DE4226893A1 - Hydraulische Drucksteuerung eines Verbrauchers - Google Patents
Hydraulische Drucksteuerung eines VerbrauchersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Drucksteuerung
insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren
zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter
Verwendung einer Drucksteuerung, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 16.
Bei vollhydraulischen Systemen, insbesondere bei voll
hydraulischen Spritzgießmaschinen, ist es erforderlich, über
eine bestimmte Zeitspanne hinweg einen hohen hydraulischen
Druck aufrechtzuerhalten, d. h. den Verbraucher in einem
Hochdruck-Haltezyklus zu betreiben. Bei Spritzgießmaschinen
ist dieser Hochdruck-Haltezyklus zur Aufrechterhaltung der
Form-Zuhaltekraft erforderlich, um während des Kunststoff-
Einspritzvorgangs ein Öffnen der Form zu verhindern. Der
Hochdruck wird hierbei häufig durch einen Druckübersetzer
mit einem Druckübersetzerkolben aufgebaut, dessen kleinerer
Wirkdurchmesser eine einem Hochdruckraum zum Aufbau des
Hochdrucks vorgeschaltete Entlastungs-Steuerkante auf- bzw.
zusteuert. Der größere Wirkdurchmesser des Druck
übersetzerkolbens ist zum Aufbauen des Hochdrucks vom Aus
gangsdruck einer Pumpe, vorzugsweise einer druckgeregelten
Pumpe, ausgesetzt.
Im folgenden wird zur Beschreibung einer herkömmlichen
hydraulischen Drucksteuerung auf die Fig. 8 Bezug genommen,
die eine beispielhafte Ausgestaltung der hydraulischen
Ansteuerung einer Form-Schließeinheit einer
Spritzgießmaschine darstellt:
Das Gehäuse der Schließeinheit ist mit 10 bezeichnet und
nimmt verschiebbar einen Arbeitskolben 12 auf, der eine
Formhälfte 14 trägt. Die andere Formhälfte 16 ist über Zug
holme 18 am Gehäuse 10 befestigt, um die vom Arbeitskolben 12
aufgebrachte Schließkraft abzustützen.
Für den Arbeitskolben 12 sind mehrere Arbeitskammern vorge
sehen, und zwar eine erste Haupt-Arbeitskammer 20, eine
zweite Haupt-Arbeitskammer 22 und eine Hochdruckarbeits
kammer 24, über die nach dem Schließen der Formhälften 14,
16 eine hohe Zuhaltekraft aufgebaut wird. Zu diesem Zweck
ist der Hochdruck-Arbeitskammer 24 ein Hochdruckraum 26 vor
geschaltet, der Bestandteil eines Druckübersetzers mit einem
Druckübersetzerkolben 28 ist, dessen Kolbenabschnitt 30
kleineren Durchmessers mit dem Hochdruckraum 26 zusammen
wirkt. Ein Kolbenabschnitt 32 größeren Wirkdurchmessers ist
gleitend verschiebbar in einen Steuerraum 34 geführt, der
zur Bewegungssteuerung des Druckübersetzerkolbens 28 zwei
Anschlüsse 36, 38 hat. Zugehörige Hydraulik-Anschlußleitun
gen sind mit 40, 42 bezeichnet. Die zum Aufbau des Hoch
drucks dienende Hydraulik-Anschlußleitung 40 ist über ein
Logikelement 44 in Form eines Sitzventils und ein Schaltven
til 46 in Form eines 4/3-Wegeventils mit dem Ausgangsdruck
einer Pumpe 48 speisbar, die vorzugsweise von einer druckge
regelten Pumpe gebildet ist. Zur Entlastung des Steuerraums
34 dient eine mit der Rückseite des Sitzventils 44 verbun
dene Entlastungsleitung 50, in der ein beispielsweise elek
trisch angesteuertes Sperrventil 52 liegt. Ein Leitungszweig
54 verbindet die Rückseite des Logikelements mit der An
schlußleitung 40.
Zum Schließen der Formhälften 14, 16 wird zunächst das
Schaltventil 46 in die Schaltstellung A verschoben, so daß
die erste Haupt-Arbeitskammer 20 und der Steuerraum 34 mit
Pumpendruck versorgt werden. Nach dem Schließen der Form 14,
16 taucht der Druckübersetzerkolben mit dem Abschnitt 30 in
die Bohrung 26, d. h. in den Hochdruck-Raum ein und erzeugt
die Zuhaltekraft der Form 14, 16. Spätestens zu diesem Zeit
punkt wird das Sperrventil 52 geschlossen und das Schaltven
til 46 in die gezeigte Mittelstellung M verschoben. Vor dem
Eintauchen des Kolbenabschnitts 30 in den Hochdruckraum 26
wurde eine Steuerkante 56 für einen Anschluß 58 zum Tank T
überfahren, d. h. abgesperrt. Wenn nach dem Spritzzyklus der
Hochdruck wieder abgebaut werden soll, wird das Sperrventil
52 geöffnet und das Schaltventil 46 in die Schaltstellung B
verschoben. Der Steuerraum 34 wird nun zum Tank T entlastet
und der Druckübersetzerkolben 28 bewegt sich gemäß Fig. 8
unter Vergrößerung des Volumens im Hochdruckraum 26 nach
links, wodurch der hohe Schließdruck abgebaut wird. Schließ
lich überfährt der Kolbenabschnitt 30 die Steuerkante 56,
wodurch eine unmittelbare Entlastung zum Tank gegeben ist.
Mit dieser bekannten Drucksteuerung am Verbraucher, d. h. im
beschriebenen Fall am Druckübersetzer konnte kein ruckfreier
Abbau der Zuhaltekraft realisiert werden. Es wurde festge
stellt, daß der ruckartige Abbau der Zuhaltekraft, der eine
verhältnismäßig hohe Beanspruchung der mechanischen und
hydraulischen Bauteile der Drucksteuerung nach sich zieht,
insbesondere deshalb nicht geglättet werden konnte, weil in
den Zugholmen 18 regelmäßig eine elastische Energie gespei
chert wird, die bei Entlastung des Steuerraums 34 zum Tank T
schlagartig freigesetzt wird. Zusätzlich wirkt sich als
nachteilig aus, daß sich der druckbeaufschlagte
Arbeitskolben in Form des Druckübersetzerkolbens in der
Druckentlastungsphase dann mehr oder weniger unkontrolliert
an der Steuerkante 56 vorbeibewegt. Es hat sich insbesondere
als schwierig erwiesen, die Steuerkante 56 einerseits so
langsam freizugeben, daß kein Druckentlastungsschlag
auftritt und andererseits die Bewegung des Arbeitskolbens 12
so schnell zu gestalten, daß eine kurze Zykluszeit
eingehalten werden konnte.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hy
draulische Drucksteuerung insbesondere am Druckübersetzer
eines Verbrauchers, insbesondere eine Formschließeinheit
einer Spritzgießmaschine oder einer Presse und ein Verfahren
zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers, wie z. B.
des Druckübersetzers insbesondere an einer
Spritzgießmaschine oder einer Presse zu schaffen, bei dem
unter Sicherstellung kurzer Zykluszeiten Druckent
lastungsschläge mit einfachen baulichen Maßnahmen vermieden
werden können.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Drucksteuerung durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfah
rens zur Ansteuerung des Arbeitskolbens durch die Verfah
rensschritte des Anspruchs 16 gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt der Abbau der Zuhaltekraft, d. h.
der Abbau des Hochdrucks über eine elektronisch druckgere
gelte Pumpe, die vorzugsweise für den Druckaufbau im selben
Modus betreibbar ist. Im einzelnen wird die elektronisch
druckgeregelte Pumpe unmittelbar vor dem Abbau des gehalte
nen Hochdrucks auf einen zuvor, im Schließzyklus gespeicher
ten, Wert hochgefahren, der es zunächst erlaubt, ruckfrei
den Ausgang der Pumpe mit dem Steuerraum 34 des
Arbeitskolbens bzw. - gemäß einer vorzugsweisen
Weiterbildung nach Anspruch 15 - des Druckübersetzers zu
koppeln. Die erfindungsgemäß vorgesehene Steuereinrichtung
fährt dann den Pumpendruck geregelt, beispielsweise nach
einem vorgegebenen Programm, das an die Geometrie des
Arbeitskolbens und ggfs. der zugehörigen Steuerkanten
angepaßt ist, zurück, so daß Druckstöße nicht auftreten. Der
vorrichtungstechnische Aufwand kann dabei sehr klein
gehalten werden, da eine elektronisch druckgeregelte Pumpe
insbesondere bei Spritzgießmaschinen ohnehin häufig Ver
wendung findet, um auch den Einspritzzylinder nach einer be
stimmten Sollkurve betreiben zu können. Da erfindungsgemäß
der Abbau des gehaltenen Hochdrucks durch die Regelung der
Pumpe selbst und nicht durch feste Drosseln oder dergleichen
Dämpfungsglieder erfolgt, wird die Bewegungssteuerung für
den Arbeitskolben in den anderen Arbeitszyklen in keiner
Weise beeinflußt. Der Gesamt-Arbeitszyklus des Verbrauchers
wird dementsprechend erfindungsgemäß nur unwesentlich beein
flußt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen insbesondere bei
einer Anordnung des Anspruchs 15 zu einer besonders
spürbaren Verbesserung des Druckabbauverhaltens.
Vorteilhaft wird die Steuereinrichtung mit einer Speicher
einheit ausgestattet, die den Endwert des im Haltezyklus er
forderlichen Drucks am größeren Wirkdurchmesser des Druck
übersetzers speichert. Eine solche Speichereinheit arbeitet
vorzugsweise elektrisch, so daß das gespeicherte Signal ver
lust- und verzerrungsfrei auf die elektrische Regelung der
Pumpe einwirken kann, um den geregelten Druckabbau bei der
Aufhebung der Zuhaltekraft einzuleiten.
Die Weiterbildung des Patentanspruchs 3 hat den Vorzug, daß
der zum Halten der Schließkraft erforderliche Hochruck
leckagefrei über einen langen Zeitraum gehalten werden kann.
Eine zusätzliche Absicherung des Hochdrucks ergibt sich mit
der Weiterbildung des Patentanspruchs 12. Der Druckspeicher
dient in diesem Fall dazu, Leckageverluste des Sperrventils
selbst bei langen Haltezyklen zuverlässig zu ersetzen.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Drucksteuerung ermöglicht
es, die Pumpe bei Bedarf gleichzeitig zur Versorgung
weiterer Verbraucher heranzuziehen. Es hat sich gezeigt, daß
die Pumpe innerhalb kürzester Zeit zur Einleitung des Abbaus
der Form-Schließkraft auf den erforderlichen Arbeitsdruck
von beispielsweise 150 bar gebracht werden kann, ohne die
Zykluszeiten über Gebühr zu beeinflussen. Auch der
Druckaufbau am Druckübersetzer kann geregelt erfolgen, so
daß auch in dieser Phase Druckstöße vermieden werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der üb
rigen Unteransprüche.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere
Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
der hydraulischen Drucksteuerung am Drucküber
setzer einer Formschließeinheit einer Spritz
gießmaschine;
Fig. 2 eine Einzelheit der hydraulischen Steuerschal
tung für den Druckübersetzer gemäß einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 3-5 Einzelheiten weiterer Ausführungsformen der
hydraulischen Steuerschaltung für den Drucküber
setzer;
Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht der hydrau
lischen Steuerschaltung für die Drucksteuerung
am Druckübersetzer gemäß einer sechsten Aus
führungsform;
Fig. 7 ein Diagramm, das für die Ausführungsform nach
Fig. 6 die Steuerung der Arbeitspumpe einerseits
und die Schaltzustände der zugehörigen Steuerven
tile während eines gesamten Arbeitszyklus der
Spritzgießmaschine wiedergibt; und
Fig. 8 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Erläuterung
der hydraulischen Drucksteuerung herkömmlicher
Bauart.
In Fig. 1 sind diejenigen Bauteile, die den Komponenten der
hydraulischen Drucksteuerung, wie sie unter Bezug auf die
Fig. 8 erläutert wurde, vergleichbar sind, mit Bezugszeichen
bezeichnet, denen eine "1" vorangestellt ist. Die
Schließeinheit ist in Fig. 1 noch weitergehend schematisiert
dargestellt. Das Gehäuse 110 der Schließeinheit nimmt wie
derum einen Arbeitskolben 112 auf, der auf eine Spritzgieß
form 116 einwirkt und unter Zuhilfenahme eines Drucküber
setzerkolbens 128 in der Lage ist, einen hohen Form-Schließ
druck, d. h. eine hohe Form-Schließkraft aufrechtzuerhalten.
Die Arbeitskammern 120, 122 der Schließeinheit sind über
Strömungsmittelleitungen 160, 162 und über ein 4/3-Wegeven
til 146 beaufschlagbar, um den Arbeitskolben 212 in zwei
Richtungen zu bewegen. Der Hochdruck-Arbeitskammer 124 ist
wiederum ein Hochdruckraum 126 in Form einer Gehäusebohrung
vorgeschaltet, die mit dem Kolbenabschnitt 130 des Druck
übersetzerkolbens 128 funktionell zusammenarbeitet. Die
Steuerkante am Eingang des Hochdruckraums 126 ist mit 156
bezeichnet. Der Kolbenabschnitt 132 des Druckübersetzerkol
bens 128 begrenzt auf der gemäß Fig. 1 linken Seite den
Steuerraum 134 und auf der anderen Seite einen Raum 162, in
dem eine Rückstellfeder aufgenommen ist und der einen An
schluß zum Tank T besitzt.
Die mit 164 bezeichnete Pumpenleitung ist zu einem Sitzven
til 144 geführt, von dem die Hydraulik-Anschlußleitung 140
zum Steuerraum 134 führt. Der Ventilkörper 166 des Sitzven
tils ist auf seiner Rückseite von einer Feder 168 beauf
schlagt und vom Druck im Steuerraum 170, der an der Stelle
172 mit einem Leitungszweig 154 einerseits und mit einer
Entlastungsleitung 150 in Verbindung steht. In der Ent
lastungsleitung 150 ist ein Sperrventil 152 in Form eines
2/2-Wegeventils eingegliedert. An der Stelle 174 mündet eine
Kopplungsleitung 176, die bei 178 von der Pumpenleitung 164
abzweigt. Mit 180 ist eine Blende kleiner Öffnung im Lei
tungszweig 154 bezeichnet, der ein Rückschlagventil 182 vor
geschaltet ist. Eine vergleichbare Anordnung ist in der
Kopplungsleitung 176 mit einer Blende 184 und einem Rück
schlagventil 186 vorgesehen. Mit 188 ist schließlich eine
Blende mit größerem Durchflußquerschnitt bezeichnet, die dem
Sperrventil 152 vorgeschaltet ist.
Die Steuerschaltung gemäß Fig. 1 wird vervollständigt durch
eine mit strichpunktierter Linie angedeutete Steuereinrich
tung 190, die über eine Steuerleitung 192 auf die Pumpe 148
in Form einer elektronisch druckgeregelten Pumpe einwirkt.
Die Steuereinrichtung ist in der Lage, den Ausgangsdruck der
Pumpe in der Pumpenleitung 164 entsprechend einer vorgegebe
nen Sollkurve zu regeln.
Fig. 1 zeigt die hydraulische Drucksteuerung im inaktiven
Zustand. Zum Schließen der Form 116 wird zunächst das
Schaltventil 146 in die Stellung A verschoben, so daß sich
der Arbeitskolben 112 gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt. Wenn
die Form geschlossen ist, baut sich in der Pumpenleitung 146
unter Einwirkung der Steuereinrichtung 190 ein geregelter
Pumpendruck auf, der über das Sitzventil 144 auf den Steuer
raum 134 gegeben wird. Der Druckübersetzerkolben 128 bewegt
sich dementsprechend gemäß Fig. 1 nach rechts, verschließt
die Steuerkante 156 und leitet schließlich die Drucküber
setzung im Verhältnis der Wirkdurchmesser am Drucküber
setzer-Stufenkolben ein, indem er in die Bohrung 126 ein
taucht. Bereits zu diesem Zeitpunkt oder aber bei Erreichen
eines Solldrucks im Steuerraum 134 wird das Sperrventil 152
aus der Schaltstellung I in die Schaltstellung O gebracht,
d. h. abgesperrt, und die Pumpe 148 kann zurückgefahren wer
den. Über die Rückschlagventile 182, 186 konnte sich auf der
Rückseite des Sitzventils 144 nach Schließen des Sperrven
tils 188 ebenfalls der Druck im Steuerraum 134 aufbauen, so
daß das Sitzventil zuverlässig geschlossen bleibt. Der
Druckübersetzer wird dementsprechend leckölfrei abgesperrt,
wobei eine hohe Gießform-Zuhaltekraft aufrechterhalten
bleibt. In diesem Zustand kann die Pumpe 148 dazu herangezo
gen werden, weitere Verbraucher wie z. B. den Einspritzkol
ben zu versorgen.
Wesentlich für die Funktionsweise der Drucksteuerung ist,
daß eine Speichereinheit der Steuereinrichtung 190 den End
druck im Steuerraum 134 abrufbereit speichert. Wenn nach
Beendigung des Einspritz- und gegebenenfalls eines Küh
lzyklus die Form geöffnet werden soll, bewirkt die Steuer
einrichtung 190, daß die Pumpe 148 unter Abruf des ge
speicherten Drucksignals auf einen Druckwert in der Leitung
164 gegen geschlossene Verbraucherleitung, d. h. in der Neu
tralstellung N des Schaltventils 146 so weit hochgefahren
wird, daß der Druck in der Pumpenleitung 164 gleich oder ge
ringfügig kleiner wird als der gespeicherte Druckwert. An
schließend wird das Sperrventil 152 in die Schaltstellung I
gebracht, wodurch das Logikventil 144 entsperrt wird. Der
Druck im Steuerraum 134 wird dementsprechend über den Pum
pendruck abgefangen. Durch geregeltes Zurückfahren der Pumpe
148 mittels der Steuereinrichtung 190 kann der Druck im
Steuerraum 134 nach jeder beliebigen Kurve geregelt abgebaut
werden, ohne daß Druckentlastungsschläge, beispielsweise
beim Überstreichen der Steuerkante 156 durch den Kolbenab
schnitt 130 des Druckübersetzerkolbens auftreten.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der
jenigen nach Fig. 1 durch eine andere Ansteuerung des Logik
ventils 244. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind in Fig.
2 diejenigen Komponenten, die den den Bauteilen der Fig. 1
entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, bei
denen die erste Ziffer durch eine "2" ersetzt ist. Anstelle
des 2/2-Sperrventils gemäß Fig. 1 ist bei der Variante nach
Fig. 2 ein 3/2-Schaltventil 252 vorgesehen und anstelle des
Leitungszweiges 154 ist die Leitung 250 zum Steuerraum 270
an einen Hydraulikspeicher 294 angeschlossen, der in der
Lage ist, in der Schließdruck-Haltephase Leckage-Strömungs
mittel ständig zu ersetzen, um einen Zusammendruck des Hal
tedrucks zu verhindern.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht weitestgehend
derjenigen gemäß Fig. 2, mit der Besonderheit, daß der
Hydraulik-Speicher 394 gehäusemäßig mit dem Sitzventil 344
zusammengefaßt ist. Der Hydraulik-Speicher 394 ist hierbei
als Federspeicher ausgebildet, der über das 4/3-Schaltventil
352 und die Zweigleitung 351 von der Pumpe 348 geladen wird.
Ansonsten sind auch diejenigen Bauteile, die die Komponenten
der Fig. 2 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen verse
hen, bei denen die erste Ziffer durch eine "3" ersetzt ist.
Die Ausgestaltung nach Fig. 4 entspricht weitestgehend
derjenigen nach Fig. 1, so daß wiederum entsprechende
Bauteile mit ähnlichen Bezugszeichen, denen dann allerdings
eine "4" vorangestellt ist, bezeichnet sind. Die
Besonderheit besteht darin, daß das Logikelement 444,
welches wiederum über einen Ventilsitz die zum
Druckübersetzer führende Leitung 340 absperrt, zwei
Steuerräume 470, 471 hat, von denen der eine, d. h. der
Steuerraum 470 in gleicher Weise wirkt wie der Steuerraum
470 der Ausführungsform nach Fig. 1. Auch die hydraulische
Verschaltung des Steuerraums 370 entspricht exakt derjenigen
nach Fig. 1. Über den Steuerraum 471 kann das Sitzventil 444
zwangsweise geöffnet werden. Zu diesem Zweck ist der Steuer
raum 471 an eine Leitung 473 angeschlossen, die über eine
weitere Kopplungsleitung 475, in der eine Blende 479 und ein
Rückschlagventil 481 angeordnet sind, von der Pumpe 448
speisbar ist, solange ein Sperrventil 483 sich in der
Sperrstellung S befindet.
Die Ausgestaltung nach Fig. 5 hat gegenüber derjenigen nach
Fig. 4 den besonderen Vorteil, daß die beiden Rückschlagven
tile 481 und 486 sowie die beiden hinter den
Rückschlagventilen liegenden Blenden 479 und 484 zu einem
Wechselventil 585 sowie zu einer gemeinsamen Blende 587
zusammengefaßt sind. Das Wechselventil 585 liegt in einer
Verbindungsleitung 589 zwischen der Leitung 564 und der
Leitung 540, die zum Druckübersetzerkolben, d. h. zum
Steuerraum des Druckübersetzers führt. Mit 591 ist die
Ausgangsleitung des Wechselventils 585 bezeichnet, in der
die gemeinsame Blende 587 sitzt. Die Leitung 591 mündet bei
574 in die Entlastungsleitung 550, in der das Sperrventil
552 liegt. Fig. 5 zeigt die Schaltung in der
Druckhaltephase, in der das Sperrventil 552 die
Schaltstellung O einnimmt. Der Haltedruck in der Leitung 540
pflanzt sich über das Wechselventil 585 und die Leitung 591
in den Steuerraum 570 des Sitzventils 544 fort und sperrt
somit die Verbraucher leckölfrei ab.
Schließlich soll anhand der Fig. 6 und 7 eine weitere Aus
führungsform der Drucksteuerung für die Schließeinheit einer
Spritzgießmaschine beschrieben werden. Diese Variante ent
spricht wiederum weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 1,
so daß, um Wiederholungen zu vermeiden, weitgehend auf eine
detaillierte Beschreibung der Komponenten verzichtet werden
kann. Bauteile, die den Hydraulikkomponenten der Fig. 1 ent
sprechen, sind mit Bezugszeichen gekennzeichnet, bei denen
die erste Ziffer durch eine "6" ersetzt ist.
Die Besonderheit der Ausführungsform nach Fig. 6 im
Vergleich zu derjenigen nach Fig. 1 besteht darin, daß von
der die Leitungen 660, 662 speisenden Leitung 661 bei 663
eine weitere Verbraucherleitung 665 abzweigt, die über ein
2/2-Wegeventil 696 zu weiteren hydraulischen Verbrauchern,
wie z. B. zum Einspritzkolben der Spritzgießmaschine führt.
Mit "0" und "1" bzw. mit "L", "O" und "R" sind die
Schaltstellungen der einzelnen Ventile 644, 646, 652 und 696
bezeichnet.
In Fig. 7 ist im oberen Teil der Ausgangsdruck der Pumpe
über der Zeit während eines Arbeitszyklus der
Spritzgießmaschine dargestellt, während im unteren Bereich
die Schaltstellungen der einzelnen Ventile wiedergegeben
sind. Der Zyklus beginnt bei T0, in dem die Form 614, 616
geschlossen wird. Mit Ausnahme des 4/3-Wegeventils 646, das
sich in der Schaltstellung L befindet, stehen alle anderen
Ventile in der Schaltstellung "0". Der Pumpendruck im
Leitungsabschnitt 664 baut sich bei Verschiebung des
Arbeitskolbens 612 allmählich auf. Zum Zeitpunkt T1 wird das
Ventil 652 kurzzeitig kurzzeitig geöffnet, so daß das
Sitzventil 644 ebenfalls kurzzeitig öffnet, so daß der
Steuerraum 634 mit Pumpendruck versorgt werden kann. Wenn
ein ausreichender Schließdruck von beispielsweise 150 bar im
Steuerraum 634 erreicht ist, wird das Sperrventil 652 in die
Schaltstellung "0" gebracht, wobei gleichzeitig das Logik
element 644 den Druckübersetzer leckagefrei abschließt.
Gleichzeitig wird das Schaltventil 646 in die Schaltstellung
"0" gebracht und der Pumpendruck kann abgesenkt werden. Zum
Zeitpunkt T2 beginnt der Einspritzzyklus. Zu diesem Zweck
wird das Wegeventil 696 in die Schaltstellung 1 gebracht und
mittels der Steuereinrichtung 690 wird der Druck
entsprechend gesteuert bzw. geregelt. Zum Zeitpunkt T4 wird
das Ventil 696 wieder geschlossen und es beginnt ein
Zeitraum TK, in dem die Form 614, 616 gekühlt wird. Bereits
vor dem Abschluß der Kühlzeit, d. h. zum Zeitpunkt T5 wird
die Pumpe 648 durch die Steuereinrichtung 690 erneut
hochgefahren, bis sie zum Zeitpunkt T6 einen Ausgangsdruck
erreicht, der geringfügig niedriger oder aber genauso hoch
ist wie der Haltedruck PH zum Ende des Schließdruck-
Aufbauzyklus, d. h. zum Zeitpunkt T2. Sobald dieser
Solldruck erreicht ist, der von einer Speichereinheit in der
Steuereinrichtung 690 abgerufen wird, kann der Schließdruck-
Abbauzyklus begonnen werden. Zu diesem Zweck wird das Ventil
652 in die Schaltstellung "1" verschoben, so daß die
Rückseite des Sitzventils 644 entlastet wird. Das Ventil 644
wird dementsprechend ebenfalls geöffnet und der Pumpendruck
in der Leitung 644 liegt erneut unmittelbar im Steuerraum
634 an. Unter Einwirkung der Steuereinrichtung 690 wird die
Pumpe 648 geregelt zurückgefahren, so daß sich auch der
Druckübersetzerkolben 648 geregelt gemäß Fig. 1 nach links
bewegt. Der Verlauf des Kurvenabschnitts K* ist dabei
vorzugsweise der Geometrie am Druckübersetzer angepaßt, um
insbesondere beim Überstreichen der Steuerkante 656 jegliche
Druckentlastungsstöße zu vermeiden. Zum Öffnen der Form wird
schließlich das Ventil 646 in die Schaltstellung R gebracht,
so daß sich der Arbeitskolben 612 gemäß Fig. 1 nach links
bewegen kann.
Erfindungsgemäß wird folglich im Zeitraum zwischen T6 und T7
unter Einwirkung der elektrischen Steuereinrichtung 690 der
Druck im Raum 634 geregelt abgebaut, so daß auch der Kolben
628 eine geregelte Bewegung durchführt. In gleicher Weise
wird auch der Aufbau des Schließdrucks zwischen den
Zeitpunkten T1 und T2 elektronisch geregelt vorgenommen, um
auch in dieser Phase ohne einen zusätzlichen Schaltungs- und
Vorrichtungstechnischen Mehraufwand unkontrollierte
Druckschwankungen zu vermeiden, die zu mechanischen
Überbeanspruchungen führen könnten.
Die Erfindung schafft somit eine hydraulische Drucksteuerung
insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, der mit
einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, insbesondere
einer Formschließeinheit einer Spritzgießmaschine oder einer
Presse, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des
Verbrauchers, insbesondere des Druckübersetzers an der
Schließeinheit der Spritzgießmaschine oder einer Presse,
wobei ein Arbeitskolbenkolben vorgesehen ist, dessen
Wirkdurchmesser über ein Schaltventil mit Hydraulik-
Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist. Um
unter Sicherstellung kurzer Arbeitszykluszeiten Druckstöße
insbesondere beim Abbau des Schließeinheit-Haltedrucks zu
vermeiden, wird die den Arbeitskolben beaufschlagende Pumpe
als elektronisch druckgeregelte Pumpe ausgebildet, der eine
Steuereinrichtung zugeordnet wird, mit der zur
kontrollierten Entlastung des Druckraums der Druck am
Wirkdurchmesser des Arbeitskolbens durch gesteuertes bzw.
geregeltes Zurückfahren des Pumpendrucks bestimmt wird.
Claims (18)
1. Hydraulische Drucksteuerung eines Verbrauchers, der mit
einem Hockdruck-Haltezyklus betrieben wird, insbeson
dere einer Formschließeinheit einer Spritzgießmaschine
oder einer Presse, mit einem Arbeitskolben, dessen
Wirkdurchmesser über ein Schaltventil mit Hydraulik-
Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Drucküberset
zerkolben (128; 628) beaufschlagende Pumpe (148; 248;
348; 448; 548; 648) von einer elektronisch druckgere
gelten Pumpe gebildet ist, der eine Steuereinrichtung
(190; 690) zugeordnet ist, mit der zur kontrollierten
Entlastung des Druckraums (126; 626) der Druck am Wirk
durchmesser des Arbeitskolbens (128; 628) durch ge
steuertes bzw. geregeltes Zurückfahren des Pumpendrucks
bestimmt wird.
2. Drucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (190; 690) eine Speicherein
heit aufweist, mit der der Endwert des im Haltezyklus
erforderlichen Drucks am Wirkdurchmesser des Arbeits
kolbens (128; 628) speicherbar ist, und daß die Steuer
einrichtung die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648)
vor der Entlastung des Druckraums (126; 626) so weit
hochfährt, daß der gespeicherte Endwert im wesentlichen
erreicht wird.
3. Drucksteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Schaltventil von einem Logikventil
(144; 244; 344; 444; 544; 644) gebildet ist, dessen
Schaltstellungen (O, I) über ein weiteres, von der
Steuereinrichtung (190; 690) angesteuertes Sperrventil
(152; 252; 352; 452; 552; 652) bestimmbar sind.
4. Drucksteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Logikventil (144; 244; 444; 544; 644) von einem
Sitzventil gebildet ist, das gegen die Kraft einer
Schließfeder (168; 468; 568; 668) vom Pumpendruck auf
steuerbar ist, solange ein Steuerraum (170; 470; 570;
670) des Logikventils über das Sperrventil (152; 452;
552; 652) entlastet ist.
5. Drucksteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Logikventil (444) zwei Steuerkammern
(470, 471) aufweist, die jeweils über ein Sperrventil
(452, 483) entlastbar und über ein Rückschlagventil
(486, 481) vom Pumpendruck beaufschlagbar sind.
6. Drucksteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Logikventil (144; 544; 644) eine ein
zige Steuerkammer (170; 570; 670) hat, deren zugehörige
Steuerleitung einerseits über einen Leitungszweig (150;
550; 650), in dem das Sperrventil (152; 552; 652) liegt
entlastbar und andererseits über eine Zweigleitung
(176; 591; 676) mit einem Rückschlagventil (186; 585;
686) von der Pumpe (148; 548; 648) speisbar ist.
7. Drucksteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Rückschlagventil in der Zweigleitung eine
Blende (184; 587; 684) nachgeschaltet ist.
8. Drucksteuerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Sperrventil (152; 652) eine Blende
(188) vorgeschaltet ist.
9. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (140;
640) stromab des Sitzventils (144; 644) über ein Rück
schlagventil (182; 682) mit nachgeschalteter Blende
(180; 680) kleinen Durchmessers mit der Steuerleitung
(172; 672) des Sitzventils (144; 644) verbunden ist.
10. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Pumpen
drucks in die Steuerleitung (550) über ein Wechselven
til (585) erfolgt, dessen weiterer Anschluß mit der
Druckleitung (540) stromab des Logikventils (544) ver
bunden ist.
11. Drucksteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Logikventil (244; 344) eine einzige
Steuerkammer (270; 370) hat, deren zugehörige Steuer
leitung (250; 350) über einen Leitungszweig, in dem ein
3/2-Wegeventil (252; 352) liegt, mit Pumpendruck speis
bar ist.
12. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (270; 370)
des Logikventils (244; 344) an einen Druckspeicher
(294; 394) angeschlossen ist.
13. Drucksteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Druckspeicher (394) gehäusemäßig mit dem
Logikventil (344) zusammengefaßt ist.
14. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Pumpe (648) gleichzeitig
zur Versorgung zumindest eines weiteren Verbrauchers,
wie z. B. eines Arbeitskolbens einer Schließeinheit
und/oder eines Einspritzzylinders einer Spritzgießma
schine dient.
15. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben von einem
Druckübersetzerkolben (128; 628) gebildet ist, dessen
größerer Wirkdurchmesser (132; 632) über das Schalt
ventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) mit Hydraulik-
Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist
und dessen kleinerer Wirkdurchmesser (130; 630) eine
einem Hockdruckraum (126; 626) zum Aufbau des Hoch
drucks vorgeschaltete Entlastungs-Steuerkante 156; 656)
auf- bzw. zusteuert, und daß die Steuereinrichtung
(190; 690) zur kontrollierten Entlastung des Hochdruck
raums (126; 626) den Druck am größeren Wirkdurchmesser
des Druckübersetzerkolbens (128; 628) durch gesteuertes
bzw. geregeltes Zurückfahren des Pumpendrucks bestimmt.
16. Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrau
chers, insbesondere des Druckübersetzers an der
Schließeinheit einer Spritzgießmaschine oder einer
Presse, bei dem am Verbraucher ein Haltedruck auf
rechterhalten wird, unter Verwendung einer Drucksteue
rung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Haltedruck zunächst von einer als elektronisch druckgeregelten Pumpe ausgebildete Strömungsmittel quelle aufgebaut wird;
der Endwert des Haltedrucks mittels einer Speicherein heit (190; 690), die vorzugsweise auf elektrischer Ba sis arbeitet, gespeichert wird;
der Verbraucher mittels eines Logikventils, vorzugs weise in Form eines Sitzventils (144; 244; 344; 444; 544; 644) leckölfrei abgesperrt wird;
die Pumpe anschließend ggfs. einen weiteren Verbrau cher, insbesondere einen Einspritzzylinder versorgt oder auf drucklosen Umlauf oder gänzlich abgeschaltet wird;
in der Folge die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) durch die elektrische Steuerung unter Abruf des in der Speichereinheit (190; 690) gespeicherten Druckwertes gegen eine geschlossene Verbraucherleitung oder gegen mehrere geschlossene Verbraucherleitungen auf einen Druck gebracht wird, der gleich oder geringfügig klei ner ist als der gespeicherte Druckwert;
das Logikventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) ent sperrt; und
der Haltedruck durch geregeltes Zurückfahren der Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) abgebaut wird.
der Haltedruck zunächst von einer als elektronisch druckgeregelten Pumpe ausgebildete Strömungsmittel quelle aufgebaut wird;
der Endwert des Haltedrucks mittels einer Speicherein heit (190; 690), die vorzugsweise auf elektrischer Ba sis arbeitet, gespeichert wird;
der Verbraucher mittels eines Logikventils, vorzugs weise in Form eines Sitzventils (144; 244; 344; 444; 544; 644) leckölfrei abgesperrt wird;
die Pumpe anschließend ggfs. einen weiteren Verbrau cher, insbesondere einen Einspritzzylinder versorgt oder auf drucklosen Umlauf oder gänzlich abgeschaltet wird;
in der Folge die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) durch die elektrische Steuerung unter Abruf des in der Speichereinheit (190; 690) gespeicherten Druckwertes gegen eine geschlossene Verbraucherleitung oder gegen mehrere geschlossene Verbraucherleitungen auf einen Druck gebracht wird, der gleich oder geringfügig klei ner ist als der gespeicherte Druckwert;
das Logikventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) ent sperrt; und
der Haltedruck durch geregeltes Zurückfahren der Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) abgebaut wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckaufbau des Haltedrucks durch geregeltes Hoch
fahren der elektronisch druckgeregelten Pumpe (148;
248; 348; 448; 548; 648) erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Pumpe während des Aufrechterhaltens
des Haltedrucks am Verbraucher weitere Verbraucher ver
sorgt.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4226893A DE4226893C2 (de) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | Hydraulische Drucksteuerung für einen Verbraucher sowie Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter Verwendung einer solchen Drucksteuerung |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4226893A1 true DE4226893A1 (de) | 1994-02-17 |
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DE (1) | DE4226893C2 (de) |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MANNESMANN REXROTH AG, 97816 LOHR, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
|
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |