JP4684446B2 - ダイカストマシンの射出制御方法及び射出装置 - Google Patents

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充填方法に係わり、特に溶湯量に対応させて射出スリーブ内のプランジャチップ先端位置を調整可能とした射出制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンにおいて、溶湯の供給口を有する射出スリーブ内へ同供給口を介して溶湯を入れこれを射出プランジャの先端部即ち、プランジャチップにより金型キャビティ内へ射出・充填する場合、そのプランジャチップは予め供給口より後方の待機位置に位置決めされている。この待機位置は射出プランジャと一体に進退する射出シリンダのピストンロッドのストロークエンドに対応されており、従来はこの位置を任意に変えるようなことはなされていない。
【０００３】
一方、異なる成形品を成形する場合、それに必要な溶湯量が大幅に変化する、例えばそれまで３ｋｇ重の溶湯を必要としていた成形品から別の成形品として１．５ｋｇ重の溶湯量に変えるという場合のように大幅に溶湯量が減少するときには、同一ダイカストマシンにおいて射出スリーブ自体を別のショートスリーブで置き換えるということがなされており、その際スリーブのみでなく射出プランジャロッドの長さもそれに見合うものへの取換えが必要でありさらに新しい射出プランジャをピストンロッドと結合させるためのカップリング部の結合作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法においては、溶湯量に応じて射出スリーブを交換し且つ又、プランジャロッドの長さをそれに見合うものと交換するなどの作業はその作業自体大変であるだけでなくダイカストマシンをその間停止させて行うため、マシンとしての稼動は全く期待できない。さらに、成形品の種類に応じた必要溶湯量が変わる場合を想定し、ダイカストマシンのユーザ側においては金型の種類に応じたスリーブ及びプランジャロッド及びチップを種々用意しておく必要があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、溶湯量に応じたスリーブ交換の頻度を大幅に減らすことを実現して上記従来方法の欠点を解消する新規なダイカストマシンの射出制御方法を提案せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明の請求項１記載の発明は成形品成形用の溶湯を射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させその所望ストロークを低速から高速および停止に到る速度パターンにより前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出制御方法において、成形品の成形に必要な溶湯量に関連づけて前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【０００７】
上記請求項１記載の発明による射出制御方法においては、プランジャチップの注湯前待機位置を、成形品の必要溶湯量の大小に関連づけて設定することによって、射出スリーブの交換作業射出プランジャロッド及びカップリング部の交換・結合作業を大幅に減少させるものである。
【０００８】
さらに、本発明の請求項２記載の発明は、成形品成形用の溶湯を射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させその所望ストロークを低速から高速および停止に到る速度パターンにより前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出制御方法において、成形品の成形に必要な溶湯量に関連づけられた前記スリーブ内の溶湯充填率Ｆｒを予めパラメータの１つとして指定し、指定された充填率Ｆｒを実現すべく前記スリーブ内の溶湯収納空間長さＨを算出し、前記算出された長さＨにもとづいて前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【０００９】
上記請求項２記載の発明による射出制御方法においては、プランジャチップの注湯前待機位置を前記射出スリーブに対する溶湯の充填率Ｆｒを指定することにより同スリーブ内での溶湯収納空間の長さＨを算出して定めるようにするものであり、これにより射出スリーブ内へ注油された溶湯が保有している熱量の散逸を考慮して前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【００１０】
さらに又、請求項３記載の発明は、成形品成形用の溶湯を射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させその所望ストロークを低速から高速および停止に到る速度パターンにより前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出方法において、前記成形品の成形に必要な溶湯量に関連づけられた前記スリーブ内のモジュラスＭを予めパラメータの１つとして指定し、前記指定されたモジュラスＭを実現すべく前記スリーブ内の溶湯収納空間の長さＨを算出し、前記算出された長さＨにもとづいて前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【００１１】
上記請求項３記載の発明による射出制御方法においては、プランジャチップの注湯前待機位置を、当該射出スリーブに対する溶湯のモジュラスＭを指令することにより同スリーブ内での溶湯収納空間の長さＨを算出して定めるようにするものであり、これにより射出スリーブ内へ注湯された溶湯の保有熱量の散逸を予め考慮して前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【００１２】
さらに又、請求項４記載の発明は、請求項２又は３における溶湯収納空間の長さＨを、予め充填率Ｆｒ，モジュラスＭ，射出スリーブ内径Ｄｓを含む各パラメータに基づいて形成されたデータテーブルを参照して求めるようにするものであり、これにより特別な演算ステップを経ることなく前記長さＨ即ち、プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に関る射出スリーブ近傍の構成部分を示しており、同図において、射出スリーブ１１の左方側は固定ダイプレート１７に挿通されており、その左端は移動金型１９と固定金型１８とで形成されるキャビティＣＶに通じるランナ部Ｒに開口している。この射出スリーブ１１にはラドルＬＤから注湯される溶湯ＭＬを受け入れる開口部１２が設けられている。一方、射出シリンダ１４内のピストンロッド２２はカップリング２３を介して射出プランジャ２１と連結されており同プランジャ２１左端に設けたプランジャチップ１３が前記スリーブ１１の左端からその内部へ挿入されている。プランジャチップ１３の注湯前待機位置は開口部１２の右端よりも右方に位置している。２０は射出プランジャ２１の位置を検出するセンサであって例えばプランジャロッド２１の外周面の軸方向に磁極を一定ピッチで形成したものを用い、センサ２０はその磁極の変化を検出する方式のものが既に実用化されている。
【００１４】
１５は射出シリンダ１４への圧油の供給を行う油圧回路である。１６はコントローラであって本実施例に直接関与する部分のみ明示してある。即ちコントローラ１６の入出力部であるｉ／ｏユニットではセンサ２０からの信号および射出シリンダ１４の油圧回路１５への制御信号をそれぞれ取り扱うようになっている。ＤＭはデータメモリエリアであってその各ブロックは各データのメモリに対応しておりそのうち、Ｄｓは射出スリーブ１１の内径データ又、Ｈは同スリーブ１１内の溶湯収納空間の長さを表わす。さらにＭは溶湯ＭＬのモジュラスであり、Ｆｒは射出スリーブ１１の充填率である。ＰＸはプランジャチップ１３の注湯前待機位置を表わす。ＴＡＢＬはデータテーブルを表わしその詳細は後述する。ＰＣはセンサ２０の出力信号から得られる射出プランジャ２１の現在位置を表わし、２４はラドルＬＤの注湯完了信号に対応するメモリエリアである。さらにＦＯＲＭは長さＨを演算で求める演算式群に対応している。ＣＰＵは図１に示される射出シリンダ１４への指令を与えるべくプログラムメモリＰＲＧ内にストアされている指令プログラムによって制御される。
【００１５】
図２は一般的な、１ショット中の射出プランジャ２１の速度波形を示しており、その横軸Ｘは射出プランジャ２１のストロークエンドＸＯからの距離即ち位置を示し、縦軸Ｙは射出速度を示す。同図の位置Ｘ１にて射出速度はＹ１から急激に上昇してＹ２レベルに達し高速射出・充填が行われることを示している。
【００１６】
図３は射出スリーブ内の溶湯の充填率を説明するモデルであって、同図中、円筒体ＣＹＬＤは射出スリーブ内の溶湯収納空間に対応している。さらに溶湯ＭＬが円筒体ＣＹＬＤの半分ぐらいの高さまで占めていることを示しており、Ｓ１，Ｓ２は溶湯ＭＬが円筒体ＣＹＬＤの両端と接する面積を表わしＳ３は溶湯ＭＬが接するスリーブ内周面の面積，Ｓ４は溶湯ＭＬの上面が空気と接する面積をそれぞれ表わしている。符号Ｈは射出スリーブ内の溶湯収納空間の軸方向長さを示す。
【００１７】
同図において円筒体ＣＹＬＤの右端にはプランジャチップ１３が位置している。同図で溶湯ＭＬの各表面の面積の和Ｓ０はＳ０＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４で表わされる。
【００１８】
ここで溶湯ＭＬは表面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３からは熱伝導、Ｓ４からは熱放射（輻射）により熱を失う。今伝導により失う単位時間当りの熱量をｑ１ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓｅｃとし、熱放射によるものをｑ２とすると溶湯が単位時間に失う熱量Ｑ（ｃａｌ／ｓｅｃ）は次式で与えられる。
Ｑ＝ｑ１（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）＋ｑ２・Ｓ４
従って、Ｑ／ｑ１＝Ｓｅ ， ｑ２／ｑ１＝Zとおけば
Ｓｅ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｚ・Ｓ４ ・・・（１）
となる。ここでＳｅはｑ１とｑ２にもとづく放熱量のレベルの相違（ｑ１≫ｑ２）を見込んだ見かけの実効冷却表面積である。詳細は略すがＺの値は１／１００程度であるので
Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＞＞Ｚ・Ｓ４
と仮定することができる。即ちＺ・Ｓ４を無視しても実用上さしつかえない。上述のことから射出スリーブ内の溶湯の体積すなわち溶湯量をＶとすると、この溶湯のモジュラスＭは
Ｍ＝Ｖ／Ｓｅ ・・・（２）
と定めることができる。ここでモジュラスＭはその値が大きい程溶湯が冷却・凝固しにくいことを示すものである。
【００１９】
図４は横型の射出スリーブにおける溶湯の充填率を説明するためのスリーブ断面を示す図である。同図において、射出スリーブの断面積をＡｓ，スリーブ内の溶湯の断面積をＡｍとすると
Ａｓ＝π・Ｒ^２
θをラジアンとすると
Ａｍ＝１／２・Ｒ^２（θ−Ｓｉｎθ）
となる。ここで溶湯のスリーブ充填率Ｆｒは
Ｆｒ＝Ａｍ／Ａｓ＝（θ−Ｓｉｎθ）／２π ・・・（３）
と表わされる。次にスリーブ充填率とモジュラスの関係について説明する。
【００２０】
図３及び図４を参照すると
Ｓ１＝Ｓ２＝Ａｍ ， Ａｍ＝Ｆｒ・Ａｓ＝１／２・Ｒ^２（θ−Ｓｉｎθ）
Ｓ３＝Ｒ・θ・Ｈ
Ｓ４＝２Ｒ・Ｓｉｎθ／２・Ｈ
となり、モジュラスＭ＝Ｖ／Ｓｅであるので
Ｖ＝Ａｍ・Ｈ＝１・２・Ｒ^２（θ−Ｓｉｎθ）・Ｈ

である。図５はＨの値を３６０ｍｍと固定した場合で、且つスリーブ内径Ｄｓ＝２Ｒ＝５０〜８０ｍｍの場合について、スリーブ充填率とモジュラスの関係をプロットしたグラフである。
【００２１】
上述した図５に示すグラフでは溶湯収納空間の長さＨを一定としたが上記各式（１），（２），（３）を用いてスリーブ内の半径ＲすなわちＤｓ／２を一定とした場合におけるＦｒ又はＭならびにＭをそれぞれ変数として上記長さＨの値を定めることが可能である。前述した図１中のＴＡＢＬは、このようなＨと他のパラメータＦｒ，Ｍとの関係を予め必要とするデータ群として算出しておき参照データテーブルとして形成された場合を示している。このＴＡＢＬはここの射出スリーブに対応して且つ又、同一の射出スリーブに関しても溶湯量Ｖに対応して形成されることができる。図６には例としてスリーブ内径Ｄｓ＝Ｄｓ１として、種々の溶湯量ＶｉにおけるＦｒとＨ，ＭとＨの値をデータとして予め記憶させたテーブルを示す。
【００２２】
次に図７に示すフローチャートを参照してプランジャチップの注湯前待機位置ＰＸを定めるプロセスを説明する。先ずスタートで処理プログラムＰＲＧが有効にされる。表示エリア２６には、ＣＰＵからオペレータに対し処理に先立って、射出スリーブの内径Ｄｓの値及び注湯すべき溶湯量Ｖの値を入力するよう表示される。そこで処理フローのステップＳＴＰ１，ＳＴＰ２にてオペレータはそれぞれＤｓ，Ｌ，Ｖをキーコード２５から入力する。ＳＴＰ３は入力された各値から求まる溶湯収納空間の最大許容値が溶湯量Ｖより大きいことを確認するステップである。同ステップＳＴＰ３でＮＯの場合は再度ＳＴＰ１に戻り修正値を入力することになる。又、ＹＥＳの場合は、ステップＳＴＰ４において所望の充填率ＦｒまたはモジュラスＭを指定する。
【００２３】
次いで、ステップＳＴＰ５において、長さＨを参照テーブルＴＡＢＬ又は演算式群のいずれから求めるかを選択するよう指示される。ここで参照テーブルを選択すると、ＳＴＰ６において予めデータメモリＤＭの中に設定されている複数のデータテーブルＴＡＢＬの中から上記スリーブの各値に該当するデータテーブルＴＡＢＬ（ｉ）が特定される。次いでＳＴＰ７において特定されたデータテーブルＴＡＢＬ（ｉ）の中で、前記入力されたＦｒ又はＭの値に対応する長さＨを抽出する。又、ＳＴＰ５で演算式を選択したときはＳＴＰ８へ移り、演算式群（図１のＦＯＲＭ）を用いて長さＨの値が算出される。
【００２４】
次いで、ＳＴＰ９において長さＨの値から注湯前待機位置ＰＸが求められさらにコントローラ１６からの指令にもとづいて油圧回路１５を駆動して射出シリンダ１４のピストン即ちプランジャロッド２１の左端にあるプランジャチップ１３の左端位置がＰＸとなるよう位置決めが行われる。（ＳＴＰ１０）このときＳＴＰ１１においてセンサ２０からの信号により射出プランジャ２１の現在位置カウンタＰＣの値としてＰＸとなっていることが確認されると所望の注湯前待機位置設定完了となり、メモリエリア２４にはこの設定完了に対応するビット（１）が立つ。
【００２５】
なお、図１に示される射出スリーブ１１の開口部１２位置はショートスリーブタイプにおける開口部とし、同開口部位置より右方（後方）側にスリーブ部分が長く伸びるようにしてロングスリーブとして形成されるようにして、溶湯量Ｖの変更に柔軟に対応させることが可能となる。又、図１におけるプランジャチップ１３の設定位置ＰＸは油圧を用いる射出シリンダのピストンロッド２２の位置決めによって行われるため、所望の精確な位置決め自体は困難である。しかしセンサ２０からの信号による現在位置ＰＣ自体が精確であれば、注湯後の射出制御において高速射出位置Ｘ１はストロークエンドＸ０からカウントされているのでその途上の位置ＰＸ自体が多少変動しても位置Ｘ１の精度には影響しない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係わる本発明によれば溶湯量の変更に対し、ダイカストマシンを停止させ射出スリーブやプランジャロッドの取換え作業を必要とせず又、射出スリーブや射出プランジャロッドの予備としての在庫を大幅に減らすことが可能である。
さらに請求項２，又は３に係わる本発明においては使用する射出スリーブの溶湯量に対する溶湯充填率又はモジュラスの値を指定することにより、使用している射出スリーブとその中へ注湯された溶湯との関係を熱的にあるいは射出中好ましい状態となるようプランジャチップの注湯前待機位置を溶湯量の変化に応じて設定することが可能となる。
さらに請求項４記載の本発明によれば溶湯収納空間の長さＨを予め作成され制御装置内にストアされている参照テーブルから抽出するだけでよいので都度演算をさせる必要もなく瞬時に求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイカストマシンの射出スリーブ近傍の構成を示す図である。
【図２】射出速度の一般的な波形を示す図である。
【図３】溶湯の充填率及びモジュラスを説明するためのモデルを示す図である。
【図４】射出スリーブ内の溶湯の充填率を説明するための断面を示す図である。
【図５】充填率とモジュラスの関係を射出スリーブ内径をパラメータとした場合の変化を示すグラフである。
【図６】充填率又はモジュラスから溶湯収納空間の長さを抽出する参照テーブルを示す図である。
【図７】本発明における注湯前待機位置を設定する処理プロセスを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 射出スリーブ
１２ 開口部
１３ プランジャチップ
１４ 射出シリンダ
１５ 油圧回路
１６ コントローラ
１７ 固定ダイプレート
１８ 固定金型
１９ 移動金型
２０ センサ
２１ プランジャロッド
２２ ピストンロッド
２３ カップリング
２４ 注湯完了信号用メモリエリア
２５ キーボード
２６ 表示位置
ＬＤ ラドル
ＣＶ キャビティ
Ｒ ランナー部
ＭＬ 溶湯
ＤＭ データメモリ
ＰＲＧ プログラムメモリ

Claims (5)

1. 成形品成形用の溶湯を水平な射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させ前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出制御方法において、前記成形品の成形に必要な溶湯量の値と、前記スリーブ内の溶湯充填率Ｆｒの値とを指定し、前記指定された溶湯量の値及び充填率Ｆｒの値に基づいてこれらの値を実現できる前記スリーブ内の溶湯収納空間長さＨの値を算出し、前記算出された長さＨの値にもとづいて前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにしたダイカストマシンの射出制御方法。
2. 成形品成形用の溶湯を射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させ前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出制御方法において、前記成形品の成形に必要な溶湯量の値と、前記スリーブ内のモジュラスＭの値とを指定し、前記指定された溶湯量の値及びモジュラスＭの値に基づいてこれらの値を実現できる前記スリーブ内の溶湯収納空間長さＨの値を算出し、前記算出された長さＨの値にもとづいて前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにしたダイカストマシンの射出制御方法。
3. 成形品成形用の溶湯を射出スリーブ内へその開口部を介して注湯し、次いで射出プランジャチップを前進させ前記スリーブ内溶湯を金型キャビティ内へ射出・充填するダイカストマシンの射出制御方法において、前記成形品の成形に必要な溶湯量と、前記スリーブの内径と、前記溶湯量の充填率ないしはモジュラスとを変数として対応する前記溶湯収納空間長さを予めデータとして記憶しておき、一意の、前記溶湯量の値と、前記内径の値と、前記充填率又はモジュラスの値とを指定し、前記データを参照して、前記指定された、前記溶湯量の値と、前記内径の値と、充填率又はモジュラスの値とに対応する前記溶湯収納空間長さの値を求め、同長さの値から前記プランジャチップの注湯前待機位置を定めるようにしたダイカストマシンの射出制御方法。
4. キャビティに連通し、開口部から成形材料が供給される水平な射出スリーブと、
   前記スリーブを前記キャビティ側へ前進して前記スリーブ内の成形材料を前記キャビティに射出・充填する射出プランジャチップと、
   前記プランジャチップを位置制御するコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記スリーブ内の成形材料の量の値及び前記スリーブ内の充填率の値の入力を受け付け、成形材料の前記スリーブへの供給前に、前記入力された量の値及び充填率の値を実現できる位置に、前記プランジャチップを待機させる
   射出装置。
5. キャビティに連通し、開口部から成形材料が供給される射出スリーブと、
   前記スリーブを前記キャビティ側へ前進して前記スリーブ内の成形材料を前記キャビティに射出・充填する射出プランジャチップと、
   前記プランジャチップを位置制御するコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記スリーブ内の成形材料の量の値及び前記スリーブ内のモジュラスの値の入力を受け付け、成形材料の前記スリーブへの供給前に、前記入力された量の値及びモジュラスの値を実現できる位置に、前記プランジャチップを待機させる
   射出装置。

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