DE2505648C3

DE2505648C3 - Steuervorrichtung für eine Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE2505648C3
Application number: DE2505648A
Authority: DE
Inventors: Kazuteru Zama Kanagawa Aoki
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1975-02-11
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE2505648B2; DE2505648A1; IT1029672B; US4019561A; JPS50110931A; JPS5418218B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unter schiedlichen Preßkolbengeschwindigkeiten und -drücke in einer Druckgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steuervorrichtung ist aus der DE-AS 21 182 bekannt, die eine Druckgießmaschine beschreibt, bei der drei Arbeitsphasen beim Druckgießen durchlaufen werden, wobei in der ersten und der zweiten Arbeitsphase der die Preßkolbenkopffläche über Druckmittelleitungen beaufschlagt wird, während in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des Verdichtungskolbens erfolgt, der eine ein Rückschlagventil enthaltende Mittelbohrung aufweist, bei welcher die Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind. Der Verdichtungskolben weist zwei Kolbenstangen auf, die am mittleren Kolbenteil angeordnet sind, wobei die vordere Kolbenstange in den Preßzylinder hineinragt, während die hintere Kolbenstange sich vollständig im Yerdichtungszyliner befindet Die hintere Kolbenslange besitzt eine Bohrung, die die Mittelbohrung fortsetzt und an der die Druckmittelleitung der ersten und der zweiten Arbeitsphase angeschlossen sind. Die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteils ist über eine getrennte Druckmit' telleitung für die dritte Arbeitsphase beaufschlagbar. In der ersten und der zweiten Arbeitsphase werden auf den Preßkolben von der ersten und einer weiteren Druckquelle unterschiedliche Drücke ausgeübt, während in der dritten ArbeUspbase das Druckmittel der zweiten Druckquelle schlagartig auf die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteils des Verdichtungskolbens aufgebracht wird, In der Bewegungsbahn der Kolbenstange des Preßkolbens sind zwei Grenzschalter angeordnet, die bei Betätigung über Impulsleitungen Impulse an die Ventile in den DruckmittelHtungen geben, die dadurch geöffnet werden, daß diese Leitungen durch Hochdruck-Druckmittelspeicher mit dem Druckmittel beaufschlagt werden können.

Gemäß diesem Stand der Technik werden drei Arbeitsphasen während des Druckgießens durchlaufen, von denen die erste und die zweite Arbeitsphase die Druckbeaufschlagung des Preßkolbens und die dritte Arbeitsphase die Druckbeaufschlagung des Stufenkolbens betrifft Diese Vorrichtung ermöglicht eine unabhängige Regelung des Druckes und der Geschwindigkeit der zweiten und dritten Arbeitsphase, jedoch sind keine Vorkehrungen getroffen, den Verdichtungskoibcn mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu bewegen.

Die Beaufschlagung des Verdichtungskolbens kann schon während der zweiten Arbeitsphase erfolgen, wodurch kurze Schaltzeiten bei Zusteuerung des Nachdruckes erreicht werden sollen.

Wie sich aus einem Prospekt »Weingarten-Druckgießmaschinen GDK«, 1973, ergibt, kann zwar eine Umsteuerung zur Beaufschlagung des Verdichtungskolbens mit Druck sehr rasch ausgeführt werden und einen sofortigen Nachdruckaufbau bewirken, jedoch zeigen die in diesem Prospekt dargestellten Diagramme, daß bei einem solchen sofortigen Nachdruckaufbau ein schädliches Überschwingen des Nachdruckes auftritt Dieses Überschwingen tritt nicht auf, wenn der Nachdruck etwas allmählicher aufgebaut wird.

Es ist ferner in der DE-AS 17 58 615 eine Druckgießmaschine mit einem Verdichtungskolben beschrieben, deren Arbeitszyklus ebenfalls in urei Arbeitsphasen unterteilt ist wobei in der ersten Arbeitsphase der Preßkolben mit niedriger Geschwindigkeit verschoben wird und ihm in der zweiten Arbeitsphase eine hohe Geschwindigkeit erteilt wird. Dabei erfolgt eine schnelle Füllung des Hohlraumes der Druckgießformen mit flüssigem Metall. Gegen Ende des Preßkolbenhubs wird der Verdichtungskolben mit Druck beaufschlagt so daß der vorangestellte Enddruck erzielt wird, wie er entsprechend den jeweiligen Gießgegebenheiten im voraus gewählt wird. Auch bei dieser Druckgießmaschine wird der Nachdruck auf die gefüllte Gußform mittels des Multiplikatorkolbens unabhängig von dem Druck- und Geschwindigkeitsverlauf des Druckmediums, wie sie durch den Preßkolben bewirkt werden, aufgebracht. Es ist nicht vorgesehen, schon während des Vorwärtshubs des Preßkolbens auch den Verdichtungskolben in Bewegung zu setzen.

Die US-PS 37 31 727 beschreibt eine Druckgießmaschine, die eine Beschleunigung des Preßkolbens schon während seines Vorwärtshubs auf hohe Geschwindigkeit zulaßt, wobei jedoch eine entsprechend lange Zeit für den Aufbau eines höheren Drucks im Preßzylinder erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der der Nachdruck durch den Verdichtungskolben in kürzester Zeit zu jedem Zeitpunkt während des Vorwärtshubs des Preßkolbens aufgebaut

werden kann, wobei die Zeitverzögerung fur einen Druckanstieg unter Vermeidung einer Überschwingung abgesenkt wird und wobei die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung des Verdichtungskolbens auf jeden gewünschten Wert einstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I gelöst

Die Steuervorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, sowohl das Druckaufbauintervall klein zu halten, da schon während des Vorwärtshubs des Preßkolbens der Verdichtungskolben mit Druck beaufschlagt wird, so daß er sich mit langsamer Geschwindigkeit in Richtung der Bewegung des Preßkolbens verschiebt; als auch ein Überschwingen des Nachdrucks zu vermeiden, das beim Druckgießen zu nachteiligen Wirkungen führt. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung eignet sich insbesondere auch zur Steuerung von Druckgießvorgängen bei denen zwischen dem Einspritzen des Metalls und dem Nachdruckaufbau nur kürzeste Zeiten vergehen dürfen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gegeben. Durch Verschiebung der Grenzschalter lassen sich die Zeitpunkte, zu denen der Preß- und der Verdichtungskolben mit niedrigem oder hohem Druck beaufschlagt werden, einstellen. Damit wird eine noch größere Flexibilität erreicht, und es läßt sich für alle Arten und Formen und zu gießende Werkstoffe die richtige Betätigung der Druckgießmaschine durch die Steuervorrichtung erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Verbindungsdiagramm für das Steuersystem des Betriebsmediums gemäß der Erfindung, und

Fig.2 ein Schaubild, das die Beziehung zwischen Druck und Zeit während des Betriebs des Preßkolbens einer Druckgießmaschine darstellt.

Fig.2 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Zeit auf der Abszissenachse und dem Druck auf der Ordinatenachse, der während der Betätigung des Preßzylinders einer Druckgießmaschine vorherrscht Wie zu erkennen ist, bewegt sich der Preßkolben im Preßzylinder während des Hubs bei niedriger Geschwindigkeit unter einem relativ niedrigem Druck, während bei einem Hi.:b mit großer Geschwindigkeit» wenn der Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung ansteigt, sich der Druck im Preßzylinder erhöht Wenn der Preßkolben den Abgießbereich für das geschmolzene Metall erreicht, kann er sich nicht mehr weiterbewegen, so daß der Druck des Betriebsmediums im Preßzylinder weiter ansteigt Das Intervall zwischen dem Bereich für das Eingießen des geschmolzenen Metalls und dem Stillstand des Verdictr.ungskolbens korrespondiert mit einem Intervall, in dem der Gießdruck ansteigt

Wenn sich der Verdichtungskolben wieder in Bewegung setzen kann, wird das Betriebsmedium im Preßzylinder wieder verdichtet Das Intervall zwischen diesem Vorgang und dem Ende des Anstiegsintervalls für den Gießdruek entspricht der Zeitverzögerung des Druckanstiegs. Zwischen dem Ende der Zeitverzögerung für den Druckanstieg und dem Zeitpunkt zu dem der Druck ansteigt, der auf den Preßkolben aufgebracht wird, liegt das Druckanstiegsintervall nach der Darstellung in Fig.2.

Die Summe aus dem ^A.nstiegsintervall für den Gießdruck, die Zeitverzögerung für den Druckanstieg und dem Druckanstiegsintervall ergibt das Druckaufbauintervall, Die Beziehung zwischen dem Druckaufbau und der Zeitverzögerung während dieses Intervalls besitzt großen Einfluß auf die Qualität des Druckgusses. Insbesondere wenn das in die Metallgußform eingegossene geschmolzene Metall sich verfestigt während dieser Zeitfolge, ist es notwendig, so schnell wie nur möglich die Metallgußform mit Druck zu beaufschlagen. Dies bedeutet somit, daß es sehr wichtig ist, das

ίο Druckaufbauintervall zu verkleinern.

F i g. 1 zeigt den Zustand, bei dem der Einfüllvorgang in die Druckgießmaschine gerade begonnen hat Ein abgestufter Verdichtungszylinder 21 ist koaxial mit einem Preßzylinder 22 verbunden. Der Verdichtungszylinder 21 enthält einen Verdichtungskolben 23, der als Stufenkolben einen Abschnitt mit großem Durchmesser aufweist der in dem Teil des Verdichtungszylinders 21 mit großem Durchmesser enthalten ist und darüber hinaus einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, der in dem Preßzylinder 22 enthalten ist um mit einem Preßkolben 24 zusammen zu arbeiter,. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten koaxialen Anordnunguez Verdichtungszylinders 21 und des Preßzylinders 22 können diese beiden Zylinder auch im rechten Winkel zueinander angeordnet sein. Es ist auch möglich, den Abschnitt des Verdichtungszylinders mit kleinem Durchmesser mit dem Preßzylinder über eine Rohrleitung zu verbinden. Auf jeden Fall sind der Preßkolben und der Verdichtungskolben betriebsmäßig durch die unter Druck stehende Betriebsflüssigkeit miteinander verbunden.

Druckquellen 25 und 26 für eine Verschiebung des Verdichtungskolbens 23 und des Preßkolbens 24 in die linke Richtung in F i g. 1 sind vorgesehen. Die Betriebsflüssigkeit wird von einer nicht dargestellten Pumpe unter Druck durch eine Rohrleitung 60, Druckreduzierventile 27 und 28, Rückschlag-Regelventile 29 und 30 und Rohrleitungen 58 und 59 zu den Druckquellen 25 und 26 befördert, um einen vorgegebenen Druck in diesen herzustellen. Ein Regelventil 31 für niedrige und hohe Geschwindigkeit umfaßt einen Mechanismus für das Umschalten der Vorwärtsbewegung des Preßkolbens 24 zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit und des weiteren ist ein Rücksiellventil 37, das noch näher beschrieben wurden wird, zwischen der Druckquelle 26 und der hinteren Kammer 33 des Preßzylinders 22 angeordnet. Ein Verdichtungssteuerventil 32 für die Vorwärtsbewegung des Verdichtungskolbens 23 ist zwischen der Druckquelle 25 und der hinteren Kammer 35 des Verdichtungszylinders 21 eingeschaltet Regelve.ittle 38, 39, 40 und 50 sind in Rohrleitungen vorgesehen und deren Funktion wird noch näher beschrieben werden. Ein erster Grenzschalter Ci vA in jeder gewünschten Position längs der Wegstrecke des Preßkolbens 24 verstellbar an«?eordne;. Wird der erste Grenzschalter 41 durch den bewegten Kolben 24 betätigt, so schaltet er ein nicht dargestelltes Ventil durch, um ein Regelventil 44 zu öffnen, das die Vorwärtsbewegung H»s Preßkolbens 24 mit hoher

eo Geschwindigkeit bewirkt und welches das Regelventil 31 für niedrige und hohe Geschwindigkeit in den Hochgeschwindigkeitszustand umschaltet Die Geschwindigkeit des Preßkolbens 24 während seiner Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit wird durch ein Drosselventil 48 koi.Jrolliert, das in einer Abflußleitung 59 des Preßzylinders 22 vorgesehen ist. Ein zweiter Grenzschalter 42, ähnlich dem ersten Grenzschalter, ist für die Betätigung durch den Preßkolben 24 vorgesehen

und schaltet ein Magnetventil 47, um die Betriebsflüssigkeit von der Druckquelle 23 in die hintere Kammer 35 des Verdichtungszylinders 21 über Rohrleitungen 64,65 und 66 strömen tu lassen, wodurch der Verdichtungskolben 23 mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit bewegt wird, die durch ein Drosselventil 51 geregelt wird, das parallel zu einem Regelventil 32 geschaltet ist. Ein dritter Grenzschalter 43, ahnlich dem ersten Grenzschalter 41, ist noch in der Wegstrecke des Preßkolbens 24 angeordnet und wird durch den Preßkolben 24 /υ einem Zeitpunkt betätigt, wenn dieser eine Position unmittelbar vor dem Gießen des geschmolzenen Metalls erreicht hat. wodurch ein Magnetventil 46 erregt wird, das ein Schaltventil 45 öffnet. Sobald dieses Ventil geöffnet ist, fließt die Betriebsflüssigkeit in dem Verdichtungssteuerventil 32 über eine Rohrleitung 71, ein Nadelventil 50, das Schaltventil 45 und eine Rohrleitung 72 ab. Anschlie-

den Verdichtungskolben 23 mit einer höheren Geschwindigkeit als die voranstehend erwähnte, extrem niedrige Geschwindigkeit zu bewegen, wodurch eine große Menge der Betriebsflüssigkeit in die hintere Kammer 35 des Verdichtungszylinders 2t von der Druckquelle 25 gefördert wird. Die Aufgabe des Nadelventils 50 besteht darin, die Hochgeschwindigkeitsbewegung des Verdichtungskolbens 23 durch Regelung der Eimleerungsgeschwindigkeit der Betriebsflüssigkeit durch das Verdichtungssteuerventil 32 zu steuern, als auch darin, die Menge der Betriebsflüssigkeit, die in die hintere Kammer 35 des Verdichtungszylinders i!1 einströmt, zu kontrollieren. Ein Magnetventil 53 ist vorgesehen, das erregt wird, wenn die Metallgußform zum Zwecke des Ausstoßes des Gußprodukts aus der Metallform geöffnet wird, nachdem der Druckanstieg vollendet und das Gußprodukt sich abgekühlt und verfestigt hat. Wenn das Magnetventil 53 betätigt wird, fließt die Betriebsflüssigkeit von der Druckquelle 26 in eine hintere Kammer 79 des Rückstellventils 37 über eine Rohrleitung 80. das Magnetventil 53, das Regelventil 38 und über Rohrleitungen 81 und 77, um den Kolben 62 des Rückstellventils 37 nach links zu bewegen. Als eine Folge davon strömt die Betriebsflüssigkeit von der Druckquelle 26 in die hintere Kammer 33 des Preßzylinders 22 durch radiale Öffnungen 56 und 57 des Ruckstellventils 37, wodurch der Preßkolben 24 in eine Grenzposition seiner & Vorwärtsbewegung gebracht wird, um das Gußprodukt ; aus der Metallgußform auszustoßen. Ein Schaltventil 76 ^: ist dafür vorgesehen, die Versorgung der hinteren J Kammer 33 des Preßzylinders 22 mit Betriebsflüssigkeit ':-

ίο auch dann sicherzustellen, wenn die Druckbeaufschla- ■ ■ gung des Preßkolbens als Ergebnis des Eingießen* des ΐ geschmolzenen Metalls in die Gußform ansteigt. Hierfür ist das Schaltventil 76 derart angeschlossen, daß es beim öffnen des Magnetventils 53 durch die Betriebsflüssigkeit geöffnet wird, die durch die Leitung 80 über das Magnetventil 53 und eine Rohrleitung 84 zugefördert wird, um die Betriebsflüssigkiet in der Vorkammer 34 des Preßzylinders 22 in die hintere Kammer 79 des Zylinder« 7* des Rücks'.e!!"?"·''« -17 einströmen zu

lassen, wobei der Kolben 62 zum öffnen des Rückstellventils 37 nach links bewegt wird.

Bei einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist anstelle der beiden unabhängigen Druckquellen 25, 26 eine einzige

Druckquelle vorgesehen.

Mit der Erfindung wird eine verbesserte Steuervorrichtung für Druckgießmaschinen erhalten, bei der der VerditV '.'jngskolben an jeder gewünschten Stelle des Vorwärtshubs des Preßkolbens starten kann, um die

ω Schaltzeit für die verschiedenen Ventile zu verringern. Als weiterer Vorteil kommt hinz·!, daß die erforderliche Zeit für den Anstieg des auf den Preßkolben ausgeübten Drucks erheblich herabgesetzt ist, indem die Druckkammer des Verdichtungszylinders zur Atmosphäre hin entlüftet wird und durch Einstellung der aus dem Verdichtungsschaltventil ausströmenden Menge der Betriebsflüssigkeit mit Hilfe eines Nadelventils zum Zeitpunkt des Einspritzdruckanstiegs. Diese Maßnahme ist vor allem vorteilhaft für Gußprodukte, die schon zu frühen Bearbeitungszeitpunkten einen Anstieg des Gießdrucks erfordern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

ί. Steuervorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolbengeschwindigkeiten und -drücke in einer Druckgießmaschine mit einem einen Preßkolben enthaltenden Preßzylinder, mit dem ein Verdichtungszylinder mit einem Verdichtungskolben verbunden ist, wobei der Verdichtungskolben mit dem Preßkolben Ober das Betriebsmedium verbunden ist, und mit einer Steuervorrichtung mit mehreren von dem Preßkolben betätigbaren Grenzschaltern, mit deren Hilfe der Preßkolben und der Verdichtungskolben in den Arbeitsphasen mit Druck beaufschlagt is werden, und zwar von einer ersten Druckquelle, die über hintereinandergeschaltete Ventile mit der hinteren Kammer des Preßzylinders verbunden ist, von denen das erste Ventil auf verschiedene Durchflußgeschwindigkeiten einstellbar ist, und von einer zweiten Druckquelle, die Ober eine Leitung und ein weiteres Ventil mit der !linieren Kammer des Verdichtungszylinders verbunden ist, wobei einer der Grenzschalter mit diesem Ventil verbunden ist und es bei seiner Betätigung betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Grenzschalter (43) an einer vorgegebenen Stelle des Vorwärtshubs des Preßkolbens (24) zur Erhöhung des Druckes des in die hintere Kammer (35) des Verdichtungszylinders (21) einströmenden Betriebsmediums vorgesehen ist
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Positionen der Grenzschalter (42, 43) längs des Verschiebungsweges des Preßkolbens (24) verstellbar lind und in der 3s angeführten Reihenfolge von dem Preßzylinder (22) aus angeordnet sind.