JP2024015646A - ダイカストマシンおよびアキュムレータのチャージ圧設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャージ圧の調整が可能なアキュムレータを備えた油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、金型キャビティに向けて溶湯を射出充填する際の必要な加速度を確保できる、ダイカストマシンおよびアキュムレータのチャージ圧設定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、鋳造金型を型締して形成された金型キャビティに向けて、射出駆動部と連結した射出部から溶湯を射出充填するダイカストマシンにおいて、油圧供給部は、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータと、アキュムレータのチャージ圧を設定するチャージ圧設定部と、チャージ圧設定部の設定に基づいてアキュムレータに圧縮性流体をチャージする圧縮性流体チャージ部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータを備えた油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、鋳造金型を型締して形成された金型キャビティに向けて、射出駆動部と連結した射出部から溶湯を射出充填するダイカストマシンおよびアキュムレータのチャージ圧設定方法に関する。

鋳造金型を型締して形成された金型キャビティに向けて、アルミニウム合金等の溶融金属（溶湯という）を高速で射出充填して鋳造品を製造するダイカストマシンは、鋳造金型を支持する型締部と、給湯手段から供給を受けた溶湯を押圧して金型キャビティ内に射出充填する射出部と、射出部の射出充填動作を操作する射出駆動部と、を備える。この射出駆動部は、油圧ポンプ等の油圧供給部から作動油の供給を受けて駆動する射出シリンダを備える油圧駆動手段、または、電動モータ等の回転運動を直線運動に変換する変換手段を備える電動駆動手段、あるいは、油圧駆動手段と電動駆動手段を組み合せたハイブリット駆動手段、が用途やコスト等によって適宜選択される。

なお、溶湯は熱伝導率が高いために、金型キャビティ内に射出充填されると鋳造金型から脱熱を受けて短時間で冷却凝固する。そのために、金型キャビティ内への射出充填に要する時間（射出時間という）は、１秒以下に設定されることが一般的であり、高速射出できる射出駆動部が要求される。また、金型キャビティ内に射出充填された溶湯密度を高めて冷却凝固させることで、高品質な鋳造品の安定供給を可能とする。そのため、溶湯の押圧力（充填力という）の高い射出駆動部が要求される。この高速射出と高い充填力を同時に満足させる射出駆動部として、アキュムレータを備えた油圧供給部から作動油の供給を受けて駆動する油圧駆動手段が多く利用されている。

アキュムレータとは、例えば窒素等の高圧ガス（圧縮性流体という）を封入するガス室と、作動油を蓄圧する油圧室に区分けされた高圧容器である（蓄圧器またはＡＣＣという）。圧縮性流体の膨張力を利用して、油圧室内の作動油を射出シリンダ等に向けて瞬間的に排出することで、高速射出動作を可能とする。また、ガス室内の圧縮性流体のチャージ圧を高めることで、油圧室から高圧の作動油を射出駆動部に供給でき、金型キャビティ内を流動する溶湯の充填抵抗に負けない高い充填力を可能とする。そのため、アキュムレータへの圧縮性流体のチャージ圧は、設備能力の最大値を設定することが一般的である。

ここで、例えば、チャージ圧１０ＭＰａに対して、実際の鋳造成形に必要な充填力を鋳造圧力に換算して５ＭＰａとした場合、アキュムレータからの作動油の供給を調整して、作動油の圧力を鋳造圧力と同等に制限して鋳造成形が行われる。つまり、チャージ圧と鋳造圧力の差分５ＭＰａは無駄である。この無駄を含めてガス室への圧縮性流体のチャージを行うために、チャージに要する設備の稼働時間や消費電力が増加し、生産効率の悪い鋳造成形となっている。そのため、実際の鋳造成形に合わせたチャージ圧を設定する手段が多く提案されている。

例えば、特許文献１に示すような、射出シリンダに作動油を供給可能な速度アキュムレータと、プランジャに伝達される駆動力を生じる増圧アキュムレータを有し、速度アキュムレータのチャージ圧は、成形条件として設定された高速射出速度を実現する必要最小限の圧力を算出するチャージ圧の設定手段が提案されている。これによると、速度アキュムレータの圧力を低くすることによってサージ圧を低くすることができ、サージ圧に起因する鋳バリ等の鋳造不良を低減できるとされている。

特開２０１７－１３６６１８号公報

ここで、アキュムレータを備えるダイカストマシンを用いた鋳造成形について、図４を用いて説明する。図４の横軸は射出位置を示し、縦軸は射出速度と充填力を示す。金型キャビティと連結した円筒状の射出スリーブに溶湯を供給し、プランジャチップを前進させて射出スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填させる。その際の射出充填パターンは、例えば、射出スリーブ内に溶湯を充満させる低速射出工程の射出速度ＶＺ１と、金型キャビティ内に溶湯を充満させる高速射出工程の射出速度ＶＺ２の多段設定とする。また、射出充填に伴い金型キャビティ内を流動する溶湯の充填抵抗に対して、金型キャビティ内に溶湯を充填させる充填力ＰＺ１と、溶湯密度を高める増圧工程の充填力ＰＺ２を破線で示す。なお、射出位置ＳＺ１とＳＺ２の間隔は、射出速度ＶＺ１からＶＺ２への加速度を示す。金型キャビティ内に充填された溶湯は、短時間で冷却凝固するため、１秒以下の射出時間となるように射出速度ＶＺ２が設定され、射出速度ＶＺ２を確保するために大きな加速度を有する射出駆動部が好ましい。

例えば、加速度が小さい場合では、射出速度の増加が緩やかであり、破線で示すように、低い射出速度ＶＺ３の状態で増圧切換の射出位置ＳＺ３に到達し高速射出工程を終え、増圧工程に切替わる。その結果、射出時間が長くなり、溶湯の冷却凝固が進んで金型キャビティ内の溶湯の流動が途中で停止し、製品ショート等の鋳造不良となる。また、溶湯の冷却凝固により溶湯への充填力の伝達が低下し、増圧工程において、破線で示すように、低い充填圧ＰＺ３となって溶湯密度を高めることができず、鋳造品質の大幅な低下を招く。そのために、加速度を優先させた射出駆動部の設定が重要であり、アキュムレータのチャージ圧の設定においても、必要とする加速度を確保できる最適チャージ圧の設定が好ましい。これに対して、特許文献１において、高速射出工程の射出速度を確保できるアキュムレータのチャージ圧の設定であり、加速度に関しては一切考慮されていない。

そこで本発明は、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータを備えた油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、金型キャビティに向けて溶湯を射出充填する際の必要な加速度を確保できる、ダイカストマシンおよびアキュムレータのチャージ圧設定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は、
油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、鋳造金型を型締して形成された金型キャビティに向けて、前記射出駆動部と連結した射出部から溶湯を射出充填するダイカストマシンにおいて、前記油圧供給部は、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータと、前記アキュムレータのチャージ圧を設定するチャージ圧設定部と、前記チャージ圧設定部の設定に基づいて前記アキュムレータに圧縮性流体をチャージする圧縮性流体チャージ部と、を備えることを特徴とする。

本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法は、
請求項１に記載のダイカストマシンを用いて行うアキュムレータのチャージ圧設定方法において、前記チャージ圧設定部の設定に基づいて、前記圧縮性流体チャージ部から前記アキュムレータに向けて前記圧縮性流体をチャージする、ことを特徴とする。

本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
前記油圧供給部からの作動油の供給に基づいて前記射出駆動部を操作し、前記射出駆動部を低速で前進させて前記射出部を溶湯で充満させる低速射出工程と、前記射出駆動部を高速で前進させて前記射出部から前記金型キャビティに向けて溶湯を射出充填する高速射出工程と、前記低速射出工程と前記高速射出工程を行う生産鋳造において、前記高速射出工程は、前記アキュムレータから前記作動油の供給を行う、ことが好ましい。

本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
予め設定された前記低速射出工程から前記高速射出工程の切替えの加速度に基づいて前記アキュムレータのチャージ圧を演算し、演算結果を最適チャージ圧として前記チャージ圧設定部に設定する、ことが好ましい。

本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
圧力軸と速度軸とで作成される圧力速度線図を用いて、前記アキュムレータが許容する最大チャージ圧と前記射出駆動部の最大空打ち速度から第１マシンラインを設定する第１設定工程と、前記生産鋳造の前に行う捨て打ち鋳造時の捨て打ち射出速度と捨て打ち充填力から第１ダイラインを設定する第２設定工程と、前記生産鋳造時の前記高速射出工程の前記射出駆動部の前進速度を示す速度線と前記第１ダイラインの交点を通過する第２マシンラインを設定し、前記第２マシンラインと前記圧力軸の交点の最小チャージ圧を設定する第３設定工程と、前記生産鋳造時の前記低速射出工程から前記高速射出工程の切替えの加速度を保証する前記アキュムレータの保証チャージ圧を設定する第４設定工程と、前記最小チャージ圧に前記保証チャージ圧を加算して最適チャージ圧を設定する第５設定工程と、を備えることが好ましい。

また、本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
前記最適チャージ圧に基づいて前記圧縮性流体チャージ部を操作して、前記圧縮性流体を前記アキュムレータにチャージする、ことが好ましい。

さらに、本発明のアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
前記射出駆動部は、前記最適チャージ圧にチャージした前記アキュムレータからの作動油の供給を受けて前記高速射出工程を操作する、ことが好ましい。

本発明によれば、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータを備えた油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、金型キャビティに向けて溶湯を射出充填する際の必要な加速度を確保できる、ダイカストマシンおよびアキュムレータのチャージ圧設定方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るダイカストマシンを示す概念図である。 図１に示すダイカストマシンのチャージ圧設定部の詳細を示す図である。 本発明の実施形態に係るアキュムレータのチャージ圧設定方法の手順を示す図である。 ダイカストマシンを用いた鋳造成形を説明する図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが、各請求項に係る発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態においては、各構成要素の尺度や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。

（ダイカストマシン）
先ず、本発明の実施形態に係るダイカストマシンについて、図１を用いて説明する。図１に示すダイカストマシン１００は、鋳造金型１０と、射出部２０と、射出駆動部３０と、油圧供給部４０と、射出制御部５０と、チャージ圧設定部６０と、を備える。なお、チャージ圧設定部６０を独立した形態としたが、例えば、射出制御部５０とチャージ圧設定部６０を一体とする形態であっても良い。

鋳造金型１０は、図示しない型締手段に支持される固定金型１１と可動金型１２を備える。固定金型１１と可動金型１２を型締して金型キャビティ１３と金型ゲート１４を形成する。ここで、金型キャビティ１３の表面温度および鋳造品の温度の安定化と、鋳造成形のサイクル短縮を得るために、固定金型１１および可動金型１２には図示しない冷却回路を含む冷却手段を設けることが好ましい。また、固定金型１１あるいは可動金型１２に配置される図示しない押出手段を用いて、金型キャビティ１３から鋳造品を押し出す際の離型性を高めるために、離型剤等を金型キャビティ１３に塗布することが好ましい。また、鋳造金型１０に図示しない真空吸引手段を設けて、鋳造成形と同期させて金型キャビティ１３内を真空吸引する形態としても良い。

射出部２０は、水平方向に配置された円筒状の射出スリーブ２１と、射出スリーブ２１内にアルミニウム合金等の溶湯Ｍを供給する注湯口２２と、射出スリーブ２１内で前後方向に摺動するプランジャチップ２３と、射出駆動部３０とプランジャチップ２３とを連結するプランジャロッド２４と、を備える。ここで、射出スリーブ２１およびプランジャチップ２３には、必要に応じて、冷却媒体が流れる図示しない冷却手段が設けられている。また、プランジャチップ２３の摩耗損傷の防止や摺動状態の安定化、および溶湯Ｍの残渣物の付着防止等のために、射出スリーブ２１とプランジャチップ２３との摺動面に潤滑剤を塗布することが好ましい。また、射出スリーブ２１に図示しない真空吸引手段を設けて、鋳造成形と同期させて射出スリーブ２１内を真空吸引する形態としても良い。

射出スリーブ２１の先端は、鋳造金型１０の金型ゲート１４に接続し、金型ゲート１４を介して射出スリーブ２１と金型キャビティ１３が連通状態となる。ここで、プランジャチップ２３の摺動に関して、金型ゲート１４に近づく方向を前方Ｆ、前方Ｆに向かう摺動を前進動作、金型ゲート１４から離れる方向を後方Ｒ、後方Ｒに向かう摺動を後退動作、と定義する。プランジャチップ２３の前進動作により、射出スリーブ２１内に供給された溶湯Ｍは、金型ゲート１４を通過して金型キャビティ１３内に充満される。

射出駆動部３０は、前後方向に摺動するピストンヘッド３２と、ピストンヘッド３２と連結したピストンロッド３３と、ピストンヘッド３２とピストンロッド３３を内蔵する射出シリンダ３１と、を備える。連結部３４でピストンロッド３３とプランジャロッド２４を連結し、プランジャチップ２３とピストンロッド３３およびピストンヘッド３２は、一体となって前進動作および後退動作する。例えば、射出シリンダ３１のヘッド側油圧室３５に作動油を供給し、ピストンヘッド３２とピストンロッド３３を前方Ｆ側に押圧して前進動作させる。また、射出シリンダ３１のロッド側油圧室３６に作動油を供給し、ピストンロッド３３およびピストンヘッド３２を後方Ｒ側に押圧して後退動作させる。この前進動作および後退動作の調整は、ヘッド側油圧室３５およびロッド側油圧室３６への作動油の供給量の調整（メータイン制御という）、あるいは排出量の調整（メータアウト制御という）で行う。そのために、ヘッド側油圧室３５およびロッド側油圧室３６の作動油の供給あるいは排出を調整する調整バルブ（３７、３８）をそれぞれ設けることが好ましい。

油圧供給部４０は、圧力および流量が調整された作動油を射出駆動部３０に供給する油圧ポンプ４１と、油圧ポンプ４１を操作する油圧制御部４２と、を備える。また、例えば、ガス室に高圧状態で蓄圧された窒素等の圧縮性流体の膨張力を利用して、油圧室から大容量の作動油の排出を行うことで、射出駆動部３０へ作動油を供給するアキュムレータ４３を備える。油圧ポンプ４１とアキュムレータ４３は、調整バルブ３８を介して射出シリンダ３１のヘッド側油圧室３５に接続される。そのために、調整バルブ３８は、油圧ポンプ４１およびアキュムレータ４３とヘッド側油圧室３５の接続の切替えを行う切替え手段を備える。

ここで、調整バルブ３８を介して、油圧ポンプ４１とヘッド側油圧室３５が接続された状態において、油圧制御部４２で油圧ポンプ４１を操作して、油圧ポンプ４１からヘッド側油圧室３５に圧力および流量が調整された作動油を供給する。これにより、プランジャチップ２３の前進動作が調整され、例えば、図４に示すような、射出スリーブ２１内に溶湯Ｍを充満させる低速射出工程を行うことができる。また、油圧ポンプ４１は、調整バルブ３７を介してロッド側油圧室３６と接続する。油圧ポンプ４１からヘッド側油圧室３５に作動油を供給する場合は、調整バルブ３７を介して、ロッド側油圧室３６から排出される作動油を油圧ポンプ４１に戻す。そのために、油圧ポンプ４１には作動油を貯蔵する油圧タンク等の貯蔵手段を備えることが好ましい。また、油圧制御部４２で油圧ポンプ４１を操作して、ロッド側油圧室３６に圧力および流量が調整された作動油を供給し、プランジャチップ２３の後退動作を調整する。この場合は、調整バルブ３８を介して、ヘッド側油圧室３５から排出される作動油を油圧ポンプ４１に戻すとなる。

また、調整バルブ３８を介して、アキュムレータ４３とヘッド側油圧室３５が接続された状態において、アキュムレータ制御部４５で油圧サーボバルブ４６を操作して、アキュムレータ４３からヘッド側油圧室３５に圧力および流量が調整された作動油を供給する。アキュムレータ４３からの作動油の供給量は大容量であるので、プランジャチップ２３の高速の前進動作を可能とし、例えば、図４に示すような、金型キャビティ１３内に溶湯Ｍを高速で充満させる高速射出工程を行うことができる。また、調整バルブ３７を介して、ロッド側油圧室３６から排出される作動油を油圧ポンプ４１に貯蔵する。その後、鋳造成形のタイミングを見計らって、調整バルブ３８および油圧サーボバルブ４６を介して、油圧ポンプ４１からアキュムレータ４３に作動油の補給を行う。あるいは、図示しない油圧補給手段を用いて、アキュムレータ４３に作動油の補給を行うとしても良い。

ここで、油圧制御部４２およびアキュムレータ制御部４５は、射出制御部５０に設定された鋳造成形データに基づいて、油圧ポンプ４１および油圧サーボバルブ４６を操作する。この鋳造成形データは、試し打ち鋳造および生産鋳造における鋳造条件データと鋳造計測データ、射出駆動部３０および油圧供給部４０の設備能力、過去の鋳造成形の実績データ、流動解析等の解析手段を用いた解析データ、等を示す。

また、アキュムレータ４３と所定の圧力に調整された窒素等の圧縮性流体を貯蔵する圧縮性流体チャージ部４４が接続されている。アキュムレータ制御部４５で圧縮性流体チャージ部４４を操作して、鋳造成形で消費したアキュムレータ４３に対して、圧縮性流体の補給を行う（チャージという）。このチャージする圧縮性流体の圧力、あるいはチャージ完了後のアキュムレータ４３内の圧縮性流体の圧力をチャージ圧という。そのために、圧縮性流体チャージ部４４あるいはアキュムレータ４３に、チャージ圧を計測する圧力計測手段を設けることが好ましい。このチャージ圧の設定方法については、図２および図３を用いて説明する。なお、鋳造成形で消費したアキュムレータ４３に対して、作動油の補給をチャージという形態もあるが、ここでは混乱が生じないように、作動油の補給と区別することにする。

（チャージ圧設定部６０）
次に、アキュムレータ４３のチャージにおいて、チャージ圧の設定を行うチャージ圧設定部６０について、図２を用いて説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、チャージ圧設定部６０は、データ送受信部６１と、データ設定部６２と、演算部６３と、表示部６４と、を備える。また、チャージ圧設定部６０は、射出制御部５０と接続し、また、射出制御部５０を経由して油圧制御部４２およびアキュムレータ制御部４５（図２（ａ）ではＡＣＣ制御部と簡素化して表記）と接続される。

データ送受信部６１は、射出制御部５０に設定された鋳造成形データの中からチャージ圧の設定に必要なデータを抽出し、データ設定部６２にデータ転送する。

データ設定部６２は、図２（ｂ）に示すように、データ送受信部６１から転送されたデータに基づいて、チャージ圧の算出条件を設定する。具体的には、モード選択部６２１と、アキュムレータ４３の最大チャージ圧を設定する最大チャージ圧設定部６２２と、最大チャージ圧を設定した際の射出駆動部３０の無負荷運転時の最大射出速度（最大空打ち速度という）を設定する最大空打ち速度設定部６２３と、捨て打ち鋳造時の捨て打ち速度を設定する捨て打ち速度設定部６２４と、生産鋳造時の高速射出工程の射出速度を設定する射出速度設定部６２５および射出ストロークを設定する射出ストローク設定部６２６と、低速射出工程から高速射出工程への切替えの加速度を設定する加速度設定部６２７、を備える。モード選択部６２１でＯＮを選択すると、データ設定部６２の設定に基づいて演算部６３で生産鋳造時に好適とされるチャージ圧（最適チャージ圧という）の演算を開始する。モード選択部６２１でＯＦＦを選択すると、アキュムレータ４３のチャージ圧は、最大チャージ圧とする。なお、図２（ｂ）において、設定部等の表記は省略している。

演算部６３は、データ設定部６２で設定した項目に基づいて、アキュムレータ４３の最適チャージ圧を演算し設定する。表示部６４は、図２（ｃ）に示すように、演算部６３の演算結果を表示する。具体的には、捨て打ち鋳造時に計測した捨て打ち圧を表示する捨て打ち圧表示部６４１と、生産鋳造時に必要な最小チャージ圧を表示する最小チャージ圧表示部６４２と、設定した加速度を保証する保証チャージ圧を表示する保証チャージ圧表示部６４３と、最適チャージ圧を表示する最適チャージ圧表示部６４４と、を備える。なお、図２（ｃ）において、表示部の表記は省略している。

また、演算部６３で設定した最適チャージ圧のデータは、データ送受信部６１および射出制御部５０を経由してアキュムレータ制御部４５に送信される。アキュムレータ制御部４５は、送信データに基づいて、圧縮性流体チャージ部４４を操作して窒素等の圧縮性流体をアキュムレータ４３にチャージし、アキュムレータ４３を最適チャージ圧に設定する。また、射出駆動部３０は、最適チャージ圧に設定されたアキュムレータ４３から作動油の供給を受けて、高速射出工程の射出充填動作を行う。

これにより、射出制御部５０で設定した鋳造成形データの射出速度パターンを正確に制御でき、高品質な鋳造品の安定供給を可能とするダイカストマシン１００を提供することができる。また、最適チャージ圧の設定により、アキュムレータ４３のチャージ時間の短縮およびチャージにかかる設備の小型化や消費電力の削減等による生産性の改善効果、および、アキュムレータ４３等のダイカストマシン１００の負荷を低減することができ、設備の予防保全効果が期待できる。

（アキュムレータのチャージ圧設定方法）
次に、図２に示すチャージ圧設定部６０を用いたアキュムレータ４３のチャージ圧設定方法について、図３を用いて説明する。射出充填動作は、図４に示すように、射出部２０の射出スリーブ２１内に溶湯Ｍを充満させる低速射出工程と、射出駆動部３０を高速で前進動作させて、金型キャビティ１３内に溶湯Ｍを射出充填する高速射出工程とする。この高速射出工程に、チャージ圧設定部６０で設定した最適チャージ圧に圧縮性流体をチャージした、アキュムレータ４３からの作動油の供給を用いる。

一般的に、鋳造成形の鋳造条件と鋳造設備の適正検討において、ダイカストマシン１００および鋳造金型１０の設備能力と、生産鋳造時の鋳造条件との相関を示すＰＱ２線図が用いられる。この場合の縦軸は、プランジャチップ２３の表面に発生する力を示す。また、横軸は、プランジャチップ２３が単位時間あたりに移動させることができる溶湯流量の二乗値を示す。なお、横軸および縦軸ともに係数を乗じれば、縦軸は充填力またはアキュムレータ４３のチャージ圧に変換でき、横軸は溶湯流速または射出駆動部３０の射出速度に変換することができる。そこで、図３に示すように、演算部６３において、アキュムレータ４３のチャージ圧を縦軸（Ｐ軸または圧力軸という）とし、射出速度を横軸（Ｖ軸または速度軸という）としたＰＱ２線図を変形させた圧力速度線図を用いる。また、表示部６４は、この圧力速度線図を表示するとしても良い。

先ず、図３（ａ）に示すように、最大チャージ圧設定部６２２で設定した最大チャージ圧Ｐ１を縦軸に設定し、最大空打ち速度設定部６２３で設定した最大空打ち速度Ｖ１を横軸に設定し、最大チャージ圧Ｐ１と最大空打ち速度Ｖ１を結んだ線を第１マシンラインＭＬ１として設定する（第１設定工程）。この第１マシンラインＭＬ１と縦軸および横軸で囲まれた領域は、射出駆動部３０の設備能力に相当し、この領域内で鋳造条件を設定することが好ましい。

次に、捨て打ち速度設定部６２４で設定した捨て打ち速度Ｖ２に基づいて、鋳造金型１０を用いて捨て打ち鋳造を行い、捨て打ち鋳造時に計測した充填力をアキュムレータ４３のチャージ圧に換算し捨て打ち圧Ｐ２とする。この捨て打ち速度Ｖ２と捨て打ち圧Ｐ２の交点ＰＶ１と圧力速度線図の原点を通る線を第１ダイラインＤＬ１として設定する（第２設定工程）。この第１ダイラインＤＬ１は、例えば、鋳造金型１０のゲート比等によって変わるので、試し打ち鋳造時に鋳造成形データを取得して第１ダイラインＤＬ１を設定することが好ましい。また、この第１ダイラインＤＬ１の線上で鋳造条件を設定することが好ましい。

次に、図４に示すように、射出速度設定部６２５で設定した高速射出工程の射出速度ＶＺ２に基づいて、第１速度線ＶＬ１を設定し、第１速度線ＶＬ１と第１ダイラインＤＬ１の交点ＰＶ２を設定する。第１マシンラインＭＬ１を交点ＰＶ２側に平行移動させて、交点ＰＶ２を通過する平行移動させた線を第２マシンラインＭＬ２として設定する。この第２マシンラインＭＬ２と速度軸の交点を最小空打ち速度Ｖ３とし、第２マシンラインＭＬ２と圧力軸の交点を最小チャージ圧Ｐ３として設定する（第３設定工程）。この最小チャージ圧Ｐ３でアキュムレータ４３に圧縮性流体をチャージすることで、高速射出工程の射出速度ＶＺ２が保証される。また、例えば、射出駆動部３０の試運転調整において、最小空打ち速度Ｖ３を試運転調整の目安とすることができる。なお、第１マシンラインＭＬ１を平行移動させて第２マシンラインＭＬ２を設定するとしたが、射出駆動部３０の設備能力の効率等を考慮して、第２マシンラインＭＬ２の傾斜角度を補正しても良い。

次に、加速度設定部６２７で設定した加速度を保証するアキュムレータ４３のチャージ圧（保証チャージ圧Ｐ４）を算出する。ここで、加速度は以下に示す（式１）を用いて計算され、圧力は以下に示す（式２）を用いて計算される。この（式１）および（式２）を用いて、加速度を圧力で設定することができる。なお、加速度設定部６２７で設定した加速度とは、図４に示すように、低速射出工程から高速射出工程に切替えた際に、射出速度ＶＺ２を確実に実現することを保証するものである。

Ｆ＝ｍ×α（式１）
Ｆ（荷重）
ｍ（質量）
α（加速度）
Ｆ＝Ｐ×Ｓ（式２）
Ｆ（荷重）
Ｐ（圧力）
Ｓ（面積）

ここで、（式１）および（式２）に示す、Ｆ（荷重）は、射出駆動部３０が発生することができる推進力、または、プランジャチップ２３で溶湯Ｍを押圧する力（充填力）とする。また、（式１）に示す、ｍ（質量）は、プランジャチップ２３およびプランジャロッド２４等の前後方向に摺動する射出駆動部３０の部品重量とする。また、（式２）に示す、Ｐ（圧力）は、アキュムレータ４３からヘッド側油圧室３５に供給される作動油の圧力とし、Ｓ（面積）は、ピストンヘッド３２の受圧面積または溶湯Ｍを押圧するプランジャチップ２３の断面積とする。なお、アキュムレータ４３からヘッド側油圧室３５に供給される作動油の圧力は、アキュムレータ４３の圧縮性流体のチャージ圧に変換することができる。つまり、Ｐ（圧力）は、アキュムレータ４３のチャージ圧とする。これらの項目は、ダイカストマシン１００の設備能力に関係するものであり、射出制御部５０に設定され、鋳造成形データとしてチャージ圧設定部６０にデータ転送される。

これらの関係を用いて、図３（ａ）に示すように、加速度設定部６２７に設定した加速度から保証チャージ圧Ｐ４を算出し設定する（第４設定工程）。なお、保証チャージ圧Ｐ４には、鋳造成形によるアキュムレータ４３のチャージ圧の消費量を見越して設定されている。また、第１ダイラインＤＬ１に保証チャージ圧Ｐ４を加算して平行移動させた第２ダイラインＤＬ２を設定する。なお、第１ダイラインＤＬ１を平行移動させて第２ダイラインＤＬ２を設定するとしたが、鋳造金型１０の設備能力の効率等を考慮して、第２ダイラインＤＬ２の傾斜角度を補正しても良い。

最後に、最小チャージ圧Ｐ３に保証チャージ圧Ｐ４を加算して、最適チャージ圧Ｐ５を設定する（第５設定工程）。また、第２ダイラインＤＬ２と第１速度線ＶＬ１の交点ＰＶ３を求め、最適チャージ圧Ｐ５と交点ＰＶ３を結ぶ延長線上の速度軸との交点を最適空打ち速度Ｖ４と設定する。この最適空打ち速度Ｖ４と最適チャージ圧Ｐ５を結ぶ線を第３マシンラインＭＬ３と設定する。この第３マシンラインＭＬ３は、鋳造成形の開始時の状態を示し、第３マシンラインＭＬ３と第２マシンラインＭＬ２で囲まれた範囲で、鋳造成形が繰返し行われる。

これにより、図４で示すような、射出制御部５０で設定した鋳造成形データの射出速度パターンを正確に制御でき、高品質な鋳造品の安定供給を可能とするアキュムレータ４３の最適チャージ圧Ｐ５の設定方法を提供することができる。その結果、アキュムレータ４３のチャージ時間の短縮およびチャージにかかる設備の小型化や消費電力の削減等による生産性の改善効果を得ることができる。また、アキュムレータ４３等のダイカストマシン１００の負荷を低減することができ、設備の予防保全効果が期待できる。

次に、アキュムレータ４３の最適チャージ圧Ｐ５の設定方法の他の実施形態について、図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）においても、第１設定工程から第５設定工程を備える。なお、第１設定工程から第３設定工程までは、図３（ａ）と同じであるので説明を省略し、第４設定工程と第５設定工程について説明する。

先ず、他の実施形態の第４設定工程（便宜上、第４Ｈ設定工程という）は、以下に示す（式３）を用いて、加速度設定部６２７で設定した加速度から保証射出速度Ｖ５を算出する。次いで、図４に示すように、保証射出速度Ｖ５を起点とする第２速度線ＶＬ２を設定する。
α＝ｄｖ／ｄｔ（式３）
α（加速度）
ｄｖ（速度の変位）
ｄｔ（時間の変位）

次に、他の実施形態の第５設定工程（便宜上、第５Ｈ設定工程という）は、第１ダイラインＤＬ１と第２速度線ＶＬ２の交点ＰＶ４を求め、この交点ＰＶ４を通過する第１マシンラインＭＬ１あるいは第２マシンラインＭＬ２と平行な線を第４マシンラインＭＬ４として設定する。なお、第４マシンラインＭＬ４と第３マシンラインＭＬ３は、結果的に同じとなる。そのため、この第４マシンラインＭＬ４と圧力軸との交点を、最適チャージ圧Ｐ５としても良い。また、第４マシンラインＭＬ４と速度軸との交点を最適空打ち速度Ｖ４としても良い。このように、必要とする加速度を保証射出速度Ｖ５に変換して、アキュムレータ４３の最適チャージ圧Ｐ５を設定するとしても良い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に記載された範囲には限定されない。上記の実施形態には多様な変更または改良を加えることが可能である。

１００ ダイカストマシン
１０ 鋳造金型
１１ 固定金型
１２ 可動金型
１３ 金型キャビティ
１４ 金型ゲート
２０ 射出部
２１ 射出スリーブ
２２ 注湯口
２３ プランジャチップ
２４ プランジャロッド
３０ 射出駆動部
３１ 射出シリンダ
３２ ピストンヘッド
３３ ピストンロッド
３４ 連結部
３５ ヘッド側油圧室
３６ ロッド側油圧室
３７、３８ 調整バルブ
４０ 油圧供給部
４１ 油圧ポンプ
４２ 油圧制御部
４３ アキュムレータ
４４ 圧縮性流体チャージ部
４５ アキュムレータ制御部（ＡＣＣ制御部）
４６ 油圧サーボバルブ
５０ 射出制御部
６０ チャージ圧設定部
６１ データ送受信部
６２ データ設定部
６２１ モード選択部
６２２ 最大チャージ圧設定部
６２３ 最大空打ち速度設定部
６２４ 捨て打ち速度設定部
６２５ 射出速度設定部
６２６ 射出ストローク設定部
６２７ 加速度設定部
６３ 演算部
６４ 表示部
６４１ 捨て打ち圧表示部
６４２ 最小チャージ圧表示部
６４３ 保証チャージ圧表示部
６４４ 最適チャージ圧表示部
Ｍ 溶湯
Ｐ１ 最大チャージ圧
Ｐ２ 捨て打ち圧
Ｐ３ 最小チャージ圧
Ｐ４ 保証チャージ圧
Ｐ５ 最適チャージ圧
Ｖ１ 最大空打ち速度
Ｖ２ 捨て打ち速度
Ｖ３ 最小空打ち速度
Ｖ４ 最適空打ち速度
Ｖ５ 保証射出速度
ＭＬ１ 第１マシンライン
ＭＬ２ 第２マシンライン
ＭＬ３ 第３マシンライン
ＭＬ４ 第４マシンライン
ＤＬ１ 第１ダイライン
ＤＬ２ 第２ダイライン
ＰＶ１～ＰＶ４ 交点
ＶＬ１ 第１速度線
ＶＬ２ 第２速度線
ＶＺ１～ＶＺ３ 射出速度
ＰＺ１～ＰＺ３ 充填力
ＳＺ１～ＳＺ３ 射出位置

Claims (7)

1. 油圧供給部からの作動油の供給に基づいて射出駆動部を操作し、鋳造金型を型締して形成された金型キャビティに向けて、前記射出駆動部と連結した射出部から溶湯を射出充填するダイカストマシンにおいて、
   前記油圧供給部は、チャージ圧の調整が可能なアキュムレータと、前記アキュムレータのチャージ圧を設定するチャージ圧設定部と、前記チャージ圧設定部の設定に基づいて前記アキュムレータに圧縮性流体をチャージする圧縮性流体チャージ部と、を備えることを特徴とするダイカストマシン。
2. 請求項１に記載のダイカストマシンを用いて行うアキュムレータのチャージ圧設定方法において、
   前記チャージ圧設定部の設定に基づいて、前記圧縮性流体チャージ部から前記アキュムレータに向けて前記圧縮性流体をチャージする、ことを特徴とするアキュムレータのチャージ圧設定方法。
3. 前記油圧供給部からの作動油の供給に基づいて前記射出駆動部を操作し、前記射出駆動部を低速で前進させて前記射出部を溶湯で充満させる低速射出工程と、前記射出駆動部を高速で前進させて前記射出部から前記金型キャビティに向けて溶湯を射出充填する高速射出工程と、前記低速射出工程と前記高速射出工程を行う生産鋳造において、
   前記高速射出工程は、前記アキュムレータから前記作動油の供給を行う、請求項２に記載のアキュムレータのチャージ圧設定方法。
4. 予め設定された前記低速射出工程から前記高速射出工程の切替えの加速度に基づいて前記アキュムレータのチャージ圧を演算し、演算結果を最適チャージ圧として前記チャージ圧設定部に設定する、請求項２または３に記載のアキュムレータのチャージ圧設定方法。
5. 圧力軸と速度軸とで作成される圧力速度線図を用いて、前記アキュムレータが許容する最大チャージ圧と前記射出駆動部の最大空打ち速度から第１マシンラインを設定する第１設定工程と、前記生産鋳造の前に行う捨て打ち鋳造時の捨て打ち射出速度と捨て打ち充填力から第１ダイラインを設定する第２設定工程と、前記生産鋳造時の前記高速射出工程の前記射出駆動部の前進速度を示す速度線と前記第１ダイラインの交点を通過する第２マシンラインを設定し、前記第２マシンラインと前記圧力軸の交点の最小チャージ圧を設定する第３設定工程と、前記生産鋳造時の前記低速射出工程から前記高速射出工程の切替えの加速度を保証する前記アキュムレータの保証チャージ圧を設定する第４設定工程と、前記最小チャージ圧に前記保証チャージ圧を加算して最適チャージ圧を設定する第５設定工程と、を備える請求項４に記載のアキュムレータのチャージ圧設定方法。
6. 前記最適チャージ圧に基づいて前記圧縮性流体チャージ部を操作して、前記圧縮性流体を前記アキュムレータにチャージする、請求項５に記載のアキュムレータのチャージ圧設定方法。
7. 前記射出駆動部は、前記最適チャージ圧にチャージした前記アキュムレータからの作動油の供給を受けて前記高速射出工程を操作する、請求項６に記載のアキュムレータのチャージ圧設定方法。

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