DE3119095C2

DE3119095C2 - Steuervorrichtung für den hydraulischen Kreislauf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE3119095C2
Application number: DE3119095A
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: 1983-09-01
Also published as: FR2506041B1; FR2506041A1; GB2099610A; DE3119095A1; IT1200573B; NL8200963A; CA1171757A; CH659427A5; AT376170B; ATA157682A; IT8220316A0; GB2099610B; JPS57195633A

Abstract

Bei der Steuervorrichtung wird die Mengen- und Druckleistung der Regelpumpe an die unterschiedlichen Erfordernisse am Verbraucher um Hilfe eines einzigen Proportional-Mengenventils (12) angepaßt und hierzu ist eine von der Verbraucherleistung (13) hinter diesem Proportional-Mengenventil (12) abzweigende, die Regelpumpe (16) nachregelnde Steuerrückleitung (22) vorgesehen. Die damit erzielten Mengenprogrammregelung des Proportional-Mengenventils (12) ist für bestimmte Druckerfordernisse selbsttätig über einen Druckfühler (24) auf eine Druckprogrammregelung umschaltbar. Während der Druckprogrammregelung liegt der Druckfühler (24) an Stelle eines Wegabtasters (12c) im Regelkreis des Proportional-Mengenventils (12). In jedem Fall ist die Regelpumpe (15) in Abhängigkeit von den in der Verbraucherleitung (13) hinter dem Proportional-Mengenventil (12) herrschenden Druck derart steuerbar, daß zwischen Regelpumpe (16) und der Verbraucherleitung hinter dem Proportional-Mengenventil (12) ein konstantes Betriebs-Druckgefälle besteht. Dadurch wird erreicht, daß die Steuervorrichtung den unterschiedlichen Programmgestaltungen im wesentlich höherem Grade zu genügen vermag und zwar insbesondere in bezug auf eine am Verbraucher orientierte Druckprogrammsteuerung und daß die Regelung bei minimaler energetischer Beanspruchung betrieben ist. ) mit einem Schneidwerkzeug (20) bestehen.

Description

is

30

Die Erfindung bezieh, sich au eine Steuervorrichtung für den hydraulischen Krtishuf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine mit einer Regelpi npe mit einer Verbraucherleitung, mit einem in der Verbraucherleitung angeordneten. Menge und Druck bestimmenden Proportionalventilsystem, das durch elektrische Eingangssignale für die jeweilige Arbeitsphase einstellbar ist und mit einer Steuerrückleitung, die das Regelorgan der Regelpumpe mit der Verbraucherleitung nach dem Proportionalventilsystem verbindet.

Bei einer bekannten Steuervorrichtung dieser Art (DE-OS 25 28 963) umfaßt das Proportionalventilsystem *5 sowohl ein Proportionalmengenventil als auch ein Proportionaldruckventil. Eine solche Steuervorrichtung leistet eine geometrische Größe, indem die Lage des Ventilkörpers jedes Proportionalventils regelbar ist. Dadurch ergibt sich für die Bereiche, insbesondere Drucke 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 eine verbraucherorientierte Regelung des Proportionalventilsystems bei verbessertem, insbesondere schnellerem Regelverhalten bei Aufrechterhaltung einer minimalen Antriebsleistung für die Hydraulikpumpe möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Proportionalventilsystem ein einziges vorgesteuertes Proportionalmengen/druckventil in der Verbraucherleitung angeordnet ist und daß mindestens ein Druckfühler an der Verbraucherleitung nach dem Proportionalmengen/druckventil angeordnet ist, durch dessen Drucksignale mit einem Vergleich mit eingegebenen Druck-Sollwerten das Proportionalmengen/ druckventil regelbar ist

Bei einer solchen Ausbildung besteht zwischen Regelpumpe und dem genannten Abschnitt der Verbraucherleitung ein konstantes Betriebs-Druckgefälle.

Unter einem »Betriebs-Druckgefälle« im obigen Sinne vrird ein Gefälle verstanden, das als Grundlage für den Betrieb und die Steuerung der Regelpuu;pe gerade noch ausreichend ist, also an einer unteren Grenze liegt. Die Regelung erfolgt in unmittelbarer Abhängigkeit vom Druck des hydraulischen Mediums. 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 Proportionalmengen/druckventil 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 Aufbau; denn es läßt sich mit einem einzigen proportionalen Mengenventil mh hoher Geschwindigkeit betreiben.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß für unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen beim Verbraucher im Regelkreis des Proportionalmengen/druckventils außer dem Druckfühler ein Streckenspannungswandler liegt, der unmittelbar am Verbraucher angeordnet ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

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

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

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 16 . 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 Proportionalmengen/ druckventil 12 mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit mit Ventilteil 12a. das in der von der Regelpumpe 16 zum Verbraucher führenden Verbraucherleitung 13 liegt, welche einen vor dem Proportionalmengen/druckventil 12 liegenden Abschnitt Ma und einen nach diesem liegenden Abschnitt 136 aufweist. Die Steuerrückleitung 22 zweigt von der Verbraucherleitung 13 im Abschnitt \3b, also nach dem Proportionalmengen/druckventil 12 ab, um die Regelpumpe 16 in Abhängigkeit vom Druck in der Verbraucherleitung 13 zu steuern.

In die Steuerrückleitung 22 ist eine Dämpfungsblende 21 eingefügt. Ein Druckbegrenzungsventil 15 liegt in einer Überbrückungsleitung 23 zwischen dem Abschnitt 13a der Verbraucherleiturig 13 und der Tankleitung 14.

Der Steuermagnet \1d an der Vorsteuerstufe 126 des Proportionalmengen/druckventils 12 mit Schieberteil 12a arbeitet mit einem Wegabtaster 12czusammen. Der Wegabtaster 12c liegt also in einem Regelkreis, durch welchen vom Soll-Wert abweichende Werte des Proportionalmengen/druckventils 12 auf den Soll-Wert zurückgeführt werden. Die Vorsteuerstufe 126 kann alternativ von einer externen Steuerölquelle 27 über Leitung 29 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 ProportionaJrnengen/druckventils 12 mit Hilfe des Wegabtasters 12c über die Vorsteuerstufe 126 kann die Druckabnahme der Steuerrückleitung 22 an derjenige Stelle im Abschnitt 136 der Verbraucherleitung 13 erfolgen, an welcher der Druckfühler 24 bei Druckprogrammsteuerung den Druck abnimmt.

Der Streckenspannungswandler 26 in der Gruppe 50 zur Regelung unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen, also zur Mengenregelung, weist einen Spannungsteil U auf. Als Spannungswandler kann z. B. ein linearer oder ein Dreh- Potentiometer Verwendung finden.

Die Steuervorrichtung ist vielseitig einsetzbar:

Die im Rechner vorgegebene, also nach Programm erfolgende Einstellung des Proportionalmengen/druckventils 12 stellt die Grundlage der vorliegenden Steuervorrichtung dar. indem eine vom Soll-Wert abweichende Mengen- oder Druckeinstellung des Proportionalmengen/druckventils 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 16 über die Steuerrückleitung 23 im Abschnitt 136 hinter dem Proportionalmengen/druckventil 12 Rechnung getragen. Dabei wird das Druckgefälle zwischen Regelpumpe 16 und Verbraucherleitung 13 im Abschnitt 136 nach dem Proportionalmengen/druckventil 12 stets konstant gehalten. Der Druckunterschied kann beispielsweise bei 11 bar liegen. Diese Größe bezeichnet eine untere Grenze, bei welcher die Regelpumpe 16 noch betriebsfähig und steuerbar rt. Grundlage der Steuerung ist daher eine Mengensteuerung, die mit Hilfe des Wegabtasters 12c eine geometrische Größe, nämlich die im Spritzzyklus nach Programm ablautende Einstellung des Ventii'sörpers 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, zum Beispiel nach dem am Verbraucher zurückgelegten Weg oder in Abhängigkeit von der Zeit oder mittels Druckfühler 24 in Abhängigkeit vom Öldruck in der Verbraucherleitung 13 oder von einem unmittelbar am Verbraucher angeordneten Druckfühler 24. Im Bereich eines jeden Kriteriums erfolgt der Übergang von der Mengenprogrammsteuerung auf die Druckprogrammsteuerung bei Überschreiten einer bestimmten, im Rechner vorgegebenen Signalgröße. Nach Druckprogramm wird beispielsweise in der Nachdruckphase 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 26 für eine Geschwindigkeitsregelung arbeitet In diesem Sinne ist die sogenannte Druckprogrammsteuerung eine kombinierte Mengen- und Druckprogrammsteuerung, bei welcher das Proportionalmengendruckventil 12 nicht mehr vom Wegabtaster 12c sondern beispielsweise vom Streckenspannungswandler 26 oder vom Druckfühler 24 unmittelbar gesteuert ist. In jedem Falle ist jedoch über die Steuerrückleitung 22 eine derartige Nachregelung der Regelpumpe 16 sichergestellt, daß das Druckgefälle zwischen der Regelpumpe 16 und dem Abschnitt 136 der Verbraucherleitung 13 eine konstante, minimale Größe ist.

Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Druckfühler 24 wie oben dargelegt, den Druck an derjenigen Stelle der Ver'r auchei leitung 13 ab, an der die Druckabnahme der Steuer "ückieitung 22 erfolgt. Der Druckfühler 24 kann aber auch unmittelbar am Verbraucher in der Verbraucherleitung 13 angeordnet sein.

In rr> inchen 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 in. Rahmen 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 Jieser Spritzgießform leicht herausnehmbar und wieder einsetzbar. Der weitere Druckfühler kann aber auch an der Rückseite eines Ausstoßerstiftes der Spritzgießform angeordnet sein, weil dieser Ausstoßstift 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:

t. C it- 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 Geschwindigkeits-

programm 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 Geschwin- · digkeitsprogramm, 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 Ί' überlagert. Nach Erreichen eines vom Programm vorgesehenen Druckes in der Spritzgießform wird auf ein Nachdruckprogramm umgeschaltet. Dies geschieht über einen Druckfühler in der Spritzgießform oder einen Druckfühler in der Hydraulik, d. h. vorzugsweise · ■ im Proportionalmengendruckventil 12 oder am Einspritzzylinder.

4. Das Kunststoffmaterial wird mittels der Plastifizierschnecke im Plastifizierzylinder (Einspritzzylinder) über

gKciiSprOgruTTim ρ!α5ΐΐΖίιΐ€'Π. Dabei -^:;

ein GcSCm

folgt der Antrieb der Plastifizierschnecke über einen Hydromotor. Die dabei erforderliche Mengenprogrammregelung geschieht über den Wegabtaster 12c bzw. über den Streckenspannungswandler 26.

5. Danach wird die Spritzdüse von der 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 Geschwindigkeitsprogramm mit überlagertem Druckprogramm gesteuert. Dabei erfolgt die Regelung über den Wegabtaster 12c oder über den Streckenspannungswandler 26 sowie den Druckfiihler 24.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für den hydraulischen Kreislauf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine, mit einer Regelpumpe mit einer Verbraucherleitung, mit einem in der Verbraucherleitung angeordneten. Menge und Druck bestimmenden Proportionalventilsystem, das durch elektrische Eingangssignale für die jeweilige Arbeitsphase einstellbar ist, und mit einer Steuerrückleitung, die das Regelorgan der Regelpumpe mit der Verbraucherleitung nach dem Proportionalventilsystem verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Proportionalventilsystem ein einziges vorgesteuertes Proportionalmengen/druckventil (12) in der Verbraucherleitung (13) angeordnet ist und daß mindestens ein Druckfühler (24) an der Verbraucherleitung (13) nach dem Proportionalmengen/druckventil (12) angeordnet ist, durch dessen Drucksignale mit einem Vergleich, mit eingegebenen Druck-Sollwerten das ProportJonalmengen/druckventil (12) regelbar ist

2. Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen beim Verbraucher im Regelkreis des Proportionalmengen/druckventils (12) außer dem Druckfühler (24) ein Streckenspannungswandler (26) liegt, der unmittelbar am Verbraucher angeordnet ist.

io