EP3495075B1 - Hydraulische schaltungsanordnung für eine kalt- oder warmkammerdruckgussmaschine - Google Patents

Hydraulische schaltungsanordnung für eine kalt- oder warmkammerdruckgussmaschine Download PDF

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EP3495075B1
EP3495075B1 EP18208754.4A EP18208754A EP3495075B1 EP 3495075 B1 EP3495075 B1 EP 3495075B1 EP 18208754 A EP18208754 A EP 18208754A EP 3495075 B1 EP3495075 B1 EP 3495075B1
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EP
European Patent Office
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working cylinder
tank
intermediate tank
chamber
hydraulic circuit
Prior art date
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Active
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EP18208754.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3495075A1 (de
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Amedeo Carbone
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Parker Hannifin EMEA SARL
Original Assignee
Parker Hannifin EMEA SARL
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Publication date
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    • 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
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/203—Injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/02—Pumping installations or systems having reservoirs

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic circuit arrangement for a cold or hot chamber die casting machine for the production of metal components, with a battery for providing a hydraulic fluid, with a working cylinder having a working cylinder piston chamber and a working cylinder rod chamber, with a pressure intensifier piston chamber and a pressure intensifier rod chamber for increasing the pressure in the working cylinder piston , and with a cylinder rod space line connection leading from the cylinder rod space to a tank.
  • the invention also relates to a method for operating a cold or hot-chamber die-casting machine, in which in a first phase the filling sleeve upstream of a mold cavity is filled with liquid metal by means of a slow advancing movement of a working cylinder piston rod of a working cylinder, in which the liquid metal is in a second phase by means of a rapid feed movement of the working cylinder piston rod is injected into the mold cavity, and in which in a third phase the pressure on the working cylinder piston rod is increased by means of a pressure intensifier during the cooling of the injected metal.
  • EP 2 295 171 B1 A circuit arrangement and a method with the features mentioned at the outset are out EP 2 295 171 B1 known.
  • the hydraulic fluid displaced from the working cylinder rod space during the second phase is fed to a multiplier called a pressure booster. Due to the multiplier connected to the battery on the output side, there is a very high brake pressure during the second phase for the hydraulic fluid displaced from the working cylinder rod space with high acceleration, so that cavitation effects and the associated damage are avoided.
  • Such a multiplier is expensive to buy and also requires regular maintenance due to its mechanically movable components.
  • the object is achieved in particular by a hydraulic circuit arrangement with the features mentioned in the introduction, in which an intermediate tank is arranged in the working cylinder rod chamber line connection between the working cylinder rod chamber and the tank.
  • the object is also achieved by a method with the features mentioned at the outset, in which hydraulic fluid is guided in the second phase from a working cylinder rod space of the working cylinder into an intermediate tank.
  • the basic idea of the invention therefore provides that, in order to prevent damage from cavitation effects in the line connection leading out of the working cylinder rod space, instead of a multiplier or instead of another element for increasing the pressure, an intermediate tank is arranged, which is preferably arranged directly at the outlet of the working cylinder rod space is.
  • the fluid accelerated by the working cylinder piston during the second phase and discharged through the working cylinder rod line connection is decelerated in the intermediate tank before it flows from the intermediate tank to the hydraulic circuit arrangement tank can reach.
  • Such an intermediate tank is inexpensive to install and requires no expensive maintenance.
  • the length of a connecting line between the cylinder rod space and the intermediate tank can be very small.
  • the hydraulic circuit arrangement is set up in particular for a pressure of at least 150 bar.
  • a pressure of at least 150 bar can be generated in the rechargeable battery, which can be brought to act upon the cylinders via controllable control valves, the line connections of the circuit arrangement also being designed for corresponding pressures.
  • a length of a connecting line between the working cylinder rod space and the intermediate tank is preferably not greater than 0.5 m [meters], particularly preferably not greater than 0.2 m and very particularly preferably not greater than 0.1 m.
  • the connecting line opens below a hydraulic fluid level as a feed line into the intermediate tank.
  • the feed line opens approximately centrally into the intermediate tank, so that it is ensured that the hydraulic fluid displaced from the working cylinder rod space is also introduced into the hydraulic fluid held in the intermediate tank.
  • an overflow line leading to the tank is connected as an outlet to the intermediate tank.
  • the hydraulic fluid fed into the intermediate tank in the second phase thus suddenly increases the hydraulic fluid level in the intermediate tank, the hydraulic fluid subsequently flowing through the overflow line into the tank.
  • a volume above a hydraulic fluid level in the intermediate tank is at least as large as the maximum volume of the working cylinder rod space.
  • the intermediate tank is ventilated, so that the air displaced by the rise in the hydraulic fluid level can escape from the intermediate tank.
  • the volume of the intermediate tank is in particular at least 0.1 m 3 (cubic meters) and preferably at least 0.5 m 3 .
  • the volume of the tank is in particular at most 1 m 3 , preferably at most 0.8 m 3 and very particularly preferably at most 0.5 m 3 .
  • FIG. 1 shows a schematic hydraulic circuit arrangement for a cold or hot chamber die casting machine.
  • the cold or hot chamber die casting machine comprises a die casting mold 50 with a mold cavity 51 arranged therein, which is to be filled with the hot liquid metal.
  • a filling sleeve 52 is connected upstream of the mold cavity 51.
  • a working cylinder 20 is provided for introducing the liquid metal into the filling sleeve 52 or the mold cavity 51.
  • the working cylinder 20 comprises a working cylinder piston 24 with a one-sided working cylinder piston rod 23, the working cylinder piston rod 23 being set up for insertion into the filling sleeve 52 in order to push the metal filled into the filling sleeve 52 into the mold cavity 51.
  • the working cylinder piston 24 divides the working cylinder 20 into a working cylinder piston chamber 21 and into a working cylinder rod chamber 22.
  • a pressure intensifier 30 is assigned to the working cylinder 20, which has a pressure intensifier piston 34 with a pressure intensifier piston rod 33 on one side comprises, wherein the pressure booster piston rod 33 is set up for entry into the working cylinder piston chamber 21.
  • the pressure booster piston 34 divides the pressure booster interior into a pressure booster piston chamber 31 and a pressure booster rod chamber 32.
  • a battery 10 is provided for pressurizing the working cylinder piston chamber 21 and the pressure booster piston chamber 31.
  • the battery 10 can be filled by a pump 71, a first non-return valve 61 being switched on in the line between the pump 71 and the battery 10 in order to enable the battery 10 to be filled by the pump 71, but in the opposite direction a backflow of the Prevent fluids from the battery 10 in the direction of the pump 71.
  • a battery-to-cylinder piston chamber line connection 11 leads from the battery 10 to the cylinder-piston chamber 21 to supply or act on the cylinder-piston chamber 21.
  • a first controllable control valve 41 is arranged in the cylinder-cylinder piston chamber connection 11. The first controllable control valve 41 has a blocking position and a variable passage position. There is no further device for blocking the line behind the first control valve 41 in the battery-operated cylinder-piston chamber line connection 11.
  • a battery pressure booster piston chamber line connection 12 is provided, which connects the battery 10 directly to the pressure booster piston chamber 21.
  • the rechargeable battery 10 is thus connected directly to the pressure booster piston chamber 31 via the rechargeable pressure booster piston chamber line connection 12, a third control valve 43 being arranged in the rechargeable battery pressure booster piston chamber line connection 12.
  • a pressure intensifier rod space line connection 13 is connected to the pressure intensifier rod space 32, which leads to a second controllable control valve 42 and a pressure control valve 48 connected downstream thereof.
  • a line leads from the pressure control valve 48 to the battery 10.
  • the pressure control valve 48 also has a connection to a tank 80, so that the fluid displaced from the pressure intensifier rod chamber 32 can be discharged to the tank 80.
  • a pressure booster piston chamber relief line connection 14 is provided, in which a fourth controllable control valve 44 is arranged and which leads to a tank 80.
  • a fifth controllable control valve 45 in the form of a multi-way valve with two connections a, b is connected to the working cylinder rod chamber 22 in order to discharge hydraulic fluid.
  • a first connection a connects the fifth control valve 45 to a tank 80, an intermediate tank 90 being arranged in the line to the tank 80. As from the detailed view of the Figure 2 this results in a connecting line 16 of the working cylinder rod chamber line connection 15 below the fluid level in the intermediate tank 90.
  • An overflow line 92 is also connected to the intermediate tank 90 and leads into the tank 80.
  • the intermediate tank 90 has a ventilation 91.
  • connection b of the fifth control valve 45 is connected to the battery 10 via a line, a second check valve 62 with a passage direction directed towards the battery 10 being switched on in this line.
  • the working cylinder piston chamber 21 After the end of the working cycle, the working cylinder piston chamber 21 must first be relieved of the pressure present in the fluid multiplied therein by the pressure intensifier 30, and for this purpose the working cylinder piston chamber 21 can be connected to a tank 80 via a sixth controllable control valve 46.
  • the sixth control valve 46 is connected downstream of the pump 71.
  • the lines going out from the sixth control valve 46 lead to the working cylinder piston chamber 21 and to the working cylinder rod chamber 22.
  • the working cylinder rod chamber can thus be acted upon 22 can be returned to its starting position by fluid pumped by the pump 71, the fluid displaced from the working cylinder piston chamber 21 flowing out via the sixth control valve 46 to the tank 80.
  • the battery 10 Before the start of a work cycle, the battery 10 is filled and charged by the first pump 71, backflow through the first check valve 61 being prevented. In this phase, the sixth control valve 46 is in its blocking position. Before the start of the work cycle, the first control valve 41 and the second control valve 42 are also in their blocking position.
  • the first control valve 41 is partially opened, so that fluid can flow from the accumulator 10 into the working cylinder piston chamber 21. Due to the regulation of the fluid flow by means of the first control valve 41, the speed of the movement of the working cylinder piston 24 for filling the filling sleeve 52 can be regulated.
  • the working cylinder piston 24 is advanced further at high speed.
  • the fifth control valve 45 is brought into a position in which the fluid displaced from the working cylinder rod space 22 is supplied to the intermediate tank 90.
  • the fluid introduced into the intermediate tank 90 is braked in the intermediate tank 90, whereby in the event of cavitation bubbles forming only a relatively small mass volume of hydraulic fluid sloshes back into the relatively short connecting line 16, so that only a small pressure surge occurs.
  • the first control valve 41 is brought into a low open position during this short period of time, so that the working cylinder piston chamber 21 is only exposed to a small amount of fluid.
  • the fifth control valve 45 is moved again into a position (position b) in which the working cylinder rod space 22 is connected to the battery 10, so that the fluid ejected from the working cylinder rod space 22 is fed back into the accumulator 10.
  • the high system pressure in the working cylinder rod space 22, which builds up in this short phase, ensures that the piston movement is reduced to the desired value without delay in a few milliseconds, the excess energy in the form of fluid pressure being fed back into the battery 10 without any peaks.
  • the first control valve 41 is completely closed and brought into its blocking position, thereby preventing hydraulic fluid from being fed back from the working cylinder piston chamber 21.
  • the second control valve 42 is opened completely, so that the pressure booster piston 34 moves in the direction of the working cylinder 20 and increases the pressure in the working cylinder piston chamber 21.
  • the fluid emerging from the pressure intensifier rod chamber 32 is discharged to the tank 80 via the second control valve 42 and the pressure regulating valve 48.
  • the fluid is released via the sixth control valve 46 and the first check valve 61 fed to the battery 10, so that the excess energy in the form of fluid can also be used by feeding back into the battery 10.
  • the sixth control valve 46 is brought into a position in which the working cylinder piston 22 is fed by feeding fluid into the working cylinder rod chamber 22 24 is reversed, the fluid displaced from the working cylinder piston chamber 21 being discharged to the tank 80.
  • the third control valve 43 is closed, so that the pressure booster rod chamber 32 is connected to the battery 10 via the pressure control valve 48 and the second control valve 42, which is open during the return movement.
  • the fourth control valve 44 is opened, so that the fluid displaced from the pressure booster piston chamber 31 can be displaced into the tank 80.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine zur Herstellung von Metallbauteilen, mit einem Akku zur Bereitstellung eines Hydraulikfluides, mit einem einen Arbeitszylinderkolbenraum und einen Arbeitszylinderstangenraum aufweisenden Arbeitszylinder, mit einem einen Druckübersetzerkolbenraum und einen Druckübersetzerstangenraum aufweisenden Druckübersetzer zur Druckerhöhung in dem Arbeitszylinderkolbenraum, und mit einer von dem Arbeitszylinderstangenraum zu einem Tank führenden Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine, bei welchem in einer ersten Phase das Befüllen einer einem Formhohlraum vorgeschalteten Füllbüchse mit flüssigem Metall mittels einer langsamen Vorschubbewegung einer Arbeitszylinderkolbenstange eines Arbeitszylinders erfolgt, bei welchem in einer zweiten Phase das flüssige Metall mittels einer schnellen Vorschubbewegung der Arbeitszylinderkolbenstange in den Formhohlraum eingeschossen wird, und bei welchem in einer dritten Phase der Druck auf die Arbeitszylinderkolbenstange mittels eines Druckübersetzers während des Auskühlens des eingeschossenen Metalls erhöht ist.
  • Eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen sind aus EP 2 295 171 B1 bekannt. Bei dieser vorbekannten Schaltungsanordnung wird das aus dem Arbeitszylinderstangenraum während der zweiten Phase verdrängte Hydraulikfluid einem als Druckübersetzer bezeichneten Multiplikator zugeführt. Aufgrund des ausgangsseitig mit dem Akku verbundenen Multiplikators liegt ein sehr hoher Bremsdruck während der zweiten Phase für das aus dem Arbeitszylinderstangenraum mit hoher Beschleunigung verdrängte Hydraulikfluid vor, so dass Kavitationseffekte und damit einhergehende Schäden vermieden werden. Ein solcher Multiplikator ist in seiner Anschaffung teuer und bedarf zudem aufgrund seiner mechanisch beweglichen Bauteile einer regelmäßigen Wartung.
  • Ohne einen solchen Multiplikator würde sich in der aus dem Arbeitszylinderstangenraum herausführenden Leitungsverbindung eine Kavitationsblase während der zweiten Phase bilden. Beim folgenden Zusammenfallen der Kavitationsblase können die entstehenden hohen Temperaturen nicht aus der Leitung abgeführt werden, so dass schon alleine aufgrund dieser hohen Temperaturen Schädigungen eintreten können. Zudem tritt aufgrund des Zurückschwappens der Flüssigkeit während des Zusammenfallens der Kavitationsblase ein als Joukowsky-Stoß bekannter Druckstoß auf, der ebenfalls zu Schädigungen führen kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zu überwinden und insbesondere eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine anzugeben, mit denen Schädigungen aufgrund Kavitationsbedingter Effekte am Ausgang des Arbeitszylinderstangenraums bei gleichzeitiger Verringerung des Herstellungs- und Wartungsaufwands vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Schaltungsanordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Schaltungsanordnung und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise beliebig miteinander kombinierbar sind, wobei die mit Bezug zum Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile auf die Schaltungsanordnung übertragbar und anwendbar, wie auch umgekehrt.
  • Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine hydraulische Schaltungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen, bei der in der Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum und dem Tank ein Zwischentank angeordnet ist.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, bei dem in der zweiten Phase Hydraulikfluid aus einem Arbeitszylinderstangenraum des Arbeitszylinders in einen Zwischentank geführt wird.
  • Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass zur Verhinderung von Schäden durch Kavitationseffekte in der aus dem Arbeitszylinder-stangenraum herausführenden Leitungsverbindung anstatt eines Multiplikators oder anstatt eines anderen Elements zur Erhöhung des Drucks ein Zwischentank angeordnet ist, der bevorzugt unmittelbar am Ausgang des Arbeitszylinderstangenraums angeordnet ist. Das während der zweiten Phase von dem Arbeitszylinderkolben beschleunigte und durch die Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung abgeführte Fluid wird in dem Zwischentank abgebremst, bevor es aus dem Zwischentank zu dem Tank der hydraulischen Schaltungsanordnung gelangen kann. Ein solcher Zwischentank ist kostengünstig zu installieren und bedarf keiner aufwendigen Wartung. Zudem kann die Länge einer Verbindungsleitung zwischen Arbeitszylinderstangenraum und Zwischentank sehr gering sein.
  • Die hydraulische Schaltungsanordnung ist insbesondere für einen Druck von mindestens 150 bar eingerichtet. Insbesondere ist ein Druck von mindestens 150 bar in dem Akku erzeugbar, welcher über ansteuerbare Steuerventile zur Beaufschlagung der Zylinder gebracht werden kann, wobei auch die Leitungsverbindungen der Schaltungsanordnung für entsprechende Drücke ausgelegt sind.
  • Bevorzugt ist eine Länge einer Verbindungsleitung zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum und dem Zwischentank nicht größer als 0,5 m [Meter], besonders bevorzugt nicht größer als 0,2 m und ganz besonders bevorzugt nicht größer als 0,1 m. Mit einer solch relativ kurzen Verbindungsleitung wird erreicht, dass das Hydraulikfluid möglichst vollständig in dem Zwischentank und nicht in der Verbindungsleitung abgebremst wird. Aufgrund der geringen Leitungslänge ist auch die beim Zusammenfallen der Kavitationsblase in die Verbindungsleitung zurückschwappende Masse des Hydraulikfluides gering, so dass auch die Größe des Joukowsky-Stoßes gering ist.
  • Es ist insbesondere auch vorgesehen, dass die Verbindungsleitung unterhalb eines Hydraulikfluidspiegels als Zuleitung in den Zwischentank mündet. Insbesondere mündet die Zuleitung in etwa zentral in den Zwischentank, sodass sichergestellt ist, dass das aus dem Arbeitszylinderstangenraum verdrängte Hydraulikfluid auch in das in dem Zwischentank vorgehaltene Hydraulikfluid eingeleitet wird.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass an dem Zwischentank eine zu dem Tank führende Überlaufleitung als Ablauf angeschlossen ist. Das in der zweiten Phase in den Zwischentank eingespeiste Hydraulikfluid erhöht somit den Hydraulikfluidspiegel im Zwischentank schlagartig, wobei das Hydraulikfluid anschließend durch die Überlaufleitung in den Tank fließt.
  • Damit das aus dem Arbeitszylinderstangenraum verdrängte Hydraulikfluid ohne unnötige Druckerhöhung in den Zwischentank gelangen kann, ist vorgesehen, dass ein Volumen oberhalb eines Hydraulikfluidspiegels in dem Zwischentank mindestens so groß ist wie das maximale Volumen des Arbeitszylinderstangenraums.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Zwischentank belüftet ist, sodass die durch Anstieg des Hydraulikfluidspiegels verdrängte Luft aus dem Zwischentank entweichen kann.
  • Das Volumen des Zwischentanks beträgt insbesondere mindestens 0,1 m3 (Kubikmeter) und bevorzugt mindestens 0,5 m3. Das Volumen des Tanks beträgt insbesondere höchstens 1 m3, bevorzugt höchstens 0,8 m3 und ganz besonders bevorzugt höchstens 0,5 m3.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen
    • Figur 1:
    eine schematische hydraulische Schaltungsanordnung und
    Figur 2:
    eine Detailansicht einer alternativen Schaltungsanordnung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine. Die Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine umfasst eine Druckgussform 50 mit einem darin angeordneten Formhohlraum 51, der mit dem heißen flüssigen Metall zu füllen ist. Dem Formhohlraum 51 ist eine Füllbüchse 52 vorgeschaltet. Zum Einbringen des flüssigen Metalls in die Füllbüchse 52 beziehungsweise den Formhohlraum 51 ist ein Arbeitszylinder 20 vorgesehen. Der Arbeitszylinder 20 umfasst einen Arbeitszylinderkolben 24 mit einseitiger Arbeitszylinderkolbenstange 23, wobei die Arbeitszylinderkolbenstange 23 zum Einfahren in die Füllbüchse 52 eingerichtet ist, um das in die Füllbüchse 52 eingefüllte Metall in den Formhohlraum 51 auszuschieben. Der Arbeitszylinderkolben 24 unterteilt den Arbeitszylinder 20 in einen Arbeitszylinderkolbenraum 21 und in einen Arbeitszylinderstangenraum 22. Im Hinblick auf eine während des Druckgießens erforderlichen Erhöhung des im Arbeitszylinderkolbenraums 21 anstehenden Druckes ist dem Arbeitszylinder 20 ein Druckübersetzer 30 zugeordnet, der einen Druckübersetzerkolben 34 mit einer einseitigen Druckübersetzerkolbenstange 33 umfasst, wobei die Druckübersetzerkolbenstange 33 zum Einfahren in den Arbeitszylinderkolbenraum 21 eingerichtet ist. Der Druckübersetzerkolben 34 unterteilt den Druckübersetzerinnenraum in einen Druckübersetzerkolbenraum 31 und einen Druckübersetzerstangenraum 32.
  • Zur Druckbeaufschlagung von Arbeitszylinderkolbenraum 21 und Druckübersetzerkolbenraum 31 ist ein Akku 10 vorgesehen. Der Akku 10 kann von einer Pumpe 71 füllbar sein, wobei in der Leitung zwischen der Pumpe 71 und dem Akku 10 ein erstes Rückschlagventil 61 eingeschaltet ist, um das Füllen des Akkus 10 durch die Pumpe 71 zu ermöglichen, in der Gegenrichtung aber einen Rückfluss des Fluids vom Akku 10 in Richtung der Pumpe 71 zu verhindern.
  • Zur Speisung beziehungsweise Beaufschlagung des Arbeitszylinderkolbenraums 21 führt eine Akku-Arbeitszylinderkolbenraum-Leitungsverbindung 11 von dem Akku 10 zu dem Arbeitszylinderkolbenraum 21. In der Akku-Arbeitszylinderkolbenraum-Leitungsverbindung 11 ist ein erstes ansteuerbares Steuerventil 41 angeordnet. Das erste ansteuerbare Steuerventil 41 weist eine Sperrstellung und eine veränderbare Durchlassstellung auf. In der Akku-Arbeitszylinderkolbenraum-Leitungsverbindung 11 befindet sich hinter dem ersten Steuerventil 41 keine weitere Vorrichtung zur Versperrung der Leitung.
  • Zur Speisung beziehungsweise Beaufschlagung des Druckübersetzerkolbenraumes 31 mit dem Hydraulikfluid ist eine Akku-Druckübersetzerkolbenraum-Leitungsverbindung 12 vorgesehen, die den Akku 10 unmittelbar mit dem Druckübersetzerkolbenraum 21 verbindet. Der Akku 10 ist somit unmittelbar über die Akku-Druckübersetzerkolbenraum-Leitungsverbindung 12 mit dem Druckübersetzerkolbenraum 31 verbunden, wobei in der Akku-Drucküber-setzerkolbenraum-Leitungsverbindung 12 ein drittes Steuerventil 43 angeordnet ist.
  • An den Druckübersetzerstangenraum 32 ist eine Druckübersetzerstangenraum-Leitungsverbindung 13 angeschlossen, die zu einem zweiten ansteuerbaren Steuerventil 42 und einem diesem nachgeschalteten Druckregelventil 48 führt. Von dem Druckregelventil 48 führt eine Leitung zum Akku 10. Das Druckregelventil 48 weist zudem einen Anschluss zu einem Tank 80 auf, so dass das aus dem Druckübersetzerstangenraum 32 verdrängte Fluid zum Tank 80 abgeleitet werden kann.
  • Zum Ableiten von Hydraulikfluid aus dem Druckübersetzerkolbenraum 31 ist eine Druckübersetzerkolbenraumentlastungs-Leitungsverbindung 14 vorgesehen, in welcher ein viertes ansteuerbares Steuerventil 44 angeordnet ist und welche zu einem Tank 80 führt.
  • Zum Ableiten von Hydraulikfluid aus dem Arbeitszylinderstangenraum 22 ist an diesem ein fünftes ansteuerbares Steuerventil 45 in Form eines Mehrwegeventils mit zwei Anschlüssen a, b angeschlossen. Ein erster Anschluss a verbindet das fünfte Steuerventil 45 mit einem Tank 80, wobei in der Leitung zum Tank 80 ein Zwischentank 90 angeordnet ist. Wie aus der Detailansicht der Figur 2 hervorgeht mündet eine Verbindungsleitung 16 der Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung 15 unterhalb des Fluidspiegels in den Zwischentank 90. An dem Zwischentank 90 ist zudem eine Überlaufleitung 92 angeschlossen, die in den Tank 80 führt. Zudem weist der Zwischentank 90 eine Belüftung 91 auf.
  • Ein weiterer Anschluss b des fünften Steuerventils 45 ist über eine Leitung mit dem Akku 10 verbunden, wobei in diese Leitung ein zweites Rückschlagventil 62 mit einer zum Akku 10 gerichteten Durchlassrichtung eingeschaltet ist.
  • Nach Beendigung des Arbeitszyklus muss zunächst der Arbeitszylinderkolbenraum 21 mit dem darin unter einem hohen Druck von dem Druckübersetzer 30 multiplizierten Druck anstehenden Fluid entlastet werden, und hierzu kann der Arbeitszylinderkolbenraum 21 über ein sechstes ansteuerbares Steuerventil 46 mit einem Tank 80 verbunden werden.
  • Soweit nach Beendigung eines Arbeitszyklus der Arbeitszylinder 20 und der Druckübersetzer 30 in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen sind, ist der Pumpe 71 das sechste Steuerventil 46 nachgeschaltet. Die von dem sechsten Steuerventil 46 abgehenden Leitungen führen zum Arbeitszylinderkolbenraum 21 und zum Arbeitszylinderstangenraum 22. Bei entsprechender Schaltung des sechsten Steuerventils 46 kann somit bei Beaufschlagung des Arbeitszylinderstangenraumes 22 durch von der Pumpe 71 gefördertes Fluid der Arbeitszylinderkolben 24 in seine Ausgangsstellung zurückgefahren werden, wobei das aus dem Arbeitszylinderkolbenraum 21 verdrängte Fluid über das sechste Steuerventil 46 zum Tank 80 abfließt.
  • Nachstehend wird nun die Durchführung des Verfahrens anhand der vorstehend erläuterten Schaltungsanordnung beschrieben.
  • Vor Beginn eines Arbeitszyklus wird der Akku 10 von der ersten Pumpe 71 gefüllt und aufgeladen, wobei ein Rückströmen durch das erste Rückschlagventil 61 verhindert ist. In dieser Phase befindet sich das sechste Steuerventil 46 in seiner Sperrstellung. Vor Beginn des Arbeitszyklus befinden sich zudem das erste Steuerventil 41 und das zweite Steuerventil 42 in ihrer Sperrstellung.
  • Zur Einleitung der ersten Phase wird das erste Steuerventil 41 teilweise geöffnet, so dass aus dem Akku 10 Fluid in den Arbeitszylinderkolbenraum 21 strömen kann. Aufgrund der Regelung des Fluidstroms mittels des ersten Steuerventils 41 kann die Geschwindigkeit des Verfahrens des Arbeitszylinderkolbens 24 zum Füllen der Füllbüchse 52 geregelt werden.
  • Ist die Füllbüchse 52 gefüllt und soll das darin enthaltene Metall nun in der zweiten Phase in den Formhohlraum 51 der Druckgussform 50 eingeschossen werden, so erfolgt ein weiteres Vorfahren des Arbeitszylinderkolbens 24 mit hoher Geschwindigkeit. Während dieser schnellen Vorwärtsfahrt des Arbeitszylinderkolbens 24 wird das fünfte Steuerventil 45 in eine Stellung gebracht, in welcher das aus dem Arbeitszylinderstangenraum 22 verdrängte Fluid dem Zwischentank 90 zugeführt wird. Das in den Zwischentank 90 eingeführte Fluid wird in dem Zwischentank 90 abgebremst, wobei im Falle einer Kavitationsblasenbildung nur ein relativ geringes Massenvolumen des Hydraulikfluides in die relativ kurze Verbindungsleitung 16 zurückschwappt, so dass nur ein kleiner Druckstoß entsteht.
  • Soweit am Ende des Einschießvorganges der zweiten Phase ein Abbremsen des Arbeitszylinderkolbens 24 erfolgt, wird während dieses kurzen Zeitraumes das erste Steuerventil 41 in eine niedrige Öffnungsstellung gebracht, so dass der Arbeitszylinderkolbenraum 21 nur noch mit einer geringen Menge Fluid beaufschlagt ist. Gleichzeitig wird das fünfte Steuerventil 45 erneut in eine Stellung verbracht (Stellung b), in der der Arbeitszylinderstangenraum 22 mit dem Akku 10 verbunden ist, so dass das aus dem Arbeitszylinderstangenraum 22 ausgeschobene Fluid in den Akku 10 rückgespeist wird. Der sich in dieser kurzen Phase aufbauende hohe Systemdruck im Arbeitszylinderstangenraum 22 sorgt dafür, dass die Kolbenbewegung verzögerungsfrei in wenigen Millisekunden auf den gewünschten Wert reduziert wird, wobei die überschüssige Energie in Form von Fluiddruck spitzenfrei in den Akku 10 rückgespeist wird.
  • Am Ende der Bremsphase des Arbeitszylinders wird das erste Steuerventil 41 vollständig geschlossen und in seine Sperrstellung verbracht, wodurch eine Rückspeisung von Hydraulikfluid aus dem Arbeitszylinderkolbenraum 21 verhindert ist. Gleichzeitig wird zur Einleitung der dritten Phase, bei geöffnetem dritten Steuerventil 43, das zweite Steuerventil 42 vollständig geöffnet, so dass der Druckübersetzerkolben 34 in Richtung des Arbeitszylinders 20 verfährt und den Druck im Arbeitszylinderkolbenraum 21 vergrößert. Das aus dem Druckübersetzerstangenraum 32 austretende Fluid wird über das zweite Steuerventil 42 und das Druckregelventil 48 zum Tank 80 abgeleitet. Soweit am Ende der dritten Phase eine Entspannung des im Arbeitszylinderkolbenraum 21 anstehenden hohen Drucks erfolgen muss, wird das Fluid über das sechste Steuerventil 46 und das erste Rückschlagventil 61 zum Akku 10 gespeist, so dass die überschüssige Energie in Form von Fluid ebenfalls durch Rückspeisung in den Akku 10 nutzbar ist.
  • Soweit am Ende eines Arbeitszyklus jeweils eine Rückstellung der beteiligten Zylinder zu erfolgen hat, erfolgt dies über eine entsprechende Schaltung der Steuerventile 41 bis 46. So wird das sechste Steuerventil 46 in eine Stellung verbracht, in welcher durch Einspeisung von Fluid in den Arbeitszylinderstangenraum 22 der Arbeitszylinderkolben 24 rückverfahren wird, wobei das aus dem Arbeitszylinderkolbenraum 21 verdrängte Fluid zu dem Tank 80 abgeleitet wird.
  • Zur Rückstellung des Druckübersetzerkolbens 34 wird das dritte Steuerventil 43 geschlossen, so dass der Druckübersetzerstangenraum 32 über das Druckregelventil 48 und das zweite Steuerventil 42, welches während des Rückfahrens geöffnet ist, mit dem Akku 10 verbunden ist. Gleichzeitig wird das vierte Steuerventil 44 geöffnet, so dass das aus dem Druckübersetzerkolbenraum 31 verdrängte Fluid in den Tank 80 verdrängt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Akku
    11
    Akku-Arbeitszylinderkolbenraum-Leitungsverbindung
    12
    Akku-Druckübersetzerkolbenraum-Leitungsverbindung
    13
    Druckübersetzerstangenraum-Leitungsverbindung
    14
    Druckübersetzerkolbenraumentlastungs-Leitungsverbindung
    15
    Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung
    16
    Verbindungsleitung
    20
    Arbeitszylinder
    21
    Arbeitszylinderkolbenraum
    22
    Arbeitszylinderstangenraum
    23
    Arbeitszylinderkolbenstange
    24
    Arbeitszylinderkolben
    30
    Druckübersetzer
    31
    Druckübersetzerkolbenraum
    32
    Druckübersetzerstangenraum
    33
    Druckübersetzerkolbenstange
    34
    Druckübersetzerkolben
    41
    erstes ansteuerbares Steuerventil
    42
    zweites ansteuerbares Steuerventil
    43
    drittes ansteuerbares Steuerventil
    44
    viertes ansteuerbares Steuerventil
    45
    fünftes ansteuerbares Steuerventil
    46
    sechstes ansteuerbares Steuerventil
    48
    Druckregelventil
    50
    Druckgießform
    51
    Formhohlraum
    52
    Füllbüchse
    61
    erstes Rückschlagventil
    62
    zweites Rückschlagventil
    71
    Pumpe
    80
    Tank
    90
    Zwischentank
    91
    Belüftung
    92
    Überlaufleitung

Claims (10)

  1. Hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine zur Herstellung von Metallbauteilen,
    - mit einem Akku (10) zur Bereitstellung eines Hydraulikfluides,
    - mit einem einen Arbeitszylinderkolbenraum (21) und einen Arbeitszylinderstangenraum (22) aufweisenden Arbeitszylinder (20),
    - mit einem Druckübersetzer (30) zur Druckerhöhung in dem Arbeitszylinderkolbenraum (21), und
    - mit einer von dem Arbeitszylinderstangenraum (22) zu einem Tank (80) führenden Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung (15), dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Arbeitszylinderstangenraum-Leitungsverbindung (15) zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum (22) und dem Tank (80) ein Zwischentank (90) angeordnet ist.
  2. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei eine Länge einer Verbindungsleitung (16) zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum (22) und dem Zwischentank (90) nicht größer als 0,5 m ist.
  3. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Länge der Verbindungsleitung (16) zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum (22) und dem Zwischentank (90) nicht größer als 0,1 m ist.
  4. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Verbindungsleitung (16) zwischen dem Arbeitszylinderstangenraum (22) und dem Zwischentank (90) unterhalb eines Hydraulikfluidspiegels als Zuleitung in den Zwischentank (90) mündet.
  5. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den Zwischentank (90) eine zu dem Tank (80) führende Überlaufleitung (92) als Ablauf angeschlossen ist.
  6. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Volumen oberhalb eines Hydraulikfluidspiegels in dem Zwischentank (90) mindestens so groß ist wie das maximale Volumen des Arbeitszylinderstangenraums (22).
  7. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischentank (90) eine Belüftung (91) aufweist.
  8. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumen des Tanks mindestens 0,1 m3 und höchstens 1 m3 beträgt.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine,
    - bei welchem in einer ersten Phase das Befüllen einer einem Formhohlraum (51) vorgeschalteten Füllbüchse (52) mit flüssigem Metall mittels einer langsamen Vorschubbewegung einer Arbeitszylinderkolbenstange (23) eines Arbeitszylinders (20) erfolgt,
    - bei welchem in einer zweiten Phase das flüssige Metall mittels einer schnellen Vorschubbewegung der Arbeitszylinderkolbenstange (23) in den Formhohlraum (51) eingeschossen wird, und
    - bei welchem in einer dritten Phase der Druck auf die Arbeitszylinderkolbenstange (23) mittels eines Druckübersetzers (30) während des Auskühlens des eingeschossenen Metalls erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    in der zweiten Phase Hydraulikfluid aus einem Arbeitszylinderstangenraum (22) des Arbeitszylinders (20) in einen Zwischentank (90) geführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei Hydraulikfluid aus dem Zwischentank (90) überläuft und in einen Tank (80) geführt wird.
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