JP2010012490A - 射出シリンダ性能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際に溶湯を鋳造型内に射出する際にピストンロッドに付与される負荷状態をより忠実に再現できる射出シリンダ性能測定装置を提供する。
【解決手段】 射出シリンダ性能測定装置１０は、プランジャ３０と横シリンダ２６と作動液体２９とサーボ弁１６を備える。プランジャ３０の後端部３０ｂには、射出シリンダのピストンロッド５０が接続される。横シリンダ２６には、プランジャ３０が進退可能に挿入されている。横シリンダ２６には、プランジャ３０の前進移動に伴って体積が減少する作動室２７が形成されている。作動室２７には、開口２２が形成されている。作動液体２９は、作動室２７に充填される。サーボ弁１６は、横シリンダ２６の開口２２を通過する作動液体２９の通過抵抗を調節する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶融材料を成形型に射出するために用いられる射出シリンダの性能を測定する射出シリンダ性能測定装置に関する。

特許文献１には、射出シリンダの性能を測定する射出シリンダ性能測定装置が開示されている。この射出シリンダ性能測定装置を用いることによって、実際に溶融材料を成形型に射出することなく、射出シリンダの性能を測定することができる。この射出シリンダ性能測定装置は、プランジャと、プランジャが進退可能に挿入されているシリンダを備えている。シリンダには、プランジャの前進移動に伴って体積が減少する作動室が形成されている。プランジャには、射出シリンダのピストンロッドが接続される。作動室には、作動液体が充填される。また、作動室には、開口が形成されている。開口には、連通路が接続されている。この射出シリンダ性能測定装置では、射出シリンダのピストンロッドがプランジャを押圧することによって、作動室内の作動液体が連通路を通過して作動室外に排出される。

特許文献１の射出シリンダ性能測定装置では、連通路に配置されたオリフィスプレートを付け替えることによって、連通路の開口面積を変化させることができる。これにより、ピストンロッドに付与される負荷を変えることができる。

特開２００６−２３９９７２号公報

上記した特許文献１の射出シリンダ性能測定装置では、実際に溶融材料を成形型に射出することなく、射出シリンダの性能を測定することが可能である。また、特許文献１の射出シリンダ性能測定装置では、オリフィスプレートを交換することによって、射出シリンダに付与される負荷を変えることができる。

しかしながら、例えば、実際の射出工程では、射出速度を変えるために、１ストロークの間にピストンロッドの移動速度を変化させることがある。このとき、射出シリンダに付与される負荷は、１ストロークの間に変化する。特許文献１の射出シリンダ性能測定装置では、１ストロークの間に射出シリンダに付与される負荷を制御することができない。したがって、特許文献１の射出シリンダ性能測定装置では、実際の射出工程でピストンロッドに付与される負荷を忠実に再現できない場合がある。

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、実際に溶融材料を成形型内に射出する際に、ピストンロッドに付与される負荷状態をより忠実に再現できる射出シリンダ性能測定装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の射出シリンダ性能測定装置は、射出成形装置に成形型と換えて取り付けられる。この射出シリンダ性能測定装置は、プランジャとシリンダと作動液体と抵抗調節装置を備えている。プランジャは、一方の端が射出シリンダのピストンロッドに接続される。シリンダには、プランジャの他方の端が進退可能に挿入されている。シリンダには、プランジャの前進移動に伴って体積が減少する作動室が形成されている。作動室には、開口が形成されている。作動液体は、作動室に充填される。抵抗調節装置は、作動室の開口を通過する作動液体の通過抵抗を調節する。

この射出シリンダ性能測定装置では、射出シリンダによってピストンロッドが射出時と同様に前進されると、プランジャが前進移動する。これにより、作動室の体積が減少して、作動室内に充填された作動液体が開口を通過してシリンダ外に排出される。この射出シリンダ性能測定装置では、射出シリンダに付与される負荷を、抵抗調節装置によって作動室の開口を通過する作動液体の通過抵抗を変化させることによって変えることができる。即ち、射出シリンダに付与される負荷を、１ストロークの間で随時変化させることができる。例えば、オリフィスプレート等を交換する必要がないので、ピストンロッドのストロークを一旦停止させる必要がない。この射出シリンダ性能測定装置では、実際の射出時に射出シリンダに付与される負荷を、より忠実に再現することができる。

この射出シリンダ性能測定装置では、プランジャの位置を測定する位置測定装置をさらに備えていることが好ましい。そして、抵抗調節装置は、位置測定装置によって測定されたプランジャの位置に応じて作動液体の通過抵抗を変化させることが好ましい。
この構成では、実際のピストンロッドの変位に合わせて、射出シリンダに付与する負荷を変化させることができる。

上記した射出シリンダ性能測定装置では、プランジャに、シリンダの外側に位置する部分にフランジが設けられていることが好ましい。また、シリンダに、フランジが当接可能な位置に弾性体が配置されていることが好ましい。そして、プランジャは、フランジが弾性体から離間する第１位置からフランジが弾性体に当接する第２位置を通過してフランジが弾性体を圧縮する第３位置までの間を移動可能であることが好ましい。

実際の射出成形では、成形型の製品キャビティ内に溶融材料が充填された後、ピストンロッドによって溶融材料に大きな圧力を付与する増圧工程を実施することがある。増圧工程時のピストンロッドの圧力が作動液体に付与されると、シリンダ等の作動液体に接する部品に大きな圧力が作用する。このことから、作動液体に接する部品を増圧工程時の作動液体の圧力に耐え得る構造にしなければならない。
この射出シリンダ性能測定装置では、ピストンロッドの力が弾性体によって吸収される。これにより、作動液体に接する部品を増圧工程時の作動液体の圧力に耐え得る構造にしなくてもよい。

増圧工程時に射出シリンダに付与される負荷を再現する射出シリンダ性能測定装置も新規で有用である。即ち、射出シリンダ性能測定装置は、射出成形装置に成形型と換えて取り付けられる。この射出シリンダ性能測定装置は、プランジャとシリンダと作動液体を備えている。プランジャは、一方の端が射出シリンダのピストンロッドに接続される。シリンダには、プランジャの他方の端が進退可能に挿入されている。シリンダには、プランジャの前進移動に伴って体積が減少する作動室が形成されている。作動室には、開口が形成されている。作動液体は、作動室に充填される。プランジャには、シリンダの外側に位置する部分にフランジが設けられている。シリンダには、フランジが当接可能な位置に弾性体が配置されている。プランジャは、フランジが弾性体から離間する第１位置からフランジが弾性体に当接する第２位置を通過してフランジが弾性体を圧縮する第３位置までの間を移動可能である。

この射出シリンダ性能測定装置では、ピストンロッドの力が弾性体によって吸収される。これにより、作動液体に接する部品を増圧工程時の作動液体の圧力に耐え得る構造にしなくてもよい。また、弾性体の種類を変えることによって、増圧工程時に射出シリンダに付与される負荷を変化させることができる。

本発明によると、実際に溶融材料を成形型に射出したときに、射出シリンダに付与される負荷状態を再現することができる。これにより、実際に射出成形をしなくても、射出シリンダの性能を的確に測定することができる。

本発明の技術的な特徴について列記する。
（特徴１） 抵抗調節装置は、開度が調節可能な開度調節弁（例えばサーボバルブ）であってもよい。あるいは、開口の開度を調節可能なオリフィスであってもよい。また、あるいは、開口の外側に連通する圧力室を設けて圧力室内の圧力を変化させる等、様々な構成を採用することができる。
（特徴２） 抵抗調節装置は、位置測定装置によって測定されたプランジャの位置に応じて作動液体の通過抵抗を変化させてもよい。例えば、実際の射出工程において、射出シリンダに付与される負荷が変化する場合には、抵抗調節装置によって、その実際の射出工程に対応する負荷が射出シリンダに付与されるように抵抗を調節することができる。また、実際の射出工程において、射出シリンダに付与される負荷が変化しない場合には、抵抗調節装置によって、抵抗を調節しなくてもよい。本発明の射出シリンダ性能測定装置は、構成する部品を取り替えることなく、様々な射出シリンダの負荷形態を再現することができる。
（特徴３） プランジャに設けられるフランジは、プランジャの全周に設けられていてもよいし、プランジャの周方向の一部に設けられていてもよい。
（特徴４） シリンダに配置されている弾性体は、例えば、皿ばねであってもよく、樹脂製ゴムやスプリング等の様々な弾性体を含む。弾性体は、増圧工程時にピストンロッドに付与される負荷状態に応じて適宜選択することができる。また、皿ばねを重ね合わせる枚数等も適宜選択することができる。

本発明を具現化した実施例に係る射出シリンダ性能測定装置を図面を参照して説明する。図１は、射出シリンダ性能測定装置１０の縦断面図である。射出シリンダ性能測定装置１０は、射出成形装置に成形型の代わりに取り付けられる。射出シリンダ性能測定装置１０は、横シリンダ２６とプランジャ３０とサーボ弁１６と縦シリンダ１２と位置検知センサ２８を備えている。
横シリンダ２６は、略水平方向に伸びる円筒形状である。横シリンダ２６は、一方の端（図１の左側の端）が第１支持部材２０によって支持されており、中間部が第２支持部材２４によって支持されている。横シリンダ２６の一方の端部には、上方に開口する開口２２が形成されている。横シリンダ２６の他方の端（図１の右側の端）には、複数の皿ばね３４と当接部材３５が重ねて配置されている。皿ばね３４と当接部材３５は、横シリンダ２６の先端に固定部材３６を介して固定されている。皿ばね３４と当接部材３５の中心部は、横シリンダ２６の中空部２６ａの孔径よりも若干小さい孔径の開口３４ａ，３５ａが形成されている。横シリンダ２６の中空部２６ａには、その軸心に軸方向に伸びる位置検知センサ２８が配置されている。位置検知センサ２８は、後述するプランジャ３０の位置を検知する。図２に示すように、位置検知センサ２８は、ＣＰＵ４０に接続されている。位置検知センサ２８は、検知したプランジャ３０の位置情報をＣＰＵ４０に送信する。

横シリンダ２６の中空部２６ａには、プランジャ３０が嵌挿されている。プランジャ３０は、横シリンダ２６の軸方向にスライド可能に配置されている。プランジャ３０は、中空部２６ａから皿ばね３４の開口３４ａと当接部材３５の開口３５ａを通過して、中空部２６ａ外に伸びている。プランジャ３０の前端部３０ａ（図１の左側の端）は、その径が横シリンダ２６の中空部２６ａの径と略同一に形成されている。前端部３０ａと横シリンダ２６によって作動室２７が形成されている。作動室２７には、例えば作動油等の作動液体２９が充填されている。プランジャ３０の中間部は、その直径が横シリンダ２６の中空部２６ａの孔径よりも小さく、開口３４ａ，３５ａの孔径と略同一である。プランジャ３０は、横シリンダ２６の中空部２６ａ内に配置されたストッパ３１に前端部３０ａが当接することによって、横シリンダ２６から脱落することが防止されている。

プランジャ３０の後端部３０ｂ（図１の右側の端）には、ジョイント３８を介して鋳造装置の射出シリンダ（図示省略）から伸びるピストンロッド５０が接続される。プランジャ３０には、横シリンダ２６の外側に位置する部分にフランジ３０ｃが設けられている。フランジ３０ｃは、プランジャ３０の軸方向の中央よりも後端部３０ｂ寄りに形成されている。フランジ３０ｃの直径は、当接部材３５の開口３５ａの孔径よりも大きい。プランジャ３０の軸心には、位置検知センサ２８が挿入される挿入穴３２が形成されている。

横シリンダ２６は、開口２２から連通路１８を介して縦シリンダ１２に連通している。縦シリンダ１２は、略垂直方向に伸びる円筒形状である。縦シリンダ１２の中空部１２ａには、ピストン１４が摺動可能に嵌挿されている。縦シリンダ１２の上面には、排気経路１２ｂが設けられている。縦シリンダ１２内の空気は、ピストン１４の上昇に伴って、排気経路１２ｂから外部に排気される。

開口２２と連通路１８との間には、サーボ弁１６が配置されている。サーボ弁１６は、その開度を調節することによって、連通路１８を流れる作動液体２９の抵抗を調節することができる。サーボ弁１６は、従来の開度を調整することができる開度調整弁であればよい。
図２に示すように、サーボ弁１６は、ＣＰＵ４０に接続されている。サーボ弁１６は、ＣＰＵ４０によってその開度が調節される。

射出シリンダ性能測定装置１０は、射出成形装置の固定プラテン５２と可動プラテン５４とによって、第１支持部材２０と第２支持部材２４とが挟持されることによって、射出成形装置に取り付けられる。また、第１支持部材２０は、ダイベース５６によって下方から支持される。横シリンダ２６の他方の端部は、射出装置固定フレーム５８に向かって伸びている。ピストンロッド５０は、射出装置固定フレーム５８の貫通孔５８ａからプランジャ３０に向かって伸びている。

次に、射出シリンダ性能測定装置１０の動作について説明する。図１は、フランジ３０ｃが当接部材３５から最も離間した状態（第１位置）を示している。射出シリンダが駆動されると、図１に示す状態から、射出シリンダのピストンロッド５０が図１の左側に向かって移動される。ピストンロッド５０は、プランジャ３０を図１の右側に向けて押圧する。プランジャ３０が押圧されると、その前端部３０ａが横シリンダ２６内の作動液体２９を押圧する。これにより、横シリンダ２６内の作動液体２９は、開口２２からサーボ弁１６を介して連通路１８に流入し、縦シリンダ１２に到達する。縦シリンダ１２に到達した作動液体２９は、ピストン１４を押し上げる。

ＣＰＵ４０は、位置検知センサ２８から送信されたプランジャ３０の位置情報に基づいてサーボ弁１６の開度を調節する。ＣＰＵ４０には、プランジャ３０の位置に応じたサーボ弁１６の開度を示すプログラムが予め設定されている。このプログラムは、射出シリンダ５０に付与したい負荷状態に合わせて適宜変更することができる。サーボ弁１６の開度を調節することによって、開口２２から横シリンダ２６外に排出される作動液体２９の流動抵抗を変化させることができる。これにより、ピストンロッド５０に付与される負荷を変化させることができる。従来の射出シリンダ性能測定装置では、ピストンロッド５０に付与される負荷を変化させるために、オリフィスを交換しなければならない。一方において、射出シリンダ性能測定装置１０では、サーボ弁１６の開度を調節するだけでよいので、ピストンロッド５０の移動中にピストンロッド５０に付与される負荷を随時変化させることができる。
例えば、実際の鋳造工程では、ピストンロッド５０の移動速度を低速から高速に切り替えることがある。この場合、ピストンロッド５０に付与される負荷は、ピストンロッド５０の移動速度によって変化する。射出シリンダ性能測定装置１０では、実際の鋳造工程におけるピストンロッド５０の移動速度に合わせて、サーボ弁１６の開度を調節することによって、ピストンロッド５０に付与される負荷を連続的に変化させることができる。

また、射出シリンダ性能測定装置１０では、開口２２から横シリンダ２６外に排出される作動液体２９の流動抵抗を変化させるために、サーボ弁１６が使用されている。サーボ弁１６は、応答性が高く、迅速に作動液体２９の流動抵抗を変えることができる。これにより、より実際の鋳造工程に即した負荷をピストンロッド５０に付与することができる。

図１の状態から、プランジャ３０が図１の左側に移動されると、図３の状態に至る。図３の状態では、プランジャ３０のフランジ３０ｃが当接部材３５に当接する（第２位置）。図２の状態から、さらにプランジャ３０が左側に移動されると、フランジ３０ｃによって、当接部材３５が圧縮される。図４は、当接部材３５が圧縮された状態（第３位置）を示す。フランジ３０ｃが当接部材３５に当接した後のピストンロッド５０の押圧力は、皿ばね３４によって吸収される。

実際の鋳造工程では、鋳造型の製品キャビティ内に溶湯が充填された後、ピストンロッド５０によって溶湯に圧力を付与する増圧工程が実施される。プランジャ３０のフランジ３０ｃと皿ばね３４が配置されていない場合、増圧工程を再現するために、ピストンロッド５０の力を強くすると、プランジャ３０を介して横シリンダ２６、サーボ弁１６及び縦シリンダ１２内の作動液体２９に高い圧力が付与されることとなる。このことから、横シリンダ２６、サーボ弁１６及び縦シリンダ１２を増圧工程時の作動液体２９の圧力に耐え得る構造にしなければならない。一方において、射出シリンダ性能測定装置１０では、ピストンロッド５０の力がプランジャ３０のフランジ３０ｃから皿ばね３４に伝達され、皿ばね３４の弾性変形によって吸収される。これにより、横シリンダ２６、サーボ弁１６及び縦シリンダ１２内の作動液体２９に高い圧力が付与されることを防止することができる。

また、増圧工程におけるピストンロッド５０の力が作動液体２９に付与される場合、増圧工程におけるピストンロッド５０に付与される力の特性は、作動液体２９の材質等によって決定される。そのため、実際の増圧工程におけるピストンロッド５０に付与される力の特性に合わせるためには、作動液体２９を入れ換える必要がある。一方において、射出シリンダ性能測定装置１０では、皿ばね３４の弾性係数や枚数等を換えるだけで、ピストンロッド５０に付与される力の特性を変化させることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

射出シリンダ性能測定装置の縦断面図であって、プランジャが第１の位置にある状態を示す。 射出シリンダ性能測定装置の制御系統を示すブロック図。 射出シリンダ性能測定装置の縦断面図であって、プランジャが第２の位置にある状態を示す。 射出シリンダ性能測定装置の縦断面図であって、プランジャが第３の位置にある状態を示す。

符号の説明

１０：射出シリンダ性能測定装置
１２：縦シリンダ
１２ａ：中空部
１４：ピストン
１６：サーボ弁
１８：連通路
２２：開口
２６：横シリンダ
２６ａ：中空部
２７：作動室
２８：位置検知センサ
２９：作動液体
３０：プランジャ

Claims (4)

1. 射出成形装置に成形型と換えて取り付けられる射出シリンダ性能測定装置であって、
   一方の端が射出シリンダのピストンロッドに接続されるプランジャと、
   プランジャの他方の端が進退可能に挿入されており、プランジャの前進移動に伴って体積が減少する作動室が形成されており、その作動室に開口が形成されているシリンダと、
   作動室に充填される作動液体と、
   作動室の開口を通過する作動液体の通過抵抗を調節する抵抗調節装置と、
   を備える射出シリンダ性能測定装置。
2. プランジャの位置を測定する位置測定装置をさらに備えており、
   抵抗調節装置は、位置測定装置によって測定されたプランジャの位置に応じて作動液体の通過抵抗を変化させることを特徴とする請求項１に記載の射出シリンダ性能測定装置。
3. プランジャには、シリンダの外側に位置する部分にフランジが設けられており、
   シリンダには、フランジが当接可能な位置に弾性体が配置されており、
   プランジャは、フランジが弾性体から離間する第１位置からフランジが弾性体に当接する第２位置を通過してフランジが弾性体を圧縮する第３位置までの間を移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出シリンダ性能測定装置。
4. 射出成形装置に成形型と換えて取り付けられる射出シリンダ性能測定装置であって、
   一方の端が射出シリンダのピストンロッドに接続されるプランジャと、
   プランジャの他方の端が進退可能に挿入されており、プランジャの前進移動に伴って体積が減少する作動室が形成されており、その作動室に開口が形成されているシリンダと、
   作動室に充填される作動液体と、
   を備えており、
   プランジャには、シリンダの外側に位置する部分にフランジが設けられており、
   シリンダには、フランジが当接可能な位置に弾性体が配置されており、
   プランジャは、フランジが弾性体から離間する第１位置からフランジが弾性体に当接する第２位置を通過してフランジが弾性体を圧縮する第３位置までの間を移動可能である射出シリンダ性能測定装置。
   

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