DE3606366C2 - Hydraulische Steuereinrichtung für eine Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung für eine Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 und des Patentanspruchs 5.

Bei einer aus der DE 31 13 933 A1 bekannten Steuereinrich­ tung ist für die Volumenstromregelung ein willkürlich ein­ stellbares, als Steuerventil dienendes Proportionaldrossel­ ventil und für die Druckregelung ein willkürlich einstellba­ res Proportionaldruckventil vorgesehen, sowie in der Zulei­ tung von der Pumpe zum Proportionaldruckventil ein Strom­ regelventil und ferner in der Zuleitung von einem Druck­ speicher zum Proportionaldrosselventil eine Druckwaage. Diese Einrichtung ist nun bezüglich des Energieaufwands sehr wirtschaftlich gestaltet, jedoch ist der Aufwand an Geräten noch erheblich. Ferner arbeitet die vorbekannte Steuerein­ richtung mit 2-Wege-Steuerelementen, mit denen eine Druck­ senkung an der Last nur dadurch erreicht werden kann, daß der Zustrom von Druckmittel im Arbeitskreis stärker ge­ drosselt wird, wobei eine Entlastung des Arbeitskreises zum Tank aber nicht möglich ist. Lediglich im Steuerkreis kann über das Proportionaldruckventil der Druck gesenkt werden, was jedoch ungünstig ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine derartige Steuereinrich­ tung zur Regelung von Volumenstrom und Druck möglichst ein­ fach so auszubilden, daß sie neben einer energiesparenden Arbeitsweise eine genauere und schnellere Drucksteuerung er­ möglicht. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentan­ sprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung hat den Vorteil, daß der Aufwand an Geräten bei gleich günstigem Energieaufwand verringert ist und eine genauere und schnellere Druckregelung ermöglicht wird, da über eine 3/2- Regelpatrone unmittelbar Druck zum Tank entlastet werden kann. Die Druckentlastung wird also mit einem Bauelement ge­ steuert, das selbst im Arbeitskreis liegt und eine unmittel­ bare Verbindung zum Tank hat. Zudem spart die 3/2-Regelpa­ trone eine gesonderte Druckbegrenzungsventil-Patrone mit zu­ gehörigen Steuermitteln ein, da deren Funktion für die 3- Wege-Druckminderung in die 3/2-Regelpatrone integriert wird.

Durch die in den Unteransprüchen 2 bis 4 aufgeführten Maß­ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Steuereinrichtung möglich.

Ferner werden die gleichen Vorteile bei einer Steuereinrich­ tung nach Anspruch 5 erreicht, wenn die 3/2-Regelpatrone in einen Geschwindigkeitsregelkreis des angeschlossenen Ver­ brauchers geschaltet wird, wobei auf eine Druckwaage ver­ zichtet werden kann.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 eine Steuereinrichtung zur Erläuterung des Funktionsprinzips und die Fig. 2 und 3 zeigen Schaltpläne der hydraulischen Steuereinrichtungen in schematischer Darstellung.

In allen Ausführungsbeispielen ist eine Verstellpumpe 10 und eine Konstantpumpe 11 vorgesehen. Die Verstellpumpe 10 dient vorwiegend der Versorgung der Verbraucher und eines Druckspeichers 12, während die Konstantpumpe 11 für die Bereitstellung des Steueröls dient und über ein Wegeventil 13 ebenfalls zum Aufladen des Druckspeichers 12 benutzt werden kann. Die Verstellpumpe 10 ist in bekannter Weise mittels eines Stellventils 14 einstellbar, wobei zur Volumenstromregelung ein elektrisch betätigbares Proportionaldrosselventil 15 als Meßglied bei der Volumenstromregelung vorgesehen ist. Hierzu dient auch noch eine Drossel 16, ein Wegeventil 17 und ein Rückschlagventil 18, über welche genannten Teile ein definierter Steuerölstrom zur Sekundärseite des Proportionaldrosselventils 15 fließt. Der auf diese Weise geregelte Volumenstrom der Verstellpumpe 10 durchströmt eine Druckwaage 19, die nun durch Druckgleichheit an ihren beiden Steuerflächen unwirksam ist.

Die Druckregelung erfolgt über eine Druckbegrenzungsventil- Patrone 21, deren Federraum 22 über Wegeventile 23 und 24 mit dem Proportionaldrosselventil 15 in Verbindung steht. Für die Steuerölversorgung ist eine externe Drossel vorgesehen. Bei Druckregelung über längere Zykluszeit (z. B. Nachdruck) wird das Proportionaldrosselventil 15 auf kleinen Öffnungsquerschnitt verstellt um die Energieverluste kleinzuhalten. Das Wegeventil 24 ist für die Staudruckumschaltung beim Plastifizieren eingesetzt. Dabei fließt Druckmittel über die Leitung 25 zum nicht dargestellten Staudruck-Hauptventil. Für den Hydromotor ist dann nur eine Volumenstromregelung erforderlich. Die Verstellpumpe 10 ist über ein Druckbegrenzungsventil 26 abgesichert.

Die Steuerung für den Druckspeicher 12 besteht aus einem Speichersicherheitsblock 28, einer Patrone 29 mit Vorsteuerwegeventil 30 und einem Druckschalter 31. Für die Volumenstromregelung wirkt die Druckwaage 19 mit dem Proportionaldrosselventil 15 als vorgesteuerter 2-Wege- Stromregler.

Das Regeldruckgefälle ist an einem Differenzdruckventil 33 einstellbar. Bei Druckregelung ist die Druckwaage 19 in Verbindung mit der Druckbegrenzungsventil-Patrone 21 als 3- Wege-Druckminderer wirksam. Die Drücke sind über ein Proportionaldruckventil 34 programmierbar.

Bei dieser Steuereinrichtung befinden sich die Wegeventile 17 und 23 in Schaltstellung und erfüllen folgende Funktionen:

Die Verstellpumpe 10 wird zur Konstantpumpe, da durch Druckgleichgewicht am Stellventil 14 die Pumpe auf maximalen Strom verstellt wird. Dabei befindet sich das Wegeventil 17 in Schaltstellung I.

Das einstellbare Druckgefälle am Differenzdruckventil 33 dient für die Volumenstromregelung. Steueröl kann über ein Stromregelventil 36, das Differenzdruckventil 33, das Wegeventil 17 und das Rückschlagventil 18 zur Sekundärseite des Proportionaldrosselventils 15 fließen. Das Wegeventil 17 befindet sich dabei in Schaltstellung I. Mit der Druckwaage 19 wird die Druckregelung durchgeführt. Der Federraum der Druckwaage 19 steht über das Wegeventil 23 mit dem Proportionaldruckventil 34 in Verbindung. Dabei steht das Wegeventil 23 in seiner Durchflußstellung.

Die 3-Wege-Druckminderung geschieht folgendermaßen: Die Druckbegrenzungsventil-Patrone 21 ist über ein Rückschlagventil 37 mit ca. 3 bar vorgespannt. Für die 3- Wege-Druckminderung muß erst die Druckwaage 19 schließen, bevor der dritte Wege über die Druckbegrenzungsventil- Patrone 21 öffnet.

Neben der Verstellpumpe 10 im Betriebszustand Konstantpumpe kann auch die Konstantpumpe 11 zum Laden des Druckspeichers 12 herangezogen werden. Dabei wird das Wegeventil 13 in Schaltstellung I gebracht. Bei Erreichen des Höchstbetriebsdrucks im Druckspeicher 12 wird über das elektrische Signal des Druckschalters 31 das Wegeventil 13 in Normalstellung II gebracht. Hierdurch wird bewirkt, daß die Verstellpumpe 10 auf Nullhub verstellt wird und die Konstantpumpe 11 auf Neutralumlauf geschaltet wird oder wahlweise für die Steuerölversorgung der Ventile oder für die Funktion "Druckhalten" der Schließzylinder zur Verfügung steht. Wird das Wegeventil 13 in Schaltstellung III gebracht, kann die Verstellpumpe 10 wieder zuregeln.

Mit dem Wegeventil 17 kann der Übergang vom energiesparenden Verstellpumpenbetrieb auf Speicherbetrieb eingestellt werden. Dabei wirkt die Steuerung als Vollspeichersystem. Es ist möglich, durch Druckerhöhung am Differenzdruckventil 33 den Durchfluß am Proportionaldrosselventil 15 wesentlich zu erhöhen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 ist das Proportionaldrosselventil 15 nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ersetzt durch eine als Proportionalventil arbeitende 3/2-Regelpatrone 40. Diese ist in beiden Ausführungsbeispielen mit 40 bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Regelpatrone 40 mit Lageregelung vom Regelvorsteuerventil 41 angesteuert (Drosselfunktion). Weiterhin steht die Regelpatrone 40 über eine Steuerleitung 42 mit dem Proportionaldruckventil 34 in Verbindung. Damit wird über einen elektronischen Sollwert eine Druckminderung überlagert. Es entfallen hier gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Druckbegrenzungsventil-Patrone 21, das Wegeventil 23 und das Rückschlagventil 37.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bezieht sich auf eine 3/2-Regelpatrone im geschlossenen Regelkreis mit einem externen Verbraucher. Die 3/2-Regelpatrone 40 mit Lageregelung wird mit dem direktwirkenden Regelvorsteuerventil 46 als Vorsteuerstufe eingesetzt. Durch Rückführung der Lastgeschwindigkeit über das Wegmeßsystem 47 wird ein Geschwindigkeitsregelkreis verwirklicht. Mit dem Druckaufnehmer 48 wird der Durchflußregelung eine Druckregelung überlagert. Die 3/2-Regelpatrone 40 wirkt dann wie ein 3-Wege-Druckminderer. Folgende Geräte entfallen wiederum nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1:

Die Druckbegrenzungsventil-Patrone 21, die Wegeventile 23 und 24, das Rückschlagventil 37, die Druckwaage 19, das Stromregelventil 36 und das Differenzdruckventil 33.

Die beschriebenen Steuereinrichtungen weisen folgende Vorteile auf:

Ist für einen bestimmten Prozeß, zum Beispiel Einspritzen, ein erhöhter Volumenstrom erforderlich, so wird dem System Verstellpumpe 10 mit Proportionalventil 40 eine Speichersteuerung zugeschaltet. Der maximale Durchflußstrom über das zentrale Proportionalventil 40 ist durch das Differenzdruckventil 33 einstellbar und überschreitet den Volumenstrom der Verstellpumpe 10 um ein Vielfaches. Die Verstellpumpe 10 arbeitet bis V_max energiesparend und stromgeregelt und bei Speicherbetrieb als Konstantpumpe. Für das Speicherladen kann neben der Verstellpumpe 10 auch die Konstantpumpe 11 herangezogen werden. Bei Druckregelung im Speicherbetrieb wird automatisch eine 3 Wege-Druckminderung wirksam. Der Geräteaufwand an Proportionaltechnik ist gering, da nur ein Proportionalventil 40 und ein Proportionaldruckventil 34 der Grundausrüstung erforderlich sind.

Claims (5)

1. Hydraulische Steuereinrichtung für eine Spritzgießmaschine mit zwei Pumpen (10, 11) zur Versorgung der verschiedenen Verbraucher, von denen lediglich eine (10) eine Volumenstromregelung aufweist und über eine ihr nachgeschaltete Druckwaage (19) und ein Steuerventil (40) das Hydrauliksystem versorgt, sowie mit einem von den beiden Pumpen (10, 11) versorgten Druckspeicher (12), wobei für die Volumenstromregelung von Druckspeicher (12) und Verstellpumpe (10) ein einziges Steuerventil (40) als Proportionalventil dient und die Druckregelung durch ein einziges Proportionaldruckventil (34) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (40) zur Volumenstromregelung als 3/2-Regelpatrone ausgebildet ist, die einen mit dem Tank verbundenen Anschluß aufweist und daß das Proportionaldruckventil (34) mit einem Steueranschluß der 3/2-Regelpatrone (40) in Wirkverbindung steht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pumpe als Konstantpumpe (11) ausgebildet ist und primär für die Steuerölversorgung dient und über ein willkürlich schaltbares Wegeventil (13) auch zum Aufladen des Druckspeichers (12) verwendbar ist.

3. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verstellpumpe (10) und der Rückseite des Proportionalventils (40) eine Drossel (16) angeordnet ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verstellpumpe (10) und der Druckwaage (19) ein Stromregelventil (36) angeordnet ist.

5. Hydraulische Steuereinrichtung für eine Spritzgießmaschine mit zwei Pumpen (10, 11) zur Versorgung der verschiedenem Verbraucher, von denen lediglich eine (10) eine Volumenstromregelung aufweist und über ein ihr nachgeschaltetes Steuerventil (40) das Hydrauliksystem versorgt, sowie mit einem von den beiden Pumpen (10, 11) versorgten Druckspeicher (12), wobei für die Volumenstromregelung von Druckspeicher (12) und Verstellpumpe (10) ein einziges Steuerventil (40) als Proportionalventil dient und die Druckregelung durch ein einziges Proportionaldruckventil (34) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (40) zur Volumenstromregelung als 3/2-Regelpatrone ausgebildet ist, die einen mit dem Tank verbundenen Anschluß aufweist und ohne Zwischenschaltung einer Druckwaage mit der Verstellpumpe (10) in Verbindung steht und daß die 3/2- Regelpatrone (40) in einen Geschwindigkeitsregelkreis (47) des angeschlossenen Verbrauchers geschaltet ist.