DE4229950A1

DE4229950A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher

Info

Publication number: DE4229950A1
Application number: DE4229950A
Authority: DE
Inventors: Matthias Brandt; Roland Dr Ing Wegmann; Oliver Dipl Ing Grimm
Original assignee: Hemscheidt Maschinentechnik Schwerin GmbH and Co
Current assignee: ABWICKLUNGSGESELLSCHAFT KUNSTSTOFFMASCHINEN WERKST
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2012-09-09
Also published as: DE4229950C2; DE59309888D1; ATE187267T1; EP0587043A2; EP0587043B1; EP0587043A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsan ordnung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeu gers z. B. einer Verstellpumpe für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen, die über die Ver stellpumpe mit Druckmittel versorgt werden. Der Druck des Hauptförderstroms wird wie üblich von einem Anlagen sicherheitsventil begrenzt. Die Parameter für die jeweiligen Verbraucher werden durch eine Eingabeeinheit, die mit einer Ansteuerelektronik und entsprechender Ventiltechnik ver knüpft ist, vorgegeben. Die Verstellpumpe ist durch eine hydraulische Druckregeleinheit hinsichtlich des Volumen stromes und des Pumpendruckes einstellbar. Durch ein Pro portionaldruckbegrenzungsventil, das von einer Ansteuer elektronik angesteuert wird, ist der Einstellpunkt der hy draulischen Druckregeleinheit veränderbar.

Aus der DE-OS 39 43 357 ist eine gattungsgemäße Schaltungs anordnung mit einer Ansteuerelektronik für die Magnetspulen von Stellgliedern eines hydraulischen Kreislaufes mit mehre ren Verbrauchern bekannt. Die Regelung der Stellglieder für die Verbraucher erfolgt in Verbindung mit der Regelung der Verstellpumpe für den Förderstrom. Verfahrenstechnisch geschieht das so, daß die elektronische Steuerung erst dann wirksam wird, wenn durch einen erhöhten Leistungsbedarf der angeschlossenen Verbraucher die Pumpenfördermenge zur Bedarfsdeckung nicht mehr ausreicht. Um den Pumpenförder strom dem jeweiligen Bedarf anzupassen bzw. um den maxi malen Grenzwert des möglichen Förderstromes nicht zu über schreiten, wird der Förderstrom mit Hilfe der Stellglieder bzw. durch die Regelpumpe dosiert. Dazu besitzen die Stell glieder entsprechende Signaleinrichtungen (Signalaufnehmer und Signalgeber), die als Eingangssignal in die elektro nische Steuerung gehen. Das bedeutet, daß erst nachdem der Leistungsbedarf der angeschlossenen hydraulischen Verbrau cher durch den eingestellten Förderstrom der Verstellpumpe über- oder unterschritten wurde, eine Regelung der jeweili gen Parameter über die Ansteuerelektronik erfolgt. Das hat den Nachteil, daß bei hoher Maschinendynamik und wechselnden Betriebsdrücken die Verbraucher Geschwindigkeitsverände rungen erfahren, bedingt durch Zu- oder Abschaltvorgänge. Diese indifferenten Geschwindigkeitsveränderungen haben nicht nur negative Auswirkungen auf den gleichmäßigen Ablauf einzelner Funktionsinhalte der hydraulischen Verbraucher, sondern beeinträchtigen somit auch die Reproduzierbarkeit des Maschinenzyklus und die Qualität des zu be- oder verarbeitenden Produktes. Dieser Nachteil macht sich beson ders bei hoher Maschinendynamik und großer Entfernung der Pumpe zum Verbraucher bemerkbar. Bei Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen, wie z. B. bei einer Spritzgieß maschine zur Kunststoffverarbeitung, ist die Einhaltung der verfahrenstechnisch vorgegebenen Parameter des Maschi nenzyklusses jedoch zwingend erforderlich. So können z. B. Drehzahlschwankungen der Plastifizierschnecke, die durch Uumschalt- oder Nachregelungsvorgänge hervorgerufen werden, nachteilige Auswirkungen auf das Einzugsverhalten des Kunst stoffmaterials, die Plastifizierleistung und die Qualität des Endproduktes haben, die nicht hinnehmbar sind. Eine derartige Lösung ist daher für die Steuerung und Regelung des Spritzgießprozesses bei der Kunststoffverarbeitung ungeeignet.

Ferner ist aus dem Stand der Technik ein sogenanntes "load sensing" Verfahren bekannt, bei dem eine rein hydraulische Steuerung und Regelung des Volumenstromes und des Pumpen druckes erfolgt. Ein solches Verfahren ist jedoch nur zur Steuerung und Regelung von langsamen Bewegungsvorgängen, wie sie z. B. in mobilen Anlagen auftreten, geeignet. Für schnelle und dynamische Bewegungsvorgänge, wie sie in Werk zeug- und Verarbeitungsmaschinen ablaufen, ist eine derarti ge Steuerung und Regelung zu träge und damit nicht sinnvoll. Ziel der Erfindung ist es, den Steuerungs- und Regelungs aufwand von parallel geschalteten hydraulischen Verbrauchern ökonomisch kostengünstiger und in technischer Hinsicht mit einem geringeren Aufwand an hydraulischen Steuerelementen funktionssicherer zu gestalten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steue rung und Regelung von mehreren parallel geschalteten hy draulischen Verbrauchern in Werkzeug- und Verarbei tungsmaschinen zu entwickeln, um mit Hilfe einer Ansteuer elektronik für die Verstellpumpe, eine selbständig hy draulisch geregelte Anpassung des Förderstromes der Ver stellpumpe in Abhängigkeit vom Volumenstrom der unter schiedlichen hydraulischen Verbraucher bei konstant ge steuertem Pumpendruck, vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach Eingabe der verschiedenen Druckwerte in eine Eingabeeinheit für die einzelnen parallel geschalteten hydraulischen Ver braucher die Ansteuerelektronik für die Verstellpumpe aus den Druckwerten den jeweils höchsten Betriebsdruck von gleichzeitig betriebenen Verbrauchern ermittelt. Von der Ansteuerelektronik der Verstellpumpe wird dieses vorgegebene Druckniveau an ein Proportionaldruckbegrenzungsventil mit einem definiert vorgegebenen größeren Wert signalisiert, wodurch über eine hydraulische Druckregeleinheit in Ver bindung mit der Verstellpumpe der notwendige hydraulische Druckbedarf gedeckt und der Förderstrombedarf gesichert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht verschiedene Aus führungsvarianten zur Steuerung und Regelung von parallel geschalteten unterschiedlichen hydraulischen Verbrauchern. So kann für einen ausgewählten verfahrenstechnischen Ver braucher, der vergleichsweise einen sehr hohen durch schnittlichen Energiebedarf hat, durch eine Druckregelung mittels eines Druckaufnehmers eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes zum Eingabewert der zugehörigen Eingabeeinheit vorgenommen werden. Diese Druckregelung erfolgt immer dann, wenn die Eingabewerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher niedriger sind als der aktuelle Druckwert.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, daß der Ansteuerelektronik der Verstellpumpe ein Differenzdruck vorgegeben wird. Das sich aus dem Differenzdruck ableitende Ansteuersignal für den vorgegebenen Pumpendruck wird durch die Ansteuerelektronik als Summe aus dem Differenzdruck plus dem höchsten vorgegebenen Verbraucherdruck durch die Eingabeeinheit bestimmt.

Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß die Eingabeeinheit die Eingabewerte über eine vorgege bene Entscheidungstabelle erhält und innerhalb eines be stimmten Zeitintervalls der Pumpendruck über die Ansteuer elektronik der Verstellpumpe, das Proportionaldruckbegren zungsventil und die Druckregeleinheit auf einen konstanten Drucksollwert vorgegeben werden. In einem zweiten Zeit intervall mit schwankenden Druckistwerten wird über einen Druckaufnehmer am ausgewählten verfahrenstechnischen Ver braucher der Pumpendruck über die Ansteuerelektronik, das Proportionaldruckbegrenzungsventil und die Druckregeleinheit auf einen Drucksollwert angepaßt.

Schließlich kann gemäß der Erfindung bei einem sich zyklisch wiederholenden verfahrenstechnischen Funktionsablauf bei einer Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschine bei jedem ersten Zyklus der maximale Betriebsdruck als Pumpendruck für die Verstellpumpe vorgegeben werden. Der tatsächliche Druck verlauf, der sich aus den jeweiligen Maschinenfunktionen ergibt, wird über vorzugebende Druck- und Zeitzugaben als Hüllkurve durch die Ansteuerelektronik der Verstellpumpe ermittelt. Im nächstfolgenden Be- oder Verarbeitungszyklus wird aufgrund der Ähnlichkeit der ablaufenden Prozesse nach dieser vorgegebenen Hüllkurve der Pumpendruck gesteuert. Gleichzeitig wird zum vorhergehenden Zyklus ein Soll-Ist- Vergleich durchgeführt, durch den eine Korrektur der Hüllkurve erfolgt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die vorsieht, daß das Proportionaldruckbegrenzungsventil über die Ansteuerelektro nik der Verstellpumpe mit der Eingabeeinheit verbunden ist und ein verfahrenstechnisch bedeutender Verbraucher über den Druckaufnehmer mit der Eingabeeinheit verbunden ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Schaltungsanordnung zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers z. B. einer Verstellpumpe für unter schiedliche hydraulische Verbraucher in Werkzeug- und Ver arbeitungsmaschinen bestehen darin, daß der Ausrüstungs bedarf für den hydraulischen Kreislauf durch die Einsparung von Ventiltechnik und Steuerungselementen erheblich redu ziert wird, was zu größeren Kosteneinsparungen führt. Ferner wird der energetische Wirkungsgrad der hydraulischen Anlage durch die erfindungsgemäße Druckregelung wesentlich verbessert, da die parallel geschalteten hydraulischen Ver braucher durch die neue Steuerung und Regelung auf einem niedrigeren Druckniveau betrieben werden können und für die Zuschaltung von leistungsstarken Verbrauchern keine beson deren Leistungsreserven erforderlich sind, solange die Förderstromanforderung der bereitgestellten Menge ist.

Die Erfindung soll nachstehend in allgemeinen Ausführungs beispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1 Hydraulische Schaltung für die Verbraucher einer Spritzgießmaschine zur Kunststoffverarbeitung.

Fig. 2 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit mit Druckvorgabe aus einer Sollwertbestimmung für drei parallel geschaltete Verbraucher.

Fig. 3 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit mit sechs parallel geschalteten Verbrauchern, wovon einer ein verfahrenstechnisch ausgewählter Verbraucher ist.

Fig. 4 Diagramm zum Druckverlauf über eine Zykluszeit für drei parallel geschaltete Verbraucher, die durch Differenzdruck geregelt werden.

Fig. 5 Diagramm zum Druckverlauf für drei parallel ge schaltete Verbraucher, bei denen innerhalb der Zykluszeit die Druckwertvorgabe nach einer Ent scheidungstabelle erfolgt.

Fig. 6 Diagramm zum Druckverlauf für vier parallel ge schaltete Verbraucher über zwei Zeitzyklen und einer Druckwertvorgabe nach einem Soll-Ist- Vergleich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers z. B. einer Verstellpumpe für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher soll zunächst am Beispiel für die verschiedenen Verbraucher einer Spritzgießmaschine zur Kunststoffver arbeitung betrachtet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch problemlos auf andere Verarbeitungsmaschinen oder Werkzeugmaschinen übertragbar, wo parallel betriebene Ver braucher mit unterschiedlichem Leistungsbedarf mit Druck mittel versorgt werden müssen. In der in Fig. 1 darge stellten hydraulischen Schaltung werden von einer druck geregelten Verstellpumpe 1 aus die Verbraucher Schließ einheit 12, Spritzeinheit 13 und der Plastizierantrieb 15 über eine Förderleitung 1.1 und parallele Leitungszweige 1.2 mit Druckmittel bei einem konstanten Systemdruck versorgt. Der Druck p in der Förderleitung 1.1 wird durch ein parallel geschaltetes Anlagensicherheitsventil 14 begrenzt. Die Ver braucher Schließeinheit 12 und Spritzeinheit 13 werden über entsprechend vorgeschaltete Ventiltechnik 9 und 10, die als Proportionalsteuerventile bzw. Servo- oder Proportionalre gelventile ausgeführt sein können, angesteuert. Die Lei stungsparameter für die Verbraucher 12 und 13 werden über eine Eingabeeinheit 16, die mit der Ventiltechnik 9 und 10 und einer Ansteuerelektronik 4.2 verknüpft ist, vorgegeben. Entsprechend dem Leistungsbedarf der einzelnen parallel geschalteten hydraulischen Verbraucher ist die Verstell pumpe 1, durch eine hydraulische Druckregeleinheit 2 in einem parallelen Leitungszweig 1.3, verstellbar. Über ein im Leitungszweig 1.3 nachgeschaltetes Proportionaldruckbegren zungsventil 3 ist der Einstellpunkt der hydraulischen Druck regeleinheit 2 veränderbar. Dieser veränderliche Ein stellpunkt bestimmt den Zeitpunkt, bei welchem vorgegebenen Druckwert die Verstellpumpe 1 selbständig einschwenken soll. Das Proportionaldruckbegrenzungsventil 3 ist mit einer Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe 1 verknüpft und durch diese ansteuerbar. Die Eingabeeinheit 16 erhält von einem Druckaufnehmer 5, der mit dem parallelen Leitungs zweig 1.2 für den Plastizierantrieb 15 verbunden ist, den Druckistwert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Plasti zierantrieb 15 als ausgewählter verfahrenstechnischer Ver braucher betrachtet und gesondert gesteuert und geregelt. Dazu befindet sich im parallelen Leitungszweig 1.2 vor dem Plastizierantrieb 15 ein Proportionaldrosselventil 8. Der Druckaufnehmer 5 ist über das Proportionaldrosselventil 8, eine Ansteuerelektronik 7 und einen Tachogenerator 6 mit dem ausgewählten Verbraucher Plastizierantrieb 15 elektrisch so verknüpft, daß die Drehzahl des Plastizierantriebes 15 auf einem beliebig vorwählbaren Wert konstant gehalten werden kann. Die Ansteuerelektronik 7 erhält dazu den Drehzahl- Sollwert über eine elektrische Leitungsverbindung aus der Eingabeeinheit 16. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromerzeugers für paral lel geschaltete unterschiedliche hydraulische Verbraucher besteht die Absicht, die Summe aller Teilströme zu den einzelnen Verbrauchern so zu wählen, daß bei parallel ablaufenden Maschinenfunktionen der Gesamtförderstrom der Verstellpumpe 1 nicht erreicht wird und dadurch das Druckniveau beliebig hoch vorwählbar ist. Das geschieht er findungsgemäß dadurch, daß nach Eingabe der verschiedenen Druckwerte für die einzelnen Verbraucher 12, 13 und 15 durch die Ansteuerelektronik 4.1 aus den einzelnen Druckwerten der jeweils höchste Betriebsdruck ermittelt wird. Durch die Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe 1 wird danach dieses erfaßte Druckniveau an das Proportionaldruckbe grenzungsventil 3, mit einem definiert vorgegebenen größeren Wert, weitergeleitet. Im Ergebnis kann nun über die hy draulische Druckregeleinheit 2 der hydraulische Druckbedarf für die Verstellpumpe 1 gesichert werden. Das bedeutet prak tisch, daß das einmal gewählte Anlagendruckniveau immer konstant ist. Bei einem konstanten Druck p paßt sich die Verstellpumpe 1 automatisch dem jeweils notwendigen Druck mittelbedarf an. Die Entscheidung, wieviel Verbraucher mit welchen Parametern betrieben werden dürfen, ist in der Soft ware der Spritzgießmaschine gelöst. Erfolgen keine gleich zeitigen Maschinenfunktionen, entscheidet die Software über die Anpassung des tatsächlich beim Plastizieren auftretenden Hydraulikdruckes am Druckaufnehmer 5, welches Druckniveau das Proportionaldruckbegrenzungsventil 3 einnehmen soll, um damit die Verstellpumpe 1 im erforderlichen Teillastbereich betreiben zu können. Wird z. B. die Maschinenfunktion Plastizieren in der Kühlzeit (Standzeit der übrigen Ver braucher) nicht abgeschlossen, so ist ein ganz bestimmter Ablauf notwendig, der vor Ablauf der Kühlzeit z. B. 2 Se kunden vorher, den Anlagendruck am Proportionaldruckbe grenzungsventil 3 auf den Maximalwert verstellt, damit die volle Leistungsbereitschaft, entsprechend der vorgewählten Eingabewerte der Eingabeeinheit, für die wieder neu hinzu kommenden Verbraucher der Spritzgießmaschine gewährleistet ist. Die Drehzahl der Verstellpumpe 1 wird nicht nur über die Regelung mittels Tachogenerator 6 und Proportional drosselventil 8 konstant gehalten, sondern gleichzeitig er folgt eine drucküberlagerte Förderstromregelung über den Druckaufnehmer 5 in Verbindung mit dem Proportionaldros selventil 8. Der erforderliche Druck mit dem Teilförder strom, der sich je nach Bedarf ergibt, wird durch die Ver stellpumpe 1 über die Leitungen 1.1 und 1.2 bereitgestellt. In den folgenden Fig. 2 bis 6 ist in Diagrammen der Druckverlauf p auf der y-Achse und die Zykluszeit t auf der x-Achse für eine unterschiedliche Anzahl von parallel ge schalteten Verbrauchern, die mit a, b, c, d, e und f be zeichnet sind, für eine Be- oder Verarbeitungsmaschine mit unterschiedlichen Leistungsparametern dargestellt. Bei der Erläuterung dieser Figuren wird jeweils Bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung mit den drei parallel geschalteten Verbrauchern 12, 13 und 15 genommen, die sinn gemäß für die Verbraucher a, b, c, d, e und f in den Fig. 2 bis 6 Gültigkeit hat. Im Diagramm in Fig. 2 sind drei Verbraucher a, b und c erkennbar, die mit unterschiedlichen Druckwerten betrieben werden. Die erforderlichen Druckwerte für diese Verbraucher werden in die Eingabeeinheit 16 (Fig. 1) eingegeben. Durch die Ansteuerelektronik 4.1 für die Ver stellpumpe 1 wird dann der höchste Betriebsdruck bzw. Soll druck p_Soll ermittelt und an das Proportionaldruckbegren zungsventil 3 mit einem definierten größeren Wert unterhalb des maximalen Anlagendruckes p_max vorgegeben. Aus der Fig. 2 ist ferner erkennbar, daß der Verbraucher b bei Ein schaltbeginn noch parallel mit dem Verbraucher a über eine gewisse Zeit, danach alleine und schließlich mit dem Ver braucher c parallel betrieben wird, der als Verbraucher den Zyklus alleine beendet. Mit Hilfe der hydraulischen Druck regeleinheit 2 wird während dieser Zykluszeit über die Ver stellpumpe 1 der erforderliche Volumenstrom und Druckbedarf gesichert. Diese Ausführungsform erfordert den geringsten Softwareaufwand bei der Realisierung der Erfindung.

Aus Fig. 3 ist in analoger Weise für sechs Verbraucher a, b, c, d, e, und f der Druckverlauf während eines Zyklusses ersichtlich. Der Verbraucher d ist der Verbraucher, der einen Großteil der Zykluszeit für sich beansprucht. Aus der unterschiedlichen Flächendarstellung der einzelnen Verbrau cher, die sich in bestimmten Zeitbereichen überlappen, ist erkennbar, welche Verbraucher zu welcher Zeit des Zyklusses parallel betrieben werden. Auf der Zeitachse t ist die Lei stungsaufnahme des Verbrauchers d durch den Zeitabschnitt t₁ bis t₂ gekennzeichnet. Für den Verbraucher d, der eine be sondere verfahrenstechnische Priorität besitzt, erfolgt er findungsgemäß eine gesonderte Regelung mit Hilfe des Druck aufnehmers 5. Dabei wird durch die Eingabeeinheit 16 eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes vorgenommen. Die Druckregelung erfolgt immer dann, wenn die Eingabewerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher c und e nie driger sind als der aktuelle Druckwert ist. Im Diagramm ist der geregelte Druckwert p_reg als Kurve im Zeitabschnitt von t₁ bis t₂ erkennbar, die unterhalb des als Gerade darge stellten Solldruckes p_Soll verläuft. Im Vergleich zur Aus führungsform nach Fig. 2 bietet diese Variante den Vorteil, daß über Zeitabschnitte des Gesamtzyklusses eine Energieein sparung durch den angepaßten Regeldruck p_reg möglich ist. Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aus Fig. 4 ersichtlich. Die Steuerung und Regelung der Ver stellpumpe 1 erfolgt für drei parallel geschaltete unter schiedliche hydraulische Verbraucher a, b und c, wovon die Verbraucher a und b zeitweilig gemeinsam betrieben werden. Erfindungsgemäß wird der Ansteuerelektronik 4.1 für die Verstellpumpe ein Differenzdruck p_Diff z. B. von 10 bar vorgegeben, der sich nach dem vorgewählten Druck p_Soll durch die Eingabeeinheit 16 bestimmt. Aus dem Differenzdruck wird ein Ansteuersignal für den vorgegebenen Pumpendruck abgelei tet. Durch die Ansteuerelektronik 4.1 wird dieses An steuersignal als Summe aus dem Differenzdruck plus dem höchsten Verbraucherdruck durch die Eingabeeinheit 16 bestimmt und damit der Mindestdruckbedarf gesichert. Die Ausführungsvariante in Fig. 4 ermöglicht durch den Diffe renzdruck P_Diff eine energetisch optimalere Anpassung als der in Fig. 2 dargestellte Eingabedruckwert p_Soll.

In Fig. 5 ist eine analoge Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 mit drei Verbrauchern für eine verfahrenstechnische Steue rung und Regelung veranschaulicht, bei der die Vorgabe des Solldruckwertes p_Soll nach einer Entscheidungstabelle er folgt. Dazu wird von der Ansteuerelektronik 4.1 aus den Eingabewerten der Eingabeeinheit 16 und/oder den Druck istwerten mindestens eines Druckaufnehmers 5 eine Ent scheidung getroffen. Die Entscheidung wird in Abhängigkeit von der Priorität der momentanen Funktion nach einer vor gegebenen Entscheidungstabelle gefällt. Dadurch ist es möglich, daß der Pumpendruck p über das Proportional druckbegrenzungsventil 3 und die Druckregeleinheit 2 vor gebbar ist. Diese Anpassung ermöglicht eine verbesserte öko nomische Betriebsweise gegenüber den bisher beschriebenen Varianten.

Aus Fig. 6 ist eine Steuerungs- und Regelungsvariante der Erfindung entnehmbar, die aus technischer Sicht den höchsten Komfort aufweist. Am Beispiel von vier parallel geschalte ten unterschiedlichen hydraulischen Verbrauchern a, b, c und d ist ein sich zyklisch wiederholender verfahrenstechnischer Funktionsablauf in einer Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschi ne in zwei Arbeitszyklen dargestellt. Aus der graphischen Darstellung ist der unterschiedliche Leistungsbedarf der einzelnen Verbraucher a, b, c und d und der zeitweilige parallele Betrieb der Verbraucher a und b sowie c und d ersichtlich. In jedem ersten Zyklus, der in Fig. 6 im linken Bild dargestellt ist, wird der maximale Betriebsdruck p_max als Pumpendruck vorgegeben. Der tatsächliche Druck verlauf wird dann über vorzugebende Druck- und Zeitzugaben als Hüllkurve durch die Ansteuerelektronik 4 ermittelt. Im nächstfolgenden Zyklus, der rechts in Fig. 6 dargestellt ist, wird aufgrund der Ähnlichkeit der sich wiederholenden Be- oder Verarbeitungsprozesse nach der ermittelten Hüllkur ve der Pumpendruck gesteuert. Dabei findet zum vorhergehen den Zyklus ein Soll/Istvergleich statt, durch den eine Kor rektur der Hüllkurve vorgenommen wird. Das ist ein ständig den Zyklus. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausfüh rungsformen sind zwei Möglichkeiten für einen energieökono misch gleichwertigen Verfahrensablauf. Auf der Grundlage der verfahrenstechnisch erläuterten Ausführungsvarianten der Er findung ist erkennbar, daß es möglich ist, ohne die Verwen dung von zusätzlicher Ventiltechnik, z. B. angeordnet in einem Ventilblock (Pumpenblock), die von der druckgeregelten hydraulischen Verstellpumpe erzeugte Antriebsleistung auf einem sich ständig veränderndem Druckniveau bereitzustellen, wodurch eine erhebliche Verbesserung des energetischen Wir kungsgrades erreicht wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Verstellpumpe
1.1 Förderleitung
1.2 Leitungszweig
1.3 Leitungszweig
2 Druckregeleinheit
3 Proportionaldruckbegrenzungsventil
4.1 Ansteuerelektronik für Verstellpumpe
4.2 Ansteuerelektronik für die Verbraucher
5 Druckaufnehmer
6 Tachogenerator
7 Ansteuerelektronik für Proportionaldrosselventil
8 Proportionaldrosselventil
9 Ventiltechnik
10 Ventiltechnik
11
12 Verbraucher Schließeinheit
13 Verbraucher Spritzeinheit
14 Anlagensicherheitsventil
15 Verbraucher Plastizierantrieb
16 Eingabeeinheit
p Förderdruck in bar
p_max maximaler Anlagendruck
p_Diff Differenzdruck
p_Soll vorgewählter Druck der Eingabeeinheit
p_Ent vorgewählter Druck nach Entscheidungstabelle
p_reg geregelter Druck
t Zeitachse
a Verbraucher
b Verbraucher
c Verbraucher
z Verbraucher
e Verbraucher
f Verbraucher

Claims

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckstromer zeugers beispielsweise einer Verstellpumpe für mehrere parallel geschaltete unterschiedliche hydraulische Ver braucher in Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen, die von der Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt werden, wobei der Druck des Hauptförderstromes über ein Anlagen sicherheitsventil begrenzt wird und die Parameter für die Verbraucher durch eine Eingabeeinheit, die mit einer An steuerelektronik und entsprechender Ventiltechnik ver knüpft ist, vorgegeben werden, die Verstellpumpe durch eine hydraulische Druckregeleinheit bezüglich des Volu menstromes und des Pumpendruckes einstellbar ist, ein Proportionaldruckbegrenzungsventil den Einstellpunkt der hydraulischen Druckregeleinheit verändert, das Propor tionaldruckbegrenzungsventil durch eine Ansteuerelektro nik angesteuert wird und die Ansteuerelektronik den ak tuellen Wert, sowohl über die Sollwerte der Eingabeein heit als auch über den aktuellen Wert eines Druckauf nehmers erhält, der zwischen einem Proportionaldrossel ventil und einem verfahrenstechnisch ausgewählten Ver braucher angeordnet ist, der über das Proportionaldros selventil eine zugehörige Ansteuerelektronik und einen Tachogenerator die Drehzahl des ausgewählten Verbrauchers auf einen beliebig vorwählbaren Wert konstant hält, da durch gekennzeichnet, daß nach Eingabe der verschiedenen Druckwerte in die Eingabeeinheit (16) für die einzelnen parallel geschalteten hydraulischen Verbraucher (12, 13, 15) die Ansteuerelektronik (4.1) für die Verstellpum pe (1) aus den Druckwerten den jeweils höchsten Betriebs druck ermittelt und die Ansteuerelektronik (4.1) dieses vorgegebene Druckniveau an das Proportionaldruckbegren zungsventil (3) mit einem definiert vorgegebenen größeren Wert signalisiert, so daß die hydraulische Druckregelein heit (2) über die Verstellpumpe (1) den hydraulischen Druckbedarf sichert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für einen ausgewähl ten verfahrenstechnischen Verbraucher (15) mit durch schnittlich hohem Energiebedarf eine Regelung mittels Druckaufnehmer (5) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine ständige Anpassung des aktuellen Druckwertes zum Eingabewert der Eingabeeinheit (16) vorgenommen wird und diese Druckregelung immer dann geschieht, wenn die Ein gabewerte der anderen parallel betriebenen Verbraucher niedriger sind als der aktuelle Druckwert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerelektronik (4.1) für die Verstellpumpe (1) ein Differenzdruck vorgegeben wird und das sich daraus ableitende Ansteuersignal für den zu steuernden Pumpen druck durch die Ansteuerelektronik (4.1) als Summe aus Differenzdruck plus höchstem vorgegebenen Verbraucher druck, durch die Eingabeeinheit (16) bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (16) die Eingabewerte über eine vorgegebene Entscheidungstabelle erhält und innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls der Pumpendruck (p) über die Ansteuerelektronik (4.1) für die Verstellpumpe (1) das Proportionaldruckbegrenzungsventil (3) und die Druck regeleinheit (2) auf einen konstanten Drucksollwert (p_Soll) vorgegeben werden und in einem zweiten Zeit intervall mit schwankenden Druckistwerten über einen Druckaufnehmer (5) am ausgewählten verfahrenstechnischen Verbraucher (15) der Pumpendruck über die Ansteuerelek tronik (4.1), das Proportionaldruckbegrenzungsventil (3) und die Druckregeleinheit (2) auf einen Drucksollwert angepaßt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 mit sich zyklisch wiederholendem verfahrenstechnischem Funktions ablauf in der Werkzeug- oder Verarbeitungsmaschine, da durch gekennzeichnet, daß bei jedem ersten Zyklus der maximale Betriebsdruck als Pumpendruck für die Verstell pumpe (1) vorgegeben wird und der tatsächliche Druck verlauf über vorzugebende Druck- und Zeitzugaben als Hüllkurve durch die Ansteuerelektronik (4.1) ermittelt wird und im nächstfolgenden Zyklus aufgrund der Ähnlich keit der Prozesse nach dieser Hüllkurve der Pumpendruck gesteuert wird und zum vorhergehenden Zyklus ein Soll-Ist- Vergleich stattfindet, durch den eine Korrektur der Hüllkurve erfolgt.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportional druckbegrenzungsventil (3) über die Ansteuerelektronik (4.1) mit der Eingabeeinheit (16) verbunden ist und ein verfahrenstechnisch bedeutender Verbraucher (15) über den Druckaufnehmer (5) mit der Eingabeeinheit (16) verbunden ist.