Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung (DE 31 19 095 C2) des Anspruchs 1. Bei derartigen bekannten Einrichtungen ist üblicherweise für die Regelung des Druckes und der Fördermenge in Verbindung mit entsprechenden Istwertaufnehmern für jede Proteßphase ein angepaßter Regler erforderlich. Die verwendeten Regler werden jeweils umgeschaltet oder arbeiten als Begrenzerschaltung mit automatischem Übergang von Geschwindigkeits- in Druckregelung. Wird eine derartige Einrichtung bzw. Pumpe zur Steuerung von Spritzgießmaschinen verwendet, so tritt bei einem zuletzt genannten Regler das Problem auf, daß während der Geschwindigkeitsphase des Druckzylinders der Druckregler in die Stellgrenzen läuft und somit ein optimaler Übergang von Geschwindigkeits- in Druckregelung nicht möglich ist.

[0002] Weiterhin ist eine Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe bekanntgeworden, in der ein elektrisches Steuerungssystem vorgesehen ist, das einen mit dem Stellglied der Pumpe gekoppelten Sensor umfaßt, ferner einen Sollstromvorgeber zum Erzeugen eines den Sollwert für den Förderstrom der Pumpe anzeigenden Sollstromsignals, ferner eine Einrichtung zum Kombinieren des Sollstromsignals und des Positionssignals zu einem resultierenden Signal, das eine Sollstellung für das Stellglied angibt, sowie einen Signalumsetzer zum Umsetzen des resultierenden Signals in ein dazu proportionales Druckmittel-Drucksignal, mit dem der Stellantrieb beaufschlagt wird. (FR-A-24 58 840).

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe nach der Gattung des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der es möglich ist, die Menge bzw. den Druck einer verstellbaren Pumpe entsprechend einer Sollwertvorgabe so einzustellen, daß der Übergang von einer Mengen- zur Druckregelung verbessert wird, wobei durch einen Istwertvorhalt eine gute Dämpfung und ein gutes Einschwingverhalten erreicht wird.

[0004] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 definiert.

[0005] Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe in schematischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0007] In der Zeichnung ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeichnet, die über eine Saugleitung 11 Druckmittel aus einem Behälter 12 ansaugt und dieses in eine Förderleitung 13 verdrängt. Die Förderleitung 13 führt zu einem Arbeitszylinder 14; in ihr ist ein Wegeventil 15 (Steuerventil) mit drei Schaltstellungen mit stetigem Übergang angeordnet, z. B. ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil.

[0008] Das die Fördermenge der Pumpe 10 bestimmende Stellglied 16 z. B. die Schrägscheibe einer Axialkolbenpumpe - wird mit Hilfe zweier einander entgegenwirkender Stellkolben 17, 18 mit ungleich großen Flächen eingestellt Der Stellkolben 18 wird über eine Leitung 19 beaufschlagt, welche von der Förderleitung 13 ausgeht, und zwar von einer Stelle, die stromabwärts des Wegeventils 15 liegt. Der Stellkolben 17 wird über eine Steuerleitung 20 beaufschlagt, die ebenfalls an die Förderleitung 13 angeschlossen ist, und zwar an einer Stelle, die zwischen der Pumpe 10 und dem Wegeventil 15 liegt. In der Schaltstellung 11 des Wegeventils 15 sind sämtliche Anschlüsse gesperrt; in seiner Schaltstellung 1 ist der Arbeitszylinder 14 zu einer zum Behälter führenden Rückleitung 22 verbunden, während in der Schaltstellung 111 Verbindung von der Förderleitung hergestellt ist zum flächengrößeren Stellkolben 18 und zum Arbeitszylinder 14. Der flächenkleinere Stellkolben 17 ist stets vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagt.

[0009] Das Wegeventil 15 wird durch einen Elektromagneten 23 eingestellt, der über eine elektrische Leitung 24 mit einem elektronischen Steuergerät 25 verbunden ist, von dem eine erste elektrische Leitung 26 zu einem elektronischen Mengenbegrenzer 27 führt und eine zweite elektrische Leitung 28 zu einem Wegaufnehmer 29 des Wegeventils 15. Der Wegaufnehmer 29 signalisiert laufend die Position des Wegeventils 15 dem elektronischen Steuergerät 25; dieses wiederum gibt durch ein von der Leitung 26 empfangenes Signal entsprechend verarbeitete Werte über die Leitung 24 dem Elektromagneten 23 vor, der das Wegeventil 15 entsprechend einstellt.

[0010] An die Förderleitung 13 ist ein elektrischer Druckgeber 31 angeschlossen, der über eine elektrische Leitung 32 einem Istwertvorhalt 33 und über eine Leitung 42 den differenzierten Druck-Istwert zu einem Regelverstärker 35 führt. Von der elektrischen Leitung 32 zweigt eine elektrische Leitung 34 ab, die ebenfalls zum Regelverstärker 35 führt, dem über einen Eingang 36 der von der Pumpe zu erzeugende DruckSollwert P eingegeben wird. Der Mengenbegrenzer27 hat eine 3 Eingabe 37, über die ihm die von der Pumpe bereitzustellende Fördermenge eingegeben wird; er begrenzt gleichzeitig deren maximale Fördermenge. Weiterhin ist in der Regeleinrichtung eine Nachführung 39 vorgesehen, welche den Regelverstärker 35 mit dem Mengenbegrenzer 27 in Wirkverbindung bringt. In den einzelnen Einheiten 33, 35, 27 und 39 sind diverse Verstärker, Widerstände und Kondensatoren enthalten, auf deren Wirkungsweise im einzelnen nicht eingegangen ist, da dies nicht zum besseren Verständnis der Erfindung beiträgt Erwähnt sei lediglich eine Diode 40 im Istwertvorhalt 33, auf deren Funktion weiter unten eingegangen ist.

[0011] Der Arbeitszylinder 14 ist einfach wirkend ausgebildet und stellt im Ausführungsbeispiel den Druckzylinder einer Spritzgießmaschine dar. Dabei ist der Geschwindigkeits- und Druckverlauf am Arbeitszylinder 14 von Bedeutung. Unter Geschwindigkeitsverlauf ist dabei auf die Vorschubbewegung des Kolbens Bezug genommen. Die Aufgabe des Wegeventils 15 ist es, die Fördermenge bzw. den Förderdruck der Pumpe entsprechend den obengenannten Sollwertvorgaben einzustellen. Solange der Mengenbegrenzer27 nicht wirksam ist, setzt sich die Sollwertmenge M unverändert durch. Das elektronische Steuergerät wird mit diesem Wert angesteuert und das Wegeventil entsprechend des Sollwerts positioniert. Wenn der Stellkolben 18 über die Steuerleitung 19 mit der Förderleitung 13 vor dem Wegeventil verbunden ist, überwiegt die Kraft an diesem - da seine Fläche größer ist - so daß die Kraft am Kolben 17 überwunden wird und die Pumpe 10 auf größere Fördermenge eingestellt wird. Über diesen Stellkolben wird eine konstante Druckdifferenz und- somit eine dem Sollwert proportionale Mengenverstellung der Pumpe erreicht.

[0012] Am Regelverstärker 35 werden Drucksoll- und Istwertverglichen, und nach entsprechenderVerstärkung wirkt dieses Signal auf den Mengenbegrenzer 27 und korrigiert dem Sollwert der Fördermenge so lange, bis der am Druckgeber 31 festgestellte Istwert dem an der Eingabe 36 eingegebenen Drucksollwert entspricht

[0013] Um auch bei kleinen Differenzen zwischen Drucksoll- und Istwert noch die eingestellte Menge zu erreichen, ist es notwendig, im Regelverstärker 35 eine hohe statische Verstärkung zu erreichen. Da dies nicht mit reiner proportionaler Verstärkung möglich ist, weist dieser ein integrales Verhalten auf. Dieses führt dazu, daß der Regler bei Soll-Istdifferenz in die Stellgrenze läuft. Durch die Nachführung 39 des Regelverstärkers 35 wird erreicht, daß dessen Stellgröße nicht größer als der Sollwert « Fördermenge » werden kann und somit bei Gleichheit von Drucksoll-und Druckistwert der Regler unverzüglich die Mengenvorgabe zurücknimmt.

[0014] Durch den Istwertvorhalt 33 wird eine zusätzliche Dämpfung und damit ein besseres Einschwingverhalten des Drukkes erreicht. Mit dem Widerstand 41 und der Diode 40 läßt sich die Dämpfung richtungsabhängig einstellen; somit kann diese dem unterschiedlichen Verhalten der Regelstrecke optimal angepaßt werden. Damit werden erhebliche Verbesserungen gegenüber bisherigen Einrichtungen erreicht.

[0015] Anstelle der zwei Stellkolben 17, 18 ist es auch möglich, nur einen Stellkolben vorzusehen und als Gegenkraft eine Feder einzusetzen. Solche Stellvorrichtungen sind hinlänglich bekannt und nicht erfindungswesentlich.

Ansprüche

1. Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe (10), deren Stellglied (16) mit Hilfe eines über ein Steuerventil (15) angesteuerten, druckbeaufschlagten Kolbens (18) einstellbar ist, wodurch eine konstante Druckdifferenz über dem Steuerventil (15) erreicht wird und mit einer elektrischen Steuereinrichtung für die Fördermengen- und Druckregelung der Pumpe, wobei der Druck-Istwert durch einen an die Förderleitung (13) der Pumpe angeschlossenen Druckgeber (31) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Förderleitung (13) herrschende Druck-Istwert (31) als elektrisches Signal parallel zu einem Druck-Istwertvorhalt (33) einem elektrischen Regelverstärker (35) eingespeist wird, dem auch der Druck-Sollwert (P) eingegeben wird, daß der Fördermengen-Sollwert (M) einem Mengenbegrenzer (27) eingegeben wird, der über eine elektronische Lageregelung (25) das Steuerventil (15) einstellt, dessen der Fördermenge entsprechende Position als elektrisches Signal (29) ebenfalls der elektronischen Lageregelung (25) eingegeben wird und daß im Regelverstärker (35) Drucksoll- und Druck-Istwert unter Berücksichtigung des Druck-Istwertvorhaltes verglichen und dessen Stellgröße dem Mengenbegrenzer (27) übermittelt wird und die Ausgangsgröße (26) des Mengenbegrenzers (27) so lange korrigiert wird, bis der Mengenbegrenzer durch entsprechende Einstellung der Fördermenge den Druck-Sollwert hergestellt hat und daß die Stellgröße des Regelverstärkers (35) durch eine zwischen diesen und den Mengenbegrenzer(27) geschaltete Nachführung (39) nicht größer werden kann, als der Sollwert der Fördermenge.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Istwertvorhalt (33) eine durch eine Diode (40) und Widerstände (41) gebildete richtungsabhängige Dämpfung einstellt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Steuerventils (15) und damit der Istwert der Fördermenge durch einen mit dem Steuerventil verbundenen Weggeber (29) ermittelt wird.

Claims

1. Device for regulating the pressure and the capacity of a variable-capacity pump (10), the final control element (16) of which is adjustable by means of a pressure-stressed piston (18) controlled through a control valve (15), whereby a constant pressure difference is achieved through the control valve (15), and having an electrical control device to regulate the capacity and the pressure of the pump, the actual pressure value being determined by a pressure transducer (31) connected to the delivery pipe (13) of the pump, characterized in that the actual pressure value (31) prevailing in the delivery pipe (13) is fed as an electrical signal parallel is also fed, to an actual pressure value lead (33) to an electrical regulating amplifier (35), to which the desired pressure value (P), in that the desired capacity value (M) is fed to a capacity limiter (27) which, through an electronic position control (25), adjusts the control valve (15), the position of which corresponding to the capacity is likewise fed as an electrical signal (29) to the electronic position control (25), and in that desired pressure value and actual pressure value are compared in the regulating amplifier (35), taking into account the actual pressure value lead, and its actuating variable is conveyed to the capacity limiter (27) and the output variable (26) of the capacity limiter (27) is corrected until the capacity limiter has established the desired pressure value by corresponding adjustment of the capacity, and in that the actuating variable of the regulating amplifier (35), due to a follow-up unit (39) connected between the latter and the capacity limiter (27), cannot be greater than the desired value of the capacity.

2. Device according to Claim 1, characterized in that an actual value lead unit (33) adjusts a directional damping means formed by a diode (40) and resistors (41).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the position of the control valve (15), and therefore the actual value of the capacity, is determined by a position sensor (29) connected to the control valve.

Revendications

1. Installation de réglage de la pression et du débit d'une pompe réglable (10) dont l'organe de réglage (16) se règle par l'intermédiaire d'un piston (18) soumis à l'action d'une pression sur commande d'une soupape de commande (15) la soupape de commande établissant une différence de pression constante ainsi que d'une installation de commande électrique pour la régulation du débit et de la pression de la pompe, la valeur réelle de la pression étant déterminée par un capteur de pression raccordé à la conduite de transfert (13) de la pompe, caractérisée en ce que la valeur réelle de la pression (31) régnant dans la conduite de transfert (13) est introduite comme signal électrique avec une réserve de valeur réelle de pression (33) dans un amplificateur électrique de réglage (35) qui reçoit également la valeur de consigne de la pression (P), en ce que la valeur de consigne du débit (M) est introduite dans un limiteur de débit (27) qui règle la soupape de commande (15) par l'intermédiaire d'un moyen électronique de réglage de position (25), dont la position qui correspond au débit est introduite comme signal électrique (29) également dans le moyen électrique de réglage de position (25) et en ce que l'amplificateur de réglage (35) compare la valeur de consigne et la valeur réelle de la pression en tenant compte de la réserve de valeur réelle de pression pour transmettre le signal de comparaison au limiteur de débit (27) et de le corriger jusqu'à ce que celui-ci réalise la valeur de consigne de la pression par un réglage correspondant du débit et en ce que la grandeur de réglage de l'amplificateur de réglage (35) ne peut dépasser une valeur inférieure à celle de la valeur de consigne du débit par un asservissement (39) prévu entre cet amplificateur et le limiteur de débit (27).

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par une réserve de valeur réelle (33) réglée par un amortissement directionnel formé par une diode (40) et une résistance (41).

3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la position de la soupape de commande (15) et ainsi la valeur réelle du débit se déterminent par un capteur de course (29) relié à la soupape de commande.

Zeichnung