DE2634088A1

DE2634088A1 - Spritzgussmaschine

Info

Publication number: DE2634088A1
Application number: DE19762634088
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Segawa
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1975-07-31
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1977-02-10
Also published as: JPS5217329A; DE2634088C3; US4022269A; CH596916A5; IT1066401B; DE2634088B2; JPS5443975B2

Description

Paienianvfalle

Dr.-Ing. Wilhelm Reicliel Dipl-ing. Wolfgang Boichel 2634088" G FiönMurt A M. 1

Paikßlraße 13 8524

TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Spritzgußmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine, insbesondere auf eine verbesserte, mit Fluid-Druck arbeitende Schaltung für den Einspritzzylinder, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 23 56 711.5 beschrieben ist, die am 13.Nov.1973 eingereicht wurde.

Gemäß dieser Patentanmeldung wird die Energie des in einem Speicherbehälter enthaltenen verdichteten:iGases dazu benutzt,. denKolben des Einspritzzylinders einer Spritzgußmaschine mit einer extrem hohen Geschwindigkeit zu bewegen, ohne daß ein wahrnehmbares Wasserschlag-Phänomen auftritt, wodurch die Zeitspanne verringert wird, die zum Ajfbau des Druckes für das geschmolzene Spritzgußmetall benötigt wird und Probleme hinsichtlrh Dimensionsungenauigkeit sowie Gradbildung vermieden werden, die durch das Wasserschlag-Phänomen verursacht werden.

Man hat jedoch inzwischen herausgefunden, daß noch folgende zu lösende Probleme vorhanden sind:

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Im einzelnen steht fest, daß bei den meisten (mehr als 90 %) Metal 1-Spritzformen, die zur Zeit kommerziell benutzt werden, ein sehr schneller Anstieg des Druckes erwünscht ist, der auf das geschmolzene Metall in der Endstufe des Einspritzvorganges ausgeübt wird, daß jedoch andererseits zahlreiche Prozent der Metall-Spritzformen Spalten zwischen den Eingriffsflächen der Formhälften aufweisen, die auf Abnutzung, Verformung und Herstellungsfehler der Metall-Spritzformen zurückzuführen sind. Wenn eine solche Metall-Spritzform verwendet wird und der Aufbau des auf das geschmolzene Metall ausgeübten Druckes zu schnell vor sich geht, bilden sich ein Grad oder Gußnähte aus. Es ist demzufolge erforderlich, die Geschwindigkeit des Druckanstiegs etwas zu verlangsamen (in der Größenordnung von 1/lOOOstel Sekunde), was jedoch auf Kosten der Qualität der Gußstücke erfolgt.

Man hat auch bereits überlegt, daß es erwünscht ist, das geschmolzene Metall mit einer konstanten Geschwindigkeit durch den Einspritzkolben in den Formhohlraum einzuspritzen und es ist auch bereits eine Spritzgußmaschine konstruiert worden , die dieser Bedingung gerecht wird. Dabei ist es in der ersten Einspritzstufe üblich, um die Ausbildung einer Welle auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu verhindern, das in eine Einspritzbuchse oder einen Einspritzzylinder eingegossen wird, während die Luft in der Einspritzbuchse durch einen Luftauslaß zur Außenseite der Metal 1-Spritzform abgeführt wird, den Einspritzkolben mit einer relativ langsamen konstanten Geschwindigkeit zu bewegen, oder den Kolben von einer relativ langsamen Anfangsgeschwindigkeit ab allmählich so zu beschleunigen, daß

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der Kolben eine konstante hohe Geschwindigkeit erreicht, wenn das geschmolzene Metall den Einlaß der Spritzgußform erreicht.

Die Temperatur und Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls nimmt jedoch im Laufe der Zeit ab, so daß der Widerstand gegen eine Bewegung des Einspritzkolbens mit dem Einspritzhub zunimmt. Der Einspritzkolben der bekannten Maschine bewegt sich daher nicht nrit einer konstanten Geschwindigkeit während des Einspritzhubs, sondern verlangsamt sich mit voranschreitendem Hub. Bei einer solchen Einspritz-Geschwindigkeits-Charakteristik stellt sich folgendes ein:

Da die Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls, das während einer späteren Phase durch den Einlaß der Metall-Spritzgußform einfließt, kleiner wird als diejenige des geschmolzenen Metalls, das während der frühen Phase einfließt, ergibt es sich, daß das in den Formhohlraum eingespritzte geschmolzene Metall unterbrochen ist, wodurch Luftblasen in dem Gußstück eingeschlossen werden, Verlagerungen (eine Erscheinung, bei der getrennte Metallteile nicht wieder zusammenschmelzen) sowie Oberflächenmängel an den Gußteilen auftreten.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Spritzgußmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden.

Es soll ferner eine verbesserte Spritzgußmaschine geschaffen werden, bei der die Geschwindigkeit des Einspritzkolbens in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Position desselben oder

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einer vorbestimmten Zeitspanne variiert werden kann, entsprechend der vorbestimmten Position während der Vorwärtsbewegung des Kolbens, um dadurch die Qualität der Gußstücke zu verbessern.

Es ist auch beabsichtigt, den Druck gegen Ende der Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens zu variieren, der auf das geschmolzene Metall ausgeübt wird, das in einen Form-Hohlraum eingespritzt wird.

Die Lösung obiger Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch Schaffung einer Spritzgußmaschine mit einem Einspritzzylinder und einem in diesem enthaltenen Kolben zur Betätigung eines Einspritzkolbens zum Einspritzen des geschmolzenen Metalls in einen Form-Hohlraum, wobei der Kolben den Innenraum des Zylinders in eine vordere Kammer und eine hintere Kammer aufteilt sowie unter Druck gesetztes Gas aus einem Gas-Speicherbehälter in die hintere Kammer eingeführt wird, um den Kolben sowie den Einspritzkitlberis:· vorwärts zu bewegen, der das geschmolzene Metall in den Form-Hohlraum einspritzt und ferner eine mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit in die vordere Kammer eingeführt wird, um den Kolben zurückzuziehen und dadurch das Gas in der hinteren Kammer zurück in den Gas-Speicherbehälter zu drücken. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerventil vorrichtung in den Auslaßpfad der mit Druck beaufschlagten Flüssigkeit von der vorderen Kammer eingeschaltet ist, daß die Strömungsmenge der mit Druck beaufschlagten Flüssigkeit, die von der vorderen Kammer abgegeben wird und durch die Venti!vorrichtung strömt, in Abhängigkeit von der Position des

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Kolbens während dessen Vorwärtsbewegung kontrolliert wird, wodurch die Geschwindigkeit des Kolbens verändert wird, daß die Ventilvorrichtung zwischen der hinteren Kammer des Einspritzzylinders und einer Anzahl von Gas-Speicherbehältern angeordnet ist und daß die Ventil vorrichtung so gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit des Anstiegs des Druckes, der auf das geschmolzene Metall in der Endphase des Einspritzformens ausgeübt wird, einstellbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild für eine Spritzgußmaschine gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Intervall T, in dem der Einspritzkolben aus einer geringen Anfangsgeschwindigkeit heraus auf eine hohe Endgeschwindigkeit während des Vorwärtshubs beschleunigt, und dem Gasdruck P in der Zylinderkammer B zeigt j

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Intervall T und der Geschwindigkeit des Einspritzkolbens zeigt;

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Fig. 4 ein Schaltbild eines modifizierten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen, die denjenigen der Fig. 2 und 3 entsprechen sowie die Arbeits-Eigenschaften des modifizierten Ausführungsbeispiels der Fig. 4 zeigen und

Fig. 7 einen Längsschnitt eines Teils des Richtungs-Umschaltventils 7, das in Fig. 1 gezeigt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein bevorzugtes in Fig. 1 gezeigtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen Einspritzzylinder 1 auf, der einen Kolben enthält, welcher mit einer Kolbenstange 3 versehen ist. Der Kolben 2 unterteilt den Innenraum des Zylinders 1 in eine vordere Kammer A und eine hintere Kammer B. Eine druckbeaufschlagte Flüssigkeit wird von einer Quelle 4 zur vorderen Kammer A geführt, und zwar über ein Rückschlagventil 6, Rohrleitungen 9, 10 und 11 und ein Richtungs-Umschlagventi1 7, das dazu benutzt wird, die Strömungsrichtung der druckbeaufschlagten Flüssigkeit zu verändern, die von der Quelle 4 geliefert wird. Das Umschaltventil 7 wird durch ein elektrisches Signal von einem Endschalter oder Zeitschalter oder einem mechanischen Signal von einem Nocken (alle nicht gezeigt) betätigt, um von einer Position b in eine Position c zu gelangen. Die Signale werden erzeugt, wenn sich die Kolbenstange 3 in eine vorbestimmte Position vorgeschoben hat. Der Fluid-Durchlaß in der Position c ist größer gehalten als in der Position b. Mit anderen Worten, die Strömungsmenge ist an der Position c

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größer als an der Position b.

Zu dem Zweck, die Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsmenge der druckbeaufschlagten Flüssigkeit zu verändern_s die der vorderen Kammer A des Zylinders 1 zugeführt wird, ist der linke Abschnitt des Umschaltventils 7 so konstruiert, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Demzufolge weist das Umschaltventil 7 ein Gehäuse 71 und einen Kolben auf, der drei in Abstand voneinander angeordnete erweiterte Teile 72, 73 und 74 enthält. Eine öffnung 75 steht in Verbindung mit der vorderen Kammer A des Zylinders 1, eine öffnung 76 mit der Quelle 4 und eine öffnung 77 mit einem Vorratsbehälter 5₉ der noch beschrieben wird. Der mittlere erweiterte Teil 73 ist mit einem Abschnitt 73a reduzierten Durchmessers und einem konischen Abschnitt 73b versehen. In der gezeigten Position ist die Kammer A mit dem Vorratsbehälter 5 über die öffnungen 75 und 77 verbunden. Wenn eine druckbeaufschlagte Flüssigkeit unter der Steuerung eines nicht gezeigten elektromagnetischen Ventils der öffnung 78 zugeführt wird oder eine mechanische Kraft an der linken Seite des erweiterten Teils 72 angreift, wird der Kolben nach rechts bewegt. Eine kleine Menge der druckbeaufschlagten Flüssigkeit wird dann über den Abschnitt 73a mit reduziertem Durchmesser der Kammer A von der Quelle 4 aus zugeführt. Wenn der Kolben weiter bewegt wird, wird die Strömungsgeschwindigkeit der druckbeaufschlagten Flüssigkeit allmählich durch den konischen Abschnitt 73b erhöht. Schließlich wird der erweiterte Teil 73 in eine Position zwischen den öffnungen 75 und 77 bewegt, wodurch die öffnungen 75 und 76 ganz miteinander verbunden werden und die Verbindung zwischen den öffnungen 75 und 77 unter-

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brochen ist.

Während der Umschaltung von der Position b In die Position c wird demzufolge die Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens gesteuert. Wenn die Geschwindigkeit des Kolbens gesteuert wird_s ist es möglich, je nach Wunsch die Geschwindigkeit der Zunahme der Strömungsmenge pro Zeiteinheit zu steuern. Ferner ist ein Strömungs-Steuerventil 8 vorgesehen das die Strömungsmenge der druckbeaufschlagten Flüssigkeit steuert,, die von dem Ventil 7 zu dem Vorratsbehälter 5 strömt, wenn das Umschaltventil 7 in die Position c bewegt 1st, so daß die maximale Geschwindigkeit der Flüssigkeit während der Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Ein Niederdruck-Gas-Speicherbehälter 15 ist über ein Rückschlagventil 18 und eine Rohrleitung 23 mit der hinteren Kammer B verbunden, wohingegen ein Hochdruck-Gas-Speicherbehälter 14 über ein Druckminderventil 16 und eine Rohrleitung 24 mit dem Niederdruck-Gas-Speicherbehälter 15 verbunden ist, um Energie zu liefern, wenn der Kolben 2 sich vorwärts bewegt. Die Speicherbehälter 14 und 15 sind über Rohrleitungen 21 bis 24 mit der hinteren Kammer B verbunden. Ein Rückschlagventil 17 ist in einer Rohrleitung 25 eingeschaltet, um Gas von der Kammer B zum Hochdruck-Speicherbehälter 14 zu leiten_s während ein Rückschlagventil 18 das Gas von dem Niederdruck-Speicherbehälter 15 zur Kammer B leitet. In Reihe mit den Rohrleitungen 21 und 22 ist ein Gas-Absperrventil 19 geschaltet*, das durch eine elektrische Spule (nicht gezeigt)₉ einen Fluid-Druck oder eine äußere Kraft betätigt

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wirdj um die Gasströmung zur Kammer B von dem Hochdruck-Speicherbehälter 14 und einem Strömungs-Steuerventil 20 zu unterbrechen.

Nachstehend wird nun die Arbeitsweise der Spritzgußmaschine beschrieben. Zuerst wird das Verhältnis zwischen den Gasdrücken in den Hochdruck- und Niederdruck-Gas-Speicherbehältern 14 und 15 erläutert. Wenn der Druck-Aufnahmebereich A-, des Kolbens 2 in der vorderen Kammer A kleiner gehalten ist als derjenige B, in der hinteren Kammer B₉ und wenn man die Drücke der Flüssigkeit und des Gases mit P, und P« bezeichnet;, um den Kolben 2 zurückzuziehen (nach rechts zu bewegen)_s so ist es notwendig_s ein Verhältnis PG <PL x- ^ aufzustellen« Ferner wird das

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Druckminderventil 16 so eingestellt₉ daß es den Druck des Gases von dem Niederdruck-Speicherbehälter 15 fixiert und in der hinteren Kammer B ein vorbestimmter Wert während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 2 erreicht wird» Weiterhin wird das Gasabsperrventil 19 im geschlossenen Zustand gehalten«, wie in Fig. 1 gezeigt ist, . ■

Nachdem die Drücke der Flüssigkeit und des Gases auf diese Weise eingestellt worden- sind_s wird die Quelle 4 der.druckbeaufschlagten Flüssigkeit in Funktion gesetzt. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit wird dann der Kammer A zugeführt₃ und zwar über die Rohrleitung 1O₉ das Rückschlagventil 6.₉ die Rohrleitung H₉ das Umschaltventil 7 in der Stellung a und die Rohrleitung 9_S so daß sich der Kolben zurückzieht;, bis er an einer Endposition angehalten wird. Während dieses Rückwärtshubs wird das Gas in der Kammer B zurück in den Hochdruck-Speicherbehälter 14

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gedrückt, und zwar über das Rückschlagventil 17 und die Rohrleitung 25, wodurch Energie gespeichert wird.

Wenn geschmolzenes Metall in den Form-Hohlraum eingespritzt werden sol I₅ wird das Richtungs-Umschaltventil 7 in die Position b umgeschaltet«, in der es die Strömungsmenge begrenzt. Die Flüssigkeit in der vorderen Kammer A wird dann über die Rohrleitung 9a das Umschaltventil 7₂ die Rohrleitung 12, das Strömungs-Steuerventil 8 und die Rohrleitung 5 in den Vorrats= behälter 5 abgegeben* Andererseits strömt das Gas in dem Niederdruck-Speicherbehälter 15 in die Kammer B und das vom Speicherbehälter 15 abgegebene Gas wird durch das Gas aus dem Hochdruck-Speicherbehälter 14 über das Druckminderventil 16 ergänzt. Folglich wird der Gasdruck in der Kammer B durch das Ventil 15 eingestellt;, so daß der Kolben 2 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit vorwärts bewegt wird« Die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung wird gesteuert durch das Uffnungsausraaß des Umschaltventils 7 in der Position b und des Ströraungs-Steuerventils 8.

Mann die Kolbenstange 3 eine vorbestimmte Position erreicht., wird das Richtungs-Umschaltventi1 7 von der Position b in die Position c umgeschaltet_s wodurch es eine größere Strömungsmenge zuläßt., so daß die aus der Kammer A abgegebene Flüssigkeitsmenge zunimmts wodurch der Kolben 2 mit einer höheren Geschwindigkeit vorwärts bewegt wird₉ um das geschmolzene Metall in einem Einspritzzylinder 27 mit einer höheren Geschwindigkeit in den Hohlraum einer Metallform einzuspritzen., die

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nicht gezeigt ist_s und zwar mittels eines Einspritzkolbens 26<, .
der am äußeren Ende der Kolbenstange 3 befestigt ist.

Es ist ein Merkmal der Erfindung₉ daß die Strömungsmenge der
von der Kammer A abgegebenen Flüssigkeit während eines Intervalls erhöht wird_s während dem das Umschaltventil 7 von der i Position b in die Position c umgeschaltet wird_s und daß "die
Strömungsmenge pro Zeiteinheit ebenfalls gesteuert wird. Durch ; Umschaltung des Richtungs-Umschaltventils 7 von der Position b i in die Position c während der Einspritzkolben 26 das geschmol» j zene Metall in den Hohlraum der Metallfonn einspritzt,, das ist j

also die Zeitspanne₉ während der der Kolben 2 sich mit einer :

hohen Geschwindigkeit bewegt., ist es demzufolge möglich., den '

! Einspritzkolben mit jedem gewünschten Beschleunigungsausmaß zu ; bewegen. Demzufolge kann eine Unterbrechung der Strömung des \ geschmolzenen Metalls., das durch den Einlaß in den Formhohl- ,

raum eingespritzt wird_s wirksam verhindert werden., wodurch man ;

Gußstücke mit hoher Qualität herstellen kann. Die Strömungs- ί menge der Flüssigkeit wird durch das Steuerventil 8 gesteuert₉ i so daß die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kolbens 2 nicht zu groß j wird. !

Beim Druckaufbau-Schritts, in dessen Verlauf der Einspritzkolben
26 einen Druck auf das geschmolzene Metall ausübt₉ das in den
Formhohlraum eingefüllt ist₉ das heißt bei dem Schritts bei
welchem der Kolben 2 einen Druck auf den Einspritzkolben überträgts nachdem die schnelle Vorwärtsbewegung des Kolbens 2
abgeschlossen ist, wird das Gas-Absperrventil 19 geöffnet., um

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unter hohem Druck stehendes Gas von dem Hochdruck-Speicherbehälter 14 über die Leitungen 12 und 22 und die Ventile 19 und in die hintere Kammer B einzuführen.

Diese Anordnung bildet ein weiteres Merkmal. Die Veränderung des Gasdrucks in der Kammer B und die Veränderung der Geschwindigkeit des Kolbens 2 in Bezug auf ein Intervall T, in dem der Kolben 2 seine Vorwärtsbewegung mit einer niedrigen Geschwindigkeit beginnt und mit einer hohen Geschwindigkeit abschließt, sind durch die graphischen Darstellungen in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigt, in denen die Ordinate den Gasdruck P in der Kammer B und die Geschwindigkeit V des Kolbens 2 zeigt, während die Abszisse das Intervall oder die Zeitspanne T veranschaulicht, . während dem der Kolben 2 und der Einspritzkolben 26 sich vorschieben. Eine volle Linie Pa in Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Veränderung des Gasdruckes in der Kammer B, während eine volle Linie Va in Fig. 3 ein Beispiel hinsichtlich der Veränderung der Geschwindigkeit des Kolbens 2 darstellt.

Aus Fig. 2 geht folgendes hervor: Während der Intervalle t - t-, und t, - t₂, in denen der Kolben 2 mit geringen und hohen Geschwindigkeiten sich vorwärts bewegt, ist der Druck in der hinteren Kammer B im wesentlich gleich demjenigen in dem Niederdruck-Speicherbehälter 15. Am Punkt tpj an dem die schnelle Vorwärtsbewegung des Kolbens 12 beendet ist, das heißt, daß hier die Einspritzung des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum abgeschlossen ist und der Kolben anhält, wird jedoch das Gas in dem Hochdruck-Speicherbehälter 14 in die Kammer B eingeführt,

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und zwar über das Gas-Absperrventil 19 und das Strömungs-Steuerventil 20, so daß der Druck schnell ansteigt. Durch öffnen des Ventils 19 vor oder nach dem Punkt t« ist es möglich, den Druck an einem Punkt vor oder nach dem Punkt t₂ zu erhöhen, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 2 gezeigt ist. Ferner ist es möglich,, die Zeit einzustellen, die für den Druckanstieg benötigt wird, und zwar durch Einstellung des üffnungsausmaßes des StrömungssteuerventiTs 20. Da es auf diese Weise möglich ist, den Druck in der hinteren Kammer an oder vor oder nach dem Punkt des Abschlusses der sehr schnellen Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 zu erhöhen, tritt in der Zylinderkammer B in jedem Bereich der Einstellung kein Wasserschlageffekt auf.

Um den Kolben 2 zurückzuziehen, wird das Richtungs-Umschaltventil 7 in die Position a zurückgeschaltet und das Gasventil wird geschlossene Anschließend wird die unter Druck stehende Flüssigkeit in die vordere Kammer A geführt» und zwar von der Quelle 4 aus über die Rohrleitungen 10, 11 und 9, das Rückschlagventil 6 und das Umschaltventil 7, so daß sich der Kolben 2 zurückzieht. Das Gas in der Kammer B wird hierauf über das Rückschlagventil 17 und die Leitung 25 in den Hochdruck-Speicherbehälter 14 zurückgeführt, wobei Energie gespeichert wird. Wie oben beschrieben wurde, wird das Gas in dem Hochdruck-Speicherbehälter 14 in ergänzender Weise dem Niederdruck-Speicherbehälter 15 jedesmal zugeführt, wenn sich der Kolben vorwärts bewegt.

Fig. 4 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der die Elemente, die denjenigen der Fig. 1 entsprechen, durch

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die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Bei dieser Modifikation ist ein Zylinder 28 mit dem vorderen Ende des Zylinders 1 verbunden, wodurch eine Kammer C gebildet ist. Ein Kanal 29 und eine Dichtung 30 sind am hinteren Ende der Kolbenstange 3 bzw. des Kolbens 2 vorgesehen, so daß, wenn sich der Kolben 2 seinem vorderen Ende nähert, die unter Druck stehende und der Kammer C über die Leitungen 44 und 45 und Rückschlagventile 6 und 58 zugeführte Flüssigkeit gegen die Innenseite der Dichtung 30 über die Kanäle 29 geführt wird, um eine wirksame Abdichtung zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und dem Umfang des Kolbens 2 zu erreichen.

Um eine fehlerhafte Arbeitsweise des Kolbens 2 zu verhindern, sind ein Steuer-Rückschlagventil 31 und ein Sicherheits-Rückschlagventil 32 vorgesehen, die so eingeschaltet sind, daß sie durch die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Quelle 4 geöffnet werden können. Wenn folglich die Zufuhr an unter Druck stehender Flüssigkeit angehalten wird, z.B. aufgrund einer Unterbrechung des elektrischen Stromes, wird das Sicherheits-Rückschlagventil 32 durch das Steuerventil 31 geschlossen. Ein Steuer-Rückschlagventil 33 ist zum Vorwärtsbewegen des Kolbens 2 mit einer hohen Geschwindigkeit vorgesehen. Wenn der Kolben 2 sich in eine vorbestimmte Position vorschiebt, wird ein elektrisches, hydraulisches oder mechanisches Signal erzeugt, um ein Richtungs-Umschaltventil 34 zu betätigen, das die unter Druck stehende Flüssigkeit im Rückschlagventil 33 abläßt, wodurch dasselbe geöffnet wird. Die unter Druck stehende Flüssigkeit in der Zylinderkammer A wird demzufolge über die

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Leitungen 47 und 51 und die Ventile 32 und 33 in den Vorratsbehälter 5 abgelassen, wodurch ermöglicht ist₉ da3 sich der Kolben 2 mit einer hohen Geschwindigkeit vorwärts bewegen kann. Das Rückschlagventil 33 ist mit einem Steuergriff 35 für eine Steuerung der maximalen Strömungsmenge versehen., um das Ausmaß der öffnung des Ventils 33 und damit die maximale Geschwindigkeit des Kolbens einstellen zu können. Ein Strömungs-Steuerventil 36 ist zwischen die Leitungen 55 und 56 eingeschaltet;» die vom Umschaltventil 34 herführen., um die Strömungsmenge der unter Druck stehenden Flüssigkeit kontrollieren zu können_s die durch das Rückschlagventil 33 hindurchtritt_s wodurch dia öffnung des Rückschlagventils 33 beschleunigt oder verzögert wird. Ein Speicherbehälter 37 mit einer großen Kapazität und ein Speicherbehälter 38 mit einem kleinen Fassungsvermögen sind über die Leitungen 39, 40 und 41 mit der Zylinderkammer B ve»— bunden, und ein Rückschlagventil 18 ist zwischen den Speicherbehältern 37 und 38 eingeschaltet. Ein Gas-Absperrventil 42 ist in die Leitung 40 eingeschaltet. Das Ventil 42 wird durch den Druck der Flüssigkeit in der Kammer A oder durch den Druck des Gases in dem kleinen Speicherbehälter 38 geöffnet und geschlossen. Wenn das Ventil 42 geöffnet wird, wird das Gas in dem großen Speicherbehälter 37 der Kammer B zugeführt, wenn jedoch das Ventil 42 geschlossen ist, wird das Gas im kleinen Speicherbehälter 38 der Kammer B zugeleitet. Das Gas-Absperrventil 42 ist mit einem Strömungsgeschwindigkeits-Steuerhandgriff 43 versehen. Durch Steuerung der üffnungsgeschwindigkeit des Gasventils 42 kann somit die Geschwindigkeit des Druckanstiegs in der Kammer B beeinflußt werden.

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Die in Fig. 4 gezeigte Modifikation arbeitet wie folgt: Ähnlich der Fig. 1 wird das Verhältnis zwischen dem Flüssigkeitsdruck der Quelle 4 und dem Gasdruck in den großen und kleinen Gas-Speicherbehältern 37 und 38 so festgelegt, daß eine Bedingung

□— χ P. >· PG erfüllt wird, worin A-,, B,, P. und P_ß die gleiche Bedeutung haben, wie oben beschrieben wurde. Ferner wird die Arbeitsspule (nicht gezeigt) des Richtungs-Umschaltventils 34 abgeschaltet und das Rückschlagventil 33 und das Gas-Absperrventil 42 werden in der geschlossenen Position gehalten.

Die Quelle 4 beginnt dann, unter Druck stehende Flüssigkeit dem Steuer-Rückschlagventil 31 zuzuführen, und zwar über das Rückschlagventil 6 und die Leitungen 44 und 58, wodurch das Steuer-Rückschlagventil 31 geöffnet wird. Demzufolge wird auch das Sicherheits-Rückschlagventil 32 geöffnet.

Es sei nun angenommen, daß das Richtungs-Umschaltventi1 7 unter diesen Bedingungen in der Position a gehalten ist. Die unter Druck stehende Flüssigkeit wird dann über die Leitungen 48 und 49, das Umschaltventil 7, die Leitung 50, das Sicherheits-Rückschlagventil 52 und die Leitung 47 der Kammer A zugeführt. Da andererseits die Kammer B über die Leitungen 41 und 39 mit dem kleinen Gas-Speicherbehälter 38 in Verbindung steht, wird der Kolben 2 zurückgezogen. Unter diesm Bedingungen wird das Gas in der Kammer B zurück in die großen und kleinen Speicherbehälter 37 und 38 gedrückt, wobei Energie gespeichert wird.

Wenn das Richtungs-Umschaltventi1 7 in die Position b gebracht wird, wird die Flüssigkeit in der Kammer A über die Leitung 47,

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das Sicherheits-RUckschlagventil 32, die Leitung 50 und über den steuerbaren Durchlaß im Umschaltventil 7 mit einer verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeit in den Vorratsbehälter 5 abgegeben. Der Kolben 2 beginnt folg!ich'sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit vorwärts zu bewegen, und zwar unter dem Einfluß des Gases aus dem kleinen Gas-Speicherbehälter 38. Die Geschwindigkeit des Kolbens kann in Abhängigkeit vom Öffnungsausmaß des Umschaltventils 7 gesteuert werden.

Wenn die Kolbenstange sich in eine vorbestimmte Stellung vorwärts bewegt hat, wird das Richtungs-Umschaltventi1 34 betätigt, um das Steuer-Rückschlagventil 33 zu öffnen. Die Flüssigkeit in der Kammer A wird dann über die Leitung 51, das Rückschlagventil 33 und die Leitung 57 in den Vorratsbehälter 5 abgegeben, so daß sich der Kolben 2 mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt. Bei dieser Modifikation wird die Öffnungsgeschwindigkeit des Rückschlagventils 33 gesteuert durch den Öffnungsgrad des Strömungs-Steuerventils 36, so daß es möglich ist, die Geschwindigkeit des Kolbens 2 von einer niedrigen Geschwindigkeit bis zu einer hohen Geschwindigkeit allmählich oder schnell zu ändern sowie die Beschleunigung des Kolbens zu variieren. Die maximale Geschwindigkeit des Kolbens unter verschiedenen Bedingungen wird bestimmt durch den Handgriff 35 für die maximale Strömungsmengen-Steuerung.

Betrachtet man nun den Flüssigkeitsdruck in der Kammer A und den Gasdruck in der Kammer B während des Vorwärtshubs des Kolbens, so ist, da die Druck-Aufnahmeflache A-, des Kolbens 2 kleiner

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ist als die Druck-Aufnahmefläche B-,, der Flüssigkeitsdruck höher als der Gasdruck, und zwar im umgekehrten Verhältnis zum Verhältnis der Flächen A-, und B-,. Das Gas-Absperrventil wird demzufolge durch den Flüssigkeitsdruck im geschlossenen Zustand gehalten, der über die leitungen 47 und 52 zugeführt wird. Während der Kolben sich nach vorne bewegt, da das Gas in dem kleinen Speicherbehälter 38 kontinuierlich der Kammer B zugeführt wird, dehnt sich das Gas im Speicherbehälter 38 aus und reduziert dadurch den Gasdruck.

Wenn der Einspritzkolben 26 das geschmolzene Metall im Zylinder 27 vollständig in den Formhohlraum eingefüllt hat, das ist der Fall, wenn der Kolben seine schnelle Vorwärtsbewegung beendet hat und anhält, sinkt der Druck in der Kammer A augenblicklich auf atmosphärischen Druck ab, so daß der Druck auch in der Leitung 52 abfällt. Folglich wird das Gas-Absperrventil 42 durch den Gasdruck im kleinen Speicherbehälter 38 geöffnet und Gas kann durch die Leitung 59 strömen, wodurch das Gas im großen Speicherbehälter 37 in die Kammer B strömt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Zeitspanne des Druckanstiegs in der Kammer B auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden, und zv/ar durch Variieren des Öffnungsgrades des Gas-Absperrventils 42 durch den Steuerhandgriff 33 für die Strömungsmengensteuerung, wodurch die Gasmenge verändert werden kann, die in den Zylinder B einströmt. Wenn dabei der üffnungsgrad des Gas-Absperrventils 42 durch entsprechende Manipulation des Steuergriffs 43 verringert wird, steigt der Gasdruck

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in der Kammer B langsam an, wohingegen, wenn der Uffnungsgrad des Gas-Absperrventils größer wird, der Gasdruck in der Kammer B schnell zunimmt.

Die Veränderungen des Gasdrucks in der Kammer B und die Geschwindigkeit des Kolbens 2 in Bezug auf die Zeit sind in den Schaubildern der Fig. 5 und 6 gezeigt, in denen die Ordinate den Gasdruck P (Fig. 5) und die Kolbengeschwindigkeit V (Fig. 6) und die Abszisse die Zeitspanne T darstellt. Die volle Linie Pb in Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Variation des Gasdruckes in der Kammer B und die volle Linie Vb in Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Geschwindigkeitsvariation des Kolbens 2.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sinkt, soweit der Gasdruck in der Kammer B durch die Ausdehnung des Gases in dem kleinen Speicherbehälter 38 gesteuert wird, der Druck mit der Vorschubbewegung des Kolbens 2 und steigt dann schnell an, wenn die sehr schnelle Vorwärtsbewegung des Kolbens beendet ist. Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs kann durch die Manipulation des Steuergriffs 43 verschieden gesteuert werden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Wie durch die volle Kurve Vb in Fig. 6 gezeigt ist, nimmt die hohe Vorwärtsgeschwindigkeit des Kolbens 2 mit der Zeit zu und wird nahe dem Ende des Vorwärtshubs beschleunigt durch die Manipulation des Steuergriffs 35 für die maximale Strömungsmenge. Dieses Ausmaß der Geschwindigkeitserhöhung kann verschieden variiert werden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Auf diese Weise ist es möglich, dem Einspritzkolben 26 zum Einspritzen des

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geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum eine ideale Bewegung zu verleihen und auf das eingespritzte geschmolzene Metall einen geeigneten Druck auszuüben.

Um den Einspritzkolben 26 zurückzuziehen, werden die Richtungs-Umschaltventile 7 und 34 in die gezeigte Position gebracht. Dann wird das Steuerventil 33 durch die unter Druck stehende Flüssigkeit geschlossen, die diesem durch die Leitung 53 zugeführt wird, und die unter Druck stehende Flüssigkeit wird von der Quelle 4 über das Rückschlagventil 6, die Leitungen 48 und 49, das Umschaltventil 7, die Leitung 50, das Rückschlagventil 32 und die Leitung 47 der Kammer A zugeleitet. Als Folge hiervon wird der Kolben 2 nach rechts bewegt und das Gas in der Kammer B wird zurück in die großen und kleinen Speicherbehälter 37 und 38 gedrückt, um Energie zu speichern.

Obwohl die Verbindung zwischen dem Zylinder 1 und den Gas-Speicherbehältern sich etwas von derjenigen der Fig. 1 unterscheidet, wird gleichwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der Einspritzkolben 26 in der gleichen Art und Weise betätigt.

Anstatt Gas in die Kammer B und Flüssigkeit in die Kammer A einzuführen, kann ferner das gleiche Ziel auch dadurch erreicht werden, daß man Gas in die Kammer A, Flüssigkeit in die Kammer B einführt und den Zylinder 1 bewegt, während der Kolben 2 ortsfest gehalten wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der Erfindung möglich, die Zeitspanne des Druckanstiegs im Formhohlraum zu beschleu-

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nigen oder zu verzögern, wenn der Einspritzkolben seine sehr schnelle Vorwärtsbewegung beendet hat und es ist auch möglich, das Ausmaß des Druckanstiegs zu variieren. Es ist ferner möglich, die Anordnung so zu treffen, daß der Einspritzkolben gleichmäßig von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit bei der Vorwärtsbewegung übergeht und während dieser sehr schnellen Bewegung das Beschleunigungsausmaß zu variieren. Folglich ist es möglich, die Qualität des Gußerzeugnisses zu verbessern. Gemäß der Erfindung können selbst Materialien, die sich bisher nicht für das Spritzgießen eigneten, nunmehr zufriedenstellend verarbeitet werden.

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Claims

Patentansprüche

Spritzgußmaschine mit einem Einspritzzylinder und einem Kolben in diesem zur Betätigung eines Einspritzkolbens zum Einspritzen geschmolzenen Metalls in einen Formhohlraum, wobei der Kolben den Innenraum des Zylinders in eine vordere Kammer und eine hintere Kammer unterteilt und ferner unter Druck stehendes Gas von einem Gas-Speicherbehälter in die hintere Kammer eingeführt wird, um den Kolben vorwärts zu bewegen und ebenso den Einspritzkolben zum Einspritzen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum, und wobei ferner unter Druck stehende Flüssigkeit in die vordere Kammer eingeführt wird, um den Kolben zurückzuziehen und dadurch das Gas in der hinteren. Kammer zurück in den Gas-Speicherbehälter zu drücken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerventi!vorrichtung (7) in den Auslaßpfad der unter Druck stehenden Flüssigkeit von der vorderen Kammer (A) eingeschaltet ist, daß die Strömungsmenge der unter Druck stehenden Flüssigkeit, die von der vorderen Kammer (A) abgegeben wird und durch die Ventilvorrichtung (7) strömt in Abhängigkeit von der Position des Kolbens (2) während dessen Vorwärtsbewegung gesteuert wird, wodurch die Geschwindigkeit des Kolbens veränderbar ist, daß eine Ventil vorrichtung (16 bis 20) zwischen der hinteren Kammer (B) des Einspritzzylinders (1) und einer Anzahl von Gas-Speicherbehältern (14, 15) eingeschaltet ist, und daß diese Venti1 vorrichtung so gesteuert wird, daß das Ausmaß des Anstiegs des Druckes einstellbar ist, der auf das geschmolzene Metall in der Endstufe des Spritz-Gießvorganges ausgeübt wird.

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2. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Kammer (B) mit einem Niederdruck-Gas-Speicherbehälter (15) über ein Rückschlagventil (18) verbunden ist, das eine Gasströmung von dem Niederdruck-Gas-Speicherbehälter (15) in die hintere Kammer (B) ermöglicht, daß ein Hochdruck-Gas-Speicherbehälter (14) über ein Druckminderventil (16) mit dem Niederdruck-Gas-Speicherbehälter (15) verbunden ist, und daß die hintere Kammer (B) mit dem Hochdruck-Gas-Speicherbehälter (14) über ein Rückschlagventil (17), das eine Gasströmung von der hinteren Kammer (B) zu dem Hochdruck-Gas-Speicherbehälter (14)

in
ermöglicht und über eini Reihe geschaltetes Gas-Absperrventil

(19) und ein Strömungs-Steuerventil (20) verbunden ist.
3. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Gas-Speicherbehälter (38) unmittelbar mit der hinteren Kammer (B) verbunden ist, daß ein großer Gas-Speicherbehälter (37) mit der hinteren Kammer (B) über ein Gas-Absperrventil (42) verbunden ist, daß der kleine und große Gas-Speicherbehälter (38 und 37) über ein Rückschlagventil (18) untereinander verbunden sind, daS eine Gasströmung von dem kleinen Gas-Speicherbehälter zu dem großen Gas-Speicherbehälter ermöglicht, und daß das Gas-Absperrventil (42) in Abhängigkeit von dem Gasdruck in dem kleinen Gas-Speicherbehälter (38) und dem Flüssigkeitsdruck in der vorderen Kammer (A) betätigt wird.
4. Spritzgußmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Absperrventil (42) mit einer Strömungs-Steuervorrichtung (43) versehen ist.

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5. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventi!vorrichtung ein Richtungs-Umschaltventil (7) aufweist, das einen ersten Kanal zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in die vordere Kammer (A) des Zylinders (1) sowie zweite und dritte Kanäle mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten enthält, um die von der vorderen Kammer (A) abgegebene, unter Druck stehende Flüssigkeit weiterzuleiten, sowie Vorrichtungen zum Umschalten des Umschaltventils von einem Kanal auf den anderen, und daß ein Strömungs-Steuerventil (8) in Reihe mit dem zweiten oder dritten Kanal geschaltet ist.
6. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventil vorrichtung zusammensetzt aus einem ersten Umschaltventil (7) mit einem ersten Kanal zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in die vordere Kammer (A) und einem zweiten Kanal zur Weiterleitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit, die von der vorderen Kammer abgegeben wird und mit einer Vorrichtung zum Umschalten des ersten Umschaltventils zwischen den ersten und zweiten Kanälen, einem Steuer-Rückschlagventil (31), das mit der vorderen Kammer (A) verbunden ist, um die unter Druck stehende Flüssigkeit aus dieser mit einer höheren Geschwindigkeit abzugeben als der zweite Kanal des ersten Umschaltventils, und einem zweiten Umschaltventil (34), das betätigt wird, wenn der Kolben (2) während seiner Vorwärtsbewegung eine vorbestimmte Position erreicht, um das Steuer-Rückschlagventil (31) zu öffnen.

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7. Spritzgußmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuer-Rückschlagventil mit Vorrichtungen versehen ist, um die maximale Geschwindigkeit des Kolbens während dessen Vorwärtsbewegung einstellen zu können.
8. Spritzgußmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil vorrichtung ferner ein Sicherheits-Rückschlagventil (32), das zwischen der vorderen Kammer.(A) und dem ersten Umschaltventil (7) und dem Steuer-Rückschlagventil (31) eingeschaltet ist, sowie Vorrichtungen enthält, um das Sicherheits-Rückschlagventil zu schließen, wenn der Druck der unter Druck stehenden Flüssigkeit abfällt.
9. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusätzlichen Zylinder (28), der mit dem vorderen Ende des Einspritzzylinders (1) verbunden ist, um eine Kolbenstange(3) des Kolbens (2) zu umschließen und einen Raum (C) zwischen der Innenseite des zusätzlichen Zylinders und der Kolbenstange (3) auszubilden, Vorrichtungen (4) zur Zuführung von Druckflüssigkeit in den Raum (C) sowie ein Dichtungselement (30) aufweist, das um den Umfang des Kolbens (2) herum vorgesehen ist, und daß die Kolbenstange (3) und der Kolben (2) mit Kanälen (29) versehen sind, die das unter Druck stehende Fluid in den Raum am Dichtungselement einführen.

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SG

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