EP1457283A1 - Pressure diecasting machine with acceleremoter connected to the plunger - Google Patents
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- EP1457283A1 EP1457283A1 EP04005258A EP04005258A EP1457283A1 EP 1457283 A1 EP1457283 A1 EP 1457283A1 EP 04005258 A EP04005258 A EP 04005258A EP 04005258 A EP04005258 A EP 04005258A EP 1457283 A1 EP1457283 A1 EP 1457283A1
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- piston
- pressure
- die casting
- press
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/20—Accessories: Details
- B22D17/32—Controlling equipment
Definitions
- the invention relates to a die casting device with a mold cavity forming die and a press-in piston for pressing in Casting material into the mold cavity, a drive being assigned to the press-in piston is that is controllable by means of a control unit, and with which Press-in piston a sensor unit which detects the movement of the press-in piston cooperates, which provides the control unit with a sensor signal.
- Such die casting devices are known from EP 0 827 794 B1. With their help, castings can be produced, preferably as the casting material liquid metal is used, especially aluminum. In the Manufacture of such castings there is a risk that the casting material not evenly distributed when pressed within the mold cavity. In particular, there is a risk that air pockets form through which the quality of the finished casting is significantly reduced.
- Movement is proposed in EP 0 827 794 B1 mentioned at the beginning of the press-in piston by means of a sensor unit in the form of a displacement sensor monitor, which is coupled to a control unit of the die casting device is.
- the displacement sensor provides a signal that a specific one Position of the injection piston corresponds.
- the drive piston associated drive can achieve each desired speed of the press-in piston can be controlled.
- a calibration of the die casting device can change the path-dependent speed of the press-in piston can be optimized. But around castings To be able to produce the highest quality, it is also necessary here, if possible ensure constant conditions within the mold cavity.
- the object of the present invention is a die casting device of the beginning mentioned type in such a way that the movement of the press-in piston to the inside of the mold cavity in a structurally simple manner prevailing physical conditions can be adapted.
- the sensor signal provided by the acceleration sensor can be used to control the drive of the injection piston, in particular, it can be provided that the speed of the press-in piston controlled depending on the sensor signal from the acceleration sensor becomes.
- the drive comprises a hydraulic system with a drive unit, which has a working piston coupled to the press-in piston, which can be acted upon by the pressure of a hydraulic fluid, wherein the pressure of the hydraulic fluid acting on the working piston by means of one or more control or regulating valves depending on the sensor signal of the acceleration sensor is controllable.
- the one acting on the drive unit Hydraulic fluid pressure can thus be controlled by Control or regulating valves can be adapted to the course of the sensor signal.
- the working piston performs a certain movement depending on the pressure from, which is transferred to the injection piston, so that it is dependent performs a desired movement from the sensor signal.
- control or regulating valves is coupled to the control unit of the die casting device, which in turn with the acceleration sensor is in electrical connection.
- the control unit depending on the sensor signal, a speed profile can be determined of the press-in piston are specified, the speed profile in a corresponding opening and closing movement of the at least a control or regulating valve can be implemented.
- a control or regulating valve in an outlet line is connected via which the drive unit with a storage tank stands for hydraulic fluid in flow connection. This gives the Possibility, depending on the sensor signal hydraulic fluid from the Transfer drive unit via the outlet line in the storage tank, whereby the pressure of the hydraulic fluid acting on the working piston is lowered.
- a control or regulating valve is connected in a pressure line, via which a pressurized one Hydraulic fluid absorbing pressure accumulator with the drive unit is in flow connection. This gives the possibility of being dependent From the sensor signal, the pressure acting on the working piston can be specified Way to increase by the control or regulating valve accordingly is opened and closed.
- the Drive unit comprises a working cylinder in which the working piston is displaceable is mounted and hydraulically coupled to a pressure cylinder is, wherein the pressure cylinder is connected to the pressure accumulator via the pressure line is and wherein the working cylinder via the outlet line with the storage tank connected is.
- both in the pressure line and in the outlet line in each case at least one controllable depending on the sensor signal Control or regulating valve is switched, because this gives the possibility of using of the control valve connected in the pressure line the strength of the to specify the driving force exerted by the working piston on the press-in piston and at the same time by means of the control or in the outlet line Control valve the time course of the movement of the with the working piston to control the coupled plunger.
- the one from the working piston to the press-in piston applied driving force corresponds to the press force that the press-in piston on the casting material.
- the coupling of the acceleration sensor with the injection piston can be in advantageously done in that the acceleration sensor on a is held mechanically coupled to the injection piston carrier.
- the press-in piston is preferably connected to a piston rod, and the carrier comprises a switching rod arranged parallel to the piston rod, which is rigidly coupled to the piston rod and on which the acceleration sensor is held.
- the shift rod thus leads according to the piston rod a movement through, occurring speed changes can be reliably detected by the acceleration sensor.
- the acceleration sensor on one end face the shift rod is arranged. It has been shown that such Arrangement of the acceleration sensor has a particularly high sensitivity against speed changes can be achieved.
- the carrier is displaceable on a guide held. It is advantageous here if the guide on the drive unit is mounted.
- the die-casting mold includes one extending from the mold cavity Outlet duct to which a vacuum source can be connected via an outlet valve is, the outlet valve depending on the sensor signal of the Accelerometer is controllable.
- a vacuum source can be connected via an outlet valve is
- the outlet valve depending on the sensor signal of the Accelerometer is controllable.
- Such a configuration enables pressurizing the mold cavity while the Casting material is pressed. This can increase the risk of air pockets be additionally reduced in the casting.
- negative pressure is not during the entire casting process Advantage, it has been found that in many cases during different Phases of the casting process a different air pressure within of the mold cavity is advantageous. The application of negative pressure therefore takes place by means of the exhaust valve depending on the sensor signal of the Acceleration sensor. This gives in particular the opportunity to use the vacuum source for example during a final phase of the casting process detach from the mold cavity while the mold cavity during an initial phase of the casting process with a particularly large negative pressure is applied.
- a simple design control of the exhaust valve is carried out in a preferred Design in that the outlet valve with the control or regulating unit is coupled, which in turn with the sensor signal of the acceleration sensor is acted upon. Depending on the sensor signal in this case, the outlet valve determines the opening valve by means of the control unit and closing movements during the injection of casting material be specified.
- FIG. 1 shows schematically an overall reference number 10 Die casting device shown with a first, fixed mold half 12 and a second, movable mold half 14, which in the usual way one known per se and therefore not shown in the drawing Interact mold closing unit.
- the latter includes a fixed and a movable platen (not shown), on each of which two mold halves is held in a known manner and the two Exercise mold halves a predetermined clamping force.
- the two mold halves 12 and 14 form between them a mold cavity 16 which has the shape of a has to be cast, and in which a casting material, for example a metallic melt, can be injected.
- the mold cavity has 16 an inlet opening, which is referred to below as gate 18 is.
- the gate 18 is via an inlet channel 20 with a cylindrical Pouring chamber 22 in connection, which has an inlet opening 24 and in which a press-in piston 26 is slidably held.
- the press-in piston 26 is held on a piston rod 28 which with its fixed the end facing away from the press-in piston 26 on a working piston 30 is in a working cylinder 32 one with the reference number 34 occupied drive unit is slidably mounted.
- the working unit 34 has a hydraulic with the working cylinder 32 coupled pressure cylinder 36 in which a pressure piston 38 is slidably mounted.
- the end of the pressure piston 38 carries a pressure pin 40 on the piston rod 28 opposite side of the working cylinder 32 in the working cylinder 32 dips.
- the pressure cylinder 36 stands over a pressure line 42 with a known per se and therefore in the drawing, not shown, accumulator Flow connection that receives hydraulic fluid under pressure.
- An electrically controllable control valve 44 is located in the pressure line 42 switched in the form of a solenoid valve, with the help of which the flow connection between the pressure accumulator and not shown in the drawing the pressure cylinder 36 can be opened and closed in a defined manner.
- the working cylinder 32 is connected via an outlet line 46 to a storage tank 48 for hydraulic fluid in flow connection, so that via the outlet line 46 hydraulic fluid from the working cylinder 32 to the storage tank 48 can be delivered.
- a second control valve 50 switched, which is also designed as a solenoid valve, so that by means of of the second control valve 50 the flow connection between the working cylinder 32 and the storage tank 48 either released or interrupted can be.
- the die casting device 10 comprises a control and regulating unit 52, which Control lines is coupled to the two control valves 44 and 50.
- a bush 54 is held immovably on the a support arm 56 is fixed. Aligned parallel to this on the impression cylinder 36 a guide arm 58 fixed in the region of its free end is penetrated by a switching rod 60 which is parallel to the piston rod 28 is aligned and in its front, the mold halves 12 and 14 facing End region is rigidly connected to the support arm 56.
- an acceleration sensor 62 on the front side which is connected via a sensor line 64 is in electrical connection with the control and regulating unit 52.
- the die casting device 10 also has a known and therefore Vacuum source not shown in the drawing, which has a Vacuum line 66 with an outlet channel opening into the mold cavity 16 68 is in flow connection. Between the vacuum line 66 and the outlet channel 68 is an outlet valve 70 configured as a solenoid valve arranged that via a control line 72 with the control and regulating unit 52 is in electrical connection.
- a metallic melt is made using the Press-in piston 26 is pressed into the mold cavity 16.
- the injection piston 26 assumes a retracted position at the start of the casting process, in which he releases the inlet opening 24 so that the metallic melt in the Casting chamber 22 can be filled.
- the press-in piston 26 inserted into the casting chamber 22 by means of the drive unit 34.
- the of the distance covered by the plunger 26 as a function of time is in Figure 2 is shown schematically by the curve shape 75.
- the injection of the casting material via the inlet channel 20 and the gate 18 leads into the mold cavity 16 as well as the filling of the mold cavity 16 to the fact that the pressure within the mold cavity 16 is dependent changed by the position of the injection piston 26.
- the course of itself within of the mold cavity 16 forming pressure depending on the Time is shown in simplified form in FIG. 2 by the curve profile 77.
- On the first pressure rise occurs here within the mold cavity 16 Time when when the first phase A of the casting process Casting material previously filled into the casting chamber 22 is stowed at the gate 18 is.
- the speed of the press-in piston 26 is then increased and the molding material spreads within the mold cavity 16, whereby depending on the shape formed by the geometry of the mold cavity Flow conditions within the mold cavity 16 in successive Set pouring phases B, C and D several more pressure increases until finally at the end of the casting process in a casting phase E the mold cavity 16 is completely filled with casting material and is now a static Ultimate pressure builds up by a recompression of the casting material Repressing the melt into the solidifying and the solidifying shrinkage underlying casting areas.
- the short-term pressure increases that occur during the casting process are transferred to the injection piston 26 via the casting material, so that it brakes strongly for a short time and then accelerates again becomes. These speed changes are from the acceleration sensor 62 recorded.
- the one provided by this during the casting process Sensor signal as a function of time is shown in FIG. 2 as curve 79 reproduced in simplified form.
- the sensor signal 79 has several maxima which are each assigned to a pressure peak of the pressure curve 77 can. So the first maximum of the sensor signal 79 corresponds to itself due to the congestion of the casting material at the pressure peak forming at the gate 18.
- the further maxima of the sensor signal 79 also correspond to Pressure peaks of the pressure curve 77, in particular corresponds to the last maximum of the sensor signal 79 which forms within the mold cavity 16 Final pressure.
- the acceleration sensor 72 provided sensor signal 79 for controlling the control valves 44 and 50 are used so that these are dependent on the forming maxima of the sensor signal 79 defined open and closed can be.
- the speed of the press-in piston 26 can be controlled depending on the sensor signal 79. For example be provided that the speed of the injection piston 26 during a second phase B of the casting process is increased as soon as that sets the first maxima of the sensor signal 79, which is the same as when the accumulation occurs of the casting material at the pressure tip forming the gate 18 corresponds. Depending on the subsequent pressure peaks, the pressure can then increase Phases C and D of the casting process the speed of the injection piston 26th can be reduced again in a predetermined manner.
- the control of the movement of the injection piston 26 as a function of the sensor signal 79 of the acceleration sensor 62 has the advantage that the movement of the press-in piston 26 which is located within the mold cavity 16 during of the casting process forming pressure curve 77 follows.
- This pressure curve is directly from those prevailing within the mold cavity 16 physical conditions, especially the temperature of the both mold halves 12 and 14 and the temperature of the casting material during the casting process. If a temperature change occurs, this leads to a change in the pressure curve and thus also a change in the movement of the press-in piston 26 without having to calibrate again Die casting device 10 is required.
- According to the control of the Control valves 44 and 50 can also do this via the control and regulating unit 52 Outlet valve 70 for optimizing the casting process depending on the sensor signal 79 can be controlled. This gives the opportunity during individual Phases A, B, C, D and / or E the vacuum source (not shown) with the To connect mold cavity 16, so that the negative pressure that is formed temporally can be adapted to the filling process.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckgießvorrichtung mit einer einen Formhohlraum ausbildenden Druckgießform und einem Einpreßkolben zum Einpressen von Gießmaterial in den Formhohlraum, wobei dem Einpreßkolben ein Antrieb zugeordnet ist, der mittels einer Steuereinheit steuerbar ist, und wobei mit dem Einpreßkolben eine die Bewegung des Einpreßkolbens erfassende Sensoreinheit zusammenwirkt, die der Steuereinheit ein Sensorsignal bereitstellt.The invention relates to a die casting device with a mold cavity forming die and a press-in piston for pressing in Casting material into the mold cavity, a drive being assigned to the press-in piston is that is controllable by means of a control unit, and with which Press-in piston a sensor unit which detects the movement of the press-in piston cooperates, which provides the control unit with a sensor signal.
Derartige Druckgießvorrichtungen sind aus der EP 0 827 794 B1 bekannt. Mit ihrer Hilfe lassen sich Gußstücke herstellen, wobei als Gießmaterial vorzugsweise flüssiges Metall zum Einsatz kommt, insbesondere Aluminium. Bei der Herstellung derartiger Gußstücke besteht die Gefahr, daß sich das Gießmaterial beim Einpressen innerhalb des Formhohlraums nicht gleichmäßig verteilt. Insbesondere besteht die Gefahr, daß sich Lufteinschlüsse ausbilden, durch die die Qualität des fertigen Gußstückes ganz erheblich vermindert wird.Such die casting devices are known from EP 0 827 794 B1. With With their help, castings can be produced, preferably as the casting material liquid metal is used, especially aluminum. In the Manufacture of such castings there is a risk that the casting material not evenly distributed when pressed within the mold cavity. In particular, there is a risk that air pockets form through which the quality of the finished casting is significantly reduced.
Um den Formhohlraum möglichst gleichmäßig mit Gießmaterial auszufüllen, ist es bekannt, den Einpreßkolben während einer ersten Phase des Gießvorganges mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit zu bewegen, um das Gießmaterial möglichst ohne Lufteinschlüsse bis zu einer Eintrittsöffnung in den Formhohlraum aufzustauen. Anschließend kann dann während einer zweiten Phase des Gießvorganges die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens stark erhöht werden, um das aufgestaute Gießmaterial durch die Eintrittsöffnung, den so genannten Anschnitt, des Formhohlraums hindurch in diesen einzupressen. In order to fill the mold cavity with casting material as evenly as possible it is known to press the plunger during a first phase of the casting process to move the casting material at a relatively slow speed if possible without air pockets up to an inlet opening in the mold cavity damming. Then, during a second phase of the casting process, the speed of the press-in piston is greatly increased, around the accumulated casting material through the inlet opening, the so-called Gate to press into the mold cavity.
Ist der Formhohlraum schließlich vollständig mit Gießmaterial gefüllt, so kann der Einpreßkolben schlagartig abgebremst werden, wobei sich innerhalb des Formhohlraums ein statischer Enddruck aufbaut, der zu einer Verdichtung des Gießmaterials führt, indem flüssiges Gießmaterial in die erstarrenden und der Erstarrungsschwindung unterliegenden Gußbereiche nachgepreßt wird. Die Umschaltung der verschiedenen Bewegungsphasen des Einpreßkolbens erfolgt häufig mittels einstellbarer Schaltnocken, die an einer Kolbenstange angeordnet sind, an deren freiem Ende der Einpreßkolben festgelegt ist. Die Positionierung der Schaltnocken ist allerdings zeitaufwendig und berücksichtigt nicht Änderungen der physikalischen Bedingungen innerhalb des Formhohlraumes, beispielsweise Temperaturänderungen der Druckgießform und des Gießmaterials, die einen erheblichen Einfluß auf das Erstarrungsverhalten des Gießmaterials ausüben.When the mold cavity is finally completely filled with casting material, it can the injection plunger are braked suddenly, with within the Mold cavity builds up a static final pressure, which leads to a compression of the Casting material leads by pouring liquid casting material into the solidifying and the Solidification shrinkage underlying casting areas is pressed. The Switching over of the different movement phases of the press-in piston takes place often by means of adjustable switching cams arranged on a piston rod are, at the free end of the injection piston is fixed. The positioning the switch cam is time-consuming and taken into account no changes in the physical conditions within the mold cavity, for example temperature changes in the die and Casting material, which has a significant influence on the solidification behavior of the Apply casting material.
In der eingangs genannten EP 0 827 794 B1 wird vorgeschlagen, die Bewegung des Einpreßkolbens mittels einer Sensoreinheit in Form eines Weggebers zu überwachen, der mit einer Steuereinheit der Druckgießvorrichtung gekoppelt ist. Der Weggeber stellt hierbei ein Signal bereit, das einer bestimmten Position des Einpreßkolbens entspricht. In Abhängigkeit vom Sensorsignal kann der dem Einpreßkolben zugeordnete Antrieb zur Erzielung einer jeweils gewünschten Geschwindigkeit des Einpreßkolbens angesteuert werden. Während einer Kalibrierung der Druckgießvorrichtung kann die wegabhängige Geschwindigkeit des Einpreßkolbens optimiert werden. Um jedoch Gußstücke höchster Qualität herstellen zu können, ist es auch hierbei erforderlich, möglichst gleichbleibende Bedingungen innerhalb des Formhohlraums sicherzustellen. Movement is proposed in EP 0 827 794 B1 mentioned at the beginning of the press-in piston by means of a sensor unit in the form of a displacement sensor monitor, which is coupled to a control unit of the die casting device is. The displacement sensor provides a signal that a specific one Position of the injection piston corresponds. Depending on the sensor signal can the drive piston associated drive to achieve each desired speed of the press-in piston can be controlled. While A calibration of the die casting device can change the path-dependent speed of the press-in piston can be optimized. But around castings To be able to produce the highest quality, it is also necessary here, if possible ensure constant conditions within the mold cavity.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckgießvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Bewegung des Einpreßkolbens auf konstruktiv einfache Weise an die innerhalb des Formhohlraums herrschenden physikalischen Bedingungen angepaßt werden kann.The object of the present invention is a die casting device of the beginning mentioned type in such a way that the movement of the press-in piston to the inside of the mold cavity in a structurally simple manner prevailing physical conditions can be adapted.
Diese Aufgabe wird bei einer Druckgießvorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensoreinheit einen starr mit dem Einpreßkolben gekoppelten Beschleunigungssensor aufweist.This object is achieved with a die casting device of the generic type solved according to the invention in that the sensor unit rigidly with the Press-in piston coupled acceleration sensor.
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, daß Änderungen der physikalischen Bedingungen innerhalb des Formhohlraums beim Einpressen des Gießmaterials eine entsprechende Änderung der Druckkräfte zur Folge haben, die auf den Einpresskolben einwirken und die eine vom Beschleunigungssensor erfaßbare Geschwindigkeitsänderung des Einpresskolbens zur Folge haben. Der auf den Einpreßkolben ausgeübte Druck des Gießmaterials verändert sich während der Formfüllung insbesondere entsprechend den durch die Gußstückgeometrie gegebenen Strömungsbedingungen. So führt beispielsweise das Aufstauen des flüssigen Gießmaterials am Anschnitt des Formhohlraums zu einer kurzzeitigen Druckerhöhung, die ein entsprechendes Sensorsignal des Beschleunigungssensors zur Folge hat, so daß anhand des Sensorsignals unabhängig von der Lage des Einpreßkolbens festgestellt werden kann, zu welchem Zeitpunkt sich das flüssige Gießmaterial während der Einpressbewegung am Anschnitt anstaut. Während der Füllung des Formhohlraums können weitere Druckspitzen auftreten, die durch die innerhalb des Formhohlraums herrschenden Strömungsbedingungen vorgegeben sind. Letztere hängen nicht nur von der Geometrie des Gußstückes ab, sondern auch von der Temperatur der Druckgießform und des Gießmaterials. Eine Änderung dieser Temperaturen führt also auch zu einer Änderung der auftretenden Druckspitzen, die mittels des Beschleunigungssensors erfaßt werden können. Bei gefülltem Formhohlraum ergibt sich schließlich im Zusammenhang mit der die Nachverdichtung eine letzte Druckspitze, die ebenfalls vom Beschleunigungssensor erfaßt werden kann. Das vom Beschleunigungssensor bereitgestellte Sensorsignal kann zur Steuerung des Antriebs des Einpreßkolbens herangezogen werden kann, insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Beschleunigungssensors gesteuert wird. Tritt während des Gießvorganges eine Änderung der physikalischen Bedingungen innerhalb des Formhohlraums auf, so führt dies zu einer Änderung der auftretenden Druckspitzen und somit auch zu einer Änderung des Sensorsignals, so daß die Steuerung des Einpreßkolbens auf konstruktiv einfache Weise den physikalischen Bedingungen innerhalb des Formhohlraums anpassbar ist.The idea that changes in the physical Conditions within the mold cavity when the casting material is pressed in result in a corresponding change in the pressure forces that act on the press-in piston and the one from the acceleration sensor cause detectable change in speed of the press-in piston. The pressure of the casting material exerted on the injection piston changes during the mold filling, in particular in accordance with the geometry of the casting given flow conditions. For example, this leads Accumulation of the liquid casting material at the gate of the mold cavity a brief increase in pressure, which a corresponding sensor signal of Acceleration sensor has the consequence, so that independent of the sensor signal can be determined from the position of the injection piston to which Point in time the liquid casting material during the press-in movement accumulates at the gate. During the filling of the mold cavity, more can Pressure peaks occur due to those prevailing within the mold cavity Flow conditions are specified. The latter don't just hang on the geometry of the casting, but also on the temperature of the Die casting mold and the casting material. A change in these temperatures also leads to a change in the pressure peaks that occur of the acceleration sensor can be detected. When the mold cavity is filled finally arises in connection with the post-compression a last pressure peak, which is also detected by the acceleration sensor can. The sensor signal provided by the acceleration sensor can can be used to control the drive of the injection piston, in particular, it can be provided that the speed of the press-in piston controlled depending on the sensor signal from the acceleration sensor becomes. A change in physical conditions occurs during the casting process inside the mold cavity, this leads to a change the pressure peaks that occur and thus also a change in the sensor signal, so that the control of the press-in piston in a structurally simple Adaptable to the physical conditions within the mold cavity is.
Von Vorteil ist es, wenn der Antrieb ein Hydrauliksystem umfaßt mit einer Antriebseinheit, die einen mit dem Einpreßkolben gekoppelten Arbeitskolben aufweist, der mit dem Druck einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist, wobei der auf den Arbeitskolben einwirkende Druck der Hydraulikflüssigkeit mittels eines oder mehrerer Steuer- oder Regelventile in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Beschleunigungssensors steuerbar ist. Der auf die Antriebseinheit einwirkende Druck der Hydraulikflüssigkeit kann somit durch Steuerung der Steuer- oder Regelventile an den Verlauf des Sensorsignals angepaßt werden. Je nach einwirkendem Druck führt der Arbeitskolben eine bestimmte Bewegung aus, die auf den Einpreßkolben übertragen wird, so daß dieser in Abhängigkeit vom Sensorsignal eine gewünschte Bewegung ausführt.It is advantageous if the drive comprises a hydraulic system with a drive unit, which has a working piston coupled to the press-in piston, which can be acted upon by the pressure of a hydraulic fluid, wherein the pressure of the hydraulic fluid acting on the working piston by means of one or more control or regulating valves depending on the sensor signal of the acceleration sensor is controllable. The one acting on the drive unit Hydraulic fluid pressure can thus be controlled by Control or regulating valves can be adapted to the course of the sensor signal. The working piston performs a certain movement depending on the pressure from, which is transferred to the injection piston, so that it is dependent performs a desired movement from the sensor signal.
Günstig ist es hierbei, wenn mindestens eines der Steuer- oder Regelventile mit der Steuereinheit der Druckgießvorrichtung gekoppelt ist, die ihrerseits mit dem Beschleunigungssensor in elektrischer Verbindung steht. Der Steuereinheit kann hierbei in Abhängigkeit vom Sensorsignal ein Geschwindigkeitsverlauf des Einpreßkolbens vorgegeben werden, wobei der Geschwindigkeitsverlauf in eine entsprechende Öffnungs- und Schließbewegung des mindestens einen Steuer- oder Regelventils umsetzbar ist.It is advantageous here if at least one of the control or regulating valves is coupled to the control unit of the die casting device, which in turn with the acceleration sensor is in electrical connection. The control unit Here, depending on the sensor signal, a speed profile can be determined of the press-in piston are specified, the speed profile in a corresponding opening and closing movement of the at least a control or regulating valve can be implemented.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß ein Steuer- oder Regelventil in eine Auslaßleitung geschaltet ist, über die die Antriebseinheit mit einem Vorratstank für Hydraulikflüssigkeit in Strömungsverbindung steht. Dies gibt die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Sensorsignal Hydraulikflüssigkeit aus der Antriebseinheit über die Auslaßleitung in den Vorratstank zu überführen, wodurch der auf den Arbeitskolben einwirkende Druck der Hydraulikflüssigkeit abgesenkt wird.It can be provided, for example, that a control or regulating valve in an outlet line is connected via which the drive unit with a storage tank stands for hydraulic fluid in flow connection. This gives the Possibility, depending on the sensor signal hydraulic fluid from the Transfer drive unit via the outlet line in the storage tank, whereby the pressure of the hydraulic fluid acting on the working piston is lowered.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, daß ein Steuer- oder Regelventil in eine Druckleitung geschaltet ist, über die ein eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aufnehmender Druckspeicher mit der Antriebseinheit in Strömungsverbindung steht. Dies gibt die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Sensorsignal den auf den Arbeitskolben einwirkenden Druck in vorgebbarer Weise zu erhöhen, indem das Steuer- oder Regelventil entsprechend geöffnet und geschlossen wird. Alternatively or additionally, it can be provided that a control or regulating valve is connected in a pressure line, via which a pressurized one Hydraulic fluid absorbing pressure accumulator with the drive unit is in flow connection. This gives the possibility of being dependent From the sensor signal, the pressure acting on the working piston can be specified Way to increase by the control or regulating valve accordingly is opened and closed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Antriebseinheit einen Arbeitszylinder umfaßt, in dem der Arbeitskolben verschiebbar gelagert ist und der hydraulisch mit einem Druckzylinder gekoppelt ist, wobei der Druckzylinder über die Druckleitung mit dem Druckspeicher verbunden ist und wobei der Arbeitszylinder über die Auslaßleitung mit dem Vorratstank verbunden ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the Drive unit comprises a working cylinder in which the working piston is displaceable is mounted and hydraulically coupled to a pressure cylinder is, wherein the pressure cylinder is connected to the pressure accumulator via the pressure line is and wherein the working cylinder via the outlet line with the storage tank connected is.
Hierbei ist es günstig, wenn sowohl in die Druckleitung als auch in die Auslaßleitung jeweils zumindest ein in Abhängigkeit vom Sensorsignal steuerbares Steuer- oder Regelventil geschaltet ist, denn dies gibt die Möglichkeit, mittels des in die Druckleitung geschalteten Steuer- oder Regelventiles die Stärke der vom Arbeitskolben auf den Einpreßkolben ausgeübte Antriebskraft vorzugeben und gleichzeitig mittels des in die Auslaßleitung geschalteten Steuer- oder Regelventiles den zeitlichen Verlauf der Bewegung des mit dem Arbeitskolben gekoppelten Einpreßkolbens zu steuern. Der vom Arbeitskolben auf den Einpreßkolben ausgeübten Antriebskraft entspricht die Preßkraft, die der Einpreßkolben auf das Gießmaterial ausübt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß während einer ersten Bewegungsphase des Einpreßkolbens von diesem nur eine verhältnismäßig geringe Preßkraft auf das Gießmaterial ausgeübt wird, die während einer nachfolgenden Phase des Gießvorganges erhöht wird, so daß insbesondere während einer Schlußphase des Gießvorganges eine Nachverdichtung des Gießmaterials erzielt werden kann. Gleichzeitig kann mittels des in die Ablaufleitung geschalteten Steuer- oder Regelventils die Bewegung des Arbeitskolbens und über diesen auch die Bewegung des Einpreßkolbens gesteuert werden. Dies gibt insbesondere die Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Steuerkolbens während der abschließenden Gießphase wieder zu reduzieren. Dadurch können die notwendigen Schließkräfte, die von einer Formschließeinheit der Druckgießvorrichtung auf die Druckgießform ausgeübt werden, verringert werden.It is advantageous if both in the pressure line and in the outlet line in each case at least one controllable depending on the sensor signal Control or regulating valve is switched, because this gives the possibility of using of the control valve connected in the pressure line the strength of the to specify the driving force exerted by the working piston on the press-in piston and at the same time by means of the control or in the outlet line Control valve the time course of the movement of the with the working piston to control the coupled plunger. The one from the working piston to the press-in piston applied driving force corresponds to the press force that the press-in piston on the casting material. For example, that during a first phase of movement of the injection piston exerted only a relatively small pressing force on the casting material which is increased during a subsequent phase of the casting process, so that especially during a final phase of the casting process Post-compression of the casting material can be achieved. At the same time the movement by means of the control valve connected in the drain line of the working piston and via this also the movement of the press-in piston to be controlled. This gives in particular the possibility of speed of the control piston again during the final casting phase to reduce. This enables the necessary clamping forces to be generated by a Mold clamping unit of the die casting device exerted on the die casting mold will be reduced.
Die Kopplung des Beschleunigungssensors mit dem Einpreßkolben kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß der Beschleunigungssensor an einem mechanisch mit dem Einpreßkolben gekoppelten Träger gehalten ist.The coupling of the acceleration sensor with the injection piston can be in advantageously done in that the acceleration sensor on a is held mechanically coupled to the injection piston carrier.
Vorzugsweise ist der Einpreßkolben mit einer Kolbenstange verbunden, und der Träger umfaßt eine parallel zur Kolbenstange angeordnete Schaltstange, die starr mit der Kolbenstange gekoppelt ist und an der der Beschleunigungssensor gehalten ist. Die Schaltstange führt dadurch entsprechend der Kolbenstange eine Bewegung durch, wobei auftretende Geschwindigkeitsänderungen vom Beschleunigungssensor zuverlässig erfaßt werden können.The press-in piston is preferably connected to a piston rod, and the carrier comprises a switching rod arranged parallel to the piston rod, which is rigidly coupled to the piston rod and on which the acceleration sensor is held. The shift rod thus leads according to the piston rod a movement through, occurring speed changes can be reliably detected by the acceleration sensor.
Besonders günstig ist es, wenn der Beschleunigungssensor an einer Stirnseite der Schaltstange angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß durch eine derartige Anordnung des Beschleunigungssensors eine besonders hohe Empfindlichkeit gegenüber Geschwindigkeitsänderungen erzielt werden kann.It is particularly favorable if the acceleration sensor on one end face the shift rod is arranged. It has been shown that such Arrangement of the acceleration sensor has a particularly high sensitivity against speed changes can be achieved.
Der Träger ist bei einer bevorzugten Ausführungsform an einer Führung verschiebbar gehalten. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Führung an der Antriebseinheit montiert ist. In a preferred embodiment, the carrier is displaceable on a guide held. It is advantageous here if the guide on the drive unit is mounted.
Vorzugsweise umfaßt die Druckgießform einen vom Formhohlraum ausgehenden Auslaßkanal, an den über ein Auslaßventil eine Unterdruckquelle anschließbar ist, wobei das Auslaßventil in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Beschleunigungssensors steuerbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, den Formhohlraum mit einem Unterdruck zu beaufschlagen, während das Gießmaterial eingepreßt wird. Dadurch kann die Gefahr von Lufteinschlüssen im Gußstück zusätzlich vermindert werden. Die Beaufschlagung mit einem Unterdruck ist allerdings nicht während des gesamten Gießvorganges von Vorteil, es hat sich vielmehr herausgestellt, daß in vielen Fällen während unterschiedlicher Phasen des Gießvorganges ein unterschiedlicher Luftdruck innerhalb des Formhohlraums vorteilhaft ist. Die Beaufschlagung mit Unterdruck erfolgt deshalb mittels des Auslaßventils in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Beschleunigungssensors. Dies gibt insbesondere die Möglichkeit, die Unterdruckquelle beispielsweise während einer abschließenden Phase des Gießvorganges vom Formhohlraum abzutrennen, während der Formhohlraum während einer anfänglichen Phase des Gießvorganges mit einem besonders großen Unterdruck beaufschlagt wird.Preferably, the die-casting mold includes one extending from the mold cavity Outlet duct to which a vacuum source can be connected via an outlet valve is, the outlet valve depending on the sensor signal of the Accelerometer is controllable. Such a configuration enables pressurizing the mold cavity while the Casting material is pressed. This can increase the risk of air pockets be additionally reduced in the casting. The application of one However, negative pressure is not during the entire casting process Advantage, it has been found that in many cases during different Phases of the casting process a different air pressure within of the mold cavity is advantageous. The application of negative pressure therefore takes place by means of the exhaust valve depending on the sensor signal of the Acceleration sensor. This gives in particular the opportunity to use the vacuum source for example during a final phase of the casting process detach from the mold cavity while the mold cavity during an initial phase of the casting process with a particularly large negative pressure is applied.
Eine konstruktive einfache Steuerung des Auslaßventils erfolgt bei einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch, daß das Auslaßventil mit der Steuer- oder Regeleinheit gekoppelt ist, die ihrerseits mit den Sensorsignal des Beschleunigungssensors beaufschlagbar ist. In Abhängigkeit vom Sensorsignal können hierbei mittels der Steuer- oder Regeleinheit dem Auslaßventil bestimmte Öffnungs- und Schließbewegungen während des Einpressens von Gießmaterial vorgegeben werden. A simple design control of the exhaust valve is carried out in a preferred Design in that the outlet valve with the control or regulating unit is coupled, which in turn with the sensor signal of the acceleration sensor is acted upon. Depending on the sensor signal in this case, the outlet valve determines the opening valve by means of the control unit and closing movements during the injection of casting material be specified.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Druckgießvorrichtung; und
- Figur 2:
- eine Veranschaulichung der Bewegung eines Einpreßkolbens der Druckgießvorrichtung während des Gießvorganges in Abhängigkeit von einem Druckverlauf in einem Formhohlraum der Druckgießvorrichtung und eines entsprechenden Sensorsignals.
- Figure 1:
- a schematic representation of a die casting device according to the invention; and
- Figure 2:
- an illustration of the movement of a press-in piston of the die casting device during the casting process as a function of a pressure curve in a mold cavity of the die casting device and a corresponding sensor signal.
In Figur 1 ist schematisch eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte
Druckgießvorrichtung dargestellt mit einer ersten, feststehenden Formhälfte
12 und einer zweiten, beweglichen Formhälfte 14, die in üblicher Weise mit
einer an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten
Formschließeinheit zusammenwirken. Letztere umfaßt eine feststehende und
eine bewegliche Aufspannplatte (nicht dargestellt), an denen jeweils eine der
beiden Formhälften in bekannter Weise gehalten ist und die auf die beiden
Formhälften eine vorgebbare Schließkraft ausüben. Die beiden Formhälften 12
und 14 bilden zwischen sich einen Formhohlraum 16 aus, der die Form eines
zu gießenden Gußstückes aufweist, und in den ein Gießmaterial, beispielsweise
eine metallische Schmelze, eingepreßt werden kann. Hierzu weist der Formhohlraum
16 eine Eintrittsöffnung auf, die im folgenden als Anschnitt 18 bezeichnet
ist. Der Anschnitt 18 steht über einen Einlaßkanal 20 mit einer zylindrischen
Gießkammer 22 in Verbindung, die eine Einlaßöffnung 24 aufweist
und in der ein Einpreßkolben 26 verschieblich gehalten ist.FIG. 1 shows schematically an
Der Einpreßkolben 26 ist an einer Kolbenstange 28 gehalten, die mit ihrem
dem Einpreßkolben 26 abgewandten Ende an einem Arbeitskolben 30 festgelegt
ist, der in einem Arbeitszylinder 32 einer insgesamt mit dem Bezugszeichen
34 belegten Antriebseinheit verschieblich gelagert ist. Zusätzlich zum
Arbeitszylinder 32 weist die Arbeitseinheit 34 einen hydraulisch mit dem Arbeitszylinder
32 gekoppelten Druckzylinder 36 auf, in dem ein Druckkolben 38
verschieblich gelagert ist. Auf seiner dem Arbeitszylinder 32 zugewandten
Stirnseite trägt der Druckkolben 38 einen Druckzapfen 40, der auf der der Kolbenstange
28 abgewandten Seite des Arbeitszylinders 32 in den Arbeitszylinder
32 eintaucht.The press-in
Der Druckzylinder 36 steht über eine Druckleitung 42 mit einem an sich bekannten
und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeicher in
Strömungsverbindung, der unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aufnimmt.
In die Druckleitung 42 ist ein elektrisch ansteuerbares Steuerventil 44
geschaltet in Form eines Magnetventiles, mit dessen Hilfe die Strömungsverbindung
zwischen dem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeicher und
dem Druckzylinder 36 definiert geöffnet und geschlossen werden kann.The
Der Arbeitszylinder 32 steht über eine Auslaßleitung 46 mit einem Vorratstank
48 für Hydraulikflüssigkeit in Strömungsverbindung, so daß über die Auslaßleitung
46 Hydraulikflüssigkeit vom Arbeitszylinder 32 an den Vorratstank 48
abgegeben werden kann. In die Auslaßleitung 46 ist ein zweites Steuerventil
50 geschaltet, das ebenfalls als Magnetventil ausgebildet ist, so daß mittels
des zweiten Steuerventiles 50 die Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitszylinder
32 und dem Vorratstank 48 wahlweise freigegeben oder unterbrochen
werden kann.The working
Zur elektrischen Ansteuerung der ersten und zweiten Steuerventile 44 und 50
umfaßt die Druckgießvorrichtung 10 eine Steuer- und Regeleinheit 52, die über
Steuerleitungen mit den beiden Steuerventilen 44 und 50 gekoppelt ist.For the electrical control of the first and
An der Kolbenstange 28 ist eine Buchse 54 unverschieblich gehalten, an der
ein Tragarm 56 festgelegt ist. Parallel zu diesem ausgerichtet ist am Druckzylinder
36 ein Führungsarm 58 festgelegt, der im Bereich seines freien Endes
von einer Schaltstange 60 durchgriffen ist, die parallel zur Kolbenstange 28
ausgerichtet ist und in ihrem vorderen, den Formhälften 12 und 14 zugewandten
Endbereich starr mit dem Tragarm 56 verbunden ist. An ihrem den
Formhälften 12 und 14 abgewandten rückseitigen Ende trägt die Schaltstange
60 stirnseitig einen Beschleunigungssensor 62, der über eine Sensorleitung 64
mit der Steuer- und Regeleinheit 52 in elektrischer Verbindung steht.On the
Die Druckgießvorrichtung 10 weist außerdem eine an sich bekannte und deshalb
in der Zeichnung nicht dargestellte Unterdruckquelle auf, die über eine
Unterdruckleitung 66 mit einem in den Formhohlraum 16 einmündenden Auslaßkanal
68 in Strömungsverbindung steht. Zwischen der Unterdruckleitung 66
und dem Auslaßkanal 68 ist ein als Magnetventil ausgestaltetes Auslaßventil 70
angeordnet, das über eine Steuerleitung 72 mit der Steuer- und Regeleinheit
52 in elektrischer Verbindung steht. The
Zur Herstellung eines Gußstückes wird eine metallische Schmelze mittels des
Einpreßkolbens 26 in den Formhohlraum 16 eingepreßt. Der Einpreßkolben 26
nimmt hierbei zu Beginn des Gießvorganges eine zurückgezogene Stellung ein,
in der er die Einlaßöffnung 24 freigibt, so daß die metallische Schmelze in die
Gießkammer 22 eingefüllt werden kann. Anschließend wird der Einpreßkolben
26 mittels der Antriebseinheit 34 in die Gießkammer 22 eingeschoben. Der von
dem Einpreßkolben 26 zurückgelegte Weg in Abhängigkeit von der Zeit ist in
Figur 2 schematisch durch den Kurvenverlauf 75 wiedergegeben.To produce a casting, a metallic melt is made using the
Press-in
Das Einpressen des Gießmaterials über den Einlaßkanal 20 und den Anschnitt
18 in den Formhohlraum 16 führt ebenso wie die Füllung des Formhohlraums
16 dazu, daß sich der Druck innerhalb des Formhohlraums 16 in Abhängigkeit
von der Stellung des Einpreßkolbens 26 verändert. Der Verlauf des sich innerhalb
des Formhohlraums 16 ausbildenden Druckes in Abhängigkeit von der
Zeit ist in Figur 2 durch den Kurvenverlauf 77 vereinfacht wiedergegeben. Ein
erster Druckanstieg stellt sich hierbei innerhalb des Formhohlraums 16 zu dem
Zeitpunkt ein, wenn nach Ablauf einer ersten Phase A des Gießvorganges das
zuvor in die Gießkammer 22 eingefüllte Gießmaterial am Anschnitt 18 aufgestaut
ist. Anschließend wird die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens 26 erhöht
und das Gießmaterial verteilt sich innerhalb des Formhohlraumes 16, wobei
sich je nach den durch die Geometrie des Formhohlraums sich ausbildenden
Strömungsbedingungen innerhalb des Formhohlraums 16 in aufeinander folgenden
Gießphasen B, C und D mehrere weitere Druckanstiege einstellen, bis
schließlich am Ende des Gießvorganges in einer Gießphase E der Formhohlraum
16 vollständig mit Gießmaterial gefüllt ist und sich nunmehr ein statischer
Enddruck aufbaut, der eine Nachverdichtung des Gießmaterials durch
Nachpressen von Schmelze in die erstarrenden und der Erstarrungsschwindung
unterliegenden Gußbereiche bewirkt.The injection of the casting material via the
Die sich während des Gießvorganges einstellenden kurzzeitigen Druckerhöhungen
werden über das Gießmaterial auf den Einpreßkolben 26 übertragen,
so daß dieser kurzzeitig stark abgebremst und anschließend wieder beschleunigt
wird. Diese Geschwindigkeitsänderungen werden vom Beschleunigungssensor
62 erfaßt. Das von diesem während des Gießvorganges bereitgestellte
Sensorsignal in Abhängigkeit von der Zeit ist in Figur 2 als Kurvenverlauf 79
vereinfacht wiedergegeben. Das Sensorsignal 79 weist hierbei mehrere Maxima
auf, die jeweils einer Druckspitze des Druckverlaufes 77 zugeordnet werden
können. So entspricht das erste Maximum des Sensorsignals 79 der sich
aufgrund des Staus des Gießmaterials am Anschnitt 18 ausbildenden Druckspitze.
Auch die weiteren Maxima des Sensorsignals 79 korrespondieren mit
Druckspitzen des Druckverlaufes 77, insbesondere entspricht das letzte Maximum
des Sensorsignals 79 dem sich innerhalb des Formhohlraums 16 ausbildenden
Enddruck.The short-term pressure increases that occur during the casting process
are transferred to the
Bei der erfindungsgemäßen Druckgießvorrichtung 10 wird das vom Beschleunigungssensor
72 bereitgestellte Sensorsignal 79 zur Ansteuerung der Steuerventile
44 und 50 herangezogen, so daß diese in Abhängigkeit von den sich
ausbildenden Maxima des Sensorsignales 79 definiert geöffnet und geschlossen
werden können. Dadurch kann die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens 26
in Abhängigkeit vom Sensorsignal 79 gesteuert werden. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, daß die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens 26 während
einer zweiten Phase B des Gießvorganges erhöht wird, sobald sich das
erste Maxima des Sensorsignals 79 einstellt, das mit der sich beim Aufstauen
des Gießmaterials am Anschnitt 18 ausbildenden Druckspitze korrespondiert.
In Abhängigkeit von den nachfolgenden Druckspitzen kann dann in weiteren
Phasen C und D des Gießvorganges die Geschwindigkeit des Einpreßkolbens 26
in vorgebbarer Weise wieder reduziert werden. Bei Auftreten des letzten Maximas
des Sensorsignals während des Gießvorgangs kann die Bewegung des
Einpreßkolbens 26 dann zum Stillstand gebracht werden, wobei jedoch während
dieser letzten Phase E des Gießvorganges noch ein definierter Druck vom
Einpreßkolben 26 auf das Gießmaterial zu dessen Nachverdichtung ausgeübt
wird.In the
Die Steuerung der Bewegung des Einpreßkolbens 26 in Abhängigkeit vom Sensorsignal
79 des Beschleunigungssensors 62 hat den Vorteil, daß die Bewegung
des Einpreßkolbens 26 dem sich innerhalb des Formhohlraums 16 während
des Gießvorganges ausbildenden Druckverlauf 77 folgt. Dieser Druckverlauf
ist unmittelbar von den innerhalb des Formhohlraums 16 herrschenden
physikalischen Bedingungen abhängig, insbesondere von der Temperatur der
beiden Formhälften 12 und 14 sowie der Temperatur des Gießmaterials während
des Gießvorganges. Tritt eine Temperaturänderung auf, so führt dies zu
einer Änderung des Druckverlaufes und somit auch zu einer Änderung der Bewegung
des Einpreßkolbens 26, ohne daß eine erneute Kalibrierung der
Druckgießvorrichtung 10 erforderlich ist. Entsprechend der Ansteuerung der
Steuerventile 44 und 50 kann über die Steuer- und Regeleinheit 52 auch das
Auslaßventil 70 zur Optimierung des Gießvorganges in Abhängigkeit vom Sensorsignal
79 angesteuert werden. Dies gibt die Möglichkeit, während einzelner
Phasen A, B, C, D und/oder E die Unterdruckquelle (nicht dargestellt) mit dem
Formhohlraum 16 zu verbinden, so daß der sich ausbildende Unterdruck zeitlich
an den Einfüllvorgang angepaßt werden kann.The control of the movement of the
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