DE1583589C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Dauer der Absaugung von Gas aus einer Vakuum-Druckgießform - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Dauer der Absaugung von Gas aus einer Vakuum-Druckgießform durch Schließen eines in der Gasabsaugleitung eingeschalteten, steuerbaren Absperrventils nach einer vorgewählten, vom Schußbeginn an laufenden und messend verfolgenden Zeitspanne sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Die Anwendung von Vakuum, das auf eine Gießform einwirkt, ist bereits bekannt. Dabei können jedoch Schwierigkeiten bei dem rechtzeitigen, möglichst späten Schließen eines Vakuumventils in der Leitung zwischen Form und Absaugvorrichtung, beim Steuern dieses Ventils, beim Bemühen zur Vermeidung der Blockierung der Absaugvorrichtung durch Schmelze-Eintritt und beim restlosen Entfernen der bei jedem Druckgieß-Vorgang verspritzten Gießmasse auftreten.

Zur Lösung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, im Bereich der Einschußöffnung einen beweglichen Kolben derart anzuordnen, daß bei Beginn der Formfüllung der Kolben infolge des Eingießdruckes verschoben wird und den Vakuumkanal abschließt. Dabei wird allerdings der Entgasungskanal sehr früh zu einer Zeit geschlossen, wo noch Gase (z. B. wegen des Verdampfens der Formschmiermittel) entwickelt werden.

Bei einem anderen Vorschlag (DE-AS 11 74 945) wird ein die Formfüllung überwachender Fühler in der Wand der Entgasungsleitung zwischen der Form und dem Steuerventil für die Entgasungsleitung angebracht. , Sobald die Form gefüllt ist und die Schmelze den Fühler ν in der Entgasungsleitung erreicht, spricht dieser an und schließt das Steuerventil. Hierzu ist allerdings die Verwendung eines Ventils sehr hoher Präzision wie sehr geringer Masse und damit sehr kurzer Ansprechzeiten nötig. Solche Ventile sind für manche Einsatzzwecke zufriedenstellend, nicht aber in jedem Falle anwendbar.

Es ist weiterhin bekannt (Zeitschrift »Gießerei« 1960, S. 237 bis 239; 1962, S. 395 - US-PS 30 06 043), ein Verfahren zur Steuerung der Dauer der Absaugung von Gas aus einer Vakuum-Druckgießform durchzuführen, wobei in der Gasabsaugleitung ein steuerbares Absperrventil eingebaut ist, das derart betrieben wird, daß es nach einer vorgewählten, vom Schußbeginn an laufenden und messend verfolgenden Zeitspanne schließt. Bei diesen bekannten Vorschlägen ist allerdings nichts darüber ausgesagt, wie die Bestimmung der vorgewählten Zeitspanne zweckmäßigerweise erfolgen soll, um auch wirklich günstige Ergebnisse zu erzielen und die vorstehend aufgezeigten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden.

Ausgehend von diesem gattungsgemäßen Stand der · j Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein solches Verfahren derart weiterzuentwickeln, daß dabei die Bestimmung einer möglichst günstig gewählten Zeitspanne für die Zeitsteuerung erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der einleitend genannten Art dadurch gelöst, daß die Zeitspanne zuvor aus dem gemessenen Zeitintervall hergeleitet wird, das das einströmende Metall vom Schußbeginn bis zum Erreichen eines im Bereich des Anschlusses der Gasabsaugleitung an die Druckgießform angeordneten Schuß-Überwachungsfühlers benötigt. Die Verwendung von Überwachungsfühlern selbst ist zwar aus der DE-AS 11 74 945 oder der CH-PS 3 06 274 bekannt; im Gegensatz zu der Erfindung wird dort jedoch eine unmittelbare Beeinflussung bzw. Betätigung des Absperrventils durch den Fühler selbst vorgeschlagen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zeitverzögerung des Absperrventils vom Moment der Erregung bis zum endgültigen Schließen unberücksichtigt bleiben, da die Erregung sowohl in Abhängigkeit vom Schußverlauf wie von einem zwischen dem Schließen des Ventils und dem Ansprechen des Eingieß-Überwachungsfühlers verstrei-

chenden Zeitintervall folgt. Hierdurch ist unabhängig von der Zeitverzögerung des Absperrventils zwischen dem Ansteuern und dem Schließen ein störungsfreier Betrieb des Vakuum-Druckgießvorgangs möglich. Die erfindungsgemäß vorgenommene Ermittlung der besagten Zeitspanne gibt die Gewähr einer wirklich optimalen Anpassung des Absperrzeitpunktes an den Zeitpunkt des Schußbeginns.

Vorteilhafterweise wird dabei für die Zeitspanne bis zum Schließen des Absperrventils das gemessene Zeitintervall um einen Sicherheitsbetrag vermindert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Zeitintervall das kürzeste einer Anzahl gemessener Zeitintervalle verwendet.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuerung am Absperrventil einen mit ihr verbundenen Zeitschalter aufweist, daß ein Zeitmesser vorgesehen ist, daß der Zeitschalter als Teil des Zeitmessers ausgebildet ist und daß der Zeitschalter durch den vom Zeitmesser bestimmten Wert einstellbar ist. Vorteilhafterweise ist dabei zwischen dem Zeitmesser und dem Zeitschalter ein Zeitverzögerungsglied eingeschaltet.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Zeitmesser in Serie über ein Schaltelement mit zugeordnetem Steuerelement und einem vom Absperrventil betätigbaren Schalter mit einer Spannungsquelle verbunden, ein Schuß-Überwachungsfühler direkt oder indirekt über einen Verstärker mit dem Steuerelement für das Schaltelement und einer Spannungsquelle verbunden, und der Zeitmesser mit einer Verstellvorrichtung für einen zeitabhängigen Umschalter an den Zeitschalter gekuppelt. Dabei erweist es sich von Vorteil, wenn zwischen dem Zeitmesser und der mit ihm gekuppelten Verstellvorrichtung für den zeitabhängigen Umschalter eine Zeitverzögerungsvorrichtung vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht auch darin, daß ein Speicher zur Festhaltung des kürzesten Zeitintervalls aus einer Mehrzahl von Zeitintervallen und eine Vorrichtung zum Einstellen des Zeitschalters aufgrund dieses kürzesten Zeitintervalls vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 das Prinzip zweier Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den jeweils zumindest notwendigen Elementen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform sind Holme 6 und 7 durch Muttern 4 und 5 mit einem feststehenden Düsenschild 1 fest verbunden, in das eine Schußbüchse 9 mit einer Einfüllöffnung 10 fest eingesetzt ist Auf den Holmen 6 und 7 ist ein Schild 2 verschiebbar gelagert Das Düsenschild 1 dient zur Aufnahme einer festen Formhälfte 11, und das bewegliche Schild 2 zur Aufnahme einer beweglichen Formhälfte 12. In der Schußbüchse 9 ist ein Schußkolben 19 verschiebbar angeordnet der durch eine Kolbenstange 14 mit einem in einem Schußzylinder 18 angeordneten Kolben 17 fest verbunden ist Die Betätigung von Kolben 17 und Schußkolben 19 erfolgt z. B. mittels eines elektrohydraulischen Steuerungssystems 20, das eine mit Druckmedium 22 gefüllte Wanne 21, eine Saugleitung 25, eine Pumpe 26, eine Druckleitung 27 sowie ein damit verbundenes Druckeinstellventil 28 umfaßt, von dem aus eine Tankleitung 29 zurück in die Wanne 21 führt. Mit der Druckleitung 27 ist ein Umsteuerschieber 31 verbunden, von dem eine weitere Tankleitung 39 zurück zur Wanne 21 führt. Andererseits führt eine Leitung 33 zu einem Schußsteuerventil 35 und von hier aus eine Verbindung 36 in den Druckraum des Schußzylinders 18. Über eine Rückhubleitung 37 ist der Umsteuerschieber 31 mit dem Rückhubraum des Schußzylinders 18 verbunden. Zur Betätigung des Umsteuerschiebers 31 ist ein elektromagnetisches Element 41 vorgesehen, das durch Leitungen 42 mit der an eine Spannungsquelle 45 angeschlossenen Maschinensteuerung 44 verbunden ist. Zur Evakuierung oder Entgasung der Form 13 ist ein Absauggebläse 50 vorgesehen, das durch eine Leitung 51, einen zwischengeschalteten Schieber 53 mit zugeordnetem Solenoid 63 und ein steuerbares Absperrventil 52 mit dem Entgasungskanal 56 in der Form 13 verbunden ist Letzterer steht mit dem eigentlichen Formhohlraum direkt in Verbindung. Im Bereich des Absperrventils 52 ist ein Schuß-Überwachungsfühler 60 angeordnet.

Zur Steuerung des Absperrventils 52 sind an eine von einer Spannungsquelle 65 ausgehende Leitung 64 der Schuß-Überwachungsfühler 60, ein Verstärker 70, ein Zeitschalter 72, ein mit diesem verbundener Umschalter 74 und ein Formschließschalter 73 angeschlossen. Über eine Rückleitung 66 sind mit der Spannungsquelle 65 weiterhin ein von einem Nocken 15 auf Kolbenstange 14 betätigbarer Ruheschalter 76, ein Steuerelement 78, der Verstärker 70 und ein Betätigungselement 62 für das Absperrventil 52 verbunden. Eine Leitung 84 verbindet den Umschalter 74 mit dem Betätigungselement 62 und eine Meßleitung 80 den Schuß-Überwachungsfühler 60 mit dem Verstärker 70, der wiederum über eine Steuerleitung 88 mit dem Steuerelement 78 in Verbindung steht Diesem Steuerelement 78 ist ein Schaltelement 79 zugeordnet, das sowohl über einen Leiter 82 mit dem Zeitschalter 72 als auch über eine Leitung 86 mit dem Ruhekontakt 77 verbunden ist. Vom Formschließschalter 73 führt eine Leitung 67 zum Solenoid 63 und von diesem eine Einschaltleitung 68 über einen Ruhekontakt 77 des Steuerelements 78 zu einem auch mit dem Leitungsstück 86 verbundenen Vakuumschalter 69.

Beim Schließen der Form 13 wird auch der Formschließschalter 73 geschlossen, wonach das Einfüllen der Schmelze in die Schußbüchse 9 erfolgt. Nach Verriegelung der Maschine wird ein Schuß durch den Umsteuerschieber 31 ausgelöst, wobei vorher der Zeitschalter 72 auf einen minimalen Wert eingestellt wird. Durch die Bewegung des Nockens 15 wird der Ruhekontakt 76 geschlossen, dadurch der Zeitschalter 72 eingeschaltet, und, sobald der Schußkolben 19 die Einfüllöffnung 10 geschlossen hat, über den Schalter 69 der Schieber 53 betätigt. Die Form 13 wird noch so lange evakuiert, bis der Zeitschalter 72 den Schaltnokken 721 erreicht hat. Schahelement 79 und Ruhekontakt 76 sind jedoch noch geschlossen, weshalb der Zeitschalter 72 weiterläuft Beim Auf treffen von Schmelze auf den Überwachungsfühler 60 löst dieser einen Erregerstrom für das Steuerelement 78 aus. Hierdurch öffnen das Schaltelement 79 (Stillsetzen des Zeitschalters 72) und der Ruhekontakt 77 (Schieber 53 schließt); Entsprechend dem Zeitintervall zwischen Schließen des Ruhekontakts 76 und Ansprechen des Schuß-Überwachungsfühlers 60 wird unter Berücksichtigung eines Sicherheits-Zeitintervalls der Schaltnocken 721 verstellt Nach Umsteuern des Umsteuerschiebers 31 wird die Form 13 geöffnet das hergestellte Stück ausgewor-

fen und inzwischen der Zeitschalter 72 zurückgestellt. Durch öffnung des Umschalters 74 wird eine Verbindung zwischen Gasabsaugleitung 56 und Absauggebläse 50 hergestellt. Die Anlage ist jetzt auf einen neuen Zyklus mit längstmöglicher Entgasungszeit eingestellt.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist für das hydraulische System der Einschießeinheit im wesentlichen der Aufbau aus F i g. 1 übernommen. Das Schußsteuerventil 35 ist über eine Steuerstange 142 mit einem Steuerhebel 141 verbunden, der zur gleichzeitigen Verstellung eines Wählschalters 140 dient. Die Steuerung des Absperrventils 52 weist jedoch im Vergleich zu der aus F i g. 1 einige Änderungen auf: In den Verbindungen von der Leitung 64 zum Zeitmesser 92, zum Zeitschalter 72, zum Umschalter 74 und zum Betätigungselement 62 sind zwei Umschalter 101 und 102 zwischengeschaltet, die vorzugsweise miteinander gekuppelt sind. Diese Umschalter weisen je ein Kontaktpaar 111 und 121 bzw. 112 und 122 auf. Vom Kontaktpaar 111 führt ein Leiter 115 zum Zeitmesser 92, vom Kontaktpaar 121 ein Anschluß 125 zum Zeitschalter 72, vom Kontaktpaar 112 eine Verbindungsleitung 116 zum Betätigungselement 62 und vom Kontaktpaar 122 eine Verbindung 126 zum Umschalter 74. Die Meßleitung 80 führt vom Verstärker 70 zum Schuß-Überwachungsfühler 60, der in einer Isolation 105 eine in die Gasabsaugleitung 56 reichende Elektrode 106 aufweist. Das Steuerelement 78 ist durch ein Leiterpaar 107 mit dem Verstärker 70 verbunden. Dem Steuerelement 78 sind der Ruhekontakt des Schaltelements 79, ein Ruhekontakt des Schalters 99, ein Arbeitskontakt eines Halteschalters 129 und ein Ruhekontakt 77 zugeordnet. Mit dem Startkontakt 135 des Wählschalters 140 sind der Schalter 99, der Schließkontrollschalter 130 und das Betätigungselement 62 durch eine Startleitung 136 verbunden. Von der Kontaktstelle 138 führt die Einschaltleitung 68' über den dem Steuerelement 78 zugeordneten Ruhekontakt 77 und über die Einschaltleitung 68 zum Solenoid 63, von wo der Anschluß an die Leitung 64 über die Leitung 67 und den Formschließschalter 73 erfolgt.

Zum Betrieb einer Vorrichtung der gezeigten Art wird die Form und damit auch der Formschließschalter 73 geschlossen. Nach dem Einfüllen der Schmelze durch die Einfüllöffnung 10 in die Schußbüchse 9 wird der Umsteuerschieber 31 aus der gezeichneten Lage in die Lage für den Einschuß umgesteuert und gleichzeitig durch den Steuerhebel 141 über die Steuerstange 142 das Schußsteuerventil 35 derart beeinflußt, daß sich ein langsamer Vorlauf des Schußkolbens 19 ergibt. Der Wählschalter 140 steht gleichzeitig bei der Kontaktstelle 138, wodurch das Solenoid 63 erregt und der Schieber 53 schaltzeitverzögert schließt, so daß bei geschlossener Einfüllöffnung 10 die Gasabsaugung der Form beginnt. Nach erfolgtem Vorlauf ist die Schußbüchse 9 bis zum eigentlichen Formeinguß mit Schmelze vollgefüllt und die Entgasung des Formhohlraums voll wirksam. Nach abgeschlossenem Vorlauf, gegebenenfalls nach einer Stillstandszeit zur Verbesserung des Evakuierens, wird der eigentliche Schuß durch Umlegen des Steuerhebels 141 ganz nach links ausgelöst, was durch eine Verbindung des Wählschalters 140 mit dem Startkontakt 135 bewirkt wird. Damit ist die Verbindung der an die Startleitung 136 angeschlossenen Geräte zur Rückleitung 66 und damit zur Spannungsquelle 65 ⁶S vorbereitet Durch die verlängerte Schaltnocke am Wählschalter 140 bleibt das Solenoid 63 erregt Mit den in F i g. 2 dargestellten Lagen der beiden, vorzugsweise miteinander gekoppelten Umschaltern 101 und 102 ist die Schaltung auf »Messen« eingestellt Mit dem Schließen der Verbindung von der Startleitung 136 zur Rückleitung 66 wird das Betätigungselement 62 sofort erregt. Der Zeitschalter 72 läuft nicht an, weil das Kontaktpaar 121 offen ist. Der Umschalter 74 ist durch das geschlossene Kontaktpaar 112 überbrückt. Sobald das Absperrventil 52 geschlossen hat, wird durch den Betätiger 132 am Betätigerträger 131, der durch das Betätigungselement 62 gleichzeitig verschoben wurde, der Schalter 130 geschlossen und dadurch der Zeitmesser 92 gestartet. Über das Zeitverzögerungsglied 93 mit der eingestellten Zeitverzögerung Δ t wird der Schaltnocken der Verstellvorrichtung 721 des Zeitschalters 72 mitgenommen, so daß dessen Einstellung gleich dem durch den Zeitmesser festgestellten Zeitintervall t vermindert um die Zeitverzögerung Δ t ist. Der Zeitmesser 92 wird erst stillgesetzt wenn die Schmelze den Schuß-Überwachungsfühler 60 erreicht,wodurch dann eine Kontaktherstellung zwischen dem an die Form angeschlossenen Rückleiter 66 und der Meßleitung 80 erfolgt. Damit wird im Verstärker 70 ein Signal ausgelöst und das Steuerelement 78 durch das Leiterpaar 107 erregt. Das Schaltelement 79 öffnet und setzt den Zeitmesser 92 still. Hierdurch ist in Abhängigkeit dieses Schusses bzw. dieses Formfüllvorgangs der Schaltnocken 721 des Zeitschalters 72 auf eine bestimmte Position gesetzt, so daß bei eingeschaltetem Zeitschalter 72 dieser den Umschalter 74 nach dem um die Zeitverzögerung Δ t verminderten, gemessenen Zeitintervall t betätigt. Für den Betrieb der Druckgießmaschine mit möglichst spätem Abschließen der Leitung 51 vom Gasabsaugkanal 56 werden die beiden Umschalter 101 und 102 aus der gezeigten in die rechte Lage umgelegt, hierdurch die Kontaktpaare 111 und 112 geöffnet und die Paare 121 und 122 geschlossen. Dadurch bleibt bei dem geschilderten Funktionsverlauf das Solenoid 63 über den verlängerten Kontakt des Wählschalters 140 erregt, und der Zeitschalter 72 läuft an. Beim Erreichen des Schaltnockens 721 wird der Umschalter 74 betätigt und das Betätigungselement 62 erregt, wodurch das Absperrventil 52 zu schließen beginnt; es wird nach einem Zeitintervall t — Δ t, verlängert um seine Schließzeit, kurz vor Eintreffen der Schmelze auf den Schuß-Überwachungsfühler 60 geschlossen sein. Das Steuerelement 78 schließt zunächst den Halteschalter 129 und öffnet anschließend die beiden Ruhekontakte des Schaltelementes 79, des Schalters 99 sowie den Ruhekontakt 77. Das Solenoid 63 wird spannungslos, der Schieber 53 schließt die Leitung 51, und Zeitschalter 72 wie Umschalter 74 werden in ihrer Endlage gehalten. Selbst in dieser Stellung kann über den Umsteuerschieber 31 die Form geöffnet und das fertige Stück ausgeworfen werden. Es genügt wenn der Steuerhebel 141 vor dem nächsten Schuß in die Ausgangslage zurückbewegt wird. Auf der Meßleitung 80 liegt kein Signal mehr an, so daß das Steuerelement 78 spannungslos wird. Der Halteschalter 129 wird wieder geöffnet, das Betätigungselement 62 spannungslos und das Absperrventil 52 öffnet gleichzeitig auch der Schließkontrollschalter 130. Der Zeitschalter 72 wird zurückgestellt, so daß der Umschalter 74 ebenfalls öffnet Nunmehr ist die Ausgangslage für den nächsten Schuß erreicht.

Die gezeigte Vorrichtung ermöglicht einen Versuchsbetrieb der Maschine, wenn die Umschalter 111 und 112 in der gezeigten, linken Lage sind. Sobald der Betrieb der Vorrichtung bezüglich Vorlaufgeschwindigkeit

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Dauer der Absaugung von Gas aus einer Vakuum-Druckgießform durch Schließen eines in der Gasabsaugleitung eingeschalteten, steuerbaren Absperrventils nach einer vorgewählten, vom Schußbeginn an laufenden und messend verfolgenden Zeitspanne, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne zuvor aus dem gemessenen Zeitintervall hergeleitet wird, das das einströmende Metall vom Schußbeginn bis zum Erreichen eines im Bereich des Anschlusses der Gasabsaugleitung an die Druckgießform angeordneten Schuß-Überwachungsfühlers benötigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zeitspanne bis zum Schließen des Absperrventils das gemessene Zeitintervall um einen Sicherheitsbetrag vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitintervall das kürzeste einer Anzahl gemessener Zeitintervalle verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung am Absperrventil (52) einen mit ihr verbundenen Zeitschalter (72) aufweist, daß ein Zeitmesser (92) vorgesehen ist, daß der Zeitschalter (72) als Teil des Zeitmessers (92) ausgebildet ist, und daß der Zeitschalter (72) durch den vom Zeitmesser (92) bestimmten Wert einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zeitmesser (92) und dem Zeitschalter (72) ein Zeitverzögerungsglied (93) eingeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmesser (92) in Serie über ein Schaltelement (79) mit zugeordnetem Steuerelement (78) und einen vom Absperrventil (52) betätigbaren Schalter (130) mit einer Spannungsquelle (65) verbunden ist, ein Schuß-Überwachungsfühler (60) direkt oder indirekt über einen Verstärker (70) mit dem Steuerelement (78) für das Schaltelement (79) und einer Spannungsquelle (65) verbunden ist, und der Zeitmesser (92) mit einer Verstellvorrichtung (721) für einen zeitabhängigen Umschalter (74) an den Zeitschalter (72) gekuppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zeitmesser (92) und der ihm gekuppelten Verstellvorrichtung (721) für den zeitabhängigen Umschalter (74) eine Zeitverzögerungsvorrichtung (93) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zur Festhaltung des kürzesten Zeitintervalls aus einer Mehrzahl von Zeitintervallen und eine Vorrichtung zum Einstellen des Zeitschalters (72) aufgrund dieses kürzesten Zeitintervalls vorgesehen sind.