DE3727511A1 - Tandem-druckgussmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tandem-Druckgußmaschine zur Verarbeitung von aufschmelzbaren Metallen mit einer auf einem Maschinengestell liegend angeordneten, zwei horizon­ tal beabstandete Druckgußformen aufnehmenden Schließein­ heit, wobei die Druckgußformen aus jeweils zwei entlang einer senkrechten Ebene getrennten Formenhälften zusammen­ gesetzt sind, von denen jeweils die eine Formhälfte starr mit der Schließeinheit verbunden und die jeweils andere Formenhälfte zum Öffnen und Schließen der Druckgußform in entgegengesetzte Richtungen horizontal verschiebbar sind, und mit einer Spritzeinheit, in welcher das zu verarbei­ tende Metall in schmelzflüssigem Zustand auf Vorrat gehal­ ten und mittels eines Spritzzylinders portioniert zu einer mit der jeweils geschlossenen Druckgußform verbindbaren Düse gefördert werden kann.

In dieser Weise ausgebildete Tandem-Maschinen sind insbe­ sondere als Spritzgießmaschinen für die Verarbeitung von Kunststoffen bekannt (DE-OS 22 38 347), wobei für die Förderung des Kunststoffs zu den Spritzgußformen heute allerdings in der Regel anstelle eines Spritzzylinders ein Schneckenextruder mit gesteuerten Abgabedüsen Verwendung findet (DE-OS 19 65 779). Der Einlaßkanal, über welchen das schmelzflüssige Material in die Formen eingespritzt wird, ist dabei etwa mittig in den verschieblichen Formenhälften ausgebildet, wobei jeder Form jeweils eine gesonderte Spritzdüse zugeordnet ist. Die Anwendung solcher Tandem- Maschinen für den Metall-Druckguß ist grundsätzlich möglich, wobei solche Druckgußmaschinen aber wegen der im Vergleich zu Kunststoff hohen Wärmespeicherkapazität von Metallen mit relativ geringen Schußzahlen betrieben werden müssen, um die Abkühlung des Materials in den abgespritzten Druckguß­ formen soweit zu ermöglichen, daß die Druckgußteile in hin­ reichendem Maß erstarrt sind, um aus der Form ausgeworfen zu werden. Die Erhöhung der Schußzahl durch Zwangskühlung der Druckgußformen ist insbesondere dann problematisch, wenn die zur Füllung der Formen erforderliche Anguß- und Verteilerkanäle größere Längen und geringen Querschnitt haben, da dann die Gefahr von vorzeitigem Erstarren des Metalls mit der Folge einer mangelhaften Formfüllung gege­ ben ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Tandem-Druckgußmaschine zu schaffen, welche eine wesentlich erhöhte Gießleistung aufweist, ohne daß diese mit einer Verschlechterung der Qualität der erzeugten Werkstücke oder mit einer Erhöhung des Ausschusses einhergeht.

Ausgehend von einer Druckgußmaschine der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einlaßkanal für die Druckgußformen jeweils in der Form­ hälften-Trennebene vorgesehen und die Schließeinheit als Ganzes in Längsrichtung horizontal zwischen zwei End­ stellungen verfahrbar ist, in welchen jeweils die Form­ hälften-Trennebene einer der Druckgußformen zur Düse der Spritzeinheit ausgerichtet ist, und daß die Schließeinheit und die Spritzeinheit relativ zueinander quer zur Längs­ richtung zwischen einer Endstellung, in welcher die Spritz­ düse abgedichtet am Einlaßkanal einer der Druckgußformen angepreßt ist, und einer zweiten Endstellung, in welcher die Düse in Querrichtung von den Druckgußformen beabstandet ist, verschiebbar ausgebildet sind. Die Anordnung des Ein­ laßkanals in der Trennebene der Formhälften hat den Vorteil, daß der Kanal mit kürzerer Länge und geringeren Umlenkungen hergestellt werden kann, wodurch sich nicht nur der Materialabfall für die Angüsse verringert, sondern auch ein schnelleres Füllen der Form bei geringerem Spritzdruck erzielt wird. Durch den gleichzeitig erreichten gleich­ mäßigeren Fließverlauf wird auch eine verbesserte Struktur des Werkstücks erzielt. Dabei ist durch die kürzeren Angußkanäle mit geringeren Umlenkungen nicht nur eine schnellere Füllung der Form möglich, sondern die Gefahr des Erstarrens des schmelzflüssigen Metalls in den Angüssen ist verringert, so daß die Formen auch in verstärktem Maße zwangsgekühlt werden können. Dadurch ist es möglich, die Gußwerkstücke schneller abzukühlen und die Leistung der Druckgußmaschine deutlich zu erhöhen. Versuche an einem Prototyp der erfindungsgemäßen Druckgußmaschine haben ergeben, daß je Druckgußform eine Schußzahl von 10 Werk­ stücken/Minute, d.h. insgesamt 20 Werkstücke/Minute, bei der Tandemmaschine erreicht werden, während die Leistung der üblichen heutigen Produktionsmaschinen bei etwa 4 bis 6 Werkstücken/Minute liegt. Ein weiterer Vorteil der Ausbildung des Einlaßkanals in der Formhälften-Trennebene liegt darin, daß die eigentlichen Formen als Einsätze in einer der beiden die Stammformen bildenden Formhälften ausgebildet werden können, wobei ein Austausch der Formeneinsätze ohne Ausbau der Stammformen möglich ist. Ein schnelles Umrüsten der Maschine auf die Herstellung anderer Werkstücke durch einfaches Austauschen der Formeinsätze bei auseinandergefahrenen Formhälften bzw. ein schnelles Ersetzen von verschlissenen Formeinsätzen ist daher ohne Schwierigkeiten möglich.

Die Spritzeinheit ist vorzugsweise starr mit dem Maschinen­ ständer verbunden, während die Schließeinheit als Ganzes relativ zur Spritzeinheit in Querrichtung verschiebbar aus­ gebildet ist. Dies hat im Vergleich zu der grundsätzlich ebenfalls möglichen Ausgestaltung derart, daß die Spritzeinheit quer verfahrbar ausgebildet wird, den Vorteil, daß das in der Spritzeinheit auf Vorrat gehaltene schmelzflüssige Metall in Ruhe bleibt und somit die sich auf seiner Oberfläche bildende Oxydhaut nicht zerstört wird. Dadurch wird nicht nur die Bildung von weiterem Oxyd verhindert, sondern es wird auch sichergestellt, daß beim Spritzvorgang keine Metalloxydpartikel in die Druckgußform gelangen. Die Möglichkeit der Entstehung von Werkstücken mit mangelhafter Oberflächenqualität wird somit vermieden.

Zum Verfahren der Schließeinheit in Längsrichtung und/oder zum Verschieben der Schließeinheit und der Spritzeinheit relativ zueinander quer zur Längsrichtung werden zweckmäßig - an sich bekannte - doppelt wirkende druckmittelbeauf­ schlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen, die einer­ seits am Maschinengestell und andererseits an der zu ver­ fahrenden bzw. zu verschiebenden Einheit angreifen. Besonders bewährt haben sich hierbei hydraulische Kolben- Zylinder-Einheiten.

Zum Öffnen und Schließen der Druckgußformen ist zweckmäßig jeder Druckgußform jeweils wenigstens eine doppelt wirkende druckmittelbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit zugeord­ net, welche einerseits an der Schließeinheit und anderer­ seits direkt oder indirekt an der jeweils zugeordneten ver­ schiebbaren Formenhälfte angreift.

Um sicherzustellen, daß die Druckgußform auch bei hohen Spritzdrücken in der Schließstellung nicht versehentlich geöffnet werden können, ist die Ausgestaltung vorzugsweise so getroffen, daß die zum Öffnen und Schließen der Druck­ gußformen dienenden Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils am ausknickbaren Gelenk eines Kniehebelmechanismus angreifen, der einerseits an der Schließeinheit und andererseits an der horizontal verschiebbaren Formenhälfte angelenkt ist.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbin­ dung mit der Zeichnung näher erläutert, welche eine Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Tandem-Druckgußmaschine in rein schematischer Darstellung in der Draufsicht zeigt.

Von der in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten Druckguß­ maschine ist in der Zeichnung nur schematisch eine strich­ punktiert begrenzte Schließeinheit 12 sowie eine Spritzein­ heit 14 dargestellt, während das diese beiden Einheiten tragende Maschinengestell der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist.

Auf einer Längsachse der Schließeinheit 12 sind mit axialem Abstand fluchtend zwei Druckgußformen 16, 18 angeordnet, deren eine Formenhälfte 16 a, 18 a jeweils fest auf gegen­ überliegenden Seiten einer mittleren Formen-Tragplatte 20 angeordnet ist. Die zweite Formhälfte 16 b, 18 b ist jeweils an einer durch eine druckmittelbeaufschlagbare Kolben- Zylinder-Einheit 22 betätigten Kniehebelmechanismus 24 relativ zur mittigen Formen-Trägerplatte 20 verschiebbaren äußeren Formen-Trägerplatte 26 angeordnet. Der Kniehebel­ mechanismus 24 wird jeweils von zwei gelenkig verbundenen Lenkern 28, 30 gebildet, deren freie Enden - wiederum gelenkig - mit der äußeren Formen-Trägerplatte 26 bzw. einer starr auf der Schließeinheit 12 angeordneten Wider­ lagerplatte 32 gekoppelt sind. Die Kolbenstange der Kolben- Zylinder-Einheit 22, welche im dargestellten Falle von einem Hydraulikzylinder gebildet werden möge, greift am mittleren, die Lenker 28, 30 miteinander koppelnden Gelenk an, während der Zylinder auf der Schließeinheit 12 gehalten ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei ausge­ fahrener Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit 22 der Kniehebelmechanismus in die Strecklage geführt wird, wie dies bei der in der Zeichnung linken Druckgußform 16 darge­ stellt ist. In dieser Lage wird die Formenhälfte 16 b an die Formenhälfte 16 a angepreßt, d.h. die Druckgußform 16 ist durch den Kniehebelmechanismus 24 starr verriegelt. Zum Öffnen der Druckgußformen wird die Kolbenstange der Kolben- Zylinder-Einheit 22 eingefahren, wie dies in der Zeichnung bei der der Druckgußform 18 zugeordneten Kolben-Zylinder- Einheit 22 dargestellt ist. Die Lenker 28, 30 werden dabei in die dargestellte ausgeknickte Lage geführt, wodurch die äußere verschiebbare Formen-Trägerplatte 26 von der mittleren Formen-Trägerplatte 20 weggezogen und die Druck­ gußform 18 geöffnet wird.

Die Schließeinheit 12 ist auf dem (nicht gezeigten) Maschinengestell in zwei rechtwinklig zueinander verlaufen­ den Richtungen verschiebbar gelagert, und zwar einerseits in Längsrichtung, wofür eine oder zwei - vorzugsweise wiederum hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit(en) 34 vorgesehen ist. Der Verschiebungsweg und der Hub der Kolben-Zylinder-Einheit 34 sind dabei so gewählt, daß die Schließeinheit 12 in den beiden Endstellungen der Kolben- Zylinder-Einheit 34 so zu einer von der Spritzeinheit 14 vortretenden Spritzdüse 36 ausgerichtet ist, daß diese entweder - wie in der Zeichnung veranschaulicht - in der Formhälften-Trennebene der Druckgußform 16 oder in der Formhälften-Trennebene der Druckgußform 18 steht. In der Praxis wird der Verschiebungsweg der Schließeinheit 12 und der Hub der Kolben-Zylinder-Einheit 34 größer bemessen, wobei dann der tatsächlich bei Betätigung der Kolben- Zylinder-Einheit erzielte Verschiebungshub der Schließeinheit 12 durch (nicht gezeigte) einstellbare Anschläge begrenzbar ist, so daß die Druckgußmaschine 10 also auf Druckgußformen mit unterschiedlicher Abmessung in Schlitten-Längsrichtung und unterschiedliche Lage ihrer Formhälften-Trennebene einstellbar ist.

Rechtwinklig zu der durch die Kolben-Zylinder-Einheit 34 gesteuerten Verschiebungsrichtung ist die Schließeinheit 12 mittels einer oder zwei weiteren Kolben-Zylinder-Einheit 38 um einen kurzen Weg verschiebbar, welcher hinreicht, um die jeweils geschlossene und mit ihrer Formhälften-Trennebene zur Spritzdüse 36 ausgerichtete Druckgußform 16 (oder 18) an die Spritzdüse 36 anzudrücken, wie dies in der Zeichnung veranschaulicht ist, oder die Druckgußform soweit von der Spritzdüse 36 zu entfernen, daß eine unbehinderte Verschie­ bung der Schließeinheit 12 in Längsrichtung möglich ist. Die Spritzdüse 36 ist also von der in der Zeichnung darge­ stellten, in der Formhälften-Trennebene an der Druckgußform 16 angedrückten Stellung in eine Stellung versetzbar, in welcher sie an der dann geschlossenen Druckgußform 18, und zwar ebenfalls in deren Formhälften-Trennebene, angedrückt ist. Um die Druckgußformen 16, 18 in der jeweils an der Spritzdüse angedrückten Lage aus dem mit schmelzflüssigem Metall gefüllten Vorratsbehälter 40 der Spritzeinheit 14 zu füllen, ist es also erforderlich, die (nicht gezeigten) Einlaßkanäle in die Druckgußformen 16, 18 in die Form­ hälften-Trennebene zu legen, was die bereits früher erwähn­ ten wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Druckguß­ maschine hat. Diese Vorteile liegen darin, daß weniger Materialabfall für Angüsse anfällt und die Formen bei geringem Spritzdruck schneller gefüllt werden können, weil die Fließwege kürzer sind. Dadurch wird auch ein gleich­ mäßigerer Fließverlauf und eine dementsprechend gleich­ mäßigere Füllung der Druckgußform erreicht, was zu einer besseren Struktur des Werkstücks führt. Letztlich ist diese Anordnung der Einlaßkanäle dann auch die Voraussetzung für die Steigerung der Leistung der Druckgußmaschine.

Die Funktion der beschriebenen Tandem-Druckgußmaschine 10 ist so, daß während des Abspritzens der geschlossenen Druckgußform 16 die andere Druckgußform 18 geöffnet und das zuvor in dieser durch den vorausgehenden Spritzvorgang erzeugte und zwischenzeitlich bis zur Verfestigung abge­ kühlte Werkstück ausgeworfen wird. Nach dem Füllen der Druckgußform 16 wird die Schließeinheit 12 in Querrichtung von der Spritzdüse 36 der Spritzeinheit 14 weggefahren, die geöffnete Druckgußform 18 wieder geschlossen und die Schließeinheit 12 insgesamt so verfahren, daß der Einlaß­ kanal der nunmehr geschlossenen Druckgußform 18 mit der Spritzdüse 36 der Spritzeinheit 14 ausgerichtet ist. Die Schließeinheit 12 wird dann wieder in Querrichtung an die Spritzdüse 36 angefahren, wobei gleichzeitig die zuvor abgespritzte Druckgußform 16 geöffnet und das erzeugte Werk­ stück ausgeworfen wird, während die nunmehr geschlossene Druckgußform 18 unter Druck aus der Spritzeinheit 14 mit schmelzflüssiger Metallegierung gefülllt wird. Der zeit­ liche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spritzvor­ gängen der Druckgußformen 16, 18 wird dabei von der für die Abkühlung der Werkstücke bis zur Erstarrung in der jeweili­ gen Druckgußform erforderlichen Zeit bestimmt, welche nicht nur von der Masse des Werkstücks, sondern auch der - erfor­ derlichenfalls über eine Zwangskühlung steuerbaren Tempera­ tur der Druckgußformen abhängt.

Claims (5)

1. Tandem-Druckgußmaschine zur Verarbeitung von aufschmelz­ baren Metallen mit einer auf einem Maschinengestell liegend angeordneten, zwei horizontal beabstandete Druckgußformen aufnehmenden Schließeinheit, wobei die Druckgußformen aus jeweils zwei entlang einer senkrechten Ebene getrennten Formhälften zusammengesetzt sind, von denen jeweils die eine Formhälfte starr mit der Schließeinheit verbunden und die jeweils andere Formhälfte zum Öffnen und Schließen der Druckgußform in entgegengesetzte Richtungen horizontal ver­ schiebbar sind, und mit einer Spritzeinheit, in welcher das zu verarbeitende Metall in schmelzflüssigem Zustand auf Vorrat gehalten und mittels eines Spritzzylinders portio­ niert zu einer mit der jeweils gechlossenen Druckgußform verbindbaren Düse gefördert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal für die Druckgußformen (16; 18) jeweils in der Formhälften-Trennebene vorgesehen und die Schließeinheit (12) als Ganzes in Längsrichtung horizontal zwischen zwei Endstellungen verfahrbar ist, in welchen je­ weils die Formenhälften-Trennebene einer der Druckgußformen (16 bzw. 18) zur Düse (36) der Spritzeinheit (14) ausge­ richtet ist, und daß die Schließeinheit (12) und die Spritzeinheit (14) relativ zueinander quer zur Längsrich­ tung zwischen einer Endstellung, in welcher die Spritzdüse (36) abgedichtet am Einlaßkanal einer der Druckgußformen (16 bzw. 18) angepreßt ist, und einer zweiten Endstellung, in welcher die Düse (36) in Querrichtung von den Druckguß­ formen (16; 18) beabstandet ist, verschiebbar ausgebildet sind.

2. Druckgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spritzeinheit (14) starr mit dem Maschinenge­ stell verbunden und die Schließeinheit (12) als Ganzes re­ lativ zur Spritzeinheit (14) in Querrichtung verschiebbar ausgebildet ist.

3. Druckgußmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Verfahren der Schließeinheit (12) in Längsrichtung und/oder zum Verschieben der Schließeinheit (12) und der Spritzeinheit (14) relativ zueinander quer zur Längsrichtung der Schließeinheit (12) doppelt wirkende druckmittelbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten (34; 38) vorgesehen sind, die einerseits am Maschinengestell und andererseits an der zu verfahrenden bzw. zu verschiebenden Einheit angreifen.

4. Druckgußmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Öffnen und Schließen der Druckgußformen (16; 18) jeder Druckgußform jeweils wenig­ stens eine doppelt wirkende druckmittelbeaufschlagbare Kol­ ben-Zylinder-Einheit (22) zugeordnet ist, welche einerseits an der Schließeinheit (12) und andererseits direkt oder in­ direkt an der jeweils zugeordneten verschiebbaren Formen­ hälfte (16 b; 18 b) angreift.

5. Druckgußmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten (22) jeweils am aus­ knickbaren Gelenk eines Kniehebelmechanismus (24) angrei­ fen, der einerseits an der Schließeinheit (12) und anderer­ seits an der horizontal verschiebbaren Formenhälfte (16 b; 18 b) angelenkt ist.