DE4327007A1 - Hydraulische Drucksteuerung eines Verbrauchers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Drucksteuerung insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers unter Ver­ wendung einer Drucksteuerung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.

Bei vollhydraulischen Systemen, insbesondere bei vollhy­ draulischen Spritzgießmaschinen, ist es erforderlich, über eine bestimmte Zeitspanne hinweg einen hohen hydraulischen Druck auf rechtzuerhalten, 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 auf gebaut, dessen kleinerer Wirkdurchmesser eine einem Hochdruckraum zum Aufbau des Hochdrucks vorgeschaltete Entlastungs-Steuerkante auf- bzw. zusteuert. Der größere Wirkdurchmesser des Druckübersetzer­ kolbens ist zum Aufbauen des Hochdrucks vom Ausgangsdruck einer Pumpe, vorzugsweise einer druckgeregelten Pumpe, aus­ gesetzt.

Im folgenden wird zur Beschreibung einer herkömmlichen hy­ draulischen Drucksteuerung auf die Fig. 8 Bezug genommen, die eine beispielhafte Ausgestaltung der hydraulischen An­ steuerung einer Form-Schließeinheit einer Spritzgießmaschi­ ne 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 vorge­ sehen, und zwar eine erste Haupt-Arbeitskammer 20, eine zweite Haupt-Arbeitskammer 22 und eine Hochdruckarbeitskam­ mer 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 vorge­ schaltet, der Bestandteil eines Druckübersetzers mit einem Druckübersetzerkolben 28 ist, dessen Kolbenabschnitt 30 kleineren Durchmessers mit dem Hochdruckraum 26 zusammen­ wirkt. 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-Anschlußleitun­ gen sind mit 40, 42 bezeichnet. Die zum Aufbau des Hoch­ drucks dienende Hydraulik-Anschlußleitung 40 ist über ein Logikelement 44 in Form eines Sitzventils und ein Schalt­ ventil 46 in Form eines 4/3-Wegeventils mit dem Ausgangs­ druck 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 beispiels­ weise elektrisch angesteuertes Sperrventil 52 liegt. Ein Leitungszweig 54 verbindet die Rückseite des Logikelements mit der Anschlußleitung 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 ver­ schoben. Vor dem Eintauchen des Kolbenabschnitts 30 in den Hochdruckraum 26 wurde eine Steuerkante 56 für einen An­ schluß 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 Schließ­ druck abgebaut wird. Schließlich überfährt der Kolbenab­ schnitt 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 ruck­ freier Abbau der Zuhaltekraft realisiert werden. Es wurde festgestellt, daß der ruckartige Abbau der Zuhaltekraft, der eine verhältnismäßig hohe Beanspruchung der mechani­ schen und hydraulischen Bauteile der Drucksteuerung nach sich zieht, insbesondere deshalb nicht geglättet werden konnte, weil in den Zugholmen 18 regelmäßig eine elastische Energie gespeichert wird, die bei Entlastung des Steuer­ raums 34 zum Tank T schlagartig freigesetzt wird. Zusätz­ lich wirkt sich als nachteilig aus, daß sich der druckbe­ aufschlagte Arbeitskolben in Form des Druckübersetzerkol­ bens 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 Druckentla­ stungsschlag 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 hy­ draulische Drucksteuerung insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, insbesondere eine Formschließeinheit einer Spritzgießmaschine oder einer Presse und ein Verfah­ ren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers, wie z:B. des Druckübersetzers insbesondere an einer Spritzgieß­ maschine oder einer Presse zu schaffen, bei dem unter Sicherstellung kurzer Zykluszeiten Druckentlastungsschläge mit einfachen baulichen Maßnahmen vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Drucksteuerung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Ansteuerung des Arbeitskolbens durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 16 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt der Abbau der Zuhaltekraft, d. h. der Abbau des Hochdrucks über eine vorzugsweise elektro­ nisch druckgeregelte Pumpe, die vorzugsweise für den Druck­ aufbau im selben Modus betreibbar ist. Bevorzugterweise wird die druckgeregelte Pumpe unmittelbar vor dem Abbau des gehaltenen Hochdrucks auf einen zuvor, im Schließzyklus ge­ speicherten, Wert hochgefahren, der es zunächst erlaubt, ruckfrei den Ausgang der Pumpe mit dem Steuerraum 34 des Arbeitskolbens bzw. - gemäß einer vorzugsweisen Weiterbil­ dung nach Anspruch 15 - des Druckübersetzers zu koppeln. Die erfindungsgemäß vorgesehene Steuereinrichtung fährt dann den Pumpendruck geregelt, beispielsweise nach einem vorgegebenen Programm, das an die Geometrie des Arbeitskol­ bens und ggfs. der zugehörigen Steuerkanten angepaßt ist, zurück, so daß Druckstöße nicht auftreten. Der vorrich­ tungstechnische Aufwand kann dabei sehr klein gehalten wer­ den, da eine elektronisch druckgeregelte Pumpe insbesondere bei Spritzgießmaschinen ohnehin häufig Verwendung findet, um auch den Einspritzzylinder nach einer bestimmten Soll­ kurve betreiben zu können. Da erfindungsgemäß der Abbau des gehaltenen Hochdrucks durch die Regelung der Pumpe selbst und nicht durch feste Drosseln oder dergleichen Dämpfungs­ glieder erfolgt, wird die Bewegungssteuerung für den Ar­ beitskolben in den anderen Arbeitszyklen in keiner Weise beeinflußt. Der Gesamt-Arbeitszyklus des Verbrauchers wird dementsprechend erfindungsgemäß nur unwesentlich beein­ flußt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen insbesondere bei einer Anordnung des Anspruchs 15 zu einer besonders spürba­ ren Verbesserung des Druckabbauverhaltens.

Vorteilhaft wird die Steuereinrichtung mit einer Speicher­ einheit 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 Druck­ abbau bei der Aufhebung der Zuhaltekraft einzuleiten.

Die Weiterbildung des Patentanspruchs 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 des Patentanspruchs 12. Der Druckspeicher dient in diesem Fall dazu, Leckageverluste des Sperrventils selbst bei langen Haltezyklen zuverlässig zu ersetzen.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Drucksteuerung ermöglicht es, die Pumpe bei Bedarf gleichzeitig zur Versorgung weite­ rer 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 Druck­ aufbau 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 Ausführungs­ form der hydraulischen Drucksteuerung am Druck­ übersetzer einer Formschließeinheit einer Spritzgießmaschine;

Fig. 2 eine Einzelheit der hydraulischen Steuerschal­ tung für den Druckübersetzer gemäß einer zwei­ ten Ausführungsform;

Fig. 3-5 Einzelheiten weiterer Ausführungsformen der hydraulischen Steuerschaltung für den Druck­ übersetzer;

Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht der hydrauli­ schen Steuerschaltung für die Drucksteuerung am Druckübersetzer gemäß einer sechsten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 7 ein Diagramm, das für die Ausführungsform nach Fig. 6 die Steuerung der Arbeitspumpe einer­ seits und die Schaltzustände der zugehörigen Steuerventile während eines gesamten Arbeits­ zyklus der Spritzgießmaschine wiedergibt; und

Fig. 8 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Erläute­ rung der hydraulischen Drucksteuerung herkömm­ licher 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 Bezugszei­ chen bezeichnet, denen eine "1" vorangestellt ist. Die Schließeinheit ist in Fig. 1 noch weitergehend schemati­ siert dargestellt. Das Gehäuse 110 der Schließeinheit nimmt wiederum einen Arbeitskolben 112 auf, der auf eine Spritz­ gießform 116 einwirkt und unter Zuhilfenahme eines Druck­ übersetzerkolbens 128 in der Lage ist, einen hohen Form- Schließdruck, d. h. eine hohe Form-Schließkraft aufrechtzu­ erhalten. Die Arbeitskammern 120, 122 der Schließeinheit sind über Strömungsmittelleitungen 160, 162 und über ein 4/3-Wegeventil 146 beaufschlagbar, um den Arbeitskolben 112 in zwei Richtungen zu bewegen. Der Hochdruck-Arbeitskammer 124 ist wiederum ein Hochdruckraum 126 in Form einer Gehäu­ sebohrung vorgeschaltet, die mit dem Kolbenabschnitt 130 des Druckübersetzerkolbens 128 funktionell zusammenarbei­ tet. Die Steuerkante am Eingang des Hochdruckraums 126 ist mit 156 bezeichnet. Der Kolbenabschnitt 132 des Drucküber­ setzerkolbens 128 begrenzt auf der gemäß Fig. 1 linken Seite den Steuerraum 134 und auf der anderen Seite einen Raum 167, in dem eine Rückstellfeder aufgenommen ist und der einen Anschluß 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 Entla­ stungsleitung 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 Pumpenlei­ tung 164 abzweigt. Mit 180 ist eine Blende kleiner Öffnung im Leitungszweig 154 bezeichnet, der ein Rückschlagventil 182 vorgeschaltet ist. Eine vergleichbare Anordnung ist in der Kopplungsleitung 176 mit einer Blende 184 und einem Rückschlagventil 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 vor­ gegebenen 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 geregel­ ter Pumpendruck auf, der über das Sitzventil 144 auf den Steuerraum 134 gegeben wird. Der Druckübersetzerkolben 128 bewegt sich dementsprechend gemäß Fig. 1 nach rechts, ver­ schließt die Steuerkante 156 und leitet schließlich die Druckübersetzung im Verhältnis der Wirkdurchmesser am Druckübersetzer-Stufenkolben ein, indem er in die Bohrung 126 eintaucht. Bereits zu diesem Zeitpunkt oder aber bei Erreichen eines Solldrucks im Steuerraum 134 wird das Sperrventil 152 aus der Schaltstellung 1 in die Schaltstel­ lung 0 gebracht, d. h. abgesperrt, und die Pumpe 148 kann zurückgefahren werden. Über die Rückschlagventile 182, 186 konnte sich auf der Rückseite des Sitzventils 144 nach Schließen des Sperrventils 188 ebenfalls der Druck im Steuerraum 134 aufbauen, so daß das Sitzventil zuverlässig geschlossen bleibt. Der Druckübersetzer wird dementspre­ chend leckölfrei abgesperrt, wobei eine hohe Gießform- Zuhaltekraft aufrechterhalten bleibt. In diesem Zustand kann die Pumpe 148 dazu herangezogen werden, weitere Ver­ braucher wie z. B. den Einspritzkolben 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 Kühl­ zyklus die Form geöffnet werden soll, bewirkt die Steuer­ einrichtung 190, daß die Pumpe 148 unter Abruf des gespei­ cherten 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 geringfügig kleiner wird als der gespeicherte Druckwert. Anschließend wird das Sperrventil 152 in die Schaltstellung 1 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 Kolbenabschnitt 130 des Druckübersetzerkolbens auftre­ ten.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 durch eine andere Ansteuerung des Logikventils 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. An­ stelle 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 ange­ schlossen, der in der Lage ist, in der Schließdruck-Halte­ phase Leckage-Strömungsmittel ständig zu ersetzen, um einen Zusammenbruch des Haltedrucks zu verhindern.

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 3/2-Schaltven­ til 352 und die Zweigleitung 351 von der Pumpe 348 geladen wird. Ansonsten sind auch diejenigen Bauteile, die die Kom­ penenten der Fig. 2 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszei­ chen versehen, bei denen die erste Ziffer durch eine "3" ersetzt ist.

Die Ausgestaltung nach Fig. 4 entspricht weitestgehend der­ jenigen 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 Lei­ tung 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 ent­ spricht exakt derjenigen nach Fig. 1. Über den Steuerraum 471 kann das Sitzventil 444 zwangsweise geöffnet werden. Zu diesem Zweck ist der Steuerraum 471 an eine Leitung 473 angeschlossen, die über eine weitere Kopplungsleitung 475, in der eine Blende 479 und ein Rückschlagventil 481 ange­ ordnet 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 Rückschlag­ ventile 481 und 486 sowie die beiden hinter den Rückschlag­ ventilen liegenden Blenden 479 und 484 zu einem Wechselven­ til 585 sowie zu einer gemeinsamen Blende 587 zusammenge­ faßt sind. Das Wechselventil 585 liegt in einer Verbin­ dungsleitung 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 Hal­ tedruck in der Leitung 540 pflanzt sich über das Wechsel­ ventil 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 entspricht wiederum weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 1, so daß, um Wiederholungen zu vermeiden, weitgehend auf eine detaillierte Beschreibung der Komponenten verzich­ tet werden kann. Bauteile, die den Hydraulikkomponenten der Fig. 1 entsprechen, sind mit Bezugszeichen gekennzeichnet, bei denen die erste Ziffer durch eine "6" ersetzt ist.

Die Besonderheit der Ausführungsform nach Fig. 6 im Ver­ gleich 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 Schaltstel­ lungen der einzelnen Ventile 644, 646, 652 und 696 bezeich­ net.

In Fig. 7 ist im oberen Teil der Ausgangsdruck der Pumpe über der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzgießma­ schine dargestellt, während im unteren Bereich die Schalt­ stellungen 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 Leitungsab­ schnitt 664 baut sich bei Verschiebung des Arbeitskolbens 612 allmählich auf. Zum Zeitpunkt T1 wird das Ventil 652 kurzzeitig 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 Schaltstel­ lung "0" gebracht, wobei gleichzeitig das Logikelement 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 ent­ sprechend gesteuert bzw. geregelt. Zum Zeitpunkt T4 wird das Ventil 696 wieder geschlossen und es beginnt ein Zeit­ raum 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 hochgefah­ ren, 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 dement­ sprechend 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 Druck­ übersetzerkolben 648 geregelt gemäß Fig. 1 nach links bewegt. Der Verlauf des Kurvenabschnitts K* ist dabei vor­ zugsweise der Geometrie am Druckübersetzer angepaßt, um insbesondere beim Überstreichen der Steuerkante 656 jegli­ che 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 Überbe­ anspruchungen führen könnten.

Die Erfindung schafft somit eine hydraulische Drucksteue­ rung insbesondere am Druckübersetzer eines Verbrauchers, der mit einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, insbe­ sondere 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 Arbeitskolben vorgesehen ist, dessen Wirkdurch­ messer über ein Schaltventil mit Hydraulik-Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist. Um unter Sicherstel­ lung kurzer Arbeitszykluszeiten Druckstöße insbesondere beim Abbau des Schließeinheit-Haltedrucks zu vermeiden, wird die den Arbeitskolben beaufschlagende Pumpe als vor­ zugsweise elektronisch druckgeregelte Pumpe ausgebildet, der eine Steuereinrichtung zugeordnet wird, mit der zur kontrollierten Entlastung des Druckraums der Druck am Wirk­ durchmesser des Arbeitskolbens durch gesteuertes bzw. gere­ geltes Zurückfahren des Pumpendrucks bestimmt wird.

Claims (20)

1. Hydraulische Drucksteuerung eines Verbrauchers, der mit einem Hochdruck-Haltezyklus betrieben wird, insbe­ sondere einer Formschließeinheit einer Spritzgießma­ schine oder einer Presse, mit einem Arbeitskolben, dessen Wirkdurchmesser über ein Schaltventil mit Hydraulik-Strömungsmittel unter Pumpendruck beauf­ schlagbar ist, wobei dem Arbeitskolben ein Drucküber­ setzerkolben vorgeschaltet sein kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Arbeitskolben bzw. Drucküber­ setzerkolben (128; 628) beaufschlagende Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) von einer druckgeregelten Pumpe gebildet ist, der eine Steuereinrichtung (190; 690) zugeordnet ist, mit der zur kontrollierten Entla­ stung eines dem Arbeitskolben (112; 612) zugewandten Hochdruckraums (126; 626) der Druck am Wirkdurchmesser des Arbeitskolbens (112; 612) durch gesteuertes bzw. geregeltes Zurückfahren des Pumpendrucks bestimmt wird.

2. Drucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (190; 690) eine Spei­ chereinheit aufweist, mit der der Endwert des im Hal­ tezyklus erforderlichen Drucks am Wirkdurchmesser des Arbeitskolbens (128; 628) speicherbar ist, und daß die Steuereinrichtung die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) vor der Entlastung des Druckraums (126; 626) so weit hochfährt, daß der gespeicherte Endwert im we­ sentlichen erreicht wird.

3. 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, l) über ein weiteres, von der Steuereinrichtung (190; 690) angesteuertes Sperrventil (152; 252; 352; 452; 552; 652) bestimmbar sind.

4. Drucksteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Logikventil (144; 244; 444; 544; 644) von einem Sitzventil gebildet ist, das gegen die Kraft einer Schließfeder (168; 468; 568; 668) vom Pumpen­ druck auf steuerbar ist, solange ein Steuerraum (170; 470; 570; 670) des Logikventils über das Sperrventil (152; 452; 552; 652) entlastet ist.

5. 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. Drucksteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Logikventil (144; 544; 644) eine einzige Steuerkammer (170; 570; 670) hat, deren zuge­ hörige Steuerleitung einerseits über einen Leitungs­ zweig (150; 550; 650), in dem das Sperrventil (152; 552; 652) liegt entlastbar und andererseits über eine Zweigleitung (176; 591; 676) mit einem Rückschlagven­ til (186; 585; 686) von der Pumpe (148; 548; 648) speisbar ist.

7. Drucksteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Rückschlagventil in der Zweigleitung eine Blende (184; 587; 684) nachgeschaltet ist.

8. Drucksteuerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Sperrventil (152; 652) eine Blende (188) vorgeschaltet ist.

9. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (140; 640) stromab des Sitzventils (144; 644) über ein Rück­ schlagventil (182; 682) mit nachgeschalteter Blende (180; 680) kleinen Durchmessers mit der Steuerleitung (172; 672) des Sitzventils (144; 644) verbunden ist.

10. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Pumpen­ drucks in die Steuerleitung (550) über ein Wechselven­ til (585) erfolgt, dessen weiterer Anschluß mit der Druckleitung (540) stromab des Logikventils (544) ver­ bunden ist.

11. 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. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (270; 370) des Logikventils (244; 344) an einen Druckspeicher (294; 394) angeschlossen ist.

13. Drucksteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckspeicher (394) gehäusemäßig mit dem Logikventil (344) zusammengefaßt ist.

14. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpe (648) gleichzeitig zur Versorgung zumindest eines weiteren Verbrauchers, wie z. B. eines Arbeitskolbens einer Schließeinheit und/oder eines Einspritzzylinders einer Spritzgießma­ schine dient.

15. Drucksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben von einem Druckübersetzerkolben (128; 628) gebildet ist, dessen größerer Wirkdurchmesser (132; 632) über das Schalt­ ventil (144; 244; 344; 444; 544; 644) mit Hydraulik- Strömungsmittel unter Pumpendruck beaufschlagbar ist und dessen kleinerer Wirkdurchmesser (130; 630) eine einem Hockdruckraum (126; 626) zum Aufbau des Hoch­ drucks vorgeschaltete Entlastungs-Steuerkante 156; 656) auf- bzw. zusteuert, und daß die Steuereinrich­ tung (190; 690) zur kontrollierten Entlastung des Hochdruckraums (126; 626) den Druck am größeren Wirk­ durchmesser des Druckübersetzerkolbens (128; 628) durch gesteuertes bzw. geregeltes Zurückfahren des Pumpendrucks bestimmt.

16. Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Verbrau­ chers, insbesondere des Druckübersetzers an der Schließeinheit einer Spritzgießmaschine oder einer Presse, bei dem am Verbraucher eine Haltedruck auf­ rechterhalten wird, unter Verwendung einer Drucksteue­ rung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Haltedruck von einer als vorzugsweise elektronisch druckgeregelten Pumpe ausgebildeten Strömungsmittel­ quelle aufgebaut wird;
der Verbraucher mittels eines Schaltventils, vorzugs­ weise in Form eines als Logikventil ausgebildeten Sitzventils (144; 244; 344; 444; 544; 644) leckölfrei abgesperrt wird; und die Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) anschließend ggf. nach Versorgung eines weiteren Verbrauchers, insbesondere eines Einspritz­ zylinders, nach Schalten auf drucklosen Umlauf oder nach gänzlichem Abschalten, nach Entsperren des Schaltventils den Haltedruck durch geregeltes Zurück­ fahren der Pumpe abbaut.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe nach dem leckölfreien Absperren des Schaltventils ggf. einen weiteren Verbraucher, insbe­ sondere einen Einspritzzylinder versorgt oder auf drucklosen Umlauf oder gänzlich abgeschaltet wird und anschließend wieder auf einen Druck annähernd oder gleich dem Haltedruck gebracht wird, woraufhin der Pumpendruck nach Entsperren des Schaltventils durch geregeltes Zurückfahren der Pumpe abgebaut wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Aufbauen des Haltedrucks der Endwert des Haltedrucks mittels einer Speichereinheit (190; 690), die vorzugsweise auf elektrischer Basis arbeitet, gespeichert wird, daß nach dem leckölfreien Absperren des Schaltventils die Pumpe entweder einen weiteren Verbraucher, insbesondere einen Einspritz­ zylinder, versorgt, oder auf drucklosen Umlauf oder gänzlich abgeschaltet wird, und daß in der Folge die Pumpe durch eine vorzugsweise elektrische Steuerung unter Abruf des in der Speichereinheit gespeicherten Druckwerts gegen eine geschlossene Verbraucherleitung oder gegen mehrere geschlossene Verbraucherleitungen auf einen Druck gebracht wird, der gleich oder gering­ fügig kleiner ist als der gespeicherte Druckwert.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau des Haltedrucks durch geregeltes Hochfahren der elektronisch druckge­ regelten Pumpe (148; 248; 348; 448; 548; 648) erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe während des Aufrechter­ haltens des Haltedrucks am Verbraucher weitere Ver­ braucher versorgt.