DE102005034202A1

DE102005034202A1 - Hydraulisch betätigte Gießeinheit

Info

Publication number: DE102005034202A1
Application number: DE102005034202A
Authority: DE
Inventors: Dirk Herold; Holger Engert
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-04-20
Also published as: DE112005002551B4; DE112005002551A5; WO2006039921A3; EP1809432A2; WO2006039921A2

Abstract

Offenbart ist eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit einem Gießzylinder, dessen in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinder während einer Formfüllphase über eine Steuerventilanordnung mit einem Niederdruckspeicher und in einer Nachdruckphase mit einem Hochdruckspeicher verbindbar ist. Ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum des Gießzylinders ist dabei vor einer Vorfüllphase mit einem Gegenhaltedruck beaufschlagbar. Dieser Gegenhaltedruck wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckpumpe aufgebracht, die über ein Gegendruckventil direkt mit dem Ringraum des Gießzylinders verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Gießeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Gießeinheiten werden bei Druckgussmaschinen (Kaltkammermaschinen, Warmkammermaschinen), Tixomoulding-, Kunststoffspritzgießmaschinen oder ähnlichen Maschinen eingesetzt, bei denen ein aufgeschmolzenes oder teigiges Formmaterial in eine Kavität einer Form eingebracht werden muss.
Der Gießvorgang lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen, wobei in einer ersten Vorfüllphase das aufgeschmolzene oder teigige Formmaterial in eine Gießbüchse eingebracht und dann vergleichsweise langsam in Richtung zum Anschnitt der Form verschoben wird. Dabei soll die Formmassebewegung langsam und ruckfrei bei geringer Geschwindigkeit erfolgen.
Das Füllen der Kavität erfolgt dann während der Formfüllphase, bei der die Formmasse mit vergleichsweise hoher Fließgeschwindigkeit in die Form gedrückt wird.
Zum vollständigen Füllen der Form, zum Verdichten und zum Ausgleich der Schrumpfung der Formmasse während des Erstarrungsprozesses schließt sich eine Nachdruckphase an, bei der ein vergleichsweise hoher Druck aufgebaut wird. Im Anschluss an diese drei Phasen wird die Gießeinheit dann in ihre Ausgangsposition zurück bewegt und ist bereit für den nächsten Schuss.

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

Für einen qualitativ hochwertigen Gießvorgang ist es erforderlich, dass der Gießzylinder während der Formfüllphase ruckfrei anfährt und sich anschließend mit vergleichsweise langsamer Geschwindigkeit bewegt, so dass das Formmaterial entsprechend "sanft" eingezogen und zur Kavität hin gefördert wird.

Wichtig ist, dass das Formmaterial während der Vorfüllphase druckfrei mit geringer Geschwindigkeit in Richtung zur Form geschoben wird. Dazu muss beim Zuschalten des Niederdruckspeichers zunächst auf der Ablaufseite des Gießzylinders ein Gegendruck aufgebaut worden sein, der eine Kompression der Ringseite beim Zuschalten des Niederdruckspeichers auf der Kolbenseite verhindert. Hierdurch wird ein Anfahrrucken vermieden und die Bewegung kann gezielt über die Menge des rücklaufenden Druckmittels kontrolliert werden. Da in dieser Phase noch kein Lastdruck (durch das Füllen der Form) vorhanden ist, ist die gesamte Kolbenkraft des Gießzylinders auf seiner Ringseite zu kompensieren. Dies führt zu hohen Drücken und somit zu einem hohen Druckverlust an dem ablaufseitigen Regelventil, das aufgrund der großen Druckmittelmengen, die insbesondere während der Formfüllphase über dieses Ventil strömen, relativ groß ausgelegt sein muss und entsprechend eine niedrige Auflösung hat. Das Aufbringen des Gegendrucks auf der Ringseite ist bei den bekannten Lösungen nur mit hohem Aufwand möglich. So werden beispielsweise für die Vorkompression Druckübersetzer eingesetzt. Diese erfordern jedoch einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch betätigte Gießeinheit zu schaffen, bei der ein ruckfreies Anfahren mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand realisierbar ist.

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

Erfindungsgemäß hat die hydraulisch betätigte Gießeinheit einen Gießzylinder zum Druckbeaufschlagen einer Formmasse, dessen in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum über eine Steuerventilanordnung während einer Formfüllphase mit einer Niederdruckquelle und während einer Nachdruckphase mit einer Hochdruckquelle verbindbar ist. Ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum des Gießzylinders ist dabei mit einem Gegendruck beaufschlagt. Erfindungsgemäß ist die Gießeinheit mit einer Hochdruckpumpe versehen, die zum Aufbringen des Gegenhaltedrucks über ein Gegendruckventil direkt mit dem Ringraum des Gießzylinders verbindbar ist. Das heißt, erfindungsgemäß wird der ringseitige Gegenhaltedruck vor Beginn der Formfüllphase direkt über eine Hochdruckpumpe aufgebracht, die vorzugsweise auch zum Aufladen eines Hochdruckspeichers verwendet wird. Dadurch kann der Gegenhaltedruck mit äußerst geringem vorrichtungstechnischen Aufwand im Bereich von 0 bar bis zum Maximaldruck (beispielsweise 400 bar) aufgebracht werden. Die Hochdruckpumpe ist vorzugsweise druckgeregelt.

Die Einstellung des Gegenhaltedruckes während der Formfüllphase und der Nachdruckphase erfolgt über ein Drosselventil, über das der Ringraum mit einem Tank verbindbar ist.

Das Gegendruckventil, über das die Hochdruckpumpe mit dem Ringraum des Gießzylinders verbindbar ist, ist vorzugsweise als Sitzventil mit einer Sperrposition und einer Durchgangsposition ausgeführt.

Das stetig verstellbare Drosselventil ist ebenfalls vorzugsweise als stetig verstellbares Sitzventil ausgeführt.

Die Druckmittelverbindung des Zylinderraums des Gießzylinders mit einem Hochdruckspeicher erfolgt vorzugsweise über ein stetig verstellbares Hochdruckregelventil.

Die Verbindung zu einem Niederdruckspeicher kann über ein sperrbares ND-Sperrventil gesperrt werden, das vorzugsweise als vorgesteuertes Logikventil ausgeführt ist.

Zur Druckentlastung und zur Einleitung der Rückbewegung eines Kolbens kann der Zylinderraum des Gießzylinders über ein Wegesitzschaltventil mit dem Tank verbunden werden.

Das Aufladen des Niederdruckspeichers erfolgt vorzugsweise über eine Niederdruckpumpe.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein stetig verstellbares Wegeventil zur Steuerung der Gießzylinderbewegung vorgesehen.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schaltplan einer hydraulisch betätigten Gießeinheit;
2 eine Teildarstellung des Schaltplans gemäß 1 und
3 einen Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gießeinheit.
In 1 ist der Hydraulikschaltplan einer Gießeinheit 1 einer Druckgießmaschine dargestellt. Die Gießeinheit 1 hat einen Gießzylinder 2, dessen Kolben 4 einen in einer nicht dargestellten Gießbüchse geführten Gießkolben betätigt. In diese Gießbüchse oder Füllkammer wird das aufgeschmolzene Formmaterial eingeführt und dann durch Axialvorschub des Gießkolbens in Richtung zu einer Form bewegt, so dass diese während der eingangs beschriebenen Formfüllphase mit Schmelze gefüllt und während der Nachdruckphase die in der Form aufgenommene Schmelze verdichtet und eventueller Schwund ausgeglichen wird.
Die Druckmittelversorgung des Gießzylinders 2 erfolgt über einen Hochdruckspeicher HD oder einen Niederdruckspeicher ND sowie – wie im Folgenden noch näher erläutert – über eine Niederdruckpumpe 6 oder eine Hochdruckpumpe 8, die auch den Hochdruckspeicher HD auflädt. Das Aufladen des Niederdruckspeichers ND erfolgt über die Niederdruckpumpe 6 oder eine eigene Niederdruckpumpe 9.
Bei dem üblicherweise in derartigen Druckgießmaschinen, beispielsweise Kaltkammermaschinen verwendeten Druckmitteln handelt es sich um HFC-Flüssigkeiten, die aus einer Lösung von Polymeren in Wasser bestehen und als schwer entflammbar eingestuft sind. Diese wässrigen Lösungen bereiten insbesondere bei den Pumpen Probleme hinsichtlich der Wellenabdichtung, so dass sie einen erhöhten Verschleiß aufweisen. Darüber hinaus können bei derartigen Druckmitteln Kavitationen auftreten, die den Verschleiß weiter erhöhen. Die Anmelderin hat eine Hochdruckpumpe entwickelt, über die auch bei HFC-Flüssigkeiten Drücke in dem für Druckgießmaschinen erforderlichen Bereich bis zu 450 bar aufgebracht werden können.
Die Ansteuerung des Gießzylinders erfolgt über die in 1 dargestellte Steueranordnung, die im Wesentlichen aus einem stetig verstellbaren Wegeventil 10, einem Gegendruckventil 12, einem Drosselventil 14, zwei sperrbaren Sperrventilen 16, 18, einem ND-Sperrventil 20, einem HD-Regelventil 22 und einem Wegesitzschaltventil 24 besteht, deren Verschaltung an Hand der 1 und 2 erläutert wird.
Gemäß der vergrößerten Darstellung in 2 ist das stetig verstellbare Wegeventil 10 mit einem Druckanschluss P, einem Tankanschluss T und zwei Arbeitsanschlüssen A, B ausgeführt und lässt sich aus seiner dargestellten federvorgespannten Grundposition über elektrisch betätigte Vorsteuerventile 26, 28 in Positionen (a) oder (b) verschieben. Die Axialverschiebung eines Ventilschiebers des Wegeventils 10 wird dabei über eine Wegmesseinrichtung 30 erfasst. Das entsprechende Signal wird an die Steuerung der Druckgießmaschine weiter geleitet.
Der Druckanschluss P des Wegeventils 10 ist über eine Druckleitung 32 mit der ND-Pumpe 6 verbunden. An den Tankanschluss T ist über eine Tankleitung 34 ein Tank T angeschlossen. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über Arbeitsleitungen 36, 38 mit Eingangsanschlüssen A der Sperrventile 16, 18 verbunden. In der dargestellten Grundposition des Wegeventils ist der Druckanschluss P abgesperrt und die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind über Drosseln mit dem Tank T verbunden. In den Positionen (a) ist der Arbeitsanschluss B und damit die Arbeitsleitung 38 mit dem Druckanschluss P und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T und damit die Arbeitsleitung 36 verbunden. Bei Umsteuern des Wegeventils 10 in die mit (b) gekennzeichneten Positionen ist der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A und der Tankanschluss T mit dem Arbeitsanschluss B verbunden. Die Positionen (a) werden angesteuert, um den Kolben 4 des Gießzylinders 2 in der Vorfüllphase auszufahren, die mit (b) gekennzeichneten Positionen werden beim Zurückfahren des Kolbens 4 in seine eingezogene Position angesteuert.
Die beiden Sperrventile 16, 18 haben einen im Wesentlichen identischen Aufbau und sind jeweils als ein vorgesteuertes Logikventil ausgeführt, wobei ein 2-Wege-Einbauventil 40 bzw. 42 jeweils mit einem Steuerdeckel 44 bzw. 46 versehen ist, auf dem ein Vorsteuerventil 48 bzw. 50 angeordnet ist, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist.
Die Einbauventile 40, 42 haben jeweils einen Stufenkolben 52, 54, wobei das Flächenverhältnis des Stufenkolbens 54, d. h, das Verhältnis zwischen der größeren Stirnfläche und der Ringfläche beim Stufenkolben 54 genauso groß wie beim Stufenkolben 52 ist. Da der Grundaufbau derartiger Sperrventile bekannt ist, kann auf weitere Ausführungen unter Verweis auf beispielsweise das Datenblatt RD 21 010/11.98 der Anmelderin verzichtet werden.
Die Federräume 56, 58 der Einbauventile 40, 42 werden in der dargestellten Grundposition der Vorsteuerventile 48, 50 mit einem Steueranschluss X des Steuerdeckels 44, 46 verbunden. An diesem Steueranschluss X liegt jeweils der Druck der ND-Pumpe 6 an, der über eine Steuerleitung 60 am Ausgang der Pumpe 6 abgegriffen wird. Durch Bestromung eines Schaltmagneten der Vorsteuerventile 48, 50 wird der Federraum 56, 58 zum Tank T hin druckentlastet, der über einen Steueranschluss Y an den Steuerdeckel 44, 46 angeschlossen ist. Das heißt, in der Grundposition der Vorsteuerventile 48, 50 sind die Einbauventile 40, 42 jeweils durch den auf die große Schließfläche wirkenden Pumpendruck gesperrt. Bei Druckentlastung der Federräume 56, 58 ist eine Druckmittelströmung in beiden Richtungen möglich, wobei der gegen die Federkraft erforderliche Öffnungsdruck jedoch in beiden Strömungsrichtungen auf Grund der unterschiedlichen Größe von Stirn- und Ringfläche unterschiedlich ist.
Sollte während einer Phase, in der der bodenseitige Zylinderraum 68 mit dem Niederdruckspeicher oder dem Hochdruckspeicher verbunden ist, die ND-Pumpe 6 ausgeschaltet oder auf einen niedrigen Druck geregelt sein, so ist der Steueranschluss X des Sperrventils 18 nicht mit der Steuerleitung 60, sondern mit der Leitung 66 zu verbinden, so dass das 2-Wege-Einbauventil 40 sicher geschlossen gehalten wird.
Der Anschluss B des Einbauventils 42 ist gemäß 1 über eine Rücklaufleitung 62 mit einem von einer Kolbenstange des Kolbens 4 begrenzten Ringraum 64 verbunden. Der Anschluss B des Einbauventils 40 ist über eine Vor laufleitung 66 mit einem bodenseitigen Zylinderraum 68 des Gießzylinders 2 verbunden.
Von der Rücklaufleitung 62 zweigt eine Tankzweigleitung 70 (1) ab, in der das stetig verstellbare Drosselventil 14 angeordnet ist. Dieses ist als stetig verstellbares Wegesitzventil ausgeführt und lässt sich aus einer Sperrposition proportional aufsteuern. Die Vorlaufleitung 66 ist über eine Leitung 71 und das Wegesitzschaltventil 24 ebenfalls mit dem Tank T verbindbar. Das Wegesitzschaltventil 24 ist mittels einer Feder in seine Schließstellung vorgespannt. Durch Bestromung eines Elektromagneten kann es in eine Durchgangsstellung gebracht werden, um den Druck im Zylinderraum 68 abzubauen.
Gemäß 1 ist der Zylinderraum 68 des Gießzylinders 2 über einen Druckanal 72 mit einem Anschluss A des ND-Sperrventils 20 verbunden. Dieses ist ebenfalls als vorgesteuertes Logikventil ausgebildet und hat ein Einbauventil 74 und ein auf einem Steuerdeckel 76 aufgebautes Vorsteuerventil 78. Der Grundaufbau dieses Sperrventils 20 entspricht demjenigen der Sperrventile 16, 18, so dass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Dieser Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass in einem Federraum 80 der größere der Drücke am Arbeitsanschluss A des Vorsteuerventils 78 oder im Druckkanal 72 anliegt. Dieser größere Druck wird über ein Wechselventil 82 ausgewählt, dessen einer Eingang mit dem Arbeitsanschluss A des Vorsteuerventils 78 und dessen anderer Eingang über einen Steueranschluss X und einen Steuerkanal 84 mit dem Druckkanal 72 verbunden ist. Am Druckanschluss P des Vorsteuerventils 78 liegt der Druck am anderen Anschluss B des Einbauventils 74 an. Dieser Druck wird von einer ND-Leitung 86 abgegriffen, über die der Niederdruckspeicher ND an den Anschluss B des Einbauventils angeschlossen ist. In dem Fall, in dem der Druck im Druckkanal 72 etwa dem Niederdruck entspricht und bei Umschalten des Vorsteuerventils 78 in seine Schaltposition, liegt im Federraum 80 der Niederdruck an, so dass das Einbauventil 74 gesperrt ist. Dieses Sperren erfolgt mit noch größerem Druck, wenn im Druckkanal 72 der Hochdruck anliegt. Durch Umschalten des Wegeventils 78 wird der eine Eingang des Wechselventils 82 über einen Anschluss Y des Steuerdeckels 76 zum Tank T hin entlastet, so dass im Federraum 80 der Druck am Arbeitsanschluss A des Einbauventils 74 ansteht und dieses für eine Druckmittelströmung von B nach A wie ein Rückschlagventil arbeitet. Bei Hochdruck im Druckkanal 72 wird das Einbauventil 74 auch bei umgeschaltetem Vorsteuerventil 78 in seine Sperrstellung umgeschaltet. Anstelle des in 1 dargestellten ND-Sperrventils 20 kann auch ein Rückschlagventil eingesetzt werden, wie es in der parallel hinterlegten Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist ( DE 10 2004 061 562.4 ).
Vom Druckkanal 72 zweigt des Weiteren eine zum Hochdruckspeicher HD führende HD-Leitung 88 ab, in der das HD-Regelventil 22 angeordnet ist. Dieses hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie das Drosselventil 14. Es hat somit eine Sperrstellung, aus der es über eine Vorsteuerung stetig in Richtung Öffnen verstellbar ist. Der Hub eines Kolbens der beiden Ventile 14, 22 wird jeweils über ein Wegmesssystem erfasst und an die Maschinensteuerung gemeldet.
Das Laden des Hochdruckspeichers HD erfolgt über die Hochdruckpumpe 8. Deren Ausgang ist über eine Gegendruckleitung 90 und das Gegendruckventil 12 mit dem Ringraum 64 des Gießzylinders 2 verbunden. Das Gegendruckventil 12 ist ein elektrisch betätigtes Schaltventil, das vorzugsweise als Sitzventil ausgeführt ist und über eine Feder in seine Sperrposition vorgespannt ist. Durch Bestromung des Elektromagneten lässt es sich in seine dargestellte Durchgangsposition bringen, in der der Ausgang der HD-Pumpe 8 direkt mit dem Ringraum verbunden ist. Das heißt, bei dieser Lösung erfolgt im Unterschied zur herkömmlichen Lösung der Aufbau des Gegendrucks nicht durch Verbindung mit einem Druckspeicher sondern direkt über die Hochdruckpumpe, die allerdings so ausgebildet sein muss, dass sie auch die erforderlichen Drücke (beispielsweise bis zu 450 bar) aufbringen kann.
Zum besseren Verständnis der Funktion der vorbeschriebenen Schaltung wird ein Gießzyklus erläutert.
Demgemäß soll der Kolben 4 des Gießzylinders 2 während der Vorfüllphase zunächst relativ langsam anfahren und ruckfrei auf eine vergleichsweise niedrige Geschwindigkeit beschleunigt werden und dann mit konstant niedriger Geschwindigkeit verfahren. Beim Umschalten auf die Formfüllphase soll der Kolben dann in kurzer Zeit (ca. 10 ms) nahezu auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt und dann wieder abgebremst werden. Dazwischen kann eine Strecke mit konstant hoher Geschwindigkeit liegen. Anschließend wird auf die Nachdruckphase umgeschaltet, in der der Kolben nur noch einen vergleichsweise geringen Resthub durchfährt, dabei aber mit dem maximalen Druck (400–450 bar) beaufschlagt ist. Nach dem vollständigen Füllen und nach Ablauf der Nachdruckphase wird der Kolben wieder in seine Ausgangsposition zurück gefahren.
Es sei angenommen, dass der Kolben 4 des Gießzylinders vollständig eingefahren ist und sich somit an seinem Anschlag befindet. Das Gegendruckventil 12 ist vor Beginn der Vorfüllphase geöffnet und die druckregelbare HD-Pumpe 8 steuert in den Ringraum 64 des Gießzylinders 2 einen Gegenhaltedruck ein, der unter Berücksichtigung des Flächenverhältnisses des Kolbens 4 so hoch ist, dass auch nach dem Öffnen des ND-Sperrventils 20 und Beaufschlagung des Zylinderraums 68 mit Niederdruck der Kolben 4 des Gießzylinders 2 an seinem Anschlag verbleibt.
Zum Einleiten der Vorfüllphase wird das Gegendruckventil 12 geschlossen und das ND-Sperrventil 20 geöffnet, so dass der Niederdruck in Ausfahrrichtung des Kolbens 4 aufgeschaltet ist. Das Vorsteuerventil 50 wird umgeschaltet, so dass der Federraum 58 des Sperrventils 16 druckentlastet ist und dieses gegen die Kraft der vergleichsweise schwachen Schließfeder geöffnet werden kann. Das Sperrventil 18 sollte oder kann in der Vorfüllphase geschlossen bleiben, prinzipiell jedoch ebenfalls geöffnet werden. Das stetig verstellbare Wegeventil 10 wird dann durch Ansteuerung des Vorsteuerventils 26 in eine seiner mit (a) (2) gekennzeichneten Arbeitspositionen verschoben und steuert dann während der Vorfüllphase die anfängliche Beschleunigung und anschließend die konstante, langsame Bewegung des Kolbens 4 des Gießzylinders mit seiner Ablaufkante, die den Querschnitt einer Ablaufdrossel bestimmt. Diese Steuerung hat eine höhere Auflösung als eine Steuerung mit dem vergleichsweise großen Drosselventil 14 und ist deshalb schneller und genauer. Der Ringraumdruck ist dabei unabhängig von der Einstellung des stetig verstellbaren Wegeventils 10. Nimmt man an, dass die Schmelze ihrem Verschieben während dieser Vorfüllphase immer den gleichen Widerstand entgegensetzt, so ist die Last für den Kolben 4 immer die gleiche. Außerhalb einer Beschleunigung oder Verzögerung ist dann der Druck im Ringraum 64 unter Berücksichtigung des Flächenverhältnisses gleich dem Niederdruck minus dem Lastdruck. Ist beispielsweise der Niederdruck 150 bar und der Lastdruck 30 bar, so beträgt der Ringraumdruck bei einem Flächenverhältnis von 2:1 240 bar – der Ringraumdruck ist somit unabhängig von der Größe der Ablaufdrossel des Wegeventils 10.
In. dieser Vorfüllphase wird die Schmelze vergleichsweise langsam zum Formanschnitt hin verschoben und die Einfüllöffnung der Gießbüchse durch den Gießkolben überfahren und geschlossen.
In. der sich anschließenden Formfüllphase wird die Form mit hoher Fließgeschwindigkeit gefüllt. Dazu werden das Wegeventil 10 und das Sperrventil 16 (ggf. auch das Sperrventil 18) geschlossen und das Drosselventil 14 relativ weit geöffnet, so dass der Kolben 4 beschleunigt wird, evtl. ein Stück mit konstanter Geschwindigkeit gefahren und dann durch geeignete Ansteuerung des Drosselventils 14 abgebremst wird. Der Druck im Ringraum 64 ist dabei wegen der notwendigen Beschleunigung des Kolbens 4 und der Zunahme des Lastdrucks relativ gering.
In der sich anschließenden Nachdruckphase wird die Schmelze bis in den letzten Formhohlraum hinein mit hohem Druck verdichtet und der Materialschwund kompensiert. Dabei wird das HD-Regelventil 22 geöffnet und das ND-Sperrventil 20 möglichst schnell geschlossen, so dass der Kolben 4 zum Nachverdichten der Schmelze mit Hochdruck beaufschlagt ist.
Die Dekompression im Zylinderraum 68 und der Rückzug des Kolbens 4 erfolgt durch Öffnen des Wegesitzschaltventils 24 bzw. durch Verstellen des stetig verstellbaren Wegeventils 10 in eine seiner mit (b) gekennzeichneten Positionen – die Gießmaschine ist bereit für den nächsten Zyklus.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird über die Ablaufkante des stetig verstellbaren Wegeventils 10 die Bewegung des Kolbens 4 während der Vorfüllphase (Beschleunigung und langsame Bewegung) gesteuert. Wie in
3 dargestellt ist, können die vorbeschriebenen Phasen auch ohne das stetig verstellbare Wegeventil 10 gesteuert werden. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wegeventil 10 nicht vorhanden, so dass die ND-Pumpe 6 direkt über die Arbeitsleitung 36 mit dem stirnseitigen Eingangsanschluss des Sperrventils 16 und. der Tank T über die Arbeitsleitung 38 mit dem stirnseitigen Eingangsanschluss des Sperrventils 18 verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Schaltung aus 3 dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass keine weiteren Erläuterungen erforderlich sind.
Vor Beginn der Vorfüllphase wird wiederum der Gegendruck aufgebaut, wobei sich der Kolben 4 an seinem Anschlag befindet und das Gegendruckventil 12 geöffnet wird. Über die druckregelbare HD-Pumpe 8 wird in den Ringraum 64 des Gießzylinders 2 wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Gegenhaltedruck eingesteuert.
Zum Einleiten der Vorfüllphase wird das Gegendruckventil 12 geschlossen und das ND-Sperrventil 20 geöffnet, so dass der Niederdruck im Zylinderraum 68 anliegt. Das Drosselventil 14 wird so angesteuert, dass es über eine Feinsteuerkerbe öffnet und somit die anfängliche Beschleunigung und die sich daran anschließende konstante, langsame Bewegung des Kolbens 4 des Gießzylinders steuert. Der Ringraumdruck ist, wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel bezüglich des Wegeventils 10 erläutert, unabhängig von der Öffnung des Drosselventils 14.
In der sich anschließenden Formfüllphase wird das Drosselventil 14 weit auf gesteuert und entsprechend der Kolben 4 beschleunigt und evtl. ein Stück mit konstanter Geschwindigkeit gefahren und dann abgebremst. Der Druck im Ringraum 64 ist dabei wegen der notwendigen Beschleu nigung des Kolbens 4 und der Zunahme des Lastdrucks (unbestimmt) niedrig.
In der sich anschließenden Nachdruckphase wird das HD-Regelventil 22 geöffnet und das ND-Sperrventil 20 schnell geschlossen, so dass die Schmelze durch den Hochdruck im Zylinderraum 68 nachverdichtet wird.
Die Dekompression des Zylinderraums 68 und der Rückzug des Kolbens 4 erfolgen in geeigneter Weise, beispielsweise über das Wegesitzschaltventil 24 und über die beiden Sperrventile 16, 18 oder über ein einfaches, nicht dargestelltes Wegeventil in der Position des stetig verstellbaren Wegeventils 10 aus 1.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das stetig verstellbare Wegeventil 10 in seinen Arbeitsstellungen (a) mit einer Kreuzstellung ausgeführt. Prinzipiell könnte das Wegeventil 10 auch mit einer Differentialstellung ausgeführt sein.
Wie erläutert, ist das erfindungsgemäße Konzept nicht auf die Anwendung bei Druckgießmaschinen beschränkt, sondern allgemein bei allen Gießeinheiten, beispielsweise der Gießeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine einsetzbar. Die Pumpen 6, 9 oder alle 3 Pumpen 6, 9, 8 können zu einer Pumpe zusammengefasst werden.
Anstelle der Speicher (HD, ND) können auch Druckübersetzer oder dergleichen eingesetzt werden.
Offenbart ist eine hydraulisch betätigte Gießeinheit mit einem Gießzylinder, dessen in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinder während einer Formfüllphase über eine Steuerventilanordnung mit einem Niederdruckspeicher und in einer Nachdruckphase mit einem Hochdruckspeicher verbind bar ist. Ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum des Gießzylinders ist dabei vor einer Vorfüllphase mit einem Gegenhaltedruck beaufschlagbar. Dieser Gegenhaltedruck wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckpumpe aufgebracht, die über ein Gegendruckventil direkt mit dem Ringraum des Gießzylinders verbindbar ist.

1: Gießeinheit
2: Gießzylinder
4: Kolben
6: ND-Pumpe
8: HD-Pumpe
9: ND-Pumpe
10: Wegeventil
12: Gegendruckventil
14: Drosselventil
16: Sperrventil
18: Sperrventil
20: ND-Sperrventil
22: HD-Regelventil
24: Wegesitzschaltventil
26: Vorsteuerventil
28: Vorsteuerventil
30: Wegmesseinrichtung
32: Druckleitung
34: Tankleitung
36: Arbeitsleitung
38: Arbeitsleitung
40: 2-Wege-Einbauventil
42: 2-Wege-Einbauventil
44: Steuerdeckel
46: Steuerdeckel
48: Vorsteuerventil
50: Vorsteuerventil
52: Einbauventil (Logik)
54: Einbauventil (Logik)
56: Federraum
58: Federraum
60: ND-Steuerleitung
62: Rücklaufleitung
64: Ringraum
66: Arbeitsleitung
68: Zylinderraum
70: Tankzweigleitung
71: Leitung
72: Druckkanal
74: Einbauventil
76: Steuerdeckel
78: Vorsteuerventil
80: Federraum
82: Wechselventil
84: Steuerkanal
86: ND-Leitung
88: HD-Leitung
90: Gegendruckleitung

Claims

Hydraulisch betätigte Gießeinheit (1) mit einem Gießzylinder (2) zum Druckbeaufschlagen einer Formmasse, wobei ein in Ausfahrrichtung wirksamer Zylinderraum (68) des Gießzylinders (2) über eine Steuerventilanordnung während einer Formfüllphase mit einer Niederdruckquelle (ND) und in einer Nachdruckphase mit einer Hochdruckquelle (HD) verbindbar ist, wobei ein in Einfahrrichtung wirksamer Ringraum (64) des Gießzylinders (2) mit einem Gegenhaltedruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (64) zum Aufbringen des Gegenhaltedrucks über ein Gegendruckventil (12) mit einer Hochdruck-Pumpe (8) verbindbar ist.
Gießeinheit nach Patentanspruch 1, mit einem Hochdruckspeicher (HD), der über die Hochdruck-Pumpe (8) aufladbar ist.
Gießeinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Hochdruckpumpe (8) druckgeregelt ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das gegendruckventil (12) ein Schaltventil mit einer Sperr- und einer Durchgangsstellung ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Ringraum (64) über ein Drosselventil (14) mit einem Tank (T) verbindbar ist.
Gießeinheit nach Patentanspruch 5, wobei das Drosselventil (14) ein stetig verstellbares Sitzventil mit einer Sperrposition ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in einer mit dem Zylinderraum (68) des Gießzylinders (2) verbundenen HD-Leitung (88), ein stetig verstellbares Wegesitzventil (22) mit einer Sperrposition und Öffnungsposition angeordnet ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in einer ND-Leitung (86) zu einem Niederdruckspeicher (ND) ein ND-Sperrventil (20) angeordnet ist.
Gießeinheit nach Patentanspruch 8, wobei das ND-Sperrventil (20) ein vorgesteuertes Logikventil ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Zylinderraum (68) über ein Wegesitzventil (24) mit dem Tank (T) verbindbar ist.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Niederdruck-Pumpe (6) zum Aufladen des ND-Speichers.
Gießeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem stetig verstellbaren Wegeventil (10) zum Steuern des Gießzylinders (2) in der Vorfüllphase.