DE3203683C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgießmaschine mit einer Gießeinheit, bestehend aus einer Gießgarnitur mit einer Gießkam­ mer, einem Gießkolben sowie einer Gießkolbenstange und einem Gießantrieb, bestehend aus einem Verdichterzylinder aus einem kleinen zylindrischen Abschnitt mit einem Preßkolben, der mit der Gießkolbenstange verbunden ist, und aus einem großen zylin­ drischen Abschnitt mit einem Multiplikatorkolben, in dem eine Längsbohrung vorgesehen ist, die der Kopffläche des Preßkolbens in einer hinteren Zylinderkammer im kleinen zylindrischen Abschnitt gegenüberliegt, einem ersten Durchflußventil, das über eine Druckmittelleitung eine Druckmittelpumpe über eine Öffnung im Verdichterzylinder mit einer hinteren Zylinderkammer verbindet, die zwischen dem Multiplikatorkolben und dem hinteren Teil des großen zylindrischen Abschnitts des Verdich­ terzylinders liegt, und einem zweiten Durchflußventil, das über eine Druckmittelleitung einen Behälter und ein regelbares Drosselventil über eine Öffnung im Verdichterzylinder mit einer vorderen Zylinderkammer verbindet, die zwischen dem Multipli­ katorkolben und dem vorderen Teil des großen zylindrischen Abschnitts des Verdichterzylinders liegt.

Eine derartige Druckgießmaschine ist aus der DE-OS 20 21 182 bekannt. Bei dieser Druckgießmaschine wird der Einspritzdruck mit Hilfe des Multiplikatorkolbens sehr rasch und sehr stark erhöht, da keine Vorkehrungen getroffen sind, das zweite Durchflußventil entweder beim Erreichen eines vorgegebenen Druckes in der hinteren Zylinderkammer im kleinen zylindrischen Abschnitt oder bei Überschreiten einer vorgegebenen Position des Preßkolbens innerhalb des kleinen zylindrischen Abschnitts zu öffnen, um über ein nachgeschaltetes Drosselventil das Aus­ fließen der Druckflüssigkeit aus der hinteren Zylinderkammer mit gewünschter Geschwindigkeit entsprechend der Einstellung der Drosselwirkung des regelbaren Drosselventils in einen Behälter zu regeln.

Eine sehr starke, rasche Erhöhung des Einspritzdrucks kann problematisch sein, da sie zur Gratbildung führt.

Die Druckgießmaschine gemäß der DE-OS 25 05 648 ist ähnlich derjenigen, von der voranstehend als Gattung ausgegangen wird. Dabei handelt es sich um eine Kolben-Zylinderanordnung mit einem Multiplikatorkolben in einem Verdichtzylinder zur Erhöhung eines Stoßdrucks, der durch die kinetische Energie eines Druckmittels erzeugt wird, dessen Fluß plötzlich gestoppt wird. Dementsprechend gilt, daß nach Beendigung des Druckan­ stiegs der Multiplikatorkolben stoppt und danach der Stoßdruck nicht absorbiert werden kann. Bei dieser bekannten Druckgieß­ maschine ist es erforderlich, die Druckanstiegszeit zu steuern, wodurch die Bewegung des Multiplikatorkolbens begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einspritzdruck langsam und gezielt zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckgießmaschine mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.

Durch die erfindungsgemäße Druckgießmaschine läßt sich der Einspritzdruck so gezielt und so allmählich erhöhen, daß eine unerwünschte Gratbildung auch bei unterschiedlichen Ober­ flächenformen vermieden wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Abbildung einer ersten Ausführungsform einer Druckgießmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Kurvenverlauf, der die Beziehung zwischen dem Gegendruck zu dem Einspritzdruck und der Einspritzzeit zeigt, während des Betriebs der in Fig. 1 abgebildeten Druckgießma­ schine, und

Fig. 3 einen Querschnitt einer Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder, wie sie in einer zweiten Ausführungsform der Druckgießmaschine verwendet wird.

Fig. 1 zeigt eine Druckgießmaschine mit einer Gießeinheit, die aus einer Gießgarnitur mit einer Gießkammer 18, einem Gießkolben 16 und einer Gießkolbenstange 19 besteht, die mit einem Gießantrieb verbunden ist. Der Gießantrieb umfaßt einen Verdichterzylinder 10 aus einem kleinen zylindrischen Abschnitt 11 und einem großen zylindrischen Abschnitt 9. In dem kleinen zylindrischen Abschnitt 11 befindet sich ein Preßkolben 13, der mit der Gießkolbenstange 19 verbunden ist. Im großen zylindri­ schen Abschnitt 9 ist ein Multiplikatorkolben 14 angeordnet, der eine Längsbohrung 15 aufweist, die der Kopffläche des Preß­ kolbens 13 in einer hinteren Zylinderkammer 11a im kleinen zylindrischen Abschnitt 11 gegenüberliegt.

Der Gießkolben 16 ist verschiebbar in der Gießkammer 18 ein­ gepaßt, die derart an einer Gußhohlform 15 angeordnet ist, daß das Schmelzbad in einem vorderen Hohlraum 25 bei Batätigung des Verdichtzylinders 10 eingespritzt wird. Die Gießkolbenstange 19 ist mit einem Ende mit dem Gießkolben 16 verbunden und mit dem anderen Ende über ein Verbindungsstück 20 mit einer Kolben­ stange 12 des Preßkolbens 13.

Der Gießantrieb umfaßt des weiteren ein erstes Durchflußventil 23, das über eine Druckmittelleitung 34 eine Druckmittelpumpe P über eine Öffnung 31 im Verdichterzylinder 10 mit einer hin­ teren Zylinderkammer 9b verbindet, die zwischen dem Multipli­ katorkolben 14 und dem hinteren Teil des großen zylindrischen Abschnitts 9 des Verdichterzylinders 10 liegt. Des weiteren gehört zu dem Gießantrieb ein zweites Durchflußventil 24, das über eine Druckmittelleitung 33 einen Behälter 22 und ein regelbares Drosselventil 21 über eine Öffnung 30 im Verdich­ terzylinder 10 mit einer vorderen Zylinderkammer 9a verbindet, die zwischen dem Multiplikatorkolben und dem vorderen Teil des großen zylindrischen Abschnitts 9 des Verdichterzylinders 10 liegt.

Die Öffnung 30 ist am Außenumfang des großen zylindrischen Ab­ schnitts 9 angebracht. Die Öffnung 31 befindet sich an der Ab­ schlußseite des großen zylindrischen Abschnitts 9, während eine weitere Öffnung 32 auf dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 11 vorgesehen ist.

Das Drosselventil 21 arbeitet so, daß es die Durchflußmenge des Druckmittels steuert, das über die Druckmittelleitung 33 in den Behälter 22 aus der vorderen Zylinderkammer 9a fließt, die innerhalb des großen zylindrischen Abschnitts 9 durch den Mul­ tiplikatorkolben 14 begrenzt wird, der sich bis zu einer be­ stimmten Stelle nach links bewegt, wie dies in Fig. 1 darge­ stellt ist. Über diese Bewegung des Multiplikatorkolbens 14 wird die Geschwindigkeit des sich nach links bewegenden Preß­ kolbens 13 gesteuert. Das zweite Durchflußventil 24 wird ge­ öffnet, um das unter Druck stehende Druckmittel aus der vorde­ ren Zylinderkammer 9a in den Behälter 22 fließen zu lassen, wenn der Druck des Druckmittels in der hinteren Zylinderkammer 11a im zylindrischen Abschnitt 11 einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Der Druck des Druckmittels in der hinteren Zylin­ derkammer 11a kann durch ein Druckanzeigegerät sichtbar gemacht werden.

In Fig. 1 ist ein Druckgießzustand dargestellt, in welchem das Schmelzbad in den vorderen Hohlraum eingespritzt wird, unab­ hängig von den Stellungen der Durchflußventile 23 und 24.

Das zweite Durchflußventil 24 öffnet bei Erreichen eines vor­ gegebenen Drucks in der hinteren Zylinderkammer 11a des kleinen zylindrischen Abschnitts 11 des Verdichterzylinders 10. Die Stirnfläche des Preßkolbens 13 ist gleich groß wie die gegen­ überliegende Stirnfläche des Multiplikatorkolbens 14 im kleinen zylindrischen Abschnitt 11 des Verdichterzylinders 10. Jedoch können der Preßkolben 13 und der Multiplikatorkolben 14 auch unterschiedliche Durchmesser haben, abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen, um beispielsweise eine druckerhöhende Geschwindigkeit zu erreichen oder wenn es die Gestalt, die Dichte oder der Werkstoff des Produkts, das gegossen oder gespritzt werden soll, erforderlich machen.

Der Durchmesser der Stirnfläche auf der anderen Seite des Multiplikatorkolbens 14 entspricht dem Durchmesser des großen zylindrischen Abschnitts 9 des Verdichterzylinders 10. Das erste Durchflußventil 23 ist als umschaltbares Mehrwegeventil ausgebildet und über eine Leitung 35 und die Öffnung 32 mit der vorderen Zylinderkammer 11b im kleinen zylindrischen Abschnitt 11 des Verdichterzylinders verbunden.

Die Druckgießmaschine nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Nachdem das Schmelzbad, gewöhnlich flüssiges Metall, in die Gießkammer 18 eingespritzt worden ist, wird ein Magnetventil 23a betätigt, um das erste Durchflußventil 23 nach links aus der in Fig. 1 gezeigten Position zu schieben. Die Druckmittel­ pumpe P versorgt den Verdichterzylinder 10 mit Druckmittel und drückt den Preßkolben 13 in Fig. 1 nach links, um den vorderen Hohlraum der Form 17 mit dem Schmelzbad zu füllen. Während dieses Betriebsablaufs ist der Druck in der vorderen Zylinder­ kammer 11a stufenweise angestiegen und sobald er einen vorbe­ stimmten Wert erreicht hat, öffnet er das zweite Durchfluß­ ventil 24 und das unter Druck stehende Druckmittel in der vorderen Zylinderkammer 9a wird in den Behälter 22 durch die Öffnung 30, das zweite Durchflußventil 24 und das Drosselventil 21 abgelassen. Der Multiplikatorkolben 14 bewegt sich aufgrund des Druckunterschieds in der vorderen und hinteren Zylinder­ kammer 9a bzw. 9b des großen zylindrischen Abschnitts 9 nach links. Wenn sich der Multiplikatorkolben 14 vorwärts schiebt, kann der innere Druck im Verdichterzylinder 10 durch Verstellen des Drosselventils 21, wie dies anhand von Fig. 2 erläutert ist, gesteuert werden und somit auch die Vorschubgeschwindig­ keit des Multiplikatorkolbens 14. Der innere Druck kann in einer solchen Weise gesteuert werden, wie dies die Kurven B und C in Fig. 2 zeigen, in Übereinstimmung mit der im Zustand der Oberflächenschicht des erstarrten Schmelzbades, das in den vorderen Hohlraum 25 eingespritzt wird. Über die Steuerung des inneren Drucks wird ein Druckgußprodukt erhalten, das wenig Grate aufweist.

Die Kurven in Fig. 2 geben die Beziehung zwischen dem Gegendruck des Schmelzbades und dem Einspritzdruck P gegenüber der Zeit t wieder, wobei ein Punkt P′ der Multiplikatorkolben 14 sich nach vorwärts zu bewegen beginnt.

Sobald der Einspritzvorgang beendet ist, bewegt sich das zweite Durchflußventil 24 nach rechts, wodurch das unter Druck stehende Druckmittel in der vorderen Zylinderkammer 11b des zy­ lindrischen Abschnitts 11 in einen Behälter 26 durch die Öff­ nung 32 und die Leitung 35 abfließen kann.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher der Multiplikatorkolben 14 zu einem Zeitpunkt nach links bewegt wird, zu dem ein Druck in der hinteren Zylinderkammer 11a einen vorbestimmten Wert erreicht hat, jedoch ist auch eine Ausfüh­ rungsform denkbar, in welcher der Multiplikatorkolben 14 nach links bewegt wird, sobald der Preßkolben 13 eine vorbestimmte Position erreicht hat.

Die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform der Druckgießma­ schine unterscheidet sich im Hinblick auf den Verdichterzylin­ der 10 nur dadurch von der ersten Ausführungsform, daß ein Rohrstück 52 den kleinen zylindrischen Abschnitt 11 in zwei Abschnitte unterteilt, wobei das Rohrstück 52 einen wesentlich kleineren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt 11 hat. Diese zweite Ausführungsform der Druckgießmaschine arbeitet im wesentlichen in der gleichen Art und Weise, wie dies anhand der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben ist.

Claims (4)

1. Druckgießmaschine mit einer Gießeinheit bestehend aus

• - einer Gießgarnitur mit
  • einer Gießkammer (18),
  • einem Gießkolben (16) sowie
  • einer Gießkolbenstange (19) und
• - einem Gießantrieb, bestehend aus
  • einem Verdichterzylinder (10) aus einem kleinen zylindrischen Abschnitt (11) mit einem Preßkolben (13), der mit der Gießkolbenstange (19) verbunden ist, und aus einem großen zylindrischen Abschnitt (9) mit einem Multiplikatorkolben (14), in dem eine Längsbohrung (15) vorgesehen ist, die der Kopffläche des Preßkolbens (13) in einer hinteren Zylinderkammer (11a) im kleinen zylindrischen Abschnitt (11) gegen­ überliegt,
  • einem ersten Durchflußventil (23), das über eine Druckmittelleitung (34) eine Druckmittelpumpe (P) über eine Öffnung (31) im Verdichterzylinder (10) mit einer hinteren Zylinderkammer (9b) verbindet, die zwi­ schen dem Multiplikatorkolben (14) und dem hinteren Teil des großen zylindrischen Abschnitts (9) des Ver­ dichterzylinders (10) liegt, und
  • einem zweiten Durchflußventil (24), das über eine Druckmittelleitung (33) einen Behälter (22) und ein regelbares Drosselventil (21) über eine Öffnung (30) im Verdichterzylinder (10) mit einer vorderen Zylinder­ kammer (9a) verbindet, die zwischen dem Multiplika­ torkolben und dem vorderen Teil des großen zylindri­ schen Abschnitts (9) des Verdichterzylinders (10) liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das zweite Durchflußventil (24) bei Erreichen eines vorge­ gebenen Drucks in der hinteren Zylinderkammer (11a) des kleinen zylindrischen Abschnitts (11) des Verdichterzylin­ ders (10) öffnet,
• - die Stirnfläche des Preßkolbens (13) gleich der gegenüber­ liegenden Stirnfläche des Multiplikatorkolbens (14) im kleinen zylindrischen Abschnitt (11) des Verdichterzylin­ ders (10) ist und
• - die Stirnfläche auf der anderen Seite des Multiplikator­ kolbens (14) dem Durchmesser des großen zylindrischen Ab­ schnitts (9) des Verdichterzylinders (10) entspricht.

2. Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Zylinderkammer (11b) im kleinen zylindrischen Ab­ schnitt (11) des Verdichterzylinders über eine Öffnung (32) und eine Leitung (35) mit dem ersten Durchflußventil (23) verbunden ist, das als umschaltbares Mehrwegeventil ausgebildet ist.

3. Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Zylinderkammer (11a) im kleinen zylindrischen Ab­ schnitt (11) des Verdichterzylinders (10) durch ein Rohrstück (52) mit einem kleineren Durchmesser als dem kleinen zylindri­ schen Abschnitt (11) in zwei Abschnitte unterteilt ist (Fig. 3).