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Die
Erfindung bezieht sich auf Tauchrohr nach dem Oberbegriff des Anspruches
1, sowie auf eine Kaltkammer-Druckgiessmaschine mit den Oberbegriffsmerkmalen
des Anspruches 10.
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Tauchrohre
werden im allgemeinen zum Einbringen einer Metallschmelze in eine
Kokille oder einen anderen Behälter
verwendet, um so einen möglichst
verwirbelungsfreien Metallfluss zu erzeugen (vgl. z.B.
DE 41 04 690 A1 . Ein Tauchrohr
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist auch aus
der
DE 44 40 933 C1 bekannt
geworden. Das besondere Problem bei Druckgiessmaschinen besteht
nun aber darin, dass im Bereiche der Einfüllöffnung einer Giesskammer im
allgemeinen beengte Raumverhältnisse
herrschen, die das Einsetzen und Entfernen des Tauchrohres schwierig
machen.
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Die
DE 12 52 372 A offenbart
eine Horizontal-Kaltkammer-Druckgiessmaschine, bei der mittels eines
im Schmelztiegel angeordneten Überlaufrohres
Schmelze in die Füllkammer
fliesst. Das Überlaufrohr,
in das auch ein Schutzgas eingeleitet werden kann, ist an seiner
Mündung
im Schmelztiegel mit einem Schutzrohr ummantelt um das Eindringen von
Oxiden o.a. Verunreinigungen in das Überlaufrohr zu verhindern.
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Aus
der
US 4,059,143 A ist
eine Einfüllvorrichtung
für Metallschmelze
bekannt, deren Einfülltrichter
schräg
in die Füllkammer
führbar
ist und eine genaue Abstimmung mit der Bewegung des Giesskolbens
erfordert.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Tauchrohr der eingangs genannten
Art so auszubilden, dass es auch unter beengten Raumverhältnissen
zum Einsatz kommen kann. Erfindungsgemäss gelingt die Lösung dieser
Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
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Die
erfindungsgemäss
vorgeschlagene Lösung
ist um so überraschender
als man erwarten könnte,
ein geteiltes Tauchrohr hätte
Leckprobleme. Die Praxis hat aber gezeigt, dass solche im allgemeinen
gar nicht auftreten, und wenn, dann von untergeordneter Bedeutung
sind, da sie den Effekt des Tauchrohres nicht stören.
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Eine
solche Ausbildung des Tauchrohres ermöglicht nämlich ein besonders einfaches
Reinigen des Tauchrohres, in dem sich zuweilen Oxydhäute od.
dgl. verfangen können.
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Da
das Tauchrohr zwangsläufig
relativ heiss werden kann und um die Handhabung mindestens zweier
Teile desselben zu erleichtern, sind vorzugsweise die Merkmale des
Anspruches 2 vorgesehen. Im Prinzip kann natürlich dann jeder der Teile
des Tauchrohres nacheinander in ihre Arbeitslage gebracht werden,
doch verkürzen
die Maßnahmen nach
Anspruch 4 die Zykluszeit.
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Ein
Problem, das sich beim Stande der Technik zeigte, ist die Tatsache,
daß der
Boden einer Gießkammer
beträchtlich
erodiert wird, wenn das heiße
und aggressive Metall stets an dieselbe Stelle gerade unterhalb
der Einfüllöffnung gebracht
wird. Erfindungsgemäß ist es
daher bevorzugt, wenn die an sich bekannten Merkmale des Anspruches
5 verwirklicht werden. Wird dabei das Metall durch mehrere Auslaßöffnungen
hindurch in die Gießkammer
gebracht, so verringert sich der Wärmeschock, dem das Material
ausgesetzt ist, da sich die Wärme
gleichmäßiger verteilt.
Besonders bevorzugt ist aber eine Ausführungsform nach Anspruch 6
und insbesondere nach Anspruch 7, weil in dieser Richtung mehr Raum für die Verteilung
der Wärme
gegeben ist.
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Ein
Problem, das sich auch unabhängig
von der Teilung des Tauchrohres stellt, ist die Gefahr, daß der Gießkolben
unbeabsichtigt gerade dann ausgelöst wird, wenn sich das Tauchrohr
in Arbeitsstellung befindet. Zur Vermeidung dieses Problems wird
eine Druckgießmaschine
mit den Merkmalen des Anspruches 12 vorgeschlagen.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden
Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
axonometrische Darstellung eines Teils einer Druckgießmaschine,
an der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommen soll;
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2 einen
Schnitt nach der Linie II-II der 1 im größeren Maßstab, wobei
die linke Seite der 2 die eine Hälfte des Tauchrohres in der
Arbeitslage, die rechte Seite in der Ruhelage zeigt;
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3 eine
alternative Ausführungsform
eines Tauchrohres und seiner Betätigungseinrichtung in
axonometrischer Darstellung;
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4 eine
erste Ausführungsform
einer Druckgießmaschine
mit einer Sicherheits schaltung; und
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5 eine
weitere Ausführungsform.
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1 zeigt
einen Teil einer Druckgießmaschine,
an der die Erfindung zur Anwendung kommen soll. Zu sehen ist in 1 eine
Druckgußform 1 mit
Zentrierzapfen 7 und einer stationären Aufspannplatte 2 mit Öffnungen 3 für den Durchtritt
nicht dargestellter Säulen.,
An der stationären
Aufspannplatte 2 befindet sich eine Gießkammer 4, deren Hohlraum sich
bis zur Form 1 fortsetzt. Die Gießkammer 4 besitzt
eine Einfüllöffnung 5, über die
sie mit schmelzflüssigem
Metall beschickt wird. Innerhalb der Gießkammer 4 ist ein
Gießkolben 20 über eine
ihn antreibende Kolbenstange 21 bewegbar.
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Würde das
Metall von oben in die Einfüllöffnung 5 gegossen,
würden
Luftblasen mit in die bereits in der Gießkammer 4 befindliche
Schmelze gegossen, was einerseits zu Poren, anderseits zur Bildung
von Oxyd führt.
Deshalb wird die Schmelze über
einen Trichter 6 in den Bereich des Bodens der Gießkammer 4 eingefüllt. Auf
diese Weise erfolgt die Befüllung
des Inneren der Gießkammer 4 von
unten nach oben, so daß sich
weniger Turbulenzen ergeben, die Lufteinschlüsse mit sich bringen könnten.
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Wie
aus 1 ersichtlich, befindet sich die Einfüllöffnung 5 und
der Trichter 6 im Inneren einer in die stationäre Formaufspannplatte 2 eingearbeiteten Nische 9 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt., so daß in diesem Bereiche die Raumverhältnisse
sehr beengt sind. Um daher das Einbringen und das Herausziehen des
Trichters 6 zu erleichtern, ist dieser geteilt und besteht
im bevorzugten Falle aus zwei entlang seiner Längsachse geteilten Hälften 6a, 6b.
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2 veranschaulicht
einen Schnitt durch die Gießkammer 4 und
den Trichter 6 nach der Linie II-II der 1.
Eine im linken Teil der Figur dargestellte Führungsschiene 8 ist
spiegelsymmetrisch bezüglich
einer Symmetrieachse S auch im rechten Teil der 2 vorhanden,
dort aber der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Beide
Teile 6a, 6b des Trichters 6 sind also entlang
einer Führung 8 aus
der an der rechten Seite dargestellten Ruhelage des Trichterteiles 6a in
die in der linken Hälfte
der 2 ersichtliche Arbeitslage bringbar, in der der
jeweilige Trichterteil 6a bzw. 6b in die Einfüllöffnung 5 derart
abgesenkt ist, daß der
untere Rohrteil 6' innerhalb
der Gießkammer 4 liegt,
wogegen der, zweckmäßig trichterförmig erweiterte, Kopfteil 6'' aus der Einfüllöffnung 5 vorragt.
Es sei erwähnt,
daß Tauchrohre
bekannt sind, die ohne einen solchen Trichter auskommen, nämlich dann,
wenn das flüssige
Metall auf andere Weise, beispielsweise über ein Rohr, zugeführt wird.
Als Tauchrohr werden solche Einrichtungen deshalb bezeichnet, weil
sie in das Bad flüssigen
Metalls eintauchen, um eben die erwähnten Verwirbelungen zu vermeiden.
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Die, übrigens
auch aus 5 in Seitenansicht ersichtliche
Führungsschiene 8 mit
einem Führungsschlitz 10 ist
derart gebogen, daß der
jeweilige Trichterteil raumsparend aus der Arbeitslage in eine Ruhelage
verfahren werden kann, ohne den Zutritt zur Einfüllöffnung 5 zu behindern.
Als Betätigungseinrichtung
mag einfach ein Motor 11 mit einer Winde 12 vorgesehen
sein, die einen Bowdenzug, ein Seil 13 oder eine Kette
od. dgl. auf- und abwindet, deren freies Ende mit einem am Trichterteil 6a befestigten Schlitten 14 festgemacht
ist. Der Schlitten 14 gleitet entlang des Führungsschlitzes 10,
wobei der Motor 11 durch Endschalter gesteuert sein kann.
Alternativ handelt es sich um einen Schrittschaltmotor, dessen Bewegung über eine
vorbestimmte Anzahl von Schritten in Abwärtsrichtung oder Aufwärtsrichtung verläuft.
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Als
Endschalter kann ein im linken Teil der 2 ersichtlicher
Positionssensor bzw. Schalter 15 vorgesehen sein, oder
ein berührungsloser
Schalter, wie ein Reed-Relais 16, das die Position des
Schlittens 14 abfühlt.
Diese Schalter 15, 16 können aber auch zu einem weiteren
Zweck angewandt werden, wie später
an Hand der 4 und 5 beschrieben wird.
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Es
sei erwähnt,
daß die
Führungsschiene 8 mittels
eines die Gießkammer 4 teilweise
umschließenden
Befestigungsansatzes 17 an derselben montiert ist und eine
Stützrippe 18 aufweist.
Ferner sei auch auf eine sich parallel zur Längsachse A der Gießkammer 4 erstreckende
Auslaßöffnung 19 in den
Teilen 6a, 6b des Tauchrohres 6 hingewiesen. Durch
diese Auslaßöffnung erfolgt
die Abgabe des flüssigen
Metalls in Längsrichtung
der Gießkammer 4,
so daß eine
intensive Erosion an einer einzigen Stelle vermieden wird. Gegebenenfalls
sind aber mehrere solcher Auslaßöffnungen
am Ende des Rohrteiles 6' vorgesehen,
um den Metalldruck des auslaufenden Metalles zu reduzieren. Es ist
verständlich,
daß eine
derartige Ausrichtung der Auslaßöffnung 19 zwar
bei einer erfindungsgemäßen Anordnung,
insbesondere dann, wenn die im folgenden erläuterte Betätigungseinrichtung eine bestimmte
Ausrichtung dieser Öffnung
sichert, besonders zweckdienlich ist, daß sie aber auch unabhängig von
der Teilung des Tauchrohres eine Erfindung für sich darstellt.
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Es
versteht sich, daß eine
wenigstens teilweise Ausbildung des Tauchrohres 6 aus einem
wärmedämmenden
bzw. einem keramischen Material von Vorteil ist. Alternativ oder
zusätzlich
kann eine Heizeinrichtung 31 vorgesehen sein, die bevorzugt so
angeordnet ist, daß sie
besonders in der in 2 rechts gezeigten Ruhelage
den Trichter bzw. den jeweiligen Teil desselben aufheizt. Dies ist
besonders für
die Kopfteile wichtig, da diese die größere Fläche aufweisen. Bei der später besprochenen
Ausführungsform
nach 3 käme
zwar eine einzige Heizeinrichtung nur für den Kopfteil in Frage, doch
könnte gegebenenfalls
auch der untere Teil des Tauchrohres warmgehalten werden, um Wärmeverluste
des eingefüllten
Metalls gering zu halten. Es versteht sich auch, daß es zweckmäßig ist,
für jeden
der Trichterteile 6a, 6b eine Heizeinrichtung 31 vorzusehen, doch
könnte
eine einzige Heizeinrichtung auch über die gesamte Nische 9 verlaufen.
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Im
vorliegenden Fall ist die Heizeinrichtung 31 als Strahlungsheizung
dargestellt und ausgebildet, wie es in der Tat auch bevorzugt ist.
Alternativ können
aber auch induktive Heizeinrichtungen (in die der Trichter beispielsweise
eingebracht werden kann oder die um den Trichter fest angebracht
ist, in welchem Falle allerdings eine bewegliche Energiezuführung nötig ist)
oder andere Heizeinrichtungen verwendet werden. Im Falle einer Strahlungsheizung
ist eine Gasheizung bevorzugt, in welchem Falle zur Steuerung der
Gaszufuhr ein Ventil in seiner Zuleitung vorgesehen ist, entweder
um die Strahlungsintensität
regulieren oder um nur die Zufuhr an Gas ein- und abschalten zu
können.
Wie später
an Hand der 4 erläutert wird, ist die Heizeinrichtung 31,
d.h. beispielsweise dessen Ventil, derart schaltbar, daß die Heizung
nur bei in Ruhestellung (rechts in 2) befindlichem
Tauchrohr 6 bzw. Tauchrohrteil 6a, 6b wirkt.
Es versteht sich, daß die
erfindungsgemäße Heizeinrichtung
auch unabhängig
von der Teilung des Trichters 6 angewandt werden könnte und
diese Anord nung daher bereits für
sich eine Erfindung darstellt. Gerade aber 2 zeigt,
daß sie
bei einer solchen Teilung besonders wirksam ist, weil so die Innenflächen des
Trichters 6 leichter aufgeheizt werden können.
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Die
dargestellte Teilung entlang der Längsachse L des Tauchrohres 6 hat
den Vorteil, daß das Innere
des Tauchrohres zu Reinigungszwecken leichter zugänglich ist.
Infolge der bevorzugten Trichterform werden sich nämlich im
Inneren Verunreinigungen, wie Oxydhäute abscheiden können, die dann
im Zuge eines Reinigungsvorganges leicht wieder entfernbar sind.
Zu diesem Zwecke könnte
zwar im Bereiche der Nische 9 eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen
werden, doch bestünde
dann die Gefahr, daß die
Verunreinigungen über
die Einfüllöffnung 5 in die
Gießkammer 4 gelangen.
Deshalb ist es besser, die Reinigung außerhalb der Nische, beispielsweise durch
eine Düse
für Reinigungsluft
oder für
eine Reinigung mittels einer einem Trennmittel ähnlichen Flüssigkeit vorzunehmen. Anderseits
kann es vorteilhaft sein, eine Rohrleitung für flüssiges Metall gerade oberhalb
des in Arbeitslage befindlichen Tauchrohres 6 vorzusehen.
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3 veranschaulicht,
daß weder
die Teilung des Tauchrohres entlang der Achse L unbedingt erforderlich
ist, noch die Art der Betätigungseinrichtung
wesentliche Bedeutung für
die Erfindung hat. Das Tauchrohr 106 der 3 ist
hier in einen oberen oder Kopfteil 106' und einen unteren oder Rohrteil 106'' geteilt. Der Kopfteil 106' besitzt in
seinem unteren Abschnitt einen sich nach unten hin erweiternden Hohlkegel,
der dicht auf den Rohrteil 106'' aufgesetzt werden
kann. Gegebenenfalls verengt sich der Rohrteil 106'' nach oben hin leicht, um sich
dichtend in den erweiterten unteren Teil des Kopfteiles 106' einzupassen.
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An
Stelle eines Seilzuges sind hier zur Betätigung Kolben-Zylinderaggregate
jeweils paarweise vorgesehen. Während
die Aggregate 22a, 22b jeweils die Auf- und Abbewegung
bewerkstelligen und dabei die Teile des Tauchrohres 106 drehbar
an ihren Kolbenstangen halten, bewirken die Aggregate 23a, 23b die
entsprechende Drehung. Es versteht sich, daß alle Aggregate 22a, 22b, 23a, 23b durch
eine entsprechende Programmsteuereinrichtung (nicht dargestellt)
an sich bekannter Art derart synchronisiert sind, daß zum Bewegen
der Teile 106', 106'' aus einer Ruhelage in die Arbeitslage
in der Einfüllöffnung 5 zunächst beide
Teile 106', 106'' von verschiede nen Seiten über die
Einfüllöffnung 5 gebracht
und dort durch Absenken des Kopfteiles 106' (oder durch Aufwärtsbewegung
des Rohrteiles 106'') zusammengesteckt
werden, worauf das Absenken des so zusammengestellten Tauchrohres
in die Einfüllöffnung beginnt.
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Bei
den Ausführungsformen
nach den
4 und
5 entspricht
mindestens der elektronische Teil der Schaltung der
US-A-4,743,190 . Der Inhalt dieser
Schrift soll daher zur Vereinfachung der Beschreibung hier durch
Bezugnahme als geoffenbart gelten.
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Während gemäß 4 der
Endschalter 15 in im einzelnen nicht dargestellter Weise
zur Endabschaltung des Motors 11 (2) über eine
Leitung 24 verbunden ist, läuft eine Parallelleitung 25 zu
einem Relais 26. Da nach der Ausführungsform der 2 der Schalter 15 beim
Erreichen der Arbeitslage durch das Tauchrohr geschlossen wird,
der Schalter 15 aber als Endschalter für den Motor 11 dienen
soll, kann in der Leitung 24 ein Inverter 24a,
beispielsweise in Form eines abfallenden und dabei den Strom zum
Motor 11 unterbrechenden Relais, vorgesehen sein. Alternativ wird
der normalerweise geschlossene Schalter 15 beim Erreichen
der Arbeitslage durch das Tauchrohr 6 geöffnet. Analoges
gilt für
den Schalter 16.
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Es
sei hier erwähnt,
daß über die
Leitung 24 alternativ oder zusätzlich zur Schaltung des Motors 11 auch
das Schalten der an Hand der 2 erläuterten
Heizeinrichtung 31 erfolgen kann. Auch in diesem Falle
ist die Zwischenschaltung eines Inverters 24a von Vorteil,
falls es sich beim Schalter 15 bzw. 16 um einen
in Arbeitslage des Tauchrohres schließenden Schalter handelt. Es
ist daher ersichtlich, daß den
Positionssensoren 15, 16 wegen ihrer möglichen Mehrfachfunktion
erhöhte
Bedeutung zukommt.
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Wie
aus der genannten US-Patentschrift bekannt ist, ist auch in 4 eine
Prozessorschaltung 58 mit einer Eingabetastatur 60 verbunden.
Diese Eingabetastatur, mit der gewünschte Werte für Druck,
Geschwindigkeit usw. eingegeben werden können, besitzt auch einen Hauptschalter 27,
durch dessen Betätigung
die Bewegung des Gießkolbens 20 ausgelöst werden
kann. Es versteht sich, daß dann
die Gefahr einer Beschädigung
der Maschine gegeben wäre,
wenn sich das (in 4 nicht dargestellte) Tauchrohr
gerade innerhalb der Einfüllöffnung 5 befände.
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Deshalb
wird der Positionssensor 15 dazu benützt, die Leitung oder alle
Leitungen von der Eingabeeinheit 60 zum Prozessor 58 so
lange zu unterbrechen, als sich das Tauchrohr entweder noch in seiner
Arbeitslage befindet oder seine Ruhelage noch nicht erreicht hat.
Im letzteren Falle müßte das Relais 26 vom
Positionssensor 16 (vgl. 2) gesteuert
werden. Es versteht sich, daß an
Stelle einer so geschaffenen elektrischen Verriegelung auch eine mechanische
vorgesehen sein könnte,
indem beispielsweise der Magnet 26 dazu verwendet wird
einen Riegel in die Bahn des Schalters 27 zu schieben, so
daß dieser
nicht betätigt
werden kann.
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Eine
andere Möglichkeit
veranschaulicht 5, bei der der Schalter 15 mit
der Ausgangsleitung 28 des Schalters 27 über ein
UND-Gatter 29 verbunden ist. Wird also der Schalter 27 zur
Auslösung
der Gießkolbenbewegung
betätigt,
während sich
gleichzeitig das (in 5 nicht dargestellte) Tauchrohr
in seiner Arbeitslage befindet, so ergibt sich ein UND-Signal am
Ausgange des UND-Gatters 29. Dieses UND-Signal setzt eine Programmsteuerstufe 30 in
Gang, die einerseits mit dem Prozessor 58 und anderseits
mit dem Motor 11 (vgl. 2) oder
einer anderen Betätigungseinrichtung,
wie der in 3, verbunden ist. Die Programmsteuerstufe 30 ist
nun so ausgebildet, daß sie
eine Programmsequenz in der Weise steuert, daß nach dem Auftreten des UND-Signales
zunächst
das Tauchrohr in seine Ruhelage gebracht wird, worauf erst die Auslösung der
Gießkolbenbewegung über die
Prozessorstufe 58 erfolgt. Auch hier kann sowohl der Schalter 15 als auch
der Schalter 16, oder beide, zur Steuerung herangezogen
werden.
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Wenn
oben auch jeweils erfindungsgemäße Tauchrohre
beschrieben wurden, die aus zwei zusammensetzbaren Teilen bestehen,
wie es einer bevorzugten Ausführung
entspricht, so wäre
es im Rahmen der Erfindung durchaus ebenfalls denkbar, das Tauchrohr
aus mehr als drei Teilen zusammenzusetzen.