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Title:
HYDRAULICALLY ACTUATED CASTING UNIT AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/039922
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a hydraulically actuated casting unit comprising a casting cylinder, whose chamber, which is active in the extension direction, is supplied with a hydraulic medium via a volumetric-flow controller during a pre-filling phase. An annular chamber, which is active in the retraction direction, is connected to a hydraulic-medium sink via a butterfly-valve assembly, which determines the pressure in the annular chamber. The invention also relates to a method for controlling a casting unit of this type.

Inventors:
HEROLD DIRK (DE)
ENGERT HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/DE2005/001850
Publication Date:
April 20, 2006
Filing Date:
October 17, 2005
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH REXROTH AG (DE)
HEROLD DIRK (DE)
ENGERT HOLGER (DE)
International Classes:
B22D17/32
Foreign References:
US4022269A1977-05-10
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
Winter, Brandl Fürniss Hübner Röss Kaiser Polte Partnerschaft -. (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydraulisch betätigte Gießeinheit (1) mit einem Gießzylinder (2) zum Druckbeaufschlagen einer Formmasse, wobei ein in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum (38) des Gießzylinders (2) während einer Formfüllphase mit einer Niederdruckquelle (ND) und in einer Nachdruckphase mit einer Hochdruckphase (HD) verbindbar ist und ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum (71) des Gießzylinders (2) mit einem Gegenhaitedruck beaufschlagbar ist, gekenn zeichnet durch eine Volumenstromregeleinheit (6) zum Einstellen eines Druckmittelvolumenstroms zu dem in Ausfahrrichtung wirksamen Zylinderraum (38) und mit einer Drosselventilanordnung (14) im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Ringraum (71) und einer Druckmittelsenke (T) zum Einstellen eines Gegenhaitedrucks im Ringraum (71) .
2. Gießeinheit nach Patentanspruch 1, wobei die Volu¬ menstromregeleinheit eine Verstellpumpe (6) ist.
3. Gießeinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei in einer den Niederdruckspeicher (ND) mit dem Zylinderraum (38) verbindenden NDLeitung (40, 42) ein NDSperrventil (20) angeordnet ist.
4. Gießeinheit nach Patentanspruch 3, wobei das ND Sperrventil (20) vorgesteuert ist.
5. Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentan¬ sprüche, wobei der Gegenhaltedruck im Ringraum (71) etwa zum Ende der Vorfüllphase von einem niedrigen Gegenhalte¬ druck auf einen höheren Gegenhaltedruck erhöht ist.
6. Gießeinheit nach Patentanspruch 5, wobei zum Ende der Vorfüllphase der Gegenhaltedruck im Ringraum (71) derart einstellbar ist, dass der Druck im Zylinderraum (38) etwas oberhalb des Niederdrucks liegt, so dass das NDSperrventil (20) in seiner Rückschlagfunktion ge¬ schlossen bleibt.
7. Gießeinheit nach Patentanspruch 5, wobei zum Ende der Vorfüllphase die Drosselventilanordnung (14) geöffnet und etwa gleichzeitig über das NDSperrventil (20) die Verbindung zwischen dem Niederdruckspeicher (ND) und dem Zylinderraum (38) aufsteuerbar ist.
8. Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentan¬ sprüche wobei die Drosselventilanordnung (14) ein stetig verstellbares vorgesteuertes Sitzventil mit Sperrposition ist.
9. Gießeinheit nach Patentanspruch 8, wobei die Dros¬ selventilanordnung mit Feinsteuerkerben ausgeführt ist.
10. Gießeinheit nach Patentanspruch 8 oder 9, wobei die Drosselventilanordnung ein Servo oder Proportionalpilot ventil hat.
11. Verfahren zum Ansteuern einer Gießeinheit gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum (38) eines Gießzy¬ linders (2) während einer Formfüllphase mit einer Nieder¬ druckquelle (ND) und während einer Nachdruckphase mit einer Hochdruckquelle (HD) verbunden wird und ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum (71) des Gießzylinders (2) mit einem Gegenhaitedruck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Vorfüllphase der Druckmittelvolumenstrom zum Zylinderraum (38) und der Gegendruck im Ringraum (71) geregelt werden.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11, wobei der Gegen¬ druck im Ringraum (71) zum Ende der Vorfüllphase hin erhöht wird.
13. Verfahren nach Patentanspruch 11, wobei zum Ende der Vorfüllphase der Druck im Ringraum (71) schnell verrin¬ gert und im Wesentlichen gleichzeitig der Zylinderraum (38) mit Niederdruck beaufschlagt wird.
Description:
Beschreibung

Hydraulisch betätigte Gießeinheit und Verfahren zu deren Ansteuerunq

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Gießeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Ansteuern einer derartigen Gießein¬ heit.

Gießeinheiten werden bei Druckgussmaschinen (Kaltkammermaschinen, Warmkammermaschinen) , Tixomould- ing-, Kunststoffspritzgießmaschinen oder ähnlichen Ma¬ schinen eingesetzt, bei denen ein aufgeschmolzenes oder teigiges Formmaterial in eine Kavität einer Form einge¬ bracht werden muss.

Der Gießvorgang lässt sich in drei Hauptphasen unter¬ teilen, wobei in einer ersten Vorfüllphase das aufge¬ schmolzene oder teigige Formmaterial in eine Gießbüchse eingebracht und dann vergleichsweise langsam in Richtung zum Anschnitt der Form verschoben wird. Dabei soll die Formmassebewegung langsam und ruckfrei bei geringer Geschwindigkeit erfolgen.

Das Füllen der Kavität erfolgt dann während der Form¬ füllphase, bei der die Formmasse mit vergleichsweise hoher Fließgeschwindigkeit in die Form gedrückt wird.

Zum vollständigen Füllen der Form, zum Verdichten und zum Ausgleich der Schrumpfung der Formmasse während des Erstarrungsprozesses schließt sich eine Nachdruckphase an, bei der ein vergleichsweise hoher Druck aufgebaut wird. Im Anschluss an diese drei Phasen wird die Gießein¬ heit dann in ihre Ausgangsposition zurück bewegt und ist bereit für den nächsten Schuss.

In der US 5,622,217 ist eine Gießeinheit einer Druck¬ gussmaschine gezeigt, bei der die Formmasse mittels eines Gießzylinders mit Druck beaufschlagt wird. Die Ansteue¬ rung des Gießzylinders erfolgt über eine hydraulische Steuerventilanordnung, über die ein in Ausfahrrichtung des Gießzylinders (Druckaufbaurichtung) wirksamer Zylin¬ derraum während der beiden ersten Phasen (Vorfüllphase, Formfüllphase) mit dem Druck in einem Niederdruckspeicher und während der Nachdruckphase mit dem Druck in einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Die Ausfahrgeschwindig¬ keit des Gießzylinders wird dabei ablaufseitig über ein Steuerventil gesteuert, das eine Verbindung zum Tank auf- oder zusteuert.

Für einen qualitativ hochwertigen Gießvorgang ist es erforderlich, dass der Gießzylinder während der Vorfüll¬ phase ruckfrei anfährt und sich anschließend mit ver¬ gleichsweise langsamer Geschwindigkeit bewegt, so dass das Formmaterial entsprechend "sanft" eingezogen und zur Kavität hin gefördert wird. Dazu muss beim Zuschalten des Niederdruckspeichers zunächst auf der Ablaufseite des Gießzylinders ein Gegendruck aufgebaut worden sein, der eine Kompression der Ringseite beim Zuschalten des Nie¬ derdruckspeichers auf der Kolbenseite verhindert. Hier¬ durch wird ein Anfahrrucken vermieden und die Bewegung kann gezielt über die Menge des rücklaufenden Druck¬ mittels kontrolliert werden. Das Aufbringen des Gegen¬ drucks auf der Ringseite ist bei den bekannten Lösungen nur mit hohem Aufwand möglich. So werden beispielsweise für die Vorkompression Druckübersetzer (Multiplikatoren) eingesetzt, mit denen der Gegenhaltedruck auf der Stan¬ genseite eingestellt wird. Diese erfordern jedoch einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand und es zeigte sich, dass mit einer derartigen Lösung die Geschwindig-

keit des Gießzylinders nicht mit der erforderlichen Genauigkeit regelbar ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun¬ de, eine hydraulisch betätigte Gießeinheit und ein Ver¬ fahren zu deren Ansteuerung zu schaffen zu schaffen, bei der ein ruckfreies Anfahren mit geringem vorrichtungs- technischen Aufwand realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Volumenstromregelung des Druckmittelvolumenstroms zur Bodenseite des Gießzylin¬ ders, so dass dessen Ausfahrgeschwindigkeit und damit das Beschleunigen der Schmelze in Richtung zum Formanschnitt sehr präzise steuerbar ist. Der Gegendruck im Ringraum des Gießzylinders wird über eine Drosselventilanordnung eingestellt, die in Druckmittelströmungspfad zwischen dem Ringraum und einem Tank oder einer sonstigen Druckmittel¬ senke angeordnet ist. Eine derartige Ansteuerung ermög¬ licht ein Anfahren des Gießzylinders in der Vorfüllphase und im Übergang zur Formfüllphase ohne Anfahrruck, wobei der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen minimal ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel folgt die Volumenstromregelung des Druckmittels zur Bodenseite (Zylinderraum) des Gießzylinders über eine geregelte Verstellpumpe.

In einer Niederdruckleitung zwischen einem Nieder¬ druckspeicher und dem Zylinderraum kann ein - vorzugswei¬ se vorgesteuertes - Niederdrucksperrventil vorgesehen

sein. Dieses ist in seiner Rückschlagfunktion in Schlie߬ richtung vom Druck im Zylinderraum und in Öffnungsrich¬ tung vom Niederdruck beaufschlagt.

Bei einem erfindungsgemäß Konzept wird beim Anfahren und beim Verfahren des Gießzylinders in der Vorfüllphase zunächst ein vergleichsweise niedriger Gegendruck einge¬ stellt, um den Energieverbrauch zu senken und das Druck¬ gefälle über der Drosselventilanordnung im Druckmittel- strömungspfad zwischen dem Ringraum und der Druckmittel¬ senke klein zu halten.

Bei einem erfindungsgemäßen Regelkonzept wird der Ge- genhaltedruck beim Umschalten in die Formfüllphase zu¬ nächst so eingestellt, dass das ND-Sperrventil noch gegen den Druck im Niederdruckspeicher geschlossen gehalten wird. Die Beaufschlagung des Gießzylinders mit Nieder¬ druck erfolgt dann durch schnelles Aufsteuern der Dros- selventilanordnung, so dass der Druck im Ringraum ent¬ sprechend schnell absinkt und das ND-Sperrventil die Verbindung zwischen dem Zylinderraum des Gießzylinders und den Niederdruckspeicher öffnet.

Bei einem alternativen Steuerungskonzept wird zu Ein¬ leitung der Formfüllphase die Drosselventilanordnung vergleichsweise schnell geöffnet und gleichzeitig über das ND-Sperrventil die Verbindung vom Niederdruckspeicher zum Zylinderraum des Gießzylinders aufgesteuert. D.h., bei dieser Variante wird praktisch die Ansteuerung der Drosselventilanordnung von Druck- auf Geschwindigkeitsre¬ gelung umgeschaltet. Die Drosselventilanordnung ist beim Übergang von der Vorfüllphase zur Formfüllphase aufgrund des niedrigeren Druckgefälles bereits weiter geöffnet als bei dem vorbeschriebenen Konzept und kann somit wesent¬ lich schneller vollständig öffnen. Diese Variante ermög¬ licht es auch, für die Drosselventilanordnung anstelle

eines Servopilotventils ein Proportionalpilotventil einzusetzen.

Die Drosselventilanordnung kann als stetig verstell¬ bares Sitzventil mit Sperrposition ausgeführt sein, das mit oder ohne Feinsteuerkante ausführbar ist.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung erläu¬ tert. Diese einzige Zeichnung zeigt einen Schaltplan einer hydraulisch betätigten Gießeinheit.

In der einzigen Figur ist der Hydraulikschaltplan ei¬ ner Gießeinheit 1 einer Druckgießmaschine dargestellt. Die Gießeinheit 1 hat einen Gießzylinder 2, dessen Kolben 4 einen in einer nicht dargestellten Gießbüchse geführten Gießkolben betätigt. In diese Gießbüchse oder Füllkammer wird das aufgeschmolzene Formmaterial eingeführt und dann durch Axialvorschub des Gießkolbens in Richtung zu einer Form bewegt, so dass diese während der eingangs beschrie¬ benen Formfüllphase mit Schmelze gefüllt und während der Nachdruckphase die in der Form aufgenommene Schmelze verdichtet und eventueller Schwund ausgeglichen wird.

Die Druckmittelversorgung des Gießzylinders 2 erfolgt über einen Hochdruckspeicher HD oder einen Niederdruck¬ speicher ND sowie, wie im Folgenden noch näher erläutert, über eine Verstellpumpe 6, die auch den Hochdruckspeicher HD und den Niederdruckspeicher ND auflädt.

Bei den üblicherweise in derartigen Druckgießmaschi¬ nen, beispielsweise Kaltkammermaschinen verwendeten Druckmitteln handelt es sich um HFC-Flüssigkeiten, die

aus einer Lösung von Polymeren in Wasser bestehen und als schwer entflammbar eingestuft sind. Diese wässrigen Lösungen bereiten insbesondere bei den Pumpen Probleme ■ hinsichtlich der Wellenabdichtung, so dass sie einen erhöhten Verschleiß aufweisen. Darüber hinaus können bei derartigen Druckmitteln Kavitationen auftreten, die den Verschleiß weiter erhöhen. Die Anmelderin hat eine Hoch¬ druckpumpe entwickelt, über die auch bei HFC-Flüssigkei- ten Drücke in dem für Druckgießmaschinen erforderlichen Bereich bis zu 450 bar aufgebracht werden können.

Die Ansteuerung des Gießzylinders erfolgt über die in Figur 1 dargestellte Steueranordnung, die im Wesentlichen aus einem Wegeventil 10, einem Gegendruckventil 12, einem Drosselventil 14, einem ND-Sperrventil 20, einem HD- Regelventil 22, einem Wegesitzschaltventil 24, einem ND- Ladeventil 26, einem HD-Ladeventil 28, einem ND-Druckbe¬ grenzungsventil 30 und einem HD-Druckbegrenzungsventil 32 besteht.

Über die volumenstromgeregelte Verstellpumpe 6 wird Druckmittel aus einem Tank T angesaugt und in eine Druck¬ leitung 34 gefördert, die an einen Eingangsanschluss A des als Wegesitzschaltventil ausgeführten Wegeventils 10 angeschlossen ist. Dieses ist über eine Feder in seine dargestellte Sperrposition vorgespannt. Durch Betätigung der Vorsteuerung des Wegeventils 10 kann dies in eine Schaltposition umgeschaltet werden, in der eine Druckmit¬ telströmung vom Eingangsanschluss A zu einem Arbeitsan- schluss B ermöglicht und in Gegenrichtung gesperrt ist. Dieser Arbeitsanschluss B ist über eine Arbeitsleitung 36 an einen bodenseitigen Zylinderraum 38 des Gießzylinders 2 angeschlossen. Dieser Zylinderraum 38 ist über eine ND- Leitung 40 an einen Eingangsanschluss A des ND-Sperrven¬ tils 20 angeschlossen, dessen Arbeitsanschluss B mittels

einer ND-Speicherleitung 42 mit dem Niederdruckspeicher ND verbunden ist.

Von der ND-Leitung 40 zweigt eine Leitung 44 ab, in der das Wegesitzschaltventil 24 angeordnet ist, das mittels einer Federanordnung in seine Sperrstellung vorgespannt ist und das in eine Durchgangsstellung bring¬ bar ist, in der die Leitung 44 mit dem Tank T verbunden ist, um beispielsweise eine Dekompression des Zylinder¬ raums 38 zu ermöglichen.

Das ND-Sperrventil 20 ist als vorgesteuertes Logik¬ ventil ausgeführt, wobei ein 2-Wege-Einbauventil 46 mit einem - nicht dargestellten - Steuerdeckel versehen ist, der ein Vorsteuerventil 48 trägt, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist.

Das Einbauventil 46 hat einen Stufenkolben, der mit einer Flächendifferenz ausgeführt ist und der mittels einer Feder gegen einen Sitz vorgespannt ist. Der Stufen¬ kolben 50 ist mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt, über die der Druck in der ND-Leitung 40 auch in einem Federraum 54 des Einbauventils 46 anliegt. Eine in Öff¬ nungsrichtung wirksame Ringstirnfläche 56 des Stufenkol¬ bens 50 ist über das Vorsteuerventil 48 mit einem Öff¬ nungsdruck beaufschlagbar, der über eine Vorsteuerleitung 58 an einem Anschluss T des Vorsteuerventils 48 abgegrif¬ fen wird. Dieses hat beim dargestellten Ausführungsbei¬ spiel einen abgesperrten Anschluss P sowie zwei Arbeits- anschlüsse A, B, wobei der eine Arbeitsanschluss B über eine Tankleitung 60 mit dem Tank T und der andere Ar¬ beitsanschluss A über eine ND-Steuerleitung 62 mit der ND-Speicherleitung 42 verbunden ist. In seiner federvor¬ gespannten Grundposition ist der Anschluss T mit dem Anschluss B verbunden, so dass die in Öffnungsrichtung wirksame Ringstirnfläche 56 mit dem Tankdruck beauf-

schlagt ist. In der federvorgespannten Grundposition des Vorsteuerventils 48 ist das Einbauventil 46 durch die Kraft der Feder sowie den in Schließrichtung wirkenden Druck in der ND-Leitung 40 gesperrt.

Durch Umschalten des VorSteuerventils 48 in seine Schaltposition ist der Arbeitsanschluss A mit dem An- schluss T verbunden, so dass die Ringstirnfläche 50 mit dem Niederdruck beaufschlagt ist. Die kleinere Stirnflä¬ che des Stufenkolbens 50 ist mit dem Druck in der ND- Leitung 40 beaufschlagt, die den Federraum 54 begrenzende rückwärtige größere Stirnfläche ist mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so dass eine der Ringstirnfläche 56 entsprechende, in Schließrichtung wirkende Flächendiffe¬ renz mit dem Druck in der ND-Leitung 40 beaufschlagt ist. Dementsprechend kann das Einbauventil 46 dann geöffnet werden, wenn der Druck in der ND-Leitung 40 und das Druckäquivalent der Feder kleiner oder gerade gleich dem auf die Ringstirnfläche 56 wirkenden Niederdruck ND ist. Der Grundaufbau derartiger Einbauventile 20 ist bekannt, so dass auf weitere Ausführungen unter Verweis auf bei¬ spielsweise das Datenblatt RD 21 010/11.98 der Anmelderin verzichtet werden kann.

In der Schaltposition des Vorsteuerventils 48 arbei¬ tet das Einbauventil 20 für eine Druckmittelströmung von B nach A wie ein Rückschlagventil. Bei Hochdruck in der ND-Leitung 40 wird das Einbauventil 20 auch bei umge¬ schalteter Vorsteuerventil 48 in seine Sperrstellung umgeschaltet. Anstelle des in der Figur dargestellten ND- Sperrventils 20 kann auch ein Rückschlagventil eingesetzt werden, wie es in der Anmeldung DE 10 2004 061 562 der Anmelderin beschrieben ist.

Von der Druckleitung 34 zweigt eine ND-Ladeleitung 64 ab, in der das als Wegesitzschaltventil ausgeführte ND-

Speicherladeventil 26 angeordnet ist. Dieses ist über eine Federanordnung in seine dargestellte Sperrposition vorgespannt und läßt sich in eine Durchgangsposition umschalten, in der eine Druckmittelströmung von einem Anschluss A zu einem Anschluss B ermöglicht und in Gegen¬ richtung gesperrt ist, so dass die ND-Ladeleitung 64 über das ND-Speicherladeventil 26 mit einem in die ND-Spei- cherleitung 42 einmündenden ND-Ladekanal 66 verbunden ist. Der Druck in der ND-Speicherleitung und dem ND- Ladekanal 66 wird über das ND-Druckbegrenzungsventil 30 begrenzt.

In den Zylinderraum 38 des Gießzylinders 2 mündet desweiteren eine HD-Speicherleitung 68 ein, ■ in der das HD-Regelventil 22 angeordnet ist. Dieses ist als stetig verstellbares Wegesitzventil ausgeführt und läßt sich aus einer Sperrposition proportional aufsteuern, um eine Verbindung zwischen der HD-Speicherleitung 68 und einem an den Hochdruckspeicher HD angeschlossenen HD-Kanal 70 zu öffnen, so dass die Bodenseite des Gießzylinders 2 in der Nachdruckphase mit Hochdruck beaufschlagbar ist. Ein Ringraum 71 des Gießzylinders 2 ist über eine Ablauflei- tung 72 und das stetig verstellbare Drosselventil 14 mit dem Tank T verbindbar. Dieses hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie das HD-Regelventil 22 und ist in seine darge¬ stellte Sperrposition vorgespannt und läßt sich über die Vorsteuerung proportional verstellen um die Verbindung zum Tank T zu öffnen und entsprechend des eingestellten Ablaufquerschnittes den Druck im Ringraum 72 zu regeln.

Von der Druckleitung 34 zweigt desweiteren eine HD- Ladeleitung 74 ab, die zu einem Anschluss A des HD-Spei¬ cherladeventils 28 führt, dessen anderer Anschluss B mittels eines HD-Ladekanals 76 mit dem Hochdruckspeicher HD verbunden ist. Der Hochdruckspeicher ist durch das HD- Druckbegrenzungsventil 32 abgesichert. Das HD-Speicherla-

deventil 28 hat den gleichen Aufbau wie das ND-Speicher- ladeventil 26 und läßt sich aus einer federvorgespannten Sperrposition in eine Durchgangsposition bringen, in der eine Druckmittelströmung zum Laden des Hochdruckspeichers von der HD-Ladeleitung 74 zum HD-Ladekanal 76 ermöglicht ist.

Die regelbare Verstellpumpe 6 ist so ausgelegt, dass der Hochdruckspeicher auf den für Druckgießmaschinen erforderlichen Bereich bis zu 450 bar aufgeladen werden kann. Prinzipiell könnte jedoch auch eine eigene Hoch¬ druck-Pumpe zum Laden des Hochdruckspeichers HD und eine eigene Pumpe zum Laden des Niederdruckspeichers ND vorge¬ sehen werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweigt von der HD-Ladeleitung 74 eine Gegendruckleitung 78 ab, in der das Gegendruckventil 12 angeordnet ist, das im Prin¬ zip den gleichen Aufbau wie die beiden vorgenannten Ladeventile 26, 28 hat. Es ist in eine Sperrposition vorgespannt und läßt sich eine Durchgangsstellung um¬ schalten, in der eine Druckmittelströmung von der HD- Ladeleitung 74 hin zum Ringraum 72 ermöglicht ist, so dass beispielsweise der Kolben 4 eingefahren werden kann.

Zum besseren Verständnis der Funktion der vorgesehe¬ nen Schaltung wird ein Gießzyklus erläutert.

Demgemäß soll der Kolben 4 des Gießzylinders 2 wäh¬ rend der Vorfüllphase zunächst relativ langsam anfahren und ruckfrei auf eine vergleichsweise niedrige Geschwin¬ digkeit beschleunigt werden und dann mit konstant niedri¬ ger Geschwindigkeit oder nach einem Geschwindigkeitspro¬ fil verfahren. Beim Umschalten auf die Formfüllphase soll der Kolben dann in kurzer Zeit (ca. 10 ms) nahezu auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt und dann wieder

abgebremst werden. Dazwischen kann eine Strecke mit konstant hoher Geschwindigkeit liegen. Anschließend wird auf die Nachdruckphase umgeschaltet, in der der Kolben nur noch einen vergleichsweise geringen Resthub durch¬ fährt, dabei aber mit dem maximalen Druck (400-450 bar) beaufschlagt ist. Nach dem vollständigen Füllen und nach Ablauf der Nachdruckphase wird der Kolben wieder in seine Ausgangsposition zurück gefahren.

Es sei angenommen, dass der Kolben 4 des Gießzylin¬ ders vollständig eingefahren ist und sich somit an seinem Anschlag befindet. Über das Gegendruckventil 12 muss bei dieser Lösung kein Gegenhaitedruck im Ringraum 71 aufge¬ baut werden, da über die geregelte Pumpe 6 die Ausfahrge¬ schwindigkeit regelbar ist. Bei besonderen Betriebsbedin¬ gungen könnte man jedoch über das geöffnete Gegendruck¬ ventil 12 und die Pumpe 6 den Ringraum vor dem Anfahren druckbeaufschlagen.

Zum Einleiten der Vorfüllphase wird das Wegeventil 10 in seine Schaltposition umgeschaltet.

Durch geeignete Einstellung des Volumenstroms über die regelbare Pumpe 6 wird der Gießzylinder 2 in Zulauf- regelung druckfrei angefahren, dann beschleunigt und mit einem Geschwindigkeitsprofil die Schmelze bis zum Forman¬ schnitt geschoben. Beim Verfahren in dieser Vorfüllphase regelt die Verstellpumpe 6 die Geschwindigkeit. Durch geeignete Ansteuerung des Drosselventils 14 im Ablauf des Gießzylinders 2 wird der Gegendruck geregelt. Dabei wird erfindungsgemäß beim Anfahren des Gießzylinders 2 und beim Verfahren während der Vorfüllphase ein vergleichs¬ weise niedriger Gegendruck (beispielsweise 30-50 bar) eingestellt, um den Energieverbrauch zu senken und das Druckgefälle am Drosselventil 14 klein zu halten.

Gegen Ende der Vorfüllphase wird gemäß einem erfin¬ dungsgemäßen Konzept der Druck im Ringraum 71 des Gießzy¬ linders 2 durch das Verkleinern des Öffnungsquerschnittes des Drosselventils 14 in der Ablaufleitung 72 so erhöht, dass sich im Zylinderraum 38 ein Druck einstellt, der etwas höher ist als der Druck im Niederdruckspeicher ND (beispielsweise 150 bar) . Nach dieser Druckerhόhung im Ringraum 71 wird das VorSteuerventil 48 gegen die Kraft seiner Feder umgeschaltet, so dass die Ringstirnfläche 56 mit Niederdruck beaufschlagt ist. Da der Druck im Zylin¬ derraum 38 und damit in der ND-Leitung 40 etwas höher als der Niederdruck ND eingestellt ist, bleibt das Einbauven¬ til 20 über seine Rückschlagfunktion noch geschlossen, so dass durch das Umschalten auf Niederdruck kein Rucken auftritt. Während der Formfüllphase (Schuss) wird das Drosselventil 14 in der Ablaufleitung 72 vergleichsweise schnell geöffnet (aufgerissen) so dass der Druck im Ringraum 71 entsprechend schnell absinkt und auch der Druck im Zylinderraum 38 und der ND-Leitung 40 unter den Niederdruck absackt und das Einbauventil 46 öffnet, so dass im Zylinderraum 38 Niederdruck anliegt und der Gießzylinder 2 beschleunigt wird und mit hoher Geschwin¬ digkeit ausfährt. Je nach Anforderungen an die Regelge¬ nauigkeit kann das Drosselventil 14 mit oder ohne Fein¬ steuerkante eingesetzt werden.

Bei einem alternativen Steuerungskonzept muss der Druck im Zylinderraum 38 zum Einleiten der Formfüllphase nicht - wie bei der vorbeschriebenen Variante - etwas über den Niederdruck erhöht werden. Das ruckfreie Um¬ schalten wird dadurch erreicht, dass das ND-Sperrventil 20 durch Umschalten des Vorsteuerventils 48 geöffnet wird und gleichzeitig das Drosselventil 14 in der Ablauflei¬ tung 72 geöffnet wird, so dass praktisch im Hinblick auf das Drosselventil 14 von einer Druck- in eine Geschwin¬ digkeitsregelung umgeschaltet wird. Da das Drosselventil

14 beim Übergang von der Vorfüllphase in die Formfüll- phase aufgrund des geringen Druckgefälles schon weiter geöffnet ist als bei dem zuvor beschriebenen Steuerungs- konzept, kann es wesentlich schneller in seine Öffnungs- stellung gebracht werden. Prinzipiell kann auch anstelle eines Servopilotventils für das Drosselventil 14 ein einfacheres Proportionalpilotventil eingesetzt werden.

In der Formfüllphase wird die Form mit hoher Fließge¬ schwindigkeit gefüllt. In der sich anschließenden Nach¬ druckphase wird die Schmelze bis in den letzten Formhohl¬ raum hinein mit hohem Druck verdichtet und der Material- Schwund kompensiert. Dabei wird das HD-Regelventil 22 geöffnet und das ND-Sperrventil 20 möglichst schnell geschlossen, so dass der Kolben 4 zum Nachverdichten der Schmelze mit Hochdruck beaufschlagt ist. Das Schließen des ND-Sperrventils 20 wird durch den Hochdruck in der ND-Leitung unterstützt.

Die Dekompression im Zylinderraum 68 und der Rückzug des Kolbens 4 erfolgt durch Öffnen des Wegesitzschaltven- tils 24 und des Gegendruckventils 12 - die Gießmaschine ist bereit für den nächsten Zyklus.

Das Aufladen der beiden Speicher HD, ND erfolgt je¬ weils über die auf entsprechende Drücke ausgelegte Ver¬ stellpumpe 6, wobei zum Aufladen des Hochdruckspeichers HD das HD-Speicherventil 28 und zum Aufladen des Nieder¬ druckspeichers ND entsprechend das ND-Speicherladeventil 26 in seine Rückschlagposition umgeschaltet wird. Der Maximaldruck der beiden Speicher HD, ND ist dabei durch die zugeordneten Druckbegrenzungsventile 32 bzw. 30 begrenzt.

Hinsichtlich der weiteren Details zur Ansteuerung von Druckgießmaschinen sei der Einfachheit halber auf die

Prioritätsanmeldungen der vorliegenden Anmeldung verwie¬ sen, deren Offenbarung zur Beschreibung der vorliegenden Anmeldung gehört.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der einzigen Figur wird eine Verstellpumpe 6 verwendet, um in der Vorfüllphase den Druckmittelvolumenstrom zum Gießzylinder zu regeln und um die beiden Speicher HD, ND zu füllen. Anstelle einer derartigen Regelpumpe kann der Druckmittelvolumenstrom auch auf andere Art und Weise eingeprägt werden. Des Weiteren können prinzipiell an¬ stelle der beiden Speicher HD, ND auch Druckübersetzer oder dergleichen eingesetzt werden.

Offenbart ist eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit einem Gießzylinder, dessen in Ausfahrrichtung wirksa¬ mer Zylinderraum während einer Vorfüllphase über eine Volumenstromregeleinheit mit Druckmittel versorgt wird, wobei ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum über eine Drosselventilanordnung mit einer Druckmittelsenke verbun¬ den ist, wobei über die Drosselventilanordnung der Druck im Ringraum bestimmt wird. Offenbart ist des Weiteren ein Verfahren zum Ansteuern einer derartigen Gießeinheit.

Bezugszeichenliste:

1 Gießeinheit

2 Gießzylinder

4 Kolben

6 Verstellpumpe

10 Wegeventil

12 Gegendruckventil

14 Drosse1venti1

20 ND-Sperrventi1

22 HD-Rege1venti1

24 Wegesitzschaltventil

26 ND-Speicherladeventil

28 HD-Speicherladeventil

30 ND-Druckbegrenzungsventi1

32 HD-Druckbegrenzungsventi1

34 Druckleitung

36 Arbeitsleitung

38 Zylinderraum

40 ND-Leitung

42 ND-Speicherleitung

44 Leitung

46 2-Wege-Einbauventil

48 Vorsteuerventil

50 Stufenkolben

52 Durchgangsbohrung

54 Federraum

56 Ringstirnfläche

58 Vorsteuerleitung

60 Tankleitung

62 ND-Steuerleitung

64 ND-Ladeleitung

66 ND-Ladekanal

68 HD-Speicherleitung

70 HD-Kanal

71 Ringraum

72 Ablaufleitung 74 HD-Ladeleitung 16 HD-Ladekanal

78 Gegendruckleitung




 
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