JP2902445B2 - ダイカストマシンの射出圧力制御装置 - Google Patents

ダイカストマシンの射出圧力制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイカストマシンの射出圧力制御装置に係
り、金型キャビティへの溶湯充填完了時点における射出
圧力サージの除去に関する。
〔背景技術〕
従来より、ダイカストマシンにおいては、金型キャビ
ティ内に金属溶湯を加圧注入することで所定形状の製品
を鋳造している。この際、成形性を向上するために金型
内圧を高める必要があり、金型内に溶湯を充填する射出
行程に続けて更に圧力を加える増圧行程が行われてい
る。また、射出行程の際には、溶湯の流動性に応じた射
出速度の調整が重要であり、射出当初は低速にして終了
前を高速にすることで溶湯流入が円滑かつ迅速に行われ
るようにしている。
第4図には従来のダイカストマシンの射出圧力制御装
置が示されている。
図において、ダイカストマシン40の金型装置41には、
内部のキャビティ42に連通する射出スリーブ43が配置さ
れ、その内部に給湯される溶湯44は射出プランジャ45に
より射出されてキャビティ42内に充填される。
プランジャ45は射出用シリンダ46によって射出駆動さ
れるとともに、シリンダ46のヘッド側(キャビティ42と
反対側)に連結された増圧用シリンダ47によって増圧駆
動される。増圧側シリンダ47の断面積は射出用シリンダ
46の2.7倍とされ、同じ油圧であっても2.7倍の増圧が行
われる。
射出用シリンダ46は射出用加圧回路50により駆動され
る。射出用加圧回路50は、アキュムレータ51射出速度制
御弁53およびチェックバルブ54を経て射出用シリンダ46
に接続されている。射出速度制御弁53は、開度に応じて
射出用加圧回路50の加圧作動油の流通量を加減し、射出
行程における射出速度を低速射出速度VLから高速射出速
度VHまで調整する。チェックバルブ54は、増圧行程にお
ける射出用シリンダ46の圧力上昇に伴って自動的に閉塞
され、射出用加圧回路50を遮断する。
増圧用シリンダ47は増圧用加圧回路55により駆動され
る。増圧用加圧回路55は、射出用加圧回路50と同じアキ
ュムレータ51から増圧側開閉弁56を経て増圧用シリンダ
47に接続されている。増圧側開閉弁56は通常閉鎖されて
いるが、増圧制御回路57により射出用加圧回路50の内圧
が一定以上になった際に自動的に開かれ、増圧用加圧回
路55を導通させる。
なお、射出用シリンダ46を後退させる際には射出用加
圧回路50に接続された射出側抜出し弁58が開かれ、増圧
用シリンダ47を後退させる際には増圧用加圧回路55に接
続された増圧側抜出し弁59が開かれ、各々から排出され
た作動油は油圧源52に戻される。
このような第4図のダイカストマシンにおいては、第
5図(b)に示すように、射出用シリンダ46をまず低速
射出速度VLで駆動し、所定の時点S1からは高速射出速度
VHで駆動する(射出行程)。そして、第5図(a)に示
すように、充填完了に伴って射出圧力がP1に達した時点
S2からは増圧用シリンダ47によりP2まで増圧する(増圧
行程)。これにより前述した低速ないし高速の射出行程
および続く増圧行程による迅速かつ確実な鋳造が実現さ
れる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、前述した第4図のダイカストマシンにおい
ては、溶湯44がキャビティ42内に充分に充填された時点
S2で射出行程が完了する。ここで、キャビティ42内に充
満した溶湯44の背圧により、射出プランジャ45および射
出用シリンダ46が急停止されるが、射出用シリンダ46に
は高速射出速度VHに対応した多量の作動油が高速で導入
されており、この作動油が射出プランジャ45によって停
止された射出用シンリンダ46に衝突することになる。こ
のため、射出用シリンダ46ないし射出プランジャ4には
衝撃が加えられ、キャビティ42内の圧力は急激に上昇
し、第5図(a)に示すような射出圧力サージ(充填サ
ージ)Hが生じる。充填サージHが発生すると、キャビ
ティ42に充填されたばかりの高温の溶湯44が金型41の分
割面などの隙間から漏れ出し、いわゆる初期バリを発生
する。初期バリが発生するとバリ取り作業等の後処理が
煩雑化するうえ、バリ発生が甚だしいと製品不良となる
ことがある。
これに対し、初期バリの発生を防止するために、アキ
ュムレーター51における充填圧力を低く設定し、射出用
シリンダ46に供給される圧力を下げ、これによりキャビ
ティ42の内圧を下げて漏れ出しを防止する試みがなされ
ている。
しかし、射出用シリンダ46の射出速度は供給圧力に依
存し、特に5m/sという高速が要求される高速射出速度VH
を実現するためにはアキュムレータ51の充填圧力を低く
することは難しい。また、アキュムレータ51の充填圧力
を低くすと、充填完了に伴う射出用加圧回路50の圧力上
昇が小さくなるため、射出行程から増圧行程への移行が
円滑に行えなくなる。
このように、アキュムレータ10の充填圧力を下げると
様々な問題が避けられないとともに、充填圧力を高く設
定すると前述のような充填サージHおよび初期バリの問
題が避けられず、これらの相反する問題を解決する適切
な手段が望まれていた。
本発明の目的は、充填圧力を下げることなく充填サー
ジHを解消できるとともに、射出行程から増圧行程への
移行を円滑に行えるダイカストマシンの射出圧力制御装
置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、金型キャビティに溶湯を射出するための射
出用シリンダと、前記射出用シリンダに連結された増圧
用シリンダと、定圧手段を有する油圧源から射出速度制
御弁を経て前記射出用シリンダに接続された射出用加圧
回路と、前記油圧源から増圧側開閉弁を経て前記増圧用
シリンダに接続された増圧用加圧回路とを設けるととも
に、外部操作により開閉されて前記射出用加圧回路を遮
断可能な射出側開閉弁と、前記金型キャビティへの溶湯
充填完了を検出する充填完了検出手段と、前記充填完了
検出手段で充填完了を検出した際に前記射出側開閉弁を
閉じるとともに、続いて前記増圧側開閉弁を開く制御手
段とを設けてダイカストマシンの射出圧力制御装置を構
成したものである。
〔作用〕
本発明においては、制御手段で充填完了検出手段を監
視し、充填完了を検出した際に射出側開閉弁を即座に閉
じることにより、射出完了以降の射出側油圧が遮断さ
れ、射出側シリンダの停止に続く圧力上昇が回避され
る。従って、油圧源の充填圧力を下げることなく充填サ
ージを解消することが可能となる。ここで、充填完了検
出時に射出側を遮断してしまうと、充填完了に続く射出
側の圧力上昇を利用していた従来の装置では増圧行程へ
移行できなくなる。しかし、本発明においては、制御装
置により射出側の遮断に続いて増圧側開閉弁を開くこと
により増圧行程への移行が円滑に行われ、これらにより
前記目的が達成される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図には本発明に係るダイカストマシンの射出圧力
制御装置が示されている。
図において、ダイカストマシン10の金型装置11には、
内部のキャビティ12に連通する射出スリーブ13が配置さ
れ、その内部に給湯される溶湯14は射出プランジャ15に
より射出されてキャビティ12内に充填される。
プランジャ15は射出用シリンダ16によって射出駆動さ
れるとともに、シリンダ16のヘッド側(キャビティ12と
反対側)に連結された増圧用シリンダ17によって増圧駆
動される。増圧用シリンダ17の断面積は射出用シリンダ
16の2.7倍とされ、同じ油圧によっても2.7倍の増圧が行
われる。
射出用シリンダ16は射出用加圧回路20により駆動され
る。射出用加圧回路20は、アキュムレータ21から射出速
度制御弁23および射出側開閉弁24を経て射出用シリンダ
16に接続されている。
射出速度制御弁23は、開度に応じて射出用加圧回路20
の加圧作動油の流通量を加減し、射出行程における射出
速度を低速射出速度VLから高速射出速度VHまで調整す
る。
射出側開閉弁24は、内部にスプール24Aが挿入された
シリンダ24Bを有し、シリンダ24Bの両端にはそれぞれパ
イロットピストン24C,24Dが配置されている。各ピスト
ン24C,24Dには、ソレノイドバルブ24Eを介してアキュム
レータ21からの油圧が交互に供給され、スプール24Aは
油圧を供給された側のピストン24C,24Dにより反対側向
きに移動される。ここで、射出用加圧回路20はシリンダ
24B内壁およびスプール24A周面に形成された溝状のポー
ト24F,24Gを通過するように接続され、射出側開閉弁24
はソレノイドバルブ24Eを操作してスプール24Aを移動さ
せることで射出用加圧回路20を導通または遮断する。
増圧用シリンダ17は増圧用加圧回路25により駆動され
る。増圧用加圧回路25は、射出用加圧回路20と同じアキ
ュムレータ21から増圧側開閉弁26を経て増圧用シリンダ
17に接続されている。
増圧側開閉弁26は通常閉鎖されているが、増圧制御回
路27を介して供給されるアキュムレータ21からの油圧に
より開放可能である。増圧制御回路27の途中にはソレノ
イドバルブ27Aが設置され、このソレノイドバルブ27Aを
操作することで増圧用加圧回路25を導通または遮断す
る。
なお、射出用シリンダ16を後退させる際には射出用加
圧回路20に接続された射出側抜出し弁28が開かれ、増圧
用シリンダ17を後退させる際には増圧用加圧回路25に接
続された増圧側抜出し弁29が開かれ、各々から排出され
た作動油は油圧源22に戻される。
前述した各加圧回路20,25のソレノイドバルブ24E,27A
は共に制御手段30に接続されている。
制御手段30は、充填完了検出手段31を備え、この検出
手段31で金型キャビティ12への溶湯14の充填完了を検出
した時点でソレノイドバルブ24Eを開くとともに、当該
検出手段31により起動されるタイマー32を備え、このタ
イマー32で所定時間Tがカウントされた時点でソレノイ
ドバルブ27Aを開く。
充填完了検出手段31は、射出用シリンダ16のピストン
ロッド16Aの周面に移動方向に沿って繰り返される磁性
および非磁性の縞模様からなる磁気スケール33と、磁気
スケール33の近傍に固定されてピストンロッド16Aの通
過量に応じたパルス信号を出力する磁気センサ34と、磁
気センサ34から出力されるパルス信号をカウントするカ
ウンタ35とにより構成され、カウンタ35は試験動作等に
より装置毎に予め設定されたカウント数に達したら充填
完了信号を出力する。
なお、タイマー32のカウント時間Tは、射出行程にお
いてキャビティ12内に充填された溶湯14が増圧行程にお
いて金型11の分割面から漏れ出さない程度に凝固する温
度まで低下する時間となるように予め設定されている。
このような本実施例においては、第2図に示すような
手順により、低速および高速の射出行程に続いて高圧に
よる増圧行程が順次実行される。
すなわち、成形開始に伴って、射出速度制御弁23が低
速に設定されるとともに、制御手段30でソレノイドバル
ブ24Eを開くことで射出側開閉弁24が開かれ、射出用加
圧回路20からの油圧により射出用シリンダ16が低速射出
速度VLで移動されて低速射出が行われる(第2図の処理
T1)。所定時間の経過後、射出速度制御弁23が高速に切
り換えられ、射出用加圧回路20からの油圧により射出用
シリンダ16が高速射出速度VHで移動されて高速射出が行
われる(第2図の処理T2)。
ここで、射出用シリンダ16の移動距離は充填完了検出
手段31で監視され(第2図の処理T3)、充填完了が検出
されると制御手段30により射出側開閉弁24が即座に閉鎖
され、射出用加圧回路20から射出用シリンダ16への油圧
供給が遮断される(第2図の処理T4)。これにより、射
出行程が終了し、キャビティ12内は溶湯14が充分に充填
された状態とされる。
一方、制御手段30においては、充填完了の検出に伴っ
て起動されたタイマー32が所定時間のカウントを行い
(第2図の処理T5)、カウント終了に伴って制御手段30
でソレノイドバルブ27Aを開くことで増圧側開閉弁26が
開かれ、増圧用加圧回路25からの油圧により増圧用シリ
ンダ17が移動されて増圧が行われる(第2図の処理T
6)。この状態で所定時間維持することで増圧行程が終
了し、キャビティ12内の溶湯14は充分に加圧されて成形
が完了する。
以上の動作における射出圧力線図は第3図(a)のよ
うになり、射出速度線図は第3図(b)のようになる。
第3図(b)に示すように、射出行程の間の射出速度は
時点S1において低速射出速度VLから高速射出速度VHへと
変化する。そして、第3図(a)に示すように、高速射
出により射出圧力は上昇するが、制御手段30および射出
側開閉弁24により充填完了時に射出側の油圧が即座に遮
断されるため充填サージ等の発生は防止され、最大でも
圧力P3に抑えられる。また、制御手段30により射出行程
が終了する時点S2の後は所定時間Tだけ圧力P3の状態で
維持され、時点S3において増圧側開閉弁26が開かれて圧
力P2による増圧行程が行われる。
このような本実施例によれば、次に示すような効果が
ある。
すなわち、制御手段30、充填完了検知手段31および射
出側遮断弁24により、充填完了時に射出側の油圧を即座
に遮断することで、アキュムレータ21の充填圧力を下げ
ることなく充填サージを解消することができる。このた
め、充填サージに伴うキャビティ12内の溶湯14の漏れ出
し等を未然に防止でき、製品不良あるいはバリ取り等の
煩雑な後処理を解消することができる。
また、制御手段30により射出側の遮断に続いて増圧側
開閉弁26を開閉操作することができ、従来の装置のよう
に射出側の圧力上昇が無くても増圧行程への移行を円滑
に行うことができる。特に、射出側の遮断から増圧側の
作動の間に時間Tの遅れを持たせたため、キャビティ12
内に充填された溶湯14は適当に冷却凝固されて増圧を受
けても漏れ出し等を生じることがなく、充分な増圧によ
る確実な鋳造を行うことができる。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、以下に示すような変形をも含むものである。
すなわち、射出用加圧回路20における射出速度制御弁
23や射出用開閉弁24の構造や方式は任意であり、実施に
あたって適宜選択すればよい。
また、射出用加圧回路20の途中には、適宜逆止用のチ
ェックバルブ等を射出側開閉弁24と射出用シリンダ16と
の間に設置してもよい。
さらに、増圧用加圧回路25における増圧側開閉弁26や
増圧制御回路27の構造や方式は任意であり、実施にあた
って適宜選択すればよい。
一方、射出用開閉弁24および増圧側開閉弁26の開閉制
御を行う制御手段30の構成も実施にあたって適宜選択す
ればよい。ここで、射出側の遮断と略同時に増圧側を作
動させてもよく、このような場合にはタイマー23は省略
してもよい。
また、充填完了検出手段32の構成も任意であり、磁気
式に限らず光学式あるいは機械的な接触検知式等であっ
てもよい。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、充填検知手段
による充填完了検知に伴って制御手段で射出側開閉弁を
即座に遮断することで充填サージを確実に解消すること
ができ、充填圧力を下げる必要がないため充分な高速射
出および増圧を行うことができるとともに、制御手段で
増圧側開閉弁を作動させることで射出行程から増圧行程
への移行を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は前記
実施例の動作を示すフローチャート、第3図(a),
(b)は前記実施例における射出圧力線図および射出速
度線図、第4図は従来例を示す構成図、第5図(a),
(b)は前記従来例における射出圧力線図および射出速
度線図である。 10……ダイカストマシン、12……金型キャビティ、14…
…溶湯、16……射出用シリンダ、17……増圧用シリン
ダ、24……射出側開閉弁、26……増圧側開閉弁、30……
制御装置、32……充填完了検出手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 17/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金型キャビティに溶湯を射出するための射
    出用シリンダと、前記射出用シリンダに連結された増圧
    用シリンダと、定圧手段を有する油圧源から射出速度制
    御弁を経て前記射出用シリンダに接続された射出用加圧
    回路と、前記油圧源から増圧側開閉弁を経て前記増圧用
    シリンダに接続された増圧用加圧回路とを備えたダイカ
    ストマシンにおける射出圧力制御装置であって、 外部操作により開閉されて前記射出用加圧回路を遮断可
    能な射出側開閉弁と、 前記金型キャビティへの溶湯充填完了を検出する充填完
    了検出手段と、 前記充填完了検出手段で充填完了を検出した際に前記射
    出側開閉弁を閉じるとともに、続いて前記増圧側開閉弁
    を開く制御手段とを備えたことを特徴とするダイカスト
    マシンの射出圧力制御装置。
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