DE4419848C1 - Warmkammer-Druckgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmkammer-Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Warmkammer-Druckgießmaschinen dieser Art sind bekannt (DE-AS 21 43 937). Bei diesen Maschinen ist der in die Schmelze eintau­ chende Gießbehälter mit einem Gießzylinder mit einer Steigboh­ rung und mit einem daran angesetzten Mundstückskörper versehen, der bis zur Form geführt werden kann.

Es ist bekannt, daß der Druckgießvorgang zu den wirtschaftlich­ sten Fertigungsverfahren in der Gießereiindustrie zählt. Er wird mit Druckgießmaschinen durchgeführt, die den Einpreßvor­ gang in drei Phasen durchführen, um zu möglichst hohen Produkt­ qualitäten zu kommen. Dabei ist es bekannt (DE-PS 29 22 914) zur Steuerung des Einpreßvorganges entweder wegabhängige Signa­ le zu verwerten oder vom Einpreßdruck abhängige Signale, aus denen wiederum auf die jeweilige Stellung des Gießkolbens und auf den Füllungsgrad der Form geschlossen werden kann.

Es ist bei einer Kaltkammer-Druckgießmaschine (DE 42 16 773 A1) bekannt geworden, der Gießform einen Metallsensor zuzuordnen, der dort allerdings ausschließlich dazu dient, einer der Form nachgeschalteten Evakuiereinrichtung rechtzeitig ein Signal ge­ ben zu können, durch das ein vor der Vakuumpumpe sitzendes Ven­ til geschlossen wird, ehe Metallschmelze zur Vakuumpumpe ge­ langt. Andere Sensoren, die mit Temperaturfühlern arbeiten, sind bei solchen Kaltkammer-Druckgießmaschinen auch dem Gießzy­ linder zugeordnet worden, um über zwei Auswertekreise an einer Stelle wenigstens zwei Parameter ab fühlen und auswerten zu kön­ nen. Man hat für die Steuerung des Einpreßvorganges bei Kalt­ kammer-Druckgießmaschinen schließlich auch sogenannte Stetig­ ventile eingesetzt, mit deren Hilfe die Bewegung des Gießkol­ bens und eines Multiplikatorkolbens über Weg, Geschwindigkeits- Meßeinrichtungen steuerbar ist, wobei ein Rechner zur Steuerung der Stetigventile verwendet wird (DE 42 18 556 A1).

Bei Warmkammer-Druckgießmaschinen der eingangs genannten Art Liegen ganz andere Einbauverhältnisse vor. Es kann wesentlich weniger Platz zur Verfügung gestellt werden und die Temperatu­ ren am Mundstück sind sehr hoch (ca. 400°C).

Bei diesen Warmkammer-Druckgießmaschinen ist das Badniveau eine der Hauptstörgrößen. Ein unterschiedliches Badniveau kann zu Interschiedlichen Füllvorgängen in der Druckform führen. Ist der Badspiegel z. B. zu hoch, dann wird der Formhohlraum bereits während der ersten Phase gefüllt. Ist er zu niedrig, dann kommt der Start der zweiten Phase schon im Gießbehälter oder im Mund­ stückskörper und es entsteht ein Leerschuß, der zu hohen Druck­ spitzen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Warmkam­ mer-Druckgießmaschine der eingangs genannten Art die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Durch diese Maß­ nahme kann die Lage der Metallfront exakt erfaßt werden, so daß ab diesem Zeitpunkt der weitere Materialfluß über Angußzapfen und Angußkanäle klar bestimmbar ist. Gleichzeitig kann der Ein­ preßvorgang über - an sich bekannte - hochdynamische Stetigven­ tile mit Schaltzeiten zwischen 1 bis 5 ms gesteuert werden, die von der Steuereinrichtung betätigt werden und eine an das Pro­ dukt angepaßte Geschwindigkeits- und Druckregelung ermöglichen. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere dann, wenn die Steuereinrichtung als eine digitale Steuerelektronik ausgebil­ det ist, eine digitale Geschwindigkeits- und Druckregelung er­ reicht werden, die es erlaubt, über den gesamten Füllvorgang verschiedene Punkte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an­ zufahren. Auch der Nachdruck ist frei wählbar. Man kann dabei in an sich bekannter Weise mit Bildschirmen arbeiten, um die Gießparameter (Druck, Geschwindigkeit und Weg) zu überwachen. Es besteht auch die Möglichkeit, mit Hilfe einer zusätzlichen flexiblen Zeit eine Abgleichung der unterschiedlichen Formen bzw. Angußgestaltungen vorzunehmen. So wird es z. B. möglich, daß dann, wenn der Sensor Material erfaßt, man über die Gieß­ parameter auf dem Bildschirm erkennt, daß die erste Phase noch etwas verlängert werden muß, um eine optimale Entlüftung zu gewährleisten. Dabei besteht der große Vorteil, daß im Gegen­ satz zu der vorher erwähnten Anordnung eines Metall-Sensors in der Form, der Sensor nun der Maschine an einer Stelle zugeord­ net ist, die nahe der Angußbuchse der Form liegt, so daß es nicht notwendig wird, verschiedene Formen in umständlicher Weise jeweils mit einem Sensor zu versehen. Die Ausbildung der verschiedenen Formen kann, wie angedeutet, durch Einstellung einer empirisch ermittelten flexiblen Zeit berücksichtigt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Form auch eine Evaku­ iereinrichtung mit einer Vakuumpumpe und mit einem dieser vor­ geschalteten Ventil zugeordnet sein, das von der Steuereinrich­ tung zusätzlich betätigt wird. Es kann auch vorgesehen werden, daß die Düsen spitze in eine Aufnahme des Mundstückkörpers ein­ setzbar ist, so daß der Metallsensor dann in diesem Aufnahme­ raum des Mundstückkörpers eingesetzt ist. Es bleibt dann auch die Möglichkeit, verschiedene Düsenspitzen vorzusehen, ohne eine Änderung der Anordnung des Metallsensors vornehmen zu müs­ sen.

Dabei besteht der große Vorteil, daß im Gegensatz zu der vorher erwähnten Anordnung des Sensors in der Form, der Sensor nun der Maschine zugeordnet ist, so daß es nicht notwendig wird, ver­ schiedene Formen in umständlicher Weise jeweils mit einem Sen­ sor zu versehen. Die Ausbildung der verschiedenen Formen kann, wie angedeutet, durch Einstellung einer empirisch ermittelten flexiblen Zeit berücksichtigt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Form auch eine Evaku­ iereinrichtung mit einer Vakuumpumpe und mit einem dieser vor­ geschalteten Ventil zugeordnet sein, das von der Steuereinrich­ tung zusätzlich betätigt wird. Es kann auch vorgesehen werden, daß die Düsenspitze in eine Aufnahme des Mundstückkörpers ein­ setzbar ist, so daß der Metallsensor dann in diesem Aufnahme­ raum des Mundstückkörpers eingesetzt ist. Es bleibt dann auch die Möglichkeit, verschiedene Düsenspitzen vorzusehen, ohne eine Änderung der Anordnung des Metallsensors vornehmen zu müs­ sen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbei­ spieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Endes einer Steig­ bohrung eines Gießbehälters einer Warmkammerdruck­ gießmaschine mit einem angesetzten Mundstückskörper, der bis in die Form reicht und an seinem mit einer Düsenspitze versehenen Ende einen Metallsensor auf­ weist und

Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung der Regeleinrich­ tung für den Einpreßvorgang der Warmkammerdruckgieß­ maschine der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist das obere Ende eines in eine Gießwanne (1) eintauchenden Gießbehälters (2) gezeigt, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem Gießkolben versehen ist, der über eine Antriebsstange (3) bewegbar ist. Der Gießbehälter (2) be­ sitzt eine Steigbohrung (4), deren oberes Ende eine konische Aufnahmeöffnung zum Einsetzen eines Mundstückkörpers (5) be­ sitzt, der in bekannter Weise beheizt sein kann und der an sei­ nem von der Einsetzöffnung (6) abgewandten Ende eine konische Aufnahme (7) für eine Düsenspitze (8) aufweist, die in die Form (9) hereinragt, deren Angußkanäle (10) in den eigentlichen Formraum (11) übergehen. In den zwischen der konischen Aufnahme (7) und der Düsenspitze (8) gebildeten Aufnahmeraum (12) ragt ein Metallsensor (13) herein, der über ein Anschlußkabel (14) an eine Steuereinrichtung (15) angeschlossen ist, die aus der Fig. 2 erkennbar ist.

Erreicht daher der Metallstrahl beim Gießvorgang den Metallsen­ sor (13) an der Spitze des Mundstückkörpers (5), dann kann in exakter Weise der weitere Verlauf des Formfüllvorganges fein­ fühlig gesteuert werden. Unsicherheiten, wo sich der Metall­ strahl befindet, bestehen nicht.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Kolbenstange (3) des Gießkolbens von einem Preßzylinder (16) geführt wird, an dessen Abflußseite ein Ventil (17) angeordnet ist, das als ein an sich bekanntes hochdynamisches Stetigventil ausgebildet ist. Dieses Ventil (17) wird über ein zweistufiges Vorsteuerventil (18) betätigt, wenn von der Steuereinrichtung (15) ein entsprechender Impuls kommt. Die Steuereinrichtung (15) ist als eine digitale Steuer­ elektronik ausgebildet und in ihr können z. B. die Sollwerte für sechs Phasen des Einpreßvorganges gespeichert werden, die zur Erzeugung eines bestimmten Produktes vorgesehen werden. Die Steuereinrichtung (15) ermöglicht eine Echtzeitregelung und sie erhält Startimpulse für diese Zeitregelung zum einen von dem Metallsensor (13), kann sie aber auch von einer wegabhängig wirkenden Abtasteinrichtung (19) erhalten, die z. B. als Drehge­ ber ausgestaltet sein kann und über eine geeignete Einrichtung (20) mit dem Preßkolben des Preßzylinders (16) verbunden ist, so daß dessen Lage innerhalb des Preßzylinders (16) erfaßbar ist. Sowohl die wegabhängigen Werte als auch die Signale des Metallsensors (13) können in an sich bekannter Weise auch noch zusätzlich einem Bildschirm (21) zugeführt werden, der eine graphische Anzeige der jeweiligen Gießparameter ermöglicht. Schließlich kann die Steuereinrichtung (15) auch mit einem Ven­ til (22) verbunden sein, das einer nicht gezeigten, der Form (11) nachgeschalteten Vakuumeinrichtung vorgeschaltet ist und verhindern kann, daß das aus der evakuierten Form in die Ent­ lüftungskanäle strömende Metall zur Vakuumpumpe gelangt.

Das Steuerventil (17), das auf der Abflußseite des Gießzylin­ ders angebaut ist, arbeitet in der Füllphase als Geschwindig­ keitsregelventil. Dabei wird die Geschwindigkeit als Funktion der Gießkolbenposition programmiert und die entsprechenden Ist­ werte können über die Einrichtung (19) auf den Bildschirm und zur Steuereinrichtung gegeben werden. In der Nachdruckphase ar­ beitet das Stetigventil als Druckregelventil. Die entsprechende Sollwerte für Weg, Geschwindigkeit und Druck werden der Steuer­ einrichtung eingegeben. Mit den vom Metallsensor erhaltenen Signalen kann die Steuereinrichtung (15) eine exakte Echtzeit­ regelung des Einpreßvorganges bewirken, die unabhängig ist von dem Badniveau innerhalb der Wanne (1).

Claims (3)

1. Warmkammer-Druckgießmaschine, bei der der Einpreßvorgang über eine elektronische Steuereinrichtung beeinflußt wird, der vom Einpreßaggregat stammende Eingangssignale zugeleitet wer­ den, und die mit einem in die Schmelze eintauchenden Gießbehäl­ ter (2) mit einer Steigbohrung (4) und mit einem daran ange­ setzten Mundstückskörper (5) versehen ist, der mit einer Düsen­ spitze (8) bis zur Form (9) geführt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Spitze des Mundstückkörpers (5) ein Me­ tallsensor (13) vorgesehen ist, der mit der Steuereinrichtung (15) verbunden ist, und daß hochdynamische Stetigventile (17) mit Schaltzeiten zwi­ schen 1 und 5 ms, die von der Steuereinrichtung (15) betätigt werden, vorgesehen sind.

2. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Düsenspitze (8) in eine Aufnahme (7) des Mundstückkörpers (5) einsetzbar ist und daß der Metallsensor (13) in dem Aufnahmeraum (12) des Mundstückkörpers (5) für die Düsenspitze (8) eingesetzt ist.

3. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Form (9) eine Evakuiereinrichtung mit einer Vakuumpumpe und einem dieser vorgeschalteten Ventil (22) zugeordnet ist, das von der Steuereinrichtung (15) betätigbar ist.