JP3332871B2 - ダイカストマシンの射出制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカストマシン
の射出制御方法および制御装置に関し、特にバリの発生
がない高品質のダイカスト製品を生産するダイカストマ
シンの射出制御に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、ダイカスト成形品の品質は、溶
湯を金型内に充填する際の射出速度や射出圧力に大きく
影響されることが知られている。特に、溶湯が凝固する
までの時間内に充分な加圧を行う必要があり、そのため
に、射出用と昇圧用の二段式の駆動シリンダ装置を有す
るダイカストマシンが利用されている。

【０００３】一般に、この種のダイカストマシンにおい
ては、まず射出プランジャを低速前進させ、溶湯の波立
ちを避けるようにして金型キャビティ内への溶湯の充填
を開始する。溶湯の先端が金型のゲート部に達して充填
用の射出シリンダ装置の圧力が上昇した時点からは、溶
湯の温度低下を避けるように射出プランジャを高速で前
進させ、金型キャビティに溶湯を急速に充填する。

【０００４】これらの射出動作に続いて、金型内に溶湯
が充満して射出シリンダ装置の圧力が更に上昇するか、
あるいは射出プランジャが充填完了に相当する所定の位
置まで前進した時点で、昇圧シリンダ装置に高い圧力を
加え、射出プランジャによる金型内の加圧力を増大する
昇圧動作が行われる。

【０００５】以下に、従来の二段シリンダ式のダイカス
トマシンを具体的に説明する。図６において、ダイカス
トマシン９０は、金型キャビティ９１に充填すべき溶湯
９２を射出スリーブ９３内に供給し、充填用の射出シリ
ンダ装置９５で射出プランジャ９４を駆動して射出し、
充填完了後に、射出シリンダ装置９５の背面側の作動油
を大径の昇圧シリンダ装置９６で高圧に加圧し、射出シ
リンダ装置９５を介して、金型キャビティ９１に、充填
した溶湯９２を昇圧するようになっている。

【０００６】図７には、ダイカストマシンにおける射出
動作ないし昇圧動作における射出速度推移ＣＶおよび射
出圧力推移ＣＰが示されている。この図において、射出
シリンダ装置９５の前進は、始めは低速ＶＬで前進し、
時点ｔ１からは一気に高速ＶＨで充填し、充填完了に伴
って溶湯９２の充填圧力を受けて制動され、時点ｔ２で
昇圧シリンダ９６が作動して昇圧され、金型キャビティ
９１内の溶湯９２は圧力ＰＨに達するとともに、射出シ
リンダ９５は更に前進して時点ｔ３で停止する。そし
て、この位置が射出シリンダ装置９５のストロークエン
ドとなる。

【０００７】このようなダイカストマシンにおける射出
シリンダ装置９５と昇圧シリンダ装置９６との連係制御
（射出動作から昇圧動作への切換え）には、射出圧力変
動を検知して切換を行うシーケンスバルブ方式や、射出
プランジャの前進位置を検知して切換を行うリミットス
イッチ方式が採用されている。

【０００８】このうち、シーケンスバルブ方式では、次
のような油圧回路が用いられる。すなわち、図８におい
て、射出シリンダ装置９５には、チェックバルブ１１１
および射出速度調整弁１１２を介してアキュムレータ１
１３に至る射出側油圧回路１１４が接続されている。一
方、昇圧シリンダ装置９６には、シーケンスバルブ１１
５で開閉されるパイロット操作の昇圧制御弁１１６を介
してアキュムレータ１１３に至る昇圧側油圧回路１１７
が接続されている。

【０００９】シーケンスバルブ１１５は、射出側油圧回
路１１４の圧力が予め設定された昇圧開始圧力を越えた
際に昇圧制御弁１１６を開くように設定されている。従
って、射出速度調整弁１１２の操作により射出シリンダ
装置９５の前進が開始されて射出が行われ、金型内への
溶湯充填完了に伴って充填圧力が増加し、所定の昇圧開
始圧力に達した時点でシーケンスバルブ１１５が作動し
て昇圧制御弁１１６を開き、昇圧シリンダ装置９６の前
進が開始されて昇圧が行われる。

【００１０】図９に示すように、射出シリンダ装置９５
は、内部に射出ピストン９５Ａを有し、その背面側に射
出側油圧回路１１４から供給される作動油の油圧により
射出ピストン９５Ａが前進するようになっている。射出
側油圧回路１１４からの作動油は射出速度調整弁１１２
で流量調整され、これにより射出ピストン９５Ａの前進
・停止の切換えと前進速度の調整とが行われる。

【００１１】昇圧シリンダ装置９６は、内部に昇圧ピス
トン９６Ａを有し、その背面側に昇圧側油圧回路１１７
から供給される作動油の油圧により昇圧ピストン９６Ａ
が前進し、射出シリンダ装置９５の中間部材９５Ｂを介
して射出ピストン９５Ａを背面から加圧するようになっ
ている。昇圧側油圧回路１１７からの作動油は昇圧制御
弁１１６で断続制御され、これにより昇圧ピストン９６
Ａの前進と停止の切換えが行われる。また、昇圧制御弁
１１６の断続はシーケンスバルブ１１５で行われる。こ
のシーケンスバルブ１１５は、適宜な手段により充填圧
力に応じて切り替わる電磁弁などが用いられる。

【００１２】ところで、前述のような従来の二段式ダイ
カストマシンにおいては、昇圧シリンダ装置で射出シリ
ンダ装置を昇圧する昇圧動作の際、昇圧シリンダ装置に
与えられる作動油の流量は可変制御されず一定である。
これは、昇圧シリンダ装置への作動油は昇圧制御弁で断
続され、この昇圧制御弁としては、従来、オンオフ２位
置切換え式の定流量弁が用いられているためである。

【００１３】このような昇圧シリンダ装置への作動油供
給が定流量であることから、鋳造圧力の昇圧特性は、図
７に示したような射出圧力推移ＣＰとなり、その上昇カ
ーブは最大圧力ＰＨに近づくにつれて徐々に傾きが緩く
なる二次曲線となる。これは金型内での溶湯凝固に伴っ
て射出プランジャが抵抗を受けるようになり、昇圧が鈍
くなるためである。具体的には、鋳造圧力Ｐは、経過時
間ｔと計数ａとの積の平方根に比例する。

【００１４】これに対し、昇圧動作においてはバリ臨界
昇圧曲線が知られている。バリは、金型において昇圧時
などに過大な圧力が加わると、金型の分割面から溶湯が
漏れ出して発生するものである。ただし、バリ臨界昇圧
曲線以下の圧力であればバリは生じない。このバリ臨界
昇圧曲線は、鋳造圧力Ｐが、経過時間ｔの二乗と計数ａ
との積に比例する曲線ＣＸとして与えられる（図７参
照）。バリ臨界昇圧曲線ＣＸがこのような二次曲線にな
るのは、昇圧の初期段階では金型内の溶湯が凝固してお
らず、溶湯の流動性は高くて分割面からの漏れ出しを生
じやすく、高い圧力がかけられないのに対し、時間の経
過により溶湯が凝固し出すと分割面への漏れ出しが生じ
にくく、高圧をかけてもバリが生じない、という理由に
よる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
昇圧シリンダ装置への作動油供給が定流量であるダイカ
ストマシンでは、鋳造圧力の昇圧特性をバリ臨界昇圧曲
線に近づけることができず、このために、高速鋳造を行
う場合や分割面精度が低い金型を使用する場合など、バ
リが多発し、高品質のダイカスト製品を生産することが
できないという問題が生じている。

【００１６】本発明の目的は、昇圧特性をバリ臨界昇圧
曲線に応じたものとすることができ、高速鋳造や低精度
の金型でもバリのない高品質なダイカスト製品を生産で
きるダイカストマシンの射出制御方法および装置を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、射出ピストン
の前進によるキャビティ内への溶湯充填を行った後、昇
圧シリンダ装置による昇圧動作を、鋳造型にバリが生じ
ないバリ臨界昇圧曲線に沿って予め設定した任意の昇圧
曲線に従うように圧力を制御するダイカストマシンの射
出制御方法および装置である。具体的には、本発明の請
求項１に記載のダイカストマシンの射出制御方法は、鋳
造型に溶湯を射出する射出プランジャと、この射出プラ
ンジャを駆動するとともに射出ピストンを有する射出シ
リンダ装置と、この射出シリンダ装置に供給される作動
油を昇圧させる昇圧ピストンを有する昇圧シリンダ装置
とを備えた昇圧方式のダイカストマシンの射出制御方法
であって、前記射出シリンダ装置の作動油排出経路の流
量を連続的に調整可能かつ高応答電気油圧サーボ弁で構
成される流量制御弁により、前記射出シリンダ装置の背
圧と前記昇圧シリンダ装置の背圧とを同期制御して射出
動作と昇圧動作とが行われ、前記流量制御弁のメインス
プールはパイロットサーボ弁により開閉されるととも
に、その開度は位置検出器により検出され、この位置検
出器から出力される指令信号と、予め設定されたプログ
ラムに基づいて作動する昇圧制御手段から出力された圧
力指令値、前記射出シリンダ装置および昇圧シリンダ装
置から検出された指令信号との差が前記パイロットサー
ボ弁の入力にフィードバックされることを特徴とするも
のである。

【００１８】以上において、流量制御弁として、高応答
電気油圧サーボ弁を用いることが好ましい。また、制御
形式としては、オープン制御あるいはリアルタイムフィ
ードバック制御のうち、いずれでもよい。

【００１９】このような本発明では、作動油排出経路の
流量が流量制御弁により連続的に調整され、流量は可変
となっているので、昇圧特性をバリ臨界昇圧曲線に応じ
たものとすることができ、バリの発生を未然に防止する
ことができる。従って、高速鋳造や低精度の金型でもバ
リのない高品質なダイカスト製品を生産できる。また、
一つの流量制御弁で射出シリンダと昇圧シリンダとの両
方の背圧を制御できるので、装置がコンパクトとなる。
さらに、流量制御弁におけるメインスプールの開度制御
の応答性および精度の向上を図ることができる。

【００２０】本発明の請求項２に記載のダイカストマシ
ンの射出制御方法は、請求項１に記載のダイカストマシ
ンの射出制御方法において、前記流量制御弁は、前記昇
圧シリンダ装置による昇圧動作の間に、前記鋳造型にバ
リが生じない所定の臨界昇圧曲線に沿った任意の曲線に
従って鋳造圧力と昇圧時間との関係が変化する昇圧動作
となるように、制御装置により制御されることを特徴と
するものである。

【００２１】このような本発明では、高応答電気油圧サ
ーボ弁で構成された流量制御弁が、制御装置により、昇
圧動作がバリの生じない所定の臨界曲線に沿うように制
御されるので、バリの発生を未然に防止することがで
き、これにより、高速鋳造や低精度の金型でもバリのな
い高品質なダイカスト製品を生産できる。また、高応答
電気油圧サーボ弁を使用しているので、応答性および精
度の向上を図れる。

【００２２】本発明の請求項３に記載のダイカストマシ
ンの射出制御方法は、請求項２に記載のダイカストマシ
ンの射出制御方法において、前記制御装置は、前記射出
シリンダ装置および昇圧シリンダ装置から検出された圧
力と、前記昇圧制御手段から出力された経過時間に応じ
た圧力指令値とを比較し、両者の差をなくすように前記
流量制御弁を制御することを特徴とするものである。

【００２３】このような本発明では、常に、最もバリの
生じない所定の臨界曲線に沿った制御が行われるので、
バリの発生を未然に防止することができ、これにより、
高速鋳造や低精度の金型でもバリのない高品質なダイカ
スト製品を生産できる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】本発明の請求項４に記載のダイカストマシ
ンの射出制御装置は、鋳造型に溶湯を射出する射出プラ
ンジャと、この射出プランジャを駆動するとともに射出
ピストンを有する射出シリンダ装置と、この射出シリン
ダ装置に供給される作動油を昇圧させる昇圧ピストンを
有する昇圧シリンダ装置とを備えた昇圧方式のダイカス
トマシンの射出制御装置であって、前記射出シリンダ装
置の作動油排出経路に当該経路内の流量を連続的に調整
可能かつ高応答電気油圧サーボ弁で構成される流量制御
弁が設けられ、この流量制御弁には前記昇圧シリンダ装
置の背圧部が昇圧シリンダ用排出経路を前記作動油排出
経路に接続することにより接続され、前記流量制御弁
は、パイロットサーボ弁により開閉されるメインスプー
ルを有するとともに、前記流量制御弁には、前記メイン
スプールの開度を検出する位置検出器が接続され、この
位置検出器から出力される検出信号と、予め設定されか
つ時間経過に応じた圧力指令値を出力する昇圧制御手
段、前記射出シリンダ装置および昇圧シリンダ装置から
検出された指令信号との差は、前記パイロットサーボ弁
の入力にフィードバックされることを特徴とするもので
ある。

【００２７】以上において、流量制御弁として、高応答
電気油圧サーボ弁を用いることが好ましい。また、制御
形式としては、オープン制御あるいはリアルタイムフィ
ードバック制御のうち、いずれでもよい。

【００２８】このような本発明では、作動油排出経路の
流量が流量制御弁により連続的に調整され、流量は可変
となっているので、昇圧特性をバリ臨界昇圧曲線に応じ
たものとすることができ、バリの発生を未然に防止する
ことができる。従って、高速鋳造や低精度の金型でもバ
リのない高品質なダイカスト製品を生産できる。また、
一つの流量制御弁で射出シリンダと昇圧シリンダとの両
方の背圧を制御できるので、装置がコンパクトとなる。
さらに、メインスプールの開度制御の応答性および精度
の向上を図ることができる。

【００２９】本発明の請求項５に記載のダイカストマシ
ンの射出制御装置は、請求項４に記載のダイカストマシ
ンの射出制御装置において、前記流量制御弁は制御装置
により制御され、この制御装置は、前記射出シリンダ装
置の鋳造圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出
手段からの出力を処理する圧力処理手段と、前記昇圧制
御手段と、前記圧力処理手段から出力された圧力および
昇圧制御手段から出力された圧力指令値を比較する比較
手段と、この比較手段から出力された圧力差に基づき前
記流量制御弁を前記昇圧シリンダ装置による昇圧動作の
間に、前記鋳造型にバリが生じない所定の臨界曲線に沿
った任意の曲線に従って鋳造圧力と昇圧時間との関係が
変化する昇圧動作となるように制御するサーボアンプと
を含み構成されていることを特徴とするものである。

【００３０】このような本発明では、昇圧動作がバリの
生じない所定の臨界曲線に沿って行われるので、バリの
発生を未然に防止することができ、これにより、高速鋳
造や低精度の金型でもバリのない高品質なダイカスト製
品を生産できる。

【００３１】

【００３２】

【００３３】本発明の請求項６に記載のダイカストマシ
ンの射出制御装置は、請求項４または請求項５に記載の
ダイカストマシンの射出制御装置において、前記昇圧シ
リンダの作動油供給側には、昇圧時間を制御する昇圧制
御弁が設けられ、この昇圧制御弁は、切換弁の操作によ
り移動可能なスプールとこのスプールの移動量を調整可
能な調整ストッパとを有し、前記スプールの前記作動油
供給側の先端部は、前記作動油の流量を絞り前記昇圧ピ
ストンの加圧部の圧力と流量とを制限可能な先細り形状
となっていることを特徴とするものである。

【００３４】このような本発明では、昇圧制御弁のスプ
ールの形状が作動油の流量を絞れる形状となっているの
で、流量調整弁の機能が効かなくなるようなトラブルが
おきても、調整ストッパを使い、スプールの開度を小さ
くするように調整して、所定の昇圧曲線を得られるよう
なスプール開度位置にセットできる。従って、応急的に
正常な昇圧動作を確保できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。本実施形態は、既存のダイカスト
マシンの制御方式を改めることで実施されるものであ
り、ダイカストマシンの主要部分である金型、射出プラ
ンジャ等は既存のもの（例えば前述の図６〜９のダイカ
ストマシンの構成）を適宜採用すればよいため、説明を
省略する。そして、以下には既存のものと異なる部分で
ある射出シリンダ装置、昇圧シリンダ装置、およびこれ
らに作動油を供給する油圧回路についての説明を行う。

【００３６】図１において、射出シリンダ装置１０に
は、射出動作断続用のパイロット式チェックバルブ１１
を介して、射出側アキュムレータ１３に至る射出側油圧
回路１４が接続されている。チェックバルブ１１は、開
閉用電磁切換弁１２により開閉制御され、この切換弁１
２を操作することでチェックバルブ１１が開き、射出ア
キュムレータ１３からの作動油が射出シリンダ装置１０
に供給され、射出ピストン１５が前進するようになって
いる。

【００３７】チェックバルブ１１は、射出側アキュムレ
ータ１３から射出シリンダ装置１０への作動油の流れが
止まり、入口側および出口側の差圧がなくなった際に内
部のスプリングで弁体が移動し、昇圧動作時の作動油の
逆流を防止するようになっている。

【００３８】射出シリンダ装置１０には、射出ピストン
１５のロッド側の作動油を排出する作動油排出経路１６
が接続され、この作動油排出経路１６には射出速度制御
用流量制御弁１７が接続されている。この射出速度制御
用流量制御弁１７は、高速応答型の大流量サーボ弁で構
成され、そのスプールの開度を調整することで射出シリ
ンダ装置１０の前進時に作動油排出経路１６を絞り、射
出ピストン１５に背圧を与えて前進速度を調整できるよ
うになっている。

【００３９】昇圧シリンダ装置２０には、切換弁２２で
開閉制御される昇圧制御弁２１を介して、昇圧側アキュ
ムレータ２３に至る昇圧油圧回路２４が接続されてい
る。昇圧制御弁２１は、切換弁２２を操作することで開
かれ、これにより、昇圧側アキュムレータ２３からの作
動油が昇圧シリンダ装置２０に供給され、昇圧ピストン
２５が前進するようになっている。昇圧制御弁２１は、
図２に示すようにスプール２１１を有し、このスプール
２１１の最大移動量は調整ストッパであるネジ部材２１
３で外部調整される。従って、スプールの形状とスプー
ル移動量とで昇圧シリンダ装置２０への供給作動油流量
が変わるようになっている。

【００４０】昇圧シリンダ装置２０には、昇圧ピストン
２５の前側の作動油を排出する昇圧シリンダ用排出経路
１６Ａが設けられ、この排出経路１６Ａは、分岐路１６
Ｂを介して射出ピストン用の前記作動油排出経路１６に
接続されている。この作動油排出経路１６には前記速度
制御用流量制御弁１７が接続されており、つまり、射出
シリンダ装置１０と昇圧シリンダ装置２０とは、この流
量制御弁１７を共有していることになる。そして、射出
シリンダ装置１０および昇圧シリンダ装置２０は、この
ような流量制御弁１７により同期制御されるようになっ
ている。

【００４１】前述のように、流量制御弁１７は高速応答
型の大流量サーボ弁で構成され、そのスプールの開度を
調整することで、昇圧シリンダ装置２０の前進時に、作
動油排出経路１６を絞り、射出ピストン１５、昇圧ピス
トン２５に、背圧を与えて前進速度を調整できるように
なっている。そして、その背圧部圧力は圧力センサ３７
で検出される。このサーボ弁１７は、メインスプールを
開閉するパイロットサーボ弁１７Ｃを有するとともに、
上記メインスプールの開度を検出する位置検出器の出力
は、パイロットサーボ弁１７Ｃの入力にフィードバック
する２段式のサーボ機構とされている。

【００４２】射出速度制御用流量制御弁１７は、射出シ
リンダ装置１０の前進時に、そのメインスプール開度を
調整することで射出ピストン１５に背圧を与えて前進速
度を調整する。また、この射出シリンダ前進時には、昇
圧ピストン２５は後退限にある。すなわち、昇圧ピスト
ン２５は、射出ピストン１５の位置より離れた位置にあ
り、両者１５、２５の間に作動油が充満している状態で
ある。そして、昇圧シリンダ装置２０の昇圧開始は、こ
の両ピストン１５、２５が離れた状態から加圧が始ま
る。

【００４３】図１に示すように、射出側アキュムレータ
１３および昇圧側アキュムレータ２３には、それぞれ油
圧源３０からの作動油供給経路３１が接続され、各々に
高圧の作動油が供給されている。この作動油供給経路３
１の途中には電磁式のアキュムレータ充填切換弁３２が
設置され、各アキュムレータ１３、２３への作動油供給
が断続されるようになっている。一般的に、射出動作は
アキュムレータ内油量で動作するので、前記切換弁３２
は閉の状態で使用されているが、アキュムレータ圧力が
下降したときに、切換弁３２を開いて、各々のアキュム
レータへ圧油を充填するように制御される。昇圧側アキ
ュムレータ２３には、その背面側に作動油供給経路３１
からの分岐経路３３が接続され、その途中には電磁式の
鋳造圧力制御弁３４が設置されている。

【００４４】この鋳造圧力制御弁３４により、油圧源３
０からの作動油を送り込んで昇圧側アキュムレータ２３
の背圧を高めることで、昇圧側油圧回路２４の最大油圧
が高くなり、昇圧シリンダ装置２０に加えられる最大鋳
造圧力が高められる。逆に、鋳造圧力制御弁３４により
作動油を排出して昇圧側アキュムレータ２３の背圧を下
げることで、昇圧側油圧回路２４の最大油圧が低くな
り、昇圧シリンダ装置２０に加えられる最大鋳造圧力が
緩和される。

【００４５】昇圧側アキュムレータ２３には、背圧側の
圧力を検出するセンサ３５が設置され、前述の鋳造圧力
調整の際に、昇圧側アキュムレータ２３の背圧値を参照
できるようになっている。

【００４６】射出シリンダ装置１０には、その鋳造圧力
を検出するために、図１に示すように、ヘッド側Ｂの昇
圧を検出する圧力センサ３６と、ロッド側Ａの背圧を検
出する圧力センサ３７とが設置され、各々により前述の
鋳造圧力の調整の際に射出圧力値を直接的に参照できる
ようになっている。例えば、ヘッド側Ｂとロッド側Ａと
の差圧から鋳造型に加えられている実際の圧力値より正
確に検出することができる。なお、実際には、射出ピス
トン１５の直径Ｄ１と射出プランジャ１５１のプランジ
ャチップＤ２との比率に応じて、鋳造型に与えられる射
出圧力ＰＲは検出圧力ＰＳに（Ｄ１／Ｄ２）の二乗を乗
じた値となる。

【００４７】また、射出シリンダ装置１０には、射出プ
ランジャ１５１の前進位置を検出するエンコーダ１５２
が設置され、射出動作の際のストローク位置を直接的に
検出できるようになっている。

【００４８】これらの各センサ３６、３７等からの信号
を受け、かつ各弁類の操作を制御するために、制御装置
４０が設けられている。この制御装置４０は、既存のコ
ンピュータシステムやプログラマブルコントローラ等を
中心に構成され、予め設定された動作プログラムに基づ
いて各弁類を所定の手順で操作し、射出動作ないし昇圧
動作を実行させるものである。

【００４９】制御装置４０は、所定のプログラムに基づ
いて各部を制御し、所期の射出動作ないし昇圧動作を実
行させるものであり、速度制御用流量制御弁１７を制御
し、昇圧シリンダ装置２０に昇圧動作を行わせるための
制御回路を備えている。そして、制御装置４０は、図３
に示すように、昇圧制御手段としての昇圧制御部４１、
サーボアンプ４２、圧力検出アンプ４３、および位置フ
ィードバックサーボアンプ４４を備えている。

【００５０】昇圧制御部４１は、予め設定されたプログ
ラムに基づいて動作し、予め設定された昇圧制御設定曲
線に従って、昇圧動作の際にその経過時間に応じた圧力
指令値を出力する。サーボアンプ４２は、昇圧制御部４
１の出力に従って速度制御用流量制御弁１７のパイロッ
トサーボ弁部１７Ｃを操作し、メインスプール１７Ａの
開度を調整する。

【００５１】圧力検出アンプ４３は、各圧力センサ３
６、３７からの出力を処理し、サーボアンプ４２の入力
側に昇圧フィードバック信号４５を出力する。この際、
圧力検出アンプ４３は、各圧力センサ３６、３７の何れ
かの出力を選択して出力するか、あるいは各々の出力を
合成演算して出力することができる。位置フィードバッ
ク用サーボアンプ４４は、流量制御弁１７の位置検出器
で検出されたメインスプールの開度位置を処理し、サー
ボアンプ４２の出力側にマイナフィ−ドバック信号４６
を出力する。

【００５２】制御装置４０により、昇圧動作を実行する
際は、昇圧制御部４１から時間経過に応じた圧力指令値
が出力され、サーボアンプ４２は、この圧力指令値に従
って流量制御弁１７のパイロットサーボ弁部１７Ｃによ
りメインスプール１７Ａの開度を操作する。そうする
と、作動油排出回路部１６に設置の流量制御弁１７のメ
インスプールの開度に応じた流量の作動油が昇圧シリン
ダー装置２０内に送り込まれ、昇圧動作が行われ、これ
により射出シリンダ装置１０内の圧力は上昇するように
なっている。

【００５３】この圧力は、各圧力センサ３６、３７で検
出され、圧力検出アンプ４３を経て圧力フィードバック
信号４５としてサーボアンプ４２の入力側に帰還され
る。この圧力フィードバック経路により昇圧制御部４１
からの経過時間に応じた圧力指令値に対応した昇圧制御
が行われ、昇圧制御設定曲線に従った昇圧動作の応答性
および精度の向上が図られている。なお、各圧力センサ
３６、３７および圧力検出アンプ４３を設けず、つま
り、圧力フィードバック信号４５をサーボアンプ４２側
に入力せず、昇圧制御部４１からの圧力指令値のみに対
応した昇圧制御を行ってもよい。

【００５４】ここで、メインスプール１７Ａの開度は、
位置検出器１７Ｂ、位置フィードバック用サーボアンプ
４４を経てマイナフィードバック信号４６としてサーボ
アンプ４２の出力（パイロットサーボ弁部の入力）に帰
還され、このマイナフィードバック経路により、メイン
スプールの開度制御の応答性および精度の向上が図られ
ている。

【００５５】また、図１に示すように、昇圧シリンダ２
０の排出回路１６Ａには、射出シリンダ装置１０の射出
ピストン１５および昇圧シリンダ装置２０の昇圧ピスト
ン２６を後退させる後退回路１６Ｃが接続されている。
この後退回路１６Ｃには、ロジック弁１８と開閉切換弁
１９とが設けられ、図示の状態で、作動油供給回路３１
から作動油が供給されることにより、ロジック弁１８か
ら射出シリンダ装置１０の背圧側および昇圧シリンダ装
置２０の背圧側に供給され、これにより、それぞれのピ
ストン１５、２５が後退するようになっている。

【００５６】以上のような構成において、制御装置４０
は所定のプログラムに基づいて各部を制御し、初期の射
出動作ないし昇圧動作を実行する。すなわち、射出シリ
ンダ装置１０のプランジャ１５１、ピストン１５ならび
に昇圧シリンダ２０のピストン２５は後退限位置から始
まる。まず、射出スリーブに溶湯が供給され、金型に対
して射出できる状態になったとき、チェックバルブ１１
を開いて、射出アキュムレータ１３からの作動油を射出
シリンダ装置１０に供給し、射出プランジャ１５１を前
進させる。

【００５７】この際、射出速度制御流量制御弁１７を絞
って射出速度を低速にしておく。次に、溶湯が金型ゲー
トに達する位置まで射出プランジャ１５１が前進した
ら、射出速度制御用流量制御弁１７を開き、射出を高速
に切換えて金型内に溶湯を一気に充填する。そして、こ
の射出プランジャ１５１が所定の位置にきたとき（位置
センサ１５２で検出）、あるいは圧力センサ３６、３７
がある値を示したとき、射出速度制御弁１７による制御
を行いながら、切換弁２２を操作し、昇圧制御弁２１を
開き、昇圧用アキュムレータ２３からの作動油を昇圧シ
リンダ装置２０の昇圧ピストン２５の背面部に供給し、
昇圧ピストン２５で射出ピストン１５の背圧部作動油を
加圧し、この加圧作動油を介して、射出ピストン１５の
背面から射出プランジャ１５１への加圧を行う。

【００５８】上記速度制御流量制御弁１７の制御は、昇
圧制御設定曲線に従って、現在の昇圧フィードバック信
号４５を参照しつつ、その制御弁１７のメインスプール
開度を絞り、かつ途中で開度を変化させることにより、
昇圧途中段階での圧力および最大圧力に達する時間を制
御し、予め計測等により設定しておいたバリ臨界昇圧曲
線に漸近した昇圧曲線を描くようにする。

【００５９】ここで、昇圧制御部４１において、昇圧制
御設定曲線は次のように設定される。すなわち、図４に
おいて、昇圧曲線ＣＰ１は既存のダイカストで得られる
徐々に緩くなる昇圧曲線である。一方、昇圧用流量制御
弁１７のメインスプール開度を絞ると、昇圧曲線ＣＰ２
のように圧力上昇の傾きが緩やかになり、最大圧力ＰＨ
に達する時間も長くなる。そして、さらに流量制御弁１
７のスプール開度を開くと、昇圧曲線ＣＰ３のように圧
力上昇は、あとに行くほど急速になり、時間ｔ４で最大
圧力ＰＨに達するようになる。

【００６０】図４で示される昇圧時間（ｔ４−ｔ２）
は、５０〜１００msec程度の短時間である。昇圧動作の
為の弁切換時に、従来のオンオフ２位置切り換えによる
昇圧曲線ＣＰ１では、衝撃圧、サージ圧の影響を受ける
が、本発明では、従来の昇圧よりも傾きが緩やかである
ため、この影響をうけない。

【００６１】しかも、希望する緩やかな傾斜特性を得る
ため、本発明では、図２に示すように、また、前述した
ように、昇圧制御弁２１のスプール２１１の先端開口部
（作動油の流れ側）の形状を、先細り形状、つまり、先
端部を本体部より小径とする段付き形状とし、スプール
２１１の移動により流量を絞れるような形状としたこと
と、スプール最大開度のスプール最大移動量を、ストッ
パ部材であるねじ部材２１３により調整できる構造にし
た。このことにより、図４に示すように、昇圧曲線ＣＰ
３を希望の立ち上がり特性に改良でき、前述した図７の
バリ臨界曲線ＣＸと類似の曲線が得られる。

【００６２】このような昇圧制御弁２１のスプール２１
１の開口部形状の流量絞り形状は、以下の場合をも考慮
したものとなっている。すなわち、昇圧制御弁２１に上
述のような流量絞り機能が設けられていないと仮定した
とき、何らかの理由で流量調整弁１７の機能が効かなく
なると、圧力制御ができないので、ダイカスト昇圧機能
は不能になる。しかし、昇圧制御弁２１のスプール２１
１を、前述のように流量を絞れる形状にすれば、昇圧ア
キュムレータ２３からの昇圧シリンダ装置２０への流量
が供給されたとき、スプール弁２１１を通過する流量を
絞れるので、昇圧ピストン２５の加圧部の圧力と流量と
を制限できる。

【００６３】そして、このようなスプール２１１の開口
部形状によれば、開度状態での昇圧特性を、バリ臨界昇
圧曲線にできるだけ近づけることができるようになって
おり、正規排出流量制御弁１７の制御による昇圧制御が
行われる時には、スプールはさらに開き、大きな開度位
置が調整ストッパ２１３で確保される。

【００６４】流量調整弁１７の機能が効かなくなるよう
なトラブルがおきたら、昇圧制御弁２１では、調整スト
ッパ２１３を使い、スプール２１１の開度を小さくする
ように調整して、所定の昇圧曲線を得られるようなスプ
ール開度位置にセットする。このようにすることで、応
急処置ではあるが、正常な昇圧動作を確保できる。

【００６５】このように選択された昇圧制御設定曲線
は、昇圧動作の経過時間△ｔ毎の圧力増分△Ｐとしてデ
ータ化され、昇圧制御部４１に設定され、稼働時に昇圧
動作の開始からの時間経過に応じて現在とるべき圧量値
として出力される。データ化にあたっては、昇圧すべき
作動油の体積（前進限位置の体積等）をＶ、作動油の圧
縮率をβ、昇圧動作時に昇圧シリンダ装置２０に供給さ
れる作動油の流量をＱとすると、△Ｐ／△Ｔ＝Ｑ／Ｖ・
β となるように設定される。この△Ｐは、その総和Σ
△Ｐが、昇圧開始圧力（充填完了圧力）Ｐ０と昇圧完了
圧力ＰＨとの差に相当するものになっている。

【００６６】このような設定を採用するのは、次のよう
な理由に基づくものである。すなわち、射出シリンダ装
置１０や昇圧シリンダ装置２０に供給される作動油は、
僅かながら圧縮性を有している。このため、各シリンダ
装置１０、２０においては、作動油の供給量が同じで
も、圧力に応じて射出ピストン１５の前進位置がずれて
くる。例えば、図３において、射出シリンダ装置１０の
前進限位置におけるヘッド側作動油の体積がＶの状態
で、この作動油の圧縮率βだったと仮定すると、△Ｖ＝
Ｖ（１−β） 分のずれを生じる。

【００６７】鋳造型が変更されると前進限位置が変化
し、前進限位置における射出シリンダ装置１０内の作動
油の体積も変化するため、このずれも変動することにな
る。従って、射出シリンダ装置１０内の位置、あるいは
供給作動油量だけで昇圧制御（例えばメインスプールの
開度指令だけでの制御）を行うと、鋳造型の変更等にそ
のまま対応できず、鋳造型毎に制御指令の変更が必要に
なる。

【００６８】これに対し、圧縮率および体積を考慮した
関係式で圧縮指令を指定しておけば、鋳造型の変更の際
には前進限での体積等を入力するだけで作動油の圧縮ず
れにも対応でき、対応が簡単であり、かつ精度のよい制
御が確保できるということになる。

【００６９】なお、制御装置４０の学習機能により、前
回の昇圧動作の際に圧力センサ３６、３７から実際の射
出圧力を調べ、想定していた射出圧力との偏差をとって
昇圧制御設定曲線の圧力目標値を補正できるようになっ
ている。これらの制御目標データの処理や学習機能によ
る補佐は、既存のソフトウエア技術により適宜実現する
ことができるものである。

【００７０】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果が生じる。 １）作動油排出経路１６の流量制御弁１７を用いての制
御装置４０による昇圧動作の際に、昇圧シリンダ装置２
０への作動油供給流量を、オンオフでなく連続的に調整
できるので、流量を可変とすることができる。そのた
め、バリ臨界昇圧曲線ＣＸに応じた昇圧動作の制御がで
き、バリの発生を未然に防止することができ、これによ
り、高品質のダイカスト製品の生産ができるようにな
る。

【００７１】２）昇圧制御の際には、圧力センサ３６、
３７および圧力検出アンプ４３により実際の昇圧圧力を
参照しつつ、昇圧制御部４１に設定された昇圧制御設定
曲線による圧力目標値に基づいて、圧力によるフィード
バック制御を行うことができるため、型替え等があって
も初期の昇圧制御設定曲線に対応した昇圧動作を確実に
実行することができる。 ３）制御指令と制御対象がともに圧力となり、フィード
バック制御の際の演算処理等を簡略化することができ、
高速制御を実現することができる。

【００７２】４）流量調整弁１７は、その内部にメイン
スプール１７Ａの開度を制御できるパイロットサーボ弁
部１７Ｃが設けられ、メインスプール１７Ａの開度を検
出する位置検出器１７Ｂの出力をパイロットサーボ弁部
１７Ｃの入力（サーボアンプ４２の出力）にフィードバ
ックする２段式のサーボ弁機構となっているため、サー
ボ機構としての安定性を高めることができ、流量可変式
の昇圧制御の際に、応答速度および精度の向上に有効で
ある。

【００７３】５）射出シリンダ装置１０のヘッド側Ｂと
ロッド側Ａとの各々に設置された圧力センサ３６、３７
と、各々の出力の何れか片方を選択または両方を演算し
て出力する圧力検出アンプ４３とを設けたため、実際の
圧力シリンダ内の圧力値をより正確に検出することがで
き、流量可変式の昇圧制御の実現に有効である。

【００７４】６）射出速度制御用流量制御弁１７によ
り、射出動作においては、射出シリンダ装置１０の前進
状態を背圧で速度可変制御できるとともに、昇圧動作に
移行した際には、圧力手段で検出される圧力が任意の曲
線に従うように流量制御弁を圧力制御できるので、１つ
の流量制御弁１７を射出と昇圧との両方に利用でき、装
置のコンパクト化を図ることができる。

【００７５】７）２つのシリンダ装置１０、２０の速度
と昇圧の制御として、一つの高応答電気油圧サーボ弁を
使用した流量制御弁１７により、オープン制御およびリ
アルタイムフィードバック制御による射出制御が行える
ので、高品質のダイカスト製品の生産が可能になってい
る。 ８）制御装置４０においては、所定経過時間毎に昇圧動
作の作動油流量を容易、確実、正確に制御することがで
きるので、流量可変式の昇圧制御の実現に有効である。

【００７６】９）射出側アキュムレータ１３と昇圧側ア
キュムレータ２３とを別にしたため、射出動作と昇圧動
作の圧力設定を個別に行うことができる。そして、鋳造
圧力制御弁３４により昇圧側アキュムレータの背圧を調
整するようにしたため、昇圧動作による最大圧力の任意
調整を、容易かつ確実に行うことができる。 １０）昇圧制御弁２１のスプール２１１を、流量を絞れ
るような先細り形状としたので、昇圧アキュムレータ２
３からの昇圧シリンダ装置２０への流量が供給されたと
き、スプール弁２１１を通過する流量を絞ることができ
る。従って、流量調整弁１７の機能が効かなくなるよう
なトラブルがおきたとき、スプール２１１の開度を小さ
くするように調整して、所定の昇圧曲線を得られるよう
なスプール開度位置にセットすることで、昇圧制御弁２
１による昇圧動作を行わせることができ、これにより、
応急処置ではあるが、正常な昇圧動作を確保できる。

【００７７】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、以下に示すような変形形態なども本
発明に含まれるものである。すなわち、前記実施形態で
は、射出側アキュムレータ１３と昇圧側アキュムレータ
２３との２つを設けたが、これに限らず、１つのアキュ
ムレータを設けて共用してもよい。また、アキュムレー
タ充填切換弁３２、各部の圧力センサ３５、３６、エン
コーダ１５２等は適宜別の構成により代替し、あるいは
必要に応じて省略してもよい。

【００７８】さらに、昇圧制御弁２１や射出速度制御用
流量制御弁１７等の形状寸法、材質等は実施にあたって
適宜選択すればよい。また、流量制御弁１７において
は、与えられた指令開度に応じてサーボ動作するように
適宜構成すればよく、例えば、図５に示すように、メイ
ンスプールの開度調整の駆動源として交流または直流の
サーボモータ２１１１を用い、位置検出器としてロータ
リ式のエンコーダ２１３１を用い、ローカルな位置フィ
ードバックを形成すればよい。

【００７９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のダイカスト
マシンの射出制御方法及び装置によれば、作動油排出経
路の流量が流量制御弁により連続的に調整され、流量は
可変となっているので、昇圧特性をバリ臨界昇圧曲線に
応じたものとすることができ、バリの発生を未然に防止
することができる。従って、高速鋳造や低精度の金型で
もバリのない高品質なダイカスト製品を生産できるよう
になる。また、一つの流量制御弁で射出シリンダと昇圧
シリンダとの両方の背圧を制御できるので、装置がコン
パクトとなるという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図である。

【図２】前記実施形態のシリンダ装置を示す断面図であ
る。

【図３】前記実施形態の制御系を示すブロック図であ
る。

【図４】前記実施形態の射出動作・昇圧動作を示すグラ
フである。

【図５】前記実施形態の変形を示すブロック図である。

【図６】従来のダイカストマシンの基本構成を示す断面
図である。

【図７】従来のダイカストマシンの射出動作・昇圧動作
を示すグラフである。

【図８】従来のダイカストマシンの油圧回路を示す回路
図である。

【図９】従来のシリンダ装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 射出シリンダ装置 １１ パイロット式チェックバルブ １３ 射出側アキュムレータ １５ 射出ピストン １５１ 射出プランジャ １５２ 位置検出エンコーダ １６ 作動油排出経路 １７ 射出速度制御用流量制御弁 ２０ 昇圧シリンダ装置 ２１ 昇圧制御弁 ２３ 昇圧側アキュムレータ ２５ 昇圧ピストン ３４ 鋳造圧力制御弁 ３６、３７ 圧力センサ ４０ 昇圧制御装置 ４１ 昇圧制御部 ４２ サーボアンプ ４３ 圧力検出アンプ ４４ サーボアンプ ４５ 圧力フィードバック信号 ４６ 開度マイナフィードバック信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−146664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−99472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−199564（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−141726（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造型に溶湯を射出する射出プランジャ
   と、この射出プランジャを駆動するとともに射出ピスト
   ンを有する射出シリンダ装置と、この射出シリンダ装置
   に供給される作動油を昇圧させる昇圧ピストンを有する
   昇圧シリンダ装置とを備えた昇圧方式のダイカストマシ
   ンの射出制御方法であって、 前記射出シリンダ装置の作動油排出経路の流量を連続的
   に調整可能かつ高応答電気油圧サーボ弁で構成される流
   量制御弁により、前記射出シリンダ装置の背圧と前記昇
   圧シリンダ装置の背圧とを同期制御して射出動作と昇圧
   動作とが行われ、前記流量制御弁のメインスプールはパ
   イロットサーボ弁により開閉されるとともに、その開度
   は位置検出器により検出され、この位置検出器から出力
   される指令信号と、予め設定されたプログラムに基づい
   て作動する昇圧制御手段から出力された圧力指令値、前
   記射出シリンダ装置および昇圧シリンダ装置から検出さ
   れた指令信号との差が前記パイロットサーボ弁の入力に
   フィードバックされることを特徴とするダイカストマシ
   ンの射出制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイカストマシンの射
   出制御方法において、前記流量制御弁は、前記昇圧シリ
   ンダ装置による昇圧動作の間に、前記鋳造型にバリが生
   じない所定の臨界昇圧曲線に沿った任意の曲線に従って
   鋳造圧力と昇圧時間との関係が変化する昇圧動作となる
   ように、制御装置により制御されることを特徴とするダ
   イカストマシンの射出制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のダイカストマシンの射
   出制御方法において、前記制御装置は、前記射出シリン
   ダ装置および昇圧シリンダ装置から検出された圧力と、
   前記昇圧制御手段から出力された経過時間に応じた圧力
   指令値とを比較し、両者の差をなくすように前記流量制
   御弁を制御することを特徴とするダイカストマシンの射
   出制御方法。
4. 【請求項４】 鋳造型に溶湯を射出する射出プランジャ
   と、この射出プランジャを駆動するとともに射出ピスト
   ンを有する射出シリンダ装置と、この射出シリンダ装置
   に供給される作動油を昇圧させる昇圧ピストンを有する
   昇圧シリンダ装置とを備えた昇圧方式のダイカストマシ
   ンの射出制御装置であって、 前記射出シリンダ装置の作動油排出経路に当該経路内の
   流量を連続的に調整可能かつ高応答電気油圧サーボ弁で
   構成される流量制御弁が設けられ、この流量制御弁には
   前記昇圧シリンダ装置の背圧部が昇圧シリンダ用排出経
   路を前記作動油排出経路に接続することにより接続さ
   れ、前記流量制御弁は、パイロットサーボ弁により開閉
   されるメインスプールを有するとともに、前記流量制御
   弁には、前記メインスプールの開度を検出する位置検出
   器が接続され、この位置検出器から出力される検出信号
   と、予め設定されかつ時間経過に応じた圧力指令値を出
   力する昇圧制御手段、前記射出シリンダ装置および昇圧
   シリンダ装置から検出された指令信号との差は、前記パ
   イロットサーボ弁の入力にフィードバックされることを
   特徴とするダイカストマシンの射出制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のダイカストマシンの射
   出制御装置において、前記流量制御弁は制御装置により
   制御され、この制御装置は、前記射出シリンダ装置の鋳
   造圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段か
   らの出力を処理する圧力処理手段と、前記昇圧制御手段
   と、前記圧力処理手段から出力された圧力および昇圧制
   御手段から出力された圧力指令値を比較する比較手段
   と、この比較手段から出力された圧力差に基づき前記流
   量制御弁を前記昇圧シリンダ装置による昇圧動作の間
   に、前記鋳造型にバリが生じない所定の臨界曲線に沿っ
   た任意の曲線に従って鋳造圧力と昇圧時間との関係が変
   化する昇圧動作となるように制御するサーボアンプとを
   含み構成されていることを特徴とするダイカストマシン
   の射出制御装置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載のダイカ
   ストマシンの射出制御装置において、前記昇圧シリンダ
   の作動油供給側には、昇圧時間を制御する昇圧制御弁が
   設けられ、この昇圧制御弁は、切換弁の操作により移動
   可能なスプールとこのスプールの移動量を調整可能な調
   整ストッパとを有し、前記スプールの前記作動油供給側
   の先端部は、前記作動油の流量を絞り前記昇圧ピストン
   の加圧部の圧力と流量とを制限可能な先細り形状となっ
   ていることを特徴とするダイカストマシンの射出制御装
   置。