Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgiessen mit einer horizontalen Kaltkammermaschine, wobei eine dem Volumen eines Formhohlraumes entsprechende Schmelzmenge durch die Einfüllöffnung einer Schussbüchse in den Druckraum zwischen einem in der Schussbüchse verfahrbaren Giesskolben und einer im oberen Bereich der Schussbüchse vorgesehenen Giessöffnung gebracht, nachfolgend der Druckraum durch ein beschleunigtes Verschieben des Giesskolbens aus einer die Einfüllöffnung freigebenden Stellung in einer Vorfüllphase beschleunigt verkleinert wird und gleichzeitig die Schmelzmenge unter ständigem Freilassen der Giessöffnung zwischen dieser und der durch die Schmelze zunehmend überdeckten Stirnfläche des Giesskolbens gesammelt wird, und unmittelbar im Anschluss an die Vorfüllphase, wenn der Schmelzespiegel die Giessöffnung erreicht,
die Schmelzmenge in einer Formfüllphase durch die Giessöffnung in den Formhohlraum gedrückt wird.
In der schweizerischen Patentschrift Nr. 570 220 wurde ein verbessertes Verfahren zur Herstellung hochwertiger Metallgussteile beschrieben. Es wird dabei von der bekannten Tatsache ausgegangen, dass Gaseinschlüsse im erstarrten Metall die Qualität der Gussstücke nachteilig beeinflussen.
Das gesteckte Ziel war deshalb, das Anfüllen der Schussbüchse der Druckgiessmaschine mit dem flüssigen Metall, genannt Vorfüllphase, vor dem eigentlichen Einspritzen desselben in den Formhohlraum, genannt Formfüllphase, derart durchzuführen, dass dabei ein Evakuieren des über der Schmelze in der Schussbüchse befindlichen Gases restlos gewährleistet ist.
Das zur Lösung vorgeschlagene Verfahren bestand darin, dass die Vorfüllphase mit einer beschleunigten Bewegung des in der Schussbüchse angeordneten Giesskolbens, beginnend von dessen die Einfüllöffnung freigebender Ausgangsposition aus, vollzogen wird. Dadurch erfolgt eine beschleunigte Verkleinerung des die Schmelze aufnehmenden Innenraumes der Schussbüchse zwischen dem Giesskolben und der Giess öffnung zum Formhohlraum.
Bei der beschleunigten Verkleinerung des Innenraumes wird die Schmelze unter ständigem Freilassen der Giess öffnung zwischen dieser und dem Giesskolben gesammelt.
Wenn die Schmelze bis zur Giessöffnung aufgestaut ist, übergeht die Vorfüllphase ohne Unterbruch der Giesskolbenbewegung in die Formfüllphase, wobei die Schmelze durch die Giessöffnung in den Formhohlraum gedrückt wird.
Die steigende Schmelze kann beim Anfüllen der Schussbüchse mit beschleunigter Giesskolbenbewegung einen stetig zunehmenden Abschnitt der Kolbenfläche überdecken, ohne von dieser abzureissen. Eine sich überschlagende Vorlaufwelle, welche die Giessöffnung vorzeitig sperren würde, kann verhindert werden. Der Fluchtweg für das Gas, das sich über der Schmelzoberfläche befindet, steht über die Giess öffnung in den Formhohlraum während der Vorfüllphase offen.
Es lassen sich sowohl die Vorfüllphase als auch die Formfüllphase mit verschiedenartigen Bewegungsabläufen durchführen.
Hier setzt die vorliegende Erfindung mit der Zielsetzung ein, zu einer weiteren Erhöhung der Gussqualität das oben beschriebene Verfahren durch eine Gestaltung des Verlaufs der Einpressbewegung in deren beiden genannten Phasen neugewonnenen Erkenntnissen entsprechend vermehrt den technologischen Erfordernissen anzupassen.
Gemäss der Erfindung wird das Ziel erreicht, indem der Giesskolben mindestens in der Vorfüllphase mit einer mindestens annähernd gleichbleibenden Beschleunigung verschoben wird, wobei die Zeitdauer der Vorfüllphase um ein Mehrfaches grösser als diejenige der Formfüllphase ist.
Eine dergestalt ablaufende Giesskolbenbewegung kann mehrere Vorteile bringen.
Der Betrag der Beschleunigung lässt sich für die Vorfüllphase so wählen, dass diese relativ schnell durchgeführt und dabei ein vorzeitiges Abkühlen der Schmelze einerseits oder ein Spritzen derselben durch die Einfüllöffnung anderseits vermieden werden können.
Eine nicht nachlassende Beschleunigung kann die Verhinderung eines Abreissens der Schmelze von der Giesskolbenfläche und die Unterdrückung einer sich fortpflanzenden Vorlaufwelle vermehrt gewährleisten. Dank dem praktisch turbulenzfreien, ruhigeren Anfüllen der Schussbüchse mit der Schmelze bleibt die Giessöffnung für die weichenden Gase bis zum Ende der Vorfüllphase offen. Die Dauer der Entlüftung ist daher grösser als in den bekannten Systemen, obwohl dank der Erfindung die Dauer der Vorfüllphase gleich oder kleiner als bisher gewählt werden kann.
Es wird auch ein höherer Füllungsgrad der Schussbüchse möglich. Diese kann deshalb einen kleineren Querschnitt aufweisen oder bei gleichbleibendem Querschnitt kann ein höherer Druck auf die Schmelze ausgeübt werden. Die hergestellten Gussstücke besitzen ein höheres spezifisches Gewicht, ein gleichmässigeres Gefüge und eine schönere Oberfläche als diejenigen, die nach den bekannten Methoden angefertigt wurden. Es kann ferner eine niedrigere Ausschussrate erreicht werden als bis anhin.
Um die Bildung einer sich fortpflanzenden Vorlaufwelle an der Schmelzenoberfläche zu verhindern, ist es vorteilhaft, dem Giesskolben in der Vorfüllphase eine mindestens annähernd gleichbleibende Beschleunigung zu erteilen, welche bei der Ansteuerung nur geringfügig überschritten wird.
Während der Vorfüllphase kann der Giesskolben auf eine Beschleunigung gebracht werden, die nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes unverändert bleibt. Vorteilhafterweise kann die Giesskolbenbewegung während der Vorfüllphase mit einer gleichbleibenden Beschleunigung durchgeführt werden.
Um die Vorteile der ruhigen Giesskolbenbewegung voll auszuschöpfen, sollte die Dauer der Vorfüllphase mindestens 70% der Summe aus der Dauer der Vorfüllphase und der Dauer der Formfüllphase betragen. Dadurch kann ein frühzeitiges Umschalten auf die Formfüllphase vor Beendigung des Evakuierens der Gase verhindert werden.
Besonders vorteilhaft wird die Dauer der Vorfüllphase auf mindestens 90% der Summe aus der Dauer der beiden Phasen bemessen.
Während der Formfüllphase kann die Giesskolbenbewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit verlaufen, die grösser als die am Ende der Vorfüllphase erreichte Geschwindigkeit ist.
In gewissen Fällen empfiehlt es sich, den Giesskolben in der Formfüllphase mit der gleichen Beschleunigung wie in der Vorfüllphase zu bewegen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer mit dem Formhohlraum in Verbindung stehenden horizontalen Schussbüchse, mit einem darin verfahrbaren Giesskolben, der mit dem Schusskolben einer Schusskolben-Zylinder Einheit starr verbunden ist, mit einem Druckspeicher und mit einem der Schusskolben-Zylinder-Einheit zugeordneten Multiplikator, mit einem in einer Druckleitung zwischen dem Druckspeicher und der Schusskolben-Zylinder-Einheit angeordneten Schussventil.
Für solche Druckgiessmaschinen hat man verschiedene Schussventile vorgeschlagen. Die meisten erlauben keine genaue kontinuierliche Erhöhung ihrer Durchlassmenge, die zum Antrieb des Schusskolbens dient. Somit ist eine stetige Beschleunigung des Giesskolbens nicht möglich.
Schussventile sind schon vorgeschlagen worden, die wenigstens zum Teil eine lineare Hub-Menge-Charakteristik haben sollen. Sie sind aber sehr kompliziert und für die rauhen Betriebsbedingungen einer Druckgiessmaschine nicht unbedingt geeignet. Zum Teil handelt es sich um Servo Ventile mit vielen beweglichen Teilen und komplizierten Anschlussverhältnissen. Die älteren Schussventil-Konstruktionen, die sie abgelöst haben, waren ebenfalls kompliziert und hatten sehr schwer beherrschbare Charakteristiken. Im übrigen ist all diesen Konstruktionen ein undefinierbares Verhalten im Moment des Öffnens gemeinsam: In vielen Fällen werden die auf den Ventilkörper wirkenden Drücke plötzlich auf- oder abgebaut, wenn nicht gar umgepolt. Damit ergibt sich eine Unstabilität, die eine unbeherrschbare Beschleunigung des Schusskolbens verursacht.
Diese steigt spitzenartig weit über ihren Betriebswert und fällt schroff ab.
Dieser Vorgang kann sich mehrmals wiederholen, bis die Beschleunigung den Betriebswert erreicht. Dadurch entstehen vorlaufende Wellen in der Schmelze, welche vom Giesskolben abreissen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung erlaubt es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Die Einrichtung weist einen einfachen Aufbau und wenige Teile auf. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass im Schussventil ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkender Schliessteil vorgesehen ist, wobei der Ventilsitz zwischen einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer angeordnet ist, von denen eine ständig unter dem Druck des Druckspeichers steht, dass das Schussventil mindestens eine dritte Kammer aufweist, in der auf den Schliessteil ein Druckmitteldruck ausübbar ist, womit der Schliessteil gegen den Ventilsitz drückbar ist, wobei die dritte Kammer zur Entlastung über einen Mengenregler mit einem Druckmittelbehälter verbindbar ist, dass der Schliessteil einen in die erste Kammer ragenden, sich zum freien Ende hin verjüngenden Mengenregulierabschnitt aufweist,
und dass zwischen dem Mengenregulierabschnitt und einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Abschnitt am Schliessteil ein zylindrischer Abschnitt ausgebildet ist, der während eines Teiles des Ventilhubes dichtend über eine zugeordnete zylindrische Partie in der ersten Kammer gleitet und dessen Länge kleiner als der Hub des Schliessteils ist.
Wegen der Dichtung bei der zylindrischen Fläche wird der Schliessteil auf seine vorgewählte Geschwindigkeit beschleunigt, ohne dass Druckflüssigkeit durch das Schussventil durchgelassen wird. Die auftretenden Ungleichmässigkeiten der Beschleunigung des Schliessteils haben also keine Wirkung auf den Schusskolben. Erst wenn der Schliessteil seine vorgewählte Geschwindigkeit erreicht hat, kann das Durchlassen von Druckflüssigkeit am Mengenregulierabschnitt vorbei beginnen. Es sind dann keine ruckartigen Bewegungen des Schliessteils zu erwarten, so dass die Beschleunigung des Schusskolbens wunschgemäss erfolgt. Damit wird die Vorfüllphase seit dem Zeitpunkt ihres Einschaltens etwas verlängert, was aber in Anbetracht der Verbesserung des Schussverlaufes nicht ins Gewicht fällt.
Die Begrenzungsfläche des sich zum freien Ende hin verjüngenden Mengenregulierabschnittes soll eine lineare Vergrösserung der Durchlassmenge in Funktion des Hubes des Schliessteils erwirken. Damit kann eine konstante Beschleunigung des Schusskolbens erreicht werden.
Zu diesem Zweck kann die Begrenzungsfläche des Mengenregulierabschnittes ein Paraboloid sein.
Wenn der Übergang des Paraboloides zur zylindrischen Fläche eine stetige Anschlusskurve ist, wird die Geschwindigkeit, wenn die zylindrische Fläche den Ventilsitz verlässt, progressiv steigen, was eine weitere Sicherheit gegen das Auftreten von Beschleunigungsspitzen bedeutet.
In den meisten Fällen wird eine verstellbare Anschlagschraube als Hubbegrenzer für den Öffnungshub des Schliessteils vorgesehen. Damit kann die maximale Durchlassmenge und die maximale Geschwindigkeit des Schusskolbens sehr einfach eingestellt werden. Das Einstellen der Beschleunigung des Schusskolbens ist ebenfalls einfach.Es genügt, den Mengenregler, über welchen die dritte Kammer entlastet werden kann, einzustellen und damit wird die Geschwindigkeit des Schliessteils bestimmt.
Demzufolge wird das Füllen der Schussbüchse mit der Schmelze bei möglichst wenig Turbulenz, ohne die Bildung einer sich überschlagenden Vorlaufwelle und unter stetigem Freihalten des Kommunikationsweges durch die Giessöffnung zum Formhohlraum für die weichenden Gase bis zum Erreichen des Randes der Giessöffnung möglich.
Die Bewegung kann sich in einemfort auf den vollständigen, durch die einstellbare Anschlagschraube bestimmten Öffnungshub erstrecken, wodurch eine Formfüllung mit zunehmender Schussgeschwindigkeit erfolgt.
In vielen Fällen wird jedoch das Füllen des Formhohlraumes mit einer konstanten Geschwindigkeit erforderlich sein. Zu diesem Zweck kann der Staudruck der dritten Kammer des Ventilgehäuses vorteilhaft durch Kurzschliessen des einstellbaren Drosselwiderstandes im Mengenregler mittels einfacher Ventilschaltungen plötzlich entlastet werden.
Es lassen sich hiedruch konstante Schussgeschwindigkeiten erzielen, deren Höhe durch Positionieren der Anschlagschraube für die Hubbegrenzung einstellbar ist.
Um den Bewegungsablauf beim Öffnungshub des Schliessteils erfindungsgemäss steuern zu können, sieht eine erste Ausführungsform am Schliessteil des Schussventils einen doppeltwirkenden Kolben vor, welcher im mittleren Bereich der Bohrung des Ventilgehäuses verschiebbar angeordnet ist. Die dem Ventilsitz zugewandte Druckfläche des doppeltwirkenden Kolbens kann in einer zugeordneten vierten Hubkammer zusätzlich zu dem in der ersten Kammer durch den Druck des Druckspeichers beaufschlagten Mengenregulierabschnitt in der Öffnungsrichtung unter Druck gesetzt werden.
Das Schussventil gemäss dieser Ausführungsform weist nveckmässig zwei dritte Kammern auf. Die eine der beiden dritten Kammern nimmt dann die dem Ventilsitz abgewandte Druckfläche des doppeltwirkenden Kolbens auf, während die dem Mengenregulierabschnitt gegenüberliegende Stirnfläche des Schliessteils in die von der ersten getrennte, andere dritte Kammer hineinragt und zur Begrenzung des Öffnungshubes mit der dort vorgesehenen, verstellbaren Anschlagschraube zusammenwirkt.
Der angestrebte Bewegungsablauf des Schliessteils lässt sich dann unter der Druckbeaufschlagung aus der ersten und vierten Kammer entgegen dem sich in den beiden dritten Kammern aufbauenden Staudruck eines von hieraus über den einstellbaren Durchfliesswiderstand des Mengenreglers in den Druckmittelbehälter abfliessenden Druckmittels verwirklichen.
Nach einer besonders einfachen zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung besteht die Möglichkeit, das Schussventil mit einem relativ kurzen Schliessteil und mit einem an dessen dem Ventilsitz abgewandten Ende durch einen einzigen Durchmessersprung geformten,dop- peltwirkenden Kolben auszubilden. Es können dabei die dem Ventilsitz zugewandte Ringfläche des doppeltwirkenden Kolbens eine bewegliche Wand der zweiten Kammer und die vom Ventilsitz abgewandte volle Kolbenfläche eine bewegliche Wand der dritten Kammer bilden.
Es sind ausser dem Mengenregler nur drei gesteuerte Rückschlagventile zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung notwendig. Durch Entlasten des sich in der dritten Kammer infolge Beaufschlagung der dem Ventilsitz zugewandten Ringfläche des Kolbens aufbauenden Staudruckes in die erste Kammer vor dem paraboloidförmig ausgebildeten Mengenregulierabschnitt beim Auslösen eines Schusses, kann der Schaltungsaufwand für die Hydraulik vereinfacht werden. Nach vollendetem Schuss schliesst das Ventil selbsttätig, so dass sich diesbezweckende Massnahmen erübrigen.
Durch Kombination der Schussventile der ersten und der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist ein weiteres Schussventil als eine bevorzugte, dritte Ausführungsform realisierbar.
Sie kann verwirklicht werden, indem zu einem beschleunigten Schliessen des Schussventils in dessen Gehäuse eine zusätzliche Anpresskammer vorgesehen ist, welche ähnlich der einen dritten Kammer bei der ersten Ausführungsform im mittleren Bereich des Gehäuses ausgebildet, jedoch im Gegensatz zu dieser über ein vorgesteuertes Überstromventil in den Druckmittelbehälter entlastbar ist.
Ferner kann eine Entlastungskammer ähnlich der vierten Hubkammer bei der ersten Ausführungsform ebenfalls im mittleren Bereich des Gehäuses vorgesehen sein, die jedoch im Gegensatz zu dieser stetig mit dem Druckmittelbehälter verbunden ist.
Der Schliessteil weist dabei zweckmässig einen die zweite Kammer durchsetzenden, kürzeren Abschnitt ersten Durchmessers und einen die Entlastungskammer und die zusätzliche Anpresskammer durchsetzenden, längeren Abschnitt mit einem gegenüber demjenigen des kürzeren Abschnittes grösseren zweiten Durchmesser auf, wobei die durch den Durchmessersprung zwischen den beiden Schliessteilabschnitten gegebene Schulterfläche eine bewegliche Wand der zweiten Kammer ist.
Die zusätzliche Anpresskammer und die Entlastungskammer können durch einen am Schliessteilabschnitt grösseren Durchmessers angeordneten Kolben voneinander getrennt werden.
Das dem Mengenregulierabschnitt abgewandte Ende des Schliessteilabschnittes mit dem grösseren Durchmesser kann vorteilhaft in die dritte Kammer hineinragen bzw. in dieser verfahrbar sein, wobei sich eine mit ihrem einen Ende gegen die Rückwand der verjüngten Endpartie der dritten Kammer abgestützte Rückstellfeder, welche zugleich die an der Rückwand gelagerte verstellbare Anschlagschraube umgibt, in eine im besagten Schliessteilabschnitt vorgesehene Bohrung erstreckt und sich mit ihrem anderen Ende gegen deren Grund abstützt.
Dank einer derjenigen bei der zweiten Ausführungsform ähnlichen Art der Steuerung bzw. Funktionsweise des Schussventils zum Vollführen des Einpressvorganges steht der am Schliessteilabschnitt grösseren Durchmessers ausgebildete, die Entlastungs- und zusätzliche Anpresskammer voneinander trennende Kolben für eine wichtige zusätzliche Funktion hierbei zur Vergügung. Mit Hilfe von Schaltventilen in der Schliessrichtung des Schussventils unter Druck gesetzt, kann dieser Kolben ein rasches Schliessen des letzteren erwirken.
Demzufolge wird das Schussventil imstande, die Rolle des Rückschlagventils für einen Multiplikator zu überneh- men, welcher zugänglichkeitshalber vom Schusszylinder baulich getrennt ist.
Es ist hierfür zusätzlich zu demjenigen bei der zweiten Ausführungsform nur ein bescheidener Mehraufwand an Schaltventilen notwendig. Bei Wahl geeigneter Ventile kann die Schaltung grosse Druckmittelmengen je Zeiteinheit bewältigen.
Bei Verwendung je eines fernsteuerbaren Antriebes für das Positionieren der Anschlagschraube zur Begrenzung des Ventilhubes bzw. für die Einstellung des Widerstandes am Mengenregler ist die Einrichtung für den Einsatz in zentralgesteuerten, programmierbaren Druckgiessmaschinen geeignet.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Einpressteiles einer horizontalen Kaltkammer-Druckgiessmaschine mit dem Wirkschema einer ersten Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Einzelheit des Schliessteiles in vergrössertem Massstab,
Fig. 3 das Weg-Zeitdiagramm der Bewegung des Schusskolbens mit den dazugehörigen Zeitdiagrammen der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Kolbens,
Fig. 4 die Anordnung des Empressteiles zum Formhohlraum in vergrössertem Massstab,
Fig. 5 das Wirkschema einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6 dasjenige einer dritten Variante der erfindungsgemässen Einrichtung.
Es istin Fig. 1 in der feststehenden Formaufspannplatte 1 einer horizontalen Kaltkammer-Druckgiessmaschine für Metalle eine Schussbüchse 2 befestigt, welche einen Giesskolben 3 aufnimmt. Der letztere ist mittels einer Kolbenstange 31, dem Schusskolben 41 einer Schusskolben-Zylinder-Einheit 4 starr angekoppelt, die mit einem ihr vorgeschalteten Multiplikator 5 einen hydraulischen Antrieb zur Durchführung des Einpressvorganges bildet. Ein Druckspeicher 6, der einerseits eine Verbindung zu einem Druckgasbehälter 7 aufweist, steht anderseits über eine Druckleitung 9 mit dem Multiplikatoreingang in Verbindung.
In der Zentralbohrung 52 des Multiplikatorkolbens 51 sitzt ein Rückschlagventil 53, durch welches der Speicherdruck den Schusskolben 41 zur Durchführung des Einpressvorganges beaufschlagt. Da der Funktionsablauf des Multiplikators 5 auf bekannte Weise erfolgt, sind nur die Anschlüsse 27 bzw. 28 zur Entlastung der zugeordneten Druckräume vor dem Schusskolben 41 bzw. dem Multiplikatorkolben 51 beim Einpressvorgang wegen der besseren Verständlichkeit dargestellt.
In der Druckleitung 9 ist ein Schussventil 10 zur Regulierung des Druckmitteldurchflusses vom Druckspeicher 6 durch den Multiplikator 5 zum Schusszylinder 4 angeordnet.
Das Schussventil 10 weist einen Schliessteil 11 auf, der gegen einen Ventilsitz 12 andrückbar und mit einem sich durch diesen erstreckenden, nach Fig. 2 ausgebildeten Mengenregulierabschnitt versehen ist.
Der Ventilsitz ist zwischen zwei zylindrischen Kammern 14, 141 angeordnet, welche zusammen mit drei weiteren Kammern 15, 16, 17 und einem zwischen den Kammern 15, 16 aufgenommenen, am mittleren Abschnitt des Schliessteils befindlichen, doppeltwirkenden Kolben 18 im Ventilgehäuse 19 vorgesehen sind. Die erste Kammer 141 steht über einem ersten Druckmittelausschluss 91 mit dem vom Druckspeicher 6 ankommenden Zweig der Druckleitung 9 in Verbindung. Sie weist einen kleineren Durchmesser als die zweite Kammer 14 auf, welche über einen zweiten Druckmittelanschluss 92 mit dem zum Multiplikator 5 führenden Zweig der Druckleitung 9 verbunden ist.
Die weiteren Kammern 15, 16, 17 sind ebenfalls mit einem Durchmesser gleich demjenigen der zweiten Kammer 14 ausgebildet.
Die beiden Kammern 16, 17 seien als dritte Kammern und diejenige 15 als vierte Kammer bezeichnet.
Der Schliessteil 11 durchsetzt die zweite, die vierte und die dem Ventilsitz 12 näherliegende eine dritte Kammer 14, 15 und 16 und ragt mit seiner dem Mengenregulierabschnitt 13 gegenüberliegenden Stirnfläche 20 in die andere dritte Kammer 17 hinein.
Es ist der vierten Kammer 15 bzw. den beiden dritten Kammern 16, 17 je ein Druckmittelanschluss 21 bzw. 22, 23 zugeordnet, durch welche der doppeltwirkende Kolben 18 zwischen der vierten und der einen dritten Kammer 15 und 16 sowie die Stirnfläche 20 des Schliessteils 11 in der anderen dritten Kammer 17 beaufschlagbar sind.
In der Rückwand der vom Ventilsitz 12 weiterliegenden anderen dritten Kammer 17 ist ferner eine verstellbare Anschlagschraube 24 zur Begrenzung des Öffnungshubes des Schliessteiles vorgesehen.
Zur Steuerung des Druckes in den Kammern 15, 16, 17, somit der Bewegung des Schliessteils 11 beim Einpressvorgang, sind deren Druckmittelanschlüsse 21, 22, 23 folgendermassen beschaltet:
Der Druckmittelanschluss 21 der vierten Kammer 15 steht mit dem zweiten Anschluss B eines elektromagnetisch betätigten Vierwegeventils 81 in Verbindung. Die Druckmittelanschlüsse 22 bzw. 23 der beiden dritten Kammern 16 bzw. 17 sind gemeinsam über die Parallelschaltung eines Rückschlagventils 82 und eines Mengenreglers 83 mit dem ersten Anschluss A desselben Vierwegeventils 81 verbunden. Der dritte bzw. vierte Anschluss P bzw. T des letzteren sind mit entsprechenden Leitungen 25 bzw. 26 von der Druckquelle P bzw. zum Druckmittelbehälter T verbunden. Die Druckquelle P und der Druckmittelbehälter T sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die zusammengeschalteten, benachbarten Druckmittelanschlüsse 22 und 23 weisen ferner über ein vorgesteuertes Zweiwegeventil 84 eine Verbindung zur Leitung 26 auf.
Ein zweites elektromagnetisch betätigtes Vierwegeventil 85, dessen dritter Anschluss P über die Leitung 25 mit der Druckquelle P und dessen vierter Anschluss T über die Leitung 26 mit dem Druckmittelbehälter T in Verbindung steht, ist mit seinem zweiten Anschluss B dem Steuereingang des Zweiwegeventils 84 zwecks Vorsteuerung zugeordnet.
Fig. 2 zeigt das als ein Mengenregulierabschnitt 13 ausgebildete Ende des Schliessteils 11. Einer mit dem Ventilsitz 12 zusammenwirkenden Kegelfläche 131 am in der zweiten Kammer 14 befindlichen Ende des Schliessteils 11 schliesst sich nach einem Abstich 132 ein kurzer zylindrischer Abschnitt 133 an. Dieser letztere geht über einen etwas längeren, die Form einer Kugelzone 135 aufweisenden Übergangsabschnitt in ein stumpfes Paraboloid 134 über. Die Durchdringungslinien der letzten drei Körper 133, 134, 135 sind strichliniert dargestellt. Das Paraboloid 134 liegt in geschlossenem Zustand des Schussventils 10 in der den Druckmittelanschluss 91 aufnehmenden, stets druckbeaufschlagten ersten Kammer 141, wobei die zylindrische Fläche des Abschnittes 133 mit der Wandung der letzteren 141 dichtet.
Die erste Kammer 141 dient als Hubkammer.
Die Vorrichtung gemäss der Fig. 1 erlaubt folgende Wirkungsweise:
In geschlossener Stellung des Schussventils 10 weisen die zwei Vierwegeventile 81, 85 sowie das Zweiwegeventil 84 sämtlich den in Fig. 1 gezeigten Schaltzustand auf. Es ist demzufolge die vierte Kammer 15 zum Druckmittelbehälter T druckentlastet, während die beiden dritten Kammern 16 und 17 als Anpresskammern über das Rückschlagventil 82 mit dem Systemdruck beaufschlagt werden. Der letztere ist im wesentlichen gleich dem Druck im geladenen Druckspeicher 6, welcher über den Druckmittelanschluss 91 der Druckleitung 9 gegen den Mengenregulierabschnitt 13 in der ersten Kammer 141 wirksam ist. Der Druck der Druckquelle P steht am Druckmittelanschluss 91 stetig an.
Die rückwärtige Stirnfläche 20 des Schliessteils 11 in der einen dritten Kammer 17 und die Ringfläche des Kolbens 18 in der anderen dritten Kammer 16 ergeben eine grössere, in der Schliessrichtung beaufschlagte Gesamtdruckfläche als diejenige des im öffnenden Sinne beaufschlagten Mengenregulierabschnittes 13. Durch die resultierende Schliesskraft wird der Schliessteil 11 gegen den Ventilsitz 12 gepresst.
Zum Öffnen des Schussventils, wobei der Schliessteil 11 seinen einem beschleunigten Füllen der Schussbüchse 2 entsprechenden Teilhub mit gleichförmiger Geschwindigkeit zurücklegen soll, wird das Vierwegeventil 81 umgeschaltet.
Dies bewirkt, dass einerseits die als eine Hubkammer wirkende vierte Kammer 15 unter dem Systemdruck gesetzt, zugleich die beiden dritten Kammern 16 und 17 über den auf einen bestimmten, gewünschten Druchflusswiderstand em- gestellten Mengenregler 83 mit dem Druckmittelbehälter T verbunden werden. Unter dem Einfluss des am Mengenregulierabschnitt 13, an der Kegelfläche 131 des Schliessteils 11 und an der Ringfläche des Kolbens 18 in der vierten Kammer 15 wirksamen Druckes fliesst das Druckmittel bei Entfaltung eines Staudruckes mit einer dem am Mengenregler 83 eingestellten Widerstand entsprechenden, konstanten Geschwindigkeit in den Druckmittelbehälter T. Die Geschwindigkeit des Schliessteiles 11 ist dann ebenfalls gleichförmig.
Der gegenüber dem Ventilsitz 12 mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegte Mengenregulierabschnitt 13 legt dabei einen sich entsprechend der in Fig. 2 veranschaulichten Krümmung seiner Oberfläche erweiternden Durchflussquerschnitt für das zum Schusszylinder 4 strömende Druckmittel frei. Der zeitliche Verlauf des mit dem grösser werdenden Durchflussquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Mengenregulierabschnitt 13 in gleichem Masse zunehmenden Giesskolbenweges s ist im Weg Zeitdiagramm s (t) der Fig. 3 dargestellt. Die entsprechenden Zeitdiagramme v (t) bzw. b (t) in Fig. 3 zeigen den Verlauf der dazugehörigen Geschwindigkeit v bzw. Beschleunigung b des Giesskolbens 3.
Die Punkte A, A', A" bezeichnen in den betreffenden Diagrammen s (t), v (t), b (t) jeweils den Zeitpunkt t = 0, in welchem der Befehl zum Öffnen des Schussventils 10 durch Umsteuerung des Vierwegeventils 81 gegeben wird.
Beim Abheben der Kegelfläche 131 des Schliessteils 11 vom Ventilsitz 12 bleibt zunächst der Durchlass gesperrt. wegen der Dichtwirkung zwischen der zylindrischen Fläche des Abschnittes 133 und der Wandung der ersten Kammer 141.
Bis zum Zeitpunkt A 1 bleibt der Giesskolben 3 still. In Wirklichkeit kann die Dichtwirkung zwischen dem Abschnitt 133 und der Wandung der ersten Kammer 141 nicht absolut sein, weil die Hauptdichtwirkung des Schussventils 10 zwischen der Kegelfläche 131 und dem Ventilsitz 12 erfolgt.
Die Wirkung der sehr kleinen Strömung beim Bewegen des Abschnittes 133 entlang der Kammerwandung ist aber vernachlässigbarer.
Dann läuft das Ende des zylindrischen Abschnitts 133 am Ventilsitz 12 vorbei. Um beim Übergang zur Oberfläche des Paraboloides 134 einen unmittelbaren Beginn der Erweiterung des Durchnussquerschnittes und damit ein stossartiges Ansteigen der Beschleunigung des Giesskolbens 3 zu vermeiden, ist die Kugelzone 135 als Übergangsabschnitt zwischen dem zylindrischen Abschnitt 133 und dem Paraboloid 134 vorgesehen. Ihre Tangente ist zunächst parallel zur Wandung der ersten Kammer 141 (der Übergang von Abschnitt 133 zum Paraboloid 134 ist somit eine stetige Kurve), so dass die effektive Strömung nur progressiv einsetzt. Die Wirkung dieser Kugelzone 135 ist durch die gestrichelte Linie k in dem unteren Diagramm der Fig. 3 dargestellt.
Die Kurve v (t), die als eine geneigte Gerade dargestellt worden ist, sollte mit einem kleinen, nach oben konkaven Bogen beginnen und ihr gerader Teil wäre ganz leicht nach rechts verschoben. Diese Zeitverschiebung ist aber sehr klein und ist deshalb nicht dargestellt worden.
Die linear steigende Geschwindigkeit des Giesskolbens 3 ist dadurch verursacht, dass sich der Schliessteil 11 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, und sich die Durchlassmenge linear in Funktion des Hubes des SchliessteiIs 11 vergrössert. Damit bleibt die Beschleunigung des Giesskolbens 3 konstant. Der Giesskolbenweg s (t) verläuft deshalb bis zum Punkt B parabolisch. Der zugehörige Zeitraum ist mit t 2 bezeichnet. Er soll mindestens 70% der Gesamtzeitdauer eines vollständigen Einpressvorganges (Vorfüllphase zusammen mit Formfüllphase) betragen, vorzugsweise mindestens 90%.
Somit ist während des Zeitraums t 1 der Schliessteil 11 auf den Endwert seiner Geschwindigkeit beschleunigt worden.
In diesem Zeitraum t 1 ist seine Bewegung unbeherrscht, sogar ruckartig, wegen der plötzlichen Druckänderungen am Druckmittelanschluss 91 bzw. am Mengenregler 83. Da praktisch kein Durchlass zum Schusskolben 41 vorhanden ist, wird aber dieser nicht beeinflusst. Erst wenn der Schliessteil 11 seine konstante Geschwindigkeit erreicht hat, wird der Durchlass im Zeitraum t 2 freigegeben und dies am Anfang des Zeitraumes t 2 zunächst sehr schonend, dank der Wirkung der Kugelzone 135.
Ist eine Formfüllphase mit konstanter Geschwindigkeit erforderlich, so wird der Mengenregler 83 nach erfolgter Füllung der Schussbüchse 2 durch Umsteuerung des Zweiwegeventils 84 mittels des elektromagnetisch betätigten Vierwegeventils 85 zum Druckmittelbehälter kurzgeschlossen.
Durch Wegfall des Staudruckes in den beiden dritten Kammern 16 und 27 wird das Schussventil 10 plötzlich voll ge öffnet.
Durch den auf diese Weise zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Paraboloid 134 entstandenen, unveränderlich grossen Durchflussquerschnitt dringt das Druckmittel mit einer erhöhten, jedoch konstanten Geschwindigkeit via Druckleitung 9 und Multiplikator 5 in den Schusszylinder 4. In der Folge verläuft die Schussbewegung mit einer ebenfalls konstanten Geschwindigkeit, deren Höhe von der durch die gewählte Position der Anschlagschraube 24 gegebenen Weite des Durchflussquerschnittes zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Paraboloid 134 abhängt.
Der Giesskolbenweg steigt während einer kurzen Zeit t 3 steil; jedoch linear bis zum Endpunkt C 1 des Giesskolbenhubes an.
Die Geschwindigkeit v springt auf ihren Höchstwert und bleibt in der Zeit t 3 bis zum Vollhub C 1 konstant, wo sie auf Null zurückfällt.
Dem Geschwindigkeitssprung liegt ein nadelförmiger Beschleunigungsimpuls zugrunde, welcher im Punkt B" auftritt.
Soll der Schuss mit derselben konstanten Beschleunigung wie das Füllen der Schussbüchse 2 durchgeführt werden, so lässt man den Schliessteil 11 bis zur vorher dem Bedarf entsprechend positionierten, einstellbaren Anschlagschraube 24 rücklaufen. In diesem Fall weisen die Kennlinien s (t), v (t) und b (t) einen stetig fortgesetzten Verlauf bis zur Vollendung des Schusses (Endpunkt C 2 für den Weg s und C 2' für die Geschwindigkeit v) auf. Es gehört hierzu eine naturgemäss längere Zeitspanne t 4.
Eine derartige Einstellung der Anschlagschraube 24, dass der Schliessteil 11 in dem Augenblick an ihr auftritt, in welchem der Giesskolbenweg s den Punkt B erreicht, hat einen an die Parabel tangential anschliessenden linearen Weiterverlauf des Giesskolbenweges s bis zum Endpunkt C 3 des Giesskolbenhubes zur Folge. Die dazu benötigte Zeit beträgt t 5, während deren die Geschwindigkeit v bis zum korrespondierenden Endpunkt C 3' konstant bleibt und die Beschleunigung b vom Punkt B" an Null ist.
Das Schliessen des Schussventils erfolgt nach einem jeden vollendeten Schusszyklus, indem sämtliche Ventile 81, 84, 85 in den Ausgangsschaltzustand gemäss Fig. 1 zurückgestellt werden.
Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung des Einpressteiles einer horizontalen Kaltkammer-Druckgiessmaschine. Die in der feststehenden Formaufspannplatte 1 befestigte Schussbüchse 2 weist zur Metallzuführung eine Einfüllöffnung 201 auf. Der in der Schussbüchse verschiebbare Giesskolben 3 befindet sich zu Beginn des Einpressvorgangs in seiner Ausgangslage vor der Einfüllöffnung 201.
Das der Einfüllöffnung 201 gegenüberliegende Ende der Schussbüchse 2 ragt in eine an der feststehenden Form aufspannplatte 1 befestigte Formhälfte 101 hinein. Das letztere bildet zusammen mit einer zweiten Formhälfte 102 einen Formhohlraum 103, welcher über eine Giessöffnung 104 mit der Schussbüchse 2 in Verbindung steht.
Die zweite Formhälfte 102 wird von einer beweglichen Formaufspannplatte 105 getragen. Die feste Formaufspannplatte 1 zusammen mit der daran montierten Formhälfte 101 sowie die Schussbüchse 2 sind im Schnitt dargestellt.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung ermöglicht mit dem in Fig. 3 geschilderten Bewegungsablauf des Einpressvorganges ein gleichmässig beschleunigtes Füllen der Schussbüchse 2 (Vorfüllphase t 2) und ein daran kontinuierlich anschliessendes Füllen des Formhohlraumes 103 mit einer je nach den Erfordernissen gewählten konstanten bzw. zunehmenden Geschwindigkeit (Formfüllphase t 3, t 5 bzw. t 4).
Es wird hierbei eine verbesserte Qualität der Gusslinge dadurch erreicht, dass in der Vorfüllphase t 2 keine vom Giesskolben 3 abreissende, an der Büchsenwand reflektierende Vorlaufwelle an der Oberfläche der Schmelze erzeugt und die letztere bei einer stark reduzierten Turbulenz allmählich gegen den Bereich der Giessöffnung 104 hin aufgestaut wird, wobei ein Fluchtweg für die Gase aus der Schussbüchse 2 über die Giessöffnung 104 in den Formhohlraum 103 während der Zeit t 2 ständig frei bleibt.
Dieser mit Hilfe der Erfindung realisierbare Vorgang wurde in einem Vergleich mit dem Füllen der Schussbüchse 2 nach dem bis anhin bekannten Verfahren auch in der eingangs erwähnten schweizerischen Patentschrift Nr. 570 220 (vgl. Fig. 3 und 4 mit zugehöriger Beschreibung) veranschaulicht.
Das Schussventil 10' der in der Fig. 5 veranschaulichten, besonders einfachen zweiten Ausführungsform der Erfindung besitzt einen verhältnismässig kurzen Schliessteil 11', welcher an seinem dem Ventilsitz 12' abgewandten Ende mit einem einzigen Durchmessersprung in einen Kolben 18' übergeht, während er im Bereich des Ventilsitzes 12' die Form eines Mengenregulierabschnittes 13' aufweist.
Das Ventilgehäuse 19' beherbergt zwei durch den Kolben 18' getrennte Kammern 15', 16'. Die eine Kammer 15' nimmt den Schliessteil 11' und die sich diesem als eine bewegliche Kammerwand anschliessende Kolbenringfläche 181' auf. Die Kammer 15' weist einen ersten Druckmittelanschluss 91' zu dem vom Druckspeicher 6' ankommenden Zweig der Druckleitung 9' auf und sei in Anlehnung auf die Anordnung gemäss Fig. 1 als die zweite Kammer bezeichnet.
Der Ventilsitz 12' ist zwischen dieser zweiten Kammer 15' und einer ähnlich der Anordnung in Fig. 1 ausgebildeten ersten Kammer 141' angeordnet, wobei die letztere über einen zweiten Druckmittelanschluss 92' mit dem zum nicht dargestellten Multiplikator 5 (vgl. Fig. 1) führenden Zweig der Druckleitung 9' in Verbindung steht.
Die volle Druckfläche 20 des Kolbens 12' bildet die bewegliche Wand der zwischen dieser und der Rückwand des Ventilgehäuses 19' befindlichen dritten Kammer 16'. In der letzteren ist eine gegen die volle Druckfläche 20' des Kolbens 18' einerseits und gegen die Rückwand anderseits ab gestützte Rückstellfeder 30' angeordnet. In der Rückwand ist ferner eine verstellbare Anschlagschraube 24' vorgesehen.
Die dritte Kammer 16' weist drei Druckmittelanschlüsse 231', 232' und 233' auf.
Für die Steuerung des Schussventils 10' sind folgende Schaltelemente demselben zugeordnet:
Ein erstes gesteuertes Rückschlagventil 81', dessen Eingang an den mit dem Druckspeicher 6' verbundenen Zweig der Druckleitung 9' und dessen Ausgang an den Druckmittelanschluss 231' der dritten Kammer 16' angeschlossen ist.
Ein zweites gesteuertes Rückschlagventil 82', das ausgangseitig mit dem zweiten Druckmittelanschluss 233' der dritten Kammer 16' und eingangsseitig mit dem Eingang des Mengenreglers 83' in Verbindung steht, dessen Ausgang über die Leitung 26' mit dem Druckmittelbehälter T verbunden ist.
Ein erstes elektromagnetisch betätigtes Vierwegeventil 84', dessen dritter Anschluss P über die Leitung 25' an die Druckquelle P und dessen vierter Anschluss T über die Leitung 26' an den Druckmittelbehälter T angeschlossen ist und dessen zweiter Anschluss B je eine Verbindung zu den Steueranschlüssen der beiden Rückschlagventile 81', 82' aufweist.
Ein drittes gesteuertes Rückschlagventil 85', dessen Ausgang mit dem dritten Druckmittelanschluss 232' der dritten Kammer 16' und dessen Eingang über den Druckmittelanschluss 92' der ersten Kammer 141' mit dem von dieser zum Multiplikator 5 abgehenden Zweig der Druckleitung 9' in Verbindung steht.
Ein zweites elektromagnetisch betätigtes Vierwegeventil 86', das mit seinem dritten Anschluss P über die Leitung 25' an die Druckquelle P sowie mit seinem vierten Anschluss T über die Leitung 26' an den Druckmittelbehälter T angeschlossen ist, und dessen zweiter Anschluss B mit dem Steueranschluss des dritten Rückschlagventils 85' in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 5 weist gegenüber derjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung die nachstehend beschriebenen Unterschiede auf:
In geschlossener Stellung des Schussventils 10', wobei wiederum die Vierwegeventile 84', 86' den in Fig. 5 dargestellten Schaltzustand besitzen und demzufolge das erste Rückschlagventil 81' offen und die beiden andern Rückschlagventile 82', 85' geschlossen sind, stehen die volle Druckfläche 20' des Kolbens 18' in der Schliessrichtung, die ringförmige Kolbenfläche 181' und die kleine Kegelfläche 131' des Mengenregulierabschnittes 13' im öffnenden Sinne unter dem Systemdruck. Das Schussventil 10' wird durch die sich aufgrund des Flächenverhältnisses zwischen den gegensinnig beaufschlagten Druckflächen 20', 181', 131' ergebende resultierende Kraft geschlossen gehalten.
Ein Öffnen des Schussventils 10' wird durch Umsteuern des ersten Vierwegeventils 84' veranlasst. Hierdurch schliesst das erste Rückschlagventil 81' und öffnet das zweite Rückschlagventil 82'. Die dritte Kammer 16' kommt über das geöffnete Rückschlagventil 82' und den konstant eingestellten Widerstand des Mengenreglers 83' mit der Leitung 26' zum Druckmittelbehälter T in Verbindung, so dass ein Rücklauf des Schliessteils 11' mit gleichförmiger Geschwindigkeit, somit ein beschleunigtes Füllen der Schussbüchse 2 ermöglicht ist.
Nachdem das Füllen der Schussbüchse 2 vollzogen ist, wird das erste Vierwegeventil 84' in den ursprünglichen Schaltzustand zurückgestellt, zugleich auch das zweite Vierwegeventil 86' umgesteuert.
Über das erneut geöffnete Rückschlagventil 81' steht der Speicherdruck am ersten Druckmittelanschluss 231' der dritten Kammer 16' wiederum an. Das zweite Rückschlagventil 82' schliesst und das Druckmittel entspannt sich aus der dritten Kammer 16' über das ebenfalls geöffnete, dritte Rückschlagventil 85' und den Druckmittelanschluss 92' der ersten Kammer 141' in den Zweig der Druckleitung 9', welche die erste Kammer 141' mit dem Multiplikator 5 verbindet. Der Schliessteil 11' wird schlagartig bis zum vollen Öffnungshub zurückgedrängt.
Man sieht, dass die stetig druckbeaufschlagte zweite Kammer 15' die Rolle einer Hubkammer und die druckbeaufschlagbare dritte Kammer 16' diejenige einer Anpresskammer übernimmt.
Nach erfolgtem Schuss steigt der Druck im Zweig der Druckleitung 9' zwischen der ersten Kammer 141' und dem Multiplikator 5 auf den Wert des Speicherdruckes. Da beim geöffneten Schussventil 10' die Flächen beiderseits desselben gleich sind, ist der Schliessteil 11' druckausgeglichen. Die Rückstellfeder 30' schliesst in diesem Augenblick das Schussventil 10'
Vor Beginn eines neuen Zyklus braucht nur das zweite Vierwegeventil 86' in den ursprünglichen Schaltzustand zurückgestellt zu werden.
Fig. 6 stellt eine dritte Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung dar, deren Schussventil 10" durch Kombination derjenigen 10 und 10' nach den Fig. 1 und 5 entsteht.
Der Schliessteil 11" besteht aus dem Mengenregulierabschnitt 13", der bei geschlossenem Ventil 10", mit dem Ventilsitz 12" zusammenwirkend, in die erste Kammer 141" ragt, und aus zwei nachfolgenden Abschnitten 111", 112". Der kürzere erste Schliessteilabschnitt 111" ersten Durchmessers durchsetzt in Schliessstellung die zweite Kammer 14", welche einen Druckmittelanschluss 91" aufweist. Der zweite Schliessteilabschnitt 112" mit einem gegenüber demjenigen des ersten Abschnittes 111" grösseren Durchmesser bildet mit seiner kreisförmigen Schulterfläche im Anschluss an den ersten Schliessteilabschnitt 111" eine entsprechende Wandpartie der zweiten Kammer 14".
Die erste Kammer 141" ist mit einem weiteren Druckmittelanschluss 92" versehen.
Der zweite Schliessteilabschnitt 112" erstreckt sich durch den mittleren Bereich des Gehäuses 19" des Schussventils 10" bis in die dritte Kammer 17" hinein. Es ist am zweiten Schliessteilabschnitt 112" im mittleren Bereich des Gehäuses 19" ein Kolben 18" vorgesehen.
Zum beschleunigten Verschieben des Schliessteils 11" gegen den Ventilsitz 12" ist eine zusätzliche Anpresskammer 16" der dem Ventilsitz 12" abgewandten Ringfläche des Kolbens 18" zugeordnet, die zur Entlastung über einen Druckmittelanschluss 22" und ein vorsteuerbares Ventil 88" mit dem Druckmittelbehälter T verbindbar ist.
Gegenüber der dem Ventilsitz 12" zugeordneten Ringfläche des Kolbens 18" ist eine Entlastungskammer 15" vorgesehen. Diese steht über einen Druckmittelanschluss 21" und eine Leitung 26" ununterbrochen mit dem Druckmittelbehälter T in Verbindung.
Die dritte Kammer 17" ist an ihrem dem Ventilsitz 12" abgekehrten Ende verjüngt. In der verjüngten Endpartie sind zwei Druckmittelanschlüsse 231", 232" angeordnet, durch welche das Druckmittel auf die Stirnfläche 20" des darin verfahrbaren zweiten Schliessteilabschnittes 112" einwirken kann. Im letzteren ist auch eine Bohrung 113" vorgesehen, in welche eine gegen deren Wandung anligende und gegen deren Grund sowie gegen die Rückwand der dritten Kammer 17" abgestützte Rückstellfeder 30" eingesetzt ist.
Die Rückstellfeder 30" umgibt eine in der Rückwand der dritten Kammer 17" gelagerte, verstellbare Anschlag schraube 24", die sich ebenfalls in die Bohrung 113" des Schliessteils 11" erstreckt. Die Positionierung der Anschlageschraube 24" in Axialrichtung erfolgt vorzugsweise mittels eines Getriebemotors 100".
Der vom Druckspeicher 6" ankommende Zweig der Druckleitung 9" mündet bei dem Druckmittelanschluss 91" in die zweite Kammer 14" ein, während der zum nicht gezeigten Schusszylinder 4 verlaufende Zweig derselben vom Druckmittelanschluss 92" ausgeht. Diesem letzteren Zweig der Druckleitung 9" ist ein vom Schusszylinder 4 getrennt angeordneter Multiplikator 5" über ein Sperrventil 31" anschliessbar, der zwei Steueranschlüsse 28", 29" aufweist.
Die Ventilanordnung zur Steuerung des Schussventils 10", bestehend aus drei gesteuerten Rückschlagventilen 81", 82", 85", einem Mengenregler 83" und zwei Vierwegeventilen 84", 86", ist im wesentlichen dieselbe, wie bei der Beschreibung von Fig. 5 geschildert.
Als zusätzliches Schaltelement in dieser Ventilanordnung wird ein Überströmventil 87" zur Vorsteuerung des dritten Rückschlagventils 85" wegen der grossen Leitungsquerschnitte herangezogen. Der Eingang des Überströmventils 87" steht mit der Leitung 25" von der Druckquelle P, sein Ausgangmit dem Steueranschluss des dritten Rückschlagventils 85" sowie mit dem zweiten Anschluss B des zweiten Vierwegeventils 86" in Verbindung. Der dritte Anschluss P des zweiten Vierwegeventils 86" ist mit dem Steueranschluss des Überströmventils 87" direkt, mit der Leitung 25" über eine Drossel 861" verbunden, welche letztere zum Schutz des Vierwegeventils 86" dient.
Im Fall, dass durch die Schaltung ein geringerer Druckmitteldurchsatz zu bewältigen ist, könnte das Überströmventil 87" fortgeiassen werden.
Im Gegensatz zu den Mengenreglenn-83 bzw. 83' in den Fig. 1 bzw. 5 ist derjenige 83" in Fig. 6 mit einem fernsteuerbaren elektrischen Stellenantrieb 831" ausgerüstet.
Es wurde ferner am Steueranschluss des zweiten Rückschlagventils 82" eine Verzögerungsdrossel 821" vorgesehen, um Druckstösse in der Schaltung zu verhüten.
Es kommt dem Kolben 18" zusammen mit der Entlastungskammer 15" und der zusätzlichen Anpresskammer 16" beidseits desselben eine von derjenigen der korrespondierenden Elemente 18, 15, 16 nach Fig. 1 abweichende Aufgabe zu. Das Schussventil 10" wird dadurch zusätzlich zu seinen zwei ursprünglichen Funktionen, nämlich dem beschleunigten Füllen der Schussbüchse und dem schnellen Schuss, noch einer dritten solchen fähig. Es kann die Rolle eines schnell wirkenden Rückschlagventils für den vom Schusszylinder 4 baulich getrennt angeprdneten Multiplikator 5" übernehmen.
Zu diesem Zweck sind zwei weitere Oberströmventile 88" bzw. 89" den Anschlüssen 21" bzw. 22" der Entlastungskammer 15" bzw. der zusätzlichen Anpresskammer 16" mit ihren Ausgängen zugeordnet. Ausserdem steht der Ausgang des ersten Überströmventils 88" noch mit der Leitung 26" zum Druckmittelbehälter T, derjenige des zweiten Überströmventils 89" mit dem Eingang des ersten Überströmventils 88" direkt und mit dem Steueranschluss desselben über eine erste Steuerdrossel 881" in Verbindung.
Der Eingang des zweiten Überströmventils 89" ist unmittelbar mit der Leitung 25" von der Druckquelle P und über eine zweite Steuerdrossel 891" mit dem dritten Anschluss P eines dritten Vierwegeventils 90" mit hydraulischer Betätigung verbunden.
Der zweite Anschluss B des Vierwegeventils 90" weist eine Verbindung zum Steueranschluss des ersten Uberströmventils 88" auf. Der eine Betätigungsanschluss 901" des dritten Vierwegeventils 90" ist dem vom Druckmittelanschluss 92" der ersten Kammer 141" zum multiplikatorseitigen Druckraum des nicht dargestellten Schusszylinders 4 führenden Zweig der Druckleitung 9" und der andere Betätigungsanschluss 902" des Vierwegeventils 90" dem vom Druckspeicher 6" zum Druckmittelanschluss 91" der zweiten Kammer 14" verlaufenden Zweig der Druckleitung 9" angeschlossen.
Die drei Überströmventile 87", 88", 89" sind als Patronenventile (Cartridge) ausgeführt. Sie werden in der Schaltung derart angeschlossen, dass ein eingangs zugeführter Druck jeweils die am zylindrischen Ventilkörper kragenförmig ausgebildete, kleine Fläche und den dem Steueranschluss zugeordneten, vollen Querschnitt des Ventilkörpers zugleich beaufschlagt und dadurch das Ventil geschlossen hält.
Zum Öffnen der Ventile 87", 88", 89" muss die dem Steueranschluss abgewandte, grössere Fläche des Ventilkörpers unter Druck gesetzt und gleichzeitig der Druck im Steueranschluss vermindert werden.
Die in Fig. 6 dargelegte Vorrichtung gestattet bei der Durchsteuerung des Einpressvorganges mit gleichen Schaltschritten eine grundsätzlich gleiche Wirkungsweise, wie sie bei der Betrachtung der Fig. 5 beschrieben wurde.
Die stetig druckbeaufschlagte zweite Kammer 14" und die druckbeaufschlagbare erste Kammer 141" übernehmen hierbei eine Rolle als Hubkammern und die dritte Kammer 17" eine solche als Anpresskammer.
Wegen der Fernsteuerbarkeit der Antriebe 100" bzw.
831"' zur Verstellung der Anschlagschraube 24" im Schussventil 10" bzw. zur Vorgabe des Widerstandes im Mengenregler 83" wird jedoch das Einbeziehen des Einpressvorganges in den Programmablauf von zentralgesteuerten Druckgiessmaschinen möglich.
Der Kolben 18" bzw. die Entlastungkammer 15" und die zusätzliche Anpresskammer 16" beiderseits desselben, welche zum Durchsteuern des Einpressvorganges nicht benötigt werden, sind während des Öffnungshubes des Schliessteils 11" über die Druckmittelanschlüsse 21", 22" und das erste Überströmventil 28" druckentlastet.
Zu diesem Zweck weist das hydraulisch betätigte Vierwegeventil 90" während des Öffnungshubes des Schliessteils 11" den in Fig. 6 dargestellten Schaltzustand auf. Dies hat zur Folge, dass das zweite Überströmventil 89" geschlossen gehalten wird, da sein Steueranschluss unter dem Systemdruck steht.
Das beim Öffnungshub des Schliessteils 11" durch den Kolben 18" aus der zusätzlichen Anpresskammer 16" verdrängte Druckmittel fliesst über die erste Steuerdrossel 881" und das dritte Vierwegeventil 90" und die Leitung 26" zum Druckmittelbehälter T ab. Infolge des Druckabfalls an der ersten Steuerdrossel 881' wird das erste Überströmventil 88" geöffnet.
Es wird damit ein Überströmen des Druckmittels aus der zusätzlichen Anpresskammer 16" durch das erste Über- strömventil 88" in die Entlastungskammer 15" ermöglicht, wobei die Verbindungsleitung 26" zum Druckmittelbehälter T jeweils für den Ausgleich sorgt.
Die Rückstellfeder 30" weist eine relativ schwache Federkonstante auf, um deren Verzögerungseffekt beim Öffnen des Schussventils 10" klein zu halten. Sie würde beim Druckausgleich an den beiden Schliessteilenden nach vollzogenem Schuss den Schliessteil 11" nur langsam schliessen können.
Beim Auslösen des Multiplikators 5" durch Lüften des Sperrventils 31" unmittelbar anschliessend an die vollendete Schussbewegung des Schusskolbens 41 tritt ein erhöhter Nachdruck in dem vom Druckmittelanschluss 92" der ersten Kammer 141" zum Schusszylinder 4 führenden Zweig der Leitung 9", in der ersten Kammer 141" selbst und über das offene dritte Rückschlagventil 85" auch in der dritten Kammer 17" auf. Der erhöhte Nachdruck würde durch den Ventilsitz 12" sowie die zweite Kammer 14" des noch geöffneten Schussventils 10" den Druckspeicher 6" und das übrige Hydrauliksystem beschädigen, welche für den niedrigeren Druck zur Durchführung der Schussbewegung ausgelegt sind.
Um das Schussventil 10" in Erfüllung seiner dritten Funktion als Rückschlagventil zu einer sofortigen Isolierung des Nachdruckes vom übrigen Hydrauliksystem rasch in die Schliessstellung zu bringen, wird das dritte Vierwegeventil 90" durch den nach erfolgtem Schuss gegenüber dem Speicherdruck ansteigenden Druck im Schusszylinder 4 in die in Fig. 6 nicht gezeigte andere Schaltstellung umgesteuert.
Es wird demzufolge über die Kreuzverbindung P-B im umgesteuerten dritten Vierwegeventil 90" einerseits der Steueranschluss des ersten Überströmventils 88" mit dem Systemdruck beaufschlagt, somit dasselbe zugehalten, anderseits ein über die beiden Steuerdrosseln 881", 891" etwas verminderter Druck am Druckmittelanschluss 22" der zusätzlichen Anpresskammer 16" wirksam, wobei in die letztere Druckmittel fliesst. Durch den im Druckmittelanschluss 22" erhöhten Druck sowie den Druckabfall über die zweite Steuerdrossel 891" wird das zweite Überströmventil 89" geöffnet und die zusätzliche Anpresskammer 16" sowie die darin befindliche Ringfläche des Kolbens 18" zu einem schnellen Schliessen des Schussventils 10" unter Druck gesetzt. Die Kammer 16" spielt hierbei die Rolle einer zusätzlichen Anpresskammer für das Schussventil 10" als ein Multiplikator-Rückschlagventil.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Druckgiessen mit einer horizontalen Kaltkammermaschine, wobei eine dem Volumen eines Formhohlraumes entsprechende Schmelzenmenge durch die Einfüllöffnung einer Schussbüchse in den Druckraum zwischen einem in der Schussbüchse verfahrbaren Giesskolben und einer im oberen Bereich der Schussbüchse vorgesehenen Giessöffnung gebracht, nachfolgend der Druckraum durch ein beschleunigtes Verschieben des Giesskolbens aus einer die Einfüllöffnung freigebenden Stellung in einer Vorfüllphase beschleunigt verkleinert wird und gleichzeitig die Schmelzmenge unter ständigem Freilassen der Giessöffnung zwischen dieser und der durch die Schmelze zunehmend überdeckten Stirnfläche des Giesskolbens gesammelt wird, und unmittelbar im Anschluss an die Vorfüllphase, wenn der Schmelzspiegel die Giessöffnung erreicht,
die Schmelzenmenge in einer Formfüllphase durch die Giessöffnung in den Formhohlraum gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Giesskolben mindestens in der Vorfüllphase mit einer mindestens annähernd gleichbleibenden Beschleunigung verschoben wird, wobei die Zeitdauer der Vorfüllphase um ein Mehrfaches grösser als diejenige der Formfüllphase ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorfüllphase der Giesskolben auf die mindestens annähernd gleichbleibende Beschleunigung gebracht und diese beim Ansteuern geringfügig überschritten wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorfüllphase der Giesskolben auf eine Beschleunigung gebracht wird, die nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes konstant bleibt.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorfüllphase der Giesskolben mit einer gleichbleibenden Beschleunigung bewegt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Vorfüllphase mindestens 70% der Summe der Dauer der Vorfüllphase und der Dauer der Formfüllphase beträgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Vorfüllphase mindestens 90% der Summe der Dauer der Vorfüllphase und der Dauer der Formfüllphase beträgt.
6. Verfahren nach einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Formfüllphase der Giesskolben mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, die grösser ist als diejenige, die am Ende der Vorfüllphase erreicht worden ist.
7. Verfahren nach einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Formfüllphase der Giesskolben mit der gleichen Beschleunigung bewegt wird wie während der Vorfüllphase.
PATENTANSPRUCH II
Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einer mit dem Formhohlraum in Verbindung stehenden horizontalen Schussbüchse (2), mit einem darin verfahrbaren Giesskolben (3), der mit dem Schusskolben (41) einer Schusskolben-Zylinder-Einheit (4) starr verbunden ist, mit einem Druckspeicher (6), mit einem der Schusskolben-Zylinder-Einheit (4) zugeordneten Multiplikator (5) und mit einem in einer Druckleitung (9) zwischen dem Druckspeicher (6) und der Schusskolben-Zylinder- Einheit (4) angeordneten Schussventil (10), dadurch gekennzeichnet, dass im Schussventil (10, 10', 10") ein mit einem Ventilsitz (12, 12', 12") zusammenwirkender Schliessteil (11, 11', 11") vorgesehen ist, wobei der Ventilsitz (12, 12', 12") zwischen einer ersten Kammer (141, 141', 141") und einer zweiten Kammer (14, 15', 14") angeordnet ist,
von denen eine (141, 15', 14") ständig unter dem Druck des Druckspeichers (6, 6', 6") steht; dass das Schussventil (10, 10', 10") mindestens eine dritte Kammer (16, 17, 16', 17") aufweist, in der auf den Schliessteil (11, 11', 11") ein Druckmitteldruck aus übbar ist, womit der Schliessteil (11, 11', 11") gegen den Ventilsitz (12, 12', 12") drückbar ist, wobei die dritte Kammer (16, 17, 16', 17") zur Entlastung über einen Mengenregler (83, 83', 83") mit einem Druckmittelbehälter (T) verbindbar ist; dass der Schliessteil (11, 11', 11") einen in die erste Kammer (141, 141', 141") ragenden, sich zum freien Ende hin verjüngenden Mengenregulierabschnitt (13, 13', 13") aufweist;
und dass zwischen dem Mengenregulierabschnitt (13, 13', 13") und einem mit dem Ventilsitz (12, 12', 12") zusammenwirkenden Abschnitt (131) am Schliessteil (11, 11', 11") ein zylindrischer Abschnitt (133) ausgebildet ist, der während eines Teiles des Ventilhubes dichtend über eine zugeordnete zylindrische Partie in der ersten Kammer (141, 141', 141") gleitet und dessen Länge kleiner als der Hub des Schliessteils ist.
UNTERANSPRÜCHE
8. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenregulierabschnitt (13, 13', 13") derart verjüngt ist, dass bei einem vorbestimmten Verlauf der Abhebebewegung des Schliessteils (11, 11', 11") die durch das Ventil (10, 10', 10") strömende Druckmittelmenge linear zunimmt.
9. Einrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenregulierabschnitt (13, 13', 13") Teil eines Paraboloides (134) ist.
10. Einrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekenn
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The invention relates to a method for die casting with a horizontal cold chamber machine, whereby an amount of melt corresponding to the volume of a mold cavity is brought through the filling opening of a shot sleeve into the pressure chamber between a casting piston that can be moved in the shot sleeve and a casting opening provided in the upper region of the shot sleeve, followed by the pressure chamber an accelerated displacement of the pouring piston from a position releasing the filling opening is accelerated in a pre-filling phase and at the same time the amount of melt is collected while constantly leaving the pouring opening open between this and the face of the pouring piston that is increasingly covered by the melt, and immediately after the pre-filling phase, if the melt level reaches the pouring opening,
the amount of melt in a mold filling phase is pressed through the pouring opening into the mold cavity.
In the Swiss patent specification No. 570 220 an improved process for the production of high quality metal castings was described. It is based on the known fact that gas inclusions in the solidified metal adversely affect the quality of the castings.
The aim was therefore to fill the shot sleeve of the die casting machine with the liquid metal, known as the prefill phase, before the actual injection of the same into the mold cavity, known as the mold filling phase, in such a way that evacuation of the gas located above the melt in the shot sleeve was completely guaranteed is.
The method proposed for the solution consisted in carrying out the pre-filling phase with an accelerated movement of the casting piston arranged in the shot sleeve, starting from its starting position, which releases the filling opening. This results in an accelerated reduction in size of the interior of the shot sleeve, which receives the melt, between the casting piston and the casting opening to the mold cavity.
During the accelerated reduction in size of the interior space, the melt is collected between the pouring opening and the pouring piston while the pouring opening is constantly left open.
When the melt has built up up to the pouring opening, the pre-filling phase changes to the mold filling phase without interrupting the movement of the pouring piston, the melt being pressed through the pouring opening into the mold cavity.
When the shot sleeve is being filled, the rising melt can cover a steadily increasing section of the piston surface without tearing off from it with accelerated casting piston movement. A roll-over leading wave, which would block the pouring opening prematurely, can be prevented. The escape route for the gas that is above the melt surface is open via the pouring opening into the mold cavity during the prefilling phase.
Both the pre-filling phase and the mold filling phase can be carried out with different types of movement sequences.
This is where the present invention begins with the aim of further increasing the casting quality by adapting the above-described method to the technological requirements by designing the course of the press-in movement in the two phases mentioned, in accordance with newly acquired knowledge.
According to the invention, the aim is achieved in that the casting piston is displaced at least in the pre-filling phase with at least an approximately constant acceleration, the duration of the pre-filling phase being several times greater than that of the mold filling phase.
A casting piston movement proceeding in this way can bring several advantages.
The amount of acceleration for the pre-filling phase can be selected so that it is carried out relatively quickly and, on the one hand, premature cooling of the melt or spraying of the same through the filling opening on the other hand can be avoided.
An acceleration that does not decrease can ensure the prevention of the melt tearing away from the plunger surface and the suppression of a propagating forward wave. Thanks to the practically turbulence-free, quieter filling of the shot sleeve with the melt, the pouring opening for the softening gases remains open until the end of the pre-filling phase. The duration of the venting is therefore longer than in the known systems, although thanks to the invention the duration of the pre-filling phase can be selected to be the same or shorter than before.
The rifle can also be filled to a higher degree. This can therefore have a smaller cross section or, if the cross section remains the same, a higher pressure can be exerted on the melt. The castings produced have a higher specific weight, a more uniform structure and a more beautiful surface than those made using the known methods. Furthermore, a lower reject rate can be achieved than before.
In order to prevent the formation of a propagating advance wave on the melt surface, it is advantageous to give the casting piston an at least approximately constant acceleration in the pre-filling phase, which is only slightly exceeded during activation.
During the pre-filling phase, the casting piston can be brought to an acceleration that remains unchanged after a predetermined value has been reached. The casting piston movement can advantageously be carried out with a constant acceleration during the prefilling phase.
In order to fully exploit the advantages of the smooth plunger movement, the duration of the pre-filling phase should be at least 70% of the sum of the duration of the pre-filling phase and the duration of the mold filling phase. This can prevent an early switch to the mold filling phase before the end of the evacuation of the gases.
The duration of the pre-filling phase is particularly advantageously measured at at least 90% of the sum of the duration of the two phases.
During the mold filling phase, the plunger can move at a constant speed that is greater than the speed reached at the end of the pre-filling phase.
In certain cases, it is advisable to move the casting piston in the mold filling phase with the same acceleration as in the pre-filling phase.
The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention with a horizontal shot sleeve connected to the mold cavity, with a casting piston which can be moved therein and which is rigidly connected to the shot piston of a shot piston-cylinder unit, with a pressure accumulator and with one of the shot piston Multiplier assigned to the cylinder unit, with a shot valve arranged in a pressure line between the pressure accumulator and the shot piston-cylinder unit.
Various shot valves have been proposed for such die casting machines. Most of them do not allow an exact continuous increase in their flow rate, which is used to drive the shot piston. A steady acceleration of the casting piston is therefore not possible.
Shot valves have already been proposed which should at least in part have a linear lift-quantity characteristic. However, they are very complicated and not necessarily suitable for the rough operating conditions of a die casting machine. Some of these are servo valves with many moving parts and complicated connection conditions. The older shot valve designs they superseded were also complicated and had very difficult to control characteristics. In addition, all these constructions have an indefinable behavior in common at the moment of opening: In many cases the pressures acting on the valve body are suddenly built up or reduced, if not even reversed. This results in an instability that causes an uncontrollable acceleration of the shot piston.
This rises like a spike far above its operating value and drops sharply.
This process can be repeated several times until the acceleration reaches the operating value. This creates leading waves in the melt, which tear off from the casting piston.
The device according to the invention makes it possible to avoid the disadvantages described above. The device has a simple structure and few parts. It is characterized in that a closing part cooperating with a valve seat is provided in the shot valve, the valve seat being arranged between a first chamber and a second chamber, one of which is constantly under the pressure of the pressure accumulator, so that the shot valve has at least one third chamber , in which a pressure medium pressure can be exerted on the closing part, with which the closing part can be pressed against the valve seat, the third chamber being connectable to a pressure medium container for relief via a volume regulator, so that the closing part protrudes into the first chamber and extends towards the free end has tapering volume regulating section,
and that a cylindrical section is formed between the volume regulating section and a section cooperating with the valve seat on the closing part, which during part of the valve stroke slides sealingly over an associated cylindrical part in the first chamber and the length of which is smaller than the stroke of the closing part.
Because of the seal on the cylindrical surface, the closing part is accelerated to its preselected speed without pressure fluid being allowed to pass through the shot valve. The irregularities that occur in the acceleration of the closing part therefore have no effect on the shot piston. Only when the closing part has reached its preselected speed can the flow of hydraulic fluid begin past the flow control section. No jerky movements of the closing part are then to be expected, so that the shot piston is accelerated as required. This extends the pre-filling phase somewhat since it was switched on, but this is of no consequence in view of the improvement in the course of the shot.
The boundary surface of the volume regulating section which tapers towards the free end is intended to bring about a linear increase in the flow rate as a function of the stroke of the closing part. A constant acceleration of the shot piston can thus be achieved.
For this purpose, the boundary surface of the flow regulating section can be a paraboloid.
If the transition of the paraboloid to the cylindrical surface is a steady connection curve, the speed will increase progressively when the cylindrical surface leaves the valve seat, which means a further security against the occurrence of acceleration peaks.
In most cases, an adjustable stop screw is provided as a stroke limiter for the opening stroke of the closing part. This allows the maximum flow rate and the maximum speed of the shot piston to be set very easily. Adjusting the acceleration of the shot piston is also easy: it is sufficient to adjust the flow regulator, via which the third chamber can be relieved, and this determines the speed of the closing part.
As a result, the shot sleeve can be filled with the melt with as little turbulence as possible, without the formation of an overlapping leading wave and while the communication path through the pouring opening to the mold cavity is kept free for the releasing gases until it reaches the edge of the pouring opening.
The movement can extend in one go over the complete opening stroke determined by the adjustable stop screw, whereby the mold is filled with increasing shooting speed.
In many cases, however, it will be necessary to fill the mold cavity at a constant rate. For this purpose, the back pressure of the third chamber of the valve housing can advantageously be suddenly relieved by short-circuiting the adjustable throttle resistor in the flow regulator by means of simple valve circuits.
Constant firing speeds can be achieved, the height of which can be adjusted by positioning the stop screw for the stroke limitation.
In order to be able to control the sequence of movements during the opening stroke of the closing part according to the invention, a first embodiment provides a double-acting piston on the closing part of the shot valve, which is arranged displaceably in the central region of the bore of the valve housing. The pressure surface of the double-acting piston facing the valve seat can be pressurized in the opening direction in an associated fourth lifting chamber in addition to the flow regulating section acted upon by the pressure of the pressure accumulator in the first chamber.
The shot valve according to this embodiment has two third chambers. One of the two third chambers then accommodates the pressure surface of the double-acting piston facing away from the valve seat, while the end surface of the closing part opposite the flow control section protrudes into the other third chamber, which is separate from the first, and interacts with the adjustable stop screw provided there to limit the opening stroke .
The desired sequence of movements of the closing part can then be achieved under the application of pressure from the first and fourth chambers against the dynamic pressure that builds up in the two third chambers of a pressure medium flowing out of this into the pressure medium container via the adjustable flow resistance of the volume regulator.
According to a particularly simple second embodiment of the device according to the invention, there is the possibility of designing the shot valve with a relatively short closing part and with a double-acting piston formed by a single jump in diameter at its end facing away from the valve seat. The ring surface of the double-acting piston facing the valve seat can form a movable wall of the second chamber and the full piston surface facing away from the valve seat can form a movable wall of the third chamber.
In addition to the flow regulator, only three controlled check valves are necessary to carry out the method according to the invention. The circuit complexity for the hydraulics can be simplified by relieving the back pressure in the first chamber in front of the paraboloid-shaped volume regulating section when a shot is triggered as a result of the pressure on the annular surface of the piston facing the valve seat. After the shot has been completed, the valve closes automatically, so that there is no need to take any measures.
By combining the shot valves of the first and the second embodiment of the device according to the invention, a further shot valve can be implemented as a preferred, third embodiment.
It can be implemented by providing an additional pressure chamber in its housing for accelerated closing of the shot valve, which is similar to the third chamber in the first embodiment in the middle area of the housing, but in contrast to this via a pilot-operated overflow valve into the pressure medium container can be relieved.
Furthermore, a relief chamber similar to the fourth lifting chamber in the first embodiment can also be provided in the middle area of the housing, which, however, in contrast to this, is continuously connected to the pressure medium container.
The closing part expediently has a shorter section of the first diameter passing through the second chamber and a longer section passing through the relief chamber and the additional pressure chamber with a larger second diameter than that of the shorter section, the shoulder surface given by the jump in diameter between the two closing part sections is a movable wall of the second chamber.
The additional pressure chamber and the relief chamber can be separated from one another by a piston arranged on the closing section of the larger diameter.
The end of the closing section facing away from the volume control section with the larger diameter can advantageously protrude into the third chamber or be movable in it, with a return spring supported at one end against the rear wall of the tapered end section of the third chamber, which at the same time acts as the one on the rear wall surrounds the adjustable stop screw mounted, extends into a bore provided in said closing section and is supported with its other end against the base thereof.
Thanks to a type of control or mode of operation of the shot valve similar to that in the second embodiment for carrying out the press-in process, the piston formed on the closing section of larger diameter and separating the relief and additional pressure chamber is available for an important additional function. With the help of switching valves pressurized in the closing direction of the shot valve, this piston can bring about a rapid closing of the latter.
As a result, the shot valve is able to take on the role of the check valve for a multiplier, which is structurally separated from the shot cylinder for the sake of accessibility.
For this purpose, in addition to that in the second embodiment, only a modest additional expenditure on switching valves is necessary. If suitable valves are selected, the circuit can handle large amounts of pressure medium per unit of time.
When using a remote-controlled drive for positioning the stop screw to limit the valve stroke or for setting the resistance on the flow regulator, the device is suitable for use in centrally controlled, programmable die casting machines.
The invention is explained with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing. Show it:
1 shows a schematic representation of the press-in part of a horizontal cold-chamber die casting machine with the operating diagram of a first embodiment of the device according to the invention,
2 shows a detail of the closing part on an enlarged scale,
3 shows the path-time diagram of the movement of the shot piston with the associated time diagrams of the speed and acceleration of the piston,
4 shows the arrangement of the pressed part relative to the mold cavity on an enlarged scale,
5 shows the operating diagram of a second embodiment,
6 that of a third variant of the device according to the invention.
In FIG. 1, a shot sleeve 2, which receives a casting piston 3, is fastened in the fixed platen 1 of a horizontal cold-chamber die casting machine for metals. The latter is rigidly coupled by means of a piston rod 31 to the shot piston 41 of a shot piston-cylinder unit 4 which, with a multiplier 5 connected upstream of it, forms a hydraulic drive for performing the press-in process. A pressure accumulator 6, which on the one hand has a connection to a pressurized gas container 7, is on the other hand connected to the multiplier input via a pressure line 9.
In the central bore 52 of the multiplier piston 51 sits a check valve 53, through which the accumulator pressure acts on the shot piston 41 to carry out the press-in process. Since the functional sequence of the multiplier 5 takes place in a known manner, only the connections 27 and 28 for relieving the associated pressure chambers in front of the shot piston 41 or the multiplier piston 51 during the press-in process are shown for better understanding.
A shot valve 10 for regulating the flow of pressure medium from the pressure accumulator 6 through the multiplier 5 to the shot cylinder 4 is arranged in the pressure line 9.
The shot valve 10 has a closing part 11 which can be pressed against a valve seat 12 and is provided with a flow regulating section which extends through this and is designed according to FIG. 2.
The valve seat is arranged between two cylindrical chambers 14, 141 which are provided in the valve housing 19 together with three further chambers 15, 16, 17 and a double-acting piston 18 accommodated between the chambers 15, 16 and located on the middle section of the closing part. The first chamber 141 is connected to the branch of the pressure line 9 arriving from the pressure accumulator 6 via a first pressure medium outlet 91. It has a smaller diameter than the second chamber 14, which is connected to the branch of the pressure line 9 leading to the multiplier 5 via a second pressure medium connection 92.
The further chambers 15, 16, 17 are also designed with a diameter equal to that of the second chamber 14.
The two chambers 16, 17 are referred to as third chambers and that 15 as fourth chamber.
The closing part 11 passes through the second, the fourth and the third chamber 14, 15 and 16, which is closer to the valve seat 12, and protrudes with its end face 20 opposite the flow control section 13 into the other third chamber 17.
The fourth chamber 15 and the two third chambers 16, 17 are each assigned a pressure medium connection 21 or 22, 23, through which the double-acting piston 18 between the fourth and one third chamber 15 and 16 and the end face 20 of the closing part 11 can be acted upon in the other third chamber 17.
In the rear wall of the other third chamber 17, which is further away from the valve seat 12, an adjustable stop screw 24 is also provided to limit the opening stroke of the closing part.
To control the pressure in the chambers 15, 16, 17, and thus the movement of the closing part 11 during the press-in process, their pressure medium connections 21, 22, 23 are wired as follows:
The pressure medium connection 21 of the fourth chamber 15 is connected to the second connection B of an electromagnetically operated four-way valve 81. The pressure medium connections 22 and 23 of the two third chambers 16 and 17 are jointly connected to the first connection A of the same four-way valve 81 via the parallel connection of a check valve 82 and a flow regulator 83. The third and fourth connection P and T of the latter are connected to corresponding lines 25 and 26 from the pressure source P and to the pressure medium container T, respectively. The pressure source P and the pressure medium container T are not shown in the drawing.
The interconnected, adjacent pressure medium connections 22 and 23 also have a connection to the line 26 via a pilot-operated two-way valve 84.
A second electromagnetically operated four-way valve 85, the third connection P of which is connected to the pressure source P via the line 25 and whose fourth connection T is connected to the pressure medium container T via the line 26, is assigned with its second connection B to the control input of the two-way valve 84 for the purpose of pilot control .
2 shows the end of the closing part 11 designed as a volume regulating section 13. A conical surface 131 interacting with the valve seat 12 at the end of the closing part 11 located in the second chamber 14 is followed by a short cylindrical section 133 after tapping 132. The latter merges into a truncated paraboloid 134 via a somewhat longer transition section having the shape of a spherical zone 135. The penetration lines of the last three bodies 133, 134, 135 are shown in dashed lines. In the closed state of the shot valve 10, the paraboloid 134 lies in the first chamber 141, which receives the pressure medium connection 91 and is always pressurized, with the cylindrical surface of the section 133 sealing with the wall of the latter 141.
The first chamber 141 serves as a lifting chamber.
The device according to FIG. 1 allows the following mode of operation:
In the closed position of the shot valve 10, the two four-way valves 81, 85 and the two-way valve 84 all have the switching state shown in FIG. 1. The fourth chamber 15 to the pressure medium container T is consequently relieved of pressure, while the two third chambers 16 and 17 as pressure chambers are subjected to the system pressure via the check valve 82. The latter is essentially the same as the pressure in the charged pressure accumulator 6, which is effective against the volume regulating section 13 in the first chamber 141 via the pressure medium connection 91 of the pressure line 9. The pressure of the pressure source P is constantly applied to the pressure medium connection 91.
The rear end face 20 of the closing part 11 in one third chamber 17 and the annular surface of the piston 18 in the other third chamber 16 result in a larger total pressure area acted upon in the closing direction than that of the volume regulating section 13 acted upon in the opening sense. The resulting closing force is the Closing part 11 pressed against valve seat 12.
To open the shot valve, whereby the closing part 11 should cover its partial stroke corresponding to an accelerated filling of the shot sleeve 2 at a constant speed, the four-way valve 81 is switched over.
This has the effect that, on the one hand, the fourth chamber 15, which acts as a lifting chamber, is placed under the system pressure and, at the same time, the two third chambers 16 and 17 are connected to the pressure medium container T via the volume regulator 83, which is set to a specific, desired flow resistance. Under the influence of the pressure acting on the volume regulating section 13, on the conical surface 131 of the closing part 11 and on the annular surface of the piston 18 in the fourth chamber 15, when a dynamic pressure is developed, the pressure medium flows at a constant speed corresponding to the resistance set on the volume controller 83 Pressure medium tank T. The speed of the closing part 11 is then also uniform.
The flow control section 13, which is moved at a constant speed with respect to the valve seat 12, exposes a flow cross-section that widens in accordance with the curvature of its surface illustrated in FIG. 2 for the pressure medium flowing to the shot cylinder 4. The time course of the casting piston path s, which increases with the increasing flow cross section between the valve seat 12 and the quantity regulating section 13, is shown in the path time diagram s (t) of FIG. The corresponding time diagrams v (t) and b (t) in FIG. 3 show the course of the associated speed v and acceleration b of the casting piston 3.
The points A, A ', A ″ in the relevant diagrams s (t), v (t), b (t) each denote the point in time t = 0 at which the command to open the shot valve 10 is given by reversing the four-way valve 81 becomes.
When the conical surface 131 of the closing part 11 lifts off the valve seat 12, the passage initially remains blocked. because of the sealing effect between the cylindrical surface of the section 133 and the wall of the first chamber 141.
The casting piston 3 remains still up to the point in time A 1. In reality, the sealing effect between the section 133 and the wall of the first chamber 141 cannot be absolute, because the main sealing effect of the shot valve 10 takes place between the conical surface 131 and the valve seat 12.
The effect of the very small flow when moving the section 133 along the chamber wall is, however, negligible.
The end of the cylindrical section 133 then runs past the valve seat 12. In order to avoid an immediate start of the widening of the through-hole cross-section and thus a sudden increase in the acceleration of the casting piston 3 at the transition to the surface of the paraboloid 134, the spherical zone 135 is provided as a transition section between the cylindrical section 133 and the paraboloid 134. Its tangent is initially parallel to the wall of the first chamber 141 (the transition from section 133 to paraboloid 134 is thus a continuous curve), so that the effective flow only begins progressively. The effect of this spherical zone 135 is shown by the dashed line k in the lower diagram in FIG. 3.
The curve v (t), which has been shown as an inclined straight line, should start with a small, upwardly concave arc and its straight part would be shifted very slightly to the right. However, this time shift is very small and has therefore not been shown.
The linearly increasing speed of the casting piston 3 is caused by the fact that the closing part 11 moves at a constant speed and the flow rate increases linearly as a function of the stroke of the closing part 11. The acceleration of the casting piston 3 thus remains constant. The Giesskolbenweg s (t) therefore runs parabolically up to point B. The associated time period is denoted by t 2. It should be at least 70% of the total duration of a complete press-in process (prefilling phase together with mold filling phase), preferably at least 90%.
Thus, the closing part 11 has been accelerated to the final value of its speed during the time period t 1.
During this time period t 1, its movement is uncontrolled, even jerky, because of the sudden pressure changes at the pressure medium connection 91 or at the flow regulator 83. Since there is practically no passage to the shot piston 41, it is not influenced. Only when the closing part 11 has reached its constant speed is the passage opened in time period t 2 and this is done very gently at the beginning of time period t 2, thanks to the action of spherical zone 135.
If a mold filling phase at constant speed is required, the flow regulator 83 is short-circuited to the pressure medium container after the shot sleeve 2 has been filled by reversing the two-way valve 84 by means of the electromagnetically actuated four-way valve 85.
By eliminating the back pressure in the two third chambers 16 and 27, the shot valve 10 is suddenly fully ge opens.
Due to the invariably large flow cross-section created in this way between the valve seat 12 and the paraboloid 134, the pressure medium penetrates at an increased but constant speed via pressure line 9 and multiplier 5 into the shot cylinder 4. As a result, the shot movement also runs at a constant speed , the height of which depends on the width of the flow cross-section between the valve seat 12 and the paraboloid 134 given by the selected position of the stop screw 24.
The Giesskolbenweg rises steeply for a short time t 3; but linearly up to the end point C 1 of the Giesskolbenhubes.
The speed v jumps to its maximum value and remains constant in the time t 3 until the full stroke C 1, where it falls back to zero.
The jump in speed is based on a needle-shaped acceleration pulse which occurs at point B ".
If the shot is to be carried out with the same constant acceleration as the filling of the shot sleeve 2, the closing part 11 is allowed to run back up to the adjustable stop screw 24, which was previously positioned as required. In this case, the characteristics s (t), v (t) and b (t) have a steadily continued course up to the completion of the shot (end point C 2 for the path s and C 2 'for the speed v). This naturally involves a longer period of time t 4.
Such a setting of the stop screw 24 that the closing part 11 occurs at it at the moment at which the Giesskolbenweges reaches the point B, results in a linear continuation of the Giesskolbenweges following the parabola tangentially up to the end point C 3 of the Giesskolbenhubes. The time required for this is t 5, during which the speed v remains constant up to the corresponding end point C 3 'and the acceleration b from point B ″ to zero.
The closing of the shot valve takes place after each completed shot cycle in that all valves 81, 84, 85 are reset to the initial switching state according to FIG.
4 illustrates the arrangement of the press-fit part of a horizontal cold-chamber die casting machine. The shot sleeve 2 fastened in the stationary platen 1 has a filler opening 201 for feeding metal. The casting piston 3, which can be displaced in the shot sleeve, is in its starting position in front of the filling opening 201 at the beginning of the press-in process.
The end of the shot sleeve 2 opposite the filling opening 201 protrudes into a mold half 101 fastened to the fixed mold mounting plate 1. The latter, together with a second mold half 102, forms a mold cavity 103 which is connected to the shot sleeve 2 via a pouring opening 104.
The second mold half 102 is carried by a movable platen 105. The fixed mold mounting plate 1 together with the mold half 101 mounted thereon and the shot sleeve 2 are shown in section.
The device according to the invention, with the sequence of movements of the press-in process described in FIG. 3, enables an evenly accelerated filling of the shot sleeve 2 (pre-filling phase t 2) and subsequent continuous filling of the mold cavity 103 at a constant or increasing speed selected depending on the requirements ( Mold filling phase t 3, t 5 or t 4).
The quality of the castings is improved in that, in the pre-filling phase t 2, no leading wave tearing off the casting piston 3 and reflecting on the liner wall is generated on the surface of the melt and the latter gradually moves towards the area of the pouring opening 104 with greatly reduced turbulence is dammed up, with an escape route for the gases from the shot sleeve 2 via the pouring opening 104 into the mold cavity 103 during the time t 2 remains free.
This process, which can be implemented with the aid of the invention, was also illustrated in a comparison with the filling of the shot sleeve 2 according to the previously known method in the aforementioned Swiss Patent No. 570 220 (cf. FIGS. 3 and 4 with the associated description).
The shot valve 10 'of the particularly simple second embodiment of the invention illustrated in FIG. 5 has a relatively short closing part 11' which, at its end facing away from the valve seat 12 ', merges into a piston 18' with a single jump in diameter, while in the area of the valve seat 12 'has the shape of a volume regulating section 13'.
The valve housing 19 'houses two chambers 15', 16 'separated by the piston 18'. One chamber 15 'receives the closing part 11' and the piston ring surface 181 'adjoining this as a movable chamber wall. The chamber 15 'has a first pressure medium connection 91' to the branch of the pressure line 9 'arriving from the pressure accumulator 6' and is referred to as the second chamber based on the arrangement according to FIG. 1.
The valve seat 12 'is arranged between this second chamber 15' and a first chamber 141 'designed similarly to the arrangement in FIG. 1, the latter being connected to the multiplier 5 (not shown) via a second pressure medium connection 92' (see FIG. 1). leading branch of the pressure line 9 'is in communication.
The full pressure surface 20 of the piston 12 'forms the movable wall of the third chamber 16' located between this and the rear wall of the valve housing 19 '. In the latter, a return spring 30 'supported against the full pressure surface 20' of the piston 18 'on the one hand and against the rear wall on the other hand is arranged. An adjustable stop screw 24 'is also provided in the rear wall.
The third chamber 16 'has three pressure medium connections 231', 232 'and 233'.
The following switching elements are assigned to control the shot valve 10 ':
A first controlled check valve 81 ', the input of which is connected to the branch of the pressure line 9' connected to the pressure accumulator 6 'and the output of which is connected to the pressure medium connection 231' of the third chamber 16 '.
A second controlled check valve 82 'which is connected on the output side to the second pressure medium connection 233' of the third chamber 16 'and on the input side to the input of the flow regulator 83', the output of which is connected to the pressure medium container T via the line 26 '.
A first electromagnetically operated four-way valve 84 ', the third connection P of which is connected via the line 25' to the pressure source P and the fourth connection T via the line 26 'to the pressure medium container T and the second connection B of which is connected to the control connections of the two Has check valves 81 ', 82'.
A third controlled check valve 85 ', the output of which is connected to the third pressure medium connection 232' of the third chamber 16 'and the input of which is connected via the pressure medium connection 92' of the first chamber 141 'to the branch of the pressure line 9' going therefrom to the multiplier 5.
A second electromagnetically operated four-way valve 86 ', which is connected with its third connection P via the line 25' to the pressure source P and with its fourth connection T via the line 26 'to the pressure medium tank T, and its second connection B to the control connection of the third check valve 85 'is in communication.
The mode of operation of the device according to FIG. 5 has the following differences compared to that of the first embodiment of the invention shown in FIG. 1:
In the closed position of the shot valve 10 ', the four-way valves 84', 86 'again having the switching state shown in FIG. 5 and consequently the first check valve 81' open and the other two check valves 82 ', 85' closed, the full pressure area is available 20 'of the piston 18' in the closing direction, the annular piston surface 181 'and the small conical surface 131' of the volume regulating section 13 'in the opening sense under the system pressure. The shot valve 10 'is kept closed by the resulting force resulting from the area ratio between the pressure surfaces 20', 181 ', 131' which are acted upon in opposite directions.
The shot valve 10 'is caused to open by reversing the first four-way valve 84'. This closes the first check valve 81 'and opens the second check valve 82'. The third chamber 16 'is connected to the line 26' to the pressure medium tank T via the open check valve 82 'and the constant set resistance of the flow regulator 83', so that a return of the closing part 11 'at a constant speed, thus accelerating the filling of the gun 2 is enabled.
After the rifle 2 has been filled, the first four-way valve 84 'is reset to the original switching state, and the second four-way valve 86' is reversed at the same time.
The accumulator pressure at the first pressure medium connection 231 'of the third chamber 16' is again available via the re-opened check valve 81 '. The second check valve 82 'closes and the pressure medium is released from the third chamber 16' via the third check valve 85 ', which is also open, and the pressure medium connection 92' of the first chamber 141 'into the branch of the pressure line 9', which the first chamber 141 ' connects with the multiplier 5. The closing part 11 'is suddenly pushed back to the full opening stroke.
It can be seen that the continuously pressurized second chamber 15 'takes on the role of a lifting chamber and the pressurizable third chamber 16' that of a pressure chamber.
After the shot has taken place, the pressure in the branch of the pressure line 9 'between the first chamber 141' and the multiplier 5 rises to the value of the storage pressure. Since when the shot valve 10 'is open, the areas on both sides of the same are the same, the closing part 11' is pressure-balanced. The return spring 30 'closes the shot valve 10' at this moment
Before the start of a new cycle, only the second four-way valve 86 'needs to be reset to the original switching state.
FIG. 6 shows a third embodiment of the device according to the invention, the shot valve 10 ″ of which is produced by combining those 10 and 10 ′ according to FIGS. 1 and 5.
The closing part 11 "consists of the volume regulating section 13" which, when the valve 10 "is closed, cooperates with the valve seat 12", protrudes into the first chamber 141 ", and two subsequent sections 111", 112 ". The shorter first closing section 111" In the closed position, the first diameter passes through the second chamber 14 ″, which has a pressure medium connection 91 ″. The second closing sub-section 112 "with a larger diameter than that of the first section 111" forms with its circular shoulder surface following the first closing sub-section 111 "a corresponding wall portion of the second chamber 14".
The first chamber 141 ″ is provided with a further pressure medium connection 92 ″.
The second closing section 112 ″ extends through the central area of the housing 19 ″ of the shot valve 10 ″ into the third chamber 17 ″. A piston 18 "is provided on the second closing part section 112" in the middle area of the housing 19 ".
For accelerated displacement of the closing part 11 ″ against the valve seat 12 ″, an additional pressure chamber 16 ″ is assigned to the annular surface of the piston 18 ″ facing away from the valve seat 12 ″ and can be connected to the pressure medium container T via a pressure medium connection 22 ″ and a pilot valve 88 ″ for relief is.
A relief chamber 15 "is provided opposite the annular surface of the piston 18" assigned to the valve seat 12 ". This is in continuous communication with the pressure medium container T via a pressure medium connection 21" and a line 26 ".
The third chamber 17 "is tapered at its end facing away from the valve seat 12". In the tapered end section, two pressure medium connections 231 ″, 232 ″ are arranged, through which the pressure medium can act on the end face 20 ″ of the second closing section 112 ″ which can be moved therein. In the latter, a bore 113 ″ is also provided, into which a return spring 30 ″ is inserted, which rests against its wall and is supported against its base and against the rear wall of the third chamber 17 ″.
The return spring 30 ″ surrounds an adjustable stop screw 24 ″ mounted in the rear wall of the third chamber 17 ″, which also extends into the bore 113 ″ of the closing part 11 ″. The stop screw 24 ″ is preferably positioned in the axial direction by means of a geared motor 100 ".
The branch of the pressure line 9 "arriving from the pressure accumulator 6" opens into the second chamber 14 "at the pressure-medium connection 91", while the branch of the same, which extends to the shot cylinder 4, which is not shown, emanates from the pressure-medium connection 92 " Multiplier 5 "arranged separately from the shot cylinder 4 can be connected via a shut-off valve 31", which has two control connections 28 ", 29".
The valve arrangement for controlling the shot valve 10 ", consisting of three controlled check valves 81", 82 ", 85", a flow regulator 83 "and two four-way valves 84", 86 ", is essentially the same as described in the description of FIG .
An overflow valve 87 ″ for pilot control of the third check valve 85 ″ is used as an additional switching element in this valve arrangement because of the large line cross sections. The inlet of the overflow valve 87 "is connected to the line 25" from the pressure source P, its outlet to the control port of the third check valve 85 "and to the second port B of the second four-way valve 86". The third port P of the second four-way valve 86 ″ is directly connected to the control port of the overflow valve 87 ″ and with the line 25 ″ via a throttle 861 ″, which the latter serves to protect the four-way valve 86 ″.
In the event that the circuit has to deal with a lower pressure medium throughput, the overflow valve 87 ″ could be omitted.
In contrast to the quantity regulators 83 and 83 'in FIGS. 1 and 5, the one 83 "in FIG. 6 is equipped with a remotely controllable electrical actuator drive 831".
Furthermore, a delay throttle 821 "was provided at the control connection of the second check valve 82" in order to prevent pressure surges in the circuit.
The piston 18 ″ together with the relief chamber 15 ″ and the additional pressure chamber 16 ″ on both sides of the same have a different task from that of the corresponding elements 18, 15, 16 according to FIG. 1. The shot valve 10 ″ is thereby added to its two original ones Functions, namely the accelerated filling of the rifle and the quick shot, capable of a third such. It can take on the role of a fast-acting check valve for the multiplier 5 ″ which is structurally separate from the shot cylinder 4.
For this purpose, two further overflow valves 88 "and 89" are assigned to the connections 21 "and 22" of the relief chamber 15 "and the additional pressure chamber 16" with their outlets. In addition, the output of the first overflow valve 88 ″ is connected directly to the line 26 ″ to the pressure medium tank T, that of the second overflow valve 89 ″ with the input of the first overflow valve 88 ″ and with its control connection via a first control throttle 881 ″.
The inlet of the second overflow valve 89 ″ is directly connected to the line 25 ″ from the pressure source P and via a second control throttle 891 ″ to the third port P of a third four-way valve 90 ″ with hydraulic actuation.
The second connection B of the four-way valve 90 ″ has a connection to the control connection of the first overflow valve 88 ″. One actuation connection 901 "of the third four-way valve 90" is the branch of the pressure line 9 "leading from the pressure medium connection 92" of the first chamber 141 "to the multiplier-side pressure chamber of the shot cylinder 4, not shown, and the other actuation connection 902" of the four-way valve 90 "is that of the pressure accumulator 6" to the pressure medium connection 91 ″ of the second chamber 14 ″ running branch of the pressure line 9 ″ is connected.
The three overflow valves 87 ″, 88 ″, 89 ″ are designed as cartridge valves. They are connected in the circuit in such a way that an input pressure applied to the small area formed in the shape of a collar on the cylindrical valve body and the full cross section assigned to the control connection of the valve body is applied at the same time and thereby keeps the valve closed.
To open the valves 87 ″, 88 ″, 89 ″, the larger area of the valve body facing away from the control connection must be pressurized and at the same time the pressure in the control connection must be reduced.
The device shown in FIG. 6 allows, when controlling the press-in process with the same switching steps, basically the same mode of operation as was described when considering FIG.
The continuously pressurized second chamber 14 ″ and the pressurizable first chamber 141 ″ here play a role as lifting chambers and the third chamber 17 ″ acts as a pressure chamber.
Because of the remote control of the 100 "resp.
831 "'for adjusting the stop screw 24" in the shot valve 10 "or for specifying the resistance in the flow regulator 83", however, it is possible to include the pressing process in the program sequence of centrally controlled die casting machines.
The piston 18 "or the relief chamber 15" and the additional pressure chamber 16 "on both sides of the same, which are not required to control the press-in process, are during the opening stroke of the closing part 11" via the pressure medium connections 21 ", 22" and the first overflow valve 28 " pressure relieved.
For this purpose, the hydraulically operated four-way valve 90 ″ has the switching state shown in FIG. 6 during the opening stroke of the closing part 11 ″. This has the consequence that the second overflow valve 89 ″ is kept closed, since its control connection is under the system pressure.
The pressure medium displaced by the piston 18 "from the additional pressure chamber 16" during the opening stroke of the closing part 11 "flows through the first control throttle 881" and the third four-way valve 90 "and the line 26" to the pressure medium container T. As a result of the pressure drop at the first control throttle 881 ', the first overflow valve 88 ″ is opened.
This enables the pressure medium to flow over from the additional pressure chamber 16 ″ through the first overflow valve 88 ″ into the relief chamber 15 ″, the connecting line 26 ″ to the pressure medium container T providing compensation.
The return spring 30 ″ has a relatively weak spring constant in order to keep its delay effect when opening the shot valve 10 ″ small. It would only be able to close the closing part 11 ″ slowly when the pressure is equalized at the two closing part ends after the shot has been completed.
When the multiplier 5 "is triggered by releasing the shut-off valve 31" immediately after the completed firing movement of the firing piston 41, an increased holding pressure occurs in the branch of the line 9 "leading from the pressure medium connection 92" of the first chamber 141 "to the firing cylinder 4 in the first chamber 141 "itself and via the open third check valve 85" also in the third chamber 17 ". The increased holding pressure would damage the pressure accumulator 6 "and the rest of the hydraulic system, which are designed for the lower pressure to carry out the firing movement, through the valve seat 12" and the second chamber 14 "of the still open shot valve 10".
In order to quickly bring the shot valve 10 "into the closed position in order to perform its third function as a non-return valve to immediately isolate the downstream pressure from the rest of the hydraulic system, the third four-way valve 90" is pushed into the cylinder 4 by the pressure in the shot cylinder 4, which increases compared to the accumulator pressure after the shot has taken place 6 reversed another switching position, not shown.
Accordingly, the system pressure is applied to the control connection of the first overflow valve 88 "via the cross connection PB in the reversed third four-way valve 90" on the one hand, thus keeping it closed, and on the other hand a pressure at the pressure medium connection 22 "of the additional pressure medium connection 22" which is slightly reduced via the two control throttles 881 ", 891" Pressure chamber 16 ″ effective, pressure medium flowing into the latter. Due to the increased pressure in the pressure medium connection 22 "and the pressure drop across the second control throttle 891", the second overflow valve 89 "is opened and the additional pressure chamber 16" and the annular surface of the piston 18 "located therein are put under pressure to quickly close the shot valve 10" . The chamber 16 "here plays the role of an additional pressure chamber for the shot valve 10" as a multiplier check valve.
PATENT CLAIM I
Method for die casting with a horizontal cold chamber machine, whereby an amount of melt corresponding to the volume of a mold cavity is brought through the filling opening of a shot sleeve into the pressure space between a casting piston that can be moved in the shot sleeve and a pouring opening provided in the upper area of the shot sleeve, followed by the pressure space by accelerated displacement of the The pouring piston is accelerated from a position releasing the filling opening in a pre-filling phase and at the same time the amount of melt is collected between this and the face of the pouring piston, which is increasingly covered by the melt, and immediately after the pre-filling phase, when the melt level covers the pouring opening reached,
the amount of melt in a mold filling phase is pressed through the pouring opening into the mold cavity, characterized in that the pouring piston is displaced at least in the pre-filling phase with at least an approximately constant acceleration, the duration of the pre-filling phase being several times greater than that of the mold filling phase.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the casting piston is brought to the at least approximately constant acceleration during the pre-filling phase and this is slightly exceeded when it is activated.
2. The method according to claim I, characterized in that during the pre-filling phase of the casting piston is brought to an acceleration which remains constant after reaching a predetermined value.
3. The method according to claim I, characterized in that the casting piston is moved with a constant acceleration during the pre-filling phase.
4. The method according to claim I or one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that the duration of the pre-filling phase is at least 70% of the sum of the duration of the pre-filling phase and the duration of the mold filling phase.
5. The method according to claim I or one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that the duration of the pre-filling phase is at least 90% of the sum of the duration of the pre-filling phase and the duration of the mold filling phase.
6. The method according to any one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that during the mold filling phase the casting piston is moved at a constant speed which is greater than that which has been reached at the end of the pre-filling phase.
7. The method according to any one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that during the mold filling phase, the casting piston is moved with the same acceleration as during the pre-filling phase.
PATENT CLAIM II
Device for performing the method according to claim 1, with a horizontal shot sleeve (2) connected to the mold cavity, with a casting piston (3) which can be moved therein and which is rigidly connected to the shot piston (41) of a shot piston-cylinder unit (4) is, with a pressure accumulator (6), with a multiplier (5) assigned to the shot piston-cylinder unit (4) and with a multiplier (5) in a pressure line (9) between the pressure accumulator (6) and the shot piston-cylinder unit (4) arranged shot valve (10), characterized in that a closing part (11, 11 ', 11 ") cooperating with a valve seat (12, 12', 12") is provided in the shot valve (10, 10 ', 10 "), the Valve seat (12, 12 ', 12 ") is arranged between a first chamber (141, 141', 141") and a second chamber (14, 15 ', 14 "),
one of which (141, 15 ', 14 ") is constantly under the pressure of the pressure accumulator (6, 6', 6"); that the shot valve (10, 10 ', 10 ") has at least one third chamber (16, 17, 16', 17") in which a pressure medium pressure can be exerted on the closing part (11, 11 ', 11 "), whereby the closing part (11, 11 ', 11 ") can be pressed against the valve seat (12, 12', 12"), the third chamber (16, 17, 16 ', 17 ") being relieved via a flow regulator (83, 83 ', 83 ") can be connected to a pressure medium container (T); that the closing part (11, 11', 11") has a volume regulating section (11, 11 ', 11 ") which projects into the first chamber (141, 141', 141") and tapers towards the free end. 13, 13 ', 13 ");
and that between the volume regulating section (13, 13 ', 13 ") and a section (131) on the closing part (11, 11', 11") which interacts with the valve seat (12, 12 ', 12 "), a cylindrical section (133) is formed which during part of the valve stroke slides sealingly over an associated cylindrical part in the first chamber (141, 141 ', 141 ") and the length of which is smaller than the stroke of the closing part.
SUBCLAIMS
8. Device according to claim II, characterized in that the volume regulating section (13, 13 ', 13 ") is tapered in such a way that, with a predetermined course of the lifting movement of the closing part (11, 11', 11"), the through the valve (10 , 10 ', 10 ") the amount of pressure medium flowing increases linearly.
9. Device according to dependent claim 8, characterized in that the volume regulating section (13, 13 ', 13 ") is part of a paraboloid (134).
10. Device according to dependent claim 8, thereby marked
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