DE2922914A1

DE2922914A1 - Verfahren und anordnung zum steuern des einpressvorganges bei kaltkammer- druckgussmaschinen

Info

Publication number: DE2922914A1
Application number: DE19792922914
Authority: DE
Inventors: Roland Fink
Original assignee: Oskar Frech Werkzeugbau & Co KG GmbH; Oskar Frech Werkzeugbau & GmbH
Current assignee: Oskar Frech GmbH and Co KG
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1980-12-11
Also published as: JPH0323261B2; GB2050891A; US4330026A; GB2050891B; JPS55165265A; DE2922914C2

Description

PATE NTAN WALTH

DR.-I N G. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H.OAQSTER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 29 11

-3—

Anmelder:

Oskar Frech

Werkzeugbau GmbH & Co. KG

Schorndorfer Strasse 32

7060 Schorndorf-Weiler

Verfahren und Anordnung zum Steuern des Einpreßvorganges "bei Kaltkammer-Druckgußmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern des Einpreßvorganges bei Kaltkammer-Druckgußmaschinen, der die erste Phase des Anfüllens der Form mit dem Druckgußmedium bis zum Angußstutzen, die zweite des Einschießens in die Endform unter Druckerhöhung und die dritte Phase der Druckmultiplikation in der ausgefüllten Form umfaßt, wobei eine vom Hub des Preßkolbens abhängige Steuerung der einzelnen Phasen über mindestens einen Endschalter erfolgt. Moderne Einpreßaggregate von Druckgußmaschinen arbeiten heute als sogenannte Drei-Kreis-Systeme. In der ersten Phase wird dabei der Preßkolben mit der Pumpenfördermenge vorwärtsbewegt. Die zweite Phase wird über einen zweiten Druckkreis mit separatem Speicher eingeleitet, wobei die Zuschaltung wegabhängig über einen

030050/0372

-4-

29229H

vom Preßkolben betätigten Endschalter erfolgt. Die dritte Phase wird über Beaufschlagung des dritten Druckkreises eingeleitet, der einen weiteren Druckspeicher enthält und im Gießprozeß die entscheidende Rolle für die Qualität der vergossenen Produkte ist.

Diese dritte Phase muß zu diesem Zweck ohne Verzögerung nach Beendigung der zweiten Phase einsetzen, die den Vorgang des Einschießens und des Auffüllens der gesamten Form bringt. Zur Zeit gibt es folgende Möglichkeiten, diese dritte Phase auszulösen:

a) Die Umschaltung von der zweiten auf die dritte Phase wird druckabhängig eingeleitet, d.h. der dritte Druckkreis wird aktiviert, wenn der Druck im Arbeitszylinder einen bestimmten Wert erreicht hat. Dadurch wird ein Rückschlagventil zum Tank geöffnet und dadurch ein Sitzventil, das die dritte Phase freigibt.

b) Die Umschaltung von der zweiten auf die dritte Phase erfolgt wegabhängig. Hierbei ist ein Endschalter vorgesehen, der in einer bestimmten Position des Preßkolbens das vorher erwähnte Sitzventil dadurch öffnet, daß ein elektromagnetisch betätigtes Ventil die Druckzufuhr zu dem von diesem Druck betätigten Sitzventil freigibt.

Die druckabhängige Umschaltung ist dabei zwar zwangsläufig, weist aber den Kachteil auf, daß die Schaltzeit des Druckfolgeventiles, das druckabhängig geschaltet wird, die Einleitung der dritten Phase verzögert. Die wegabhängige Umschaltung dagegen bringt bei richtiger Einstellung des Endschalters für die dritte Phase eine optimale Einpreßkurve.

In der Praxis ist es allerdings notwendig, bei der wegabhängigen Umschaltung die Einpreßkurve auf einem gesonderten Monitor sicht-

030050/0372

-5-

bar zu machen. Der Endschalter für die Einleitung der dritten Phase wird dann unter Beobachtung dieser Einpreßkurve solange verstellt, bis sich aus der Einpreßkur.e ergibt, daß die dritte Phase ohne Verzögerung nach der zweiten Phase einsetzt. Das bedeutet, daß der richtige Zeitpunkt für die Zuschaltung des wegabhängig aktivierten Steuerventiles gefunden werden muß, was einen reichen Schatz an Erfahrung und eine gewisse Feinfühligkeit voraussetzt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen, mit der dieser manuell zu steuernde Schaltvorgang vermieden und dadurch eine automatische Zuschaltung der dritten Phase ohne Verzögerung möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet, daß von einer bestimmten Ausgangsstellung des Preßkolbens an die Zeit gemessen wird, die verstreicht, bis der Druck im Arbeitszylinder vor dem Preßkolben einen vorbestimmten Wert erreicht hat, daß die Verzögerungszeit der die Druckmittelzufuhr in der dritten Phase freigebenden Ventilanordnung bestimmt und von der vorher ermittelten Zeit abgezogen wird und daß das Ende dieser Differenzzeit, die beim anschließenden Einpreßvorgang von der Ausgangsstellung des Preßkolbens abläuft, als Startsignal für das Auslösen der Ventilanordnung dient. Durch diese Ausgestaltung findet eine automatische Anpassung des Einsetzens der dritten Phase ohne Verzögerung an die zweite Phase statt. Die Qualität der nach dem neuen Verfahren hergestellten Erzeugnisse kann somit gleich hoch gehalten werden, auch wenn speziell ausgebildete Bedienungspersonen für die Druckgußautomaten nicht zur Verfügung stehen. Das neue Verfahren weist auch den Vorteil auf, daß dann, wenn die Metalldosierung zu der Druckgußkammer wegen Temperaturschwankungen in der Schmelze unterschiedlich ist, automatisch ein Ausgleich erfolgt. Die dritte Phase wird

030 0 5 0/0372

-6-

29229H

auch dann zum richtigen Zeitpunkt ohne Verzögerungen eingeleitet.

Es ist möglich, die Verzögerungszeit der die Druckmittelzufuhr in der dritten Phase freigebenden Ventilanordnung zu messen, beispielsweise dadurch, daß Stellungsventile mit Rückmeldung verwendet werden. In einfacher Weise kann die Verzögerungszeit beispielsweise nach einer empirischen Ermittlung als eine Konstante vorgegeben werden, so daß die Einrichtungen zur ständigen Bestimmung der Verzögerungszeit entfallen können. Es hat sich gezeigt, daß auch dann relativ gute Ergebnisse erzielt werden, wenn ein fester Wert für die Verzögerungszeit jeweils vorgegeben wird.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens kann dadurch gefunden werden, daß ein in der Ausgangslage des Preßkolbens aktivierbarer Endschalter als Einschalter und ein dem Arbeitszylinder zugeordneter Druckschalter als Ausschalter für einen Zeitzähler vorgesehen sind, der mit einer Einrichtung zur Ermittlung oder Vorgabe der Verzögerungszeit einem Differenzbildner vorgeschaltet ist, daß mindestens ein Speicher zur Aufnahme des gebildeten Differenzwertes und ein Komparator zum Vergleich des gespeicherten Differenzwertes mit dem beim nächsten Einpreßvorgang laufenden Zeitsignal vom Zeitzähler und zum Auslösen eines Signals bei Übereinstimmen der Zeiten vorgesehen sind und daß der Ausgang des Komparators die Ventilanordnung zur Freigabe der Druckmittelzufuhr in der dritten Phase und eine Einrichtung zum Löschen des Speichers beaufschlagt. Zweckmäßig kann dabei vorgesehen werden, zwei Speicher für den ermittelten Differenzwert vorzusehen, die abwechselnd vom Differenzbildner beaufschlagbar sind, weil dann eine bessere Kontrolle des Steuervorganges möglich ist und ein störungssicherer Ablauf.

030050/0372

—7—

29229H

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von einem Ausführungsbeispiel dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematisehen Schnitt durch ein Einpreßaggregat einer Druckgußmaschine, das mit einer bekannten druckabhängigen Steuerungsmöglichkeit für die Einleitung der dritten Phase und alternativ mit einer erfindungsgemäßen Steueranordnung ausgerüstet ist, wobei im wesentlichen nur die Ventilanordnungen gezeigt sind, über die die Steuervorgänge auslösbar sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Druckverlaufes im Arbeitszylinder des Einpreßaggregates in Abhängigkeit von der Zeit mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte und

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des neuen Steuerungsverfahrens.

In der Fig. 1 sind in einem Druckgehäuse mehrere Kolben und Venti!anordnungen forgesehen, die zur Durchführung der vorher erwähnten drei Phasen beim Druckgußvorgang vorgesehen sind. In einem Arbeitszylinder 2 ist der Preßkolben 5 verschiebbar angeordnet, dessen nicht gezeigtes Ende mit der Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgußmaschine in bekannter Weise zusammenwirkt. Abhängig von der Bewegung und der Druckbeaufschlagung des Preßkolbens 3 wird das flüssige Metall in die nicht gezeigten Formen gefördert und unter Druck gebracht, damit ein qualitativ hochwertiger Druckguß erreicht wird. Zur Einleitung der ersten Arbeitsphase dieses Druckgußvorganges wird über die Leitung 4-Druckmittel zu der Bohrung 5 und. über das Rückschlagventil 6 in den Arbeitszylinder 2 geleitet. Der Kolben wird dadurch von

030050/0372

-8-

der punktiert angedeuteten Stellung 3* zum Füllen der Druckgußform "bis etwa zum Anguß kurz vor den Formen in die Lage 3' ' gebracht, wonach Druckmittel zur Einleitung der zweiten Phase von einem zweiten Druckmittelkreislauf über die Leitung 7 zum Einsatz kommt und nach Umsteuerung des Sitzventiles 8 Druckmittel aus dem Speicher 9 unter hohem Druck und mit großer Geschwindigkeit in den Arbeitszylinder 2 geführt wird, so daß das in der Form anstehende Gußmaterial schnell in die Form eingeschossen wird. Die Umsteuerung des Sitzventiles 8 erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Stellung 3¹ ' d.es Preßkolbens 3 über einen Endschalter 10, der in bekannter Weise aus einem fest mit dem Preßkolben verbundenen Anschlag 11 und einem von diesem betätigten elektrischen Schalter 12 besteht. Über diesen Schalter wird das Elektromagnetventil 13 in die in der Fig. 1 gezeigte Stellung gebracht, in der Druckmittel von einem Steuerspeicher 14 das Rückschlagventil 15 öffnet, so daß Druckmittel aus dem Raum oberhalb des Sitzventiles 8, das zunächst geschlossen ist, in den Tank 16 zurückströmen kann und das Sitzventil 8 die Verbindung vom Speicher 9 zum Rückschlagventil 6 und zum Arbeitszylinder 2 öffnet.

Die dritte Phase kann nun in bekannter Weise beispielsweise dadurch eingeleitet werden, daß beim Erreichen eines bestimmten Druckes im Arbeitszylinder 2 und damit auch in der Verbindungsbohrung 17 das Schwellwertschaltventil 18 öffnet, so daß über den HiIfsdruckspeieher 14 Druckmittel durch das Steuerventil 19 zum Rückschlagventil 20 gelangen kann, das dann ebenso wie vorher bei dem Sitzventil 8 und dem Rückschlagventil 15 erläutert, die Verbindung zu dem Raum auf der rechten Seite des Sitzventiles 21 freigibt, so daß der im weiteren Druckspeicher 22 anstehende Druck auf den Multiplikatorkolben 23 und von diesem unter Ausnützung eines Übersetzungsverhältnisses über den Kolben 24 auf den Arbeitszylinder weitergeleitet werden kann. Der in der ausgezogenen Endstellung stehen-

030050/0372

-9-

29229U

de Preßkolben 3 setzt dadurch, das bereits in die Form eingeschossene Gießmaterial unter einen sehr hohen Druck, wodurch, bekanntermaßen der Qualitätsguß erreicht wird. Der Druckmittelkreis für die dritte Phase liegt an der Leitung 25 an. Zur Einleitung des geschilderten druckabhängigen Steuervorganges ist das Ventil 26 offen und das Ventil 27 im Bypass um das Schwellwertventil 18 geschlossen.

Diese Steuerung weist den Nachteil auf, daß infolge der Schaltzeiten der Ventile 18, 19, 20 und 21 eine relativ große Verzögerungszeit bis zum Einleiten der dritten Phase in Kauf genommen werden muß, was erfahrungsgemäß zu Fehlern in den Druckgußteilen führt.

Das Einpreßaggregat der Fig. 1 ist daher noch mit einem an sich bekannten druckabhängig wirkenden Schalter 28 versehen, der beim Erreichen eines bestimmten Druckes im Arbeitszylinder 2 ein elektrisches Signal abgibt. In diesem Fall wird dann das Ventil 26 geschlossen und das Ventil 27 geöffnet, so daß das Schwellwertventil 18 überbrückt ist.

Erfindungsgemäß wird nun die Einleitung der dritten Phase auf folgende Weise bewirkt:

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, in der der Druckverlauf im Arbeitszylinder 2 über der Zeit aufgetragen ist, daß bei Erreichen einer bestimmten Stellung des Preßkolbens 3, die der in Fig. 1 angedeuteten Lage 3¹¹ entspricht, über den Endschalter 12 die zweite Phase eingeleitet wird, wie das vorher erläutert wurde. Von diesem Zeitpunkt ab wird, wie anhand von Fig. 3 noch zu erläutern sein wird, die Zeit t^ gemessen, die vergeht, bis über den Druckschalter 28 ein bestimmter Druck im Arbeitszylinder 2, beispielsweise ein Druck von 140 bar angezeigt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,daß

030050/0372

-10-

der Start der dritten Phase, soll keine Verzögerung in der Drucksteigerung eintreten, innerhalb des Zeitint ervalles t,, so erfolgen muß, daß nach Ablauf der Zeit t^, die Ventilanordnung 19, 20, 21 die Druckmittelzufuhr zum Multiplikatorkolben 23 freigegeben hat. Das setzt demnach voraus, daß das Elektromagnetventil 19 um die Zeit t, vor Erreichen dieses Endpunktes beaufschlagt werden muß, die der Verzögerungszeit für das Ansprechen der Ventilanordnung entspricht. Diese Verzögerungszeit t-r kann nun beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß für das Schaltventil 19 ein Ventil mit Stellungsrückmeldung vorgesehen wird, das die Verzögerungszeit direkt zu messen erlaubt, oder daß für ein vorgegebenes Einpreßaggregat empirisch die Verzögerungszeit der geschilderten Ventilanordnung bestimmt wird. Dieser Wert kann dann beispielsweise als eine Konstante gegeben sein und wird von der vorher für den Einpreßvorgang ermittelten Zeit t* abgezogen. Beim darauffolgenden Einpreßvorgang, wenn also der Preßkolben 2 wieder von seiner Ausgangslage aus seinen Hub durchläuft, wird die zweite Phase wieder über den Endschalter 12 eingeleitet, während die dritte Phase nach Ablauf der Zeit t^ dadurch eingeleitet wird, daß das Elektromagnetventil I9 über die elektronischen Verstärkerstufen 29 der Steueranordnung der Pig. 3 beaufschlagt wird. Es ist dann die Gewähr dafür gegeben, daß im Zeitpunkt Tjjj die gewünschte Druckmultiplikation bis auf den Wert Pj₁₁ erfolgt, und zwar ohne daß beim Übergang von der zweiten zur dritten Phase ein Druckabfall zu erwarten wäre. Durch diesen Druckverlauf, der in der Fig. 2 gezeigt ist, können qualitativ hochwertige Druckgußteile hergestellt werden. Da der Druckgußablauf automatisch gesteuert wird, ist auch für eine gleichbleibende Qualität gesorgt.

In der Pig. 3 ist das Blockschaltbild einer Steueranordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens gezeigt. Es ist zu erkennen, daß sowohl der Endschalter 10, der dem Preßkolben 2 zugeordnet

030050/0372

-11-

ist, als auch der 'druckabhängig auslösbare Schalter 28 einem Zähler 30 zugeordnet sind, wobei das Einschalten des Zählers über den Endschalter 10 wegabhängig erfolgt, während der Zähler, wie vorher erwähnt, druckabhängig vom Schalter 28 wieder abgeschaltet wird. Die zwischen diesem Ein- und Ausschaltvorgang ermittelte Zeit t^ wird einmal einem Rechner bzw. einem Differenzbildner 31 weitergeleitet, dem auch die im Ausführungsbeispiel empirisch ermittelte Zeitkonstante t, aus einer entsprechenden Einrichtung 32 zugeleitet wird. Der Differenzbildner bildet die Differenz t^ - t-, = t^ und gibt diesen Wert an den Speicher 33 bzw. jeweils wechselweise an den Speicher 3^- weiter. Jeweils ausgelöst vom Endschalter 10 werden dabei über die Freigabeeinrichtung 35 die Speicher 33 und. 34- jeweils zur Aufnahme des ermittelten Wertes t^, freigegeben. Jedem Speicher 33 und 34- ist ein Komparator 36 nachgeordnet, der über eine Verbindungsleitung 37 auch vom Zähler 30 her beaufschlagt ist. Ist daher der erste Einpreßvorgang durchlaufen und der darauffolgende Einpreßvorgang eingeleitet, so werden in dem jeweils aktivierten Komparator (abhängig davon, ob der Speicher 33 oder der Speicher 34 im Einsatz ist) die Werte t^, aus dem Speicher jeweils mit dem laufenden, vom Zähler 30 aus ankommenden, ständig anwachsenden Wert ty, verglichen. Erreicht ty, den Wert t^, so gibt der Ausgang des Komparators 36 ein Schalt signal ab, das über eine jeweils zugeordnete Umschalteinrichtung 37 elektronischer Art die elektronischen Verstärkerstufen 29 beaufschlagt, die wiederum in der vorher geschilderten Weise das Ventil 19 beaufschlagen. Das Ventil 19 wird daher, wie anhand der Fig. 2 erläutert, nach Ablauf der Zeit t^ beaufschlagt, so daß die dritte Phase zum Zeitpunkt Tj₁₁ verzögerungslos an die zweite Phase anschließt.

Die TJms ehalt einrichtungen 37* geben außerdem über die Leitungen

38 jeweils dann, wenn sie von ihrem zugeordneten Komparator 36 die Schalt signale erhalten, Signale an je eine Löscheinrichtung

39 ab, die jeweils den zugeordneten Speicher 33 oder 34 loschen

030050/03 72

und auch, die vom vorhergehenden Zählvorgang im Zähler 30 und im Differenzbildner 31 noch vorhandenen Werte löschen.

030050/0372

Claims

Ansprüche

Verfahren zum Steuern des Einpreßvorganges bei Kaltkammer-Druckgußmaschinen _: der die erste Phase des Anfüllens der Form mit dem Druckgußmedium bis zum Angußstutzen, die zweite Phase des Einschießens in die Endform unter Druckerhöhung und die dritte Phase der Druckmultiplikation in der ausgefüllten Form umfaßt, wobei eine vom Hub des Preßkolbens abhängige Steuerung der einzelnen Phasen über mindestens einen Endschalter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß von einer bestimmten Ausgangsstellung des Preßkolbens an die Zeit gemessen wird, die verstreicht, bis der Druck im Arbeitszylinder vor dem Preßkolben einen vorbestimmten Wert erreicht hat, daß die Verzögerungszeit der die Druckmittelzufuhr in der dritten Phase freigebenden Ventilanordnung bestimmt und von der vorher ermittelten Zeit abgezogen wird und daß das Ende dieser Differenzzeit, die beim anschließenden Einpreßvorgang von der Ausgangsstellung des Preßkolbens ab läuft, als Startsignal für das Auslösen der Ventilanordnung dient.

0300 5 0/0372

-2-

29229H
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit als Konstante eingegeben wird.
3- Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Ausgangslage des Preßkolbens (3) aktivierbarer Endschalter (10) als Einschalter und ein dem Arbeitszylinder (2) zugeordneter Druckschalter (28) als Ausschalter für einen Zeitzähler (30) vorgesehen wird, der mit einer Einrichtung (32) zur Ermittlung oder Vorgabe der Verzögerungszeit (t~) einem Differenzbildner (3I) vorgeschaltet ist, daß mindestens ein Speicher (33, 3^) zur Aufnahme des gebildeten Differenzwertes (t^) und ein Komparator (36) zum Vergleich des gespeicherten Differenzwertes mit dem beim nächsten Einpreßvorgang laufenden Zeitsignal (t^,) vom Zeitzähler (30) und zum Auslösen eines Signals beim Übereinstimmen der Zeiten (t^ = t^.) vorgesehen wird und daß der Ausgang des Komparators (36) die Ventilanordnung (19) zur Freigabe der Druckmittelzufuhr in der dritten Phase und eine Einrichtung (39) zum Löschen des Speichers (33, 3^) beaufschlagt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Speicher (33, 34) für den ermittelten Differenzwert (t/i) vorgesehen sind, die abwechselnd vom Differenzbildnet (31) beaufschlagbar sind.

030050/0372

-3-