DE2746492B2 - Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolben-Geschwindigkeiten und -drücke bei einer Druckgießmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgießmaschine - Google Patents

Description

chen Preßkolben geleitet In der Mittelbohrung des Multiplikatorkolbens war ein Rückschlagventil angeordnet, welches sich nach Beendigung der zweiten Arbeitsphase auf Grund des hinter dem Preßkolben ansteigenden Druckes schloß, wodurch dann hinter dem Multiplikatorkolben der anstehende Druck des Druckmittels wirksam wird.

Diese bekannte Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß die Zeit des Nachdruck-Aufbaues und die sogenannte Schußkolben-Geschwindigkeit nicht unabhängig vor/einander geregelt werden können. Wird z. B. der Preßkolben in der zweiten Phase langsam gefahren, so muß zwangsläufig die ölzuführung aus dem angeschlossenen ölspeicher gedrosselt werden. Dieses bedingt aber wieder, daß die Ölzufuhr auch für die dritte Phase gedrosselt ist, wodurch der Druckaufbau nur verzögert erfolgt, was aber insbesondere bei hochbeanspruchten Gußstücken nachteilig sein kann.

Hier setzte nun der Gedanke des Hauptpatentes ein und hatte sich zur Aufgabe gestellt, eine Lruckgießmaschine zu schaffen, bei der insbesondere in der zweiten und dritten Arbeitsphase Druck- und Geschwindigkeitsverlauf unabhängig voneinander entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gesteuert werden können, wie es in der obengenannten Veröffentlichung in »Gießerei« 57 (1970), Seiten J 2 bis 17 gefordert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde gemäß dem Hauptpatent eine Vorrichtung der eingangs bet chriebenen Ausführung vorgeschlagen. Durch diese Lösung wird ohne großen Aufwand eine Trennung der JO Druckräume zwischen dem Preßzylinder und dem Multiplikatorkolben und dadurch eine unabhängige Regulierung im Druck und in der Geschwindigkeit der zweiten und dritten Arbeitsphase erreicht.

Die vorliegende Erfindung hat sich in Weiterbildung des Hauptpatentes zur Aufgabe gestellt, eine Druckgießmaschine mit Multiplikatorkolben nach dem Hauptpatent in ihrer Ausführung zu vereinfachen und die Steuerung zu verbessern sowie deren Bauelemente in kompakter Bauweise zusammenzufassen.

Im Gegensatz zum Hauptpatent, wo vorzugsweise für die zweite und dritte Arbeitsphase getrennte Hochdruck-Druckmittelspeicher vorgesehen waren, wird gemäß der vorliegenden Weiterentwicklung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Ausführung vorgeschlagen, daß die Druckmittelleitungen für die zweite und dritte Arbeitsphase an einem gemeinsamen Hochdruck-Druckmittelspeicher angeschlossen sind und zwischen dem Hockdruck-Druckmittekpeicher und dem Verdichterzylinder ein Verteilerblock angeordnet ist, an dessen Auslässen gesonderte durch Magnetventile steuerbare Mengenregler angeschlossen sind, wobei von dem einen Mengenregler die Druckmittelleitung zum Zylinderraum des Preßkolbens und von dem anderen Mengenregler eine Druckmittelleitung zum Zylinderraum des Multiplikatorkolbens führt, und die Magnetventile mit bekannten Endschaltern in Wirkverbindung stehen und der Verteilerblock mit den Mengenreglern eine kompakte Baueinheil bilden.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung, die eine t>o Ausbildungsmöglichkeit des Einpreßleiles z. T. schematisch im Längsschnitt darstellt, näher erläutert.

Das Einpreßteil besteht im wesentlichen aus dem Verdichterzylinder 1 mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolben 2 und dem mit dem t>^r> Verdichterzylinder t verbundenen Preßzylinder 3 mit Preßkolben 4. Der Preßkolben 4 ist dabei mit seiner Kolbenstange 6 durch eine Bohrung des Zylinderdekkeis 7 hindurchgeführt An der Stirnfläche der Kolbenstange 6 wird die Einpreßkolbenstange angeflanscht, die mit ihrem Kolben in dem eigentlichen Einpreßzylinder geführt ist (Letzterer ist der Einfachheit halber in der vorliegenden Zeichnung nicht dargestellt) Mit 9 und 10 sind Endschalter angedeutet, deren Funktionen später noch beschrieben werden.

Der Multiplikatorkolben 2 besteht, wie aas der Zeichnung ersichtlich ist im wesentlichen aus dem mittleren Kolbenteil 39 sowie den beiden Kolbenstangen 42 und 43, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Dadurch, daß die dem Preßkolben 4 zugewandte Kolbenstange 42 einen größeren Durchmesser aufweist als die andere Kolbenstange 43, wird gewährleistet daß der sich auf beiden Seiten des Multiplikatorkolbens 2 aufbauende Druck in der ersten und zweiten Arbeitsphase immer eine Verschiebung des Multiplikatorkolbens 2 verhindert

Mit 50 ist ein Hochdruck-Druckmittelspeicher bezeichnet, an welchem ein Verteilerblock 57 beispielsweise durch Anschrauben befestigt ist. An dem Verteilerblock 57 sind Mengenregler 53 und 54 befestigt Diese Mengenregler 53 und 54 werden beispielsweise durch Magnetventile 51 und 52 gesteuert welche ihre Schaltimpulse über die Endschalter 9 und 10 erhalten. Das Druckmittel gelangt vom Hochdruck-Druckmittelspeicher 50 über eine im Verteilerblock 57 vorgesehene Leitung 58 einmal über die Leitung 59 zum Mengenregler 53, der für die zweite Arbeitsphase vorgesehen ist und über eine üruckmittelleitung 13 mit einem in Bewegungsrichtung des Multiplikatorkolbens 2 vor diesem liegenden Zylinderraum 27 in Verbindung steht von wo das Druckmittel über die durchgehende Mittelbohrung 28 des Multiplikatorkolbens 2 in den Zylinderraum 30 des Preßkolbens 4 gelangt.

Auf der anderen Seite gelangt in der dritten Arbeitsphase vom Mengenregler 54 das Druckmittel über eine Druckmittelleitung 14 zum Zylinderraum 38 des Multiplikatorkolbens 2.

Der Verteilerblock 57 sowie die Mengenregler 53 und 54 bilden praktisch eine kompakte Baueinheit, welche beispielsweise durch einfache Schraubverbindung einerseits mit dem Hochdruck-Druckmittelspeicher 50 sowie dem Einpreßteil selber verbunden werden kann, was jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt ist Sämtliche wichtigen Druckmittelleitungen 58,59,60,13 und 14 sind innerhalb des Verteilerblockes 57 angeordnet und somit gegen äußere Einflüsse geschützt

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine ist folgende:

In der ersten Arbeitsphase (Schuß langsam vor) wird über eine nicht näher dargestellte Druckmittelpumpe Drucköl in die Leitung 12 gedruckt. Dieses Drucköl gelangt dann über ein nicht dargestelltes, auf einen bestimmten Wert eingestelltes Drosselventil in den hinteren Zylinderraum 27 des Verdichterzylinders 1 und von dort aus über eine Mittelbohrung 28 unter Überwindung eines Rückschlagventils Z9 in den Zylinderraum 30 des Preßzylinders 3 und beaufschlagt hierbei die Preßkolben-Kopffläche 31 des Preßkolbens 4. Der Preßkolben 4 bewegt sich nunmehr langsam in Pfeilrichtung 32 vor, wobei das in dem nicht dargestellten Einpreßzylinder befindliche flüssige Metall aus demselben in die ebenfalls nicht dargestellte Gießform gepreßt wird. Das auf der Kolbenstangenseite in dem entsprechenden Zylinderraum 33 befindliche Drucköl wird drucklos über eine Zylinderbohrung 35 und Leitung 34 in einen nicht gezeichneten ölbehälter

abgeleitet

Während der Vorbewegung des Preßkolbens 4 verbleibt der Multiplikatorkolben 2 in seiner dargestellten rechten Endstellung.

Hat der Preßkolben 4 eine Stellung erreicht, bei welcher eine nicht dargestellte Schaltscheibe mit dem entsprechenden Schaltnocken 36 des Endschalters 9 in Eingriff kommt, wird die zweite Arbeitsphase eingeleitet

Zu diesem Zweck gibt der Endschalter 9 über eine nicht dargestellte Impulsleitung einen Impuls an das Magnetventil 51, welches den Mengenregler 53 steuert. Nunmehr tritt über die Druckmittelleitung 13 das Drucköl in den Zylinderraum 27 des Verdichterzylinders 1 ein und wird ebenfalls über die durchgehende Miüeibuhrung 2S des Muiiipiikatorkoibens 2 in den Zylinderraum 30 geführt und wirkt nunmehr zusätzlich auf die Preßkolben-Kopffläche 31 des Preßkolbens 4. Hierdurch bewegt sich der Preßkolben 4 in Pfeilrichtung 32 mit erhöhter Geschwindigkeit vorwärts.

Während dieser schnelleren Vorwärtsbewegung kommt die Schaltscheibe an einem genau eingestellter Punkt mit dem Schaltnocken 37 des zweiten Endschalters 10 in Berührung, wodurch die dritte Arbeitsphase eingeleitet wird. Vom Endschalter 10 geht über eine nicht dargestellte Leitung ein impuls zum Magnetventil 52, welches den Mengenregler 54 steuert. Hierdurch wird nunmehr das Druckmittel über die Leitung 14 freigegeben und tritt schlagartig in den Zylinderraum 38

ίο ein, wodurch die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteiles 39 des Multiplikatorkolbens 2 beaufschlagt wird. Dadurch bewegt sich nunmehr auch der Multiplikatorkolben 2 in Pfeilrichtung 32 und wirkt über das zwischengeschaltete öl des Zylinderraumes 30 auf den Preßkolben 4. Nach dieser dritten Erstarrungsphase erfoigt die sogenannte Änsteuerungsphase, in weicher der volle Druck über die Leitungen 13 und 14 aufrechterhalten bleibt. Dann erfolgt die Umschaltung auf Rücklauf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolben-Geschwindigkeiten and -drücke bei einer Druckgießmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgießmaschine, mit Drei-Phasen-System, bei der das Einpreßteil aus einem Preßzylinder mit Preßkolben und einem diesem vorgeschalteten, mit ihm verbundenen Verdichterzylinder mit Multiplikatorkolben, der — als Stufenkolben ausgebildet — eine in den Preßzylinder tauchende Kolbenstange aufweist, besteht, wobei in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur die Preßkoiben-Kopffläche über Druckmittelleitungen beaufschlagt ist, während in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolbens erfolgt, wozu der Multiplikatorkolben eine ein Rückschlagventil beinhaltende Mittelbohrung besitzt, an welche die Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind, und der Muitiplikatorkolben außer der in den Preßzylinder tauchenden Kolbenstange aufweist, in der sich die Mittelbohrung fortsetzt, wobei die dem Preßkolben abgewandte Kolbenstange an die Druckmittelleitungen der ersten und zweiten Arbeitsphase angeschlossen ist und die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteils über eine getrennte Druckmittelleitung für die dritte Arbeitsphase beaufschlagbar ist, nach Patent 20 21 182.9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitungen (13, 14) für die zweite und dritte Arbeitsphase an einem gemeinsamen Hochdruck-Druckmittelspeicher (50) angeschlossen sind und zwischen dem Hochdruck-Druckmittelspeicher (50) und dem Verdichterzylinder (1) ein Verteilerblock (57) angeordnet ist, an dessen Auslässen gesonderte durch Magnetventile (51, 52) steuerbare Mengenregler (53, 54) angeschlossen sind, wobei von dem einen Mengenregler (53) die Druckmittelleitung (13) zum Zylinderraum (30) des Preßkolbens (4) und von dem anderen Mengenregler (54) eine Druckmittelleitung (14) zum Zylinderraum (38) des Multipükatorkolbens (2) führt, und die Magnetventile (51, 52) mit bekannten Endschaltern (9, 10) in Wirkverbindung stehen und der Verteilerblock (57) mit den Mengenreglern (53, 54) eine kompakte Baueinheit bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Druckmittelleitungen (13,14) für die zweite und dritte Arbeitsphase innerhalb des Verteilerblockes (57) angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolben-Geschwindigkeiten und -drücke bei einer Druckgießmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgießmaschine, mit Drei-Phasen-System, bei der das Einpreßteil aus einem Preßzylinder mit Preßkolben und einem diesem vorgeschalteten, mit ihm verbundenen Verdichterzylinder mit Multiplikatorkolben, der — als Stufenkolben ausgebildet — eine in den Preßzylinder tauchende Kolbenstange aufweist, besteht, wobei in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur die Preßkolben-Kopffläche über Druckmittelleitungen beaufschlagt ist, während in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolbens erfolgt, wozu der Multiplikatorkolben eine ein Rückschlagventil beinhaltende Mittelbohrung besitzt, an welche die Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind, und der Multiplikatorkolben außer der in den Preßzylinder tauchenden Kolbenstange aufweist, in der sich die Mittelbohrung fortsetzt, wobei die dem Preßkolben

ίο abgewandte Kolbenstange an die Druckmittelleitungen der ersten und zweiten Arbeitsphase angeschlossen ist und die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteils über eine getrennte Druckmittelleitung für die dritte Arbeitsphase beaufschlagbar ist, nach Patent 20 21 1823.

Insbesondere zum Gießen von dünnwandigen und komplizierten Werkstücken beispielsweise aus Leichtmetall- und ähnlichen Legierungen ist man in neuerer Zeit zunehmend dazu übergegangen, diese Werkstücke mittels sogenannter Druckgießmaschinen herzustellen. In diesen Maschinen wird das flüssige Metall in einen Einpreßzylinder des sogenannten Einpreßteiles eingefüllt und dann aus diesem mittels eines durch Druckmittel beaufschlagten Preßkolben in die nachgeschaltete Form gepreßt.

Die wichtigsten Kriterien bei einer solchen Maschine bestehen darin, daß einerseits das flüssige Metall möglichst schnell aus dem Einpreßzylinder in die Form gepreßt werden soll und zum anderen ein genau

jo vorbestimmter Mindestnachdruck in möglichst kurzer Zeit aufgebaut werden muß. In dieser Hinsicht traten bei allen bisher bekanntgewordenen Druckgießmaschinen erhebliche Schwierigkeiten auf.

Aus diesem Grund ist man bei Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art bekannterweise dazu übergegangen (Gießerei 54 [1967] S. 553/60 und 57 [1970], S. 12/17), den gesamten Gießvorgang in drei Arbeitsphasen zu unterteilen, und zwar in eine erste Arbeitsphase, in welcher der eigentliche Preßkolben mit einer verhältnismäßig langsamen Geschwindigkeit den Preßvorgang einleitet, in welchem die noch in dem Einpreßzylinder befindliche Luft aus. demselben entweichen kann, eine zweite Arbeitsphase, in welcher der Preßkolben mit erhöhter Geschwindigkeit bewegt wird und hierbei verhältnismäßig schnell das flüssige Metall in die Form drückt, und eine dritte Arbeitsphase, in welcher das Material in der Form auf seinen vorbestimmten und gewünschten Zustand verdichtet wird. Hierbei ist ein entsprechend hoher Nachdruck erforderlich, um auch alle Ecken insbesondere bei komplizierten Formen mit Sicherheit auszufüllen und Schrumpfungslunker auszugleichen.

Bei bekannten Druckgießmaschinen (deutsche Auslegeschrift 15 08 880, »Foundry Trade Journal« August 1969, Seite 340 und Artikel: »Cold Chamber Shot Intensifier System« in »Die Casting Engineer« Juli/ August 1965) dieser Art bestand das Einpreßteil aus einem Verdichterzylinder mit Verdichterkolben und einem diesem nachgeschalteten und mit ihm verbundenen Preßzylinder mit Preßkolben, wobei in der ersten Arbeitsphase nur die Preßkolben-Kopffläche von einer Druckmittelleitung beaufschlagbar ist, während bei der zweiten Arbeitsphase die Preßkolben-Kopffläche über eine weitere Druckmittelleitung beaufschlagt wird, und

b^r> in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des Multiplikatorkolbens erfolgt. Das Druckmittel für die erste und zweite Arbeitsphase wurde hierbei durch eine Mittelbohrung des Multiplikatorkolbens zum eigentli-