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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung, die einspritzt, um ein Gussmaterial in einen Gussformhohlraum zu füllen, und die das Gussmaterial mit Druck beaufschlägt.
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Eine Spritzgussvorrichtung ist in der Technik bekannt, die einen geformten bzw. gegossenen Artikel durch ein Einspritzen eines Gussmaterials in einen Gussformhohlraum herstellt. Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-597 offenbart eine Spritzgussvorrichtung, die einen Elektromotor verwendet, um einen Einspritzzylinder anzutreiben. Die Spritzgussvorrichtung weist einen Beschleunigungszylinder und einen Druckverstärkungszylinder auf, die parallel zueinander angeschlossen sind zum Antreiben des Einspritzzylinders, und die Kolben des Beschleunigungszylinders und des Druckerhöhungszylinders werden durch die elektrische Antriebsvorrichtung einschließlich eines Motors, eines Kugelgewindes und einer Mutter synchron angetrieben.
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Die Spritzgussvorrichtung weist ferner ein Absperrventil und einen Strömungssteuerkreis zwischen der Bodenkammer des Einspritzzylinders und der Bodenkammer des Beschleunigungszylinders auf, die den Beschleunigungszylinder und den Druckerhöhungszylinder in die Lage versetzen, den Einspritzzylinder bei einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben, und die außerdem den Druckerhöhungszylinder in die Lage versetzen, den Einspritzzylinder bei einem hohen Druck unter Verwendung eines einzelnen Motors anzutreiben. Die Verwendung einer elektrischen Antriebsvorrichtung, um den Einspritzzylinder anzutreiben, macht eine präzise Geschwindigkeits- und Drucksteuerung möglich.
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Im Allgemeinen arbeitet die Spritzgussvorrichtung in zwei verschiedenen Phasen, nämlich einem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb und einem Druckerhöhungsphasenbetrieb. Insbesondere wird in der Anfangsphase des Spritzgussbetriebs ein Einspritzkolben der Spritzgussvorrichtung bei einer relativ hohen Geschwindigkeit zum Verringern der Zeit des Gusszyklus nach vorne bewegt. Dann wird das Gussmaterial in dem Gussformhohlraum durch die Kraft der Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens ferner mit Druck beaufschlagt, um so den geformten bzw. gegossenen Artikel vor Einfallstellen zu bewahren. Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2000-84654 offenbart eine Druckgussmaschine als ein Beispiel der Spritzgussvorrichtung, in der eine elektrische Antriebsvorrichtung verwendet wird, um den Druckerhöhungsphasenbetrieb durchzuführen.
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Bezugnehmend auf
6 bezeichnet ein Bezugszeichen
80 im Allgemeinen die Druckgussmaschine der vorangehend zitierten Offenlegung
Nr. 2000-84654 . Die Druckgussmaschine
80 weist einen elektrischen Einspritzservomotor
81 und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus
82 zum Umwandeln der Drehung des Servomotors
81 in eine lineare Bewegung des Kolbens auf. Insbesondere wird in der Druckgussmaschine
80 die Drehung des Einspritzservomotors
81 durch den Bewegungsumwandlungsmechanismus
82 in eine lineare Bewegung einer Kolbenspitze
83 umgewandelt. Geschmolzenes Metall bzw. eine Schmelze in der Einspritzbuchse
84 wird in einen Gussformhohlraum
85 eingespritzt.
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Die Druckgussmaschine 80 weist ferner einen Energieumwandlungsmechanismus 87 auf, der über eine Kupplung 86 mit dem Servomotor 81 verbunden ist. Der Energieumwandlungsmechanismus 87 weist einen Akkumulator 88, einen Energiekonverter 89 und ein Strömungssteuerventil (nicht gezeigt) auf, das zwischen dem Akkumulator 88 und dem Energiekonverter 89 liegt, und die Antriebskraft (oder die Drehenergie) des Servomotors 81 wird in dem Akkumulator 88 gespeichert.
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Die Druckgussmaschine 80 weist ferner einen Steuermechanismus 90 auf, der den Betrieb der Kupplung 86 steuert, sodass eine Antriebskraft des Einspritzservomotors 81 mit entweder dem Energieumwandlungsmechanismus 87 oder dem Bewegungsumwandlungsmechanismus 97 verbunden ist.
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In der Produktion eines gegossenen bzw. geformten Artikels durch die Druckgussmaschine 80 wird die Drehenergie des Servomotors 81 als der Druck in dem Akkumulator 88 via den Energieumwandlungsmechanismus 87 gespeichert. Dann wird die Drehenergie des Servomotors 81 durch den Bewegungsumwandlungsmechanismus 82 zu der Vorwärtsbewegung der Kolbenspitze 83 hin umgewandelt mit dem Ergebnis, dass die Kolbenspitze 83 geschmolzenes Metall in den Gussformhohlraum 85 einspritzt. Der Druckerhöhungsphasenbetrieb findet als Nächstes statt. Während des Druckerhöhungsphasenbetriebs wird der Druck, der in dem Akkumulator 88 gespeichert ist, zu der Antriebskraft des Einspritzservomotors 81 über den Energieumwandlungsmechanismus 87 hinzu ergänzt.
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In der elektrischen Druckgussmaschine 80 der vorangehend zitierten Offenlegung wird die Drehenergie des Einspritzservomotors 81 vorab in dem Akkumulator 88 gespeichert und dann veranlasst die Drehenergie des Einspritzservomotors 81 die Kolbenspitze 83 dazu, sich nach vorne hin zu bewegen, und das geschmolzene Metall wird in den Gussformhohlraum 85 geladen. Wie aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, wird der Einspritzservomotor 81 separat für die Speicherung von Druck in dem Akkumulator 88 und das Laden des Metallmaterials in den Gussformhohlraum 85 verwendet, sodass die Druckgussmaschine 80 eine geringe Produktivität hat.
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Die vorliegende Erfindung, welche in Anbetracht der vorangehenden Probleme gemacht wurde, ist darauf gerichtet, eine Spritzgussvorrichtung zu bieten, die eine erhöhte Produktivität bietet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgussvorrichtung vorgesehen, die einen Einspritzkolben zum Einspritzen und Füllen eines Gussmaterials in eine Gussform hat und die das Gussmaterial mit Druck beaufschlägt. Die Spritzgussvorrichtung weist einen Einspritzzylinder auf, der den Einspritzkolben veranlasst, das Gussmaterial einzuspritzen. Die Spritzgussvorrichtung weist ferner ein Einspritzmodul, das Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder hinzuführt, um die Einspritzung durchzuführen, und ein Druckerhöhungsmodul auf, das das Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder zuführt, um den Einspritzkolben in einem Druckbeaufschlagen des Gussmaterials zu unterstützen. Der Einspritzzylinder weist einen Betriebs- bzw. Betätigungszylinder, der das Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder zuführt und dieses davon ableitet, einen Betriebs- bzw. Betätigungsmotor, ein Betriebs- bzw. Betätigungskugelgewinde, das durch den Betätigungsmotor gedreht wird, und eine Betriebs- bzw. Betätigungskugelgewindemutter auf, die mit dem Betätigungszylinder verbunden ist und die Drehung des Betätigungsmotors in eine lineare Bewegung über das Betätigungskugelgewinde umwandelt. Das Druckerhöhungsmodul weist einen Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls, der mit dem Einspritzzylinder verbunden ist, einen Druckakkumulatormotor, eine Druckakkumulatorschraube, die durch den Druckakkumulatormotor gedreht wird, eine Druckakkumulatormutter, die eine Drehung des Druckakkumulatormotors in eine lineare Bewegung über die Druckakkumulatorschraube umwandelt, ein Kompressions- bzw. Verdichtungsbauteil, das mit der Druckakkumulatormutter verbunden ist und das Hydrauliköl, das in dem Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls gespeichert ist, komprimiert, und ein Ventil auf, das eine Strömung des Hydrauliköls, das in dem Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls gespeichert ist, in den Einspritzzylinder ermöglicht oder stoppt.
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Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen genommen wird, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon am Besten durch Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den angefügten Zeichnungen verstanden werden.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Spritzgussvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein schematisches Diagramm der Spritzgussvorrichtung von 1, die einen Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb und einen Druckakkumulationsphasenbetrieb der Spritzgussvorrichtung zeigt;
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3 ist ein schematisches Diagramm eines Einspritzmoduls, das einen Druckerhöhungsphasenbetrieb zeigt;
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4 ist ein schematisches Diagramm eines Druckakkumulationsmoduls, das den Druckerhöhungsphasenbetrieb zeigt;
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5 ist eine Graphik, die einen Betrieb eines Einspritzzylinders der Spritzgussvorrichtung von 1 zeigt;
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6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Druckgussmaschine gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das Folgende wird eine Druckgussmaschine als ein Beispiel der Spritzgussvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 beschreiben. Bezugnehmend auf 1 spritzt die Druckgussmaschine, die durch Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ein geschmolzenes Metall bzw. eine Schmelze (zum Beispiel eine Aluminiumlegierung) als das Gussmaterial in einen Gussformhohlraum 13 einer Gussform ein, die durch ein festes Gussformbauteil 11 und ein bewegliches Gussformbauteil 12 ausgebildet ist. Ein gegossener bzw. geformter Artikel wird ausgebildet, wenn sich das Gussmaterial in dem Gussformhohlraum 13 verfestigt und dann aus diesem entfernt wird. Es ist in der Druckgussmaschine eine Gussformklemmvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, die das feste Gussformbauteil 11 und das bewegliche Gussformbauteil 12 öffnet, schließt und zusammenklemmt.
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Die Druckgussmaschine 10 weist einen Einspritzzylinder 16 mit einem Kolbenstab 16A auf und ein Einspritzkolben 15 ist mit dem Ende des Kolbenstabs 16A verbunden. Der Einspritzzylinder 16 treibt den Einspritzkolben 15 an. Der Einspritzkolben 15, der durch den Einspritzzylinder 16 angetrieben wird, spritzt das geschmolzene Metall in einer Einspritzbuchse 16 in einen Gussformhohlraum 13 ein und füllt diesen.
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Ein Betätigungszylinder 23 und ein Druckerhöhungszylinder 24, welche Hydrauliköl zuführen und abgeben, sind mit dem Einspritzzylinder 16 über Leitungen bzw. Rohre verbunden. Ein Bezugszeichen 30 bezeichnet ein Hauptrohr, das mit einer Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 verbunden ist, und dient als ein Zufuhr- und Abgabedurchgang von Hydrauliköl und 31 und 32 bezeichnen ein erstes Subrohr und ein zweites Subrohr, die mit dem Hauptrohr 30 verbunden sind, und dienen ebenfalls jeweils als Zufuhr- und Abgabedurchgänge.
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Das erste Subrohr 31 ist mit einer Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 verbunden, der Hydrauliköl zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zuführt und von diesem ableitet. Das zweite Subrohr 32 ist mit einer Bodenkammer 24B des Druckerhöhungszylinders 24 verbunden, das ebenfalls Hydrauliköl zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zuführt. Die Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 und die Bodenkammer 24B des Druckerhöhungszylinders 24 sind mit der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 derart verbunden, dass der Betätigungszylinder und der Druckerhöhungszylinder 24 parallel angeschlossen sind.
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Der Betätigungszylinder 23 und der Druckerhöhungszylinder 24 haben jeweils Stabkammern 23R und 24R, die mit einer Stabkammer 41R eines Subtanks bzw. Nebentanks 41 (welcher später beschrieben wird) und einer Stabkammer 16R des Einspritzzylinders 16 verbunden sind.
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Der Betätigungszylinder 23 und der Druckerhöhungszylinder 24 haben jeweils Kolben 23P, 24P, deren Hublängen im Wesentlichen die gleichen sind. Der Druckerhöhungszylinder 24 hat einen Durchmesser, der kleiner als jener des Betätigungszylinders 23 ist.
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Der Betätigungszylinder 23 hat einen Kolbenstab 23A, der an einem Ende von diesem den Kolben 23P hat und mit einer Betätigungsmutter N verbunden ist, und der Druckerhöhungszylinder 24 hat einen Kolbenstab 24A, der an dem Ende von diesem den Kolben 24P hat und mit der Betätigungsmutter N verbunden ist. Eine Betätigungsschraube B, die durch einen Betätigungsservomotor M1 gedreht wird, wird durch die Betätigungsmutter N geschraubt, was als eine elektrische Antriebsvorrichtung funktioniert. Die Betätigungsmutter N wandelt die Drehung des Betätigungsservomotors M1 in eine lineare Bewegung der Kolbenstäbe 23A, 24A über die Betätigungsschraube B um. Die Betätigungsschraube B und die Betätigungsmutter N arbeiten zusammen, um einen Kugelgewindemechanismus auszubilden. Die Betätigungsmutter N ist gestaltet, um sich in axialer Richtung der Betätigungsschraube B mit der Drehung der Betätigungsschraube B zu bewegen.
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Mit der linearen Bewegung der Betätigungsmutter N sind die Kolben 23P und 24P in dem Betätigungszylinder 23 bzw. dem Druckerhöhungszylinder 24 beweglich. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Kolben 23P und 24P dementsprechend mit der Betätigungsmutter N derart verbunden, dass die Kolben 23P, 24P simultan um den gleichen Abstand beweglich werden.
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Die Druckgussmaschine 10 hat ein Einspritzmodul U1, das den Betätigungszylinder 23, den Druckerhöhungszylinder 24, den Betätigungsservomotor M1, die Betätigungsmutter N und die Betätigungsschraube B aufweist. Das Einspritzmodul U1 führt Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 16 zu, um den Einspritzkolben 15 anzutreiben, wodurch geschmolzenes Metall in den Gussformhohlraum 13 gezwängt wird.
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In dem Einspritzmodul U1 werden die Betätigungen oder die Positionen des Kolbens 23P des Betätigungszylinders 23 und des Kolbens 24P des Druckerhöhungszylinders 24 angetrieben und durch den Betätigungsservomotor M1 gesteuert, sodass die Zufuhr von Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 16 präzise gesteuert wird.
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Ein Umschaltventil 40 ist in dem ersten Subrohr bzw. Nebenrohr 31 vorgesehen, das zwischen der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 und dem Hauptrohr 30 verbindet, das mit der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 verbunden ist, und das Umschaltventil 40 ist mit dem Nebentank 41 über ein Rohr verbunden.
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Das Umschaltventil 40 kann eine erste Position 40A einnehmen, die die Strömung von Hydrauliköl von der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 erlaubt und simultan die Rückströmung von Hydrauliköl von der Bodenkammer 41B des Nebentanks 41 verhindert. Das Umschaltventil 40 kann ebenfalls eine zweite Position 40B einnehmen, die die Strömung von Hydrauliköl von der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 zu der Bodenkammer 41B des Nebentanks 41 erlaubt und simultan die Rückströmung von Hydrauliköl von dem Einspritzzylinder 16 und dem Druckerhöhungszylinder 24 verhindert. Mit anderen Worten ist das Umschaltventil 40, das als ein Absperrventil funktioniert, vorgesehen, um Hydrauliköl in der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 darin zu stoppen, in eine Bodenkammer 24B des Betätigungszylinders 24 einzuströmen. Das Umschaltventil 40 ist mit einer Steuervorrichtung 50 signalverbunden, die den Umschaltbetrieb des Umschaltventils 40 zwischen der ersten Position 40A und der zweiten Position 40B steuert.
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In der Druckgussmaschine 10 ist das Hauptrohr 30, das mit der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 verbunden ist, ebenfalls mit einem Druckerhöhungsrohr 53 verbunden, das als der Durchgang des Hydrauliköls funktioniert. Das Druckerhöhungsrohr 53 ist durch ein Ventil 57 mit einem Druckakkumulatortank 54 verbindbar, der als eine Speicherkammer ausgebildet ist und ein Gehäuse 54A hat, in dem komprimiertes Hydrauliköl gespeichert werden kann. Die Druckgussmaschine 10 hat zwei Druckakkumulatorzylinder 51, die jeweils eine Bodenkammer 51B haben, mit der der Druckakkumulatortank 54 über das Druckerhöhungsrohr 53 verbunden ist. Die Bodenkammern 51B von den zwei Druckakkumulatorzylindern 51 sind parallel zueinander angeordnet. Die Druckakkumulatorzylinder 51 haben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und Kolben 51P der entsprechenden Zylinder 51 haben im Wesentlichen die gleiche Hublänge.
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Jeder Druckakkumulatorzylinder 51 hat einen Kolbenstab 51A mit einem Ende von diesem mit dem Kolben 51P verbunden und dem anderen Ende des Kolbenstabs 51A mit einer Druckakkumulatormutter 55 verbunden. Eine Druckakkumulatorschraube 56, die durch einen Druckakkumulatorservomotor M2 gedreht wird, d. h., eine elektrische Antriebsvorrichtung für die Druckakkumulation bzw. Druckspeicherung, ist durch die Druckakkumulatormutter 55 hindurchgeschraubt. Die Druckakkumulatormutter 55 wandelt die Drehung des Druckakkumulatorservomotors M2 in eine lineare Bewegung des Kolbenstabs 51A über die Druckakkumulatormutter 55 um. Das heißt, die Druckakkumulatorschraube 56 und die Druckakkumulatormutter 55 arbeiten zusammen, um den Kugelgewindemechanismus auszubilden, der derart gestaltet ist, dass die Druckakkumulatormutter 55 in einer axialen Richtung der Druckakkumulatorschraube 56 mit der Drehung der Druckakkumulatorschraube 56 bewegt wird.
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Ein Ventil 57 ist in dem Druckerhöhungsrohr 53 vorgesehen, das die Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 und den Druckakkumulatortank 54 verbindet. Das Ventil 57 hat zwei Positionen, nämlich eine erste Position 57A, in der die Strömung des Hydrauliköls von dem Druckakkumulatortank 54 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzkolbens 16 verhindert wird, und eine zweite Position 57B, in der es dem Hydrauliköl ermöglicht ist, von dem Druckakkumulatortank 54 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zu strömen. Das Ventil 57 ist mit der Steuervorrichtung 50 signalverbunden, die den Umschaltbetrieb des Ventils 57 zwischen der ersten Position 57A und der zweiten Position 57B steuert. Mit anderen Worten erlaubt oder stoppt das Ventil 57 eine Strömung des Hydrauliköls, das in dem Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls gespeichert ist, in den Einspritzzylinder 16.
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Die Druckgussmaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform hat ein Druckerhöhungsmodul U2, das die zwei Druckakkumulatorzylinder 51, den Druckakkumulatorservomotor M2, die Druckakkumulatormutter 55, die Druckakkumulatorschraube 56, den Druckakkumulatortank 54 und das Ventil 57 aufweist. Das Druckerhöhungsmodul U2 führt Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 16 zu, um den Einspritzkolben 15 in einem Druckbeaufschlagen des Gussmaterials zu unterstützen.
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In dem Druckerhöhungsmodul U2 sind der Druckakkumulatortank 54 als die Speicherkammer und die Bodenkammern 51B des Druckakkumulatorzylinders 51 mit dem Einspritzzylinder 16 verbunden und arbeiten zusammen, um einen Speicherteil von komprimiertem Öl auszubilden, in den der Druckakkumulatorzylinder 51 das Hydrauliköl füllt. Außerdem verringern die Kolben 51P der Druckakkumulatorzylinder 51 das Volumen der Bodenkammer 51B des Druckakkumulatorzylinders 51, wodurch das Hydrauliköl komprimiert wird, das in dem Druckakkumulatortank 54 gespeichert ist. Die Kolben 51P der Druckakkumulatorzylinder 51 dienen als das Kompressionsbauteil der vorliegenden Erfindung.
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Das Folgende wird den Betrieb des Einspritzzylinders 16 mit Bezug auf 5 beschreiben. Die Druckgussmaschine 10 ist in zwei verschiedenen Phasen betriebsfähig, nämlich einem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb und dem Druckerhöhungsphasenbetrieb. Der anfängliche Betrieb der Druckgussmaschine 10 wird in dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb durchgeführt. Insbesondere wird in dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb der Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 bei einer hohen Geschwindigkeit bewegt, um geschmolzenes Metall in der Einspritzbuchse 14 in den Gussformhohlraum 13 zu zwängen. Während des Hochgeschwindigkeitsphasenbetriebs wird der Einspritzdruck P, der auf das geschmolzene Metall aufgebracht wird, allmählich auf einen vorbestimmten Druck erhöht. Der Druckerhöhungsphasenbetrieb, welcher nach dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb stattfindet, ist der letzte Schritt des Spritzgussprozesses, während welchem das geschmolzene Metall in dem Gussformhohlraum 13 weiter durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 16P in dem Einspritzzylinder 16 mit Druck beaufschlagt wird. Der Einspritzdruck P, der auf das geschmolzene Metall in der Einspritzbuchse 14 während des Druckerhöhungsphasenbetriebs aufgebracht wird, ist größer als der Einspritzdruck P während des Hochgeschwindigkeitsphasenbetriebs.
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In der Druckgussmaschine 10 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung findet ein Druckakkumulationsphasenbetrieb für den Druckakkumulatortank 54 simultan mit dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb statt. In dem Druckakkumulationsphasenbetrieb wird Druck in dem Druckakkumulatortank 54 gespeichert, um die Vorwärtsbewegung des Kolbens 16P in dem Einspritzzylinder 16 in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb zu unterstützen. Während des Druckakkumulatorphasenbetriebs, wie durch eine Strichpunktlinie in 5 gezeigt ist, wird der Druck P1, der in dem Druckakkumulatortank 54 gespeichert ist, allmählich erhöht. Während des nachfolgenden Druckerhöhungsphasenbetriebs wird Hydrauliköl von dem Druckerhöhungsmodul U2 zugeführt, um den Druck zu erhöhen.
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Wie in 5 gezeigt ist, muss der Einspritzzylinder 16 den Einspritzdruck P vorsehen, der für jeden Phasenbetrieb geeignet ist. Insbesondere ist der Einspritzdruck P, der durch den Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb vorgesehen werden muss, größer als jener der Druckakkumulationsphase. Ferner speichert das Druckerhöhungsmodul U2 den Druck in dem Druckakkumulationsphasenbetrieb derart, dass der Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 den gewünschten Einspritzdruck P in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb vorsieht.
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Das Folgende wird den Betrieb der Druckgussmaschine 10 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 beschreiben, beginnend mit dem Betrieb in der Hochgeschwindigkeitsphase.
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Vor dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb sind der Kolben 16P des Einspritzzylinders 16, der Kolben 23P des Betätigungszylinders und der Kolben 24P des Druckerhöhungszylinders 24 in deren Ausgangspositionen, wie in 1 gezeigt ist. In solchen Positionen der Kolben 16P, 23P und 24P wird kein Einspritzdruck P auf das geschmolzene Metall in der Einspritzbuchse 14 aufgebracht, wie durch T1 in 5 dargestellt ist. Zusätzlich ist das Umschaltventil 40 in der ersten Position 40A, bzw. ist das Ventil 57 in der ersten Position 57A.
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Der Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb startet, wenn das feste Gussformbauteil 11 und das bewegliche Gussformbauteil 12 verklemmt wurden und geschmolzenes Metall in die Einspritzbuchse 14 zugeführt wurde. Mit der Drehung des Betätigungsservomotors M1 macht die Betätigungsmutter N eine Vorwärtsbewegung (linkswärtige Bewegung in 2). Folglich veranlasst die Betätigungsmutter N die Kolben 23P, 24P des Betätigungszylinders 23 bzw. des Druckerhöhungszylinders 24, eine Vorwärtsbewegung zu machen. Die Vorwärtsbewegung der Betätigungsmutter N und der Kolben 23P, 24P zwängt Hydrauliköl in die Bodenkammern 23B, 24B des Betätigungszylinders 23 und des Druckerhöhungszylinders 24 in die Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 durch das Hauptrohr 30.
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Die Vorwärtsbewegung des Kolbens 23P des Betätigungszylinders 23 veranlasst Hydrauliköl in der Bodenkammer 23B, durch das erste Nebenrohr 31, das Umschaltventil 40, das dann in der ersten Position 40A platziert ist, und das Hauptrohr 30 zu strömen und in die Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt zu werden. Simultan veranlasst die Vorwärtsbewegung des Kolbens 24P des Druckerhöhungszylinders 24 Hydrauliköl in der Bodenkammer 24B, durch das zweite Nebenrohr 32 und das Hauptrohr 30 zu strömen und in die Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt zu werden. Als ein Ergebnis wird der Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 durch den Druck des Hydrauliköls, das in die Bodenkammer 16B zugeführt wird, nach vorne hin bewegt.
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Der Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 macht die Vorwärtsbewegung bei einer hohen Geschwindigkeit durch das Hydrauliköl, das von dem Betätigungszylinder 23 und dem Druckerhöhungszylinder 24 zu der Bodenkammer 16B zugeführt wird. Dementsprechend macht der Einspritzkolben 15, der mit dem Betätigungsstab 16A des Einspritzzylinders 16 verbunden ist, die Vorwärtsbewegung bei einer hohen Geschwindigkeit, was das geschmolzene Metall in der Einspritzbuchse 14 veranlasst, rasch in den Gussformhohlraum 13 eingespritzt zu werden. Die Vorwärtsbewegungen des Einspritzkolbens 15 und des Kolbens 16P zwängen das geschmolzene Metall in der Einspritzbuchse 14 in den Gussformhohlraum 13. Während des Hochgeschwindigkeitsphasenbetriebs wird der Einspritzdruck P allmählich auf ein vorbestimmtes Niveau erhöht.
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Während des Hochgeschwindigkeitsphasenbetriebs der Druckgussmaschine 10 führt das Druckerhöhungsmodul U2 den Druckakkumulationsphasenbetrieb durch, während welchem das Hydrauliköl komprimiert und in den Druckakkumulatortank 54 gespeichert wird. 1 zeigt einen Zustand, in dem die Kolben 51P der Druckakkumulatorzylinder 51 in der Ausgangsposition vor dem Druckakkumulationsphasenbetrieb sind. Das Ventil 57 ist dann in der ersten Position 57A und daher geschlossen.
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Wenn der Druckakkumulationsphasenbetrieb startet, wird ebenfalls der Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb gestartet. Wenn der Druckakkumulatorservomotor M2 in dem Druckakkumulationsphasenbetrieb gedreht wird, macht die Druckakkumulatormutter 55 eine Vorwärtsbewegung (linkswärtige Bewegung in 2) durch die Drehung des Druckakkumulatorservomotors M2. Dementsprechend wird der Kolben 51P des Druckakkumulatorzylinders 51 angetrieben, um die Vorwärtsbewegung durch die Druckakkumulatormutter 55 zu machen. Die Vorwärtsbewegung der Druckakkumulatormutter 55 und des Kolbens 51P des Druckakkumulatorzylinders 51 veranlasst Hydrauliköl in den Bodenkammern 51B der Druckakkumulatorzylinder 51, in den Druckakkumulatortank 54 zu strömen.
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Mit dem geschlossenen Ventil 57 wird das gesamte Innenvolumen des Druckakkumulatortanks 54 und des Druckakkumulatorzylinders 51 allmählich mit der Vorwärtsbewegung der Kolben 51P der Druckakkumulatorzylinder 51 verringert, was den Druck P1 in dem Druckakkumulatortank 54 erhöht, wie durch die Strichpunktlinie in 5 angezeigt ist. Als ein Ergebnis wird das Hydrauliköl komprimiert und in dem Druckakkumulatortank 54 und dem Druckakkumulatorzylinder 51 gespeichert. Wenn der Druck P1 in dem Druckakkumulatortank 54 den vorbestimmten Druck erreicht, ist der Druckakkumulationsphasenbetrieb beendet bzw. vervollständigt und der Druckakkumulatorservomotor M2 wird gestoppt.
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In dem Hochgeschwindigkeitsphasenbetrieb veranlasst der Einspritzzylinder 16 den Einspritzkolben 15, das geschmolzene Metall bei Hochgeschwindigkeit einzuspritzen, bis das Füllen bei T2 in 5 beendet ist. Dann wird das Umschaltventil 40 umgeschaltet und ein Widerstand wird in dem Einspritzkolben 15 und dem Einspritzzylinder 16 gegen die Vorwärtsbewegung des Kolbens 16P erzeugt. Der Einspritzdruck P in der Bodenkammer 16B in dem Einspritzzylinder 16 wird durch das Hydrauliköl erhöht, das von dem Betätigungszylinder 23 und dem Druckerhöhungszylinder 24 zugeführt wird.
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In dem Druckerhöhungsphasenbetrieb wird das Druckerhöhungsmodul U2 derart gesteuert, dass der Einspritzdruck P ein gewünschtes Niveau wird, wie in 5 dargestellt ist. Indem das Umschaltventil 40 zu der zweiten Position 40B hin umgeschaltet wird, wie in 3 gezeigt ist, wird eine Fluidverbindung zwischen der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 und der Bodenkammer 41B des Nebentanks 41 vorgesehen und die Verbindung zwischen der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 und der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders wird abgeschaltet.
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In dem Druckerhöhungsphasenbetrieb veranlasst die Drehung des Betätigungsservomotors M1 die Betätigungsmutter N, eine Vorwärtsbewegung zu machen, und entsprechend werden die Kolben 23P, 24P des Betätigungszylinders 23 und des Druckerhöhungszylinder 24 nach vorne bewegt.
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Die Vorwärtsbewegung des Kolbens 23P des Betätigungszylinders 23 zwängt Hydrauliköl in die Bodenkammer 23B, um durch das erste Nebenrohr 31 und das Umschaltventil 40 in der zweiten Position 40B zu strömen und zu der Bodenkammer 41B des Nebentanks 41 abgegeben zu werden, jedoch wird dann kein Hydrauliköl in der Bodenkammer 23B des Betätigungszylinders 23 in die Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 geströmt. Deshalb arbeitet die Drehung des Betätigungsservomotors M1 nicht effektiv, um Hydrauliköl in dem Betätigungszylinder 23 in den Einspritzzylinder 16 zu fördern.
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Andererseits veranlasst die Vorwärtsbewegung des Kolbens 24P des Druckerhöhungszylinders 24 Hydrauliköl in der Bodenkammer 24B dazu, durch das zweite Nebenrohr 32 und das Hauptrohr 30 zu strömen und zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt zu werden. Dementsprechend wird Hydrauliköl lediglich von der Bodenkammer 24B des Druckerhöhungszylinders 24 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt, um den Einspritzkolben 17 zu veranlassen, das Gussmaterial bzw. das geschmolzene Material mit Druck zu beaufschlagen. Als ein Ergebnis wird die Zufuhr von Hydrauliköl zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 verglichen mit dem Fall verringert, in dem Hydrauliköl von sowohl den Bodenkammern 23B des Betätigungszylinders 23 als auch der Bodenkammer 24B des Druckerhöhungszylinders 24 zugeführt wird. Dementsprechend wird die Drehung des Betätigungsservomotors M1 effektiv, um Hydrauliköl in dem Druckerhöhungszylinder 24 in den Einspritzzylinder 16 zu fördern.
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Da der Druckerhöhungszylinder 24 einen Durchmesser hat, der kleiner als jener des Betätigungssensors 23 ist, erzeugt der Druckerhöhungszylinder 24 einen größeren Druck als der Betätigungszylinder 23, wenn die Betätigungsmutter N durch den Betätigungsservomotor M1 nach vorne bewegt wird. Wenn das Hydrauliköl in dem Druckerhöhungszylinder 24 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt wird, wird der Druck in der Bodenkammer 16b in Übereinstimmung mit dem Pascal'schen Gesetz erhöht und der Druck, der auf den Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 wirkt, wird ebenfalls erhöht. Als ein Ergebnis wird der Einspritzdruck P des Einspritzkolbens 15 erhöht, um das geschmolzene Material in dem Gussformhohlraum 13 mit Druck zu beaufschlagen.
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Ferner funktioniert das Umschaltventil 40 in der zweiten Position 40B als ein Absperrventil, in dem das Hydrauliköl von dem Druckerhöhungszylinder 24 zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 strömt, ohne in die Bodenkammer 23B des Betätigungszylinder 23 über das erste Nebenrohr 31 einzutreten. Deshalb ist der Kolben 23P des Betätigungszylinders 23 frei von dem Einfluss von Hochdruckhydrauliköl von dem Druckerhöhungszylinder 24 und verbleibt an der derzeitigen Position, ohne sich in eine beliebige Richtung zu bewegen.
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In dem Druckerhöhungsphasenbetrieb wird das Ventil 57 zu der zweiten Position 57B in Erwiderung auf ein Signal von der Steuervorrichtung 50 umgeschaltet und daher geöffnet, wie in 4 gezeigt ist, wenn das Umschaltventil 40 zu der zweiten Position 40B umgeschaltet wird. Entsprechend wird das Druckerhöhungsrohr 53, das durch das Ventil 57 geschlossen war, geöffnet, und das Hydrauliköl, das in dem Druckakkumulatortank 54 und dem Druckakkumulator 51 gespeichert ist, wird zu dem Druckerhöhungsrohr 53 hin abgegeben, durch das das Hydrauliköl zu der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 zugeführt wird. Dementsprechend wird in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb der Druck in der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 durch das Hydrauliköl erhöht, das von dem Druckerhöhungszylinder 24 ausgeströmt ist, und das Hydrauliköl, das von dem Druckerhöhungsmodul U2 aus zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird der Einspritzdruck P, der auf das geschmolzene Metall in dem Gussformhohlraum 13 über den Kolben 16P des Einspritzzylinders 16 und den Einspritzkolben 15 aufgebracht wird, in einer kurzen Zeit auf den gewünschten Druck erhöht. Mit anderen Worten wird während des Druckerhöhungsphasenbetriebs das Druckerhöhen durch den Druck erreicht, der in dem Druckerhöhungsmodul U2 akkumuliert bzw. gespeichert ist, als auch den Druck, der durch den Druckerhöhungszylinder 24 entwickelt wird.
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Wenn das geschmolzene Metall bzw. die Schmelze in dem Gussformhohlraum 13 verfestigt ist, werden das feste Gussformbauteil 11 und das bewegliche Gussformbauteil 12 geöffnet und ein gegossener Artikel wird entfernt. Die vorangehend beschriebene Ausführungsform bietet die folgenden Effekte.
- (1) Die Druckgussmaschine 10 weist das Einspritzmodul U1, das Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 16 zuführt, um den Einspritzkolben 15 zu veranlassen, die Einspritzung von geschmolzenem Metall in den Gussformhohlraum 13 durchzuführen, und das Druckerhöhungsmodul U2 auf, das Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder zuführt, um den Druck in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb zu erhöhen. Das Druckerhöhungsmodul U2 wird durch den Druckakkumulatorservomotor M2 angetrieben, der von dem Betätigungsservomotor M1 des Einspritzmoduls U1 verschieden ist. Der Druck wird in dem Druckakkumulatortank 54 durch den Druckakkumulatorservomotor M2 simultan mit der Zufuhr von Hydrauliköl gespeichert, das durch das Einspritzmodul U1 zugeführt wird. Da das Einspritzmodul U1 und das Druckerhöhungsmodul U2 simultan betrieben werden, wird deshalb die Zeit, die zum Erzeugen eines gegossenen Artikels erforderlich ist, reduziert, wodurch eine Produktivität erhöht wird.
- (2) In der Druckgussmaschine 10 werden der Betätigungszylinder 23 und der Druckerhöhungszylinder 24 des Einspritzmoduls U1 durch den Betätigungsservomotor M1 angetrieben und daher servogesteuert. Durch ein dementsprechendes Steuern des Betätigungszylinders 23 und des Druckerhöhungszylinders 24 wird die Strömung von Hydrauliköl von dem Betätigungszylinder 23 und dem Druckerhöhungszylinder 24 präzise gesteuert, sodass der Einspritzzylinder 16 geeignet betrieben wird. Der Einspritzzylinder 16, welcher dementsprechend servogesteuert wird, wird noch präziser als verglichen mit einem Fall gesteuert, in dem der Hydraulikzylinder hydraulisch gesteuert wird.
Ferner wird der Druckakkumulatorzylinder 51 des Druckerhöhungsmoduls U2 durch den Servomotor M2 angetrieben und daher servogesteuert. Durch ein dementsprechendes Steuern des Betriebs des Druckakkumulatorzylinders 51 wird die Strömung von Hydrauliköl, das von den Druckakkumulatorzylindern 51 zugeführt wird, und daher der Druck des Druckakkumulatortanks 54, präzise gesteuert. Der Druck P1 zum Erhöhen des Drucks in dem Druckerhöhungsphasenbetrieb wird präzise gesteuert, sodass der Druckerhöhungsphasenbetrieb mit dem gewünschten Einspritzungsdruck P durchgeführt werden kann und deshalb ein gegossener Artikel unter den geeigneten Bedingungen hergestellt werden kann.
- (3) Während des Druckerhöhungsphasenbetriebs wird der Druck durch den Druck erhöht, der durch das Druckerhöhungsmodul U2 akkumuliert bzw. gespeichert wird, als auch durch den Druck von dem Druckerhöhungszylinder 24 des Einspritzmoduls U1. Dementsprechend kann der Einspritzungsdruck P das gewünschte Niveau in kürzerer Zeit erreichen verglichen mit dem Fall, in dem der Druckerhöhungsphasenbetrieb durch lediglich den Druckerhöhungszylinder 24 durchgeführt wird.
- (4) In dem Druckerhöhungsmodul U2 arbeiten die Bodenkammern 51B der Druckakkumulatorzylinder 51 und des Druckakkumulatortanks 54 zusammen, um den Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls auszubilden. Verglichen mit dem Fall, in dem lediglich die Bodenkammer 51B des Druckakkumulatorzylinders 51 für ein Speichern von Hydrauliköl zum Druckerhöhen verwendet wird, reduziert das Vorsehen des Druckakkumulatortanks 54 die Länge des Druckakkumulatorzylinders 51, was die Druckgussmaschine 10 in einer Größe verkleinern kann.
- (5) Die Speicherkammer ist durch den Druckakkumulatortank 54 ausgebildet, in dem komprimiertes Hydrauliköl gespeichert ist. Wie für die Speicherkammer kann ein Akkumulator, der Druck durch die Komprimierung von internem Gas akkumuliert, verwendet werden. Jedoch erfordert die Verwendung eines Akkumulators, der komprimiertes Gas verwendet, um Hydrauliköl abzugeben, eine erhöhte Menge von Hydrauliköl für die Druckakkumulation. Die Verwendung des Druckakkumulatortanks 54 erfordert eine geringere Menge von Hydrauliköl für die Druckakkumulation, da das Hydrauliköl eine geringere Kompressibilität als Gas hat.
- (6) In dem Druckerhöhungsmodul U2 ist das Ventil 57 in dem Druckerhöhungsrohr 53 vorgesehen, das zwischen der Bodenkammer 16B des Einspritzzylinders 16 und dem Druckakkumulatortank 54 verbindet. In einem Speichern des Drucks in dem Druckakkumulatortank 54 durch den Druckakkumulatorzylinder 51 wird das Ventil 57 in der ersten Position 57A platziert, um das Druckerhöhungsrohr 53 abzutrennen, wonach die Druckspeicherung in dem Druckakkumulatortank 54 effektiv erreicht wird. In dem Druckerhöhungsphasenbetrieb, in dem das Ventil 57 in der zweiten Position 57B platziert ist oder geöffnet ist, wird der Einspritzungsdruck P rasch durch ein schnelles Lösen des Drucks erhöht, der in dem Druckerhöhungsmodul U2 gespeichert ist.
- (7) Der Betätigungszylinder 23 und der Druckerhöhungszylinder 24 des Einspritzmoduls U1 haben verschiedene Durchmesser. Dementsprechend wird der Einspritzungsdruck P, der für das Spritzgießen erforderlich ist, durch den Betätigungszylinder 23 und den Druckerhöhungszylinder 24 vorgesehen, was es dem Einspritzzylinder 16 ermöglicht, geeignet betrieben zu werden.
- (8) Das Umschaltventil 40, das als ein Absperrventil funktioniert, ist in dem ersten Nebenrohr 31 vorgesehen, das mit dem Betätigungszylinder 23 verbunden ist. Dementsprechend, wenn der Druckerhöhungszylinder 24 mit einem kleinen Durchmesser den Druckerhöhungsphasenbetrieb durchführt, kann die Rückströmung des Hydrauliköls zu dem Betätigungszylinder 23 mit einem großen Durchmesser verhindert werden. Dies ermöglicht es dem Druckerhöhungszylinder 24 mit kleinem Durchmesser, Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 16 zuverlässig zuzuführen, und dem Einspritzzylinder 16, den Druckerhöhungsphasenbetrieb erfolgreich durchzuführen.
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Die vorangehend beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Arten modifiziert werden, wie nachfolgend veranschaulicht ist.
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In dem Druckerhöhungsmodul U2 kann der Druckakkumulatortank 54 durch einen Akkumulator ersetzt werden, in dem Druck durch die Kompression von Gas akkumuliert wird.
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In dem Druckerhöhungsmodul U2 kann der Speicher des druckbeaufschlagten Hydrauliköls durch den Druckakkumulatorzylinder 51 und das Druckerhöhungsrohr 53 ohne den Druckakkumulatortank 54 ausgebildet sein. In solch einem Fall kann das Volumen des Hydrauliköls, das für den Speicher erforderlich ist, durch ein Erhöhen der Länge des Druckerhöhungszylinders 24 oder des Querschnitts der Druckerhöhungsleitung gewährleistet werden.
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Obwohl der Druckerhöhungszylinder 24 in dem Einspritzmodul U1 gemäß der vorangehend beschriebenen Ausführungsform vorgesehen ist, kann der Druckerhöhungszylinder 24 in dem Druckerhöhungsmodul U2 vorgesehen sein und das Einspritzmodul U1 kann lediglich den Betätigungszylinder 23 aufweisen.
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In dem Druckerhöhungsmodul U2 ist die Anzahl von Druckakkumulatorzylindern 51 nicht auf zwei begrenzt.
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In dem Einspritzmodul U1 sind die Zahl des Betätigungszylinders 23 und des Druckerhöhungszylinders 24 nicht auf eins begrenzt.
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Die Spritzgussvorrichtung ist auf ein Harzformen anwendbar, in dem ein Harz in den Gussformhohlraum 13 eingespritzt wird, um einen Harzguss auszubilden.
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Der Betätigungsmotor und der Druckakkumulatormotor müssen kein Servomotor sein, sondern können einen Motor einer beliebigen anderen geeigneten Art verwenden.
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Eine Spritzgussvorrichtung weist einen Einspritzkolben zum Einspritzen eines Gussmaterials in eine Gussform und zum Druckbeaufschlagen des Gussmaterials auf. Die Spritzgussvorrichtung weist ferner einen Einspritzzylinder, ein Einspritzmodul, das ein Einspritzen durchführt, und ein Druckerhöhungsmodul auf, das eine Druckerhöhung unterstützt. Der Einspritzzylinder weist einen Betätigungszylinder, einen Motor und eine Schraube auf und eine Mutter wandelt eine Drehung des Motors in eine lineare Bewegung über das Kugelgewinde um. Das Druckerhöhungsmodul weist einen Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls, einen Motor, eine Schraube, die durch den Motor gedreht wird, und eine Mutter, die die Drehung des Motors in eine lineare Bewegung umwandelt, ein Kompressionsbauteil, das das Hydrauliköl komprimiert, das in den Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls gespeichert ist, und ein Ventil auf, das eine Strömung des Hydrauliköls, das in dem Speicherteil des komprimierten Hydrauliköls gespeichert ist, in den Einspritzzylinder ermöglicht oder stoppt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-597 [0002]
- JP 2000-84654 [0004, 0005]
