JP4844209B2 - Hybrid injection device with excellent controllability - Google Patents

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本発明は、ダイカストマシン等の射出装置に関するものである。   The present invention relates to an injection apparatus such as a die casting machine.

アルミニウム合金等のダイカスト鋳造においては、従来から、射出プランジャを油圧シリンダで駆動する油圧式ダイカストマシンが使用されている。このダイカストマシンにおいては、射出プランジャを駆動する油圧シリンダに供給する作動油の圧力及び流量を調整して、射出プランジャ速度及び圧力を制御する。   In die casting of aluminum alloy or the like, a hydraulic die casting machine that conventionally drives an injection plunger with a hydraulic cylinder has been used. In this die casting machine, the pressure and flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder that drives the injection plunger are adjusted to control the injection plunger speed and pressure.

このようなダイカスト鋳造において、鋳造品の品質を高めるには、射出プランジャ速度を安定的に維持することが重要であるが、油圧シリンダを用いて駆動する射出プランジャの速度を制御する場合、油圧シリンダに供給する作動油の流量を油圧制御バルブで調整して制御するので、応答性が低く、安定した射出プランジャ速度を維持することが難しい。   In such die casting, in order to improve the quality of the cast product, it is important to stably maintain the injection plunger speed. When controlling the speed of the injection plunger driven by the hydraulic cylinder, the hydraulic cylinder Since the flow rate of the hydraulic oil supplied to the engine is controlled by a hydraulic control valve, the response is low and it is difficult to maintain a stable injection plunger speed.

また、油圧シリンダを用いて駆動する射出プランジャの速度を制御する場合、射出プランジャが受ける負荷を検知することが難しく、フィードバック制御を行うことが困難であり、この点でも、安定した射出プランジャ速度を維持することが難しい。   In addition, when controlling the speed of the injection plunger driven using a hydraulic cylinder, it is difficult to detect the load received by the injection plunger and it is difficult to perform feedback control. Difficult to maintain.

さらに、油圧を射出プランジャの駆動源とする場合、エネルギー効率が低いし、また、作動油漏れによる環境汚染、作動油廃液の処理等を伴い、作業環境が劣悪化する。   Furthermore, when hydraulic pressure is used as the drive source for the injection plunger, the energy efficiency is low, and the working environment is deteriorated due to environmental pollution due to hydraulic oil leakage, processing of hydraulic oil waste liquid, and the like.

そこで、上記の点を改善するため、射出プランジャに、電動サーボモータによって駆動するボールねじ機構と、油圧ポンプ及びアキュームレータの油圧によって作動する油圧シリンダを直列に連結した射出装置が提案された(特許文献1〜3、参照)。   Therefore, in order to improve the above points, an injection device has been proposed in which a ball screw mechanism driven by an electric servo motor and a hydraulic cylinder operated by hydraulic pressure of an hydraulic pump and an accumulator are connected in series to an injection plunger (Patent Document). 1-3).

上記射出装置においては、高速射出時に、射出速度の制御性を高めるため電動サーボモータを使用し、増圧・保圧時に、十分大きな増圧・保持力を得るため油圧シリンダを使用して射出シリンダを駆動する。この駆動機構において、油圧シリンダの推力は、ボールねじの軸を介して射出プランジャに伝達されるので、ボールねじの軸径は、機械的強度確保の点から、ある程度大径化する必要がある。しかし、この大径化は、射出プランジャ速度の高速化、安定化を妨げる。   In the above injection device, an electric servo motor is used to increase the controllability of the injection speed during high-speed injection, and an injection cylinder using a hydraulic cylinder to obtain a sufficiently large pressure increase / holding force during pressure increase / hold pressure Drive. In this drive mechanism, the thrust of the hydraulic cylinder is transmitted to the injection plunger through the shaft of the ball screw, so that the shaft diameter of the ball screw needs to be increased to some extent from the viewpoint of securing mechanical strength. However, this increase in diameter prevents the injection plunger speed from being increased and stabilized.

また、射出プランジャを電動サーボモータで前進させる間、この前進に追従して、作動油を油圧シリンダへ供給する必要があるが、この作動油の追従供給のための油圧回路が複雑になるとともに、制御自体も難しくなる。   Further, while the injection plunger is moved forward by the electric servo motor, it is necessary to supply the hydraulic oil to the hydraulic cylinder following the advance, but the hydraulic circuit for the hydraulic supply follow-up supply becomes complicated, Control itself becomes difficult.

さらに、油圧で、射出圧力を増圧・保持する時、電動サーボモータの回転速度によるフィードバック制御を解除し、常時、射出プランジャを前進させる方向のトルクを発生させ、電動サーボモータの制御トルクが油圧シリンダに対する反力にならないように制御する必要があり、油圧回路を含めた全体的な回路構成が複雑にならざるを得ない。   Furthermore, when the injection pressure is increased and maintained with hydraulic pressure, feedback control based on the rotation speed of the electric servo motor is canceled, and torque in the direction in which the injection plunger is moved forward is always generated. It is necessary to perform control so as not to react with the cylinder, and the overall circuit configuration including the hydraulic circuit must be complicated.

結局、上記射出装置(特許文献1〜3、参照)においては、制御回路及び制御方法が複雑にならざるを得ない。しかも、この複雑化が、必ずしも、射出プランジャ速度の高速化、安定化に直結しない。   After all, in the injection device (see Patent Documents 1 to 3), the control circuit and the control method must be complicated. Moreover, this complication does not necessarily lead directly to an increase in speed and stabilization of the injection plunger speed.

そこで、上記の点を改善するため、射出プランジャに、電動サーボモータによって駆動するボールねじ機構と、油圧ポンプ及びアキュームレータの油圧によって作動する油圧シリンダを並列に連結して射出プランジャを駆動する射出装置が提案された(特許文献4、参照)。   Therefore, in order to improve the above points, there is provided an injection device for driving an injection plunger by connecting an injection plunger in parallel with a ball screw mechanism driven by an electric servo motor and a hydraulic cylinder operated by hydraulic pressure of a hydraulic pump and an accumulator. It has been proposed (see Patent Document 4).

上記射出装置においては、油圧シリンダの推力を、ボールねじを介さずに、直接、射出プランジャに伝達するので、ボールねじの軸径を大径とする必要がなく、この点で、制御性が改善されている。   In the above injection device, the thrust of the hydraulic cylinder is directly transmitted to the injection plunger without going through the ball screw, so there is no need to increase the ball screw shaft diameter, and this improves controllability. Has been.

しかし、射出プランジャを電動サーボモータで前進させる間、この前進に追従して、作動油を油圧シリンダへ供給する必要がある点、また、油圧で、射出圧力を増圧、保圧する時、電動サーボモータの回転速度によるフィードバック制御を解除し、常時、射出プランジャを前進させる方向のトルクを発生させ、電動サーボモータの制御トルクが油圧シリンダに対する反力にならないように制御する必要がある点は、特許文献1〜3に開示の射出装置の場合と同様であり、結局、制御回路及び制御方法は、複雑にならざるを得ない。   However, while the injection plunger is moved forward by the electric servomotor, it is necessary to supply the hydraulic oil to the hydraulic cylinder following the advancement, and when the injection pressure is increased and held by hydraulic pressure, the electric servo is used. It is necessary to cancel the feedback control based on the rotation speed of the motor, always generate torque in the direction to advance the injection plunger, and control so that the control torque of the electric servo motor does not become a reaction force against the hydraulic cylinder. This is the same as the case of the injection apparatus disclosed in Documents 1 to 3, and the control circuit and the control method must be complicated after all.

さらに、特許文献4記載の射出装置は、油圧タンクや、油圧ポンプを備えているので、装置規模が大きくなり、保守性に劣り、また、作業環境が劣悪化する。   Furthermore, since the injection apparatus described in Patent Document 4 includes a hydraulic tank and a hydraulic pump, the scale of the apparatus is increased, the maintainability is deteriorated, and the working environment is deteriorated.

ところで、近年、ダイカスト鋳造においては、形状が複雑な鋳造品を、高速、高品質で歩留りよく製造することが求められている。それに応える一つの方法として、射出プランジャの駆動に、大型・大出力モータを使用することが考えられている。   By the way, in recent years, in die casting, it is required to manufacture a cast product having a complicated shape at high speed and high quality with a high yield. As one method for responding to this, it is considered to use a large and large output motor for driving the injection plunger.

しかし、大型モータは、一般に応答性が悪く、射出プランジャを低速から高速へ切り替えるタイミングが遅れるので、鋳造品の品質を維持することが難しくなる。   However, large motors generally have poor responsiveness, and the timing for switching the injection plunger from low speed to high speed is delayed, making it difficult to maintain the quality of the cast product.

また、大型モータを、例えば、350トン級のダイカストマシンに使用する場合、瞬時出力で500Kwの大型モータが必要となり、さらに、射出プランジャの高速化には、大ピッチのねじ送り機構(例えば、2000rpmで高速5m/sを得るには、ピッチ150mmのねじが必要であり、3m/sでもピッチ90mmのねじが必要となる)が必要となる。   Further, when a large motor is used in, for example, a 350 ton class die casting machine, a large motor of 500 Kw is required for instantaneous output, and a screw feed mechanism with a large pitch (for example, 2000 rpm) is required to increase the speed of the injection plunger. In order to obtain a high speed of 5 m / s, a screw with a pitch of 150 mm is required, and a screw with a pitch of 90 mm is required even at 3 m / s).

結局、大型・大出力モータを用いて射出プランジャを駆動する駆動装置は、大規模、大容量とならざるを得ず、その制御性が低下し、また、大規模、大容量の駆動装置を用いると、鋳造品の慣性質量が大きくなり、鋳造品にバリが発生し易くなるので、鋳造品の品質を維持することが難しくなる。   After all, the drive device that drives the injection plunger using a large and large output motor must be large-scale and large-capacity, its controllability is reduced, and a large-scale and large-capacity drive device is used. Then, the inertial mass of the cast product becomes large, and burrs are easily generated in the cast product, so that it becomes difficult to maintain the quality of the cast product.

ダイカスト鋳造で、形状が複雑な鋳造品を、高速、高品質で歩留り良く製造することが求められている現状において、簡単な駆動機構で制御性、さらには保守性にも優れ、かつ、小型・軽量の省エネルギー型射出装置が求められている。   There is a demand for high-speed, high-quality, high-yield production of cast products with complex shapes by die casting, and with a simple drive mechanism, controllability and excellent maintainability, as well as small size, There is a need for a lightweight energy-saving injection device.

特開2000−33472号公報JP 2000-33472 A 特開2000−84654号公報JP 2000-84654 A 特開2001−01126号公報JP 2001-01126 A 特開2006−00887号公報JP 2006-00887 A

本発明は、上記要請に鑑み、プランジャを簡単な駆動機構で駆動する、小型・軽量で制御性に優れ、かつ、保守性にも優れた射出装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an injection device that drives a plunger with a simple drive mechanism, is small and light, has excellent controllability, and has excellent maintainability.

ダイカスト鋳造において、駆動機構及び制御方法を複雑にする原因の一つは、射出プランジャを電動モータで前進させる間、この前進に追従して、作動油を油圧シリンダへ供給する必要があることである。   In die casting, one of the reasons for complicating the drive mechanism and control method is that it is necessary to supply hydraulic oil to the hydraulic cylinder following the advance while the injection plunger is advanced by the electric motor. .

本発明者は、上記のことに着目し、射出プランジャの前進中、作動油を油圧シリンダに供給する必要がない油圧−電動射出機構(ハイブリッド射出機構)について、鋭意検討した。   The inventor has paid attention to the above, and has intensively studied a hydraulic-electric injection mechanism (hybrid injection mechanism) that does not require hydraulic oil to be supplied to the hydraulic cylinder during advancement of the injection plunger.

その結果、本発明者は、射出プランジャを連結した油圧制御機構自体を、射出プランジャの進退方向に駆動するという新規な発想に至った。本発明は、上記発想に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。   As a result, the present inventor has come up with a new idea of driving the hydraulic control mechanism itself connected to the injection plunger in the advance and retreat direction of the injection plunger. The present invention has been made based on the above idea, and the gist thereof is as follows.

(1)プランジャを駆動し、溶湯を金型キャビティに充填する射出装置において、プランジャを連結した油圧シリンダ、アキュムレータ、高速バルブ、圧力センサー及びリザーバタンクにより構成される油圧制御機構に、該油圧制御機構をプランジャの進退方向に電動サーボモータで駆動するボールねじ機構からなる進退制御機構を設けたことを特徴とする制御性に優れたハイブリッド射出装置。 (1) In an injection device that drives a plunger and fills a mold cavity with a molten metal, the hydraulic control mechanism includes a hydraulic cylinder, an accumulator, a high-speed valve, a pressure sensor, and a reservoir tank connected to the plunger. A hybrid injection device excellent in controllability, characterized in that an advance / retreat control mechanism comprising a ball screw mechanism that drives the plunger in the advance / retreat direction of the plunger with an electric servo motor is provided.

(2)プランジャを駆動し、溶湯を金型キャビティに充填する射出装置において、プランジャを連結した油圧シリンダ、アキュムレータ、高速バルブ、圧力センサー及びリザーバタンクにより構成される油圧制御機構に、該油圧制御機構をプランジャの進退方向に電動サーボモータで駆動するラックアンドピニオン機構からなる進退制御機構を設けたことを特徴とする制御性に優れたハイブリッド射出装置。 (2) In the injection device that drives the plunger and fills the mold cavity with the molten metal, the hydraulic control mechanism including the hydraulic cylinder, the accumulator, the high-speed valve, the pressure sensor, and the reservoir tank connected to the plunger A hybrid injection device excellent in controllability , characterized in that an advance / retreat control mechanism comprising a rack and pinion mechanism that drives an actuator with an electric servo motor in the advance / retreat direction of the plunger is provided .

(3)前記進退制御機構を構成する電動サーボモータが、金型キャビティを形成する金型のうちの固定金型を取り付ける固定盤に固着されていることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の制御性に優れたハイブリッド射出装置。 (3) The electric servo motor constituting the advance / retreat control mechanism is fixed to a stationary plate to which a stationary mold among the molds forming the mold cavity is attached. (1) or (2 ) ) Hybrid injection device with excellent controllability.

本発明によれば、射出装置自体を小型化、軽量化できるとともに、低速−高速切替位置での切替・増圧を、応答性よく高精度で制御できる。したがって、本発明により、高品質の鋳造品を歩留りよく製造することができる。しかも、本発明は、小型化、軽量化に伴い、保守性にも優れているものである。   According to the present invention, the injection device itself can be reduced in size and weight, and switching / intensification at the low speed-high speed switching position can be controlled with high responsiveness and high accuracy. Therefore, according to the present invention, a high-quality cast product can be manufactured with a high yield. Moreover, the present invention is excellent in maintainability as it is reduced in size and weight.

本発明を、図面に基づいて説明する。図1に、本発明のハイブリッド射出装置(本発明装置)の基本構造を示す。同図において、固定盤1に固定された固定金型3に対し、可動盤2に固定された可動金型4を閉じた状態で、鋳造空間としての金型キャビティ5が形成されている。   The present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic structure of the hybrid injection device (the device of the present invention) of the present invention. In the figure, a mold cavity 5 is formed as a casting space in a state where a movable mold 4 fixed to the movable platen 2 is closed with respect to a fixed mold 3 fixed to the fixed platen 1.

固定型3には射出スリーブ6が連結されていて、該射出スリーブ6内を摺動するプランジャチップ7を先端に備えるプランジャロッド8を高速で駆動し、射出スリーブ6内に保持した溶湯を金型キャビティ5に充填する。プランジャロッド8の後端は、油圧シリンダ9内を摺動するピストンを構成し、プランジャロッド8は、油圧シリンダ9を含む油圧制御機構10により駆動される。   An injection sleeve 6 is connected to the fixed mold 3, and a plunger rod 8 having a plunger tip 7 sliding at the tip of the injection sleeve 6 is driven at high speed, and the molten metal held in the injection sleeve 6 is molded into the mold. The cavity 5 is filled. The rear end of the plunger rod 8 constitutes a piston that slides in the hydraulic cylinder 9, and the plunger rod 8 is driven by a hydraulic control mechanism 10 including the hydraulic cylinder 9.

油圧制御機構10は、油圧シリンダ9に連結したアキュームレータ11、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部に設けた高速バルブ12、アキュームレータ11の下端部に設けた圧力センサー14、油圧シリンダ9の後端部に設けたリザーバタンク13、油圧シリンダ9の中央部に設けた圧力センサー15から構成されている。   The hydraulic control mechanism 10 includes an accumulator 11 connected to the hydraulic cylinder 9, a high-speed valve 12 provided at a connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11, a pressure sensor 14 provided at a lower end portion of the accumulator 11, and a rear end portion of the hydraulic cylinder 9. And a pressure sensor 15 provided at the center of the hydraulic cylinder 9.

アキュームレータ11で、油圧シリンダ9内に油圧を発生させるが、高速バルブ12の開度を調整することにより作動油の供給・排出を制御し、発生する油圧を制御する。この時、圧力センサー14で、アキュームレータ11内の油圧を検出するとともに、圧力センサー15で、油圧シリンダ9内の油圧を検出する。リザーバタンク13は、油圧シリンダ9内に作動油を補充する。   The accumulator 11 generates hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 9, and controls the supply and discharge of hydraulic oil by adjusting the opening of the high-speed valve 12 to control the generated hydraulic pressure. At this time, the pressure sensor 14 detects the hydraulic pressure in the accumulator 11, and the pressure sensor 15 detects the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 9. The reservoir tank 13 replenishes hydraulic oil in the hydraulic cylinder 9.

そして、油圧制御機構10は、例えば、ボールねじ機構で構成する進退制御機構20により、固定盤1に対し前進又は後進が可能な載置プレート17の上に載置されている。   The hydraulic control mechanism 10 is mounted on a mounting plate 17 that can move forward or backward with respect to the stationary platen 1 by an advance / retreat control mechanism 20 configured by, for example, a ball screw mechanism.

このように、進退制御機構20を、プランジャロッド8に取り付ける(油圧制御機構10と進退制御機構20を並列に配置する)のではなく、油圧制御機構10自体に取り付ける構造、即ち、油圧制御機構10と進退制御機構20のハイブリッド構造を採用する点が本発明装置の特徴である。   In this way, the advance / retreat control mechanism 20 is not attached to the plunger rod 8 (the hydraulic control mechanism 10 and the advance / retreat control mechanism 20 are arranged in parallel), but is attached to the hydraulic control mechanism 10 itself, that is, the hydraulic control mechanism 10. A feature of the device of the present invention is that a hybrid structure of the advance / retreat control mechanism 20 is adopted.

図1に示す進退制御機構20は、固定盤1の下端部に固定された電動サーボモータ19、電動サーボモータ19の回転軸に接続したねじ軸部材21、及び、ねじ軸部材21に螺合し、載置プレート17の下面に固定されたナット部材18で構成されている。   The advance / retreat control mechanism 20 shown in FIG. 1 is screwed into the electric servo motor 19 fixed to the lower end of the stationary platen 1, the screw shaft member 21 connected to the rotating shaft of the electric servo motor 19, and the screw shaft member 21. The nut member 18 is fixed to the lower surface of the mounting plate 17.

即ち、電動サーボモータ19を、所要の回転数で左右に回転することにより、油圧制御機構10を載置した載置プレート17を、固定盤1に対し、所要の速度で、所要の距離、前進又は後進させることができるので、油圧制御機構10に連結するプランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)を、射出スリーブ6内で、所要の速度で、所要の距離、押込むか又は引出すことができる。   That is, by rotating the electric servo motor 19 left and right at a required number of rotations, the mounting plate 17 on which the hydraulic control mechanism 10 is mounted is moved forward at a required speed and at a required speed with respect to the stationary platen 1. Alternatively, the plunger rod 8 (or plunger tip 7) connected to the hydraulic control mechanism 10 can be pushed or pulled out at the required speed and at the required speed in the injection sleeve 6 because it can be moved backward. .

なお、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)を引出す際には、プランジャロック22をプランジャロッド8に係止して、油圧制御機構10及び/又は進退制御機構20を駆動する。   When the plunger rod 8 (or the plunger tip 7) is pulled out, the plunger lock 22 is locked to the plunger rod 8 to drive the hydraulic control mechanism 10 and / or the advance / retreat control mechanism 20.

プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)の押込み又は引出し距離(変位)は、載置プレート17の側面に設けた変位センサー16で検出する。検出した油圧信号及び変位信号は、油圧制御機構10の動作と進退制御機構20の動作を最適条件で混成し、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)の駆動を制御する制御装置(図示なし)に送信される。   The push-in or pull-out distance (displacement) of the plunger rod 8 (or plunger tip 7) is detected by a displacement sensor 16 provided on the side surface of the mounting plate 17. The detected hydraulic signal and displacement signal are a control device (not shown) that controls the driving of the plunger rod 8 (or the plunger tip 7) by combining the operation of the hydraulic control mechanism 10 and the operation of the advance / retreat control mechanism 20 under optimum conditions. Sent to.

なお、図1には、油圧制御機構10を前進又は後退させる進退制御機構20として、電動サーボモータ19で駆動するボールねじ機構を示したが、進退制御機構20は、油圧制御機構10を前進又は後退させる機械的機構であればよく、ボールねじ機構に限られるものではない。進退制御機構は、例えば、ラックピニオン機構でもよい。   1 shows a ball screw mechanism that is driven by the electric servo motor 19 as the advance / retreat control mechanism 20 for moving the hydraulic control mechanism 10 forward or backward, but the advance / retreat control mechanism 20 moves the hydraulic control mechanism 10 forward or backward. Any mechanical mechanism may be used as long as it is retracted, and is not limited to the ball screw mechanism. The advance / retreat control mechanism may be, for example, a rack and pinion mechanism.

次に、図1に示す本発明装置の基本的な駆動態様を、図面に基づいて説明する。   Next, a basic driving mode of the device of the present invention shown in FIG. 1 will be described based on the drawings.

図2に、所定量の溶湯Mを注湯口(図示なし)から射出スリーブ6内に注湯し、若干量の作動油をリザーバタンク13から油圧シリンダ9に供給した射出開始直前の態様を示す。この時、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部は、高速バルブ12で閉鎖されている。プランジャロック22は、プランジャロッド8への係止が解除されている。なお、図において、圧力センサーと変位センサーは省略されている。   FIG. 2 shows a mode immediately before the start of injection in which a predetermined amount of molten metal M is poured into the injection sleeve 6 from a pouring port (not shown) and a small amount of hydraulic oil is supplied from the reservoir tank 13 to the hydraulic cylinder 9. At this time, the connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11 is closed by the high speed valve 12. The plunger lock 22 is unlocked from the plunger rod 8. In the figure, the pressure sensor and the displacement sensor are omitted.

次に、電動サーボモータ19で進退制御機構20を駆動し、所定の移動速度で載置プレート17を、固定盤1に対して前進させる。この時、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部は、高速バルブ12で閉鎖されているので、プランジャロッド8は、進退制御機構20のみが担う所定の前進速度で、射出スリーブ6内の低速射出領域を前進することになる。   Next, the advance / retreat control mechanism 20 is driven by the electric servo motor 19 to advance the mounting plate 17 relative to the stationary platen 1 at a predetermined moving speed. At this time, since the connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11 is closed by the high-speed valve 12, the plunger rod 8 is at a predetermined forward speed that only the advance / retreat control mechanism 20 assumes, and the low-speed injection region in the injection sleeve 6. Will move forward.

そして、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)の前進距離を変位センサーで(図1、参照)検出し、図3に示すように、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)が、低速射出を高速射出に切り替える位置(低速−高速切替位置S)に到達するまで、プランジャロッド8を、進退制御機構20のみで前進させる。   Then, the advance distance of the plunger rod 8 (or plunger tip 7) is detected by a displacement sensor (see FIG. 1), and as shown in FIG. 3, the plunger rod 8 (or plunger tip 7) performs low-speed injection. The plunger rod 8 is moved forward only by the advance / retreat control mechanism 20 until the position for switching to high speed injection (low speed-high speed switching position S) is reached.

低速−高速切替位置Sに到達するまで前進速度は、一定に維持してもよいし、また、途中から加速してもよい。   The forward speed may be kept constant until the low speed-high speed switching position S is reached, or may be accelerated from the middle.

プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)が、低速−高速切替位置Sに到達したら、図4に示すように、高速バルブ12を開き、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部を開放し、油圧制御機構10を作動せしめ、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)を高速で前進させる。この時も、進退制御機構20を駆動し続け、油圧制御機構10を、低速−高速切替位置Sに到達するまでの前進速度を維持したまま、又は、加速して前進させ、射出スリーブ6内の溶湯Mを金型キャビティ5内に充填する。   When the plunger rod 8 (or plunger tip 7) reaches the low speed-high speed switching position S, as shown in FIG. 4, the high speed valve 12 is opened, the connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11 is opened, and hydraulic control is performed. The mechanism 10 is actuated to advance the plunger rod 8 (or plunger tip 7) at a high speed. Also at this time, the advance / retreat control mechanism 20 continues to be driven, and the hydraulic control mechanism 10 is advanced while maintaining the forward speed until reaching the low speed-high speed switching position S, or accelerated to advance in the injection sleeve 6. The molten metal M is filled in the mold cavity 5.

このように、本発明装置においては、プランジャが低速−高速切替位置Sに到達するまでの間は、油圧制御機構10を駆動せず、進退制御機構20だけで駆動し、プランジャが低速−高速切替位置Sに到達してから油圧制御機構10を駆動する駆動機構を採用しているので、プランジャロッド8のストロークを従来ストロークより短縮することができる。   Thus, in the device of the present invention, until the plunger reaches the low speed-high speed switching position S, the hydraulic control mechanism 10 is not driven, but only the advance / retreat control mechanism 20 is driven, and the plunger is switched at the low speed-high speed switching. Since the drive mechanism that drives the hydraulic control mechanism 10 after reaching the position S is employed, the stroke of the plunger rod 8 can be shortened from the conventional stroke.

即ち、本発明装置においては、油圧制御機構を構成する油圧シリンダの長さと、プランジャの長さを短縮することができる。プランジャロッドのストロークが短か(油圧シリンダの長さが短い)いと、作動油量を大幅に削減できるし、また、プランジャを低速で駆動する時に生じるエネルギーロスが減少する。   That is, in the device of the present invention, the length of the hydraulic cylinder constituting the hydraulic control mechanism and the length of the plunger can be shortened. If the stroke of the plunger rod is short (the length of the hydraulic cylinder is short), the amount of hydraulic oil can be greatly reduced, and energy loss caused when the plunger is driven at low speed is reduced.

さらに、油圧シリンダを小径化しても、アキュームレータのチャージを高圧化することにより、通常の水系作動油を使用する場合でも、加圧力を2倍程度まで高めることができる。   Furthermore, even if the hydraulic cylinder is reduced in diameter, by increasing the charge of the accumulator, the applied pressure can be increased up to about twice even when normal aqueous hydraulic oil is used.

このように、本発明装置においては、油圧制御機構を、応答性能を高めつつ小型化、軽量化することができ、その結果、射出装置全体が小型化、軽量化する。そして、装置の保守性も向上する。小型化、軽量化、及び、保守性の向上を達成した点も、本発明装置における構造的な特徴である。   Thus, in the device of the present invention, the hydraulic control mechanism can be reduced in size and weight while improving the response performance. As a result, the entire injection device is reduced in size and weight. And the maintainability of the apparatus is also improved. The reduction in size, weight, and improvement in maintainability are also structural features of the device of the present invention.

油圧シリンダの長さが短かれば、プランジャロッドの油圧に対する応答性は向上するので、プランジャロッドが低速−高速切替位置Sにて、油圧制御機構の駆動と同時に、所要のプランジャ速度を、安定して得ることができる。   If the length of the hydraulic cylinder is short, the responsiveness of the plunger rod to the hydraulic pressure is improved. Therefore, the plunger rod is stabilized at the low speed-high speed switching position S at the same time as the hydraulic control mechanism is driven and the required plunger speed is stabilized. Can be obtained.

プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)の前進速度は、進退制御機構20の駆動による油圧制御機構10の前進速度に、油圧制御機構10による前進速度が重畳された前進速度となるので、射出スリーブ6内の溶湯Mを、安定した高速で金型キャビティ5内に充填することができる。この点が、油圧制御機構10と進退制御機構20のハイブリッド構造を採用する本発明装置における機能的な特徴である。   The forward speed of the plunger rod 8 (or plunger tip 7) is a forward speed obtained by superimposing the forward speed of the hydraulic control mechanism 10 on the forward speed of the hydraulic control mechanism 10 driven by the forward / backward control mechanism 20, so that the injection sleeve The molten metal M in 6 can be filled into the mold cavity 5 at a stable high speed. This is a functional feature of the device of the present invention that employs a hybrid structure of the hydraulic control mechanism 10 and the advance / retreat control mechanism 20.

このように、本発明装置においては、上記ハイブリッド構造を採用したので、装置自体を小型化、軽量化できるとともに、低速−高速切替位置Sでの切替・増圧を、応答性よく高精度で制御でき、その結果、高品質の鋳造品を歩留りよく製造することができる。さらに、装置の小型化、軽量化に伴い、装置の保守性も向上する。   As described above, in the device according to the present invention, since the hybrid structure is adopted, the device itself can be reduced in size and weight, and switching and pressure increase at the low speed-high speed switching position S can be controlled with high responsiveness and high accuracy. As a result, a high-quality cast product can be produced with a high yield. Furthermore, as the apparatus becomes smaller and lighter, the maintainability of the apparatus is improved.

図5に示すように、溶湯Mの充填が完了し、プランジャロッド8(又は、プランジャチップ7)の前進が停止すると、ヘッド圧が上昇するので、この上昇を圧力センサー15で検知し、高速バルブ12を小開度とし、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部を絞る。この時、電動サーボモータ18は回転し続け、油圧シリンダ9内の油を加圧し、キャビティ5内の溶湯に予め設定した圧力を加えると同時に、先の絞られた連結部に油を逆流させ、アキュームレータ11にチャージする。アキュームレータ11のチャージが完了すると、高速バルブ12を閉鎖し、電動サーボモータ18のトルクにて、所定の圧力を印加し続ける。   As shown in FIG. 5, when the filling of the molten metal M is completed and the forward movement of the plunger rod 8 (or the plunger tip 7) stops, the head pressure rises. 12 is a small opening, and the connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11 is narrowed. At this time, the electric servo motor 18 continues to rotate, pressurizes the oil in the hydraulic cylinder 9, applies a preset pressure to the molten metal in the cavity 5, and at the same time, causes the oil to flow back to the previously narrowed connecting portion, The accumulator 11 is charged. When the charging of the accumulator 11 is completed, the high-speed valve 12 is closed and a predetermined pressure is continuously applied with the torque of the electric servo motor 18.

冷却時間がタイムアップし、射出が完了したら、可動金型4を開き、鋳造品を取り出し、図6に示すように、油圧シリンダ9とアキュームレータ11の連結部を遮断し、プランジャロック22をプランジャロッド8に係止して、進退制御機構20を後方向に駆動し、油圧制御機構10を後退させる。   When the cooling time is up and the injection is completed, the movable mold 4 is opened, the cast product is taken out, the connecting portion between the hydraulic cylinder 9 and the accumulator 11 is shut off as shown in FIG. 6, and the plunger lock 22 is connected to the plunger rod. 8, the advance / retreat control mechanism 20 is driven backward, and the hydraulic control mechanism 10 is moved backward.

図7に示すように、油圧制御機構10が後退位置(射出開始位置)に到達したら、油圧制御機構10を、さらに若干後退させ、次の射出に備え、リーク分相当量の作動油をリザーバタンク13から補充する。そして、作動油を補充した後、図2に戻り、次ぎのダイカスト鋳造を開始する。   As shown in FIG. 7, when the hydraulic control mechanism 10 reaches the retreat position (injection start position), the hydraulic control mechanism 10 is further retreated a little to prepare for the next injection, and the hydraulic oil corresponding to the leak amount is stored in the reservoir tank. Refill from 13. And after replenishing hydraulic fluid, it returns to FIG. 2 and starts the next die-casting.

前述したように、本発明によれば、高品質の鋳造品を歩留りよく製造することができる。しかも、本発明は、保守性にも優れている。したがって、本発明は、ダイカスト鋳造産業において利用可能性が高いものである。   As described above, according to the present invention, a high-quality cast product can be manufactured with a high yield. Moreover, the present invention is excellent in maintainability. Therefore, the present invention has high applicability in the die casting industry.

本発明のハイブリッド射出装置の基本構造を示す図である。It is a figure which shows the basic structure of the hybrid injection apparatus of this invention. 本発明における射出開始直前の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect just before the injection start in this invention. 本発明において、プランジャが低速−高速切替位置Sに到達した時の態様を示す図である。In this invention, it is a figure which shows a mode when a plunger arrives at the low speed-high speed switching position S. 本発明において、プランジャロッド(又は、プランジャチップ)を高速で前進させる態様を示す図である。In this invention, it is a figure which shows the aspect which advances a plunger rod (or plunger tip) at high speed. 本発明において、溶湯の充填が完了し、プランジャロッド(又は、プランジャチップ)の前進が停止した時の態様を示す図である。In this invention, filling of a molten metal is completed and it is a figure which shows an aspect when advance of a plunger rod (or plunger tip) stops. 本発明において、射出が完了した時の態様を示す図である。In this invention, it is a figure which shows an aspect when injection is completed. 本発明において、油圧制御機構が後退位置(射出開始位置)に到達した時の態様を示す図である。In this invention, it is a figure which shows an aspect when a hydraulic control mechanism reaches | attains a reverse position (injection start position).

符号の説明Explanation of symbols

1 固定盤
2 可動盤
3 固定金型
4 可動金型
5 金型キャビティ
6 射出スリーブ6
7 プランジャチップ
8 プランジャロッド
9 油圧シリンダ
10 油圧制御機構10
11 アキュームレータ
12 高速バルブ
13 リザーバタンク
14、15 圧力センサー
16 変位センサー
17 載置プレート
18 ナット部材
19 電動サーボモータ
20 進退制御機構
21 ねじ軸部材
22 プランジャロック
M 溶湯
S 低速−高速切替位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed board 2 Movable board 3 Fixed mold 4 Movable mold 5 Mold cavity 6 Injection sleeve 6
7 Plunger tip 8 Plunger rod 9 Hydraulic cylinder 10 Hydraulic control mechanism 10
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Accumulator 12 High-speed valve 13 Reservoir tank 14, 15 Pressure sensor 16 Displacement sensor 17 Mounting plate 18 Nut member 19 Electric servo motor 20 Advance / retreat control mechanism 21 Screw shaft member 22 Plunger lock M Molten metal S Low speed-high speed switching position

Claims (3)

プランジャを駆動し、溶湯を金型キャビティに充填する射出装置において、プランジャを連結した油圧シリンダ、アキュムレータ、高速バルブ、圧力センサー及びリザーバタンクにより構成される油圧制御機構に、該油圧制御機構をプランジャの進退方向に電動サーボモータで駆動するボールねじ機構からなる進退制御機構を設けたことを特徴とする制御性に優れたハイブリッド射出装置。 In an injection device that drives a plunger and fills a mold cavity with a molten metal, the hydraulic control mechanism is connected to the hydraulic control mechanism including a hydraulic cylinder, an accumulator, a high-speed valve, a pressure sensor, and a reservoir tank connected to the plunger. A hybrid injection device with excellent controllability, characterized by providing an advance / retreat control mechanism comprising a ball screw mechanism driven by an electric servo motor in the advance / retreat direction. プランジャを駆動し、溶湯を金型キャビティに充填する射出装置において、プランジャを連結した油圧シリンダ、アキュムレータ、高速バルブ、圧力センサー及びリザーバタンクにより構成される油圧制御機構に、該油圧制御機構をプランジャの進退方向に電動サーボモータで駆動するラックアンドピニオン機構からなる進退制御機構を設けたことを特徴とする制御性に優れたハイブリッド射出装置。 In an injection device that drives a plunger and fills a mold cavity with a molten metal, the hydraulic control mechanism is connected to the hydraulic control mechanism including a hydraulic cylinder, an accumulator, a high-speed valve, a pressure sensor, and a reservoir tank connected to the plunger. A hybrid injection device excellent in controllability, characterized in that an advance / retreat control mechanism comprising a rack and pinion mechanism driven by an electric servo motor in the advance / retreat direction is provided. 前記進退制御機構を構成する電動サーボモータが、金型キャビティを形成する金型のうちの固定金型を取り付ける固定盤に固着されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御性に優れたハイブリッド射出装置。 3. The controllability according to claim 1, wherein the electric servo motor constituting the advance / retreat control mechanism is fixed to a stationary plate to which a stationary mold among the molds forming the mold cavity is attached . Excellent hybrid injection device.
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