DE4226893C2 - Hydraulische Drucksteuerung für einen Verbraucher sowie Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter Verwendung einer solchen Drucksteuerung - Google Patents
Hydraulische Drucksteuerung für einen Verbraucher sowie Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter Verwendung einer solchen DrucksteuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Drucksteuerung
für einen Verbraucher
1 gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und 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 Druckübersetzerkolbens ist zum Aufbauen
des Hochdrucks vom Ausgangsdruck 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
vorgesehen, und zwar eine erste Haupt-Arbeitskammer 20,
eine zweite Haupt-Arbeitskammer 22 und eine
Hochdruckarbeitskammer 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 vorgeschaltet, der Bestandteil eines
Druckübersetzers mit einem Druckübersetzerkolben 28 ist,
dessen Kolbenabschnitt 30 kleineren Durchmessers mit dem
Hochdruckraum 26 zusammenwirkt. 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-Anschlußleitungen sind mit 40, 42
bezeichnet. Die zum Aufbau des Hochdrucks dienende
Hydraulik-Anschlußleitung 40 ist über ein Logikelement 44
in Form eines Sitzventils und ein Schaltventil 46 in Form
eines 4/3-Wegeventils mit dem Ausgangsdruck einer Pumpe 48
speisbar, die vorzugsweise von einer druckgeregelten Pumpe
gebildet ist. Zur Entlastung des Steuerraums 34 dient eine
mit der Rückseite des Sitzventils 44 verbundene
Entlastungsleitung 50, in der ein beispielsweise elektrisch
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 Zeitpunkt wird das Sperrventil 52 geschlossen und
das Schaltventil 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. Schließlich 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 festgestellt, daß der ruckartige Abbau der
Zuhaltekraft, der eine verhältnismäßig hohe Beanspruchung
der mechanischen und hydraulischen Bauteile der Druck
steuerung nach sich zieht, insbesondere deshalb nicht ge
glättet werden konnte, weil in den Zugholmen 18 regelmäßig
eine elastische Energie gespeichert 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
hydraulische Drucksteuerung
der angegebenen Art
für einen Verbraucher,
insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, im
besonderen für eine Formschließeinheit einer
Spritzgießmaschine oder einer Presse und ein Verfahren
der angegebenen Art 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 Druckentlastungsschläge mit einfachen
baulichen Maßnahmen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der hydraulischen Drucksteuerung
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich
des Verfahrens zur Ansteuerung des hydraulischen
Verbrauchers durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 16
gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Drucksteuerung bzw.
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt der Abbau der Zuhaltekraft, d. h.
der Abbau des Hochdrucks über eine vorzugsweise
elektronisch druckgeregelte Pumpe, die vorzugsweise für den
Druckaufbau im selben Modus betreibbar ist. Im einzelnen
wird die vorzugsweise elektronisch druckgeregelte Pumpe
unmittelbar vor dem Abbau des gehaltenen Hochdrucks auf
einen zuvor im Schließzyklus gespeicherten 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
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 Verwendung findet, um
auch den Einspritzzylinder nach einer bestimmten Sollkurve
betreiben zu können. Da erfindungsgemäß der Abbau des
gehaltenen Hochdrucks durch die Regelung der Pumpe selbst
und nicht durch feste Drosseln oder dergleichen Dämp
fungsglieder 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.
Zwar wird in der DD 2 74 070 A1 allgemein gelehrt, eine
Konstantförderpumpe drehzahlabhängig regelbar zu betreiben
bzw. eine dazugehörige Schaltlogik in bestimmter Weise mit
der zu regelnden Konstantförderpumpe zu verknüpfen. Die
hierin verwendete Konstantförderpumpe mit Schaltlogik hat
aber lediglich die Aufgabe, einen Solldruckwert ständig
aufrecht zu erhalten und gegebenenfalls nachzuregeln. Diese
Konstantförderpumpe muß deshalb ständig fördern, um den
Solldruckwert zu halten. Eine Drucksteuerung für eine
kontrollierte Entlastung eines mit hohen Druckkräften
arbeitenden Kraftübersetzers ist dieser Druckschrift nicht
entnehmbar.
Die Druckschriften DE 39 22 553 A1 und DE 28 14 301 C2
zeigen zwar ebenfalls Drucksteuerungen zur Entlastung unter
hohem Druck stehender, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter
Arbeitsräume. Die Entlastung erfolgt aber nicht durch ein
Zurückfahren der Pumpe sondern stufenartig über gesonderte
Ventile. Bei dieser bekannten Drucksteuerung kann somit
eine einstellbare Druckölpumpe überhaupt nicht zur Regelung
herangezogen werden. Denn die Druckölpumpen sind über
Rückschlagventile mit der Drucksteuerungseinheit verbunden,
und diese Rückschlagventile sind so in die Leitung
eingebaut, daß bei einem pumpenseitigen Unterdruck die
Rückschlagventile sperren.
Kraftübersetzer sind grundsätzlich, beispielsweise aus
der Firmenmitteilung der Robert Bosch GmbH, K6/VKD2-AKN
821/15 DE (6.80), "Kraftübersetzer hydropneumatisch
Powmatic", bekannt. Diese Druckschrift gibt aber lediglich
Auskunft über den Aufbau und die Charakteristik von
Kraftübersetzern allgemein. Einen näheren Bezug zu einer
hydraulischen Drucksteuerung eines Verbrauchers, der mit
einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, hat dieses
Dokument nicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen insbesondere bei
einer Weiterbildung nach Anspruch 15 zu einer besonders
spürbaren Verbesserung des Druckabbauverhaltens.
Vorteilhaft wird die Steuereinrichtung mit einer
Speichereinheit ausgestattet, die den Endwert des im
Haltezyklus erforderlichen Drucks am größeren
Wirkdurchmesser des Druckübersetzers speichert. Eine solche
Speichereinheit arbeitet vorzugsweise elektrisch, so daß
das gespeicherte Signal verlust- und verzerrungsfrei auf
die elektrische Regelung der Pumpe einwirken kann, um den
geregelten Druckabbau bei der Aufhebung der Zuhaltekraft
einzuleiten.
Die Weiterbildung nach Patentanspruch 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 nach Patentanspruch 12. Der
Druckspeicher dient in diesem Fall dazu, Leckageverluste
des Sperrventils selbst bei langen Haltezyklen zuverlässig
zu ersetzen.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen 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 übrigen 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 112 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 164
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 Druckübersetzung
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 Q 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 Kühlzyklus
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 Zusammenbruch des Hal
tedrucks zu verhindern. Die entsprechende Steuereinrichtung
ist mit 290 gekennzeichnet.
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 440 absperrt, zwei
Steuerräume 470, 471 hat, von denen der eine, d. h. der
Steuerraum 470 in gleicher Weise wirkt wie der Steuerraum
170 der Ausführungsform nach Fig. 1. Auch die hydraulische
Verschaltung des Steuerraums 470 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 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 628 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 für
einen Verbraucher, insbesondere Druckübersetzer eines Verbrauchers, der mit
einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, wie z. B.
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 vorzugsweise 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 bestimmbar ist.
Claims (17)
1. Hydraulische Drucksteuerung für einen Verbraucher, der
mit einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, insbe
sondere für eine Formschließeinheit einer Spritzgießmaßma
schine oder einer Presse, mit einem Arbeitskolben,
dessen Wirkdurchmesser über ein Schaltventil mit
Hydraulik-Strömungsmittel unter Pumpendruck beauf
schlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Arbeitskolben (112; 612) beaufschlagende Pumpe (148;
248; 348; 448; 548; 648) von einer druckgeregelten Pumpe
gebildet ist, der eine Steuereinrichtung (190; 290; 390;
490; 590; 690) zugeordnet ist, mit der zur
kontrollierten Entlastung eines dem Arbeitskolben (112;
612) zugewandten Hochdruckraums (126; 626) der Druck am
Wirkdurchmesser des Arbeitskolbens (112; 612) durch
gesteuertes bzw. geregeltes Zurückfahren des
Pumpendrucks bestimmbar ist.
2. Hydraulische Drucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (190;
290; 390; 490; 590;
690) eine Speichereinheit
aufweist, mit der der Endwert des im Haltezyklus erfor
derlichen Drucks am Wirkdurchmesser des Arbeitskolbens
(12; 612) speicherbar ist, und daß die Steuereinrichtung
die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) vor der
Entlastung des Hochdruckraums (126; 626) so weit hochfährt,
daß der gespeicherte Endwert zur Ermöglichung eines
ruckfreien Anschlusses des Pumpenausgangs an einen
Steuerraum des Arbeitskolbens im wesentlichen erreicht
wird.
3. Hydraulische 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; 290; 390; 490; 590; 690) angesteuertes Sperrventil
(152; 252; 352; 452; 552; 652) bestimmbar sind.
4. Hydraulische 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. Hydraulische 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. Hydraulische 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. Hydraulische Drucksteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Rückschlagventil (186; 585; 686) in der Zweigleitung
(176; 591; 676) eine Blende
(184; 587; 684) nachgeschaltet ist.
8. Hydraulische Drucksteuerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Sperrventil (152; 652) eine Blende
(188) vorgeschaltet ist.
9. Hydraulische Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (140; 640)
stromab des Sitzventils (144; 644) über ein Rück
schlagventil (182; 682) mit nachgeschalteten Blende (180;
680) kleinen Durchmessers mit der Steuerleitung (172;
672) des Sitzventils (144; 644) verbunden ist.
10. Hydraulische Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Pumpendrucks in
die Steuerleitung (550) über ein Wechselventil (585)
erfolgt, dessen weiterer Anschluß mit der Druckleitung
(540) stromab des Logikventils (544) verbunden ist.
11. Hydraulische 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 speisbar
ist.
12. Hydraulische Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (270; 370) des Lo
gikventils (244; 344) an einen Druckspeicher (294; 394)
angeschlossen ist.
13. Hydraulische Drucksteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckspeicher (394) gehäusemäßig mit dem Lo
gikventil (344) zusammengefaßt ist.
14. Hydraulische Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpe (648) gleichzeitig zur
Versorgung zumindest eines weiteren Verbrauchers, wie
z. B. eines Arbeitskolbens einer Schließeinheit und/oder
eines Einspritzzylinders einer Spritzgießmaschine dient.
15. Hydraulische Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben von einem
Druckübersetzerkolben (128; 628) gebildet ist, dessen
größerer Wirkdurchmesser (132; 632) über das Schaltventil
(144; 244; 344; 444; 544; 644) mit Hydraulik-
Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist und
dessen kleinerer Wirkdurchmesser (130; 630) eine dem
Hockdruckraum (126; 626) zum Aufbau des Hochdrucks vor
geschaltete Entlastungs-Steuerkante (156; 656) auf- bzw.
zusteuert, und daß die Steuereinrichtung (190; 290; 390; 490; 590; 690) zur
kontrollierten Entlastung des Hochdruckraums (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 einer Schließeinheit einer
Spritzgießmaschine oder einer Presse, bei dem am
Verbraucher ein Haltedruck aufrechterhalten wird, unter
Verwendung einer hydraulischen Drucksteuerung nach einem
der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Haltedruck zunächst von einer als Pumpe ausgebildeten
Strömungsmittelquelle aufgebaut wird;
der Endwert des Haltedrucks mittels einer Speichereinheit einer Steuereinrichtung (190; 290; 390; 490; 590; 690), die vorzugsweise auf elektrischer Basis arbeitet, gespeichert wird;
der Verbraucher mittels eines Logikventils, vorzugsweise in Form eines Sitzventils (144; 244; 344; 444; 544; 644) leckölfrei abgesperrt wird;
die Pumpe anschließend ggfs. einen weiteren Verbraucher, 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 vorzugsweise elektrische Steuereinrichtung (190; 290; 390; 490; 590; 690) unter Abruf des in der Speichereinheit gespeicherten Druckwertes gegen eine geschlossene Verbraucherleitung oder gegen mehrere geschlossene Verbraucherleitungen auf einen Druck gebracht wird, der gleich oder geringfügig kleiner ist als der gespeicherte Druckwert;
das Logikventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) entsperrt wird; und
der Haltedruck durch geregeltes Zurückfahren der Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) abgebaut wird.
der Endwert des Haltedrucks mittels einer Speichereinheit einer Steuereinrichtung (190; 290; 390; 490; 590; 690), die vorzugsweise auf elektrischer Basis arbeitet, gespeichert wird;
der Verbraucher mittels eines Logikventils, vorzugsweise in Form eines Sitzventils (144; 244; 344; 444; 544; 644) leckölfrei abgesperrt wird;
die Pumpe anschließend ggfs. einen weiteren Verbraucher, 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 vorzugsweise elektrische Steuereinrichtung (190; 290; 390; 490; 590; 690) unter Abruf des in der Speichereinheit gespeicherten Druckwertes gegen eine geschlossene Verbraucherleitung oder gegen mehrere geschlossene Verbraucherleitungen auf einen Druck gebracht wird, der gleich oder geringfügig kleiner ist als der gespeicherte Druckwert;
das Logikventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) entsperrt wird; 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 als elektronisch druckgeregelte Pumpe (148;
248; 348; 448; 548; 648) ausgebildeten
Strömungsmittelquelle erfolgt.
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