JP2021137838A - ダイカストマシンの油圧システム、それを備えた射出装置、およびダイカスト成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出装置の加速度が十分に高くても、オーバーシュートを抑えて目標速度に制御することが可能なダイカスト成形の油圧システム、それを備えた射出装置、およびダイカスト成形方法を提供すること。【解決手段】ダイカストマシンの油圧システム１０は、ダイカストマシン１００の射出装置２０を油圧により駆動する射出シリンダ１１と、射出シリンダ１１に作動油を供給する油圧源（１３，１２１，１２２）と、射出シリンダ１１に供給される作動油の流量を調整可能な流量調整部１４とを備える。流量調整部１４は、直列に配置される第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカストマシンに用いられる油圧システム、それを備えた射出装置、およびダイカスト成形方法に関する。

近年、薄肉かつ投影面積のより大きなダイカスト成形品が求められている。そうした成形品に対応するキャビティの全体に亘り溶湯を迅速に充填するため、射出装置により射出される溶湯の最大速度および加速度の高速化を図る必要がある。

ダイカストマシンの射出装置は、射出シリンダおよびアキュムレータ等の油圧源を含む油圧システムと、射出シリンダのピストンロッドに結合したプランジャと、キャビティに連通したスリーブとを備えている。かかる射出装置は、射出シリンダによりプランジャを駆動してスリーブ内の溶湯をキャビティに向けて射出する。

特許文献１に記載された射出装置は、高速射出用のアキュムレータと、昇圧保持用のアキュムレータとを備えており、それぞれのアキュムレータは、ノンリーク式サーボバルブを介して射出シリンダ内のピストンヘッド側油室に接続されている。
特許文献１においては、油圧ポンプにより射出シリンダに与えられる油圧によってプランジャを低速で前進させ、プランジャのチップにより押された溶湯がゲートに到達したならば、油圧源を高速射出用のアキュムレータに切り替えて高速射出用のサーボバルブを開くことで、プランジャによる射出速度を増加させて溶湯をキャビティに充填する。

また、射出成形機のスクリュを駆動する特許文献２の油圧式射出装置は、油圧回路上に並列に配置される４ポート式の第１サーボ弁および第２サーボ弁を備えている。第１サーボ弁の各ポートは、射出シリンダのロッド側油室、ヘッド側油室、アキュムレータ、およびオイルタンクに接続されている。第２サーボ弁の各ポートの接続先も同様である。特許文献２によれば、同一の特性を備える第１サーボ弁および第２サーボ弁に対して同一の指令を並列に送ることにより、制御遅れをなくしている。

特開２００９−１０７０１０号公報 特開２００７−２５３３８９号公報

射出最大速度の増加は、アキュムレータ等の並列接続による大容量化によって実現できるとしても、低速域から高速域へと射出速度を切り替える際の加速度を増加させることは難しい。
加速度を増加させようとすると、より短時間で大流量の作動油の流れを制御する必要がある。例えば、充填用アキュムレータに接続されたサーボバルブを一旦全開にした後、目標速度に到達する直前から、サーボバルブの開度を目標速度に対応する開度に調整する必要があり、このサーボバルブの動作は瞬時に精度良くなされることが要求される。
しかし、こうした俊敏な動作は、ボールねじを介してサーボモータとスプールとが一体化された電子制御式バルブユニットによっても、慣性等の影響により実現出来ていない。全開状態から開度調整指令どおりの開度にサーボバルブが追従するまでの機械的および電気的な遅れにより、目標速度を超過する現象であるオーバーシュートが発生することを避けるためには、射出装置の加速度を抑えざるを得ない。

以上より、本発明は、射出装置の加速度が十分に高くても、オーバーシュートを抑えて目標速度に制御することが可能なダイカスト成形の油圧システム、それを備えた射出装置、およびダイカスト成形方法を提供することを目的とする。

本発明のダイカストマシンの油圧システムは、ダイカストマシンの射出装置を油圧により駆動する射出シリンダと、射出シリンダに作動油を供給する油圧源と、射出シリンダに供給される作動油の流量を調整可能な流量調整部と、を備える。
流量調整部は、直列に配置される第１流量調整弁および第２流量調整弁を含む。

本発明のダイカストマシンの油圧システムにおいて、流量調整部は、射出シリンダのピストンロッド側の油室に連通していることが好ましい。

本発明のダイカストマシンの油圧システムにおいては、第１流量調整弁および第２流量調整弁のうち任意に選択されるいずれか一方が、射出シリンダ側に位置し、他方が、作動油を貯留する貯留タンク側に位置していることが好ましい。

本発明のダイカストマシンの油圧システムは、第１流量調整弁および第２流量調整弁へ開度の指令を発する制御部を備え、制御部は、射出装置の射出速度を低速域から高速域へと切り替える際には、第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、第２流量調整弁へ開度減少の指令を発することが好ましい。

本発明のダイカストマシンの油圧システムにおいて、第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、第２流量調整弁は、全開状態から開度を減少させることが好ましい。

本発明のダイカストマシンの射出装置は、金型に形成されるキャビティに連通するスリーブと、スリーブに対して進退可能なプランジャと、プランジャを駆動する上述の油圧システムと、を備える。

また、本発明は、ダイカストマシンの射出装置を油圧により駆動する射出シリンダと、射出シリンダに作動油を供給する油圧源と、射出シリンダに供給される作動油の流量を調整可能な流量調整部と、を備える油圧システムを用いるダイカスト成形方法であって、流量調整部は、直列に配置される第１流量調整弁および第２流量調整弁を含み、射出装置により相対的に低い速度域にて溶湯を射出する低速射出ステップから、射出装置により相対的に高い速度域にて溶湯を射出する高速射出ステップへと切り替える際に、第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて射出装置の射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、記第２流量調整弁へ開度減少の指令を発する。

本発明によれば、第１流量調整弁および第２流量調整弁のそれぞれに遅れ時間を見越したタイミングで制御部から順次指令を送ることにより、射出速度の切替時に第１流量調整弁を全開状態とし、単一の流量調整弁を備える場合にはオーバーシュートが発生する程の加速度で射出装置を目標速度に到達させる一方で、第２流量調整弁を絞り射出装置を急減速させることが可能となるので、加速度が十分に高くても、オーバーシュートを抑えつつ目標速度に制御することができる。
こうした第１流量調整弁および第２流量調整弁の動作の連携により射出装置の急加速および急減速が可能となることで、より短時間での溶湯の充填を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの油圧システムを示す図である。 図１に示す油圧システムにより駆動される射出装置を備えたダイカストマシンを示す図である。 図１および図２に示す射出装置および油圧システムに関し、低速射出ステップおよび高速射出ステップからなる射出工程と、増圧工程とにおける速度および圧力の変化を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、射出速度の切替時における第１流量調整弁および第２流量調整弁の動作を説明するためのグラフである。（ａ）は、制御部から各流量調整弁へ開度指令が発せられるタイミングを示し、（ｂ）は、各流量調整弁の開度の変化を示している。図４（ａ）および（ｂ）のいずれにおいても、第１流量調整弁の値を実線（＃１）で示し、第２流量調整弁の値を一点鎖線（＃２）で示している。 また、図４（ｂ）においては、第１流量調整弁の全開時の開度Ａ_１−２を１００％としたときの弁の開度を示すとともに、第２流量調整弁の全開時の開度Ａ_２−１を１００％としたときの弁の開度を示している。図４（ａ）の開度指令の開度も上記に準じる。 （ａ）は、本発明の実施形態について、２つの流量調整弁からなる流量調整部全体としての流量と、射出速度とを模式的に示すグラフである。（ｂ）は、比較例について、単一の流量調整弁の流量と、射出速度とを模式的に示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１に示す油圧システム１０は、図２に示すダイカストマシン１００に備わる射出装置２０を油圧により駆動する。油圧システム１０により射出装置２０を例えば図３に示す速度および圧力により動作させる射出工程Ｓ１および増圧・保圧工程Ｓ２を経て、ダイカスト成形による鋳造品を得ることができる。

ダイカストマシン１００は、図２に構成の一例を簡略に示すように、溶湯が充填されるキャビティ２を形成する固定金型３および可動金型４と、固定金型３および可動金型４に型締め力を与える型締め装置５と、キャビティ２に溶湯を射出する射出装置２０とを備えている。型締め装置５は、固定プラテン５１と、図示しない可動プラテンおよびタイバーとを備えている。

射出装置２０は、固定プラテン５１に設けられたスリーブ２１と、スリーブ２１に対して進退可能に設けられるプランジャ２２とを備えている。プランジャ２２のロッド２２Ａは、油圧システム１０の射出シリンダ１１のピストンロッド１１０Ｂに対して、カップリング２２１を介して結合している。

アルミニウム合金等の溶湯を注入口２１Ａからスリーブ２１の内側に注入した後、射出シリンダ１１によりプランジャ２２をキャビティ２に向けて前進させると、プランジャ２２のチップ２２Ｂによりスリーブ２１内から溶湯２３が押し出され、固定金型３に形成されたランナ２４やゲート２５を通りキャビティ２に向けて射出される（射出工程Ｓ１）。
プランジャ２２がキャビティ２に向けて移動する速度のことを「射出速度」と称する。

射出工程Ｓ１の開始時から、プランジャ２２の前進によりスリーブ２１に溶湯が満たされ、溶湯がゲート２５に到達するまでの間は、プランジャ２２が相対的に低い低速域、例えば速度ｖ_Ｌにて駆動される（低速射出ステップＳ１１）。溶湯がゲート２５に到達するとプランジャ２２による射出速度が相対的に高い高速域、例えば目標速度ｖ_Ｔへと切り替えられ（高速射出ステップＳ１２）、プランジャ２２を一気に前進させて溶湯をキャビティ２に充填する。

ここで、製品が薄肉であるほど金型３，４による溶湯の抵抗が大きく、また、金型３，４の分割面に対するキャビティ２およびランナ２４の投影面積が大きいほど溶湯の流動長が長い。そのため、特に、薄肉や投影面積が大きい製品を成形する場合は、金型により溶湯が凝固しないうち、つまり出来るだけ短時間のうちに、キャビティ２全体に溶湯が行き渡るように、低速射出ステップＳ１１から高速射出ステップＳ１２へと急激に射出速度を増加させて大流量で溶湯を射出する必要がある。

図１は、油圧システム１０の油圧回路の一例を示している。油圧システム１０は、射出装置２０（図２）を油圧により駆動する射出シリンダ１１と、いずれも蓄圧器である充填用アキュムレータ１２１および増圧用アキュムレータ１２２と、油圧ポンプ１３と、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２を含み、射出シリンダ１１に供給される作動油の流量を調整可能な流量調整部１４と、開閉弁１５１〜１５４と、油圧ポンプ１３への作動油の逆流を防ぐチェック弁１６と、作動油を貯留する貯留タンク１７と、流量調整部１４や開閉弁１５１〜１５４の動作を制御する制御部１８とを備えている。

射出シリンダ１１は、シリンダ本体１１１と、ピストン１１０と、ピストンヘッド１１０Ａ側の流入油室１１Ａと、ピストンロッド１１０Ｂ側の排出油室１１Ｂとを備えている。流入油室１１Ａは、開閉弁１５１，１５２が開閉されることにより、充填用アキュムレータ１２１と増圧用アキュムレータ１２２とに切り替え可能に接続される。

排出油室１１Ｂは、流量調整部１４を介して貯留タンク１７に接続されている。排出油室１１Ｂからの作動油の排出流量を流量調整部１４により調整すると、充填用アキュムレータ１２１から流入油室１１Ａに供給される作動油により射出シリンダ１１に得られる油圧が調整されることで、プランジャ２２による射出速度が制御される。

排出油室１１Ｂに連通した流量調整部１４により射出シリンダ１１のピストンロッド１１０Ｂ側が絞られていると、充填用アキュムレータ１２１から流入油室１１Ａへの作動油の供給によりピストン１１０に作用する圧力に対する背圧を排出油室１１Ｂに与えることができるので、負荷の変動に対して射出シリンダ１１の動作を安定させることができる。
加えて、流量調整弁１４１，１４２の動作に対するプランジャ２２の追従性が高い。例えば、開閉弁１５１，１５４を開いて充填用アキュムレータ１２１から流入油室１１Ａに油圧を付与しておくことで、流量調整部１４の流量調整弁１４１，１４２の動作に追従してプランジャ２２を応答性よく動作させることができる。

本実施形態とは異なり、流量調整部１４が流入油室１１Ａに接続されることも許容される。その場合でも、流入油室１１Ａに流入する作動油の流量が流量調整部１４により調整されることで、プランジャ２２による射出速度が制御される。

充填用アキュムレータ１２１、増圧用アキュムレータ１２２、および油圧ポンプ１３は、油圧システム１０の油圧源に相当する。
充填用アキュムレータ１２１および増圧用アキュムレータ１２２のいずれも、作動油の流入、流出に伴う流体エネルギーの蓄積、放出が可能である。充填用アキュムレータ１２１および増圧用アキュムレータ１２２は、各々のシリンダ内のピストン１２１Ａ，１２２Ａよりも上方の区画に図示しないガス供給源から窒素ガス等の不活性ガスを給気可能に構成されている。

なお、充填用アキュムレータ１２１および増圧用アキュムレータ１２２は、ピストン形アキュムレータには限られず、公知の適宜なアキュムレータであってよい。また、油圧システム１０の油圧源として機能する限り、アキュムレータに代えて、適宜な圧力源を用いることができる。

射出工程Ｓ１に用いられる充填用アキュムレータ１２１は、蓄えた圧力により射出シリンダ１１の流入油室１１Ａに作動油を供給する。増圧・保圧工程Ｓ２に用いられる増圧用アキュムレータ１２２も同様である。
充填用アキュムレータ１２１には、射出工程Ｓ１に必要な容量が確保される。
高速射出ステップＳ１２に続く増圧・保圧工程Ｓ２では、典型的には高速射出ステップＳ１２の終了時に対してキャビティ２の溶湯の圧力を増加させるため、充填用アキュムレータ１２１とは別の増圧用アキュムレータ１２２が用いられる。

充填用アキュムレータ１２１に圧力を蓄える際は、開閉弁１５１，１５３を開き、開閉弁１５２，１５４を閉じた状態で、例えば図３に一点鎖線で示す規定圧力Ｐ_１に到達するまで貯留タンク１７の作動油を油圧ポンプ１３により充填用アキュムレータ１２１に圧送する。充填用アキュムレータ１２１への圧力蓄積が終了したならば、開閉弁１５１，１５３が閉じられる。
規定圧力Ｐ_１は、例えば流入油室１１Ａの作動油の圧力（射出圧力）に相当し、図示しない圧力センサにより検知される。増圧用アキュムレータ１２２の規定圧力Ｐ_２、後述する切替圧力Ｐｘおよび保持圧力Ｐｍも、例えば流入油室１１Ａの作動油の圧力に相当する。

増圧用アキュムレータ１２２に圧力を蓄える際は、開閉弁１５２，１５３を開き、開閉弁１５１，１５４を閉じた状態で、例えば図３に二点鎖線で示す規定圧力Ｐ_２に流入油室１１Ａの作動油の圧力が到達するまで、貯留タンク１７の作動油を油圧ポンプ１３により増圧用アキュムレータ１２２に圧送する。図３に示す例では、典型例と同様に、規定圧力Ｐ_２が充填用アキュムレータ１２１の規定圧力Ｐ_１よりも小さいが、必ずしもその限りではない。
増圧用アキュムレータ１２２への圧力蓄積が終了したならば、開閉弁１５２，１５３が閉じられる。

流量調整部１４に備わる第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２のいずれも、制御部１８により発せられる開度の指令に応じて開度が調整されることにより、作動油の流量を調整する。
第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２は、互いに直列に配置されている。具体的には、第１流量調整弁１４１の流入ポート１４１Ａは、射出シリンダ１１の排出油室１１Ｂに接続され、第１流量調整弁１４１の排出ポート１４１Ｂは、第２流量調整弁１４２の流入ポート１４２Ａに接続されている。第２流量調整弁１４２の排出ポート１４２Ｂは、貯留タンク１７に接続されている。

第１流量調整弁１４１の開度と第２流量調整弁１４２の開度とによって、流量調整部１４の全体として、射出シリンダ１１から排出される作動油の流量が決まり、当該流量に応じて射出シリンダ１１に得られる油圧が調整される。

流量調整弁１４１，１４２の作動油の流れ方向における順序は、任意に定めることができる。つまり、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２のうち任意に選択されるいずれか一方が射出シリンダ１１側に位置し、他方が貯留タンク１７側に位置している。
図１に示す例とは異なり、第２流量調整弁１４２が射出シリンダ１１側に位置し、第１流量調整弁１４１が貯留タンク１７側に位置していてもよい。流量調整弁１４１，１４２の油の流れ方向における順序に関係なく、後述するように、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２の動作の連携により、射出速度の制御に関して同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、図３に射出速度の一例を実線で示すように、低速射出ステップＳ１１の開始時から高速射出ステップＳ１２の最大速度（目標速度ｖ_Ｔ）への到達後に破線で示す射出圧力が切替圧力Ｐｘに到達する時までに亘り、規定の速度パターンに射出速度を追従させるフィードバック制御を行う。射出速度のフィードバック制御は、射出速度を検出しつつ、射出速度の検出値の目標速度に対する偏差を解消するように、制御部１８からの開度指令により第１流量調整弁１４１の開度を調整する。
射出速度を検出するため、例えばピストンロッド１１０Ｂに設置されたリニアエンコーダ等のセンサ１９を用いることができる。

射出工程Ｓ１を開始する前は、第１流量調整弁１４１を全閉状態とし、第２流量調整弁１４２を全開状態としておく。
図４（ａ）は、低速射出ステップＳ１１から高速射出ステップＳ１２へと射出速度を切り替える際における第１流量調整弁１４１への開度指令Ｃ１−１および第２流量調整弁１４２への開度指令Ｃ２−１，Ｃ２−２のそれぞれのタイミングを示している。
制御部１８は、第１流量調整弁１４１へ発せられた開度指令Ｃ１−１（図４（ａ））に基づいて射出速度を目標速度ｖ_Ｔ（図３）に向けて増加させている間に、第２流量調整弁１４２へ開度減少の指令Ｃ２−１（図４（ａ））を発する。

第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２のうち少なくとも、第１流量調整弁１４１（図１）は、フィードバック制御の精度等に鑑みて、サーボモータ１４Ａ、ボールねじ１４Ｂ等の直動機構、およびスプール１４Ｆ等を備えたサーボ弁であることが好ましい。
本実施形態の第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２はいずれもサーボ弁であるが、それに限られない。
指令による開度の調整により流量を調整可能である限り、サーボ弁である必要はなく、例えば、比例制御弁等の公知の適宜な流量調整弁であってもよい。第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２のそれぞれの特性は、同一であっても相違していても良い。

第２流量調整弁１４２は、射出工程Ｓ１の開始から、指令Ｃ２−１により開度を減少させるまでの間に亘り、全開又はほぼ全開の状態（以下、全開状態）に維持されることが好ましい。そうすると、第２流量調整弁１４２が作動油の流動に対する抵抗とならず、流量調整部１４が第１流量調整弁１４１を単一の流量調整弁として備えている状態に相当する。そのため、第２流量調整弁１４２が全開状態に維持されている間は、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２を連携して動作させることなく、第１流量調整弁１４１のみの開度を調整して射出速度のフィードバック制御を行うことができる。

射出速度の切り替えに際し、射出速度を目標速度ｖ_Ｔ（図３）に向けて急激に増加させるため、第１流量調整弁１４１は、図４（ａ）および（ｂ）に一例を示すように、制御部１８からの指令Ｃ１−１により、急加速の直前における低速射出に対応した開度Ａ_１−１から、全開状態の開度Ａ_１−２に変更される。
そうすると、全開状態の第１流量調整弁１４１および全開状態の第２流量調整弁１４２を通じた排出油室１１Ｂからの作動油の大流量の排出に伴い射出シリンダ１１に得られる油圧により射出速度が急激に増加する。

射出速度が増加している途中で、第２流量調整弁１４２に対して目標速度ｖ_Ｔに対応する開度Ａ_２−２への開度減少の指令Ｃ２−１が発せられる。この第２流量調整弁１４２の開度を全開状態から減少させる動作の進行に伴い、流量調整部１４全体として作動油の流量が減少することで、射出シリンダ１１に得られる油圧が減少する結果、プランジャ２２の前進が制動されるため、射出速度が目標速度ｖ_Ｔを超えるオーバーシュートを出来る限り回避してプランジャ２２に目標速度ｖ_Ｔを与えることが可能となる。
ここで、第２流量調整弁１４２が全開状態から指令Ｃ２−１どおりの開度に追従するには、スプール１４Ｆ等の慣性の影響を含め、指令Ｃ２−１の発生時に対して機械的および電気的な遅れが生じる。この遅れを考慮して、第２流量調整弁１４２への開度減少の指令Ｃ２−１が制御部１８から発せられる。

第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２が直列に配置されているため、第１流量調整弁１４１を全開状態にしてプランジャ２２を急加速させる一方で、全開状態から所定開度に減少される第２流量調整弁１４２によってプランジャ２２を急制動することができる。

図４（ｂ）に示すように、第１流量調整弁１４１の開度がＡ_１−１からＡ_１−２へと増加する間に、第２流量調整弁１４２の開度がＡ_２−１からＡ_２−２へと減少し、かつ、Ａ_１−２に向けて増加する第１流量調整弁１４１の開度（実線）と、Ａ_２−２に向けて減少する第２流量調整弁１４２の開度（一点鎖線）とが交差する（図４（ｂ）のＸ参照）。
概ね、Ｘよりも前は、相対的に開度が小さい第１流量調整弁１４１により作動油の流れが絞られることで、第１流量調整弁１４１の開度に応じて射出速度を制御することができる。Ｘよりも後は、相対的に開度が小さい第２流量調整弁１４２により作動油の流れが絞られることで、第２流量調整弁１４２の開度に応じて射出速度を制御することができる。Ｘの後、第１流量調整弁１４１が全開状態（Ａ_１−２）まで開いた後、全開状態を維持する間に亘り、第１流量調整弁１４１が作動油の流動に対する抵抗とならないので、第２流量調整弁１４２のみの開度を調整して射出速度を制御することができる。

開度指令に対する弁応答の遅れが一定であるとすると、プランジャ２２の加速度が大きいほどオーバーシュートの度合が大きい傾向にある。また、指令Ｃ１−１の発生時に対して指令Ｃ２−１の発生が早過ぎると、プランジャ２２の制動開始が早いがために加速度が増加しない可能性があり、逆に遅過ぎると、プランジャ２２の制動が間に合わずに射出速度が目標速度ｖ_Ｔを超過する可能性がある。
したがって、指令Ｃ１−１の発生時から指令Ｃ２−１までの時間ｔ１は、必要な加速度に応じたオーバーシュートの度合を考慮しつつ、オーバーシュートを許容範囲に抑えるために必要な限度において設定することができる。

その後、キャビティ２への溶湯の充填が進行するに伴い射出圧力が増加して切替圧力Ｐｘに到達すると、射出速度のフィードバック制御から射出圧力のフィードバック制御へと制御が切り替わり、増圧用アキュムレータ１２２を用いる増圧・保圧工程Ｓ２へと移行する。例えば切替圧力Ｐｘへの到達時に指令Ｃ２−２が発せられることで、第２流量調整弁１４２は、プランジャ２２を制動する際の開度Ａ_２−２から、増圧・保圧工程Ｓ２に対応する開度Ａ_２−３にまで絞られる。
増圧・保圧工程Ｓ２においてキャビティ２の溶湯が押湯により緻密化し、射出圧力が保持圧力Ｐｍに到達した時から所定時間に亘り保圧したならば、金型３，４を開いて製品を取り出す。その後、図示しない別の油圧回路により排出油室１１Ｂにポンプで作動油を送ると共に、流入油室１１Ａの作動油をタンクに抜くことで、プランジャ２２を後退させる。型開き後、次のサイクルの射出工程Ｓ１の開始までの間、充填用アキュムレータ１２１および増圧用アキュムレータ１２２への蓄圧を行うことができる。

以上で説明したように、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２を含む流量調整部１４を備えた本実施形態の油圧システム１０、およびそれを用いるダイカスト成形方法は、プランジャ２２を急加速させるために流量調整部１４の一方である第１流量調整弁１４１を指令Ｃ１−１により全開にした後、射出速度が増加している途中で制御部１８から指令Ｃ２−１を発することで、他方の第２流量調整弁１４２の開度を目標速度ｖ_Ｔに相当する開度まで減少させる。
このことによれば、第１流量調整弁１４１が全開状態に開かれてから、指令Ｃ２−１による第２流量調整弁１４２の開度減少動作によりプランジャ２２の制動が開始されるまでの間に亘り、第１流量調整弁１４１が全開状態であることに基づいて、ごく短時間のうちに射出速度を目標速度ｖ_Ｔに到達させることが可能な加速度を実現することができ、かつ、プランジャ２２の制動によって、第１流量調整弁１４１の応答の遅れに起因した射出速度のオーバーシュートを許容範囲内に留めて成形品の品質を確保することができる。

本実施形態によれば、上述したように順次発せられる指令Ｃ１−１，Ｃ２−１に基づいて、流量調整部１４の全体としては、図５（ａ）に示すように、最大流量Ｆ１の状態から見かけ上遅滞なく、目標速度ｖ_Ｔに対応する目標流量Ｆ２へと切り替えることができる。

比較例としての図５（ｂ）は、単一の流量調整弁が射出シリンダ１１の排出油室１１Ｂに接続されている場合に例えば１０ｍ秒間程度の遅れ時間ｔｄに起因してオーバーシュートＯｓが発生したことを示している。ここでは、低速射出から高速射出への切替時に例えば１００Ｇ程度の加速度により射出速度を増加させた場合を想定している。

本実施形態によれば、指令Ｃ２−１を発することにより、流量調整部１４の全体の流量として見かけ上遅れ時間ｔｄが無い状態に射出速度を制御することができるため、オーバーシュートを避けるために加速度を抑える必要がない。
つまり、異なるタイミングで発せられる指令Ｃ１−１，Ｃ２−１による第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２の動作の連携により、例えば数ｍ秒間以内に低速射出時の速度ｖ_Ｌから例えば１０ｍ／秒まで射出速度を増加させるほどの加速度をオーバーシュートの発生を抑えながら実現することができる。
したがって、本実施形態によれば、薄肉で投影面積の大きい製品のダイカスト成形を実現でき、また、ダイカスト成形品の薄肉化による軽量化の促進に寄与することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
流量調整部１４は、第１流量調整弁１４１および第２流量調整弁１４２を含む限りにおいて、他の弁を含むことも許容される。

２ キャビティ
３ 固定金型
４ 可動金型
５ 型締め装置
１０ 油圧システム
１１ 射出シリンダ
１１Ａ 流入油室
１１Ｂ 排出油室
１３ 油圧ポンプ（油圧源）
１４ 流量調整部
１４Ａ サーボモータ
１４Ｂ ボールねじ
１４Ｆ スプール
１６ チェック弁
１７ 貯留タンク
１８ 制御部
１９ センサ
２０ 射出装置
２１ スリーブ
２１Ａ 注入口
２２ プランジャ
２２Ａ ロッド
２２Ｂ チップ
２３ 溶湯
２４ ランナ
２５ ゲート
５１ 固定プラテン
１００ ダイカストマシン
１１０ ピストン
１１０Ａ ピストンヘッド
１１０Ｂ ピストンロッド
１１１ シリンダ本体
１２１ 充填用アキュムレータ（油圧源）
１２１Ａ ピストン
１２２ 増圧用アキュムレータ（油圧源）
１２２Ａ ピストン
１４１ 第１流量調整弁
１４１Ａ 流入ポート
１４１Ｂ 排出ポート
１４２ 第２流量調整弁
１４２Ａ 流入ポート
１４２Ｂ 排出ポート
１５１〜１５４ 開閉弁
２２１ カップリング
Ａ_１−１，Ａ_１−２ 第１流量調整弁の開度
Ａ_２−１，Ａ_２−２，Ａ_２−３ 第２流量調整弁の開度
Ｃ１−１，第１流量調整弁への開度指令
Ｃ２−１，Ｃ２−２ 第２流量調整弁への開度指令
Ｆ１ 最大流量
Ｆ２ 目標流量
Ｏｓ オーバーシュート
Ｐ_１ 規定圧力
Ｐ_２ 規定圧力
Ｐｍ 保持圧力
Ｐｘ 切替圧力
Ｓ１ 射出工程
Ｓ１１ 低速射出ステップ
Ｓ１２ 高速射出ステップ
Ｓ２ 増圧・保圧工程
ｔ１ 時間
ｔｄ 時間
ｖ_Ｌ 速度
ｖ_Ｔ 目標速度

Claims (7)

1. ダイカストマシンの射出装置を油圧により駆動する射出シリンダと、
   前記射出シリンダに作動油を供給する油圧源と、
   前記射出シリンダに供給される前記作動油の流量を調整可能な流量調整部と、を備え、
   前記流量調整部は、
   直列に配置される第１流量調整弁および第２流量調整弁を含む、
   ことを特徴とするダイカストマシンの油圧システム。
2. 前記流量調整部は、
   前記射出シリンダのピストンロッド側の油室に連通している、
   請求項１に記載のダイカストマシンの油圧システム。
3. 前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁のうち任意に選択されるいずれか一方が、前記射出シリンダ側に位置し、他方が、前記作動油を貯留する貯留タンク側に位置している、
   請求項１または２に記載のダイカストマシンの油圧システム。
4. 前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁へ開度の指令を発する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記射出装置の射出速度を低速域から高速域へと切り替える際には、
   前記第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて前記射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、前記第２流量調整弁へ開度減少の指令を発する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のダイカストマシンの油圧システム。
5. 前記第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて前記射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、前記第２流量調整弁は、全開状態から開度を減少させる、
   請求項４に記載のダイカストマシンの油圧システム。
6. 金型に形成されるキャビティに連通するスリーブと、
   前記スリーブに対して進退可能なプランジャと、
   前記プランジャを駆動する請求項１から５のいずれか一項に記載の油圧システムと、を備える、
   ことを特徴とするダイカストマシンの射出装置。
7. ダイカストマシンの射出装置を油圧により駆動する射出シリンダと、前記射出シリンダに作動油を供給する油圧源と、前記射出シリンダに供給される前記作動油の流量を調整可能な流量調整部と、を備える油圧システムを用いるダイカスト成形方法であって、
   前記流量調整部は、直列に配置される第１流量調整弁および第２流量調整弁を含み、
   前記射出装置により相対的に低い速度域にて溶湯を射出する低速射出ステップから、前記射出装置により相対的に高い速度域にて前記溶湯を射出する高速射出ステップへと切り替える際に、
   前記第１流量調整弁へ発せられた指令に基づいて前記射出装置の射出速度を目標速度に向けて増加させている間に、前記第２流量調整弁へ開度減少の指令を発する、
   ことを特徴とするダイカスト成形方法。
   

Images