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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzsystem einer Druckgießmaschine.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
einer Druckgießmaschine
wird ein Spritzkolben verwendet, umgeschmolzenes Metall mit Hilfe des
Spritzkolbens in den Hohlraum einer Form einzuspritzen. Die Qualität des Gußproduktes
hängt stark von
der Einspritzgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls und dem Gießdruck (Spritzdruck)
ab. Daher ist es notwendig, die Geschwindigkeit der Bewegung (Einspritzgeschwindigkeit)
und den Druck des Spritzzylinders, der den Spritzkolben antreibt,
entsprechend zu steuern. Das bedeutet, dass Einspritzgeschwindigkeit
und Gießdruck
(Spritzdruck) in Abhängigkeit
vom Füllzustand
des geschmolzenen Metalls zwischen den Gießzyklen gesteuert werden, um den
optimalen Einspritzvorgang zu realisieren.
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In
einer bestimmten Zone nach Beginn des Einspritzvorgangs wird der
Spritzkolben zum Beispiel mit einer geringen Einspritzgeschwindigkeit
bewegt, so dass das geschmolzene Metall in der Spritzhülse keine
Luft mitreißt.
Wenn die Stirn des geschmolzenen Metalls den Einlass des Hohlraums
erreicht, wird als nächstes
die Einspritzgeschwindigkeit von einer geringen Geschwindigkeit
auf eine hohe Geschwindigkeit umgeschaltet, so dass sich der Spritzkolben mit
hoher Geschwindigkeit bewegt, um so den Füllvorgang des geschmolzenen
Metalls in den Hohlraum abzuschließen, bevor das geschmolzene
Metall abkühlt
und sich verfestigt. Nachdem der Füllvorgang des geschmolzenen
Metalls in den Hohlraum abgeschlossen ist, wird der Gießdruck (Spritzdruck) schnell
er höht
und das geschmolzene Metall kann sich verfestigen, während Druck
an das geschmolzene Metall in dem Hohlraum angelegt wird.
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Der
Gießdruck,
der schließlich
ausgegeben wird, nachdem das Einspritzsystem das geschmolzene Metall
in den Hohlraum der Form eingespritzt und eingefüllt hat und den Gießdruck erhöht hat,
wird gewöhnlich
in Übereinstimmung
mit dem Druck des Drucköls
bestimmt, das von dem Akkumulator eingespeist wird. Der Akkumulator
weist einen Kolben auf. An einer Seite des Kolbens ist eine Gaskammer
ausgebildet. Die Gaskammer ist zum Beispiel mit Stickstoffgas oder
einem anderen Druck aufbauenden Gas gefüllt, womit der Druck aufgebaut
wird. So kann zum Beispiel durch Zugabe und Abgabe des Drucköls in und
aus der Gaskammer das Volumen der Gaskammer verändert werden und der in dem Akkumulator
aufgebaute Druck eingestellt werden.
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Auf
der anderen Seite unterscheidet sich der Gießdruck in Abhängigkeit
von dem betreffenden Produkt (der Form). Ferner unterscheidet er
sich in Abhängigkeit
von den Gießbedingungen
sogar bei derselben Form. Infolgedessen ist es notwendig, wenn die
Formen ausgetauscht werden oder die Gießbedingungen verändert werden,
die Druckeinstellung des Akkumulators in Abhängigkeit davon einzustellen.
Der Bereich, in dem der Druck des Akkumulators eingestellt wird,
hängt von
dem Druck des Druck aufbauenden Gases ab, das in die Gaskammer gefüllt wird.
Daher muss, wenn sich der veränderte
Gießdruck
außerhalb
des Bereichs der Druckeinstellung des Akkumulators befindet, das
in die Gaskammer eingefüllte
Druck aufbauende Gas abgelassen oder zugeführt werden. Um einen exakten Gießdruck zu
erhalten, ist es notwendig, die Menge des Gases, das in die Gaskammer
eingefüllt
wird, zu berechnen. Wenn das Gas, das in die Gaskammer eingefüllt wird,
austritt, fluktuiert der Gießdruck,
so dass es notwendig ist, die Gasmenge häufig zu berechnen. Auf diese
Weise ist es notwendig, den Druck des Akkumulators in Abhängigkeit
von Veränderungen
des Gießdruckes
einzustel len. Diese Arbeit erfordert Zeit. Außerdem erfordert die Einstellung
des Akkumulatordrucks das Abführen
oder Zuführen
von Stickstoffgas, so dass ebenfalls der Nachteil höherer Kosten
besteht.
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Derartige
Einspritzsysteme gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sind aus der
US 6,241,003 und
der
US 2001/0040019 bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einspritzsystem bereitzustellen,
das einen erforderlichen Gießdruck
bereitstellt, ohne dass die Akkumulatorseite eingestellt werden
muss, sogar wenn das Einspritzsystem den schließlich ausgegebenen Gießdruck aufgrund
des Austauschs von Formen oder Veränderungen der Gießbedingungen
verändern
muss.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Einspritzsystem
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein
Einspritzsystem für
eine Druckgießmaschine
bereitgestellt, um einen Spritzkolben vorwärts zu bewegen, um geschmolzenes
Metall in einen in einer Form ausgebildeten Hohlraum einzuspritzen
und einzufüllen
und den Gießdruck
des geschmolzenen Metalls, das für
den Gießvorgang
in den Hohlraum eingefüllt
werden ist, zu erhöhen,
wobei das Einspritzsystem der Druckgießmaschine aufweist: einen Spritzzylinder,
der einen Druckkolben umfasst, der mit dem Spritzkolben und einem
Hilfskolben verknüpft
ist, der hinter dem Druckkolben angeordnet ist, einen Akkumulator
zur Zuführung einer
Druckflüssigkeit
mit einem bestimmten Druck, einen Flüssigkeitsdruckzyklus zur Zuführung der
Druckflüssigkeit
aus dem Akkumulator in den Spritzzylinder, wodurch erst der Druckkolben, dann
der Hilfskolben angetrieben werden, ein Steuerventil zur Steuerung
einer Strömungsgeschwindigkeit
der Druckflüssigkeit,
die aus der vorderen Seite des Druckkolbens des Spritzzylinders
ausgegeben wird, um so eine Strömungsgeschwindigkeit
des Druckkolbens zu steuern, und eine Steuervorrichtung zur Steuerung
des Drucks Druckflüssigkeit
am vorderen Ende des Druckkolbens durch den Zeitpunkt, zu dem das
Steuerventil geschlossen wird, um den endgültigen Wert des Gießdrucks
zu bestimmen. Zudem enthält
das Einspritzsystem für
die Druckgießmaschine
erfindungsgemäß eine erste
Druck bestimmende Vorrichtung zur Bestimmung des Drucks der Druckflüssigkeit
am vorderen Ende des Druckkolbens und eine zweite Druck bestimmende
Vorrichtung zur Bestimmung des Drucks der Druckflüssigkeit
am hinteren Ende des Druckkolbens, und bestimmt die Steuervorrichtung
den Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil geschlossen wird, auf der
Basis des Drucks der Druckflüssigkeit,
welcher durch die erste und die zweite Druck bestimmende Vorrichtung
bestimmt wird.
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Bevorzugt
hat der Hilfskolben einen ersten Kolbenteil, dessen Querschnittsbereich
annähernd dem
Druckkolben entspricht, und einen zweiten Kolbenteil mit einem Durchmesser,
der größer als
der erste Kolbenteil, ist, wobei der Spritzzylinder eine erste Zylinderkammer
aufweist, in der der Druckkolben und der erste Kolbenteil des Hilfskolbens
zusammen gleiten können,
und eine zweite Zylinderkammer, in der der zweite Kolbenteil des
Hilfskolbens gleiten kann, die Druckflüssig-keit zwischen dem Druckkolben
der ersten Zylinderkammer und dem ersten Kolbenteil des Hilfskolbens
eingespeist wird, wobei der Druck kolben angetrieben wird und die Druckluft
hinter dem zweiten Kolbenteil des Hilfskolbens der zweiten Zylinderkammer
eingespeist wird, wobei der Hilfskolben angetrieben wird.
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Weiter
bevorzugt stehen die Stirnseite des Druckkolbens der ersten Zylinderkammer
und die Stirnseite des zweiten Kolbens der zweiten Zylinderkammer
miteinander in Verbindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher, wobei:
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1 eine
Ansicht des Aufbaus eines Einspritzsystems für eine Druckgießmaschine
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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2 eine
graphische Darstellung für
ein Beispiel einer Einspritzgeschwindigkeit und einer Änderung
des Drucks in dem Einspritzsystem ist, wie es in 1 dargestellt
ist, und
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3 eine
graphische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Steuerung des
Gießdrucks
in dem Einspritzsystem wie es in 1 dargestellt
ist, erklärt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unten in bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht des Aufbaus eines Einspritzsystems einer Druckgießmaschine
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Einspritzsystem 1, das
in 1 gezeigt ist, weist einen Spritzzylinder 2,
einen Akkumulator 20, einen Öldruckkreis 40, ein
Steuerventil 15, ein Steuergerät 30, einen ersten
und einen zweiten Druckdetektor 50 und 51, einen
Spritzkolben 64 und eine Spritzhülse 63 auf. Bei dem
Spritzzylinder 2 handelt es sich um eine Ausführungsform
des Spritzzylinders der vorliegenden Erfindung, bei dem Akkumulator 20 um
den Akkumulator der vorliegenden Erfindung, bei dem Öldruckkreis 40 um
den Flüssigkeitsdruckkreis
der vorliegenden Erfindung, bei dem Steuerventil um das Steuerventil
der vorliegenden Erfindung, bei dem Steuergerät 30 um die Steuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung, bei dem Druckdetektor 50 um
die erste Druckdetektioneinrichtung der vorliegende Erfindung und
bei dem Druckdetektor 51 um die zweite Druckdetektionseinrichtung
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Spritzhülse 63 ist
aus einem zylindrischen Metallelement mit hoher Wärmetoleranz
geformt und an einer festen Form 62 vorgesehen. Die Aluminiumlegierung
oder ein anderes geschmolzenes Metall ML wird über eine Zuführöffnung 63a der Spritzhülse 63 eingespeist.
Das feste Formteil 62 wird von einem Formhalteflansch gehalten,
der auf der Basis ei ner nicht gezeigten Formschließvorrichtung
befestigt ist. Ein bewegliches Formteil 61 wird von einem
beweglichen Formhalteflansch gehalten, so dass es in bezug auf die
nicht dargestellte Formschließvorrichtung
bewegt werden kann. So wird zum Beispiel mit Hilfe eines Kniehebelgetriebes
etc. der bewegliche Formhalteflansch 61 mit einem bestimmten
Druck auf den festen Formhalteflansch 62 gedrückt, wobei
die feste Form 62 und die bewegbare Form 61 zusammengedrückt werden.
Zwischen der geschlossenen beweglichen Form 61 und der festen
Form 62 wird ein Hohlraum C gebildet. Dieser Hohlraum C
und die Spritzhülse 63 stehen
miteinander in Verbindung.
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Der
Spritzkolben 64 enthält
eine Kolbenspitze 65 und eine Kolbenstange 66.
Die Kolbenspitze 65 ist in den Innenumfang der Spritzhülse 63 eingepasst.
Die Kolbenstange 66 ist mit einer Kolbenstange 68 gekoppelt,
die mit Hilfe einer Kupplung 67 in den Spritzzylinder 2 eingesetzt
(in diesem angeordnet) ist. Der Spritzkolben 64 bewegt
sich in der Vorschubrichtung A1 nach vorn, wie es durch den Pfeil gezeigt
ist, wobei das geschmolzene Metall ML, das der Spritzhülse 63 zugeführt worden
ist, in den Hohlraum C eingespritzt und eingefüllt wird.
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Der
Spritzzylinder 2 weist eine erste Zylinderkammer 3 und
eine zweite Zylinderkammer 4 auf. Die erste Zylinderkammer 3 ist
eine Ausführungsform der
ersten Zylinderkammer der vorliegenden Erfindung und die zweite
Zylinderkammer 4 ist eine Ausführungsform der zweiten Zylinderkammer
der vorliegenden Erfindung.
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Die
erste Zylinderkammer 3 und die zweite Zylinderkammer 4 stehen
miteinander in Verbindung. Der Durchmesser der ersten Zylinderkammer 3 ist kleiner
als der Durchmesser der zweiten Zylinderkammer 4. Die erste
Zylinderkammer 3 weist einen Druckkolben 5 auf,
der in diese gleitfähig
eingesetzt ist, und die zweite Zylinderkammer 4 weist den
Hilfskolben 6 auf, der in diese eingesetzt ist.
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Der
Druckkolben 5 ist mit einer Kolbenstange 68 verknüpft. Der
Hilfskolben 6 weist einen ersten Kolbenteil 6a mit
einem Querschnittsbereich, der dem Druckkolben 5 annähernd entspricht,
und einen zweiten Kolbenteil 6b mit einem Durchmesser,
der größer als
der erste Kolbenteil 6a ist, auf. Der erste Kolbenteil 6a und
der zweite Kolbenteil 6b haben eine zylindrische Form.
Der erste Kolbenteil 6a des Hilfskolbens 6 ist
in den Innenumfang der ersten Zylinderkammer 3 eingepasst
und der erste Kolbenteil 6b ist in die zweite Zylinderkammer 4 eingepasst.
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Der
Spritzzylinder 2 weist eine erste und eine zweite Ölkammer 3a und 3b am
vorderen und am hinteren Ende des Druckkolbens 5 der ersten
Zylinderkammer 3 auf und hat eine erste und eine zweite Ölkammer 4a und 4b am
vorderen und hinteren Ende des zweiten Kolbenteils 4b des
Hilfskolbens 6.
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Die
erste Ölkammer 3a ist über die
Rohrleitung PLa mit dem Steuerventil 15 verbunden. Die Rohrleitung
PLa steht über
die Rohrleitung PLb mit der ersten Ölkammer 4a in Verbindung.
Das bedeutet, dass die Ölkammer 3a am
vorderen Ende des Druckkolbens 5 und die Ölkammer 4a am
vorderen Ende des zweiten Kolbenteils 4ab des Hilfskolbens 6 miteinander
in Verbindung stehen. Daher sind der Druck des Drucköls in der Ölkammer 3a und
der Druck des Drucköls
in der Ölkammer 4a gleich.
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Das
Steuerventil 15 stellt die Strömungsgeschwindigkeit des Drucköls, das
aus der Ölkammer 3a des
Spritzzylinders 2 über
die Rohrleitung PLa abgeführt
wird, ein, um so die Strömungsgeschwindigkeit
des Druckkolbens 5 (Spritzgeschwindigkeit) einzustellen.
Das Steuerventil 15 stellt die Strömungsgeschwindigkeit des Drucköls, das
aus der Ölkammer 3a des
Spritzzylinders 2 in Übereinstimmung
mit einem Befehlssignal 15s aus der Steuervorrichtung 30 abgegeben
wird, ein.
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Der
Akkumulator 20 ist über
die Rohrleitung PLc mit der Ölkammer 3b des
Spritzzylinders 2 verbunden. Dieser Akkumulator 20 enthält den Kolben 21 und
ist mit einer Gaskammer 20a versehen, die durch den Kolben 21 begrenzt
wird. Die Gaskammer 20a ist mit Stickstoffgas oder einem
Gas G mit einem hohen Druck gefüllt,
wobei der Akkumulator 20 Druck aufbaut. Durch Zuführung von Öl oder einer
anderen Flüssigkeit
oder einem Fluid in die Gaskammer 20a ist es möglich, das
Volumen der Gaskammer 20a einzustellen und den darin aufgebauten
Druck einzustellen.
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Der Öldruckkreis 40 weist
ein Rückschlagventil,
ein logisches Ventil 42 und ein Solenoid-Ventil 43 auf.
Das Rückschlagventil 41 ist
in der Mitte der Rohrleitung PLc vorgesehen, die den Akkumulator 20 und
die Ölkammer 3b des
Spritzzylinders 2 miteinander verbindet. Das Rückschlagventil 41 erlaubt den
Fluss des Drucköls
aus dem Akkumulator 20 in die Ölkammer 3b des Spritzzylinders 2 und
verhindert den Fluss des Drucköls
aus der Ölkammer 3b des
Spritzzylinders 2 in den Akkumulator 20.
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Das
logische Ventil 42 ist in der Mitte einer Rohrleitung PLd
vorgesehen, die den Akkumulator 20 und die Ölkammer 4b am
hinteren Ende des Hilfskolbens 6 des Spritzzylinders 2 miteinander
verbindet. Das logische Ventil 42 öffnet und schließt die Rohrleitung
PLd durch ein Solenoid-Ventil 43. Das Solenoid-Ventil 43 nimmt
einen Befehl 43s vom Steuergerät 30 auf und öffnet und
schließt
das logische Ventil 42.
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Der
erste Druckdetektor 50 ist mit der Rohrleitung PLa verbunden
und ermittelt den Druck des Drucköls in der Ölkammer 3a. Dieser
Druck wird als Stangenseitendruck PR definiert. Der zweite Druckdetektor 51 wird
mit der Rohrleitung PLc verbunden und ermittelt den Druck des Drucköls in der Ölkammer 3b.
Dieser Druck wird als Kopfseitendruck PH definiert. Der Gießdruck,
der am geschmolzenen Metall ML in dem Hohlraum C erzeugt wird, wird
bestimmt, indem der Stangen seitendruck PR und der Kopfseitendruck
PH miteinander verrechnet werden.
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Die
Steuervorrichtung 30 gibt ein Positionssignal 70s des
Spritzkolbens 64, das durch einen Positionsdetektor 70 ermittelt
wird, den Stangenseitendruck PR, der durch den Druckdetektor 50 ermittelt wird,
und den Kopfseitendruck PH, der durch den Druckdetektor 51 ermittelt
wird, ein und steuert die Geschwindigkeit des Spritzzylinders 2 und
steuert den Druck auf der Basis dieser Signale. Das Steuergerät 30 enthält zum Beispiel
einen Computer. Das spezifische Steuerverfahren wird später beschrieben.
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Zunächst wird
ein Beispiel für
ein Gießverfahren,
das das Einspritzsystem 1 verwendet, in bezug auf die 2 und 3 erklärt.
- (a) Zunächst
werden das bewegliche Formteil 61 und das feste Formteil 62 aufeinander
gedrückt, so
dass ein Hohlraum C gebildet wird.
- (b) Als nächstes
wird eine bestimmte Menge an geschmolzenem Metall ML aus der Einspritzöffnung 63a in
das Innere der Spritzhülse 63 eingeführt. In
diesem Zustand zieht sich der Spritzkolben 64 auf eine
bestimmte Position an der rechten Seite der Einspritzöffnung 62a zurück. Das Drucköl mit vorgegebenem
Druck wird aus dem Akkumulator 20 über das Rückschlagventil 41 in die Ölkammer 3b eingeführt, wobei
jedoch das Steuerventil 15 geschlossen ist.
- (c) Nachdem eine bestimmte Menge an geschmolzenem Metall ML
in die Spritzhülse 63 eingeführt worden
ist, öffnet
das Steuergerät 30 das Steuerventil 15 und
wird, wie es in 2 gezeigt ist, der Spritzkolben 64 so
angetrieben, dass die Einspritzgeschwindigkeit V den niedrigen Geschwindigkeitswert
VL annimmt. Wenn das Steuerventil 15 geöffnet wird, wird Drucköl aus der Ölkammer 3a des
Spritzzylinders 2 abgegeben, so dass das Drucköl über das
Rückschlagventil 51 in die Ölkammer 3b geführt wird
und der Druckkolben 5 sich nach vorn bewegt. Der Druckkolben 5 bewegt
sich mit einer Geschwindigkeit vorwärts, die dem Öffnungsgrad
des Steuerventils 15 entspricht. Wenn der Druckkolben 5 sich
mit einer geringen Geschwindigkeit VL vorwärts bewegt, ist die Fläche auf
der Seite der Ölkammer 3a des Druckkolbens 5 kleiner
als der Bereich auf der Seite der Ölkammer 3b, wie es
in 2 gezeigt ist, und der Stangenseitendruck PR größer als
der Kopfseitendruck PH.
- (d) Als nächstes
vergrößert die
Steuervorrichtung 30 den Öffnungsgrad des Steuerventils 15 und schaltet
die Einspritzgeschwindigkeit V auf eine hohe Geschwindigkeit VH,
sobald ermittelt worden ist, dass der Spritzkolben 64 eine
bestimmte Geschwindigkeitsschaltposition erreicht hat. Diese Geschwindigkeitsschaltposition
ist die Position des Spritzkolbens 64, zu einem Zeitpunkt,
zu dem das vordere Ende des geschmolzenen Metalls im wesentlichen
die Formöffnung
erreicht hat. Wenn die Einspritzgeschwindigkeit V auf die hohe Geschwindigkeit
VH geschaltet wird, wird das geschmolzene Metall ML schnell eingespritzt
und in den Hohlraum C eingefüllt.
Wenn der Hohlraum C mit dem geschmolzenen Metall ML gefüllt ist,
wie es in 2 gezeigt ist, fällt die
Einspritzgeschwindigkeit V schnell ab und der Spritzkolben 64 hält an. Als
Ergebnis steigt der Gießdruck
Pc an. Bei dem Gießdruck
Pc handelt es sich um den Druck, der auf das geschmolzene Metall
ML in dem Hohlraum C wirkt.
- (e) Wenn ermittelt wird, dass der Spritzkolben 64 stehengeblieben
ist und eine bestimmte Startposition für die Veränderung des Drucks erreicht
worden ist, gibt das Steuergerät 30 einen
Befehl zum Öffnen
des logischen Ventil 42 an das Solenoid-Ventil 43 aus,
um mit der Druckerhöhung
zu beginnen. Wenn das logische Ventil 52 geöffnet worden
ist, wird Drucköl
mit hohem Druck aus dem Akkumulator 20 über die Rohrleitung PLd in
der Ölkammer 4b geführt. Daher
steigt der Gießdruck Pc
schnell an. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Steuerventil 15 im
geöffneten
Zustand.
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Wenn
das Steuerventil 15 kontinuierlich geöffnet wird, wie es in 2 gezeigt
ist, nimmt der Stangenseitendruck PR schließlich den Umgebungsdruck an.
Infolge des Beginns der Druckerhöhung steigt
der Kopfseitendruck PH schnell an. Der maximale Wert PHMAX des Kopfseitendrucks
PH, wie er in 2 gezeigt ist, entspricht dem
Druck Pc, der an dem Akkumulator 20 aufgebaut wird. Daher
wird der Gießdruck,
wenn das Steuerventil 15 schließlich geöffnet wird, durch den Druck
Pz bestimmt, der am Akkumulator 20 aufgebaut wird.
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In
dieser Ausführungsform
wird, bevor der Gießdruck
Pc den maximalen Wert erreicht hat, der durch den in dem Akkumulator 20 aufgebauten
Druck Pz definiert ist, das Steuerventil 15 zu einem geeigneten
Zeitpunkt geschlossen, um so den Stangenseitendruck PR auf einen
gewünschten
Wert und den endgültigen
Wert des Gießdrucks
Pc einzustellen, der durch Kombination des Stangenseitendrucks PR und
des Kopfseitendrucks PH erhalten wird. Das bedeutet, dass wenn das
Steuerventil 15 geschlossen wird, während der Stangenseitendruck
PR abfällt, der
Stangenseitendruck PR bei einem Wert zu dem Zeitpunkt gehalten wird,
an dem das Steuerventil 15 geschlossen wird. Die Kombination
des Stangenseitendrucks PR und des Kopfseitendruck PH bestimmt den
endgültigen
Wert des Gießdrucks
Pc. Das Steuergerät 30 steuert
damit den Druck des Drucköls
an der Stirnseite des Druckkolbens 5 mit Hilfe des Zeitpunkt,
zu dem das Steuerventil 15 geschlossen wird, um den endgültigen Wert
des Gießdrucks
Pc zu bestimmen.
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Die
Beziehung zwischen dem Gießdruck
Pc, dem Stangenseitendruck PR und dem Kopfseitendruck PH wird im
folgenden erklärt.
Der Bereich der Kolbenspitze 65 ist Ac, der Bereich der
Seite der Ölkammer 3b des
Druckkolbens 5 ist AH, der Querschnittsbereich der Kolbenstange 68 ist
AR und der Bereich des zweiten Kolbenteils 6b des Hilfskolbens 6 ist
Az.
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Unter
Berücksichtigung
der Gleichgewichtsgleichungen, wenn der Gießdruck Pc den endgültigen Wert
für den
Hilfskolben 6 und den Druckkolben 5 erreicht hat,
gelten die folgenden Gleichungen (1) und (2): Pz × Az
= PH × AH
+ PR × (Az – AH) ... (1) Pc × Ac
= PH × AH
+ PR × (AH – AR) ... (2)
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Die
linke Seite der Gleichung (1) gibt die Kraft an, die von dem Akkumulator 20 auf
die Rückseite
des zweiten Kolbenteils 6 des Hilfskolbens 6 ausgeübt wird,
der erste Term der rechten Seite gibt die Kraft an, die auf den
ersten Kolbenteil 6a des Hilfskolbens 6 ausgeübt wird,
und der zweite Term gibt die durch den Kolbenseitendruck PR ausgeübte Kraft
an, die über
die Rohrleitung PLb auf die Stirnseite des zweiten Kolbenteils 6b des
Hilfskolbens 6 ausgeübt
wird. Die linke Seite der Gleichung (2) gibt die Kraft an, die der
Gießdruck
auf die Kolbenspitze 65 ausübt, der erste Term der rechten
Seite gibt die Kraft an, die auf die Seite der Ölkammer 3b des Druckkolbens 5 ausgeübt wird
und der zweite Term gibt die Kraft an, die auf die Seite der Ölkammer 3a des
Druckkolbens 5 ausgeübt
wird. Aus Gleichung (1) und (2) kann für den Gießdruck Pc die folgende Gleichung
(3) aufgestellt werden: Pc = {Pz × Az + PR × (Az – AR)}/Ac
... (3)
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Aus
Gleichung (3) ist zu entnehmen, dass Pz × Az und (Az – AH) konstant
sind, so dass, wenn der Stangenseitendruck PR auf einen bestimmten
Wert eingestellt wird, es möglich
ist, den Gießdruck
Pc auf den gewünschten
Wert einzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Druckdetektoren 50 und 51 dazu
verwendet, den Stangenseitendruck PR und den Kopfseitendruck PH
zu bestimmen. Daher verwendet das Steuergerät 30 den ermittelten Stangenseitendruck
PR und den Kopfseitendruck PH1, um nach und nach den Gießdruck Pc
aus der Gleichung (2) zu berechnen, wobei bestimmt wird, ob der
berechnete Gießdruck
Pc den gewünschten
Wert erreicht hat, und das Steuerventil 15 geschlossen wird,
wenn bestimmt worden ist, dass der Wert den gewünschten Wert erreicht hat.
Als Ergebnis kann der endgültige
Wert des Gießdrucks
Pc genau eingestellt werden. Das bedeu tet, dass das Steuergerät 30 den
Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil 15 geschlossen wird,
auf Basis der Drücke
bestimmt, die durch den ersten und den zweiten Druckdetektor 50 und 51 ermittelt
wurden.
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Wie
in 3 gezeigt ist, wird zum Beispiel, wenn der endgültige Druck
für den
Gießdruck
Pc über
den Druck Pc, der in dem Akkumulator 20 aufgebaut ist,
bestimmt wurde, auf Pca festgelegt wird, und wenn der endgültige Druck
des Gießdrucks
Pc auf PcB verändert
wird, das Steuerventil 15 zu dem Zeitpunkt geschlossen,
an dem der Stangenseitendruck PR bei PRB gehalten wird.
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Als
nächstes
wird der Grund dafür
erklärt, dass
die Ölkammer 3a an
der Stirnseite des Druckkolbens 5 und die Ölkammer 4a an
der Stirnseite des zweiten Kolbenteils 4b des Hilfskolbens 6 miteinander
in Verbindung stehen. Wenn die Ölkammer 3a und
die Ölkammer 4a nicht
miteinander in Verbindung stehen, wird der endgültige Wert des Gießdrucks
Pc durch die folgende Gleichung (4) wiedergegeben: Pc = {Pz × Az – PR × (AH – AR)}/Ac... (4)
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Vergleicht
man die Gleichung (3) und die Gleichung (4), ist der Wert für (Az – AR) des
Terms PR × (Az – AR) der
Gleichung (3) größer als
der Wert für
(AH – AR)
des Terms PR × (AH – AR) der
Gleichung (4). Daher wird, wie in den obigen Ausführungsformen
bereits beschrieben wurde, wenn die Ölkammer 3a und die Ölkammer 4a miteinander
verbunden sind, der Bereich der Einstellung des endgültigen Werts
für den
Gießdruck
Pc erweitert, und die Auflösung
der Einstellung für
den Gießdruck
Pc kann verbessert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt.
In den obigen Ausführungsformen
erfolgte die Erklärung
anhand eines Drucköls
als Druckfluid (Flüssigkeit),
es ist jedoch ebenfalls möglich,
andere Druckfluide (Flüssigkeiten)
als Öl
zu verwenden. Ferner sind die obigen Ausführungsformen darauf abgestellt,
den Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil 15 geschlossen wird,
auf der Basis der Drücke
zu bestimmen, die durch die Druckdetektoren 5 und 51 bestimmt
wurden. Anstelle des Kopfseitendrucks PH, der über den Druckdetektor 51 bestimmt
wurde, kann der Druck Pz, der in dem Akkumulator 20 aufgebaut
wird, bestimmt werden, und der bestimmte Stangenseitendruck PR und
der Druck Pz, der in dem Akkumulator 20 aufgebaut wird,
können
zur Einstellung des Gießdrucks
verwendet werden.
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Erfindungsgemäß wird der
erforderliche Gießdruck
ohne Einstellen der Akkumulatorseite erreicht. Als Ergebnis ist
eine Abgabe von Gas aus dem Akkumulator oder eine Zuführung von
Gas in den Akkumulator nicht länger
erforderlich, und die Kosten des Einspritzsystems für die Druckgießmaschine
können
reduziert werden.
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Auch
wenn die Erfindung in bezug auf die spezifischen Ausführungsformen,
die aus Gründen der
Anschaulichkeit gewählt
wurden, beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass zahlreiche
Modifikationen durch Fachleute erfolgen können, ohne sich von dem Grundkonzept
und aus dem Rahmen der Erfindung zu entfernen.