JP2005186104A - Die casting machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金型内に金属溶湯を射出・充填するためのプランジャロッドを駆動する油圧シリンダ(以下、射出シリンダと記す)をもつコールドチャンバー式のダイカストマシンに係り、特に、射出シリンダのピストンが高速で前進駆動されるダイカストマシンに適用して好適な技術に関するものである。 The present invention relates to a cold chamber type die casting machine having a hydraulic cylinder (hereinafter referred to as an injection cylinder) that drives a plunger rod for injecting and filling molten metal into a mold. The present invention relates to a technique suitable for application to a die casting machine driven forward at high speed.
非常に高速の(例えば、8m/秒以上の)射出速度が要求されるコールドチャンバー式のダイカストマシンにおいては、射出シリンダに一気に高圧の圧油を送り込むために、ガスの圧縮力を利用して1ショット毎に圧油をアキュームレータで昇圧しておき、射出時にアキュームレータに蓄えられた高圧の圧油を射出シリンダに送り込む構成をとることが多い。 In a cold chamber type die casting machine that requires a very high injection speed (for example, 8 m / second or more), in order to feed high-pressure oil into the injection cylinder at a stroke, a gas compression force of 1 is used. In many cases, the pressure oil is increased by an accumulator for each shot, and the high-pressure pressure oil stored in the accumulator is sent to the injection cylinder at the time of injection.
ところで、射出シリンダの射出速度を制御する手法として、図4の(a)に示すように、ピストン52を前進させる際における射出シリンダ51への油流入側(イン側)で流量制御弁(絞り弁)54によって速度制御を行い、ピストン52を前進させる際における射出シリンダ51からの油流出側(アウト側)では速度制御を行わない、イン絞りと称される速度制御と、図4の(b)に示すように、ピストン52を前進させる際における射出シリンダ51へのイン側では速度制御を行わず、ピストン52を前進させる際における射出シリンダ51からのアウト側で流量制御弁54によって速度制御を行う、アウト絞りと称される速度制御とがある。なお、図4において、53はピストン52と一体のピストンロッドで、このピストンロッド53の先端に、図示していないがカップリングを介して、プランジャロッド(1ショット毎に金属溶湯が注ぎ込まれる射出スリーブ内を前後進するプランジャロッド)の後端が連結されている。
By the way, as a method for controlling the injection speed of the injection cylinder, as shown in FIG. 4A, a flow control valve (throttle valve) on the oil inflow side (in side) to the
後者のアウト絞りは、射出時には射出シリンダ51のイン側に必要以上の圧力がかかった状態にあり(逆に言えば、アウト側からブレーキがかかった状態にあり)、設定速度に合わせてアウト側のブレーキの強弱によって速度を調整するようになっているため、速度だけは見合っても、必要な出力がついてこない場合がある。
The latter out-throttle is in a state where an excessive pressure is applied to the in-side of the
これに対して、前者のイン絞りは、射出シリンダ51のイン側で速度をコントロールするため、設定された速度をそれに見合った出力のまま、何の抵抗もなく金属溶湯に伝えることができる。
On the other hand, since the former in-throttle controls the speed on the in-side of the
ところで、イン絞りによる速度制御では上記したような利点がある反面、ピストン52の外周に装着したアウト側油室側のウェアリングが損傷して、射出シリンダ51の耐久性能を著しく劣化させるという問題があることが判明した。これは、イン絞りによる速度制御においては、射出行程の終了時にピストンロッド53と連結されたプランジャロッドがビスケット部分(プランジャロッドの先端面側に残存した円板状の金属材料部分)と衝突すると、ピストン52およびピストンロッド53は急速停止するも、射出シリンダ51のアウト側では油の慣性によって、油がさらに流出する動作を行い、このため、射出シリンダ51のアウト側油室内に負圧が生じ、この結果、キャビテーション現象を招来し易く、キャビテーションによって、ピストン52の外周に装着したアウト側油室側のウェアリングがダメージを受けるためであると推察される。
By the way, the speed control by the in-throttle has the above-mentioned advantages, but the wear ring on the out side oil chamber side attached to the outer periphery of the
図5は、イン絞り制御の射出シリンダを8.4m/秒の射出速度で駆動した際の、射出シリンダのイン側とアウト側の圧力(油圧)を測定した結果を示しており、図5の(a)はイン側の圧力を、図5の(b)はアウト側の圧力をそれぞれ示している。ここで、油圧を測定するために用いた圧力検出器は、マイナス側(負圧側)では測定値が出ず、どの程度の値の負圧が生じているかは定かではないが、ピストンの前進が急停止された後は、アウト側で負圧が生じることは確認された。なお、イン絞り制御の射出シリンダを5.5m/秒、3.4m/秒の射出速度で駆動した際にも、アウト側で負圧が生じることが確認され、射出速度が低くなる程、負圧期間が短くなることが確認された。よって、射出速度が高いほど大きな負圧が生じていると推察され、この結果、射出速度が高いほどキャビテーションが生じ易いと推察され、これは射出速度が高い運転条件のダイカストマシンである程、ピストンの外周に装着したアウト側油室側のウェアリングが早く損傷を受けるという、実運転の結果と一致する。 FIG. 5 shows the results of measuring the pressure (hydraulic pressure) on the in-side and out-side of the injection cylinder when the in-throttle control injection cylinder is driven at an injection speed of 8.4 m / sec. FIG. 5A shows the in-side pressure, and FIG. 5B shows the out-side pressure. Here, the pressure detector used to measure the oil pressure does not give a measured value on the negative side (negative pressure side), and it is not certain how much negative pressure is generated, but the piston is moving forward. After the sudden stop, it was confirmed that negative pressure was generated on the out side. Even when the in-throttle control injection cylinder was driven at an injection speed of 5.5 m / sec, 3.4 m / sec, it was confirmed that negative pressure was generated on the out side. It was confirmed that the pressure period was shortened. Therefore, it is inferred that a larger negative pressure is generated as the injection speed is higher. As a result, it is assumed that cavitation is more likely to occur as the injection speed is higher. This coincides with the result of actual operation that the wear ring on the out-side oil chamber side attached to the outer periphery of the garment is damaged early.
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、イン絞りによる速度制御を行う射出シリンダにおける、ピストンの外周に装着したアウト側油室側のウェアリングの損傷を可及的に抑止し、以って、射出シリンダの耐久寿命の延命化を図ることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to damage the wear ring on the out side oil chamber side mounted on the outer periphery of the piston in the injection cylinder that performs speed control by the in-throttle. Therefore, it is intended to extend the durable life of the injection cylinder.
本発明は上記した目的を達成するため、金型内に金属溶湯を射出・充填するためのプランジャロッドを駆動する油圧シリンダをもち、イン絞りによる油圧シリンダの速度制御を行うダイカストマシンにおいて、油圧シリンダのシリンダ内周面とピストン外周面との間の半径隙間を、0.030〜0.006mmの範囲に設定した、構成をとる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic cylinder in a die casting machine having a hydraulic cylinder for driving a plunger rod for injecting and filling a molten metal into a mold and performing speed control of the hydraulic cylinder by in-throttle. The radial clearance between the cylinder inner peripheral surface and the piston outer peripheral surface is set in a range of 0.030 to 0.006 mm.
本発明においては、油圧シリンダのシリンダ内周面とピストン外周面との間の半径隙間を、ピストン用ウェアリングのメーカ推奨値よりも1オーダ小さい値である、0.030〜0.006mmの範囲に設定しており、実験によれば、上記半径隙間をメーカ推奨値に設定した場合には、例えば5.5m/秒の射出速度条件による47万回程度のショットの経過で、ピストンの外周に装着したアウト側油室側のウェアリングに割れが生じたのに対して、本発明による半径隙間では、8.0m/秒の射出速度条件による200万回のショットを経過しても、ピストンの外周に装着したアウト側油室側のウェアリングには損傷が見られなかった。時間の制約で200万回を大きく超えるショット経過後の確認はとれていないが、200万回のショットを経過してもウェアリングには異常が見られないことから、500万回ショットを超える耐久性能が得られることが期待できる。
上記のような結果が得られる所以は、キャビテーションで油から分離した気泡(キャビテーション気泡)が、油の圧力の急激な変化によって高速で崩壊または振動し、それによって発生する衝撃圧力が伝搬する、前記した半径隙間が非常に小さいので、ピストンの外周に装着したアウト側油室側のウェアリングに伝わる衝撃圧力が、大幅に緩和されるためであると推察される。
In the present invention, the radius gap between the cylinder inner peripheral surface and the piston outer peripheral surface of the hydraulic cylinder is in the range of 0.030 to 0.006 mm, which is a value smaller by one order than the manufacturer's recommended value for the piston wear ring. According to experiments, when the radius gap is set to the manufacturer's recommended value, for example, after about 470,000 shots under the injection speed condition of 5.5 m / sec, the outer periphery of the piston is Whereas the wear ring on the out-side oil chamber side was cracked, the radial clearance according to the present invention showed that the piston of the piston could not be used even after 2 million shots had elapsed under an injection speed condition of 8.0 m / sec. No damage was seen in the wear ring on the outer oil chamber side attached to the outer periphery. Although confirmation after the shot exceeding 2 million shots has not been taken due to time restrictions, no abnormality is seen in the wear ring even after 2 million shots have passed, so durability exceeding 5 million shots It can be expected that performance will be obtained.
The reason why the above results are obtained is that the bubbles (cavitation bubbles) separated from the oil by cavitation collapse or vibrate at a high speed due to a sudden change in oil pressure, and the impact pressure generated thereby propagates. It is assumed that the impact pressure transmitted to the out-side oil chamber side wear ring attached to the outer periphery of the piston is greatly relieved because the radius gap is very small.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態(以下、本実施形態と記す)に係るダイカストマシンで用いる射出シリンダの断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an injection cylinder used in a die casting machine according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment).
図1において、1は射出シリンダ(射出用の油圧シリンダ)、2はシリンダ、3はシリンダ2内を往復動するピストン、4はピストン3に一体に固定されたピストンロッド、5は油室A、6は油室A5の油流通口、7は油室B、8は油室B7の油流通口である。
In FIG. 1, 1 is an injection cylinder (hydraulic cylinder for injection), 2 is a cylinder, 3 is a piston that reciprocates in the
図1に示す構成において、ピストンロッド4の先端には、図示していないがカップリングを介して、プランジャロッド(1ショット毎に金属溶湯が注ぎ込まれる射出スリーブ内を前後進するプランジャロッド)の後端が連結されており、ピストン3およびピストンロッド4の前進(図1で左行方向の移動)によって、図示せぬプランジャロッドが前進して、金型内への金属溶湯の射出・充填が行われるようになっている。
In the configuration shown in FIG. 1, the
また、図1に示す射出シリンダ1は、図示を割愛してあるが、図4の(a)を用いて説明したのと同様のイン絞りによる速度制御によって、射出・充填を行うようになっている。すなわち、ピストン3を前進させる際における射出シリンダ1への油流入側(イン側)で流量制御弁(絞り弁)によって速度制御を行い、ピストン3を前進させる際における射出シリンダ1からの油流出側(アウト側)では速度制御を行わない、イン絞りによる速度制御によって、射出・充填を行うようになっている。さらに、図示していないが、射出・充填時には、油流通口6を通して油室A5には、ガスの圧縮力を利用して1ショット毎にアキュームレータに昇圧して蓄えた高圧の圧油が、一気に送り込まれるようになっており、これにより、8.0m/秒以上の射出速度が得られるようになっている。
The injection cylinder 1 shown in FIG. 1 is omitted from illustration, but injection and filling are performed by the same speed control by the in-throttle as described with reference to FIG. Yes. That is, speed control is performed by the flow control valve (throttle valve) on the oil inflow side (in side) to the injection cylinder 1 when the
図2は、本実施形態のピストン3とシリンダ2との関係を示す要部拡大図で、ここでは、ピストン3に螺合・固着されるピストンロッド4の図示は割愛してある。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing the relationship between the
図2において、11は、ピストン3の外周に形成された2つの環状のウェアリング装着溝、12は、ピストン3の外周に形成され、2つのウェアリング装着溝11の間に位置するシールリング装着溝である。ウェアリング装着溝11には、ピストン3の摺動特性を良好なものに確保するためのウェアリング(スライドリング)13が装着され、シールリング装着溝12には、油をシールし油室A5と油室B7とを遮断するためのシールリング14が装着されており、シールリング14は2つのリング14a、14bで構成されたものとなっている。
In FIG. 2,
また、図2において、Dはシリンダ2の内径(内直径)、dはピストン3の外径(外直径)、Sはシリンダ2の内周面とピストン3の外周面との間の半径隙間を、それぞれ示しており、本発明においては、半径隙間Sを、0.030〜0.006mmの範囲に設定してあり、この半径隙間Sが0.030〜0.006mmの範囲という値は、ピストン用ウェアリングのメーカ推奨値(カタログ記載値)よりも1オーダ小さい値となっている。
In FIG. 2, D is the inner diameter (inner diameter) of the
図3は、ピストン3の外径dが、90、110、120mmである際の、本発明による半径隙間Sとメーカ推奨値による半径隙間Sとを対比して示す表図である。図3に示すように、本発明による半径隙間Sは、メーカ推奨値よりも大幅に小さく、図3の右側に実験結果として記載しているように、200万回ショット(射出速度8.0m/秒)を超えても、油室B7側のウェアリング13には何らの損傷も見られなかった。これに対して、メーカ推奨値による半径隙間Sを採用した場合には、50万回ショット(射出速度5.5m/秒)前後で油室B7側のウェアリング13に割れが発生した。時間の制約で200万回を大きく超えるショット経過後の確認はとれていないが、本発明の半径隙間Sでは、200万回のショットを経過しても油室B7側のウェアリング13には異常が見られないことから、500万回ショットを超える耐久性能が得られることが期待できる。
FIG. 3 is a table showing a comparison of the radial gap S according to the present invention and the radial gap S according to the manufacturer's recommended value when the outer diameter d of the
上記のような結果が得られる所以は、キャビテーションに起因する衝撃圧力が伝搬する前記した半径隙間Sが非常に小さいので、ピストン3の外周に装着した油室B7側のウェアリング13に伝わる衝撃圧力が、大幅に緩和されるためであると推察される。
The reason why the above results are obtained is that the above-mentioned radial gap S through which the impact pressure due to cavitation propagates is very small, so that the impact pressure transmitted to the
以上、本発明を図示した実施形態によって説明したが、油室B7側のウェアリング13よりも油室B7側寄りのピストン3の外周面に、ラビリンス溝を形成するなどして、公知のラビリンスシールを付設することによって、より一層、キャビテーションに起因する衝撃圧力を緩和できると考えられる。
Although the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiment, a known labyrinth seal is formed by forming a labyrinth groove on the outer peripheral surface of the
1 射出シリンダ(射出用の油圧シリンダ)
2 シリンダ
3 ピストン
4 ピストンロッド
5 油室A
6 油流通口
7 油室B
8 油流通口
11 ウェアリング装着溝
12 シールリング装着溝
13 ウェアリング
14 シールリング
D シリンダの内径
d ピストンの外径
S シリンダの内周面とピストンの外周面との間の半径隙間
1 Injection cylinder (hydraulic cylinder for injection)
2
6
8
Claims (4)
前記油圧シリンダのシリンダ内周面とピストン外周面との間の半径隙間を、0.030〜0.006mmの範囲に設定したことを特徴とするダイカストマシン。 There is a hydraulic cylinder that drives a plunger rod for injecting and filling molten metal into the mold. When the piston of the hydraulic cylinder is advanced, speed control is performed on the oil inflow side to the hydraulic cylinder, and the piston is advanced. In the die casting machine that does not perform speed control on the oil outflow side from the hydraulic cylinder in
A die casting machine, wherein a radial gap between a cylinder inner peripheral surface and a piston outer peripheral surface of the hydraulic cylinder is set in a range of 0.030 to 0.006 mm.
前記ピストンの外周には、シールリング装着溝と、このシールリング装着溝の両外側に位置するウェアリング装着溝が形成され、前記シールリング装着溝にはシールリングが装着され、前記ウェアリング装着溝にはウェアリングが装着されたことを特徴とするダイカストマシン。 In the die casting machine according to claim 1,
A seal ring mounting groove and a wear ring mounting groove located on both outer sides of the seal ring mounting groove are formed on the outer periphery of the piston, and a seal ring is mounted on the seal ring mounting groove, and the wear ring mounting groove Is a die-casting machine that features a wear ring.
前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間にラビリンスシールを設けたことを特徴とするダイカストマシン。 In the die-casting machine according to claim 1 or 2,
A die casting machine, wherein a labyrinth seal is provided between the cylinder inner peripheral surface and the piston outer peripheral surface.
前記ピストンの最大前進速度は8m/秒以上であることを特徴とするダイカストマシン。 In the die-casting machine according to claim 1, 2 or 3,
A die casting machine, wherein the maximum forward speed of the piston is 8 m / sec or more.
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