventils 15 ist es, die Fördermenge bzw. den Förderdruck der Pumpe entsprechend den obengenannten Sollwertvorgaben einzustellen. Solange der Mengenbegrenzer 27 nicht wirksam ist, setzt sich die Sollwert "w engeH unverändert durch . Das elektronische Steuergerät wird mit diesem Wert angesteuert und das Wegeventil entsprechend des Sollwerts positioniert. Wenn der Stellkolben 18 über die Steuerleitung 19 mit der Förderleitung 13 vor dem Wegeventil verbunden ist, überwiegt die Kraft an diesem - da seine Fläche größer ist so daß die Kraft am Kolben 17 überwunden wird und die Pumpe 10 auf größere Fördermenge eingestellt wird. Über diesen Stellkolben wird eine konstante Druckdifferenz und somit eine dem Sollwert proportionale Mengenverstellung der Pumpe erreicht.

Am Regelverstärker 35 werden Drucksoll- und Istwert verglichen, und nach entsprechender Verstärkung wirkt dieses Signal auf den Mengenbegrenzer 27 und korrigiert den Sollwert der Fördermenge so lange, bis der am Druckgeber 31 festgestellte Istwert dem an der Eingabe 36 eingegebenen Drucksollwert entspricht.

Um auch bei kleinen Differenzen zwischen Drucksoll- und Istwert noch die eingestellte Menge zu erreichen, ist es notwendig, im Regelverstärker 35 eine hohe statische Verstärkung zu erreichen. Da dies nicht mit reiner proportionaler Verstärkung möglich ist, weist dieser ein integrales Verhalten auf. Dieses führt dazu, daß der Regler bei Soll-Istdifferenz in die Stellgrenze läuft. Durch die Nachführung 39 des Regelverstärkers 35 wird erreicht, daß dessen Stellgröße nicht größer als der Sollwert "Fördermenge" werden kann und somit bei Gleichheit von Drucksoll- und Druckistwert der Regler unverzüglich die Mengenvorgabe zurücknimmt.

Durch den Istwertvorhalt 33 wird eine zusätzliche Dämpfung und damit ein besseres Einschwingverhalten des Drukkes erreicht. Mit dem Widerstand U1 und der Diode Uo läßt sich die Dämpfung richtungsabhängig einstellen; somit kann diese dem unterschiedlichen Verhalten der Regelstrecke optimal angepaßt werden. Damit werden erhebliche Verbesserungen gegenüber bisherigen Einrichtungen erreicht.

Anstelle der zwei Stellkerlben 1T₅ 18 ist es auch möglich, nur einen Stellkolben vorzusehen und als Gegenkraft eine Feder einzusetzen. Solche SteLlvorrichtungen sind hinlänglich bekannt und nicht erfindungswesentlich.

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Claims

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

MJ Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe (10), deren Stellglied (16) mit Hilfe eines über ein Steuerventil (15) angesteuerten, druckbeaufschlagten Kolbens (18) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Förderleitung (13) herrschende Druck-Istwert (31) als elektrisches Signal zusammen mit einem Istwertvorhalt (33) einem elektrischen Regelverstärker (35) eingespeist wird, dem auch der Druck-Sollwert (P) eingegeben wird, daß der Fördermengen-Sollwert (M) einem Mengenbegrenzer (27) eingegeben wird, der über eine elektronische Lageregelung (25) das Steuerventil (15) einstellt, dessen der Fördermenge entsprechende Position als elektrisches Signal (29) ebenfalls dem Mengenbegrenzer eingegeben wird und daß im Regelverstärker (35) Drucksoll- und Istwert verglichen und dem Mengenbegrenzer (27) übermittelt und so lange korrigiert werden, bis dieser durch entsprechende Einstellung der Fördermenge den Druck-Istwert hergestellt hat.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße des Regelverstärkers (35) durch eine zwischen diesen und den Mengenbegrenzer (27) geschaltete Nachführung (39) nicht größer ist als der Sollwert der Fördermenge.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Istwertvorhalt (33) eine durch eine Diode (Uo) und Widerstände (U1) gebildete richtungsabhängige Dämpfung einstellt.

k. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckistwert durch einen an die Förderleitung (13) der Pumpe angeschlossenen Druckgeber ermittelt wird.

5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Steuerventils (15) und damit der Istwert der Fördermenge durch einen mit dem Steuerventil verbundenen Weggeber (29) ermittelt wird.