DE2737153A1

DE2737153A1 - Ventil zur beeinflussung des druckmittels an druckgiessmaschinen

Info

Publication number: DE2737153A1
Application number: DE19772737153
Authority: DE
Inventors: Roland Geier
Original assignee: Idra Pressen GmbH
Current assignee: Idra Pressen GmbH
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1979-03-01
Also published as: IT7826810A0; US4239179A; GB2002880B; GB2002880A; IT1098155B

Description

An Druckgießmaschinen kommen Ventile zur Anwendung, welche einerseits zur Änderung des Druckes, anderseits zur Änderung der Durchflußmenge des Druckmittels dienen. Es besteht das Bedürfnis nach solchen Ventilen, welche die Steuerung relativ großer Druckmittelmengen, beispielsweise 100 bis 12000 l/min, gestatten, dazu nur geringe Stellkräfte benötigen, relativ einfach im Aufbau sind und verhältnismäßig niedrig in den Herstellungskosten liegen. Die Lösung der damit gegebenen Aufgabe besteht an einem Ventil zur Beeinflussung des Druckmittels an Druckgießmaschinen, wobei das Ventil-Verschlußstück unter Heranziehung einer Gewindespindel verstellbar ist, gemäß der Erfindung darin, daß das Ventil mit einem in beiden Drehrichtungen umlaufenden Elektromotor ausgerüstet ist und über ein Getriebe mit der Ventilspindel verbunden ist, wobei die Drehrichtungen des Elektromotors und der von ihm zurückzulegende Vinkelweg mittels eines selbsttätig ablaufenden Sehaltprogrammes voreinstellbar sind. Als Elektromotor kann mit Vorteil ein impulsge-

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steuerter Schrittmotor dienen. Ee kann aber auch In manchen Fällen ein Scheibenmotor, der mittels eines Weggebers steuerbar ist, verwendet werden.

Wenn ein Schrittmotor zur Anwendung kommt, dann wird die Hubeineteilung der Menge oder des Druckes des Druckmittels durch Vorwahl der Anzahl der Impulse an einem Impulsgeber durchgeführt, so daß der Motor in zeitlicher Folge die einzelnen Schritte ausführt und über ein mechanisches Getriebe die Drehbewegung in eine axiale Verstellbewegung des Ventil-Verschlußstückes umsetzt. Die einzelnen Schritte können je nach Bedarf durch das Getriebe über- oder untersetzt werden.

Venn ein Wegaufnehmer zur Anwendung kommt, der mit der Verstellspindel zusammenwirkt, dann läßt sich eine exakte Regelung durchführen.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventil können auch über eine vorgegebene Zeit bsw. über einen vorgegebenen Weg immer wieder andere Schritte eingegeben werden, so daß die Ventilverstellung nach einer beliebigen Kurve erfolgen kann.

Venn das erfindungsgemäße Ventil als Druckventil verwendet werden soll, dann empfiehlt es sich, die Ausbildung so zu treffen, daß die Gewindespindel in einer fest im Ventilgehäuse eingebauten Büchse axialbeweglich geführt ist und mit einer im Getriebezug liegenden Mutter zusammenwirkt sowie einer Feder als Widerlager dient, die auf der gegenüberliegenden Seite das Ventil-VerschlußstUck zum Ventilsitz drückt, wobei das Druckmittel auf der der Druckfeder abgekehrten Seite zugeführt und auf der der Druckfeder zugewandten Seite abgeführt wird. Günstig ist es dabei noch, wenn die Mutter eine Außenverzahnung aufweist und su beiden Seiten derselben drehbeweglich im Ventil-

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gehäuse gelagert ist, wobei die Nutter über die Außenverzahnung mit dem übrigen Getriebe zusammenwirkt.

Venn das erfindungsgemäße Ventil als Nengenregelventil verwendet werden soll, dann ist es von Vorteil, die Ausbildung so zu treffen, daß die Gewindespindel in einer fest im Ventilgehäuse eingebauten Büchse axialbeweglich geführt ist und mit einer im Getriebezug liegenden Nutter zusammenwirkt sowie an einen Positionskolben angeschlossen ist, der innerhalb einer Hülse mit
Steueröffnung gleitbeweglich verstellbar geführt ist und daß
die Hülse fest mit dem Ventil-Verschlußstück verbunden ist und daß eine Druckfeder sich einerseits am Ventilgehäuse, anderseits am Ventil-Verschlußstück abstützt und daß dieses im Bereich des Ventilsitzes zur Bildung eines Ringraumes im Ventilgehäuse abgestuft ist, von dem aus eine Radialöffnung zu einer im Ventil-Verschlußstück vorgesehenen Leitung führt, die in den Raum mündet, welcher den Positionskolben aufnimmt, und daß in
die an die Steueröffnung anschließende Leitung ein steuerbares Rückschlagventil eingebaut ist, wobei die Druckmittelzuleitung an den Ringraum im Bereich des Ventilsitzes angeschlossen ist.

Günstig ist es noch, wenn bei der Ausbildung als Nengenregelventil eine von der Zentralleitung zum Federraum führende Radialleitung vorgesehen ist und wenn im Positionskolben eine
axiale Durchgangsöffnung angebracht wird.

Das Nengenregelventil kann sowohl zum Einsatz für die Beeinflussung der Pumpenmenge als auch für die Beeinflussung der Speichermenge herangezogen werden. Die Verstellung kann dann durch elektrische Vorwähler in Schritten oder in Prozent der Fördermenge erfolgen.

Bei der Ausbildung als Druckventil kann die Verstellung des
Ventils ebenfalls in Prozent des maximalen Druckes angegeben

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werden, oder die Schritte können unmittelbar in der Druckhöhe geeicht werden.

Das erfindungsgemäße Mengenregelventil ermöglicht die Steuerung von Druckmittelmengen im Bereich von 100 bis 12000 l/min, wobei die Stellkräfte äußerst gering sind und die Verstellung selbst feinfühlig und zuverlässig erfolgt, die Bauweise im übrigen robust ist und in den Herstellungskosten relativ niedrig liegt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Druckventil und ein Mengenregelventil veranschaulicht. Es zeigent

Fig. 1 das Druckventil, Fig. 2 das Mengenregelventil.

Am Gehäuse 1 ist der Elektromotor 2 angeflanscht. Dieser treibt mittels des Ritzels 3 den Zahnkranz k der Mutter 5 an, die über ihr Innengewinde 6 mit dem Gewindezapfen 7 zusammenwirkt. Die Mutter 5 ist mittels der Lager 8 und 9 im Gehäuse 1 drehbeweglich gelagert. Der Gewindezapfen 7 ist mit seinem glatten Teilstück 10 in der fest im Gehäuse 1 eingebauten Büchse 11 axialbeweglich geführt und stützt sich mit dem freien Ende 12 auf der Schraubenfeder 13 ab. Mit dem gegenüberliegenden Ende stützt sich die Schraubenfeder 13 an dem Ventil-Verschlußstück }k ab, welches hier als Ventilkegel gestaltet ist, der mit dem Ventilsitz 15 zusammenwirkt.

Das Druckö1 wird über das Wegeventil 16, welches für den Höchstdruck dient, in die Vorsteuerleitung 18 des Ventilrohres 17 geleitet. Wenn der Elektromotor 2, der als Schrittmotor ausgebildet sein möge, einen Schaltimpuls erhält, dann wird das Ritzel 3 um einen bestimmten Winkel verstellt und der Gewindezapfen 7

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In Axialrichtung bewegt. Erfolgt die Verstellung so, daß die Feder 13 zusammengedrückt wird, dann steigt der Druck Im System Je nach der Anzahl der zum Schrittmotor gelangenden Impulse an. War beispielsweise ein Druck von 50 Bar vorgewählt worden, dann wird der Elektromotor 2 soviel Schritte ausführen, daß das Ventil-Verschlußstück \k von seinem Ventilsitz 15 in Richtung des Pfeiles P abgehoben wird, wenn in der Vorsteuerleitung 18 ein Druck von 50 Bar herrscht. Es wird dann Öl aus der Vorsteuerleitung 18 in den Raum 19 und von hier über die Leitung 20 zum nichtgezeigten Tank abfließen. Es ergibt sich ein Druckmittelfluß gemäß der gestrichelten Linie 21.

Sinkt der Druck unter die eingestellten 50 Bar ab, dann wird das Ventil-Verschlußstück 1k von der Schraubenfeder 13 wieder auf seinen Ventilsitz 15 gedrückt, so daß das Ventil geschlossen ist.

Wenn der Schrittmotor 2 aufgrund der erhaltenen Schaltimpulse so verstellt wird, daß die Schraubenfeder 13 entlastet wird, dann sinkt der Druck im Hydrauliksystem auf den Wert ab, welcher der vorgewählten Einstellung entspricht.

Wird die Schraubenfeder I3 vollkommen entlastet, dann ist im Hydrauliksystem der Druck Null vorhanden. Der Durchfluß des Druckmittels erfolgt jedoch immer gemäß der Linie 21. Wird das Wegeventil 16 geschaltet, dann wird die Vorsteuerleitung 18 zur Schraubenfeder I3 hin gesperrt und es stellt sich im Hydrauliksystem der am Druckeinstellventil fest eingestellte Druck ein.

Das Nengenregelgerät gemäß Fig. 2 weist eine Reihe von Bauteilen auf, die völlig mit denjenigen im Druckventil nach Fig. 1 übereinstimmen. Diese übereinstimmenden Bauteile sind auch mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

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Abi Gehäuse 1 (Flg. 2), welches das Ventil aufnimmt, ist der Motor 2 angeflanscht. Dieser treibt mittels des Ritzels 3 den Zahnkranz k der Nutter 5 an, die über ihr Innengewinde 6 mit dem Gewindezapfen 7 zusammenwirkt. Die Nutter 5 ist mittels der Lager 8, 9 im Gehäuse 1 drehbeweglich gelagert. Der Gewindezapfen 7 ist mit seinem glatten Teilstück 10 in der fest im Gehäuse eingebauten Büchse 11 axialbeweglich geführt. Das freie Ende des Teilstückes 10 ist über den Zapfen 100 an den Positionskolben 101 angeschlossen, der seinerseits in der Hülse 102 längsverschieblich geführt ist. Die Hülse 102 ist fest mit dem Ventilkegel 103 verbunden. Diese Hülse 102 stellt das eigentliche Hauptsteuerelement dar. Sie dient zugleich zur Führung der Druckfeder 104, die sich einerseits an dem ortsfesten Absatz 105, anderseits am Ventilkegel 103 abstützt.

Das Druckmittel, vorliegend also Drucköl, steht am Eingang A an. Wenn der Elektromotor 2, der als Schrittmotor ausgebildet ••in möge, einen Impuls erhält, dann wird das Ritzel 3 um einen bestimmten Winkel verdreht und der Gewindezapfen 7 über die Mutter 5 in Axialrichtung verstellt, wobei die Axialverstellung vom Übersetzungsverhältnis und der Steigung des Innengewindes 6 abhängig ist.

Ist der Ventilkegel 103 geschlossen und befindet sich der Positionskolben 101 mit der Steueröffnung 106 in der Hülse 102 auf einer Eben·, d.h. verdeckt die Kante des Positionskolbens 101 gerade die Kante der Steueröffnung 106, dann ist das Ventil geschlossen; es bleibt auch dann geschlossen, wenn die Kante des Positionskolbens 101 die Steueröffnung 1O6 nicht verdeckt, das Rückschlagventil 107 aber geschlossen ist.

Wenn der Ventilkegel 103 fest auf dem Ventilsitz 108 sitzt, dann steht das hydraulische Medium am Eingang A an und gelangt

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in den Ringraum 109, der im Ventilgehäuse durch die Abstufung des Ventil-Verschlußstückes I03 entstanden ist. Vom Ringraum 109 aus gelangt Druckmittel über eine Radialverbindung 110 und die Düse 111 zur Zentralleitung 112 im Ventilkegel I03. Durch die Radialleitung 113 tritt Öl in den Federraue 114 ein und drückt zusätzlich außer der Druckfeder \0k auf den Ventilkegel 103· Außerdem pflanzt sich das Druckmedium durch die Steueröffnung 106 in den Ringraum 115 und von dort in den Raum fort, bis es am Rückschlagventil 107 ansteht, das geschlossen ist. Das Druckmedium gelangt ferner durch die mittige Durchgangsöffnung 117 in Positionskolben 101 in den Ringraum 118. Das Ventil ist weitgehend druckausgeglichen und bedarf nur einer relativ geringen Stellkraft zur Verstellung.

Wird der Gewindezapfen 7 vom Elektromotor 2 aus nach oben verstellt, dann wird auch der Positionskolben 101 nach oben bewegt und gibt - je nach Verstellung - die Steueröffnung IO6 mehr oder weniger frei. Trotzdem bleibt der Ventilkegel 103 geschlossen, bis das Wegeventil 119 betätigt wird. Wenn nun das Rückschlagventil I07 öffnet, dann entsteht im Federraum 114, im Ringraum 115, im Ringraum 118 und im Raum II6 ein Druckabfall und der Ventilkegel 103 hebt von seinem Ventilsitz I08 gegen den Druck der Druckfeder \0k ab. Das Ventil wird nun so weit geöffnet, bis die Steueröffnung von der Kante des Positionskolbens 101 wieder verdeckt ist; es bleibt dann der Ventilkegel I03 in der von Schrittmotor vorgewählten Stellung stehen.

Wird nun über entsprechende Schaltimpulse der Schrittmotor so geschaltet, daß der Positionskolben 101 schrittweise nach oben oder unten bewegt wird, dann folgt der Ventilkegel 103 exakt der Bewegung des Positionskolbens 1O1, dessen Steuerkante die Steueröffnung I06 ist. Auf diese Weise kann eine line-

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are oder progressive Steigung gefahren werden. Wird das Ventil 119 erneut geschaltet, dann wird der Ventilkegel I03 sofort wieder auf seinen Ventilsitz 108 gedrückt, weil kein Druckgefälle im Inneren des Ventils mehr vorhanden ist.

Das Druckmedium strömt bei geöffnetem Ventil über die freigegebene Öffnung 120 zum Ausgang B.

Der noch vorhandene Veggeber 121 mit dem Meßstift 122 wird bei Verwendung eines Schrittmotors nicht benötigt, weil die axiale Verstellung über Impulse erfolgt. Venn jedoch der Elektromotor 2 als Scheibenläufermotor ausgebildet ist, muß der Veggeber 121 mit dem Meßstift 122 zur Anwendung kommen, damit eine echte Positionierung möglich ist. In diesem Fall folgt der Meßstift 122 exakt der Bewegung des Gewindezapfens 7· Es läßt sich dann eine genaue Regelung mit Rückführung erreichen, wobei das Spiel im Gewinde keinerlei Einfluß auf die genaue Positionierung hat.

Die Erfindung ist insbesondere zur Anwendung bei Druckgießmaschinen, die nach dem Mehrphasenprinzip arbeiten, geeignet. Sie kann jedoch auch mit Vorteil bei Druckgießmaschinen anderer Bauart und bei Spritzgießmaschinen verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

1. Ventil zur Beeinflussung des Druckmittels an Druckgießraaschinen, wobei das Ventil-Verschlußstück unter Heranziehung einer Gewindespindel verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit einem in beiden Drehrichtungen umlaufenden Elektromotor (2) ausgerüstet ist und über ein Getriebe mit der Ventilspindel (7) verbunden ist, wobei die Drehrichtungen des Elektromotors (2) und der von ihm zurückzulegende Winkelweg mittels eines selbsttätig ablaufenden Schaltprogrammes voreinstellbar sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromotor ein impulsgesteuerter Schrittmotor dient.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromotor ein Scheibenmotor dient, der mittels eines Veggebers steuerbar ist.

h. Ventil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Ausbildung als Druckventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (7) in einer fest im Ventilgehäuse eingebauten Büchse (ii) axialbeweglich geführt ist und mit einer im Getriebezug liegenden Mutter (5) zusammenwirkt sowie einer Druckfeder (13) als Widerlager dient, die auf der gegenüberliegenden Seite das Ventil-VerschlußstUck (14) zum Ventilsitz (I5) drückt, wobei das Druckmittel auf der der Druckfeder (I3) abgekehrten Seite zugeführt und auf der der Druckfeder (13) zugewandten Seite abgeführt wird.

5. Ventil nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Mut-

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ter (5) eine Außenverzahnung (4) aufweist und zu beiden Seiten derselben drehbeweglich im Ventilgehäuse gelagert ist.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Ausbildung als Mengenregelventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindezapfen (7) in einer fest im Ventilgehäuse (1) eingebauten Büchse (11) axialbeweglich geführt ist und mit einer im Getriebezug liegenden Mutter (5) zusammenwirkt sowie an einen Positionskolben (101) angeschlossen ist, der innerhalb einer Hülse (102) mit Steueröffnung (I06) gleitbeweglich verstellbar geführt ist, und daß die Hülse (102) fest mit dem Ventil-Verschlußstück (I03) verbunden ist und daß eine Druckfeder (1O4) sich einerseits am Ventilgehäuse (i), anderseits am Ventil-Verschlußstück (I03) abstützt und daß dieses (I03) im Bereich des Ventilsitzes (108) zur Bildung eines Ringraumes (109) im Ventilgehäuse (1) abgestuft ist, von dem aus eine Radialverbindung (IIO) zu einer im Ventil-Verschlußstück (103) vorgesehenen Zentralleitung (112) führt, die in den Raum mündet, welcher den Positionskolben (ΙΟΙ) aufnimmt, und daß in die an die Steueröffnung (1O6) anschließende Leitung ein Rückschlagventil (107) eingebaut ist, wobei die Druckmittelzuleitung an den Ringraum (109) im Bereich des Ventilsitzes (108) angeschlossen ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Zentralleitung (112) zum Federraum (114) führende Radialleitung (113) vorgesehen ist.

8. Ventil nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ±m Positionskolben (ΙΟΙ) eine mittige Durchgang·öffnung (117) vorgesehen ist.

9· Ventil nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß dem Rückschlagventil (107) ein Wegeventil (119) zugeordnet ist.

10. Ventil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) mit dem Ventilgehäuse (1) als Baueinheit ausgebildet ist.

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