DE2603891B2 - Antrieb zum Bewegen eines Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Bewegen eines Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine mit einem doppelt wirkenden, hydraulischen Arbeitszylinder, dessen Kolben mit dem Einspritzkolben verbindbar ist, und mit einer Einrichtung zur Verminderung der Geschwindigkeit des Kolbens des Arbeitszylinders bei Annäherung an die der gefüllten Druckgießform zugeordnete Endstellung.

Ein derartiger Antrieb u. in dem Buch »Druckgießtechnik« von Frommer-Lieby, Band 1, 1965, S. 505, allgemein beschrieben. Bei diesem Antrieb hängt sowohl die Zunahme der Geschwindigkeit des Kolbens des Arbeitszylinders als auch deren Abnahme von der Auslegung des auf den Arbeitszylinder arbeitenden Windkessels, der Bemessung der Verbindungsleitungen und dem vom flüssigen Metall beim Einströmen in den Formhohlraum erfahrenen Bewegungswiderstand ab.

Bei dem bekannten Antrieb läßt sich somit die Abnahme der Antriebsgeschwindigkeit bei Annäherung an die der gefüllten Druckgießform zugeordnete Endstellung nur umständlich einstellen oder abändern.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein eingangs genannter Antrieb so weitergebildet werden, daß eine zwangsweise und ihrer Größe nach einstellbare Verminderung der Antriebsgeschwindigkeit erhalten wird.

Ausgehend von dem eingangs genannten Antrieb ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kolben mit dem Stellglied eines Drosselventils verbunden ist über das die eine Arbeitskammer des Arbeitszylinders mit dem Druckmittelrücklauf verbunden ist

ίο Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb ist das durch den Einspritzkolben betätigbare Drosselventil der die Geschwindigkeitsabnahme des Antriebsteiles des Arbeitszylinders vorgegende Antriebsteil. Dieser Antriebsteil kann leicht ausgetauscht oder an einen bestimmten gewünschten Geschwindigkeitsverlauf beim Einspritzen angepaßt werden. In dem Drosselventil wird die kinetische Energie der bewegten Teile des Antriebs bei Annäherung an die der gefüllten Druckgießform zugeordnete Endstellung progressiv vernichtet. Es treten also in dem in die Druckgießform gedrückten Metall keine oszillierenden Druckspitzen auf, welche dem statischen Gleichgewichtsdruck überlagert sind.

Da das Herabsetzen der Antriebsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Drosselventils erfolgt welches einfachen Aufbau aufweist und seine Betriebscharakteristik auch nach vielen Zyklen nichi ändert ist der gewünschte Geschwindigkeitsverlauf beim Bewegen des Einspritzkolbens auch nach vielen Zyklen noch

ίο sichergestellt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Ist das Drosselventil gemäß Anspruch 2 ausgebildet, so eignet es sich infolge seiner zylindrischen Außenform

η besonders gut zu einem dem Kolben des Arbeitszylinders koaxialen Einbau. In diesem Fall kann dann die Relativbewegung zwischen dem Kolben des Arbeitszylinders und dem Rohrkörper des Drosselventils direkt zur Steuerung des Drosselventils verwendet werden.

Außerdem läßt sich ein Antrieb gemäß Anspruch 2 besonders kompakt bauen. Das Drosselventil läßt sich auch einfach aus Drehteilen hersteüen.

Mit 'Jer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß eine der Relativstellung von Rohrkörper und Steuerbuchse progressiv zunehmende Drosselung erhalten wird. Entsprechend wird auch das Antriebsteil des Arbeitszylinders progressiv abgebremst, wenn es sich an die der gefüllten Druckgießform zugeordnete Endstellung annähert

w Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 4 kann man den Punkt, an dem das Abbremsen des Antriebsteils des Arbeitszylinders beginnt, auf einfache Weise durch Justieren des stationären Teiles des Drosselventils einstellen.

« Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 5 dient der Kolben des Arbeitszylinders zugleich als Ventilschieber des Drosselventils.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß aus der mit dem

bo Drosselventil verbundenen Arbeitskammer des Arbeitszylinders Druckmittel über einen gesonderten Strömungsweg abgeführt werden kann, wenn in diesem Arbeitsraum ein Druck herrscht, welcher einen vorgegebenen Wert überschreitet.

h5 Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 7 kann in diesem Falle dann die Menge des über den zweiten Strömungsweg abfließenden Druckmittels eingestellt werden. Man hat also einen weiteren, leicht einstellbaren Parameter

zur Einstellung eines gewünschten Geschwindigkeitsverlaufes am Abtriebsteil des Arbeitszylinders.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

F i g. 1 einen schematischen axialen Schnitt durch einen Teil einer Druckgießform und des Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine sowie durch den Antrieb zum Bewegen des Einspritzkolbens;

Fig.2 einen axialen Schnitt durch einen Teil eines Drosselventils des in F i g. 1 gezeigten Antriebes in vergrößertem Maßstabe;

F i g. 3 einen axialen Schnitt durch einen abgewandelten Antrieb zum Bewegen des Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine;

Fig.4 einen axialen Schnitt durch einen weiter abgewandelten Antrieb zum Bewegen des Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine; und

Fig.5 eine graphische Darstellung des Druckes im Einspritzzylinder in Abhängigkeit von dt/ Zeit.

In F i g. I ist eine Vorrichtung zum Einspritzen flüssigen Metalls in eine Druckgießform insgesamt mit 10 bezeichnet.

Ein an beiden Enden offener Zylinder 11 weist an einem Ende einen kleineren Durchmesser auf, auf dessen Mantelfläche ein Außengewinde 12 vorgesehen ist In der Nähe des Außengewindes 12 ist im Zylinder 11 der Einlaß 13 für das Drucköl angeordnet.

In der Arbeitskammer 18 des Zylinders 11 ist ein Kolben 14 verschiebbar gelagert, der mit einer Kolbenstange 17 verbunden ist, die durch eine öffnung 15 am anderen Ende des Zylinders U nach außen geführt ist Die Kolbenstange 17 ist zum Teil hohl ausgebildet. Diese Höhlung setzt sich in einer zentralen Bohrung 14a im Kolben 14 fort. Weiterhin ist die Kolbenstange 17 einer anderen Bohrung 19 in der Nähe des Kolbens 14 ausgebildet. Ein Rohrkörper 22 ist gleitend und dichtend durch eine Steuerbuchse 23 geführt, die in der zentralen Bohrung 14a des Kolbens 14 eingesetzt ist und endet in einer Überwurfmutter 21, die mit dem Außengewinde 12 des Zylinders 11 in Gewindeeingriff steht. Daher ist der Rohrkörper 22 gleitend und luftdicht durch das Innere des Gewindeabschnitts 12 geführt. Der Rohrkörper 22 weist einen axialen Hohlraum 24 auf und sein von der Überwurfmutter 21 abgewandtes Ende ist mit mehreren Steueröffnungen 26 versehen, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Hohlraum 24 stehen. Der der Überwurfmutter benachbarte Basisabschnitt 27 des Rohrkörpers 22 ist mit einem größeren Außendurchmesser gearbeitet als sein freier Spitzenabschnitt. Der Basisabschnitt 27 ist mit einer axialen Bohrung 28 versehen, der abgestuft ausgebildet ist und den Hohlraum 24 mit der Mitte der Überwurfmutter 21 verbindet. Weiterhin ist ein Rückschlagventilkörper 30 vorgesehen, der durch die Druckkraft einer in dem abgestuften Abschnitt des Durchlasses 28 angeordneten Feder 29 beaufschlagt ist. Außenseitig ist die Überwurfmutter 21 mit einer Leitung 31 zur Verbindung der Bohrung 28 mit einem öltank oder einer Druckquelle über ein Auswahlventil verbunden; das Auswahlventil ist nicht gezeigt. Der Rohrkörper 22 ist im vorderen Bereich des Basisabschnitts 27 mit mehreren Durchlässen 32 versehen, die den Rückschlagventilkörper 30 umgeben. Weiterhin ist an einer Stelle in der Nähe der öffnung 15, durch die die Kolbenstange 17 geführt ist, der Zylinder 11 mit einer Bohrung 35 versehen, von der eine Leitung über ein Drosselventil 36 und ein Überdruckventil 37 zum Druckmittelrücklauftank 54 führt

Der Einlaß 13 ist über ein Drosselventil 39 mit einer nicht gezeigten öldruckpumpe verbunden. Weiterhin ist der Einlaß 13 über das Drosselventil 39 und ein Elektromagnetventil 41 mit einem Akkumulator 42 verbunden. Das Elektromagnetventil 41 öffnet und schließt unter Ansteuerung durch einen Endschalter 44, der von einem von der Kolbenstange 17 vorstehenden

ι ο Mitnehmer 43 betätigbar ist

Die Kolbenstange 17 ist mit der Einspritzkolbenstange 47 eines Spritzzylinders 46 über eine nicht gezeigte Kupplung verbunden. Der Spritzzylinder 46 ist mit einer stationären Platte 48 verbunden. Die Einspritzkolbenstange 47 ist mit dem Einspritzkolben 49 verbunden, der in der Spritzhülse 50 gleitet, in der eine Einfüllöffnung 51 vorgesehen ist Der stationären Platte 48 ist eine auf einer Führungsstange 52 verschiebbar gelagerte Druckplatte 53 zugeordnet. Die Druckplatten 48 und 53 tragen die Formhälften 54, 55. Der Hohlraum 56 im Spritzzylinder 46 steht mit dem Hohlraum 57 zwischen den beiden Formhälften für das Druckgießen der Schmelze 58 in Verbindung.

Die oben beschriebene Einspritzvorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In dem in der F i g. 1 gezeigten Zustand wird Drucköl der Einspritzvorrichtung 10 über den Einlaß 13 und das Drosselventil 39 zugeführt. Dadurch wird der Kolben 14 in der F i g. 1 nach links gedrückt Durch diesen Kolbenvorschub wird das auf der linken Seite des Kolbens 14 befindliche öl über die öffnung 35 und das Drosselventil 36 dem Überdruckventil 37 zugeführt. Wenn der Einstellpunkt des Überdruckventils 37 aber höher eingestellt ist, wird es nicht geöffnet. Daher fließt

in diesem Fall da.in öl aus dem Raum links vom Kolben 14 über die öffnung 19 in der Kolbenstange und die Steueröffnungen 26 im Rohrkörper 22 in den Hohlraum 24. Der durch des in den Hohlraum 24 eingetretene öl aufgebaute Druck drückt den Rückschlagventilkörper 30 entgegen der Federkraft der Feder 29 zurück, so daß öl durch die Durchlässe 32 in den Raum rechts vom Kolben 14 eintreten kann, wodurch ein Umgehungskreis aufgebaut wird. Auf diese Weise kann der Kolben 14 mit einer verhältnismäßig kleinen Menge an Drucköl vorgeschoben werden.

Der Kolben 14 wird so bewegt, daß zunächst die Vorschubgeschwindigkeit von einem niedrigen Wert auf einen höheren Wert im Verlaufe des Vorschubweges angehoben wird, indem der Endschalter 44 betätigt und damit der Akkumulator 42 zugeschaltet wird. Bei fortgeschrittenem Vorschub des Kolbens 14 (in F i g. 1 nach links) werden die Steueröffnungen 26 dann eine nach der anderen durch die Steuerbuchse 23 abgedeckt. Dieser durch die Steueröffnungen 26 erhaltene Drosseleffekt bewirkt eine Drosselung des hydraulischen Umgebungskreises für das Drosselventil 36 und das Überdruckventil 37, wodurch der Druck auf der Kolbenstangenseite des Kolbens bis zum öffnen des Entlastungsventils 37 angehoben wird. Damit wird die

to Kolbengeschwindigkeit auf den durch das Drosselventil 36 bestimmten Wert herabgesetzt. Nach Abschluß der vorstehend beschriebenen Geschwindigkeitsherabsetzung füllt die Schmelze den Formhohlraum ganz.
Wenn der Kolben 14 zurückgezogen werden soll,

h"> wird Drucköl auf die Leitung 31 gegeben, was zum Schließen des Rückschlagventilkörpers 30 führt. Danach wird dem Zylinderhauptkörper 11 Drucköl über die öffnung 35 zugeführt.

Die Verbindung des Rohrkörpers 22 über das Gewinde 12 mit dem Zylinder 11 macht es durch einfaches Drehen der Überwurfmutter 21 möglich, daß der Anfangspunkt der Herabsetzung der Geschwindigkeit des Kolbens unter Berücksichtigung der Formgebungsbedingungen des Druckgußstückes eingestellt werden kann. Denn dadurch wird eine bestimmte Ausgangsstellung der Steueröffnungen 26 bezüglich der vom Kolben 14 getragenen Steuerbuchse 23 erhalten.

Wichtig ist weder die Anzahl noch die Formgebung der Steueröffnungen, sondern allein die Öffnungsfläche als Funktion des Kolbenhubs. Wenn z. B. bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 vier Steueröffnungen 26i bis 264 vorgesehen sind, sind alle Sieueröffnungen 26t bis 264 während des Verschiebens des Kolbens mit hoher Geschwindigkeit durchströmt und führen öl von der Kolbenrückseite ab. Daher beginnt die erste Verlangsamung des Kolbens mit dem Abschließen der Steueröffnung 264 durch die Steuerbuchse 23, wie es in der Fig.2 gezeigt ist. Andererseits reichen im Fall niedriger maximaler Kolbengeschwindigkeit nur zwei Steueröffnungen 26| und 262 für das Abführen des Öls aus. Eine Verlangsamung des Kolbens beginnt in diesem Fall dann, wenn die Steueröffnung 262 verschlossen wird. Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, wird der Endpunkt der Kolbenbewegung stets konstant gehalten, unabhängig von der maximalen Kolbengeschwindigkeit vor seiner Verlangsamung.

Anhand der F i g. 3 und 4 werden nun andere Ausführungsformen des Antriebs für den Einspritzkolben beschrieben. In den F i g. 3 und 4 sind Teile, die mit entsprechenden Teilen aus der F i g. 1 vergleichbar sind, mit denselben Bezugszahlen versehen.

Bei der in der F i g. 3 gezeigten Ausführungsform sind der Kolben 14 und der Rohrkörper 22 einstückig miteinander ausgebildet. Der Rohrkörper 22 ist aber gleitend in dem Zylinder 11 auf der von der Kolbenstange 17 abgewandten Seite des Kolbens 14 geführt. Eine zylindrische Steuerbuchse 70 für die Einstellung des Geschwindigkeitsherabsetzungspunktes ist einstellbar in die Kopfseite des Zylinders 11 eingeschraubt. Ein Hohlraum 70a in der Steuerbuchse 70 nimmt das freie Ende des Rohrkörpers 22 auf, der im vorderen Teil des Hohlraums in Gleiteingriff mit der Innenwandung der Steuerbuchse 70 steht.

Ein Kanal 71 ist in der Kopfseite des Zylinders 11 ausgebildet der mit dem Einlaß 13 in Verbindung steht. In der Kopfseite des Zylinderhauptkörpers 11 ist zwischen dem Kanal 71 und einem die Steuerbuchse 70 aufnehmenden Raum 72 ein Rückschlagventilkörper 74 vorgesehen, der von einer Feder 75 in Schließstellung beaufschlagt ist. Eine mit dem Raum 72 in Verbindung stehende enge Bohrung 77 ist in die Steuerbuchse 70 gebohrt Wie in der F i g. 1 soll derselbe externe Hydraulikkreis zugeschaltet werden, insbesondere soll die Öffnung 35 über das Drosselventil 36 mit dem Überdruckventil 37 verbunden sein. In der F i g. 3 ist mit 78 ein Anschlag bezeichnet der verhindert daß die Steuerbuchse 70 unbeabsichtigt aus dem Zylinderhauptkörper 11 herausbewegt wird.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 arbeitet wie folgt:

Wird der Kolben 14 über den Einlaß 13 mit Drucköl beaufschlagt und nach links bewegt so gelangt Öl durch die mit dem Innenraum des Rohrkörpers 22 verbundenen und in der Kolbenstange 17 vorgesehenen gabelartigen Kanäle in den Hohlraum 70a der Steuerbuchse 70. Von dort wird das öl durch die enge Bohrung 77 gedrückt so daß es den Rückschlagventilkörper 74 entgegen der Wirkung der Feder 75 anheben kann. Auf diese Weise kann öl von der Stangenseite des Kolbens 14 zu dessen Kopfseite über den Kanal 71 fließen; es wird also auch hier ein Umgehungskanal aufgebaut. Somit beginnt auch hier eine Verlangsamung des Kolbens 14 auf seinem mit hoher Geschwindigkeit durchmessenen Weg, wenn wenigstens eine der Steueröffnungen 26 an dem freien Ende des Rohrkörpers 22 durch die Steuerbuchse 70 verschlossen worden ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 ist der Rohrkörper 22 parallel zum Kolben 14 angeordnet und beide sind durch ein Verbindungsglied 80 miteinander verbunden. Weiterhin ist ein Kanal S3 vorgesehen, in den die in einem Gehäuse 82 ausgebildeten Steueröffnungen 26 einmünden. Das Gehäuse 82 ist als Teil des Zylinders 11 ausgebildet. Weiterhin ist an der Stelle, an der der Kanal 83 einen Kanal 87 trifft, der von dem in Fig.4 rechtsseitigen Arbeitsraum des Kolbens 14 herangeführt ist, ein von einer Feder 85 beaufschlagter Rückschlagventilkörper 86 angeordnet.

Die Ausführungsform nach F i g. 4 arbeitet wie folgt:

Wenn der koaxial zum Kolben 14 ausgebildete Einlaß 13 mit Drucköl beaufschlagt wird, bewegt sich der Kolben 14 und damit die Kolbenstange 17 in der F i g. 4 nach links. Gleichzeitig wird öl aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum des Zylinderhauptkörpers 11 über einen Kanal 88 und die eine oder mehrere Steueröffnungen 26 in den Kanal 83 gedrückt so daß der Rückschlagventilkörper 86 entgegen der Wirkung der Feder 85 angehoben wird und Drucköl in den rechten Arbeitsraum des Zylinders zusätzlich eintreten kann. Auf diese Weise wird unter geringer Drosselung Öl aus dem linken Arbeitsraum abgeführt und der Kolben 14 wird rasch vorgetrieben, bis der Rohrkörper 22 eine der Steueröffnungen 26 verschließt; d. h. die Geschwindigkeitsherabsetzung des Kolbens 14 setzt ein, wenn wenigstens eine der Steueröffnungen 26 durch den Rohrkörper 22 abgedeckt wird. Der Rohrkörper 22 muß die in der F i g. 4 dargestellte Abstufung aufweisen, um dem Kanal 88 in seinem sich parallel zum Rohrkörper 22 erstreckenden Bereich einen freien Querschnitt zu geben. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist der Rohrkörper 22 massiv ausgebildet.

F i g. 5 zeigt den Anstieg des Druckes im Einspritzzylinder in Abhängigkeit von der Zeit während eines Druckgießzyklus. Man erkannt den Druckanstieg im Einspritzzylinder, der auf die Geschwindigkeitserhöhung des Kolbens des Arbeitszylinders zurückzuführen ist durch den der eigentliche Einspritzkolben angetrieben wird. Man erkennt ferner den Druckabfall im Einspritzzylinder, welcher mit dem Abbremsen des Kolbens des Arbeitszylinders einhergeht und schließlich den Druckanstieg auf den Gleichgewichtswert beim Erreichen der Endstellung des Einspritzkolbens.

Bei der Erfindung wird der Druckgleichgewichtswert im Einspritzzylinder und damit auch in der Druckgießform ohne Überschwingen erreicht Ein derartiges Überschwingen des Druckes über den Endwert würde dazu führen, daß Schmelze in die Trennfugen der Druckgießform hineingedrückt würde, so daß das Druckgußstück an der Trennfuge der Druckgießform einen ausgeprägten Grat hätte. Bei dem oben beschriebenen Antrieb für den Einspritzkolben einer Druckgießmaschine wird also die kinetische Energie des Antriebs vor Erreichen derjenigen Endlage des Abtriebsteils vernichtet die der gefüllten Form entspricht Es handelt sich dabei um ganz beträchtliche

Energien, denn bei einer Druckgießmaschine der Größenordnung von 600 t müssen pro min. 10 0001 öl bewegt werden, um die Druckgießform rasch mit metallischer Schmelze zu füllen. Zu den großen bewegten ölmassen kommt dann noch die Masse der bewegten Maschinenteile hinzu. Würde man kein

Drosselventil vorsehen, das durch den Kolben des Arbeitszylinders des Antriebs in Abhängigkeit von der Annäherung an die der gefüllten Form entsprechende Endlage betätigt wird, so ergäben sich in der Druckgießform ganz erhebliche Druckspitzen, was zu den weiter oben geschilderten Nachteilen führen würde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Antrieb zum Bewegen eines Einspritzkolbens einer Druckgießmaschine mit einem doppelt wirkenden, hydraulischen Arbeitszylinder, dessen Kolben mit dem Einspritzkolben verbindbar ist, und mit einer Einrichtung zur Verminderung der Geschwindigkeit des Kolbens des Arbeitszylinders bei Annäherung an die der gefüllten Druckgießform zugeordnete Endstellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) mit dem Stellglied eines Drosselventils (23, 26; 70, 26) verbunden ist, über das die eine Arbeitskammer (18) des Arbeitszylinders mit dem Druckmittelrücklauf (59) verbunden ist

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil einen in seiner Wand mit einer Steueröffnung (26) versehenen Ronrkörper (22) und eine Steuerbuchse (23) aufweist, wobei entweder der Rohrkörper (22) stationär und die Steuerbuchse (23) bewegbar ist oder umgekehrt (F ig. 2).

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (22) eine Mehrzahl mit axialem Abstand angeordneter Steueröffnungen (261—264) aufweist.

4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Teil (22 bzw. 70) des Drosselventils in axialer Richtung einstellbar ist.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Rohrkörper (22) in eine axiale Ausnehmung des Kolbens (14) einführbar ist und daß die Steuerbuchse (23) in die Kolbenstirnwand eingesetzt ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung der Arbeitskammer (18) mit dem Druckmittelrücklauf (59) ein Überdruckventil (37) vorgesehen ist.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Überdruckventil (37) eine einstellbare Drossel (36) geschaltet ist.