DE102020207704A1

DE102020207704A1 - Druckgießmaschine und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102020207704A1
Application number: DE102020207704.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Gerner; Andreas Sydlo
Original assignee: Oskar Frech GmbH and Co KG
Current assignee: Oskar Frech GmbH and Co KG
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113894265A; KR20210157891A; US20210394260A1; US11819911B2; JP2022002859A; EP3928889A1; AU2021203959A1; BR102021012161A2; CA3123058A1; MX2021007611A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgießmaschine mit einer Gießform (1), einer Gießkammer (2), einem axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), einem in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4), einem Absperrsteuerventil (5) im Schmelzeeinlasskanal, einem von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) und einer Steuereinheit (7) zur Steuerung des Gießkolbens und des Absperrsteuerventils sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Druckgießmaschine.Bei der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine ist die Steuereinheit (7) gemäß einem Aspekt der Erfindung dafür eingerichtet, zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase das Absperrsteuerventil (5) in eine Schließstellung zu steuern und den Gießkolben (3) in der Gießkammer (2) zum Vorbewegen aus einer Gießstartposition in eine Füllendposition zu steuern, um Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal (6) in die Gießform (1) zu drücken, und in einer anschließenden Nachfüllphase das Absperrsteuerventil zunächst in eine Offenstellung zu steuern und den Gießkolben zum Rückbewegen in die Gießstartposition zu steuern, um der Gießkammer Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zuzuführen, und das Absperrsteuerventil wieder in seine Schließstellung zu steuern, bevor der Gießkolben durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition erreicht hat, und den Gießkolben zum Rücksaugen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens zu steuern.Verwendung z.B. in der Warmkammer-Druckgießmaschinentechnik.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgießmaschine mit einer Gießform, einer Gießkammer, einem axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben, einem in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal, einem Absperrsteuerventil im Schmelzeeinlasskanal, einem von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal und einer Steuereinheit zur Steuerung des Gießkolbens und des Absperrsteuerventils. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Druckgießmaschine, bei dem zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase der Gießkolben in der Gießkammer bei geschlossenem Absperrsteuerventil aus einer Gießstartposition in eine Füllendposition vorbewegt und dadurch Schmelzematerial über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform gedrückt wird und in einer anschließenden Nachfüllphase der Gießkolben in die Gießstartposition zurückbewegt und dadurch der Gießkammer bei geöffnetem Absperrsteuerventil Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal wieder zugeführt wird.
Derartige, gattungsgemäße und ähnliche Druckgießmaschinen und zugehörige Betriebsverfahren werden allgemein dafür benutzt, im jeweiligen Gießvorgang bzw. Gießzyklus ein bestimmtes Bauteil, auch Gussteil genannt, zu gießen. Die vorliegende Druckgießmaschine, im Folgenden auch kurz als Maschine bezeichnet, und das vorliegende Betriebsverfahren eignen sich insbesondere für metallisches Druckgießen, z.B. zum Gießen flüssiger oder teilflüssiger Metallschmelzen, wie Zink, Blei, Aluminium, Magnesium, Titan, Stahl, Kupfer und Legierungen dieser Metalle. Bei der Druckgießmaschine kann es sich insbesondere um eine Warmkammer-Druckgießmaschine handeln. In dieser Ausführung ist die Gießkammer in einem Gießbehälter ausgebildet, der in ein Schmelzebad eingetaucht ist, das von einem Schmelzebehälter bereitgehalten wird.
In der Formfüllphase des Gießvorgangs wird in der Gießkammer befindliches Schmelzematerial durch die Vorbewegung des Gießkolbens unter Druck über den Schmelzeauslasskanal aus der Gießkammer heraus in eine von der Gießform gebildete Formkavität gedrückt, um ein entsprechendes Gussteil zu bilden. Die Gießform beinhaltet hierbei üblicherweise eine feste und eine bewegliche Formhälfte, die zwischen sich die Formkavität bilden, die auch Formhohlraum oder synonym zur diesen bildenden Gießform kurz Form genannt wird. In typischen Realisierungen umfasst der Schmelzeauslasskanal eintrittsseitig einen Steigrohrbereich eines die Gießkammer enthaltenden Gießbehälters und austrittsseitig einen an den Gießbehälter angesetzten Mundstückkörper, d.h. das Schmelzematerial gelangt nach Verlassen der Gießkammer über den Steigrohrbereich und den Mundstückkörper zu einem Schmelzeeinlass in den Bereich direkt vor der Formkavität, in dem sich typischerweise ein sogenannter Angusskegel befindet.
In der Nachfüllphase wird der Gießkolben von seiner Füllendposition wieder in seine Ausgangsposition, d.h. Gießstartposition, zurückbewegt, und durch die Rückbewegung des Gießkolbens wird Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer nachgefüllt. Die Nachfüllphase kann daher auch als Kolbenrückkehrphase bezeichnet werden.
Bei einem entsprechenden Maschinentyp, wie er insbesondere für die vorliegende Druckgießmaschine geeignet ist, führt der Schmelzeauslasskanal getrennt vom Schmelzeeinlasskanal aus der Gießkammer ab, d.h. Schmelzeeinlasskanal und Schmelzeauslasskanal bilden zwei getrennte Führungskanäle für das Schmelzematerial mit einem Gießkammereinlass, an dem der Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer einmündet, und einem von diesem separaten Gießkammerauslass, an dem der Schmelzeauslasskanal aus der Gießkammer ausmündet. Diese Konfiguration erleichtert eine unabhängige Steuerung der Schmelzeflüsse im Schmelzeeinlasskanal und im Schmelzeauslasskanal, wobei sich speziell der Schmelzefluss im Schmelzeeinlasskanal durch das dort befindliche Absperrsteuerventil steuern lässt.
Das Absperrsteuerventil stellt gemäß seiner Bezeichnung ein steuerbares Absperrventil dar und wird bei diesen gattungsgemäßen Druckgießmaschinen und zugehörigen Betriebsverfahren üblicherweise während der gesamten Formfüllphase geschlossen gehalten und während der gesamten Nachfüllphase offen gehalten. Im Vergleich zu einem bloßen Rückschlagventil bietet es als ein aktiv steuerbares bzw. ansteuerbares Absperrventil die Möglichkeit, den Schmelzedurchfluss im Schmelzeeinlasskanal bei Bedarf auch unabhängig von den Schmelzedruckverhältnissen in der Gießkammer bzw. im Schmelzeeinlasskanal zu beeinflussen bzw. zu regulieren.
Die Patentschrift EP 0 576 406 B1 offenbart eine solche Vorgehensweise für ein System mit einem Gießkolben vom Verdrängertyp, wie er als Alternative zu einem Gießkolben vom Schiebertyp bekannt ist, und mit einem direkt an einer Einmündung des Schmelzeeinlasskanals in die Gießkammer angeordneten Absperrsteuerventil. Beim Schiebertyp entspricht das Kolbenaußenmaß des Gießkolbens dem Innenmaß der Gießkammer, wobei der Kolben gegenüber der Gießkammerwand abgedichtet ist. Folglich schiebt in diesem Fall der Gießkolben bei seiner Vorbewegung das Schmelzematerial in der Gießkammer vollständig vor und übt dabei den nötigen Druck auf das Schmelzematerial aus, um selbiges in die Formkavität zu drücken. Beim Verdrängertyp ist das Außenmaß des Gießkolbens geeignet geringer als das Innenmaß der Gießkammer, so dass der Gießkolben bei seiner Vorbewegung in das Schmelzematerial der Gießkammer eintaucht. Die Druckwirkung auf das Schmelzematerial wird in diesem Fall durch den Verdrängungseffekt des in das Schmelzematerial eintauchenden Gießkolbenvolumens bewirkt.
Die Offenlegungsschrift DE 32 48 423 A1 offenbart ebenfalls eine gattungsgemäße Druckgießmaschine und ein zugehöriges Betriebsverfahren, wobei dort ein Gießkolben mit Vorkolben vom Verdrängertyp und ein der Gießkammer zusätzlich zuführbares Druckgas verwendet wird und sich das Absperrsteuerventil in einem die Gießkammer enthaltenden Gießbehälter mit jeweiligem strömungstechnischem Abstand stromaufwärts der Gießkammer und stromabwärts von einem Einlass in den Gießbehälter im Schmelzeeinlasskanal befindet. Während der Formfüllphase wird das Absperrsteuerventil geschlossen gehalten. Während der Nachfüllphase wird das Absperrsteuerventil geöffnet und eine gewisse Menge an Druckgas in die Gießkammer geleitet, um vor dem Öffnen des Absperrsteuerventils die Bildung eines Vakuums in der Gießkammer und ein Aufspritzen von dadurch hereingerissener Schmelze auf den Gießkolbenteil hinter dem Vorkolben zu vermeiden und den Gasdruck in der Gießkammer um ein gewisses Maß über Atmosphärendruck hinaus vorzuspannen. Nach Zufuhr einer erforderlichen Schmelzemenge während der Nachfüllphase wird das Absperrsteuerventil wieder geschlossen.
Beim Druckgießen wird aus wirtschaftlichen Gründen eine möglichst kurze Zykluszeit, d.h. Dauer eines jeweiligen Gießvorgangs, und aus Gründen der Gussteilqualität ein möglichst niedriger Luftanteil im Gussteil, d.h. eine minimale Luftporosität des Gussteils, angestrebt. Um insbesondere dem letztgenannten Aspekt Rechnung zu tragen, wird in der Patentschrift EP 1 284 168 B1 vorgeschlagen, zu Beginn der Formfüllphase bzw. vor der eigentlichen Formfüllphase in einer Vorfüllphase den Gießkolben bereits bei noch offener Form so weit vorzubewegen, dass das Schmelzematerial den Steigkanalbereich und den Mundstückkörperbereich füllt, bevor dann die Form geschlossen und der Gießkolben zur Durchführung der eigentlichen Formfüllphase weiter vorbewegt wird. Der Gießkolben ist dort vom Schiebertyp und fungiert selbst als ein Absperrorgan, indem er während der Nachfüllphase durch seine Rückbewegung hinter den Gießkammereinlass selbigen freigibt und ihn während der Formfüllphase durch seine Vorbewegung über den Gießkammereinlass hinaus absperrt.
Weitere allgemein bei Druckgießmaschinen der vorliegenden Art zu berücksichtigende Gesichtspunkte sind u.a. die Minimierung von Verschleißeffekten der einander gegenüberliegenden Wandungen von Gießkolben und Gießkammer durch die Hubbewegung des Gießkolbens in der Gießkammer, insbesondere wenn dieser vom Schiebertyp ist, und das Verhindern einer unerwünschten Schmelzetropfenbildung im Bereich des Angusskegels, der üblicherweise die eintrittsseitige Schnittstelle einer formseitigen, austrittsseitig mit einem Anschnitt in die Formkavität mündenden Schmelzekanalstruktur zur Ankopplung an den Mundstückkörper bildet.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Druckgießmaschine und eines zugehörigen Betriebsverfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, die gegenüber dem oben erläuterten Stand der Technik Vorteile insbesondere im Hinblick auf die Erzielung relativ kurzer Gießzykluszeiten und/oder einer relativ geringen Luftporosität im Gussteil und/oder im Hinblick auf eine relativ geringe Verschleißneigung von Gießkolben und Gießkammer und/oder eine Vermeidung der Schmelztropfenbildung im Angusskegelbereich bieten.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Druckgießmaschinen-Betriebsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 9 und einer Druckgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Betriebsverfahren, auf den der Anspruch 1 gerichtet ist, wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs das zuvor geöffnete Absperrsteuerventil geschlossen, bevor der Gießkolben durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition erreicht hat, und durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens wird Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal rückgesaugt, d.h. aus dem Schmelzeauslasskanal teilweise in die Gießkammer rückgesaugt. Somit ist bei diesem Betriebsverfahren in einem anfänglichen Abschnitt der Nachfüllphase das Absperrsteuerventil zunächst geöffnet, wenn sich der Gießkolben zurückbewegt, so dass Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer nachgefüllt wird, während im restlichen Abschnitt der Nachfüllphase das Absperrsteuerventil geschlossen ist, so dass durch das weitere Zurückbewegen des Gießkolbens Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal rückgesaugt wird.
Diese erfindungsgemäße Verfahrensführung kombiniert in einer vorteilhaften Weise ein erforderliches Nachfüllen der Gießkammer mit Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal mit einem teilweisen Rücksaugen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal. Das nicht erstarrte Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal wird dabei nach der Füllphase nicht komplett bis auf eine in der Gießkammer oder einem vorgelagerten Schmelzebad vorliegende Schmelzefüllstandshöhe rückgesaugt, sondern kann in einem durch entsprechende Steuerung des Absperrsteuerventils einstellbaren bzw. vorgebbaren Maß bis zu einem vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals in diesem verbleiben und muss daher in einem nächsten Gießvorgang nicht erst bis zu diesem Füllgrad im Schmelzeauslasskanal vorbewegt werden.
Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise bietet aufgrund dieser Eigenschaften mehrere Vorteile. So lässt sich die Zykluszeit für die aufeinanderfolgenden Gießvorgänge verkürzen. Ebenso lässt sich der Bewegungshub des Gießkolbens in der Gießkammer reduzieren, wodurch damit eingehergehende Verschleißeffekte minimiert werden können. Der Verschleiß an verschleißbehafteten Teilen der Gießkammer und des Gießkolbens, einschließlich üblicher Kolbenringe, ist durch diese erfindungsgemäße Vorgehensweise z.B. im Vergleich mit konventionellen Systemen, bei denen der Gießkolben als Absperrorgan für den Schmelzeeinlasskanal fungiert, auch deshalb deutlich reduziert, weil sich der bei der Rückbewegung des Gießkolbens in der Gießkammer auftretende Unterdruck bei Bedarf merklich geringer halten lässt, indem das Absperrsteuerventil geeignet gesteuert wird. Da der Schmelzeauslasskanal zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen weitgehend mit Schmelzematerial gefüllt bleiben kann, steht zu Beginn des jeweiligen Gießvorgangs entsprechend wenig Luft im vorderen Abschnitt des Schmelzeauslasskanals an, wodurch sich die Luftporosität des hergestellten Gussteils signifikant reduzieren lässt, was dementsprechend die Qualität des hergestellten Gussteils deutlich verbessern kann.
Durch das Rücksaugen von nicht erstarrtem Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal in einem steuerbaren, kontrollierten Maß, d.h. in steuerbarer Menge, lässt sich sehr vorteilhaft eine unerwünschte Bildung eines Schmelzetropfens im Bereich des Angusskegels der Druckgießmaschine bzw. ihres Formwerkzeugs, d.h. am Anguss bzw. am Übergang bzw. Austritt des Schmelzeauslasskanals bzw. eines dessen austrittsseitigen Abschnitt bildenden Mundstückkörpers zu einer anschließenden Mundstückdüse bzw. Mundstückspitze verhindern, indem das Schmelzematerial vom dortigen Austrittsbereich des Schmelzeauslasskanals weg mehr oder weniger weit in den Schmelzeauslasskanal hinein zurückgesaugt wird. Das Maß an Rücksaugung kann je nach Bedarf und den Gegebenheiten der Druckgießmaschine geeignet eingestellt bzw. vorgegeben, d.h. gewählt, werden, zweckmäßigerweise dergestalt, dass einerseits die besagte Schmelzetropfenbildung sicher vermieden und andererseits das Schmelzmaterial noch relativ weit vorne, d.h. bevorzugt in einem vorderen bzw. weit vorne liegenden Bereich, im Schmelzauslasskanal verbleibt.
In vorteilhaften Realisierungen wird dazu das Schmelzematerial so weit zurückgesaugt, dass es einerseits bis zu einem vorderen bzw. relativ weit vorn liegenden Bereich des Schmelzeauslasskanals in diesem verbleibt, d.h. dort ansteht, jedoch andererseits mit einem gewissen, relativ geringen Abstand von z.B. ca. 5mm bis 100mm zum Angusskegel bzw. Austritt des Schmelzeauslasskanals, an dem sich ansonsten der Schmelztropfen bilden würde, hinter selbigem liegt, insbesondere mit einem Abstand zu diesem Austritt bzw. zu einem je nach vorliegendem System kurz hinter diesem Austritt liegenden Abschmelzpunkt, an dem die noch flüssigere Schmelze von der davorliegenden, bereits erstarrten bzw. teilerstarrten Schmelze im Angusskegel bzw. in der Form abreisst, von z.B. zwischen ca. 10mm und ca. 50mm, vorzugsweise z.B. zwischen ca. 30mm und ca. 40mm, je nach Bedarf, Viskosität des Schmelzematerials und/oder Systemauslegung der Maschine. In entsprechenden, typischen Ausführungen der Druckgießmaschine liegt der dazu erforderliche Rücksaughub des Gießkolbens ab der Stellung, zu dem das Absperrsteuerventil geschlossen ist, bis zur Gießstartposition im Bereich von einem bis einigen wenigen Millimetern, z.B. zwischen ca. 2mm und 20mm.
Das Rücksaugen hat zudem den Vorteil, dass dadurch entsprechend Gießkolbenhubweg gewonnen wird, der in einem ersten Abschnitt der Formfüllphase im darauffolgenden Gießvorgang zum Beschleunigen des Gießkolbens genutzt werden kann, bevor der Gießkolben das Schmelzematerial in die Form zu drücken beginnt. Dies kann vor allem auch bei Formen mit keinem oder nur relativ geringem Anguss günstig sein.
Ein weiterer Vorteil des Rücksaugens kann sich bei Anwendungen ergeben, in denen der Anschnitt zum Gussteil vor dem noch teilflüssigen Material im Angusskanal erstarrt. Dann ist es möglich, noch nicht erstarrtes Schmelzematerial aus dem Angusskegel zurückzusaugen, so dass dieses nicht erneut aufgeschmolzen werden muss. Dabei kann es sich je nach Gießform und den sonstigen Gegebenheiten um einen Schmelzematerialanteil von z.B. bis zu ca. 5% bezogen auf die in die Gießform eingeleitete Schmelzemenge handeln.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Gießkolben in der Nachfüllphase im Zeitraum mit geschlossenem Absperrsteuerventil mit geringerer Geschwindigkeit zurückbewegt wird als im vorausgehenden Zeitraum mit noch geöffnetem Absperrsteuerventil. Mit anderen Worten wird in diesem Fall der Gießkolben während des abschließenden Rücksaugabschnitts bei geschlossenem Absperrsteuerventil mit geringerer Geschwindigkeit zurückbewegt als im anfänglichen Nachfüllabschnitt bei geöffnetem Absperrsteuerventil. Diese Wahl eines nicht-konstanten Geschwindigkeitsverlaufs des Gießkolbens in der Nachfüllphase kombiniert vorteilhaft ein zügiges anfängliches Nachfüllen von Schmelze in die Gießkammer mit einem moderat langsameren anschließenden Rücksaugvorgang und Erreichen der Gießstartposition durch den Gießkolben.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs das zuvor geöffnete Absperrsteuerventil geschlossen, sobald der Gießkolben durch seine Rückbewegung eine Ventilumstellposition erreicht hat. Mit dieser Maßnahme erfolgt das Umschalten des Absperrsteuerventils von seiner Offenstellung in seine Schließstellung in Abhängigkeit von der Position des Gießkolbens, genauer gesagt in Abhängigkeit von dessen Erreichen einer bestimmten Position, vorliegend als Ventilumstellposition oder auch Ventilumsteuerposition bezeichnet. Das Schließen des Absperrsteuerventils beendet das Zuführen von Schmelzematerial in die Gießkammer über den Schmelzeeinlasskanal, so dass durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens von seiner Ventilumstellposition bis zum Erreichen seiner Gießstartposition im gewünschten Maß Schmelzematerial aus dem Schmelzeauslasskanal in die Gießkammer rückgesaugt werden kann. In alternativen Ausführungen wird die Auslösung für das Umsteuern des Absperrventils von seiner Offenstellung in seine Schließstellung während der Nachfüllphase des Gießvorgangs in einer anderen Weise getriggert, z.B. durch den Ablauf einer hierzu vorgebbaren Zeitdauer seit Beginn der Nachfüllphase bzw. seit Beginn der Rückbewegung des Gießkolbens.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Hubabstand der Ventilumstellposition des Gießkolbens zur Gießstartposition variabel vorgebbar. Mit dieser Maßnahme kann flexibel auf unterschiedliche Systemgegebenheiten reagiert werden. Der Hubabstand der Ventilumstellposition des Gießkolbens von der Gießstartposition bestimmt den Anteil der abschließenden Rückbewegung des Gießkolbens von seiner Ventilumstellposition zu seiner Gießstartposition am gesamten Gießkolbenhub, der durch den Abstand der Füllendposition von der Gießstartposition gegeben ist, und damit auch das Maß an Schmelzerücksaugung im Schmelzeauslasskanal. Dieser Hubabstand ist naturgemäß größer als null und kleiner als der gesamte Gießkolbenhub, d.h. der Hubabstand der Füllendposition von der Gießstartposition, und kann auf einen jeweils gewünschten bzw. den Erfordernissen des jeweiligen Anwendungsfalles entsprechenden Wert festgelegt werden, z.B. auf einen Wert zwischen ca. 2mm und 20mm und spezieller zwischen ca. 4mm und 8mm, je nach Bedarf und den Systemgegebenheiten der Druckgießmaschine, wobei er in entsprechenden Realisierungen höchstens die Hälfte oder höchstens ein Drittel oder höchstens ein Viertel des gesamten Gießkolbenhubs oder noch weniger beträgt. Mit größerem Hubabstand der Ventilumstellposition zur Gießstartposition erhöht sich das Maß an Rücksaugung von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal, die Wahl eines kürzeren Hubabstands verringert die Menge von im Schmelzeauslasskanal rückgesaugtem Schmelzematerial. Der Hubabstand der Ventilumstellposition von der Gießstartposition des Gießkolbens kann z.B. für verschiedene bei der Druckgießmaschine austauschbar zum Einsatz kommende Gießformen unterschiedlich gewählt werden. In alternativen Ausführungen kann dieser Hubabstand unveränderlich vorgegeben sein, wenn eine variable Einstellung nicht benötigt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs der Gießkolben in der Ventilumstellposition während einer Stoppdauer angehalten, bevor er weiter bis zu seiner Gießstartposition zurückbewegt wird. Die Stoppdauer für die Rückbewegung des Gießkolbens kann für das Umsteuern des Absperrsteuerventils von seiner Offenstellung in seine Schließstellung genutzt werden. Dadurch kann das Umschalten des Absperrsteuerventils in einem Zeitraum erfolgen, in welchem kein bewegter Schmelzefluss im Schmelzeeinlasskanal und somit durch das Absperrventil hindurch vorliegt, sondern das Schmelzematerial im Schmelzeeinlasskanal steht. Die Stoppdauer kann in ihrer zeitlichen Dauer geeignet festgelegt werden, z.B. abhängig von der Zeitdauer, die das Absperrsteuerventil für seine Umsteuerung von der Offenstellung in die Schließstellung benötigt, wobei optional auch eine variabel veränderliche Vorgabe der Stoppdauer vorgesehen sein kann. In alternativen Ausführungen wird das Absperrsteuerventil von seiner Offenstellung in seine Schließstellung ohne Unterbrechung der Rückbewegung des Gießkolbens umgeschaltet, d.h. ohne dass der Gießkolben in seiner Rückbewegung nach Erreichen seiner Ventilumstellposition vollständig angehalten wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs die Gießform mindestens so lange geschlossen gehalten, wie das Absperrsteuerventil noch geöffnet ist. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass durch die Rückbewegung des Gießkolbens Schmelzematerial in die Gießkammer über den Schmelzeeinlasskanal nachgefüllt wird, jedoch noch keine merkliche Rücksaugung von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal stattfindet, solange sich das Absperrsteuerventil in seiner Offenstellung befindet. Denn da die Gießform noch geschlossen ist und das in der Regel zu diesem Zeitpunkt bereits zumindest teilerstarrte Gussteil enthält, kann über diese keine merkliche Luftmenge in den Schmelzeauslasskanal gelangen, so dass in diesem anfänglichen Abschnitt der Nachfüllphase noch kein Schmelzematerial aus dem Schmelzeauslasskanal in die Gießkammer rückgesaugt wird. In alternativen Ausführungen wird die Gießform bereits geöffnet bzw. jedenfalls mit ihrem Öffnen begonnen, während das Absperrsteuerventil noch geöffnet ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs mit einem Öffnen der Gießform begonnen, nachdem der Gießkolben seine Gießstartposition erreicht hat. Mit dieser Vorgehensweise erfolgt das Rücksaugen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal im Wesentlichen erst dann, wenn der Gießkolben seine Gießstartposition erreicht hat. Durch die Rückbewegung des Gießkolbens von der Ventilumstellposition, bei deren Erreichen das Absperrsteuerventil geschlossen wird, in die Gießstartposition baut der Gießkolben zunächst einen entsprechenden Unterdruck auf, und nach beginnendem Öffnen der Gießform wird dann das Schmelzematerial durch den zugehörigen Unterdruckeffekt in entsprechendem Maß aus dem Schmelzeauslasskanal in die Gießkammer rückgesaugt.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs mit einem Öffnen der Gießform begonnen, nachdem der Gießkolben seine Ventilumstellposition erreicht hat und bevor er seine Gießstartposition erreicht hat. Bei dieser Vorgehensweise kann Schmelzematerial bereits während der weiteren Rückbewegung des Gießkolbens in seine Gießstartposition im Schmelzeauslasskanal bzw. aus dem Schmelzeauslasskanal in die Gießkammer rückgesaugt werden. Es versteht sich, dass in entsprechenden Ausführungen mit dem Öffnen der Gießform zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Rückkehrbewegung des Gießkolbens von seiner Ventilumstellposition in seine Gießstartposition begonnen werden kann, in entsprechenden Realisierungen weiter alternativ auch schon bevor der Gießkolben seine Ventilumstellposition erreicht hat und das Absperrsteuerventil geschlossen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in der Nachfüllphase des Gießvorgangs der Gießkolben in seiner Ventilumstellposition angehalten und von seiner Ventilumstellposition in seine Gießstartposition weiterbewegt, sobald die Gießform beim Öffnen eine bestimmte Gießkolbentrigger-Formöffnungsposition erreicht hat. In dieser Realisierung wird die weitere Rückbewegung des Gießkolbens nach Anhalten in seiner Ventilumstellposition auf den Öffnungsvorgang der Gießform abgestimmt, speziell derart, dass der Gießkolben erst dann in seine Gießstartposition weiterbewegt wird, wenn sich die Gießform um ein vorgebbares Maß, definiert durch die festgelegte Gießkolbentrigger-Formöffnungsposition, geöffnet hat. Dadurch kann der Vorgang des Rücksaugens von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal im letzten Abschnitt der Nachfüllphase des Gießvorgangs weiter optimiert werden. In alternativen Ausführungen erfolgt die Rückbewegung des Gießkolbens ohne Berücksichtigung der aktuellen Öffnungsposition der Gießform, soweit dafür anwendungsbedingt kein Bedarf besteht.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Gießkolben von seiner in der Nachfüllphase eines jeweils vorherigen Gießvorgangs erreichten Gießstartposition in einem anfänglichen Vorfüllabschnitt der Formfüllphase eines nächsten Gießvorgangs bei noch nicht vollständig geschlossener Gießform in eine Vorfüllposition vorbewegt, und erst danach wird die Gießform vollständig geschlossen und der Gießkolben von dieser Vorfüllposition in seine Füllendposition weiter vorbewegt. Dadurch kann Luft, die durch das Rücksaugen von Schmelze in der Nachfüllphase des jeweils vorigen Gießzyklus in den vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanal gelangt ist, zu Beginn des jeweils aktuellen Gießzyklus zügig über die noch vollständig offene oder zumindest noch teiloffene Form entweichen, bevor dann die Form vollständig geschlossen wird und die eigentliche Formfüllung mit dem Schmelzematerial erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, auf den der Anspruch 9 gerichtet ist und der zusätzlich oder alternativ zum erstgenannten Aspekt des Anspruchs 1 vorgesehen sein kann, wird der Gießkolben in der Gießkammer bei einem Betriebsstart-Gießvorgang in einer Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs vor der Formfüllphase bei geschlossenem Absperrsteuerventil von einer Betriebsstartposition in eine bestimmte Vorfüllposition vorbewegt und anschließend das Absperrsteuerventil geöffnet und der Gießkolben in seine Gießstartposition zurückbewegt. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann die Gießform bereits vor oder zu Beginn dieser Vorfüllphase geschlossen werden oder alternativ während der Vorbewegung des Gießkolbens in dieser Vorfüllphase noch offen gehalten und erst vor dem Rückbewegen des Gießkolbens bzw. mit dem Öffnen des Absperrsteuerventils geschlossen werden. Im ersteren Fall wird ohne weitere Maßnahmen sichergestellt, dass bei diesem Vorfüllvorgang kein Schmelzematerial unbeabsichtigt über die noch offene Form austreten kann, im letzteren Fall kann Luft, die durch den Vorfüllvorgang aus dem Schmelzeauslasskanal gedrückt wird, rascher über die noch offene Form entweichen.
Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise stellt eine spezifische Betriebsstartmaßnahme dar, die vorteilhaft zur Anwendung kommen kann, wenn mit einem zyklischen Gießbetrieb der Druckgießmaschine zum zyklischen Gießen einer Mehrzahl gleicher Gussteile mit einer bestimmten Gießform in aufeinanderfolgenden Gießvorgängen bzw. Gießzyklen begonnen wird, z.B. nach Montage der Gießform bzw. des Gießwerkzeugs an der Druckgießmaschine oder nach einem Neustart der Druckgießmaschine mit einer bestimmten montierten Gießform.
Mit anderen Worten stellt der Betriebsstart-Gießvorgang einen ersten Gießvorgang bzw. Gießzyklus zum Herstellen des gewünschten Gussteils nach einem Betriebsstart der Maschine dar. Bei einem solchen Betriebsstart befindet sich das Schmelzematerial noch nicht in einem vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals, sondern allenfalls in einem hinteren Bereich des Schmelzeauslasskanals z.B. bis auf Höhe einer Schmelzefüllstandshöhe in der Gießkammer oder eines Schmelzebades, in das ein die Gießkammer enthaltender Gießbehälter eingetaucht ist. Durch den speziellen Betriebsstart-Gießvorgang wird dafür gesorgt, dass das Schmelzematerial auch schon für den ersten von mehreren aufeinanderfolgenden Gießvorgängen nach einem solchen Betriebsstart der Maschine in einem vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals vorliegt, wenn mit der Formfüllphase begonnen wird, indem der Gießkolben aus seiner Gießstartposition heraus in Richtung seiner Füllendposition vorbewegt wird, um das Schmelzematerial in die Gießform zu drücken.
Dazu wird vor dieser Formfüllphase in der Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs der Gießkolben aus seiner zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Betriebsstartposition zunächst nur in die Vorfüllposition vorbewegt, wobei das Absperrsteuerventil geschlossen bleibt, so dass Schmelzematerial aus der Gießkammer in den Schmelzeauslasskanal gedrückt werden kann. Die Vorfüllposition des Gießkolbens bestimmt sich dadurch, dass bei deren Erreichen das Schmelzematerial den Schmelzeauslasskanal in einem gewünschten, vorgebbaren Maß gefüllt hat. Durch das anschließende Öffnen des Absperrsteuerventils und die Rückbewegung des Gießkolbens von seiner Vorfüllposition in seine Gießstartposition, die der Betriebsstartposition oder einer weiter vorn liegenden Position des Gießkolbens in der Gießkammer zwischen der Betriebsstartposition und der Vorfüllposition entsprechen kann, wird Schmelzematerial maximal in der Menge, in der es zuvor aus der Gießkammer in den Schmelzeauslasskanal gedrückt wurde, wieder über den Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer nachgefüllt.
Für den anschließenden ersten Gießvorgang nach Betriebsstart der Maschine liegen auf diese Weise die gleichen bzw. ähnliche Verhältnisse hinsichtlich bereits bis zu einem vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals anstehendem Schmelzematerial vor wie für die nachfolgenden weiteren Gießvorgänge im gestarteten Gießbetrieb der Maschine. Mit anderen Worten steht dann bereits für diesen ersten Gießvorgang das Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal bereits bis zu einem vorderen Bereich desselben an, z.B. im gesamten Volumen eines Steigkanalabschnitts und im Volumen eines anschließenden Mundstückkörperabschnitt des Schmelzeauslasskanals bis zum vorderen Endbereich des Mundstückkörpers und damit auch deutlich über dem Badniveau eines zugeordneten Schmelzebades, aus dem das Schmelzematerial der Gießkammer zugeführt wird. Damit ergibt sich der Vorteil, dass sich durch diese einmalige Vorfüllung bei Betriebsstart der für die anschließende eigentliche Formfüllphase benötigte Gießkolbenhub bereits für den ersten Gießzyklus nach Betriebsstart signifikant reduzieren lässt. In alternativen Ausführungen wird anstelle dieser Vorfüllmaßnahme nach Betriebsstart der Maschine der erste Gießvorgang mit entsprechen längerem Gießhub des Gießkolbens durchgeführt als die weiteren Gießvorgänge in der gestarteten Betriebsperiode.
Bei der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase das Absperrsteuerventil in eine Schließstellung zu steuern und den Gießkolben in der Gießkammer zum Vorbewegen aus einer Gießstartposition in eine Füllendposition zu steuern, um Schmelzematerial über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform zu drücken, und in einer anschließenden Nachfüllphase das Absperrsteuerventil zunächst in eine Offenstellung zu steuern und den Gießkolben zum Rückbewegen in die Gießstartposition zu steuern, um der Gießkammer Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zuzuführen.
Weiter ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, noch in der Nachfüllphase das Absperrsteuerventil wieder in seine Schließstellung zu steuern, bevor der Gießkolben durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition erreicht hat, und den Gießkolben zum Rücksaugen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens zu steuern, und/oder bei einem Betriebsstart-Gießvorgang den Gießkolben zum Vorbewegen in der Gießkammer in einer Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs vor der Formfüllphase bei geschlossenem Absperrsteuerventil von einer Betriebsstartposition in eine Vorfüllposition zu steuern und anschließend das Absperrsteuerventil in seine Offenstellung zu steuern und den Gießkolben zum Rückbewegen in seine Gießstartposition zu steuern.
Dadurch eignet sich diese Druckgießmaschine insbesondere zur Durchführung der genannten Aspekte des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Diese und weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Längsschnittansicht eines vorliegend interessierenden Teils einer Druckgießmaschine,
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebsverfahrens für die Druckgießmaschine von 1 ab einem Betriebsstart,
3 die Ansicht von 1 bei Betrieb der Maschine gemäß dem Verfahren von 2 zu Beginn einer Formfüllphase eines ersten Gießzyklus,
4 die Ansicht von 3 während der Formfüllphase,
5 die Ansicht von 3 nach beendeter Formfüllphase zu Beginn einer Nachfüllphase des ersten Gießzyklus,
6 die Ansicht von 3 während der Nachfüllphase,
7 die Ansicht von 3 nach beendetem Nachfüllen von Schmelze in die Gießkammer,
8 die Ansicht von 3 während einer an die Schmelzenachfüllung anschließenden Schmelzerücksaugung,
9 die Ansicht von 3 gegen Ende des ersten Gießzyklus,
10 die Ansicht von 3 am Ende der Formfüllphase eines zweiten Gießzyklus,
11 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebsverfahrens für die Druckgießmaschine von 1 in einer Variante mit anfänglicher Vorfüllphase nach Betriebsstart,
12 die Ansicht von 3 bei Betrieb der Maschine gemäß dem Verfahren von 11 zu Beginn der anfänglichen Vorfüllphase,
13 die Ansicht von 12 zu einem späteren Zeitpunkt der anfänglichen Vorfüllphase mit Schmelzenachfüllung in die Gießkammer,
14 die Ansicht von 12 am Ende einer an die anfängliche Vorfüllphase anschließenden Formfüllphase des ersten Gießzyklus in der Verfahrensvariante von 11 und
15 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebsverfahrens für die Druckgießmaschine von 1 in einer Variante mit zyklischer Vorfüllung vor der Formfüllphase eines jeweiligen Gießzyklus.

In den 2, 11 und 15 sind in Flussdiagrammdarstellung verschiedene vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Druckgießmaschinen-Betriebsverfahrens veranschaulicht. Die 1, 3 bis 10 und 12 bis 14 zeigen schematisch den hier interessierenden Teil einer Druckgießmaschine, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Bei dieser Druckgießmaschine kann es sich insbesondere um eine solche vom Warmkammertyp zum Druckgießen flüssiger oder teilflüssiger Metallschmelzen handeln, wie Zink, Blei, Aluminium, Magnesium, Titan, Stahl, Kupfer und Legierungen dieser Metalle. Dazu umfasst die Druckgießmaschine insbesondere eine Gießform 1 mit einer festen Formhälfte 1a und einer beweglichen Formhälfte 1b, eine Gießkammer 2, einen axialbeweglich in der Gießkammer 2 angeordneten Gießkolben 3, einen in die Gießkammer 2 führenden Schmelzeeinlasskanal 4, ein Absperrsteuerventil 5 im Schmelzeeinlasskanal 4, einen von der Gießkammer 2 zur Gießform 1 führenden Schmelzeauslasskanal 6 und eine Steuereinheit 7.
Unter der Steuereinheit 7 sind vorliegend umfassend alle Steuerungselemente der Druckgießmaschine zur Steuerung bzw. Regelung der diversen Komponenten der Maschine zu verstehen, wozu die Steuereinheit 7 je nach Systemausführung eine einzige Steuerungsvorrichtung, in der alle Steuerungsfunktionalitäten integriert sind, oder mehrere einzelne Steuerungsvorrichtungen beinhalten kann, die jeweils spezifische Maschinenkomponenten steuern bzw. regeln und vorzugsweise miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Ebenso kann die Steuereinheit 7 wie üblich mindestens teilweise in Hardware und/oder mindestens teilweise softwaremäßig ausgeführt sein. Lediglich symbolisch sind stellvertretend zur Veranschaulichung aller Maschinensteuerungsfunktionalitäten der Steuereinheit 7 Ansteuerungspfeile 7a, 7b, 7c gezeigt, die von der Steuereinheit 7 zur Gießform 1, zum Gießkolben 3 bzw. zur Ventilstange 5d führen, wobei vorliegend die zu diesen Maschinenkomponenten gehörigen Steuerungsfunktionen primär interessieren. Der Einfachheit halber ist die schematische Darstellung der Steuereinheit 7 nur in 1 enthalten, in den 3 bis 10 und 12 bis 14 hingegen weggelassen.
Soweit hierauf im Folgenden nicht näher eingegangen wird, sind sowohl die Steuereinheit 7 als auch die übrigen genannten Maschinenkomponenten von einem an sich herkömmlichen, dem Fachmann geläufigen Aufbau, was daher hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Im gezeigten Beispiel ist, wie z.B. aus 1 ersichtlich, die Gießkammer 2 in einem Gießbehälter 8 einer insoweit herkömmlichen Gießeinheit ausgebildet, wobei der Gießbehälter 8 im Gießbetrieb in ein Schmelzebad 9 eingetaucht ist, das sich in einem üblichen Schmelzebehälter 10 befindet. Das Absperrsteuerventil 5 ist im gezeigten Beispiel mit einem Ventilgehäusekörper 5a am Gießbehälter 8 gehalten. Am Ventilgehäusekörper 5a, alternativ an anderer Stelle des Gießbehälters 8, befinden sich eine oder mehrere Einlassöffnungen als Eintritt 4a des Schmelzeeinlasskanals 4, d.h. Schmelzematerial 14 kann aus dem Schmelzebad 9 über den Eintritt 4a in den Schmelzeeinlasskanal 4 gelangen. Das Absperrsteuerventil 5 befindet sich speziell mit einem feststehenden Ventilsitz 5b und einem beweglichen Ventilschließkörper 5c im Schmelzeeinlasskanal 4, wobei der Ventilschließkörper 5c im gezeigten Beispiel über eine Ventilstange 5d gesteuert axial gegen den Ventilsitz 5b zur Anlage kommend und von diesem weg bewegt werden kann, um das Absperrsteuerventil 5 gesteuert zu schließen bzw. zu öffnen, d.h. zwischen einer z.B. in 1 gezeigten Offenstellung VO und einer z.B. in 3 gezeigten Schließstellung VS umzusteuern bzw. umzuschalten.
Der Schmelzeauslasskanal 6 führt in einer üblichen Weise über einen im Gießbehälter 8 gebildeten Steigkanalbereich bzw. Steigrohrabschnitt 6a aus der Gießkammer 2 heraus und setzt sich anschließend über einen Mundstückkörper 6b bis zum Bereich der Form 1 fort. Dazu ist in ebenfalls herkömmlicher Weise der Mundstückkörper 6b eintrittsseitig an einen Mundstückansatz 11, mit welcher der Steigrohrabschnitt 6a aus dem Gießbehälter 8 ausmündet, angekoppelt und austrittsseitig bis zum Bereich eines Angusskegels 12 in der festen Formhälfte 1a vor einer Gießkavität 13 geführt, die bei geschlossener Gießform 1 von den beiden Formhälften 1a, 1b gebildet ist und abhängig vom herzustellenden Gussteil gestaltet ist.
2 veranschaulicht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in einer exemplarischen Ausführungsvariante bei einem Betriebsstart der Druckgießmaschine, d.h. nach Starten der Maschine zum Gießen einer gewünschten Anzahl gleicher Gussteile in einer entsprechenden Anzahl aufeinanderfolgender Gießvorgänge bzw. Gießzyklen. Die 1 und 3 bis 10 veranschaulichen die Maschine schematisch in unterschiedlichen Betriebsstadien während des Betriebs gemäß der Ausführungsvariante von 2.
In einem anfänglichen Betriebsstadium B1 von 2 befindet sich die Maschine in einem Grundzustand bei Betriebsstart. 1 zeigt die Maschine in diesem Betriebsstadium B1 mit der Ausnahme, dass die im Grundzustand noch offene Gießform 1 bereits in ihrem geschlossenen Zustand gezeigt ist. Der Gießkolben 3 befindet sich dementsprechend in einer Betriebsstartposition BS. Das Absperrsteuerventil 5 ist noch geöffnet, so dass das Schmelzematerial 14 überall bis auf Höhe eines Schmelzebadniveaus 9a des Schmelzebads 9 vorliegt. Insbesondere liegt das Schmelzematerial 14 auch im Schmelzeauslasskanal 6 auf einem dem Schmelzebadniveau 9a entsprechenden, gleichen Schmelzeniveau SH, wobei sich das Schmelzematerial 14 beispielsweise bis in einen mittleren oder vorderen Bereich des Steigkanalabschnitts 6a und noch nicht bis zum Mundstückkörper 6b erstreckt.
In einem anschließenden Betriebsstadium B2 von 2 wird ein erster Gießzyklus eingeleitet und dazu eine zugehörige Formfüllphase durchgeführt. Hierfür werden zunächst die Gießform 1 geschlossen und das Absperrsteuerventil 5 von seiner Offenstellung VO in seine Schließstellung VS gesteuert. 3 zeigt die Maschine in diesem Zeitpunkt. Anschließend wird der Gießkolben 3 aus der Betriebsstartposition BS in eine Füllendposition FP vorbewegt, d.h. in den 1, 3 bis 10 und 12 bis 14 jeweils nach unten, so dass Schmelzematerial 14 aus der Gießkammer 2 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Gießform 1 gedrückt wird. Die Vorwärtsbewegung des Gießkolbens 3 ist in den entsprechenden Figuren mit einem zugehörigen Bewegungsrichtungspfeil GV symbolisiert. Der Schmelzefluss im Schmelzeauslasskanal 6 ist in 4 symbolisch mit entsprechenden Strömungspfeilen angedeutet, wobei 4 die Maschine am Ende dieser Formfüllphase zeigt, die in an sich bekannter Weise eine sogenannte Nachdruckphase beinhalten kann, in der ein zusätzlicher, erhöhter Nachdruck auf das Schmelzematerial 14 in der Form 1 ausgeübt wird.
In einem Betriebsstadium B3 von 2 ist die Formfüllphase beendet, und es schließt sich eine Nachfüllphase bzw. Kolbenrückkehrphase an. Hierzu wird zunächst das Absperrsteuerventil 5 von seiner Schließstellung VS in seine Offenstellung VO umgesteuert, und der Gießkolben 3 wird aus seiner Füllendposition FP heraus zurückbewegt, d.h. in den betreffenden Figuren nach oben. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstredend die Vor- bzw. Rückbewegung des Gießkolbens 3 abhängig vom Maschinentyp nicht wie beim gezeigten Beispiel in vertikaler Richtung, sondern senkrecht oder geneigt zur Vertikalrichtung orientiert sein kann. Die Gießform 1 bleibt bis zum Ende der Nachfüllphase geschlossen, und es läuft die sogenannte Abkühlzeit, während der das Schmelzematerial 14 in der Gießkavität 13 abgekühlt wird, so dass sich durch das dort erstarrende Schmelzematerial 14 ein gewünschtes Gussteil 15 bildet. Durch die Rückbewegung des Gießkolbens 3 wird Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 gesaugt und damit nachgefüllt. Die 5 und 6 zeigen die Maschine zu einem anfänglichen bzw. etwas späteren Zeitpunkt der Nachfüllphase, während der Schmelzematerial 14 vom Schmelzebad 9 in die Gießkammer 2 nachgefüllt wird, wie mit entsprechenden Strömungspfeilen veranschaulicht. Die Rückbewegung des Gießkolbens 3 ist in den entsprechenden Figuren mit einem zugehörigen Bewegungsrichtungspfeil GR symbolisiert.
In einem Betriebsstadium B4 von 2 wird das Nachfüllen von Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 beendet, indem das Absperrsteuerventil 5 von seiner Offenstellung VO in seine Schließstellung VS umgesteuert wird. Der Gießkolben 3 befindet sich zu diesem Zeitpunkt in einer entsprechenden Ventilumsteuerposition bzw. Ventilumstellposition VU. Vorzugsweise wird dort der Gießkolben 3 während einer Stoppdauer angehalten, deren zeitliche Länge geeignet vorgegeben werden kann, insbesondere derart, dass das Absperrsteuerventil 5 seine Schließstellung erreicht hat, wenn die Stoppdauer abgelaufen ist. Optional kann dazu beispielsweise auch vorgesehen sein, die Stoppdauer entsprechend einer Umsteuerdauer des Absperrsteuerventils 5 von seiner Offenstellung in seine Schließstellung zu wählen, bzw. zu überwachen, wann das Absperrsteuerventil 5 seine Schließstellung erreicht hat, und dann die Stoppdauer zu beenden bzw. den Gießkolben 3 weiterzubewegen. 7 zeigt die Maschine zu diesem Zeitpunkt. Derweil läuft die Abkühlzeit für das Schmelzematerial 14 in der Gießform 1 zur Bildung des Gussteils 15 weiter.
Nach Ablauf der Stoppdauer oder Durchfahren der Ventilumstellposition VU bzw. nach dem Schließen des Absperrsteuerventils 5 wird der Gießkolben 3 in einem Betriebsstadium B5 von 2 weiter in eine Gießstartposition GS für einen nächsten, zweiten Gießvorgang zurückbewegt, wodurch ein Schmelzrrücksaugvorgang beginnt. Die Gießstartposition GS kann mit der anfänglichen Betriebsstartposition BS des Gießkolbens 3 identisch sein oder in einem begrenzten Maß von dieser abweichen. 8 zeigt die Maschine in einer Zwischenstellung ZS des Gießkolbens 3 während dieser Rückbewegung des Gießkolbens 3 über die Ventilumstellposition VU hinaus bzw. aus der Ventilumstellposition VU heraus. Da nun das Absperrsteuerventil 5 geschlossen ist, verursacht diese weitere Rückbewegung des Gießkolbens 3 eine Saugwirkung über die Gießkammer 2 auf den Schmelzeauslasskanal 6. Dadurch entsteht im Bereich des Angusskegels 12 ein Unterdruck, indem sich das Schmelzematerial 14 schon etwas vom vorn liegenden Austritt des Schmelzeauslasskanals 6, im gezeigten Beispiel speziell des Mundstückkörpers 6b, zurückzieht, wie in 8 durch einen Rücksaugpfeil 14a angedeutet.
Vorzugsweise erfolgt die weitere Rückbewegung des Gießkolbens 3 von der Ventilumstellposition VU in die Gießstartposition GS mit einer Kolbengeschwindigkeit, die merklich geringer als die Kolbengeschwindigkeit ist, mit welcher der Gießkolben 3 zuvor von der Füllendposition FP in die Ventilumstellposition VU zurückbewegt wurde.
Der Hubabstand der Ventilumstellposition VU zur Gießstartposition GS des Gießkolbens 3 bestimmt das Maß an Rücksaugung von Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6, wobei optional vorgesehen sein kann, dass dieser Hubabstand vom Benutzer variabel vorgegeben bzw. eingestellt werden kann.
Während im gezeigten Beispiel der Zeitpunkt der Umschaltung des Absperrsteuerventils 5 in seine Schließstellung VS zur Beendigung des Nachfüllens von Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 in die Gießkammer 2 an das Erreichen der Ventilumstellposition VU durch den Gießkolben 3 gekoppelt ist, wird diese Ventilumschaltung in alternativen Ausführungen in anderer Weise ausgelöst, z.B. nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer seit Beginn der Rückbewegung des Gießkolbens 3 aus seiner Füllendposition FP.
In einem Betriebsstadium B6 von 2 ist dann die den rücksaugenden Unterdruck erzeugende Rückbewegung des Gießkolbens 3 nach Erreichen seiner Gießstartposition abgeschlossen. Zwischenzeitlich ist dann auch die Abkühlzeit zum vollständigen Erstarren des gebildeten Gussteils 15 in der Form 1 abgelaufen, und dementsprechend kann in einem nächsten Betriebsstadium B7 von 2 mit dem Öffnen der Gießform 1 durch entsprechende Öffnungsbewegung der beweglichen Formhälfte 1b begonnen und anschließend das gebildete Gussteil 15 entnommen werden, wie in 9 veranschaulicht, welche die Maschine in diesem Betriebszeitpunkt zeigt.
Durch das Öffnen der Form 1 kann sich der im Bereich des Angusskegels 12 gebildete Unterdruck instantan abbauen, wodurch sich das Schmelzematerial 14 im vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6, im gezeigten Beispiel speziell im vorderen Bereich des Mundstückkörpers 6b, weiter vom Bereich des Angusskegels 12 weg zurückzieht. Das Zurückziehen, d.h. begrenzte Rücksaugen, des Schmelzematerials 14 aus dem vordersten, austrittsseitigen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 verhindert die Bildung eines Schmelzetropfens im Bereich des Angusskegels 12.
9 zeigt beispielhaft das Anstehen des Schmelzematerials 14 im vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 bis zum einem Rücksaugpunkt RP, der einen gewünschten, ausreichenden Abstand AS zum Bereich des Angusskegels 12 bzw. des Austritts des Schmelzeauslasskanals oder des Abschmelzpunkts einhält, an dem das rückgesaugte Schmelzematerial 14 vom in der Form 1 und im Angusskegel 12 verbleibenden, erstarrten oder teilerstarten Schmelzematerial abreisst. Damit lässt sich die besagte Tropfenbildung zuverlässig verhindern, wobei dieser Abstand AS in 9 lediglich der Deutlichkeit halber übertrieben und nicht maßstäblich angegeben ist. Der Abstand AS beträgt beispielsweise ca. 5mm bis 100mm zum Angusskegel 12, an dem sich ansonsten der Schmelztropfen bilden würde, insbesondere z.B. zwischen ca. 10mm und ca. 50mm, vorzugsweise z.B. zwischen ca. 30mm und ca. 40mm, je nach Bedarf, Viskosität des Schmelzematerials und/oder Systemauslegung der Maschine, u.a. je nach Durchmesser von Gießkolben, Steigbohrung und Mundstückkörper. Alternativ kann der Abstand AS auch größer sein, wobei mit größer werdendem Abstand AS mehr Luft im austrittsseitigen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 vor Beginn des nächsten Gießzyklus ansteht.
In jedem Fall bleibt jedoch der Schmelzeauslasskanal 6 bis über das Schmelzebadniveau 9a des Schmelzebads 9 hinaus mit Schmelzematerial 14 angefüllt, so dass im nächsten Gießzyklus das Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6 nicht wie beim ersten Gießzyklus nach Betriebsstart gemäß 3 vom Schmelzebadniveau 9a aus vorbewegt werden braucht, sondern das Schmelzeniveau SH im Schmelzeauslasskanal 6 schon zu Beginn des nächsten Gießzyklus deutlich über dem Schmelzebadniveau 9a liegt und das Schmelzematerial 14 vorzugsweise bereits im vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 ansteht. Damit ist nach dem Betriebsstadium B7 von 2 der erste Gießzyklus abgeschlossen.
Zur Durchführung des nächsten, zweiten Gießzyklus wird dann in einem Betriebsstadium B8 von 2 die Form 1 geschlossen und der Gießkolben 3 von seiner Gießstartposition GS in seine Füllendposition FP bewegt, um wiederum das Schmelzematerial 14 von der Gießkammer 2 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die geschlossene Form 1 zu drücken. 10 zeigt die Maschine am Ende der Formfüllphase dieses zweiten Gießzyklus entsprechend dem in 4 gezeigten Maschinenzustand am Ende der Formfüllphase des ersten Gießzyklus.
Wie in 10 vergleichend dargestellt, genügt im zweiten Gießzyklus ein geringerer axialer Bewegungshub des Gießkolbens 3 von der Gießstartposition GS in die Füllendposition FP als beim ersten Gießzyklus für die Vorbewegung des Gießkolbens 3 von der Betriebsstartposition BS in die Füllendposition FP, da für den zweiten Gießzyklus das Schmelzematerial 14 bereits deutlich über das Schmelzebadniveau 9a hinaus im Schmelzeauslasskanal 6 vorliegt. Mit anderen Worten befindet sich, wie in 10 schematisch angedeutet, die Füllendposition FP im zweiten Gießzyklus an einer auf die Lage in der Gießkammer 2 bezogenen Endposition FP₂, die gegenüber derjenigen Endposition FP₁, die der Gießkolben 3 als Füllendposition FP im ersten Gießzyklus einnimmt, weiter zurück, d.h. in 10 weiter oben, liegt.
Anders gesagt ist ein Hubabstand HA=FP-GS=FP₂-GS der Füllendposition FP von der Gießstartposition GS für den zweiten und jeden weiteren Gießzyklus eines entsprechenden aktiven Betriebsintervalls der Maschine geringer als der entsprechende Hubabstand HA=FP-BS=FP₁-BS der Füllendposition FP von der Betriebsstartposition GS für den ersten Gießzyklus, wobei der Unterschied durch die Menge an Schmelzematerial 14 bestimmt ist, die nach dem ersten und vor dem zweiten Gießzyklus im Schmelzeauslasskanal 6 oberhalb des Schmelzebadniveaus 9a ansteht. Der Hubunterschied ist in 10 durch eine entsprechende Hubdifferenz HD=FP₁-FP₂ der Füllendposition nach dem ersten Gießzyklus FP₁ gegenüber der Füllendposition FP₂ nach dem zweiten Gießzyklus veranschaulicht. Die Verkürzung dieser Hublänge für den zweiten und die weiteren Gießzyklen kann beispielsweise bis zu 30 % oder bis zu 50 % und mehr betragen, je nach Maschinentyp und herzustellendem Gussteil 15.
Diese Verkürzung der Hublänge, die der Gießkolben 3 während der Formfüllphase zurückzulegen hat, ermöglicht entsprechend eine Verkürzung der Zykluszeit, d.h. der Zeitdauer des jeweiligen Gießzyklus, für den zweiten und jeden weiteren Gießzyklus innerhalb des Betriebsintervalls, z.B. um bis zu 5 % oder 10 %. Zudem ist durch das zwischen den Gießzyklen über das Schmelzebadniveau 9a hinaus im Schmelzeauslasskanal 6 verbleibende Schmelzematerial 14 der zu verdrängende Luftanteil im austrittsseitigen Teil des Schmelzeauslasskanals 6 reduziert, wodurch auch die im Gussteil eingeschlossene Luft verringert werden kann, was der Gussteilqualität zugutekommt. Außerdem lassen sich durch die Verkürzung des Gießkolbenhubs die durch die Gießkolbenbewegung in der Gießkammer verursachten Verschleißeffekte für den Gießkolben und die Gießkammer verringern.
Anschließend verläuft die Formfüllphase und die darauffolgende Nachfüllphase des zweiten Gießzyklus in gleicher Weise wie oben zum ersten Gießzyklus erläutert, worauf verwiesen werden kann. Dies ist in 2 durch einen Rückkehrpfeil vom Betriebsstadium B8 zum Betriebsstadium B3 symbolisiert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel bleibt die Gießform 1 während der gesamten Nachfüllphase geschlossen, bis der Gießkolben 3 seine Gießstartposition GS als Startposition für den nächsten Gießzyklus erreicht hat. Das Öffnen der Form 1 erst zu diesem Zeitpunkt führt dann zu dem erwähnten instantanen Rücksaugeffekt. Alternativ kann die Gießform 1 früher geöffnet und dadurch der Rücksaugeffekt zeitlich gleichmäßiger gestaltet und/oder abgeschwächt werden. Vorzugsweise bleibt hierbei die Gießform 1 mindestens so lange geschlossen, wie das Absperrsteuerventil 5 zwecks Nachfüllen von Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 in die Gießkammer 2 noch geöffnet ist. Wenn der Gießkolben 3 seine Ventilumstellposition VU erreicht hat und das Absperrsteuerventil 5 dadurch geschlossen wurde, wird die Gießform 1 je nach Bedarf zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt der weiteren Rückkehrbewegung des Gießkolbens 3 von der Ventilumstellposition VU in die Gießstartposition GS geöffnet. Sobald mit dem Öffnen der Form 1 begonnen wird, kann vermehrt Luft über den Austritt des Schmelzeauslasskanals 6 in den vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 gelangen und dadurch den dortigen Unterdruckeffekt abschwächen bzw. abmildern.
In einer weiteren, nicht gezeigten Betriebsvariante wird der Gießkolben 3 in der Ventilumstellposition VU angehalten, und es wird dann mit dem Öffnen der Gießform 1 begonnen. Sobald die Gießform 1 beim Öffnen eine bestimmte, variabel oder fest vorgebbare Gießkolbentrigger-Formöffnungsposition erreicht hat, z.B. wenn sich die bewegliche Formhälfte 1b um eine entsprechende vorgebbare Weglänge von der festen Formhälfte 1a wegbewegt hat, wird der Gießkolben 3 von seiner Ventilumstellposition VU in seine Gießstartposition GS weiter zurückbewegt. Daraus kann dann ein Rücksaugen des Schmelzematerials 14 im vordersten Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 in einem relativ gleichmäßigen zeitlichen Verlauf ohne schlagartigen Unterdruckabbau resultieren.
11 veranschaulicht das erfindungsgemäße Druckgießmaschinen-Betriebsverfahren in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante, die sich speziell auf die Durchführung des jeweils ersten Gießzyklus nach einem Betriebsstart der Maschine bezieht. Dazu geht diese Betriebsvariante wiederum vom Grundzustand der Maschine bei einem Betriebsstart gemäß dem anfänglichen Betriebsstadium B1 von 2 aus. Im Unterschied zur Betriebsvariante von 2 wird nun jedoch bei der Betriebsvariante von 11 ein Betriebsstart-Gießvorgang, d.h. ein spezieller erster Gießzyklus, durchgeführt, bei dem der Formfüllphase eine anfängliche Vorfüllphase vorgeschaltet ist.
Dazu beginnt diese anfängliche Vorfüllphase in einem Betriebsstadium B2a von 11 damit, dass nach Schließen des Absperrsteuerventils 5 und Schließen der Form 1 der Gießkolben 3 aus der Betriebsstartposition BS nur bis in eine in 12 gezeigte anfängliche Vorfüllposition VP vorbewegt wird, wobei 12 die Maschine in diesem Betriebsstadium B2a zeigt. Das Schmelzematerial 14 wird dadurch im Schmelzeauslasskanal 6 über das Schmelzebadniveau 9a des Schmelzebads 9 hinaus vorgefüllt, vorzugsweise bis zu einem Vorfüllpunkt VA im vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 bzw. des Mundstückkörpers 6b, so dass der Vorfüllpunkt VA nur einen relativ geringen Abstand DS vom Austritt des Schmelzeauslasskanals 6 in die Form 1 bzw. vom Angusskegel 12 hat. Dieser Abstand DS kann beispielsweise in etwa dem Abstand AS des Rücksaugpunkts RP vom Austritt des Schmelzeauslasskanals 6 in die Form 1 entsprechen, wie er nach dem oben erläuterten Rücksaugen von Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6 bei der Betriebsvariante von 2 vorliegt und in 9 gezeigt ist. Alternativ kann sich der Abstand DS auch geringfügig oder deutlich vom Abstand AS unterscheiden.
Anschließend wird in einem Betriebsstadium B2b von 11 eine gewisse, vorgebbare Zeitdauer abgewartet, bis sich ein durch den Vorfüllvorgang aufgrund der komprimierten Luft in der Gießkavität 13 gebildeter Überdruck abgebaut hat. Danach wird in einem Betriebsstadium B2c von 11 das Absperrsteuerventil 5 von seiner Schließstellung VS in seine Offenstellung OS umgesteuert, und der Gießkolben 3 wird von der Vorfüllposition VP in seine Gießstartposition GS zurückbewegt. Dadurch wird Schmelzematerial aus dem Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 eingesaugt bzw. nachgefüllt, wie durch einen zugehörigen Strömungspfeil in 13 veranschaulicht, in der die Maschine am Ende dieses Betriebsstadiums B2c gezeigt ist, an dem der Gießkolben 3 wieder seine Gießstartposition GS erreicht hat.
Dieser Schmelzenachfüllvorgang kann von einem gewissen weiteren Rücksaugen von Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6 begleitet sein, da auch in der geschlossenen Form 1 eine gewisse Luftmenge enthalten ist und die Form 1 eventuell auch nicht vollständig luftdicht ist. Dadurch kann sich entsprechend der Vorfüllpunkt VA, bis zu dem das Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6 vorgefüllt ansteht, etwas nach hinten verlagern, wie in 13 durch einen zugehörigen Rückflusspfeil im Schmelzeauslasskanal 6 und einem im Vergleich zu 12 weiter hinten im Mundstückkörper 6b liegenden Vorfüllpunkt VA veranschaulicht. Dennoch bleibt das Schmelzematerial 14 deutlich über das Schmelzebadniveau 9a des Schmelzebads 9 hinaus bis zum vorderen Bereich des Schmelzeauslasskanals 6 in diesem vorgefüllt.
Nach Beendigung dieser anfänglichen Vorfüllphase wird die Formfüllphase des ersten Gießzyklus gemäß einem Betriebsstadium B2d von 11 durchgeführt. Dazu wird das Absperrsteuerventil 5 wieder in seine Schließstellung VS umgesteuert, und der Gießkolben 3 wird aus seiner Gießstartposition GS heraus in die Füllendposition FP vorbewegt, so dass wiederum das Schmelzematerial 14 aus der Gießkammer 2 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Gießform 1, speziell die Gießkavität 13, gedrückt wird.
Durch die anfängliche Vorfüllung ergibt sich verglichen mit dem ersten Gießzyklus ohne Vorfüllung, wie bei der in 2 veranschaulichten Betriebsvariante, eine Verkürzung des Hubabstands HA=FP-BS der Füllendposition FP von der Betriebsstartposition GS bereits für diese Formfüllphase des ersten Gießzyklus. Diese Hubverkürzung für den ersten Gießzyklus ist analog zur oben erläuterten Hubverkürzung, die bei der Betriebsvariante von 2 erst für die weiteren Gießzyklen durch das vorzeitige Schließen des Absperrsteuerventils 5 in der Nachfüllphase des vorhergehenden Gießzyklus vor Erreichen der Gießstartposition GS und der weiteren Rückbewegung des Gießkolbens 3 bis zur Gießstartposition GS erzielt wird. 14 zeigt die Maschine in diesem Betriebsstadium B2d am Ende der Formfüllphase des ersten Gießzyklus mit der Verkürzung der Füllendposition FP auf eine Position FP_1V für die Variante mit anfänglicher Vorfüllung, die um eine Hubdifferenz HD₁=FP₁-FP_1V hinter der Füllendposition FP₁ im ersten Gießzyklus für die Betriebsvariante von 2 ohne Vorfüllung liegt. Mit anderen Worten liegt bei dieser Betriebsvariante durch diese Vorfüllmaßnahme bereits für den ersten Gießzyklus gegenüber der Betriebsvariante von 2 ohne Vorfüllung ein verkürzter Gießhub für die Durchführung der Formfüllung vor.
Somit werden bei der Betriebsvariante von 11 die oben zur Hubverkürzung im zweiten und in weiteren Gießzyklen bei der Betriebsvariante von 2 erwähnten Eigenschaften und Vorteile durch die Betriebsvariante von 11 bereits für den ersten Gießzyklus erzielt.
Der weitere Verlauf des ersten Gießzyklus kann dann demjenigen der Betriebsvariante von 2 ab dem dortigen Betriebsstadium B3 entsprechen. Alternativ kann der erste Gießzyklus bei der Betriebsvariante von 11 nach einem beliebigen herkömmlichen Betriebsverfahren fortgesetzt werden.
15 veranschaulicht eine vorteilhafte Variante des Betriebsverfahrens von 2 hinsichtlich der Durchführung des zweiten und der weiteren Gießzyklen. Bei dieser Verfahrensvariante beinhaltet die jeweilige Formfüllphase ab dem zweiten Gießzyklus einen Vorfüllabschnitt. Dazu wird von der Betriebssituation am Ende des Betriebsstadiums B7 ausgegangen, wie sie in 9 veranschaulicht ist. Abweichend von der Betriebsvariante gemäß Betriebsstadium B8 von 2 wird bei der Betriebsvariante von 15 in einem Betriebsstadium B8a mit der Vorbewegung des Gießkolbens 3 nicht gewartet, bis die Form 1 vollständig geschlossen ist, sondern der Gießkolben 3 wird bereits bei noch offener Form aus der Gießstartposition GS heraus in eine Vorfüllposition VP₂ für den zweiten Gießzyklus vorbewegt, wobei diese Vorfüllposition VP₂ zur Unterscheidung der Vorfüllposition VP am Ende der anfänglichen Vorfüllphase vor dem ersten Gießzyklus gemäß der Betriebsvariante von 11 und der Veranschaulichung in 12 vorliegend auch als zyklische Vorfüllposition VP₂ bezeichnet wird.
Durch diese zyklische Vorfüllmaßnahme kann das zuvor gemäß den Betriebsstadien B5 bis B7 der Betriebsvariante von 2 vom Austritt des Schmelzeauslasskanals 6 weg rückgesaugte Schmelzematerial 14 wieder in Richtung des Austritts des Schmelzeauslasskanals 6 vorbewegt und dadurch der Schmelzeauslasskanal 6 weitergehend vorgefüllt werden, wobei die Luft am vorderen Endbereich des Schmelzeauslasskanals 6 über die noch nicht geschlossene Form 1 ungehindert entweichen kann.
Der Gießkolben 3 wird dann in einem Betriebsstadium B8b von 15 in dieser zyklischen Vorfüllposition gehalten, bis die Form 1 vollständig geschlossen ist. Anschließend erfolgt der restliche Ablauf der Formfüllphase des zugehörigen zweiten oder weiteren Gießzyklus gemäß einem Betriebsstadium B8c von 15, wozu der Gießkolben 3 aus seiner zyklischen Vorfüllposition in die Füllendposition FP bzw. FP₂ vorbewegt wird, um das Schmelzematerial 14 von der Gießkammer 2 über den vorgefüllten Schmelzeauslasskanal 6 in die geschlossene Form 1 bzw. deren Gießkavität 13 zu drücken. Der Betriebszustand der Maschine entspricht in diesem Zeitpunkt demjenigen von 10 bzw. am Ende des Betriebsstadiums B8 von 2. Mit anderen Worten wird bei der Betriebsvariante von 15 nach beendeter Formfüllphase am Ende des Betriebsstadiums B8c mit der Nachfüllphase und den weiteren Schritten ab dem Betriebsstadium B3 von 2 fortgesetzt.
Durch die zyklische Vorfüllung zu Beginn der Formfüllphase des zweiten und der weiteren Gießzyklen können die Zykluszeit und der Luftanteil im hergestellten Gussteil zusätzlich um ein entsprechendes Maß reduziert werden. In einer entsprechend optimierten Betriebsführung können die Betriebsvarianten der 2, 11 und 15 dahingehend kombiniert sein, dass für ein jeweiliges Betriebsintervall der Druckgießmaschine bei Betriebsstart zunächst die anfängliche Vorfüllung mit Schmelzenachfüllung in die Gießkammer gemäß der Variante von 11 durchgeführt wird, anschließend der übrige erste Gießzyklus gemäß der Betriebsvariante von 2 durchgeführt wird und danach der zweite und die weiteren Gießzyklen gemäß der Betriebsvariante von 15 durchgeführt werden. Alternativ sind erfindungsgemäße Betriebsvarianten möglich, die von diesen genannten Varianten nur die spezielle anfängliche Vorfüllung und Schmelzenachfüllung nach Betriebsstart gemäß 11 oder nur die Rücksaugmaßnahme gemäß den Betriebsstadien B3 bis B8 von 2 mit oder ohne zusätzliche Kombination mit der zyklischen Vorfüllung gemäß 15 nutzen.
Die erfindungsgemäße Druckgießmaschine ist wie gezeigt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eingerichtet. Insbesondere ist dazu die Steuereinheit 7 entsprechend zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs konfiguriert, wozu sie in der Formfüllphase das Absperrsteuerventil 5 in seine Schließstellung VS steuert und den Gießkolben 3 in der Gießkammer 2 zum Vorbewegen aus der Gießstartposition GS in die Füllendposition FP steuert, um das Schmelzematerial 14 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Gießform 1 zu drücken. Weiter ist die Steuereinheit 7 dafür eingerichtet, in der anschließenden Nachfüllphase das Absperrsteuerventil 5 zunächst in seine Offenstellung VO zu steuern und den Gießkolben 3 zum Rückbewegen in die Gießstartposition GS zu steuern, um der Gießkammer 2 Schmelzematerial 14 über den Schmelzeeinlasskanal 4 zuzuführen.
Weiter kann die Steuereinheit 7 dafür eingerichtet sein, noch in der Nachfüllphase das Absperrsteuerventil 5 wieder in seine Schließstellung VS zu steuern, bevor der Gießkolben 3 durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition GS erreicht hat, und den Gießkolben 3 zum Rücksaugen von Schmelzematerial 14 im Schmelzeauslasskanal 6 durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens 3 zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 7 weiter dafür eingerichtet sein, bei einem Betriebsstart-Gießvorgang, d.h. einem ersten Gießzyklus, den Gießkolben 3 zum Vorbewegen in der Gießkammer 2 in der Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs vor der Formfüllphase bei geschlossenem Absperrsteuerventil 5 von der Betriebsstartposition BS in die Vorfüllposition VS zu steuern und anschließend das Absperrsteuerventil 5 in seine Offenstellung VO zu steuern und den Gießkolben 3 zum Rückbewegen in seine Gießstartposition GS zu steuern.
Wie die gezeigten und die weiteren oben erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich machen, stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine zur Verfügung, mit dem sich kurze Gießzykluszeiten, ein geringer Luftanteil im Gussteil, eine geringe Verschleißneigung von Gießkolben und Gießkammer durch reduzierten Gießkolbenhub und/oder eine Vermeidung der Schmelztropfenbildung im Angusskegelbereich erzielen lassen. Weiter stellt die Erfindung eine zur Durchführung dieses Betriebsverfahrens geeignete Druckgießmaschine zur Verfügung, bei der es sich insbesondere um eine solche vom Warmkammertyp handeln kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0576406 B1 [0007]
DE 3248423 A1 [0008]
EP 1284168 B1 [0009]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine, die eine Gießform (1), eine Gießkammer (2), einen axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), einen in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4), ein Absperrsteuerventil (5) im Schmelzeeinlasskanal und einen von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) aufweist, wobei - zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase der Gießkolben in der Gießkammer bei geschlossenem Absperrsteuerventil aus einer Gießstartposition (GS) in eine Füllendposition (FP) vorbewegt und dadurch Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform gedrückt wird und in einer anschließenden Nachfüllphase der Gießkolben in die Gießstartposition zurückbewegt und dadurch der Gießkammer bei geöffnetem Absperrsteuerventil Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Nachfüllphase des Gießvorgangs das zuvor geöffnete Absperrsteuerventil (5) geschlossen wird, bevor der Gießkolben (3) durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition (GS) erreicht hat, und durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens Schmelzematerial (14) im Schmelzeauslasskanal (6) rückgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass - der Gießkolben in der Nachfüllphase im Zeitraum mit geschlossenem Absperrsteuerventil mit geringerer Geschwindigkeit zurückbewegt wird als im vorausgehenden Zeitraum mit noch geöffnetem Absperrsteuerventil und/oder - in der Nachfüllphase des Gießvorgangs das zuvor geöffnete Absperrsteuerventil geschlossen wird, sobald der Gießkolben durch seine Rückbewegung eine Ventilumstellposition (VU) erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass - ein Hubabstand der Ventilumstellposition des Gießkolbens zur Gießstartposition variabel vorgebbar ist und/oder - in der Nachfüllphase des Gießvorgangs der Gießkolben in der Ventilumstellposition während einer Stoppdauer angehalten wird, bevor er weiter bis zu seiner Gießstartposition zurückbewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfüllphase des Gießvorgangs die Gießform mindestens so lange geschlossen gehalten wird, wie das Absperrsteuerventil noch geöffnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfüllphase des Gießvorgangs mit einem Öffnen der Gießform begonnen wird, nachdem der Gießkolben seine Gießstartposition erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfüllphase des Gießvorgangs mit einem Öffnen der Gießform begonnen wird, nachdem der Gießkolben seine Ventilumstellposition erreicht hat und bevor er seine Gießstartposition erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfüllphase des Gießvorgangs der Gießkolben in seiner Ventilumstellposition angehalten wird und von seiner Ventilumstellposition in seine Gießstartposition weiterbewegt wird, sobald die Gießform beim Öffnen eine bestimmte Gießkolbentrigger-Formöffnungsposition erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkolben von seiner in der Nachfüllphase eines jeweils vorherigen Gießvorgangs erreichten Gießstartposition in einem anfänglichen Vorfüllabschnitt der Formfüllphase eines nächsten Gießvorgangs bei noch nicht vollständig geschlossener Gießform in eine Vorfüllposition vorbewegt und erst danach die Gießform vollständig geschlossen und der Gießkolben in seine Füllendposition vorbewegt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine, die eine Gießform (1), eine Gießkammer (2), einen axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), einen in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4), ein Absperrsteuerventil (5) im Schmelzeeinlasskanal und einen von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) aufweist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei - zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase der Gießkolben in der Gießkammer bei geschlossenem Absperrsteuerventil aus einer Gießstartposition (GS) in eine Füllendposition (FP) vorbewegt und dadurch Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform gedrückt wird und in einer anschließenden Nachfüllphase der Gießkolben in die Gießstartposition zurückbewegt und dadurch der Gießkammer bei geöffnetem Absperrsteuerventil Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - der Gießkolben (3) in der Gießkammer (2) bei einem Betriebsstart-Gießvorgang in einer Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs vor der Formfüllphase bei geschlossenem Absperrsteuerventil (5) von einer Betriebsstartposition (BS) in eine Vorfüllposition (VP) vorbewegt und anschließend das Absperrsteuerventil geöffnet und der Gießkolben in seine Gießstartposition zurückbewegt wird.
Druckgießmaschine mit - einer Gießform (1), - einer Gießkammer (2), - einem axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), - einem in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4), - einem Absperrsteuerventil (5) im Schmelzeeinlasskanal, - einem von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) und - einer Steuereinheit (7) zur Steuerung des Gießkolbens und des Absperrsteuerventils, - wobei die Steuereinheit (7) dafür eingerichtet ist, zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase das Absperrsteuerventil (5) in eine Schließstellung (VS) zu steuern und den Gießkolben (3) in der Gießkammer (2) zum Vorbewegen aus einer Gießstartposition (GS) in eine Füllendposition (FP) zu steuern, um Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal (6) in die Gießform (1) zu drücken, und in einer anschließenden Nachfüllphase das Absperrsteuerventil zunächst in eine Offenstellung (VO) zu steuern und den Gießkolben zum Rückbewegen in die Gießstartposition zu steuern, um der Gießkammer Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (7) weiter dafür eingerichtet ist, noch in der Nachfüllphase das Absperrsteuerventil (5) wieder in seine Schließstellung (VS) zu steuern, bevor der Gießkolben (3) durch seine Rückbewegung seine Gießstartposition (GS) erreicht hat, und den Gießkolben zum Rücksaugen von Schmelzematerial (14) im Schmelzeauslasskanal (6) durch die weitere Rückbewegung des Gießkolbens zu steuern, und/oder - die Steuereinheit (7) weiter dafür eingerichtet ist, bei einem Betriebsstart-Gießvorgang den Gießkolben (3) zum Vorbewegen in der Gießkammer (2) in einer Vorfüllphase des Betriebsstart-Gießvorgangs vor der Formfüllphase bei geschlossenem Absperrsteuerventil (5) von einer Betriebsstartposition (BS) in eine Vorfüllposition (FP) zu steuern und anschließend das Absperrsteuerventil in seine Offenstellung (VO) zu steuern und den Gießkolben zum Rückbewegen in seine Gießstartposition (GS) zu steuern.