DE2634088C3

DE2634088C3 - Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE2634088C3
Application number: DE2634088A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Zama Kanagawa 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: 1982-04-22
Also published as: DE2634088B2; US4022269A; CH596916A5; JPS5217329A; IT1066401B; JPS5443975B2; DE2634088A1

Description

Du· hrfindung be/icht «ich auf eine Druckgießmaschine mit einem Betätigungs/ylinder fur einen Finsprit/ kolben, einem Druckgas-Speicherbehälter, der über eine Steuerventilanordnung mit der hinteren Kammer des Betättgungszylinders verbunden ist. einer Dnickflüssigkeits-ZuführeinrichtUfig, die über eine Steuerventilvorrichtung mit der vorderen Kammer des Bctätigungszy* linders Verbunden ist, einer Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung, die über eine Sfeuerventilvomchtung mit der vorderen Kammer des Beiätigungszylinders verbunden ist und mit einem Hochdruckgas-Speicherbehälter.

Eine derartige Druckgießmaschine ist durch die CH-PS 4 97 222 bekannt geworden. Hier ist jedoch der Hocliidruckgas-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 Becätigungskolben wird durch ein Druckgas beaufschlagt, das aus einem weitereil 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 aus diesem Druckgas-Speicherbehälter ein relativ großer Spitzendruck auf, der durch einen sog. Wasserschlageffekt verursacht wird, wenn

t^s der Betätigungskolben anhält, noch bevor der Multiplikator zugeschaltet wird. Dieser sog. Wasserschlageffekt wird auf das geschmolzene Metall im Formhohlraum der Druckgießmaschine übertragen, wodurch die Qualität der herzustellenden Gußstücke vermindert wird. Dieser Nachteil der bekannten Druckgießmaschine wird noch dadurch verstärkt, daß eine Zeitdifferen/ bei der Zuschaltung des Multiplikators auftritt, dessen Steuerventil erst öffnet, wenn eine vorbestimmte Druck-Größe in der hinteren Kammer des Betätigungs-Zylinders erreicht ist und der Betätigungskolben seinen Hub unterbrochen hat.

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

3i einen Multiplikatorkolben anzuordnen und den Zylinderraum zwischen den beiden Kolben mit einem Druckspeicher zu verbinden, der entsprechend dem zu fertigenden Druckgußteil »vorgespannt« wird. Durch diese Anordnung wird zwar der vorstehend erwähnte

M »Wasserschlageffekt« gedämpft, da jedoch beide Koloen durch ein Druckmittel aus ein und demselben Druekmiuelspeicher betätigt werden, tritt bei der Umschaltung der erforderlichen Steuerventile auch hier eine Differenz /wischen dem /ei'iunkt auf. an dem der Betätigungskolben seinen Arbeitshur· unterbrich: und den Zeitpunkt, an dem der Druc!> im Betatigungs/ylin der durch den Multiplikator erhöht wird. Diese ZeuJil^-en/ wirki sich, wie bert.its oben erwähnt, n.iihii-il g .iiif die Qualität Ue^ hcr/t,stellenden (iiiö-J St¹Kk₁JiJS

Der Erfindung liegt die Aufgabe /tignnule. die Vd¹ stehenden Mangel bekannter Druckgießmaschinen zu vermeiden und eine solche /u schaffen, weicht baulich einfacher ist und bei der der Arbei'shub des

■>') Betatigungskolbens so steuerbar ist dati einwandfreie Gißstucke erhalten werden.

Gemäß der Frfmdung wird diese Aufgabe bei einer Druckgießmaschine der eingangs bezeichneten Art dadurch gelost, daß die .Steuerventilvorrichtung einen

■>i ersten Fluid Durchlaß sowie zweite und dritte Fluid Durchlässe mn zunehmendem Durchfluß-Querschnitt aufweist, daß ein Stromungs-Steuerventil in Reihe mit dem /weiten oder dritten Fluid-Durchlaß der Steuer ventilvorrichtung geschaltet ist. daß der Druckgas Speicherbehälter ein Nicderdruckgas-Speicherbehälter ist und der Hochdruckgas-Spetcherbehälter über ein Druckminderventil mit dem Niederdruckgas-Speicher' behälter verbunden ist, daß die hintere Kammer des Betätigungszylinders mit dem Hochdmckgas-Speicherbehälter 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 Steuervenülvorrichtung 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 Betätigungssylinders 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 v. erden. Auf diese Weise ist es möglich, Gußstücke mit sehr hoher ?ί Qualität herzustellen. Wenn es jedoch erforderlich ist. z.B. hei undichici- ■ u^. ijießkokillen. c:ti 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 Betätigungszvlm ders und dem Hochdruckgas-Speicherbehaiter angeordnet ist. Der Druckaufbau in der hinteren Kammer des Betätigungszvlinders kann folglich augenblicklich oder lU'ch einer ausgewählten Zeitspanne vom Ende des Arbeitshubes des Betätigungskolbens an abgeschlossen werden und darüber hinaus kann der Druck sogar in der Zeitspanne angehoben werden, wenn der Betätigungskolben no'h seinen Arbeitshub ausführt, um diesen zu beschleunigen.

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

Γ 1 g I ein Schaltbild eines <\usfiihrungsbeispic!s einer Druckgießmaschine gemäß der Erfindung, teilweise im <i Schnitt:

F'i g 2 ein Schaltbild eines modifizierten Ausfüh rungsbeispiels der Druckgießmaschine gemäß der Erfindung:

\ 1 g 5 einen Längsschnitt eines Teils der Steuerventilvnrr:chtung. die in F 1 g. 1 gezeigt ist.

Das bevorzugte in F i g. I gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen Betatigungszylinder 1 auf. der einen Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3. einen Einspritzkolben Ib und einen Einspritzzylinder 27 für die Druckgießkokille enthält. Der Kolben 2 unterteilt den Innenraum des Betätigungs/ylinders 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 Ii und eine Steuerventilvorrichtung 7 verbunden. Die Steuerventilvorrichtung 7 wird durch ein Signal betätigt, um von einem Fluid-Durchlaß b auf einen Fluid'Durchlaß cumgeschaltet zu werden. Die Signale werden erzeugt, wenn sich die Kolbenstange 3 in eine vorbestimmte Position vorgeschoben hat. De- Fluid-Durchlaß c ist größer als der Fluid'Durchlaßt

Zu dem Zweck, die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit zu verändern, die der vorderen Kammer A des Betätiguiigszyünders 1 zugeführt wird, ist der lir.ke Abschnitt der Steuervenülvorrichtung 7 mit FIuid-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 vorderen Kammer A des Betätigungszylinders 1, einer Öffnung 76 mit der Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung 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 und einem konischen Abschnitt 73b 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 Seit·-- des Teils 72 hydraulisch oder mechanisch beaufschlagt: der Kolben nach rechts bewegt. Eine kleine Menge der Druckflüssigkeit wird dann über cd Abschnitt 73a mit reduziertem Durchmesser der Kamxier A von der Zuführeinrichtung 4 aus zugeführt Wenn der Kolben weiter bewegt wird, wird die Stromungsgesc^windig keit der Druckflüssigkeit allmählich durch den konischer, Abschnitt 73b erhöht. Schließlich wird der Teil 73 in eine Position zwischen den Öffnungen 75 und 77 bewegt. woO'.ir.h die Öffnungen 75 und 7b vollständig miteinander verbunden sind und die Verbindung zwischen den öffnungen 75 und 77 unterbrochen ist.

Während der Umschaltung vom FIuid-Durchlaß i>au^f den Fluid-Durchlaß c wird demzufolge die Stromungs geschwindigkeit der Druckflüssigkeit ir: Abhängigkeit vom Hub des Kolbens gesteuert.

Das Stromungs-Steuervemil 8 in F 1 g. 1 steuert die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit, die von der Stcuerventilvorrichtung 7 über Rohrleitungen 12 und 13 zu dem Vorratsbehälter 5 strömt, wenn die Steuerventilvorrichtung 7 auf den Fluid-Dur^hlaö ceingesteilt ist. so daß die maximale Geschwindigkeit der Druckflüssigkeit während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 2 einen vorbestimmten Wen nicht überschreitet.

Ein Niederdruck-Gasspeicherbehälter 15 st über ein Rückschlagventil 18 und eine Rohrleitung 23 mit der hinteren Kammer B des Betäti£jngsz>Tnders 1 verbunden Ein Hochdruck Ciasspeicherbehälter 14 ist über ein Oruckmindervent'l 16 und eine Rohrleitung 24 mit dem Niederdruck Gasspeicherbehalter 15 verbunden, '.in Energie zu liefern, wenn der Kolben 2 sich vorwärtsbewegt. Die Gasspieicherbehälter 14 und 15 sind über Rohrleitungen 21 bis 25 mit der hinteren Kammer S verbunden. Em Rückschlagventil 17 ist ir. der Rohrleitung 25 eingebaut, um Gas aus der Kammer R zui.1 Hochdruck Gasspeicherbehälter 14 zu leiten, während das Rückschlagventil 18 das Gas von dem Niederdruck-Gasspeicherbehälter 15 zur Kammer B leitet. In Reihe mit den Rohrleitungen 21 und 22 ist ein Absperrventil 19 geschaltet, das betätigt wird, um die Gasströmung v^n dem Hochdruck Gasspeicherbehälter 14 über ein Strömungs-Steuerventil 20 zur Kammer ßzu unterbrechen.

F i g. 2 zeigt ein modifiziertes Ausführjn^sbeispiel der Erfindung, in dem die Elemente, die denjenigen der F i g. 1 entsprechen, durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet si id. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Zylinder 28 mit dem vorderen Ende des Betätigungszylinders 1 verbunden, wodurch eine Kammer C gebildet ist. Ein 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 C 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 Steuerventilvorrichtung 7 auf Fluid-Durchlaß a 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.

Um eine fehlerhafte Arbeitsweise des Kolbens 2 zu verhindern, sind ein Rückschlagventil 31 und ein Sicherheits-Rückschiagventii 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 vorwärtsbewegen. 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-Steuerventil 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.

Ein Druck-Gasspeicherbehälter 37 mit einem großen Volumen und ein Druck-Gasspeicherbehälter 38 mit einem kleinen Fassungsvermögen sind über die Rohrleitungen 39,40 und 41 mit der hinteren Kammer B des Betätigungszylinders 1 verbunden, und ein Rückschlagventil 18 ist zwischen den Druck-Gasspeicherbehälteffi 37 und 38 eingeschaltet. Ein Absperrventil 42 ist in die Rohrleitung 40 eingebaut. Das Absperrventil 42

ίο wird durch den Druck der Flüssigkeit in der vorderen Kammer A oder durch den Druck des Gases in dem Druck-Gasspeicherbehälter 38 geöffnet und geschlossen. Wenn das Absperrventil 42 geöffnet wird, wird Gas aus dem Druck-Gasspeicherbehälter 37 über die Rohrleitung 59 der hinleren Kammer B zugeführt, wenn jedoch das Absperrventil 42 geschlossen ist, wird Gas aus dem kleinen Druck-Gasspeicherbehälter 38 der hinteren Kammer B zugeleitet. Das Absperrventil 42 ist mit einem Handgriff 43 zur Steuerung der Strömungs-

Si geschwindigkeit versehen. Durch entsprechende Steuerung des Absperrventils 42 kann somit die Geschwindigkeit des Druckanstiegs in der hinteren Kammer B beeinflußt werden.
Wenn der Einspritzkolben 26 das geschmolzene Metall aus dem Zylinder 27 vollständig in den Formhohlraum eingeführt hat (das ist der Fall, wenn der Kolben 2 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-Gasspeicherbehäiter 38 geöffnet und Gas kann durch die Rohrleitung 59 strömen, wodurch das Gas aus dem großen Druck-Gasspeicherbehälter 37 in die hintere Kammer Bströmt.

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 Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit beim ■Arbeitshub übergeht und während dieser sehr schnellen Bewegung das Beschleunigungsausmaß 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

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-Speicherbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilvorrichtung (7) einen ersten FIuid-Durchlaß (a) sowie zweite und dritte FIuid-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)der Steuerventilvorrichtung (7) geschaltet ist. daß der Druckgas- Speicherbehälter ein Niederdruck-Gasspeicherbehälier (15) ist und ;i?r Hochdruck-Gas-Speicherbehälter (14) 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 Rückschlagventil (17) sowie über tin in Reihe geschaltetes Absperrventil (19) und ein Strömlingssteuerventil (20) verbunden ist.

2 Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerventilvorrichtung (7) und der Druckflüssigkeits-Zuführeinrichtung (4) ein ode·- mehrere Rückschlagventile (6, 31)eingescnaltet sind.

3. Druckgießmaschine naenden Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilvornchtung (7) ein Sicherheit; iückschlagventil (32) enthält, das mit der vorderen Kammer (A) des Betitigungs/vlinders (1) verbunden und zwischen dem ersten Fluid Durchlaß (α)und dem Rückschlagventil (31) eingeschaltet ist.

4. Druckgießmaschine nach Anspruch 1. dadurcn gekennzeichnet, daß die Steuerventilvornchtung (7) einen steuerbaren Kolben mit drei in axi.iicm Abstand voneinander angeordneten zylindrischen Teilen (72, 73, 74) anweist und der mittlere Teil (73) mit einem Abschnitt (73a)reduzierten Durchmessers und einem konischen Abschnitt (73b) versehen ist und /wischen einet mit der Dniekflusstekeits Zu fülleinrichtung (4) verbundenen Öffnung (7h) und einer mit der vorderen Kammer (Λ) des Betaiigiings/vlindcrs (I) verbundenen Öffnung (75) im Ventilgehäuse angeordnet ist