JP3854014B2

JP3854014B2 - ダイカストマシンの射出装置およびその射出制御方法

Info

Publication number: JP3854014B2
Application number: JP20133699A
Authority: JP
Inventors: 典裕岩本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: JP2001025857A

Description

【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装置およびその射出制御方法に関し、特にコンパクトな構造で高精度な射出制御を行う射出制御を行うダイカストマシンおよびその射出制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一つのピストンアキュムレータで低速射出、高速射出、増圧射出を行なうダイカストマシンにおける射出装置の新たな試みは、本発明と同一出願人による先願発明である特開平８−９０２０１に開示されている。この公報に開示されている射出装置の油圧回路図を図３に示す。同図において、ピストンアキュムレータ10は凸状のピストン30を内蔵し上部を窒素ガスで加圧されている。ピストン30を介して蓄圧された圧油は、管路13を通って射出シリンダ12のシリンダ室１２ａへ供給される。この流路13には、射出速度を低速、高速に切り換えるための低速制御用電磁弁１６に接続された低速用パイロットチェックバルブ14と、高速制御用電磁弁１７に接続された高速用パイロットチェックバルブ１５が並列に設けられている。低速用パイロットチェックバルブ１４は低速制御用電磁弁１６により供給されるパイロット圧で開閉制御されるバルブで、ソレノイド１６ａが射出の信号に基づき励磁されることによってパイロット圧が開放されて開くようになっている。
【０００３】
同様に、高速用パイロットチェックバルブ15は高速制御用電磁弁17のソレノイド17ａの励磁によりパイロット圧が開放されて開くバルブである。また、ピストンアキュムレータ10からは、増圧管路18を通って増圧射出のための圧油が射出シリンダ12に供給される。19は増圧用パイロットチェックバルブで、この増圧用パイロットチェックバルブ19にはバルブ２０を閉じるためのパイロット圧が電磁弁20を介して作用するようになっている。圧抜き用パイロットチェックバルブ21は、高速射出から増圧射出に制御を切換えるときに、パイロット圧を制御する電磁弁22のソレノイド22a を励磁して開き、ピストンアキュムレータ1０の増圧シリンダ４２内の作動油をタンク側に排出する。ピストン30底部には位置検出用ロッド41が連結され、このロッド４１に対向して位置センサ40（磁気検出コイル）を備え、位置検出用ロッド41（磁気スケール）の変位を位置センサ40により検出し、図示されない制御装置に位置が出力され、間接的にプランジャの先端位置を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば以下に述べる技術的課題があった。前記ダイカストマシンの射出装置においては、低速射出工程、高速射出工程、増圧工程のそれぞれに対応する専用の油圧回路を必要としていたため、配管も複雑となり、故障率が比較的高く油圧機器のメンテナンスを必要とし、機械の稼働率の低下を招いていた。また、装置の製造コストの上昇も避けられなかつた。さらに、ピストンアキュムレータ１０のピストン３０の位置を検出するためのロッド４１を増圧シリンダ４２の吐出側に設けているため、油漏れがあるとプランジャに位置決め誤差を生じ、高精度の射出成形を行なうことが困難であった。
【０００５】
本発明の第一の目的は、ダイカストマシンの射出装置の構成をコンパクトにまとめることができると共に、射出制御が簡単で高精度な制御ができるダイカストマシンとその射出制御方法を提供することにある。第ニの目的は、油漏れがなく、高精度な射出成形をおこなうことのできるダイカストマシンとその射出制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のダイカストマシンは、ガスアキュムレータと、前記ガスアキュムレータに接続され、大径ピストンと小径ピストンからなる凸形状のピストンを摺動可能に内蔵したシリンダからなるピストンアキュムレータと、溶湯を前記金型に充填し成形するプランジャを装着した射出シリンダと、射出シリンダのロッド側に設けられ、方向切換弁を介して作動油の排出量を制御する流量調整弁と、前記ピストンアキュムレータのシリンダの下限側に増圧制御弁を介して前記射出シリンダのヘッド側に連通すると共に、前記ピストンアキュムレータのシリンダの下限側に前記射出シリンダのロッド側を導通し、射出シリンダのロッド側を、流量調整弁に接続しタンクに解放する油圧回路とによって構成した。
【０００７】
プランジャの先端位置に応じたピストンアキュムレータへの圧油の供給は前記プランジャの先端位置を検出する位置検出手段により行う。ドレーン側の油圧回路は射出シリンダのロッド側を、圧力を調節する圧力調節弁と流量調整するサーボバルブに接続しタンクに解放する油圧回路からなる。ダイカストマシンの射出制御方法は、射出時にガスアキュムレータのガス圧により凸形状のピストンを摺動可能に内蔵したピストンアキュムレータを作動し、プランジャを装着した射出シリンダを低速、高速射出から増圧射出に切換え、射出スリーブ内の溶湯を金型に射出すると共に、後退時には油圧駆動源からの供給される作動油を、方向切換弁を介して射出シリンダのロッド側およびピストンアキュムレータのシリンダの下限側に供給し射出シリンダのピストンおよびピストンアキュムレータのピストンを後退させ射出スリーブを復帰させることにより行われる。
【０００８】
ダイカストマシンの具体的な射出制御方法は、（１）低速射出工程は、ガスアキュムレータの窒素ガス圧によりピストンアキュムレータの大径ピストン側を加圧し、射出シリンダ側に導入する低速射出工程と、（２）サーボバルブの絞り開度を変更し最初は低速射出工程と同様に窒素ガス圧によりピストンアキュムレータの容積を作用し、途中でピストンの小径部がボスに入ってからもピストンの小径部とピストンの大径部と小径部の体積差の流量を射出シリンダに導入する高速射出工程と、（３）油圧駆動源からの供給される作動油を、方向切換弁を介して射出シリンダのロッド側およびピストンアキュムレータのシリンダの下限側に供給し、射出シリンダのピストンおよびピストンアキュムレータのピストンを後退させ射出スリーブを復帰させる復帰工程からなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の１形態について図１を基に説明する。本ダイカストマシンの射出装置は、射出時にガスアキュムレータ５５のガス圧により凸形状のピストン５３を摺動可能に内蔵した凸形状のシリンダ５４を備え、ピストンアキュムレータ５２のピストン５３を下方に作動し、プランジャ７０を装着した射出シリンダ５０の動作を低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程の３段階に切換え、プランジャ７０により射出スリーブ７１内の溶湯を金型（図示省略）に射出するように構成される。
【００１０】
ピストンアキュムレータ５２は大径部５３ａと小径部５３ｂからなる凸形状のピストン５３とピストン５３が摺動する大径シリンダ５４ａと小径シリンダ５４ｂとからなるシリンダからなる。ピストンアキュムレータ５２は大径ピストン５３ａ側と配管５６を介してガスアキュムレータ５５に接続すると共に小径ピストン５３ｂ側を射出シリンダ５０のピストン５０ｂ側に連通し、かつピストンアキュムレータ５２のシリンダ５４の下限ポート５４ｃから増圧制御弁６４を介して、作動油タンク５７に放出するようになっている。作動油供給源５９は射出シリンダ５０のロッド５０ａ側シリンダと、大径シリンダ５４ａの下限ポート５４ｃと配管５８を介して接続している。また、油圧駆動源５９からの供給される作動油を射出シリンダ５０のロッド５０ａ側およびピストンアキュムレータ５２のシリンダ５４の下限ポート５４ｃに供給することによって、射出シリンダ５０のピストン５０ｂを後退限まで後退させ、ピストンアキュムレータ５２のピストン５３を上限に復帰させることができる。
【００１１】
次に、本発明のダイカストマシンの射出制御方法について説明する。低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程は、射出シリンダ５０のロッド５０ａに形成した磁気スケール６１に近接して設けた位置センサ６２によりプランジャ７０の先端位置を間接的に検知し、低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程の切換点を検出し、サーボバルブ６０の絞り開度を変更することにより実現する。低速射出工程は、ガスアキュムレータ５５の窒素ガス圧によりピストンアキュムレータ５２の大径ピストン５３ａを加圧し、小径部５３ｂ側の圧油を小径シリンダ５４ｂからピストン５０ｂ側に導入することにより行われる。高速射出工程は、サーボバルブ６０の絞り開度を変更し、低速射出工程と同様に窒素ガス圧によりピストンアキュムレータ５２の大径ピストン５３ａ側を加圧することにより行われる。増圧射出工程は充填完了位置を基準として逆算した位置Ｂ（図２）を増圧開始位置とし、サーボバルブ６０の絞り開度を変更し、方向切換弁６３を切換え、かつ大径シリンダ５４ａの下限ポート５４ｃからの圧油は増圧制御弁６４を介して、作動油タンク５７に放出すると共に小径部５３ｂ側の圧油をピストン５０ａ側に供給して行われる。
【００１２】
なお、上記の低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程は連続して行われるものである。復帰工程は射出成形後、作動油供給源５９からの圧油を射出シリンダ５０のロッド５０ｂ側に供給してピストン５０を後退させると共に大径シリンダ５４ａの下限ポート５４ｃに配管５８を介して供給することによりピストンアキュムレータ５２を上昇位置まで戻すことによって達成される。この射出制御方法での増圧開始位置は、図２に示すように、増圧発進圧力計測開始位置Aと増圧発進位置Bとを各々射出前進限位置C（射出ストロークエンド）を原点として設定し、プランジャ７０の前進開始位置Dから増圧発進圧力計測開始位置AまでのストロークSaがプランジャ７０の前進開始位置Dから増圧発進位置BまでのストロークSbに等しいか、或いは短い場合には、磁気センサ６２により検出されるプランジャ７０の先端位置が増圧発進圧力計測開始位置Aに達したことを前提条件として、プランジャ７０の先端位置が増圧発進位置Bに達するか、或いは圧油センサにより検出される射出圧力Pが所定の増圧発進圧力Psetに達すれば、増圧制御弁６４を開弁させて増圧発進を行う。
【００１３】
これに対し、プランジャ７０の前進開始位置Dから増圧発進圧力計測開始位置AまでのストロークSaがプランジャ７０の前進開始位置Dから増圧発進位置BまでのストロークSbより長い場合には、プランジャ７０の先端位置が高速切換位置Eに達したことを前提条件として、プランジャ７０の先端位置が増圧発進圧力計測開始位置Bに達するか、或いは射出圧力Pが所定の増圧発進圧力Psetに達すれば、増圧発進を行う。増圧発進圧力計測開始位置Aは、（空打ストロークSc）一（ビスケット厚さＴs）−（高速区間ストロークSd）＋αである。増圧発進位置Bは、（空打ストロークSc）−（ビスケット厚さＴs）−Xであり、Xは（高速区間のプランジャ設定速度５）×（遅れ時間△t）により決まる。増圧発進圧力Psetは、（射出開始時アキュムレータ圧力Pcc）×（係数β）により決まる。
【００１４】
これにより、Sa≦Sbの場合は、射出ストローク≧Saで、即ち、プランジャ７０の先端位置が増圧発進圧力計測開始位置Aに達したことを前提条件として、プランジャ７０の先端位置が増圧発進位置Bに達すれば、増圧制御弁６４の開弁により増圧発進が行われる。Sa＞Sbの場合は、射出ストローク≧Sdで、即ち、プランジャ７０の先端位置が高速切換位置Eに達したことを前提条件として、プランジャ７０の先端位置が増圧発進圧力計測開始位置Bに達すると増圧制御弁６４の開弁により増圧発進が行われる。従って、給湯量が標準より多く、プランジャ７０が増圧発進位置にまで前進しない場合には、プランジャ７０の先端位置が高速切換位置Eに達した以降において射出圧力Pが所定の増圧発進圧力Psetに達すれば、増圧発進が行われる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のダイカストマシンによれば、従来のダイカストマシンに比べて部品点数を大幅に削減し、ダイカストマシンの射出部の構成をコンパクトにまとめることができる。また、ピストンアキュムレータのピストン加圧面側に同心的な小径部を形成し、前記小径部の外径に対応した内径をもつ圧油吐出通路をピストンと同軸上に設けるとともに、前記ピストンアキュムレータのシリンダ室内の増圧された圧油を導く通路を設け、この通路から油を増圧用の油回路に導出するようにしているので、ダイカストマシンの射出部の構成をコンパクトにまとめることができる。
【００１６】
さらに、油圧回路に組み込むアキュムレータを減らせるので、省スペース化とともに圧力管理が簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダイカストマシンの油圧回路図を示す図である。
【図２】ダイカストマシンの射出速度と射出圧力を示す線図である。
【図３】従来のダイカストマシンの射出回路を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
５０射出シリンダ
５２ピストンアキュムレータ
５３ピストン
５４シリンダ
５５ガスアキュムレータ
５６配管
５７タンク
５８配管
５９作動油供給源
６０サーボバルブ
６１磁気スケール
６２位置センサ
６３方向切換弁
６４増圧制御弁
７０プランジャ
７１射出スリーブ

Claims

射出シリンダに装着したプランジャで射出スリーブ内に給湯された溶湯を金型に充填し成形するように構成したダイカストマシンにおいて、ガスアキュムレータと、前記ガスアキュムレータに接続され、大径ピストンと小径ピストンからなる凸形状のピストンを摺動可能に内蔵した凸形状のシリンダからなるピストンアキュムレータと、前記射出シリンダのロッド側に設けられ、方向切換弁を介して作動油の排出量を制御する流量調整弁と、前記大径ピストンの下限側のシリンダに増圧制御弁を介して前記射出シリンダのヘッド側に連通すると共に、前記大径ピストンの下限側のシリンダから前記射出シリンダのロッド側に導通し、前記射出シリンダのロッド側を、前記流量調整弁に接続しタンクに解放する油圧回路とによって構成したことを特徴とするダイカストマシンの射出装置。
前記ピストンアキュムレータは前記ピストンの大径部と小径部面積比を利用して増圧するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシンの射出装置。
前記プランジャの先端位置を検出する位置検出手段を設け、前記プランジャの先端位置に応じて射出シリンダへの圧油の充填を制御することを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシンの射出装置。
前記射出シリンダのロッド側を、圧力を調節する圧力調節弁と流量調整するサーボバルブに接続し、タンクに解放したことを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシンの射出装置。
作動油の排出量を制御する流量調整弁をロッド側に備えた射出シリンダに装着したプランジャで射出スリーブ内に給湯された溶湯を金型に充填し成形するように構成したダイカストマシンの射出制御方法において、射出時にガスアキュムレータのガス圧により凸形状ピストンを摺動可能に内蔵したピストンアキュムレータを作動し、プランジャを装着した射出シリンダを低速射出、高速射出および増圧射出に順次切換え、射出スリーブ内の溶湯を金型に射出すると共に、後退時には油圧駆動源からの供給される作動油を射出シリンダのロッド側およびピストンアキュムレータのシリンダの下限側に供給し射出シリンダのピストンおよびピストンアキュムレータのピストンを後退させ射出スリーブを復帰させることを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
射出工程は射出シリンダのロッドに形成した磁気スケールと、同磁気スケールに近接して設けた位置センサによりプランジャの先端位置を検知し、低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程の開始位置の開始点を基準とし、サーボバルブの絞り開度や増圧の開始を制御し低速射出工程、高速射出工程、増圧射出工程を実現するダイカストマシンの射出制御方法において、（１）ガスアキュムレータの窒素ガス圧によりピストンアキュムレータの大径ピストン側を加圧し、射出シリンダを作動し、低速射出する低速射出工程と、（２）サーボバルブの絞り開度を変更し、最初は低速射出工程と同様に窒素ガス圧によりピストンアキュムレータの大径ピストンに作用し、途中でピストンの小径部がボスに入ってからもピストンの小径部とピストンの大径部と小径部の体積差の流量を射出シリンダに導入する高速射出工程と、（３）前記ピストンアキュムレータのシリンダの下限側に増圧制御弁を介して前記射出シリンダのヘッド側に連通すると共に、前記ピストンアキュムレータのシリンダの下限側から前記射出シリンダのロッド側に方向切換弁を切換えてタンクに放出し、シリンダの大径部と小径部の差の流量をタンクポートに流すことによって射出シリンダに作用する作動油を増圧する増圧工程と、油圧駆動源からの供給される作動油を、方向切換弁を介して射出シリンダのロッド側およびピストンアキュムレータのシリンダの下限側に供給し、射出シリンダのピストンおよびピストンアキュムレータのピストンを後退させ射出スリーブを復帰させる復帰工程と、からなることを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。