JP2001300715A - ダイカスト装置 - Google Patents
ダイカスト装置Info
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- 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
- B22D17/08—Cold chamber machines, i.e. with unheated press chamber into which molten metal is ladled
- B22D17/10—Cold chamber machines, i.e. with unheated press chamber into which molten metal is ladled with horizontal press motion
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Abstract
ある場合でも高品質のダイカスト製品を得ることのでき
るダイカスト装置を提供する。 【解決手段】 射出シリンダ17のロッド側油室19B
と増圧シリンダ17Aのロッド側油室20Bとを管路で
接続するとともに、この管路をメータアウト側に設けた
流量制御弁45に接続する。
Description
金型により画成されたキャビティ内に溶湯を射出してダ
イカスト製品を得るためのダイカスト装置に関する。
キャビティ内に溶湯を射出してダイカスト製品を得る装
置として、図5に示されるようなダイカスト装置90が
知られている。このダイカスト装置90は一対のダイカ
スト金型11,11により画成されたキャビティ12内
に溶湯13を射出するためのスリーブ14を備えてお
り、このスリーブ14内には溶湯注入口16からスリー
ブ14内に供給された溶湯13を前方へ押し出すための
射出プランジャ15が摺動自在に設けられている。
17を備えており、この射出シリンダ17内には、射出
プランジャ15にピストンロッド18を介して連結され
たピストン19が摺動自在に収容されている。また、ダ
イカスト装置90は射出シリンダ17の後段に増圧シリ
ンダ17Aを備えており、この増圧シリンダ17A内に
は、キャビティ12内に充填された溶湯13を加圧する
ためのピストン20が摺動自在に収容されている。
をキャビティ12内に射出してダイカスト製品を得る場
合は、先ず、射出シリンダ17のヘッド側油室19Aに
作動油を供給し、射出シリンダ17のピストン19およ
び射出プランジャ15を前進させて溶湯13をスリーブ
14内からキャビティ12に向けて射出する。このと
き、溶湯13は、図6に示されるように、始めは低速V
Lで射出されるが、スリーブ14内から射出された溶湯
13がキャビティ12のゲート部21に到達した後は高
速VHで射出される。
れた溶湯13がキャビティ12内に充填され、射出プラ
ンジャ15が充填完了位置まで前進すると、増圧シリン
ダ17Aのヘッド側油室20Aに高圧の作動油が供給さ
れる。これにより増圧シリンダ17Aのピストン20が
前進動作し、このピストン20によってキャビティ12
内の溶湯13が凝固状態になるまで加圧及び冷却され
る。
のダイカスト装置では、スリーブ14内の溶湯13を始
めは低速で射出し、溶湯13がキャビティ12のゲート
部21に達した後は溶湯の温度低下を避けるために溶湯
13を高速で射出してダイカスト製品を得ている。溶湯
が溶融溶湯である場合には所望のダイカスト製品を得る
ことは可能であるが、溶湯が半凝固溶湯あるいはチクソ
状態溶湯である場合には次のような問題が生じる。すな
わち、従来のダイカスト装置では、溶湯が半凝固溶湯あ
るいはチクソ状態溶湯である場合には溶湯13をキャビ
ティ12内に充填する際に大きな抵抗力が生じ、この抵
抗力によって射出プランジャ15を所定の速度で前進さ
せることが困難となる。このため、ゲート部21に達し
た溶湯13をキャビティ12内に充填するまでに時間が
かかり、ダイカスト製品の品質を低下させる惧れがあっ
た。なお、このような問題を解消するために、射出シリ
ンダ18の径を大きくしようとすると、射出装置側での
必要な作動油量が従来のマシンに比して多くなる。例え
ば、射出圧力をほとんど必要としない低速射出のストロ
ーク領域でも、射出シリンダの径が大きくなった分だけ
従来径のものに比べ油を多く供給しなければならない。
さらに、射出シリンダの昇速特性、減速特性、昇圧特性
が悪化し、高品質のダイカスト製品を得ることが困難と
なるばかりでなく、コスト面からも関連部品の大形化
し、射出シリンダの大径化と射出プランジャの径も大き
くなり、また周辺機器としての各種バルブの容量も大容
量のものが必要となり、コストアップをもたらす。
されたもので、その目的は、溶湯がゲート部21(図5
参照)近傍にさしかかった段階でゲートの形状や溶湯の
状態に起因して射出抵抗が増大し、これに対して十分な
射出力を引き続き与えることが必要な場合にはいつでも
増圧シリンダのピストンを起動させ得るようにするもの
であって、特に溶湯が半凝固あるいはチクソ状態である
場合にも高品質のダイカスト製品を得ることのできるダ
イカスト装置を提供することにある。
めに、本発明は、一対のダイカスト金型により画成され
たキャビティ内に溶湯を射出するためのスリーブと、こ
のスリーブ内に摺動自在に設けられた射出プランジャ
と、この射出プランジャにピストンロッドを介して連結
された射出用ピストンを有する射出シリンダと、前記射
出用ピストンの反ロッド側にて前記射出シリンダに取付
けられ、同射出シリンダ径より大きな径を有する増圧シ
リンダとを備えたダイカスト装置において、前記射出シ
リンダのロッド側油室と前記増圧シリンダのロッド側油
室を連通すると共に、その連通管路を前記各シリンダに
対しメータアウト側に設けた単一の流量制御弁に接続し
てなり、射出動作中の射出プランジャの射出速度を前記
流量制御弁を流れる作動油の流量により制御することを
特徴とする。
記増圧シリンダのピストン側油室への圧油の供給を制御
する切換弁を設けることができ、前記射出プランジャの
射出動作中、射出抵抗が所定値を超えたとき前記切換弁
を作動せしめて増圧ピストンを起動せしめるように構成
することができる。また、射出動作中、予め定められた
ストローク位置に射出プランジャが達したとき前記切換
弁を作動せしめるように構成することができ、前記切換
弁としてパイロットサーボ弁を用いることができる。さ
らに、前記増圧シリンダのピストンストローク長さとし
て前記キャビティへの溶湯充填完了に相当するプランジ
ャ位置よりも手前であって増圧開始に相当する位置から
充填完了に相当する位置までのプランジャストローク量
を有することができる。また、射出抵抗が所定値を超え
たことを検知する手段として、前記射出シリンダのロッ
ド側油室とピストンヘッド側油室の圧力を検出する圧力
センサを設け、同圧力センサの差圧に基づいて前記所定
値を超えたか否かを判断するように構成することもでき
る。
ないし図4に基づいて説明する。なお、図5に示したも
のと同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省
略する。
スト装置の射出シリンダ17および増圧シリンダ17A
を駆動する油圧駆動回路の構成を示す図である。同図に
おいて、射出シリンダ17は射出プランジャ15にピス
トンロッド18を介して連結された溶湯射出用のピスト
ン19を有しており、このピストン19のヘッド側すな
わち射出シリンダ17のヘッド側油室19Aには、アキ
ュムレータ23から所定圧の作動油が作動油供給管路2
4およびパイロットチェック弁25を経て供給されるよ
うになっている。
と、この弁体251に連結されたピストン252とを備
えており、このピストン252のロッド側にパイロット
圧油が油圧源から切換弁26を経て供給されると、弁体
251が開方向に移動するようになっている。また、パ
イロットチェック弁25は弁体251を閉方向に付勢す
るスプリング253を有しており、パイロットチェック
弁25の入口側と出口側の差圧がなくなると、スプリン
グ253のばね力で弁体251が閉方向に移動し、これ
により射出シリンダ17のヘッド側油室19Aに供給さ
れた作動油が溶湯の加圧時に逆流することを防止できる
ようになっている。
シリンダ17A内には溶湯加圧用のピストン20が摺動
可能に収容されており、このピストン20のヘッド側す
なわち増圧シリンダ17Aのヘッド側油室20Aには、
アキュムレータ27から所定圧の作動油が作動油供給管
路28および制御弁29を経て供給されるようになって
いる。
スプール291の位置(制御弁29の開度)を検出する
位置検出器30を有しており、この位置検出器30から
出力された信号は、制御弁29の開度を制御するパイロ
ットサーボ弁31に後述する制御装置51を経由してフ
ィードバックされるようになっている。
止弁32,33および切換弁35を介して作動油供給管
路34と連通している。この作動油供給管路34は油圧
ポンプ等の油圧源36と連通しており、切換弁35を図
示の状態に切り換えると、油圧源36からアキュムレー
タ23,27に所定圧(例えば150kg/cm2)の作動油
が供給されるようになっている。
鋳造圧力制御弁38を介してアキュムレータ27の背面
側と連通しており、このアキュムレータ27には、鋳造
圧力制御弁38からアキュムレータ27の背面側に供給
された圧力(背圧)を検出する圧力センサ39が設けら
れている。また、作動油供給管路34は後退回路40お
よび作動油排出管路42Aを介して射出シリンダ17の
ロッド側油室19Bに連通しているとともに、後退回路
40および作動油排出管路41を介して増圧シリンダ1
7Aのロッド側油室20Bに連通している。
402とから構成され、切換弁402を図示の状態に切
り換えてロジック弁401を開にすると、射出シリンダ
17のロッド側油室19Bおよび増圧シリンダ17Aの
ロッド側油室20Bに作動油が供給され、これにより射
出シリンダ17および増圧シリンダ17Aのピストン1
9,20が後退動作するようになっている。
流量制御回路44を介して連通しており、この流量制御
回路44は作動油排出管路41,42からタンク43へ
排出される作動油の流量を制御する流量制御弁45と、
この流量制御弁45のスプール位置すなわち弁の開度を
検出する位置検出器46と、この位置検出器46からの
信号を増幅するサーボアンプ47(図3参照)と、この
サーボアンプ47の出力に基づいて流量制御弁45の開
度を制御するパイロットサーボ弁48とから構成されて
いる。
ド側油室20Bに連通する管路42と射出シリンダ17
のロッド側油室19Bに連通する管路42Aとは連通し
ており、従って油室20B,19B内の圧力は、常時、
同圧に保持されている。
に、すなわち排出側管路41と連通しており、従って、
射出プランジャ15の移動はこの流量制御弁44への指
令によって制御されるようになっている。なお、図1及
び図2に示されるパイロットサーボ弁31は制御装置5
1からの増圧シリンダ17Aの作動指令に対するシャー
プな応答性が特に要求されるときに好適な例として示し
たが、本発明の趣旨からすれば、その代わりに2方向切
換電磁弁を設け、アキュムレータ27からの圧油を増圧
シリンダ17Aのヘッド側油室20Aへの供給をオンオ
フするようにしてもよい。
さSは、従来よりも長くしてある。これは充填完了より
も前に射出抵抗が大きくなり、射出シリンダ17のヘッ
ド側油室19Aに供給される油圧力のみでは対抗できな
い時に増圧シリンダ17Aのピストン20を起動させ、
このピストン20を充填完了まで図の左方へ移動させる
ようにするために必要である。
ラムに基づいて各弁類を所定の手順で操作して溶湯の射
出、充填および加圧の各動作を実行させるものであり、
既存のコンピュータシステムやプログラマブルコントロ
ーラより構成されることができる。
よび増圧シリンダ17Aの内部構成を簡略化して示すと
共に、各シリンダ17,17Aと上記制御装置51およ
び流量制御回路44との関係をブロック線図で示すもの
であり、主として各シリンダ内のピストンが前進動作す
るときの説明用として示す。同図において、射出シリン
ダ17および増圧シリンダ17A内にあるピストン1
9,20のヘッド側油室19A,20Aには、それぞれ
アキュムレータ23,27からの圧油が導入されるよう
になっている。また、射出シリンダ17および増圧シリ
ンダ17Aのロッド側油室19B,20Bは外部の管路
42,42Aにより連通されており、これらは合流して
管路41を介して流量制御弁45と接続されている。ま
た、圧力センサ49,50は前記油室19A,19B内
の圧力をそれぞれ電気信号に変換し、制御装置51のI
/Oユニット51Aを経て装置内部に取り込まれる。同
様に、射出プランジャ15の前進または後退の移動位置
は位置センサとしてのエンコーダ55によって電気信号
に変換され、I/Oユニット51Aに取り込まれるよう
になっている。点線で囲まれたサーボユニット100
は、I/Oユニット51A中に設置されたサーボアンプ
47を機能的に明示すべく示したものであり、I/Oユ
ニットの中では図示しないサーボアンプモジュール、D
/A変換部、A/D変換部等として形成されているもの
である。すなわち、流量制御弁45の位置を検出する位
置検出器46からの信号をサーボアンプ47で増幅し、
前記I/Oユニット51Aの出力とサーボアンプ47の
出力との差をパイロットサーボ弁48へ与える。
大別して、前記I/Oユニット51A、中央演算処理部
(CPU)51B、ならびにメモリMを形成しているプ
ログラムメモリ部51C、データメモリ部51Dと、こ
れらを結ぶバスライン51Eとから構成されている。デ
ータメモリ部51Dには、エンコーダ55から与えられ
る射出プランジャ15の現在位置を表わすデータがレジ
スタ101として形成され、さらに流量制御回路44内
の位置検出器46の出力として与えられる流量制御弁4
5の位置データがレジスタ102として形成されてい
る。同様にして、圧力センサ49,50からの信号から
与えられる油室19A,19Bの圧力値がそれぞれレジ
スタ103,104として形成されている。
ンダ17のピストン19の動作に関する一連の指令プロ
グラムがメモリ105に格納され、同じく増圧シリンダ
17Aのピストン20の動作に関する一連の指令プログ
ラムがメモリ106に格納されている。107は圧力セ
ンサ49,50からの信号出力を監視すると共にその差
圧が予め定めたパラメータ値を超えたとき増圧シリンダ
17Aへのアキュムレータ27からの圧油を導入するよ
う指令を与える一連の監視プログラムを格納するメモリ
である。
(図5参照)からスリーブ14内に溶湯13が供給さ
れ、制御装置51からの信号により切換弁26が図示の
状態から切り替わり、パイロット式チェック弁25がピ
ストン252のロッド側に作用するパイロット圧によっ
て開になると、アキュムレータ23に貯えられている作
動油が射出シリンダ17のヘッド側油室19Aに供給さ
れる。これにより射出シリンダ17のピストン19およ
び射出プランジャ15が前進動作し、この射出プランジ
ャ15の前進動作によってスリーブ14内の溶湯13が
ダイカスト金型11,11により画成されたキャビティ
12内に射出される。
の開度を絞っておき、溶湯13の射出速度CVを低速に
制御するが、スリーブ14内から射出された溶湯13が
キャビティ12のゲート部21に到達したことを射出プ
ランジャ15に設けられた位置検出器55からの信号に
より検知すると、圧力センサ49で検出されたPRと圧
力センサ50で検出された圧力PHとの圧力差ΔP(=
PR−PH)に基づいて流量制御弁45の開度をパイロ
ットサーボ弁48で制御するとともに、パイロットサー
ボ弁31を操作して制御弁29を開にし、アキュムレー
タ27に貯えられている作動油を増圧シリンダ17Aの
ヘッド側油室20Aに供給する。ここで、射出シリンダ
17のピストン19と増圧シリンダ17Aのピストン2
0の面積比が1:2であり、溶湯の射出時に射出プラン
ジャ15に作用する溶湯の抵抗力がピストン19の背面
部相当で100kg/cm2であるとすると、ピストン20
の背面部相当では50kg/cm2となり、半分の値とな
る。例えば充填加速する差圧が射出シリンダ17のピス
トン20で80kg/cm2の差圧が必要であるとすると、
増圧シリンダ17Aのピストン20では40kg/cm2の
差圧で溶湯を充填加速できることを意味する。これを式
で表すと、 射出側ピストン (100+80)=180kg/cm2 > アキ
ュムレータ150kg/cm 2 増圧側ピストン (50+40)=90kg/cm2 < アキュ
ムレータ150kg/cm2 となり、溶湯を高速で射出するときの増圧シリンダ17
Aのピストン背面に作用する圧力(90kg/cm2)は射出
シリンダ17のピストン背面に作用する圧力(180kg/c
m2)に比べると低く余裕がある。これは溶湯が半凝固
溶湯である場合、射出シリンダ17のピストン19では
高速射出は無理であるが、増圧シリンダ17Aのピスト
ン20では溶湯の高速射出が可能であることを示してい
る。その場合、図4に示すように、低速射出の途中にお
いて、ゲート位置まで溶湯が達すると、射出プランジャ
15に作用する射出抵抗が急激に大きくなる。これに抗
するため、増圧シリンダ17Aのピストン20を起動さ
せて、図2に示すように増圧シリンダ17Aへの流量制
御回路44の設定に対応した速度で射出プランジャ15
を射出動作中、射出プランジャ15への溶湯反力が急に
変化、たとえば射出プランジャ15への溶湯反力が急に
大きくなると、射出プランジャ15はその反力により減
速させられようとして、その速度が低下する。そして、
射出プランジャ15の移動速度が溶湯反力すなわち射出
抵抗により低下すると、連通している管路42,42A
及び油室19B,20B内の作動油は瞬間的に流量制御
弁45への流れをストップさせられる。これにより、そ
れまでの射出プランジャ15の射出速度の設定値に対応
した流量制御弁45の開度の状態では、射出シリンダ1
7のロッド側油室19Bおよび増圧シリンダ17Aのロ
ッド側油室20Bはタンク圧に近い圧力となる。その結
果、増圧シリンダ17Aのヘッド側油室20Aとロッド
側油室20Bとの圧力差が大きくなり、射出プランジャ
15を急に大きくなった射出抵抗より大きな力で前進さ
せることが可能となる。
介してメータアウト側の流量制御弁45に連通している
ので、増圧シリンダ17Aのピストン20が動作中に射
出抵抗の急激な変化が射出プランジャ15を介して生じ
ても瞬間的に増圧シリンダ17Aのヘッド側油室20A
とロッド側油室20Bとの圧力差が大きくなって射出抵
抗の急激な増大により射出プランジャ15が減速または
停止されるのを阻止するように作用するのである。すな
わち、図2に示すように、管路42,42Aが連通して
いることによって、射出動作の途上で急な射出・充填抵
抗変化があっても、それに抗するように増圧シリンダ1
7Aのヘッド側油室20Aとロッド側油室20Bとの間
に大きな差圧が発生し、その結果として射出充填時の抵
抗変化を上回る力で射出プランジャ15を前進させるよ
うになっている。
対し、射出シリンダ17のロッド側油室19Bと増圧シ
リンダ17Aのロッド側油室20Bとが同圧となるよう
連通されているので、射出プランジャ15の振動、管路
42,42A等でのサージ圧の発生を防止し、射出プラ
ンジャ15をスムーズに前進させるのである。
キャビティのゲート部近傍に到達した段階でゲートの形
状や溶湯の状態に起因した射出抵抗が急激に増大しても
溶湯をキャビティ内にスムーズに射出充填することがで
き、溶湯が半凝固溶湯あるいはチクソ状態溶湯である場
合でも高品質のダイカスト製品を得ることができる。
ャ15に作用する射出抵抗を圧力センサ49で検出され
たPRと圧力センサ50で検出された圧力PHとの圧力
差ΔPから検出するため、射出プランジャ15に作用す
る射出抵抗及びその変化を正確に検知でき、増圧シリン
ダ17Aを作動させるタイミングを正確に定めることが
できる。
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が実施可能である。
リンダおよび増圧シリンダのメータアウト側に流量制御
弁を備えると共に、射出シリンダのロッド側油室と増圧
シリンダのロッド側油室とを連通し且つ流量制御弁と接
続したことにより、増圧シリンダの作動中に射出抵抗が
急激に大きくなっても射出プランジャを流量制御弁で指
令した速度で忠実に前進させることができ、溶湯が半凝
固溶湯あるいはチクソ状態溶湯である場合でも高品質の
ダイカスト製品を得ることができるとともに、射出プラ
ンジャの振動およびサージ圧の発生を防止することがで
きる。
効果に加え、さらに増圧シリンダのストロークをほぼキ
ャビティの容積に相当するプランジャストローク量だけ
長くすることにより、チクソまたは半凝固状態にある溶
融金属の射出充填のために適用可能な射出装置を構成す
ることができる。
出部の構成を示す図である。
を示す断面図である。
固溶湯である場合の溶湯の射出速度と射出プランジャに
作用する射出抵抗力の変化を示す線図である。
る。
と射出プランジャに作用する射出抵抗力の変化を示す線
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 一対のダイカスト金型により画成された
キャビティ内に溶湯を射出するためのスリーブと、この
スリーブ内に摺動自在に設けられた射出プランジャと、
この射出プランジャにピストンロッドを介して連結され
た射出用ピストンを有する射出シリンダと、前記射出用
ピストンの反ロッド側にて前記射出シリンダに取付けら
れ、同射出シリンダ径より大きな径を有する増圧シリン
ダとを備えたダイカスト装置において、 前記射出シリンダのロッド側油室と前記増圧シリンダの
ロッド側油室とを連通すると共に、その連通管路を前記
各シリンダに対しメータアウト側に設けた単一の流量制
御弁に接続してなり、射出動作中の射出プランジャの射
出速度を前記流量制御弁を流れる作動油の流量により制
御することを特徴とするダイカスト装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のダイカスト装置におい
て、前記増圧シリンダのピストン側油室への圧油の供給
を制御する切換弁を設けたことを特徴とするダイカスト
装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のダイカスト装置におい
て、前記射出プランジャの射出動作中、射出抵抗が所定
値を超えたとき前記切換弁を作動せしめて増圧ピストン
を起動せしめるようにしたことを特徴とするダイカスト
装置。 - 【請求項4】 請求項2記載のダイカスト装置におい
て、射出動作中、予め定められたストローク位置に射出
プランジャが達したとき前記切換弁を作動せしめるよう
にしたダイカスト装置。 - 【請求項5】 請求項2記載のダイカスト装置におい
て、前記切換弁としてパイロットサーボ弁を用いること
を特徴とするダイカスト装置。 - 【請求項6】 請求項1記載のダイカスト装置におい
て、前記増圧シリンダのピストンストローク長さとし
て、前記キャビティへの溶湯充填完了に相当するプラン
ジャ位置よりも手前であって増圧開始に相当する位置か
ら充填完了に相当する位置までのプランジャストローク
量を有することを特徴とするダイカスト装置。 - 【請求項7】 請求項3記載のダイカスト装置におい
て、射出抵抗が所定値を超えたことを検知する手段とし
て、前記射出シリンダのピストンロッド側油室とピスト
ンヘッド側油室の圧力を検出する圧力センサを設け、同
圧力センサの差圧に基づいて前記所定値を超えたか否か
を判断するようにしたことを特徴とするダイカスト装
置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000125518A JP3847524B2 (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | ダイカスト装置 |
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