DE1583631A1 - Einpressaggregat fuer Druckgiessmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWALT DK. D. IiOtTIS 1583631

83 NÜHNBERG Kesslerplatz 1

Telefon 0911/558176 Telegramme: Burgpatent

8745 u/he Az. t P 15 83 631.4-24

Firma J.S. Pries Sohn, 6 Frankfurt/Main .14

Einpressaggregat für Druckgiessmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einpressvorrichtung für hydraulisch angetriebene Druckgiessmaschinen mit einem Vordrucksystem und einem davon unabhängigen Naohdrucksystem unter Verwendung eines Niederdruck- und eines Hochdruckspeichers sowie "eines zwischen den Ausgängen der Speicher angeordneten Rückschlagventils für das Abschalten des Niederdruokspeichers bei Einschalten des Hochdruckspeichers.

Moderne Druckgiessmaschinen sind heute fast ausnahmslos mit sogenannten Mehrphasen-Einpressvorrichtungen ausgerüstet. Beim Griessvorgang werden mehrere Stufen durohlaufen, die durch die Anwendung verschiedener Kolbengeschwindigkeiten und verschiedener GrieesdrÜcke auftreten. Es muss dafür Sorge getragen werden, dass die in der Druckkammer eingeschlossene Luft über die Formtellungs- und Fassflächen des Druokgiesβwerkzeuge oder über besondere, verschließbare Kanäle entweichen kann. Deshalb wird

Neue ynierlagen (Art. 7 51 m». 2 Nr" sati s aß ΑΛΛΑ«· 4· Q. * *Ä

für die Anfangsphase des Giessvorgangs eine nur kleine Druckkolbengeschwindigkeit vorgesehen. In der eigentlichen Formfüllungsphase sind in der Regel hohe Strömungsgeschwindigkeiten erwünscht, die durch Erweiterung der Treibmittelzuleitung zum Presskolben ermöglicht werden. Bis zur Füllung der Form wird wegen des geringen Gegendruckes lediglich ein relativ kleiner Druck benötigt. .Nach Beendigung der Formfüllung erfolgt meist eine sehr rasche Erstarrung der Schmelze. Zu diesem Zeitpunkt wird zur Gefügeverbesserung des Giesslings und zum Ausgleich der durch Volumenkontraktion bedingten Schwindung eine kurzzeitige Verdichtung des erstarrenden Gussstückes erforderlich. In dieser sogenannten Endphase des Giessvorganges sind dabei wesentlich höhere Pressdrücke als für<fes Einfüllen der Form erforderlich , da mit dem Übergang der Schmelze vom flüssigen in den festen. Zustand der Formänderungswiderstand bedeutend anwächst. Dieser sogenannte Nachdruck oder Enddruck wird von den bisher bekannten Maschinen auf verschiedene Arten erreicht :

Eine vielfach verwendete Möglichkeit, einen hohen Enddruck zu erzielen, ist die Verwendung eines sogenannten Multiplikatorkolbens. Dabei wird, von einem einzigen Druckspeicher bzw. von einer einzigen Pumpeinrichtung

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ausgehend, bei Ende der Formfüllung meist durch den aufkommenden Gegendruck gesteuert eine Umschaltung des Treibmittels vom Presskolben auf einen zusätzlichen Kolben getätigt, der vermittels unterschiedlicher Antriebs- und Abtriebsfläche eine Druckerhöhung auf der Antriebsseite des PrecGkolbeiiG bewirkt. Solche Vorrichtungen weisen zwei entscheidende Nachteile auf: 1. erfolgt der Übergang vom relativ niedrigen Formfüllungsdruck zum gewünschten Enddruck sehr langsam, da nach einer duch den Gegendruck gesteuerten Ventilumschaltung der Multiplikatorkolben erst beschleunigt wird^ 2. tritt am Ende des Giessvorganges, d.h. während der Kolben völlig zum Stillstand kommt, eine sehr hohe Staudruckspitze auf, da sich die auf die Giessform v/irkende, bewegte Masse gegenüber der Formfüllungsphase in der Endphase noch um die Masse des Multiplikatorkolbens erhöht.

Weiterhin sind Nachdrucksysteme bekannt, die zur Erzeugung des Enddruckes statt eines besonderen Kolbens mit unterschiedlichen Flächen gegenüber den Druckaggregaten für die Formfüllung unabhängige Pumpeinrichtungen benutzen. Da der Übergang vom relativ geringen Druck der Anlauf- bzw. Formfüllpliase in den hohen Druck der Endphase möglichst schnell erfolgen soll, müssen diese Pumpen dauernd, in Betrieb sein, um ein schlagartiges Einsetzen des Druckes nach Umschalten von der Einfüllphase auf die Endphase zu ermöglichen.

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Zur Erzielung eines annähernd gleichen Druckes, unabhängig davon, ob die Pumpen fördern oder nicht, sind komplizierte 'Pumpenbauweisen bzw. Pumpensteuerungen notwendig, wie Nullhubpumpen, Überdruckventile und dergleichen. Pur ein möglichst schnelles Einsetzen des gewünschten hohen Enddruckes müssen darüberhinaus die Pumpen eine über das übliche Mass weit hinausgehende Förderleistung aufweisen, so dass derartige Pumpen sehr teuer und verschleissanfällig werden.

Auoh ist die Verwendung eines unabhängigen Hooh- und Niederdruckspeichers zum Antrieb eines Presskolbens bekannt (DBP 1 158 669). Diese Anordnung weist zwischen den Ausgängen der Speicher ein Rückschlagventil auf, das beim Einschalten des Hochdruckspeichers den Niederdruokspeicher abschaltet. Der Umschaltvorgang wird bei diesem Einpressaggregat vor dem Beginn der Endphase des G-iessvorganges bewirkt. Der ■Hochdruckspeicher treibt somit den Presskolben über eine grössere Strecke an. Er weist deswegen ein entsprechend grosses Volumen auf. Da das Umschalten der beiden Speicher relativ früh erfolgt, wird es nicht notwendig, dass der Hochdruck schlagartig ansteigt.

Über diese Nachteile hinaus wird bei derartigen Vorrichtungen nur ungenügend darauf Rüoksioht genommen, die sich in der Endphase des Giessvorgangs insgesamt bewegende Masse mögliohst klein zu halten, um damit die Staudruokepitze niedrig zu halten.

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Ausser Masse und Geschwindigkeit der sich in der Giessendphase bewegenden Teile bestimmen noch die Nachgiebigkeiten der unter Druck stehenden Einrichtungen diese Staudruckspitze, Da diese Druckspitze deshalb so schwer vorher berechenbar ist, muss, man vielfaoh zu Überdimensionierungen der beteiligten Bauteile greifen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen ein Einpressaggregat zu schaffen, bei dem neben der schnellen Umschaltung vom Formfülldruck auf den Enddruck

die sich insgesamt bewegende Masse während der Schlussphase des Giessvorganges besonders klein gehalten ist..

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe sieht eine Einpressvorrichtung vor, bei der der erst zu Beginn der Endphase des Pressvorganges schlagartig einzuschaltende Hochdruckspeicher nur einen Bruchteil des Volumens des für die Anlauf- und Formfüllphase einzuschaltenden Niederdruckspeichers aufweist. Das Volumen des Hochdruckspeichers für die Endphase kann dabei um so kleiner sein, je später, d.h. je unmittelbarer vor Ende der Formfüllung, das Umschalten vom Niederdruckspeioher für die Anlauf- und Formfüllphase auf den Hochdruckspeicher für die Endphase erfolgt. Dabei kann als Beispiel im Verhältnis von Endphase-Hoohdruckspeicher zu Anlauf- und Formftillphase-Niederdruokspeioher ein Volumenverhältnis von 1 : 5 und ein Druokverhältnis von 3 : 1 gewählt werden. Zeitpunkt und Art der Umsteuerung sind dabei generell so gewählt, dass sowohl die Anschaltung des Endphaßen-Hoohdruoksohalters an den Preeezylinder erfolgt, bevor

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der Anlauf- und Formfüllenphasen-Druckspeioher vom Presszylinder getrennt wird, als auch "bei Ende des Giessvorganges während der Stillsetzung des Presskorbens lediglich der Endphasen-Druckspeicher an diesem angeschlossen ist. Die Steuerung dieser TJmschalteinrichtung kann in an sich "bekannter Weise entweder durch den sich aufbauenden Gegendruck von der Giessform her oder in Abhängigkeit vom Kolbenweg ausgelöst werden, wobei für den letzteren Pail eine zusätzliche Einstellmöglichkeit vorgesehen ist, die die Giessformgrösse, das Giessmaterial usw. der jeweiligen Charge berücksichtigt. Prinzipiell sind beide Auslösekriterien für eine derartige Umschalteinrichtung bekannt, die jeweilige Wahl wird nicht zuletzt davon abhängen, ob mit der Einpressvorrichtung grössere Mengen ein und desselben Werkstückes gefertigt werden sollen, wobei Giessform und Giessmaterial konstant bleiben, oder ob die Pertigung kleiner Mengen jeweils unterschiedlicher Giesslinge beabsichtigt. Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Giessformen und Giessmaterialien ist weiterhin eine Einrichtung vorgesehen, die eine kontinuierliche Änderung des Endphasendruckes ermöglicht. Die Druckspeicher können aus einfachsten, billigen und verschleissfreien Druckbehältern bestehen, deren Versorgung während der Rücklaufphase des Presskolbens von zentralen Druokeinriohtungen aus möglich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sioh aus der nachfolgenden Beschreibung dea in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiela. Es zeigen»

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Fig. 1 ein sohematisches Sohnitfbild einer E in press verrichtung im Ruhezustand vor Beginn des Giessvorganges.

Fig. 2 die gleiche Vorrichtung während der Formfüllphase des Giessvorgangs.

Fig. 3 die gleiche Vorrichtung während der Endphase des Giessvorgangs.

In den Figuren 1 bis 3 ist mit 1 der Presskolben bezeichnet, der in einem Presszylinder 2 verschiebbar ist. Dieser Presskolben betätigt mit seinem aus dem Presszlyinder herausragenden Stössel den eigentlichen, hier nicht dargestellten Giesskolben. Druckspeicher 3 ist ein von; Druckgefäss 1'2 her mit relativ niedrigem Druck beaufschlagter Speicher, dessen Ireibmittelvolumen ausreicht, um den Presskolben entlang seines Arbeitshubes, d.h. für die Anlauf- und Formfüllphase des Giessvorgangs, zu bewegen. Das Treibmittelvolumen des unter hohem Druck stehenden Endphasen-Druckspeichers 4- ist so klein gehalten, dass es gerade zur Rückstellung des Bückschlagventils 8 und zum Nachdrücken des Presskolbens 1 ausreicht. Die Ventile 5,6,7,8 und 9 dienen, wie noch beschrieben wird, der Zweiphasen-Geschwindigkeitssteuerung des Presskolbens. Ventil 10 bewirkt das An- und Abschalten des Encphasen-Druckspeichers 4- an den Press zylinder. Seine nicht weiter dargestellte Steuerung geschieht entweder unter Ausnutzung des sich bei Formfüllung aufbauenden Gegendruckes von der Giessform her oder in Abhängigkeit vom Weg des Presskolbons 1, wobei eine zusätzliche, von der jeweiligen Giessform bzw. Giessmaterial usw. abhängige Einstellmöglichkeit

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des Betätigungszeitpunktes vorgesehen ist. Der Steuerdruckspeicher 11 ist an den Endphasen-Druckspeicher 4 angeschios~ sen und "bewirkt durch eine veränderliche Ölfüllung 17 auf der dem Speicher 4 abgewandten Seite seines frei fliegend angeordneten Kolbens 18 eine Druckänderung des Gases im mit dem Speicher 4 verbundenen Zylinderraum 19, wodurch ein kontinuierlich regulierbarer Nachdruck oder Enddruck auf den Presskolben 1 ermöglicht wird. Leitung \-j mit Ventil dient der Rückführung des Kolbens 20 der Druckeinrichtung 3; über Leitung 15 mit Ventil 9 wird der Preßkorben 1 und ■ damit der Kolben 21 des Druckspeichers 4 zurückgestellt. Weitere Leitungen, die einem Überlauf oder einem Nachfüllen und dergleichen dienen, sind als für das Verständnis der erfindungsgemässen Lösung nicht wesentlich in der Zeichnung weggelassen.

Die Einpreßvorrichtung arbeitet wie folgt:

Zur Rückführung der Vorrichtung in ihre Ruhelage nach einem Arbeitshub werden die Leitungen 13 und 15 von nicht dargestellten Aggregaten her mit TreibfiüsDigkeiten unter entsprechendem Druck beaufschlagt, so dass der Preßkolben und die Kolben der Druckspeicher 3, 4 und 11 in ihre Ausgangslage zurückkehren. Hit Schliessen der Ventile 5,6,7,8,9,10 und 1<i ist die Vorrichtung für einen neuen GießVorgang bereit, wie in Figur 1 dargestellt ist.

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Nach. Bereitstellen einer neuen Giessform und entsprechenden Giessmaterials wird durch das öffnen der Ventile 5? 7, und und damit der Rückschlagventile 6 und 8 der Presskolben in an sich bekannter Weise mehrphasig beschleunigt. Ein"e Augenblicksaufnahme der Einpressvorrichtung während.der Formfüllphase des Giessvorgangs zeigt Figur 2 in schenatischer Schnittdarstellung. Für den langsamen Anlauf des Kolbens wird zunächst Ventil 5 und damit Rückschlagventil 6 geöffnet. Der enge Zuflusskanal 16 und das zunächst geschlossene Ventil 9 sorgen dafür, dass sich das Giessmaterial langsam auf die Form zu bewegt. Etwa bei Erreichen der Giessform wird Ventil 7 geöffnet, so dass der Presskolben auf seiner ganzen Fläche mit dem Druckmittel des Druckspeichers 3 beaufschlagt wird und somit seine Hubbewegung stark beschleunigt, wbei die Ireibflüssigkeit vor der Abtriebsfläche des Presskolbens durch das mittlerweile geöffnete Ventil 9 rasch entweichen kann. Die aufgrund der hohen Beschleunigung erreichte, hohe Kolbengeschwindigkeit wird während der gesamten Formfüllungsphase des Giessvorgangs aufrechterhalten, wobei ein aufgrund frühzeitiger Erstarrung eintretendes mangelhaftes Füllen der Giessform vermieden wird. Ist die Giessform mit Giessmaterial angefüllt, so hat die Erstarrung des Giessmafcerials an den Formteilungs- und Passfugen der Giessform bereits eingesetzt,

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so dass unter Anwendung hohen Druckes eine Nachverdichtung und restlose Formfüliung vorgenommen weiden kann. Zu diesem Zweck wird der Endphasen-Druckspeicher 4 in den Arbeitsprozeß eingeschaltet, indem das Ventil 10, das in der bereits beschriebenen Weise vom Gegendruck der Forui aus oder in Abhängigkeit vom Weg des Preßkolbens gesteuert wird, den Verbindungskanal zwischen Druckspeicher 4 und Preßzylinder 2 schlagartig öffnet. Der so sehr rasch erfolgende Druckanstieg im Zylinderraum hinter-dein bereits unter Gegendruck stehenden Preßzylinder führt zu einem schlagartigen Schliessen der Rückschlagventile 6 und 8, womit der Verbindungskanal zwischen Druckspeicher i und Preßzylinder 2 versperrt ist.

Dieses Stadium des Gießablaufs in der Endphase zeigt Figur "$ in scheoatischer Darstellung. Bei der nun untei* hohem Druck erfolgenden Nachpreßverschiebung des Preßkolbens 1 sind nur noch die Massen der folgenden Seile bzw. Flüssigkeit in Bewegung: Preßkolben 1 mit anhängendem Gießkoiben, Treibfiüssigkeitssäule zwischen Preßkolben 1 und Kolben 21 des Druckspeichers 4 und der Kolben 21 des Druckspeichers 4. Demgegenüber wurde die Ölsäule zwischen der Preßzylindereintrittsöffnung des Kanals zum Druckspeicher 4 und dem Kolben 20 des Druckspeichers 3 sowie dieser Kolben selbst durch das Schliessen der Rückschlagventile 6 und-8 abgebremst, so dass

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die insgesamt während der letzten Druckphase in Bewegung befindliche und damit aufgrund ihrer kinetischen Energie zu einer St audr uc Icspit ze über dem Enddruck beitragende· Masse wesentlich kleiner ist, als dies bei Anschluss des grossvolumigen Druckspeichers 3 der Pail wäre. Zu diesem erfindungsgemässen Abbau der Staudruckspitze trägt weiterhin die kompakte und massearme Bauweise der Vorrichtung bei, wie sie für die Konstruktion moderner Einprossvorrichtungen bekannt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die nachfolgenden /incprüche beschränkt. Ihr zugehörig sind sämtliche Merkmale aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung, die aufgrund des Standes der Technik ersichtlich erfinderisch sind. :

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Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Einpressvorrichtung für hydraulisch angetriebene

   Cf

   Druckgiessmaschinen mit einem Vordrucksystem und einem davon unabhängigen Nachdrucksystem unter Verwendung eines Niederdruck- und eines Hochdruckspeichers sowie eines zwischen den Ausgängen der Speicher angeordneten Rückschlagventils für das Abschalten dee Niederdruckspeiohers bei Einschalten des Hochdruckspeichers, dadurch gekennzeichnet, dass der erst zu Beginn der Endphase des Pressvorganges schlagartig einzuschaltende Hochdruckspeicher (4) nur einen Bruchteil des Volumens des för die Ablauf- und Formfüllphase einzuschaltenden Niederdruckspeichers (3) aufweist. .
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endphasen-Druckspeicher (4), der in an sich bekannter Weise einen Druckzylinder mit innen freifltegend angeordnetem Kolben aufweist, auf dessen Abtriebsseite sich hydraulische Treibflüssigkeit für die Endphase des Presskolbenantriebs befindet und dessen Antriebsseite mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagt wird, mit einem weit.eren, ebenso aufgebauten Steuerdruokspeioher (ti) gasseitig gekoppelt ist, woduroh eine kontinuierliche Änderung des Treibflüssigkeitsdruckes durch eine Änderung der Flüssigkeitsmenge des Steuerdruckspeichers und damit des Gasdruoks in beiden Speichern erreichbar iet. 009835/0 326

   3* Vorrichtung nach einem oder "beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungskanal zwischen dem Endphasen-Druokspeioher (4) und dem Presszylinder (2) ein.Ventil (10) vorgesehen ist, dessen in·Abhängigkeit vom Presskolbenweg erfolgende Steuerung eine die G-iessformgrÖsse, das Giessmaterial usw. der jeweiligen Charge berücksichtigende Einstellmöglichkeit aufweist.

   4« Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungskanal zwischen dem Endphasen-Druckspeicher (4) und dem Presszylinder (2) ein Ventil (10) vorgesehen ist, das eine in Abhängigkeit von der !Formfüllung erfolgende Steuerung, beispielsweise unter Ausnutzung des'Druokanstiegea in der Form, aufweist.

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