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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzsteuerverfahren und
eine Einspritzsteuereinrichtung einer Druckgussmaschine, die insbesondere für eine Einspritzsteuerung
einer Druckgussmaschine zum Herstellen von Druckgussprodukten mit
hoher Qualität
ohne das Auftreten von Graten verwendet wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG BESCHREIBUNG
DES VERWANDTEN SACHSTANDES
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Herkömmlicherweise
ist es bekannt, dass eine Qualität
von Druckgussformungsprodukten weitestgehend durch die Einspritzgeschwindigkeit
und den Einspritzdruck beim Einfüllen
von geschmolzenem Material in die Druckgussform beeinflusst wird. Insbesondere
wird eine ausreichende Verdichtung benötigt, bevor sich das geschmolzene
Material verfestigt und deshalb ist eine Druckgussmaschine mit doppelstufigen
Antriebszylindereinrichtungen für eine
Einspritzung und für
ein Boosten bzw. Nachverdichten (Druckerhöhung) verwendet worden.
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Allgemein
wird in der Druckgussmaschine dieses Typs ein Einspritzplungerkolben
bzw. ein Einspritzstempelkolben bei einer niedrigen Geschwindigkeit
vorgerückt
und es wird begonnen, das geschmolzene Material in den Formungshohlraum
zu füllen,
während
vermieden wird, dass das geschmolzene Material bröslig wird.
Wenn ein Ende des geschmolzenen Materials einen Gatterabschnitt
der Druckgussform erreicht und der Druck beim Füllen der Einspritzzylindereinrichtung
ansteigt, wird der Einspritzplungerkolben bei einer hohen Geschwindigkeit
vorgerückt,
um zu vermeiden, dass die Temperatur des geschmolzenen Materials
abgesenkt wird, um den Formungshohlraum mit dem geschmolzenen Material
schnell zu füllen.
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Nach
dem Einspritzprozess, wenn das geschmolzene Material in die Druckgussform
eingefüllt ist,
wird zur weiteren Erhöhung
des Drucks der Einspritzzylindereinrichtung oder wenn der Einspritzplungerkolben
eine vorgegebene Position entsprechend einem Abschluss des Füllvorgangs
erreicht, ein hoher Druck an eine Nachverdichtungs- bzw. Boostzylindereinrichtung
angelegt, um einen Nachverdichtungs- bzw. Boostingprozess zum Erhöhen der
Druckkraft des Einspritzdrucks in der Druckgussform auszuführen.
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Eine
spezifische Anordnung der herkömmlichen
doppelstufigen Druckgussmaschine des Zylindertyps wird nachstehend
beschrieben.
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In 6 wird
geschmolzenes Material 92, das in den Formungshohlraum 91 gefüllt werden
soll, an eine Einspritzhülse 93 einer
Druckgussmaschine 90 geliefert. Ein Einspritzplungerkolben 94 wird
von einer Fülleinspritzzylindereinrichtung 95 angetrieben, um
das geschmolzene Material 92 einzuspritzen. Nach Abschluss
des Einfüllprozesses,
wird ein hydraulischer Druck auf einer Rückseite der Einspritzzylindereinrichtung 95 durch
eine Boostzylindereinrichtung 96 mit einem großen Durchmesser
auf einen hohen Druck verdichtet, um das geschmolzene Material 92,
das in den Formungshohlraum 91 eingefüllt ist, über die Einspritzzylindereinrichtung 95 zu
boosten.
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Der
Einspritzgeschwindigkeitspegel CV und der Einspritzdruckpegel CP
während
des Einspritzprozesses und des Boostprozesses in der Druckgussmaschine
sind in 7 dargestellt. In der Figur bewegt
sich die Einspritzzylindereinrichtung 94 anfänglich bei
einer niedrigen Geschwindigkeit VL und füllt das geschmolzene Material
schnell bei einer hohen Geschwindigkeit VH von dem Zeitpunkt t1
ein, was mittels eines Fülldrucks
des geschmolzenen Materials 92 gemäß dem Abschluss eines Füllprozesses abgebremst
wird. Der Boostzylinder 96 wird bei dem Zeitpunkt t2 betätigt, um
das geschmolzene Material 92 zu verdichten, so dass das
geschmolzene Material 92 in dem Formungshohlraum 91 einen
Druck PH erreicht. Der Einspritzzylinder 95 wird weiterbewegt und
zum Zeitpunkt t3 angehalten, wenn eine Verfestigung des geschmolzenen
Materials abgeschlossen ist.
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Für eine Verbindungssteuerung
der Einspritzzylindereinrichtung 95 der Boostzylindereinrichtung 96 (ein
Umschaltprozess für
den Einspritzprozess und den Boostprozess) ist ein Sequenzventilverfahren
zum Erfassen einer Einspritzdruckschwankung, zum Ausführen eines
Schalt- und Grenzschaltverfahrens
zum Erfassen der Vorrückungsposition des
Einspritzkolbens verwendet worden.
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Folgende
hydraulische Schaltung wird in dem obigen Sequenzventilverfahren
verwendet.
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In
8 ist
eine in
US 5,207,267 offenbarte Einspritzhydraulikschaltung
114 von
einem Absperrventil
111 und ein Einspritzgeschwindigkeitssteuerventil
112 zu
einem Akkumulator
113 (Sammeleinrichtung) mit der Einspritzzylindereinrichtung
95 verbunden.
Andererseits erreicht eine Boosthydraulikschaltung
117 den
Akkumulator
113 über
ein Pilotbetriebs- oder Vortsteuer-Booststeuerventil
116,
welches durch ein Sequenzventil
115 geöffnet und geschlossen werden
soll.
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Das
Sequenzventil 115 öffnet
das Booststeuerventil 116, wenn der Druck der Einspritzhydraulikschaltung 114 einen
vorgegebenen Boosteinleitungsdruck übersteigt. Wenn eine Vorrückung der
Einspritzzylindereinrichtung 95 durch Betätigen des Einspritzgeschwindigkeitssteuerventil 112 zum
Ausführen
des Einspritzprozesses gestartet wird und der Fülldruck in Abhängigkeit
von dem Abschluss des Einfüllvorgangs
des geschmolzenen Materials in die Druckform zum Erreichen des vorgegebenen
Boosteinleitungsdrucks ansteigt, wird das Sequenzventil 115 betätigt, um
das Booststeuerventil 116 zu öffnen, um eine Vorrückung der
Boostzylindereinrichtung 96 zu starten, wodurch ein Boostprozess
ausgeführt wird.
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Wie
in 9 gezeigt, weist die Einspritzzylindereinrichtung 95 einen
Einspritzkolben 95A auf, der durch einen hydraulischen
Druck eines Hydrauliköls vorgerückt wird,
das an eine Rückseite
davon durch die Einspritzhydraulikschaltung 114 geliefert
wird. Die Flussrate des Hydrauliköls von der Einspritzhydraulikschaltung 114 wird
von dem Einspritzgeschwindigkeitssteuerventil 112 gesteuert,
um eine Vorrückung
und ein Anhalten des Einspritzkolbens 95A umzuschalten
und eine Vorrückungsgeschwindigkeit
davon einzustellen.
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Die
Boostzylindereinrichtung 96 weist einen Boostkolben 96A innen
auf, der durch einen Hydraulikdruck des Hydrauliköls vorgerückt wird,
das an eine Rückseite
davon von der Boosthydraulikschaltung 117 geliefert wird,
um den Einspritzkolben 95A von hinten über ein Zwischenelement 95B der
Einspritzzylindereinrichtung 95 zu verdichten. Der Fluss des
Hydrauliköls
von der Boosthydraulikschaltung 117 wird durch das Booststeuerventil 116 gesteuert, das
eine Vorrückung
und ein Anhalten des Boostkolbens 96A umschaltet.
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Ein
Ein-Aus-Betrieb des Booststeuerventils 116 wird durch das
Sequenzventil 115 ausgeführt. Ein Elektroventil oder
dergleichen zum Umschalten im Ansprechen auf einen Fülldruck
durch eine geeignete Einrichtung wird in geeigneter Weise für das Sequenzventil 115 verwendet.
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Zudem
bleibt in der voranstehend beschriebenen doppelstufigen Druckgussmaschine
die Flussrate des an die Boostzylindereinrichtung gegebenen Hydrauliköls konstant,
ohne in variabler Weise in dem Boostprozess zum Boosten der Einspritzzylindereinrichtung
durch die Boostzylindereinrichtung gesteuert zu werden. Dies liegt
daran, dass ein Ein-Aus-Betrieb des Hydrauliköls durch das Booststeuerventil
ausgeführt
wird und für
das Booststeuerventil herkömmlicher
Weise ein Ventil mit einer konstanten Strömung des Ein-Aus-Doppelpositionsschalt-Typs
verwendet wird.
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Da
das Hydrauliköl
bei einer konstanten Flussrate an die Boostzylindereinrichtung geliefert wird,
wird die Boostcharakteristik des Spritzdrucks der Einspritzdruckpegel
CP, der in 7 gezeigt ist, bei dem eine
Anstiegskurve als eine quadratische Kurve dargestellt ist, die einen
geringeren Gradienten bei Annäherung
an den maximalen Druck PH aufweist. Dies liegt daran, dass der Einspritzplungerkolben
einen hohen Widerstand gemäß der Verfestigung
des geschmolzenen Materials in der Druckform erfährt und das Boosten eingeschränkt wird.
Insbesondere ist der Spritzgussdruck P proportional zur Quadratwurzel
des Produkts der abgelaufenen Zeit t und eines Parameters a.
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Andererseits
ist eine für
Grate kritische Boostkurve beim Boostprozess bekannt. Der Grat wird
erzeugt, wenn ein übermäßiger Druck
an die Druckgussform beim Boostprozess angelegt wird, so dass geschmolzenes
Material von der Teilungsoberfläche
der Druckgussform leckt. Die für
Grate kritische Boostkurve wird als eine Kurve CX gegeben, bei der
der Spritzgussdruck P proportional zu einem Quadratprodukt der abgelaufenen
Zeit t und eines Parameters a (siehe 7) ist.
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Die
für Grate
kritische Boostkurve CX wird eine derartige quadratische Kurve,
weil das geschmolzene Material in der Druckgussform an der anfänglichen
Stufe des Boostprozesses nicht verfestigt ist und eine Flüssigkeit
des geschmolzenen Materials ausreichend hoch genug ist, so dass
das geschmolzene Material von der Teilungsoberfläche leckt, was verhindert,
dass ein hoher Druck angewendet wird. Wenn andererseits das geschmolzene Material
gemäß der abgelaufenen
Zeit verfestigt wird, ist es schwierig, dass ein Leckvorgang an
der Teilungslinie verursacht wird, so dass wahrscheinlich der Grat
nicht erzeugt wird, wenn ein hoher Druck angewendet wird.
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Jedoch
ist es in der herkömmlichen
Druckgussmaschine, bei der das Hydrauliköl an die Boostzylindereinrichtung
bei einer konstanten Flussrate zugeführt wird, schwierig, dass die
Boostcharakteristik des Spritzdrucks auf die für die Grate kritische Boostkurve
gebracht wird, so dass beim Ausführen eines
Hochgeschwindigkeitsdruckgussverfahrens oder bei Verwendung einer
Druckgussform mit einer niedrigen Teilungsoberflächengenauigkeit häufig Grate
erzeugt werden, was es unmöglich
macht, Spritzgussprodukte mit hoher Qualität herzustellen.
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Ferner
sind Druckgussmaschinen bekannt aus
DE
86 03 526 ,
JP 09 239
515 ,
JP 09 323 150 ,
DE 42 39 240 ,
DE 42 18 556 ,
DE 36 35 845 ,
DE 196 19 860 ,
DE 28 06 051 , die einerseits zum Teil
Federelemente zum Abdämpfen
des Presskolbens vorschlagen, andererseits teilweise auch Ventile
mit variablen Durchflussmengen beschreiben, jedoch sämtlich keine
Anwendung eines Flussraten-Steuerventils und ein kontinuierliches
Regeln einer Flussrate eines Hydrauliköl-Abflusskanals einer Einspritzzylindereinrichtung
und einer Nachverdichtungszylindereinrichtung beschreiben, bei der
der rückwärtige Druck
des Einspritzkolbens, sowie der rückwärtige Druck des Nachverdichtungskolbens
gleichzeitig gesteuert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Einspritzsteuerverfahren
und eine Einrichtung einer Druckgussmaschine zum Herstellen von
Druckgussprodukten mit hoher Geschwindigkeit ohne Grate selbst bei
einem Hochgeschwindigkeitsgiessen und ohne eine Druckgussform mit
geringer Genauigkeit bereitzustellen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der
unabhängigen
Ansprüche,
vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
verkörpert.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen
wird, nachdem das geschmolzene Material in dem Hohlraum durch Vorrücken des
Einspritzkolbens gefüllt
ist, der Druck in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen selektiven Nachverdichtungs- bzw. Boostkurve
gesteuert, die entlang einer für
Grate kritische Boostkurve zum Vermeiden des Auftretens von Graten
bei dem Spritzgussvorgang während
eines Boostprozesses durch die Boostzylindereinrichtung in der vorliegenden
Erfindung eingestellt ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung
wie folgt angeordnet:
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Einspritzsteuerverfahren einer Druckgussmaschine des Nachverdichtungs-
bzw. Boost-Typs mit einem Einspritzplungerkolben bzw. Einspritzstempelkolben
zum Einspritzen von geschmolzenem Material in eine Druckgussform,
einer Einspritzzylindereinrichtung mit einem Einspritzkolben zum
Antreiben des Einspritzplungerkolbens und einer Boostzylindereinrichtung
zum Boosten bzw. Nachverdichten eines Hydrauliköls, das an die Einspritzzylindereinrichtung
geliefert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es
die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Flussraten-Steuerventils, welches
kontinuierlich eine Flussrate eines Hydrauliköl-Abfluss- bzw. Ausgabekanals
der Einspritzzylindereinrichtung regeln kann; und während eines Boostprozesses
von der Boostzylindereinrichtung, synchrones Steuern eines rückwirkenden
Drucks der Einspritzzylindereinrichtung und eines rückwirkenden
Drucks der Boostzylindereinrichtung.
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Eine
Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Einspritzsteuereinrichtung einer Druckgussmaschine des
Boost-Typs mit einem
Einspritzplungerkolben zum Einspritzen von geschmolzenem Material
in eine Druckgussform, einer Einspritzzylindereinrichtung mit einem
Einspritzkolben zum Antreiben des Einspritzplungerkolben, und einer Boostzylindereinrichtung
mit einem Boostzylinder zum Boosten eines Hydrauliköls, das
an die Einspritzzylindereinrichtung geliefert wird. Die Einrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: ein Flussraten-Steuerventil,
welches kontinuierlich eine Flussrate in dem Hydraulikausgabekanal der
Einspritzzylindereinrichtung steuern kann; und eine Synchronsteuereinrichtung
zum synchronen Steuern eines rückwirkenden
Drucks der Einspritzzylindereinrichtung und eines rückwirkenden
Drucks der Boostylindereinrichtung während eines Boostprozesses
der Boostzylindereinrichtung.
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Da
gemäß der obigen
Anordnung die Flussrate in dem Hydrauliköl-Ausgabekanal kontinuierlich durch
das Flussraten-Steuerventil
gesteuert wird, um die Flussrate variabel einzustellen, kann eine
Boostcharakteristik so eingestellt werden, dass sie der für Grate
kritischen Boostkurve entspricht, wodurch das Erzeugen von Graten
vorher verhindert wird. Demzufolge können Druckgussprodukte mit
hoher Qualität ohne
Grate selbst bei einem Hochgeschwindigkeits-Spritzgussvorgang oder unter Verwendung
einer Gussform mit niedriger Genauigkeit hergestellt werden. Wegen
beider rückwirkender
Drucke des Einspritzzylinders und des Boostzylinders kann ferner
die Größe der Einrichtung
verringert werden.
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Überdies
kann vorzugsweise für
das Steuerverfahren vorzugsweise eine Offenschleifensteuerung oder
eine Echtzeit-Rückkopplungssteuerung verwendet
werden.
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In
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Flussraten-Steuerventil
vorzugsweise so gesteuert, dass eine Beziehung zwischen einem Spritzgussdruck
und einer Boostzeit in der Druckform in Abhängigkeit von einer selektiven
Kurve entlang einer vorgegebenen kritischen Boostkurve für das Vermeiden
des Auftretens von Graten an der Gussform während des synchronen Steuerprozesses
geändert.
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In
der Einrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Synchronsteuereinrichtung
vorzugsweise das Flussraten-Steuerventil
so, dass eine Beziehung zwischen einem Spritzgussdruck und einer Boostzeit
der Druckgussform sich in Abhängigkeit
mit einer selektiven Kurve entlang einer vorgegebenen kritischen
Boostkurve zum Vermeiden des Auftretens von Graten an der Druckgussform
während
des synchronen Steuerprozesses ändert.
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Da
in der obigen Anordnung der Boostprozess von einem Flussraten-Steuerventil,
das aus einem elektrohydraulischen Servoventil mit einem hohen Ansprechverhalten
besteht, unter Verwendung einer Steuereinrichtung entlang einer
vorgegebenen kritischen Kurve ausgeführt wird, die keine Grate verursacht,
kann verhindert werden, dass die Grate erzeugt werden, wodurch Spritzgussprodukte
mit hoher Qualität
ohne Grate selbst bei einem Hochgeschwindigkeits-Spritzgussvorgang
oder unter Verwendung einer Druckform mit geringer Genauigkeit hergestellt
werden. Da das elektrohydraulische Servoventil mit einem hohen Ansprechverhalten
verwendet wird, kann ferner das Reaktionsvermögen und die Genauigkeit verbessert
werden.
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In
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Flussraten-Steuerventil
vorzugsweise dadurch gesteuert, dass ein erfasster Druckwert, der von
der Einspritzzylindereinrichtung und der Boostzylindereinrichtung
erfasst wird, und ein Befehls- oder Solldruckwert für jede abgelaufene
Zeit, die gemäß einem
vorgegebenen Programm gegeben ist, verglichen wird, um die Differenz
zwischen den Druckwerten zu beseitigen.
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In
der Einrichtung der vorliegenden Erfindung vergleicht die Synchronsteuereinrichtung
vorzugsweise einen erfassten Druckwert, der von der Einspritzzylindereinrichtung
und der Boostzylindereinrichtung erfasst wird, und einen Befehls- bzw. Solldruckwert
für jede
abgelaufene Zeit, die gemäß einem
vorgegebenen Programm gegeben ist, und steuert das Flussraten-Steuerventil,
um eine Differenz zwischen den Druckwerten zu beseitigen.
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Da
gemäß der obigen
Anordnung die Steuerung entlang der vorgegebenen kritischen Kurve
ausgeführt
wird, die keine Grate verursacht, kann die Erzeugung von Graten
vorher verhindert werden, wodurch eine Herstellung von Spritzgussprodukten
mit einer hohen Qualität
ohne Grate selbst bei einem Hochgeschwindigkeits-Spritzgussprozess
oder unter Verwendung einer Druckgussform mit geringer Genauigkeit
hergestellt werden.
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In
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Flussraten-Steuerventil vorzugsweise dadurch gesteuert,
dass die Differenz zwischen dem erfassten Druckwert und dem Solldruckwert
und einem Öffnungsgrad
des Flussraten-Steuerventils
verglichen wird, so dass der Öffnungsgrad
der Differenz entspricht.
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In
der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
vergleicht die Synchronsteuereinrichtung vorzugsweise eine Differenz
zwischen dem erfassten Druckwert und dem Solldruckwert und einem Öffnungsgrad
des Flussraten-Steuerventils
und steuert das Flussraten-Steuerventil so, dass der Öffnungsgrad
der Differenz entspricht.
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Gemäß der obigen
Anordnung kann ein Reaktionsvermögen
einer Öffnungsgradsteuerung
und einer Genauigkeit des Flussraten-Steuerventils verbessert werden.
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In
der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das Flussraten-Steuerventil vorzugsweise ein elektrohydraulisches
Servoventil mit einem hohen Ansprechverhalten sein.
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Gemäß der obigen
Anordnung kann das Reaktionsvermögen
und die Genauigkeit des Flussraten-Steuerventils verbessert werden.
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In
der Einrichtung der vorliegenden Erfindung sind der Hydraulikausgabekanal
der Einspritzzylindereinrichtung und ein Hydraulikausgabekanal von
der Boostzylindereinrichtung vorzugsweise verbunden.
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Da
gemäß der obigen
Anordnung eine Rückdruckseite
der Einspritzzylindereinrichtung und der Boostzylindereinrichtung
untereinander für
eine Synchronisation verbunden sind und beide rückwirkenden Drucke des Einspritzzylinders
und des Boostzylinders gesteuert werden können, kann die Größe der Einrichtung
verringert werden.
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In
der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist das Flussratenventil vorzugsweise eine Hauptspule auf, die
von einem Vorsteuer-Servoventil geöffnet und geschlossen werden
soll.
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Gemäß der obigen
Anordnung kann der Öffnungsgrad
durch die Hauptspule genauer und einfach gesteuert werden.
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Bei
der obigen Anordnung kann vorzugsweise ein Positionssensor zum Erfassen
eines Öffnungsgrads
der Hauptspule vorgesehen werden.
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Gemäß der obigen
Anordnung kann der Öffnungsgrad
der Hauptspule genau und leicht ausgeführt werden.
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Ein
Befehlssignal, das von dem Positionssensor ausgegeben wird, und
eine Differenz zwischen einem Solldruckwert, der von einer Booststeuereinrichtung
ausgegeben wird, und dem Wert eines erfassten Drucks, der von der
Einspritzzylindereinrichtung und der Boostzylindereinrichtung erfasst wird,
werden vorzugsweise an einen Eingang des Vorsteuer-Servoventils
zurückgeführt.
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Gemäß der obigen
Anordnung kann das Ansprechverhalten und die Genauigkeit der Öffnungsgradsteuerung
der Hauptspule verbessert werden.
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In
der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die synchrone Steuereinrichtung ferner einen Druckdetektor
zum Erfassen eines Spritzgussdrucks der Einspritzzylindereinrichtung,
einen Druckprozessor zum Verarbeiten eines Ausgangs von der Druckerfassungseinrichtung,
eine Boost-Steuereinrichtung zum Ausgeben eines Solldruckwerts für jede abgelaufene
Zeit gemäß einem vorgegebenen
Programm und einen Vergleicher zum Berechnen einer Differenz zwischen
einem Druck, der von der Druckverarbeitungseinrichtung ausgegeben
wird, und einem Solldruckwert, der von der Boost-Steuereinrichtung
ausgegeben wird, umfassen.
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Die
Synchron-Steuereinrichtung kann ferner einen Servoverstärker zum
Steuern des Flussraten-Steuerventils aufweisen, so dass sich ein
Zusammenhang zwischen einem Spritzgussdruck und einer Boostzeit
der Druckgussform in Abhängigkeit
von einer selektiven Kurve entlang einer vorgegebenen kritischen
Boostkurve zum Vermeiden des Auftretens von Graten an der Gussform
während
des Boostprozesses von der Boost-Zylindereinrichtung auf Grundlage
einer Differenz, die von dem Vergleicher ausgegeben wird, ändert.
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Da
gemäß der obigen
Anordnung der Boostprozess entlang einer vorgegebenen kritischen
Kurve ausgeführt
wird, ohne Grate zu erzeugen, kann vorher die Erzeugung von Graten
verhindert werden, wodurch Spritzgussprodukte mit hoher Qualität und ohne
Grate sogar in einem Hochgeschwindigkeits-Spritzgussprozess oder durch Verwenden
einer Gussform mit geringer Genauigkeit hergestellt werden können.
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In
der Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise ein
Boost-Steuerventil zum Steuern einer Boostzeit vorzugsweise auf
einer Hydrauliköl-Zuführungsseite
des Boostzylinders vorgesehen sein.
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In
der obigen Anordnung kann das Boost-Steuerventil eine Spule aufweisen,
die durch Betätigen
eines Schaltventils und eines Einstellanschlags zum Einstellen eines
Bewegungsbetrags der Spule bewegbar ist, wobei ein entfernter Endabschnitt
der Hydrauliköl-Zuführungsseite
der Spule verjüngt
ist, um die Flussrate des Hydrauliköls zum Regeln eines Drucks
und einer Flussrate des Verdichtungsabschnitts des Boostkolbens
enger zu machen.
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Da
gemäß der obigen
Anordnung die Spule des Boost-Steuerventils
in einer Form konfiguriert ist, die die Flussrate des Hydrauliköls verschmälern kann,
kann der Öffnungsgrad
der Spule unter Verwendung des Einstellanschlags so eingestellt
werden, dass er klein ist, um eine Spulenöffnungsgradposition einzustellen,
die eine vorgegebene Boostkurve erhalten kann, selbst wenn eine
Störung
auftritt, die die Funktion des Flussraten-Steuerventils abschaltet.
Demzufolge kann vorübergehend
ein normaler Boostprozess sichergestellt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 einen
Querschnitt, der eine Zylindereinrichtung der voranstehend erwähnten Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Blockschaltbild, das ein Steuersystem der voranstehend erwähnten Ausführungsform zeigt;
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4 einen
Graph, der einen Einspritzprozess und einen Boost-Prozess der voranstehend
erwähnten
Ausführungsform
zeigt;
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5 ein
Blockschaltbild, das eine Modifikation der voranstehend erwähnten Ausführungsform zeigt;
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6 einen
Querschnitt, der eine grundlegende Anordnung einer herkömmlichen
Druckgussmaschine zeigt;
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7 einen
Graph, der einen Einspritzprozess und einen Boostprozess der herkömmlichen Druckgussmaschine
zeigt;
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8 ein
schematisches Diagramm, das eine Hydraulikschaltung der herkömmlichen
Druckgussmaschine zeigt; und
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9 einen
Querschnitt, der eine herkömmliche
Zylindereinrichtung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEBORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Da
die vorliegende Ausführungsform
durch Modifizieren eines Steuerverfahrens einer existierenden Druckgussmaschine
implementiert ist und primäre
Komponenten der existierenden Druckgussmaschine (z.B. die voranstehend
beschriebene Anordnung der Druckgussmaschine, die in den 6 bis 9 gezeigt
ist), beispielsweise eine Druckgussform und ein Einspritzplungerkolben,
selektiv verwendet werden können,
wird deren Beschreibung weggelassen. Die Beschreibung der Einspritzzylindereinrichtung,
der Boostzylindereinrichtung und der Hydraulikschaltung zum Zuführen von
Hydrauliköl dran
wird nachstehend angegeben.
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In 1 ist
eine Einspritzhydraulikschaltung 14, die sich durch ein
Vorsteuer-Absperrventil 11 zu einem Einspritzakkumulator 13 erstreckt,
mit einer Einspritzzylindereinrichtung 10 verbunden, das
Absperrventil 11 wird von ein Öffnungs/Schließungs-Elektroschaltventil 12 geöffnet und
geschlossen, welches zum Öffnen
des Absperrventils 11 zum Zuführen des Hydrauliköls von dem
Einspritzakkumulator 13 an die Einspritzzylindereinrichtung 10 zum
Vorrücken
des Einspritzkolbens 15 manipuliert wird.
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Wenn
die Hydraulikströmung
von dem Einspritzakkumulator 13 an die Einspritzzylindereinrichtung 10 angehalten
wird, um einen differentiellen Druck zwischen dem Einlass und dem
Auslass zu beseitigen, verhindert das Absperrventil 11 einen
Rückfluss
des Hydrauliköls
während
eines Boostprozesses durch Bewegen eines Ventilkörpers durch eine darin vorgesehene
Feder.
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Ein
Hydraulik-Ausgabekanal 16 zum Ausgeben des Hydrauliköls des Stabs
des Einspritzkolbens 15 ist mit der Einspritzzylindereinrichtung 10 verbunden
und ein die Einspritzgeschwindigkeit steuerndes Flussraten-Steuerventil 17 ist
mit dem Hydraulik-Ausgabekanal 16 verbunden.
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Das
die Einspritzgeschwindigkeit steuernde Flussraten-Steuerventil 17 besteht
aus einem Servoventil einer großen
Strömung
und einem Hochgeschwindigkeits-Ansprechverhalten, dessen Spulenöffnungsgrad
gesteuert wird, um den Hydraulik-Ausgabekanal 16 beim
Vorrücken
der Einspritzzellen der Einrichtung 10 schmäler zu machen,
um einen rückwirkenden
bzw. hinteren Druck auf den Einspritzkolben 15 auszuüben, um
eine Vorrückungsgeschwindigkeit
einzustellen.
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Eine
Boost-Hydraulikschaltung 24, die sich durch ein Boost-Steuerventil 21 erstreckt,
die von einem Schaltventil 22 zu einem Boost-Akkumulator 23 in
gesteuerter Weise geöffnet
und geschlossen wird, ist mit einer Boostzylindereinrichtung 20 verbunden. Das
Boost-Steuerventil 21 wird durch Betätigen des Schaltventils 22 geöffnet, so
dass das Hydrauliköl von
dem Boost-Akkumulator 23 an die Boostzylindereinrichtung 20 geliefert
wird, um den Boostkolben 25 vorzurücken.
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Wie
in 2 gezeigt, weist das Boost-Steuerventil 21 eine
Spule 211 auf, deren maximaler Bewegungsbetrag durch ein
Gewindeelement 213 als einen Einstellanschlag extern gesteuert
wird. Demzufolge kann eine Flussrate eines zugeführten Hydrauliköls in Abhängigkeit
von einer Konfiguration und einem Bewegungsbetrag der Spule geändert werden.
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Die
Boostzylindereinrichtung 20 weist einen Boostzylinder-Ausgabekanal 16A auf,
der mit dem Hydraulik-Ausgabekanal 17 des Einspritzkolbens durch
einen Verzweigungskanal 16B verbunden ist. Das die Einspritzgeschwindigkeit
steuernde Flussraten-Steuerventil 17 ist mit dem Hydrauliköl-Ausgabekanal 16 verbunden.
Mit anderen Worten gehört
der Einspritzzylindereinrichtung 10 und der Boostzylindereinrichtung 20 das
Flussraten-Steuerventil 17 gemeinsam. Die Einspritzzylindereinrichtung 10 und
die Boostzylindereinrichtung 20 werden von dem Flussraten-Steuerventil 17 synchron
gesteuert.
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Wie
voranstehend erwähnt,
ist das Flussraten-Steuerventil 17 aus einem Servoventil
mit einer großen
Strömung
und einem Hochgeschwindigkeitsansprechverhalten gebildet, dessen
Spulenöffnungsgrad
eingestellt wird, um den Hydrauliköl-Ausgabekanal 16 zum Anwenden
eines hinteren Drucks auf den Einspritzkolben 15 und den
Boost-Kolben 25 zum Steuern einer Vorrückungsgeschwindigkeit zu verschmälern. Der
rückwirkende
oder hintere Druck wird von einem Drucksensor 37 erfaßt.
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Das
Flussraten-Steuerventil 17C weist ein Vorsteuer(pilot)-Servoventil 17C zum öffnen und Schliessen
der Hauptspule auf und ein Ausgang eines Positionssensors zum Erfassen
des Öffnungsgrads
der Hauptspule ist ein doppelstufiger Servomechanismus zur Rückkopplung
an einen Eingang des Vorsteuer-Servoventils 17C.
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Das
Flussraten-Steuerventil 17 steuert die Vorrückungsgeschwindigkeit
durch Einstellen des Hauptspulen-Öffnungsgrads,
wenn die Einspritzzylindereinrichtung 10 vorgerückt wird.
Wenn der Einspritzzylinder vorgerückt wird, dann ist ein Boostkolben 25 an
einer Zurückziehungsgrenze.
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Mit
anderen Worten befindet sich der Boostkolben 25 an einer
Position, die von der Position des Einspritzkolbens 15 entfernt
ist und das Hydrauliköl wird
zwischen die Kolben 15 und 25 gefüllt. Der Boostvorgang
von dem Boostzylinder 20 wird gestartet, wenn beide Kolben 15 und 25 getrennt
sind.
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Wie
in 1 gezeigt ist ein Hydrauliköl-Zuführungskanal 31 von
einer Hydraulikquelle 30 mit dem Einspritzakkumulator 13 und
dem Boost-Akkumulator 23 verbunden, an den ein Hydrauliköl mit einem
hohen Druck geführt
wird. Ein elektromagnetisches Akkumulatorfüllungs-Schaltventil 32 befindet sich
in der Mitte des Hydrauliköl-Zuführungskanals 31,
um einen Ein/Aus-Betrieb der Hydraulikölzuführung an die jeweiligen Akkumulatoren 13 und 23 auszuführen. Da
der Einspritzprozess aufgrund eines Ölbetrags in dem Akkumulator
ausgeführt
wird, wird allgemein gesagt, das Schaltventil 32 in einer
geschlossenen Bedingung verwendet. Wenn jedoch der Akkumulatordruck
verringet wird, wird das Schaltventil 32 geöffnet, um
jeweilige Akkumulatoren mit Drucköl zu füllen.
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Ein
Verzweigungskanal 33 von dem Hydrauliköl-Zuführungskanal 31 ist
mit einer Rückseite
des Boost-Akkumulators 23 verbunden und ein elektromagnetisches
Giessdruck-Steuerventil 34 befindet sich in der Mitte davon.
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Der
hintere Druck des Boost-Akkumulators 23 wird durch Zuführen des
Hydrauliköls
von der Hydraulikquelle 30 durch das Giessdruck-Steuerventil 34 erhöht, so dass
der maximale Hydraulikdruck der Boost-Hydraulikschaltung 24 erhöht wird,
um den maximalen Giessdruck zu erhöhen, der an die Boost-Zylindereinrichtung 21 angelegt
wird.
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Wenn
im Gegensatz dazu das Hydrauliköl von
dem Giessdruck-Steuerventil 34 abgegeben wird,
um den hinteren Druck des Boost-Akkumulators 23 abzusenken,
wird der maximale Hydraulikdruck der Boost-Hydraulikschaltung 24 verringert,
um den maximalen Giessdruck herabzusetzen, der an die Boost-Zylindereinrichtung 20 angelegt
wird.
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Ein
Sensor 35 zum Erfassen des Drucks an der Rückseite
befindet sich an dem Boost-Akkumulator 23, sodass ein Wert
des hinteren Drucks des Boost-Akkumulators 23 bei dem voranstehend
erwähnten
Einstellprozess des Giessdrucks überprüft werden
kann.
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Wie
in 1 gezeigt befindet sich ein Drucksensor 36 zum
Erfassen eines Boostvorgangs auf einer Kopfseite und ein Drucksensor 37 zum
Erfassen eines hinteren Drucks auf einer Stabseite, um einen Giessdruck
der Einspritzzylindereinrichtung 10 jeweils durch direktes Überprüfen des
Einspritzdruckwerts beim Einstellen des voranstehend beschriebenen
Giessdrucks zu erfassen. Zum Beispiel kann der Einspritzdruckwert
durch eine Druckdifferenz zwischen der Kopfseite B und der Stabseite
A genauer als ein tatsächlicher
Druckwert erfasst werden. Überdies
wird gemäss
einem Verhältnis
zwischen einem Durchmesser D1 des Einspritzkolbens 15 und
einem Plungerkolbenchip D2 eines Einspritzplungerkolbens 151,
der Einspritzdruck PR als ein Wert des Produkts des erfasten Drucks
PS und des Quadrats von (D1/D2) gegeben.
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Ein
Kodierer 152 zum Erfassen einer Vorrückungsposition des Einspritzplungerkolbens 151 ist an
der Einspritzzylindereinrichtung 10 vorgesehen, so dass
eine Hubposition im Einspritzprozess direkt erfasst werden kann.
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Eine
Steuereinrichtung 40 ist vorgesehen, um Signale von jeweiligen
Sensoren 36, 37 etc. zu empfangen und einen Betrieb
von jeweiligen Ventilen zu steuern.
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Die
Steuereinrichtung 40 ist hauptsächlich aus existierenden Computersystemen,
programmierbaren Steuereinrichtungen etc. aufgebaut, die jeweilige
Ventile gemäss
einem vorgegeben Betriebsprogramm gemäss vorgegebener Schritte zum
Implementieren eines Einspritz- und Boost-Vorgangs steuern.
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Die
Steuereinrichtung 40 steuert einen jeweiligen Abschnitt
gemäss
vorgegebener Programme, um einen Einspritzprozess und einen Boostprozess auszuführen, was
eine Steuerschaltung zum Steuern des Geschwindigkeitssteuerungs-Flussraten-Steuerventils 17 und
zum Betätigen
der Boostzylindereinrichtung 20 zum Ausführen eines
Boostprozesses umfasst. Die Steuereinrichtung 40 weist
einen Boost-Steuerer 41 als eine Boost-Steuereinrichtung, einen
Servoverstärker 42,
einen Druckerfassungsverstärker 43 und
einen Positionsrückkopplungs-Servoverstärker 44 auf.
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Die
Boost-Steuereinrichtung 41 arbeitet gemäss einem vorgegebenen Programm
und gibt einen Befehlsdruckwert gemäss der abgelaufenen Zeit des Boostprozesses
gemäss
einer vorgegebenen Booststeuerungs-Einstellkurve aus. Der Servoverstärker 42 manipuliert
das Vorsteuer-Servoventil 17C des Geschwindigkeitssteuerungs-Flussraten-Steuerventils 17 gemäss dem Ausgang
der Boost-Steuereinrichtung 41, um den Öffnungsgrad der Hauptspule 17A zu
regeln.
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Der
Druckerfassungsverstärker 43 behandelt
den Ausgang von den jeweiligen Drucksensoren 36 und 37,
um ein Boost-Rückkopplungssignal 45 an die
Eingangsseite des Servoverstärkers 42 auszugeben.
Zu dieser Zeit ist der Druckerfassungsverstärker 43 in der Lage,
selektiv einen der Ausgänge
der jeweiligen Drucksensoren 36 und 37 oder kombiniert arbeitende
jeweilige Ausgänge
zur Ausgabe auszugeben.
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Der
Positionsrückkopplungs-Servoverstärker 44 behandelt
die Öffnungsgradposition
der Hauptspule, die von dem Positionssensor des Flussraten-Steuerventils 17 erfasst
wird, um ein untergeordnetes Rückkopplungssignal 46 an
die Ausgangsseite des Servoverstärkers 42 auszugeben.
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Wenn
der Boostprozess von der Steuereinrichtung 40 implementiert
wird, wird ein Befehls- oder Solldruckwert gemäss der abgelaufenen Zeit von
der Boost-Steuereinrichtung 41 ausgegeben und der Servoverstärker 42 regelt
den Öffnungsgrad
der Hauptspule 17A gemäss
dem Solldruckwert durch das Vorsteuer-Servoventil 17C des
Flussratensteuerventils 17. Dann wird der Fluß des Hydrauliköls entsprechend
zu dem Öffnungsgrad
der Hauptspule des Flussraten-Steuerventils 17, welches
sich in der Hydraulik-Ausgabeschaltung 16 befindet,
eingestellt, um einen Boostprozess auszuführen, wodurch der Druck innerhalb
der Einspritzzylindereinrichtung 10 erhöht wird.
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Der
Druck wird von den jeweiligen Drucksensoren 36 und 37 erfasst
und an die Eingangsseite des Servoverstärkers 42 als ein Druckrückkopplungssignal 45 zurückgeschleift.
Eine Boost-Steuerung
im Ansprechen auf den Solldruckwert von der Boost-Steuereinrichtung 41 gemäss der abgelaufenen
Zeit wird durch den Druckrückkopplungspfad ausgeführt, der
ein Ansprechverhalten und eine Genauigkeit eines Boostprozesses
gemäss
einer Booststeuerungs-Einstellkurve verbessert.
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Überdies
sind die jeweiligen Drucksensoren 36, 37 und der
Druckerfassungsverstärker 43 nicht notwendigerweise
vorgesehen, mit anderen Worten, das Druckrückkopplungssignal 45 wird
nicht dem Servoverstärker 42 eingegeben,
sondern eine Booststeuerung gemäss
nur dem Solldruckwert der Boost-Steuereinrichtung 41 kann
ausgeführt
werden.
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Der Öffnungsgrad
der Hauptspule 17A wird an den Ausgang des Servoverstärkers 42 (den
Eingang des Vorsteuer-Servoventils) als das untergeordnete Rückkopplungssignal 46 durch
den Positionssensor 17B und den Positionsrückkopplungs-Servoverstärker 44 zurückgeschleift.
Der untergeordnete Rückkopplungspfad
verbessert das Ansprechverhalten und die Genauigkeit der Öffnungsgradsteuerung
der Hauptspule.
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Ferner
und wie in 1 gezeigt sind eine Zurückziehschaltung 16C zum
Zurückziehen
des Einspritzkolbens 15 der Einspritzzylindereinrichtung 10 und
der Boost-Kolben 26 der Boost-Zylindereinrichtung 26 mit
der Ausgabeschaltung 16A des Boost-Zylinders 20 verbunden.
Ein Logikventil 18 und ein Öffnungs/Schließungs-Schaltventil 19 sind an
der Zurückziehschaltung 16C vorgesehen.
Wenn das Hydrauliköl
von der Hydrauliköl-Zuführungsschaltung 31 in
der Bedingung zugeführt
wird, die in der Zeichnung gezeigt ist, wird das Hydrauliköl an eine
Rückdruckseite
der Einspritzzylindereinrichtung 10 und der Boost-Zylindereinrichtung 20 geführt, wodurch
jeweilige Kolben 15 und 25 zurückgezogen werden.
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In
der obigen Anordnung steuert die Steuereinrichtung 40 jeweilige
Abschnitte gemäss
einem vorgegebenem Programm, um einen vorangeordneten Einspritzprozess
und Boostprozess auszuführen.
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Insbesondere
starten der Plungerkolben 151, der Kolben 15 und
der Kolben 20 des Boost-Zylinders 20 an einer
Rückzugsgrenzposition.
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Zu
Anfang wird das geschmolzene Material an die Einspritzumhüllung geliefert,
um so in die Gussform eingespritzt zu werden, und das Absperrventil 11 wird
geöffnet,
um das Hydrauliköl
von dem Einspritzakkumulator 13 an die Einspritzzylindereinrichtung 10 zuzuführen, um
den Einspritzplungerkolben 151 vorzurücken.
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Zu
dieser Zeit wird das die Einspritzgeschwindigkeit steuernde Flussraten-Steuerventil 17 verschmälert, um
die Einspritzgeschwindigkeit niedrig einzustellen. Wenn danach der
Einspritzplungerkolben 151 an eine Position vorgerückt wird,
an der das geschmolzene Material das Gussformgatter erreicht, wird
das die Einspritzgeschwindigkeit steuernde Flussraten-Steuerventil 17 geöffnet, um
das geschmolzene Material in einem Hub in die Gussform einzufüllen, indem
die Einspritzgeschwindigkeit hochgeschaltet wird. Wenn der Einspritzplungerkolben 151 an
eine vorgegebene Position (die von einem Positionssensor 152 erfasst
wird) kommt oder die Drucksensoren 36 und 37 einen
vorgegebenen Wert anzeigen, dann wird das Schaltventil 22 betätigt, um
das Boost-Steuerventil 21 zu öffnen, während die
Steuerung durch das Einspritzgeschwindigkeits-Steuerventil 17 so
ausgeführt
wird, dass das Hydrauliköl
von dem Boost-Akkumulator 23 an die Rückseite des Boostkolbens 25 der
Boost-Zylindereinrichtung 21 geliefert wird, um das Hydrauliköl an der
Rückdruckseite
des Boostkolbens 25 der Boost-Zylindereinrichtung 20 zu
verdichten. Der Boostkolben 25 verdichtet das Hydrauliköl an der Rückdruckseite
des Einspritzkolbens 15, um den Einspritzplungerkolben 151 von
der Rückseite
des Einspritzkolbens 15 durch das verdichtete Hydrauliköl zu verdichten.
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Das
die Geschwindigkeit steuernde Flussraten-Steuerventil wird so gesteuert,
dass der Druck an der Zwischenstufe eines Boostvorgangs und die
Zeit vor Erreichen des maximalen Drucks gesteuert wird, um eine
Boostdruckkurve zu beschreiben, die der für Grate kritischen Boostkurve
angenähert
ist, die vorher durch eine Messung etc. definiert wird, indem der Hauptspulenöffnungsgrad
des Steuerventils 17 verschmälert wird und der Öffnungsgrad
mitten in dem Prozess geändert
wird, während
das gegenwärtige Boost-Rückkopplungssignal 45 gemäss der Booststeuerungs-Einstellkurve überprüft wird.
-
In
der Boost-Steuereinrichtung wird die Booststeuerungs-Einstellkurve wie
folgt definiert.
-
In 4 ist
eine Boostkurve CP1 eine Boostkurve einer existierenden Druckgussmaschine,
die allmählich
weniger geneigt wird. Wenn andererseits der Hautspulen-Öffnungsgrad
des Boostflussraten-Steuerventils 17 verschmälert wird,
wird eine Steigung des Druckanstiegs weniger geneigt als die Boostkurve
CP2 und die Zeit vor Erreichen des maximalen Druck PH wird länger. Wenn
der Spurenöffnungsgrad
des Flussraten-Steuerventils 17 erweitert wird,
beschleunigt sich der Druckanstieg beim Ablauf der Zeit, um den
maximalen Druck PH zur Zeit t4 zu erreichen.
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Die
Boostzeit (t4-t2), die in Fig. gezeigt ist, ist eine kurze Zeitperiode
von ungefähr
50-100 ms. Obwohl die Boostkurve CP2 von der herkömmlichen Ein-Aus-Doppelpositionsumschaltung
durch einen Anschlagdruck und Stoßdruck beeinflusst wird, wenn das
Ventil für
einen Boostprozess geschaltet wird, wird der Einfluss nicht ausgeübt, da die
Neigung weniger geneigt ist als der herkömmliche Boostvorgang.
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Um
eine gewünschte
ausgewogenere Neigungscharakteristik zu erhalten, wie in 2 gezeigt und
voranstehend beschrieben, ist die Konfiguration der entfernten Öffnung der
Spule 211 des Boost-Steuerungssventils 21 (Flussseite
des Hydrauliköls)
verjüngt,
mit anderen Worten eine abgestufte Konfiguration mit einem kleineren
Durchmesser des entfernten Endes als ein Körper, so dass die Flussrate
durch Bewegen der Spule 211 geregelt werden kann und der
maximale Spulenbewegungsbetrag bei dem maximalen Spulenöffnungsgrad durch
das Gewindeelement 313 als ein Anschlagelement eingestellt
werden kann. Demzufolge und wie in 4 gezeigt
kann die Boostkurve CP3 modifiziert werden, so dass sie eine Anspringcharakteristik
aufweist, wodurch eine Kurve erhalten wird, die ähnlich zu der voranstehend
beschriebenen für
Grate kritischen Kurve CX in 7 ist.
-
Die
Flussraten-Verschmälerungskonfiguration
der Öffnung
der Spule 211 des Booststeuerungsventils wird unter Berücksichtigung
auch des folgenden Falls definiert.
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Wenn
das Booststeuerventil 21 keine voranstehend beschriebene
Flussraten-Verschmälerungsfunktion
aufweist, wird die Druckguss-Boostfunktion unterbunden, wenn das
Flussraten-Steuerventil 17 wegen
des gleichen Grunds nicht arbeitet, weil eine Drucksteuerung unmöglich ist.
-
Wenn
jedoch die Spule 211 des Boost-Steuerventils 21 in
einer Form ausgebildet ist, die eine Verschmälerung der Flussrate ermöglicht,
kann die Flussrate, die durch die Spule 211 geht, verringet werden,
wenn der Fluss des geschmolzenen Materials von dem Boost-Akkumulator 23 in
die Boost-Zylindereinrichtung 20 geführt wird, wodurch der Druck und
die Flussrate des verdichteten Abschnitts des Boostkolbens 25 geregelt
wird.
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Gemäss der Öffnungskonfiguration
der Spule 211 kann die Boostcharakteristik in der offenen
Bedingungen soweit wie möglich
an die für
die Grate kritische Boostkurve angenähert werden. Wenn die Booststeuerung
durch Regeln des Flusssteuerventils 17 ausgeführt wird,
wird die Spule durch das Gewindeelement 213 weiter geöffnet, um
eine breite Öffnungsgradposition
sicherzustellen.
-
Wenn
eine Störung,
die die Funktion des Flussraten-Steuerventils 17 unterbindet,
auftritt, wird das Gewindeelement 213 verwendet, um den Öffnungsgrad
der Spule 211 in einstellbarer Weise zu verkleinern, sodass
die Spulenöffnungsgradposition, die
eine gewünschte
Boostkurve erhalten kann, eingestellt wird.
-
Obwohl
es sich nur um eine vorübergehende Massnahme
handelt, kann demzufolge ein normaler Boost-Prozess sichergestellt
werden.
-
Somit
wird die hergestellte Booststeuerungs-Einstellkurve in Daten als
Druckinkrement ΔP für jede abgelaufene
Zeit Δt
eines Boostprozesses zusammengefasst, was in der Booststeuereinrichtung 41 eingestellt
wird, um bei dem Start des Betriebs als ein Druckwert ausgegeben
zu werden, der gegenwärtig
im Ansprechen auf eine abgelaufene Zeit von der Einleitung des Boostprozesses
genommen werden soll. Beim Zusammenfassen in die Daten wird ΔP wie folgt
definiert: ΔP/ΔT = Q/V·β,wobei
V ein Volumen des Hydrauliköls
ist, das geboostet werden soll (Volumen etc. an der Vorrückungsgrenzposition; β eine Kompressionsfähigkeit des
Hydrauliköls
ist; und Q eine Flussrate des Hydrauliköls ist, das an die Boost-Zylindereinrichtung 20 bei
dem Boostprozess geliefert wird.
-
ΣΔP der Gesamtsumme
von ΔP entspricht der
Differenz zwischen dem Boost-Einleitungsdruck (Füllabschlussdruck) PO und dem
Boost-Abschlussdruck PH.
-
Die
Daten werden wegen der folgenden Gründe definiert.
-
Das
Hydrauliköl,
das an die Einspritzzylindereinrichtung 10 und die Boost-Zylindereinrichtung 20 geliefert
wird, weist ein geringes Kompressionsvermögen auf. Selbst wenn die Hydraulikölzuführung die
gleiche für
die jeweilige Zylindereinrichtung 10 und 20 ist,
wird deshalb die Vorrückungsposition
des Einspritzkolbens 15 gemäss dem Druck verschoben.
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Wenn
z.B. angenommen wird, dass das Volumen des Hydrauliköls an der
Kopfseite der Vorrückungsbegrenzungsposition
der Einspritzzylindereinrichtung 10 V ist und das Kompressionsvermögen des
Hydrauliköls β ist, dann
tritt folgende Verschiebung auf: ΔV = V (1-β).
-
Wenn
die Druckgussform ausgetauscht wird, da die Vorrückungsgrenze geändert wird,
um das Volumen des Hydrauliköls
in die Einspritzzylindereinrichtung 10 an der Vorrückungsgrenzposition
zu ändern,
wird auch die Verschiebung geändert.
Wenn die Booststeuerung gemäss
nur der Position der Einspritzzylindereinrichtung 10 oder
der zugeführten
Hydraulikölmenge
ausgeführt
wird (z.B. eine Steuerung nur durch Vorgabe eines Öffnungsgrads
der Hauptspule), dann kann demzufolge ein Austausch der Druckform
nicht behandelt werden, wodurch eine Änderung eines Steuerbefehls
für jede
Druckform benötigt
wird.
-
Wenn
im Gegensatz dazu ein Kompressionsbefehl durch einen Bezugsausdruck
definiert wird, der das Kompressionsvermögen und das Volumen berücksichtigt,
kann die Kompressionsverschiebung des Hydrauliköls lediglich dadurch behandelt werden,
dass das Volumen an der Vorrückungsgrenze
und dergleichen beim Austauschen der Druckgussform eingegeben wird,
wodurch die Behandlung eines Austauschs der Druckform erleichtert
und eine Steuerung mit hoher Genauigkeit sichergestellt wird.
-
Zudem
kann ein tatsächlicher
Einspritzdruck durch die Drucksensoren 36 und 37 in
dem vorangehenden Boost-Prozess überprüft werden
und der Druckzielwert wird mit der Lernfunktion der Steuereinrichtung 40 korrigiert,
indem eine Abweichung gegenüber
einem gewünschten
Einspritzdruck genommen wird. Eine derartige Steuerzieldatenverarbeitung
und Korrektur durch die Lernfunktion kann durch existierende Softwaretechniken
implementiert werden.
-
Gemäss der vorliegenden
Erfindung können die
folgenden Effekte erhalten werden.
- 1) Da die
Hydraulikölzuführungs-Flussrate
an die Boost-Zylindereinrichtung 20 nicht
durch einen Ein-Aus-Betrieb beim Boostprozess kontinuierlich durch
die Steuereinrichtung 40 unter Verwendung des Flusssteuerventils 17 des
Hydrauliköl-Ausgabekanals 16 geregelt
werden kann, kann die Flussrate variabel eingestellt werden. Demzufolge
kann der Boostprozess gemäss
der für
Grate kritischen Boostkurve C gesteuert werden, wodurch die Erzeugung
von Graten verhindert wird, was die Erzeugung von Druckgussprodukten
mit hoher Qualität
erlaubt.
- 2) Da die Rückkopplungssteuerung
durch einen Druck auf Grundlage des Druckzielwerts gemäss der Booststeuerungs-Einstellkurve, die
in der Boost-Steuereinrichtung 41 eingestellt ist, möglich ist,
während
der tatsächliche
Boostdruck durch die Drucksensoren 36, 37 und
dem Druckerfassungsverstärker 43 für eine Booststeuerung überprüft wird,
kann ein Boostprozess angepasst an die vorgegebene Booststeuerungs-Einstellkurve
sicher ausgeführt
werden, selbst wenn die Druckgussform ausgetauscht wird.
- 3) Eine Hochgeschwindigkeitssteuerung ist möglich, da sowohl der Steuerbefehl
als auch das Steuerobjekt auf einem Druck basieren, so dass ein
Betriebsprozess für
eine Rückkoppelungssteuerung
etc. vereinfacht werden kann.
- 4) Da das Flussraten-Steuerventil 17 darin ein Vorsteuer-Servoventil 17C zum
Steuern des Öffnungsgrads
der Hauptspule 17A aufweist und ein zweistufiger Servoventil-Mechanismus verwendet wird,
in dem der Ausgang des Positionssensors 17B an den Eingang
des Vorsteuer-Servoventils 17C (Ausgang
des Servoverstärkers 42)
zurückgeführt wird,
kann eine Stabilität
wie der Servomechanismus verbessert werden, wodurch effektiv eine
Ansprechgeschwindigkeit und eine Genauigkeit bei der Booststeuerung
durch die variable Flussrate verbessert wird.
- 5) Da die Drucksensoren 36 und 37 jeweils
an der Kopfseite B und der Stabseite A der Einspritzzylindereinrichtung 10 vorgesehen
sind und der Druckerfassungsverstärker 43 zum selektiven
Betreiben entweder eines jeweiligen Ausgangs oder von beiden von
diesen vorgesehen sind, kann der tatsächliche Druckwert in dem Einspritzzylinder genauer
erfasst werden, was zum Implementieren einer Booststeuerung durch
die variable Flussrate effektiv ist.
- 6) Da die Vorrückung
der Einspritzzylindereinrichtung 10 durch einen rückwärtigen Druck
während eines
Einspritzprozesses über
eine Geschwindigkeitssteuerung gesteuert werden kann und das Flussraten-Steuerventil
so gesteuert werden kann, dass der von dem Drucksensor erfasste Druck
einer vorgegebenen Kurve beim Fortschreiten des Boostprozesses durch
das die Einspritzgeschwindigkeit steuernde Flussraten-Steuerventil 17 folgt,
kann das einzelne Flussraten-Steuerventil 17 sowohl für den Einspritzvorgang
als auch den Boostvorgang verwendet werden, wodurch die Grösse der
Einrichtung verringert wird.
- 7) Da eine Einspritzsteuerung gemäss einer offenen Steuerung
in eine Echtzeit-Rückkoppelungssteuerung
durch das Flussraten-Steuerventil 17 unter Verwendung eines
elektrohydraulischen Servoventils mit einem hohen Ansprechverhalten zum
Steuern der Geschwindigkeit und des Boostvorgangs der zwei Zylindereinrichtungen 10 und 20 ausgeführt werden
kann, können
Druckgussprodukte mit hoher Qualität hergestellt werden.
- 8) Da die Steuereinrichtung 40 die Hydrauliköl-Flussrate
für den
Boostprozess für
jede abgelaufene Zeit leicht, sicher und genau steuern kann, wird
eine effektive Booststeuerung durch eine variable Flussrate möglich.
- 9) Da der Einspritzakkumulator 13 und der Boost-Akkumulator 23 unabhängig vorgesehen sind,
kann der Druck für
den Einspritzprozess und den Boostprozess unabhängig ausgeführt werden. Da ferner der rückwärtige Druck
des Boost-Akkumulators 23 durch das Giessdruck-Steuerventil 34 gesteuert
wird, kann der maximale Druck von dem Boostprozess leicht und sicher
nach Belieben gesteuert werden.
- 10) Da die Spule 211 des Booststeuerventils 21 in einer
verjüngten
Form konfiguriert ist, die ein Verschmälern der Flussrate erlaubt,
wenn das geschmolzene Material von dem Boost-Akkumulator 23 an
die Boostzylindereinrichtung 220 geführt wird, kann die Flussrate,
die an der Spule 211 vorbeigeht, geregelt werden. Selbst
wenn eine Störung
auftritt, die die Funktion des Flussraten-Steuerventils 17 unterbindet,
kann demzufolge der Öffnungsgrad
der Spule 211 klein eingestellt werden, um eine Öffnungsgradposition
einzustellen, die eine vorgegebene Boostkurve erhalten kann, so dass
der Boostprozess von dem Booststeuerventil 21 möglich ist,
wodurch ein normaler Boostprozess sichergestellt werden kann, wie
vorübergehend
er auch immer sein mag.
-
Überdies
ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die voranstehend
erwähnte
Ausführungsform
beschränkt,
sondern umfasst folgende Modifikation.
-
Obwohl
zwei Akkumulatoren eines Einspritzakkumulators 13 und des
Boost-Akkumulators 23 in der voranstehend beschriebenen
Ausführungsform vorgesehen
sind, kann ein einzelner Akkumulator bereitgestellt werden, um für beide
Zwecke verwendet zu werden.
-
Das
Akkumulatorauffüllungs-Schaltventil 32, die
jeweiligen Drucksensoren 35 und 36, der Kodierer 152 etc.
kann selektiv von der anderen Anordnung ersetzt werden oder kann
je nach Anforderung weggelassen werden.
-
Die
Konfiguration und Größe, das
Material und dergleichen des Booststeuerventils 21 und
des die Einspritzgeschwindigkeit steuernden Flusssteuerventils 17 kann
für eine
Implementierung in geeigneter Weise gewählt werden.
-
Ferner
kann das Flussraten-Steuerventil 17 so angeordnet werden,
dass es gemäss
eines gegebenen Befehlsöffnungsgrades
servo-betrieben wird. Zum Beispiel, wie in 5 gezeigt,
kann ein Wechselstrom- oder Gleichstrom-Servomotor 2111 als eine
Antriebsquelle zum Einstellen des Öffnungsgrades der Hauptspule
verwendet werden und ein Rotationskodierer 2131 kann als
Positionssensor verwendet werden, wodurch eine lokale Positionsrückkoppelung
gebildet wird.