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EP0936009A1 - Ventilvorrichtung, insbesondere Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Druckguss - Google Patents

Ventilvorrichtung, insbesondere Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Druckguss Download PDF

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Publication number
EP0936009A1
EP0936009A1 EP98810107A EP98810107A EP0936009A1 EP 0936009 A1 EP0936009 A1 EP 0936009A1 EP 98810107 A EP98810107 A EP 98810107A EP 98810107 A EP98810107 A EP 98810107A EP 0936009 A1 EP0936009 A1 EP 0936009A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
control
piston
vent
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP98810107A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0936009B1 (de
Inventor
René Bigger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VDS Vacuum Diecasting Service SA
Original Assignee
VDS Vacuum Diecasting Service SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VDS Vacuum Diecasting Service SA filed Critical VDS Vacuum Diecasting Service SA
Priority to EP98810107A priority Critical patent/EP0936009B1/de
Priority to AT98810107T priority patent/ATE240808T1/de
Priority to DE59808448T priority patent/DE59808448D1/de
Priority to ES98810107T priority patent/ES2198677T3/es
Priority to US09/220,852 priority patent/US6158495A/en
Publication of EP0936009A1 publication Critical patent/EP0936009A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0936009B1 publication Critical patent/EP0936009B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity
    • B22D17/145—Venting means therefor

Definitions

  • the present invention relates to a Valve device, in particular on a vent valve device for die casting according to the generic term of Claim 1.
  • vent valve devices for the Die casting are by Metal actuation actuated by the device Has force transducer on which the casting material acts, the force transducer with the movable closure part of the vent valve is in mechanical operative connection.
  • the closing times achieved are very fast, which makes it possible even in the high speed printing area to work, but it is disadvantageous that liquid due to the necessary control stroke of the force transducer Metal in every insertion stroke, also in its guide bore penetrates. This leads to wear on the control piston as well in its guide hole. Cold welds are also on these places known to block the spool being able to lead.
  • DE-A-39 12 006 is a gas extraction device with a high-speed injection molding device known in which a gas discharge control valve by a Combination of a control circuit with a Valve drive device at high speed can be closed.
  • This device from which in The preamble of claim 1 is assumed, includes a relatively complex control circuit, wherein the actual control valves through servo valves be controlled in order to achieve fast switching times. The actual control signals have to be amplified converted and adapted to existing interfaces become.
  • DE-A-42 16 773 is a die-casting device known, wherein the triggering device in the metal sensor engaging the pouring barrel with a subsequent one Has switching device, the valve being delayed is closed.
  • a valve device in this regard to improve that no mechanical influences quick closing process even during long periods of operation can affect.
  • a device should be possible have few components and clear switching positions.
  • the Control should be simple and without servo valves get along, d. H. can be controlled directly.
  • the control signal to close the vent valve should be without Reinforcement, conversion and adaptation to any Interfaces get along, also directly for control be suitable. It is important that the real Closing process of the valve device in just a few Milliseconds is complete, d. H. the closing time Such a vent valve should close the closing time metal-loaded valve not or only insignificantly inferior.
  • valve 1 shows the two valve blocks 1 and 2, the vent duct plate 3 with the first Vent hole 5, the second vent hole 4 and the third vent hole 9 and between the Valve block 1 and the ventilation duct plate 3 extending Vent channel 6.
  • the parting surface of the die-casting mold between the ventilation duct plate 3 and the valve block 1 is indicated with TRF.
  • the functional part of the vent valve device contains the control piston 7, which has a first Driving pin 11 is connected to a lever 15 which is hinged at one end to a bearing pin 12 and at the other end via a second driver pin 11A the suction piston 8 is articulated, which in the first Vent hole 5 is performed to complete this.
  • the lever 15 or the bearing pin 12 is in a bearing block 16 mounted and the control piston 7 is in the valve block 1 and guided in a guide 10.
  • the mold insert 13 of the fixed mold half can also be seen and the mold insert 14 of the movable mold half and the mold frame 18 of the fixed mold half and the mold frame 17 of the movable mold half.
  • Controlling the closing movement of the suction piston 8 takes place via the control piston 7, which via a direct controllable high-response valve (HR valve) without additional electronic gain is controlled.
  • HR valve high-response valve
  • Such Valves are especially low-mass, heat-resistant and very powerful with extremely short switching times.
  • the HR valve 21 is connected to a pressure line 40 which is connected by a Pressure source 25 is supplied, the output of the Pressure line of this valve connected to the control piston 7 and on the first pressure surface F1 to actuate the Control piston acts and thus to open the suction piston 8 serves.
  • the HR valve 21 has a vent 21R, wherein the cross section of the vent line 41 at least twice is as large as the cross section of the pressure line 42 and is as short as possible to make a very quick one Pressure drop in the pressure line to the control piston cause. From Figure 1 also shows that the HR valve 21 is attached directly to the valve block.
  • the control piston 7 is also via a second control valve 20 connected to a second pressure line 42, which with the first pressure line 40 via the second control valve 20 can be connected, the pressure line 42 to the second button F2 acts to control spool 7 in To move the closing direction and thus the suction piston 8 conclude.
  • the control piston 7 is therefore a double-acting Pneumatic cylinder, with the second control valve 20 immediately “suction" of the control piston 7 in Closing direction is loaded, d. H. the pneumatic pressure is before the actual control signal to close the Valve on both sides of the double-acting spool on.
  • the venting of the HR valve is controlled via vent line 41 and thereby caused sudden pressure drop in the pressure line 40 between the HR valve and pressure area F1 the fastest possible response as well as switching time given the closing movement perform.
  • the lever 15 acts as a translation the suction piston 8 to be closed to the control stroke of the Keep the spool as small as possible. Out of it there is a fastest possible control stroke on the control piston 7, that can be covered in no time at all Close the suction piston 8.
  • the number 22 is the actual control circuit specified, in which one next to the already mentioned second Control valve 20 that is connected to the vacuum source 26 Vacuum valve 19 and the so-called PLC control 23 recognizes PLC for programmable logic controller stands.
  • the PLC controller 23 is in this example with the Die-casting machine control 24 connected, but can also be connected to an external auxiliary control.
  • the Vent valve device is schematic in one Unit 27 summarized, the HR valve 21st is included and the vent hole 9 and the Vent channel 6 can be seen as well as the PLC control 23.
  • This PLC controller 23 is with a signal generator "Vacuum stop” 34 connected, which in turn with the signal trigger "Vacuum stop” 33 is operatively connected.
  • the switching point Vakustop 33 is located on the casting or press-in piston 32, which is guided in the casting chamber 31.
  • the fixed die half 35 and the movable die half 36 and the Die-casting machine plates 37 are shown.
  • the ventilation duct 6 the mold cavity 28 and the sprue channel 29 close which, after the filling process, with the pressing residue 30 connected is.
  • Such a latest generation can be used as a PLC control used in the normal program flow with Program steps of approximately 30 milliseconds works and at which is the control command to control the HR valve from normal program flow can be excluded so that this special control function in less than one Millisecond can be executed.
  • the controls work with a normal operating voltage of 24 volts Direct current.
  • the HR valve 21 is digital Logic.
  • the operation of the vent valve device is following: At the start of pouring there is a maximum pressure of 8 bar on the pressure surface F1 of the double-acting control piston 7 on.
  • the die casting mold is open and the last casting is has been expelled via the pressure at F1.
  • the die casting mold is closed by the die casting machine, the liquid one Metal is poured into the casting chamber 31 and the Die-casting machine control 24 gives the cycle start for the Press-in process free.
  • a delay of for example, 0.5 seconds will evacuate the air and Gases from the die casting mold, casting barrels and casting chamber from the die casting machine control 24 via input A and Output A 'started and the vacuum valve 19 opens.
  • the Air and the gases in the die are over the Vent holes 4, 5 and 9 as well as over the Vent channel 6, which the vent valve with the Mold cavity 28 connects the die, through which Vacuum source 26 is drawn off and passed into a vacuum tank.
  • the second control valve 20 directly from the PLC control 23 or via input B and output B ' started and opened, the pressure at F2 increases to maximum 8 bar and the control piston is charged.
  • the press-in piston 32 is propelled at high speed until it hits the press rest 30.
  • the HR valve Opens after the control signal is received the HR valve from 0 to 100% in less than two Milliseconds and vented through the 21R outlet.
  • the pressure on the first cylinder surface F1 drops very much quickly together and the control piston 7 presses the Suction piston 8 by the already existing pressure of maximum 8 bar on the cylinder surface F2 of the control piston 7 in the sealing hole of the first vent hole 5 um to complete this.
  • the control piston 7 acts over the driver pin 11, the control piston 7, the lever 15th and couple the suction piston 8 together and together over the bearing pin 12 and the bearing block 16 a Form locking device.
  • a ratio of 1: 3 was selected for the lever 15. This ratio can also be different, for example 1: 2 to 1: 5.
  • the HR valve 21 returns to the position via C ' normally open "and restores the pressure on the surface F1 for pushing or opening the vent valve or the suction piston 8.
  • the control valves 19 and 20 go to theirs Home position back and the pressure at F2 drops to 0 bar off, the suction piston 8 can be opened. Is mechanical the control stroke limitation in the closing direction of the Vent valve by simultaneously hitting the Control piston 7 and the suction piston 8 on the valve block 2 given. The suction piston 8 closes the Vent hole 5 flush to vent channel 6, so no liquid metal in the vent hole 5 of the Valve block 1 can penetrate.
  • the control stroke limitation in the opening direction of the Suction piston 8 is given by the control piston 7, which on Valve block 1 is pending.
  • the precisely defined keeping of the Suction piston, d. H. of the entire vent valve with the same and simultaneous pressure on the Differential areas F1 and F2 of the control piston 7, which is also called Differential pistons can be given.
  • the printing area F1 i.e. H. opening side, larger than the printing area F2, for example in a ratio of 2: 1.
  • the switching point for the Control signal depending on the speed of the plunger can be set.
  • the goal is a fixed switching point that regardless of press-in piston speed, size of the Die casting mold or the die casting machine is. You can Piston speeds up to seven meters / second occurrence. This results in a fixed switching point for the Signal trigger Vakustop 33, for example 42 mm in front of the Press rest can lie.
  • the control signal to HR valve 21 could also be from others Sources come, for example, from the die casting machine control system 24, from other metal sensors or Pressure sensors, acoustic detectors or thermal sensors or other electronic contacts. This is through the Flexibility of the PLC control 23 used possible.
  • the vent valve device has been associated with described a high-speed die casting device, but it is possible to use such a valve device for to use other pouring devices, e.g. B. for Low pressure casting or injection molding.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bei der Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Druckguss ist das zu schliessende Ventil (8) durch einen pneumatischen Steuerkolben (7) betätigbar, der als doppelwirkender Differentialkolben ausgebildet ist, wobei die eine (F1) seiner beiden Druckflächen über ein High-Response-Ventil (21) mit Druckluft zum Öffnen und die andere Druckfläche (F2) über ein zweites Steuerventil (20) mit Druckluft zum Schliessen beaufschlagbar sind. Das High-Response-Ventil (21) weist eine Entlüftung (21R) auf, um den Druck zum Halten des Steuerkolbens in der Offenstellung innert sehr kurzer Zeit abzubauen und so eine sehr kurze Schliesszeit des Absaugkolbens zu bewerkstelligen. Ein solches Entluftungsventil ist einerseits einfach aufgebaut und ermöglicht eine sehr kurze Schliesszeit und ist daher insbesondere auch für den Hochgeschwindigkeits-Druckguss verwendbar. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung, insbesondere auf eine Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Druckguss gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine Anzahl von Entlüftungsventil-Vorrichtungen für den Druckguss, beispielsweise gemäss DE-C-43 02 798 werden durch Metallbeaufschlagung betätigt, indem die Vorrichtung einen Kraftaufnehmer aufweist, auf den das Giessmaterial wirkt, wobei der Kraftaufnehmer mit dem beweglichen Verschlussteil des Entlüftungsventils in mechanischer Wirkverbindung steht. Die dadurch erzielten Schliesszeiten sind zwar sehr schnell, wodurch es möglich ist, auch im Hochgeschwindigkeits-Druckbereich zu arbeiten, doch ist dabei nachteilig, dass durch den nötigen Steuerhub des Kraftaufnehmers flüssiges Metall bei jedem Einpresshub auch in dessen Führungsbohrung eindringt. Dies führt zu Verschleiss am Steuerkolben sowie in dessen Führungsbohrung. Auch sind Kaltaufschweissungen an diesen Stellen bekannt, die zum Blockieren der Steuerkolben führen können. Schon bei geringer Beeinträchtigung dieser Steuerfunktion schliesst der Absaugkolben zu langsam und dabei dringt das flüssige Metall in das Entlüftungsventil ein, erstarrt dort und blockiert die ganze Vorrichtung. Dies führt zu hohen Maschinenstillstands- sowie Wartungskosten. Ausserdem haben solche Ventilvorrichtungen viele mechanische Teile und die Offenhaltekraft beim Entlüftungsvorgang muss gering sein, um einer schnellen Schliesszeit nicht entgegenzuwirken.
Es wurde versucht, die oben geschilderten Nachteile dadurch zu beseitigen, dass das Steuerorgan der Ventilvorrichtung nicht mehr durch das Giessmaterial beaufschlagt wird, sondern über eine elektrische Steuerschaltung geschlossen wird. Aus der DE-A-39 12 006 ist eine Gasabzugsvorrichtung bei einer Hochgeschwindigkeits-Spritzgiessvorrichtung bekannt, bei der ein Gasabzugsteuerventil durch eine Kombination einer Steuerschaltung mit einer Ventilantriebseinrichtung in hoher Geschwindigkeit geschlossen werden kann. Diese Vorrichtung, von der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 ausgegangen wird, beinhaltet eine relativ aufwendige Steuerschaltung, wobei die eigentlichen Steuerventile durch Servoventile vorgesteuert werden, um schnelle Schaltzeiten zu erreichen. Dabei müssen die eigentlichen Steuersignale verstärkt, umgewandelt und an vorhandene Schnittstellen angepasst werden.
Aus der DE-A-42 16 773 ist schliesslich eine Druckguss-Vorrichtung bekannt, worin die Auslöseeinrichtung einen in den Giesslauf eingreifenden Metallsensor mit anschliessender Schalteinrichtung aufweist, wobei das Ventil verzögert geschlossen wird.
Es ist von diesem Stand der Technik ausgehend Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ventilvorrichtung anzugeben, die auch als Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Hochgeschwindigkeits-Druckguss verwendbar ist und die einerseits einen einfachen Aufbau mit wenigen Komponenten und somit einen kostengünstigen Aufbau aufweist und andererseits sehr kurze Verschlusszeiten ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit der Ventilvorrichtung gemäss Patentanspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1
zeigt die Erfindung anhand einer schematisch dargestellten Entlüftungsventil-Vorrichtung, und
Figur 2
zeigt die Verwendung der Vorrichtung von Fig. 1 auf einer Druckgussmaschine.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ventilvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass keine mechanischen Einflüsse den schnellen Schliessvorgang auch bei längerem Betrieb beeinträchtigen können. Dies bedeutet, dass das Einspritzen von flüssigen Metall in das Entlüftungsventil zu vermeiden ist. Ausserdem sollte eine solche Vorrichtung möglichst wenige Komponenten und klare Schaltstellungen aufweisen. Die Ansteuerung sollte einfach sein und ohne Servoventile auskommen, d. h. direkt angesteuert werden. Das Steuersignal zum Schliessen des Entlüftungsventils sollte ohne Verstärkung, Umwandlung und Anpassung an eventuelle Schnittstellen auskommen, also ebenfalls direkt zum Steuern geeignet sein. Wichtig ist, dass der eigentliche Schliessvorgang der Ventilvorrichtung in nur wenigen Millisekunden abgeschlossen ist, d. h. die Schliesszeit eines solchen Entlüftungsventils soll der Schliesszeit eines metallbeaufschlagten Ventils nicht oder nur unwesentlich nachstehen.
Aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in der Form einer Entlüftungsventil-Vorrichtung wird hervorgehen, dass der oben angedeutete Anforderungskatalog vollumfänglich erfüllt werden kann.
In der Figur 1 erkennt man die beiden Ventilblöcke 1 und 2, die Entlüftungskanalplatte 3 mit der ersten Entlüftungsbohrung 5, der zweiten Entlüftungsbohrung 4 und der dritten Entlüftungsbohrung 9 und den zwischen dem Ventilblock 1 und der Entlüftungskanalplatte 3 verlaufenden Entlüftungskanal 6. Die Trennfläche der Druckgussform zwischen der Entlüftungskanalplatte 3 und dem Ventilblock 1 ist mit TRF angedeutet.
Der funktionelle Teil der Entlüftungsventil-Vorrichtung enthält den Steuerkolben 7, der über einen ersten Mitnehmerbolzen 11 mit einem Hebel 15 verbunden ist, der an einem Ende an einem Lagerbolzen 12 gelenkig gelagert ist und an dessen anderem Ende über einen zweiten Mitnehmerbolzen 11A der Absaugkolben 8 angelenkt ist, der in der ersten Entlüftungsbohrung 5 geführt ist, um diese abzuschliessen. Der Hebel 15 bzw. der Lagerbolzen 12 ist in einem Lagerbock 16 gelagert und der Steuerkolben 7 ist im Ventilblock 1 und in einer Führung 10 geführt.
Ferner erkennt man den Formeinsatz 13 der festen Formhälfte sowie den Formeinsatz 14 der beweglichen Formhälfte sowie den Formrahmen 18 der festen Formhälfte und den Formrahmen 17 der beweglichen Formhälfte.
Die Steuerung der Schliessbewegung des Absaugkolbens 8 erfolgt über den Steuerkolben 7, der über ein direkt steuerbares High-Response-Ventil (HR-Ventil) ohne zusätzliche elektronische Verstärkung gesteuert wird. Solche Ventile sind speziell massenarm, hitzebeständig und sehr leistungsstark mit extrem kurzer Schaltzeit. Das HR-Ventil 21 ist an eine Druckleitung 40 angeschlossen, die von einer Druckquelle 25 versorgt wird, wobei der Ausgang der Druckleitung dieses Ventils mit dem Steuerkolben 7 verbunden ist und auf die erste Druckfläche F1 zum Betätigen des Steuerkolbens wirkt und damit zum Öffnen des Absaugkolbens 8 dient. Das HR-Ventil 21 weist eine Entlüftung 21R auf, wobei der Querschnitt der Entlüftungsleitung 41 mindestens zweimal so gross ist wie der Querschnitt der Druckleitung 42 und dabei möglichst kurz ist, um einen sehr schnellen Druckabfall in der Druckleitung zum Steuerkolben zu bewirken. Aus Figur 1 geht ferner hervor, dass das HR-Ventil 21 direkt am Ventilblock angebaut ist.
Der Steuerkolben 7 ist ferner über ein zweites Steuerventil 20 mit einer zweiten Druckleitung 42 verbunden, die mit der ersten Druckleitung 40 über das zweite Steuerventil 20 verbunden werden kann, wobei die Druckleitung 42 auf die zweite Schaltfläche F2 wirkt, um den Steuerkolben 7 in Schliessrichtung zu bewegen und damit den Absaugkolben 8 zu schliessen.
Der Steuerkolben 7 ist demzufolge ein doppelwirkender Pneumatikzylinder, wobei über das zweite Steuerventil 20 sofort ab Zyklusbeginn "Absaugen" der Steuerkolben 7 in Schliessrichtung geladen wird, d. h. der pneumatische Druck liegt vor dem eigentlichen Steuersignal zum Schliessen des Ventils auf beiden Seiten des doppelwirkenden Steuerkolbens an. Dadurch ist bei der gesteuerten Entlüftung des HR-Ventils über Entlüftungsleitung 41 und dadurch bewirkten plötzlichen Druckabfall in der Druckleitung 40 zwischen dem HR-Ventil und Druckfläche F1 die schnellstmögliche Reaktion sowie Schaltzeit gegeben, um die Schliessbewegung durchzuführen. Zudem wirkt der Hebel 15 als Übersetzung zu dem zu schliessenden Absaugkolben 8, um den Steuerhub des Steuerkolbens so klein wie möglich zu halten. Daraus entsteht ein schnellstmöglicher Steuerhub am Steuerkolben 7, der in kürzester Zeit zurückgelegt werden kann, um den Absaugkolben 8 zu schliessen.
Mit der Ziffer 22 ist die eigentliche Steuerschaltung angegeben, worin man neben dem bereits erwähnten zweiten Steuerventil 20 das mit der Vakuumquelle 26 verbundene Vakuumventil 19 sowie die sogenannte SPS-Steuerung 23 erkennt, wobei SPS für Speicher-Programmierbare Steuerung steht. Die SPS-Steuerung 23 ist in diesem Beispiel mit der Druckgussmaschinen-Steuerung 24 verbunden, kann aber auch mit einer externen Hilfssteuerung verbunden sein. Man erkennt bei dieser SPS-Steuerung 23 die Eingänge A, B, C, D, die für A = Eingang Vakustart, B = Eingang Vakustop-Laden, C = Eingang Vakustop-HR-Ventil 21, und D = Eingang elektrische Eingangsspannung stehen und die Ausgänge A', B', C', die für A' = Ausgang Vakustart, B' = Ausgang Vakustop-Laden und C' = Vakustop-HR-Ventil 21 stehen.
Ferner erkennt man die Vakuumleitung 43, die die Vakuumquelle 26 mit den Entlüftungsbohrungen 4, 5 und 9 verbindet. Ausserdem erkennt man die verschiedenen elektrischen Leitungen 44 zwischen Ausgang A' und Vakuumventil 19, Leitung 45 zwischen Ausgang Vakustop-Laden und zweites Steuerventil 20 und Leitung 46 zwischen Ausgang Vakustop-HR-Ventil 21 und HR-Ventil 21.
In Figur 2 ist schematisch die Verwendung der Vorrichtung gemäss Figur 1 auf einer Druckgussmaschine dargestellt. Die Entlüftungsventil-Vorrichtung ist schematisch in einer Einheit 27 zusammengefasst, wobei das HR-Ventil 21 inbegriffen ist und die Entlüftungsbohrung 9 sowie der Entlüftungskanal 6 ersichtlich sind sowie die SPS-Steuerung 23. Diese SPS-Steuerung 23 ist mit einem Signalgeber "Vakustop" 34 verbunden, der wiederum mit dem Signalauslöser "Vakustop" 33 in Wirkverbindung steht. Der Schaltpunkt Vakustop 33 befindet sich auf dem Giess- oder Einpresskolben 32, der in der Giesskammer 31 geführt ist. Ferner sind dargestellt die feste Druckgussform-Hälfte 35 sowie die bewegliche Druckgussform-Hälfte 36 und die Druckgussmaschinenplatten 37. Dem Entlüftungskanal 6 schliesst sich der Formhohlraum 28 sowie der Angusskanal 29 an, der, nach dem Füllvorgang, mit dem Pressrest 30 verbunden ist.
Als SPS-Steuerung kann eine solche neuester Generation verwendet werden, die im normalen Programmablauf mit Programmschritten von ca. 30 Millisekunden arbeitet und bei der der Steuerbefehl zur Ansteuerung des HR-Ventils vom normalen Programmablauf ausgeklammert werden kann, so dass diese spezielle Steuerfunktion in weniger als einer Millisekunde ausgeführt werden kann. Die Steuerungen arbeiten mit einer üblichen Betriebsspannung von 24 Volt Gleichstrom. Ausserdem ist das HR-Ventil 21 mit digitaler Logik ausgestattet.
Die Funktionsweise der Entlüftungsventil-Vorrichtung ist die folgende: Bei Giessbeginn liegt ein Druck von maximal 8 bar an der Druckfläche F1 des doppelwirkenden Steuerkolbens 7 an. Die Druckgussform ist offen und der letzte Abguss ist über den Druck an F1 ausgestossen worden. Die Druckgussform wird von der Druckgussmaschine geschlossen, das flüssige Metall wird in die Giesskammer 31 geschüttet und die Druckgussmaschinen-Steuerung 24 gibt den Zyklusstart für den Einpressvorgang frei. Mit einer Verzögerung von beispielsweise 0,5 Sekunden wird das Evakuieren von Luft und Gasen aus der Druckgussform, Giessläufen und Giesskammer von der Druckgussmaschinensteuerung 24 über Eingang A und Ausgang A' gestartet und das Vakuumventil 19 öffnet. Die Luft und die Gase in der Druckgussform werden über die Entlüftungsbohrungen 4, 5 und 9 sowie über den Entlüftungskanal 6, der das Entlüftungsventil mit dem Formhohlraum 28 der Druckgussform verbindet, durch die Vakuumquelle 26 abgesogen und in einen Vakuumtank geleitet.
Gleichzeitig wird das zweite Steuerventil 20 direkt von der SPS-Steuerung 23 oder über den Eingang B und Ausgang B' gestartet und geöffnet, der Druck bei F2 steigt auf maximal 8 bar und der Steuerkolben ist geladen. Der Einpresskolben 32 wird mit hoher Geschwindigkeit vorwärtsgetrieben, bis er am Pressrest 30 aufschlägt. Kurz davor wird das Steuersignal über den Signalgeber 34 an Eingang C und Ausgang C' zum HR-Ventil 21 gegeben. Nach Eingang des Steuersignals öffnet sich das HR-Ventil von 0 bis 100 % in weniger als zwei Millisekunden und entlüftet über den Ausgang 21R. Dabei fallt der Druck auf der ersten Zylinderfläche F1 sehr schnell zusammen und der Steuerkolben 7 drückt den Absaugkolben 8 durch den schon bereits anliegenden Druck von maximal 8 bar an der Zylinderfläche F2 des Steuerkolbens 7 in die Verschlussbohrung der ersten Entlüftungsbohrung 5 um diese abzuschliessen. Dabei wirkt der Steuerkolben 7 über die Mitnehmerbolzen 11, die den Steuerkolben 7, den Hebel 15 sowie den Absaugkolben 8 miteinander koppeln und zusammen über den Lagerbolzen 12 und den Lagerbock 16 eine Schliessvorrichtung bilden.
Für einen sehr kurzen Steuerhub am Steuerkolben 7 wurde beispielsweise beim Hebel 15 ein Verhältnis von 1 : 3 gewählt. Dieses Verhältnis kann auch ein anderes sein, z.B. 1 : 2 bis 1 :5 . Nach einstellbarer Zeit geht das HR-Ventil 21 über C' wieder auf die Stellung
Figure 00080001
normal offen" und stellt den Druck auf der Fläche F1 zum Anstossen bzw. Öffnen des Entlüftungsventils bzw. des Absaugkolbens 8 wieder her.
Gleichzeitig gehen auch die Steuerventile 19 und 20 auf ihre Grundstellung zurück und der Druck bei F2 fällt auf 0 bar ab, der Absaugkolben 8 kann geöffnet werden. Mechanisch ist die Steuerhubbegrenzung in Schliessrichtung des Entlüftungsventils durch das gleichzeitige Auftreffen des Steuerkolbens 7 und des Absaugkolbens 8 auf den Ventilblock 2 gegeben. Der Absaugkolben 8 schliesst dabei die Entlüftungsbohrung 5 zum Entlüftungskanal 6 bündig ab, damit kein flüssiges Metall in die Entlüftungsbohrung 5 des Ventilblockes 1 eindringen kann.
Die Steuerhubbegrenzung in Öffnungsrichtung des Absaugkolbens 8 ist durch den Steuerkolben 7 gegeben, der am Ventilblock 1 ansteht. Die genau definierte Offenhaltung des Absaugkolbens, d. h. des gesamten Entlüftungsventils, ist bei gleichem und gleichzeitigem Druck auf die Differenzflächen F1 und F2 des Steuerkolbens 7, der auch als Differentialkolben bezeichnet werden kann, gegeben. Dabei ist die Druckfläche F1, d. h. öffnungsseitig, grösser als die Druckfläche F2, beispielsweise im Verhältnis von 2 :1 .
Bei den sehr kurzen erzielten Schliesszeiten von beispielsweise vier Millisekunden, gemessen ab Ausgang C' der SPS-Steuerung 23, kann der Schaltpunkt für das Steuersignal je nach Einpresskolben-Geschwindigkeit fest eingestellt werden. Das Ziel ist ein fester Schaltpunkt, der unabhängig von Einpresskolben-Geschwindigkeit, Grösse der Druckgussform oder der Druckgussmaschine ist. Dabei können Kolbengeschwindigkeiten bis zu sieben Meter/Sekunde vorkommen. Dies ergibt einen festen Schaltpunkt für den Signalauslöser Vakustop 33, der beispielsweise 42 mm vor dem Pressrest liegen kann.
Das Steuersignal zum HR-Ventil 21 könnte auch von anderen Quellen stammen, beispielsweise von der Druckgussmaschinen-Steuerung 24, von sonstigen Metallfühlern oder Drucksensoren, akustischen Detektoren oder Thermofühlern oder sonstigen elektronischen Kontakten. Dies ist durch die Flexibilität der verwendeten SPS-Steuerung 23 möglich.
Die Entlüftungsventil-Vorrichtung wurde in Zusammenhang mit einer Hochgeschwindigkeits-Druckgussvorrichtung beschrieben, doch ist es möglich, eine solche Ventil-Vorrichtung auch für andere Giessvorrichtungen zu verwenden, z. B. für Niederdruck-Giessen oder Spritzgiessen.

Claims (8)

  1. Ventil-Vorrichtung, insbesondere Entlüftungsventil-Vorrichtung für den Druckguss, mit einem einen Kanal abschliessenden Ventilkolben (8), dessen Schliessbewegung über eine elektrische Steuerschaltung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zu schliessende Ventil (8) durch einen pneumatischen Steuerkolben (7) betätigbar ist, der als doppelwirkender Differentialkolben ausgebildet ist, wobei die eine (F1) seiner beiden Druckflächen über ein High-Response-Ventil (21) mit Druckluft zum Öffnen und die andere Druckfläche (F2) über ein zweites Steuerventil (20) mit Druckluft zum Schliessen beaufschlagbar sind, wobei das High-Response-Ventil (21) eine Entlüftung (21R) aufweist, um den Druck zum Halten des Steuerkolbens in der Offenstellung innert sehr kurzer Zeit abzubauen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das High-Response-Ventil (21) als auch das zweite Steuerventil (20) von einer Speicher-Programmierbaren Steuerung (23) gesteuert werden, wobei der Ausgang (C') der Speicher-Programmierbaren Steuerung (23).direkt mit dem Eingang des High-Response-Ventils (21) verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Programmierbare Steuerung (23) ausserdem mit einem Vakuumventil (19) verbunden ist, das zwischen einer Vakuumquelle (26) und Entlüftungs-Bohrungen (4, 5, 9) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugbolzen (8) und der Steuerbolzen (7) über einen Hebel (15) miteinander verbunden sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung vom Hebel (15) zum Steuerkolben (7) und zum Absaugbolzen (8) über am Hebel angeordnete Mitnehmerbolzen (11) hergestellt ist, wobei das Verhältnis Drehpunkt Hebel - Angriffspunkt Steuerbolzen zu Drehpunkt Hebel - Angriffspunkt Absaugventil 1 : 2 bis 1 : 5, vorzugsweise 1 : 3 beträgt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Öffnungs-Druckfläche (F1) zur Schliess-Druckfläche (F2) am Steuerkolben (7) 2 : 1 beträgt.
  7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Entlüftungsventil-Vorrichtung in einer Druckgussmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgussmaschinen-Steuerung (24) über die Speicher-Programmierbare Steuerung (23) das Vakuumventil (19) öffnet und die Luft und Restgase in der Druckgussform über die Entlüftungsbohrungen (4, 5, 9) abgesogen werden und gleichzeitig das zweite Steuerventil (20) geöffnet wird, um die Schliess-Druckfläche (F2) am Steuerkolben (7) mit Druckluft zu beaufschlagen, wobei die Schliessbewegung des Steuerkolbens durch die Entlüftung des High-Response-Ventils (21) bewirkt wird, wodurch der Absaugkolben (8) die erste Entlüftungsbohrung (5) schliesst.
  8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Programmierbare Steuerung (23) direkt mit dem High-Response-Ventil (21) verbunden ist, wobei die Speicher-Programmierbare Steuerung (23) das Schliesssignal durch den Einpresskolben (32) oder über andere Steuersignale erhält und ohne Zeitverzögerung an das High-Response-Ventil (21) weiterleitet.
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