DE2500096B2 - Hydraulische Schaltungseinrichtung zur Druckmittelwegesteuerung mit Konstantregelung des Druckmittelstroms für einen doppelwirkenden Hydromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungseinrichtung für einen doppeltwirkenden Hydromotor mit vier Einzelwiderständen in Form von hydraulisch gesteuerten Zweiwegeventilen zur Druckmittelwegesteuerung mit Konstantregelung des Druckmittelstroms durch Aufrechterhaltung einer konstanten Differenz zwischen Pumpen- und Arbeitsdruck, wobei zwei Zweiwegeventile den Druckmittelzufluß von der Pumpe zum Hydromotor und zwei Zweiwegeventile den Druckmittelabfluß vom Hydromotor zum Tank entsprechend den beiden Bewegungsrichtungen des Hydromotors steuern.

Eine hydraulische Schaltungseinrichtung zur Stromregelung besteht prinzipiell aus einer ersten Drossel von unveränderlichem Querschnitt und einer zweiten Drossel mit veränderlichem Querschnitt, die der Drossel mit unveränderlichem Querschnitt vor-, nach- oder parallel geschaltet sein kann (vgl. z. B. Fachbuch von H. Z ο e b 1 »ölhydraulik«, Wien, Springer-Verlag, 1963, S. 163 bis 166).

Aus der DE-OS 2147 439 ist eine hydraulische Schaltungseinrichtung für einen doppeltwirkenden Hydromotor mit vier Einzelwiderständen in Form von hydraulisch gesteuerten Zweiwegeventilen zur Druckmittelwegesteuerung bekannt, bei welcher einem der Einzelwiderstände durch Integration eines Vorsteuerventils zusätzlich zur Wegefunktion eine Stromregelfunktion zugeordnet werden kann.

Eine konkrete Ausführungsform einer solchen Schaltungseinrichtung mit einem gesonderten Vorsteuerventil und einer gesonderten Meßdrossel zur Aufrechterhaltung einer konstanten Differenz zwischen Pumpen- und Arbeitsdruck ist im Fachbuch von W. Back6 »Systematik der hydraulischen Widerstandsschaltungen in Ventilen und Regelkreisen«, Krauskopf-Verlag 1973,

S. 187, Bild 8.6 gezeigt. Diese bekannte Schaltungseinrichtung ist jedoch aufgrund der zwei zusätzlichen Schaltungselemente, nämlich des Vorsteuei ventils und der Meßdrossel, recht aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei der eingangs genannten Einrichtung den schaltungstechnischen Aufwand, wie er bei bekannten Einrichtungen noch zu finden ist, zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst ίο daß eines der für die Zuflußsteuerung vorgesehenen Zweiwegeventile in den Zeitraum, in welchem das andere Zweiwegeventil den Zufluß zum Hydromotor ermöglicht als Druckwaage in bezug auf dieses den Zufluß ermöglichende, die Meßdrossel bildende Zweiwegeventil geschaltet ist

Erfindungsgemäß werden also zwei gesonderte Schaltungselemente, nämlich das gesonderte Vorsteuerventil und die gesonderte Meßdrossel, eingespart was zu einer erheblichen Vereinfachung und Verbilligung der hydraulischen Schaltungseinrichtung führt, ohne daß die angestrebte Konstantregelung des Druckmittelstroms hierdurch verschlechtert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung wird die Meßdrosselfunktion des entsprechenden Zweiwegeventils in einfacher Weise durch eine Hubbegrenzungseinrichtung ermöglicht

Die Anordnung der Zweiwegeventile als Einbauelemente in einem Steuerblock führt durch die Einsparung von zusätzlichen Schaltungselementen zu einer erheblichen Reduzierung des Bohraufwandes am Steuerblock und außerdem zur Einsparung einer Steuerplatte.

Die Zweiwegeventile stellen Hydrologikventile dar, deren Aufbau und Funktionsweise aus dem Technischen Datenblatt der Sauer & Sohn GmbH, Kiel, Hydrologik-Ventile Information, Juli 1973, hervorgeht

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Schaltungseinrichtung,

Fig.2 eine schematische Schnittdarstellung eines Steuerbiocks mit vier als Hydrologikventile ausgeführten Zweiwegeventilen,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Schaltungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgeschwindigkeit einer Spritzgießmaschine und

Fig.4 eine Explosionsdarstellung der in Blockbauweise ausgeführten Schaltungseinrichtung gemäß Fig. 3.

In F i g. 1 ist schematisch eine hydraulische Schaltungseinrichtung zur Steuerung der Bewegung eines doppeltwirkenden Hydromotors 10 im Sinne eines Wegeventils und einer Konstantregelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens des Hydromotors durch 3-Wege-Stromregelung des Druckmittelstroms zum Hydromotor 10 gezeigt Zur Richtungssteuerung des Druckmittelstromes sind vier hydraulisch gesteuerte Einzelwiderstände in Form von Zweiwegeventilen 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, die Hydrologikventile darstellen. Das Zweiwegeventil 11 ist mit einer Hubbegrenzungseinrichtung 15 ausgestattet und übernimmt neben seiner Wegeventilfunktion gleichzeitig auch die Funktion einer Meßdrossel. Das Zweiwegeventil 14 übernimmt neben seiner Wegeventilfunktion die Funktion einer druckgesteuerten Drossel im Nebenstrom zum Zweiwegeventil 11.

Im folgenden werden nun die drei Schaltstellungen

der Schaltungseinrichtung beschrieben, nämlich eine erste Schaltstellung, in welcher der Arbeitsdruckmittelstrom von einer Pumpe 16 zum Verdrängerraum 17 des Hydromotors 10 unter Konstantregelung des Druckmittelstroms unabhängig von Dnickschwankungen und der Abfluß vom Verdrängerraum 18 zuip Tank 19 erfolgt, eine zweite Schaltstellung, in welcher der Arbeitsdruckmittelstrom von der Pumpe 16 zum Verdrängerraum 18 und der Abfluß vom Verdrängerraum 17 zum Tank 19 erfolgt, sowie eine dritte Schaltstellung, in der kein Arbeitsdruckmittelstrom zum Hydromotor 10 gelangt

Bei der ersten Schaltstellung wird der Druck im Steueranschluß 20 einer Steuerplatte 24 für das Ventil 11 und der Druck im Anschluß 22 für das Ventil 13 so eingestellt, daß beide Ventile öffnen und den Druckmittelstrom zwischen den Arbeitsanschlüssen fließen lassen. Der Druck im Anschluß 21 der Steuerplatte 24 für das Hydrologikventil 12 wird so eingestellt, daß das Hydrologikventil 12 geschlossen ist Der Anschluß 23 der Steuerplatte 24 für das Ventil 14 wird mit dem Lastdruck pua des Hydromotors 10 im Anschluß 17a beaufschlagt Die Konstantregelung des Druckmittelstroms zum Verdrängerraum 17 des Hydromotors 10 erfolgt dadurch, daß der am Drosselquerschnitt des Ventils 11 entstehende Druckabfall Ap = ppumpe-Pust, der ein Maß für den Arbeitsdruckmittelstrom ist, die Stellung des Kolbens des Ventils 14 und damit den Drosselquerschnitt zwischen den Arbeitsanschlüssen 14A und XAB des Ventils 14 bestimmt Über diesen Drosselquerschnitt strömt im Nebenstrom der Differenzdruckmittelstrom zwischen dem konstant zu haltenden Arbeitsdruckmittelstrom zum Hydromotor und dem Pumpenförderdruckmittelstrom zum Tan!; 19 ab. Ändert sich nun der konstant zu hatelnde Arbeitsdruckmittelstrom zum Verdrängerraum 17 des Hydromotors 10 infolge von Änderungen der Drücke des Pumpentörderdruckmittelstroms, der öltemperatur oder anderer Einflußgrößen, so ändert sich damit der Druckabfall Ap am Drosselquerschnitt des Ventils 11. Diese Änderung des Druckabfalls bewirkt eine Änderung der Stellung des Kolbens des Ventils 14 und damit des Drosselquerschnitts zwischen den Arbeitsanschlüssen 14/4 und 14ß dergestalt daß die Abweichung des konstant zu haltenden Arbeitsdruckmittelstroms vom eingestellten Sollwert rückgängig gemacht wird. Der vom Verdrängerraum 18 zurückfließende Druckmittelstrom gelangt über das geöffnete Ventil 13 zusammen mit dem Differenzdruckmittelstrom zum Tank 19.

In der zweiten Schaltstellung, in welcher der Arbeitsdruckmittelstrom von der Pumpe 16 zum Verdrängerraum 18 des Hydromotors 10 und der Abfluß vom Verdrängerraum 17 zurück zum Tank 19 erfolgt wird der Druck in den Anschlüssen 21 und 23 der Steuerplatte 24 für die Ventile 12 und 14 so eingestellt daß beide Ventile geöffnet sind. Der Druck in den Anschlüssen 20 und 22 der Steuerplatte 24 wird so eingestellt daß beide Ventile geschlossen sind. Der Arbeitsdruckmittelstrom fließt dann von der Pumpe 16 durch das Ventil 14 zum Verdrängerraum 18. Der vom Verdrängerraum 17 zurückströmende Druckmittelstrom gelangt durch das geöffnete Ventil 12 zum Tank 19.

In der dritten Schaltstellung, in der keil: Arbeitsdruckmittelstrom zum Hydromotor 10 gelangt und die Verdrängerräume 17 und 18 des Hydromotors gegen den Tank 19 abgesperrt sind, sind die Anschlüsse 20,21, 22 und 23 der Steuerplatte 24 so mit Druck beaufschalgt daß die Ventile 11,12,13 und 14 geschlossen sind.

Die Wegesteuerung des DruckmittelEtroms erfolgt also durch die vier Ventile 11 bis 14, die durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Steueranschlüsse 20 bis 23 geöffnet oder geschlossen werden können. Man erkennt daß durch geeignete Druckbeaufschlagung der Steueranschlüsse 20 bis 23 die Möglichkeit besteht die Pumpe 16, den Tank 19 und die Verdrängerräume 17 und 18 in unterschiedlicher Weise zu verbinden oder gegeneinander abzusperren.

ίο In Fig.2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Steuerblocks 25 mit vier Hydrologikventikn als Einbauelementen gezeigt die die vier Ventile der in F i g. 1 oder F i g. 3 gezeigten Schaltungseinrichtung darstellen. Eine Bohrung 26 ist hier mit der Pumpe verbunden, eine Bohrung 27 mit dem Tank. An der Unterseite des Steuerblocks 25 liegen die beiden Anschlüsse zu den Arbeitsräumen des Hydromotors. Die Hydrologikventile sind mit Steuerplatten 28,29,30 und 31 abgedeckt Die Steuerplatten enthalten die Verbindungen zwischen den Vorsteuerventilen und den Steueranschlüssen der Hydrologikventile, so daß die Hydrologikventile entsprechend den Steuerbedingungen gesteuert bzw. geschaltet werden können. Hydrologiksteuerungen in solcher Blockbauweise zeigen große Leistungsdichte, & h. geringes Bauvolumgen im Verhältnis zur gesteuerten hydraulischen Leistung, gute hydraulische Wirkungsgrade, günstiges Schaltverhalten, hohe Schaltsicherheit Reduzierung der Gefahr von Luftausscheidung, Reduzierung der Geräuschentwicklung der Steuerung, Flexibilität leichte Fehlersuche und schnelle Instandsetzung sowie große Lebensdauer.

In Fig.3 ist eine schematische Darstellung einer Schaltungseinrichtung zur Steuerung der Spritzgeschwindigkeit einer Spritzgießmaschine 32 gezeigt Der die Konstantregelung des Druckmittelstroms betreffende Teil dieser Schaltungseinrichtung entspricht der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung, wobei Einzelheiten einer vorteilhaften Steuerung gezeigt sind. Bei der praktischen Ausführung in Blockbauweise sind einzelne Steuerplatten vorgesehen, wie schematisch in Fig.2 und konkret in Fig.4 gezeigt die jeweils mit den entsprechenden Steuerbohrungen und Steuerelementen für die einzelnen Hydrologikventile versehen sind und die Hydrologikventile abdecken.

Die Spritzgießmaschine 32 weist zwei Hauptkomponenten auf, nämlich eine Spritzeinheit 33 und eine Schließeinheit 34. Über einen Trichter 35 wird der Plastifizierschnecke 36 Kunststoffmaterial zugeführt Die heute allgemein übliche Schneckenkolbenplastifizierung bedient sich für den Materialaufschluß des Extruderprinzips. Die Schnecke 36 fördert den Materialstrom vor den Schneckenkolben und arbeitet zusätzlich als Spritzkolben, um das nach vorn extrudierte Material in die Form einzuspritzen. Die Rotationsbewegung der Schnecke 36 läßt sich z. B. durch einen Hydromotor 37 erzielen. Mit Verfahrzylindern 38 kann die axiale Lage der gesamten Spritzeinheit 33 verändert werden.

Zur Steuerung der axialen Verschiebung der Plastifizierschnecke 36 ist gemäß F i g. 3 ein Steuerblocksystem 39 mit einer Schaltungseinrichtung, ähnlich der in Fig. 1, in Blockbauweise, vergl. Fig.4, mit vier Zweiwegeventilen 40, 41, 42 und 43 vorgesehen. Durch einen anflanschbaren Zusatzsteuerblock 44 für den Hydromotor 37 und einen anflanschbaren Zusatzsteuerblock 45 für die Verfahrzylinder 38, die im einzelnen nicht gezeigt sind, wird der Steuerbaukasten für die Spritzeinheit 33 vervollständigt.

In Nullstellung der in F i g. 3 gezeigten Schaltung sind die Magnete der Wegeventile 46 und 47 spannungslos, d.h. die Wegeventile sind in Schaltstellung 0. Die Steueranschlüsse AOX, 41Λ; A2X und A3X aller vier Zweiwegeventile sind mit dem vorhandenen Systemdruck beaufschlagt, so daß die entsprechenden Ventile geschlossen sind. Die Verbraucheranschlüsse A und B und die Anschlüsse P zur Pumpe und T zum Tank sind gegeneinander abgesperrt Zum Einspritzen der von der Schnecke befindlichen aufgeschlossenen Materialmenge in die Strömungskanäle eines Werkzeuges wird ein Kolben 48 und damit die Plastifizierschnecke 36 axial in Richtung auf das Werkzeug verschoben. Um eine konstante Geschwindigkeit des Kolbens durch einen konstanten Dnickmittelstrom zu gewährleisten, werden die Magnete der Wegeventile 46 und 47 an Spannung gelegt d. h. die Wegeventile 46 und 47 in Schaltstellung 1 gebracht Der Steueranschluß 41 Λ" wird dabei mit Druck beaufschlagt und das Ventil 41 somit in seinen geschlossenen Zustand gebracht Die Steueranschlüsse 4OX und 42X werden drucklos, so daß die entsprechenden Ventile 40 und 42 geöffnet sind. Der Steueranschluß 43Λ" des Ventils 43 wird über ein Wechselventil 49 mit dem Lastdruck pust beaufschlagt. Da die Druckdifferenz am Drosselquerschnitt des Ventils 40, vorzugsweise durch eine Hubbegrenzungseinrichtung 50 eingestellt wird, durch das als Regeldrossel arbeitende Ventil 43 in der im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Weise konstant gehalten wird, ist der Arbeitsdruckmittelstrom zum Kolbenraum 51 unabhängig von den Verhältnissen der Drücke, Förderströme, Temperaturen und anderen Störgrößen der Anlage. Hierdurch wird eine gleichbleibende Qualität des Spritzwerkstückes gewährleistet. Der Differenzdruckmittelstrom zwischen Pumpenförderdruckmittelstrom und Arbeitsdruckmittelstrom strömt durch das Ventil 43 und dann gemeinsam mit dem vom Ringraum 52 über den Anschluß B zurückströmenden Druckmittelstrom durch das geöffnete Ventil 42 zum Anschluß T und dem mit diesem verbundenen Tank zurück. Der Spritzdruck und die Nachdrücke lassen sich durch ein elektrisch betätigtes Proportionaldruckventil 53 oder durch eine separat angeordnete Vorsteuereinheit (nicht dargestellt) mit mehreren manuell verstellbaren, direkt gesteuerten Vorsteuerdruckbegrenzungsventilen und den dazugehörigen Wegeventilen einstellen und anwählen.

Zum Rückzug des Kolbens 48 bzw. der Schnecke 36 werden die Magnete der Wegeventile 46 und 47 so mit Spannung beaufschlagt, daß das Wegeventil 46 die Schaltstellung 2 und das Wegeventil 47 die Schaltstellung 1 einnimmt Hierdurch werden die Steueranschlüsse AHX und 42,Jf mit Druck beaufschlagt und daher die Ventile 40 und 42 in einen geschlossenen Zustanc gebracht. Die Steueranschlüsse AiX und A3X werder drucklos, so daß die ihnen zugeordneten Ventile geöffnet sind. Der Druckmittelstrom strömt durch da:

■> Ventil 43 über den Anschluß B zum Ringraum 52. Das Ventil 42 in Verbindung mit einem Vorsteuerdruckbegrenzungsventil 54 arbeitet als vorgesteuertes Druckventil. Der gewünschte Rückzugsdruck läßt sich stufenlos durch dieses Druckbegrenzungsventil 54

ι ο einstellen. Der aus dem Kolbenraum 51 zurückkommende Druckmittelstrom fließt durch das geöffnete Ventil

41 über den Anschluß 7"zum Tank zurück.

Beim Dosieren wird der Kolben 48 durch die Schnecke 36 zurückgeschoben. Das Ventil 41 arbeitel mit dem elektrisch verstellbaren Proportionaldruckventil 53 zusammen als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil und bestimmt den Druck im Kolbenraum 51 gegen den die Schnecke den Kolben 48 zurückschieber muß. In diesem Arbeitszustand der Spritzgießmaschine und der Steuerung sind alle Magnete der Wegeventil« 46,47 unerregt und die Steueranschlüsse der Ventile 43

42 und 40 mit dem Systemdruck beaufschlagt. Die Ventile sind geschlossen.

Die Steuerung für die Schließeinheit der Spritzgieß

maschine ist nach Aufbau und Funktion der in Fig.2 dargestellten schematischen Darstellung einer Schaltungseinrichtung weitgehend gleich. Wesentliche Merk male der Steuerung für die Schließseite sind wiederurr die Verwendung von vier Hydrologikventilen zurr

jo Zweck der Wegesteuening und 3-Wege-Stromregelunf in einem Arbeitsanschluß zum Verdrängerraum.

Die Fig.4 zeigt eine praktische Ausführung de: Steuerblocksystems 39 für die Spritzseite einer Spritzgießmaschine in Blockbauweise entsprechend der ir

!3 Fig.3 dargestellten schematischen Anordnung. Irr Steuerblock 55 sind die vier Zweiwegeventile 40,41,42 und 43 eingebaut Das Ventil 40 ist mit einei Steuerplatte 56 versehen, in welcher die Hubbegrenzu.ifea^..iri^i.tuiie 50 angeordnet ist Das Ventil 43 ist mil einer Steuerplatte 57 abgedeckt, in welcher das Wechselventil 49 enthalten ist Die Ventile 41 und 42 sind mit einer gemeinsamen Steuerplatte 58 abgedeckt Seitlich sind in diese Steuerplatte Vorsteuerdruckbegrenzungsventile 59 und 54 geschraubt; dabei tritt das Druckbegrenzungsventil 59 an die Stelle des Proportionaldruckventils 53 aus F i g. 3. Auf der Oberseite dieser Steuerplatte 58 sind die Wegeventile 46 und 47 befestigt Diese praktische Ausführungsform des Steuerblocksystems 39 ist äußerst kompakt und kann daher ohne besonderen Platzbedarf leicht an der Spritzgießmaschine befestigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 25 OO 096

1. Hydraulische Schaltungseinrichtung für einen doppeltwirkenden Hydromotor mit vier Einzelwiderständen in Form von hydraulisch gesteuerten Zweiwegeventilen zur Druckmittelwegesteuerung mit Konstantregelung des Druckmittelstroms durch Aufrechterhaltung einer konstanten Differenz zwischen Pumpen- und Arbeitsdruck, wobei zwei Zweiwegeventile den Druckmittelzufluß von der Pumpe zum Hydromotor und zwei Zweiwegeventile den Druckmittelabfluß vom Hydromotor zum Tank entsprechend den beiden Bewegungsrichtungen des Hydromotors steuern, dadurch gekennzeichnet, daß eines (14) der für die Zuflußsteuerung vorgesehenen Zweiwegeventile (ti, 14) in dem Zeitraum, in welchem das andere Zweiwegeventil (11) den Zufluß zum Hydromotor ermöglicht, als Druckwaage in bezug auf dieses den Zufluß ermöglichende, die Meßdrossel bildende Zweiwegeventil (11) geschaltet ist

2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht als Druckwaage eingesetzte, den Zufluß steuernde Zweiwegeventil (11) eine Hubbegrenzungseinrichtung (15) aufweist

3. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegeventile (40, 41, 42, 43) als Einbauelemente in einem Steuerblock (55) angeordnet sind.