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Spritz-oder Pressgiessmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritz-oder Pressgiessmaschine, bei der die Giessform einen Luft- auslasskanal aufweist, der durch ein Steuerventil verschliessbar ist, wobei sich das Ventil schliesst, wenn der Hohlraum der Giessform mit Metall gefüllt ist.
Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in den Schweizer Patentschriften Nr. 302974,306274 und 317964 beschrieben.
Obwohl diese Steuerventile für die Evakuierung der Giessformen zufriedenstellend arbeiten, bringt ihre Montage auf der einen Hälfte der Giessformen Nachteile mit sich, weil es hiefür an Raum fehlt und ferner dabei eine ungünstige Erwärmung entsteht, durch welche die Dichtungselemente der Ventile zer- stört werden. Hinzu kommt, dass die Reparatur oder Wartung der Ventile dazu zwingt, die eine Formhälfte auszubauen, was besonders nachteilig ist, wenn es sich um Formen grosser Abmessungen han- delt.
Es hat sich auch gezeigt, dass die Anpassung der Ventile an die Formen im allgemeinen leicht möglich ist, wenn es sich um neue Formen handelt, die folgerichtig aufgebaut werden können, dass aber eine solche Anpassung bei gebrauchten Formen vielfach unmöglich ist. Die Formen sind bekanntlich stark gehartet, so dass ihre etwa erforderlich werdende Bearbeitung auf Schwierigkeiten stösst, abgesehen davon, dass eine solche Bearbeitung, etwa eine Schweissung, dazu führen kann, in der Form neue Spannungen und Verformungen hervorzurufen, die unbedingt vermieden werden müssen.
Diese Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch behoben, dass das mit seinem Mantel unabhangig von der Form am Maschinengehäuse befestigte Steuerventil einen über die Leitungen an die Form anpressbaren Zentralkörper besitzt, der einen Kolben aufnimmt, dessen Kolbenstange über die Leitung gegen die Kraft der Feder an die Öffnung des Kanals angedrückt werden kann, und dass der Zentralkörper als im Mantel verschiebbarer Differentialkolben ausgebildet ist, der durch Druck über die Leitungen auf die Ringflache in seine Ausgangsstellung gebracht werden kann, wobei zur Steuerung dieser Einrichtung Schaltorgane vorgesehen sind.
Zweckmässig ist es dabei, dass der Vorderteil des im Mantel verschieblichen Zentralkörpers eine Ausnehmung aufweist, die bei Anlage des Zentralkörpers an den Formteilen den Auslasskanal der Form mit einer Entlüftungsvorrichtung verbindet, wobei vorzugsweise der Kolben des Zentralkörpers in diesem konzentrisch angeordnet ist.
Zum Anschluss einer Form an das Steuerventil muss lediglich ein dünner Kanal in die Form eingearbeitet werden, was auch bei gehärteten Formen möglich ist. Zudem ergibt sich nunmehr die Möglichkeit, den Zeitpunkt des Ventilabschlusses zu regulieren, ohne die Form von der Maschine zu nehmen. Auch wird die Wartung und Reparatur des Ventils ausserordentlich erleichtert, da es nunmehr eine von der Form unabhängige Einheit bildet.
Das Ventil kann in Verbindung mit einer grossen Zahl von Formen Verwendung finden. Es lässt sich auf dem Maschinengehäuse an irgendeiner Stelle montieren, die der Anlage und Grösse der Form gerecht wird. Schliesslich bietet die Erfindung auch noch den Vorteil, dass die Kapazität des Luftdurchganges leicht an das Volumen des Formenhohlraumes angepasst werden kann, wodurch in jedem Falle eine zufriedenstellende Entlüftung bzw. Entgasung sichergestellt ist.
Die Erfindung ist zu ihrer weiteren Verdeutlichung in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Dabei ist lediglich die Evakuierungsvorrichtung, die in Verbindung mit einer Spritzgussmaschine wiedergegeben ist, in detaillierter Form dargestellt. Tatsächlich lässt sich die Evakuierungsvorrichtung gemäss der
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Erfindung auf Spritzgussmaschinen der verschiedensten Konstruktion anwenden, unabhängig davon, ob es sich um eine erwärmte oder eine kalte Giesskammer, um eine vertikale oder horizontale handelt.
Fig. lzeigtschematisch einen Teil einer Pressgussmaschine mit hydraulischer Steuerung bei geschlossener Giessform, Fig. 2 eine Hälfte der Giessform mit einem Luftauslasskanal, Fig. 3 die gleiche Einrichtung wie Fig. l bei geöffneter Form, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Evakuierungsvorrich- tung bei geöffneter Giessform, Fig. 5 entspricht Fig. 4 bei geschlossener Form, aber vor Schliessung des Ventiles und Fig. 6 zeigt den gleichen Schnitt wie die Fig. 4 und 5, aber bei geschlossenem Ventil.
Die in Fig. 1 dargestellte Giessmaschine weist ein Gestell 1 auf, auf welchem eine Form 2 aus den beiden Hälften 3 und 4 montiert ist. Eine Verriegelungsvorrichtung hält diese beiden Formhälften gegeneinander. Sie arbeitet im allgemeinen mit einer Kniehebelkonstruktion und weist im Zeichnungsbeispiel einen hydraulischen-Zylinder 5 auf, in welchem sich ein Steuerkolben 6 bewegt. Letzterer wiederum wirkt über einen Schaft 7 auf ein Sperrorgan 8 ein, das dazu dient, den Formteil 3 gegen den sich auf das Maschinengestell l abstützenden Formteil 4 zu drücken. Das Verriegelungselement 8 wird meist von nicht dargestellten Stangen getragen, die in festen Lagern des Maschinengehäuses laufen. Der Formteil 3 ist mit Bohrungen für Stifte 3a einer Auszugsvorrichtung versehen, die, da bekannt, keiner ausführlichen Schilderung bedarf.
Das Maschinengestell l trägt eine Einspritzhülse 9, in welche das geschmolzene Metall über eine Öffnung 10 eingefüllt wird. Dieses Metall wird in den Hohlraum 11 der Form 2 mittels eines Einspritzkolbens 12 gedrückt, der über eine Stange 13 mit einem Steuerkolben 14 in Verbindung steht, der seinerseits in einem Zylinder 15 läuft.
Die Kolben 6 und 14 werden durch hydraulischen Druck gesteuert, der von einer Schaltstelle 16 der Maschine aus über zugehörige Leitungen in die Zylinder 5 und 15 gelangt. Die Druckflüssigkeit wird beispielsweise von einer Pumpe aus über eine Leitung 17 zur Schaltstelle 16 gefördert. Von dort aus kann dann über eine Leitung 18 der Zylinder 5 gespeist werden, um die Schliessung der Form 2 zu bewerkstelligen. Eine Leitung 19 dient dazu, ohne Unterbrechung Druckflüssigkeit auf die andere Seite des Kolbens 6 zu leiten, um die Öffnung der Form 2 hervorzurufen. Eine weitere Leitung 20 führt von der Schaltstelle 16 aus zum Zylinder 15, um den Kolben 14 zwecks Einpressens des Metalls in die Form zu betätigen.
Eine Leitung 21 endlich dient dazu, den Kolben 14 in entgegengesetzter Richtung zu verschieben, was also der Zurückziehung des Einspritzkolbens 12 entspricht.
Die Form 2 ist mit einem Kanal 22 versehen, der den Abstrom der im Formhohlraum 11 enthaltenen Luft gestattet. Auch die in der Einspritzhülse 9 enthaltene Luft kann während des Einspritzvorganges über den Kanal 22 entweichen, der seinerseits in eine Leitung 23 mündet, die mit einer Absaugvorrichtung 64 in Verbindung steht, um so die Erzeugung eines Vakuums im Formhohlraum 11 vor Beginn des Einspritzvorganges zu ermöglichen. Ein Ventil 24 steuert den Auslass des Kanals 22, um ihn im Augenblick der Füllung der Form mit dem geschmolzenen Metall zu verschliessen. Im Zeichnungsbeispiel wird das Ventil 24 durch hydraulischen Druck über die Leitung 25 betätigt, die von der Leitung 20 abgezweigt ist, wie dies in der schon erwähnten Schweizer Patentschrift 317964 beschrieben ist.
Die verschiedenen Arbeitsphasen der Giessmaschine werden mit Hilfe eines Schaltorgans 26 gesteuert, das die aus Fig. 1 ersichtlichen drei Stellungen I, II und III einnehmen kann.
Derjenige Teil der Maschine, der sich von dem eingangs erwähnten Stand der Technik in der erfindungsgemässen Weise unterscheidet, betrifft die besondere Anordnung oder Anlage des Ventils 24. Dieses Ventil ist, wie aus den Fig. 4-6 hervorgeht, in einem Zentralkörper 27 unabhängig von der Form 2 montiert. Der Zentralkörper 27 seinerseits ist gegenüber dem Maschinengestell 1 beweglich, so dass er während des Arbeitsvorganges mit der Form 2 in Berührung gebracht und nach erfolgter Einspritzung von ihr wieder entfernt werden kann, wobei besondere Steuermittel das Ventil 24 auf Abschluss des Kanals 22 schalten, sobald die Giessoperation stattfindet. Bei der in Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungsform sitzt das Ventil 24 im Innern eines etwa glockenförmigen Teiles 28.
Dieser letztere ist fest mit dem Zentralkörper 27 verbunden, wobei sein Rand 29 dicht an die Form 2 angelegt werden kann, während der Einspritzvorgang stattfindet. Die Auslassöffnung 30 des Kanals 22 wird also von dem Rand 29 des Teiles 28 umschlossen.
Wie die Fig. 4-6 veranschaulichen, besteht der Zentralkörper 27 aus einem Differentialkolben, der eine breite Querschnittsfläche 31 und entgegengesetzt eine viel kleinere Querschnittsfläche 32 aufweist. Der Differentialkolben gleitet in einem als Mantel ausgebildeten Zylinder 33, der den Hauptventilkörper darstellt und am Maschinengehäuse mit Hilfe von Ansätzen 34 und Schrauben 34a befestigt ist. Der Teil 35 des Zylinders 33, in welchem die grössere Fläche 31 des Differentialkolbens 27 gleitet, wird durch ein Kopfstück 36 abgeschlossen ; er steht mit einer Verlängerung 37 der den Zylinder 5 speisenden Lei-
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tung 18 in Verbindung. Eine Dichtung 38 gewährleistet die Abdichtung der Flache 31 des Differentialkolbens im Teil 35 des Zylinders 33.
Letzterer weist eine weitere Bohrung 39 von grösserem Durchmesser auf, in welchem sich die Stirnfläche bzw. Schulter 32 des Differentialkolbens befindet. Dichtungen 40 und 41, die durch Führungsringe 42, 43 und 44 gehalten werden, sichern den Abschluss zwischen der
Bohrung 39 einerseits und dem Kolben 31, 32 anderseits. Der Führungsring 43 stützt sich axial auf einen
Gewindering 45 ab, der in das rechtsseitige Ende des Zylinders 33 eingeschraubt ist. Die Bohrung 39 des
Zylinders 33 steht mit der Leitung 19 über eine Verlängerung 46 derselben in Verbindung.
Das Ventil 24 besteht aus einer Kolbenstange 47a, die durch einen in einer zylindrischen Ausneh- mung 48 des Zentralkörpers 27 laufenden Kolben 47 gesteuert wird. Der Zylinder 48 wird an seinem rech- ten Ende durch den schon erwähnten glockenförmigen Teil 28 abgeschlossen, der eine mit Gewinde ver- sehene Verlängerung 49 aufweist, die in den Zylinder 48 eingeschraubt ist. Der Kolben 47 wird in die Öffnungsstellung des Ventils 24 durch eine Rückholfeder überführt, die in der Zeichnung schematisch durch eine einzige Schraubenfeder 50 angedeutet ist. Regelungsmittel gestatten es, die Rückholkraft der
Feder 50 zu variieren. Im gegebenen Falle bestehen diese Regelungsmittel aus einer Gewindebüch- se 51, die in den Mittelteil der Glocke 28 eingeschraubt ist, d. h. in eine Büchse derselben, gegen welche sich die Feder 50 abstützt.
Das aussere Ende 52 dieser Büchse ist derart profiliert, dass es mit Hilfe eines entsprechend geformten Werkzeuges gedreht werden kann.
Ein Kanal 53, der in den Zentralkörper 27 gebohrt und durch ein Anschlussnippel 54 verlängert ist, verbindet den linken Teil des Zylinders 48 mit der Leitung 20 über die Ableitung 25. Der Kolben 47 ist mit einer Dichtung 55 versehen.
Der Rand 29 der Glocke 28 ist an einem besonderen Stück 56 ausgebildet, das auf das Ende der Glokke 28 aufgeschraubt ist. Zwischen die beiden Teile, die auf diese Weise die Glocke bilden, ist ein Filter 57 eingespannt, das eine Mittelöffnung zum Durchgang der Kolbenstange 47a aufweist.
Die Anordnung des Ventils 24 ist, wie aus den Fig. 4 - 6 hervorgeht, so, dass sich seine Achse in der
Teilungsebene 58 zwischen den Formteilen 3 und 4 befindet, wobei die Ventilachse senkrecht zur Fläche 59 der Form verläuft, in welche der Kanal 22 mündet.
Die vorstehend beschriebene Maschine arbeitet wie folgt :
Wenn der Arbeiter das Schaltorgan 26 von Position I nach Position II verschiebt, wird die Leitung 18 mit Druckflüssigkeit beschickt. Der Kolben 6 wird dann nach rechts gedrückt, u. zw. entgegen der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes, der über die Leitung 19 auf die andere Kolbenseite einwirkt. Auf diese Weise wird das Verriegelungselement 8 verschoben, das nun seinerseits die Formteile 3 und 4 miteinander in Berührung bringt. In diesem Augenblick erhöht sich der Druck im Zylinder 5, was eine Verschiebung des Zentralkörpers 27 und der Glocke 28 gegen die Fläche 59 der Form 2 hin zur Folge hat. Der hydraulische Druck, der auf den Zylinderteil 35 einwirkt, presst die Glocke 28 stark gegen die Fläche 59, und ein Ring 61, z.
B. aus Aluminium, gewährleistet die Abdichtung zwischen dem Rand der Glocke und der Fläche 59. Die Leitung 23, die mit dem Inneren der Glocke 28 über einen Durchlass 62 in Verbindung steht, erlaubt es nun der Saugvorrichtung 64, die Form 11 zu entlüften. Sobald der Arbeiter eine Charge geschmolzenes Metall in die Einspritzhülse 9 über die Öffnung 10 eingeführt hat, verschiebt er das Schaltorgan 26 in die Position III. Bei dieser Stellung des Schaltorgans steht die Leitung 18 fortwährend unter Druck, was die Verriegelung der beiden Teile 3 und 4 der Form sicherstellt. Zugleich wird nun auch die Leitung 20 unter Druck gesetzt. Die eigentliche Einspritzung des Metalls wird durch Verschiebung des Kolbens 14 im Zylinder 15 bewerkstelligt. Dies hat den Vorschub des Einspritzkolbens 12 in der Hülse 9 in Richtung auf Formteil 3 zur Folge.
Der Druck nimmt dabei auch in der Leitung 25 zu. Dessen ungeachtet wird allerdings das Ventil 24 in Schliessstellung des Kanals 22 erst überführt, wenn der Druck in der Leitung 25 einen Wert erreicht. der über der Gegenkraft der Feder 50 liegt. Da nun aber diese Gegenkraft mit Hilfe der Büchse 51 geregelt werden kann, ist es möglich, den Augenblick des Verschlusses des Kanals 22 durch das Ventil 24 auf einen Zeitpunkt zu legen, der nach dem Durchgang des geschmolzenen Metalls durch den verengten Teil 63 des Einspritzkanals zur Form 11 liegt. Vorzugsweise wirddieser Zeitpunkt so gewählt, dass die Einspritzphase annähernd abgeschlossen ist.
Da der Druckabfall, der infolge des Durchganges des geschmolzenen Metalls durch die verengte Stelle 63 hervorgerufen wird. eine ausreichende Erhöhung des Druckes in der Leitung 25 hervorruft, um die Kraft der Gegenfeder 50 zu überwinden, verstellt sich nun das Ventil 24 in Richtung gegen die Auslassöffnung des Kanals 22 hin, um auf diese Weise die Form 2 abzuschliessen, vgl. Fig. 6.
Wenn der Einspritzvorgang beendet ist, überführt der Arbeiter das Schaltorgan von Stellung III in Stellung I, in welcher die Leitungen 18 und 20 über eine Leitung 60 entlastet werden, während die Leitung 21 mit Druckflüssigkeit gefüllt wird. Der Druck, der kontinuierlich auf die Ringfläche 32 des Diffe-
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rentialkolbens einwirkt und der zugleich die kleine Oberfläche des Kolbens 6 beaufschlagt, ruft eine Verschiebung der beiden Kolben in entgegengesetzter Richtung hervor. Die Relation der beiden entgegengesetzten Flächen jedes der Differentialkolben ist so gewählt, dass sich der Differentialkolben 31,32 von der Form 2 entfernt, ehe die beiden Formteile 3, 4 voneinander entfernt werden, um so die etwaige Beschädigung der Abdichtung zu vermeiden.
Die Entlastung der Leitung 20 ruft gleichzeitig einen Druckabfall in der Leitung 25 hervor, was es dem Steuerkolben 47 des Ventils 24 erlaubt, wieder seine Ruhestellung einzunehmen. Ausserdem führt der über die Leitung 21 auf den Zylinder 15 wirkende Druck den Einspritzkolben 12 in seine Ausgangsstellung zurück. Es kann nunmehr das gegossene Werkstück aus der Form 11 entnommen und die Maschine für einen weiteren Arbeitszyklus freigestellt werden.
An der beschriebenen Anordnung liessen sich natürlich zahlreiche Varianten vorsehen. So könnte beispielsweise der Zentralkörper 27 in seine Ruhestellung durch einen permanenten, hydraulischen Druck überführt werden. der im Raum 39 wirksam ist, oder auch durch eine Rückholfeder. Die Vorschiebung des Zentralkörpers 27 in die Arbeitsstellung liesse sich durch ein anderes Mittel bewerkstelligen, sei es pneumatisch, elektrisch oder auch nur mechanisch.
Was die Steuerung des Ventils 24 betrifft, so könnte auch diese mit Hilfe irgendwelcher hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder mechanischer Mittel vorgenommen werden, die gegebenenfalls auch unabhängig vom Steuerkreis des Steuerkolbens 12 arbeiten.
Die spezielle Ausbildung des Ventils 24 für den Auslasskanal 22 liesse sich im übrigen auch auf Pressgussmaschinen anwenden, die nicht mit einer Absaugevorrichtung 64 versehen sind. Während im übrigen die erfindungsgemässe Ventilausbildung im Zeichnungsbeispiel auf eine Spritzgussmaschine des horizontalen Typs und mit kalter Kammer angewendet ist, wäre sie naturgemäss auch bei irgendeiner andern Art von Spritzgussmaschinen verwendbar, sei es bei einer solchen mit erwärmter Kammer, sei es bei einer solchen mit vertikal laufendem Einspritzkolben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spritz- oder Pressgiessmaschine, bei der die Giessform einen Luftauslasskanal aufweist, der durch ein Steuerventil verschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit seinem Mantel (33) unabhängig von der Form (2 - 4) am Maschinengehäuse (l) befestigte Steuerventil (24) einen über die Leitungen (18, 37) an die Form anpressbaren Zentralkörper (27, 28) besitzt, der einen Kolben (47) aufnimmt, dessen Kolbenstange (47a) üDer die Leitung (25) gegen die Kraft der Feder (50) an die Öffnung des Kanals (22) angedrückt werden kann, und dass der Zentralkörper als im Mantel (33) verschiebbarer Differentialkolben (31,32) ausgebildet ist, der durch Druck über die Leitungen (21,19 und 46) auf die Ringfläche (32) in seine Ausgangsstellung gebracht werden kann,
wobei zur Steuerung dieser Einrichtung Schaltorgane (16,26) vorgesehen sind.