DE102017219966A1

DE102017219966A1 - Hydraulic pouring unit

Info

Publication number: DE102017219966A1
Application number: DE102017219966.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk-Walter Herold; Holger Engert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109764009B; CN109764009A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Gießeinheit, die für eine Formmaschine, insbesondere für eine Druckgussmaschine vorgesehen ist und die einen Gießzylinder mit einem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum, eine Niederdruckquelle, mit der der Druckraum des Gießzylinders während einer Vorfüllphase und/oder eine Formfüllphase fluidisch verbunden ist, und eine Hochdruckquelle aufweist, mit der der Druckraum des Gießzylinders während einer Nachdruckphase fluidisch verbunden ist, wobei die fluidische Verbindung zwischen dem Druckraum des Gießzylinders und der Niederdruckquelle durch ein elektrohydraulisch vorgesteuertes 2/2-Wegesitzventil mit zwei Anschlüssen auf- und zugesteuert wird, das einen beweglichen Hauptkolben, dessen beide Stirnseiten fluidisch mit demselben Anschluss verbunden sind, und ein Vorsteuerventil aufweist.
Eine derartige hydraulische Gießeinheit soll derart gestaltet werden, dass der Betrieb der Gießeinheit verbessert und die Qualität der Druckgussteile verbessert werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass der Hauptkolben im Abstand zu jeder der beiden Stirnseiten einen Steuerbund besitzt, der zwei gegen die Stirnseiten abgedichtete Steuerräume voneinander trennt, die über das Vorsteuerventil derart mit Druck beaufschlagbar sind, dass die Position des Hauptkolbens entsprechend einem Sollwert eingestellt wird.

The invention relates to a hydraulic casting unit which is provided for a molding machine, in particular for a die-casting machine and which has a casting cylinder with a pressure chamber acting in the extension direction, a low-pressure source with which the pressure chamber of the casting cylinder is fluidically connected during a prefilling phase and / or a mold filling phase. and a high pressure source to which the pressure space of the casting cylinder is fluidly connected during a Nachdruckphase, wherein the fluidic connection between the pressure chamber of the casting cylinder and the low pressure source by an electro-hydraulically piloted 2/2-way seat valve with two ports up and is controlled, the one movable main piston whose both end faces are fluidly connected to the same port, and having a pilot valve.
Such a hydraulic casting unit is to be designed such that the operation of the casting unit can be improved and the quality of the die-cast parts can be improved. This is achieved in that the main piston at a distance from each of the two end faces has a control collar which separates two sealed against the end faces control spaces from each other via the pilot valve are pressurized so that the position of the main piston is set according to a desired value.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Gießeinheit, die für eine Formmaschine, insbesondere für eine Druckgussmaschine vorgesehen ist und die einen Gießzylinder mit einem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum, eine Niederdruckquelle, mit der der genannte Druckraum des Gießzylinders während einer Vorfüllphase und/oder eine Formfüllphase fluidisch verbunden ist, und eine Hochdruckquelle aufweist, mit der der Druckraum des Gießzylinders während einer Nachdruckphase fluidisch verbunden ist, wobei die fluidische Verbindung zwischen dem Druckraum des Gießzylinders und der Niederdruckquelle durch ein elektrohydraulisch vorgesteuertes 2/2-Wegesitzventil mit zwei Anschlüssen auf- und zugesteuert wird, das einen beweglichen Hauptkolben, dessen beide Stirnseiten fluidisch mit demselben Anschluss verbunden sind, und ein Vorsteuerventil aufweist. Die Hochdruckquelle kann zum Beispiel ein Hochdruckspeicher oder ein Druckübersetzer sein.The invention relates to a hydraulic casting unit, which is provided for a molding machine, in particular for a die casting machine and which is a casting cylinder with an effective in the extension direction pressure chamber, a low pressure source to which said pressure chamber of the casting cylinder during a Vorfüllphase and / or a Formfüllphase is fluidly connected , And a high pressure source, with which the pressure space of the casting cylinder during a Nachdruckphase is fluidly connected, wherein the fluidic connection between the pressure chamber of the casting cylinder and the low pressure source by an electro-hydraulically piloted 2/2-way seat valve with two ports up and is controlled, the a movable main piston whose both end faces are fluidly connected to the same port, and having a pilot valve. The high pressure source may be, for example, a high pressure accumulator or a pressure intensifier.

Eine derartige hydraulische Gießeinheit ist zum Beispiel aus der WO 2006/042500 A2 bekannt. Dort wird die fluidische Verbindung zwischen dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders und der Niederdruckquelle als Schaltventil ausgebildeten Logikventil auf- und zugesteuert, Die federseitige, rückwärtige Steuerfläche des Logikventils ist über ein Vorsteuerventil entweder in Schließrichtung mit dem Druck der Niederdruckquelle beaufschlagbar oder von Druck entlastbar. In Öffnungsrichtung wirken an einer zweiten Steuerfläche der Druck der Niederdruckquelle und an einer dritten Steuerfläche der im Druckraum des Gießzylinders anstehende Druck. Die zweite Steuerfläche und die dritte Steuerfläche sind zusammen genauso groß wie die erste, rückwärtige Steuerfläche. Damit das Logikventil in der Nachdruckphase geschlossen bleibt, ist über ein Wechselventil jeweils der höhere Druck von Druckraum und Niederdruckquelle auf die erste Steuerfläche gegeben.Such a hydraulic casting unit is for example from WO 2006/042500 A2 known. There, the fluidic connection between the effective in the extension direction pressure chamber of the casting cylinder and the low pressure source as a switching valve logic valve open and closed, the spring-side, rear control surface of the logic valve can be acted upon by a pilot valve either in the closing direction with the pressure of the low pressure source or relieved of pressure. In the opening direction, the pressure of the low-pressure source acts on a second control surface and the pressure prevailing in the pressure chamber of the casting cylinder acts on a third control surface. The second control surface and the third control surface together are the same size as the first, rear control surface. So that the logic valve remains closed in the Nachdruckphase, the higher pressure of the pressure chamber and low pressure source is given to the first control surface via a shuttle valve in each case.

Aus der DE 10 2012 016 838 A1 ist eine hydraulische Gießeinheit bekannt, bei der die fluidische Verbindung zwischen dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders und der Niederdruckquelle mit einem stetig verstellbaren Logikventil auf- und zugesteuert werden kann, Eine federseitige und in Schließrichtung wirksame, erste Steuerfläche des Logikventils ist dauernd mit einer dritten Steuerfläche verbunden, die mit dem im Druckraum des Gießzylinders anstehenden Druck beaufschlagt ist, und ist größer als die dritte Steuerfläche. Über ein Vorsteuerventil ist Druckmittel einem an eine zweite, in Öffnungsrichtung wirkenden Steuerfläche angrenzenden Steuerraum zuführbar oder aus dem Steuerraum verdrängbar. Die zweite Steuerfläche und die dritte Steuerfläche sind zusammen genauso groß wie die erste, rückwärtige Steuerfläche. Wird der Steuerraum an der zweiten Steuerfläche mit einem Tank verbunden, so schließt das Logikventil aufgrund der gegenüber der dritten Steuerfläche größeren ersten Steuerfläche und aufgrund der Kraft der Schließfeder.From the DE 10 2012 016 838 A1 a hydraulic casting unit is known, in which the fluidic connection between the pressure acting in the extension direction pressure chamber of the casting cylinder and the low pressure source with a continuously adjustable logic valve and can be controlled, a spring-side and in the closing direction effective, first control surface of the logic valve is permanently with a third Control surface is connected, which is acted upon by the pending in the pressure chamber of the casting cylinder pressure, and is larger than the third control surface. Via a pilot valve, pressure medium can be fed to or displaced from the control chamber to a control chamber adjoining a second control surface acting in the opening direction. The second control surface and the third control surface together are the same size as the first, rear control surface. If the control chamber is connected to a tank at the second control surface, the logic valve closes due to the first control surface, which is larger than the third control surface, and due to the force of the closing spring.

Eine hydraulische Gießeinheit soll derart gestaltet werden, dass der Betrieb der Gießeinheit verbessert und die Qualität der Druckgussteile verbessert werden können.A hydraulic pouring unit is to be designed in such a way that the operation of the pouring unit can be improved and the quality of the die cast parts can be improved.

Dies wird dadurch erreicht, dass der Hauptkolben im Abstand zu jeder der beiden Stirnseiten einen Steuerbund besitzt, der zwei gegen die Stirnseiten abgedichtete Steuerräume voneinander trennt, die über das Vorsteuerventil derart mit Druck beaufschlagbar sind, dass die Position des Hauptkolbens entsprechend einem Sollwert stetig verstellbar ist.This is achieved in that the main piston at a distance from each of the two end faces has a control collar which separates two sealed against the end faces control spaces from each other via the pilot valve are pressurized so that the position of the main piston is continuously adjustable according to a desired value ,

Das Wegeventil ist also ein stetig verstellbares Wegeventil. Somit kann an dem 2/2-Wegeventil jeweils ein gewünschter Durchflussquerschnitt eingestellt werden. Der Volumenstrom über das Wegeventil und damit die Geschwindigkeit des Gießzylinders in der Vorfüllphase und in der Formfüllphase hängt in einer bestimmten Position des Hauptkolbens noch von der Druckdifferenz über das Wegeventil ab. Bei Kenntnis dieser Druckdifferenz oder durch Erfassung der Geschwindigkeit des Gießzylinders kann der Hauptkolben auf eine Position gestellt werden, bei der die gewünschte Geschwindigkeit erreicht wird. Das Wegeventil wird aktiv durch Druckmittelzufuhr in den einen Steuerraum und Druckmittelverdrängung aus dem anderen Steuerraum geschlossen und ersetzt dabei auch ein Rückschlagventil. Ein solches Rückschlagventil trennt bei bekannten hydraulischen Gießeinheiten die Niederdruckquelle vom unter Hochdruck stehenden Druckraum des Gießzylinders.The directional control valve is thus a continuously adjustable directional control valve. Thus, a desired flow cross section can be set in each case on the 2/2-way valve. The flow rate through the directional control valve and thus the speed of the casting cylinder in the priming phase and in the mold filling phase still depends on the pressure difference via the directional control valve in a certain position of the main piston. Knowing this pressure difference or by detecting the speed of the casting cylinder, the main piston can be set to a position at which the desired speed is achieved. The directional control valve is actively closed by pressure medium supply in the one control chamber and pressure medium displacement from the other control room, replacing a check valve. Such a check valve separates in known hydraulic casting the low pressure source from the high pressure pressure chamber of the casting cylinder.

Insbesondere kann das 2/2-Wegeventil auch so angesteuert werden, dass die Verbindung von der Niederdruckquelle zum in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders zu einem solchen Zeitpunkt geschlossen wird, dass der Hochdruckaufbau in dem Druckraum möglichst schnell erfolgt, ohne dass der Gießzylinder vorzeitig abgebremst würde. Die Anordnung erlaubt auch den gezielten Druckaufbau gemäß einer Sollkurve. Außerdem kann durch das aktive Schließen des 2/2-Wegeventils der Impulsanteil im Zulauf von der Niederdruckquelle her von dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders getrennt werden. Auf diese Weise kann eine sich negativ auf das Produkt auswirkende Druckspitze zum Ende der Formfüllphase und zum Beginn des Hochdruckaufbaus klein gehalten oder ganz vermieden werden.In particular, the 2/2-way valve can also be controlled so that the connection is closed from the low pressure source to effective in the extension direction pressure chamber of the casting cylinder at such a time that the high pressure build-up in the pressure chamber as quickly as possible, without the casting cylinder would be decelerated prematurely , The arrangement also allows the targeted pressure build-up according to a setpoint curve. In addition, by the active closing of the 2/2-way valve, the pulse component in the inlet of the low-pressure source can be separated from the effective in the extension direction pressure chamber of the casting cylinder. In this way, a negative impact on the product pressure peak at the end of Formfüllphase and the beginning of the high pressure build-up can be kept small or avoided altogether.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Gießeinheit kann man den Unteransprüchen entnehmen. Advantageous embodiments of a hydraulic pouring unit according to the invention can be found in the dependent claims.

Es ist vorteilhaft, wenn das 2/2-Wegeventil als 2/2-Wegesitzventil ausgebildet ist.It is advantageous if the 2/2-way valve is designed as a 2/2-way seat valve.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Hauptkolben hinsichtlich der Drücke in den beiden Anschlüssen des Wegeventils wenigstens annähernd druckausgeglichen ist. Dann kann die Druckquelle für die Steuerung des Hauptkolbens ohne weiteres die Niederdruckquelle sein.It is particularly advantageous if the main piston is at least approximately pressure-balanced with regard to the pressures in the two ports of the directional control valve. Then the pressure source for the control of the main piston can easily be the low pressure source.

Eine Position des Hauptkolbens des 2/2-Wegeventils ist besonders genau einstellbar, wenn ein Weggeber vorhanden ist, von dem die Position des Hauptkolbens erfassbar ist. Die Position des Hauptkolbens kann dann entsprechend dem vorgegebenen Sollwert für die Position eingeregelt werden. Der Hauptkolben ist dann also positionsgeregelt.A position of the main piston of the 2/2-way valve is particularly accurate adjustable, if a displacement sensor is present, of which the position of the main piston is detected. The position of the main piston can then be adjusted according to the predetermined setpoint for the position. The main piston is then position-controlled.

Das 2/2-Wegeventil kann während der Formfüllphase in Abhängigkeit von der Position des Gießzylinders geschlossen werden.The 2/2-way valve can be closed during the Formfüllphase depending on the position of the casting cylinder.

Über das 2/2-Wegeventil kann zu Beginn der Bewegung der Gießzylinder sanft ohne Anfahrruck angefahren werden. Das 2/2-Wegeventil kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Position oder in Abhängigkeit von der Position und der Geschwindigkeit des Gießzylinders aktiv geschlossen werden, wenn zum Ende der Formfüllphase der Druck ansteigt. Unter Nutzung eines Drucksensors kann das 2/2-Wegeventil druckabhängig angesteuert werden, wobei in Abhängigkeit vom Druck zum Beispiel in dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum oder in einem in Einfahrrichtung wirksamen Druckraum des Gießzylinders das 2/2-Wegeventil geschlossen wird. Es ist auch eine Ansteuerung des 2/2-Wegeventils in Abhängigkeit vom Druck und einem oder mehreren anderen Parametern wie Position und/oder Geschwindigkeit des Gießzylinders denkbar. Auf Grund der hohen Dynamik des 2/2-Wegeventils und der guten Wiederholgenauigkeit in der Ansteuerung des 2/2-Wegeventils kann genau die Gießzylinderposition berechnet werden, an der das 2/2-Wegeventil geschlossen werden sollte, um eine sehr kurze Druckaufbauzeit zu Beginn der Nachdruckphase zu erhalten. Es ist somit auch möglich, den Schließvorgang des 2/2-Wegeventils bereits vor Erreichen der vollständigen Füllung der Kavität einzuleiten und so Totzeiten zu eliminieren.The casting cylinder can be approached smoothly without starting pressure at the beginning of the movement via the 2/2-way valve. For example, the 2/2-way valve may be actively closed depending on the position or the position and speed of the casting cylinder when the pressure increases at the end of the mold filling phase. Using a pressure sensor, the 2/2-way valve can be actuated as a function of pressure, wherein the 2/2-way valve is closed depending on the pressure, for example in the pressure chamber effective in the extension direction or in an effective in retraction pressure chamber of the casting cylinder. It is also a control of the 2/2-way valve in dependence on the pressure and one or more other parameters such as position and / or speed of the casting cylinder conceivable. Due to the high dynamics of the 2/2-way valve and the good repeatability in the control of the 2/2-way valve can be calculated exactly the Gießzylinderposition at which the 2/2-way valve should be closed to a very short pressure build-up time at the beginning to obtain the emphasis phase. It is thus also possible to initiate the closing process of the 2/2-way valve before reaching the complete filling of the cavity and thus to eliminate dead times.

Durch das aktive, schnelle Schließen des hochdynamischen 2/2-Wegeventils wird auch die dynamische Ölsäule des Niederdruckpfades vom Druckraum des Gießzylinders getrennt. So wird verhindert, dass sich dynamische Druckwellen, welche durch das abrupte Abbremsen des Gießzylinders am Ende der Formfüllphase entstehen, auf das Produkt auswirken. Durch entsprechende Ansteuerung können die Druckwellen allerdings auch genutzt werden, um durch ein Einfangen der Druckwelle den Druckaufbau besonders schnell zu machen.The active, fast closing of the highly dynamic 2/2-way valve also separates the dynamic oil column of the low-pressure path from the pressure chamber of the casting cylinder. This prevents dynamic pressure waves, which result from the abrupt deceleration of the casting cylinder at the end of the mold filling phase, from affecting the product. By appropriate control, however, the pressure waves can also be used to make the pressure build-up particularly fast by trapping the pressure wave.

Mit der Erfindung und gegebenenfalls einer oder mehrerer der Ausgestaltungen lassen sich also eine Reihe von Systemverbesserungen erzielen. Da das 2/2-Wegeventil aus der geschlossenen Stellung heraus stetig verstellbar ist, kann ein Anfahrruck des Gießzylinders vermieden werden. Der Ventilblock wird kompakt, da ein separates Rückschlagventil entfällt. Die Druckaufbauzeit zu Beginn der Nachdruckphase kann reduziert werden, so dass sich die Qualität der Druckgussteile erhöht. Aufgrund des aktiven Schließens des 2/2-Wegeventils können die Bedingungen für das Schließen frei gewählt werden. Eine dynamische Druckwelle kann gezielt genutzt oder abgetrennt werden.Thus, with the invention and optionally one or more of the embodiments, a number of system improvements can be achieved. Since the 2/2-way valve is continuously adjustable from the closed position, a starting pressure of the casting cylinder can be avoided. The valve block is compact, as a separate check valve is eliminated. The pressure build-up time at the beginning of the holding pressure phase can be reduced so that the quality of the die-cast parts increases. Due to the active closing of the 2/2-way valve, the conditions for closing can be freely selected. A dynamic pressure wave can be selectively used or separated.

Die Phasen der Füllung einer Form und zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Gießeinheit sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.The phases of the filling of a mold and two embodiments of a hydraulic pouring unit according to the invention are shown in the drawings. With reference to the figures of these drawings, the invention will now be explained in more detail.

Es zeigen

1 eine stark schematisierte Druckgussmaschine mit dem Gießzylinder in der Ausgangsstellung zu Beginn des Druckgießens eines Werkstücks,
2 die Druckgussmaschine nach 1 während der Vorfüllphase nach Schließen der Einfüllöffnung durch den vom Gießzylinder bewegten Gießkolben,
3 die Druckgussmaschine nach 1 am Ende der Vorfüllphase und zu Beginn der Formfüllphase,
4 die Druckgussmaschine nach 1 in der Nachdruckphase,
5 das erste Ausführungsbeispiel als hydraulische Schaltanordnung, gemäß der die Geschwindigkeit des Gießzylinders durch den dem Gießzylinder zulaufenden Volumenstrom bestimmt ist,
6 das zweite Ausführungsbeispiel als hydraulische Schaltanordnung, gemäß der die Geschwindigkeit des Gießzylinders durch den aus dem Gießzylinder ablaufenden Volumenstrom bestimmt ist, und
7 ein elektrohydraulisch vorgesteuertes 2/2-Wegeventil mit einem proportional verstellbaren Hauptkolben, wie es in den Ausführungsbeispielen nach den 5 und 6 verwendet werden kann.

Show it

1 a highly schematic die casting machine with the casting cylinder in the starting position at the beginning of the die casting of a workpiece,
2 the die casting machine after 1 during the prefilling phase after closing the filling opening by the casting piston moved by the casting cylinder,
3 the die casting machine after 1 at the end of the prefilling phase and at the beginning of the mold filling phase,
4 the die casting machine after 1 in the repressive phase,
5 the first embodiment as a hydraulic switching arrangement, according to which the speed of the casting cylinder is determined by the casting cylinder tapering volume flow,
6 the second embodiment as a hydraulic switching arrangement, according to which the speed of the casting cylinder is determined by the running out of the casting cylinder volume flow, and
7 an electro-hydraulically pilot operated 2/2-way valve with a proportionally adjustable main piston, as in the embodiments of the 5 and 6 can be used.

Gemäß den 1 bis 4 umfasst eine Druckgussmaschine einen Gießzylinder 10, der als Differentialzylinder ausgebildet ist und einen Kolben 11 und eine Kolbenstange 12 aufweist, die sich von der einen Seite des Kolbens 11 aus durch das Innere des Gießzylinders hindurch erstreckt und an einem Deckel aus dem Gehäuse 13 des Gießzylinders nach außen tritt. Durch den Kolben 11 sind im Inneren des Gießzylinders 10 ein vollzylindrischer, bodenseitiger Druckraum 14 und ein ringförmiger, stangenseitiger Druckraum 15 voneinander getrennt. According to the 1 to 4 For example, a die casting machine includes a casting cylinder 10 , which is designed as a differential cylinder and a piston 11 and a piston rod 12 which extends from one side of the piston 11 extends through the interior of the casting cylinder and on a cover from the housing 13 the casting cylinder comes to the outside. By the piston 11 are inside the casting cylinder 10 a fully cylindrical, bottom-side pressure chamber 14 and an annular, rod-side pressure chamber 15 separated from each other.

An der Kolbenstange 12 ist ein Gießkolben 16 befestigt, der in einer in einer Schussbuchse 17 ausgebildeten Schusskammer 18 geradlinig bewegbar ist. In der Schussbuchse 17 befindet sich eine Einfüllöffnung 19 für das flüssige oder teigige Formmaterial, aus dem das zu formende Werkstück bestehen soll. Die Schussbuchse 17 ist mit einer Form 20 zusammengebaut, durch die ein Formhohlraum 21 gebildet ist, der zur Herstellung eines Werkstücks mit dem Formmaterial zu füllen ist und durch die die Form des Werkstücks vorgegeben ist. Von der Schusskammer 18 führt ein Gießkanal 22 in den Formhohlraum 21.At the piston rod 12 is a casting piston 16 fixed in one in a shot sleeve 17 trained firing chamber 18 is linearly movable. In the shot sleeve 17 there is a filling opening 19 for the liquid or doughy molding material from which the workpiece to be formed is to be made. The shot bush 17 is with a shape 20 assembled, through which a mold cavity 21 is formed, which is to be filled for the production of a workpiece with the molding material and through which the shape of the workpiece is predetermined. From the firing chamber 18 leads a casting channel 22 into the mold cavity 21 ,

Gemäß 1 befinden sich der Gießzylinder 10 und der Gießkolben 16 in einer Ausgangsstellung, in der die Kolbenstange 12 ganz eingefahren ist. Durch die in der gezeigten Position des Gießkolbens 16 offene Einfüllöffnung 19 ist die für die Formung des Werkstücks notwendige Menge an Formmaterial in die Schusskammer gefüllt worden. Es wird nun die auch Vorfüllphase genannte, erste Phase des Druckgussvorgangs gestartet, in der der Gießkolben langsam vorwärtsbewegt wird und die Einfüllöffnung 19 überfährt und verschließt. Der dann erreichte Zustand ist in 2 gezeigt. Dann wird der Gießkolben beschleunigt und währenddessen durch weiteres Verfahren des Gießkolbens 16 schließlich der in 3 gezeigte Zustand erreicht, in dem das Formmaterial am Formanschnitt ansteht.According to 1 are the casting cylinder 10 and the casting piston 16 in a starting position, in which the piston rod 12 is completely retracted. By in the position of the casting piston shown 16 open filling opening 19 the amount of molding material necessary for the formation of the workpiece has been filled into the firing chamber. The first phase of the die casting process, also called the prefilling phase, is started, in which the casting piston is slowly advanced and the filling opening 19 drives over and closes. The state then reached is in 2 shown. Then the casting piston is accelerated and meanwhile by further process of the casting piston 16 finally the in 3 shown reached state in which the molding material is present at the mold gate.

Die nun folgende auch Formfüllphase genannte, zweite Phase des Druckgussvorgangs läuft sehr schnell mit möglichst konstanter Geschwindigkeit des Gießkolbens 16 ab. Während dieser zweiten Phase wird die Form mit hoher Fließgeschwindigkeit des Formmaterials mit diesem gefüllt.The following also called Formfüllphase, second phase of the die-casting process runs very fast with constant possible speed of the casting 16 from. During this second phase, the high flow rate mold material is filled with it.

In der dritten Phase, auch Nachdruckphase genannt, wird das Formmaterial in alle Bereiche des Formhohlraums 21 hinein mit hohem Druck verdichtet und dabei auch der Materialschwund kompensiert. Der in der Nachdruckphase erforderliche hohe Druck im Druckraum 14 des Gießzylinders kann mit Hilfe eines Druckübersetzers, der dann als Hochdruckquelle anzusehen ist, oder auch direkt mit Hilfe eines Hochdruckspeichers oder einer Pumpe erzeugt werden.In the third phase, also referred to as the holding phase, the molding material is transferred to all areas of the mold cavity 21 compressed into it with high pressure and thereby compensated for the material shrinkage. The high pressure in the pressure chamber required in the pressure phase 14 the casting cylinder can be generated by means of a pressure booster, which is then regarded as a high-pressure source, or directly by means of a high-pressure accumulator or a pump.

Die beiden in den 5 und 6 gezeigten hydraulischen Gießeinheiten umfassen den schon aus den 1 bis 4 ersichtlichen Gießzylinder 10 mit dem Kolben 11, der Kolbenstange 12, dem Gehäuse 13 und dem bodenseitigen Druckraum 14 und dem stangenseitigen Druckraum 15. Als Druckquellen vorhanden sind ein Niederdruckspeicher 30, ein Hochdruckspeicher 31 und eine Konstantpumpe 32, die von einem drehzahlregelbaren Elektromotor 33 über eine in einem Pumpenträger 34 untergebrachte Kupplung antreibbar ist.The two in the 5 and 6 shown hydraulic casting units include the already from the 1 to 4 apparent casting cylinder 10 with the piston 11 , the piston rod 12 , the housing 13 and the bottom pressure chamber 14 and the rod-side pressure chamber 15 , As sources of pressure there is a low-pressure accumulator 30 , a high-pressure accumulator 31 and a constant pump 32 that of a variable speed electric motor 33 about one in a bellhousing 34 accommodated clutch is driven.

Der bodenseitige Druckraum 14 des Gießzylinders 10 ist über ein elektromagnetisch direkt betätigbares, stromlos geschlossenes 2/2-Wegesitzventil 40 unmittelbar mit dem Druckanschluss der Konstantpumpe 32 verbindbar. Der bodenseitige Druckraum 14 des Gießzylinders 10 ist außerdem über ein hochdynamisches, elektrohydraulisch vorgesteuertes 2/2-Wegesitzventil 41 direkt mit dem Niederdruckspeicher 30 verbindbar. Wenn kein elektrisches Steuersignal anliegt, ist des 2/2-Wegesitzventil 41 geschlossen. Weiterhin ist der bodenseitige Druckraum 14 des Gießzylinders 10 über ein elektrohydraulisch vorgesteuertes 2/2-Wegesitzventil 42 direkt mit dem Hochdruckspeicher 31 verbindbar. Wenn kein elektrisches Steuersignal anliegt, ist des 2/2-Wegesitzventil 42 geschlossen. Die 2/2-Wegesitzventile 41 und 42 sind proportional zu einem Eingangssignal verstellbar. Es sind also sogenannte Stetig- oder Proportionalventile. Ihr Durchflussquerschnitt ändert sich proportional zum Eingangssignal.The bottom pressure chamber 14 of the casting cylinder 10 is via an electromagnetically directly operable, normally closed 2/2-way seat valve 40 directly with the pressure connection of the constant pump 32 connectable. The bottom pressure chamber 14 of the casting cylinder 10 is also equipped with a highly dynamic, electro-hydraulically pilot operated 2/2-way seat valve 41 directly with the low-pressure accumulator 30 connectable. If no electrical control signal is present, the 2/2-way seat valve 41 closed. Furthermore, the bottom-side pressure chamber 14 of the casting cylinder 10 via an electrohydraulically controlled 2/2-way seat valve 42 directly with the high-pressure accumulator 31 connectable. If no electrical control signal is present, the 2/2-way seat valve 42 closed. The 2/2-way seat valves 41 and 42 are adjustable in proportion to an input signal. So there are so-called continuous or proportional valves. Its flow area changes proportionally to the input signal.

Der Niederdruckspeicher 30 ist über ein direktgesteuertes, stromlos geschlossenes 2/2-Wegesitzventil 43 mit Elektromagnetbetätigung unmittelbar mit dem Druckanschluss der Konstantpumpe 42 verbindbar. Der Hochdruckspeicher 31 ist über ein direktgesteuertes, stromlos geschlossenes 2/2-Wegesitzventil 44 mit Elektromagnetbetätigung ebenfalls unmittelbar mit dem Druckanschluss der Konstantpumpe 42 verbindbar.The low pressure accumulator 30 is via a direct operated, normally closed 2/2-way seat valve 43 with solenoid operation directly with the pressure connection of the constant pump 42 connectable. The high-pressure accumulator 31 is via a direct operated, normally closed 2/2-way seat valve 44 with solenoid operation also directly with the pressure connection of the constant pump 42 connectable.

Der stangenseitige Druckraum 15 des Gießzylinders 10 ist bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß den 5 und 6 über ein elektromagnetisch direkt betätigtes, stromlos geschlossenes 2/2-Wegeventil 44 unmittelbar mit dem Druckanschluss der Konstantpumpe 42 verbindbar.The rod-side pressure chamber 15 of the casting cylinder 10 is in both embodiments according to the 5 and 6 via an electromagnetically directly operated, normally closed 2/2 way valve 44 directly with the pressure connection of the constant pump 42 connectable.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 ist der stangenseitige Druckraum 15 des Gießzylinders über ein direktgesteuertes, stromlos geschlossenes 2/2-Wegesitzventil 45 mit Elektromagnetbetätigung mit einem Tank 46 verbindbar. Dieses 2/2 Wegesitzventil ist wie die 2/2-Wegesitzventile 40, 43 und 44 ein Schaltventil.According to the embodiment 5 is the rod-side pressure chamber 15 the casting cylinder via a directly controlled, normally closed 2/2-way seat valve 45 with solenoid actuation with a tank 46 connectable. This 2 / 2 Wegesitzventil is like the 2/2-way seat valves 40 . 43 and 44 a switching valve.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist in der Verbindung zwischen dem stangenseitigen Druckraum 15 des Gießzylinders 10 und dem Tank 46 nicht ein Schaltventil, sondern ein stetig verstellbares 2/2-Wegesitzventil 47 eingefügt, das wie die 2/2-Wegesitzventile 41 und 42 elektrohydraulisch vorgesteuert und geschlossen ist, wenn kein elektrisches Eingangssignal anliegt.According to the embodiment 6 is in the connection between the rod side pressure chamber 15 of the casting cylinder 10 and the tank 46 not a switching valve, but a continuously adjustable 2/2-way seat valve 47 inserted, like the 2/2-way seat valves 41 and 42 electro-hydraulically piloted and closed when no electrical input signal is present.

Ein 2/2-Wegesitzventil 41, wie es bei den Ausführungsbeispielen nach den 5 und 6 verwendet wird, ist in seiner konstruktiven Ausgestaltung näher aus 7 ersichtlich. Demgemäß ist das 2/2-Wegesitzventil 41 ein Einbauventil mit einem eine Einbaubuchse 50 und einen Deckel 51 aufweisenden Gehäuse, in denen ein hohler Hauptkolben 52 bezogen auf die Längsachse der Einbaubuchse 50 in Axialrichtung verschiebbar ist. An der Einbaubuchse 50 sind ein radialer Ventilanschluss B und axialer Ventilanschluss A ausgebildet. Zwischen diesen beiden Anschlüssen ist in der Einbaubuchse ein Ventilsitz 53 ausgebildet, auf dem der Hauptkolben 52 mit einer Außenschulter 54 aufsitzen kann. In einem Bereich vor der Außenschulter 54 ist der Hauptkolben 52 auf einem bestimmten Durchmesser in der Einbaubuchse 50 geführt. Außerdem ist der Hauptkolben 52 in dem Bereich vor der Außenschulter mit zur Stirnseite 55 hin offenen Steuernuten 56 versehen. Der Hauptkolben 52 ist durchgängig hohl, so dass in einem vor seiner dem Ventilanschluss A abgewandten und sich im Deckel 51 befindlichen Stirnseite 57 befindlichen Raum 58 derselbe Druck wie am Ventilanschluss A herrscht. Der Führungsdurchmesser des Hauptkolbens 52 ist von der besagten Stirnseite 57 aus über eine gewisse Länge gleich dem Durchmesser des Hauptkolbens vor der Außenschulter 54 ist. Der Hauptkolben ist dadurch aufgrund von Durchmesserdifferenzen im Sitzbereich zwar nicht vollkommen, jedoch weitgehend druckausgeglichen.On 2 / 2-way seat valve 41 , as in the embodiments according to the 5 and 6 is used is closer in its structural design 7 seen. Accordingly, the 2/2-way seat valve 41 a cartridge valve with a built-in socket 50 and a lid 51 having housing, in which a hollow main piston 52 relative to the longitudinal axis of the panel socket 50 is displaceable in the axial direction. At the installation socket 50 a radial valve port B and axial valve port A are formed. Between these two connections is a valve seat in the panel socket 53 formed on which the main piston 52 with an outer shoulder 54 can sit up. In an area in front of the outer shoulder 54 is the main piston 52 on a certain diameter in the panel socket 50 guided. In addition, the main piston 52 in the area in front of the outer shoulder with to the front side 55 towards open tax grooves 56 Provided. The main piston 52 is hollow throughout, so in one before its the valve port A turned away and in the lid 51 located end face 57 located room 58 the same pressure as at the valve connection A prevails. The guide diameter of the main piston 52 is from the said front 57 from over a certain length equal to the diameter of the main piston in front of the outer shoulder 54 is. The main piston is thus not perfect due to differences in diameter in the seating area, but largely pressure balanced.

Im Bereich des Deckels 51 besitzt der Hauptkolben 52 einen zu der dem Ventilanschluss A abgewandten Stirnseite 57 und natürlich auch zur Stirnseite 55 beabstandeten Steuerbund 60, der zwei gegen die Stirnseite 57 und gegen die Ventilanschlüsse abgedichtete Steuerräume 61 und 62 voneinander trennt.In the area of the lid 51 owns the main piston 52 one to the valve port A opposite end face 57 and of course to the front page 55 spaced tax code 60 , the two against the front 57 and control chambers sealed against the valve ports 61 and 62 separates each other.

Das 2/2-Wegesitzventil 41 weist neben der im Wesentlichen eine Hauptstufe bildenden Bauteilen 50, 51 und 52 ein Vorsteuerventil 65 auf, das als 1-stufiges Proportionalventil mit zwei Elektromagneten 66 als elektromechanische Wandler und mit einem Steuerkolben ausgebildet ist, der über eine elektrische Rückführung seiner Position mit der integrierten Pilotelektronik 67 verbunden ist. Vom Vorsteuerventil 65 führen ein erster Steuerkanal 68 zum Steuerraum 61 und ein zweiter Steuerkanal 69 zum Steuerraum 62 am Hauptkolben 52.The 2/2-way seat valve 41 has in addition to the essentially one main stage forming components 50 . 51 and 52 a pilot valve 65 on, as a 1-stage proportional valve with two electromagnets 66 is formed as an electromechanical transducer and with a control piston, which has an electrical feedback of its position with the integrated Pilotelektronik 67 connected is. From the pilot valve 65 lead a first control channel 68 to the control room 61 and a second control channel 69 to the control room 62 at the main piston 52 ,

Das 2/2-Wegeventil 41 weist außerdem einen Weggeber 70 mit einem Weggeberstab 71 als Kern auf. Dieser ist am Hauptkolben 52 befestigt und wirkt mit einer Spulenanordnung 72 zusammen, die in einem auf dem Deckel 51 montierten Elektronikgehäuse 73 untergebracht ist. Das Elektronikgehäuse 73 enthält auch die integrierte Regelelektronik 74 für das 2/2-Wegeventil 41, die zusammen mit dem Weggeber 70 einen Lageregelkreis für den Hauptkolben ausbildet. In der integrierten Regelelektronik werden Soll- und Istwerte für die Position des Hauptkolbens 52 verglichen. Entsprechend der Regelabweichung werden die Elektromagnete 66 des Vorsteuerventils 65 mit einem proportionalen Strom angesteuert. Das Vorsteuerventil nimmt eine proportionale Regelposition ein und steuert die Volumenströme in die beziehungsweise aus den Steuerräumen 61 und 62, wodurch der Hauptkolben 52 bis zur Regelabweichung 0 verschoben wird. Der Hub des Hauptkolbens 52 und damit ein Durchflussquerschnitt zwischen den Ventilanschlüssen A und B werden damit proportional zum Sollwert geregelt.The 2/2-way valve 41 also has a tracking device 70 with a transmitter rod 71 as a core. This one is at the main piston 52 attached and acts with a coil assembly 72 put together in one on the lid 51 mounted electronics housing 73 is housed. The electronics housing 73 also contains the integrated control electronics 74 for the 2/2-way valve 41 that together with the Weggeber 70 forms a position control loop for the main piston. In the integrated control electronics, setpoints and actual values for the position of the main piston 52 compared. According to the control deviation, the electromagnets 66 the pilot valve 65 controlled with a proportional current. The pilot valve assumes a proportional control position and controls the volume flows into and out of the control chambers 61 and 62 , causing the main piston 52 is moved to the deviation 0. The stroke of the main piston 52 and thus a flow cross-section between the valve connections A and B are thus controlled proportionally to the setpoint.

In den Gießeinheiten nach den 5 und 6 ist das 2/2-Wegeventil 41 so verschaltet, dass sein axialer Ventilanschluss A mit dem Niederdruckspeicher 30 und sein radialer Ventilanschluss B mit dem Druckraum 14 des Gießzylinders 10 verbunden ist. Auf diese Weise sind der Raum vor der Stirnseite 57 des Hauptkolbens 52 und damit der Weggeber 70 nicht dem Hochdruck des Hochdruckspeichers 31 ausgesetzt.In the casting units after the 5 and 6 is the 2/2-way valve 41 so interconnected that its axial valve port A with the low-pressure accumulator 30 and its radial valve port B with the pressure room 14 of the casting cylinder 10 connected is. In this way, the space in front of the front page 57 of the main piston 52 and thus the Weggeber 70 not the high pressure of the high pressure accumulator 31 exposed.

Bei der hydraulischen Gießeinheit nach 5 wird über das 2/2-Wegesitzventil 41 der Kolben 11 des Gießzylinders 10 in der ersten Phase eines Druckgießvorgangs sanft ohne Anfahrruck angefahren und in der zweiten Phase mit gewünschter Geschwindigkeit verfahren. In der ersten und in der zweiten Phase hat man hier ein Verfahren des Gießzylinders durch eine Zulaufregelung. Abhängig von zum Beispiel der Position und/oder der Geschwindigkeit des Gießzylinders 10 und/oder dem Druck im Druckraum 14 oder im Druckraum 15 des Gießzylinders 10 und oder in Abhängigkeit von am Gießzylinder 10 auftretenden Kräften wird das 2/2-Wegeventil 41 beim Druckaufbau aktiv geschlossen. Gleichzeitig oder mit sehr geringer Verzögerung oder mit einem zeitlichen Vorhalt wird das 2/2-Wegesitzventil 42 geöffnet, um mit dem hohen Druck aus dem Hochdruckspeicher 31 nachzudrücken. Die Ventile 40, 43 und 44 sind während des Druckgussvorgangs geschlossen, das Ventil 45 ist geöffnet. Die Geschwindigkeit des Kolbens 11 in der ersten Phase und in der zweiten Phase ist hier durch die dem Druckraum 14 zulaufende Druckmittelmenge bestimmt.At the hydraulic casting unit after 5 is via the 2/2-way seat valve 41 The piston 11 of the casting cylinder 10 In the first phase of a die-casting operation, it is approached smoothly without starting pressure and in the second phase at the desired speed. In the first and in the second phase, one has here a process of the casting cylinder by a feed control. Depending on, for example, the position and / or the speed of the casting cylinder 10 and / or the pressure in the pressure chamber 14 or in the pressure room 15 of the casting cylinder 10 and or depending on the casting cylinder 10 occurring forces is the 2/2-way valve 41 actively closed during pressure build-up. At the same time or with very little delay or with a time delay, the 2/2-way seat valve 42 opened to the high pressure from the high-pressure accumulator 31 nachzudrücken. The valves 40 . 43 and 44 are closed during the die casting process, the valve 45 it is open. The speed of the piston 11 in the first phase and in the second phase here is through the the pressure chamber 14 inflowing pressure medium quantity determined.

Bei der hydraulischen Gießeinheit nach 6 befindet sich im Ablauf von dem Druckraum 15 zum Tank nicht ein Schaltventil, sondern ein proportionalverstellbares Ventil 47. Hier kann die Geschwindigkeit des Kolbens 11 des Gießzylinders auch mit diesem Ventil gesteuert oder geregelt werden. Mit dem 2/2-Wegeventil 41 im Zulauf kann der Gießzylinder 10 sanft mit einem allenfalls geringen Anfahrruck angefahren werden. Durch das im Ablauf aus dem Druckraum 15 angeordnete proportional verstellbare Ventil 47 kann der Gießzylinder eingespannt verfahren werden. Das Ventil 47 ermöglicht eine sehr genaue Geschwindigkeitsregelung und ein kontrolliertes Abbremsen des Gießzylinders durch die Erzeugung eines Gegendrucks. Die Geschwindigkeit des Kolbens 11 ist in einem großen Teil der ersten Phase und in der zweiten Phase ist hier durch die aus dem Druckraum 15 über das Ventil 47 verdrängte Druckmittelmenge bestimmt. Bei der hydraulischen Gießeinheit nach 6 hat man somit bei der geschilderten Nutzung des Ventils 47 in einem großen Teil der ersten Phase und in der zweiten Phase ein Verfahren des Gießzylinders durch eine Ablaufregelung.At the hydraulic casting unit after 6 is located in the drain of the pressure chamber 15 to the tank not a switching valve, but a proportionally adjustable valve 47 , Here is the speed of the piston 11 the casting cylinder also with controlled or regulated this valve. With the 2/2-way valve 41 in the inlet, the casting cylinder 10 gently approached with a low starting pressure. Through the process in the pressure chamber 15 arranged proportionally adjustable valve 47 the casting cylinder can be moved clamped. The valve 47 allows very accurate speed control and controlled deceleration of the casting cylinder by generating a back pressure. The speed of the piston 11 is in a large part of the first phase and in the second phase is here by the out of the pressure chamber 15 over the valve 47 displaced pressure medium quantity determined. At the hydraulic casting unit after 6 So you have in the described use of the valve 47 in a large part of the first phase and in the second phase, a process of the casting cylinder by a flow control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Gießzylindercasting cylinder
1111: Kolben von 10 Piston of 10
1212: Kolbenstange von 10 Piston rod of 10
1313: Gehäuse von 10 Housing of 10
1414: bodenseitiger Druckraum von 10 bottom-side pressure chamber of 10
1515: stangenseitiger Druckraum von 10 rod-side pressure chamber of 10
1616: Gießkolbencasting plunger
1717: Schussbuchseshot sleeve
1818: Schusskammer in 17 Firing chamber in 17
1919: Einfüllöffnung in 17 Filling opening in 17
2020: Formshape
2121: Formhohlraummold cavity
2222: Gießkanal in 20 Casting channel in 20
3030: NiederdruckspeicherLow-pressure accumulator
3131: HochdruckspeicherHigh-pressure accumulator
3232: Konstantpumpefixed displacement pump
3333: Elektromotorelectric motor
3434: Pumpenträgerbellhousing
4040: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4141: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4242: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4343: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4444: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4545: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
4646: Tanktank
4747: 2/2-Wegesitzventil2/2-way seat valve
5050: Einbaubuchse von 41 Panel socket of 41
5151: Deckel von 41 Lid of 41
5252: Hauptkolben von 41 Main piston of 41
5353: Ventilsitz in 41 Valve seat in 41
5454: Außenschulter an 52 Outer shoulder on 52
5555: Stirnseite von 52 Front side of 52
5656: Steuernuten in 52 Taxes in 52
5757: Stirnseite von 52 Front side of 52
5858: Raum vor 57 Space ahead 57
6060: Steuerbund an 52 Tax union 52
6161: Steuerraumcontrol room
6262: Steuerraumcontrol room
6565: Vorsteuerventilpilot valve
6666: Elektromagneteelectromagnets
6767: Pilotelektronikpilot electronics
6868: Steuerkanalcontrol channel
6969: Steuerkanalcontrol channel
7070: Weggeberencoder
7171: Weggeberstabtransmitter rod
7272: Spulenanordnungcoil assembly
7373: Elektronikgehäuseelectronics housing
7474: Regelelektronikcontrol electronics

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/042500 A2 [0002]
DE 102012016838 A1 [0003]

Claims

Hydraulic casting unit, which is provided for a molding machine, in particular for a die-casting machine, and which has a casting cylinder (10) with a pressure chamber (14) acting in the extension direction, a low-pressure source (30) with which the pressure chamber (14) of the casting cylinder ( 10) during a Vorfüllphase and / or a Formfüllphase is fluidly connected, and a high pressure source (31), with which the effective in the extension direction pressure chamber (14) of the casting cylinder (10) during a Nachdruckphase is fluidly connected, wherein the fluidic connection between the in the extension direction effective pressure chamber (14) of the casting cylinder (10) and the low pressure source (30) by an electro-hydraulically pilot operated 2/2-way valve (41) with two terminals (A, B) is opened and closed, the a main movable piston (52 ), whose both end faces (55, 57) are fluidically connected to the same port (A), and a pilot valve (65), dadur Ch characterized in that the main piston (52) at a distance from each of the two end faces (55, 57) has a control collar (60) which separates two against the end faces (55, 57) sealed control spaces (61, 62) from each other, and via the pilot valve (65), the volume flows in and out of the control chambers (61, 62) are controllable such that the position of the main piston (52) is continuously adjustable according to a desired value.

Hydraulic casting unit according to Claim 1 wherein the 2/2-way valve (41) is designed as a 2/2-way seat valve.

Hydraulic casting unit after Claim 1 or 2 wherein the main piston (52) is at least approximately pressure balanced with respect to the pressures in the two ports (A, B).

Hydraulic casting unit according to Claim 1 . 2 or 3 in which there is provided a displacement sensor (70) from which the position of the main piston (52) can be detected and wherein the position of the main piston (52) is regulated in accordance with the predetermined desired value.

Hydraulic casting unit according to any preceding claim, wherein during the mold filling phase, the 2/2-way valve (41) is closed in dependence on the position of the casting cylinder (10).

Hydraulic casting unit after Claim 5 wherein during the mold filling phase, the 2/2-way valve (41) is closed in dependence on the position and the speed of the casting cylinder (10).

Hydraulic casting unit according to any preceding claim, wherein a pressure sensor is present and the 2/2-way valve is controlled in dependence on the pressure detected by the pressure sensor.

Hydraulic casting unit according to any preceding claim, wherein the closing operation of the 2/2-way valve (41) is already initiated before reaching the full filling of the cavity.

Hydraulic casting unit according to any preceding claim, wherein the 2/2-way valve (41) is controlled at the beginning of the movement of the casting cylinder such that the casting cylinder starts without starting pressure.