DE1583631C3 - Einpreßvorrichtung für hydraulisch betriebene Druckgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einpreßvorrichtung für hydraulisch betriebene Druckgießmaschinen, mit einem Niederdruckspeicher zur Beaufschlagung des Preßkolbens während der Füllphase und mit einem Hochdruckspeicher zur Beaufschlagung des Preßkolbens während der End- und Nachdruckphase.

Der Gießvorgang von Druckgießmaschinen läuft normalerweise in mehreren Stufen ab. So wird in der Anfangsphase des Gießvorganges eine nur kleine Geschwindigkeit des Preßkolbens vorgesehen, um ein Spritzen der Schmelze au vermeiden. In der eigentlichen Füllphase werden regelmäßig hohe Geschwindigkeiten des Preßkolbens mit relativ niedriger Druckbeaufschlagung gewählt, um den Füllvorgang rasch durchzuführen, während in der End- und Nachdruckphase erheblich höhere Preßdrücke erforderlich sind und deshalb der Preßkolben mit hohem Druck beaufschlagt wird.

Bei einer bekannten Einpreßvorrichtung der eingangs erläuterten Art (DT-PS Il 58 669) wird in der Ftillphase des Gießvorgangs der Preßkolben durch einen Niederdruckspeicher mit relativ hohem Trcibmittelvolumen beaufschlagt. Durch einen Umschaltvorgang wird zu Beginn der End- und Nachdruckphase der Preßkolben mit einem Hochdruckspeicher in Verbindung gebracht. Das Umschalten erfolgt, wie dies allgemein bekannt ist, schlagartig (vgl. DT-PS 5 00 227).

Infolge der Abbremsung der bewegten Massen der Einpreßvorrichtung in der Schlußphase des Gießvorganges entstehen bei den bekannten Druckgießmaschinen außerordentlich hohe Druckspitzen, die die Anlage sehr belasten. Man hat daher bereits vorgeschlagen, diese Druckspitzen dadurch zu verringern, daß man den Druckspeicher und den den Preßkolben aufnehmenden Zylinder in unmittelbarer Nähe zueinander anordnet und den freifliegenden Kolben des Druckspeichers sowie den Großteil der beweglichen Teile der ganzen Vorrichtung aus Leichtmaterial herstellt (CH-PS 4 17 863). Hierdurch werden das Volumen an Treibmittel zwischen dem Druckspeicher und dem Preßkolben sowie die Massen des Preßkolbens und des im Druckspeicher angeordneten freifliegenden Kolbens klein gehalten. Die hierdurch erzielte Massenverringerung der bewegten Massen ist jedoch vergleichsweise gering, da der Treibmittelinhalt des Hochdruckspeichers und die Größe des darin angeordneten freifliegenden Kolbens einen bestimmten Wert nicht unterschreiten dürfen, wenn der geforderte hohe Druck in der Schlußphase des Gießvorganges auf den Preßkolben erreicht werden soll. Da die Gasbeaufschlagung des Hochdruckspeichers durchwegs mit Stickstoffflaschen erfolgt, die mit einem Höchstdruck von nur 140 atü gehandelt werden (vgl. »Gießerei« 52 (1965), Heft 18, Seite 559), höhere Gasdrücke daher nicht zur Verfügung stehen, ist der Verringerung des Druckmittelvolumcns für den Hochdruckspeicher in der Praxis sehr bald eine Grenze gesetzt. Dies hat bisher dazu geführt, daß das Volumen des Hochdruckspeichers in der gleichen Größenordnung gehalten werden mußte wie das des Niederdruckspeichers (vgl. DT-PS 11 58 669).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Einpreßvorrichtung der eingangs erläuterten Art die bewegten Massen der Vorrichtung noch kleiner zu halten, als dies bisher möglich war, beispielsweise ein Volumverhältnis von l:5des Hochdruckspeichers zum Niederdruckspeicher zu erzielen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von der eingangs erläuterten bekannten Einpreßvorrichtung dadurch gelöst,

daß der Hochdruckspeicher ein an sich bekannter Öl/-Gas-Druckspeicher mit fliegendem Kolben ist, nur einen Bruchteil des Volumens des Niederdruckspeichers aufweist und auf seiner Gasseite mit der Gasseite eines Öl/Gas-Steuerdruckspeichers mit fliegendem Kolben verbunden ist, dessen Ölfüllung veränderbar ist. Infolge der veränderlichen Ölfüllung des Steuerdruckspeichers lassen sich mittels der in der Druckgießmaschine ohnehin vorhandenen Hydraulikpumpen erheblich höhere Drücke im Hochdruckspeicher verwirklichen, als dies bisher möglich war. So können im Hochdruckspeicher Drücke bis zu 280 atü zur Anwendung kommen. Daraus resultiert die Möglichkeit, die Volumina im Hochdruckspeicher erheblich zu verringern, was wiederum zu entsprechend geringen Massen-Verzögerungen und -beschleunigungen führt. Da in der Schlußphase des Gießvorgangs auf den Preßkolben nur noch der Hochdruckspeicher wirkt, weil bei dessen Einschalten der Niederdruckspeicher, beispielsweise durch ein Rückschlagventil, vom Preßkolben getrennt wird, bleiben die durch die Massenverzögerungen auftretenden Druckspitzen außerordentlich gering.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß durch eine entsprechende Veränderung des Drucks der ölfüllung ein kontinuierlich regelbarer Nachdruck auf den Preßkolben einstellbar ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schnittbild einer Einpreßvorrichtung im Ruhezustand vor Beginn des Gießvorgangs,

Fig.2 die gleiche Vorrichtung während der Formfüllphase des Gießvorgangs,

F i g. 3 die gleiche Vorrichtung während der Endphase des Gießvorgangs.

In den F i g. 1 bis 3 ist mit 1 der Preßkolben bezeichnet, der in einem Preßzylinder 2 verschiebbar ist. Dieser Preßkolben betätigt mit seinem aus dem Preßzylinder herausragenden Stößel den eigentlichen, hier nicht dargestellten Gießkolben. Druckspeicher 3 ist ein vom Druckgefäß 12 her mit relativ niedrigem Druck beaufschlagter Speicher, dessen Treibmittelvolumen ausreicht, um den Preßkolben entlang seines Arbeitshubs, 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 Rückschlagventils 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 Endphasen-Druckspeichers 4 an den Preßzylinder. Seine nicht weiter dargestellte Steuerung geschieht entweder unter Ausnutzung des sich bei Formfüllung aufbauenden Gegendrucks von der Gießform her oder in Abhängigkeit vom Weg des Preßkolbens 1, wobei eine zusätzliche, von der jeweiligen Gießform bzw. Gießmaterial usw. abhängige Einstellmöglichkeit des Betätigungszeitpunktes vorgesehen ist. Der Steuerdruckspeicher 11 ist an den Endphasen-Druckspeicher 4 angeschlossen 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 13 mit Ventil 14 dient der Rückführung des Kolbens 20 der Druckeinrichtung 3; über Leitung 15 mit Ventil 9 wird der Preßkolben 1 und damit der Kolben 21 des Druckspeichers 4 zurückgestellt. Weitere Leitungen, die einem Überlauf oder einem Nachfüllen u. dgl. 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 Treibflüssigkeiten unter entsprechendem Druck beaufschlagt, so daß der Preßkolben 1 und die Kolben der Druckspeieher 3, 4 und U in ihre Ausgangslage zurückkehren. Mit Schließen der Ventile 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 14 ist die Vorrichtung für einen neuen Gießvorgang bereit, wie in F i g. 1 dargestellt ist.

Nach Bereitstellen einer neuen Gießform und entsprechenden Gießmaterials wird durch das öffnen der Ventile 5, 7 und 9 und damit der Rückschlagventile 6 und 8 der Preßkolben in an sich bekannter Weise mehrphasig beschleunigt. Eine Augenblicksaufnahme der Einpreßvorrichtung während der Formfüllphase des Gießvorgangs zeigt F i g. 2 in schematischer 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 1 auf seiner ganzen Fläche mit dem Druckmittel des Druckspeichers 3 beaufschlagt wird und somit seine Hubbewegung stark beschleunigt, wobei die Treibflüssigkeit vor der Abtriebsfläche des Preßkolbens durch das mittlerweile geöffnete Ventil 9 rasch entweichen kann. Die auf Grund der hohen Beschleunigung erreichte, hohe Kolbengeschwindigkeit wird während der gesamten Formfüllungsphase des Gießvorgangs aufrechterhalten, wobei ein auf Grund frühzeitiger Erstarrung eintretendes mangelhaftes Füllen der Gießform vermieden wird. Ist die Gießform mit Gießmaterial angefüllt, so hat die Erstarrung des Gießmaterials an den Formteilungs- und Paßfugen der Gießform bereits eingesetzt, so daß unter Anwendung hohen Drucks eine Nachverdichtung und restlose Formfüllung vorgenommen werden 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 Form 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 dem bereits unter Gegendruck stehenden Preßzylinder führt zu einem schlagartigen Schließen der Rückschlagventile 6 und 8, womit der Verbindungskanal zwischen Druckspeicher 3 und Preßzylinder 2 versperrt ist.

Dieses Stadium des Gießablaufs in der Endphase zeigt F i g. 3 in schematischer Darstellung. Bei der nun unter hohem Druck erfolgenden Nachpreßverschiebung des Preßkolbens 1 sind nur noch die Massen der folgenden Teile bzw. Flüssigkeit in Bewegung: Preßkolben 1 mit anhängendem Gießkolben, Treibflüssigkeitssäule 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 die insgesamt während der letzten Druckphase in Bewegung befindliche und damit auf Grund ihrer kinetischen Energie zu einer Staudruckspitze über dem Enddruck beitragende Masse wesentlich kleiner ist, als dies bei Anschluß des großvolumigen Druckspeichers 3 der Fall wäre.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

i O OD ODl Patentansprüche:

1. Einpreßvorrichtung für hydraulisch betriebene Druckgießmaschinen, mit einem Niederdruckspeicher zur Beaufschlagung des Preßkolbens während der Füllphase und mit einem Hochdruckspeicher zur Beaufschlagung des Preßkolbens während der End- und Nachdruckphase, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckspeicher (4) ein an sich bekannter ÖI/Gas-Druckspeicher mit fliegendem Kolben (21) ist, nur einen Bruchteil des Volumens des Niederdruckspeichers (3) aufweist und auf seiner Gasseite mit der Gasseite eines Öl/Gas-Steuerdruckspeichers (11) mit fliegendem Kolben (18) verbunden ist, dessen Ölfüllung (17) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungskanal zwischen dem Endphasen-Druckspeicher (4) und dem Preßzylinder (2) ein Ventil (10) vorgesehen ist, dessen in Abhängigkeit vom Preßkolbenweg erfolgende Steuerung eine Liinstellmöglichkeit aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, 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 Fonnfüllung erfolgende Steuerung aufweist.