DE3203683A1

DE3203683A1 - Druckgussmaschine

Info

Publication number: DE3203683A1
Application number: DE19823203683
Authority: DE
Inventors: Hiroji Sagamihara Kanagawa Saito
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1982-02-04
Publication date: 1982-10-14
Also published as: JPS57128526A; US4407649A; JPH0375259B2; DE3203683C2

Description

TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Druckgußmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgußmaschine, beispielsweise eine Formengießmaschine oder Kunststoffgießmaschine, und ausführlicher auf eine Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder, die mit Einrichtungen versehen ist, um den Einspritzdruck der Druckgußmaschine zu steuern.

Im allgemeinen ist es bei einer Druckgußmaschine,

beispielsweise einer Formengießmaschine oder Kunststoffgießmaschine, in dem Fall schwierig, wenn eine einfach wirkende Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder als Vorrichtung benutzt wird, um ein Schmelzbad in einen Formenhohlraum einzuspritzen, irgendwelche herkömmlichen Steuermittel zu verwenden, um einen Druckanstiegszeitpunkt im Zylinder der Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder zu einem Zeitpunkt einzustellen, bei dem die Einspritzung des Schmelzbades in den Formenhohlraum infolge des einfach wirkenden Preßkolbens fertiggestellt ist, d.h. den Druckanstieg einzustellen, der auf das Schmelzbad wirkt, da es sehr schwer ist, in die Druckgußmaschine Steuerventile, z.B. Drucksteuerventile und Stromsteuerventile, einzubauen, die eine schnelle Reaktionsfähigkeit und eine ausreichende Genauigkeit haben.

Tatsächlich steigt der Druck in einer Vorrichtung mit Kolben und Zylinder bei einem Einspritzvorgang schnell, so daß ein hoher Druck auf die Oberflächenschicht eines Druckgußproduktes einwirkt, bevor die Oberflächenschicht vollständig erstarrt ist, wodurch die erstarrende Oberfläche des Produkts bricht, und damit die Bildung von Graten auf der Oberfläche verursacht.

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Ebenfalls ist eine Druckgußmaschine, die eine Verdichtungsvorrichtung mit Kolben und Zylinder aufweist, bekannt, bei der ein Einspritzdruck zusätzlich zu dem durch einen einfach wirkenden Preßkolben aufgebrachten-Druck erforderlich ist, um das Schmelzbad in einen Formenhohlraum einzuspritzen oder, wenn es erforderlich ist, den Druck zum Einspritzen des Schmelzbades in den Formenhohlraum schnell anzuheben. - ·-..

Wenn ein Druckstoß oberhalb eines voreingestellten Druckes zusätzlich auf die Form zu einem Zeitpunkt der Verdichtung des Spritzvorganges aufgebracht und angewendet wird, so daß ein überdruck auf das eingespritzte Schmelzbad wirkt und dadurch ungewollt die Form öffnet, dann werden Grate auf der Oberfläche des Druckgußproduktes gebildet. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Druckgußmaschine vorzusehen, die den Druckanstieg in einer Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder zu einem Zeitpunkt steuern kann, wenn das Schmelzbad vollständig in den Formenhohlraum eingespritzt ist, um ein Druckgußprodukt zu erhalten, das wenig Grate auf seiner äußeren Oberfläche hat.

Gemäß der Erfindung soll ferner eine Druckgußmaschine vorgesehen werden, die Steuereinrichtungen aufweist, die den Druckanstieg in einer Einspritzvorrichtung· mit Kolben und Zylinder in Übereinstimmung mit der Oberflächenbeschaffenheit eines Produktes steuern, das gegossen werden soll.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist eine Druckgußmaschine vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder aufweist, enthaltend einen Preßkoltfen und einen Verdichtungskorben, der .in einem hinteren Bereich des Preßkolbens angeordnet und mit einer mittigen Längsdurchgangsöffnung versehen ist, eine erste Absperrvorrichtung, die an eine Druckfluidpumpe und die Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder angeschlossen ist, so daß das unter Druck stehende Fluid, das in die Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder gefördert wird, durch die Durchgangsöffnung des Verdichtungskolbens fließt und auf den Preßkolben wirkt, um dadurch einen Formenhohlraum einer Form mit Schmelzbad zu füllen, und eine zweite Absperrvorrichtung, die an die Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder angeschlossen ist, die betätigt wird, um das unter Druck stehende Fluid in einer Zylinderkammer, die zwischen dem Preßkolben und dem Verdichtungskolben gebildet ist, zu einem Zeitpunkt in den Behälter abzulassen, wenn festgestellt wird, daß das in

den Formenhohlraum gespritzte Schmelzbad einen vorv

bestimmten Zustand aufweist, wodurch der Verdichtungskolben in einer gesteuerten Art und Weise bewegt wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

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FIG. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematisehe Abbildung einer Ausführungsform einer Druckgußvorrichtung nach der Erfindung;
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FIG. 2 einen Kurvenverlauf, der die Beziehung zwischen dem Gegendruck gegen den Einspritzdruck und der Einspritzzeit zeigt, wenn die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung verwendet wird;

F I G . 3 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; - -

F I G . 4 eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 3 abgebildeten Vorrichtung, und

FIG. 5 einen Querschnitt einer Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

O Z.UOQQO - --.-"

Fig. 1 zeigt eine Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder einer Druckgußmaschine und eine, mit dieser verbundenen Steuerschaltung, die die Maschine betätigt, wobei die Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder folgende Teile enthält: einen Zylinder, der einen kleinen zylindrischen Abschnitt 11 und einen großen zylindrischen Abschnitt 9 aufweist, einen Preßkolben, der verschiebbar in den Zylinder 11 eingefügt ist und einen Verdichtungskolben 14, der verschiebbar in den zylindrischen Abschnitt 9 eingesetzt ist und mit

einer mittigen Längsdurchgangsöffnung 15 versehen ist. L Ein Kolben 16 ist verschiebbar in einen Einspritzzylinder Ί.'3 eingepaßt, der so an einer Form 17 angeordnet ist, daß Schmelzbad- in den Formenhohlraum 25 mit Betätigung der Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder eingespritzt wird. Der Kolben 16 wird durch eine Kolbenstange 19 betätigt, die mit dem einen Ende mit diesem verbunden ist und mit dem anderen Ende an einer Kolbenstange 12 des Kolbens 13 über ein Verbindungsstück 20 verbunden· ist.

Eine zylindrische Öffnung 30 ist am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 9 vorgesehen und durch eine Leitung 33 mit einem Behälter 22 verbunden, wobei an die Leitung 33 ein Folgeventil bzw. Druckventil 24 und ' ein Druckflußregler bzw. Stromventil 21 angeschlossen sind. Eine zylindrische Öffnung 31 ist ebenfalls an der

Abschlußseite"des Zylinders 9 vorgesehen, und die zylindrische Öffnung 31 ist über eine Leitung 34 mit einem Fluidwechselventil bzw. V/e ge ventil 23 verbunden. Das Wegeventil 23 ist ebenfalls über eine Leitung 35 mit einer zylindrischen öffnung 32 verbunden, die auf dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 11 vorgesehen ist.

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Das StromvGnt.il 21 arbeitet so, daß es die Durch-

fluRinenge dos unter Druck stehenden Fluids steuert, das

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durch die Leitung 33 in den Behälter 22 aus der vorderen Zylinderkammer 9a fließt, die innerhalb des Zylinders 9 begrenzt wird, wenn der Verdichtungskolben 14 nach links bewegt wird, wie dies in Fig. 1 dargeatellt ist, und dadurch die 'Geschwindigkeit des sich nach links bewegenden Verdi chtungsk.olbens steuert. Das Druckventil 24 wird geöffnet, um das unter Druck stehende Fluid aus der vorderen Zylinderkammer 9a in den Behälter 22 fließen zu lassen, wenn der Fluiddruck in der hinteren Zylinderkammer 11a, die im Zylinder 11 bestimmt ist, einen vorbestimmten Wert .erreicht. Der Fluiddruck in der hinteren Zylinderkammer 11a kann durch ein Druckanzeigegerät gemessen werden.

In Fig. 1 wird ein Zustand gezeigt, in dem das Schmelzbad in den Formenhohlraum eingespritzt wird, unabhängig von den Stellungen der Ventile 23 und 24.

Die Druckgußmaschine gemäß dieser Erfindung arbeitet wis folgt.

Nachdem das Schmelzbad, gewöhnlich flüssiges Metall, in den Einspritzzylinder 18 eingegossen worden ist, wird ein Magnetventil 23a betätigt, um das Wegeventil nach links aus der in Fig. 1 gezeigten Position zu schieben. Eine Druckfluidpumpe P versorgt die Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder 10 mit Druckfluid. Die Pumpe P ist mit dem Wegeventil 23 über die Leitung 34, die zylindrische Öffnung 31 und die Längs-

30· durchgangsöffnurtg 15 des Verdichtung|kolbens 14 verbunden und drückt dadurch den Preßkolben 13 von Fig. 1 aus gesehen nach links, um den Formenhohlraum der Form 17 mit dem Schmelzbad zu füllen. In diesem Zustand ist der Druck in der vorderen Zylinderkammer 11a stu~ fenweise angestiegen, und wenn dieser einen vorbestimmten Wert erreicht, öffnet das Druckventil 24 und das unter Druck stehende Fluid in der Zylinderkammer 9a

wird in den Behälter 22 durch die ZylinderÖffnung 32, das Druckventil 24 und das Stromventil 21 abgelassen. Somit bewegt sich der. Verdichtungskolben 14 aufgrund des Druckunterschieds in der vorderen und der" hinteren^ZylindBrkammer 9a und 9b des Zylinderabschnitts 9 nach"links. Yfenn der Verdichtungskolben 14 vorzuschieben beginnt, kann der innere Druck in der Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder durch Verstellen des Stromventils 21, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, gesteuert werden; somit wird die Vorschubgeschwindigkeit des Verdichtungskol-' bens 14 gesteuert. Der innere Druck "kann in einer solchen Weise verstellt oder gesteuert werden, wie dies durch die Kurven b und c in Fig. 2 gezeigt wird, in Übereinstimmung mit dem Zustand der Oberflächenschicht des erstarrten Schmelzbades, das in den Formenhohlraum 25 gospritzt wird, um dadurch ein Druckgußprodukt zu erhalten, das wenig Grate auf v/ei st.

Fig. 2 zeigt ein Kurvenbild, das eine Beziehung ZWiSChOn dem Gegendruck des Schmelzbades gegen den Einspritzdruck P und der Zeit t zeigt, in dem durch einen Punkt P' dargestellt ist, daß der Verdichtungskolben 14 sich vorwärts zu schieben beginnt.

Nachdem der Einspritzvorgang beendet ist, wird das Wegeventil nach rechts bewegt, um das unter Druck stehende Fluid in der vorderen Zylinderkammer 11b des Zylinderabschnitts 11 in den Behälter 22 durch die zylindrische Öffnung 32 und die Leitung 35 abzulassen.

In Fig. 1 ist zwar eine Ausführungsform gezeigt, in der der Verdichtungskolben 14 zu einem Zeitpunkt noch Iinkr. bowegt wird, wenn ein Druck in der Zylinderkammer 11a einen vorbestimmten Wert erreicht, jedoch zeigt Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, in der der Verdichtungskolben 14 nach links bewegt wird, wenn der Preßkolben 13 eine vorbestimmte Lage oder Position er-

reicht, und der Preßkolben 1j) und der -Verdlchtungskolben 14 werden unabhängig durch ,jeweils ein Wegeventil 23 und 50 betätigt. In Fig. 3 arbeitet das Wegeventil 23 so, daß das unter Druck stehende Fluid in der Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder durch die Leitung 34, die zylindrische Öffnung 31 und die Durchgangsöffnung 15 des Verdichtungskolbens 14 befördert wird, um dadurch den Preßkolben 13.in der gleichen v/eise, wie dies in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, nach links zu bewegen. Wenn der Preßkolben 13 eine vorbestimmte Position erreicht, wird dies durch eine nicht gezeigte Vorrichtung festgestellt, beispielsweise durch einen Begrenzungsschalter, und dies Wird auf ein Wegeventil übertragen. Das Wegeventil 50 wird dann nach x-echts aus einer Lage, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, bewegt, und mit der Leitung 51 verbunden , so daß das unter Druck stehende Fluid in die Zylinderkammer. 9a durch die Zylinderöffnung 30a und das Stromventil 21 abgelassen wird, und der Verdichtungskolben 14 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit nach links, die durch das Stromventil gesteuert wird. Somit können der Preßkolben 13 und der Verdichtungskolben 14 unabhängig voneinander durch die beiden verschiedenen Wegeventile 23 und 50 betätigt

werden. - - , .

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführung der Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder nach Fig. 3, in der der Verdichtungskolben 14 drei Abschnitte aufweist, die andere Durchmesser haben als in Fig. 3 gezeigt ist, und ein Wegeventil 20 zum Umschalten der Fließrichtung des unter Druck stehenden Fluids wird jeweils mit den Verdichtungszylinderkammern 9a und 9b durch die Zylinderöffnungen 30a und 30b und die Leitungen 41 und 42 verbunden. Die Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder von Fig. 4 arbeitet im wesentlichen in der gleichen

Art und V/eise, wie dies in Fig. 3 und in diesem Beispiel beschrieben ist, da der Verdichtungskolben 14 drei Abschnitte aufweist, die unterschiedliche Durchmesser haben und die Zylinderkammern 9a und 9b mit dem Wegeventil 40 verbunden sind, so daß die Geschwindigkeitssteuerung des Verdichtungskolbens auch durchgeführt werden" kann. " "" ~

Im vorhergehenden wurde zwar eine Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder beschrieben, in der die Zylinder 11 und 9 der Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder und die Verdichtungsvorrichtung mit Kolben und Zylinder aus einem Stück aufgebaut sind, jedoch sind in einer in Fig. 5 gezeigten Ausführüngsform eine Verdichtungsvorrichtung mit Kolben und Zylinder 9c und eine Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder 11c unabhängig voneinander vorgesehen und durch ein Rohrstück 52 miteinander verbunden. Die in Fig. 5 gezeigte Einspritzvorrichtung 10 mit Kolben und Zylinder kann im wesentlichen in der gleichen Art und Weise betätigt werden, wie dies in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist.

Der Preßkolben 13 in Fig. 1 hat den gleichen Durchmesser wie der kleine zylindrische Abschnitt des Verdichtungskolbens 14, jedoch können diese Kolben so kon~. struiert sein, daß sie verschiedene Durchmesser haben, und zwar entsprechend bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. druckerhöhender Geschwindigkeit oder Form, die Dichte oder der Werkstoff des Produkts, das gegossen oder gespritzt werden soll.

Es sollte jedem Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, daß sich die vorhergehenden Beschreibungen auf eine btjvorvaigtp Ausführungoform dieser Erfindung beziehen und ~',[) daü ;inc]ore Modifikationen und Änderungen gemacht werden können, ohne daß diese vom wirklichen Umfang und Gehalt der Erfindung abweichen, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Gü/Gu

Claims

P 32 03 683.3 11. Juni 1982 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha ' ReiFl/Gu-10099 TOSHIBA KIICAI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan Patentansprüche

1. Druckgußmaschine mit einer Einspritzvorrichtung mit Kolben und Zylinder, die einen Preßkolben und einen Verdichtungskolben aufweist,
dadurch. gekennzeichnet, daß der Verdichtungskolben (.14) in einem Bereich hinter dem Preßkolben (13) angeordnet und mit einer mittigen Längsdurchgangsöffnung (15) versehen ist, daß eine erste Absperrvorrichtung (23) vorgesehen ist, die an eine Druckfluidpumpe (P) und die Einspritzvorrichtung angeschlossen ist, so daß das unter Druck stehende Fluid, das in die Einspritzvorrichtung (10) gefördert wird, durch die Durchgangsöffnung (15) des Verdichtungskolbens (14) fließt und auf den Preßkolben (13) wirkt, um dadurch einen Formenhohlraum (25) einer Form (17) mit Schmelzbad zu füllen, und daß eine an die Einspritzvorrichtung (10) angeschlossene zweite Absperrvorrichtung (24) vorgesehen ist, die betätigt wird, um das unter Druck stehende Fluid in einer Zylinderkammer (9a), die zwischen dem Preßkolben (13) und dem Verdichtungskolben (14) gebildet ist, zu einem Zeitpunkt in einen Behälter (22) abzulassen, wenn festgestellt wird, daß das in den Förmenhohlraum (25) gespritzte Schmelzbad einen vorbestimmten Zustand aufweist, wodurch der Verdichtungskolben (14) in einer gesteuerten Art und Weise bewegt wird.

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2. Druckgußmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absperrvorrichtung ein Wegeventil (23) ist, um die Pließrichtung des unter Druck stehenden Fluids umzulenken, und daß die zweite Absperrvorrichtung ein Druckventil (24) enthält, das schaltet, um das in der Zylinderkammer (9a) unter Druck stehende Fluid abzulassen, wenn ein Einspritzdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, und ein Stromventil (21), das in Reihe mit dem Druckventil (24) an eine Leitung angeschlossen ist, die die Zylinderkammer und den Behälter (22) ver-

"' bindet, wodurch der Verdichtungskolben (14) sich in einer gesteuerten Art und Weise vorschiebt.

3· Druckgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Absperrorgan ein Wegeventil (23) ist, das die Fließrichtung des unter Druck stehenden Fluids umschaltet, und daß die zweite Absperrvorrichtung ein zweites Wegeventil (50) aufweist, das schaltet, um das in der Zylinderkammer (9a) unter Druck stehende Fluid abzulassen, wenn der Preßkolben (13) eine vorbestimmte Lage erreicht, und ein Stromventil (21), das in Reihe mit dem zweiten Wegeventil (50) an eine Leitung (51)

25. angeschlossen ist, die die Zylinderkammer (9a) und den Behälter (22) verbindet, wodurch der Verdichtungskolben (14) sich in einer gesteuerten Art und Weise vorschiebt.

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4. Druckgußmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungskolben (14) drei zylindrische Abschnitte aufweist, die unterschiedliche Durchmesser haben, und daß ein zweites Wegeventil (50) mit einer ersten Zylinderkammer (9a.) verbunden ist, die zwischen dem Preßkolben (13) und dem Verdichtungskolben (14) gebildet ist, und ferner mit einer zweiten Zylinderkammer (9b) verbunden ist, die zwischen der hinteren Abschlußseite des Verdichtungskolbens (14) und einem Endbereich des Zylinders der Einspritzvorrichtung (10) mit Kolben und Zylinder ausgebildet ist.

5. Druckgußmaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung (10) mit Kolben und Zylinder ■ · eine Einspritzeinrichtung mit Kolben und Zylinder und eine Verdichtungseinrichtung mit Kolben und Zylinder aufweist, die miteinander durch Leitungen verbunden sind.