DE2406528C2

DE2406528C2 - Regelvorrichtung für eine nach dem Mehrphasenprinzip arbeitende Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE2406528C2
Application number: DE19742406528
Authority: DE
Inventors: Friedrich Böhnlein; Roland Geier; Gerhard Brescia Zaiss
Original assignee: Idra Pressen 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Idra Pressen 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2406528A1; GB1490282A; IT1031644B; BR7500826A

Description

Die Erfindung betrifft e^;.ne Regelvorrichtung für eine nach dem Mehrphasenprinzip arbeitende Druckgießmaschine mit einem in einem Preßzylinder verschiebbaren Preßkolben und einem in einem Multiplikatorzylinder verschiebbaren Multiplikatorkolben, der unter Vorspannung setzbar ist, wobei der in den Arbeitsraum des Preßzylinders und der in den Druckraum des Multiplikatorzylinders mündenden Druckmittelzufuhrleitung jeweils Druckmittelstellglieder zugeordnet sind, die über ein Einstellglied einstellbar sind.

An Druckgießmaschinen wird immer wieder festgestellt, daß zwar nach Einstellung der Maschinen bei Produktionsbeginn einwandfreie Druckgußteile abgegossen werden, daß jedoch mit zunehmender Produk-ί tionsdauer Ausschuß entsteht, obwohl an der Maschineneinstellung keinerlei Veränderung vorgenommen wurde.

Um die Qualitätsverschlechterung wieder rückgängig zu machen, ist früher die Druckgießmaschine von Hand

ίο verstellt worden. Dabei hing es von der Erfahrung des Einstellers ab, ob das richtige Ventil verstellt wurde und so die gewünschte Gußqualität wieder rasch erhalten wurde.

Seit einigen Jahren ist die elektronische Meßtechnik soweit entwickelt worden, daß der Druckgießer die wichtigsten am Gießverfahren beteiligten Einflußgrößen mit ausreichender Genauigkeit messen und auswerten kann. Dabei hat sich gezeigt, daß insbesondere die Einstellwerte an der Einpreßeinheit starke

2" Schwankungen aufweisen, was sich besonders nachteilig auf die Güte der Gußteile auswirkt. Die Ursache hierfür ist primär die Änderung der Viskosität, der Reibung, der Leckverluste usw, die sich vor allem infolge der sich ändernden Temperatur des Hydraulikmediums der Druckgießmaschine, einstellen. .

Zur Überwachung der Preßteil-Einstellwerte wurden in einigen Betrieben zum Teil sehr aufwendige Meßanlag-jn verwendet. So werden die infrage kommenden Parameter bei ungenügender Gußqualität mit

ω geeigneten Meßwertaufnehmern kontrolliert. Durch Vergleichen der gemessenen Werte mit den aus früheren Messungen bekannten optimalen Einstellwerten ergeben sich Hinweise, wo bzw. in welchem Bereich Abweichungen vorhanden sind, so daß der Druckgießer

J 5 durch manuelle Verstellung der entsprechenden Ventile Abhilfe schaffen kann. Solches Vorgehen erfordert zur Aufrechterhaltung gleichbleibender Gußqualität laufende Kontrollmessungen. Der finanzielle und personelle Aufwand, der hierzu notwendig ist, ist jedoch so groß,

daß praktisch von der laufenden Überwachung abgesehen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art zur Einhaltung der während der einzelnen Einpreßphasen erforderlichen Druckmittelzufuhr derart auszubilden, daß die wichtigsten Einstellwerte während des Einpreßvorganges erfaßt und ggf. selbsttätig berichtigt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt die Regelvorrichtung erfindungsgemäß mindestens einen Sollwertgeber (SE) für die Vorgabe der Zeitdauer (X_K) einer Einpreßphase, mindestens einen Istwertmesser (M) zur Ermittlung der tatsächlichen Zeitdauer (X) einer Einpreßphase, mindestens einen Vergleicher (VC) zum Vergleich des jeweiligen Zeitsollwertes (Xk) und des Zeitistwertes (X) und zur Erzeugung eines Stellsignals (Y) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen Zeitsollwert (Xk) und Zeitistwert (X) una eine Stellvorrichtung zur Betätigung des jeweiligen Einstellgliedes in Abhängigkeit des Stellsignals (Y). "

Vorteilhafterweise ist der Regeleinrichtung für jede Einpreßphase ein Zeitzähler zugeordnet, an welchem die gewünschte Einpreßzeit (Sollzeit) einstellbar ist und welcher die tatsächliche Dauer (Istzeit) der einzelnen Einpreßphasen und die Abweichung der Istzeit von der Sollzeit anzeigt.

Günstig ist es darüber hinaus, wenn jeder Zeitzähler in Abhängigkeit von einem bestimmten Druck hinter dem Preßkolben impulsgesteuert ist.

Von besonderem Vorteil ist es noch, wenn die Regeleinrichtung ein auf den gewünschten Sollwert einstellbares Gerät aufweist, mit dem der Druck während der ersten Einpreßphase hinter dem Preßkolben überwacht wird. Bei Überschreitung des eingestellten Sollwertes gibt eine Anzeige den entsprechenden Hinweis für vorhandene unerwünschte Reibung.

Wenn der Vorspanndruck unter Heranziehung eines Mengenregulierungsblockes mit mehreren Stellgliedern über ein Eingangsglied, insbesondere einen Stufenschalter, einstellbar ist, dann empfiehlt es sich des weiteren, einen gesonderten Regler für die Herstellung und Aufrechterhaltung des Multiplikatorendruckes vorzusehen, welcher Regler vornehmlich zu einer Baueinheit mit der übrigen Regeleinrichtung vereinigt ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

Fig. 1 das Einpreßteil einer Druckgießmaschine, schematisch mit mengenregulierbarer Druckmittelversorgung,

Fi g. 2 einen Wählschalter mit drei Ebenen, schaubildlich,

Fig. 3 den Druckverlauf im Preßzylinder einer Druckgießmaschine,

F i g. 4 eine Blockdarstellung eines Druckmittelmengenreglers, wie er bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung zur Anwendung kommt,

F i g. 5 eine Einstelltafel für die Bedienungs- und Kontrollelemente.

Im Preßzylinder 1 ist ein Preßkolben 2 axial verschieblich geführt. Eine Kolbenstange 3 ist mit einem nichtgezeigten Schußkolben verbunden, mittels welchem das Metall in eine gleichfalls nichtgezeigte Druckgießkokille gedruckt wird. An den Preßzylinder 1 schließt ein Multiplikatorzylinder 4 an, in welchem ein Multiplikatorkolben 5 axialverschieblich geführt ist. Die Kolbenstange 6 des Multiplikatorkolbens 5 durchsetzt einen Vorspannraum 7 und eine Wand 8. Die Kolbenstange 6 weist eine durchgehende Längsbohrung 9 auf. Im übrigen ist im Multiplikatorkolben 5 ein Rückschlagventil 10 vorgesehen.

Der Einpreßdruck auf den Preßkolben 2 wird von einem Akkumulator 11 aus geliefert, mit dem eine Leitung 12 verbunden ist, an welche parallelliegend Blenden 13 bis 17 angeschlossen sind. Die Querschnitte dieser Blenden sind unterschiedlich bemessen. Ihre Abstufungen sind insbesondere so gewählt, daß ausgehend von der kleinsten Blende die Blendenöffnungen der jeweils folgenden Blende jeweils die doppelte Druckmittelmenge der vorangegangenen Blende pro Zeiteinheit durchfließen lassen. Die Blenden 13 bis 17 sind mit ihnen jeweils zugeordneten magnetisch zu betätigenden Wegeventilen 18 bis 22 zu einer Baueinheit in Form eines Hydraulikblockes zusammengefaßt. Die Wegeventile 18 bis 22 werden von einem elektrischen Drehschalter 23 geschaltet, wie er in F i g. 2 veranschaulicht ist. Allerdings weist der Drehschalter in Abweichung von dem dargestellten Schalter fünf Ebenen auf. Der Drehschalter hat 2" Raststellungen, wobei π die Zahl der Blenden angibt. Es sind also bei dem mit 24 bezeichneten Hydraulikblock 2⁵ = 32 Raststellungen vorhanden. Somit lassen sich auch 32 verschiedene Druckmittelmengen in der zu dem Einpreßteil 23 führenden Leitung 26 einstellen.

Der Druck im Vorspannraum 7 kann ebenfalls unter Heranziehung eines Mengenregulierungsblocks gewählt werden. Dieser Hydraulikblock, der mit 27 bezeichnet ist, weist vier Stellglieder, nämlich Blenden 28 bis 31 auf. In diesem Fall sind 2⁴, also 16 unterschiedliche Mengen einstellbar. Die Einstellung erfolgt wiederum über einen Wählschalter nach F i g. 2, der hier allerdings vier Ebenen aufweisen muß und zum Schalten von Wegeventilen 32 bis 35 dient. Ein zugehöriger Druckspeicher ist mit 36 bezeichnet.

Die erläuterte Druckgießmaschine arbeitet nach dem Dreiphasenprinzip, wobei während der Speicheraufladung die nichtgezeigte Druckwaage gesperrt wird. Der

to Druckverlauf im Preßzylinder 1 einer solchen Kaltkammermaschine ist in F i g. 3 wiedergegeben. Jn der ersten Einpreßphase, die sich über die Zeitspanne t\ erstreckt, bewegt sich Preßkolben verhältnismäßig langsam, wobei das flüssige Metall zur Druckgießkokille geschoben wird. Der Druck Pj hinter dem Preßkolben 2 während der ersten Einpreßphase ist bei einwandfreien Verhältnissen vernachlässigbar klein. In der zweiten Einpreßphase, die sich über die Zeit f2 erstreckt, wird der Preßkolben 2 auf höhere Geschwindigkeit beschleunigt.

2Ii Dabei wird das flüssige Metall in die Druckgießkokille gepreßt. Der Druck hinter dem Preßkolben 2 steigt nach beendeter Kohlenfüllung auf den Wert Pi an. In der dritten Einpreßpriase, die sich über die Zeitspanne r₃ erstreckt, wird das flüssige Metall im Kokillenhohlraum

2ϊ nachverdichtet. Dabei steigt der Druck hinter dem Preßkolben 2 von Pi über P% und Pi. an. Pj liegt wenige bar unter Pt. Pi ist der Druck, bei dem der Zeitzähler für h abschaltet.

Für serienmäßig zu erzeugende Gußteile lassen sich

jo die günstigsten Zeiten t\, ti und h sowie die zugehörigen Drücke unschwer durch Versuchsabgüsse ermitteln. Wenn davon ausgegangen wird, daß zwischen dem Weg 5 des Preßkolbens 2 und seiner Geschwindigkeit ν sowie der Zeit t der Zusammenhang besteht s=vxi, dann

π ergibt sich rechnerisch für die Zeitspannen ti, !2 und fj

ein Wert nach der Beziehung t=—. Für die erste Einpreßphase gilt demnach ii = — . Die Geschwindig-

keit des Preßkolbens 2 ist (Fig. 1) davon abhängig, welche Druckölmengen über die Leitung 26 nach dem Einpreßteil 25 gelangen. Die Druckmittelmengen, welche zur Leitung 26 vom Akkumulator 11 aus gelangen, werden bestimmt durch die jeweils gewählten Raststellungen des zu den Wegeventilen 18 bib 22 gehörenden Wählschalters nach F i g. 2 mit fünf Ebenen. Da der Wählschalter 2", also 32 Raststellungen einnehmen kann, zu welchen unterschiedlichen Druckmittelmengen gehören, die an die Leitung 26 gelangen, gehört zu jeder Raststellung des betrachteten Wählschalters eine eindeutig bestimmte Geschwindigkeit des Preßkolbens 2.

Es sei angenommen, daß die Geschwindigkeit des Preßkolbens 2 in der ersten Einpreßphase 0,15m/sek betragen soll. Bei einer Versuchsausführung war diese Preßkolbengeschwindigkeit dann erreicht worden, wenn der Wählschalter die Raststellung »8« einnahm. Wenn nun davon ausgegangen wird, daß der Preßkolben 2 in der ersten Einpreßphase den Weg von 240 mm zurücklegt, dann ergibt sich aus der Beziehung fi = —

für ii der Wert 1,6 Sekunden.

Wenn die Sollzeiten für /ι, h und tz bekannt sind, dann kann unter Heranziehung einer Regeleinrichtung, wie b5 sie grundsätzlich in Fig.4 dargestellt ist, dafür gesorgt werden, daß die Zeiten t\, tz, h bei den einzelnen Druckgießvorgängen hergestellt und aufrechterhalten wird.

Die Regeleinrichtung nach Fig. 4 weist einen Sollwerteinsteller Sfauf, der in der ersten Einpreßphase zum Einstellen von UsOu(Xk)dient. Außerdem ist eine Meßeinrichtung M, beispielsweise ein Zeilzähler, vorhanden, welcher die tatsächlich benötigte Zeit iu,, l'Xj mißt. Des weiteren gehört der Regeleinrichtung ein Vergleicher VG an, der die Regelabweichung bildet und sie in die entsprechende Stellgröße ^umwandelt und an das Stellglied liefert. Dieses Stellglied bewirkt ein der Stellgröße entsprechendes Verdrehen des Wählschalters, wodurch größere oder geringere Druckmittelmengen ■ an den Preßkolben 2 gelangen und dessen Geschwindigkeit so beeinflussen, daß die Zeit fi;_s, der Zeit Usoiiangeglichen wird.

Die Einstellung und Überwachung der selbsttätigen Regelung wird besonders einfach, wenn die Bedienungsund Kontrollelemente an einer gemeinsamen Einstelltafel zusammengefaßt sind. Eine solche Einstelltafel ist in F i g. 5 wiedergegeben. Sie weist links eine Einstellmöglichkeit für die Sollzeiten des Preßkolbens 2 in den jeweiligen Einpreßphasen auf. Rechts außen ist eine Anzeige für die jeweils gemessene Istzeit des Preßkolbens 2 in den jeweiligen Einpreßphasen vorgesehen. Außerdem können auf der Einstelltafel die zulässigen Abweichungen von den Sollzeiten eingestellt werden, und schließlich sind noch vier Wählschalter vorgesehen, und im Feld für die erste Einpreßphase sind ferner eine Einstellmöglichkeit 49 für den maximal zugelassenen Druck P\ und eine Anzeigelampe 50 verbunden, die bei Überschreiten des zugelassenen Druckes P\ aufleuchtet.

Vor Beginn des Druckgießens werden die Wählschalter 37 bis 40 (F i g. 5) auf die gewünschten Raststellungen eingestellt. Außerdem werden die Sollzeiten U, t₂ und Γ3 bei 41, 42, 43 und die zulässigen Abweichungen bei 44 bis 46 sowie der zulässige Druck P\ bei 49 eingestellt. Nachdem die Druckgießkokille geschlossen ist. löst die Metallbeschickungseinrichtung über einen nichtgezeigten Kontakt das Kommando zur ersten Einpreßphase aus. Entsprechend der Einstellung des Wählschalters 37 wird Druckmittel vom nichtgezeigten Mengenregelblock für die Maschinenbewegungen abgerufen und gelangt über die Leitung L zum Preßkoiben 2. Mit dem Kommando zur ersten Einpreßphase wird auch der Zeitzähler für fi in Gang gesetzt Sollte der Druck Pi den bei 49 eingestellten Druck überschreiten, dann leuchtet die Lampe 50 auf. was für den Bedienungsmann Anlaß ist, die Ursache zu ermitteln und zu beseitigen.

Von der Kolbenstange 3 (Fig. 1) aus wird nach Zurücklassen des vorgesehenen Weges des Preßkolbens 2 während der ersten Einpreßphase die Umschaltung auf die zweite Einpreliphase bewirkt. Sobald nach Betätigen des Umschalters der Preßkolben 2 in der zweiten Einpreßphase beschleunigt wird, gibt ein eigens hierzu vorgesehener und mit dem Preßkolben 2 verbundener Impulsaufnehmer an den Zeitzähler für fi den Abschaltimpuls und gleichzeitig den Startimpuls für den Zeitzähler von t2- Die gemessene Istzeit fi wird bei 51 angezeigt- Überschreitet bei der laufenden Produktion die gemessene Istzeit ti in der ersten Einpreßphase die maximal zulässige Sollzeit beispielsweise dreimal hintereinander in der gleichen Richtung, dann bewirkt die Stellgröße Y, etwa über einen Verstellmotor, das Verstellen des Wählschalters 37 um eine Stufe in der gewünschten Richtung. Die Ausbildung ist so getroffen,

daß das Verstellen des Wählschalters 37 nur dann ausgeführt wird, wenn Pi den zugelassenen Wert nicht überschritten hat.

Für den folgenden Schuß ist durch das Verstellen des Wählschalters 37 die in die Leitung 26 und damit an den Preßkolben 2 geführte Ölmenge entsprechend dem vorgenommenen Stufensprung geändert worden, was zu einer Änderung der Geschwindigkeit des Preßkolbens 2 und damit zu einer Veränderung von fi„, in Richtung iu,,// führt. Dieser Regelvorgang um eine Stufe wird wiederholt, falls ii,₍, auch nach dem folgenden Schuß noch außerhalb der Toleranz von ;,„,,; liegen sollte.

In der zweiten Einpreßphase ist der Wählschalter 38 für die an das Einpreßteil 25 gelieferten Druckmittelmengen verantwortlich. Sobald die Umschaltung von der ersten auf die zweite Phase erfolgt, wird also die am Wählschalter 38 eingestellte Menge des Hydraulikmediums abgerufen, wodurch die Geschwindigkeit des Preßkolbens 2 erhöht wird.

Überschreitet bzw. unterschreitet während der laufenden Druckgußfertigung die tatsächlich gemessene Zeit t2,si die eingestellte Sollzeit um die zugelassene Abweichung dreimal hintereinander nach der gleichen Richtung, so veranlaßt die Stellgröße der Regeleinrichtung (F i g. 4) das Verstellen des Wähischalters 38 um jeweils eine Schaltstufe, bis i2,« wieder innerhalb des gewünschten Toleranzfeldes von hsoii liegt. Wiederum ist die Ausbildung so getroffen worden, daß eine Nachregulierung von /2«, unterbleibt, wenn während der ersten Einpreßphase der zulässige Druck Pi überschritten wurde.

Der Zeitzähler für h schaltet ab, wenn der Druckaufnehmer im Einpreßzyünder mit dem Druck P₂ beaufschlagt wird. Zugleich erhält der Zeitzähler für r₃ seinen Startimpuls. Den Abschaltimpuls erhält er dann, wenn der Druck Pi im Einpreßzylinder vorhanden ist. Sobald der Druck P₂ erreicht ist, schließt auch das Rückschlagventil 10 (Fig. 1). Außerdem wird dem Druckmittel im Vorspannraum 7 die Möglichkeit gegeben, in den Tank 36 zu entweichen. Die Menge des über die Leitung 51 aus dem Vorspannraum 7 abfließenden Druckmittels wird mittels des Wählschalters 39 (F i g. 5) bestimmt, der den Wegeventilen 32 bis 35 zugeordnet ist Sobald der Druck im Vorspannraum 7 unter dem rechts in F i g. 1 auf den Multipiikatorkolben 5 wirkenden Druck liegt wird der Multiplikatorkolben 5 nach links verschoben, so daß auf den Preßkolben 2 der multiplizierte Druck zur Wirkung kommt

Sobald der gemessene Wert tus, nicht innerhalb des Toleranzbereichs von t3_SOn liegen, so wird auch hier bei dreimaliger Toieranzüber- bzw. -unterschreitung von einem Stellantrieb aufgrund der Stellgröße von der Regeleinrichtung nach F i g. 4 der Wählschalter 39 um jeweils eine Stufe nachgestellt, und zwar so lange, bis fe,« wieder im gewünschten Bereich hsoiiliegt

Am Wählschalter 40 (Fig.5) wird der Multiplikatorendruck eingestellt, wobei jeweils entsprechend dem am Schalter 40 eingestellten multiplizierten Enddruck P₄ von dem nichtgezeigten Druckregelblock für die Maschinenbewegungen der zugehörige Ladedruck für den Speicher 36 und damit den Vorspannraum 7 abgerufen wird. Ein solcher digital einzustellender Regelblock ist bereits vorgeschlagen worden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunsien

Claims

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für eine nach dem Mehrphasenprinzip arbeitende Druckgießmaschine mit einem in einem Preßzylinder verschiebbaren Preßkolben und einem in einem Multiplikatorzylinder verschiebbaren Multiplikatorkolben, der unter Vorspannung setzbar ist, wobei der in den Arbeitsraum des Preßzylinders und der in den Druckraum des Multiplikatorzylinders mündenden Druckmittelzufuhrleitung jeweils Druckmittelstellglieder zugeordnet sind, die über ein Einstellglied einstellbar sind, gekennzeichnet durch mindestens einen Sollwertgeber (SE) für die Vorgabe der Zeitdauer (Xk) einer Einpreßphase, mindestens einen Istwertmesser (M) zur Ermittlung der tatsächlichen Zeitdauer (X) einer Einpreßphase, mindestens einen Vergleicher (VG) zum Vergleich des jeweiligen Zeitsollwertes (Xk) und des Zeitistwertes (X) und zur Erzeugung eines Stellsignals (Y) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen Zeitsollwert (Xk) und Zeitistwert (K) und eine Stellvorrichtung zur Betätigung des jeweiligen Einstellgliedes in Abhängigkeit des Stellsignals (Y).

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Istwertmesser (M) durch den Druck im Arbeitsraum des Preßzylinders (1) steuerbar ist.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Istwertmesser (M) durch einen mit dem Preßkolben (3) verbundenen Impulsaufnehmer steuerbar ist.

4. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Wegaufnehmer zur Messung des vom Preßkolben (2) während jeder Einpreßphase zurückgelegten Weges aufweist.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten von der ersten auf die zweite Einpreßphase durch den Wegaufnehmer gesteuert ist.

6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Sollwertgeber zur Vorgabe des Druckes im Arbeitsraum während der ersten Einpreßphase, einen Druckaufnehmer zur Messung des tatsächlichen Druckes, einen Komparator zum Vergleich von eingestelltem Druck und tatsächlichem Druck sowie eine Anzeigevorrichtung (50) umfaßt, welche das Überschreiten des eingestellten Druckes (Pt) anzeigt.