DE3119095A1

DE3119095A1 - Steuervorrichtung fuer den hydraulischen kreislauf einer kunststoff-spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE3119095A1
Application number: DE19813119095
Authority: DE
Inventors: Karl 7298 Loßburg Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-14
Filing date: 1981-05-14
Publication date: 1982-12-02
Also published as: JPS57195633A; CH659427A5; IT1200573B; AT376170B; GB2099610B; FR2506041A1; GB2099610A; IT8220316A0; DE3119095C2; CA1171757A; ATA157682A; NL8200963A; FR2506041B1

Description

3113095

Die Erfindung bezieht'sich auf eine Steuervorrichtung für den hydraulischen Kreislauf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit Anpassung der Mengen-Druckleistung der Regelpumpe an die unterschiedlichen Erfordernisse am Verbraucher während der Arbeitsphasen eines Arbeitszyklus mit Hilfe eines Proportionalventilsystems, dessen Durchflußquerschnitt durch elektrische Eingangssignale einstellbar ist, wobei eine nach dem Proportionalventilsystem von der Verbraucherleitung abzweigende, die Regelpumpe nachregelnde Steuerrückleitung vorgesehen ist und das Proportionalventilsystem im Regelkreis mit wenigstens einem Wegabstaster liegt, durch welchen eine vom Sollwert abweichende Einstellung des Proportionalventilsystems auf den vorgegebenen Sollwert des Programms rückführbar ist.

Bei einer bekannten Steuervorrichtung dieser Art (DE-OS 2 528 963) umfaßt das Proportionalventilsystem sowohl ein Proportionalmengenventil als auch ein Proportionaldruckventil, in deren Regelkreis je ein Wegabtaster liegt. Eine solohe Steuervorrichtung leistet eine geometrische Größe, indem die Lage des Ventilkörpers jedes Proportionalventils regelbar ist. Dadurch ergibt sich für die Bereiche, insbesondere Drücke und Geschwindigkeiten am Verbraucher,eine qualitativ hochwertige Steuerung, womit der Energieverbrauch an der Regelpumpe den eigentlichen Leistungserfordernissen am Verbraucher an einer unteren Grenze angepaßt ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß sieden unterschiedlichsten Programmgestaltungen in wesentlich höherem Grade zu genügen vermag, insbesondere auch hinsioht-

lieh einer unmittelbar am Verbraucher orientierten Druckprogrammsteuerung ,und daß hierbei die Regelpumpe in der Anpassung an eine minimale energetische Beanspruchung betrieben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regelpumpe bei Hengenprogrammregelung und bei Druckprogrammregelung über die Steuerrückleitung in Abhängigkeit von dem im Abschnitt der Verbraucherleitung hinter dem Proportionalventilsystem herrschenden Druck derart steuerbar ist, daß bei Hengenprogrammregelung und bei Druckprogrammregelung zwischen Regelpumpe und dem genannten Abschnitt der Verbraucherleitung ein konstantes Betriebs - Druckgefälle besteht.

Unter einem " Betriebs-Druckgefälle" im obigen Sinne wird ein solches Gefälle verstanden, das als Grundlage für den Betrieb und die Steuerung der Regelpumpe ohnehin erforderlich ist und an dieser unteren Grenze liegt.

Bei einer solchen Ausbildung kann die Regelung auch in unmittelbarer Abhängigkeit vom Druck des hydraulischen Mediums erfolgen. Zwar wird auch hierbei die Lage des Ventilkörpers im Proportionalventilsystem mit Hilfe eines mit dem Steuermagneten zusammenarbeitenden Wegabtasters auf eine sich im Zyklus wiederholende, programmgesteuerte Querschnittsänderung geregelt. Die Leistungsbeanspruchung der Regelpumpe wird nunmehr jedoch in Abhängigkeit vom Druckverlauf in der Verbraucherleitung hinter dem Proprotionalmengenventil, bei konstantem minimalem Förderdruck der Förderpumpe bestimmt, was Voraussetzung für eine maximale Energieeinsparung ist.

Das erfindungsgemäße Steuersystem hat auch die strukturellen Voraussetzungen für einen verhältnismäßig einfachen und darum kostensparenden Aufbauj denn es läßt

sich mit einem einzigen proportionalen Mengenventil mit hoher Geschwindigkeit betreiben.

Pur unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen kann im Regelkreis des Proportionalventilsystems außer dem Druckfühler ein Streckenspannungswandler liegen, der unmittelbar am Verbraucher angeordnet ist.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Auaführungsbeispiel erläutert.

Die einzige Figur zeigt den Bydraulikkreis der Steuervorrichtung in schematischer Darstellung.

Die Steuervorrichtung umfaßt eine Ventilgruppe 10, eine Pumpengruppe 11 und eine Gruppe 50 mit Streckenspannungswandler 26 für eine Geschwindigkeitsregelung hinsichtlich sehr unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen, was gleichbedeutend ist mit einer Ifengenprograinmregelung.

Von der Regelpumpe 16 mit Antriebsmotor 17 der Pumpengruppe 11 führt eine Leitung 25 zum Ölfilter 18 und von diesem eine Leitung 30 zum Tank 19· Eine von der Ventilgruppe 10 kommende Tankleitung 14 mündet ebenfalls in den Tank 19· Die Regelpumpe die zum Beispiel eine Radialkolbenpumpe, Axialkolbenpumpe oder eine Flügelzellenpumpe sein kann, ist mit einem Verstellorgan ■ 20 versehen, zu welchem eine aus der Ventilgruppe 10 kommende Steuerrückleitung 22 führt.

Die Ventilgruppe 10 umfaßt ein Proportionalmengenventil 12 mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit'', das in der von der Regelpumpe 16 zum Verbraucher führenden Verbraucherleitung 13 liegt, welche einen vor dem proportionalen Mengenventil 12 liegenden Abschnitt 13a und einen nach die-

mit Ventilteil 12a

gem Ventil liegenden Abschnitt 15b aufweist. Die Steuerrückleitung 22 zweigt von der Verbraucherleitung 13 im Abschnitt 13b, also nach dem Proportionalmengenventil

12 ab, um die Regelpumpe 16 in Abhängigkeit vom Druck in der Verbraucherleitung zu steuern.

In die Steuerrückleitung 22 ist eine Dämpfungsblende 21 eingefügt. Ein Druckbegrenzungsventil 15 liegt in einer Überbrückungsleitung 23 zwischen dem Abschnitt 133 der Verbraucherleitung 13 und der Tankleitung 14. Der Steuermagnet 12d an der Vorsteuerstufe 12b des Proportionalmengenventils 12 arbeitet mit einem Vegabtaster 12c zusammen. Der Wegabtaster 12c liegt also in einem Regelkreis, durch welchen vom Soll-Wert abweichende Werte des Proportionalmengenventils auf den Soll-Wert zurückgeführt werden. Die VorSteuerstufe 12b kann alternativ von einer externen Steuerölquelle 27*oder einer internen SteuerÖlquelle versorgt werden, die durch eine von der Verbraucherleitung

13 im Abschnitt 13a ausgehende Zapfleitung 28 gebildet ist.

Bei der Steuerung unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen nach vorgegebenem Programm auf der Grundlage einer entsprechenden Einstellung des Ventilkörpers des proportionalen Mengenventils 1.2 mit Hilfe des Wegabtasters 12c über die Vorsteuerstufe 12b kann die Druckabnahme der Steuerrückleitung 22 an derjenigen Stelle im Abschnitt 13b der Verbraucherleitung 13 erfolgen, an welcher der Druckfühler 2A- bei DruokproErammsteuerung den Druck abnimmt.

Der Streckenspannungswandler 26 in der Gruppe 50 zur Regelung unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen, also zur Mengenregelung,,weist einen Spannungsteil TJauf. * über Leitung 29

Als Spannungswandler kann ζ.Β'.ein linearer oder ein Dreh-Potentiometer Verwendung finden.

Die Steuervorrichtung ist vielseitig einsetzbar:

Die im Rechner vorgegebene, also nach Programm erfolgende Einstellung des Proportionalmengenventils 12 stellt die Grundlage der vorliegenden Steuervorrichtung dar, indem eine vom Soll-Wert abweichende Mengen- oder Druckeinstellung des proportionalen Mengenventils 12 alternativ mittels Wegabtaster 12c, Streckenspannungswandler 26 oder Druckfühler 24 im Regelkreis auf den Soll-Wert rückführbar ist. Den dabei während des Arbeitszyklus am Verbraucher sich laufend ändernden Leistungserfordernissen, z. B. Geschwindigkeiten und Drücken, wird durch eine entsprechende Steuerung der Regelpumpe über die Steuerrückleitung 22 in Abhängigkeit vom Druck der Verbraucherleitung 13 im Abschnitt 1Jb hinter dem Proportional-Mengenventil 12 Rechnung getragen. Dabei wird das Druckgefälle zwischen Regelpumpe 16 und Verbraucherleitung 13 im Abschnitt 13b nach dem Proportionalmengenventil 12 stets konstant gehalten. Der Druckunterschied kann beispielsweise bei 11 bar liegen. Diese Größe bezeichnet eine untere Grenze, bei welcher die Regelpumpe noch betriebsfähig und steuerbar ist. Grundlage der Steuerung ist daher eine Mengensteuerung, die mit Hilfe des Wegabtasters 12c eine geometrische Größe, nämlich die im Spritzzyklus nach Programm ablaufende Einstellung des Ventilkörpers des proportionalen Mengenventils ist. Diese Mengensteuerung ist von einer Druckprogrammsteuerung überlagert. Je nach den Erfordernissen am Verbraucher schaltet sich die Steuervorrichtung selbsttätig von der Mengensteuerung auf die Druckprogrammsteuerung um. Die Umschaltung erfolgt nach bestimmten Kriterien, z. B. nach

dem am Verbraucher zurückgelegten Weg, oder in Abhängigkeit von der Zeit oder mittels Druokfühler 24 in Abhängigkeit vom Öldruck in der Verbraucherleitung oder von einem unmittelbar am Verbraucher angeordneten Drucfefühler. Im Bereich eines jeden Kriteriums erfolgt der Übergang von der Hengenprogrammsteuerung auf die Druckprogrammsteuerung bei Überschreiten einer bestimmten, im Rechner vorgegebenen Signalgröße . Fach Druckprogramm wird beispielsweise in der Nach.druckph.ase nach dem Einspritzen des plastischen Materials in die Spritzgießform und beim Schließen der Spritzgießform in der Werkzeugsicherungsphase gesteuert. Diese Druckprogrammsteuerung kann "wiederum nach einer im Rechner vorgegebenen Größe auf eine unmittelbar am Verbraucher orientierte Mengenprogrammsteuerung umgeschaltet werden, die auf der Grundlage der Gruppe 50 mit Streckenspannungswandler für eine Geschwindigkeitsregelung arbeitet. In diesem Sinne ist die sogenannte Druckprogrammsteuerung eine kombinierte Ilengen- und Druckprogrammsteuerung, bei welcher das Proportionalmengenventil nicht mehr vom Wegabtaster 12c sondern beispielsweise vom Streckenspannungswandler 26 odervom Druckfühler 24 unmittelbar gesteuert ist. In jedem Falle ist jedoch über die Stöuerrückleitung 22 eine derartige Nachregelung der Regelpumpe16 sichergestellt, daß das Druckgefälle zwischen der Regelpumpe 16 und dem Abschnitt 13b der Verbraucherleitung eine konstante.minimale Größe ist.

Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Druckfühler 24 wie oben (S.8) dargelegt, den Druck an derjenigen Stelle der Verbraucherleitung 13 ab, an der die Druckabnahme der Steuerrückleitung

22 erfolgt. Der Druckfühler 24 kann aber auch unmittelbar am Verbraucher in der Verbrauoherleitung 13 angeordnet sein.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, zusätzlich zum Druckfühler 24 einen weiteren Druckfühler vorzusehen, der den Druck in dem Gießhohlraum der Spritzgießform abnimmt. Dieser weitere Druckfühler ist dafür bestimmt und geeignet im Eahmen einer Druckregelung den Druck

im Gießhohlraum zu steuern. Er kann daher den Druckfühler 24 nicht ersetzen, der für die übrigen Bereiche einer Drucksteuerung zuständig ist, in welchen beispielsweise mit Maximaldruck gefahren werden muß oder in
welchem die Spritzgießform mit Niederdruck geschlossen wird.

Der weitere Druckfühler kann von einem die Wandung der Spritzgießform durchdringenden Schraubenbolzen getragen sein. Er ist insoweit aus dieser Spritzgießform leicht herausnehmbar und wieder einsetzbar. Der weitere Druckfühler kann aber auch an der Rückseite eines Ausstoßerstiftes der Spritzgießform angeordnet sein, weil dieser Ausstoßerstift mit seiner vorderen Stirnkante den
Gießhohlraum begrenzt und daher geeignet ist, die Druckdaten des Gießhohlraumes auf den rückseitig angeordneten Druckfühler zu übertragen.

Der weitere Druckfühler ist also wesentlicher Bestandteil einer die übliche Druckregelung mittels Druckfühler 24 überlagernden Regelmöglichkeit.

Ein mit der Steuervorrichtung geregelter Arbeitszyklus läuft

z.B., ausgehend von der geöffneten Spritzgießform,in folgenden Schritten ab:

1. Die Spritzgießform wird geschlossen. Die dabei erforderliche Schließbewegung kann in unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen. Das hierfür
notwendige Mengenprogramm ist über den Wegabtaster 12c oder den Streckenspannungswandler 26 geregelt.

Während der Schließbewegung wird eine Sicherungsstrecke für die Spritzgießform durchfahren, in welcher eine Druckregelung über den Druckfühler 24· der Geschwindigkeitsregelung überlagert wird. Dies bedeutet, daß bei Erreichen des vom Programm vorgesehenen zulässigen Druckes automatisch eine Druckregelung gefahren wird.

2. Die Spritzdüse wird auf die Spritzgießform aufgefahren; dies geschieht über ein Geschwindigkeitsprogramm mit einem überlagerten Druckprogramm. Dabei erfolgt die Regelung über den Wegabtaster 12c bzw. über den Druckfühler 24.

3. Das plastische Material wird in die Spritzgießform eingespritzt. Das Einspritzen erfolgt über ein Geschwindigkeitsprogramm, das gleichbedeutend mit einem Mengenprogramm ist. Dieses Mengenprogramm ist über den Wegabtaster 12c oder den Streckenspannungswandler 26 geregelt. Das Mengenprogramm ist von einer Druckabsicherung über den Druckfühler 24- überlagert. Nach Erreichen eines vom Programm vorgesehenen Druckes in der Spritzgießform wird auf ein Hachdruekprogramm umgeschaltet. Dies geschieht über einen Druckfühler in der Spritzgießform oder einen Druckfühler in der Hydraulik, d.h. vorzugsweise im Proportionalmengenventil 12 oder am Einspritzzylinder.

4·. Das Kunststoffmaterial wird mittels der Plastifizierschnecke in Plastifizierzylinder (Einspritzzylinder) über ein Geschwindigkeitsprogramm plastifiziert. Dabei folgt der Antrieb der Plastifizierschnecke über einen Hydromotor. Die dabei erforderliche Mengenpro grammregelung geschieht über den Wegabtaster 12c bzw. über den Streckenspannungswandler 26.

5. Danach wird die Spritzdüse von den Spritzgießform über ein Geschwindigkeitsprogramm (Mengenprogramm) abgesetzt.

6. Danach wird die Spritzgießform geöffnet. Die dabei erforderliche Öffnungsbewegung kann mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen. Das dabei erforderliche Mengenprogramm ist über den Wegabtaster 12c oder über den Streckenspannungswandler 26 geregelt.

7» Der fertige Spritzling wird ausgeworfen. Der hydraulische Auswerfer wird bei Vorwärtsbewegung wie bei Rückwärtsbewegung über ein Geschwindigkeiteprogramm mit überlagertem Druckprogramm gesteuert. Dabei erfolgt die Regelung über den Vegabtaster 12c oder über den Streckenspannungswandler 26 sowie den Druckfühler 24.

- η.

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

1.) Steuervorrichtung für den hydraulischen Kreislauf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine,mit Anpassung der Ilengen-Druckleistung der Hegelpumpe an die unterschiedlichen Erfordernisse am Verbraucher während der Arbeitsphasen eines Arbeitszyklus mit Hilfe eines Proportionalventilsystems, dessen Durchflußquerschnitt durch elektrische Eingangsignale einstellbar ist, wobei eine nach dem Proportionalventilsystem von der Verbraucherleitung abzweigende, die Regelpumpo nachregolnde Steuorrückleitung vorgesehen ist und das Proportionalventilsystem im Regelkreis mit wenigstens einem Wegabtaster liegt, durch welchen eine vom Sollwert abweichende Einstellung des Proportionalventilsystems auf den vorgegebenen Sollwert des Programms rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenprogrammregelung des Pro-

portionalventilsystems nach, wenigstens einem Kriterium (Weg, Zeit, Druck) für bestimmte Druckerfordernisse (z.B. Nachdruckphase beim Einspritzen bzw. Werkzeugsicherungsphasen beim l<Ormschließen) selbsttätig über einen Druckfühler (24) auf eine Druckprogrammregelung umschaltbar ist, während welcher der Druckfühler (24-) anstelle des Wegabtasters (12c) im Regelkreis des Proportionalventilsystems liegt, und daß die Regelpumpe (16) bei Mengenprogrammregelung und bei Druckprogrammregelung über die Steuerrückleitung (22) in Abhängigkeit von dem im Abschnitt(13b) der Verbraucherleitung (13) hinter dem Proportionalventilsystem herrschenden Druck derart steuerbar ist, daß bei Mengenprogrammregelung und bei Druckprogrammregelung zwischen Regelpumpe (16) und dem Abschnitt (13b) der Verbraucherleitung ein konstantes Betriebs-Druckgefälle besteht.

2. Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventilsystem durch ein einziges Proportionalmengenventil (12) hoher Arbeitsgeschwindigkeit gebildet ist.

3· Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen im Regelkreis des Proportionalventilsystems außer dem Druckfühler (24) ein Streckenspannungswandler (26) liegt, der unmittelbar am Verbraucher angeordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehender* Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die zur Verwirklichung unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen am Verbraucher dienende Mengenprogrammregelung in den Regelkreis des Proportionalventilsystems alternativ der Wegabtaster (12c) oder ein Streckenspannungswandler (26) einschaltbar ist.

5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb eines jeden Kriteriums vorgesehene, die Umschaltung von der Mengen-Programmregelung auf Druckprogrammregelung auslösenden Signalgrößen für einen bestimmten Arbeitszyklus im Rechner vorgegeben sind.

6. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerrückleitung (22) eine Dämpfungsblende (21) eingefügt ist.

7· Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Druckdifferenz zwischen der Regelpumpe (16) und dem Abschnitt (13b) der Verbraucher leitung (13) zwischen 8-14 bar beträgt.

8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventilsystem wahlweise durch eine interne (28) oder eine externe Steuerölquelle (27) gespeist ist.

9. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbraucherleitung (13) im Abschnitt (13a) vor dem proportionalen Mengenventil (12) ein Druckbegrenzungsventil (15) angeordnet ist.

1O# Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabnahme der Steuerrückleitung (22) bei der Mengenprogrammregelunr··; und die des Druckfühlers(24) bei der Druckprogrammregelung an der gleichen Stelle der Verbraucherleitung (13) erfolgt.

11. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (24) unmittelbar am Verbraucher in der Verbraucherleitung (13) angeordnet ist.

12. Steuervorrichtung nach einem der Patentansprüche -1-91 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Druckfühler (24) ein weiterer, den Druck im Gießhohlraum der Spritzgießform abnehmender Drückfühler vorgesehen ist.

13. Steuervorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet» daß der weitere Druckfühl er von einem die Wandung der Spritzgießform durchdringenden Schraubenbolzen getragen ist.

14. Steuervorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Druckfühler an einem Ausstoßerstift der Spritzgießform angeordnet ist.