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Metallspritzgießvorrichtung mit Tauchdruckkammer Bei bekannten Tauchgießmaschinen
mit horizontaler Spritzrichtung wird eine bewegliche Tauchdruckkammer von meist
teekannenförmiger Gestalt verwendet, die eine oder mehrere Bewegungen ausführt,
um in der Schöpflage (eingetaucht in den mit flüssigem Metall gefüllten Schmelzkessel)
Schmelzgut durch den Druckkanal in sich aufzunehmen und in der Gießlage (herausgehoben
aus dem Schmelzkesel und an die Gießform angepreßt) das Schmelzgut unter Einwirkung
von Preßgas oder Preßluft in die Gießform überzuführen.
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Bei der möglichst schnellen Aufeinanderfolge von Schöpflage und Gießlage
müssen von den Bewegungsorganismen folgende Arbeitsbedingungen erfüllt werden: z.
Die Bewegungen der Druckkammer müssen so erfolgen, daß das darin befindliche Schmelzgut
möglichst wenig aufgewühlt und durcheinandergeschüttelt wird.
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2. Das Heranführen der Druckkammer an die Gießform, d. h. des Spritzmundstückes
an den Formeneinguß, muß so erfolgen, daß beide Teile axial und genau fluchtend
aufeinandertre -f"ten.
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3. Das Anpressen der Druckkammer an die Gießform während des Gießens
soll durch einen in der Achse des Spritzmundstückes ausgeübten' Druck erfolgen,
um nachteilige Biegungsbeanspruchungen der Druckkammer zu vermeiden.
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Von den bisher bekannten Antriebsmechanismen der Tauchgießmaschinen
werden die vorstehenden Arbeitsbedingungen meist nur teilweise erfüllt. Bei einem
bekannten Antriebsmechanismus z. B. mußte, um die Aufhängevorrichtung der Druckkammer
beim Schöpfvorgang nicht in das flüssige Metall
eintauchen zu lassen,
eine Kippbewegung der Druckkammer während des Tauchens um einen oberhalb des Schmelzgutspiegels
verbleibenden Drehpunkt eingeführt werden, was der obengenannten Arbeitsbedingung
i zuwiderläuft.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung, bei welcher eine solche Kippbewegung
der Druckkammer beim Schöpfen vermieden ist und die Druckkammer in waagerecht zur
Spritzrichtung ausgerichteter Lage in die Schmelze eingetaucht wird, sind aber die
Mittel zum Anpressen d,2s Spritzmundstückes gegen den Formeneinguß weit oberhalb
der Achse des Spritzmundstückes an einer vom flüssigen Metall nicht benetzten Stelle
an der Druckkammer angelenkt. Damit wird der oben unter 3 erwähnten Arbeitsbedingung
nicht entsprochen. Als Folgeerscheinungen traten eine schnelle, einseitige Abnutzung
des Spritzmundstückes ein sowie eine Beanspruchung der Druckkammer auf Biegung,
welche bei der schon durch die hohe Temperatur in ihrer Festigkeit geschwächten
Druckkammer unerwünscht ist.
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Durch die Erfindung wird eine Metallspritzgießvorrichtung geschaffen,
welche die Nachteile der bisher bekannten Anordnungen nicht mehr aufweist. Erfindungsgemäß
ist die Bewegung der Tauchdruckkammer von der Schöpf- in die Gießlage rein translatorisch
und die Tauchdruckkammer weist an der Rückseite eine in der Achse der Spritzdüse
liegende Anpreßfläche auf, an die erst nach dem Austauchen aus dem Schmelzgut ein
Anpreßorgan angelegt werden kann.
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Die translatorische Bewegung der Tauchdruckkammer kann vorzugsweise
dadurch erzielt werden, daß die Druckkammer fest mit einem dauernd in zueinander
parallelen Lagen bleibenden Lenker eines Gelenkparallelogramms verbunden und so
angetrieben ist, daß sie beim Austauchen einen Kreisbogen mit Endbewegung in der
Richtung der Spritzmundstückachse beschreibt. In der Zeichnung zeigt Fig. i ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung in Gießlage, Fig. 2 dasselbe in der Schöpflage,
je zum Teil im Schnitt; Fig. 3 veranschaulicht eine Einzelheit; Fig. q. zeigt schematisch
perspektivisch ein zweites Ausführungsbeispiel und Fig. 5 ein Detail desselben.
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Oberhalb einer das schmelzflüssige Metall aufnehmenden Schmelzkammer
i ist in in gleicher Höhe liegenden Lagern 2 und 2' je ein Paar Lenker 3 und 3'
gelagert. Diese sind in den Punkten q. und q.' durch horizontale Lenker 5 miteinander
verbunden, so daß sich ein Gelenkparallelogramm ergibt. Die Lenker 3 und 3' sind
überdies in den Punkten 6 und 6' durch ein weiteres Paar horizontaler Lenker 7 verbunden,
an welchen eine Tauchdruckkammer 8 befestigt ist. In der in Fig. i gezeichneten
Gießlage ist das Spritzmundstück g an einen Formeneinguß io angedrückt. Der Anpreßdruck
wird durch eine kleine Walze i i übertragen, die an der lotrechten Anpreßfläche
12 der Druckkammerrückwand anliegt. Die Fläche 12 befindet sich an: einer Stelle,
wo die Achse des Spritzmundstückes die Rückwand der Druckkammer schneidet. Die Walze
i i sitzt an einem Hebelarm 13, der im Lager 16 gelagert und mit einem Handhetäfiigungshebel
14 verbunden ist. Ein ähnlicher Handbefiätigungsh ebel 15 greift auch am Lenker
3 an.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: Um die Tauchdruckkammer
8 von der in Fig. i gezeichneten Gießlage in die Schöpflage nach Fig. 2 überzuführen,
wird zunächst der Handhebel 14 um 9o° nach rechts umgelegt und damit die Anpressung
der Druckkammer 8 an die Gießform aufgehoben. Dann wird auch Handhebel 15 in gleicher
Weise um 9o° nach rechts verdreht. Dabei führen die Lenkerpaare 3, 3' und damit
auch die Druckkammer 8 eine translatorische Viertelkreisbewegung in die Schöpflage
aus. Die Druckkammer 8 füllt sich jetzt durch die Spritzmundstücköffnung hindurch
mit dem flüssigen Metall. Um dieses Metall in die Gießform zu spritzen, wird der
Hebel 15 wieder zurückgedreht und anschließend auch der Hebel 14 in seine der Gießlage
entsprechende Lage gebracht. Das Spritzmundstück y der Druckkammer 8 erreicht also
zuerst die in Fig. i gezeichnete Gießlage und erst anschließend hieran legt sich
der Anpreß- und Verriegelungshebel 13 mit seiner Walze i i gegen die Anpreßfläche
12 an. Die Anpreßfläche 12 liegt in der Schöpflage (Fig.2) unterhalb des Schmelzgutspiegels,
während die Anpreßrolle ii nach oben ausgeschwenkt ist. Der Hebelarm 13 ist so angeordnet,
daß er beim Einschwenken in die Gießlage eine kniehebelartige Wirkung ausübt.
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Die Anpreßrolle kann zweckmäßig auch, anstatt an einem gegenüber der
Anpreßfläche unverrückbar angeordneten und daher formschlüssig wirkenden Drehbolzen
gelagert zu sein, in einem Gleitlager sitzen, das unter Wirkung einer Druckfeder
steht, um ein kraftschlüssiges Anlegen der Rolle i i an die Fläche 12 herbeizuführen.
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Endlich kann der Druck- und Arretierungshebel 13 in sich als Kniehebel
ausgebildet werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. In diesem Falle erhält
die Anpreßfläche 12 einen Anschlag, welcher das freie Ende des Kniehebels auffängt
und damit die Kniehebelwirkung einleitet.
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Die beschriebene Tauchgießvorrichtung könnte auch mechanisch angetrieben
werden. Meistens werden Druckluftspritzgießmaschinen von Hand betätigt. Diese scheinbare
Rückständigkeit findet ihre Begründung in der Art der Bedienung der Maschine und
der notwendigen Beachtung betrieblicher Vorschriften. Es ist zwar versucht worden,
für die Massenfabrikation bestimmter Artikel vollautomatisch betriebene Druckluftgießmaschinen
anzuwenden; an Maschinen jedoch, welche für die Herstellung von Erzeugnissen verschiedener
Art und Größe verwendbar sind, ist eine Automatisierung noch nicht bekanntgeworden.
In diesem Falle empfiehlt es sich, die Automatisierung des Antriebes auf die Gießvorrichtung
zu beschränken
und die Bewegungen an der Gießform gesondert hiervon
durchzuführen.
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Es ist bekannt, daß hydraulisch angetriebene Preßgießmaschinen mit
Steuerungsmitteln ausgerüstet sein können, welche ein selbsttätiges Stillsetzen
des Antriebes nach jedem Arbeitsspiel bewirken. Diese Steuerungsmittel bestehen
dann meistens in Steuernocken, welche in entsprechender Weise auf das antreibende
hydraulische System einwirken und es stillsetzen. Auch elektrisch betätigte Steuerungsmittel
werden zu diesem Zweck angewandt.
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Für Tauchdruck-Gießmaschinen ist in Fig. 4 erfindungsgemäß eine Anordnung
gezeigt, welche derart arbeitet, daß rein mechanisch wirkende Steuerungsmittel vorgesehen
sind, welche eine Antriebswelle, von der aus sowohl die Tauchdruckkammer und Verriegelungsvorrichtung
als auch die Hebelübertragung zum Druckluftventil betätigt werden, nach je einer
Umdrehung selbsttätig stillsetzen. In der Ruhestellung ist der Antrieb blockiert,
so daß eine unzeitgemäße Einschaltung des Antriebes unterbunden ist.
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Die das Auslösen des Antriebes herbeiführenden Schaltorgane kehren
unabhängig voneinander nach erfolgtem Einsatz unmittelbar in ihre Ruhestellung zurück
und sind für die folgende Gießoperation einsatzbereit; sie gewährleisten damit mit
größtmöglicher Sicherheit die nach einmaliger Umdrehung der Antriebswelle vorzunehmende
Stillsetzung.
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Nach dieser mechanisierten Antriebsvorrichtung wären die Hebel 14
und 15 Triebhebel, die in der F ig. 4 mit io und 40a bezeichnet sind. Die mit diesen
Triebhebeln unmittelbar verbundenen Antriebsorgane sind an der Vorderseite des Ofens,
in dem die Schmelzwanne sitzt, angeordnet, auf einer unter dem Ofen hindurchgeführten
Welle, die dann am anderen Ende, an der gegenüberliegenden Ofenseite, die Antriebsriemenscheibe
mit Kupplung trägt. Die Kupplung steht über einen Hebel mit den Schaltorganen in
Verbindung.
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Die Teile sind im einzelnen wie folgt angeordnet: Ein die Bewegung
auslösendes Schaltrad 17 sitzt auf einer unter dem Ofen nach der Vorderseite desselben
durchgeführten Welle 18, die durch einen Fußhebel i9 gedreht wird. Dieser Drehung
wirkt eine Spiralfeder 2o entgegen, welche die Welle 18 und damit das Schaltrad
17 bei unbelastetem Fußhebel stets sofort in die Ausgangsstellung zurückdreht.
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Im Eingriff mit dem Schaltrad 17 steht eine Schaltklinke 21, die an
einem zwischen den zwei Seitenteilen einer Schaltschiene 22 befestigten Drehbolzen
23 aufgehängt ist. Die Schaltschiene ist oben und unten in Ösen, die am Ofengestell
befestigt sind, gelagert, so daß sie in senkrechter Richtung angehoben werden kann.
Eine Blattfeder 25, am unteren Schienenstück befestigt, drückt dauernd auf die Schaltklinke
21.
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Über dem Drehpunkt 23 der Schaltklinke ist zwischen den Seitenteilen
der Schaltschiene ein Bolzen a4 befestigt. Dieser Bolzen bewegt einen in der Schaltschiene
geführten Auslösehebel 27, dessen Drehpunkt 26 in einem am Ofengestell befestigten
Lagerbock ruht, Dieser Auslösehebel 27 hat unter der Einwirkung einer Zugfeder 28
dauernd das Bestreben, in seine Ruhelage zurückzukehren, sobald er aus dieser durch
die Aufwärtsbewegung der Schaltschiene 22 herausgeschwenkt wird.
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Wird also das Schaltrad 17 durch den Fußhebel i9 gedreht, die Schaltklinke
21 hochgeschoben, daß sie ausklinkt, so zieht die Zugfeder 28 den Auslösehebel 27
und damit auch die Schaltklinke 21 sofort in die Ruhelage zurück, unabhängig davon,
ob der Fußhebel i9 belastet ist oder nicht.
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Der Auslösehebel 27 bewirkt das Aus- und Einrücken der fest mit der
Antriebswelle 29 verbundenen Kupplung 30 mit einer lose auf der Welle laufenden
Riemenscheibe 31 wie folgt: In dem einseitig ausladenden Teil der Kupplung 30 (s.
Fig. 5) ist ein Kupplungsbolzen 32 gelagert, der am unteren Ende aus einem massiven
Zylinder besteht und nach oben hin drahtförmig verlängert durch die dem Ofen zugekehrte
Stirnseite der Kupplung hindurchgeführt ist, um in einer Mitnehmerscheibe 33 zu
enden. Der Kupplungsbolzen bewegt sich axial und steht dauernd unter dem Einfluß
einer Druckfeder 34, die ihn in die Kupplungslöcher hineinzudrücken versucht,. die
in kurzen Abständen auf gleichen Lochkreisdurchmesser in die Stirnseite der Nabe
der Riemenscheibe eingearbeitet sind. Ob und wann diese Federwirkung eintritt, hängt
von der Bewegung des Auslösehebels 27 ab.
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Der Auslösehebel 27 läuft in ein Steuerende 35 aus, welches die Antriebswelle
29 kreisbogenförmig umschließt und nach der Kupplung zu schraubenförmig aufgehoben
ist, so daß es die Mitnehmerscheibe 33 unterfassen kann, um sie auf dem schraubenförmigen
Ende auflaufen zu lassen und damit den Kupplungsbolzen 32 aus seinem Kupplungsloch
herauszuziehen. Die Einkupplung erfolgt durch die Drehung des Auslösehebels 27.
Durch das Ausschwenken desselben gleitet die Mitnehmerscheibe vom Hebelende ab und
der Kupplungsbolzen 32 rutscht in das nächste vorbeiziehende Kupplungsloch hinein.
Der Auslösehebel 27 verläßt somit nur zum Zwecke der Freigabe der Mitnehmerscheibe
33 einen Augenblick seine Ruhelage, schnellt aber sofort in diese zurück, so daß
er längst zum Aufnehmen der Mitnehmerscheibe wieder bereit ist, kaum daß sich das
Einrücken der Kupplung vollzogen hat.
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Mit der Antriebswelle 29 fest verbunden sind die an der Vorderseite
des Herdes angeordneten Kurvenscheiben 36 und 36a mit den Steuernuten 37 und 37a.
Auf den Bolzen 38 und 38a geschobene Laufrollen durchlaufen die Steuernuten bei
der Umdrehung der Kurvenscheiben und übertragen auf die mit einem Schlitz der Antriebswelle
übergreifenden Schubstangen 39 und 39a die gewünschte hin und her gehende Bewegung.
Die Triebhebel 40 und 40a werden dabei jeweils um 9o° verdreht. Triebhebel 4o betätigt
die Tauchdruckkammer und Triebhebel 40a den Druck- und Verriegelungshebel der Gießvorrichtung.
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Dargestellt ist in Fig.4 nur eine der beiden Kurvenscheiben. Die zweite
Kurvenscheibe sitzt
unmittelbar daneben. Beide sind konstruktiv
so verbunden, daß sie einen gemeinsamen Drehkörper bilden. Dabei liegt zwischen
den hin und her gehenden Schubstangen 39 und 39a eine ebene Trennscheibe lose auf
der Welle 29 von gleichem Durchmesser wie die Kurvenscheiben und so angeordnet,
daß sie die Umdrehungen der Welle nicht mitmacht. Sie ist am äußeren Rande umgebördelt,
so daß sie stellringartig dafür sorgt, daß die mit ihren Kurvennuten einander zugekehrten
Kurvenscheiben ihren gleichen Abstand voneinander innehalten. In der Bewegungsrichtung
der Schubstangen 39 und 39a ist dieser Rand durchbrochen.
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Die Steuerkurven 37 und 37a unterscheiden sich durch die Länge ihrer
Arbeitskurven von iSo bzw. 9o°. Als Arbeitskurve gilt der Teil der Steuerkurve,
der nahe dem äußeren Durchmesser der Kurvenscheibe in gleichem Abstand von diesem
verläuft. Die Arbeitskurven beider Kurvenscheiben sind gegeneinander so eingestellt,
daß zuerst die Arbeitskurve der Kurvenscheibe 36 die Tauchdruckkammer der Gießvorrichtung
aus ihrer Schöpflage in die Gießlage befördert, dann die Arbeitskurve der Kurvenscheibe
36a den Verriegelungshebel in die Gießstellung einschwenkt. Im weiteren Verlauf
erfolgt dann in umgekehrter Reihenfolge die Entriegelung und die Zurückführung der
Tauchdruckkammer aus ihrer Gießlage in die Schöpflage.
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Sobald, wie vorstehend erläutert, die Verriegelung der Tauchdruckkammer
in ihrer Gießlage abgeschlossen ist, muß das Druckluftventil geöffnet werden, um
das in der Tauchdruckkammer befindliche Metall in die Form zu spritzen. Das Ventil
muß sich schlagartig öffnen. Dies geschieht in der Weise, daß die unter dem Einfluß
einer Zugfeder 40' stehende Klinke 41 in eine Auszahnung einer Steuerscheibe 42
einschnappt. Die Steuerscheibe sitzt fest auf der Antriebswelle 29 zwischen Kurvenscheiben
und der Herdvorderwand. Sie wird so eingestellt, daß unmittelbar nach der Verriegelung
der Tauchdruckkammer der Schuß erfolgt, so daß für die restliche Dauer der Verriegelung
dem in die Form gespritzten flüssigen Metall die genügende Zeit zum Erstarren verbleibt.
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Der vorstehend beschriebene mechanische Antrieb der Gießvorrichtung
steuert die Bewegungsvorgänge in folgender Weise: Durch einen Tritt auf den Fußhebel
ig wird die Welle 18 und das fest auf dieser sitzende Schaltrad 17 gegen den Sinn
des Uhrzeigers gedreht. Der Schaltzahn des Schaltrades 17 hebt dabei die Schaltklinke
21 so hoch, bis sie vom Schaltzahn abgleitet, um in diesem Augenblick sofort unter
der Einwirkung der Zugfeder 28 in ihre Ausgangslage zurückzukehren, unabhängig davon,
wie lange der Fußhebel niedergetreten bleibt. Die Blattfeder 25 sorgt dafür, daß
nach Rückkehr des Schaltrades 17 in seine Ausgangslage die Klinke wieder einschnappt.
Das Zurückdrehen des Schaltrades 17 besorgt die Spiralfeder 2o.
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Die Aufwärtsbewegung der Klinke 2i wird auf die Schaltschiene 22 übertragen
und durch den Bolzen 24 auf den Auslösehebel 27, der sich um den Drehpunkt 26 dreht
und dessen Steuerende 35 dadurch von der Antriebswelle weggeschwenkt wird. Die auf
diesem Steuerende festgehaltene Mitnehmerscheibe 33 wird freigegeben und der unter
der Wirkung der Druckfeder 34 stehende Kupplungsbolzen 32 gegen die Nabe der umlaufenden
Schwungradriemenscheibe gedrückt, bis er in das nächste Kupplungsloch derselben
einschnappt und die Kupplung samt Antriebswelle 29 und der fest darauf sitzenden
Steuerorgane mitnimmt.
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Ebenso wie die Schaltklinke 21 geht auch - der Auslösehebel 27 unter
der Einwirkung der Feder 28 sofort nach erfolgter Auslösung der Schaltklinke 21
in seine Ausgangsstellung zurück, so daß die nach einer Umdrehung der Antriebswelle
29 wieder ankommende Mitnehmerscheibe 33 auf das Steuerende 35 auflaufen kann.
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Die während einer Umdrehung eingeschaltete Antriebswelle 29 dreht
die Kurvenscheiben 36 und 36a, die ihrerseits, dem Verlauf der Steuerkurven 37 und
37" entsprechend, durch die an den Schubstangen 39 und 3911 befestigten Laufrollen
den Triebhebeln 24 und 24a der Gießvorrichtung die verlangte hin und her gehende,
sich über einen Viertelkreisbogen erstreckende Drehbewegung vermitteln.
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Durch die Steuerscheibe 42 wird sogleich nach eingetretener Verriegelung
der Gießlage der Tauchdruckkammer die Steuerklinke 41 unter der Einwirkung der Zugfeder
40' zum ruckartigen Einklinken gebracht und über die Zugstange 40" das den Schuß
bewirkende Druckluftventil ebenso ruckartig geöffnet. Durch weitere Drehung der
Steuerscheibe 42 wird die Klinke wieder in ihre Ausfallstellung gebracht und dadurch
das Druckluftventil wieder geschlossen.
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Nach Vollendung einer Umdrehung der Antriebswelle 29 erfolgt die Entkupplung,
wie bereits bemerkt, dadurch; daß die Mitnehmerscheibe 33 unter der Wirkung des
sie unterfassenden Steuerendes 35, auf dessen schraubenförmiges Ende sie aufläuft,
den Kupplungsbolzen 32 aus dem Kupplungsloch der Schwungradriemenscheibe herauszieht.
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Damit die Auslösung des Antriebes und damit des Gießvorganges nicht
zur unrechten Zeit vorgenommen werden kann, ist eine Blockierungsvorrichtung eingeschaltet,
die von dem bewegten Teil der Gießform gesteuert wird. Durch eine an dieser Formenhälfte
angebrachte Schubstange wird ein Winkelhebel betätigt, dessen Sperrteil 43 bei geöffneter
Form den Winkelhebel 44 verriegelt, der durch die Zugstange 45 mit dem Schaltrad
17 gekoppelt ist und dieses an einer Bewegurig hindert. Erst bei Schließen der Gießform
wird der Sperrteil 43 zurückgezogen.