DE3912006C2

DE3912006C2 - Gasabzugsvorrichtung bei einer Hochgeschwindigkeits-Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE3912006C2
Application number: DE3912006A
Authority: DE
Inventors: Noriyoshi Yamauchi; Hitoshi Ishida; Kazuaki Kawai; Yasuyuki Mizukusa
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: KR920008558B1; KR890017023A; US4986338A; DE3912006A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasabzugsvorrichtung bei einer Hochgeschwindigkeits-Druckgießmaschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung, welche ein Gasabzugs-Steuerventil betreibt, zum Schließen des Ventils mit hoher Geschwindigkeit und einer geeigneten Zeitsteuerung ohne jegliche Verzögerung.

Beim Spritzgießverfahren, wie beim Druckgießverfahren, enthält das Gußerzeugnis häufig Hohlräume bzw. Poren im Innern, welche darauf zurückzuführen sind, daß beim Einspritzen einer Metallschmelze in einen Formhohlraum Gase vorhanden sind. Diese Gase mischen sich mit der Metallschmelze und sie bleiben unbeeinflußt, so daß das erhaltene Gußerzeugnis keine hohe Qualität hat.

Um Gas aus dem Gußerzeugnis zu entfernen, ist im allgemeinen ein Gasabzugskanal vorgesehen, der mit dem Formhohlraum verbunden ist, um das Gas in dem Hohlraum während des Druckgießens aus diesem auszuleiten. Insbesondere ist ein Gasabzugs-Steuerventil an dem Gasabzugskanal vorgesehen. Das Gasabzugs- Steuerventil wird während des Druckgießens geöffnet, so daß Gas hierdurch abgeleitet werden kann, und es wird geschlossen, um ein Austreten der Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil zu verhindern.

Um das Gas soweit wie möglich abzuleiten und ein porenfreies Gußerzeugnis zu erhalten, sollte das Gasabzugs-Steuerventil so lange als möglich offengehalten werden; das Gasabzugs-Steuerventil sollte jedoch geschlossen werden, bevor die Metallschmelze das Ventil erreicht, um zu verhindern, daß die Metallschmelze durch dieses hindurchgeht.

Genauer gesagt ist im allgemeinen ein Vakuumsaugsystem an einer stromabwärtigen Seite des Gasabzugs-Steuerventils derart angeordnet, daß das Gas in dem Formhohlraum zwangsweise abgesaugt wird. Um ein Austreten der Metallschmelze in das Vakuumsaugsystem zu verhindern, muß das Gasabzugs-Steuerventil geschlossen werden, bevor Metallschmelzenspritzer das Ventil erreichen. Die Metallschmelzenspritzer können aufgrund der hohen Spritzgeschwindigkeit, dem Anliegen des Vakuums bzw. des Saugdrucks an dem Formhohlraum und dem relativ kleinen Querschnittsflächenbereich des Eingußtrichterteils des Formhohlraums auftreten. Wenn andererseits das Gasabzugs-Steuerventil zu einem relativ frühen Zeitpunkt geschlossen wird, erhält man keine ausreichende Gasabführung, so daß das abschließend erhaltene Gußerzeugnis Poren bzw. Hohlräume enthalten kann, wodurch die Qualität geringer wird. Daher muß das Gasabzugs-Steuerventil zu einem optimalen Zeitpunkt geschlossen werden, um eine maximale Gasableitung aus dem Formhohlraum zur Außenseite der Gießmaschine hin zu erreichen und dennoch ein Austreten der Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil zu verhindern, bevor die Metallschmelzenspritzer das Ventil erreichen, d. h. das Ventil muß geschlossen werden, unmittelbar bevor die Metallschmelzenspritzer, die durch den Gasabzugskanal gehen, das Ventil erreichen.

Gemäß einer üblichen Gasabzugsvorrichtung wird die Metallschmelze im Formhohlraum erfaßt bzw. detektiert, und das Gasabzugs- Steuerventil wird durch den pneumatischen Druck in Abhängigkeit von dem Detektionssignal geschlossen. Ein Beispiel einer derartigen üblichen Auslegungsform ist in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung No. 61-1 95 853 angegeben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine in dieser Veröffentlichung beschriebene Gasabzugsvorrichtung. Eine Metallform 1 umfaßt eine stationäre Formhälfte 2 und eine bewegliche Formhälfte 3. Trennflächen 4 der Formhälften 2 und 3 sind mit einem Formhohlraum 5 und einem Gasabzugskanal 6 ausgebildet, der in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 5 steht. Der Gasabzugskanal 6 hat einen relativ großen Innendurchmesser. Ein Eingußtrichter 7 ist an einer stromaufwärtigen Seite des Formhohlraums 5 vorgesehen, und der Gasabzugskanal 6 ist an einer stromabwärtigen Seite hiervon ausgebildet. Das distale Ende des Gasabzugskanals öffnet sich zur Umgebung. Alternativ ist das distale Ende mit einer Vakuumsaugeinrichtung 8 verbunden, wie dies dort gezeigt ist, um das Gas in dem Formhohlraum 5 zwangsweise in Richtung zur Außenseite der Metallform 1 auszuleiten. Die Vakuumsaugeinrichtung 8 umfaßt ein elektromagnetisches Umschaltventil 8a, einen Behälter 8b, eine Vakuumpumpe 8c und einen Motor 8d.

Am stromabwärtigen Endabschnitt des Gasabzugskanals 6 ist ein konisches Gasabzugs-Steuerventil 9 zum selektiven Öffnen des Gasabzugskanals 6 vorgesehen, um auf diese Weise zu ermöglichen, daß das Gas ausgeleitet werden kann. Ferner ist ein Detektionselement 10′ an dem Gasabzugskanal 6 und an der stromaufwärtigen Seite des Steuerventils 9 angeordnet. Das Detektionselement 10′ erfaßt die Schmelze, wie die elektrisch leitende Metallschmelze. Wenn das schmelzflüssige Material in Kontakt mit dem Detektionselement 10′ gebracht wird, erfaßt das Detektionselement 10′ das schmelzflüssige Material und gibt ein Detektionssignal an eine elektrische Steuereinrichtung (nicht gezeigt) ab, und die elektrische Steuereinrichtung gibt ein Befehlssignal an eine Ventiltreibereinrichtung ab. Das Gasabzugs-Steuerventil 9 wird in Abhängigkeit von dem Arbeiten der Ventiltreibereinrichtung bewegt.

Die Ventilantriebseinrichtung oder Ventiltreibereinrichtung 12, die in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen Ventilantriebszylinder 12d, einen Kolben 12f, der einteilig mit einem Ventilkopf 9a des Gasabzugs-Steuerventils 9 verbunden und gleitbeweglich in dem Ventilantriebszylinder 12d angeordnet ist, ein elektromagnetisches Umschaltventil 12a und einen Kompressor 12c. Der Kolben 12f unterteilt den Antriebszylinder 12d in eine vordere Kammer 12g und eine hintere Kammer 12i. Das Umschaltventil 12a hat erste und zweite Stellungen. In der ersten Stellung liegt der pneumatische Druck positiv an der vorderen Kammer 12g durch die pneumatische Antriebseinrichtung 12c an, um den Kolben 12f in Richtung auf die hintere Kammer 12i zu bewegen, so daß das Ventil 9 einen konischen Ventilsitz 12j abschließt. In der zweiten Stellung des Umschaltventils 12a (Fig. 1 zeigt die zweite Stellung des Umschaltventils 12a) liegt der pneumatische Druck zwangsweise an der hinteren Kammer 12i an, um den Kolben 12f in Richtung auf die vordere Kammer 12g zu drücken, so daß der Ventilkopf 9a von dem Ventilsitz 12j wegbewegt wird und daher Gas durchgehen kann.

Wenn bei dieser Gasabzugsvorrichtung schmelzflüssiges Material das Gasabzugs-Steuerventil 9 erreichen würde und dieses ausgegeben werden könnte, bevor das Gasabzugs-Steuerventil 9 in Abhängigkeit von der Detektion des schmelzflüssigen Materials mit Hilfe des Detektionselements 10′ vollständig geschlossen wäre, so wäre es unmöglich, im Anschluß daran einen Druckgießvorgang durchzuführen. Daher ist es notwendig, zu verhindern, daß das schmelzflüssige Material das Gasabzugs-Steuerventil 9 erreicht, so daß das Gasabzugs-Steuerventil 9 geschlossen ist, bevor das schmelzflüssige Material das Ventil 9 erreicht. Daher muß nach der Detektion des schmelzflüssigen Materials mit Hilfe des Detektionselements 10′ ausreichend Zeit vorhanden sein, indem das schmelzflüssige Material beim Erreichen des Ventils 9 verzögert wird. Daher ist bei der vorstehend beschriebenen Auslegungsform der Gasabzugskanal 6 in Form eines Netzwerks 6a ausgelegt, das eine Mehrzahl von als Hindernisse wirkende Vorsprünge 6b hat, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Alternativ kann der Gasabzugskanal 6 in Form eines meanderförmigen Musters 6c ausgebildet sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Wiederum zurückkehrend zur Fig. 1 ist eine Gießhülse oder ein Einlaßkanal 14, der mit einer Eingußöffnung 14a versehen ist, fest mit der stationären Formhälfte 2 verbunden. Der Einlaßkanal 14 steht in Verbindung mit einem Schmelzen-Angußkanal 13, der durch den Eingußtrichter 7 von dem Formhohlraum 5 getrennt ist. Ein Gießzylinder 15 ist mit einem Gießkolben 16 versehen, der aus dem Zylinder 15 ausgefahren und in denselben eingefahren werden kann. Der Kolben 16 ist einteilig mit einem Anschlag 17 versehen, der gegen einen Grenzschalter 18 und einen Hochgeschwindigkeits- Grenzschalter 19 während der Ausfahrhübe des Kolbens 16 zur Anlage kommen kann. Der Grenzschalter 18 ist elektrisch mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 8a verbunden, und der Grenzschalter 19 ist elektrisch über eine Gieß-Antriebseinheit (nicht gezeigt) mit dem Gießzylinder 15 verbunden. Das in den Einlaßkanal 14 über die Gießeinlaßöffnung 14a eingebrachte schmelzflüssige Material wird in den Formhohlraum 5 über den Angußkanal 13 und den Eingußtrichter beim Ausfahren des Kolbens 16 eingeleitet. Nachdem der Kolben 16 derart ausgefahren ist, daß die Gießöffnung 14a verschlossen ist, kommt der Anschlag 17 zur Anlage gegen den Grenzschalter 18, so daß das elektromagnetische Umschaltventil 8a betätigt wird. Somit wird Gas im Formhohlraum und im Einlaßkanal 14 mit Hilfe der Pumpe 8c angesaugt, und es wird über das Ventil 9 ausgeleitet.

Wenn der Anschlag 17 zur Anlage gegen den Grenzschalter 19 kommt, erzeugt der Grenzschalter 19 ein Befehlssignal für eine Treibereinheit (nicht gezeigt), um den Kolben 16 mit einer hohen Ausfahrgeschwindigkeit zu betreiben, so daß man ein Hochgeschwindigkeitsgießen durchführen kann.

Wenn beim Arbeiten der Ventilkopf 9a des Gasabzugs-Steuerventils 9 einen Abstand von dem Ventilsitz 12j hat, wird das schmelzflüssige Material in den Einlaßkanal 14 über die Gießöffnung 14a eingegossen, und der Gießzylinder 15 bewegt den Kolben 16 in Richtung des Kanals 14, und der Kolben 16 schließt die Gießöffnung 14a. Anschließend wird das elektromagnetische Umschaltventil 8a betätigt, wenn die Anschlageinrichtung 17 gegen den Grenzschalter 18 anstößt. Als Folge hiervon wird die Vakuumpumpe 8c, die mit dem distalen Ende des Gasabzugskanals 6 verbunden ist, betätigt, um das Gas in dem Formhohlraum und der Hülse 14 aus der Metallform 1 abzuziehen. Als Folge hiervon wird das Ventil 9 offengehalten.

Wenn der Kolben 16 weiter ausgefahren wird, um das schmelzflüssige Material vollständig in den Formhohlraum 5 einzufüllen, kann das schmelzflüssige Material in den Gasabzugskanal 6 und in Kontakt mit dem Detektionselement 10′ gelangen. Bei einem Kontaktschluß ist eine geschlossene elektrische Schaltung vorhanden, da das schmelzflüssige Material ein elektrisch leitendes Material ist, und das Detektionselement 10′ gibt ein Detektionssignal ab. Somit wird das elektromagnetische Umschaltventil 12a betätigt, oder es wird in eine erste Stellung durch das Detektionssignal gebracht. Durch den Umschaltvorgang des Ventils 12a wird die vordere Kammer 12g des Ventilantriebszylinders 12d mit dem Kompressor C verbunden, so daß der pneumatische Druck an der vorderen Kammer 12g anliegt. Als Folge hiervon wird der Kolben 12f in Richtung auf die hintere Kammer 12i gedrückt, und der Ventilkopf 9a sitzt auf dem Ventilsitz 12j auf, um das Ventil 9 zu schließen. Auf diese Weise kann ein Austreten des schmelzflüssigen Materials aus der Metallform 1 verhindert werden. Da in diesem Fall das konische Ventil 9 auf dem konischen Ventilsitz 12j sitzt, erhält man einen dicht und eng schließenden Kontakt zwischen diesen, um weiterhin sicherzustellen, daß das schmelzflüssige Material nicht austritt. Nach dem Druckgießen wird die bewegliche Formhälfte 3 von der stationären Formhälfte 2 während einer Entnahme des Gußerzeugnisses getrennt. Bei dieser Erzeugnisentnahme können auch Grate aus dem Gasabzugskanal zusammen mit dem Gußerzeugnis entfernt werden. Bei der Entgratung wird die elektrische Steuereinrichtung betätigt, um das elektromagnetische Umschaltventil 12a in die zweite Stellung nach Fig. 1 zu bringen. Als Folge hiervon liegt ein pneumatischer Druck an der hinteren Kammer 12i an, um den Kolben 12f in Richtung auf die vordere Kammer 12g zu bewegen und hierdurch den Ventilkopf 9a von dem Ventilsitz 12j wegzubewegen. Dies ist die Rücksetzstellung des Gasabzugs-Steuerventils 9.

Eine weitere übliche Gasabzugsvorrichtung ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 60-49 852 angegeben. Bei dieser Auslegung ist ein Gasabzugsventil mit Hilfe der Trägheitskraft des schmelzflüssigen Materials schließbar, wenn die Trägheitskraft des schmelzflüssigen Metalls ausreichend groß ist, oder es ist mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung schließbar, die auf ein Signal von einem Temperatursensor anspricht, der die Metallformtemperatur erfaßt, wenn die Trägheitskraft der Metallschmelze klein ist. Wenn die Metallformtemperatur, die mit Hilfe des Detektors erfaßt wird, niedriger als ein Vorgabewert ist, wird ein elektrisches Signal an die Betätigungseinrichtung abgegeben. Während des normalen Metallgießens ist die Metallformtemperatur höher als der Vorgabewert, so daß ein elektromagnetisches Ventil nicht betätigt wird, und das Gasabzugsventil wird durch die Trägheit des schmelzflüssigen Materials geschlossen. Während einer Anlaufperiode zu Beginn oder in speziellen Fällen, bei denen die Temperatur der Metallschmelze niedriger als der Vorgabewert ist, und daher die Metallschmelze keine ausreichende Trägheitskraft bietet, wird das elektromagnetische Ventil betätigt, um ein Schließen des Ventils zu bewirken. Der Sensor steuert nicht immer das Öffnen und Schließen des Gasabzugsventils.

Bei einer weiteren üblichen Auslegungsform einer Gasabzugsvorrichtung, die in DD-PS 146,152 angegeben ist, ist eine Dichtung für Vakuumdruckgießformen vorgesehen, wobei die Metallschmelze in ein Steigteil eintritt. Ein Kontakt, der in dem Steigteil vorgesehen ist, wird durch das flüssige Metall kontaktiert, das in der Form hochsteigt, um eine elektrische Schaltung zu schließen, in der ein Relais angeordnet ist, welches einen Steuermagneten ansteuert.

Eine weitere übliche Gasabzugsvorrichtung ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 63-60 059 angegeben, bei der eine Schaltung zwischen einem Metallschmelzendetektionssensor und einer Antriebseinrichtung vorgesehen ist, die ein Gasabzugs-Steuerventil treibt und die Antriebseinrichtung umfaßt ein elektromagnetisches Ventil und eine elektromagnetische Spule.

Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nahezu unmöglich, das Gasabzugs-Steuerventil sofort und unmittelbar bei der Erfassung der Metallschmelze durch das Detektionselement zu schließen. Die Gründe hiervon sind nachstehend aufgelistet.

(1) Bei der üblichen Auslegung ist es unmöglich, sofort ein Detektionssignal für die Angabe des Kontakts des ersten Metallschmelzenspritzers mit dem Detektionselement zu erzeugen, um unmittelbar ein Abgabesignal zum Betreiben der Ventilantriebseinrichtung zu erzeugen. Wenn nämlich die Metallschmelze verspritzt wird, werden an dem Detektionselement mit hoher Frequenz intermittierend Kontakte hergestellt. Die Metallschmelze ist elektrisch leitend, so daß die verspritzte Metallschmelze eine pulsierende Spannungsfolge oder einen Hochfrequenzimpuls liefert, wie dies in Fig. 10 Abschnitt (I) gezeigt ist, und zwar bei jeder Detektion der Metallschmelze. Hierbei ist es äußerst wichtig, daß das Gasabzugs- Steuerventil unmittelbar bei der ersten Detektion des Anfangsimpulses (der ersten verspritzten Metallschmelze) geschlossen werden muß. Ansonsten könnte die erste verspritzte Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil gehen, was äußerst nachteilig ist. Daher ist es in diesem Zusammenhang notwendig, daß bei dem Feststellen des ersten verspritzten, schmelzflüssigen Metalls durch das Detektionsteil ein Abgabesignal in Abhängigkeit von dem Metallschmelzendetektionssignal erzeugt wird, um die Ventilantriebseinrichtung zu betreiben und das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen. Bei den üblichen Auslegungsformen jedoch sind Zeitverzögerungen bei der Erzeugung des Abgabesignals unvermeidbar.

(2) Wenn bei der üblichen Auslegung das Detektionselement die Metallschmelze erfaßt und das Detektionssignal an die elektrische Schaltung abgibt, erzeugt die elektrische Schaltung ein Ausgangssignal für den Umschaltvorgang des elektromagnetischen Ventils, so daß Drücke oft von dem Kompressor dem Ventilantriebszylinder zugeleitet werden. Als Folge hiervon wird der Kolben des Zylinders verschoben, so daß das Gasabzugs- Steuerventil, das mit der Kolbenstange verbunden ist, geschlossen wird.

Bei dieser Auslegung macht das Betreiben der Ventilantriebseinrichtung eine gegebene Zeitperiode nach dem Erhalt des Abgabesignals erforderlich, da der Umschaltvorgang des elektromagnetischen Ventils eine vorbestimmte Zeitperiode benötigt. Daher kann die Schließzeit des Gasabzugs-Steuerventils verzögert sein.

In anderer Hinsicht haben sich bei dieser Technologie Nachteile bei dem Detektionselement selbst ergeben. Insbesondere ist bei einem üblichen Detektionselement (Metallschmelzensensor), wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, ein nicht-elektrisch leitender Halter 10′e fest an der Metallform 2 gelagert, und zwei elektrisch leitende Stifte 10′a und 10′b erstrecken sich durch den elektrisch nicht-leitenden Halter 10′e. Die Endabschnitte dieser Stifte 10′a und 10′b sind am Gasabzugskanal 6 positioniert, um die Metallschmelze zu erfassen. Ferner ist ein Isolierteil 10′c, das aus einem Keramikmaterial ausgebildet ist, vorgesehen, um den Halter 10′e zu schließen. Das Isolierteil 10′c legt diese Stifte 10′a und 10′b fluiddicht fest, um zu verhindern, daß die Metallschmelze in das Innere des Halters 10′e eintritt. An den anderen Endabschnitten der Stifte ist ein weiteres Isolierteil 10′d vorgesehen.

Bevor die Metallschmelze die Stifte erreicht, sind diese Stifte 10′a und 10′b elektrisch voneinander isoliert. Wenn jedoch die Metallschmelze diese Stifte erreicht, werden diese Stifte elektrisch miteinander verbunden, so daß eine Metallschmelzendetektion erfolgt. Die Leitungen 10′f und 10′g sind mit den Stiften 10′a und 10′b jeweils verbunden, wobei die Leitungen mit der elektrischen Steuereinrichtung zum Betreiben der Ventilantriebseinrichtung verbunden sind.

Wenn bei diesem üblichen Detektionselement die elektrisch leitenden Stifte 10′a und 10′b in Kontakt mit der Metallschmelze kommen, steigt die Temperatur der Stifte an, und die Stifte dehnen sich unter der Wärmeeinwirkung. Da in diesem Fall das Isolierteil 10′c die Dichtung der elektrisch leitenden Stifte 10′a und 10′b aufrechterhält, um den Eintritt der Metallschmelze in den Halter 10′e zu vermeiden, können die Isolierteile 10′c und 10′d infolge der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten zwischen den metallischen Stiften 10′a, 10′b und den Isolierteilen 10′c und 10′d brechen. (Der Wärmedehnungskoeffizient der Stifte ist größer als jener der Isolierteile). Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann ein Zwischenraum zwischen den Stiften und den Isolierteilen vorgesehen werden. Dann jedoch kann die Metallschmelze durch diesen Zwischenraum eindringen, so daß die elektrisch isolierende Wirkung schlechter wird oder gar verloren geht.

Beim Hochgeschwindigkeitsdruckgießen kann die Metallschmelze verteilt und in Spritzerform verspritzt werden und derartige Metallschmelzenteile in Spritzerform müssen umgehend zur Erzeugung des Detektionssignales erfaßt werden, und ein derartiges Detektionssignal muß umgehend zu einer Ventilantriebseinrichtung übertragen werden, um das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen und ein Austreten der Metallschmelzenspritzer durch dasselbe zu verhindern.

Beim Hochgeschwindigkeitsdruckgießen wird die hohe Anfangsgeschwindigkeit der Metallschmelze weiterbeschleunigt, wenn die Metallschmelze durch einen Eingußtrichter verminderter Querschnittsfläche (wie einem Eingußtrichter 7 in Fig. 1) geht. Eine typische Kolbengeschwindigkeit für das Niedergeschwindigkeitsspritzen beläuft sich auf 0,2 bis 0,4 m/s, während die Geschwindigkeit beim Hochgeschwindigkeitsspritzen in einem Bereich von etwa 0,8 bis 2,0 m/s liegt. Da die Metallschmelze durch die Bereiche mit verminderter Querschnittsfläche geht, erhöht sich die Geschwindigkeit der Metallschmelze auf eine Größe von etwa 30 bis 50 m/s. Daher ist der Metallschmelzstrom turbulent und es kann ein Spritzen bei hoher Geschwindigkeit auftreten.

Ferner verstärkt das Vorsehen einer Vakuumsaugeinrichtung zusätzlich die Tendenz, daß das eingespritzte, schmelzflüssige Metall verspritzt wird. Durch eine Vakuumsaugeinrichtung 8 (Fig. 1) wird ein Unterdruck an den Formhohlraum angelegt, wobei die Vakuumsaugeinrichtung mit dem stromabwärtigen Ende des Gasabzugskanals 6 (stromab des Gasabzugs-Steuerventils 9) verbunden ist, um das Gas aus dem Innern des Formhohlraumes 5 zwangsläufig abzusaugen. Die Verwendung von derartigen Vakuumeinrichtungen erleichtert die Herstellung von porenfreien Erzeugnissen. Das Vakuum versucht die Metallschmelze nach oben zu ziehen, und da weniger Gas in dem Hohlraum 5 infolge des anliegenden Saugdrucks vorhanden ist, wird der Strömungswiderstand für die Metallschmelze infolge des Gases reduziert.

Aus der DE 38 34 777 A1 ist eine Gasentlüftungsanordnung bekannt, die zur Überwindung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeit (1) dient. Bei dieser Anordnung ist eine Flip-Flop-Schaltung vorgesehen, die sofort Abgabesignale gleichzeitig mit der Kantenerfassung der Spannung abgibt (welche wiedergibt, daß der erste Kontakt des ersten Metallschmelzenspritzers mit dem Detektionselement stattgefunden hat), so daß das elektromagnetische Ventil betätigt wird, wobei dieses Signal aufrechterhalten wird, um die Betätigung des Ventils für eine gegebene Zeitperiode fortzusetzen. Mit der vorliegenden Erfindung werden Weiterentwicklungen zur Erhöhung der Schließgeschwindigkeit der Verbesserung der Zeitsteuerung des Gasabzugs-Steuerventils bei der ersten Detektion des ersten Metallschmelzenspritzers durch das Detektionselement bereitgestellt.

Bei der Gasabzugsvorrichtung, bei der Druckluft verwendet wird, um den Schließvorgang des Gasabzugs-Steuerventils zu bewirken, um zu vermeiden, daß die Metallschmelze in das Gasabzugs-Steuerventil austritt, muß das elektromagnetische Ventil schnell den Umschaltvorgang ausführen, um sofort ein großes Druckluftvolumen dem Ventilantriebszylinder zuzuleiten und das Gasabzugs- Steuerventil mit einer hohen Geschwindigkeit zu schließen.

Um ein großes Druckluftvolumen in den Ventilantriebszylinder einzuleiten, muß ein großes elektromagnetisches Ventil verwendet werden. Im allgemeinen werden jedoch 10 bis 30 Millisekunden für den Umschaltvorgang des großen elektromagnetischen Ventils benötigt. Während dieser Umschaltperiode kann die Metallschmelze in das Gasabzugs-Steuerventil austreten, da ein ausreichender pneumatischer Druck nicht in dem Ventilantriebszylinder erzeugt worden ist, der mit dem Gasabzugs-Steuerventil verbunden ist.

Wenn andererseits an einem großen elektromagnetischen Ventil eine Hochspannung angelegt wird, wobei diese Spannung das Mehrfache als die Nennspannung beträgt, kann man einen Umschaltvorgang innerhalb einer verkürzten Zeitperiode erzielen. Ein solches Anlegen einer Hochspannung an das elektromagnetische Ventil kann jedoch zum Durchbrennen einer Spule eines Magneten führen.

Wenn ein klein bemessenes, elektromagnetisches Ventil anstelle des großen elektromagnetischen Ventils verwendet wird, läßt sich der Umschaltvorgang innerhalb einer verkürzten Zeitperiode vornehmen. Jedoch kann nur ein begrenztes Druckluftvolumen dem Ventilantriebszylinder zugeführt werden, und daher ist eine lange Zeit für die Erzeugung eines ausreichenden Druckes in dem Ventilantriebszylinder zum abschließenden Schließen des Gasabzugs-Steuerventils erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gasabzugsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Ventilantriebseinrichtung einen sofortigen Umschaltvorgang in Abhängigkeit von einer ersten Detektion eines ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe eines Detektionselements ermöglicht wird, so daß sofort ein großes Druckluftvolumen einem Ventilantriebszylinder zugeleitet wird, um ein Gasabzugs-Steuerventil mit einer hohen Geschwindigkeit und ohne eine zeitliche Verzögerung zu schließen, wodurch ein Austreten der Metallschmelze aus dem Gasabzugs- Steuerventil beim Hochgeschwindigkeitsdruckgießen von schmelzflüssigem Metall vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.

Nach der Erfindung wird ein klein bemessenes, elektromagnetisches Ventil verwendet, das einen kleinen Druckluftstrom durchlassen kann, und das einen Umschaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit vornehmen kann. Ferner wird ein großes, pneumatisch betätigtes Ventil verwendet, das ein großes Druckluftvolumen durchläßt, und welches einen Umschaltvorgang durch den schnellen Umschaltvorgang des klein bemessenen, elektromagnetischen Ventils ausführt. Ferner wird das klein bemessene, elektromagnetische Ventil mit einem Hochspannungssignal während einer kurzen Zeitdauer versorgt, die die Detektion der Metallschmelze wiedergibt, wobei die Hochspannung mehrmals so groß wie eine Nennspannung des klein bemessenen, elektromagnetischen Ventils ist.

Da das elektromagnetische Ventil eine kleine Masse hat, und da die Hochspannung eine Größe von dem Mehrfachen der Nennspannung hat, welche an das elektromagnetische Ventil angelegt wird, kann man eine sofortige Umschaltung vornehmen, so daß sofort eine kleine Druckluftmenge dem pneumatisch betriebenen Ventil zugeführt werden kann. Da ferner das pneumatisch betriebene Ventil, das mit dem Kompressor verbunden ist, ein großes Druckluftvolumen durchlassen kann, wirkt das kleine Druckluftvolumen als eine Art Starteinrichtung zur Ausführung des Umschaltvorganges des pneumatisch betriebenen Ventils. Wenn das pneumatisch betriebene Ventil umgeschaltet wird, wird ein großes Druckluftvolumen dem Ventilantriebszylinder zugeleitet. Daher wird das Gasabzugs-Steuerventil sofort in seine Schließstellung bewegt.

Vorteilhafterweise eignet sich die erfindungsgemäße Gasabzugsvorrichtung für extrem hohe Druckgießgeschwindigkeiten. Weiterhin wird durch die Erfindung ein verbessertes Metallschmelzen-Detektionselement oder -Sensor bereitgestellt, der Beschädigungen an einem Isolierteil vermeiden kann und eine verlängerte Standzeit desselben ermöglicht.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung einer Gasabzugsvorrichtung bei einer üblichen Druckgießvorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer stationären Formhälfte der Druckgießvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht zur Verdeutlichung einer modifizierten Auslegungsform einer stationären Formhälfte,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung eines üblichen Detektionselements,

Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer Ventilantriebseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung einer Gasabzugsvorrichtung mit einer Ventilantriebseinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, welche zur Anwendung bei einer Druckgießvorrichtung gelangt,

Fig. 7 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer elektronischen Schaltung, die bei der Erfindung verwendet wird,

Fig. 8 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer weiteren elektronischen Schaltung, die bei der Erfindung verwendet wird,

Fig. 9 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Betriebsweisen einer Ventilantriebseinrichtung,

Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung der Betätigungszeitsteuerung der Gasabzugs- Steuerventile,

Fig. 11 ein elektrisches Schaltungsdiagramm zum Messen einer Periode zum Füllen eines Gasabzugskanales mit einer Metallschmelze,

Fig. 12 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das die Simulierung einer Gasabzugsvorrichtung verdeutlicht, die in DD-PS 1 46 152 beschrieben ist,

Fig. 13 eine Magnettreiberschaltung, die bei der in Fig. 12 gezeigten Auslegungsform verwendet wird,

Fig. 14 ein elektrisches Schaltungsdiagramm zur Verdeutlichung einer Simulation der Gasabzugsvorrichtung gemäß einer Kombination der DD-PS 1 46 152 und der JP-OS 60-49 852,

Fig. 15 eine Treiberschaltung für ein elektromagnetisches Ventil, das bei der Auslegung nach Fig. 14 verwendet wird,

Fig. 16 ein elektrisches Schaltungsdiagramm zur Verdeutlichung der Simulation der Gasabzugsvorrichtung, die in der JP-OS 63-60 059 beschrieben ist,

Fig. 17 eine elektromagnetische Treiberschaltung, die bei der Auslegungsform nach Fig. 16 verwendet wird,

Fig. 18 ein elektrisches Schaltdiagramm zur Verdeutlichung einer Simulation einer Gasabzugsvorrichtung, gemäß DE 38 34 777 A1.

Fig. 19 eine elektromagnetische Treiberschaltung, die bei der Auslegung nach Fig. 18 verwendet wird,

Fig. 20 ein elektrisches Schaltungsdiagramm zur Verdeutlichung einer Simulation der Gasabzugsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21 eine Treiberschaltung zum Treiben eines elektromagnetischen Ventils, das bei der Auslegung nach Fig. 20 verwendet wird, und

Fig. 22 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines Beispiels der Positionen des Metallschmelzen- Sensors in Relation zu einer Druckgießmaschine.

Eine Gasabzugsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert, bei der gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Die bei der Erfindung beabsichtigte schnellere Schließung des Gasabzugs-Steuerventils 9 in Abhängigkeit auf die Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements 10 dient dazu, daß man bei höheren Gießgeschwindigkeiten für die Metallschmelze arbeiten kann, und daß ein größeres Gasabzugsvermögen vorhanden ist, um vollständig Hohlräume bzw. Poren in dem Gußerzeugnis zu vermeiden.

Hierbei wird insbesondere die Problematik (2), die vorstehend beschrieben ist, nach der Erfindung gelöst, und es wird eine verbesserte Ventilantriebseinrichtung angegeben, die schnell in Abhängigkeit von einem ersten Metallschmelzen-Detektionssignal betrieben werden kann.

Die Gasabzugsvorrichtung im allgemeinen bei einer Druckgießmaschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher erläutert. Diese allgemeine Auslegungsweise stimmt im wesentlichen mit jener überein, die in der DE 38 34 777 A1 angegeben ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Gasabzugskanal 6 in Strömungsverbindung mit einem Formhohlraum 5 an Trennflächen des stationären Metallformteils 2 und des beweglichen Metallformteils 3 vorgesehen. Der Gasabzugskanal 6 ist an einer Stelle vorgesehen, die einem Eingußtrichter 7, bezogen auf den Formhohlraum 5, gegenüberliegt. Das äußere Ende des Gasabzugskanals 6 ist mit einer Vakuumsaugeinrichtung 8 verbunden oder es öffnet sich zur Umgebung hin, so daß das Gas in dem Formhohlraum beim Druckgießen ausgeleitet werden kann. Am äußeren Endabschnitt des Gasabzugskanals 6 ist ein Gasabzugs- Steuerventil 9 vorgesehen, das mit Hilfe einer Ventilantriebseinrichtung 12 angetrieben wird. Ferner ist ein Detektionselement 10 zum Detektieren einer elektrisch leitenden Metallschmelze an dem Gasabzugskanal 6 vorgesehen. Das Detektionselement 10 ist mit einer Ventilantriebseinrichtung 12 über eine Steuerschaltung 11 verbunden. Die Position des Detektionselements 10 ist nicht auf den Gasabzugskanal 6 beschränkt. Das Detektionselement 10 kann in dem Metallformhohlraum 5 oder einem Angußkanal 13 angeordnet sein. Ferner kann eine Mehrzahl von Detektionselementen vorgesehen sein.

Die Steuerschaltung 11 umfaßt eine Filterschaltung 11a, einen Taktgeber 11e, eine elektronische Schaltung 11b und eine Treiberschaltung 11f. Für die elektronische Schaltung 11b gibt es verschiedene Ausführungsformen, wie eine Flip-Flop-Schaltung, die teilweise in der US-PS 48 52 634 beschrieben ist. Die Flip-Flop-Schaltung gehört zu einem Multivibrator, bei welchem einer der beiden aktiven Einrichtungen leitend bleiben kann, während die andere nichtleitend ist, bis ein externer Impuls anliegt. Derartige Schaltungen sind auch als ein bistabiler Multivibrator, eine Eccles- Jordan-Schaltung, ein Eccles-Jordan-Multivibrator und eine Triggerschaltung bekannt. Auch ist ein monostabiler Multivibrator, ein IC-Taktgeber oder Schaltung und eine Triggerschaltung als elektronische Schaltung 11b verfügbar. Ferner gibt es anstelle der elektronischen Schaltung auch eine elektrische Schaltung, wie eine Relais-Schaltung und einen Magneten, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, da man eine verbesserte Ventilantriebseinrichtung hat.

In Fig. 6 ist die Filterschaltung 11a oder die Wellenform-Formungsschaltung derart ausgelegt, daß ein Rauschen beseitigt wird, und die elektronische Schaltung 11b ist derart ausgelegt, daß sie ein Ausgangssignal unmittelbar bei der Detektion des Gießmaterials mit Hilfe des Detektionselements 10 liefert, um die Ventilantriebseinrichtung 12 anzusteuern, wobei das Ausgangssignal aufrechterhalten wird, um die Betätigung der Ventilantriebseinrichtung 12 fortzusetzen.

Wenn die Flip-Flop-Schaltung als elektronische Schaltung 11b verwendet wird, detektiert die Flip-Flop-Schaltung 11b unmittelbar dann, wenn das Detektionselement die erste verspritzte Metallschmelze feststellt, eine vordere Kantenspannung (Signal a), das angibt, daß ein erster Kontakt des anfänglich verspritzten, schmelzflüssigen Metalls mit dem Detektionselement stattgefunden hat. Die Flip-Flop-Schaltung stellt sofort das Ausgangssignal b gleichzeitig mit der Kantendetektion der Spannung bereit, um die Ventilantriebseinrichtung 12 zu aktivieren, und das Signal wird aufrechterhalten, um die Aktivierung der Ventilantriebseinrichtung 12 für eine gegebene Zeitperiode lang aufrechtzuerhalten.

Die Treiberschaltung 11f ist derart ausgelegt, daß sie ein Hochspannungstreibersignal b′ in Abhängigkeit von dem Abgabesignal b von der elektronischen Schaltung 11b erzeugt.

Die Zeitsteuerschaltung 11e ist zwischen der Filterschaltung 11a und der Flip-Flop-Schaltung 11b vorgesehen. Die Zeitsteuerschaltung 11e arbeitet in Abhängigkeit von dem Detektionssignal a und erzeugt ein Rücksetzsignal 11d nach Verstreichen einer kurzen Zeitdauer, so daß die Flip-Flop-Schaltung 11b zurückgesetzt wird. Durch dieses Zurücksetzen wird das Abgabesignal b von der Flip-Flop-Schaltung 11b von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel geändert.

Die Ventilantriebseinrichtung 12 ist derart ausgelegt, daß sie ein Gasabzugs-Steuerventil 9 betreibt, und sie arbeitet in Abhängigkeit von dem Erhalt des abgabeseitigen Treibersignals b′ von der Steuerschaltung 11. Einzelheiten der Ventilantriebseinrichtung 12 werden nachstehend näher erläutert.

Die Flip-Flop-Schaltung 11b, die am besten in Fig. 6 zu ersehen ist, ist auch mit einer elektronischen Steuereinheit U zum Erhalt eines Signals 11c von dieser verbunden. Das Signal 11c gibt den Beginn des Anlaufens des Gießens des schmelzflüssigen Materials in den Einlaßkanal 14 an. Durch die Aktivierung eines Trennschalters 18, die durch das Anstoßen eines Anschlages 17 ausgelöst wird, wird das Signal 11c von der Steuereinheit U an die elektronische Schaltung 11b abgegeben. Das Signal 11c wird bei der Auslösung des Grenzschalters 18 erzeugt, so daß man ein Warte- oder Bereitschaftssignal an der Flip-Flop-Schaltung 11b erhält. Die Flip-Flop-Schaltung 11b bleibt im Detektionszustand für das schmelzflüssige Material selbst bei einer plötzlichen Detektion durch das Detektionselement 10, um hierdurch den Betriebszustand des elektromagnetischen Ventils 12A sicherzustellen.

Das Signal 11d ist ein Rücksetzsignal und wird erzeugt, nachdem die Zeitperiode verstrichen ist, die bei einem Anfangszeitpunkt des Metallschmelzen-Detektionssignales a zum Rücksetzen des Ausgangssignales gezählt wird, das von der Flip- Flop-Schaltung 11b kommt. Beispielsweise ist der Taktgeber bzw. das Zeitsteuersignal 11e mit einem Lösch (CL)-Anschluß der Flip-Flop-Schaltung 11b verbunden. Der Zeitgeber 11e wird in Abhängigkeit von dem Detektionssignal a von dem Detektionselement 10 aktiviert, und er liefert ein Abgabesignal 11d an den Löschanschluß der Flip-Flop-Schaltung 11b nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode, so daß die Abgabe des Abgabesignals von der Flip-Flop-Schaltung 11b zu dem elektromagnetischen Ventil 12A beendet ist. Als Folge hiervon kehrt das elektromagnetische Ventil 12A in seine in Fig. 6 gezeigte Ausgangsposition durch die Vorbelastungskraft der Feder 31A zurück.

Einzelheiten der elektronischen Schaltung 11b werden unter Bezugnahme auf Fig. 7 näher erläutert.

Der D-Anschluß der Flip-Flop-Schaltung 11b ist mit der Steuereinheit U verbunden, und der Q-Anschluß ist mit der Treiberschaltung 11f verbunden. Ferner ist der CP-Anschluß mit dem Detektionselement 10 und der CL-Anschluß mit dem Taktgeber 11e verbunden. Wenn der Anschlag 17 gegen den Grenzschalter 18 stößt, gibt die Steuereinheit U das Signal 11c an den D-Anschluß ab, so daß der D-Anschluß in einen Zustand mit hohem Pegel überführt wird, um hierdurch die Flip-Flop-Schaltung 11b in einen Bereitschaftszustand zu überführen. Wenn das Detektionselement 10 den ersten Metallschmelzenspritzer feststellt, wird das Detektionssignal a an den CP-Anschluß abgegeben, und gleichzeitig wird der Taktgeber 11e, der mit dem Lösch (CL)-Anschluß verbunden ist, in Abhängigkeit von dem Detektionssignal a abgewehrt. Wenn das Signal a anliegt, ändert sich der Spannungspegel des CP-Anschlusses von einem niedrigen Pegelwert zu einem hohen Pegelwert, so daß der Spannungspegel des Q-Anschlusses sich von einem niedrigen zu einem hohen Wert ändert. Selbst wenn der Spannungspegel des CP-Anschlusses einen niedrigen Wert annimmt (da die Metallschmelze nicht ständig in Kontakt mit dem Detektionselement ist, sondern mit diesem intermittierend in Kontakt steht) kann der Hochspannungspegel an dem Q-Anschluß aufrechterhalten werden, um eine Speicherfunktion zu erfüllen. Nach dem Verstreichen einer kurzen Zeit erzeugt der Taktgeber 11e das Ausgangssignal 11d und gibt dieses an den CL-Anschluß zum Zurücksetzen der Flip-Flop-Schaltung 11b ab, so daß das Ausgangssignal 11b sich von einem hohen Pegelwert zu einem niedrigen Pegelwert ändert.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Beispiel der elektronischen Schaltung 11b′. Bei diesem Beispiel wird ein monostabiler Multivibrator verwendet. Der monostabile Multivibrator 11b′ ist mit einer Treiberschaltung 11f′ verbunden, wie dies dort gezeigt ist. Der B-Anschluß ist mit dem Detektionselement 10 über den Filter 11a verbunden, so daß das Metallschmelzen- Detektionssignal a an den B-Anschluß angelegt wird. Der Q- Anschluß ist mit der Treiberschaltung 11f′ verbunden, die mit dem Magneten 12A′ des elektromagnetischen Ventils 12A verbunden ist. Wenn das Detektionssignal a an dem B-Anschluß anliegt, wird von dem Q-Anschluß ein Signal b gegeben, so daß das Hochspannungs-Treibersignal b′ an den Magneten 12A′ von der Treiberschaltung 11f′ angelegt wird. Der CE-Anschluß und der RE/CE-Anschluß sind mit einem Kondensator und einem Widerstand verbunden. Beim Anlegen eines Detektionssignales a erzeugen diese Anschlüsse das Ausgangssignal b während einer kurzen Zeitperiode, und nach dem Ablauf dieser kurzen Zeitperiode wird das Signal b automatisch von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel geändert. Der RD-Anschluß ist mit der Steuereinheit U zum Erhalt des Signales 11c von dieser verbunden. Aufgrund dieses Signales 11c kann der monostabile Multivibrator 11b′ einen Bereitschaftszustand einnehmen, so daß ein unverzügliches Arbeiten ermöglicht ist. Bei dieser Auslegungsform kann der Zeitgeber bzw. Taktgeber 11e bei der Ausführungsform nach Fig. 7 entfallen. Nach der Eingabe des Detektionssignales a selbst ohne das Rücksetzsignal 11d kann das Ausgangssignal b automatisch auf einen niedrigen Pegel geändert werden, nachdem die kurze Zeitperiode verstrichen ist. Selbstverständlich sind eine Eccles-Jorden-Schaltung und eine Trigger- Schaltung anstelle der Flip-Flop-Schaltung und des monostabilen Multivibrators bei der Anwendung möglich.

Eine Ventilantriebseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.

Die Ventilantriebseinrichtung 12 ist derart ausgelegt, daß sie ein Gasabzugs-Steuerventil 9 antreibt und in Abhängigkeit von dem Erhalt des Abgabetreibersignals b′ von der Steuerschaltung 11 arbeitet.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist bei der Ventilantriebseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein weiteres pneumatisch betriebenes Ventil 12N vorgesehen. Bei der üblichen Ventilantriebseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Druckmitteldruck im Kompressor 12C an die vordere Kammer 12g über das elektromagnetische Ventil 12a ausschließlich angelegt. Bei dieser üblichen Auslegung jedoch macht der Umschaltvorgang des Ventils 12a eine relativ lange Zeitdauer erforderlich, so daß die Schließzeit des Gasabzugs-Steuerventils 9 verzögert wird. Bei der Erfindung hingegen läßt sich ein Hochgeschwindigkeits-Schließvorgang des Ventils 9 erzielen, da ein elektromagnetisches Ventil 12A und das pneumatisch betriebene Ventil 12N vorgesehen sind.

Insbesondere ist das elektromagnetische Ventil 12A mit einem Magneten 12A′ versehen, der mit der Treiberschaltung 11f zum Erhalt des Hochspannungssignales b′ verbunden ist. Das Ventil 12A hat einen Einlaßanschluß 12a, der mit dem Kompressor 12C über eine Leitung 20 verbunden ist, und er hat einen Auslaßanschluß 12A′, der mit dem pneumatisch betriebenen Ventil 12N über eine Leitung 21 verbunden ist. Das pneumatisch betriebene Ventil 12N hat eine erste Einlaßöffnung 12n1, die mit der Leitung 21 verbunden ist, und einen zweiten Einlaßanschluß 12n′, der mit dem Kompressor 12C über eine Leitung 22 verbunden ist. Das Ventil 12N ist auch mit Auslaßanschlüssen 12n′′ und 12′′′ versehen, die jeweils wahlweise mit der vorderen Kammer 12g′ und/oder der Zwischenkammer 12h (siehe Fig. 6) verbindbar sind. Eine Feder 32A ist mit dem elektromagnetischen Ventil 12A verbunden, welche das Ventil 12A in eine zweite Stellung drückt, und eine Feder 32B ist mit dem Ventil 12N verbunden, welche dasselbe in eine zweite Position drückt, in der der Druckmitteldruck an der Zwischenkammer 12h anliegt. In dem in Fig. 5 gezeigten Zustand sind das elektromagnetische Ventil 12A und das pneumatisch betriebene Ventil 12N in ihren zweiten Stellungen aufgrund der Vorbelastungskraft der Federn 32A und 32B. In diesem Zustand ist der Einlaßanschluß 12n′ mit dem Auslaßanschluß 12′′′ verbunden, so daß die Druckluft von dem Kompressor 12C einer Zwischenkammer 12h (siehe Fig. 6) zugeleitet wird, wodurch das Gasabzugs- Steuerventil 9 geöffnet wird.

Wenn das Detektionselement 10 den ersten Metallschmelzenspritzer feststellt und ein Detektionssignal a erzeugt, erzeugt die Flip-Flop-Schaltung 11b sofort das Ausgangssignal b und liefert dieses der Treiberschaltung 11f, so daß die Schaltung 11f ein Hochspannungstreibersignal b′ erzeugt, dessen Spannungspegel um ein Mehrfaches größer als eine Nennspannung des elektromagnetischen Ventils 12A ist. Aufgrund der anliegenden hohen Spannungen an dem Ventil 12A läßt sich sofort ein Umschaltvorgang ausführen, so daß sich dieses in seine erste Stellung bewegt, in der der Auslaßanschluß 12a′ des Ventil 12A mit dem Einlaßanschluß 12n1 des Ventils 12N verbunden ist. Als Folge hiervon wird der Druckmitteldruck von dem Kompressor 12C an den Einlaßanschluß 12n1 des pneumatisch betriebenen Ventils 12N über das Ventil 12A angelegt, so daß das Ventil 12N in seine erste Stellung entgegen der Vorbelastungskraft der Feder 32B bewegt wird, in der der Einlaßanschluß 12n′ mit dem Ausgangsanschluß 12n′′ verbunden ist. Daher kann ein großes Druckluftvolumen von dem Kompressor 12C in die vordere Kammer 12g′ (siehe Fig. 6) über den Einlaßanschluß 12n′ und den Auslaßanschluß 12n′′ abgegeben werden.

Es ist noch zu erwähnen, daß aufgrund des Hochspannungssignals, dessen Spannungspegel mehrmals so groß wie die Nennspannung des elektromagnetischen Ventils 12A ist, das Ventil 12A sofort einen Umschaltvorgang ausführen kann. Da ferner das Ventil 12A eine kleine Masse hat, kann es sofort in seine erste Stellung bewegt werden. Die Druckluft wird dem pneumatisch betriebenen Ventil 12N über das elektromagnetische Ventil 12A zugeleitet, und das Ventil 12N kann sofort in seine erste Stellung bewegt werden. In diesem Zusammenhang wirkt der Druckmitteldruck, der von dem elektromagnetischen Ventil 12A dem Ventil 12N zugeleitet wird, als eine Steuergröße oder eine Auslösergröße. Wenn das pneumatisch betriebene Ventil 12N in seine erste Stellung durch das Zuführen eines kleinen Volumens der Druckluft gebracht wird, wird das große Druckluftvolumen in die vordere Kammer 12g′ eingeleitet. Daher wird das Gasabzugs-Steuerventil 9 (Fig. 6) sofort geschlossen.

Eine Ventilantriebseinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher erläutert, bei der ein zusätzliches elektromagnetisches Ventil 12B anstelle der Feder 32B bei der ersten Ausführungsform vorgesehen ist. Die Ventilantriebseinrichtung 12 umfaßt ein erstes elektromagnetisches Ventil 12A, das einen ersten Magneten 12A′ hat, ein zweites elektromagnetisches Ventil 12B, das einen zweiten Magneten 12B′ hat, ein pneumatisch betriebenes Ventil 12N und ein Drucksteuerventil 12C. Die Einrichtung umfaßt auch einen Kompressor 12C, einen Ventilantriebszylinder 12d′, einen Kolben 12f′, ähnlich wie bei der Auslegungsform nach Fig. 1. Das Drucksteuerventil 12c ist mit einer zugeordneten Druckleitung 12e verbunden. Der Kolben 12f′ begrenzt eine Zwischenkammer 12h, die zusätzlich zu den vorderen und hinteren Kammern 12g′ und 12i′ vorhanden ist. Die Zwischenkammer 12h ist in Fluidverbindung mit dem Drucksteuerventil 12c. Wenn der Kompressor 12C mit der Zwischenkammer 12h über das Drucksteuerventil 12c verbunden ist, verhindert der Druckmitteldruck in der Zwischenkammer 12h, daß das Gasabzugs-Steuerventil 9 in Richtung eines Ventilsitzes 12j bewegt wird. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Zwischenkammer 12h derart ausgelegt ist, daß verhindert wird, daß das Ventil 9 zu einem frühen Zeitpunkt schließt, und das Drucksteuerventil 12c dient dazu, eine gesteuerte Druckgröße an die Kammer 12h anzulegen, um die Gegenkraft zum Schließen des Ventils 9 zu steuern.

Der erste Magnet 12A′ des ersten elektromagnetischen Ventils 12A ist mit der Steuerschaltung 11, d. h. mit der Treiberschaltung 11f, verbunden, so daß die Hochspannung an dem Magneten 12A′ anliegt. Insbesondere bei der Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements 10 wird dieses Detektionssignal a an die elektronische Schaltung 11b übertragen, und die Schaltung 11b erzeugt ein Ausgangssignal 11b für die Treiberschaltung 11f. Die Treiberschaltung 11f erzeugt das Ausgangstreibersignal b′ für eine kurze Zeitperiode, deren Spannung ein Mehrfaches so groß wie die Nennspannung des elektromagnetischen Ventils 12A ist. Wenn man annimmt, daß die Nennspannung des Ventils 12A 5 Volt beträgt, hat das Treibersignal b′ eine Spannung von 24 Volt. Daher wird das erste elektromagnetische Ventil 12A in die erste Stellung bei dem Erhalt des Hochspannungstreibersignals b′ bewegt.

Der zweite Magnet 12B′ des zweiten elektromagnetischen Ventils 12B ist mit der Steuereinheit U verbunden. Nach der Entfernung des Grats von dem Formhohlraum wird das zweite elektromagnetische Ventil 12B′ in eine erste Richtung in Abhängigkeit von einem Signal bewegt, das von der Steuereinheit U kommt. Erste und zweite Federn 31A und 31B sind mit den ersten und zweiten Elektromagneten 12A, 12B jeweils verbunden, um diese in ihre Ausgangsstellungen zu drücken.

Einlaßanschlüsse 12A und 12B der ersten und zweiten elektromagnetischen Ventile 12A, 12B sind mit dem Kompressor 12C über pneumatische Druckleitungen 20 und 23 jeweils verbunden. Das pneumatisch betriebene Ventil 12N hat ferner einen ersten Anschluß 12n1, der mit einem Auslaßanschluß 12a′ des ersten elektromagnetischen Ventils 12A über eine Leitung 21 verbunden ist, und es hat einen zweiten Steueranschluß 12n2, der mit einem Auslaßanschluß 12b′ des zweiten elektromagnetischen Ventils 12B über eine Leitung 24 verbunden ist. Somit kann das pneumatisch betriebene Ventil 12N einen Umschaltvorgang in Abhängigkeit von dem selektiven Anlegen des Druckmitteldruckes von einem der Ventile 12A und 12B ausführen.

Ein Einlaßanschluß 12n′ des pneumatisch betriebenen Ventils 12N ist mit dem Kompressor 12C über eine Leitung 22 verbunden. Wenn das pneumatisch betriebene Ventil 12N in eine erste Stellung bewegt wird, kann ein großes Druckluftvolumen der vorderen Kammer 12g′ zum Schließen des Gasabzugs-Steuerventils 9 zugeführt werden. Hierbei hat das erste elektromagnetische Ventil 12A ein kleines Innenvolumen, und die Hochspannung, die das Mehrfache der Nennspannung des Ventils 12A beträgt, liegt an dem Ventil 12A an. Somit kann das elektromagnetische Ventil 12A sofort einen Umschaltvorgang in Abhängigkeit von dem Ausgangstreibersignal b′ ausführen, so daß das pneumatisch betriebene Ventil 12N sofort in seine erste Stellung bewegt werden kann. Die Druckkraft von dem ersten elektromagnetischen Ventil 12A auf das pneumatisch betriebene Ventil 12N dient als eine Starteinrichtung, so daß das große Druckluftvolumen sofort der vorderen Kammer 12g′ zugeleitet werden kann, um das Gasabzugs-Steuerventil 9 mit hoher Geschwindigkeit zu schließen.

Beim Arbeiten zeigt Fig. 6 den Zustand vor dem Gießen des schmelzflüssigen Materials in den Einlaßkanal 14 über den Gießeinlaß 14a. Ausgehend von diesem Zustand wird das schmelzflüssige Material in den Kanal 14 gegossen, und der Kolben 16 bewegt sich nach vorne, um das schmelzflüssige Material in Richtung des Formhohlraums 5 zu drücken. In diesem Fall liegt der Anschlag 17 an dem Grenzschalter 18 an, und die elektrische Steuereinheit U erhält das Signal, das den Beginn des Gießens wiedergibt, und das Signal wird in dem D-Anschluß der Flip-Flop-Schaltung 11b als Ausgangssignal 11c abgegeben.

Dieses Signal 11c dient dazu, die Flip-Flop-Schaltung 11b in eine Bereitschaftsstellung oder eine Aktivierungsstellung für den unverzögerten Betrieb zu versetzen, der bei dem anschließenden Schaltvorgang für das elektromagnetische Ventil 12A erforderlich ist. Dieses Signal 11c kann während des Einspritzens der Metallschmelze in den Formhohlraum 5 erzeugt werden. Wenn der Anschlag 17 gegen den Grenzschalter 18 anliegt, wird auch die Vakuumsaugeinrichtung 8 aktiviert, um mit dem Vakuumsaugvorgang für den Formhohlraum 5 zu beginnen.

Wenn der Anschlag 17 gegen den Hochgeschwindigkeits-Trennschalter 19 anliegt, erfolgt das Hochgeschwindigkeitsdruckgießen der Metallschmelze in den Formhohlraum 5. Wenn in diesem Fall ein Teil des eingegossenen, schmelzflüssigen Materials verspritzt wird und in den Gasabzugskanal 6 gelangt und hierbei ein Kontakt mit dem Detektionselement 10 während des Einspritzens des Materials in den Formhohlraum 5 schließt, oder wenn das schmelzflüssige Material pulsierend durch den Kanal 6 vorgeschoben wird, wie dies im Teil (I) von Fig. 10 (die nachstehend näher beschrieben wird) der Fall ist, und dieses in Kontakt mit dem Detektionsteil 10 nach dem vollständigen oder unvollständigen Einfüllen des Materials in den Hohlraum 5 gebracht wird, stellt das Detektionselement 10 die Metallschmelze fest, da der elektrische Strom durch die elektrisch leitenden Stifte (siehe Fig. 4) fließt. In diesem Fall detektiert die Flip-Flop-Schaltung 11b der Steuerschaltung 11 eine vorauslaufende Kante der Spannung, die den ersten Kontakt der zu Beginn verspritzten Metallschmelze mit dem Detektionselement wiedergibt, und die Schaltung kann sofort ein Abgabesignal B gleichzeitig mit der Detektion der Kante der Spannung liefern. In Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal b erzeugt die Treiberschaltung 11f das Hochspannungstreibersignal b′ und zugleich wird der Zeitgeber 11e aktiviert. Die Hochspannung, die ein Mehrfaches größer als die Nennspannung des elektromagnetischen Ventils 12a ist, liegt an dem ersten Magneten 12A′ des ersten elektromagnetischen Ventils 12A an, so daß das elektromagnetische Ventil 12A eine vorbestimmte kurze Zeitdauer aktiviert wird, die durch den Zeitgeber 11e bestimmt ist. Da die elektronische Schaltung 11b schnell arbeitet, wird das elektromagnetische Ventil 12A von einer zweiten Stellung zu einer ersten Stellung bewegt, um hierdurch das pneumatisch betriebene Ventil 12N in seine erste Stellung zu überführen, wodurch das Gasabzugs- Steuerventil 9 geschlossen wird. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform liegt eine hohe Abgabespannung von 24 Volt an dem ersten elektromagnetischen Ventil 12A an, dessen Nennspannung 5 Volt beträgt. Die Dauer des Hochspannungssignales wird derart bestimmt, daß ein Durchbrennen des ersten Magneten 12A′ verhindert wird.

In Abhängigkeit von dem Anlegen der Hochspannung an den ersten Magneten 12A′ wird das elektromagnetische Ventil 12A unverzögert, d. h. sofort in die erste Stellung überführt, so daß der hohe Druckmitteldruck von dem Kompressor 12C an den Steuereingang 12n1 des pneumatisch betriebenen Ventils 12N über den Auslaßanschluß 12a′ angelegt wird. Somit führt das pneumatisch betriebene Ventil 12N sofort einen Umschaltvorgang aus. Der Hochgeschwindigkeitsumschaltvorgang kann selbst dann bewirkt werden, wenn ein kleines Volumen der Druckluft (beispielsweise 4,9 bar) an dem Steueranschluß 12n1 anliegt. Somit wird ein großes Druckmitteldruckvolumen sofort von dem Kompressor 12C in die vordere Kammer 12g′ des Ventilantriebszylinders 12d′ über den Auslaßanschluß 12n′′ eingeleitet. Andererseits kann Druckluft in der Zwischenkammer 12h zur Atmosphäre hin über das pneumatisch betriebene Ventil 12N abgegeben werden. Als Folge hiervon kann das Gasabzugs-Steuerventil 9 auf dem Ventilsitz 12j bei einer hohen Geschwindigkeit zur Beendigung des Ventilschließvorganges aufsitzen.

Nach dem Druckgießen wird die Vakuumsaugeinrichtung 8 ausgeschaltet, und die bewegliche Formhälfte 3 wird von der stationären Formhälfte 2 in Abhängigkeit von einem Signal getrennt, das von der elektrischen Steuereinrichtung U kommt, und Grate werden gleichzeitig mit der Entnahme bzw. dem Ausstoß des Gußerzeugnisses entfernt. Nach dieser Gratentfernung gibt die Steuereinheit U ein Signal an den zweiten Magneten 12B′ des zweiten elektromagnetischen Ventils 12B ab, so daß das elektromagnetische Ventil 12B bewegt wird. Ferner gibt die Steuereinheit U das Rücksetzsignal 11d an den D-Anschluß der Flip-Flop-Schaltung 11b ab, so daß die Flip-Flop-Schaltung 11b in einen Bereitschaftszustand versetzt wird. Durch den Umschaltvorgang des zweiten elektromagnetischen Ventils 12B wird Druckluft von dem Kompressor 12C dem Steuereingang 12n2 des pneumatisch betriebenen Ventils 12N über den Auslaßanschluß 12b′ zugeleitet, so daß das pneumatisch betriebene Ventil 12N in seine zweite Stellung in Fig. 6 bewegt wird. Durch diese Bewegung wird Druckluft von dem Kompressor 12C dem Drucksteuerventil 12c zugeleitet, und daher liegt ein gesteuerter Druck an der Zwischenkammer 12h des Ventilantriebszylinders 12d′ über den Auslaßanschluß 12′′′ des pneumatisch betriebenen Ventils 12N an. Andererseits wird Druckluft in der vorderen Kammer 12g′ zur Umgebung hin über das Ventil 12N ausgeleitet. Somit wird das Gasabzugs-Steuerventil 9 geöffnet und es nimmt einen Bereitschaftszustand 9 im Hinblick auf den nächsten Druckgießvorgang ein.

Fig. 9 zeigt die Arbeitsweisen der Bauteile, die bei der Ventilantriebseinrichtung verwendet werden, d. h. die Arbeitsweisen des elektromagnetischen Ventils 12A und des pneumatisch betriebenen Ventils 12N. Verschiedene Bauarten der elektromagnetischen Ventile und der pneumatisch betriebenen Ventile werden als Versuchsbeispiele verwendet, um die Überlegenheit aufgrund der gemeinsamen Veränderung der Ventile 12A und 12N zu verdeutlichen.

Versuchsbeispiele sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Ein Behälter (der der vorderen Kammer 12g′ entsprechen kann) hat ein Innenvolumen von 0,7 cm³ und war mit dem Auslaßanschluß des elektromagnetischen Ventils verbunden. Im Fall der Beispiele 4 und 5 war der Behälter mit dem elektromagnetischen Ventil über das Umschaltventil (110-4A2) verbunden. Ein konstanter Druckluftdruck mit einer Größe von 4,9 bar lag an dem elektromagnetischen Ventil an. Nach der Erregung des elektromagnetischen Ventils wurde die Druckänderung im Behälter gemessen, und die Testergebnisse sind in einem Schaubild in Fig. 9 dargestellt.

Wie sich aus diesem Schaubild ergibt, setzte im Falle der Beispiele 1 und 2 der Zeitpunkt für die Druckzunahme relativ früh ein. Es benötigte aber viel Zeit, um einen vorbestimmten Innendruck in dem Behälter zu erreichen. Bei dem Beispiel 3, bei dem ein großer effektiver Querschnitt des elektromagnetischen Ventils vorhanden war, war die Druckanstiegszeit extrem verzögert. Bei dem Beispiel 4, bei dem das elektromagnetische Ventil und das pneumatisch betriebene Ventil in Verbindung miteinander verwendet wurden, und die an dem elektromagnetischen Ventil angelegte Spannung klein war (die Spannung war etwa gleich der Nennspannung des elektromagnetischen Ventils), war die Druckanstiegszeit relativ verzögert, und die Druckanstiegsgeschwindigkeit war niedrig. Bei dem Beispiel 5 jedoch, bei dem die angelegte Spannung das Mehrfache der Nennspannung des elektromagnetischen Ventils betrug, begann die Druckanstiegszeit zu einem sehr frühen Stadium und ferner war auch die Druckanstiegsgeschwindigkeit hoch.

Daher ermöglicht die gemeinsame Verwendung des elektromagnetischen Ventils 12A und des pneumatisch betriebenen Ventils 12N und das Anlegen der Hochspannung des Ventils 12A, die ein Mehrfaches der Nennspannung des elektromagnetischen Ventils 12A beträgt, eine unverzögerte bzw. sofortige Bewegung bei der Steuerung des Gasabzugs-Steuerventils und ferner kann dieses mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden. Daher kann das Gasabzugs-Steuerventil 9 mit einer hohen Geschwindigkeit geschlossen werden und unmittelbar nach der Detektion der Metallschmelzenspritzer mit Hilfe des Detektionselements 10 geschlossen werden.

Um weiter die Überlegenheit der Kombination der Steuerschaltung 11 und der verbesserten Ventilantriebseinrichtung 12 nach der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wurden folgende Versuche durchgeführt:

(A) Zuerst wurden Versuche zum Messen der Zeitperiode durchgeführt, während der ein Gasabzugskanal vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist. Beim tatsächlichen Druckgießen ist die Periode für das Füllen des Gasabzugskanales mit der Metallschmelze extrem wichtig, um ein Überströmen der Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil hindurch zu verhindern. Wenn das Gasabzugs-Steuerventil nicht innerhalb dieser Füllperiode geschlossen wird, kann die Metallschmelze austreten. Daher wurde die Metallschmelzen-Füllperiode in dem Gasabzugskanal zu Beginn untersucht und ermittelt.

Die Darstellung in Fig. 11 zeigt eine Schaltung zum Messen der Füllperiode. Ein Metallschmelzen-Detektionssensor A wurde unmittelbar auf der stromabwärtigen Seite des Formhohlraumes angeordnet (d. h. an einer Stelle, an der das Detektionselement 10 nach der Erfindung vorgesehen ist), und ein zweiter Metallschmelzen- Sensor B wurde an einer Stelle angeordnet, die dem Gasabzugs-Steuerventil zugeordnet ist. Unter Verwendung dieser Schaltung wurde die Zeitdifferenz gemessen. Dies bedeutet, daß die Differenz zwischen der Zeit, bei der die Metallschmelze durch den zweiten Sensor B detektiert wurde und der Zeit gemessen wurde, bei der die Metallschmelze durch den Metallschmelzen- Sensor A detektiert wurde.

Der Formhohlraum war derart ausgebildet, daß man ein Kipphebelgehäuse auf diese Weise herstellen kann.

(a) Nähere Einzelheiten des Erzeugnisses sind nachstehend aufgelistet
Erzeugnisname:
Kipphebelgehäuse
Material:	ADC 10 [nach JIS eine Aluminiumlegierung, die Al, Si (8,5%) und Cu (3,0%)] enthält
Spritzgewicht:	etwa 6,6 kg (Gewicht des Metalls an dem Gasabzugskanal belief sich auf 500 g)
Gewicht des Erzeugnisses:	etwa 4,6 kg

(b) Hochgeschwindigkeitsdruckgießbedingungen gemäß nachstehenden Angaben
Gießmaschine:
AC800A (Toshiba Machine Co., Ltd.)
Gießgeschwindigkeit (Kolbengeschwindigkeit):	1,9-2,0 m/s
Temperatur der Metallform:	200 bis 250°C
Temperatur der Metallschmelze:	660 bis 680°C
Eingießdruck:	196,2 bar
Druck der Metallschmelze:	568,9 bar
Kolbendurchmesser:	100 mm
Eingußtrichterfläche:	453 mm²
Geschwindigkeit der Metallschmelze am Eingußtrichter:	35 m/s
Vakuum wurde an den Gasabzugskanal angelegt.

(c) Gemessene Testergebnisse (Metallschmelzenfüllperiode an dem Gasabzugskanal) gemäß folgenden Angaben
Anzahl der Tests:\|159 mal
Mittelwert:	19,7 ms
Standardabweichung:	3,9 ms
Maximalwert:	31,5 ms
Minimalwert:	16,0 ms

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, wurde der Gasabzugskanal unmittelbar mit der Metallschmelze im Falle des Hochgeschwindigkeitsgießens gemäß der Bedingung (b) wie vorstehend angegeben gefüllt. Daher ist bei diesen Gießbedingungen das Gasabzugs-Steuerventil innerhalb 10,7 ms zu schließen, nachdem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert hat, da ansonsten die Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil nach außen austreten könnte.

Ferner erfaßte bei diesen Versuchen der Sensor A die Metallschmelzen, wie dies im Abschnitt (I) in Fig. 10 gezeigt ist. In dem Abschnitt (I) ändert sich die Spannung häufig zwischen hohen und niedrigen Werten innerhalb einer extrem kurzen Periode. Die Metallschmelze ging durch den Eingußteil mit einer extrem hohen Geschwindigkeit, wie etwa 35 ms. (Siehe "Geschwindigkeit der Metallschmelze am Eingußtrichter", beschrieben unter Punkt (A)-(b)). Ein solches Hochgeschwindigkeitsgießen führt zu einer turbulenten Strömung der Metallschmelze, und die Metallschmelze wird in Spritzern verspritzt. Wenn derartige Metallschmelzenspritzer durch den Formhohlraum gehen und das Detektionselement 10 kontaktieren, ergibt sich ein EIN-Zustand (Hochpegelzustand im Abschnitt (I)). Wenn ein zweiter Spritzer das Detektionselement erreicht und dieses kontaktiert, erhält man den zweiten EIN-Zustand. Da Vakuum im Gasabzugskanal anliegt, wird die Bildung der Spritzer beschleunigt und daher erhält man eine pulsierende Spannung mit einer hohen Frequenz. In anderen Worten bedeutet dies, daß das Detektionssignal von dem Detektionselement 10 in Form eines Spannungsimpulses in Abhängigkeit von den Metallschmelzenspritzern erzeugt wird, wobei ein solcher Impuls die Spritzer der verspritzten Metallschmelze wiedergeben. Da die Metallschmelze in einem elektrisch leitenden Material gebildet wird, detektiert das Detektionselement 10 die Metallschmelze, wenn die Metallschmelzenspritzer dies kontinuierlich einen Kontakt mit dem Detektionselement 10 innerhalb einer extrem kurzen Zeitperiode schließen. Diese Spritzer liefern eine solche pulsierende Spannung in der Leitung oder einen Hochfrequenzimpuls, der im Abschnitt (I) in Fig. 10 gezeigt ist, und zwar bei jeder der Detektionen.

Nach einem 159maligen Testen lag die Pulsierungsperiode (X) in einem Bereich von 2 Millisekunden bis 15 Millisekunden.

(B) Dann wurden Gasabzugs-Steuersysteme entsprechend (a) DD-PS 146 152 (b) der Kombination von DD-PS und JP-OS 60-49 852, (c) JP-OS 63-60 059, (d) nach der Erfindung entsprechend der DE 38 34 777 A1 und (e) gemäß der Erfindung bereitgestellt.

(a) Gasabzugssteuersystem nach DD-PS 1 46 152

Es wurden eine üblicherweise erhältliche Relaisschaltung und ein Magnet verwendet. Die Relaisschaltung war NC 2D-JP- D=C 5V (Erzeugnis von Matsushita Electric), und der Magnet war DS-15B-401 (CKD). Es wurden die Arbeitszeiten bezüglich der Relaisschaltung, des Magneten und des Schließens des Gasabzugs- Steuerventils ermittelt, nachdem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert hat. Zu diesen Ermittlungen wurde eine Simulationseinrichtung verwendet, die in Fig. 12 gezeigt ist, und eine entsprechende Auslegungsform, die in Fig. 13 gezeigt ist, die eine Magnettreiberschaltung darstellt. Ein Eisenkern des Magneten hatte einen Bewegungshub von 2,5 mm.

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 12 und der Treiberschaltung nach Fig. 13 wurde der EIN/AUS-Betrieb eines Grenzschalters SW betrachtet, wenn mit Hilfe eines Detektionselements die Metallschmelze detektiert oder nicht detektiert wird. Die Zeiten der Abgabe (Treibersignal) von der Relaisschaltung und die Position (Verschiebungssignal) des Kerns des Magneten wurden gemessen, nachdem der Grenzschalter SW eingeschaltet wurde (zur Erzeugung des Detektionssignals). Es ist zu erwähnen, daß die Verschiebung des Kerns so betrachtet wurde, daß sie der Verschiebung des Gasabzugs-Steuerventils entspricht.

Verschiebungssensor - AH-422 (Keyence Corp.)
Steuereinrichtung - AS-440-10 (Keyence Corp.)
Aufzeichnungseinrichtung - FFT Hi Corder 8803 (HIOKI Electric Corp.)
Relais - NC2D-JP-DC5V (Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.)
Magnet - DS-15B-401 (CKD Corp.)

Die Testergebnisse sind im Abschnitt (II) in Fig. 10 gezeigt.

(b) Gasabzugs-Steuersystem gemäß der Kombination von DD-PS und JP-OS 60-49 852

Diese Kombination erhält man durch Vorsehen der Relaisschaltung, eines elektromagnetischen Ventils und eines Pneumatikzylinders. Die Arbeitszeiten wurden bezüglich der Relaisschaltung, des Magneten und der Druckluftzufuhr zu dem Pneumatikzylinder zur Bewegung eines Kolbens ermittelt, um das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen, nachdem die Metallschmelze detektiert wurde. Für diese Ermittlungen wurde eine Simulationseinrichtung verwendet, die in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist, welche eine Treiberschaltung für ein elektromagnetisches Ventil darstellt. Ein Rohrelement mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm wurde verwendet, um das elektromagnetische Ventil mit dem Pneumatikzylinder zu verbinden. Der Pneumatikzylinder hatte einen Innenbohrungsdurchmesser von 19,5 mm und einen Bohrungshub von 2,5 mm. Durch die Verschiebung eines Kolbens des Pneumatikzylinders um 2,5 mm änderte sich ein Innenvolumen einer Kammer A von 1,2 cm³ auf 1,9 cm³.

Dynamischer Verformungsverstärker - DPM-311A (Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd.)
Verschiebungssensor - AH-422 (Keyence Corp.)
Elektromagnetisches Ventil - 030EID=C24V (Koganei Ltd.)
Drucksensor - PS-5KB (Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd.)
Relaisschaltung - NC2D-JP-D=C5V (Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.)
Steuereinrichtung - AS-440-10 (Keyence Corp.)
Aufzeichnungseinrichtung - FFT Hi CORDER 8803 (HIOKI Electric Corp.)
Pneumatikquelle - 4,9 bar

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 14 und der Treiberschaltung nach Fig. 15 wurde ein EIN/AUS-Betrieb eines Grenzschalters SW ausgeführt. Dieser Betrieb kann als ein Detektieren und ein Nicht-Detektieren der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements betrachtet werden. Ein Ausgangssignal (Treibersignal) von der Relaisschaltung, eine Druckänderung (Drucksignal) in dem Pneumatikzylinder, und eine Verschiebung des Kolbens (Verschiebungssignal) wurden gemessen, nachdem der Grenzschalter eingeschaltet wurde (wobei dies dem Fall entspricht, bei dem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert).

Die Testergebnisse sind in dem Abschnitt (III) in Fig. 10 gezeigt.

(c) Gasabzugs-Steuersystem nach JP-OS 63-60 059

Es wurden eine Umschaltschaltung, ein elektromagnetisches Ventil und ein pneumatischer Zylinder bereitgestellt. Ermittelt wurden die Arbeitszeiten bezüglich der Umschaltschaltung, des Magneten und der Druckluftzufuhr zu dem pneumatischen Zylinder zur Bewegung eines Kolbens, um das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen, nachdem die Metallschmelze detektiert wurde. Zu diesen Ermittlungen wurde eine Simulationsvorrichtung nach Fig. 16 und 17 bereitgestellt, welche eine Treiberschaltung für das elektromagnetische Ventil darstellt. Ein Rohrelement mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm wurde verwendet, um das elektromagnetische Ventil mit dem Pneumatikzylinder zu verbinden. Der pneumatische Zylinder hatte einen Innenbohrungsdurchmesser von 19,5 mm und einen Bohrungshub von 2,5 mm. Für die Verschiebung eines Kolbens des Pneumatikzylinders um 2,5 mm ergab sich eine Innenvolumenänderung einer Kammer A von 1,2 cm³ auf 1,9 cm³.

Dynamischer Verformungsverstärker - DPM-311A (Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd.)
Verschiebungssensor - AH-422 (Keyence Corp.)
Elektromagnetisches Ventil-030EID=C24V (Koganei Ltd.)
Drucksensor - PS-5KB (Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.)
Umschaltschaltung - 2SC3247 (Mitsubishi Electric Corp.)
Steuereinrichtung - AS-440-10 (Keyence Corp.)
Aufzeichnungseinrichtung - FFT Hi CORDER 8803 (HIOKI Electric Corp.)
Pneumatikquelle - 4,9 bar

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 16 und der Treiberschaltung nach Fig. 17 wurde ein EIN/AUS-Betrieb eines Grenzschalters SW durchgeführt. Dieser Betrieb kann als eine Detektion und eine Nicht-Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements betrachtet werden. Ein Ausgangssignal (Treibersignal) von der Umschaltschaltung, eine Druckänderung (Drucksignal) in dem Pneumatikzylinder, und eine Verschiebung des Kolbens (Verschiebungssignal) wurden gemessen, nachdem der Grenzschalter eingeschaltet war (dies entspricht dem Fall, bei dem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert).

Die Testergebnisse sind im Abschnitt (IV) in Fig. 10 gezeigt.

(d) Gasabzugs-Steuersystem gemäß der DE 38 34 777 A1

Es wurden eine Flip-Flop-Schaltung, ein elektromagnetisches Ventil und ein Pneumatikzylinder bereitgestellt. Es wurden die Betriebszeiten bezüglich der Flip-Flop-Schaltung, des Magneten des elektromagnetischen Ventils und der Druckluftzufuhr zu dem Pneumatikzylinder zur Bewegung eines Kolbens ermittelt, um das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen, nachdem die Metallschmelze ermittelt wurde. Für die Ermittlungen wurde eine Simulationseinrichtung nach Fig. 18 und 19 bereitgestellt, welche eine Treiberschaltung für ein elektromagnetisches Ventil zeigt. Ein Rohrelement mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm wurde verwendet, um das elektromagnetische Ventil mit dem Pneumatikzylinder zu verbinden. Der Pneumatikzylinder hatte einen Innenbohrungsdurchmesser von 19,5 mm und einen Bohrungshub von 2,5 mm. Durch die Verschiebung eines Kolbens des Pneumatikzylinders um 2,5 mm ergab sich eine Innenvolumenänderung der Kammer A von 1,2 cm³ auf 1,9 cm³.

Dynamischer Verformungsverstärker - DPM-311A (Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd.)
Verschiebungssensor - AH-422 (Keyence Corp.)
Elektromagnetisches Ventil-030EID=C24V (Koganei Ltd.)
Drucksensor - PS-5KB (Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.)
Flip-Flop-Schaltung - M 4013 BP (Mitsubishi Electric Corp.)
Steuereinrichtung - AS-440-10 (Keyence Corp.)
Aufzeichnungseinrichtung - FFT Hi CORDER 8803 (HIOKI Electric Corp.)
Pneumatikquelle - 4,9 bar

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 18 und der Treiberschaltung nach Fig. 19 wurde ein EIN/AUS-Betrieb eines Grenzschalters SW durchgeführt. Dieser Betrieb kann als eine Detektion und eine Nicht-Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements betrachtet werden. Ein Ausgangssignal (Treibersignal) von der Flip-Flop-Schaltung, eine Druckänderung (Drucksignal) in dem Pneumatikzylinder und eine Verschiebung des Kolbens wurden gemessen, nachdem der Grenzschalter eingeschaltet war (dies entspricht dem Fall, bei dem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert).

Die Testergebnisse sind im Abschnitt (V) in Fig. 10 gezeigt.

(e) Gasabzugs-Steuersystem nach der Erfindung

Es wurden eine Flip-Flop-Schaltung, ein elektromagnetisches Ventil, ein pneumatisch betriebenes Ventil und ein Pneumatikzylinder bereitgestellt. Es wurden die Arbeitszeiten bezüglich der Flip-Flop-Schaltung, des Magneten des elektromagnetischen Ventils und der Druckluftzufuhr zu dem Pneumatikzylinder zum Bewegen eines Kolbens ermittelt, um das Gasabzugs-Steuerventil zu schließen, nachdem die Metallschmelze detektiert wurde. Für diese Ermittlungen wurde eine Simulationsvorrichtung nach Fig. 20 und Fig. 21 bereitgestellt, welche eine Treiberschaltung zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils darstellt. Ein Rohrelement mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 50 mm wurde verwendet, um das pneumatisch betriebene Ventil mit dem Pneumatikzylinder zu verbinden. Der Pneumatikzylinder hatte einen Innenbohrungsdurchmesser von 19,5 mm und einen Bohrungshub von 2,5 mm. Durch die Verschiebung eines Kolbens des Pneumatikzylinders um 2,5 mm ergab sich eine Innenvolumenänderung der Kammer A von 1,2 cm³ auf 1,9 cm³.

Dynamischer Verformungsverstärker - DPM-311A (Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd.)
Verschiebungssensor - AH-422 (Keyence Corp.)
Elektromagnetisches Ventil - 101E1 D=C5V (Koganei Ltd.)
(entspricht dem elektromagnetischen Ventil 12A in Fig. 5)
Pneumatisches Ventil - 110-4A2 (Koganei Ltd.) (entspricht dem pneumatisch betriebenen Ventil 12N in Fig. 5)
Drucksensor - PS-5KB (Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.)
Flip-Flop-Schaltung - M 4013 BP (Mitsubishi Electric Corp.)
Steuereinrichtung - AS-440-10 (Keyence Corp.)
Aufzeichnungseinrichtung - FFT Hi CORDER 8803 (HIOKI Electric Corp.)
Pneumatikquelle - 4,9 bar

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 20 und der Treiberschaltung nach Fig. 21 wurde ein EIN/AUS-Betrieb eines Grenzschalters SW durchgeführt. Dieser Betrieb kann als ein Detektieren und ein Nicht-Detektieren der Metallschmelze mit Hilfe eines Detektionselements betrachtet werden. Ein Ausgangssignal (Treibersignal) von der Flip-Flop-Schaltung, eine Druckänderung (Drucksignal) in dem Pneumatikzylinder und eine Verschiebung des Kolbens wurden gemessen, nachdem der Grenzschalter eingeschaltet wurde (dies entspricht dem Fall, bei dem das Detektionselement die Metallschmelze detektiert).

Die Testergebnisse sind im Abschnitt (VI) in Fig. 10 gezeigt.

(C) Analyse (1) Abschnitt (II) von Fig. 10

Der Abschnitt (II) zeigt schematisch das Testergebnis des Gasabzugssystems nach dem DD-PS 1 46 152, bei dem die Relaisschaltung vorgesehen ist. Im Falle der Relaisschaltung war die Erregungszeit des Magneten um 9 Millisekunden (minimale Verzögerung 2 ms plus 7 ms) oder um 22 Millisekunden (maximale Verzögerung 15 ms plus 7 ms) verzögert, nachdem der Metallschmelzenspritzer zum ersten Mal detektiert wurde. Hierdurch ergibt sich, daß der Magnet nicht durch häufige EIN/AUS-Impulse von dem Grenzschalter erregt werden kann, d. h. durch das hochfrequenz-pulsierende Detektionssignal von dem Detektionselement.

Im Falle des Relais muß der Grenzschalter für eine vorbestimmte Zeitperiode (eine langzeitige Eingabe ist erforderlich) geschlossen sein, da sonst das Relais seine Speicherfunktion nicht ausführen kann. Dies bedeutet, daß ein Relais im allgemeinen eine Spule erforderlich macht, an die ein elektrischer Strom als ein Eingangssignal angelegt wird. Die Spule hat eine elektromagnetische Kraft, so daß ein Anker, entsprechend einem Ausgangssignal, von dem Relais geöffnet oder geschlossen wird. Diese magnetische Kraft zieht den Anker an, um den Schließzustand des Relais aufrechtzuerhalten.

Der Magnet kann nur durch einen ständigen EIN-Zustand des Grenzschalters erregt werden. Dies bedeutet, daß eine vorbestimmte Zeitperiode (7 ms Detektionsperiode) erforderlich ist, nachdem der Grenzschalter geschlossen ist, um die elektrische Stromversorgung zu einer Spule des Magneten aufzunehmen und hierdurch die magnetische Kraft in der Spule zu erzeugen und den Magneten zu aktivieren, so daß der Anker angezogen wird. Das Relais wird nicht nur durch das Impulssignal betrieben, das die Detektion der Metallschmelzenspritzer wiedergibt, da die elektromagnetische Kraft nicht durch eine solche pulsierende Spannung erzeugt werden kann. Das Relais arbeitet nur durch das stabilisierte Eingangssignal, wie ein ständiges Geschlossensein des Grenzschalters SW für eine gegebene Zeitperiode (7 ms), d. h. es ist eine ständige Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements erforderlich.

Nachdem der Magnet erregt ist, wird der Eisenkern des Magneten in eine Position bewegt, die ein Schließen des Gasabzugs-Steuerventils ermöglicht. Diese Bewegung erfordert eine Zeitperiode von 19,5 ms. Daher benötigt man 28,5 Millisekunden (minimale Zeitdauer, 9 ms plus 19,5 ms) oder 41,5 Millisekunden (maximale Zeitperiode, 22 ms plus 19,5 ms) für das vollständige Schließen des Gasabzugs-Steuerventils nach der ersten Erfassung des Metallschmelzenspritzers durch das Detektionselement. Hieran sei an das Testergebnis unter (A) erinnert. Der Gasabzugskanal, der von dem Auslaßabschnitt des Formhohlraums ausgeht und an dem Gasabzugs-Steuerventil endet, wurde mit der Metallschmelze bei einer mittleren Zeitdauer von 19,7 Millisekunden und einer minimalen Zeitdauer von 16,0 Millisekunden gefüllt. Wenn daher das Gasabzugs-Steuerventil zwischen 18,5 bis 41,5 Millisekunden nach dem ersten Detektieren des Metallschmelzenspritzers geschlossen wird, kann die Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil austreten, da die Metallschmelze das Gasabzugs-Steuerventil in der mittleren Zeitperiode von 19,7 Millisekunden erreicht. Daher ist das Gasabzugs-System nach der DD-PS nicht für ein Hochgeschwindigkeitsdruckgießen unter den in (A)-(b) gezeigten Bedingungen infolge der großen Zeitverzögerung beim Schließen des Gasabzugs-Steuerventils geeignet.

(2) Abschnitt (III) in Fig. 10

Der Abschnitt (III) zeigt schematisch die Ergebnisse des Gasabzugssystemes gemäß der Kombination der DD-PS 1 46 152 und der JP-OS 60-49 852. Wie sich aus dem Abschnitt (III) ergibt, sind 8,8 Millisekunden (minimaler Wert 2 plus 6,8 ms) bis 21,8 Millisekunden (maximaler Wert 15 plus 6,8 ms) für die Betätigung des elektromagnetischen Ventils, gerechnet von dem ersten Impuls des Grenzschalters, erforderlich, d. h. der ersten Detektion des Metallschmelzenspritzers durch das Detektionselement. Wie vorstehend angegeben ist, kann das Relais nicht durch das pulsierende Signal betrieben werden, dessen Zeitperiode zwischen 2 Millisekunden bis 15 Millisekunden liegt. Ferner sind weitere 6,8 Millisekunden für die Betätigung des elektromagnetischen Ventils erforderlich, da man diese Zeit für die Speicherung im Relais benötigt, d. h. für das abschließende Schließen des Ankers des Relais benötigt. Ferner sind 12 Millisekunden zur Erzeugung eines ausreichenden Druckpegels des Pneumatikdrucks in dem pneumatischen Zylinder, gerechnet von der vollständigen Erregungszeit des elektromagnetischen Ventils, erforderlich. Weitere 4,3 Millisekunden sind zum vollständigen Schließen des Gasabzugs-Steuerventils erforderlich (endgültige Bewegungsposition des Kolbens des Pneumatikzylinders), und zwar in Abhängigkeit von dem Druckmitteldruck. Somit sind 25,1 bis 38,1 Millisekunden erforderlich (X plus 6,8 plus 4,3 ms) für das vollständige Schließen des Gasabzugs-Steuerventils, gerechnet von der ersten Detektion der Metallschmelze an dem Detektionselement. Somit überschreitet diese Zeitdauer die vorstehend beschriebene, mittlere Metallschmelzenfüllperiode von 19,7 Millisekunden, so daß in nachteiliger Weise ein Austreten der Metallschmelze durch das Gasabzugs- Steuerventil auftreten kann.

(3) Abschnitt (IV) in Fig. 10

Der Abschnitt (IV) zeigt schematisch die Testergebnisse des Gasabzugsystemes gemäß JP-OS 63-60 059, bei dem die Umschaltschaltung und das elektromagnetische Ventil verwendet wurden. Im allgemeinen kann die Umschaltschaltung nicht den Hochfrequenzimpuls innerhalb einer kurzen Zeitperiode detektieren. Daher kann kein Abgabesignal von der Umschaltschaltung an das elektromagnetische Ventil für die Pulsierungsperiode X (2 bis 15 Millisekunden) entsprechend der Spalte (I) abgeben. Die Umschaltschaltung kann aber zuerst ein Abgabesignal erzeugen, wenn das Metallschmelzendetektionssignal kontinuierlich abgegeben wird. Daher ergab sich eine erste Verzögerung für eine Periode X. Andererseits hat die Umschaltschaltung keine Speicherfunktion, und es sind keine Zeitverzögerungen entsprechend der Zeitverzögerung von 7 Millisekunden in Spalte (II) oder 6,8 Millisekunden in Spalte (III) vorhanden. Ferner sind nach der Erregung des elektromagnetischen Ventils 12 Millisekunden erforderlich, um einen ausreichenden Druckpegel für den pneumatischen Druck in dem pneumatischen Zylinder, ähnlich der Spalte (III) zu erzeugen. Ferner sind 4,3 Millisekunden zum vollständigen Schließen des Gasabzugs-Steuerventils (abschließende Bewegungsposition des Kolbens des Pneumatikzylinders) in Abhängigkeit von dem Druckmitteldruck ähnlich der Spalte (III) erforderlich. Somit sind 18,3 bis 31,3 Millisekunden erforderlich (X plus 12 plus 4,3) für das vollständige Schließen des Gasabzugs-Steuerventils, gerechnet von der ersten Detektion der Metallschmelze an dem Detektionselement.

Da ferner die Umschaltschaltung keine Speicherfunktion (Selbsthaltefunktion) hat, kann die Metallschmelze in das Gasabzugs- Steuerventil in den folgenden Fällen austreten:
Zum einen wenn die Metallschmelze intermittierend oder diskontinuierlich in dem Gasabzugskanal beim Druckgießen der Metallschmelze vorgeschoben wird, ist ein Raum zwischen dem vorauslaufenden Metallschmelzenstrom und dem nachfolgenden Metallschmelzenstrom vorhanden. Wenn daher dieser Raum an eine Stelle entsprechend dem Detektionselement gelangt, wird kein Detektionssignal von dem Detektionselement abgegeben. Daher erzeugt die Umschaltschaltung kein Ausgangssignal für das elektromagnetische Ventil. Als Folge hiervon kann der vorauslaufende Metallschmelzenstrom durch das Gasabzugs-Steuerventil austreten.
Wenn zum anderen die Metallschmelze in dem Gasabzugs-Steuerventil sich teilweise verfestigt hat, kann die Metallschmelzenmasse schrumpfen, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Metallschmelze von dem Detektionselement getrennt werden kann. In diesem Fall liefert die Umschaltschaltung kein Ausgangssignal zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils.

(4) Abschnitt (V) in Fig. 10.

Der Abschnitt (V) zeigt schematisch Testergebnisse des Gasabzugssystems gemäß der DE 38 34 777 A1, bei der eine Flip-Flop-Schaltung vorgesehen ist. Wie sich aus dem Abschnitt (V) ergibt, kann die Flip-Flop-Schaltung ihre Memory- Funktion unmittelbar bei der Ermittlung des Vorderkantenimpulses beginnen, so daß das Treibersignal von der Flip-Flop-Schaltung unverzögert, d. h. sofort, gleichzeitig mit der Detektion des Vorderkantenimpulses erzeugt werden kann (die Vorderkante des Impulssignales gibt die D 13945 00070 552 001000280000000200012000285911383400040 0002003912006 00004 13826etektion des ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe des Detektionselements an). Insbesondere ändert sich bei der Flip-Flop-Schaltung der Spannungspegel des Q-Anschlusses von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel in Abhängigkeit von der Vorderkante bei der Detektion zu Beginn der Speicherfunktion. Daher ist ein Zeitraum von nahezu Null für die Beendigung der Speicherfunktion und für die Erregung des elektromagnetischen Ventils erforderlich. In anderen Worten ausgedrückt ist der Zeitraum (X plus 7) ms im Falle des Abschnitts II oder die Zeitperiode (X plus 6,8) ms im Falle des Abschnitts III nicht erforderlich, wobei diese Zeitperiode für eine Nicht-Aktivierung des Relais während der pulsierenden Spannungsperiode und die verzögerte Erzeugung des Abgabesignals von dem Relais erforderlich war nach einer stabilen Spannungsperiode. Dann benötigt man ähnlich wie bei dem Abschnitt (III) nach der Abgabe des Treibersignals 11 Millisekunden für die Erzeugung eines ausreichenden Pegels des Druckmitteldruckes in dem Pneumatikzylinder, gerechnet von der Erregungszeit des elektromagnetischen Ventils, und man benötigt 4,7 Millisekunden zum Bewegen des Gasabzugs- Steuerventils in seine Schließstellung (zum Bewegen des Kolbens des Pneumatikzylinders in die entsprechende Position), gerechnet von dem Zeitpunkt, zu dem ein ausreichender Druckmitteldruck im Zylinder aufgebaut wurde. Daher sind bei der schwebenden Patentanmeldung nur 15,7 Millisekunden (11 plus 4,7 ms), gerechnet von der Detektion des ersten Metallschmelzenspritzers durch das Detektionselement zum Schließen des Gasabzugs-Steuerventils erforderlich. 15,7 Millisekunden sind jedoch so ausreichend kurz, um zu vermeiden, daß die Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil austreten kann, wenn man eine mittlere Füllperiode von 19,7 Millisekunden in Betracht zieht.

(5) Abschnitt (VI) in Fig. 10

Der Abschnitt (VI) zeigt schematisch die Testergebnisse der Gasabzugsvorrichtung gemäß der Erfindung. Ähnlich wie bei dem Abschnitt (V) wird eine Flip-Flop-Schaltung verwendet, welche ihre Speicherfunktion unmittelbar bei der Detektion des Vorderkantenimpulses beginnen kann, so daß das Antriebssignal von der Flip-Flop-Schaltung unmittelbar und gleichzeitig mit der Detektion der Vorderkante des Impulses erzeugt werden kann. Daher war eine Zeitperiode von nahezu Null für die Beendigung der Speicherfunktion und für die Abgabe des Ausgangssignales zu dem ersten elektromagnetischen Ventil erforderlich. Wenn der CP-Anschluß der Flip-Flop-Schaltung von dem niedrigen Pegelwert zu dem hohen Pegelwert geändert wird, kann man eine sofortige Speicherfunktion verwirklichen. Daher sind in ähnlicher Weise wie bei dem Abschnitt (V) die Zeitperiode (X plus 7) ms im Falle des Abschnitts II oder die Zeitperiode (X plus 6,8) ms im Falle des Abschnittes III bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.

Da ferner bei der vorliegenden Erfindung die Steuerschaltung ein Hochspannungssignal an das elektromagnetische Ventil abgeben kann, dessen Spannung ein Mehrfaches so groß wie die Nennspannung des elektromagnetischen Ventils ist, und das elektromagnetische Ventil eine kleine Größe hat, kann das elektromagnetische Ventil mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden. Ferner wird durch die Fluidverbindung zwischen dem elektromagnetischen Ventil und dem pneumatisch betriebenen Ventil die Druckluft sofort von dem elektromagnetischen Ventil zu dem pneumatisch betriebenen Ventil zur Ausführung eines Umschaltvorganges des pneumatisch betriebenen Ventils zugeleitet. Daher wird bei Beendigung des Umschaltvorganges ein großes Volumen der Druckluft dem Ventilantriebszylinder über das pneumatisch betriebene Ventil zugeleitet. Dies bedeutet, daß das elektromagnetische Ventil als ein Trigger oder ein Startteil für das pneumatisch betriebene Ventil darstellt. Bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des elektromagnetischen Ventils wird das pneumatisch betriebene Ventil ebenfalls mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben bzw. werden seine Schaltzustände geändert. Als Folge hiervon wird sofort ein großes Volumen der Druckluft dem Ventilantriebszylinder zugeleitet. Daher waren nur 4 Millisekunden zum Erzeugen des ausreichenden Pegels für den Druckmitteldruck in dem Pneumatikzylinder erforderlich. Dies stellt einen großen Gegensatz zu den Abschnitten III, IV und V dar, bei denen 11 bis 12 Millisekunden für die Erzeugung eines ausreichenden Druckmitteldruckes in dem Pneumatikzylinder zur Bewegung seines Kolbens erforderlich waren. Nach Erreichen des ausreichenden Druckes in dem Pneumatikzylinder benötigte man 4,3 Millisekunden zum Bewegen des Gasabzugs-Steuerventils in seine Schließstellung (zum Bewegen des Kolbens des Pneumatikzylinders in die entsprechende Position), ähnlich wie bei den Abschnitten III und IV. Bei der Erfindung sind daher nur 8,3 Millisekunden (4 plus 4,3) zum Schließen des Gasabzugs-Steuerventiles, gerechnet von der Detektion des ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe des Detektionselements erforderlich. Somit kann die Gasabzugsvorrichtung nach der Erfindung ein extrem schnelles Schließen des Gasabzugs-Steuerventils nach der Erfassung des ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe des Detektionselements ermöglichen. Diese Geschwindigkeit ist wesentlich höher als die bei üblichen Auslegungsformen, wie dieses anhand den Abschnitten II bis IV gezeigt ist und als bei der Auslegung nach der DE 38 34 777 A1, wie dies in Abschnitt V gezeigt ist.

(6) Schlußfolgerung

Bei dem Hochgeschwindigkeitsspritzen gemäß den Bedingungen, die unter (A)-(b) beschrieben sind, bei dem ein Unterdruck in dem Gasabzugskanal anliegt, wurde die Metallschmelze sofort in den Gasabzugskanal innerhalb äußerst kurzer Zeit von etwa 19,7 Millisekunden gefüllt (minimum 16,0 ms und maximal 31,5 ms). Daher muß das Gasabzugs-Steuerventil innerhalb dieser Zeitperiode geschlossen werden. Wenn daher das Druckgießen unter den nach (A)-(b) beschriebenen Bedingungen durchgeführt wird, kann die Metallschmelze durch das Gasabzugs- Steuerventil bei üblichen Auslegungsformen der Gasabzugsvorrichtung austreten, wie dies vorstehend unter (B)-(a), (b) und (c) beschrieben ist.

Insbesondere bei dem Gasabzugssystem nach der DD-PS oder der Kombination der DD-PS und der JP-OS sind 28,5 bis 41,5 Millisekunden (DD-PS) oder 25,1 bis 38,1 Millisekunden (Kombination von DD-PS und JP-OS) zum Schließen des Gasabzugs- Steuerventils, gerechnet von der Detektion des ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe des Detektionselements erforderlich. Diese Zeiträume sind größer als die mittlere Metallschmelzenfüllperiode (19,7 Millisekunden) für den Gasabzugskanal oder einer maximalen Füllperiode von 31,5 Millisekunden (siehe (A)-(c)). Wenn daher ein Hochgeschwindigkeitsspritzen einer Metallschmelze nach Maßgabe der Bedingungen gemäß (A)- (b) durchgeführt werden soll, kann die Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil austreten. Ferner sind bei dem Gasabzugssystem nach der JP-OS 63-60 059 18,3 bis 31,3 Millisekunden zum Schließen des Gasabzugs-Steuerventils, gerechnet von der Detektion des ersten Metallschmelzenspritzers mit Hilfe des Detektionselements erforderlich. Die Periode von 18,3 Millisekunden ist größer als die minimale Metallschmelzenfüllperiode von 16,0 Millisekunden, und die Periode von 31,3 Millisekunden ist auch größer als die mittlere Metallschmelzenfüllperiode (19,7 Millisekunden) für den Gasabzugskanal. Wenn daher ein Hochgeschwindigkeitsdruckgießen der Metallschmelze entsprechend den Bedingungen nach (A)-(b) durchgeführt wird, kann die Metallschmelze durch das Gasabzugs- Steuerventil im Falle der JP-OS 63-60 059 austreten.

Bei dem Gasabzugssystem, das in der DE 38 34 777 A1 beschrieben ist, kann die Möglichkeit des Austritts der Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil in starkem Maße reduziert werden, da das Gasabzugs-Steuerventil innerhalb 15,7 Millisekunden geschlossen werden kann, was schneller als die minimale Periode von 16,0 Millisekunden ist. Wenn jedoch höhere Gießgeschwindigkeiten in Betracht gezogen werden, muß beispielsweise bei der Gasabzugsvorrichtung nach der DE 38 34 777 A1 noch die innere Form des Gasabzugskanales in entsprechender Weise zur Berücksichtigung modifiziert werden. Alternativ muß die maximale Gießgeschwindigkeit innerhalb der Bedingungen liegen, die unter (A)-(b) liegen.

Bei der Gasabzugsvorrichtung nach der Erfindung hingegen kann man extrem hohe Ventilschließgeschwindigkeiten, wie 8,3 Millisekunden, gerechnet von der ersten Detektion der Metallschmelze, erzielen. Daher ist es bei der vorliegenden Erfindung nahezu unnötig in genauerer Weise die Form und die Länge des Gasabzugskanales (Überströmkanal) in Betracht zu ziehen, und es ist auch unnötig, die Eingießbedingungen zu berücksichtigen. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die vorliegende Erfindung ein Druckgießen mit extrem hohen Geschwindigkeiten gestattet.

Bei den voranstehenden Ausführungsformen wird das Metallschmelzen- Detektionselement oder - der Sensor 10 oder 10A verwendet, um die Metallschmelze im Gasabzugskanal 6 zu detektieren. Jedoch kann der Sensor 10 oder 10A an verschiedenen Stellen der Druckgießmaschine zu unterschiedlichen Zwecken angeordnet werden.

Fig. 22 zeigt verschiedene Beispiele zur Anordnung der Sensoren 10.

Beispiel 1

Zwei Sensoren 10B und 10C sind an Stellen in unterschiedlicher vertikaler Richtung eines Formhohlraums 5′ vorgesehen, der in einer Metallform 1′ ausgebildet ist, so daß die in den Hohlraum eingegossene Metallschmelze erfaßt wird. Diese Sensoren sind zu dem Innenraum des Formhohlraums 5′ offen. Bevor die Metallschmelze den Sensor 10B erreicht, ist die Leitung 109 von der Leitung 113 isoliert, die mit der Metallform 1 verbunden ist. Wenn jedoch die Metallschmelze den Sensor 10B erreicht und die Metallschmelze den Stift 101 sowie die Innenfläche des Formhohlraums 5′ kontaktiert, sind die Leitungen 109 und 113 elektrisch miteinander verbunden, so daß ein Detektionssignal erzeugt wird. Dasselbe trifft auf den oberen Sensor 10C zu. Durch Messen der beiden Detektionssignale, die von dem Sensoren 10B und dem Sensor 10C abgegeben werden, läßt sich der mittlere Metallschmelzenstrom oder die Strömungsgeschwindigkeit in der Metallform ermitteln.

Beispiel 2

Ein einziger Sensor 10D ist an einem Angußkanal 13 wie gezeigt vorgesehen oder er ist am Hohlraum 5′ vorgesehen. Wenn der Sensor 10D die Metallschmelze detektiert, kann die Kolbengeschwindigkeit von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit umgeschaltet werden. In anderen Worten arbeitet der Sensor 10D als Grenzschalter 10 bei der Ausführungsform nach Fig. 6.

Da wie voranstehend beschrieben ist bei der Erfindung das Gasabzugs-Steuerventil unmittelbar mit einer hohen Geschwindigkeit und innerhalb eines gewünschten Zeitraumes geschlossen werden kann, kann ein Austreten der Metallschmelze durch das Gasabzugs-Steuerventil selbst bei einem Betreiben der Druckgießmaschine mit hohen Geschwindigkeiten vermieden werden. Diese gewünschte zeitliche Steuerung erhält man durch die momentane Erzeugung des Abgabesignals b von der Steuerschaltung zum Antreiben der Ventilantriebseinrichtung in Abhängigkeit von der ersten Detektion der ersten Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements oder des Sensors 10, ein derartig schnelles Ventilschließen erhält man durch die unverzögerte Zufuhr einer großen Menge an Druckluft zu dem Ventilantriebszylinder, da das elektromagnetische Ventil 12A und das pneumatisch betriebene Ventil 12N vorgesehen sind. Die Steuerschaltung erzeugt ein Hochspannungsabgabesignal b′, das um ein Mehrfaches größer als die Nennspannung des elektromagnetischen Ventils ist, und zwar in Abhängigkeit von dem Abgabesignal b, so daß das elektromagnetische Ventil 12A eine sofortige Umschaltung vornehmen kann, wodurch eine sofortige Umschaltung des pneumatisch betriebenen Ventils vorgenommen wird, das mit der Druckluftquelle verbunden ist. Selbst bei einem Hochgeschwindigkeitsdruckgießen kann daher kein Austritt der Metallschmelze auftreten, da das Gasabzugs-Steuerventil unverzögert, d. h. sofort, ausgehend von der ersten Detektion der Metallschmelze geschlossen wird.

Ferner wird bei der Erfindung diese Verbesserung unter Verwendung eines bekannten elektromagnetischen Ventils und eines bekannten pneumatisch betriebenen Ventils erzielt. Daher läßt sich die erhaltene Ventilantriebseinrichtung mit geringen Kosten verbunden herstellen.

Ferner wird bei der Erfindung ein verbessertes Detektionselement verwendet, das Isolationselement wird nicht infolge von unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem elektrisch leitenden Stift und dem Isolierelement beschädigt. Daher hat das Detektionselement eine lange Standzeit und daher ist es nicht erforderlich, das Detektionselement durch ein Neues zu ersetzen. Ferner tritt kein elektrischer Isolationsdurchbruch auf, so daß man ein zuverlässiges Arbeiten der erhaltenen Gasabzugsvorrichtung erhält und sich Störfälle vermeiden lassen.

Claims

1. Gasabzugsvorrichtung bei einer Hochgeschwindigkeits-Druckgießmaschine, die einen Einlaßkanal (14), Formhälften (2, 3), zwischen denen ein Formhohlraum gebildet wird, eine einzuspritzende Metallschmelze, die durch den Einlaßkanal (14) eingeleitet und in den Formhohlraum (5) vergossen wird, wobei die Formhälften (2, 3) mit einem Gasabzugskanal (6) versehen sind, der in Fluidverbindung mit dem Formhohlraum (5) steht und auf dessen stromabwärtiger Seite angeordnet ist, und ein Gasabzugs-Steuerventil (9) aufweist, das an einem stromabwärtigen Endabschnitt des Gasabzugskanals (6) angeordnet ist, gekennzeichnet durch:
ein Detektionselement (10, 10A, 10B, 10C, 10D) für die Detektion der Metallschmelze und die Erzeugung eines Detektionssignales (b),
eine Steuerschaltung (11), die mit dem Detektionselement (10, 10A, 10B, 10C, 10D) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (11) ein Hochspannungstreibersignal (b′) in Abhängigkeit von dem Detektionssignal (b) erzeugt, und
eine Ventilantriebseinrichtung (12), die an einem Ende mit der Steuerschaltung (11) und am anderen mit dem Gasabzugs-Steuerventil (9) verbunden ist, wobei die Ventilantriebseinrichtung (12) eine Druckmittelquelle, ein elektromagnetisches Ventil (12A), das mit der Druckmittelquelle verbunden ist, und einen Umschaltvorgang in Abhängigkeit von dem Treibersignal (b′) ausführt, und ein pneumatisch betriebenes Ventil (12N) aufweist, das mit der Druckmittelquelle verbunden ist und an einem Ende mit dem elektromagnetischen Ventil (12A) und am anderen mit dem Gasabzugs-Steuerventil (9) verbunden ist, wobei das pneumatisch betriebene Ventil (12N) einen Umschaltvorgang in Abhängigkeit von dem Umschaltvorgang des elektromagnetischen Ventils (12A) ausführt, um den Druckmitteldruck in der Pneumatikquelle an das Gasabzugs-Steuerventil (9) zur Bewegung des Gasabzugs- Steuerventils (9) in seine Schließstellung anzulegen.

2. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Ventil (12A) eine Nennspannung hat, und daß das Treibersignal (b′) als Hochspannungssignal ein Mehrfaches größer als die Nennspannung ist.

3. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (11) ein Filter (11a), eine elektronische Schaltung (11b) und eine Treiberschaltung (11d) aufweist, die mit der elektronischen Schaltung (11b) verbunden ist, wobei die elektronische Schaltung (11b) ein Abgabesignal unmittelbar nach der Detektion der eingespritzten Metallschmelze mit Hilfe der Detektionselemente (10A, 10B, 10C, 10D) liefert, das ein unmittelbares Betreiben des elektromagnetischen Ventils (12A) bei der Detektion einer Vorderkante eines Detektionssignales erzeugt, das unmittelbar durch die Detektion der Metallschmelze mit Hilfe des Detektionselements erzeugt wird, wobei das Hochspannungstreibersignal (b′) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von der elektronischen Schaltung (11b) erzeugt wird.

4. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11b) eine Flip-Flop- Schaltung aufweist.

5. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11b) einen monostabilen Multivibrator aufweist.

6. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11b) eine Eccless- Jordan-Schaltung aufweist.

7. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11b) eine Triggerschaltung aufweist.

8. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11b) einen IC-Taktgeber aufweist.

9. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilantriebseinrichtung (12A, 12N) einen Ventilantriebszylinder aufweist, welcher erste und zweite Kammern (12g, 12h) begrenzt, wobei der Druckmitteldruck von dem pneumatisch betriebenen Ventil (12N) an eine der beiden Kammern (12g, 12h) zur Bewegung des Gasabzugs- Steuerventils (9) anlegbar ist.

10. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasabzugs-Steuerventil (9) geschlossen wird, wenn der Druckmitteldruck an der ersten Kammer (12g) anliegt, und daß das elektromagnetische Ventil (12A) erste und zweite Stellungen hat, wobei das pneumatisch betriebene Ventil (12N) erste und zweite Stellungen hat, das elektromagnetische Ventil (12A) in die erste Stellung beim Anlegen des Hochspannungstreibersignals (b′) an dieses bewegbar ist, um den Druckmitteldruck an das pneumatisch betriebene Ventil (12N) anzulegen, das pneumatisch betriebene Ventil (12N) in die erste Stellung beim Anlegen des Druckmitteldruckes von dem elektromagnetischen Ventil (12A) bewegt wird, und wobei der pneumatische Druck von der Druckmittelquelle an die erste Kammer (12g) über das pneumatisch betriebene Ventil (12N) angelegt wird.

11. Gasabzugsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites elektromagnetisches Ventil (12B) vorgesehen ist, das mit dem pneumatischen Steuerventil (12N) verbunden ist, und daß das zweite elektromagnetische Ventil (12B) eine Umschaltung zur Bewegung des pneumatisch betriebenen Ventils (12N) in die zweite Stellung ausführt.