专利名称：液压操作的铸造单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述液压操作的铸造单元。
背景技术：
这类铸造单元在压铸机(冷室压铸机、热室压铸机)、Tixomoulding、塑料注塑成型机或者类似的机器上使用，其中，必须将熔化的或者粘稠的铸模材料装入铸模的空穴内。
铸造过程可以分为三个主要阶段，其中，在第一预充模阶段将熔化的或者粘稠的铸模材料装入铸套内并然后比较缓慢地向铸模的浇口方向移动。在此方面，铸模材料缓慢和无后挫地在低速下进行运动。
空穴然后在充模阶段期间进行装料，其中，铸模材料以比较高的流动速度压入铸模内。
为完全填满铸模和致密以及为补偿凝固过程期间铸模材料的收缩，随后进行增压阶段，其中构成比较高的压力。在这三个阶段之后，铸造单元然后返回运动到其起始位置并准备下次操作。
US 5,622,217 A1公开了一种压铸机的铸造单元，其中，铸模材料借助铸造液压缸加压。铸造液压缸的控制通过液压控制阀设置进行，通过该设置在铸造液压缸的移出方向(压力构成方向)上作用的缸室在两个第一阶段(预充模阶段、充模阶段)期间可与低压蓄能器的压力并在增压阶段期间可与高压蓄能器的压力连接。铸造液压缸的移出速度在此方面在出料侧通过控制阀控制，该控制阀与油箱调压或者供压控制连接，从而铸造液压缸的移出运动在取决于低压或者高压蓄能器内的压力和所调整的反压情况下进行。
对于高质量的铸造过程来说，要求铸造液压缸在充模阶段期间无后挫地前行并随后以比较缓慢的速度运动，从而将铸模材料相应“柔软地”吸入并向空穴输送。在此方面一个特别重要的标准是，应尽可能精确地按照速度断面图保持约为铸造液压缸最高速度10％的低速。这种速度在现有技术中通过出料口上具有的控制阀调整，通过该控制阀压力液从铸造液压缸的环形室向油箱回流。这种阀门在现有技术中必须以比较高的标称通径构成，因为特别是在随后的充模阶段期间，必须将大体积流量的压力液输送过该控制阀并将压力降通过该阀门保持在尽可能小的程度上。情况表明，利用这样大的阀门不能以所要求的精确度控制预充模阶段期间铸造液压缸的速度。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种液压操作的铸造单元，利用其可以提高模制件的质量。
该目的通过一种具有权利要求1所述特征的液压操作铸造单元得以实现。
依据本发明的铸造单元具有用于向铸模材料施加压力的铸造液压缸，该液压缸通过控制阀设置而在预充模阶段以及充模阶段可与低压蓄能器连接并在增压阶段可与高压蓄能器连接。该控制阀设置具有可连续调节的换向阀，通过该换向阀，在移出方向上作用的铸造液压缸缸室可与低压泵或者低压源连接。也就是说，通过该可连续调节的换向阀，铸造液压缸的前行运动可以与其与低压或者高压蓄能器的压力液连接无关地进行控制。因为该可连续调节的换向阀基本上仅在预充模阶段期间和需要时也在增压阶段之后的铸造液压缸返回期间作用并且在此方面需要的压力液体积流量比较小，所以这一点可以采用小标称通径和相应高的解决方案进行设计，从而速度断面图可以比开头所介绍的现有技术更加精确地进行控制。
通过适当构成流量特性曲线和相应触发换向阀，预充模阶段期间在移出方向上作用的铸造液压缸缸室可以调节系统压力，也就是低压蓄能器的压力，从而同样无压力转换到充模阶段。
在本发明一个特别优选的实施例中，可连续调节的换向阀这样设计，使其在预充模阶段期间将从铸造液压缸的环形室流出的压力液体积流量导向在移出方向上作用的缸室，从而必然相应减少由泵再输送的压力液并在换向阀的调节控制边沿上出现更小的压力降。通过差分连接再次改进了解决方案以及调节质量。
在一个特别优选的实施例中，可连续调节的换向阀具有一个压力连接管、一个油箱连接管和两个工作连接管，其中，在一个基本位置上，两个工作连接管与油箱连接管连接；并且在铸造液压缸移出的第一位置上，连接在铸造液压缸缸室上的工作连接管以及连接在环形室上的工作连接管与压力连接管连接；以及在换向阀转回铸造液压缸的第二位置上，压力连接管与连接在铸造液压缸环形室上的工作连接管连接且另一工作连接管与油箱连接管连接，从而压力液可以从底面的缸室流向油箱。
为保护该换向阀，在工作连接管与所分配的压力室之间的压力液流动路径上各自设置一个可关闭的止回阀。该可关闭的止回阀在充模阶段和增压阶段期间关闭，从而压力液不能从铸造液压缸向换向阀回流。
在通向低压蓄能器的低压管线上也可以具有可关闭的止回阀，该止回阀在增压阶段期间转换到高压时迅速关闭。
上述止回阀各自最好通过预控的逻辑阀门构成。
高压蓄能器可以通过最高压力可达450bar设计的高压泵加载。
在充模和增压阶段期间，反压在一个优选的实施例中可以通过可连续调节的换向中心阀进行调节，通过该阀门调节与油箱连接的压力。
低压蓄能器的加载可以通过低压泵进行。
本发明其他具有优点的进一步构成为其他权利要求的主题。
下面借助附图对本发明的优选实施例进行详细说明。其中图1示出液压操作铸造单元的接线图；图2示出图1接线图的局部视图；以及图3示出图1连接部件触发过程的流程图。
具体实施例方式
图1示出压铸机铸造单元1的液压接线图。铸造单元1具有铸造液压缸2，其活塞4操作在未示出的铸造套筒内引导的铸造活塞。在该铸造套筒或者充模室内导入熔化的铸模材料并然后通过铸造活塞的轴向进给向铸模的方向上运动，从而该铸模在上述的充模阶段期间充入熔液并在增压阶段期间铸模内所容纳的熔液致密并补偿可能的收缩。
铸造液压缸2的压力液供给通过高压蓄能器HD或者低压蓄能器ND以及-如下面还要详细介绍的那样-通过低压泵6或者也加载高压蓄能器HD的高压泵8进行。低压蓄能器ND的加载通过低压泵6或者本身的低压泵10进行。
在这种压铸机上，例如冷室压铸机上所使用的压力液为HFC液体，它由水解聚合物溶液组成并分为非易燃类。这种水状溶液特别是在轴密封方面给泵造成问题，从而提高了其磨损。此外，在这种压力液中会出现进一步提高磨损的气蚀作用。本申请人开发出一种高压泵，通过其即使在HFC液体中也能产生压铸机所需的高达450bar范围的压力。
铸造液压缸的触发通过图1所示的控制设置进行，该设置基本上由一个可连续调节的换向阀10、一个反压阀12、一个反压调节阀14、两个可关闭的止回阀16、18、一个ND止回阀20、一个HD调节阀22和一个换向中心开关阀24组成，现借助图1和2介绍其连接。
依据图1的放大图，可连续调节的换向阀10具有一个压力连接管P、一个油箱连接管T和两个工作连接管A、B，并可以从其所示的弹簧预张紧的基本位置通过电动操作的预控阀26、28移动到位置(a)或者(b)。换向阀10的阀芯的轴向移动在此方面通过行程测量装置30测定并将相应的信号传送到压铸机的控制装置。
换向阀10的压力连接管P通过压力管线32与ND泵6连接。油箱连接管T上通过油箱管线34连接油箱T。两个工作连接管A、B通过工作管线36、38与可关闭止回阀16、18的输入连接管A连接。在换向阀所示的基本位置上，压力连接管P关闭且两个工作连接管A、B通过节流阀与油箱T连接。在位置(a)上，两个工作连接管A、B以及工作管线36、38与压力连接管P连接，油箱连接管T关闭。在换向阀10转换控制到采用(b)标注的位置内时，压力连接管P与工作连接管A连接且油箱连接管T与工作连接管B连接。位置(a)得到触发，以便移出铸造液压缸2的活塞4，采用(b)标注的位置在活塞4返回到其拉入位置内时被触发。
两个止回阀16、18具有基本上相同的结构并各自作为预控的逻辑阀门构成，其中，2路内装阀40或42各自具有一个控制盖板44或46，其中设置预控阀48、50，其在所示的实施例中各自作为4/2换向阀构成。
内装阀40、42各自具有一个多级活塞52、54，其中，多级活塞54的面积比，也就是多级活塞54上较小的端面与环面之间的比例明显大于多级活塞52的面积比。两个止回阀具有减振塞。因为这种止回阀的基本结构公知，所以无需及进一步列举例如本发明人的数据资料RD21 010/11.98。
内装阀40、42的弹簧室56、58在预控阀48、50的所示基本位置上与控制盖板44、46的控制连接管X连接。在该控制连接管X上各自施加低压泵6的压力，该压力通过ND控制管线60分接在泵6的输出端上。通过预控阀48、50开关电磁铁的绕流，弹簧室56、58向通过控制连接管X连接在控制盖板44、46上的油箱T卸压。也就是说，在预控阀48、50的基本位置上，内装阀40、42各自通过作用于其最大关闭面积的泵压力关闭，在弹簧室56、58卸压时，内装阀40、42各自作为传统意义上的止回阀作用并可以使压力液流向两个方向，但其中两个流动方向上所需的打开压力却由于不同的面积比而不同。
内装阀42的连接管B依据图1通过回流管线62与由活塞4的活塞杆限制的环形室64连接。内装阀42的连接管B通过输送管线66与铸造液压缸2底面的缸室68连接。
从回流管线62分接出油箱分支管线70(图1)，在该管线上设置可连续调节的反压调节阀14。该阀门作为可连续调节的换向阀构成并可以从关闭位置中成比例地调压。输送管线66通过管线71和换向中心开关阀24同样与油箱T连接。该阀门借助弹簧在其关闭位置上预张紧。通过电磁铁的绕流，可以将该阀门送入通过位置上。
依据图1，铸造液压缸2的缸室68通过压力通道72与ND止回阀的连接管A连接。该阀门同样作为预控的逻辑阀门构成并具有内装阀74和容纳在控制盖板76内的预控阀78。该ND止回阀20的基本结构与止回阀16、18的相应，因此这里仅介绍其差别。这种差别基本上在于，在弹簧室80内，更大的压力处于开关阀78的工作连接管A上或者压力通道72内。这种更大的压力通过转换阀82分接，其一个输入端与工作连接管A连接且其另一个输入端通过控制连接管X和控制通道84与压力通道72连接。在预控阀78的压力连接管P上，压力处于内装阀74的另一连接管B上。该压力通过控制连接管Z1从ND管线86分接，通过该管线，低压蓄能器ND连接在内装阀的连接管B上。在压力通道72内的压力大致相当于低压且预控阀78转换时进入其开关位置的情况下，弹簧室80内存在低压，从而ND止回阀74关闭。这种关闭在压力通道72内存在高压的情况下以更大的压力进行。通过换向阀78的转换，弹簧室80可以通过控制盖板76的连接管Y向油箱T卸载，从而内装阀74然后作为止回阀工作并可以使压力液从B向A流动。在压力通道72内高压的情况下，内装阀74也在预控阀78转换时换接到其关闭位置。取代图1所示的ND止回阀20，也可以使用本申请人的申请中所介绍的止回阀(内部案卷号MA7887“Vorgesteuertes Rückschlagventil(预控止回阀)”)。
从压力通道72此外分接出通向高压蓄能器HD的HD管线88，里面设置HD调节阀22。该阀门原则上与反压调节阀14的结构相同。该阀门因此具有关闭位置，阀门从该位置通过预控可以连续在打开的方向上调节。两个阀门14、22活塞的行程各自通过行程测量系统测定并传送给机器控制装置。
高压蓄能器HD的加载通过高压泵8进行。其输出端通过反压管线90和反压阀12与环形室64连接。反压阀12为电动操作的开关阀，该阀门最好作为中心阀构成并通过弹簧在其关闭位置上预张紧。通过电磁铁的绕流，该阀门可以进入其所示的通过位置内，在该位置上HD泵8直接与环形室连接。也就是说，该解决方案与传统解决方案的区别在于，反压的构成不是通过与压力蓄能器，而是直接通过高压泵进行，但该高压泵必须这样构成，使其也可以产生所需的压力(高达450bar)。
为更好理解上述连接的作用，现借助图3的流程图介绍铸造单元1的循环。在此方面，铸造液压缸的行程或上述部件各自电磁铁的绕流通过时间表示。各自的曲线分布可以通过纵坐标上标注的附图符号分配给上述部件。从上至下的曲线分布因此分配给下列部件铸造液压缸2、换向阀10、止回阀16、止回阀18、ND止回阀20、反压调节阀14、HD调节阀22、换向中心开关阀24和反压阀12。采用虚线彼此分开单个阶段预充模阶段、充模阶段、增压阶段和铸造液压缸2活塞4的返回。
图3上部示出活塞4一个循环期间所要求的分布。据此活塞4在预充模阶段期间，首先相当缓慢地前行并无后挫加速到比较缓慢的速度上。在换接到充模阶段时，活塞然后在短时间(约20ms)内几乎加速度到其最大速度。随后转换到增压阶段，在该阶段活塞仅再经过一个比较小的剩余行程，但与此同时施加最大的压力(400bar)。在完全充模后和增压阶段结束后，活塞然后以比较高的速度重新返回到其起始位置。
在预充模阶段，可连续调节的换向阀10通过预控阀26在方向(a)上移动，从而调压控制压力管线32与工作管线36、38之间的压力液连接。两个止回阀16、18进入其开关位置(a)内，从而弹簧室56、58可以卸压且两个止回阀16、18逆止回作用上比较弱的关闭弹簧的力打开。ND止回阀20首先保留在其关闭位置上，从而低压蓄能器ND没有接通。反压调节阀14、HD调节阀22、换向中心开关阀24和反压阀12首先保留在其关闭位置内。如从图3可看到的那样，换向阀10的调压控制首先连续以比较低的速度进行，从而相应地压力液通过工作管线38流向止回阀18。该阀门进入打开位置，从而压力液继续通过输送管线66流入缸室68内且活塞4缓慢地从0起加速度。从环形室64排出的压力液通过回流管线62施加到止回阀16的输入端B上。因为该阀门同样没有关闭，所以该阀门在环形室64内达到反压后进入其打开位置，从而流出的压力液体积流量通过换向阀10与由泵6输送的压力液体积流量相加，铸造液压缸2通过差分连接上的换向阀10供给压力液。反压在此方面可以通过适当设计换向阀10的特性曲线进行调整。尚在预充模阶段期间，换向阀10然后就重新返回其基本位置，两个止回阀16、18通过预控阀48、50的转换关闭，铸造液压缸2与换向阀10之间的连接因此中断。基本在换向阀10关闭和止回阀16、18转换之前，ND止回阀20通过预控阀78的转换打开，从而该阀门通过ND管线86内的低压(约150bar)可以逆弱关闭弹簧的力打开且低压通道72内存在低压，该低压然后在缸室68内作用。缸室68内通过换向阀10构成的压力在此方面相当于低压，从而通过换向阀10的压力液供给与通过低压蓄能器ND的压力液供给之间的过渡无后挫进行。活塞4相应地在预充模阶段通过低压加速度，其中，借助反压调节阀14通过打开回流管线62并因此环形室64内与油箱T的连接调节反压，该反压这样选择，使图3所示的加速度在预充模阶段的第二部分出现。阀门22、24的触发首先保持不变，反压阀12在预充模阶段期间或者至少在充模阶段开始时就已经可以转换，从而反压直接通过泵8构成并借助反压调节阀14调节。
在达到充模阶段时，反压通过继续打开反压阀14下降，从而活塞4通过缸室68内的低压加速度。即将达到其最大行程(图3中的100％)时，反压通过反压调节阀14加大，该阀门重新基本向关闭位置复位。同时通过HD调节阀22与高压蓄能器HD的连接比较迅速地调压控制，从而压力通道22内增压阶段开始时存在最大压力(400bar)，由此保证完全充模。与低压蓄能器ND的连接随着压力通道72内高压的构成而关闭，因为然后通过ND止回阀20的内装阀74弹簧室80内的转换阀82存在高压并因此该阀门关闭。这种关闭过程非常迅速，从而损耗很低。预控阀78的调节在此方面不起作用，该阀门然后在增压阶段期间重新返回所示的其弹簧预张紧的基本位置。增压阶段期间，然后HD调节阀22重新增压控制，其中，较长时间保持恒定的中间打开，然后该阀门重新完全进入其关闭位置。该关闭位置在即将达到活塞4的最大行程时转换，铸模的空穴完全充满铸模材料并补偿铸造过程期间出现的收缩。增压阶段期间，反压阀12与重新返回到其关闭位置并在增压阶段结束时通过短时间打开换向中心开关阀24缸室68内的压力并因此还有反压下降。反压调节阀14然后同样返回所示的其关闭位置。
为使活塞返回运动，两个止回阀16、18重新打开且换向阀10在方向(B)上调整，从而通过ND泵6，压力液通过换向阀10、打开的止回阀16、回流管线62输送到环形室64内。活塞4向右运动，其中，从缸室68排出的压力液可以通过输送管线66、打开的止回阀18、工作管线38和可连续调节的换向阀10流向油箱T。在达到其起始位置后，铸造单元1为下个循环做准备。
本发明涉及一种液压操作的铸造单元，具有铸造液压缸，该液压缸通过控制阀设置而在充模阶段期间可与低压蓄能器连接并在增压阶段期间可与高压蓄能器连接。该控制阀设置依据本发明具有可连续调节的换向阀，通过该换向阀，在预充模阶段期间与低压蓄能器或者高压蓄能器的压力液连接无关地，铸造液压缸在移出方向上作用的缸室可与低压源连接，从而铸造液压缸的活塞可以依赖于换向阀的触发而加速度。
附图标记1 铸造单元2 铸造液压缸4 活塞6 ND泵8 HD泵10换向阀12反压阀14反压调节阀16止回阀18止回阀20ND止回阀22HD调节阀24换向中心开关阀26预控阀28预控阀30行程测量装置32压力管线34油箱管线36作管线38工作管线402路内装阀422路内装阀44控制盖板46控制盖板48预控阀50预控阀52多级活塞54多级活塞56弹簧室
58弹簧室60ND控制管线62回流管线64环形室66输送管线68缸室70油箱分支管线71管线72压力通道74内装阀76控制盖板78预控阀80弹簧室82转换阀84控制通道86ND管线88HD管线
权利要求
1.液压操作的铸造单元(1)，具有用于向铸模材料施加压力的铸造液压缸(2)，该液压缸通过控制阀设置而在充模阶段期间可与低压蓄能器(ND)连接并在增压阶段期间可与高压蓄能器(HD)连接，其特征在于，该控制阀设置具有可连续调节的换向阀(10)，通过该换向阀，在预充模阶段期间的第一位置(a)上，与铸造液压缸(2)与高压或者低压蓄能器(HD、ND)的压力液连接无关地，在移出方向上作用的铸造液压缸(2)缸室(68)可与ND源(6)连接，从而铸造液压缸的活塞(4)可以依赖于换向阀(10)的触发而被加速。
2.按权利要求1所述的铸造单元，其中，通过换向阀(10)，在第二位置(b)上可以控制铸造液压缸(2)活塞(4)的回程运动。
3.按权利要求1或2所述的铸造单元，其中，铸造液压缸(2)具有有效面积小于缸室(68)的环形室(64)，以及其中环形室(64)在换向阀(10)的第一位置(a)上同样可与ND源(6)连接。
4.按前述权利要求之一所述的铸造单元，其中，换向阀具有一个压力连接管(P)、一个油箱连接管(T)和两个工作连接管(A、B)构成，其中，在基本位置上工作连接管(A、B)与油箱连接管(T)连接，且在第一位置(a)上连接在铸造液压缸(2)缸室(68)上的工作连接管(B)以及连接在环形室(64)上的工作连接管(A)与压力连接管(P)连接，以及在第二位置(b)上换向阀(10)的压力连接管(P)与工作连接管(A)连接且工作连接管(B)与油箱连接管(T)连接。
5.按权利要求3或4所述的铸造单元，其中，在工作连接管(A、B)与铸造液压缸(2)所分配的压力室(64、68)之间的压力液流动路径上设置可关闭的止回阀(16、18)。
6.按前述权利要求之一所述的铸造单元，其中，通向低压蓄能器(ND)的低压管线(86)上具有ND止回阀(20)。
7.按权利要求5或6所述的铸造单元，其中，止回阀(16、18)和ND止回阀(20)为预控的逻辑阀门。
8.按前述权利要求之一所述的铸造单元，其中，具有用于加载高压蓄能器(HD)的HD泵(8)。
9.按权利要求3或从属于它的权利要求之一所述的铸造单元，其中，在与铸造液压缸(2)的缸室(68)连接的HD管线(88)上和在将环形室(64)与油箱(T)连接的油箱分支管线(70)上具有各自一个可以连续调节的换向中心阀(22、14)，其带有关闭位置和打开位置。
10.按权利要求3或从属于它的权利要求之一所述的铸造单元，其中，缸室(68)可通过换向中心开关阀(24)与油箱(T)连接。
11.按前述权利要求之一所述的铸造单元，其中，ND蓄能器(ND)可通过ND泵(6、10)加载。
全文摘要
本发明涉及一种液压操作的铸造单元，具有铸造液压缸，该液压缸通过控制阀设置而在充模阶段期间可与低压蓄能器并在增压阶段期间可与高压蓄能器连接。该控制阀设置依据本发明具有可连续调节的换向阀，通过该换向阀，在预充模阶段期间，与到低压蓄能器或者高压蓄能器的压力液连接无关地，在移出方向上作用的铸造液压缸缸室可与低压源连接，从而铸造液压缸的活塞可依赖于换向阀的触发而加速。
文档编号B22D17/32GK101080292SQ200580042907
公开日2007年11月28日 申请日期2005年10月5日 优先权日2004年10月15日
发明者德克·赫罗尔德, 霍尔格·恩格特 申请人:博世力士乐股份有限公司