DE4101551A1 - Vorrichtung zur daempfung von druckspitzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckspitzen, die insbesondere zur Dämpfung der am Ende der Formfüllphase auftretenden Druckspitzen bei einer Druckgießmaschine, geeignet ist und einen von Druckmittel beaufschlagbaren Preßkolben aufweist.

Das Druckgießen von Werkstücken ist in drei Arbeitsphasen zu unterteilen. In der ersten Arbeitsphase wird mittels eines von Druckmittel beaufschlagten mit geringer Vor­ schubgeschwindigkeit verstellbaren Preßkolbens der Preß­ vorgang eingeleitet, die in der Gießkammer befindliche Luft kann während dieses Arbeitsganges aus dieser ent­ weichen. In der zweiten Arbeitsphase, in der der Preß­ kolben mit erhöhter Geschwindigkeit vorgeschoben wird, wird das flüssige Metall in die Druckgießform eingedrückt. In der sich daran anschließenden dritten Arbeitsphase wird sodann das Metall unter hohem Druck in der Druckgieß­ form verdichtet.

Am Ende der zweiten Arbeitsphase wird der Preßkolben einschließlich aller mit diesem verbundener bewegten Massen schlagartig abgebremst, und dessen Geschwindigkeit wird auf Null reduziert. In dem flüssigen Metall tritt dadurch bedingt eine sehr hohe Druckspitze auf, die mitunter dazu führen kann, daß die Schließkraft, mit der die Formhälften der Druckgießform zusammengehalten werden, überwunden wird. Ein unerwünschtes kurzzeitiges Öffnen der Druckgießform ist somit nicht auszuschließen. Bei einer auch nur geringfügig geöffneter Druckgießform tritt aber flüssiges Metall in den sich bildenden Spalt ein, so daß die gegossenen Werkstücke einen Grat auf­ weisen und nicht verwendbar bzw. Nacharbeiten erforderlich sind.

Durch die DE-A-36 32 926 ist es bereits bekannt, den Preß­ kolben mit einer Dämpfungsvorrichtung zu versehen, die einen mit Hydraulikmedium gefüllten Dämpfungsraum sowie einen Speicherraum aufweist. Der Dämpfungsraum ist hierbei durch ein mit einem von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben verbundenes Gehäuse und einem in diesen einge­ setzten an dem Preßkolben angebrachten Dämpfungskolben, der Speicherraum durch einen in dem Dämpfungskolben ver­ schiebbar angeordneten Steuerkolben gebildet. Über eine mit einem Rückschlagventil ausgestatteten Leitung steht der Speicherraum mit dem Dämpfungsraum in Verbindung. Außerdem sind die beiden Kolben mit zusammenwirkenden Steuerkanten und Durchlässen ausgestattet. Am Ende der Formfüllphase wird bei dieser Vorrichtung das Ventil geöffnet und das Hydraulikmedium kann aus dem Speicher­ raum in den Dämpfungsraum gesaugt werden. Da jedoch das Ventil eine gewisse Schaltzeit aufweist, sind trotz des erheblichen Bauaufwandes Druckspitzen dennoch nicht zu vermeiden. Auch ist von Nachteil, daß während des Dämpfungshubes auf den Preßkolben keine definierte Kraft einwirkt, in dieser Zeitspanne wird somit kein Nachdruck zum Verdichten des flüssigen Mediums in der Druckgießform aufgebaut.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckspitzen zu schaffen, die nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und damit wirtschaftlich zu fertigen ist, sondern mittels der zuverlässig vermieden werden kann, daß durch die zu­ sammen mit dem Preßkolben bewegten Massen Druckspitzen hervorgerufen werden. Vielmehr soll erreicht werden, daß keine derartigen Druckspitzen auftreten, der Preßkolben aber dennoch ohne Unterbrechung und somit ständig von dem Druckmittel beaufschlagt bleibt, so daß stets ein Nachdruck, beispielsweise zum Verdichten des in einer Druckgießform befindlichen flüssigen Metalls, zur Ver­ fügung steht. Des weiteren soll die Vorrichtung ohne Schwierigkeiten nicht nur bei Preßgießmaschinen, sondern bei allen durch Druckmittel betätigbaren Kolben, bei denen keine durch Massenkräfte hervorgerufenen Druck­ spitzen erwünscht sind, einsetzbar sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß dem Preßkolben ein auf diesen axial einwirkender in einem Führungszylinder begrenzt verschiebbar eingesetzter und einseitig von Druckmittel beaufschlagbarer Betätigungs­ kolben zugeordnet ist, daß der Führungszylinder mit einem Dämpfungskolben fest verbunden ist, der in einem ortsfest angeordneten Betätigungszylinder eingesetzt und zusammen mit dem Führungszylinder axial verschiebbar ist, und daß die dem Dämpfungskolben und dem Betätigungskolben zugeord­ neten Druckräume über einen offenen Kanal oder dgl. ständig miteinander verbunden sind.

Zweckmäßig ist es hierbei, den Betätigungskolben, den diesen aufnehmenden Führungszylinder sowie den mit dem Dämpfungskolben versehenen Betätigungszylinder koaxial bzw. fluchtend zueinander anzuordnen und den Führungs­ zylinder über eine Kolbenstange, eine Welle oder dgl. mit dem Dämpfungskolben fest zu verbinden, die in einer Stirnwand des Betätigungszylinders verschiebbar geführt ist, wobei die dem Dämpfungskolben und dem Betätigungs­ kolben zugeordneten Druckräume über eine in die Kolben­ stange des Dämpfungskolbens zentrisch eingearbeitete Bohrung miteinander verbunden sein können.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die von Druckmittel beaufschlagbaren Stirnflächen des Dämpfungskolbens und des Betätigungskolbens gleich groß bemessen sind und der Führungszylinder und der Dämpfungskolben eine Baueinheit bilden.

Angebracht ist es des weiteren, den Dämpfungskolben als beidseitig von Druckmittel beaufschlagbarer Kolben auszubilden und bei einer Beaufschlagung des Dämpfungs­ kolbens den diesem zugeordneten zweiten Druckraum, beispielsweise mittels einer Drossel oder dgl., gesteuert zu entleeren. Mittels des Dämpfungskolbens kann somit nicht nur der Preßkolben in seine Ausgangslage zurück­ geführt werden, sondern es kann in Abhängigkeit von der Entleerung des zweiten Druckraumes auch die Vorschub­ geschwindigkeit des Dämpfungskolbens gesteuert werden.

Aus baulichen Gründen sollte der Betätigungskolben auf der dem Preßkolben zugekehrten Stirnseite mit einem Ansatzstück versehen sein, das zusammen mit einem an dem Preßkolben angebrachten Bund gleichen Durchmessers in dem Führungszylinder verschiebbar geführt ist.

Wird eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckspitzen gemäß der Erfindung ausgebildet, so wird zuverlässig verhindert, daß durch zusammen mit einem Preßkolben bewegte Massen bei dessen Verzögerung Druckspitzen her­ vorgerufen werden, die zu unerwünschten Folgeerschei­ nungen, wie beispielsweise zum kurzzeitigen Öffnen einer Druckgießform, führen können. Wird nämlich dem Preßkolben ein in einem Führungszylinder verschiebbarer eingesetzter Betätigungskolben zugeordnet und weist der Führungs­ zylinder einen angeformten in einen Betätigungszylinder verschiebbar eingesetzten Dämpfungskolben auf, so werden beim plötzlichen Abbremsen des Preßkolbens und des auf diesen einwirkenden Betätigungskolbens der Führungszylinder sowie der Dämpfungskolben von dem Preßkolben abgekoppelt, da diese fest miteinander verbundenen Bauteile aufgrund der aufgenommenen kinetischen Energie weiter bewegt werden. Das in dem dem Betätigungskolben zugeordneten Druckraum befindliche Druckmittel wird dabei über den ständig offenen Verbindungskanal in den dem Dämpfungs­ kolben zugeordneten Druckraum geleitet, und zwar so lange, bis der Dämpfungskolben sowie der Führungszylinder verzögert abgebremst sind oder der Führungszylinder an dem Betätigungskolben anliegt. Eine unkontrollierbare durch Massenkräfte bedingte überlagerte Druckspitze wird somit zuverlässig vermieden.

Über den ständig offenen zwischen den beiden Druckräumen vorgesehenen Verbindungskanal ist dabei gewährleistet, daß der Betätigungskolben stets von Druckmittel beaufschlagt ist, eine Unterbrechung der auf den Preßkolben einwirken­ den Druckkraft ist demnach nicht in Kauf zu nehmen. Auch kann die Vorschubgeschwindigkeit des Dämpfungskolbens mit Hilfe eines diesem zugeordneten zweiten Druckraumes problemlos gesteuert werden. Und wenn die beaufschlagten Flächen des Betätigungs- und des Dämpfungskolbens gleich groß bemessen werden, entsteht kein Volumendefizit oder ein Volumenüberschuß. Durch die vorschlagsgemäß ausge­ bildete Vorrichtung ist somit trotz sehr einfacher kon­ struktiver Ausgestaltung das Auftreten von durch Massen­ kräfte verursachte Druckspitzen an einem Preßkolben nahezu ausgeschlossen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Dämpfung von Druckspitzen dargestellt, die nachfolgend im ein­ zelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Fig. 1 bis 3 die Vorrichtung, angebaut an einem Preßkolben einer Druckgießmaschine, in unterschiedlichen Betriebsstellungen, und

Fig. 4 die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 in der Betriebsstellung gemäß Fig. 3, in einer vergrößerten Darstellung.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte und mit 1 be­ zeichnete Vorrichtung ist einer Druckgießmaschine 2 zugeordnet und dient dazu, durch Massenkräfte ausgelöste Druckspitzen bei einer schlagartigen Verzögerung eines Preßkolbens 8, durch den eine von zwei Formhälften 3 und 4 eingeschlossene Form 5 mit flüssigem Metall 10 befüllbar ist, zu vermeiden. Während der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten einzelnen Arbeitsphasen wird das flüssige Metall über einen Einlauf 6 zunächst einer Gießkammer 7 zugeführt und von dem Preßkolben 8 in die Form 5 eingedrückt.

Die Vorrichtung 1 besteht, wie dies insbesondere der Fig. 4 zu entnehmen ist, aus einem Führungszylinder 11, einem in diesem verschiebbar eingesetzten und von Druckmittel beaufschlagbaren Betätigungskolben 12, einem ortsfest angeordneten Betätigungszylinder 13 sowie einem Dämpfungskolben 14, der über eine Kolbenstange 15 fest mit dem Führungszylinder 11 verbunden und verschieb­ bar in dem Betätigungszylinder 13 eingesetzt ist. Der dem Betätigungskolben 12 zugeordnete Druckraum 17 ist über einen in die Kolbenstange 15 eingearbeiteten Kanal in Form einer Bohrung 18 ständig mit dem dem Dämpfungs­ kolben 14 zugeordneten Druckraum 16 verbunden. Der Be­ tätigungskolben 12 ist somit stets von dem zuströmenden Druckmittel, das über eine Leitung 20 den Druckräumen 16 und 17 zugeführt wird, beaufschlagt.

Der Betätigungskolben 12, in dessen von Druckmittel beaufschlagte Stirnseite 24 eine Ausnehmung 26, um dessen Gewichtskraft zu reduzieren, eingearbeitet ist, weist auf der dem Preßkolben 8 zugekehrten Seite ein Ansatzstück 27 auf, mittels dem dieser wie auch ein an dem Preßkolben 8 angeformter Bund 9 in einer Stirnwand des Führungszy­ linders 11 verschiebbar gelagert sind. Der Preßkolben 8, der auf diesen einwirkende Betätigungskolben 12, der Führungszylinder 11, der an diesem angebrachte Dämpfungskolben 14 sowie der diesen aufnehmende Betäti­ gungszylinder 13 sind somit axial hintereinander bzw. koaxial zueinander angeordnet und ergeben eine kompakte Baueinheit.

Dem Dämpfungskolben 14 ist ein zweiter Druckraum 19 zugeordnet, dem auf eine ringförmige Stirnfläche 25 einwirkendes Druckmittel über eine Leitung 21 zuführbar ist bzw. aus dem bei einer Beaufschlagung der Stirn­ fläche 23 des Betätigungskolbens 14 Druckmittel abströmen kann. In die Leitung 21 ist bei dem gezeigten Ausführungs­ beispiel ein Ventil 22 eingesetzt, mit dessen Hilfe die abströmende Druckmittelmenge und somit die Vorschub­ geschwindigkeit des Dämpfungskolbens 14 steuerbar sind.

Durch eine in den Dämpfungskolben 14 eingesetzte Dichtung 28 sind die beiden Druckräume 16 und 19 von­ einander getrennt. Des weiteren ist der dem Betätigungs­ kolben 12 zugeordnete Druckraum 17 durch eine Dichtung 29 abgedichtet.

Wird ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Betriebs­ stellung der Vorrichtung 1 über die Leitung 20 dem Betätigungszylinder 13 Druckmittel zugeführt, so wird, da das Druckmittel über die Bohrung 18 auch in den Druckraum 17 gelangt, der Betätigungskolben 12 beauf­ schlagt und dieser wirkt auf den Preßkolben 8 ein, so daß dieser, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, nach links ver­ schoben wird. Durch den Betätigungskolben 12 werden dabei der Führungszylinder 11 und der mit diesem fest verbun­ dene Dämpfungskolben 14 mitgenommen.

Sobald jedoch die Form 5 der Druckgießmaschine 2 mit flüssigem Metall 10 gänzlich gefüllt ist bzw. der Preß­ kolben 8 gemäß den Darstellungen in den Fig. 3 oder 4 auf einen Gegenstand auftrifft und plötzlich abgebremst wird, wird in gleicher Weise auch der Betätigungskolben 12 verzögert, der Führungszylinder 11 sowie der Dämpfungskolben 14 werden jedoch sofort von diesem abgekoppelt, so daß die von diesen aufgenommene kinetische Energie nicht auf den Preßkolben 8 übertragen wird. Das in dem Druck­ raum 17 befindliche Druckmittel wird nämlich aus dem Führungszylinder 11 verdrängt und über die Bohrung 18 dem sich vergrößernden Druckraum 16 zugeführt, der Führungszylinder 11 kann somit den Betätigungskolben 12 überfahren. Die auf den Preßkolben 8 einwirkenden Massen­ kräfte sind demnach äußerst gering, durch diese bedingte Druckspitzen beim Abbremsen des Preßkolbens 8 werden zuverlässig vermieden. Über die Bemessung des Durchfluß­ querschnittes der Bohrung 18 und/oder der Beaufschlagung der Kolbenfläche 25 des Dämpfungskolbens 14 und/oder der aus dem Druckraum 19 abströmende Druckmittelmenge ist die Verzögerung des Führungszylinders 11 und des mit diesem verbundenen Dämpfungskolbens 14 leicht auf den jeweiligen Einsatzzweck abzustimmen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Dämpfung von Druckspitzen, insbesondere zur Dämpfung der am Ende der Formfüllphase auftretenden Druckspitzen bei einer Druckgießmaschine, mit einem von Druckmittel beaufschlagbaren Preßkolben, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Preßkolben (8) ein auf diesen axial einwirken­ der in einem Führungszylinder (11) begrenzt verschieb­ bar eingesetzter und einseitig von Druckmittel beauf­ schlagbarer Betätigungskolben (12) zugeordnet ist,
daß der Führungszylinder (11) mit einem Dämpfungskolben (14) fest verbunden ist, der in einem ortsfest angeord­ neten Betätigungszylinder (13) eingesetzt und zusammen mit dem Führungszylinder (11) axial verschiebbar ist, und
daß die dem Dämpfungskolben (14) und dem Betäti­ gungskolben (12) zugeordneten Druckräume (16, 17) über einen offenen Kanal (Bohrung 18) oder dgl. ständig miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (12), der diesen aufnehmende Führungszylinder (11) sowie der mit dem Dämpfungskolben (14) versehene Betätigungszylinder (13) koaxial bzw. fluchtend zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (11) über eine Kolbenstange (15), eine Welle oder dgl. mit dem Dämpfungskolben (14) fest verbunden ist, die in einer Stirnwand des Betätigungszylinders (13) verschiebbar geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Dämpfungskolben (14) und dem Betätigungs­ kolben (12) zugeordneten Druckräume (16, 17) über eine in die Kolbenstange (15) des Dämpfungskolbens (14) zentrisch eingearbeitete Bohrung (18) miteinander ver­ bunden sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Druckmittel beaufschlagbaren Stirnflächen (23, 24) des Dämpfungskolbens (14) und des Betätigungs­ kolbens (12) gleich groß bemessen sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (11) und der Dämpfungskolben (14) eine Baueinheit bilden.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (14) als beidseitig von Druck­ mittel beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beaufschlagung des Dämpfungskolbens (14) der diesem zugeordnete zweite Druckraum (19), beispielsweise mittels eines Ventils (22) oder dgl. gesteuert entleerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (12) auf der dem Preßkolben (8) zugekehrten Stirnseite mit einem Ansatzstück (27) versehen ist, das zusammen mit einem an dem Preßkolben (8) angebrachten Bund (9) gleichen Durchmessers in dem Führungszylinder (11) verschiebbar geführt ist.