DE4228599A1 - Hydraulikkreis fuer die versorgung mehrerer, seriell betriebener verbraucher einer hydraulisch gesteuerten anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikkreis für die Versor­ gung mehrerer, seriell betriebener Verbraucher einer hydrau­ lisch gesteuerten Anlage, insbesondere einer Spritzgießma­ schine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Herkömmlicherweise sind in einem derartigen Hydraulikkreis, wie er beispielsweise bei Spritzgießmaschinen Verwendung findet, die einzelnen Verbraucher, wie z. B. die Spritzein­ heit, der Extruder, die Schließeinheit, der Auswerfer usw., seriell von einer Pumpe mit Förderstrom-Druckregelung ver­ sorgt. Den einzelnen Verbrauchern sind Sperrventile vorge­ schaltet, die selektiv und in der Regel nacheinander zur Aktivierung des betreffenden Verbrauchers geöffnet werden.

In einem derartigen Hydraulikkreis findet dementsprechend eine Zuflußregelung statt, mit der vom Aufbau her ohne zusätzlichen ventiltechnischen Aufwand ein Abbremsen eines Verbrauchers, d. h. der an diesem Verbraucher bewegten Masse nicht möglich ist. Es muß deshalb an derartigen Verbrau­ chern, insbesondere an Verbrauchern mit hoher Masse, wie z. B. an der Schließeinheit oder ggf. am Auswerfer einer Spritzgießmaschine, zusätzlich ein Proportionalventil vorge­ sehen werden, was den Aufbau des Hydraulikkreises und die Steuerungstechnik verkompliziert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Hydraulikkreis der eingangs beschriebenen Art derart weiter­ zubilden, daß ein zeitlich feinsteuerbares Abbremsen selbst großer bewegter Massen mit einem möglichst einfachen Aufbau und dementsprechend einfacher Steuerung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Hydraulikkreis zweigeteilt. Während ein Teil der Verbraucher, bei denen geringere Beschleuni­ gungskräfte auftreten, wie z. B. der Extruder, die Spritzeinheit und ggf. der Auswerfer der Spritzgießmaschine, im offenen Kreislauf betrieben werden, wird zumindest ein weiterer Verbraucher, wie z. B. die Schließeinheit der Spritzgießmaschine, im geschlossenen oder halbgeschlossenen Kreislauf bewegt, so daß ein Abbremsen der bewegten Masse der Schließeinheit ohne ein zusätzliches Proportionalventil möglich wird.

Die tatsächliche Realisierung des Bewegungsbetriebes des zumindest einen, ausgewählten Verbrauchers im halb­ geschlossenen oder geschlossenen Kreislauf kann auf mehrere Art und Weisen erfolgen. Eine erste Variante ist Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14, während eine weitere, vorteilhafte Variante in den Ansprüchen 15 bis 17 umschrieben ist.

Die erste, vorteilhafte Variante ist in Verbindung mit einer über Null verschwenkbaren, d. h. auch auf negative Schwenk­ winkel einstellbaren Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvo­ lumen vorteilhaft. In diesem Fall wird zum Abbremsen des zumindest einen, ausgewählten Verbrauchers die Förderrich­ tung der Pumpe umgekehrt. Hierbei wird in vorteilhafter Weise von dem Umstand Gebrauch gemacht, daß die einzelnen Verbraucher an der hydraulisch gesteuerten Anlage seriell betrieben werden, so daß bei Betätigung des zumindest einen, ausgewählten Verbrauchers, der im halbgeschlossenen oder ge­ schlossenen Kreislauf bewegt wird, die übrigen Verbraucher nicht betätigt werden.

Pumpen mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, die in einer Förderstrom-Druckregelung betrieben werden, benötigen einen bestimmten Verstelldruck von beispielsweise 20 bar am Aus­ gang, der auf die Stellseite der Pumpe rückgeführt wird. Um deshalb die Pumpe auf negativen Schwenkwinkel einstellen zu können, wird der Pumpe, d. h. der Hauptpumpe, eine Hilfspumpe zugeordnet, die für die Phase des Umsteuerns den erforderli­ chen Verstelldruck bereitstellt. Für diese Hilfspumpe können unterschiedliche Ausführungen Verwendung finden, bei­ spielsweise eine druckgeregelte Pumpe (Anspruch 9), aber auch eine Konstantpumpe (Anspruch 10). Um im letzteren Fall die Pumpenleistung möglichst klein halten zu können und den­ noch dafür zu sorgen, daß der nötige Verstelldruck mit Sicherheit erreicht wird, ist der Konstantpumpe zur zeitlich gesteuerten Anhebung des Pumpen-Ausgangsdrucks auf das zur geregelten Verstellung der Hauptpumpe erforderliche Druck­ niveau eine Blende nachgeschaltet, die immer dann überbrückt wird, wenn der Ausgangsdruck der Hauptpumpe das Verstelldruckniveau erreicht.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 12 wird die zeitlich gesteuerte Überbrückung der Blende mit schaltungstechnisch besonders einfachen Maßnahmen realisiert.

Die Verwendung einer Konstantpumpe läßt sich vorteil­ hafterweise mit einem Kühl- und/oder Filterkreis gemäß Anspruch 13 kombinieren, wodurch sich der besondere Vorteil ergibt, daß der Filter- und/oder Kühlkreis ständig mit einem konstanten Durchsatz durchströmt werden kann. Unter Zuhilfe­ nahme der der Hilfspumpe nachgeschalteten Drossel kann beispielsweise mit Leichtigkeit beim Zuschalten der Drossel ein Verstelldruck von etwa 20 bar bereitgestellt werden, wenngleich der Normal-Förderdruck der Hilfspumpe bei ledig­ lich 4 bis 5 bar liegt.

Für den Fall, daß der zumindest eine, ausgewählte Ver­ braucher einen Differentialzylinder aufweist, wird dieser Verbraucher im halbgeschlossenen Kreislauf bewegt. Diese Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 8. Beim Einziehen der im Differentialzylinder gleitend verschiebba­ ren Kolbenstange tritt aus dem querschnittsgrößeren Zylin­ derraum mehr Hydraulikfluid bzw. -strömungsmittel aus als die Pumpe in den kolbenstangenseitigen Zylinderraum, d. h. in den dort vorliegenden Ringraum fördert. Dieses überschüssige Öl wird nach der Weiterbildung des Anspruchs 4 über ein Abströmventil zum Tank geleitet, wobei dessen Öffnungs­ charakteristik in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, das Abbremsen des Verbrauchers möglichst druckarm zu gestalten.

Vorzugsweise ist das Abströmventil mit zwei Steueran­ schlüssen bzw. zwei Vorsteuerungen ausgestattet und dient damit zusätzlich als Überdruckventil. Die Zulaufleitung des Abströmventils ist mit derjenigen Pumpenseite verbunden, die zur Beaufschlagung des querschnittsgrößeren Zylinderraums des Verbrauchers dient. Die mit diesem Steueranschluß zusam­ menwirkende Rückstellfeder ist derart dimensioniert, daß sie über diesen Steueranschluß die Druckbegrenzungsfunktion für den Hydraulikkreis auf einen Druck von etwa 200 bar erfolgt.

Um beim Betrieb der Verbraucher im offenen Kreislauf, denen in der Regel Sperrventile vorgeschaltet sind, die dann geöffnet werden, den Druck definiert abbauen zu können, ist es vorteilhaft, den Hydraulikkreis gemäß Anspruch 8 weiter­ zubilden. Es ist jedoch auch möglich, die Funktion des denn Rückschlagventil parallelgeschalteten 2/2-Wegeventils durch das vorstehend beschriebenen Abströmventil zu erfüllen, dem dann vorzugsweise ein dritter Steueranschluß bzw. eine dritte Vorsteuerung zugeordnet wird.

Gemäß der zweiten Variante des Betriebes eines Teils des Verbrauchers im offenen Kreislauf und eines anderen Teils im geschlossenen oder halbgeschlossenen Kreislauf wird gemäß Anspruch 15 dem zumindest einen, im halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreislauf bewegten Verbraucher anstelle eines 2/2-Wegeventils ein 4/3-Wegeventil vorgeschaltet, mit dem die beiden Arbeitsräume des dem Verbraucher zugeordneten Arbeitszylinders wechselweise mit dem Pump- bzw. dem Saugan­ schluß der Pumpe verbindbar sind. In diesem Fall fördert die Verstellpumpe lediglich in einer Richtung, so daß die vorstehend angesprochene Hilfspumpe zur Ermöglichung des Um­ schwenkens der Pumpe in den negativen Schwenkwinkelbereich entfallen kann. Die Weiterbildung des Anspruchs 16 hat besondere Vorteile insbesondere dann, wenn der Verbraucher einen Differentialzylinder aufweist, der dann im halbge­ schlossenen Kreislauf bewegt bzw. betrieben wird.

Das Abströmventil hat auch in dieser Ausgestaltung zwei Steueranschlüsse bzw. Vorsteuerungen, von denen der eine den Druck stromab und der andere den Druck stromauf der Pumpe führt. In diesem Fall erfüllt das Abströmventil wiederum eine Druckbegrenzungs- und Zuschaltfunktion.

Vorzugsweise ist die Öffnungscharakteristik des Ab­ strömventils gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 18 ausge­ führt, wodurch sich ein definiertes bzw. ruckarmes Abbremsen der Masse am ausgewählten Verbraucher sicherstellen läßt.

Diese Charakteristik läßt sich besonders vorteilhaft und mit einer besonders einfachen Schaltung dann erreichen, wenn gemäß Patentanspruch 19 in einer zum Tank führenden Bypass- Leitung für das Abströmventil eine Drossel vorgesehen ist.

Zur Regelung der Position des Verbrauchers hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dem Regler nicht nur die Signale eines Wegaufnehmers, sondern zusätzlich Signale zweier Druckaufnehmer zuzuführen, von denen sich der eine stromauf und der andere stromab der Pumpe befindet (Anspruch 20).

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Hydraulikkreises mit einem im halbgeschlos­ senen Kreislauf bewegten Verbraucher;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Hydraulikkreises;

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnliche Darstellung einer dritten Ausführungsform des Hydraulikkrei­ ses mit in einer Richtung fördernder Pumpe;

Fig. 4A, 4B Diagramme zur Veranschaulichung der Schalt­ charakteristik eines erfindungsgemäßen Abströmventils in Gegenüberstellung zur Charakteristik eines herkömmlichen Ventils; und

Fig. 5 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Hydrau­ likkreises für die Verstellung einer Hydropumpe, wie sie bei den einzelnen Ausführungsformen Ver­ wendung finden kann.

In Fig. 1 ist ein Hydraulikkreis zur Versorgung mehrerer, seriell betriebener Verbraucher gezeigt, die zu einer hydraulisch gesteuerten Anlage, wie z. B. einer Spritzgieß­ maschine, gehören. Die Verbraucher 12 bis 20 werden durch eine Pumpe 10 mit Förderstrom-Druckregelung versorgt, wobei die Pumpe 10 als Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgebildet ist, die durch einen Motor 22 angetrieben ist. Die Verbraucher 12 bis 18 gehören einer ersten Kategorie an, bei denen es auf die zeitlich genaue Beschleunigung und Abbremsung bewegter Massen nicht so sehr ankommt. Die Ver­ braucher 12 bis 18 sind für den Fall einer Spritzgieß­ maschine beispielsweise vom Extruder, von der Spritzeinheit und ggf. vom Auswerfer gebildet.

Der Verbraucher 20 stellt einen ausgewählten Verbraucher dar, bei dem es darauf ankommt, eine größere Masse zeitlich exakt zu beschleunigen bzw. abzubremsen. Für das Anwen­ dungsgebiet einer Spritzgießmaschine handelt es sich hier beispielsweise um die Schließeinheit, bei der erhebliche Massen in kurzer Zeit beschleunigt und abgebremst werden müssen.

Um dieses Abbremsen der mit dem Verbraucher gekoppelten Masse ohne zusätzliche Proportionalventile im Abfluß und damit mit einem sehr geringen schaltungstechnischen und vor­ richtungstechnischen Aufwand durchführen zu können, sind lediglich die Verbraucher 12 bis 18 im offenen Kreislauf betrieben, während der ausgewählte Verbraucher 20 im halbge­ schlossenen Kreislauf bewegt wird. Dies soll nachfolgend näher beschrieben werden:

Die Pumpe 10 ist eine über Null verschwenkbare Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, d. h. eine Pumpe, deren Schwenkwinkel in den negativen Bereich verändert werden kann. Die Pumpe hat zwei Anschlußleitungen 24 und 26, von denen die Anschlußleitung 24 zu den parallelgeschalteten Verbrauchern 12 bis 18 führt, denen jeweils ein separates Sperrventil 12V bis 18V vorgeschaltet ist. Die Verbraucher 12 bis 18 werden ausschließlich dann angesteuert, wenn an der Pumpe 10 ein positiver Schwenkwinkel eingestellt ist und dementsprechend die Förderung von Hydraulikströmungsmittel aus einem Tank 28 über ein Rückschlagventil 30 und die Pumpe 10 in die Anschlußleitung 24 erfolgt.

Von der Anschlußleitung 24 zweigt an der Stelle 32 eine Lei­ tung 34 ab, die über ein beispielsweise elektrisch angesteu­ ertes 4/2-Wegeventil 36 zu dem querschnittsgrößeren Zylin­ derraum 38 des als Differentialzylinder ausgebildeten Ver­ brauchers 20 geführt ist. Der kolbenstangenseitige Zylinder­ raum 40 in Form eines Ringraums ist über das 4/2-Wegeventil 36 mit einer Leitung 42 koppelbar, die an der Stelle 44 in die Anschlußleitung 26 der Pumpe 10 mündet. In den Leitungen 24 und 26 sind Druckaufnehmer 46 und 48 angeordnet, deren Ausgangssignale - wie nachstehend noch näher erläutert wird - zur Lageregelung des Verbrauchers 20 genutzt werden.

Mit 50 ist eine zweite Saugleitung bezeichnet, aus der die Pumpe 10 über ein Rückschlagventil 52 Strömungsmittel ansau­ gen kann, wenn die Pumpe auf negativen Schwenkwinkel umge­ stellt ist. Für den Betrieb der hydraulisch gesteuerten Anlage soll angenommen werden, daß bei Betätigung eines Ver­ brauchers die übrigen vorgeschalteten Ventile 12V, 14V, 16V, 18V in die Sperrposition gebracht sind.

Von der Leitung 34 zweigt eine Zweigleitung 54 ab, die zu einem Abströmventil 56 geführt ist, das eine Zu­ schaltfunktion und eine Druckbegrenzungsfunktion erfüllt. Zu diesem Zweck sind dem Abströmventil 56 zwei Steueranschlüsse 58 und 60 zugeordnet, die jeweils mit vorzugsweise einstell­ baren Steuer-Rückstellfedern 62, 64 zusammenwirken. Der Steueranschluß 58 ist über die Steuerleitung 66 mit der Zweigleitung 54 gekoppelt, während der Steueranschluß 60 mit der Leitung 42 in Verbindung steht. Die Zuschaltfunktion tritt beispielsweise bei einem Druck im Steueranschluß 60 von etwa 5 bar in Funktion, während die Druckbegrenzungs­ funktion bei etwa 200 bar in der Zweigleitung 54 aktiv wird. Mit 70 ist die Ablaufleitung zum Tank 28 bezeichnet. In der Ablaufleitung 70 ist ein Vorspannventil 72 angeordnet.

Die Bezugsnummer 74 bezeichnet einen Wegaufnehmer, mit dem die Position des Verbrauchers 20, beispielsweise des Schließzylinders der Spritzgießmaschine, erfaßbar und als Istwert-Signal zusammen nit den Signalen der Druckaufnehmer 46 und 48 zu beiden Seiten der Pumpe 10 dem vorzugsweise elektrisch arbeitenden Regler für die Position des Schließzylinders vorgeführt werden kann.

Es sei zunächst angenommen, daß die Kolbenstange des Ver­ brauchers 20 ausgefahren werden soll. In diesem Fall ist an der Pumpe 10 ein positiver Schwenkwinkel eingestellt und das 4/2-Wegeventil 36 geöffnet, während die anderen Sperrventile 12V bis 18V der Verbraucher 12 bis 18 geschlossen sind. Die Pumpe 10 kann in diesem Fall mehr Fluid in den Raum 38 för­ dern als aus dem Ringraum 40 verdrängt wird, so daß das Abströmventil 56 nicht in Funktion tritt, solange die Druckbegrenzungsfunktion über den Steueranschluß 58 noch nicht anspricht. Zum Abbremsen der Kolbenstange bzw. zum Um­ steuern der Bewegung am Verbraucher 20 wird die Pumpe 10 über Null zurückverschwenkt, d. h. auf einen negativen Schwenkwinkel eingestellt.

Pumpen mit verstellbarem Fördervolumen arbeiten in der Regel so, daß der Ausgangsdruck als Verstelldruck auf die Pumpe rückgeführt wird. Wenn dementsprechend der Verschwenkwinkel der Pumpe in den negativen Bereich geändert wird, wird am Ausgang der Pumpe für einen gewissen Zeitraum der nötige Verstelldruck von beispielsweise 20 bar nicht mehr erreicht. Um trotzdem das weitere Zurückschwenken und damit das Schwenken der Pumpe auf negativen Schwenkwinkel zu er­ möglichen, ist die Pumpe 10 mit einer weiteren Hilfspumpe 76 gekoppelt, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als druckgeregelte Pumpe ausgeführt ist.

In der Fig. 1 ist lediglich schematisch durch ein Kästchen 77 die Schnittstelle angedeutet, über die der Ausgangsdruck der Hilfspumpe 76 und die Verstellung der Pumpe 10 einwirken kann. Anhand der Fig. 5 wird im folgenden erläutert, wie diese Verstellung in einzelnen gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform bewirkt wird. Zur Vereinfachung der Beschrei­ bung werden für diejenigen Komponenten, die bereits in Fig. 1 gezeigt sind, dieselben Bezugszeichen verwendet:

Die Ausgangsdrücke der Pumpe 10 und der Hilfspumpe 76 liegen über Leitungszweige 79 bzw. 81 und 83 an Wechselventilen 85 und 87 an, wobei der jeweils höhere, am Wechselventil 85 anliegende Druck zum Wechselventil 87 weitergeschaltet wird. Die mit 91 bezeichnete Ausgangsleitung des Wechselventils 87 ist einerseits zu einem ersten Stellzylinder 93 und anderer­ seits über ein Proportionalventil 95 zu einem zweiten Stellzylinder 94 geführt. Die dem ersten Stellzylinder 93 zugeordnete Stellfeder 95 wirkt in der gleichen Richtung wie der Stelldruck im zugehörigen Stellzylinder und versucht, die Pumpe auf größtmögliches positives Fördervolumen zu schwenken, während die über das Proportionalventil 95 dem zweiten Stellzylinder 94 unter Druck zugeführte Steuerflüs­ sigkeit der Feder 95 entgegenwirkt. Das Proportionalventil 95 wird elektrisch so angesteuert, daß sich der den momenta­ nen Anforderungen entsprechende, d. h. gewünschte Druck bzw. die gewünschte Fördermenge der Pumpe 10 einstellt.

Man erkennt, daß der Verstelldruck und die Verstellmenge der druck- und förderstromgeregelten Pumpe 10 von der Hauptpumpe 10 selbst geliefert wird, solange einer der beiden Drücke pA oder pB auf der Saug- bzw. Druckseite der Pumpe 10 über dem Ausgangsdruck pH der Hilfspumpe 76 liegt. Wenn dies nicht mehr der Fall ist, was beim Über-Null-Schwenken der Pumpe kurzzeitig eintreten kann, wird die Verstelleinrichtung der Pumpe 10 über das Wechselventil 87 von der Hilfspumpe 76 versorgt.

Bei negativem Verschwenkwinkel der Pumpe ist die Leitung 26 die Speiseleitung, so daß der Ringraum 40 über die Leitung 42 und das 4/2-Wegeventil 36 mit Druckfluid versorgt wird. Die Kolbenstange wird dementsprechend eingefahren, was gleichzeitig bedeutet, daß aus dem Zylinderraum 38 mehr Strömungsmittel verdrängt werden muß als dem Ringraum 40 zugeführt wird. In diesem Betriebszustand öffnet das Abströmventil 56 und schaltet die Verbindung von der Leitung 54 zur Leitung 70 und damit zum Tank 28 durch.

Wenn einer der Verbraucher 12 bis 18 betätigt wird, d. h. wenn der Hydraulikkreis ausschließlich im offenen Kreislauf betrieben wird, so daß eines der Sperrventile 12V bis 18V geöffnet ist, ist dafür Sorge zu tragen, daß der Druck in der zugehörigen Verbraucherleitung auch definiert abgebaut werden kann, d. h., daß die Pumpe auch kurzzeitig in Richtung Tank fördern kann. Aufgrund des Rückschlagventils 30 ist dies ohne weiteres nicht möglich. Dem Rückschlagventil 30 ist deshalb ein 2/2-Wegeventil 78 parallelgeschaltet, das jedesmal dann in die Schaltstellung D gebracht, d. h. durch­ geschaltet wird, wenn ein betreffendes, dem jeweiligen Serienverbraucher 12 bis 18 zugeordnetes Sperrventil 12V bis 18V geöffnet wird.

Die Funktion des 2/2-Wegeventils könnte auch von einem etwas modifizierten Abströmventil 56 erfüllt werden, dem in diesem Fall vorzugsweise eine dritte Vorsteuerung bzw. ein dritter Steueranschluß zugeordnet wird, der einen für den Betrieb des Serienverbrauchers charakteristischen Druck führt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Hydrau­ likkreises gezeigt, die sich von derjenigen gemäß Fig. 1 lediglich darin unterscheidet, daß eine andere Hilfspumpe verwendet wird. Die korrespondierenden Komponenten sind ohne weiteres aus der Zeichnung erkennbar und sollen dementspre­ chend zur Vereinfachung der Beschreibung hier nicht noch einmal erläutert werden.

Anstelle der druckgeregelten Hilfspumpe 76 gemäß Fig. 1 ist eine Konstantpumpe 176 vorgesehen, die jedoch die gleiche Funktion wie die Pumpe 76 hat. Die Ausgangsleitung 180 ist wiederum zur Verstellseite der Pumpe 10 geführt. Zum Auf­ bauen eines ausreichend hohen Drucks in der Leitung 180, d. h. eines ausreichend hohen Verstelldruckniveaus für die Verstellpumpe 10, arbeitet die Pumpe 176 gegen eine Drossel 182 in einer Ablaufleitung 184. Die Drossel 182 ist über ein hydraulisch gesteuertes Wegeventil 186 überbrückbar, wobei der Druck zur Verstellung des Wegeventils 186 von der Aus­ gangsleitung der Pumpe 10 abgezweigt wird. Wenn dementspre­ chend der Ausgangsdruck der Pumpe 10 den zur Verstellung der Verstellpumpe nötigen Verstelldruck erreicht, wird das We­ geventil 186 durchgeschaltet, so daß die Drossel 182 nicht mehr wirksam ist. Das von der Hilfspumpe 176 geförderte Strömungsmittel strömt dann durch die Leitung 184 zum Tank 28. Diese Strömung wird vorteilhafterweise zur Kühlung und/oder Filterung des Hydraulikströmungsmittels genutzt. Zu diesem Zweck sind in der Ablaufleitung 184 ein Filter 188 und/oder ein Kühler 190 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Hydrau­ likkreises, die sich funktionell nicht grundsätzlich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet, je­ doch nicht mit einer über Null verschwenkbaren Ver­ stellpumpe, sondern mit einer Verstellpumpe 210 arbeitet, die nur eine Förderrichtung hat. Bei dieser Ausführungsform sind diejenigen Komponenten, die den Bestandteilen des Hydraulikkreises der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, denen eine "2" vorgestellt ist.

Die Verbraucher 212 bis 218 mit den vorgeschalteten Sperr­ ventilen 212V bis 218V werden wiederum ausschließlich im offenen Kreislauf betrieben, während der Verbraucher 220 im halbgeschlossenen Kreislauf bewegt wird. Abweichend vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dem Verbraucher 220 anstelle des 4/2-Wegeventils 36 ein 4/3-Wegeventil 292 vorgeschaltet, mit dem die beiden Arbeitsräume 238, 240 wechselweise mit dem Pumpanschluß 224 bzw. dem Sauganschluß 226 verbindbar sind. Die Hilfspumpe 76 und 176 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann auf diese Weise entfallen.

Um sicherzustellen, daß auch bei sehr geringen Drücken am Verbraucher noch ein ausreichend hoher Verstelldruck für die Pumpe 210 von deren Ausgang - über eine der Leitung 79 gemäß Fig. 5 entsprechende Leitung - auf die Stelleinrichtung der Pumpe gegeben werden kann, ist in der Pumpenleitung 224 zwi­ schen den Mündungsstellen M1 und M2 der zum Rückschlagventil 252 bzw. zum Druckbegrenzungsventil 292 führenden Leitungen ein Vorspannventil 298 vorhanden. Auf diese Weise kann in der Leitung 234 ein von der Vorspannkraft der Feder des Vor­ spannventils abhängiger, ausreichend hoher Restdruck auf­ recht erhalten werden, der für die Verstellung der Pumpe in jedem Fall ausreicht.

Mit 256 ist ein Abströmventil bezeichnet, das an die Leitung 242 angeschlossen ist, welche von der Saugleitung 226 abzweigt. Der dort herrschende Druck wird über den Druckauf­ nehmer 248 gemesssen, während der Druck in der Pumpenleitung 224 durch den Druckaufnehmer 246 erfaßt wird. Die Signale der Druckaufnehmer 246, 248 werden zusammen mit dem Signal des Wegaufnehmers 274 dem Lageregler des Verbrauchers 220 zugeführt.

Dem Abströmventil 256 sind ebenfalls zwei Steueranschlüsse 258, 260 zugeordnet, um im Zusammenwirken mit zugehörigen, vorzugsweise einstellbaren Steuer-Rückstellfedern 262, 264 eine Zuschalt- und Druckbegrenzungsfunktion zu erfüllen. Der die Druckbegrenzungsfunktion sicherstellende Steueranschluß 258 ist über die Steuerleitung 266 an die Leitung 242 und der andere Steueranschluß 260 über die Steuerleitung 268 an die Leitung 234 angeschlossen.

Auch in diesem Fall muß beim Einfahren der Kolbenstange am Verbraucher 220 aus dem Zylinderraum 238 eine Überschuß- Strömungsmittelmenge verdrängt werden. Dies geschieht wiederum über das Abströmventil 256, das in dieser Betriebs­ phase durchschaltet.

Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 3 als auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann über die Öffnungscharakteristik des Abströmventils 56 bzw. 256 auf das Verhalten beim Abbremsen der Last derart Einfluß genom­ men werden, daß insbesondere ein ruckfreies bzw. ruckarmes Abbremsen sichergestellt ist.

Fig. 4 stellt die erfindungsgemäße, angestrebte Ven­ tilcharakteristik des Abströmventils 56 bzw. 256 der Charak­ teristik eines herkömmlichen Abströmventils gegenüber. Fig. 4A zeigt hierbei eine herkömmliche Ausführung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Druck P2, d. h. der zu haltende Druck, bei allmählich steigendem Steuerdruck P1 abrupt abfällt, wobei die Kennlinien für die verschiedenen Durch­ flußmengen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Abströmventils die Charakteristik gemäß Fig. 4B gewählt, d. h. derart, daß der gehaltene Druck P2 bei sehr kleinen Hydraulikfluid-Durchflüssen im wesentlichen auf einem konstanten, niedrigen Wert gehalten ist und daß bei hohen Hyraulikfluid-Durchflüssen ein allmählicher Abbau des gehaltenen Drucks P2 erfolgt (strichpunktierte Linie). Er­ reicht wird dies vorteilhafterweise dadurch, daß einem her­ kömmlichen Abströmventil eine Drossel parallelgeschaltet wird. Im einzelnen zweigt beispielsweise von der Zulauflei­ tung des Abströmventils 256 eine zum Tank führende Bypass- Leitung 299 ab, in der eine Drossel oder Blende 297 geeigne­ ten Durchflußquerschnitts sitzt. Solange die Durchflußmenge Q, d. h. die abzulassende Strömungsmittelmenge größer ist, sorgt der ausreichend hohe Druckabfall an der Drossel 297 dafür, daß die Ableitung über das Abflußventil erfolgt. Für Durchflußraten nahe 0 l/min kann der Kurvenabschnitt K* nicht mehr durch alleinige Variation der Kolbengeometrie realisiert werden. In dieser Betriebsphase wird die Kurve K* durch die Drossel 297 garantiert.

Mit dem Bezugszeichen 292 ist ein zusätzliches Druckbe­ grenzungsventil zur Absicherung des Hydraulikkreises bezeichnet, mit dem der maximale Systemdruck beispielsweise auf 160 bar begrenzbar ist.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den zuvor be­ schriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Grund­ gedanken der Erfindung zu verlassen. So kann der Stellzylin­ der des zumindest einen Verbrauchers auch als Gleichgang­ zylinder ausgebildet sein, der dann im geschlossenen Kreis­ lauf bewegt und betrieben wird.

Die Erfindung schafft somit einen Hydraulikkreis für die Versorgung mehrerer, seriell betriebener Verbraucher einer hydraulisch gesteuerten Anlage, insbesondere einer Spritz­ gießmaschine, wobei der Hydraulikkreis eine Pumpe mit För­ derstrom-Druckregelung hat. Um mit einfachem schaltungs- und steuerungstechnischen Aufwand größere bewegte Massen abbrem­ sen zu können, ist lediglich ein Teil der Verbraucher, wie z. B. der Extruder, die Spritzeinheit und ggf. der Auswer­ fer, im offenen Kreislauf betrieben, während zumindest ein ausgewählter weiterer Verbraucher, wie z. B. die Schließein­ heit der Spritzgießmaschine oder ggfs. der Auswerfer, bei dem eine größere Masse in wechselnden Richtungen bewegt wer­ den muß, im halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreislauf bewegt wird.

Claims (20)

1. Hydraulikkreis für die Versorgung mehrerer, seriell betriebener Verbraucher einer hydraulisch gesteuerten Anlage, insbesondere einer Spritzgießmaschine, mit einer Pumpe (10; 210) mit Förderstrom-Druckregelung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verbraucher, wie z. B. der Extruder, die Spritzeinheit und ggf. der Auswerfer, im offenen Kreislauf und zumindest ein aus­ gewählter Verbraucher (20; 220), wie z. B. die Schließ­ einheit der Spritzgießmaschine, bei dem eine größere Masse in wechselnden Richtungen bewegt werden muß, im halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreislauf bewegt werden.

2. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) eine über Null verschwenkbare Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ist und daß zum Abbremsen des zumindest einen ausgewählten Verbrauchers (20) die Förderrichtung der Pumpe (10) umkehrbar ist.

3. Hydraulikkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (10) eine Hilfspumpe (76; 176) zugeordnet ist, mit der das Schwenken der Pumpe über Null, d. h. auf negativen Schwenkwinkel unterstützt bzw. ermöglicht wird.

4. Hydraulikkreis nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zumindest eine Verbraucher einen Differentialzylinder (20) aufweist und daß eine Teil­ menge des aus dem querschnittsgößeren Zylinderraum (38) verdrängten Hydraulikfluids über ein Abströmventil (56) zum Tank (28) geleitet und die andere Teilmenge der Saugseite (24) der Pumpe (10) zugeführt wird.

5. Hydraulikkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abströmventil (56) zwei Steueranschlüsse (Vor­ steuerungen (58; 60) hat, von denen der eine (58) mit der Zulaufleitung (54) verbunden ist und der andere (60) den Druck (P2) auf der anderen Seite der Pumpe (10) führt.

6. Hydraulikkreis nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ablaufleitung (70) des Abströmventils (56) über ein Vorspannventil (72) zum Tank (28) führt.

7. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem zumindest einen Ver­ braucher (20) ein 4/2-Wegeventil (36) vorgeschaltet ist, das gegen die Kraft einer Rückstellfeder aus einer Durchgangsstellung (A) in eine Sperrstellung (B) ver­ schiebbar ist.

8. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe Hydraulikfluid aus dem Tank über jeweils ein Rückschlagventil (30, 52) ansaugt und daß demjenigen Rückschlagventil (30), das in der Normal-Förderrichtung der Pumpe (10) bei Betrieb der anderen, seriell betriebenen Verbraucher (12 bis 18) im offenen Kreislauf aktiv ist, ein 2/2-Wegeventil (78) parallelgeschaltet ist, das jedesmal dann durchge­ schaltet wird, wenn ein betreffendes, dem jeweiligen Serienverbraucher zugeordnetes Sperrventil (12V bis 18V) geöffnet wird.

9. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (76) von ei­ ner druckgeregelten Pumpe gebildet ist.

10. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (176) als Konstantpumpe ausgebildet ist.

11. Hydraulikkreis nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Konstantpumpe (176) zur zeitlich ge­ steuerten Anhebung des Pumpen-Ausgangsdrucks auf das zur geregelten Verstellung der Pumpe (10) erforderliche Druckniveau eine Blende (182) nachgeschaltet ist, die immer dann, wenn der Ausgangsdruck der Pumpe das Ver­ stelldruckniveau erreicht, überbrückt wird.

12. Hydraulikkreis nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Blende (182) überbrückender Lei­ tungszweig über ein Wegeventil (186) geführt ist, das vom Druck in der Förderleitung (24, 34) der Pumpe (10) gegen die vorzugsweise einstellbare Kraft einer Rück­ stellfeder (187) in die Durchschaltstellung verschieb­ bar ist.

13. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Konstantpumpe (176) ein Kühl- und/oder Filterkreis (184, 188, 190) speisbar ist.

14. Hydraulikkreis nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Kühler (190) und/oder ein Filter (188) stromab der Drossel (182) in eine Ablaufleitung (184) eingegliedert ist bzw. sind.

15. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (210) als Pumpe mit verstellbarem Ver­ drängungsvolumen ausgebildet ist und dem zumindest einen, im halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreis­ lauf bewegten Verbraucher ein 4/3-Wegeventil (292) vor­ geschaltet ist, mit dem die beiden Arbeitsräume (238, 240) wechselweise mit dem Pump- (224) bzw. Sauganschluß (226) der Pumpe (210) verbindbar sind.

16. Hydraulikkreis nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe (210) Hydraulikfluid über ein Rückschlagventil (220) ansaugt und daß dem Rückschlag­ ventil ein Abströmventil (256) parallelgeschaltet ist, über das eine Überschuß-Hydraulikfluidmenge zum Tank (228) ableitbar ist.

17. Hydraulikkreis nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abströmventil (256) zwei Steueran­ schlüsse (258, 260) hat, von denen der eine (258) den Druck (P1) stromab und der andere (260) den Druck (P2) stromauf der Pumpe (210) führt.

18. Hydraulikkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungscharakteristik des Abströmventils (56; 256) zum ruckarmen Abbremsen des zumindest einen Verbrauchers (220) so gewählt ist, daß der gehaltene Druck (P2) bei sehr kleinen Hydrau­ likfluid-Durchflüssen im wesentlichen auf einem konstanten, niedrigen Wert gehalten ist und daß bei ho­ hen Hydraulikfluid-Durchflüssen ein allmählicher Abbau des gehaltenen Drucks (P2) erfolgt.

19. Hydraulikkreis nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Abströmventil (256) eine Drossel (297) parallelgeschaltet ist.

20. Hydraulikkreis insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Position des Verbrauchers (20; 220) diesem ein Wegauf­ nehmer (74; 274) zugeordnet ist, dessen Meßsignal einem vorzugsweise elektrischen Regler als Istwert zusammen mit Signalen zweier Druckaufnehmer (46, 48; 246, 248) zugeführt wird, von denen sich der eine (48; 248) stromauf und der andere (46; 246) stromab der Pumpe (10; 210) befindet.