DE4226893C2 - Hydraulische Drucksteuerung für einen Verbraucher sowie Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter Verwendung einer solchen Drucksteuerung - Google Patents

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.

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.