DE69007996T2

DE69007996T2 - Einspritzvorrichtung.

Info

Publication number: DE69007996T2
Application number: DE69007996T
Authority: DE
Inventors: Toyoaki Ueno
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: CA2008608A1; JPH02200367A; KR920009589B1; US5014767A; DE69007996D1; JPH0722813B2; KR900011529A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines geschmolzenen Metalls in einen Formhohlraum.
Spritzgießmaschinen wie Druckgießmaschinen werden eingeteilt in einen Vertikalgieß-Typ, bei dem ein geschmolzenes Metall nach oben in einen Formhohlraum eingespritzt wird und in einen Horizontalgieß-Typ, bei dem ein geschmolzenes Metall seitlich in einen Hohlraum eingespritzt wird. Von diesen beiden Typen ist der Vertikalgieß-Typ im allgemeinen wie folgt aufgebaut. Das heißt, ein von einem Maschinenboden gehaltener Einspritzrahmen ist freihängend in einer Gießgrube unterhalb eines unter Metallformen befindlichen Bodens angeordnet. Eine komplette Einspritzvorrichtung ist auf dem Einspritzrahmen befestigt und kann aufrecht oder geneigt eingestellt werden. Diese Einspritzvorrichtung umfaßt einen mit einer Hydraulikvorrichtung verbundenen Einspritzzylinder, eine über einen vertikal beweglichen Hülsenrahmen an der Einspritzzylinderseite konzentrisch mit dem Einspritzzylinder verbundene Einspritzhülse und einen über eine Kupplung mit einer Kolbenstange des Einspritzzylinders verbundenen Druckkolben mit einer Druckkolbenspitze an seinem abliegenden Ende, der zur Vorwärts-/ Rückwärtsbewegung in ein Innenloch der Einspritzhülse eingesetzt ist. Die Einspritzhülse der Einspritzvorrichtung wird von einem Kippzylinder geneigt und ein geschmolzenes Metall darin eingegossen. Dann wird der Einspritzzylinder von dem Kippzylinder angehoben, zusammen mit dem Hülsenrahmen von einem Hubzylinder nach oben bewegt und mit einer ortsfesten Hülse an der Metallgießseite verbunden. Wenn dem Einspritzzylinder Öl zugeführt wird, wird danach der Druckkolben zusammen mit der Kolbenstange nach oben bewegt, und das geschmolzene Metall in der Einspritzhülse wird von der Druckkolbenspitze vorwärtsgedrückt und über die ortsfeste Hülse in den Formhohlraum eingespritzt. Nach Verfestigung des geschmolzenen Metalls erhält man ein Gußprodukt. Vertikale Spritzgießmaschinen dieses Typs sind beispielsweise in der US-A-4,088,178, 2,454,961 und 4,655,274 offenbart.
Jedoch wird in einer derartigen herkömmlichen Einspritzvorrichtung ein Einspritzzylinder hydraulisch betätigt. Da die gesamte Vorrichtung von umfangreicher Größe ist, ist daher ein großer Einbauraum inkl. Leitungen erforderlich und ihre Steuerbarkeit ist vermindert.

Wesen der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzvorrichtung zu schaffen, die eine geringere Größe und bessere Steuerbarkeit als die herkömmlicher Vorrichtungen aufweist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Einspritzvorrichtung geschaffen, die einen Druckkolben aufweist, der an einem im wesentlichen zentralen Abschnitt eines Tragrahmens gelagert ist, eine Einspritzhülse, die so beschaffen ist, daß sie bezüglich des Tragrahmens nach vorn/zurück beweglich ist, um einen abliegenden Endabschnitt des Druckkolbens aufzunehmen, so daß sich der abliegende Endabschnitt nach vorn/zurück bewegen kann, einen Hülsenrahmen zum Lagern der Einspritzhülse und einen rotations-linearen Bewegungsübertragungsmechanismus, der zwischen einem Motor und dem Tragrahmen angeordnet ist, um eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln.
Zudem umfaßt in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der rotations-lineare Bewegungsübertragungsmechanismus eine Schraubspindel, die von dem Motor in Umlauf versetzbar ist, eine Vielzahl von Kugeln, die mit einer Spiralrille der Schraubspindel in Eingriff sind und einen Kugelhalter, der zur Abstützung der Kugeln an dem Tragrahmen befestigt ist.
Nach Eingießen des geschmolzenen Metalls in die Einspritzhülse wird die Einspritzhülse zusammen mit der Druckkolbenspitze nach vorn bewegt und mit der ortsfesten Hülse an der Metallgießseite verbunden. Danach wird der Tragrahmen von dem Motor über den rotations-linearen Bewegungsübertragungsmechanismus angetrieben oder die Schraubspindel rotationssynchron angetrieben, um den Kugelhalter zusammen mit dem Tragrahmen nach vorn zu bewegen, so daß die Kugeln in die Spiralrille rollen. Als Folge davon bewegt sich der von dem Tragrahmen gehaltene Druckkolben nach vorn, und das geschmolzene Metall in der Einspritzhülse wird von der Druckkolbenspitze vorwärtsgedrückt und in den Formhohlraum eingespritzt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Grundanordnungen einer vertikalen Spritzgießmaschine und einer Einspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei
Fig. 3 eine Draufsicht zur Darstellung der Einspritzvorrichtung ist; und
Fig. 4 eine Längsschnittansicht zur Darstellung der Einspritzvorrichtung entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist; und
Fig. 5 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der Einspritzvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungformen

Fig. 1 bis 4 zeigen Grundanordnungen einer vertikalen Spritzgießmaschine (Druckgießmaschine) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Einspritzvorrichtung für die Maschine. Bezugnehmend auf Fig. 1 bis 4 umfaßt diese Spritzgießmaschine auf ihrer Maschinengrundplatte 100 eine vertikal befestigte ortsfeste Platte 103, auf der eine ortsfeste Metallform 102, eine bewegliche Platte 105, die sich entlang einer Vielzahl von sich horizontal von der ortsfesten Platte 103 weg erstreckenden Streben oder Ankerstangen 104 bewegt und eine bewegliche Metallform 106 befestigt sind, die sich zur Bildung eines Hohlraumes 107 von der beweglichen Platte 105 auf die ortsfeste Platte 102 zubewegt. Das Bezugszeichen 109 bezeichnet eine Spannhülse; 111 und 112 Paßfedern zum Verhindern der Vertikalbewegung der Metallformen 102 bzw. 106; und 114 eine Ausstoßhülse zum Entfernen eines Gußproduktes aus der beweglichen Metallform 106. Diese Teile sind grundlegende Elemente zur Bildung der Spritzgießmaschine.
Ein Paar linearer Führungen 2 (siehe Fig. 2) ist an einem Rahmen 1 befestigt, der unter der Spritzgießmaschine vorgesehen ist. Eine allgemein mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnete Einspritzvorrichtung ist von den linearen Führungen 2 so geführt, daß sie sich zwischen einer unter den Metallformen angeordneten Einspritzposition und einer Metallform-Einspritzposition hin- und herbewegt, wie sie in Fig. 1 mit einer abwechselnd aus einem langen und zwei kurzen Strichen bestehenden Linie gekennzeichnet ist. Das heißt, jede lineare Führung 2 umfaßt eine längliche Schiene 5 (siehe Fig. 4), die auf einer Stützplatte 4 seitlich am Rahmen 1 gelagert ist und einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. Wie in Fig. 4 deutlich gezeigt, ist eine Vielzahl von Kugeln 6 in Laufrillen rollend gelagert, die in beiden Seitenflächen der Schiene 5 ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Kugelhaltern 9 mit jeweils nach unten offenem U-Querschnitt und durch Abdeckungen (nicht gezeigt) geschützte Seitenflächen sind über ein Halterungselement 8 an einem zylindrischen Element 7 des Einspritzzylinders 3 befestigt. In der Innenfläche jedes Kugelhalters 9 ist eine Laufrille zum Halten der Kugeln 6 ausgebildet. Mit dieser Anordnung, wenn die Einspritzvorrichtung 3 von einer Antriebseinheit 130 mit einem am Rahmen 1 befestigten Zylinder angetrieben wird, bewegt sich die Vorrichtung 3 ruckfrei, während die Kugeln 6 in den Laufrillen rollen.
Die wie oben beschrieben befestigte Einspritzvorrichtung 3 umfaßt einen am oberen Ende des zylindrischen Elementes 7 befestigten ringförmigen oberen Rahmen 10 und einen an dessen unterem Ende befestigten scheibenförmigen unteren Rahmen 11. Ein Stößelabschnitt 13a einer sich nach oben erstreckenden Hubspindel 13 ist so gestaltet, daß er in einem Stößelloch 12a eines Hubzylinders 12 nach oben/unten beweglich ist, der an einer stelle angeordnet ist, an der ein äußerer Umfangsabschnitt des unteren Rahmens 11 in Umfangsrichtung in zwei Teile geteilt ist. Eine Ölversorgungsquelle 135 ist über einen elastischen Schlauch mit dem Stößelloch 12a des Hubzylinders 12 verbunden. Die Hubspindel 13 ist axial befestigt, damit sie von dem oberen Rahmen 10 über ein lineares Kugellager 14 nach oben/unten beweglich ist, und ein Hülsenrahmen 15 von im wesentlichen rechtwinkliger Form ist mit einer Vielzahl von Bolzen 16 am oberen Endbereich der Hubspindel 13 befestigt. Eine zylindrische Einspritzhülse 17 ist so an einem Mittelabschnitt des Hülsenrahmens 15 befestigt, daß sie mit einer über der Einspritzhülse 17 vorgesehenen ortsfesten Metallgußhülse 109 konzentrisch ist. Wenn Öl von der Ölversorgungsquelle 135 einem unteren Abschnitt des Stößelloches 12a des Hubzylinders 12 zugeführt wird, wird die Einspritzhülse 17 zusammen mit dem Hülsenrahmen 15 nach oben bewegt und mit der ortsfesten Hülse 109 verbunden.
Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Tragrahmen mit einem Angußabschnitt 18a, der an einer Stelle ausgebildet ist, wo sein äußerer Umfangsabschnitt in Umfangsrichtung in zwei Teile geteilt und von der Hubspindel 13 über ein lineares Kugellager 19 gehalten ist. Die Abwärtshubbegrenzung des Tragrahmens 18 wird durch einen Gewindering 20 geregelt, der schraubbar mit einem Gewindebereich der Hubspindel 13 in Eingriff ist. Der Tragrahmen 18 ist so befestigt, daß er von einem Paar paralleler Schraubspindeln 21 nach oben/unten bewegt werden kann, die hinsichtlich der Hubspindel 13 einen Phasenwinkel von im wesentlichen 60º in Umfangsrichtung aufweisen. Das heißt, ein schalenförmiger Zwischenrahmen 22 ist in einem Zwischenraum zwischen dem Tragrahmen 18 und dem unteren Rahmen 11 angeordnet und nach unten offen, und ein Paar Lagerlöcher ist an den Schraubspindeln 21 entsprechenden Positionen ausgebildet. Ein Abschnitt mit geringem Durchmesser der Schraubspindel 21 ist über ein Lager 23 und ein Drucklager 24 axial auf dem Lagerloch abgestützt. Eine Bewegung der Schraubspindel 21 in axialer Richtung hinsichtlich des Zwischenrahmens 22 ist durch den Stufenbereich, ein mit einer Paßfeder auf dem Abschnitt mit geringem Durchmesser befestigtes Kettenrad 25 und einen schraubbar mit dem Gewindeabschnitt in Eingriff stehenden Gewindering 26 eingestellt. Ein Motor 27 mit einer Bremse 27A und ein Paar Spannräder 28 und 29 sind auf dem Zwischenrahmen 22 befestigt. Eine Kette 31 ist zwischen einem Kettenrad 30 des Motors 27, den Spannrädern 28 und 29 und dem Kettenrad 25 auf der Schraubspindel 21 zur Schleife verbunden. Daher wird die Schraubspindel 21 von dem Motor 27 über die Kette 31 drehend angetrieben. Eine Vielzahl von Kugeln 32 ist in einer Reihe angeordnet in einer Spiralrille in der Schraubspindel 21 gehalten. Ein in einen Halterausschnitt 18b des Tragrahmens 18 mittels eines Bolzens eingepaßter und daran befestigter Kugelhalter 33 ist auf die Schraubspindel 21 aufgezogen, und in einer in seinem Innenhohlraum ausgebildeten spiralförmigen Laufrille sind Kugeln 32 gehalten. Mit dieser Anordnung bewegt sich der Tragrahmen 18 nach oben/unten, wenn die Schraubspindel 21 sich dreht, während die Kugeln 32 in der Laufrille rollen. Ein mittels einer Kupplung 35 angekoppelter Druckkolben 34 erstreckt sich von dem Mittelabschnitt des Tragrahmens 18 nach oben. Eine Druckkolbenspitze 34a ist als Kopfabschnitt des Druckkolbens 34 so eingesetzt, daß sie in dem Innenhohlraum nach vorn/zurück beweglich ist. Mit dieser Anordnung wird ein in den Innenhohlraum der Einspritzhülse 17 gegossenes geschmolzenes Metall bei Aufwärtsbewegung des Druckkolbens 34 von der Druckkolbenspitze 34a vorwärtsgedrückt und über die ortsfeste Hülse in einen Formhohlraum eingespritzt. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Ummantelung mit halbkreisförmigem Querschnitt, die von einer am Tragrahmen 18 befestigten Ummantelung 37 gehalten ist und die Schraubspindel 21 zusammen mit der Ummantelung 37 abdeckt. Die Ummantelung 36 ist so angeordnet, daß sie mit dem Tragrahmen 18 eine Einheit bildet, die sich entlang des oberen Rahmens 15 und darüber hinaus erstreckt. Eine Wasserkühlungsleitung 38 erstreckt sich durch den Zentralbereich des Druckkolbens 34 und mündet in den äußeren Umfangsbereich des Tragrahmens 18. Ein an dem Mündungsabschnitt montierter Schlauch ist an eine Kühlungspumpe angeschlossen (nicht dargestellt). Ein Ausschnitt am unteren Ende des Zwischenrahmens 22 ist durch ein Ölaufnahmeblech 39 verschlossen. Eine schalenförmige Ölwanne 40 ist zur Umschließung der Schraubspindel 21 in der Innenfläche des Ölaufnahmebleches 39 ausgebildet.
Ein allgemein mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnetes Element ist ein Druckzylinder für geschmolzenes Metall, der unter jeder Schraubspindel 21 angeordnet ist. Der Druckzylinder 41 für geschmolzenes Metall ümfaßt eine Zylinderöffnung 11a mit oberen und unteren Abschnitten, die durch Abdeckelemente 42 und 43 verschlossen und im unteren Rahmen 11 ausgebildet sind, sowie einen Kolben 44, der so in die Zylinderöffnung 11a eingepaßt ist, daß er nach vorn/rückwärts beweglich ist. Eine untere Zylinderkammer am unteren Abschnitt des Kolbens 44 ist über einen Ölkanal 45 und eine Zuführleitung mit einer Hydraulikvorrichtung verbunden. Zwischen der Abwärtshubbegrenzung am unteren Ende der Schraubspindel 21 und der Abwärtshubbegrenzung am oberen Ende des Kolbens 44 ist ein mit dem Bezugszeichen t bezeichneter Spalt von ungefähr 1 mm ausgebildet. Mit dieser Anordnung wird dem unteren Abschnitt des Kolbens 44 Öl zugeführt, wenn die Druckkolbenspitze 34a sich nach oben bewegt und geschmolzenes Metall in einen Hohlraum gefüllt wird, damit der Kolben 44 nach oben bewegt wird. Der Kolben 44 wird mit der Schraubspindel 21 in Kontakt gebracht und um ungefähr 5 mm weiter nach oben bewegt. Als Folge davon wird der Druckkolben 34 über den Tragrahmen 18 nach oben bewegt, um einen Flüssigmetall-Preßgießvorgang durchzuführen.
Ein Arbeitsgang der Einspritzvorrichtung mit obiger Anordnung wird nachstehend beschrieben. Wenn in Fig. 2 die gesamte Einspritzvorrichtung 3 von der Antriebseinheit 130 nach rechts geschoben wird (auf die Höhe gemäß Fig. 4), bewegt sich die Einspritzvorrichtung 3 in die Metallform-Gießposition, die in Fig. 1 durch die abwechselnd aus einem langen und zwei kurzen Strichen bestehende Linie gekennzeichnet ist, während die Kugeln 6 der linearen Führung 2 in der Laufrille rollen, wobei das geschmolzene Metall in die Einspritzhülse 17 eingefüllt wird. Nach dem Einfüllvorgang wird die Einspritzvorrichtung 3 auf die linke Stellung (in Fig. 2 mit durchgezogener Linie dargestellt) der Einspritzposition zurückgestellt.
Wenn dem Stößelloch 12a des Hubzylinders 12 von der Ölversorgungsquelle Öl zugeführt wird, bewegt sich die Hubspindel 13 nach oben, während die Kugeln der linearen Kugellager 14 und 19 laufen, und die einstückig mit dem Hubzylinder 12 ausgebildete Einspritzhülse 17 wird nach oben bewegt und mit der ortsfesten Metallgußhülse 109 verbunden. In diesem Fall wird der Tragrahmen 18 gegen den Gewindering 20 gepreßt und von einer aus der Schraubspindel 21, den Kugeln 32 und den Kugelhaltern 33 bestehenden Kugel-Schraub-Vorrichtung nach oben bewegt, und die Druckkolbenspitze 34a bewegt sich im Gleichlauf mit der Einspritzhülse 17 nach oben, d. h. unter Beibehaltung desselben Positionsverhältnisses hinsichtlich der Einspritzhülse 17. Deshalb läuft das geschmolzene Metall aus der Einspritzhülse 17 nicht über.
Nach der Aufwärtsbewegung der Einspritzhülse 17 bis zur Aufwärtshubbegrenzung und ihrem Halt beginnt der Druckkolben 34 mit der Aufwärtsbewegung. Wenn der Motor 29 unter der Kontrolle einer Steuerungseinheit 145 in Gang gesetzt ist und die beiden Schraubspindeln 21 synchron zueinander über die Kette 31 dreht, wird zuerst der Tragrahmen 18 von den Schraubspindeln 21 nach oben bewegt, während die Kugeln 32 in den Laufrillen laufen und die linearen Kugellager 19 sich entlang der Hubspindel 13 bewegen. Der Druckkolben 34 und die Druckkolbenspitze 34a mit dem Tragrahmen 18 bewegen sich bezügli,ch des Hülsenrahmens 15 nach oben. Als Folge davon bewegt sich die Druckkolbenspitze 34a in der Einspritzhülse 17 nach oben, und das geschmolzene Metall wird über die in Fig. 1 dargestellte ortsfeste Hülse 109 in den Formhohlraum 107 eingespritzt.
Nach Befüllen des Formhohlraums 107 mit geschmolzenem Metall, wird der Motor unter der Kontrolle der Steuerungseinheit 145 angehalten. Während des Einspritzens wird der Zwischenrahmen 22 nicht nach oben bewegt, sondern bleibt angehalten. Wenn das geschmolzene Metall vollständig in den Hohlraum eingefüllt ist, wird dem unteren Abschnitt des Kolbens 44 des Flüssigmetall- Druckzylinders 41 Öl zugeführt, um den Kolben 44 nach oben zu bewegen. Der Kolben 44 wird mit den Schraubspindeln 21 in Kontakt gebracht, um die Schraubspindeln 21 zusammen mit dem Zwischenrahmen 22 um ungefähr 5 mm nach oben zu bewegen. Daher bewegt sich der Tragrahmen 18 mit der Druckkolbenspitze 34a nach oben, und das geschmolzene Metall in dem Hohlraum 107 wird zusammengepreßt und durchläuft den Flüssigmetall- Preßgießvorgang. Während eines derartigen Einspritzvorgangs wird der Druckkolben 34 gekühlt, weil Kühlwasser einer Wasserkühlungsleitung zugeführt wird und darin zirkuliert (Fig. 4).
Nach Beendigung des Einspritzvorgangs und Abkühlung und Verfestigung eines Gießproduktes erfolgt das Öffnen der Form, und der Kolben 44 des Flüssigmetall-Druckzylinders 41 wird rückwärts bewegt. Die einstückig mit dem Motor 27 ausgebildete Bremse 27A wird gelöst, und der Motor 27 wird angetrieben, um den Tragrahmen 18 über die Kugel-Schraub-Vorrichtung zurückzubewegen und dadurch die Druckkolbenspitze 34a zurückzubewegen. Wenn die Druckkolbenspitze 34a und der Tragrahmen 18 auf vorbestimmte Positionen zurückbewegt werden, geht der Tragrahmen 18 mit dem Gewindering 20 in Berührung und stößt an ihm an, und die Hubspindel 13, der Tragrahmen 18 und die Einspritzhülse 17 werden gleichzeitig rückwärtsbewegt.
Danach wird die Einspritzvorrichtung 3 in die in Fig. 2 durch die abwechselnd aus einem langen und zwei kurzen Strichen bestehende Linie angezeigte Metallform-Einfüllposition bewegt und beendet damit einen Zyklus.
Es ist zu beachten, daß die Einspritzvorrichtung 3 wie in einer herkömmlichen Vorrichtung durch Kippen in die Metallform- Einfüllposition bewegt werden kann. Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Höhe der gesamten Vorrichtung vermindert, so daß sie viel geringer als die eines herkömmlichen hydraulischen Einspritzzylinders ist. Da ein Kippwinkel zur Reduktion einer Befüllmenge vergrößert wird, ist daher ein horizontales Bewegungssystem wie in obiger Ausführungsform vorzuziehen.
In obiger Ausführungsform ist die Kugel-Schraub-Vorrichtung als rotations-linearer Bewegungsübertragungsmechanismus zur Übertragung der Bewegung des Motors an den Tragrahmen ausgeführt. Die Kugel-Schraub-Vorrichtung kann jedoch eine normale Schraubvorrichtung sein, bestehend aus einer Schraubspindel und einem Gewindering, der schraubbar mit der Schraubspindel in Eingriff gebracht wird oder ein Übertragungsmechanismus bestehend aus einer Zahnstange und einem Ritzel. Wenn die obige Kugel-Schraub-Vorrichtung oder eine normale Schraubvorrichtung verwendet werden soll, kann entweder eine Schraubspindelseite oder eine Kugelhalter- oder Gewinderingseite rotationsgetrieben sein.
Zudem wird die vorliegende Erfindung gemäß obiger Ausführungsform auf die vertikale Druckgießmaschine angewandt. Die vorliegende Erfindung kann aber auch auf eine horizontale Druckgießmaschine angewandt werden und in ähnlicher Weise auf eine Kunststoff-Spritzgießmaschine angewandt werden, um dieselben Wirkungen zu erzielen.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, umfaßt gemäß der vorliegender Erfindung eine Einspritzvorrichtung einen Druckkolben, der an einem im wesentlichen zentralen Abschnitt eines Tragrahmens gelagert ist, eine Einspritzhülse, die so beschaffen ist, daß sie bezüglich des Tragrahmens nach vorn/zurück beweglich ist, um einen abliegenden Endabschnitt des Druckkolbens aufzunehmen, so daß sich der abliegende Endabschnitt nach vorn/zurück bewegen kann, einen Hülsenrahmen zum Lagern der Einspritzhülse und einen rotations-linearen Bewegungsübertragungsmechanismus, der zwischen einem Motor und dem Tragrahmen angeordnet ist, um eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Weiter umfaßt in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der rotations-lineare Bewegungsübertragungsmechanismus eine Schraubspindel, die von dem Motor in Umlauf versetzbar ist, eine Vielzahl von Kugeln, die mit einer Spiralrille der Schraubspindel in Eingriff sind und einen Kugelhalter, der zur Abstützung der Kugeln an dein Tragrahmen befestigt ist. Da eine herkömmliche Hydraulikvorrichtung eine elektrische Vorrichtung sein kann, kann daher ihre Steuerbarkeit verbessert werden, und die gesamte Vorrichtung kann kompakt ausgeführt werden. Da die Länge in Längsrichtung in großem Maße reduziert werden kann, kann insbesondere die Größe eines Einbauraumes reduziert werden. Im Falle eines herkömmlichen Vertikal-Typs ist beispielsweise eine tiefe Gießgrube zum Einbau einer Einspritzvorrichtung erforderlich. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist keine Gießgrube oder nur eine flache Gießgrube erforderlich.
Da sich der Druckkolben nach oben bewegt, während die Kugeln laufen, wird des weiteren die Bewegung ruckfrei durchgeführt, um die Einspritzfunktion zu verbessern. Da die Einspritzhülse nach oben bewegt werden kann, während die Schraubspindeln gedreht werden, kann zudem der Arbeitsablauf von der Verbindung der Einspritzhülse bis zur Einspritzung erfolgreich durchgeführt werden, wodurch der Einspritzzyklus verkürzt wird. Es sei bemerkt, daß wenn ein Druckzylinder zum Drücken der Schraubspindel nach Einfüllen eines geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum hinter der Schraubspindel vorgesehen ist, der Flüssigmetall-Preßgießvorgang beim Einspritzen zuverlässig mit guter Abstimmung durchgeführt werden kann. Daraus ergibt sich, daß ein qualitativ hochwertiges Gießprodukt leicht und zuverlässig erhalten werden kann.
Überdies kann mit obigem Aufbau der Schlauchanschluß der Kühlungsleitung zum Kühlen der Druckkolbenspitze an einer Durchlaßposition zu externer, von der Druckkolbenspitze getrennter Ausrüstung vorgesehen sein. Daher können Zusammenbau und Wartung leicht durchgeführt werden. Da ein Schlauch an einer Stelle befestigt werden kann, wo die Temperatur nicht sehr erhöht ist, kann zudem die Lebensdauer des Schlauches verlängert werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen Ausführungsform dadurch, daß ein Flüssigmetall- Druckzylinder nicht als Einheit mit einem Druckkolben 34 bewegt wird, sondern an einer ortsfesten Grundplatte 249 befestigt ist. Nur ein Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der obigen Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Das heißt, Bezugszeichen 248 bezeichnet einen Zwischen- Ausschubabschnitt, der ein Kennzeichen dieser Ausführungsform ist. Der Zwischen-Ausschubabschnitt 248 ist unter jeder Schraubspindel 21 angeordnet und weist einen Lochabschnitt 247 auf, der durch ein Abdeckelement 245 verschlossen und in einem unteren Rahmen 11 ausgebildet ist, sowie einen Mitnehmerwellenbolzen 246 mit einem unteren überstehenden Abschnitt, der so gestaltet ist, daß er in dem Lochabschnitt 247 nach vorn/zurück beweglich ist, sowie einen oberen Abschnitt, der so gestaltet ist, daß er in dem unteren Rahmen 11 nach oben/unten beweglich ist.
Ein allgemein mit dem Bezugszeichen 241 bezeichnetes Element ist die Preßvorrichtung als Antriebsquelle zur Bewegung des Mitnehmerwellenbolzens 246 des Zwischen-Ausschubabschnitts 248 nach oben/unten. In dieser Ausführungsform wird beispielsweise ein Flüssigmetall-Druckzylinder 241 als Preßvorrichtung verwendet und auf einer ortsfesten Grundplatte 249 angeordnet, um einen Arbeitsablauf in Gang zu setzen, wenn eine Einspritzvorrichtung 3 auf eine Einspritzposition eingestellt wird. Ein Zylinder 250 weist ein oberes Zylinderloch 211a mit durch Abdeckelemente 242 und 243 verschlossenen oberen und unteren Abschnitten und einem unteren Kolben 244 auf, der so gestaltet ist, daß er in dem Zylinderloch 211a nach vorn/zurück beweglich ist. Eine untere Zylinderkammer, die unter dem Kolben 244 angeordnet ist, ist über einen in dem Abdeckelement 243 ausgebildeten Ölkanal 245 und Leitungen an eine Hydraulikvorrichtung 140 angeschlossen. Zwischen der Abwärtshubbegrenzung am unteren Ende der Schraubspindel 21 und der Abwärtshubbegrenzung am oberen Ende des Mitnehmerwellenbolzens 246 ist ein ungefähr 1 mm breiter und in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen t&sub1; bezeichneter Spalt ausgebildet. Weiterhin ist zwischen der Abwärtshubbegrenzung am unteren Ende des Mitnehmerwellenbolzens 246 und der Abwärtshubbegrenzung am oberen Ende des Kolbens 244 ein ungefähr 3 mm breiter und in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen t&sub2; bezeichneter Spalt ausgebildet. Mit dieser Anordnung wird der Kolben 244 in Kontakt mit dem Mitnehmerwellenbolzen 246 gebracht, wenn dem unteren Abschnitt des Kolbens 244 von der Hydraulikvorrichtung 140 Öl zugeführt wird, um den Kolben 244 nach oben zu bewegen, nachdem die Druckkolbenspitze 24 sich nach oben bewegt, um geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum 107 zu füllen, und er wird dann zum Beispiel um ungefähr 5 mm weiter nach oben bewegt. In ähnlicher Weise wird die Schraubspindel 21 um beispielsweise ungefähr 5 mm nach oben bewegt, nachdem der Mitnehmerwellenbolzen 246 mit der Schraubspindel 21 in Kontakt gebracht wird, um den Druckkolben 34 über einen Tragrahmen 18 nach oben zu bewegen und dadurch einen Flüssigmetall-Preßgießvorgang durchzuführen.
Ein Arbeitsablauf der Einspritzvorrichtung mit obiger Anordnung wird nachstehend beschrieben. Wenn die gesamte Einspritzvorrichtung 3 von einer Antriebsvorrichtung in Richtung der unteren Zeichenebene gedrückt wird, bewegt sich die Einspritzvorrichtung 3 in eine Flüssigmetall-Gießposition, während Kugeln 6 einer linearen Führung 2 in Kugellaufrillen laufen. Daher wird das geschmolzene Metall in eine Einspritzhülse 17 gefüllt. Nach dem Einfüllen wird die Einspritzvorrichtung 3 auf eine niedrigere Position als die Einspritzposition zurückgestellt.
Wenn einem Stößelloch 12a eines Hubzylinders 12 Öl zugeführt wird,, wird eine Hubspindel 13 nach oben bewegt, während Kugeln in linearen Kugel lagern 14 und 19 laufen, und die einstückig mit der Hubspindel 13 ausgebildete Einspritzhülse wird nach oben bewegt und mit einer ortsfesten Metallgußhülse verbunden. Gleichzeitig wird ein Tragrahmen 18 von einem Gewindering 20 angestoßen und durch eine aus der Schraubspindel 21, Kugeln 32 und Kugelhaltern 33 bestehenden Kugel-Schraub-Vorrichtung nach oben bewegt. Als Folge davon bewegt sich eine Druckkolbenspitze 34a unter Beibehaltung desselben Positionsverhältnisses hinsichtlich der Einspritzhülse 17 nach oben. Deshalb läuft das geschmolzene Metall aus der Einspritzhülse 17 nicht über.
Ein Motor 29 wird in Gang gesetzt, um die beiden Schraubspindeln 21 synchron zueinander über eine Kette 31 zu drehen. Als Ergebnis davon bewegt sich der Tragrahmen 18 durch eine Einwirkung der Schraubspindeln 21 nach oben, während die Kugeln 32 in den Laufrillen laufen und die linearen Kugellager 19 sich entlang der Hubspindel 13 bewegen, und der einstückig mit dem Tragrahmen 18 verbundene Druckkolben 34 und die Druckkolbenspitze 34a bewegen sich nach oben. Daher wird das geschmolzene Metall in der Einspritzhülse 17 über die ortsfeste Hülse in den Formhohlraum eingespritzt.
Nach Befüllen des Formhohlraums 107 mit geschmolzenem Metall wird der Motor 27 angehalten. Während des Einspritzens wird der Zwischenrahmen 22 nicht nach oben bewegt, sondern bleibt angehalten. Wenn das geschmolzene Metall vollständig in den Hohlraum eingefüllt ist, wird dem unteren Abschnitt des Kolbens 244 des Flüssigmetall-Druckzylinders 241 Öl zugeführt, um den Kolben 244 nach oben zu bewegen. Der Kolben 244 wird mit dem Mitnehmerwellenbolzen 246 in Kontakt gebracht, und der Mitnehmerwellenbolzen 246 wird mit der Schraubspindel 21 in Kontakt gebracht, und dabei wird die Schraubspindel 21 zusammen mit dem Zwischenrahmen 22 um beispielsweise ungefähr 5 mm verschoben. Daher bewegt sich der Tragrahmen 18 zusammen mit der Druckkolbenspitze 34a nach oben, um das geschmolzene Metall in dem Hohlraum zusammenzupressen und dadurch einen Flüssigmetall- Preßgießvorgang durchzuführen. Da während des obigen Einspritzvorgangs einer Wasserkühlungsleitung 38 Kühlwasser zugeführt wird und darin zirkuliert, wird der Druckkolben 34 gekühlt.
Nach Beendigung des Einspritzvorgangs und Abkühlung und Verfestigung eines Gießproduktes werden die Formen geöffnet, und der Kolben 244 des Flüssigmetall-Druckzylinders 241 wird rückwärtsbewegt. Der Motor 27, in dem eine Bremse gelöst ist, wird angetrieben, um den Tragrahmen 18 über die Kugel-Schraub- Vorrichtungen zurückzubewegen und dadurch die Druckkolbenspitze 34a zurückzubewegen. Wenn die Druckkolbenspitze 34a und der Tragrahmen 18 sich auf vorbestimmte Positionen zurückbewegen, stößt der Tragrahmen 18 den Gewindering 20 an, und die Hubspindel 13 und die Einspritzhülse 17 bewegen sich gleichzeitig rückwärts. Danach wird die Einspritzvorrichtung 3 in die Metallform- Einfüllposition bewegt und beendet damit einen Zyklus.
In dieser Ausführungsform ist der Flüsssigmetall-Druckzylinder vom Hauptgehäuse der Einspritzvorrichtung getrennt und wird betätigt, wenn die Einspritzvorrichtung sich in die Flüssigmetall-Einfüllposition bewegt. Als Folge davon wird die Schraubspindel über den Mitnehmerwellenbolzen nach oben bewegt, um den Druckkolben über den Tragrahmen nach oben zu bewegen und dadurch den Flüssigmetall-Preßgießvorgang durchzuführen. Daher kann eine auf das Tragelement wirkende Reaktionskraft zum Abstützen der Einspritzvorrichtung und zum seitlichen Bewegen auf Flüssigmetalldruck reduziert werden. Als Folge davon kann die Dicke des Abstützelementes verringert werden, um das Gewicht der Vorrichtung zu verringern. Da keine biegsame Leitung als Druckölleitung an den Flüssigmetall-Druckzylinder verwendet wird, wird zudem die Sicherheit bedeutend verbessert.

Claims

1. Eine Einspritzvorrichtung umfassend:

einen Druckkolben (34), der an einem im wesentlichen zentralen Abschnitt eines Tragrahmens (18) gelagert ist;

eine Einspritzhülse (17), die so beschaffen ist, daß sie bezüglich des Tragrahmens (18) nach vorn/zurück relativ beweglich ist, um einen abliegenden Endabschnitt des Druckkolbens (34) aufzunehmen, so daß sich der abliegende Endabschnitt nach vorn/zurück bewegen kann;

einen Hülsenrahmen (15) zum Lagern der Einspritzhülse (17); und

einen rotations-linearen Bewegungsübertragungsmechanismus (25,21,32,33), der zwischen einem Motor (27) und dem Tragrahmen (18) angeordnet ist, um eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der rotations-lineare Bewegungsübertragungsmechanismus umfaßt

eine Schraubspindel (21), die von dem Motor (27) in Umlauf versetzbar ist;

eine Vielzahl von Kugeln (32), die mit einer Spiralrille der Schraubspindel in Eingriff sind; und

einen Kugelhalter (33), der zur Abstützung der Kugeln an dem Tragrahmen befestigt ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der rotations-lineare Bewegungsübertragungsmechanismus umfaßt:

eine Vielzahl von Schraubspindeln (21), die von dem Motor (27) in Umlauf versetzbar sind;

eine Vielzahl von Kugeln (32), die mit einer Spiralrille jeder Schraubspindel in Eingriff sind; und

einen Kugelhalter (33), der an dem Tragrahmen (18) befestigt ist, um die jeder Schraubspindel (21) entsprechenden Kugeln (32) zu haltern.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin aufweisend:

eine Hubspindel (13), die mit einem Ende an dem Hülsenrahmen (15) befestigt ist; und

einen unteren Rahmen (11) zur verschiebbaren Lagerung des anderen Endes der Hubspindel.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin zwischen einem unteren Endabschnitt der Hubspindel und einem Hubspindel- Lagerungsabschnitt des unteren Rahmens (11) eine Stößelkonstruktion (13a,12a) angeordnet ist.

6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine obere Fläche eines unterhalb der Hubspindel gelegenen vorspringenden Abschnitts (20) dazu vorgesehen ist, mit einem Teil einer unteren Fläche des Tragrahmens (18) in Kontakt gebracht oder davon getrennt zu werden; wenn sich die Hubspindel (13) nach oben bewegt, der vorspringende Abschnitt (20) am Tragrahmen (18) nach oben gedrückt wird, um den abliegenden Endabschnitt (34a) des Druckkolbens (34) im Gleichlauf mit der Einspritzhülse (17) nach oben zu bewegen; wenn der Tragrahmen (18) nach oben bewegt wird, nachdem die Einspritzhülse (17) an einer Aufwärtshubbegrenzung stoppt, sich die Druckkolbenspitze (34a) in der Einspritzhülse (17) nach oben bewegt; und wenn sich der Tragrahmen (18) und der Druckkolben (34) nach unten bewegen und der Tragrahmen (18) und der vorspringende Abschnitt (20) während der Abwärtsbewegung miteinander in Kontakt sind, die Hubspindel (13) von dem Tragrahmen (18) nach unten gedrückt wird.

7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, worin die Anzahl der Schraubspindeln (21) und der Hubspindeln (13) jeweils zwei beträgt und die Schraubspindeln (21) und die Hubspindeln (13) symmetrisch um den Druckkolben (34) angeordnet sind.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, worin der Tragrahmen (18) so gelagert ist, daß er über lineare Kugellager (14,19) von der Hubspindel (13) nach oben/unten beweglich ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend:

einen unteren Rahmen (11) zum Abstützen der Elemente der Vorrichtung in einem vorbestimmten Anordnungsverhältnis; und

einen Zwischenrahmen (22), der zwischen dem unteren Rahmen (11) und dem Tragrahmen (18) angeordnet ist, wobei der Zwischenrahmen (22) einen unteren Abschnitt der Schraubspindel (21) über ein Drucklager (24) abstützt.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend Bewegungseinrichtungen (41,241) zum vertikalen Bewegen der Schraubspindel (21), wobei die Bewegungseinrichtungen an ein unteres Ende der Schraubspindel (21) angrenzen.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Bewegungseinrichtung (41) in dem unteren Rahmen (11) befestigt ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Bewegungseinrichtung (241) auf einer ortsfesten Grundplatte (249) befestigt ist.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, worin der untere Rahmen (11) zwischen der auf der ortsfesten Grundplatte (249) montierten Bewegungseinrichtung (241) und dem unteren Ende der Schraubspindel (21) angeordnet ist.

14. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bewegungseinrichtung (241) unterhalb einer Einspritzposition angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Mitnehmerwelle (246), die durch Antreiben der Bewegungseinrichtung (241) zum Aufwärtsdrücken der Schraubspindel (21) nach oben bewegt wird, in dem unteren Rahmen (11) befestigt ist.

16. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Einspritzhülse (17) zwischen einer Einspritzposition und einer Zuführposition für geschmolzenes Metall bewegbar ist.