DE2922914C2

DE2922914C2 -

Info

Publication number: DE2922914C2
Application number: DE2922914A
Authority: DE
Inventors: Roland 7065 Winterbach De Fink
Original assignee: Oskar Frech GmbH and Co KG
Current assignee: Oskar Frech GmbH and Co KG
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1990-06-21
Also published as: JPS55165265A; JPH0323261B2; GB2050891B; US4330026A; DE2922914A1; GB2050891A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Ein preßvorganges bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen nach dem Ober begriff des Anspruches 1.

Moderne Einpreßaggregate von Druckgußmaschinen arbeiten heute als sogenannte Drei-Kreis-Systeme. In der ersten Phase wird dabei der Gießkolben mit der Pumpenfördermenge vorwärtsbewegt. Die zweite Phase wird über einen zweiten Druckkreis mit sepa ratem Speicher eingeleitet, wobei die Zuschaltung wegabhängig über einen vom Gießkolben 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 ver gossenen Produkte spielt.

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 aus zulösen:

a) Die Umschaltung von der ersten auf die dritte Phase wird druckabhängig eingeleitet, d. h. der dritte Druckkreis wird aktiviert, wenn der Druck im Arbeitszylinder einen be stimmten Wert erreicht hat. Dadurch wird ein Rückschlag ventil zum Tank geöffnet und dadurch ein Sitzventil, das die dritte Phase freigibt.
b) Die Umschaltung von der zweiten auf die dritte Phase erfolgt wegabhängig, wie dies in der DE-AS 20 58 112 offenbart ist. Hierbei ist ein Endschalter vorgesehen, der in einer bestimmten Position des Gießkolbens das vorher erwähnte Sitzventil dadurch öffnet, daß ein elektroma gnetisch betätigtes Ventil die Druckzufuhr zu dem von diesem Druck betätigten Sitzventil freigibt.

Die druckabhängige Umschaltung ist dabei zwar zwangsläufig, weist aber den Nachteil auf, daß die Schaltzeit des Druck folgeventiles, das druckabhängig geschaltet wird, die Ein leitung der dritten Phase verzögert. Die wegabhängige Um schaltung dagegen bringt bei richtiger Einstellung des End schalters für die dritte Phase eine optimale Einpreßkurve.

In der Praxis ist es allerdings notwendig, bei der wegab hängigen Umschaltung die Einpreßkurve auf einem gesonderten Monitor sichtbar zu machen. Der Endschalter für die Einleitung der dritten Phase wird dann unter Beobachtung dieser Einpreß kurve solange verstellt, bis sich aus der Einpreßkurve ergibt, daß die dritte Phase ohne Verzögerung nach der zweiten Phase einsetzt. Das bedeutet, daß der richtige Zeitpunkt für die Zu schaltung des wegabhängig aktivierten Steuerventiles gefunden werden muß, was einen reichen Schatz an Erfahrung und eine ge wisse Feinfühligkeit voraussetzt.

Zwar ist eine gesteuerte Zuschaltung des Multiplikators aus der DE-AS 20 58 112 bekannt, jedoch wird dieser dort von dem die zweite Phase einleitenden Schaltelement zusätzlich ausgelöst. Dabei wird geschätzt, daß die Dauer der zweiten Phase in etwa der Verzögerungszeit des Multiplikators entspricht. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht daher keine exakte, zuverlässige Schaltung der dritten Phase ohne Verzögerung.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzu schlagen, mit der der manuell zu steuernde Schaltvorgang ver mieden und eine automatische Zuschaltung der dritten Phase ohne Verzögerung möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschla gen. Durch diese Ausgestaltung findet eine automatische Anpas sung des Einsetzens der dritten Phase ohne Verzögerung an die zweite Phase statt. Die Qualität der mit der neuen Vorrichtung hergestellten Erzeugnisse kann somit gleich hoch gehalten werden, auch wenn speziell ausgebildete Bedienungspersonen für die Druckgußautomaten nicht zur Verfügung stehen. Die neue Vorrichtung weist auch den Vorteil auf, daß dann, wenn die Metalldosierung zu der Gießkammer wegen Temperaturschwankungen in der Schmelze unterschiedlich ist, automatisch ein Ausgleich erfolgt. Die dritte Phase wird auch dann zum richtigen Zeit punkt 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 stän digen 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.

Zweckmäßig kann vorgesehen werden, zwei Speicher für den er mittelten Differenzwert vorzusehen, die abwechselnd vom Differenzbildner beaufschlagbar sind, weil dann eine bessere Kontrolle des Steuervorganges möglich ist und ein störungs sicherer Ablauf.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von einem Ausfüh rungsbeispiel dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Einpreß aggregat einer Druckgußmaschine, das mit einer be kannten druckabhängigen Steuerungsmöglichkeit für die Einleitung der dritten Phase und alternativ mit einer erfindungsgemäßen Steueranordnung ausgerüstet ist, wobei im wesentlichen nur die Ventilanordnungen ge zeigt 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 Verfahrens schritte und

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervor richtung.

In der Fig. 1 sind in einem Druckgehäuse mehrere Kolben und Ventilanordnungen vorgesehen, die zur Durchführung der vorher erwähnten drei Phasen beim Druckgußvorgang dienen. In einem Arbeitszylinder (2) ist der Gießkolben (3) verschiebbar an geordnet, dessen nicht gezeigtes Ende mit der Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgußmaschine in bekannter Weise zusammenwirkt. Abhängig von der Bewegung und der Druckbeaufschlagung des Preß kolbens (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 der punktiert angedeuteten Stellung 3′ zum Füllen der Druckguß form bis etwa zum Anguß kurz vor den Formen in die Lage 3′′ ge bracht, wonach Druckmittel zur Einleitung der zweiten Phase von einem zweiten Druckmittelkreislauf über die Leitung 7 zum Ein satz kommt und nach Umsteuerung des Sitzventiles 8 Druckmittel aus dem Speicher 9 unter hohem Druck und mit großer Geschwindig keit 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 Ab hängigkeit von der Stellung 3′′ des Preßkolbens 3 über einen Endschalter 10, der in bekannter Weise aus einem fest mit dem Preßkolben verbundenen Anschlag 11 und einem von diesem betätig ten elektrischen Schalter 12 besteht. Über diesen Schalter wird das Elektromagnetventil 13 in die in der Fig. 1 gezeigte Stel lung 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 Ver bindung vom Speicher 9 zum Rückschlagventil 6 und zum Arbeits zylinder 2 öffnet.

Die dritte Phase kann nun in bekannter Weise beispielsweise dadurch eingeleitet werden, daß beim Erreichen eines bestimm ten Druckes im Arbeitszylinder 2 und damit auch in der Verbin dungsbohrung 17 das Schwellwertschaltventil 18 öffnet, so daß über den Hilfsdruckspeicher 14 Druckmittel durch das Steuer ventil 19 zum Rückschlagventil 20 gelangen kann, das dann ebenso wie vorher bei dem Sitzventil 8 und dem Rückschlag ventil 15 erläutert, die Verbindung zu dem Raum auf der rech ten Seite des Sitzventiles 21 freigibt, so daß der im weiteren Druckspeicher 22 anstehende Druck auf den Multiplikatorkolben 23 und von diesem unter Ausnützung eines Übersetzungsverhält nisses über den Kolben 24 auf den Arbeitszylinder weiterge leitet werden kann. Der in der ausgezogenen Endstellung stehen de Preßkolben 3 setzt dadurch das bereits in die Form einge schossene Gießmaterial unter einen sehr hohen Druck, wodurch bekanntermaßen der Qualitätsguß erreicht wird. Der Druckmittel kreis für die dritte Ebene liegt an der Leitung 25 an. Zur Ein leitung des geschilderten druckabhängigen Steuervorganges ist das Ventil 26 offen und das Ventil 27 im Bypass um das Schwell wertventil 18 geschlossen.

Diese Steuerung weist den Nachteil auf, daß infolge der Schalt zeiten der Ventile 18, 19, 20 und 21 eine relativ große Ver zögerungsszeit bis zum Einleiten der dritten Phase in Kauf ge nommen werden muß, was erfahrungsgemäß zu Fehlern in den Druck gußteilen 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 Schwell wertventil 18 überbrückt ist.

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

Aus Fig. 2, in der der Druckverlauf im Arbeitszylinder 2 über die Zeit aufgetragen ist, ist zu ersehen, daß bei Errei chen einer bestimmten Stellung des Preßkolbens 3, die der in Fig. 1 angedeuteten Lage 3′′ 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 ₁ gemessen, die ver geht, bis über den Druckschalter 28 ein bestimmter Druck im Arbeitszylinder 2, beispielsweise ein Druck von 140 bar ange zeigt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Start der dritten Phase, soll keine Verzögerung in der Drucksteigerung eintreten, innerhalb des Zeitintervalles t ₁ so erfolgen muß, daß nach Ablauf der Zeit t ₁ die Ventilanordnung 19, 20, 21 die Druckmittelzufuhr zum Multiplikatorkolben 23 freigegeben hat. Das setzt demnach voraus, daß das Elektroma gnetventil 19 um die Zeit t ₃ vor Erreichen dieses Endpunktes beaufschlagt werden muß, die der Verzögerungszeit für das An sprechen der Ventilanordnung entspricht. Diese Verzögerungs zeit t ₃ 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 empi risch die Verzögerungszeit der geschilderten Ventilanordnung bestimmt wird. Dieser Wert kann dann beispielsweise als eine Konstante gegeben sein und wird von der vorher für den Einpreß vorgang ermittelten Zeit t ₁ abgezogen. Beim darauffolgenden Einpreßvorgang, wenn also der Preßkolben 2 wieder von seiner Ausgangslage auf seinen Hub durchläuft, wird die zweite Phase wieder über den Endschalter 12 eingeleitet, während die dritte Phase nach Ablauf der Zeit t ₄ dadurch eingeleitet wird, daß das Elektromagnetventil 19 über die elektronischen Verstärker stufen 29 der Steueranordnung der Fig. 3 beaufschlagt wird. Es ist dann die Gewähr dafür gegeben, daß im Zeitpunkt T _III die gewünschte Druckmultiplikation bis auf den Wert P _III erfolgt, und zwar ohne daß beim Übergang von der zweiten zur dritten Phase ein Druckabfall zu erwarten wäre. Durch diesen Druck verlauf, der in der Fig. 2 gezeigt ist, können qualitativ hoch wertige Druckgußteile hergestellt werden. Da der Druckgußablauf automatisch gesteuert wird, ist auch für eine gleichbleibende Qualität gesorgt.

In der Fig. 3 ist das Blockschaltbild einer zugehörigen Steuervorrichtung gezeigt. Es ist zu erkennen, daß sowohl der Endschalter 10, der dem Preßkolben 2 zugeordnet 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 abge schaltet wird. Die zwischen diesem Ein- und Ausschaltvorgang ermittelte Zeit t wird einmal einem Rechner bzw. einem Diffe renzbildner 31 weitergeleitet, dem auch die im Ausführungs beispiel empirisch ermittelte Zeitkonstante t ₃ aus einer ent sprechenden Einrichtung 32 zugeleitet wird. Der Differenzbild ner bildet die Differenz t - t ₃ = t ₄ und gibt diesen Wert an den Speicher 33 bzw. jeweils wechselweise an den Speicher 34 weiter. Jeweils ausgelöst vom Endschalter 10 werden dabei über die Freigabeeinrichtung 35 die Speicher 33 und 34 jeweils zur Aufnahme des ermittelten Wertes t ₄ 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 darauf folgende 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 ₄ aus dem Speicher jeweils mit dem laufenden, vom Zähler 30 aus ankommenden, stän dig anwachsenden Wert t verglichen. Erreicht t den Wert t ₄, so gibt der Ausgang des Komparators 36 ein Schaltsignal ab, das über eine jeweils zugeordnete Umschalteinrichtung 37′ elek tronischer Art die elektronischen Verstärkerstufen 29 beauf schlagt, 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 ₄ beaufschlagt, so daß die dritte Phase zum Zeitpunkt T _III verzögerungslos an die zweite Phase anschließt.

Die Umschalteinrichtungen 37′ geben außerdem über die Leitungen 38 jeweils dann, wenn sie von ihrem zugeordneten Komparator 36 die Schaltsignale erhalten, Signale an je eine Löscheinrichtung 39 ab, die jeweils den zugeordneten Speicher 33 oder 34 löschen und auch die vom vorhergehenden Zählvorgang im Zähler 30 und im Differenzbildner 31 noch vorhandenen Werte löschen.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Einpreßvorganges bei Kalt kammer-Druckgießmaschinen, der die erste Phase des Anfüllens der Gießkammer mit dem Druckgußmedium bis zum Mundstück, die zweite Phase des Einschießens in die Druckgießform unter Druck erhöhung und die dritte Phase der Druckmultiplikation in der ausgefüllten Form umfaßt, wobei eine vom Hub des Gießkolbens abhängige Steuerung der einzelnen Phasen über mindestens einen Endschalter erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Ausgangslage des Gießkolbens (3) aktivierbarer Endschalter (10) als Einschalter und ein dem Arbeitszylinder (2) zugeordneter Druckschalter (28) als Ausschalter für einen die jeweils inner halb dieses Zeitraums (t ₁) verstrichene Zeit (t) erfassenden Zeitzähler (30) vorgesehen wird, der mit einer Einrichtung (32) zur Ermittlung oder Vorgabe der von einer die Druckmittelzufuhr in der dritten Phase freigebenden Ventilanordnung (19) be stimmten Verzögerungszeit (t ₃) einem Differenzbildner (31) vor geschaltet ist, daß mindestens ein Speicher (33, 34) zur Auf nahme des gebildeten Differenzwertes (t ₄) und ein Komparator (36) zum Vergleich des gespeicherten Differenzwertes mit dem beim nächsten Einpreßvorgang laufenden Zeitsignal (t) vom Zeit zähler (30) und zum Auslösen eines Startsignals bem Überein stimmen der Zeiten (t = t ₄) vorgesehen wird und daß das Startsignal des Komparators (36) die Ventilanordnung (19) zur Freigabe der Druckmittelzufuhr in der dritten Phase und eine Einrichtung (39) zum Löschen des Speichers (33, 34) beauf schlagt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (t ₃) als Konstante eingegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei Speicher (33, 34) für den ermittelten Dif ferenzwert (t ₄) vorgesehen sind, die abwechselnd vom Differenz bildner (31) beaufschlagbar sind.