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Vertikale Druckgußmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine vertikale Druckgußmaschine der
im Oberbegriff des Hauptanspruchs näher gekennzeichneten Art.
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Eine senkrechte Druckgußmaschine besitzt zwar gewisse Vorteile, ihre
Anwendung ist jedoch insbesondere dadurch konstruktionsgemäß beschränkt, daß eine
solche Maschine eine Vielzahl von Teilelementen umfaßt, die nur mit Schwierigkeiten
in einem einwandfreien Betriebszustand gehalten werden kann. Wenn z.B. die Gießhülse
und die untere bzw.
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unbewegliche Form einer Bauart mit einer unbeweglichen Platte verbunden
sind, können sie nicht ohne weiteres und nur bei Austausch der Teile entfernt werden,
so daß es nötig ist, das flüssige Metall durch die Trennebene der
oberen
und der unteren Form einzufüllen. Demnach neigen Obergelaufenes flüssiges Metall
oder Fremdkörper innerhalb der unteren Form dazu, sich anzuhäufen, wodurch die Form
beschädigt wird. Es ist im übrigen nötig, die Formen zu reinigen und sie einzuschmieren,
ehe eingefüllt wird, und die Formen zu verspannen und ein Kernstück zum Schluß des
Einfüllvorgangs einzulegen, so daß der Arbeitszyklus verlängert wird. Im Ergebnis
wird die Temperatur des flüssigen Metalls herabgesetzt und die Güte der Gußstücke
beeinträchtigt.
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Mit Bezug auf das Verhältnis zwischen der Arbeitszykluszeit und der
Temperatur des flüssigen Metalls bestehen zwi nicht miteinander zu vereinende Forderungen,
d.h. einerseits, um die Güte des Produktes zu erhöhen, muß die Temperatur des flüssigen
Metalls möglichst hoch liegen, während andererseits, um die Geschwindigkeit der
Produktion zu erhöhen, die Temperatur des flüssigen Metalls möglichst niedrig liegen
sollte, um sein Erstarren zu beschleunigen.
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Es wird, in anderen Worten, die Leistungsfähigkeit nicht in Betracht
gezogen, wenn eine hohe Qualität verlangt wird, während, wenn es auf die Produktivität
ankommt, auf Qualität weniger geachtet wird. Solche nicht miteinander zu vereinenden
Forderungen sind bei einer vertikalen Druckgußmaschine nicht zu vermeiden. Bei einer
solchen Konstruktion ist demzufolge der Produktivität der Vorzug gegeben worden,
wobei, um einen zu großen Temperaturanstieg der Gießhülse zu vermeiden, Mittel vorgesehen
sind, um die Hülse als ganzes abzukühlen. Die Folge hiervon ist, daß die feste Phase
des flüssigen Metalls einen größeren Anteil ausmacht, so daß die Güte des Produktes
herabgesetzt wird.
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Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung unter anderem die Aufgabe
bzw. das Ziel zugrunde, eine verbesserte vertikale Druckmaschine zur Verfügung zu
stellen, die leicht zu
warten ist, eine große Leistungsfähigkeit
besitzt und die Güte der Produkte nicht herabsetzt.
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Weiterhin liegt der vorliezenden Erfindung die Aufgabe bzw.
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das Ziel zugrunde, eine verbesserte senkrechte Druckgußmaschine zu
schaffen, bei der es nicht nötig ist, das flüssige Metall in die Gießhülse von einer
oberhalb der unbeweglichen Form liegenden Stellung einzufüllen, so daß die Güte
des Produktes erhöht und das Reinigen und Einschmieren der Formen leichter durchzuführen
ist.
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Eei einer Druckgußmaschine mit einer unbeweglichen Platte, einer darauf
befestigten unbeweglichen Form, einer beweglichen Form, einer Betätigungseinrichtung
für die bewegliche Form, um diese gegen die unbewegliche Form zu verspannen und
dadurch einen dazwischen liegenden Formhohlraum zu bilden, einer Gießhülse, die
flüssiges Metall enthält, und einem Gießkolben, der innerhalb der Gießhülse liegt
und dazu dient, das flüssige Metall in den Formhohlraum zu befördern ist die vorliegende
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Gießhülse an der unbeweglichen
Platte befestigt ist und mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, daß eine untere
Gießhülse normalerweise mit der oberen Gießhülse senkrecht ausgerichtet ist, daß
eine Betätigungseinrichtung vorhanden ist, um die untere Gießhülse in und außer
Eingriff mit der oberen Gießhülse zu bringen, daß ein Stützglied die untere Gießhülse
abstützt, wenn diese nicht in Eingriff mit der oberen Gießhülse ist, daß eine Antriebseinrichtung
die untere Gießhülse zwischen ihrer normalen Stellung, in der sie in senkrechter
Ausrichtung in bezug auf die obere Gießhülse gehalten ist, und eing zur Seite der
unbeweglichen Platte bewegt, daß eine Gießeinrichtung vorgesehen ist, um flüssiges
Metall in die untere Gießhülse zu gießen, wenn diese sich in der seitlichen Stellung
befindet, und daß eine Betätigungseinrichtung für den Gießkolben vorhanden ist,
um das schmelzflüssige, innerhalb der unteren Gießhülse enthaltene Metall in den
Formhohlraum zu gießen.
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Die untere Gießhülse ist geneigt angeordnet oder sie kann in die seitliche
Stellung waagerecht verschoben werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der
folgenden näheren Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen: Figur 1 schematisch eine Vorderansicht einer Form einer bekannten senkrechten
Druckgußmaschine; Figur 2 eine Längsschnitt-Ansicht eines Teiles der Maschine gemäß
Figur 1; Figur 3 eine Längsschnitt-Ansicht eines Teiles einer anderen senkrechten
Druckgußmaschine gemäß dem Stand der Technik; Figur 4a eine Längsschnitt-Ansicht
eines Ausführungsbeispieles der senkrechten Druckgußmaschine gemäß der Erfindung;
Figur 4b einen Querschnitt gemäß der Linie IVb-IVb in der Figur 4a; Figur 5a einen
Längsschnitt, der eine Abänderung der Erfindung zeigt; Figur 5b einen Längsschnitt
gemäß der Linie Vb-Vb in der Figur 5a; Figur 5c eine Draufsicht der Führungsplatte,
die in der abgeänderten Form gemäß Figur 5a zur Anwendung kommt; Figur 6 einen Längsschnitt
durch die Form nach dem Gießen des schmelzflüssigen Metalls und Figur 7 einen Längsschnitt
durch einen Teil eines noch weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Vor der Beschreibung der Erfindung erfolgt eine Erläuterung einer
typischen senkrechten Druckgußmaschine in bezug zunächst auf Figur 1, die eine Formverspanneinheit
A und eine Druckgußeinheit B umfaßt. Diese Einheiten bestehen aus unbeweglichen
Platten 1 und 2, einer beweglichen Platte 3, einem Formverspannzylinder 4, die bewegliche
Platte 3 fthrenden Säulen 5, einer durch die bewegliche Platte 3 getragenen
beweglichen
Form 6, einer an der unbeweglichen Platte 1 befestigten unbeweglichen Form 7, einer
Gießhülse 8, einem in der Gießhülse angeordneten Kolben 9 sowie einem zur Betätigung
des Gießkolbens dienenden Druckölzylinder 10.
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Eine vertikale Druckgußmaschine der oben genannten Art ist zwar imstande,
Produkte mit einer besseren Qualität als eine Druckgußmaschine der horizontalen
Bauart herzustellen, doch sie bietet insofern Nachteile, daß die Leistung gering
ist, d.h. der Arbeitszyklus ist lang. Ein Grund dafür liegt darin, daß weil die
Gießhülse 8, der Gießkolben 9, die unbewegliche Platte 1 und die unbewegliche Form
7 ein Aggregat bilden, man das flüssige Metall durch die Trennebene zwischen der
beweglichen und der unbeweglichen Form einfüllen muß, indem man eine Gießkanne 11
und einen Einfülltrichter 12 mit einer beweglichen Konsole 13 nach Anheben der beweglichen
Form 6 in der Richtung der Pfeile heranbringen muß. Aus diesem Grund entstehen die
folgenden Nachteile wie oben erwähnt.
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1. Da die Einfülleinrichtungen 11, 12 und 13 in dem Raum zwischen
der beweglichen und der unbeweglichen Form 6 und 7 bewegt werden, neign übergelaufenes
flüssiges Metall und Schlacke dazu, sich innerhalb der unbeweglichen Form 7 anzuhäufen,
wodurch die Form 7 beschädigt wird.
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2. Vor dem Einfüllvorgang müssen die Formen gereinigt und eingeschmiert
werden. Nach dem Einfüllvorgang müssen die Formen verspannt und ein Kernstück eingelegt
werden, was nicht nur den Arbeitszyklus verlängert sondern auch die Temperatur des
flüssigen Metalls herabsetzt.
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Bei einer anderen vertikalen DruckguEmaschine suchte man einen übermäßigen
Temperaturanstieg in der Gießhülse zu vermeiden und das Erstarren des flüssigen
Metalls zu verbessern, um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Dabei wurde (Figur
3) ein Abkühlhohlraum 302 innerhalb der unbeweglichen Platte 300 vorgesehen, der
die Gießhülse 301 umgab, um den oberen Teil der Hülse 301 abzukühlen. Eine äußere
Hülse 304
mit einem Abkühlhohlraum 303 war an der Gießhülse 301
angeordnet, um die ganze Länge der Hülse 301 abzukühlen. Bei dieser Anordnung jedoch
steigt der Anteil an flüssiger Phase des flüssigen Metalls, was die Güte des Produkts
herabsetzt.
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Figur 4a zeigt einen Längsschnitt einer verbesserten erfindungsgemäßen
vertikalen Druckgußmaschine und insbesondere ihre Druckgießeinheit, bei der auch
in den Figuren 1 und 2 vorkommende technische Begriffe und Teile durch die gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gießhülse
8 in eine obere Hülse 14, die an der unbeweglichen Platte 1 befestigt ist, sowie
eine bewegliche untere Hülse 15 unterteilt. Ein Kühlhohlraum 16 steht mit einer
Wasserzufuhrleitung 402 in Verbindung. Eine Wasserabfuhrleitung 403 ist so ausgebildet,
daß sie die obere Hülse 14 umgibt, um diese bei einer niedrigen Temperatur zu halten.
Die bewegliche Form 7 ist mit einer Abkühlleitung 408 versehen. Am äußeren Umfang
der unteren Hülse 15 ist eine Heizvorrichtung 17 vorgesehen, um die untere Hülse
bei einer hohen Temperatur zu halten. Der Gießkolben 9 ist in der unteren Hülse
15 angeordnet, während das untere Ende der Gießhülse mit der Kolbenstange eines
Gießzylinders 10 verbunden ist, dessen unteres Ende an einer am Maschinenrahmen
befestigten Halterung 404 schwenkbar angeordnet ist.
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Das untere Ende der oberen Hülse 14 und das obere Ende der unteren
Hülse 15 sind mittels einer Dichtung an zwei Stufen (faucet joint) lösbar miteinander
verbunden. Ein Ring 18 umgibt mit engem Sitz das untere Ende der unteren Hülse 15.
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Beim Trennen der unteren Hülse 15 von der oberen Hülse 14 wird die
untere Stellung der unteren Hülse 15 durch das obere Ende eines am Gießzylinder
10 befestigten Stützgliedes 19 bestimmt. Andererseits steht der Ring 18 mit einem
Betätigungsglied 20 in Verbindung, das durch einen senkrechten Verschiebungszylinder
23 betätigt wird, der an der unteren Fläche der unbeweglichen Platte 1 befestigt
ist, um die
untere Hülse 15 senkrecht ZU verschieben. Dank dieser
Konstruktion ist eine Verschiebung bzw. Ausschwenkung der unteren Hülse 15 in horizontaler
Richtung (Pfeil C-D) möglich. Die NIöglichkeit einer solchen Ausschwenkung ohne
Schwierigkeiten läst sich anhand der Figur 4b näher erklären, die den Teil 401 von
unten zeigt.
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Der Gießzylinder 10 wird durch einen Druckölkippzylinder 21 um eine
Achse 0 verschwenkt, der an einem am Maschinenrahmen befestigten Stützglied 405
schwenkbar getragen ist. Die Gießstellung des Gießzylinders 10 wird durch das Ende
22a einer Verstellschraube 22 festgelegt.
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Bei dem Betrieb der Maschine wird die untere Hülse 15 in die geneigte
Stellung durch Ausschwenken des Gießkolbens 10 gebracht. In dieser Stellung ist
das obere Ende der unteren Hülse 15 in einer Lage angeordnet, die zur Seite der
unbeweglichen Platte 1 liegt, so daß es möglich ist, das flüge Metall in die untere
Hülse 15 aus der Gießpfanne einzufüllen.
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Sodann wird die Gießeinheit B zurück in die senkrechte Stellung durch
Ausschwenken des Zylinders 21 gebracht.
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Gleichzeitig wird der Verschiebungszylinder 23 in der vertikalen Richtung
E-F betätigt, um die untere Hülse 15 gegen die obere Hülse 14 mittels des Betätigungsgliedes
20 zu verspannen. Man wird natürlich verstehen, daß das Reinigen der oberen und
der unteren Form 6, 7, das Aufbringen des Schmiermittels, das Einbringen eines (nicht
abgebildeten) Kernstücks und das Verspannen der Formen bis zu diesem Zeitpunkt vollzogen
sein werden. Sofort nach dem in Eingriff kommen der oberen und der unteren Hülse
14, 15 wird als nächstes der Gießzylinder 10 nach oben bewegt, um den Gießkolben
in die Höhe zu bringen, so daß das flüssige Metall gegossen werden kann (vgl. Figur
6).
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Es vergehen im allgemeinen 4 bis 10 Sekunden zwischen dem Einfüllen
des schmelzflüssigen Metalls 406 in die untere Hülse 15
und dem
Gießen des flüssigen Metalls, so daß das flüssige Metall abkühlt und zu erstarren
beginnt, es sei denn, die untere Hülse 15 und das darin enthaltene flüssige Metall
406 werden erhitzt. Aus diesem Grund wird die Heizvorrichtung 17, die z.B. eine
elektrische Heizeinheit sein kann, während dieser Zeit unter Strom gesetzt, um einem
Erstarren des flüssigen Metalls entgegenzuwirken. Falls erwünscht, kann ein nicht
abgebildeter Schalter, der mit der Heizeinrichtung in Serie geschaltet ist, ein-
und ausgeschaltet werden, und zwar gemäß dem Programm für das Einfüllen und Gießen
des flüssigen Metalls.
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Beim schnellen Anheben des Gießkolbens 9 wird das flüssige Metall
in den Hohlraum 407 der Formen 6 und 7 durch die abgekühlte obere Hülse 14 geleitet,
wobei jedoch ein Teil des flüssigen Metalls (Figur 6) im oberen Teil der oberen
Hülse 14 als Einguß 601 zurückbleibt. Unter diesen Umständen muß dann der Einguß
601 abgekühlt werden, um die Leistungsfähigkeit zu steigern. In anderen Worten kann
durch die Bildung eines Eingusses in der oberen Hülse 14 das Abkühlen des Gußstücks
verbessert wurden. Ein solches Abkühlen kann durch die Kühlung der oberen Hülse
und durch Erhitzung der unteren Hülse 15 wirksam erzielt werden.
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Trotz des Fließens des flüssigen Metalls durch die gekühlte obere
Hülse 14 beim Gießen ist wegen der kurzen Gießzeit der Zeitraum des Fließens des
flüssigen Metalls durch die obere Hülse sehr kurz. Sie beträgt lediglich 0,1 Sek.,
so daß die Abkühlung des flüssigen Metalls klein ist.
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Zum Schluß des Abkühlens des gegossenen Produkts wird die obere Form
6 nach oben bewegt. Gleichzeitig wird der Gießkolben 9 weiter nach oben verschoben,
um das Produkt aus der unteren Form 7 zusammen mit dem Einguß zu entfernen. Danach
wird der Gießkolben 9 und der Kolben des Verschiebungszylinders 23 nach unten bewegt.
Sodann wird der Kippzylinder 21
angetrieben, um die Cießeinheit
B auszuschwenken und den Arbeitszyklus zuendezuführen.
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Figur 5a zeigt eine abgeänderte Ausführungsform dieser Erfindung,
bei der die untere Hülse, die den Gießkolben 9 umfaßt, über einer horizontalen Führungsplatte
bzw. Schiene 24 über den Ring 18 waagerecht beweglich ist. Das Aggregat wird mittels
eines Druckölzylinders 27 in die Einfülllage gebracht. Zu dieser Zeit kommt das
untere Ende des Gießkolbens 9 außer Eingriff mit einer Klaue 25, die am durch ein
Stützglied 502 getragenen Zylinder 10 angeordnet ist. Eine lösbare Befestigung 26
zwischen dem Ring 18 und der Kolbenstange 28 des Druckölzylinders 27 an der Führungsschiene
ist so ausgebildet, daß sie eine relative senkrechte Bewegung zwischen dem Ring
und der Kolbenstange zuläßt.
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Gemäß Figur 5b ist die Klaue 25 mit einer Kerbe ausgestattet, um die
waagerechte Bewegung des unteren Endes des Gießkolbens 9 zu ermöglichen und um das
vergrößerte untere Ende des Gießkolbens aufzunehmen. Im übrigen ist gemäß Figur
5c die Führungsschiene 24 als ebene Platte ausgebildet, die eine Führungsnut 405
umfaßt, um den Gießkolben 9 und Winkelglieder 505 zu umfassen, die die Führungsschiene
an der Maschine verankern.
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Die abgewandelte Ausführungsform gemäß Figur 5a funktioniert folgendermaßen.
Wenn die Gießeinheit in der rechten Einfüllstellung gehalten ist, in der das obere
Ende der unteren Hülse 15 von der unbeweglichen Platte 1 entfernt liegt, wird das
flüssige Metall in die untere Hülse eingefüllt. Es wird dann der Druckölzylinder
27 betätigt, um die untere Hülse 15 in eine Stellung zu bringen, die unmittelbar
unterhalb der oberen Hülse 14 liegt. Danach wird das flüssige Metall in der unteren
Hülse 15 zum Fließen gebracht und in die Formen gegossen, und zwar auf dieselbe
Art und Weise, die oben in bezug auf das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben worden ist.
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Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß bei Betätigung des Verschiebungszylinders
23, um die untere Hülse 15 von der oberen Hülse 14 zu trennen, die untere Hülse
15 von der oberen Hülse 14 dadurch wegbewegt wird, daß der Schwenkzylinder 21 oder
der Druckölzylinder 27 betätigt und das flüssige Metall in die untere Hülse 15 hineingefüllt
wird. Sodann wird die untere Hülse 15 wieder senkrecht in bezug auf die obere Hülse
14 dadurch ausgerichtet, daß der Schwenkzylinder Z1 oder der Druckölzylinder 27
betätigt wird. Danach wird die untere Hülse gegen die obere Hülse durch Betätigen
des Verschiebungszylinders 23 verspannt. Nach der Bewegung nach unten der oberen
Form wird der obere Zylinder 10 betätigt, um das flüssige Metall zu befördern und
es in den Formhohlraum zu gießen, der durch die Formen festgelegt ist. Nach Erstarren
des vergossenen Metalls wird die obere Form 6 nach oben und der Gießkolben 9 weiter
nach oben geführt, um das gegossene Produkt auszustoßen, womit ein Arbeitszyklus
vollzogen ist. Demnach kann man die obere Form schon nach unten bewegen, wenn der
Verschiebungszylinder 23 betätigt wird, um die untere Hülse zu erheben. Demzufolge
ist es möglich, die Formen zu reinigen und sie einzuschmieren innerhalb des Zeitraumes,
der zwischen dem Herabsetzen des Gießkolbens 9 und dem Anheben des Kolbens des Verschiebungszylinders
23 liegt, wodurch der Arbeitszyklus ganz erheblich verkürzt wird. Solche Arbeitsstufen
lassen sich durch eine an sich bekannte Programmsteuerung oder durch manuelle oder
automatische Steuerung oder eine kombinierte Steuerung erreichen. Die Verlaufssteuerung
der Stufen hat keine Bedeutung für die Erfindung, so daß eine nähere Beschreibung
entfällt.
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Figur 7 zeigt eine abgeänderte Gießhülse, bei der ein thermisches
Isolierglied 701 zwischen der oberen Hülse 14 und der unteren Hülse 15 angeordnet
ist, um die Kühlwirkung für die obere Hülse 14 und die Heizwirkung für die untere
Hülse 15
zu verbessern. Das thermische Isolierglied 701 läßt sich
an einem oder beiden der oberen bzw. unteren Hülse vorsehen.
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Wie oben beschrieben, wird gemäß der Erfindung das flüssige Metall
in die untere Hülse eingefüllt, während diese in eine Stellung zur Seite der unbeweglichen
Platte angeordnet ist, wonach die obere und die untere Ilülse miteinander verbunden
werden, um das flüssige Metall zu befördern und zu gießen, so daß es möglich ist,
das Kernstück einzulegen und die Formen miteinander zu verspannen noch während der
Gießvorgang stattfindet, was den Arbeitszyklus verkürzt. Als weiterer Vorteil ist
die Möglichkeit zu werten, da9 Abkühlen der unteren hülse und das Erhitzen der oberen
Hülse unabhängig zu steuern, wodurch der Finguß, der nach dem Gießvorgang gebildet
wird, wirksam abgekühlt werden kann. Demzufolge wird die Leistungsfähigkeit der
Maschine und die Güte der Produkte erhöht.
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Als weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung wird das flüssige
Metall nicht unmittelbar oberhalb der unteren Form eingefüllt, so daß die Möglichkeit
einer Beschädigung dieser Form nicht vorhanden ist.
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Wie der vorhergehenden Beschreibung zu entnehmen ist, befaßt sich
die Erfindung mit einer Druckgußmaschine, bei der flüssiges Metall, das in einer
senkrechten Cießhülse unterhalb einer unbeweglichen Platte enthalten ist, in einen
Formhohlraum hineingegossen wird, der zwischen einer unbeweglichen Form und einer
beweglichen Form gebildet ist, wobei die bewegliche gegen die unbewegliche Form
verspannt ist. Die Gießhülse ist in zwei Teile getrennt. Die obere Gießhülse wird
an der unbeweglichen Platte befestigt und steht mit dem Formhohlraum in Verbindung.
Die untere Gießhülse ist in der normalen Stellung mit der oberen Cießhülse ausgerichtet.
Sie wird jedoch in einer Stellung gehalten, die zur Seite der unbeweglichen Platte
liegt, um das flüssige Metall aufzunehmen.
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Bei der Rückkehr der unteren Gießhülse in die normale senkrechte Stellung
wird sie gegen die obere Gießhülse verspannt. In der unteren Gießhülse enthaltenes
flüssiges Metall wird befördert und in den Formhohlraum durch Betätigung eines Gießkolbens
gegossen.