DE2634088B2

DE2634088B2 - Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE2634088B2
Application number: DE2634088A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Zama Kanagawa Segawa (Japan)
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1975-07-31
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2634088C3; JPS5217329A; CH596916A5; JPS5443975B2; IT1066401B; US4022269A; DE2634088A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgießmaschine mit einem Betätigungs/ylindcr für einen Einspritzkolben, einem Druckgas-Speicherbehälter, der über eine Steuerventilanordnung mit der hinteren Kammer des Betätigungszylinders verbunden ist, einer Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung, die über eine Steuerventilvorrichtung mit der vorderen Kammer des Betätigungszylinders verbunden ist, einer Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung, die über eine Steuerventilvorrichtung mit der vorderen Kammer des Betätigungszylinders verbunden ist und mit einem Hochdruckgas-Speicherbehälter.

F.ine derartige Druckgießmaschine ist durch die CH-PS 4 97 222 bekannt geworden. Hier ist jedoch der Hochdruckgas-Speicherbehälter über ein regulierbares Ventil mit einem besonderen Multiplikator verbunden, der der Erzeugung eines erhöhten Druckes im Betätigungszylinder gegen Ende des Arbeitshubes des Betätigungskolbens dient. Der Betätigungskolben wird durch ein Druckgas beaufschlagt, das au* einem weiteren Druckgas-Speicherbehälter über eine Steuerventilanordnung der hinteren Kammer des Betätigungs-Zylinders zugeführt wird. Bei dieser Anordnung tritt jedoch während der Beaufschlagung des Betätigungskolbens durch das Gas r.us diesem Druckgas-Speicherbehälter ein relativ großer Spitzendruck auf, der durch einen sog. Wasserschlageffekt verursacht wird, wenn der Betätigungskolben anhält, noch bevor der Multiplikator zugeschaltet wird. Dieser sog. Wasserschlageffekt wird auf das geschmolzene Metall im Formnohlraum der Druckgießmaschine übertragen, wodurch die Qualität der herzustellenden Gußstücke vermindert

2i) wird. Dieser N'achieii der bekannten Druckgießmaschine wird noch dadurch verstärkt, daß eine Zeitdifferenz bei der Zuschaltung des Multiplikators auftritt, dessen Steuerventil erst öffnet, wenn eine vorbestimmte Druck-Größe in der hinteren Kammer des Betätigungs-

2^r> Zylinders erreicht ist und der Betätigungskolben seinen Hub unterbrochen hat.

Durch die DE-OS 21 65 929 ist es ferner bei einer Druckgießmaschine bekannt geworden, im Betätigungszylinder zusätzlich zum Betätigungskolben gleichachsig

)" einen Multiplikatorkolben anzuordnen und den Zylinderraum zwischen den beiden Kolben nut einem Druckspeicher zu verbinden, der entsprechend dem zu fertigenden Druckgußteil »vorgespannt« wird. Durch diese Anordnung wird zwar der vorstehend erwähnte

r· »Wasscrschlageffekt« gedämpft, da jedoch beide Kolben durch ein Druckmittel aus ein und demselben Druckmittclspcichcr betätigt werden, tritt bei der Umschaltung der erforderlichen Steuerventile auch hier eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt auf, an dem der

•»o Betäiigungskolbcn seinen Arbeitshub unterbricht und dem Zeitpunkt, an dem der Druck im Bctätigungszylinder durch der Multiplikator erhöht wird. Diese Zeitdifferenz wirkt sich, wie bereits oben erwähnt, nachteilig auf die Qualität des herzustellenden Guß- > Stücks aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Mangel bekannter Druckgießmaschinen zu vermeiden und eine solche zu schaFen. welche baulich einfacher ist und bei der der Arbeitshtib des

V) Bclätigungskolbcns so steuerbar ist. daß einwandfreie Cußstücke erhöhen werden

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Druckgießmaschine der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Steuerventilvorrichtung einen

« ersten Fluid-Durchlaß sowie zweite und dritte Fluid-Üurchlässc mit zunehmendem Durchfluß-Querschnitt aufweist, daß ein Strömungs-Struerventil in Reihe mit dem zweiten oder dritten Fluid-Durchlaß der Steuerventilvorrichtung geschaltet ist. daß der Druckgasen Speicherbehälter ein Niederdruckgas-Speichcrbch;.ilicr ist und der Hochdruckgas-Speicherbchälter über ein Druckminderventil mit dem Nicderdruekgas-Speiehcrbehältcr verbunden ist. daß die hintere Kammer des Hetätigungszylinders mit dem Hochdruckgas-Speicher

M behälter über ein Rückschlagventil sowie über ein in Reihe geschaltetes Absperrventil und ein Strömungssteuerventil verbunden ist.

Dadurch werden vorteilhaft die bisher erforderlichen

Multiplikatoreinrichtungen und ebenso zusätzliche besondere Vorrichtungen zur Dämpfung des sog. »Wasserschlageffekts« vermieden. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Betätigungskolbens ist dadurch einfach veränderbar, daß die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit, die während des Arbeitshubs aus der vorderen Kammer des Betätigungszylinders abgegeben wird, durch die Steuerventilvorrichtung in Abhängigkeit von der Position des Betätigungskolbens gesteuert wird. Während die Druckflüssigkeit aus der vorderen Kammer des Betätigungszylinders unter der Steuerung der Steuerventilvorrichtung kontrolliert abgegeben wird, wird in die hintere Kammer des Betätigungszylinders unter hohem Druck stehendes Gas eingeführt. Dabei ist von Bedeutung, daß der Druck in der hinteren Kammer des Betätigungszylinders nicht verschieden ist von demjenigen im Druckgas-Speicherbehälter, unabhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit des Betätigungskolbens, so daß der Druck in der hinteren Kammer niemals unter denjenigen in dem Druckgas-Speicherbehälter abfällt. Der Druck in der hinteren Kammer kann auf einen maximalen Druck eingestellt werden und jegliche Unterbrechung des Arbeitshubs, gerade in der Schlußphase, kann vermieden werden. Auf diese Weise ist es möglich, Gußstücke mit sehr hoher Qualität herzustellen. Wenn es jedoch erforderlich ist. z. B. bei undichten Druckgießkokillen, ein Intervall zwischen dem Einspritzen des geschmolzenen Metalls und dem Austreten des geschmolzenen Metalls durch Leckagespalten einzuführen, kann dies auf einfache Weise mittels des Strömungssteuerventils erfolgen, das zwischen der hinteren Kammer des Betätigungszylinders und dem Hochdruckgas-Spcicherbchälter angeordnet ist. Der Druckaufbau in der hinteren Kammer des Betätigungszylinders kann folglich augenblicklich oder nach einer ausgewählten Zeitspanne vom Ende des Arbeitshubes des Bclätigungskolbcns an abgeschlossen werden und darüber hinaus kann der Druck sogar in der Zeitspanne angehoben werden, wenn der ßctiitigungskolben noch seinen Arbeitshub ausführt, um diesen /u beschleunigen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen von Ausführungsbcispiclcn näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Schaltbild eines Ausführiingsbeispicls einer Druckgießmaschine gemäß der Erfindung, icilwcise im Schnitt.

Fig. 2 ein Schaltbild eines modifizierten Ausführungsbeispiels der Druckgießmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. J einen Längsschnitt eines Teils der Steuerventilvon ichtung, die in F i g. I gezeigt ist.

Das bevorzugte in Fig. I gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen Betätigungszylinder I auf. der einen Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3. einen Einspritzkolben 26 und einen Einspritzzylinder 27 für die Druckgießkokille enthält. Der Kolben 2 unterteilt den Innenraum des Betätigungszylinders 1 in eine vordere Kammer A und eine hintere Kammer B. Eine Zuführeinrichtung 4 für die Druckflüssigkeit ist mit der vorderen Kammer A über ein Rückschlagventil 6, Rohrleitungen 9, 10 und Il und eine Steuerventilvor richtung 7 verbunden. Die Steuervcniilvorriehtung 7 wird durch ein Signal betätigt, um von einem Fluid-Durchlaß ö&uf einen Kluid-Durchlaß (.-umgeschaltet /\i werden. Die Signale werden erzeugt, wenn sich die Kolbenstangc 3 in eine vorbestimmte Position vorgeschoben hat. Der Fhiid-Durchlaß e ist größer als der Fluid-Durchlaß*).

Zu dem Zweck, die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit zu verändern, die der vorderen Kammer A des Betätigungszylinders 1 zugeführt wird, ist der linke Abschnitt der Steuerventilvorrichtung 7 mit Fluid-Durchlaß a so konstruiert, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Demzufolge weist die Steuerventilvorrichtung 7 ein Gehäuse 71 und einen Kolben auf, der drei in Abstand voneinander angeordnete zylindrische Teile 72, 73 und 74 enthält. Eine öffnung 75 steht in Verbindung mit der

ίο vorderen Kammer A des Betätigungszylinders 1, einer öffnung 76 mit der Druckflüssigkeits-Zuführeinnchtung 4 und eine öffnung 77 mit einem Vorratsbehälter 5, der noch beschrieben wird. Der mittlere zylindrische Teil 73 ist mit einem Abschnitt 73a reduzierten Durchmessers

I^ und einem konischen Abschnitt 736 versehen. In der gezeigten Position des Kolbens ist die Kammer A mit dem Vorratsbehälter 5 über die öffnungen 75 und 77 verbunden. Durch die Öffnung 78 wird die linke Seite des Teils 72 hydraulisch oder mecha? .>ch beaufschlagt:

der Kolben nach rechts bewegt. Eine kienie Menge der Druckflüssigkeit wird dann über den Abschnitt 73a mit reduziertem Durchmesser der Kammer A von der Zuführeinrichtung 4 aus zugeführt. Wenn der Kolben weiter t iwegt wird, wird die Sirömungsgeschwindigkeil der Druckflüssigkeit allmählich durch den konischen Abschnitt 736 erhöht. Schließlich wird der Teil 73 in eine Position zwischen den öffnungen 75 und 77 bewegt, wodurch die öffnungen 75 und 76 vollständig miteinander verbunden sind und die Verbindung

κι zwischen den öffnungen 75 und 77 unterbrochen ist.

Während der Umschaltung vom Fluid-Durchlaß 6 auf den Fluid-Durchlaß cwird demzufolge die Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens gesteuert.

)■> Das Strömungs-Steuerventil 8 in Fig. I steuert die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit, die von der Stcucrventilvorrichtung 7 über Rohrleitungen 12pnd 13 zu dem Vorratsbehälter 5 strömt, wenn die Steuerventilvorrichtung 7 auf den Fluid-Durchlaß c eingestellt ist. so

*o daß jic maximale Geschwindigkeit der Druckflüssigkeit während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 2 einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.

Ein Niederdruck-Gasspeicherbehälter 15 ist über ein Rückschlagventil 18 und eine Rohrleitung 23 mit der

⁴^ hinteren Kammer B des Betätigungszylinders 1 verbunden. Ein Hochdruck-Gasspeicherbehälter 14 ist über ein Druckminderventil 16 und eine Rohrleitung 24 mit dem Niederdruck-Gasspeicherbehälter 15 verbunden, um Energie zu liefern, wenn der Kolben 2 sich

w vorwärtsbewegt. Die Gasspeicherbehälter 14 und 15 sind über Rohrleitungen 21 bis 25 mit der hinteren Kammer B verbunden. Ein Rückschlagventil 17 ist in der Rohrleitung 25 eingebaut, um Gas aus der Kammer B zum Hochdruck-G ^speicherbehälter 14 /.u leiten,

« während das Rückschlagventil 18 das Gas von dem Niederdruck-Gasjpeicherbehälter 15 zur Kammer B leitet. In Reihe mit den Rohrleitungen 21 und 22 ist ein Absperrventil 19 geschaltet, das betätigt wird, um die Gasströmung von dem Hochdruck-Gasspeicherbehäl-

wi ter 14 über ein Strömungs-Steuerventil 20 zur Kimmer ßzu unterbrechen.

F i g. 2 zeigt ein modifiziertes Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung, in dem die Elemente, die denjenigen der F i g. I entsprechen, durch die gleichen Bezugszahlen

^ gekennzeichnet sind. Bei diesem Ausfiihrungsbeispiel ist ein Zylinder 28 mit dem vorderen Ende des Betätigungs-Zylinders 1 verbunden, wodurch eine Kamma C gebildet ist. Hin Kanal 29 und eine Dichtung 30 sind am

hinteren Ende der Kolbenstange 3 bzw. am Kolben 2 vorgesehen, so daß, wenn sich der Kolben 2 seiner vorderen Stellung nähert, die der Kammer ('über die Leitungen 44 und 45 und Rückschlagventile 6 und 58 zugeführte Druckflüssigkeit über den Kanal 29 gegen die Innenseite der Dichtung 30 geführt wird, um eine wirksame Abdichtung zwischen der Innenwand des Betätigungszylinders 1 und dem Umfang des Kolbens 2 zu erreichen.

Zum Zufluß der Druckflüssigkeit ist Stcucrvcntilvorrichtung 7 auf Fluid-Durchlaß n eingestellt und über Rohrleitungen 48 und 49 mit der Zuführeinrichtung 4 sowie über die Rohrleitung 50, das Sicherheitsventil 32 und die Rohrleitung 47 mit der vorderen Kammer A verbunden. Zum Ablauf der Druckflüssigkeit ist die Steuerventilvorrichtung 7 über Fluid-Durchlaß b mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden.

Uf!¹. eine fehlerhafte ArbcitSWnkn Ηρς Knlhpn«; 2 /Ii

verhindern, sind ein Rückschlagventil 31 und ein Sicherheits-Rückschlagventil 32 vorgesehen, die so eingebaut sind, daß sie durch die Druckflüssigkeit von der Zuführeinrichtung 4 über die Rohrleitung 44, 60 geöffnet werden können. Wenn folglich die Zufuhr der Druckflüssigkeit unterbrochen wird, z. B. aufgrund eines Ausfalls des elektrischen Stromes, wird das Sicherheits-Rückschlagventil 32 durch das Rückschlagventil 31 geschlossen. Ein Rückschlagventil 33 ist für den Arbeitshub des Kolbens 2 mit hoher Geschwindigkeit vorgesehen. Wenn der Kolben 2 sich in eine vorbestimmte Position vorschiebt, wird ein Signal erzeugt, um ein Umschaltventil 34 zu betätigen, das die Druckflüssigkeit im Rückschlagventil 33 abläßt, wodurch dasselbe öffnet. Die Druckflüssigkeit in der Zylinderkammer A wird demzufolge über die Rohrleitungen. 47, 51 und 57 und die Ventile 32 und 33 in den Vorratsbehälter 62 abgelassen. Dadurch kann sich der Kolben 2 mit hoher Geschwindigkeit vorwärtsbew egen. Das Rückschlagventil 33 wird über Rohrleitungen 53 und 54 sowie das Umschaltventil 34 mit Druckflüssigkeit versorgt und ist mit einem Griff 35 für eine Steuerung der maximalen Strömungsmenge versehen, um das Ausmaß der Öffnung des Rückschlagventils 33 und damit die maximale Geschwindigkeit des Kolbens 2 einstellen zu können. Ein Strömungs-Steuerventi! 36 ist zwischen die Rohrleitungen 55 und 56 eingebaut, die vom Umschaltventil 34 herführen, um die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit kontrollieren zu können, die durch das Rückschlagventil 33 hindurchtritt, wodurch die Öffnung des Rückschlagventils 33 beschleunigt oder verzögert werden kann. Die Rohrleitung 56 mündet in den Vorratsbehälter 62.

!!in Druck-Gasspeicherbehälter 37 mit einem großen Volumen und ein Druek-Gasspeicherbehälter 38 mit einem kleinen Fassungsvermögen sind über die

. Rohrleitungen 39, 40 und 41 mit der hinteren Kammer I) des Betäligungs/ylinders 1 verbunden, und ein Rückschlagventil 18 ist /wischen den Druck-Gasspcicherbehältern 37 und 38 eingeschaltet. Hin Absperrventil 42 ist in die Rohrleitung 40 eingebaut. Das Absperrventil 42 wird durch den Druck der Flüssigkeit in der vorderen Kammer A oder durch den Druck des Gases in dem DruekGasspeicherbchältcr 38 geöffnet und geschlossen. Wenn das Absperrventil 42 geöffnet wird, wird Gas aus dem Druck-Gasspcichcrbehälter 37 über die Rohrleitung 59 der hinteren Kammer Bzugeführt, wenn jedoch das Absperrventil 42 geschlossen ist, wird Gas aus dem kleinen Druck-Gasspeicherbehältcr 38 der hintrrrn Kammer R /iieeleilel. Das Absperrventil 42 ist mit einem Handgriff 43 zur Steuerung der Slromungs-

' geschwindigkeit versehen. Durch entsprechende Steuerung des Absperrventils 42 kann somit die Geschwindig keil des Druckanstiegs in der hinteren Kammer Ii beeinflußt werden.

Wenn der Einspritzkolben 26 das geschmolzene Metall aus dem Zylinder 27 vollständig in den Formhohlraum eingeführt hat (das ist der FaII, wenn der Kolben ? seine schnelle Phase des Arbeitshubes beendet hat), sinkt der Druck in der vorderen Kammer A augenblicklich auf atmosphärischen Druck ab. so daß auch der Druck in der Rohrleitung 52 abfällt. Folglich wird das Absperrventil 42 durch den Gasdruck im kleinen Druck-Gasspeichcrbehältcr 38 geöffnet und Gas kann durch die Rohrleitung 59 strömen, wodurch das Gas aus dem großen Druek-Gasspcichcrbehalicr 37 in die hintere Kammer ßströnit.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Zeitspanne des Druckanstiegs im Formhohlraum zu verzögern, wenn der Einspritzkolben seine sehr schnelle Phase des Arbeitshubs 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 Ge schwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit beim Arbeitshub übergeht und während dieser sehr schnellen Bewegung das Beschleunigungsausniaß zu variieren. Folglich ist es möglich, die Qualität des Druckgußerzeugnisses zu verbessern. Es können dadurch selbst Materialien, die sich bisher nicht für das Druckgießen eigneten, nunmehr zufriedenstellend verarbeitet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Druckgießmaschine mit einem Betätigungszylinder für einen Einspritzkolben, einem Druckgas-Speicherbehälter, der über eine Steuerventilanordnung mit der hinteren Kammer des Betätigungszylinders verbunden ist, einer Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung, die über eine Steuerventilvorrichtung mit der vorderen Kammer des Betätigungszylinders verbunden ist und mit einem Hochdruckgas-Speicherbehälier, dadurch gekennzeichnet, daß die .Steuerventilvorrichtung (7) einen ersten Fluid-Durchlaß (a) sowie zweite und dritte Fluid-Durchlässe (b und c) mit zunehmendem Durchfluß-Querschnitt aufweist, daß ein Strömungs-Steuerventil (8) in Reihe mit dem zweiten oder dritten Fluid-Durchlaß (b, c)aer Steuerventilvorrichtung (7) geschaltet ist, daß der Druckgas- Speicherbehälter«:.! Niederdruck-Gasspeicherbehälter (15) ist und der Hochdruck-Gas-Speicherbehaiter (i4) über ein Druckminderventil (16) mit dem Niederdruck-Gas-Speicherbehälter (15) verbunden ist, und daß die hintere Kammer (B) des Betätigungszylinders (1) mit dem Hochdnick-Gas-Speicherbehälter (14) über ein Rückschlagvent-·¹ (17) sowie über ein in Reihe geschaltetes Absperrventil (19) und ein Strömungssteuerventil (20) verbunden ist.

2. Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Slcuerventilvorrichtung (7; und der Druckflüssigkeits-Zuführeinrichiung (4) ein oder mehrcr" Rückschlagventile (6, 31) eingeschaltet sind.

3. Druckgießmaschine nach ti"η Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerveniilvorrichtung (7) ein Sicherheits-Rückschlagvcntil (32) enthält, das mit der vorderen Kammer (A) des Betätigungszylinders (1) verbunden und /wischen dem ersten Fluid-Durchlaß (a)und dem Rückschlagvcntil(31)eingeschaltct ist.

4. Druckgießmaschine nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Steucrventilvorrichtung (?) einen steuerbaren Kolben mil drei in axialem Abstand voneinander angeordneten zylindrischen Teilen (72, 73, 74) aufweist und der mittlere Teil (73) mit einem Abschnitt (73a^reduzierten Durchmessers und einem konischen Abschnitt (73b) versehen ist und zwischen einer mit der Druekflüssigkeits-Zuführeinrichtung (4) verbundenen öffnung (76) und einer mit der vorderen Kammer (A) des Betätigungszylinders (1) verbundenen öffnung (75) im Ventilgehäuse angeordnet ist.