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Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Gießeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Gießeinheiten werden bei Druckgussmaschinen (Kaltkammermaschinen, Warmkammermaschinen), Tixomoulding-, Spritzgießmaschinen oder ähnlichen Maschinen eingesetzt, bei denen ein aufgeschmolzenes oder teigiges Formmaterial in eine Kavität einer Form eingebracht werden muss.
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Der Gießvorgang lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen, wobei in einer ersten Vorfüllphase das aufgeschmolzene oder teigige Formmaterial in eine Gießbüchse eingebracht und dann vergleichsweise langsam in Richtung zum Anschnitt der Form verschoben wird. Dabei soll die Formmassebewegung langsam und ruckfrei bei geringer Geschwindigkeit erfolgen.
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Das Füllen der Kavität erfolgt dann während der Formfüllphase, bei der die Formmasse mit vergleichsweise hoher Fließgeschwindigkeit in die Form gedrückt wird.
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Zum vollständigen Füllen der Form und zum Verdichten und zum Ausgleich der Schrumpfung der Formmasse während des Erstarrungsprozesses schließt sich eine Nachdruckphase an, bei der ein vergleichsweise hoher Druck aufgebaut wird. Im Anschluss an diese drei Phasen wird die Gießeinheit dann in ihre Ausgangsposition zurück bewegt und ist bereit für den nächsten Schuss.
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In der
US 5,622,217 A1 ist eine Gießeinheit einer Druckgussmaschine gezeigt, bei der die Formmasse mittels eines Gießzylinders mit Druck beaufschlagt wird. Die Ansteuerung des Gießzylinders erfolgt über eine hydraulische Steuerventilanordnung, über die ein in Ausfahrrichtung des Gießzylinders (Druckaufbaurichtung) wirksamer Zylinderraum während der beiden ersten Phasen (Vorfüllphase, Füllphase) mit dem Druck in einem Niederdruckspeicher und während der Nachdruckphase mit dem Druck in einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Die Ausfahrgeschwindigkeit des Gießzylinders wird dabei ablaufseitig über ein Steuerventil gesteuert, das eine Verbindung zum Tank auf- oder zusteuert, so dass die Ausfahrbewegung des Gießzylinders in Abhängigkeit vom Druck im Niederdruck- oder Hochdruckspeicher und vom eingestellten Gegendruck erfolgt.
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Für einen qualitativ hochwertigen Gießvorgang ist es erforderlich, dass der Gießzylinder während der Vorfüllphase ruckfrei anfährt und sich anschließend mit vergleichsweise langsamer Geschwindigkeit bewegt, so dass das Formmaterial entsprechend ”sanft” eingezogen und zur Kavität hin gefördert wird. Ein besonders wichtiges Kriterium ist dabei, die geringe Geschwindigkeit, die etwa 10% der Maximalgeschwindigkeit des Gießzylinders beträgt, möglichst genau nach dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil einzuhalten. Diese Geschwindigkeit wird beim Stand der Technik gemäß der
US 5,622,217 und der
DE 26 34 088 über das im Ablauf vorgesehene Steuerventil eingestellt, über das das Druckmittel aus dem Ringraum des Gießzylinders zum Tank hin abströmt. Dieses Ventil muss beim Stand der Technik mit einer vergleichsweise hohen Nennweite ausgeführt sein, da insbesondere bei der sich anschließenden Formfüllphase ein großer Druckmittelvolumenstrom über dieses Steuerventil gefahren werden muss und der Druckabfall über diesem Ventil möglichst gering gehalten werden soll. Es zeigte sich, dass sich mit einem derart großen Ventil die Geschwindigkeit des Gießzylinders in der Vorfüllphase nicht mit der erforderlichen Genauigkeit steuern lässt.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulisch betätigte Gießeinheit zu schaffen, mit der sich die Formteilqualität verbessern lässt.
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Diese Aufgabe wird durch eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Gießeinheit hat einen Gießzylinder zum Druckbeaufschlagen einer Formmasse, der über eine Steuerventilanordnung in einer Vorfüllphase sowie in einer Formfüllphase mit einem Niederdruckspeicher und in einer Nachdruckphase mit einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Diese Steuerventilanordnung hat ein stetig verstellbares Wegeventil, über das ein in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum des Gießzylinders mit einer Niederdruckpumpe oder -quelle verbindbar ist. Das heißt, über dieses stetig verstellbare Wegeventil kann die Anfahrbewegung des Gießzylinders unabhängig von dessen Druckmittelverbindung mit dem Niederdruck- oder Hochdruckspeicher gesteuert werden. Da dieses stetig verstellbare Wegeventil im Wesentlichen nur während der Vorfüllphase und gegebenenfalls noch während des Zurückfahrens des Gießzylinders nach der Nachdruckphase wirksam ist und die dabei erforderlichen Druckmittelvolumenströme vergleichsweise gering sind, kann dies mit kleiner Nennweite und mit einer entsprechend hohen Auflösung ausgelegt werden, so dass die Steuerung des Geschwindigkeitsprofils wesentlich präziser als beim eingangs beschriebenen Stand der Technik erfolgen kann.
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Durch geeignete Ausgestaltung der Durchflusskennlinie und entsprechender Ansteuerung des Wegeventils kann während der Vorfüllphase in dem in Ausfahrrichtung wirksamen Zylinderraum des Gießzylinders der Systemdruck, d. h. der Druck des Niederdruckspeichers eingestellt werden, so dass das Umschalten auf die Formfüllphase ebenfalls druckfrei erfolgt.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das stetig verstellbare Wegeventil so ausgelegt, dass es während der Vorfüllphase den aus einem Ringraum des Gießzylinders abströmenden Druckmittelvolumenstrom zum in Ausfahrrichtung wirksamen Zylinderraum leitet, so dass von der Pumpe entsprechend weniger Druckmittel nachgefördert werden muss und an der regelnden Steuerkante des Wegeventils ein geringerer Druckabfall entsteht. Durch die Differentialschaltung wird die Auflösung und damit die Regelgüte nochmals verbessert.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das stetig verstellbare Wegeventil mit einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und zwei Arbeitsanschlüssen ausgeführt, wobei in einer Grundstellung die beiden Arbeitsanschlüsse mit dem Tankanschluss und in ersten Positionen, in denen der Gießzylinder ausgefahren wird, der an den Zylinderraum des Gießzylinders angeschlossene Arbeitsanschluss sowie der an den Ringraum angeschlossene Arbeitsanschluss mit dem Druckanschluss und in den zweiten Positionen, in die das Wegeventil zum Zurückfahren des Gießzylinders umgesteuert wird, der Druckanschluss mit dem an den Ringraum des Gießzylinders angeschlossenen Arbeitsanschluss und der andere Arbeitsanschluss mit dem Tankanschluss verbunden ist, so dass das Druckmittel aus dem bodenseitigen Zylinderraum zum Tank hin abströmen kann.
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Zur Absicherung dieses Wegeventils ist jeweils im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Arbeitsanschluss und dem zugeordneten Druckraum ein sperrbares Rückschlagventil angeordnet. Dieses sperrbare Rückschlagventil wird während der Formfüllphase und der Nachdruckphase gesperrt, so dass das Druckmittel vom Gießzylinder nicht zum Wegeventil zurückströmen kann.
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Auch in einer Niederdruckleitung zum Niederdruckspeicher kann ein sperrbares Rückschlagventil vorgesehen sein, das beim Umschalten auf Hochdruck während der Nachdruckphase schnell schließen muss.
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Die vorgenannten Rückschlagventile werden jeweils vorzugsweise durch ein vorgesteuertes Logikventil gebildet.
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Der Hochdruckspeicher kann über eine Hochdruckpumpe aufgeladen werden, die für Drücke bis zu 450 bar ausgelegt sein sollte.
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Während der Formfüll- und Nachdruckphase kann der Gegenhaltedruck bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über ein stetig verstellbares Wegesitzventil eingestellt werden, über das eine Verbindung zum Tank aufgesteuert wird.
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Das Aufladen des Niederdruckspeichers kann über eine Niederdruckpumpe erfolgen.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 und 2 jeweils einen Schaltplan einer hydraulisch betätigten Gießeinheit und
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3 eine Teildarstellung des Schaltplans gemäß 2.
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In 1 ist der Hydraulikschaltplan einer Gießeinheit 1 einer Druckgussmaschine dargestellt. Die Gießeinheit 1 hat einen Gießzylinder 2, dessen Kolben 4 einen in einer nicht dargestellten Gießbüchse geführten Gießkolben betätigt. In diese Gießbüchse oder Füllkammer wird das aufgeschmolzene Formmaterial eingeführt und dann durch Axialvorschub des Gießkolbens in Richtung zu einer Form bewegt, so dass diese während der eingangs beschriebenen Formfüllphase mit Schmelze gefüllt und während der Nachdruckphase die in der Form aufgenommene Schmelze verdichtet und eventueller Schwund ausgeglichen wird.
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Die Druckmittelversorgung des Gießzylinders 2 erfolgt über einen Hochdruckspeicher HD oder einen Niederdruckspeicher ND sowie – wie im Folgenden noch näher erläutert – über eine Niederdruckpumpe 6 oder eine Hochdruckpumpe 8, die auch den Hochdruckspeicher HD auflädt. Das Aufladen des Niederdruckspeichers ND erfolgt über die Niederdruckpumpe 6 oder eine eigene Niederdruckpumpe 9.
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Bei dem üblicherweise in derartigen Druckgussmaschinen, beispielsweise Kaltkammermaschinen verwendeten Druckmitteln handelt es sich um HFC-Flüssigkeiten, die aus einer Lösung von Polymeren in Wasser bestehen und als schwer entflammbar eingestuft sind. Diese wässrigen Lösungen bereiten insbesondere bei den Pumpen Probleme hinsichtlich der Wellenabdichtung, so dass diese einen erhöhten Verschleiß aufweisen. Darüber hinaus können bei derartigen Druckmitteln Kavitationen auftreten, die den Verschleiß weiter erhöhen. Die Anmelderin hat eine Hochdruckpumpe entwickelt, über die auch bei HFC-Flüssigkeiten Drücke in dem für Druckgussmaschinen erforderlichen Bereich bis zu 450 bar aufgebracht werden können.
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Die Ansteuerung des Gießzylinders erfolgt über die in 1 dargestellte Steueranordnung, die im Wesentlichen aus einem stetig verstellbaren Wegeventil 10, einem Gegendruckventil 12, einem Gegendruckregelventil 14, zwei sperrbaren Rückschlagventilen 16, 18, einem ND-Rückschlagventil 20, einem HD-Regelventil 22 und einem Wegesitzschaltventil 24 besteht, deren Verschaltung an Hand der 1 und 2 erläutert wird.
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Gemäß der vergrößerten Darstellung in 3 ist das stetig verstellbare Wegeventil 10 mit einem Druckanschluss P, einem Tankanschluss T und zwei Arbeitsanschlüssen A, B ausgeführt und lässt sich aus seiner dargestellten federvorgespannten Grundposition über elektrisch betätigte Vorsteuerventile 26, 28 in Positionen (a) oder (b) verschieben. Die Axialverschiebung eines Ventilschiebers des Wegeventils 10 wird dabei über eine Wegmesseinrichtung 30 erfasst und das entsprechende Signal an die Steuerung der Druckgussmaschine weiter geleitet.
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Der Druckanschluss P des Wegeventils 10 ist über eine Druckleitung 32 mit der ND-Pumpe 6 verbunden. An den Tankanschluss T ist über eine Tankleitung 34 ein Tank T angeschlossen. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über Arbeitsleitungen 36, 38 mit Eingangsanschlüssen A der sperrbaren Rückschlagventile 16, 18 verbunden. In der dargestellten Grundposition des Wegeventils ist der Druckanschluss P abgesperrt und die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über Drosseln mit dem Tank T verbunden. In den Positionen (a) sind beide Arbeitsanschlüsse A, B und damit die Arbeitsleitungen 36, 38 mit dem Druckanschluss P verbunden, der Tankanschluss T ist abgesperrt. Bei Umsteuern des Wegeventils 10 in die mit (b) gekennzeichneten Positionen ist der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A und der Tankanschluss T mit dem Arbeitsanschluss B verbunden. Die Positionen (a) werden angesteuert, um den Kolben 4 des Gießzylinders 2 auszufahren, die mit (b) gekennzeichneten Positionen werden beim Zurückfahren des Kolbens 4 in seine eingezogene Position angesteuert.
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Die beiden Rückschlagventile 16, 18 haben einen im Wesentlichen identischen Aufbau und sind jeweils als ein vorgesteuertes Logikventil ausgeführt, wobei ein 2-Wege-Einbauventil 40 bzw. 42 jeweils mit einem Steuerdeckel 44 bzw. 46 versehen ist, in dem ein Vorsteuerventil 48 bzw. 50 angeordnet ist, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist.
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Die Einbauventile 40, 42 haben jeweils einen Stufenkolben 52, 54, wobei das Flächenverhältnis des Stufenkolbens 54, d. h. das Verhältnis zwischen der kleineren Stirnfläche und der Ringfläche beim Stufenkolben 54 wesentlich größer als beim Stufenkolben 52 ist. Beide Rückschlagventile sind mit Dämpfungszapfen ausgeführt. Da der Grundaufbau derartiger Rückschlagventile bekannt ist, kann auf weitere Ausführungen unter Verweis auf beispielsweise das Datenblatt RD 21 010/11.98 der Anmelderin verzichtet werden.
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Die Federräume 56, 58 der Einbauventile 40, 42 werden in der dargestellten Grundposition der Vorsteuerventile 48, 50 mit einem Steueranschluss X des Steuerdeckels 44, 46 verbunden. An diesem Steueranschluss X liegt jeweils der Druck der Niederdruck-Pumpe 6 an, der über eine ND-Steuerleitung 60 am Ausgang der Pumpe 6 abgegriffen wird. Durch Bestromung eines Schaltmagneten der Vorsteuerventile 48, 50 wird der Federraum 56, 58 zum Tank T hin druckentlastet, der über einen Steueranschluss X an den Steuerdeckel 44, 46 angeschlossen ist. Das heißt, in der Grundposition der Vorsteuerventile 48, 50 sind die Einbauventile 40, 42 jeweils durch den auf seine große Schließfläche wirkenden Pumpendruck gesperrt, bei Druckentlastung der Federräume 56, 58 wirken die Einbauventile 40, 42 jeweils als Rückschlagventile im herkömmlichen Sinn und ermöglichen eine Druckmittelströmung in beiden Richtungen, wobei der erforderliche Öffnungsdruck jedoch in beiden Strömungsrichtungen auf Grund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse unterschiedlich ist.
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Der Anschluss B des Einbauventils 42 ist gemäß 1 über eine Rücklaufleitung 62 mit einem von einer Kolbenstange des Kolbens 4 begrenzten Ringraum 64 verbunden. Der Anschluss B des Einbauventils 42 ist über eine Zulaufleitung 66 mit einem bodenseitigen Zylinderraum 68 des Gießzylinders 2 verbunden.
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Von der Rücklaufleitung 62 zweigt eine Tankzweigleitung 70 (1) ab, in der das stetig verstellbare Gegendruckregelventil 14 angeordnet ist. Dieses ist als stetig verstellbares Wegesitzventil ausgeführt und lässt sich aus einer Sperrposition proportional aufsteuern. Die Zulaufleitung 66 ist über eine Leitung 71 und das Wegesitzschaltventil 24 ebenfalls mit dem Tank T verbunden. Dieses ist mittels einer Feder in seine Schließstellung vorgespannt. Durch Bestromung eines Elektromagneten kann es in eine Durchgangsstellung gebracht werden.
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Gemäß 1 ist der Zylinderraum 68 des Gießzylinders 2 über einen Druckanal 72 mit einem Anschluss A des ND-Rückschlagventils verbunden. Dieses ist ebenfalls als vorgesteuertes Logikventil ausgebildet und hat ein Einbauventil 74 und ein in einem Steuerdeckel 76 aufgenommenes Vorsteuerventil 78. Der Grundaufbau dieses ND-Rückschlagventils 20 entspricht demjenigen der Rückschlagventile 16, 18, so dass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Dieser Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass in einem Federraum 80 der größere der Drücke am Arbeitsanschluss A des Schaltventils 78 oder im Druckkanal 72 anliegt. Dieser größere Druck wird über ein Wechselventil 82 abgegriffen, dessen einer Eingang mit dem Arbeitsanschluss A und dessen anderer Eingang über einen Steueranschluss X und einen Steuerkanal 84 mit dem Druckkanal 72 verbunden ist. Am Druckanschluss P des Vorsteuerventils 78 liegt der Druck am anderen Anschluss B des Einbauventils 74 an. Dieser Druck wird über einen Steueranschluss Z1 von einer ND-Leitung 86 abgegriffen, über die der Niederdruckspeicher ND an den Anschluss B des Einbauventils angeschlossen ist. In dem Fall, in dem der Druck im Druckkanal 72 etwa dem Niederdruck entspricht und bei Umschalten des Vorsteuerventils 78 in seine Schaltposition, liegt im Federraum 80 der Niederdruck an, so dass das ND-Rückschlagventil 74 gesperrt ist. Dieses Sperren erfolgt mit noch größerem Druck, wenn im Druckkanal 72 der Hochdruck anliegt. Durch Umschalten des Wegeventils 78 kann der Federraum 80 zum Tank T hin über einen Anschluss Y des Steuerdeckels 76 entlastet werden, so dass das Einbauventil 74 dann als Rückschlagventil arbeitet und eine Druckmittelströmung von B nach A ermöglicht. Bei Hochdruck im Druckkanal 72 wird das Einbauventil 74 auch bei umgeschaltetem Vorsteuerventil 78 in seine Sperrstellung umgeschaltet. Anstelle des in 1 dargestellten ND-Rückschlagventils 20 kann auch ein Rückschlagventil eingesetzt werden, wie es in der parallel hinterlegten Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist (internes Aktenzeichen MA7887 ”Vorgesteuertes Rückschlagventil”).
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Vom Druckkanal 72 zweigt des Weiteren eine zum Hochdruckspeicher HD führende HD-Leitung 88 ab, in der das HD-Regelventil 22 angeordnet ist. Dieses hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie das Gegendruckregelventil 14. Es hat somit eine Sperrstellung, aus der es über eine Vorsteuerung stetig in Richtung Öffnen verstellbar ist. Der Hub eines Kolbens der beiden Ventile 14, 22 wird jeweils über ein Wegmesssystem erfasst und an die Maschinensteuerung gemeldet.
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Das Laden des Hochdruckspeichers HD erfolgt über die Hochdruckpumpe 8. Deren Ausgang ist über eine Gegendruckleitung 90 und das Gegendruckventil 12 mit dem Ringraum 64 verbunden. Das Gegendruckventil 12 ist ein elektrisch betätigtes Schaltventil, das vorzugsweise als Sitzventil ausgeführt ist und über eine Feder in seine Sperrposition vorgespannt ist. Durch Bestromung des Elektromagneten lässt es sich in seine dargestellte Durchgangsposition bringen, in der der Ausgang der HD-Pumpe 8 direkt mit dem Ringraum verbunden ist. Das heißt, bei dieser Lösung erfolgt im Unterschied zur herkömmlichen Lösung der Aufbau des Gegendrucks nicht durch Verbindung mit einem Druckspeicher sondern direkt über die Hochdruckpumpe, die allerdings so ausgebildet sein muss, dass sie auch die erforderlichen Drücke (bis zu 450 bar) aufbringen kann.
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Zum besseren Verständnis der Funktion der vorbeschriebenen Schaltung wird ein Zyklus der Gießeinheit 1 für 3 erläutert. Dabei sind der Hub des Gießzylinders bzw. die Bestromung der jeweiligen Elektromagneten der vorbeschriebenen Bauelemente über der Zeit dargestellt. Die jeweiligen Kurvenverläufe lassen sich über die in der Ordinate eingetragenen Bezugszeichen den vorbeschriebenen Bauelementen zuordnen. Die Kurvenverläufe von oben nach unten sind demnach folgenden Bauelementen zuzuordnen: Gießzylinder 2, Wegeventil 10, Rückschlagventil 16, Rückschlagventil 18, ND-Rückschlagventil 20, Gegendruckregelventil 14, HD-Regelventil 22, Wegesitzschaltventil 24 und dem Gegendruckventil 12. Die einzelnen Phasen: Vorfüllphase, Formfüllphase, Nachdruckphase und Zurückfahren des Kolbens 4 des Gießzylinders 2 sind mit gestrichelten Linien voneinander abgetrennt.
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Es soll der Kolben 4 während der Vorfüllphase zunächst relativ langsam anfahren und ruckfrei auf eine vergleichsweise langsame Geschwindigkeit beschleunigt werden. Beim Umschalten auf die Formfüllphase soll der Kolben dann in kurzer Zeit (ca. 20 ms) nahezu auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt werden. Anschließend wird auf die Nachdruckphase umgeschaltet, in der der Kolben nur noch einen vergleichsweise geringen Resthub durchfährt, dabei aber mit dem maximalen Druck (400 bar) beaufschlagt ist. Nach dem vollständigen Füllen und nach Ablauf der Nachdruckphase wird der Kolben dann mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit wieder in seine Ausgangsposition zurück gefahren.
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In der Vorfüllphase wird das stetig verstellbare Wegeventil 10 über das Vorsteuerventil 26 in Richtung (a) verschoben, so dass die Druckmittelverbindung zwischen der Druckleitung 32 und den Arbeitsleitungen 36, 38 aufgesteuert wird. Die beiden Rückschlagventile 16, 18 werden in ihre Schaltpositionen (a) gebracht, so dass die Federräume 56, 58 druckentlastet sind und beide Rückschlagventile 16, 18 gegen die Kraft der vergleichsweise schwachen Schließfedern in der Rückschlagfunktion geöffnet werden können. Das ND-Rückschlagventil 20 verbleibt zunächst in seiner Sperrposition, so dass der Niederdruckspeicher ND nicht zugeschaltet ist. Auch das Gegendruckregelventil 14, das HD-Regelventil 22, das Wegesitzschaltventil 24 und das Gegendruckventil 12 bleiben zunächst in ihren Sperrpositionen. Die Aufsteuerung des Wegeventils 10 erfolgt zunächst kontinuierlich mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit, so dass entsprechend Druckmittel über die Arbeitsleitung 38 zum Rückschlagventil 18 strömt. Dieses wird in die Öffnungsstellung gebracht, so dass das Druckmittel weiter über die Zulaufleitung 66 in den Zylinderraum 68 fließt und der Kolben 4 langsam von 0 ab beschleunigt wird. Das aus dem Ringraum 64 verdrängte Druckmittel liegt über die Rücklaufleitung 62 am Eingang B des Rückschlagventils 16 an. Da dieses ebenfalls nicht gesperrt ist, wird auch dieses nach Erreichen eines Gegendruckes in dem Ringraum 64 in seine Öffnungsstellung gebracht, so dass der abströmende Druckmittelvolumenstrom über das Wegeventil 10 zu dem von der Pumpe 6 geförderten Druckmittelvolumenstrom summiert wird – der Gießzylinder 2 wird über das Wegeventil 10 in einer Differenzialschaltung mit Druckmittel versorgt. Der Gegenhaltedruck kann dabei durch geeignete Auslegung der Kennlinie des Wegeventils 10 eingestellt werden. Noch während der Vorfüllphase wird dann das Wegeventil 10 wieder in seine Grundposition zurück gefahren, die beiden Rückschlagventile 16, 18 werden durch Umschalten der Vorsteuerventile 48, 50 gesperrt – die Verbindung zwischen dem Gießzylinder 2 und dem Wegeventil 10 ist somit unterbrochen. Etwas vor dem Schließen des Wegeventils 10 und dem Umschalten der Rückschlagventile 16, 18 wird das ND-Rückschlagventil 20 durch Umschalten des Vorsteuerventils 78 entsperrt, so dass es durch den Niederdruck (etwa 150 bar) in der ND-Leitung 86 gegen die Kraft der schwachen Schließfeder geöffnet werden kann und im Druckkanal 72 Niederdruck anliegt, der dann im Zylinderraum 68 wirksam ist. Der über das Wegeventil 10 aufgebaute Druck im Zylinderraum 68 entspricht dabei dem Niederdruck, so dass der Übergang zwischen der Druckmittelversorgung über das Wegeventil 10 und der Druckmittelversorgung über den Niederdruckspeicher ND ohne rucken erfolgt. Der Kolben 4 wird entsprechend in der Vorfüllphase durch den Niederdruck beschleunigt, wobei mittels des Gegendruckregelventils 14 durch Öffnung der Verbindung zum Tank T in der Rücklaufleitung 62 und somit im Ringraum 64 ein Gegenhaltedruck eingestellt ist, der so gewählt ist, dass sich die Beschleunigung in der zweiten Hälfte der Vorfüllphase einstellt. Die Ansteuerung der Ventile 22, 24 verbleibt zunächst unverändert, das Gegendruckventil 12 kann bereits während der Vorfüllphase oder zumindest bei Einleitung der Formfüllphase umgeschaltet werden, so dass der Gegenhaltedruck direkt über die Pumpe 8 aufgebaut und mit Hilfe des Gegendruckregelventils 14 geregelt wird.
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Bei Erreichen der Formfüllphase wird der Gegenhaltedruck durch weiteres Öffnen des Gegendruckventils 14 abgesenkt, so dass der Kolben 4 durch den im Zylinderraum 68 wirkenden Niederdruck beschleunigt wird. Kurz vor Erreichen seines maximalen Hubs (100%) wird der Gegenhaltedruck über das Gegendruckregelventil 14 vergrößert, in dem dieses wieder etwas in Schließrichtung zurückgestellt wird. Gleichzeitig wird über das HD-Regelventil 22 die Verbindung zum Hochdruckspeicher HD vergleichsweise schnell aufgesteuert, so dass zu Beginn der Nachdruckphase im Druckkanal 72 der Maximaldruck (400 bar) anliegt – eine vollständige Füllung der Form ist dadurch gewährleistet. Die Verbindung zum Niederdruckspeicher ND wird mit Aufbau des Hochdrucks im Druckkanal 72 abgesperrt, da dann über das Wechselventil 82 im Federraum 80 des Einbauventils 74 des ND-Rückschlagventils 20 der Hochdruck anliegt und somit dieses Ventil sperrt. Dieser Schließvorgang erfolgt sehr schnell, so dass die Verluste gering sind. Die Einstellung des Vorsteuerventils 78 spielt dabei keine Rolle, dieses wird dann während der Nachdruckphase wieder in seine dargestellte federvorgespannte Grundposition zurückgestellt. Während der Nachdruckphase wird dann das HD-Regelventil 22 wieder zugesteuert, wobei längere Zeit eine konstante Zwischenöffnung aufrechterhalten wird, bevor es wieder vollständig in seine Schließstellung gebracht wird. Diese Schließstellung wird kurz vor Erreichen des Maximalhubes des Kolbens 4 umgeschaltet – die Kavität der Form ist vollständig mit Formmaterial gefüllt und während des Gießvorgangs auftretende Schwindungen ausgeglichen. Während der Nachdruckphase wird auch das Gegendruckventil 12 wieder in seine Schließposition zurückgebracht und zu Ende der Nachdruckphase durch kurzes Öffnen des Wegesitzschaltventils 24 der Druck im Zylinderraum 68 und damit auch der Gegenhaltedruck abgebaut. Das Gegendruckregelventil 14 wird dann ebenfalls in seine dargestellte Schließposition zurückgefahren.
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Zur Kolbenrückbewegung werden die beiden Rückschlagventile 16, 18 wieder entsperrt und das Wegeventil 10 in Richtung (B) verstellt, so dass über die ND-Pumpe 6 Druckmittel über das Wegeventil 10, das sich öffnende Rückschlagventil 16, die Rücklaufleitung 62 in den Ringraum 64 gefördert wird. Der Kolben 4 bewegt sich nach rechts, wobei das aus dem Zylinderraum 68 verdrängte Druckmittel über die Zulaufleitung 66, das sich öffnende Rückschlagventil 18, die Arbeitsleitung 38 und das stetig verstellbare Wegeventil 10 zum Tank T abströmen kann. Nach Erreichen seiner Anfangsposition ist die Gießeinheit 1 bereit für den nächsten Zyklus.
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Offenbart ist eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit einem Gießzylinder, der über eine Steuerventilanordnung während einer Formfüllphase mit einem Niederdruckspeicher und während einer Nachdruckphase mit einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Diese Steuerventilanordnung hat erfindungsgemäß ein stetig verstellbares Wegeventil, über das während einer Vorfüllphase unabhängig von einer Druckmittelverbindung zum Niederdruckspeicher oder zum Hochdruckspeicher ein in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum des Gießzylinders mit einer Niederdruckquelle verbindbar ist, so ein Kolben des Gießzylinders in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Wegeventils beschleunigt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gießeinheit
- 2
- Gießzylinder
- 4
- Kolben
- 6, 9
- ND-Pumpe
- 8
- HD-Pumpe
- 10
- Wegeventil
- 12
- Gegendruckventil
- 14
- Gegendruckregelventil
- 16
- Rückschlagventil
- 18
- Rückschlagventil
- 20
- ND-Rückschlagventil
- 22
- HD-Regelventil
- 24
- Wegesitzschaltventil
- 26
- Vorsteuerventil
- 28
- Vorsteuerventil
- 30
- Wegmesseinrichtung
- 32
- Druckleitung
- 34
- Tankleitung
- 36
- Arbeitsleitung
- 38
- Arbeitsleitung
- 40
- 2-Wege-Einbauventil
- 42
- 2-Wege-Einbauventil
- 44
- Steuerdeckel
- 46
- Steuerdeckel
- 48
- Vorsteuerventil
- 50
- Vorsteuerventil
- 52
- Stufenkolben
- 54
- Stufenkolben
- 56
- Federraum
- 58
- Federraum
- 60
- ND-Steuerleitung
- 62
- Rücklaufleitung
- 64
- Ringraum
- 66
- Zulaufleitung
- 68
- Zylinderraum
- 70
- Tankzweigleitung
- 71
- Leitung
- 72
- Druckkanal
- 74
- Einbauventil
- 76
- Steuerdeckel
- 78
- Vorsteuerventil
- 80
- Federraum
- 82
- Wechselventil
- 84
- Steuerkanal
- 86
- ND-Leitung
- 88
- HD-Leitung
