DE2747066C2 - Vorrichtung zum Einstellen der Preßkolbengeschwindigkeiten und -drücke bei Druckgießmaschinen mit Drei-Phasen-System, insbesondere bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen - Google Patents

Description

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 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 aufweist, an welche die Druckmittelieitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind, und daß der Multiplikatorkolben außer der in den Preßzylinder tauchenden Kolbenstange eine am mittleren Kolbenteil angeordnete, dem Preßkolben abgewandte 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 Ringkolben oberfläche des mittleren Kolbenteils über eine getrenn te Druckmittelleitung für die dritte Arbeiisphase beaufschlagbar ist, als Zusatz zum Patent Nr. 20 21 182.

Insbesondere zum Gießen vom dünnwandigen und komplizierten Werkstücken beispielsweise aus Leicht metall- und ähnlichen Legierungen ist man in neuerer Zeit zunehmend dazu übergegangen, diese Werkstücke mitteis sogenannter DruckgieBmaschinen herzustellen. In diesen Maschinen wird das flüssige Metall in einen Einpreßyzlinder des sogenannten Einpreßteiles einge füllt 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 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 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

Μ welcher der eigentliche Preßkolben i.iil 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

so entsprechend hoher Nachdruck erforderlich, um auch alle Ecken, insbesondere bei komplizierten Formen, mit Sicherheit auszufüllen und Schrumpfungslunker auszugleichen.

Bei bekannten DruckgieBmaschinen »deutsche Ausle-

geschrift 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-Kopf flächen von einer Druckmittelleitung beaufschlagt ist, während bei der zweiten Arbeitsphase die Preßkolben-Kopffläche über eine weitere Druckmittelleitung beaufschlagt wird, und in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des Multiplikatorkolbens erfolgt. Das Druckmittel für die erste und zweite Arbeitsphase wurde hierbei durch ein«!

Miuelbobrung des Multiplikatorkolbens zum eigentlichen Preßkolben geleitet, Tn cjer Mittelbobrung 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 Zei< des Nachdruck-Aufbaues und die sogenannte Schußkolben-Geschwindigkeit nicht unabhängig voneinander 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 setzt nun das Hauptpatent ein und hatte sich zur Aufgabe gestellt, eine Druckgießmaschine zu schaffen, bei der insbesondere in der zweiten und dritten Arbeitsphase Druck- und Geschwindigkdtsverlauf unabhängig voneinander entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gesteuert werden können, wie es in der obengenannten Veröffentlichung in »Gießerei« 57 (1970), Seiten 12 und 17 gefordert ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde gemäß dem Hauptpatent eine Vorrichtung vorgeschlagen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist

Hierdurch wird ohne großen Aufwand eine Trennung der Druckräume zwischen dem Preßzylinder und dem Multiplikatorkolben und dadurch eine unabhängige Regulierung im Druck und in der Geschwindigkeit der zweiten und dritten Arbeitsphase erreicht. Unabhängig von der einfachen Bauweise wird eine zuverlässige Absicherung des Hochdruckes zwischen dem Preßkolben und den vorgeschalteten Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase erreicht. Die Ansteuerung bzw. Beaufschlagung des Multiplikatorkolbens kann schon während der zweiten Arbeitsphase erfolgen, wodurch kurze Schaltzeiten bei der Zusteuerung des Nachdrucks erreicht werden.

Insbesondere bei solchen Druckgießmaschinen, bei denen die dritte Arbeitsphase zur Erzielung des Nachdruckes von einem gesonderten regelbaren Druckspeicher beaufschlagt wird (DE-AS 17 58 615), ergibt sich der Nachteil, daß bei erforderlicher Druckänderung des Nachdruckes der Druckspeicher immer wieder neu einreguliert werden muli, was verhältnismäßig hohe Anforderungen an die Bedienungsperson stellt.

Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein und bezweckt, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent so auszubilden, daß bei Veränderung der Gießkraft der Speicherdruck für die dritte Phase konstant bleiben kann und keine Änderung des Gasvorladedruckes im Druckmittelspeicher für die dritte Phase erforderlich wird.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß bei einer Druckgießmaschine der eingangs beschriebenen Ausführung vorgeschlagen, daß an den Zylinderraum eine Druckmittelleitung angeschlossen ist, in welcher eine zur Regulierung der Nachdruckhöhe vorgesehene steuerbare Druckventileinheit angeordnet ist, durch welche die Druckmittelleitung bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Multiplikatordruckes absperrbar ist. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, daß die Druckventileinheit bis zum Erreichen der gewünschten Nachdruekhöhe die Leitung drucklos hält und dann zur Vermeidung einer weiteren Druckerhöhung durch Absperren der Leitung auf den Multiplikatorkolben im

Zylinderraum ein einstellbarer Gegendruck aufgebracht wird.

Am Druckspeicher selbst ist somit erfindungsgemäß keinerlei Regelung mehr erforderlich. Der Druckspeicher bleibt auf einen bestimmten Druck aufgeladen. Die

ίο Regelung des Nachdruckes erfolgt dann in einfacher Art und Weise durch eine normale Druckventileinheit, die bei Erreichen des gewünschten Eindruckes einen weiteren Druckanstieg durch Erzeugung eines Gegendruckes vermeidet.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, die eine Ausbildungsmöglichkeit des Einpreßteiles 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 Verdichterzylinder 1 verbundenen P-reßzylinder 3 mit Preßkolben 4. Der Preßkolben 4 ist dsbei mit seiner Kolbenstange 6 durch eine Bohrung des Zylinderdekkels 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 dargestelllt) Mit 9 und 10 sind Endschalter angedeutet, deren Funktionen später noch beschrieben werden.

Der Multiplikatorkolben 2 besteht, wie aus 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

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßer. Druckgießmaschine ist folgende:

In der ersten Arbeitsphase (Schuß langsam vor) wird über eine nicht näher dargestellte Druckmittelpumpe Drucköl in die Leitung 12 gedrückt. Dieses Drucköl gelangt dann über ein nicht dargestelltes auf einen bestimmten Wert eingestelltes Drosselventil in den hinteren Zylinderraum 27 des Verdichterzylinders 1 und

so von dort aus über eine Mittelbohrung 28 unter Überwindung eines Rückschlagventils 29 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 Einprsßzylinder 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 abgeleite!.

Während der Vorbewegung des Prelikolbens 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.

Nunmehr tritt über die gleiche Druckmittelleitung 12 Drucköl, welches von einem nicht gezeichneten Druckmittelspeicher kommt, in den Zylinderraum 27 des Verdichterzylinders 1 ein und wird ebenfalls über die durchgehende Mittelbohrung 28 des Multiplikatorkolbens 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 eingestellten Punkt mit dem Schaltnocken 37 des zweiten Endschalters 10 in Berührung, wodurch die dritte Arbeitsphase eingeleitet wird. Hierdurch wird nunmehr Druckmittel von einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelspeicher über die Leitung 14 freigegeben und tritt schlagartig in den Zylinderraum 38 ein. wodurch die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteils 39 des Multiplikatorkolbens 2 beaufschlagt wird. Dadurch bewegt sich nunmehr auch der Multiplikatorkolben 2 in Pfeilrichtung 32.

Bei endgültiger Formfüllung schließt automatisch das Rückschlagventil 29.

Hierbei übernimmt die strichpunktiert mit 50 angedeutete Druckventileinheit folgende Aufgabe:

Zunächst kann das im Zylinderraum 40 befindliche Öl über die Leitung 20 und das geöffnete Rückschlagventil 53 sowie Leitung 61 in den ölbehälter 24 abgeführt werden. Während dieser Zeit wird die mit dem Zylinderraum 30 in Verbindung stehende Leitung 54 über das einstellbare Steuerventil 51 verschlossen. Hai sich im Zylinderraum 30 die gewünschte Nachdruckhöhe eingestellt, so wird bei weiterer Druckerhöhung det Ventilkolben 62 in Pfeilrichtung 63 verschoben, so daO die Leitung 54 über eine Zwischenleitung 58 mit det Leitung 56 verbunden wird. Über die Leitung 56 erfolg! nunmehr eine Beaufschlagung des Rückschlagventils 53 wodurch die mit dem Zylinderraum 40 in Verbindung

ίο stehende Leitung 20 gegenüber der Leitung 61 verschlossen wird.

Die Leitungen 20 und 56 stehen weiterhin über eine Zwischenleitung 55 miteinander in Verbindung, in welcher eine Drossel 52 angeordnet ist. Diese Drossel 52 hat die Aufgabe, daß bei Herstellung der Verbindung zwischen der Leitung 54 und 56 das Rückschlagventil 53 über die Leitung 56 zuerst beaufschlagt wird. Fällt nun im Zylinderraum 30 der Druck etwas ab, so wird der Steuerkolben 62 durch die Feder 60 entgegen der Hfeilrichtung 63 verschoben, verschließt dabei wieder die Leitung 54 und gibt gleichzeitig über eine Ringleitung 59 die Leitung 55/56 zur Leitung 57 frei, die ebenfalls zum Ölbehälter 24 führt. Diese Leitung 57 isi praktisch eine Steuerleitung von geringem Querschnitt.

Dieses gilt auch für den Ringkanal 59, d. h., das bereits nach Abfließen einer ganz geringen ölmenge aus dem Raum 40 sofort der erforderliche Hochdruck wieder aufgebaut wird, wodurch der Kolben 62 abermals nach unten vorschoben und dadurch wieder die eingangs beschriebene Wirkungsweise eintritt. Der Kolben 62 ist praktisch in schwimmender Anordnung vorgesehen und regelt automatisch den Druck im Zylinderraum 30.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, 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 Empreßteil 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 ausgebildet — eine in den Preßzylinder tauchende Kolbenstange aufweist, besteht, wobei in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur die Preßkoloen-Kopffläche über Druckmittelleitungen beaufschlagt ist, während in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkoibens erfolgt, wozu der Multiplikatorkolben eine ein Rückschlagventil beinhaltende Mittelbohrung aufweist, an weiche die Druckmittelieitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind, und daß der Multiplikatorkolben außer der in den Preßzylinder tauchenden Kolbenstange eine am mittleren Kolbenteil angeordnete, dem Preßkolben abgewandte Kolbenstange aufweist, in der sich die Mittelbohrung fortsetzt, wobei die dem Preßkolben abgewandte Kolbenstange aufweist, in der sich die Mittelbohrung fortsetzt, wobei die dem Preßkolben abgewandte Kolbenstange an die Druckmittelieitungen der eru;n und zweiten Arbeitsphase angeschlossen ist und die Rjngkolbfifläche des mittleren Kolbenteils über eine getrennte Druckmittelleitung für die dritte Arbeitsphasc be*<jfschlagbar ist als Zusatz zum Patent Nr. 20*1 182, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zylinderraum (40) ein Druckmittelleitung (20) angeschlossen ist, in welcher eine zur Regulierung der Nachdruckhöhe vorgesehene steuerbare Druckventileinheit angeordnet ist, durch welche in der Druckmittelleitung (20) der Druck so einstellbar ist, daß bei Erreichen eines bestimmten Multiplikatordruckes dieser konstant bleibt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventileinheit bis zum Erreichen der gewünschten Nachdruckhöhe die Leitung (20) drucklos hält und dann zur Vermeidung einer weiteren Druckerhöhung durch Absperren der Leitung (20) auf den Multiplikatorkolben im Zylinderraum (40) ein einstellbarer Gegendruck aufgebracht wird.