DE4320490A1 - Hydraulische Einrichtung für eine Sicherheits-Steuerung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Wesentlich ist hierbei u. a. eine sog. Schließ-Sicherung am Spritzzylinder, die absolut sicher funktio­ niert, so daß in keinem Fall eine Verletzung des die Maschine Be­ dienenden erfolgen kann. Wenn beispielsweise während der Schließbe­ wegung des Werkzeugzylinders das Schutzgitter versehentlich aufge­ rissen wird, wird die Maschine sofort abgeschaltet bzw. die Schließ­ bewegung unterbrochen. Aus der DE-OS 41 21 018 ist eine hydraulische Sicherheitssteuerung für eine derartige Maschine bekannt geworden, die jedoch noch gewisse Mangel in der Sicherheitssteuerung aufweist, so daß Verletzungen u. U. nicht ganz ausgeschlossen werden können.

Die hydraulische Einrichtung für eine Sicherheitssteuerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bedienungssicherheit der Maschine weiter verbessert wird, und zwar mit einem verhältnismäßig geringen Mehraufwand ge­ genüber bekannten Einrichtungen dieser Art. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt. Diese zeigt eine hydraulische Schließsicherung für eine Spritzgießmaschine, in schematischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zeichnung zeigt eine hydraulische Einrichtung 10 für eine Sicherheits-Steuereinrichtung bzw. hydraulische Schließsicherung für eine Spritzgießmaschine mit einem 2-Wege-Einbauventil 11 in Sitz­ ventilbauart, wie es zur Steuerung eines doppelt wirkenden Schließ­ zylinders 12 für die Form 13 einer Spritzgießmaschine verwendet wird. Das Einbauventil 11 ist in eine erste Arbeitsleitung 14 ge­ schaltet, die von einem 4/3-Proportionalventil 15 zu einem ersten Anschluß 16 des Schließzylinders 12 geführt ist, bei dessen Druckbe­ aufschlagung der Schließzylinder die Form 13 schließt. Das Propor­ tionalventil 15 steht über eine zweite Leitung 17 mit einem zweiten Anschluß 18 des Schließzylinders 12 in Verbindung, bei dessen Druck­ beaufschlagung die Form 13 geöffnet wird. Das Proportionalventil 15 ist über eine Zulaufleitung 19 mit Druckmittel aus einem nicht näher dargestellten Drucknetz versorgt und zu einem Tank 21 entlastet.

Das Einbauventil 11 ist in üblicher Patronenbauweise aufgebaut und hat einen als Sitzventil ausgebildeten Ventilkörper 22, der einen im Gehäuse 23 geführten Führungskolben 24 mit größerem Durchmesser auf­ weist. Im Gehäuse 23 ist axial an den Ventilkörper 22 ein mit A be­ zeichneter erster Hauptanschluß 25 herangeführt, während ein mit B bezeichneter zweiter Hauptanschluß 26 radial an den Ventilkörper 22 herangeführt ist. Dabei führt der zweite Hauptanschluß 26 in einen Ringraum 27, der bei am Ventilsitz 28 anliegenden Ventilkörper 22 vom ersten Hauptanschluß getrennt ist und dessen Druck gegenüber dem Ventilkörper 22 druckausgeglichen ist. Ferner weist der Ventil­ körper 22 einen dem ersten Hauptanschluß 25 zugeordneten Feinsteuer­ zapfen 29 auf, so daß das Einbauventil 11 mit größerer Schaltüber­ deckung arbeiten kann und somit eine bessere Dämpfung bewirkt. Das Einbauventil 11 weist ferner einen Stellzylinder 31 auf, dessen im Gehäuse 23 geführter Stellkolben 32 mit einem bolzenförmigen Stößel 33 kraftschlüssig am Führungskolben 24 anliegt. Der Stellkolben 22 begrenzt mit seiner von den Hauptanschlüssen 25, 26 abgewandten Rückseite 34 eine erste Steuerkammer 35, welche über eine erste Steuerleitung 36 stets mit der Zulaufleitung 19 in Verbindung steht. Ferner ist in der ersten Steuerkammer 35 eine Feder 37 angeordnet, welche den Ventilkörper 22 in Richtung seiner Schließstellung be­ lastet.

Der Führungskolben 24 am Ventilkörper 22 begrenzt mit seiner den Hauptanschlüssen 25, 26 zugewandten, ringförmigen Vorderfläche 38 eine ringförmige, zweite Steuerkammer 39, deren Druck den Ventil­ körper 22 in seiner Öffnungsrichtung beaufschlagt. Von dieser zwei­ ten Steuerkammer 39 führt eine zweite Steuerleitung 41 parallel zur ersten Steuerleitung 36 zur Zulaufleitung 19, jedoch indirekt, wo­ rauf weiter unten noch eingegangen ist. Dabei sind in diese zweite Steuerleitung 41 hintereinander zwei 3/2-Schaltventile 42 und 43 ge­ schaltet, die mechanisch von einem nicht näher gezeichneten vorderen und einem hinteren Schutzgitter der Spritzgießmaschine betätigbar sind. In ihrer normalen, federzentrierten Parallelstellung, welche die Schaltventile 42, 43 bei geschlossenen Schutzgittern einnehmen, wird die zweite Steuerkammer 39 über die zweite Steuerleitung 41 mit der Zulaufleitung 19 verbunden. Beim Öffnen eines oder beider Schutzgitter nehmen die Schaltventile 42, 43 eine Kreuzstellung ein, wodurch die zweite Steuerkammer 39 zum Tank 21 entlastet wird.

Im Einbauventil 11 wird von einer den Arbeitsanschlüssen 25, 26 zu­ gewandten, ringförmigen Vorderseite 44 des Stellkolbens 32 und von der von den Arbeitsanschlüssen 25, 26 abgewandten Rückseite 45 des Führungskolbens 24 ein abgestufter Ringraum 46 begrenzt, der über eine Ablaufleitung 47 zum Tank entlastet ist. Ferner ist der Füh­ rungskolben 24 so groß ausgebildet, daß seine ringförmige Vorder­ fläche 38 großer ist als die Rückseite 34 des Stellkolbens 32. In die Steuerleitung 41, von der ein Abzweig 41A in die Leitung 14 zu­ rückmündet, ist ein Wechselrückschlagventil 81 eingeschaltet. Vor und hinter dem Wechselrückschlagventil befindet sich jeweils eine Blende 82 und 83. Vom Wechselrückschlagventil 81 geht eine Steuer­ leitung 66 aus, auf die jedoch später eingegangen ist.

In die erste Arbeitsleitung 14 im Bereich zwischen Einbauventil 11 und Schließzylinder 12 ist eine 2-Wege-Patrone 52 geschaltet, die über ein erstes Vorsteuerventil 53, ein zweites Vorsteuerventil 54 sowie ein Wechselventil 55 ansteuerbar ist. Beide Vorsteuerventile 53, 54 sind als magnetbetätigte 3/2-Ventile ausgebildet. Die Patrone 52 muß zum Schließzylinder 12 hin wie ein Rückschlagventil wirken, damit das Werkzeug durch äußere Kräfte nicht zurückfedern kann. Beim Öffnen des Werkzeugs am Schließzylinder 12 wird die Patrone 52 für einen freien Rückfluß mit Hilfe des ersten Vorsteuerventils 53 und des zweiten Vorsteuerventils 54 geöffnet. Die Sperrung der Patrone 52 ist erforderlich, wenn für das Proportional-Wegeventil 15 ein Re­ gelventil eingesetzt wird, das durch seinen Nullschnitt eine ent­ sprechende Leckage aufweist. Das Proportionalventil 15 weist drei Schaltstellungen I, II, III auf, wobei die Schaltstellung II eine Sperrstellung ist. Sein Steuerschieber wird betätigt über hydrau­ lisch beaufschlagte Verstellräume 57, 58, an denen Steuerleitungen 59, 60 münden. Außerdem ist noch die elektromagnetische Betätigung 61 vorhanden. Von den beiden Steuerleitungen 59, 60 führen zwei Steuerleitungen 62, 63 zu einem Kurzschlußventil 64, das als 4/3-Wegeventil ausgebildet ist. Es wird betätigt durch zwei Elektro­ magnete 65A und 65B. Das Kurzschlußventil weist drei Schaltstel­ lungen I, II und III auf, wobei jedoch die Schaltstellungen I und III Sperrstellungen sind und die Schaltstellung II eine Arbeitsstel­ lung. An den einen Ausgang des Kurzschlußventils 64 führt die Steuerleitung 66, während vom anderen Ausgang eine Steuerleitung 67 zur Steuerleitung 60 führt. Die Steuerleitung 60 führt weiter zu einem 4/4-Steuerventil 69, das in Wirkverbindung mit den Steuerven­ tilen 15 und 64 steht. Es wird elektromagnetisch betätigt über einen Magneten 69A und weist einen Weggeber 69B auf, der in Wirkverbindung steht mit einer Elektronik 70, von der auch eine elektrische Leitung zu einem Weggeber 15A am Proportionalventil 15 führt. Die Leitung 60 führt über das Steuerventil 69 hinaus fort und mündet am Betäti­ gungskolben 57 für das Proportionalventil 15. Außerdem geht vom Steuerventil 69 eine Leitung 72 aus, die am Betätigungskolben 58 des Proportionalventils 15 mündet. Das Kurzschlußventil 64 kann in das Proportionalventil 15 integriert sein.

Vom Elektromagneten 65B des Kurzschlußventils 65 führt eine elek­ trische Leitung 71 zu Schaltern 74, 73 an einem Überwachungskreis 76 für das Schutzgitter 80. Dieses hat zwei schräge Kanten 80A und 80B, an welchen Stößel 77 und 78 der Schalter 74 und 73 anliegen. Der Überwachungskreis ist über eine Leitung 75 an einen Steuerkreis 79 angeschlossen. Die Schalter 74 und 73 sind Öffner bzw. Schließer. An den elektrischen Überwachungskreis 76 ist außerdem eine Leitung 81 angeschlossen, die zu einem Schalter 84 am Stößel des Einbauventils 11 führt.

Das Schutzgitter 80 ist in der Zeichnung in voll ausgezogener Stel­ lung geschlossen, in gestrichelter Stellung geöffnet.

Die Arbeitsweise der hydraulischen Einrichtung wird im folgenden ge­ schildert, und zwar zuerst im wesentlichen die Funktion des Einbau­ ventils 11. Dieses wird abhängig von der Stellung des Schutzgitters 80 gesteuert. Bei geöffnetem Schutzgitter muß dieses Ventil den Vo­ lumenstrom zum Schließzylinder 12 unterbrechen. In der Regel ist bei großen Maschinen dieses Ventil ein stellungsabhängig überwachtes Einbauventil, das von den stößelbetätigten Schaltventilen 42, 43 an­ gesteuert wird. Diese sind beim vorderen und hinteren Schutzgitter angeordnet und werden mechanisch zwangsgesteuert. Bei offenem Schutzgitter bewirken sie ein Schließen des Einbauventils 11. Häufig ist es erforderlich, daß die Form 13 auch bei offenem Schutzgitter noch aufgefahren werden muß, um zum Beispiel Spritzteile manuell zu entnehmen. Das als Sicherheitspatrone arbeitende Einbauventil 11 ist deswegen zwischen das richtungssteuernde Proportionalventil 15 und den Schließzylinder 12 geschaltet, um folgende Funktionen zu er­ füllen.

Bei offenem Schutzgitter muß der Volumenstrom zum Schließzylinder 12 gesperrt werden. Bei geschlossenem Schutzgitter muß während der Funktion "Schließen" der Form 13 ein freier Durchgang des Volumen­ stroms zum Zylinder 12 möglich sein. Bei der Funktion "Öffnen" der Werkzeugform muß ein freier Durchgang des zurückfließenden Volumen­ stroms vom Schließzylinder 12 zum Proportionalventil 15 gewähr­ leistet sein; diese Funktion muß auch bei offenem Schutzgitter mög­ lich sein. Ferner gehört es zu den Sicherheitsfunktionen derartiger Einrichtungen, daß bei einem Druckabfall durch Undichtheit in einer Vorsteuerleitung beim Einbauventil 11 kein Öffnen der Sicherheits­ patrone auftreten darf.

Für die Funktion "Schließen" ist Voraussetzung, daß das vordere und das hintere Schutzgitter geschlossen sind. Dann kann das Proportio­ nalventil 15 in seine Schaltstellung III gesteuert werden, so daß ein Volumenstrom von der Zulaufleitung 19 über die erste Arbeits­ leitung 14 zum Schließzylinder 12 strömt und die Form 13 schließt. Mit dem Schließen der beiden Schutzgitter werden die vorsteuernden Schaltventile 42, 43 von ihren Federn in die gezeichneten Parallel­ stellungen geschaltet. Dadurch kann sich der Systemdruck aus dem Zu­ laufkanal 19 über die offene zweite Steuerleitung 41 in der zweiten Steuerkammer 39 aufbauen. Infolge der größeren ringförmigen Vorder­ fläche 38 am Führungskolben 24 wird der Ventilkörper 22 gegen die Kraft des Druckes auf die kleine Wirkseite 34 des Stellkolbens 32 und gegen die Kraft der Feder 37 geöffnet. Wird während des Schließens der Werkzeugform 13 eines der Schutzgitter aufgerissen, dann wird über das betreffende Schaltventil 42 bzw. 43 die zweite Steuerkammer 39 zum Tank entlastet, und das Einbauventil 11 schließt. Bevor bei diesem Schließvorgang der Ventilkörper 22 auf den Ventilsitz 28 auftrifft, wird die hydraulische Verbindung vom Hauptanschluß B nach A durch den Feinsteuerzapfen 29 angedrosselt, der in die Ausnehmung am Hauptanschluß A eintaucht. Bei diesem Schließvorgang muß Druckmittel auf der Seite des ersten Hauptan­ schlusses 25 verdrängt werden, das nunmehr über die Steuerleitung 41A und die Drossel 82 sowie das Wechselventil 81 in die Leitung 66 strömt. Darauf ist später nochmals eingegangen.

Für die Funktion des Öffnens der Werkzeugform 13 bei geschlossenem Schutzgitter wird das Proportionalventil in seine andere, zweite Schaltstellung I geschaltet, wobei Druckmittel von der Zulaufleitung 19 zum zweiten Anschluß 18 des Schließzylinders 12 strömt und somit die Form 13 öffnet. Bei geschlossenem Schutzgitter befinden sich die Schaltventile 42, 43 in den federzentrierten, gezeichneten Parallel­ stellungen, so daß der Systemdruck in der Zulaufleitung 19 über die zweite Steuerleitung 41 in der zweiten Steuerkammer 39 auf die ring­ förmige Vorderfläche 38 des Führungskolbens 24 wirken kann. Gleich­ zeitig wird über die erste Steuerleitung 36 die Steuerkammer 35 ent­ lastet, während in Schließrichtung die Kraft der Feder 37 wirkt. Durch die überwiegend öffnende Kraft am Führungskolben 24 wird der Ventilkörper 22 aufgesteuert und gibt die Verbindung zwischen den Hauptanschlüssen A und B frei. Die 2-Wege-Patrone 52 wird in üb­ licher Weise von einer nicht näher gezeichneten Maschinensteuerung über die Vorsteuerventile 53 und 54 in ihre Auf-Stellung gesteuert.

Zum Öffnen der Werkzeugform wird das Proportionalventil 15 wieder in seine zweite Schaltstellung III gebracht, wodurch die erste Arbeits­ leitung zum Tank entlastet wird. Damit ist gleichzeitig über die Steuerleitung 36 auch die Steuerkammer 35 entlastet. Zugleich wird bei einem offenen Schutzgitter eines der Schaltventile 42, 43 und die zweite Steuerkammer 39 über die zweite Steuerleitung 51 zum Tank entlastet. Eine besonders hohe Qualität erreicht die Sicherheitsein­ richtung durch die Kombination des Proportionalventils 15 mit dem Kurzschlußventil 64 und dem Steuerventil 69. Wenn nun beim Schließen der Form über die Schalter 73 und 74 der Elektromagnet 65B des Kurz­ schlußventils erregt wird, befinden sich diese beiden Ventile in der gezeichneten Normalstellung II. Der Ventilkörper des Wechselventils 81 liegt oben an, ebenfalls wie gezeichnet. Das Einbauventil 11 wird über den Anschluß B geöffnet. Wenn nun die Schutztür 80 während der Schließbewegung geöffnet wird, fällt das Kurzschlußventil 64 ab und die Hauptstufe geht in die zentrierte Mittelstellung II. Der Ventil­ körper des Wechselventils 81 legt sich nun am unteren Ventilsitz auf und nun erfolgt auch eine schnelle hydraulische Entlastung im An­ schluß A der Ventilpatrone 11, wobei der Zapfen 29 in den Sitz ein­ taucht.

Beim Öffnen der Form und geschlossenem Schutzgitter 80 ist das Kurz­ schlußventil 64 über seinen Magneten 65 B erregt. Durch Druckmittel aus dem System über die Ventile 42, 43 - ähnlich wie oben geschil­ dert - und das Wechselventil 81 wird nun die Ventilpatrone 11 ge­ öffnet. Bei geöffnetem Schutzgitter 80 ist das Kurzschlußventil 64 über den erregten Elektromagneten 65 B aktiviert und befindet sich in seiner Schaltstellung II. Durch abströmendes Druckmittel aus dem linken Zylinderraum über die Leitung 14 kommt Servoöl über das Wechselventil 81 und die Sicherheitspatrone 11 wird am Anschluß 25 geöffnet. Das Regelventil 69 sorgt für Steueröl zur Lageregelung des Steuerschiebers am Proportionalventil 15.

Claims (4)

1. Hydraulische Einrichtung für die Sicherheits-Steuerung einer hy­ draulischen Schließsicherung einer Spritzgießmaschine, mit einem hydraulisch betätigten 2-Wege-Einbauventil (11) in Sitzventilbauart, das in einem Gehäuse einen von wenigstens einem Führungskolben im Gehäuse geführten Ventilkörper (22) aufweist, der kraftschlüssig mit einem Stellkolben (33) eines Stellzylinders in Wirkverbindung steht, wobei der Ventilkörper die hydraulische Verbindung zwischen einem axial an ihn herangeführten ersten Hauptanschluß über einen Ventil­ sitz zu einem radial herangeführten, zweiten Hauptanschluß steuert und mit mindestens einer ersten Steuerkammer (35) am Stellkolben, welche über eine erste Steuerleitung mit einer arbeitsdruckmittel­ führenden Hauptleitung (14) hydraulisch verbunden ist, um abhängig von deren Druck den Ventilkörper in Richtung Schließstellung zu be­ lasten sowie mit wenigstens einer zweiten Steuerkammer (39) am Stellkolben und/oder am Ventilkörper, um diesen bzw. den Stellkolben in Richtung einer Offenstellung zu belasten, welches Einbauventil (11) in der Hauptleitung zum Arbeitszylinder (12) der Spritzgieß­ maschine hinter einem Proportional-Steuerventil (15) für die Druck­ mittelsteuerung in der Arbeitszuleitung (12) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Proportional-Steuerventil (15) ein Kurz­ schlußventil (64) zugeordnet ist, das hydraulisch vom Kurzschlußven­ til beaufschlagte Verstellräume (57, 58) am Proportionalventil zur Betätigung seines Steuerschiebers derart steuert, daß es einen über eine an die Hauptleitung (14) angeschlossenes Wechselventil (81) ab­ gezweigten Steuerstrom zur zweiten Steuerkammer (39) des Einbauven­ tils (11) steuert und daß dem Kurzschlußventil (64) ein elektro­ magnetisch betätigbares Regelventil (69) zugeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einer dem Arbeitszylinder (12) der Spritzgießmaschine zugeordneten Schutzgitter (80), dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzgitter (80) in Wirkverbindung mit zwei elektrischen Schaltern (73, 74) steht, die mit einem elektrischen Überwachungskreis (76) und einem elektrischen Steuerkreis (79) zu­ sammenwirken, und daß von den elektrischen Schaltern eine elek­ trische Verbindung (73) zum Elektromagneten (65B) des Kurzschlußven­ tils (64) führt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Stößel (83) des Einbauventils (11) ein elektrischer Schal­ ter (84) betätigt wird, der über eine elektrische Leitung (81) dem Überwachungskreis (76) die Stellung des Ventilkörpers des Einbauven­ tils (11) signalisiert.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an das Wechselventil (81) angeschlossene Steuer­ leitung (66) über das Kurzschlußventil (64) eine Verbindung zum Tank (21) steuert und eine zweite Verbindung von den Verstellräumen (57, 58) des Proportionalventils (15) über das Regelventil (69) zur Hauptversorgungsleitung (19).