WO2000072998A1

WO2000072998A1 - Einpressaggregat für eine druckgiessmaschine

Info

Publication number: WO2000072998A1
Application number: PCT/EP2000/004977
Authority: WO
Inventors: Roland Fink; Norbert Erhard; Herbert Noschilla; Bruno Stillhard; Ronald Siegrist
Original assignee: Oskar Frech Gmbh + Co.
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2000-12-07
Also published as: US6581670B1; CZ2001418A3; ES2267548T3; HK1035343A1; EP1057560A1; DE50013156D1; JP4558954B2; PL193801B1; EP1113892A1; PL345746A1; JP2003500219A; ATE332778T1; EP1113892B1; CZ300224B6

Abstract

Es wird ein Einpressaggregat für eine Warmkammerdruckgiessmaschine beschrieben, das einen elektromechanischen Antrieb für den Giesskolben erlaubt. Um die bei Umschaltung des Giesskolbenantriebes von der Formfüllphase in die Nachdruckphase auftretenden Trägheitsmomente des Antriebs aufzufangen, ist zwischen Giesskolben und der vom Elektroantrieb bewegten Schubstange (9) ein Federelement (16) in der Form eines Kunststoffbauteiles oder einer Flüssigkeitsfeder eingesetzt, das durch den zusätzlichen Weg, den die Schubstange nach Abbremsen des Motors noch zurücklegt, zusammengedrückt wird. Das Mass des Zusammendrückens kann so gewählt werden, dass die resultierende Axialkraft, die vom Kunststoffbauteil oder von der Flüssigkeitsfeder ausgeübt wird, ausreichend ist, um den gewünschten Nachdruck in der Schmelze zu bewirken.

Description

Einpressaggregat für eine Druckgießmaschine

Die Erfindung betrifft ein Einpreßaggregat für eine Druckgießmaschine, insbesondere für eine Warmkammerdruckgießmaschine zur Verarbeitung von Metallschmelzen mit einem Gießkolben zum Einpressen des Gießmaterials in eine Form, der über eine Schubstange beaufschlagbar ist, die mit einem von einem Elektromotor getriebenen Linearantrieb verbunden ist, der nach der Füllphase der Form zur Erzielung eines Druckes in dem Gießmaterial in einer Druckphase gehalten wird, wobei zwischen den Gießkolben und die Schubstange ein Federelement geschaltet ist.

Aus der EP 0 430 616 AI ist ein Einpressaggregat bekannt, bei dem als Linearantrieb eine Spindel zum Antrieb einer Mutter vorgesehen ist. Der Antrieb des mit dem Linearantrieb verbundenen Gießkolbens wird über einen von einem E- lektromotor angetriebenen Riemen vorgenommen. Der Riementrieb wirkt dabei über eine elektromagnetisch steuerbare Scheibenkupplung auf die Spindel, so dass auf diese Weise die Vorschubgeschwindigkeit des Gießkolbens und, nach dem Füllen der Form, der im Gießmaterial zu haltende Druck gesteuert werden kann. Dabei dient zur. Steuerung ein drehzahlabhängiges Signal, das von einem mit dem Spindelantrieb verbundenen Tachometer abgegeben wird. Ein Antrieb dieser Art für das Einpressaggregat ist relativ aufwendig. Die Steuerung und Regelung der Scheibenkupplung birgt vor allem wegen der Verschleißanfälligkeit solcher Kupplungen Nachteile in sich.

Aus dem Patent Abstract des japanischen Patentes 0 7155 925 ist ein Einpressaggregat der eingangs genannten Art für eine Druckgießmaschine bekannt, bei dem ein elastisches Federelement zwischen Gießkolben und Schubstange geschaltet ist, das unerwünschte Druckspitzen vermeidet, die systembedingt durch die dem Antrieb innewohnenden Trägheitskräfte beim Abstoppen des Antriebs und beim Übergang auf Druckregelung entstehen. Währen solche Probleme bei Kunststoff- Spritzgießmaschinen wegen des elastischen Verhaltens flüssiger Kunststoffmassen nicht auftreten, sind die Verhältnisse bei Druckgießmaschinen zur Verarbeitung von Metallschmelzen insofern anders, als die Metallschmelzen praktisch nicht komprimierbar sind.

Es ist auch bekannt, bei Spritzgießmaschinen zur Verarbeitung flüssiger Kunststoffmassen die dort zum Auspressen vorgesehenen Extruderspindeln mit Hilfe elektronischer Regler so zu steuern, dass in den kritschen Phasen des Staudruckaufbaus bei der Plastifizierung sowie der Einhaltung des Druckes in der Nachdruckphase die gewünschten Vortriebsgeschwindigkeiten beziehungsweise Drehmomente für die Einhaltung des Druckes ausgeübt werden können (DE 43 45 034 AI) . Auch wird dort schon ein Hinweis darauf gegeben, dass man ein ähnliches Antriebsprinzip auch bei Druckgießmaschinen einsetzen kann, wenn zwischen Antrieb und den beweglichen Einspritzelementen ein federndes Glied geschaltet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einpressaggregat der eingangs genannten Art konstruktiv in möglichst einfacher Weise auszubilden. Um eine einfache Bauweise zu erhalten, wird gemäß der Erfindung bei einem Einpressaggregat der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Federelement als ein elastisches Kunststoffbauteil oder als eine Flüssigkeitsfeder ausgebildet und so ausgelegt ist, dass die durch seine Vorspannung entstehende Reaktionskraft auf den Gießkolben groß genug ist, um die zur Erzielung des notwendigen Druckes im Gießmaterial erforderliche Axialkraft auf den Gießkolben aufzubringen. Ein solches Federelement kann das beim Abbremsen des Antriebes auftretende Trägheitsmoment aufnehmen. Der dadurch bewirkte Federweg verhindert die weitere Verschiebung des Gießkolbens und damit auch das Auftreten von Druckspitzen, ohne dass komplizierte Steuerungsmaßnahmen erforderlich sind.

Durch die Erfindung wird somit bei einem Einpressaggregat der eingangs genannten Art zweierlei erreicht. Zum einen können die beim Abbremsen des Antriebs durch die Massen des Elektromotors und des Getriebes bewirkten Trägheitsmomente aufgefangen werden. Der Gießkolben wird somit vom Umschaltzeitpunkt von Formfüllen auf Druck nicht mehr weiter bewegt. Der durch die Trägheitsmomente auftretende Zusatzweg wird zum anderen zur Vorspannung des Federelementes verwendet und die dann erzeugte Vorspannung wird zur Beaufschlagung des Gießkolbens mit einer Axialkraft ausgenutzt, die groß genug ist, um den erwünschten Nachdruck im Gießmaterial aufrechtzuerhalten.

Durch diese Maßnahmen wird die Steuerung des Gießkolbenantriebes sehr einfach. Die Regelung des Nachdruckes kann nämlich auf diese Weise auf eine sekundäre Geschwindigkeitsregelung in einer Reglerkaskade mit primärer Kraftregelung reduziert werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann dem Federelement ein mit der Steuerung des Antriebs verbundener Sensor zugeordnet sein, der die vom Federelement ausgeübte Axialkraft er- fasst und entsprechend die Antriebssteuerung beeinflusst. Dadurch kann der elektrische Antrieb so steuerbar sein, dass das Federelement nicht über ein vorbestimmtes Maß hinaus zusammengedrückt wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann als Federelement ein elastischer Kunststoffring vorgesehen sein, der zwischen zwei Flanschen gehalten ist, von denen einer an der Schubstange gehalten und der andere mit einer auf der Schubstange teleskopartig geführten Hülse fest verbunden ist. Durch die Relativbewegung zwischen Schubstange und Hülse wird der Kunststoffring zusammengedrückt und zwar um ein Maß, das dem Verstellweg der Schubstange entspricht, der durch den Nachlauf des Antriebes nach dem Abbremsvorgang bewirkt wird. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Kunststoffring, insbesondere wenn er aus einem vergüteten Polyurethankautschuk besteht, die bei Druckgießmaschinen auftretenden hohen Kräfte für die Verdichtung der Metallschmelze aufbringen kann. Dieser Kunststoffring kann auch aus zwei oder mehreren Teilen aufgebaut sein, die nacheinander verformbar sind, so dass auch unterschiedliche Feder- charakterisken für die Aufnahme des Trägheitsmomentes und dann für das Aufbringen der axialen Druckkraft verwirklicht werden können.

In baulich einfacher Art kann dabei die Schubstange einen den Kunststoffring durchdringenden Fortsatz geringeren Durchmessers aufweisen, auf dem auch die Hülse geführt ist. Der zwischen Fortsatz und Schubstange vorgesehene Absatz kann dann als Anlage für die an der Schubstange gehaltene Scheibe bzw. für einen dieser zugeordneten Drucksensor dienen. Möglich ist es dabei auch, dass das Federelement und die Anordnung der Hülse so aufeinander abgestimmt sind, dass der Fortsatz nur einen bestimmten Weg relativ zur Hülse verstellbar ist. In einfacher Weise kann, wie beim Stand der Technik, als Linearantrieb ein aus einer Spindel und einer daran geführten Mutter bestehender Gewindeantrieb vorgesehen sein. Möglich ist es aber auch, als Linearantrieb einen Zahnstangenantrieb vorzusehen, der eine robuste Bauweise ermöglicht und auch eine geringe Geräuschentwicklung aufweist. Dabei kann der Zahnstangenantrieb über ein Getriebe erfolgen, das beidseitig an der Zahnstange angreift, so dass auch keine einseitige Belastung der Zahnstange auftritt. Bei einer solchen Bauweise können auch zwei Motoren zum Antrieb des Getriebes vorgesehen sein, so dass eine Leistungsanpassung mit einer höheren Dynamik sowie eine höhere Beschleunigung und Verzögerung möglich wird. Das Getriebe kann dabei vollständig gekapselt sein, so dass kein Ölaustritt in Richtung zum Schmelzbad möglich ist.

Der Linearantrieb kann schließlich aber auch eine von einer Pleuelstange eines Kurbeltriebs getriebene Schlittenführung sein, wobei dann, wenn eine gewisse Höhenverstellung vorgesehen wird, eine optimale Anpassung des Kraftverlaufes an den Formfüllhub möglich ist.

Als Federelement kann aber auch eine an sich bekannte Flüssigkeitsfeder vorgesehen sein (LUEGER Lexikon der Technik, Band 12 - Fahrzeugtechnik - Ausgabe 1967, Verlag DVA Stuttgart, Seite 223) . Solche, in der Regel mit Öl gefüllten Zylinder/Kolbeneinheiten können bei den bei Druckgießmaschinen auftretenden Einpresskräften in der Größenordnung von mehreren Tonnen den notwendigen Federweg zur Verfügung stellen, wobei auch hier die Federkraft dann zur Beaufschlagung des Gießkolbens ausgenützt werden kann.

Bei einer praktischen Ausführungsform kann die Flüssigkeitsfeder mit einem Eintauchkolben versehen werden, der unter der Kraft einer Feder in den Innenraum des Zylinders gedrückt ist, um die Flüssigkeit schon vor der Beaufschlagung durch die Schubstange unter eine gewisse Vorspannung zu setzen. Der Zylinder der Flüssigkeitsfeder kann auch in Weiterbildung der Erfindung mit einer Öffnung versehen sein, an der ein Überdruckbegrenzungsventil und eine Pumpe zur eventuellen Rückführung ausgetretener Flüssigkeit angeschlossen ist. Dabei kann an der Verbindungsleitung zum Druckbegrenzungsventil ein Druckspannungsumformer angeschlossen sein, der wiederum mit der Steuerung des elektromotorischen Antriebs verbunden werden kann.

An der Verbindungsleitung können vorteilhaft aber auch zusätzliche Flüssigkeitsvolumina angeschlossen sein, deren steuerbare Zuschaltung zur Änderung der Federungscharakteristik beiträgt. Auf diese Weise kann auch bei Verwendung einer Flüssigkeitsfeder eine Anpassung der Federcharakteristik in ähnlicher Weise erreicht werden, wie das bei einem mehrteiligen Kunststoffring in der vorher geschilderten Weise der Fall ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Einpressaggregat für eine Warmkammerdruckgießmaschine zur Verarbeitung von Metallschmelzen,

Fig. 2 ein Einpressaggregat ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem Zahnstangenantrieb anstelle eines Gewindespindelantriebs,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Schnittes durch das Aggregat der Fig. 2 in Richtung der Schnittli^¬ nie III-III,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch mit einer anderen Getriebeanordnung zur Beaufschlagung der Zahnstange, Fig. 5 ein Einpressaggregat für eine Warmkammerdruckgießmaschine ähnlich Fig. 1, jedoch mit Kurbelantrieb für die Schubstangen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der in den Fig. 1, 2 und 5 verwendeten Kunststofffeder,

Fig. 7 eine abgewandelte Bauart der Kunststofffeder nach Fig. 6,

Fig. 8 den von der Kunststofffeder nach Fig. 6 bewirkten Kraftwegverlauf,

Fig. 9 den Kraftwegverlauf bei Verwendung einer Kunststofffeder nach Fig. 7, und

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeitsfeder, die anstelle der Kunststofffeder nach Fig. 6 oder 7 zwischen Schubstange und Gießkolben der Einpressaggregate einsetzbar ist.

In Fig. 1 ist ein Elektromotor 1, beispielsweise ein Asynchronmotor oder auch andere Varianten von Servomotoren, mit einem nicht näher gezeigten Getriebe und mit einem Kupplungsteil 2 vorgesehen, der eine Gewindespindel 3 zu einer Drehbewegung antreibt. Die Gewindespindel 3 ist in einem Schutzgehäuse 5 abgedichtet geführt. Auf ihr ist eine mit dem Gewinde der Spindel 3 zusammenwirkende Mutter 4 geführt, die mit einem Leitnocken 6 in eine Nut 7 innerhalb des Gehäuses 5 eingreift und dadurch im Gehäuse 5 unverdrehbar geführt ist. Die Mutter 4 steht über eine das freie Ende der Spindel 3 übergreifende Verlängerung 8 mit einer Schubstange 9 in Verbindung, die ihrerseits abgedichtet aus dem Gehäuse 5 herausgeführt und mit einem Fortsatz 10 mit geringerem Durchmesser versehen ist. Auf dem Fortsatz 10 ist beweglich eine erste Scheibe 11 geführt, die an einem Drucksensor 12 anliegt, der beispielsweise in der Art eines piezoelektrischen Elementes ausgeführt sein kann. Dieser Drucksensor 12 steht über eine Signalleitung 13 mit einem nicht näher gezeigten, weil bekannten Mehrparameterregler in Verbindung, der den Motor 1 regelt.

Auf dem Fortsatz 10 ist außerdem eine Hülse 14 mit einer Endscheibe 15 verschiebbar gelagert, wobei zwischen der Endscheibe 15 und der am Drucksensor 12 anliegenden Scheibe 11 ein Federelement in der Form eines Kunststoffringes 16 angeordnet ist, der ebenfalls von dem Fortsatz 10 durchsetzt ist. Die Hülse 14 ist an dem von der Scheibe 15 abgewandten Ende mit einem Anschlußende 17 zur Verbindung mit dem nicht gezeigten Gießkolben versehen, wobei das freie Ende des Fortsatzes 10 mit einem Absatz 18 größeren Durchmessers versehen ist, der die Hülse am Fortsatz 10 hält und auch für eine gewisse Vorspannung des Kunststoffringes 16 dienen kann. Dieser Absatz 18 ist um die Wegstrecke a von einer inneren Endfläche 18 der Hülse 14 entfernt. Dieses Einpressaggregat wird nun in Betrieb gesetzt, um eine Metallschmelze in bekannter Weise aus dem Tiegel einer Warmkammerdruckgießmaschine durch den Gießzylinder und ein Steigrohr in die Form zu drücken, dann wird der Elektroantrieb 1 über den nicht gezeigten Mehrparameterregler zu einer Drehung der Spindel 3 angeregt, was dazu führt, dass die Mutter 4 aus der gezeigten Stellung an der Spindel 3 entlang nach unten läuft und dabei die Schubstange 9 ebenfalls nach unten drückt, und zwar mit der für den Füllvorgang der Gießform notwendigen Geschwindigkeit.

Ist die Form gefüllt, so muß der Drehantrieb der Spindel 3 von Geschwindigkeitsregelung auf Drehmomentregelung umgeschaltet werden und zu diesem Zweck wird der Motor 1 abgebremst. Da sowohl dem Motor als auch dem nicht näher gezeigten Getriebe und allen durch den Antrieb in Rotation versetzten Teilen ein massebedingtes Trägheitsmoment anhaftet, ist es nicht möglich, das Weiterdrehen der Spindel 3 vom Um^¬ schaltzeitpunkt an sofort zu unterbinden. Um in diesem Fall zu vermeiden, dass der nicht gezeigte Gießkolben weiter auf die in der Form befindliche inkompressible Schmelze drückt und dadurch unerwünschte Druckspitzen in der Schmelze oder Kraftspitzen im Antriebsmechanismus auftreten, die zu einer Beschädigung führen könnten, ist das Federelement 16 vorgesehen, das sich in diesem Fall zusammendrückt und den Weg aufnimmt, den sonst der Gießkolben zusätzlich zurücklegen hätte müssen. Aufgrund der Inkompressibilität der Metallschmelze in der Form steht der Gießkolben nach Füllung der Form sozusagen still, während die Schubstange 9 und ihr Fortsatz 10 noch um einen gewissen Weg weiterbewegt werden, der aber durch die Relativverschiebbarkeit zwischen Hülse 14 und Fortsatz 10 von dem Federelement 16 aufgenommen werden kann.

Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der vom Antrieb noch zurückgelegte Weg kleiner als das Maß a ist. Das Federelement 16 drückt sich daher um einen Betrag geringfügig kleiner als a zusammen und wird daher unter Spannung gesetzt. Die Auslegung kann dabei so erfolgen, dass bei dem eingestellten Federweg - der also kleiner als a ist - eine von dem Federelement 16 ausgeübte Reaktionskraft auf die Hülse 14 und damit auf den Gießkolben wirkt, die ausreichend groß ist, um in der Schmelze den erforderlichen Nachdrück aufgrund einer Kraft beispielsweise in der Größenordnung von 7-8 Tonnen (70- 80 KN) zu bewirken. Der im Ausführungsbeispiel verwendete Kunststoffring kann diese Kräfte aufbringen, ohne zu groß zu bauen. Möglich wäre auch die Verwendung einer Flüssigkeitsfeder, bei der die Kompressibilität von Flüssigkeiten, insbesondere Öl bei hohen Drücken ausgenützt wird. Der Motor 1 kann auf ein Haltedrehmoment eingeregelt werden, so dass keine komplizierten Maßnahmen zur Einhaltung des Nachdruckes in der Schmelze erforderlich sind.

Um in jedem Fall die vom Federelement 16 ausgeübte Kraft so groß zu halten, dass in der Schmelze der erforderliche Druck entsteht, ist der Drucksensor 12 vorgesehen, der ein Maß für die Kraft abgibt, das von der Feder 16 auf die Hülse 14 und damit auf den Gießkolben ausgeübt wird. Die Scheibe 11 ist, wie vorher erläutert, verschiebbar auf dem Fortsatz 10 ange- ordnet. Die Scheiben 11 und 15 werden daher mit der gleichen Axialkraft beaufschlagt. Diese Kraft kann über den vorher erwähnten Mehrparameterregler und den Antriebsmotor 1 auf eine ganz bestimmte Größe eingeregelt werden, solange dafür gesorgt ist, dass der Einfederungsweg für das Federelement 16 nicht größer als das Maß a wird.

Die Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung eines Einpressaggregates ähnlich Fig. 1. Für gleiche Teile sind daher auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden.

Unterschiedlich ist, dass eine Zahnstange 20 fest mit der Schubstange 9 verbunden ist. Der Spindelantrieb nach Fig. 1 liegt daher nicht vor. Die Zahnstange 20 ist ebenso wie die Spindel 3 der Fig. 1 abgedichtet im Gehäuse 5 und in dem mit diesem dicht verbundenen Zahnstangengehäuse 25 geführt. Getriebeöl kann daher nicht austreten und gegebenenfalls in die Metallschmelze eindringen.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist die Zahnstange 20 auf beiden Seiten mit einer Verzahnung versehen und liegt mit diesen jeweils an einem Ritzel 23 bzw. 24 an, das auf je einer Welle 21 bzw. 22 gelagert ist. Angetrieben ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Welle 21 und zwar über zwei Motoren 26 und 27, die jeweils über eine Kupplung 28 in Antriebsverbindung mit der Welle 21 stehen. Dabei kann eine Leistungsanpassung jeweils durch Steuerung der Kupplungen 28 insofern erfolgen, als der Antrieb der Zahnstange nur über einen der Elektromotore oder über beide Elektromotore 26 und 27 erfolgt. Durch diese Ausgestaltung kann eine höhere Dynamik und auch eine höhere Beschleunigung und Verzögerung auf die Zahnstange 20 ausgeübt werden. Die Verstellgeschwindigkeiten für Zahnstange und Schubstange 9 können dadurch relativ hoch gehalten werden.

Die Fig. 4 zeigt eine Zahnstangenanordnung ähnlich Fig. 3, nur dass hier die Zahnstange 20' von Ritzeln 29 und 30 angetrieben ist, die ihrerseits Teil eines aus weiteren Ritzeln 31, 32, 33 und aus den Zahnrädern 34 und 35 bestehenden Ge- triebes ist, bei dem das Zahnrad 35, das fest auf der Welle 36 sitzt, wiederum wahlweise von einem oder beiden der Elektromotore 26, 27 angetrieben wird. Durch eine solche Getriebeanordnung lassen sich Übersetzungsverhältnisse realisieren, die eine besonders gute Funktion des Anpressaggregates gewährleisten.

Die Fig. 5, in der ebenfalls Bezugszeichen beibehalten sind, die gleiche Teile betreffen, wie sie schon in Fig. 1 eingesetzt sind, zeigt nun eine Abweichung in der Bauweise insofern, als hier die Schubstangen 9 von einem Schlitten 37 beaufschlagt ist, der in einer Geradführung 38 in Richtung der Achse der Schubstangen 9 geführt ist. Dieser Schlitten 37 wird von einer Pleuelstange 39 beaufschlagt, die von einer Kurbelscheibe betätigt wird, welche wiederum über ein nicht näher dargestelltes Getriebe von einem - oder auch zwei - E- lektromotor 41 bewegbar ist.

Die Fig. 6 zeigt den Kunststoffring 16, wie er bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 2 oder 5 als Federelement zwischen Schubstange 9 und Gießkolben verwendet ist. Dieser Kunststoffring 16 besteht aus einem vergüteten Polyurethan-Kautschuk, und er kann dann, wenn er in Richtung des Pfeiles s zusammengedrückt wird, die in Fig. 8 dargestellte Kraftwegcharakteristik erzeugen. Dabei ist in Fig. 8 mit F die Kraft und mit s der Verformungsweg des Kunststoffringes 16 bezeichnet.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Kunststoffring 16 durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringteile 16a und 16b ersetzt ist, die ebenfalls aus vergütetem Polyurethankautschuk bestehen können und, gemäß Fig. 9, eine unterschiedliche Weg-/Kraftcharakteristik erzeugen können. Wenn der Kunststoffring 16a um den Betrag sl zusammengedrückt wird, so erhöht sich die von ihm ausgeübte Kraft F auf einen bestimmten Betrag, der schematisch in Fig. 9 beim Erreichen der Wegstrecke sl dargestellt ist. Werden die beiden Kunststoffringe 16a und 16b jedoch weiter über die Wegstrecke sl hinaus längs der Wegstrecke s2 zusammengedrückt, dann wirken sie gemeinsam als eine wesentlich stärkere Feder, so dass der Kraftanstieg pro Wegeinheit bedeutend größer wird. Diese Ausgestaltung kann für die Erhöhung der auf die Schmelze ausgeübten Druckkraft ausgenützt werden, ohne dass aufwendige Steuerungsmaßnahmen für den Antrieb erforderlich sind.

Die Fig. 10 schließlich zeigt eine Flüssigkeitsfeder 42, wie sie anstelle eines Kunststofffederelementes ebenfalls zwischen Schubstange und Gießkolben eingeschaltet werden kann. Diese Flüssigkeitsfeder 42 besteht aus einem stabilen Zylinder 43, der mit einer Anschlussbohrung 44 zum Anbringen eines mit dem Anschußteil 17 (Fig. 1) versehenen Teiles ausgerüstet ist, das wiederum den nicht gezeigten Gießkolben aufnimmt. In den durch einen Deckel 45 geschlossenen Innenraum des Zylinders 43, der mit einem Volumen Vi einen Drucköls gefüllt ist, ragt eine Kolbenstange 46 herein, die abgedichtet im Deckel 45 geführt ist. Diese Kolbenstange ist an ihrem unteren Ende mit einem tellerförmigen Ansatz 47 versehen, auf den eine Druckfeder 48 einwirkt, die sich am Deckel 45 abstützt. Diese Druckfeder 48 drückt daher die Kolbenstange 46 um einen bestimmten Betrag in das Volumen Vi herein, so dass dadurch der Druck der im Zylinder 43 enthaltenen Flüssigkeit durch die als Verdrängerkörper wirkende Kolbenstange 46 erhöht wird.

Bei dieser Flüssigkeitsfederanordnung wird - wie eingangs schon angedeutet - die Kompressionsfähigkeit von Flüssigkeiten bei sehr hohen Drucken ausgenutzt. Flüssigkeitsfedern sind daher - ebenso wie die vorher erwähnten Kunststofffeder- körper - geeignet, die bei Druckgießmaschinen auftretenden hohen Kräften aufzunehmen.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Zylinder 43 eine Öffnung 49, die über eine Verbindungsleitung 50 mit einem Druckbegrenzungsventil 51 in Verbindung steht. Über das Druckbegrenzungsventil 51 eventuell austretende Flüssigkeit wird in einem schematisch angedeuteten Behälter 52 aufgefan- gen und über eine Pumpe 53 wieder dem Innenraum des Zylinders 43 zugeführt. Angeschlossen an die Verbindungsleitung 50 ist ein Druckspannungswandler 54, der wiederum mit der Steuerung der elektrischen Antriebsmotoren in Verbindung stehen kann. Auf diese Weise kann die gewünschte Einpreßkraft auf die Metallschmelze über den Antrieb einwandfrei eingestellt und aufrechterhalten werden.

Mit der Verbindungsleitung 50 in Verbindung steht aber auch noch eine weitere Leitung 55, die über ein Steuerventil 56 die Zuschaltung eines Zusatzvolumens V₂ oder - über die Verbindungsleitung 57 - auch die Zuschaltung weiterer Volumina, die schematisch mit V_x gekennzeichnet sind, ermöglicht. Diese Ausgestaltung erlaubt es, die von der Flüssigkeitsfeder 52 ausgeübte Kraftwegcharakteristik in ähnlicher Weise zu ändern und den jeweiligen Erfordernissen anzupassen, wie dies schon anhand der Fig. 9 für den zweiteiligen Kunststoffring dargelegt wurde.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht daher stets ein fester Zusammenhang zwischen dem Einfederungsweg (der vorzugsweise kleiner als a - Fig. 1 - ist) des Federelementes 16 oder 42 und der auf den Gießkolben ausgeübten Axialkraft. Die Erfindung ermöglicht daher den Antrieb eines Einpressaggregates für Warmkammerdruckgießmaschinen mit elektromechani- schen Mitteln und bietet den Vorteil einer relativ einfachen Steuerung und Regelung.

Claims

Patentansprüche

1. Einpreßaggregat für eine Druckgießmaschine, insbesondere für eine Warmkammerdruckgießmaschine zur Verarbeitung von Metallschmelzen mit einem Gießkolben zum Einpressen des Gießmaterials in eine Form, der über eine Schubstange (9) beaufschlagbar ist, die mit einem von einem Elektromotor getriebenen Linearantrieb verbunden ist, der nach der Füllphase der Form zur Erzielung eines Druckes in dem Gießmaterial in einer Druckphase gehalten wird, wobei zwischen den Gießkolben und die Schubstange (9) ein Federelement geschaltet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Federelement (16, 16°, 16b als ein elastisches Kunststoffbauteil oder als eine Flüssigkeitsfeder (42) ausgebildet und so ausgelegt ist, dass die durch seine Spannung entstehende Reaktionskraft auf den Gießkolben groß genug ist, um die zur Erzielung des notwendigen Druckes im Gießmaterial erforderliche Axialkraft aufzubringen.

2. Einpressaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Federelement (16, 42) ein mit der Steuerung des Antriebes (1) verbundener Sensor (12, 54) zugeordnet ist, der die vom Federelement ausgeübte Axialkraft erfasst.

3. Einpressaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1, 26, 27) so steuerbar ist, dass das Federelement (16, 42) nicht über ein vorbestimmtes Maß (a) hinaus zusammengedrückt wird.

4. Einpressaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein elastischer Kunststoffring (16) ist, der zwischen zwei Scheiben (11, 15) gehalten ist, von denen eine (11) an der Schubstange (9) gehalten und die andere (15) mit einer auf der Schubstange teleskopartig geführten Hülse (14) fest verbunden ist.

5. Einpressaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffring aus zwei oder mehr Teilen (16a, 16b) aufgebaut ist, die nacheinander verformbar sind.

6. Einpressaggregat nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil (16, 16a, 16b) aus einem vergüteten Polyurethankautschuk besteht.

7. Einpressaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (9) einen den Kunststoffring (16) durchdringenden Fortsatz (10) geringeren Durchmessers aufweist, auf dem die Hülse (14) geführt ist.

8. Einpressaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) und die Anordnung der Hülse (14) so aufeinander abgestimmt sind, dass der Fortsatz (10) nur einen bestimmten Weg (a) relativ zur Hülse (14) verstellbar ist.

9. Einpressaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) an dem zwischen der Schubstange (9) und dem Fortsatz (10) kleineren Durchmessers gebildeten

Absatz (20) und an der am Ansatz (10) geführten Scheibe (11) anliegt, die an das Federelement (16) angrenzt.

10. Einpressaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Linearantrieb ein aus einer Spindel (3) und einer daran geführten Mutter (4) bestehender Gewindeantrieb vorgesehen ist.

11. Einpressaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Linearantrieb ein Zahnstangenantrieb vorgesehen ist.

12. Einpressaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Zahnstange (20, 20') über ein Getriebe erfolgt, das beidseitig an der Zahnstange angreift.

13. Einpressaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Motoren (26, 27) wahlweise zum Antrieb des Getriebes vorgesehen sind.

14. Einpressaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb ein von einer Pleuelstange (39) eines Kurbeltriebes (40) getriebener Schlitten (37) ist, der in einer Geradführung (38) gehalten ist.

15. Einpressaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsfeder (42) aus einem Zylinder (43) mit einer Eintauchkolbenstange (46) besteht, wobei die Eintauchkolbenstange unter der Kraft einer Feder (48) in den Innenraum des Zylinders (43) gedrückt ist, um die Flüssigkeit (Vi) schon vor der Beaufschlagung durch die Schubstange unter eine gewisse Vorspannung zu setzen.

16. Einpressaggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (43) der Flüssigkeitsfeder (42) mit einer Öffnung (49) versehen ist, an der ein Überdruckbegrenzungsventil (51) und eine Pumpe (53) zur eventuellen Rückführung ausgetretener Flüssigkeit angeschlossen ist.

17. Einpressaggregat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsleitung (50) zum Druckbegrenzungsventil (51) ein Druckspannungsumformer (54) angeschlossen ist, der mit der Steuerung des elektrischen Antriebsmotors (3, 26, 27) verbunden ist.

18. Einpreßßaggregat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsleitung (50) zusätzliche Flüs- sigkeitsvolumnia (V₂, V_x) angeschlossen sind, deren steuerbare Zuschaltung zur Änderung der Federungscharakteristik beiträgt .