CN114857134A - 用于原型机的铸造单元的液压的控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于原型机的铸造单元的液压的控制机构，其带有：液压的铸造缸，可以由该液压的铸造缸驱动所述铸造单元的铸造活塞，并且所述液压的铸造缸具有通过活塞分离的杆侧的操纵空间和底部侧的操纵空间；第一流动路径，其带有第一阀，在活塞移出时通过第一阀能控制从杆侧的操纵空间到底部侧的操纵空间的再生体积流量。

Description

用于原型机的铸造单元的液压的控制机构

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于原型机的铸造单元的液压的控制机构。

背景技术

术语“原型机”尤其应当包括应用领域：注射成型机、压铸机、触变成型机和塑料注射成型机。

这种液压的控制机构的基本结构例如在源自本申请人的文献DE 10 2017 220836 A1中公开。据此，控制机构具有双重作用的铸造缸，该铸造缸的活塞面限定了活塞底部侧的操纵空间（底部空间）的边界并且该铸造缸的活塞杆侧的环形面限定了活塞杆侧的操纵空间（环形空间）的边界。环形空间通过调节阀与底部空间连接，因而在预装料阶段中从变小的环形空间挤出的压力介质可以通过在差分线路或再生线路中的调节阀输送给变大的底部空间。这种再生线路一方面具有的优点是，为了移出而向所述底部空间供应压力介质的压力介质源的尺寸可以设定得较小，这节省了成本。另一方面，通过然后较小的调节阀在铸造过程的预装料阶段或阶段1中实现了活塞速度的更好的分辨（Auflösung）和调节。下文中仅称为空气的在压力介质中的自由的空气和自由的气体使得压力介质（例如HFC）变得更为可压缩并且因此阻碍了对特征（Profil）的稳定的控制或调节，直至出现了很难控制或无法控制的振动。此外，基于空气，铸造缸中和毗邻的液压的部件中的气穴的风险上升。因此需要不断对压力介质排气。

在此，对环形空间的排气被证实是昂贵的或易出错的，因为活塞的杆侧在铸造周期中例如没有移动到止挡上并且因此始终可能在环形空间中留有空气或气体的残余体积。为了排气，必然要中断正常的铸造过程，这如已经提到的那样是昂贵的并且可能是过程故障的起因。

发明内容

与此对应，本发明基于的任务是，创造一种用于原型机的液压的铸造单元的液压的控制机构，该控制机构能不那么昂贵地进行排气。

这个任务通过一种带有权利要求1的特征的液压的控制机构解决。

所述控制机构的有利的扩展设计方案在权利要求2至10中说明。

用于原型机的、特别是用于注射成型机、压铸机或触变成型机的铸造单元的液压的控制机构具有铸造缸，铸造缸具有杆，铸造单元的铸造活塞能与该杆联接。铸造缸的下文中为简单起见称为环形空间的杆侧的操纵空间和下文中称为底部空间的底部侧的操纵空间，通过铸造缸的活塞来分离。在底部侧能加载压力的活塞面和在杆侧能加载压力的较小的环形面尤其作为操纵面构造在活塞处。设有第一流动路径，两个操纵空间通过该第一流动路径可以直接（直接的意思是没有中间连接的压力介质存储器）流体连通。在第一流动路径中设有特别是持续能调整的和能操纵的第一阀，在活塞移出时，通过所述第一阀可以控制和/或可以调节从环形空间到底部空间的再生体积流量。在此，按照本发明，第一流动路径的一个通入口指向环形空间的顶端体积中。环形空间的顶端体积按照本文献尤其是这样一个空间段，该空间段在铸造缸的按规定的运行、装入或安装位置中沿重力方向被放置在最高处，即布置在环形空间的剩余体积上方。铸造缸的按规定的运行、装入或安装位置尤其通过铸造缸的固定器件来限定，所述固定器件设计用于将铸造缸定位和/或固定在底部处、基座处或平台处。

因为空气总是在上方，即在顶端体积中聚集，所以空气能以这种方式在活塞移出时通过所述一个通入口压入到第一流动路径中并且因此从环形空间移除。因此创造出了一种用于原型机的液压的铸造单元的液压的控制机构，其能不那么昂贵地进行排气，因为可以在正常的铸造过程中进行排气并且不必中断这个正常的铸造过程。

环形空间的排气能够在铸造过程中活塞的每一次再生式移出时进行。为了将空气从压力介质分离出来，接下来得出了多种可能性，这在下文中进一步加以阐释。

在一种扩展设计方案中，第一流动路径的另一个通入口指向底部空间中。因此可能的是，空气在活塞移出时经由第一流动路径压入到底部空间中。

在一种扩展设计方案中，所述另一个通入口指向底部空间的最小体积中。最小体积尤其是最小的剩余的底部空间，这种底部空间在活塞最大程度移入、特别是移入到止挡上时存在。这种最小体积的空间容量可以为零或者是有限的。当活塞设计用于特别是在正常的铸造过程中在底部侧移动到止挡上时，所述最小体积的空间容量是零。在其它情况下，所述最小体积的空间容量被这样设计，使得最小体积是有限的并且因此是死点空间体积（Totraumvolumen），活塞没有移入或者不能移入到该死点空间体积中。所述另一个通入口指向最小体积中所具有的优点是，活塞没有移动越过或覆盖所述另一个通入口，因而空气在活塞移出时可以经由所述另一个通入口总是不受阻碍地压入到底部空间中。类似的考虑也适用于第一流动路径的在环形空间中的所述一个通入口。

在一种扩展设计方案中，所述一个通入口指向环形空间的最小体积，即剩余的最小的环形空间，该最小的环形空间在活塞最大程度移出时存在。

特别有利的是这样一种扩展设计方案，在该扩展设计方案中，第一流动路径的所述另一个通入口指向底部空间的顶端体积中。因此经由第一流动路径进入的空气在底部空间的这个处于最高处的区段中并且必要时在连接在那里的管线中、例如压力管线中无需其它措施地通过自由的对流而聚集，底部空间为了铸造缸的移出而能通过所述压力管线用压力介质加载。

在一种特别有利的扩展设计方案中，所述另一个通入口指向最小体积的顶端体积中。

在一种扩展设计方案中，为了将空气从压力介质排出，朝着能排气的或经排气的压力介质贮存器设置至少一条能截止和能解除截止的排气路径。所述至少一条排气路径为此从第一流动路径的顶端体积、从底部空间的最小体积或者从最小体积的顶端体积发生分支。

压力介质贮存器优选是储罐。最后提到的截止和解除截止优选通过布置在排气路径中的阀、特别是开关阀实现。

在一种扩展设计方案中，为了对活塞的移出运动进行出口控制（Ablaufsteuerung），设有从环形空间朝着压力介质槽的第二流动路径。在此，第二流动路径的在环形空间中的通入口远离其顶端体积地、特别是与之正好相反地布置，特别是参考重力布置在最深的点处。因此保证了，空气仅能以无穷小的概率进入到影响出口控制的第二流动路径中。

在一种扩展设计方案中，在第二流动路径中设有特别是持续能调整的和能操纵的第二阀用于所述的出口控制，通过该第二阀能控制从环形空间到压力介质槽的出口体积流量。

在一种扩展设计方案中，为了活塞的移入运动的出口控制，设有从底部空间通往压力介质槽的第三流动路径。该第三流动路径的到底部空间中的通入口在一种扩展设计方案中尽可能在上方地进入到底部空间中，因此在上方聚集的空气在铸造缸移入时被尤其排出到储罐中。

液压的控制机构优选具有压力介质源，能够由该压力介质源向底部空间供应压力介质以用于所述移出。

在一种扩展设计方案中，为了所述的出口控制，在第三流动路径中设有开关阀，出口体积流量通过该开关阀从底部空间进入压力介质槽。通过第一流动路径中的第一阀和/或通过在压力介质源处、特别是能调整的泵处设定的输送量能控制回程速度或移入速度。

三条到目前为止在本文中提到的流动路径的阀、特别是其中的至少两个阀，在一种扩展设计方案中被分解，以能独立于彼此操纵的阀体来构造。所述阀中的至少两个阀备选设计带有共同的阀体或者带有能相关地操纵的阀体，这对应集成的构造方式。经分解的构造方式实现了在更高的装置技术耗费下对压力介质体积流量的更为独立的或更为有针对性的控制或调节。

在一种扩展设计方案中，控制机构具有液压泵作为压力介质源，特别是用于用压力介质直接或间接地加载操纵空间或者补充性地用于提供控制压力介质。液压泵可以设计带有恒定的排挤体积并且能被铸造单元的转速可变的驱动机、特别是电动机所驱动，或者液压泵设计带有能调整的排挤体积并且能由转速可变的或者转速恒定不变的驱动机、特别是电动机所驱动。

在一种扩展设计方案中，为了间接提供压力介质，设有压力介质存储器，该压力介质存储器能由液压泵供以压力介质。特别是底部侧的操纵空间尤其可以通过主动逻辑阀快速、精确和重复安全地从这个压力介质存储器用压力介质加载，以便能够实现高的速度（体积流量）。

在一种扩展设计方案中，设有液压的增强单元、特别是高压存储器或压力转换器以提高保压阶段中的力，所述液压的增强单元在保压阶段中可以在底部侧的操纵空间中建立起高压。

在构造成压力转换器的情况下，这个压力转换器优选具有初级活塞，初级活塞带有限定了压力转换器环形空间的边界的较小的端面和限定了压力转换器底部空间的边界的较大的端面。在一种扩展设计方案中，特别是朝着能排气的压力介质贮存器的能截止的排气路径从压力转换器环形空间和其顶端体积分支。压力转换器活塞空间优选通过储罐管线排气，所述储罐管线优选在顶端体积中或顶点中通入到这个活塞空间中或者直接在截止阀之后在到这个活塞空间的入口中分支。因此按照本发明，也能对压力转换器排气。

附图说明

接下来借助附图更为详细地说明本发明的两种优选的实施例。附图中：

图1示出了按照一种实施例的铸造单元的原理图；

图2示出了按照第一种实施例的用于按图1的铸造单元的控制机构的液压线路图；

图3示出了按照第二种实施例的用于按图1的铸造单元的控制机构的液压线路图；并且

图4示出了按照第三种实施例的用于按图1的铸造单元的控制机构的液压线路图。

具体实施方式

在图1中示出了压铸机的按本发明的液压的铸造单元1的主要的机械部件。据此，铸造单元1具有铸造缸10，铸造缸设计成差动缸并且其活塞11与此对应地设计带有活塞杆12。活塞11和铸造缸的壳体13一起限定了底部侧的操纵空间或底部空间14和被活塞杆12贯穿的杆侧的操纵空间或环形空间15的边界。在活塞杆12的从壳体13伸出的端部区段处固定着铸造活塞16，该铸造活塞插入到铸造衬套17的发射室18中。用于液态的或浆状的成型材料、特别是熔液的装料开口19处在这个发射室中。铸造衬套17接到模型20上，模型通常由能运动的和固定不动的模型半部构成。这两个模型半部限定了也称为模腔的模型空腔21的边界，该模型空腔根据有待成型的工件的几何形状加以设计。发射室18通过铸造通道22通入模型空腔21。

这种铸造单元1用于将熔液引入到模型20中，其中，由于快速的固化过程，针对装料需要高的速度并且随后需要高的压力以完全装满模型20和压缩以及平衡材料在固化时的收缩。

图2示出了用于铸造单元1的液压的控制机构2的第一种实施例。为了简化，没有示出铸造活塞16、铸造衬套17和模型20。铸造单元1的基本的压力介质供应通过液压泵24完成，液压泵在所示实施例中设计成恒定液压机并且由经转速调节的电动马达26驱动。带有液压泵的例如能调整的排挤体积和/或转速恒定的驱动机的不同的构造方式当然也是可能的。

带有在实施例中约420 bar的工作压力的、作为在铸造周期的保压阶段中的增强单元的高压存储器28被配设给了铸造缸10。用高压存储器28可以将铸造缸10的底部空间14通过压力管线30和能以持续能调整的方式操控的阀32流体连通。

为了在铸造周期的模型装料阶段中快速和重复安全地压力加载底部空间14，底部空间14通过其内布置着设计成主动逻辑装置的阀36的低压管线34可以与在实施例中带有约180 bar的工作压力的低压存储器38流体连通。主动逻辑阀36设计成2/2换向装入式座阀。该主动逻辑阀的可能的结构由在说明书导言中引用的文献DE 10 2017 220 836 A1和DE 10 2005 035 170 B4中充分公知，因而为了公开的目的参考了这些现有技术。

为了在铸造周期的预装料阶段中有效地移出活塞，设有从环形空间15到底部空间14的第一流动路径40，在该第一流动路径中布置有能以持续能调整的方式操控的第一阀42。用于截止第一流动路径40的2/2开关阀96与这个第一阀串接。通过第一流动路径40在活塞移出时能够构成从环形空间15到底部空间14的再生体积流量，因而向底部空间14供以压力介质的压力介质源，仅必须提供减小了再生体积流量后的压力介质体积流量。压力介质源，现在是泵单元24、26或低压存储器38，由此可以设计得更小。在底部侧与环形侧的面积比例如为2:1时，从压力介质源仅需一半的压力介质用于所述移出，这对应50%的能量节省。而用于所述移出的最大可能的力也减半。

为了在模型装料阶段中精确地控制或调节铸造单元10的力特征和/或速度特征，设有从环形空间15到压力介质槽/储罐T的第二流动路径44，在这个第二流动路径中设置有能以持续能调整的方式操控的第二阀46。因此通过稳定的出口控制或出口调节实现了力特征和/或速度特征。

为了在铸造周期结束时受控制地移入活塞11，设置从底部空间14到压力介质槽/储罐T的第三流动路径48。在这个第三流动路径中，在本实施例中设有2/2换向开关阀50。在铸造周期的这个阶段中对所述一个或所述多个特征（Profile）的真正的控制在此可以通过经由液压泵34和能以持续能调整的方式操控的第一阀42对环形空间15的供应完成，这对应入口控制（Zulaufsteuerung）。第三阀50可以备选地设计成能以持续能调整的方式操控，并且第一阀42在这个阶段中会被完全导通，这会对应于出口控制。

为了控制液压泵24的压力接头一方面与第一工作管线52并且另一方面与第二工作管线54的压力介质连接，在本实施例中设有4/3换向开关阀56。为此备选可以设置两个能独立于彼此进行切换的2/2开关阀（参看图3）。在两条工作管线52、54中分别设有朝着液压泵24关闭的止回阀58。在这个止回阀58的下游，第一工作管线52与低压存储器38和主动逻辑阀36连接并且第二工作管线54与在第一阀42和开关阀96之间的第一流动路径连接。

在阀56的经弹簧定心的中间位置中，工作管线52、54在止回阀58的上游与储罐连接。

在阀56的第一开关位置a中、特别是在预装料阶段中，第二工作管线54可以通过液压泵24用压力介质加载并且底部空间14可以通过第一流动路径40的一个区段用压力介质加载，以及第一工作管线52在止回阀58的输入端的这一边与储罐T连接。

在阀56的第二开关位置b中，特别是为了填充低压存储器38，液压泵24的压力接头通过第一工作管线52和止回阀58与低压存储器38连接，而第二工作管线54则在止回阀58的输入端的这一边与储罐T连接。

为了控制铸造周期，设有控制单元60，该控制单元至少与控制机构2的阀和驱动机26进行信号连接并且存放在活塞11的力和速度的额定特征中。

按照本发明，根据图2，第一流动路径40的通入口62指向环形空间15的顶端区段或顶端体积64中。顶端区段或顶端体积64在此参照重力F_g（图2中的右边的箭头）定义，其中，顶端区段/顶端体积据此在铸造缸10已安装时布置在环形空间15的处于最高的区域中。

与此类似，第一流动路径40的另一个通入口66指向底部空间14的顶端区段或顶端体积68中，亦即指向该底部空间的处于最高的区域中。

因为自由的空气通过自由的对流聚集在环形空间15的顶端体积64中，所以它在活塞11移出时在活塞11的再生式运行中从环形空间15经由所述一个通入口62、第一阀42、第一流动路径40、开关阀96和所述另一个通入口66输送到底部空间14中。

通入口62、66分别处在空间15、14的内部侧表面中，内部侧表面限定了相应的空间15、14的最小体积的边界。最小体积被这样定义，使得活塞11最大程度地移出（环形空间15的最小体积）或移入（底部空间14的最小体积）。因此保证了，无论是针对活塞11的再生还是排气，通入口62、66均不覆盖（überdecken）。

若在活塞11移出时，空气如前述那样挤压进入底部空间14，那么可以补充性地利用铸造周期中活塞11的移入来将空气从底部空间14经由储罐管线48和开关阀50朝着储罐运输。因为底部空间14参照储罐T已经处在压力下，所以为此固然不一定要强制进行移入运动。

倘若储罐管线48受技术或结构设计所限无法安装在底部空间14的顶端体积或顶点处，那么可以补充性地设置带有开关阀70的排气管线71（参看图4）。

在两种情况下，根据图2，可以通过从所述另一个通入口66起经由低压管线34和与其连接的开关阀70、或者经由截止阀50和储罐管线48到储罐T的排气路径进行排气。

图3示出了用于铸造单元1的液压的控制机构102的第二种实施例。下文中仅阐释与按图2的控制机构2的区别，其中，针对第一种实施例未做改变的部件用与图1、2中相同的附图标记标注。

将也称为倍增缸的压力转换器72作为增强单元配设给铸造缸10，铸造缸例如设计成差动缸。这种压力转换器72的结构是已知的，因而不必再作进一步阐释。液压泵24的压力接头可以通过分别构造成截止阀的两个单独的2/2换向开关阀74、76与工作管线52、54流体连通。压力转换器72具有底部空间78，该底部空间可以通过压力管线80和能开关的阀82与另外的低压存储器39或者也与同一个低压存储器38（其具有在本实施例中约为180 bar的用于保压阶段的工作压力）连接。底部空间78可以通过出口管线84和2/2换向开关阀86与储罐连接。

压力转换器72的环形空间的出口控制通过出口管线88和布置在该出口管线中的持续能调整和能操纵的阀90实现。

压力转换器72的环形空间通过入口管线92和布置在该入口管线中的2/2换向开关阀94可以与第一工作管线54和第一流动路径40流体连通。

在铸造缸的环形空间15和底部空间14中的通入口62和66以相同的优点布置在和第一种实施例一致的部位处（最小体积、顶端体积）。

在用压力转换器72压缩时，空气可以从环形空间72经由储罐管线88（该储罐管线根据图4如果可能的话通入到压力转换器72的环形空间的顶端体积中）和连续阀90输送给储罐。倘若储罐管线88受技术或结构设计所限无法通入顶端体积或顶点的区域中，那么可以补充性地安装排气管线91和开关阀90（参看图4）。

在压力转换器72移入时，空气可以从压力转换器72的底部空间78经由储罐阀86和储罐管线84输送给储罐T。

图4示出了控制机构202的第三种实施例，其基于按图3的实施例构建，但带有通入到相应的顶端体积中的管线92（压力转换器72的环形空间）和80（压力转换器72的底部空间）以用于优化地输送来自压力转换器72的环形空间和底部空间78的空气。在此为了对压力转换器72的环形空间排气而能通过开关阀90与储罐T连接的管线91，与已经提到的管线92连接。储罐管线48补充性地在第一或再生流动路径40的另一个通入口66附近通入到底部空间14的顶端体积68中。

取代两个2/2开关阀74、76，可以使用4/3换向开关阀56来控制工作管线52、54的压力介质体积流量，如在按图2的实施例中所规定的那样。

公开了一种用于原型机的铸造单元的液压的控制机构，其带有铸造缸，铸造缸构造成差动缸，并且该铸造缸的活塞用各一个活塞面限定彼此相反作用的操纵空间的边界，其中，这些操纵空间不一样大。为了再生，流动路径设置在所述操纵空间之间并且可以直接地、即没有中间连接的压力介质存储器地构造。按照本发明，借助这条流动路径能构造操纵空间中的至少一个操纵空间的排气路径，其中，排气路径的通入口指向操纵空间的处于最高的区域中。

Claims (9)

1.用于原型机的铸造单元（1）的液压的控制机构，其带有：液压的铸造缸（10），能够由该液压的铸造缸驱动所述铸造单元（1）的铸造活塞，并且所述液压的铸造缸具有通过活塞（11）分离的杆侧的操纵空间（15）和底部侧的操纵空间（14）；第一流动路径（40），其带有第一阀（42），在所述活塞（11）移出时通过所述第一阀能控制或能调节从所述杆侧的操纵空间（15）到所述底部侧的操纵空间（14）的再生体积流量，其特征在于，所述第一流动路径（40）的通入口（62）指向所述杆侧的操纵空间（15）的顶端体积中。

2.按照权利要求1所述的控制机构，其中，所述第一流动路径（40）的另一个通入口（66）指向所述底部侧的操纵空间（14）的能够由最大程度移入的活塞（11）限界的、特别是由最大程度移入的活塞（11）限界的最小体积中。

3.按照权利要求1或2所述的控制机构，其中，所述第一流动路径（40）的另一个或所述另一个通入口（66）指向所述底部侧的操纵空间（14）的顶端体积（68）中。

4.按照权利要求2和3所述的控制机构，其中，所述另一个通入口（66）指向所述底部侧的操纵空间（14）的最小体积的顶端体积（68）中。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的控制机构，其带有朝着能排气的或经排气的压力介质贮存器（T）能截止和解除截止的排气路径（71），所述排气路径从所述第一流动路径的顶端体积或者从所述底部侧的操纵空间（14）的最小体积和/或从其顶端体积（68）发生分支。

6.按照前述权利要求中任一项所述的控制机构，其带有从所述杆侧的操纵空间（15）直至压力介质槽（T）的第二流动路径（44），其中，所述第二流动路径（44）的通入到所述杆侧的操纵空间（15）中的通入口远离其顶端体积布置。

7.按照权利要求6所述的控制机构，其带有处于所述第二流动路径（44）中的第二阀（46），通过所述第二阀能够控制从所述杆侧的操纵空间（15）到所述压力介质槽（T）的出口体积流量。

8.按照权利要求2、3或4所述的控制机构，其带有从所述底部侧的操纵空间（14）朝着所述压力介质槽（T）的第三流动路径（48），其中，所述第三流动路径（48）的到所述底部侧的操纵空间（14）中的通入口远离所述另一个通入口（66）布置。

9.按照权利要求8所述的控制机构，其带有第三阀（50），通过所述第三阀能控制从所述底部侧的操纵空间（14）到所述压力介质槽（T）的出口体积流量。

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