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"Absaugvorrichtung zum gesteuerten Entlüften und/oder Evakuieren
der Formen von Druckgiessmaschinen" Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung
zum gesteuerten Entlüften und/oder Evakuieren der Formen von Druckgiessmaschinen,
mit einem mit dem Formhohlraum in Verbindung stehenden Saugkanal, der an ein ihn
schliessendes und öffnendes Absperrorgan herangeführt ist.
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Bei Druckgiessmaschinen mit Absaugvorrichtungen zum Entlüften der
Formen erfolgt die letzte Formfüllung mit flüssigem Metall im Zusammenwirken mit
der Evakuierung der Form innerhalb weniger Millisekunden. Zur Erzielung eines möglichst
hohen Vakuums ist es demnach zweckmässig, den zum Evakuieren dienenden, mit der
Form in Verbindung stehenden Saugkanal möglichst spät zu schliessen, d. h.
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kurz bevor das flüssige Metall in das Saugsystem gelangen kann.
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Zum Verschliessen von Saug- bzw. Entlüftungskanälen werden gewöhnlich
Verschlußstössel bzw. Stempel verwendet, welche den an den Formhohlraum angeschlossenen
Saugkanal quer oder gegen den Metallstrom schliessen. Dabei ist ein beträchtlicher
Hub für den ganzen Absaugquerschnitt erforderlich, um diesen vollständig zu schliessen,
so dass das Eindringen von Metall in die Saugsysteme vermieden wird.
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Der grosse Hub dieser Verschlußstössel bedingt entsprechende lange
Umschaltzeiten. Diese langen Umschaltzeiten haben zur Folge, dass die Qualität bzw.
Grösse des Vakuums nicht den erwünschten Wert erreicht.
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Die bekannten Verschluß stössel arbeiten ausserdem gegen beträchtliche
Reibung und können vorzeitig ausfallen. Ein Ausfall der Verschlußstössel und ein
dadurch bedingtes Einspritzen des Metalls in das eigentliche Saugsystem führt zu
längerem Ausfall der gesamten Druckgiessanlage, da Saugleitungen, Ventile und dergleichen
von Metall zu befreien sind. Anlagen der als bekannt anzusehenden Bauart unterliegen
infolgedessen in erhöhtem Maße zeit- und kostenaufwendigen Wartungs-und Überholungsarbeiten.
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Auch die zur Betätigung der Verschlußstössel dienenden Steuerungen
bekannter Art unterliegen Einflüssen veränderlicher Grösse in Form veränderlichen
Druckes, veränderlicher Reibung etc. und arbeiten nicht in dem Maße zufriedenstellend,
dass jederzeit höchstmögliches Vakuum gewährleistet ist.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Absaugvorrichtung
zum gesteuerten Entlüften und/oder Evakuieren der Formen von Druckgiessmaschinen
zu schaffen, bei welcher das Schliessen des Saugkanals mit Hilfe des Verschlußstössels
innerhalb kürzester Zeit
durchführbar ist, um bei entsprechender
Zeitredu. iel ur;g der Umschaltzeiten auf ein höchstmögliches Vakuum zu gelangen.
Der Verschlussstössel der Absaugvorrichtung soll insbesondere so ausgebildet sein,
dass im Katastrophenfall das Eindringen von flüssigem Metall in die Saugsysteme
vermieden wird, also auch dann, wenn die Steuerung des Stössels aussetzt.
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Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, dass das Absperrorgan
als ein in Strömungsrichtung des Giessmetalls schliessender Vschlußstössel ausgebildet
ist.
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In vorteilhafter Weise ist die Absaugvorrichtung so ausgebildet, dass
der Kopf des Verschlußstössels in einen gegenüber dem Saugkanal konisch sich erweiternden
Bohrungsabschnitt eingepasst ist und an der vom Saugkanal abgewandten Seite über
eine konische Ringfläche in einen Stösselschaft übergeht, und dass der den Kopf
aufnehmende Bohrungsabschnitt über eine Ringschulter in eine den Stösselschaft aufnehmende
Bohrung kleineren Durchmessers übergeht, welche über einen zweiten Saugkanal an
einen Vakuumbehälter angeschlossen ist.
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Der sich gegenüber dem Saugkanal konisch erweiternde Bohrungsabschnitt
nimmt den Kopf des Verschlußstössels in geöffneter Lage auf.
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Da der Aussendurchmesser des Kopfes am rückwärtigen Ende des Bohrungsabschnittes
dessen Innendurchmesser entspricht, kann der zwischen Kopf des Verschlußstössels
und dem Bohrungsabschnitt bestehende Ringraum bei einem sehr kleinen Hub, also innerhalb
kürzester Zeit geschlossen werden. Der Bohrungsquerschnift und die konische Erweiterung
des Bohrungsabschnittes werden so gewähit, dass der genannte Ring raum bei geöffnetem
Verschlußstössel ausreicht, die erwünschte Evakuierung des Formhohlraumes herbeizuführen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Kopf des Verschlußstössels
Teilkugelform besitzt. Sollte die Steuerung des Verschlußstössels ausfallen oder
sollte ein Bruch im Kupplungs- oder Zwischenstück des Verschlußstössels auftreten,
so lässt sich dieser durch das flüssige Metall schliessen, welches über den Saugkanal
und über das im Vakuumbehälter bestehende Vakuum angesogen wird.
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Durch geeignete Formgebung des Saugkanalendes in seiner Zuordnung
zum Kopf des Verschlußstössels kann das flüssige Metall so auf den Kopf des Stössels
gleitet werden, dass sich dieser durch die Kraft des anströmenden Metalls, also
in Strömungsrichtung, schliessen lässt. Da zum Verschliessen des Saugkanals ein
äusserst kleiner Hub erforderlich ist, vollführt der Verschlußstössel diese Verschlussbewegung,
bevor das Metall über den zuvor geöffneten Ringraum den Stösselkopf passieren und
in das Saugsystem gelangen kann.
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Die Steuerung der Absaugvorrichtung ist so aufgebaut, dass am rückwärtigen
Ende des Stösselschaftes ein radial vorstehender Endschalterbetätiger für den Endschalter
zur Freigabe der schnellen Formfüllung befestigt ist.
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Die funktionelle Zuordnung und Verbindung der Verschluß steuerung
zur Preßstempelbewegung der Druckgiessmaschine ist gekennzeichnet durch einen bei
Füllbewegung des Presskolbens der Druckgiessmaschine durch eine mit dem Presskolben
verbundene Endschalterstange betätigbaren Endschalter zum Bestromen eines Vier/Zwei-Magnetwegeventils,
welches zum Schliessen des Verschlußstössels Öl in einen am rückwärtigen Ende des
Stössels befindlichen und mit diesem in Verbindung stehenden Hydraulikylinder einleitet.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht des erfindungsgemässen Verschlußstössels
in Verschlusslage innerhalb des in der fahrenden Formhälfte befindlichen Bohrungsabschnittes,
Fig. 2 ist eine vergrösserte Einzelschnittansicht des Verschlußstösselkopfes, dessen
geöffnete Lage in strichpunktierten Linien und dessen geschlossene Lage in voll
ausgezogenen Linien wiedergegeben ist, Fig. 3 ist eine schematische, teilweise geschnittene
Ansicht einer Kaltkammer-Dru ckg iessmaschine unter Verwendung der erfindungsgemässen
Absaugvorrichtung und ihrer Steuerung, und Fig. 4 ist eine schematische, teilweise
geschnittene Ansicht einer Warmkammer-Dru ckgiessmaschine unter Verwendung der erfindungsgemässen
Absaugvorrichtung und ihrer Steuerung.
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Der in Fig. 1 dargestellte Verschlußstössel 1 trägt an einem Ende
einen Kopf 2, welcher dem in der ortsfesten Formhälfte 20 befindlichen Saugkanal
3 zugewandt ist. Der über eine vorzugsweise konische Ringfläche 5 in einen Stösselschaft
6 kleineren Durchmessers übergehende Kopf 2 des Verschlußstössels ist (Fig. 2) innerhalb
eines Bohrungsabschnitts 4 geführt, welcher sich in Richtung des Saugkanals 3 in
Form eines konischen Bohrungsteils 29 öffnet, und welcher am entgegengesetzten Ende
von einem zylindrischen Bohrungsteil 30 über eine Ringschulter 7
in
eine Bohrung 8 kleineren Durchmessers übergeht. Durch diesen Aufbau ist der Kopf
des Verschiußstössels in Öffnungs- und Schliesslage innerhalb des Bohrungsabschnitts
4 geführt. Wird der Verschlußstössel 1 geöffnet, so nimmt er die in Fig. 2 durch
strichpunktierte Linien dargestellte Lage ein. In dieser Lage besteht zwischen dem
Aussendurchmesser des Kopfes 2 und der Innenwand des konischen Bohrungsteils 29
ein Ringraum vorbestimmter Flächengrösse. Durch entsprechende Winkelwahl des konischen
Bohrungsteils 29 bzw. durch geeignete Durchmesserwahl kann die Grösse des Ringraumes
und damit der Öffnungsquerschnitt für die Absaugung bestimmt werden. Wenn sich der
Kopf 2 des Verschlußstössels aus seiner dargestellten Öffnungslage um die Entfernung
a nach links (Fig. 2) bewegt, dann ist der Ringraum zwischen Aussendurchmesser des
Kopfes und Innenwand des Bohrungsabschnittes 4 am Übergang zwischen dem konischen
Bohrungsteil und dem zylindrischen Bohrungsteil geschlossen. Es bedarf demnach nur
einer äusserst kleinen, gemäss Fig. 2 nach links gerichteten Bewegung, um den Querschnitt
des Bohrurigsabschnittes 4 durch den Kopf 2 zu verschliessen. Bei weiterer nach
links gerichteter Bewegung kann sich der Kopf an die am Übergang in die Bohrung
8 kleineren Durchmessers bestehende Ringschulter 7 anlegen. Die Ringschulter kann
geringfügig flächig ausgebildet sein, so dass auch an diesem Punkte der Berührung
Abdichtung gegenüber dem Saugkanal gewährleistet ist. Diese zusätzliche Abdichtung
erweist sich jedoch nur dann als erforderlich, wenn der Kopf 2 des Verschlußstössels
am Aussendurchmesser innerhalb des Bohrungsabschnittes 4 nach längerem Gebrauch
nicht mehr ausreichend abdichtet.
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Der Stösselschaft 6 des Verschlußstössels ist in Führungsbuchsen 21,
23 und in einem Dichtungssatz 22 geführt, welche in einen auswechselbaren Vakuumeinsatz
28 eingepasst sind. Innerhalb dieses Vakuumeinsatzes
besteht von
der Bohrung 8 kleineren Durchmessers Verbindung über den zweiten Saugkanal 9 in
ein Saugrohr 27, welches mit dem Vakuumbehälter 10 (Fig. 3 und 4) in Verbindung
steht. Bei Verschliessen des Stösselkopfes entsprechend der äusserst kleinen Hubbewegung
a wird also die Saugverbindung zwischen dem Saugkanal 3 und dem Saugrohr 27, also
demnach die Verbindung mit dem Vakuumbehälter 10 unterbunden. Gemäss Darstellung
ist das Saugrohr 27 in den Vakuumeinsatz 28 eingeschraubt, kann jedoch auch auf
andere beliebige Weise eingepasst werden.
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Der Stösselschaft 6 erstreckt sich durch eine in der fahrenden Formhälfte
19 befindliche Bohrung 31 und steht am rückwärtigen Ende ausserhalb der Formhälfte
mit einer Kupplung 25 in Verbindung. Zu diesem Zweck ist am rückwärtigen Ende des
Stösselschaftes 6 eine Mutter 26 aufgeschraubt, welche in eine Ausnehmung der Kupplung
eingehängt ist. Anstelle der Mutter 26 kann auch jedes andere geeignete Kupplungsgegenstück
verwendet werden, um die Verbindung mit der Kupplung 25 herzustellen. Die Kupplung
trägt gemäss Fig. 1 der Zeichnungen am unteren Ende einen Endschalterbetätiger 12,
welcher auf einen Endschalter 13 einwirkt. Der Endschalter 13 dient in nachfolgend
beschriebener Weise entsprechend seiner Betätigung durch den Endschalterbetätiger
12 zur Anzeige der Verschluss- oder Öffnungsposition des Kopfes 2. Die innerhalb
eines sogenannten Zwischenstückes 24 geführte Kupplung steht über einen Schaft 32
mit einem Hydraulikzylinder 18 in Verbindung, welcher zum Öffnen und Schliessen
des Verschlußstössels 1 dient. Der Schaft stellt die Zylinderstange des Hydraulikzylinders
dar.
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Die Wirkungsweise des Verschlußstössels 1 bei erfindungsgemässer Steuerung
der Absaugung ist nachfolgend anhand einer Kaltkammer-Druckgiessmaschine unter Bezugnahme-auf
Fig. 3 erläutert. Die Wrkungsweise
der Absaugvorrichtung an der
in Fig. 4 dargestellten Warmkammer-Druckgiessmaschi ne ist im wesentlichen identisch.
Die Unterschiede beschränken sich dabei auf das den Warmkammer-Druckgiessmaschinen
eigene Einfüllen des flüssigen Metalls mit Hilfe des das Metall aufnehmenden Behälters.
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Zu Beginn des Druckgiessvorganges werden die beiden Formhälften geschlossen,
indem die fahrende Formhälfte 19 an die feste Formhälfte 20 herangefahren wird.
Daran anschliessend wird Druckgiessmaterial, so Aluminium, von Hand oder automatisch
in die Fülikammer 35 eingegeben. Nunmehr fährt der Presskolben 14 in der Fülikammer
35 vor und verschliesst dabei die Einfüllöffnung. Die die Bewegung des Presskolbens
14 mitmachende Endschalterstange 15 berührt über den in Fig. 3 dargestellten Nocken
43 den Endschalter 40 für "Vakuum ein". Als Folge davon öffnet sich das Eckventil
38, welches vorteilhafterweise Magnetantrieb besitzt. Der ständig von einer Sperrschieberpumpe
37 abgesaugte Vakuumbehälter 10 wird bei vorangehend beschriebener Betätigung des
Eckventils 38 mit dem Formhohlraum 33 verbunden und saugt die darin befindliche
Luft bzw. die darin befindlichen Restgase ab.
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Das vom Presskolben 14 verdrängte flüssige Metall hat während der
vorangehend beschriebenen ersten Phase den in Fig. 3 dargestellten Anschnitt 39
erreicht.
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Nunmehr beginnt die der ersten Phase nachfolgende zweite Phase der
schnellen Formfüllung. Bei nach links gerichteter Bewegung betätigt der Nocken 43
der Endschalterstange 15 den Endschalter 16 zum Bestromen eines Vier/Zwei-Magnetwegeventils
17. Dieses gibt einen 01- oder Wasserglykolstrom in Richtung eines Hydraulikzylinders
18 frei, so dass dieser den Verschlußstössel 1 in Verschlußstellung bewegt, d.h.
der Verschlußstössel schliesst den Saugkanal 3 gegenüber
Eindringen
von flüssigem Metall, um zu verhindern, dass dieses über die Bohrung 8 in den zweiten
Saugkanal 9 und von diesem in das Saugrohr 27 gelangt. Nach einem Hub des Verschlußstössels
1, welcher vom gegebenen Saugquerschnitt abhängt, betätigt der über die Kupplung
25 mit dem Stösselschaft 6 verbundene Endschalterbetätiger 12 den Endschalter 13,
welcher die zweite Phase zur schnellen Formfüllung freigibt.
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Macht der Verschlußstössel 1 den zum Verschliessen des Saugkanals
3 erforderlichen Hub a infolge eines Bruchs des Stösselschafts 6, des Zwischenstücks
24, der Kupplung 25 etc. nicht, so wird der Endschalter 13 nicht beaufschlagt und
gibt damit die Anzeige "nicht geschlossen". Der Preßstempel 14 wird über entsprechende
Steuerung in seine Ausgangslage zurückgeführt. Die Zeit zwischen Betätigung des
Endschalters 16 für Beginn der zweiten Phase schneller Formfüllung und der Meldung
des Endschalters 13 "Verschlußstössel geschlossen" wird mit Hilfe eines als Sicherheitsorgan
vorgesehenen Zeitglieds überbrückt.
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Bei Betätigung des Endschalters für die zweite Phase und entsprechender
Verschlussbewegung des Verschlußstössels wird das Eckventil 38 geschlossen.
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Nach normalem Funktionsablauf, d. h. nach Schliessen des Verschlußstössels
1 und schneller Formfüllung laufen die Stempelnachdruckzeit und die Schliesszeit
der Formhälften ab. Die bewegbare Formhälfte wird geöffnet, wonach das Gußstück
ausgeworfen werden kann. Zu diesem Zweck werden an sich bekannte Auswerferstifte
(nicht dargestellt) verwendet. Erfindungsgemäss kann der Verschlußstössel 1 gleichfalls
als Auswerfer verwendet werden, wobei durch entsprechende Steuerung
des
Magnetwegeventils 17 darauf geachtet ist, dass der Hydraulikzylinder 18 den Stösselschaft
6 gemäss Darstellung nach rechts fährt.
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Anschliessend kann der nächste Giessvorgang mit Schliessen der Formhälften
etc, begonnen werden.
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Wie erwähnt bedarf es nur des sehr kleinen Hubes a, um den Kopf des
Verschlußstössels aus geöffneter Lage in geschlossene Lage zu bewegen. Diesem Hub
entspricht der gleiche Abstand der Bewegung des Endschalterbetätigers 42 zur Betätigung
des Endschalters 13, da sich der Endschalterbetätiger infolge der Verbindung mit
dem Stösselschaft 6 um die gleiche Strecke bewegt. Gegenüber bekannten Verschlußstösseln
kann der Verschlußstössel 1 gemäss der Erfindung demnach sehr spät geschlossen werden,
was zu einem verbesserten Vakuum innerhalb des Formhohlraumes beiträgt. Ein wesentlicher
Vorteil des Verschlußstössels 1 infolge seiner Zuordnung zu der ihn aufnehmenden
Bohrung und zum Saugkanal 3 ist darin zu sehen, dass das Eindringen flüssigen Metalls
selbst dann vermieden werden kann, wenn der Stösselschaft 6 oder wenn andere Organe
der Stösselführung und des Stösselantriebes bzw. der zugeordneten Steuerung beschädigt
sein sollten.
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Sollte sich der Endschalter 13 in einer die geschlossene Lage des
Verschlußstössels anzeigenden Position befinden, während sich der Kopf 2 des Verschlußstössels
infolge eines Bruches des Stösselschaftes 6 in geöffneter Lage befindet, so ist
durch den vorangehend beschriebenen Aufbau des Verschlußstössels 1 dennoch gewährleistet,
dass sich dieser bei Anströmen des flüss'igen Metalls schliesst. Fig. 1 lässt erkennen,
dass der Saugkanal 3 in vorbestimmter Weise in den konischen Bohrungsteil 9 mündet.
Das infolge des "Schusses" unter hoher Geschwindigkeit anströmende Metall wird unter
einem bestimmten Winkel umgelenkt und schlägt dergestalt auf den Kopf 2 des Verschlußstössels
auf, dass sich
dieser entsprechend seiner Bewegung um den kurzen
Hub a schliesst, bevor das Metall in den Ringspalt zwischen Kopf und konischem Bohrungsteil
29 gelangen kann. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass bei vorangehend
beschriebener defekter Schliessanzeige tausende von Formfüllungen und mehr gefahren
werden können, ohne dass flüssiges Metall in das Saugsystem, also in das Eckventil
38 bzw. in den Vakuumbehälter 10 gelangt. Diese Wirkungsweise stellt einen beträchtlichen
Vorteil angesichts der hohen Reparaturkosten beim Überholen von Druckgiessmaschinen
dar, deren Saugsystem durch Einschiessen des Metalls gefüllt wird.
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Die Freigabe der zweiten Phase für die schnelle Formfüllung kann erfindungsgemäss
auch über ein Vakuummeter 36 (Fig. 3 und 4) mit Kontakteinrichtung und ein Vakuumstopventil
geschehen. Nach dem vorangehend beschriebenen Verschliessen der Einfüllöffnung durch
den Presskolben 14 wird mit dem Endschalter 40 für "Vakuum ein" gleichzeitig durch
das Vakuumstopventil die Bewegung des Presskolbens 14 unterbrochen, welche erst
bei Erreichen des am Vakuummeter 36 eingestellten Wertes fortgesetzt wird. Die Steuerung
der Vakuumgiesseinrichtung läuft von diesem Zeitpunkt an wie vorangehend beschrieben.
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Der innerhalb des Vakuumeinsatzes 28 geführte Verschlußstössel 1,
seine Verbindung mit dem Hydraulikzylinder 18 als auch die einzelnen Steuerungselemente
vorangehend beschriebener Bauform können ohne weiteres an bereits bestehenden D
ru ckg iessmaschinen des Kaltkammer-oder Warmkammer-Verfahrens eingebaut werden.
So ist das Zwischenstück 24 (Fig. 1) mittels einfacher Schraubverbindung mit der
fahrenden
Formhälfte 19 verbunden und kann bei in geschlossener
Lage befindlichem Verschlußstössel von diesem abgezogen werden. Der Bohrungsabschnitt
4 von zum Teil konischer und zum Teil zylindrischer Formgebung ist in der aus Fig.
1 ersichtlichen Weise innerhalb des Vakuumeinsatzes 28 vorgesehen. Sollte sich ein
Verschleiss an den Bohrungsteilen oder am Kopf 2 des Verschlußstössels einstellen,
so kann man den Vakuumeinsatz bei geöffneter Form nach Entnahme des Saugrohres 27
und nach Durchschieben des Verschlußstössels 1 ohne weiteres aus der fahrenden Formhälfte
19 entnehmen und durch einen neuen Vakuumeinsatz ersetzen. Der beschriebene Funktionsablauf
ist auf Kaltkammer- als auch auf Warmkammer-Druckgiessmaschinen anwendbar. Die Unterschiede
der in Fig. 4 dargestellten Warmkammer-Druckgiessmaschine betreffen im wesentlichen
wie bekannt den das flüssige Metall aufnehmenden Behälter 42, über welchen das flüssige
Metall selbsttätig in den Füllkanal gelangt und dort durch den Presskolben 14 entsprechend
seiner Vertikal -bewegung verdrängt wird. Es sei darauf verwiesen, dass es die erfindungsgemässe
Absaugvorrichtung und ihre Steuerung gestatten, den Zeitabstand zwischen Schliessen
des Verschlußstössels und vollständiger Füllung der Form auf ein Minimum zu reduzieren.
So kann die Steuerung entsprechend der Hublänge a, der Füllung der Form etc. so
ausgelegt werden, dass das Metall nahezu den Kopf 2 des Verschlußstössels erreicht,
bevor sich dieser schliesst.