JP5324940B2 - 射出装置及び射出方法 - Google Patents

Description

本発明は、特にダイカストマシンの射出装置及び射出方法に関する。

図７は従来の射出装置の構成概略を示す図である。同図（１）に示す射出装置１Ａは、射出シリンダーピストン２と、射出用の油圧駆動手段３と、増圧用の油圧駆動手段４とを備えている。この構成により、射出前進のとき、射出用の油圧駆動手段３から圧油を供給して、射出シリンダーピストン２を前進完了させた後、増圧用の油圧駆動手段４から圧油を供給して、射出シリンダーピストン２を増圧させている。（例えば特許文献１に示す）

また同図（２）に示す射出装置１Ｂは、射出用のシリンダーピストン２と射出用の油圧駆動手段３と、増圧用のシリンダーピストン５と射出用の油圧駆動手段４と、それぞれ別個に備えている。この構成により、射出用の油圧駆動手段３で射出シリンダーピストン２を前進させた後、増圧用の油圧駆動手段４により増圧のシリンダーピストン５を増圧させている。（例えば特許文献２に示す）

このようにいずれの射出装置１Ａ、１Ｂも、まず射出シリンダーピストン２が前進のときは、圧油を通路Ａから流入させて射出シリンダーピストン２が前進し、アルミ材料の充填が完了した後、停止する。その後、圧油を通路Ｂから流入させて、射出シリンダーピストン２又は増圧用のシリンダーピストン５を増圧させている。

従来の射出装置１Ａ、１Ｂは、射出用と増圧用の油圧駆動手段３、４を別個独立の構成とする２増圧のために、圧縮する作動油の容積は、シリンダー本体内と油圧駆動手段３、４から流入する通路の合計されたものとなる。

特開平８−１１７９６２号公報 特開２００４−３３０２６７号公報

図８は従来の射出装置の昇圧時間及び射出速度の説明図である。同図横軸は、射出ストローク時間を示し、左縦軸は鋳造圧力を示し、右縦軸は射出速度を示している。
前述のように従来の射出装置は、射出用と増圧用の油圧駆動手段３、４を別個独立の構成としている。このため、圧縮する作動油の容積は、シリンダー本体内と油圧駆動手段３、４から流入する通路の合計されたものとなる。射出前進した後、増圧するとき、図示のように、射出速度（図中の破線）が停止した後、鋳造圧力（図中の実線）が増加し始める。このとき、増圧用の油圧回路に相当する圧油の供給が必要となり、図中矢印ａに示すように昇圧に時間がかかってしまう。このように昇圧時間が長くなると鋳造品質が悪くなるという問題があった。
そこで本発明は、従来技術の問題点を解決するため、射出昇圧を迅速に行なうことができる射出装置及び射出方法を提供することを目的としている。

本発明の射出装置は、シリンダー本体のシリンダー室に、射出シリンダーピストンと増圧シリンダーを進退移動可能に形成した射出装置であって、前記増圧シリンダーは、前記射出シリンダーピストンを進退移動可能に覆う筒形に形成し、射出前進時に、前記筒形の一方の開口から圧油を供給して、前記筒形の他方の開口から前記射出シリンダーピストンを前進移動可能とし、増圧時に、前記一方の開口を塞いた前記増圧シリンダーを前進移動させる圧油を供給する油圧駆動手段と接続させたことを特徴としている。

また本発明の射出装置は、ヘッド側油室の給排口と、ロッド側油室の給排口を有する射出シリンダー本体と、前記射出シリンダー本体のシリンダー室内を進退移動可能な筒形とし、前記筒形の一方に前記ヘッド側油室の給排口からの圧油を供給可能な開口を有する増圧シリンダーと、前記増圧シリンダーの内部を進退移動可能な大径部と、前記筒形の他方の開口及び前記射出シリンダー本体の前記ロッド側油室の開口を貫通するピストンロッドを備えた射出シリンダーピストンと、前記筒形の一方の開口に挿通可能とし、前記一方の開口よりも小径のロッドと、前記増圧シリンダーの内部に配置され前記一方の開口よりも大径のテーパ部を有し、前記テーパ部が前記射出シリンダーピストンの射出前進と反対方向に付勢された増圧ロッドと、前記一方の開口と前記ロッドの間のスペースから前記増圧シリンダーの内部へ圧油を供給して、前記増圧シリンダーの他方の開口から前記射出シリンダーピストンを前進移動可能とし、射出前進が完了した後に、前記ロッド側油室の油圧の流れの停止とともに、前記ヘッド側油室の圧油の供給によって前記増圧シリンダーを前進移動させて、前記増圧ロッドの前記テーパ部により前記増圧シリンダーの前記一方の開口を閉塞し、前記射出前進と反対方向に付勢された前記テーパ部によって閉塞位置を保持したまま前記増圧シリンダーの内部の圧油を閉じ込めて増圧可能な油圧駆動手段と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記ロッド側油室と前記ヘッド側油室を繋ぎ、前記射出シリンダーピストンの射出前進時に前記ロッド側油室から前記ヘッド側油室へ圧油を供給可能なランアラウンド回路を形成しているとよい。

本発明の射出方法は、ヘッド側油室の給排口と、ロッド側油室の給排口を有する射出シリンダー本体のシリンダー室に筒形の増圧シリンダーを進退移動可能に配置し、前記増圧シリンダーの内部に射出シリンダーピストンを進退移動可能に貫通させて、前記増圧シリンダーの一方の開口に増圧ロッドのロッドをスペースを開けて挿通し、前記スペースから前記増圧シリンダーの内部へ圧油を供給して、前記増圧シリンダーの他方の開口から前記射出シリンダーピストンを前進移動させ、射出前進が完了した後に、前記ロッド側油室の油圧の流れの停止とともに、前記ヘッド側油室の圧油の供給によって前記増圧シリンダーを前進移動させて、前記増圧ロッドのテーパ部によって前記増圧シリンダーの前記一方の開口を閉塞し、前記射出前進と反対方向に付勢された前記増圧ロッドのテーパ部によって閉塞位置を保持したまま前記増圧シリンダーの内部の圧油を閉じ込めて増圧させることを特徴としている。
この場合において、前記ロッド側油室と前記ヘッド側油室を繋ぐランアラウンド回路を形成し、前記射出シリンダーピストンの射出前進時に前記ロッド側油室から前記ヘッド側油室へ圧油を供給することを特徴としている。

上記構成による本発明の射出装置および射出方法によれば、射出時と昇圧時にシリンダー本体へ供給する圧油の供給経路を同一経路とし、射出後、昇圧への切替を迅速に行なうことができる。したがって昇圧時間を大幅に短縮することができる。これにより、成型品の品質向上を図ることができる。
またロッド側油室とヘッド側油室を繋ぐランアラウンド回路を形成することにより、油圧駆動手段からの圧油の供給量を低減させることができる。

本発明の射出装置の構成概略を示す図である。 本発明の射出シリンダー本体の拡大断面図である。 本発明の射出装置の射出工程のフローチャートである。 本発明の射出装置の射出昇圧までの工程を示す図である。 本発明の射出装置の射出昇圧後の工程を示す図である。 本発明の射出装置の変形例の構成概略を示す図である。 従来の射出装置の構成概略を示す図である。 従来の昇圧時間及び射出速度の説明図である。

本発明の射出装置の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。図１は本発明の射出装置の構成概略を示す図である。図２は本発明の射出シリンダー装置本体の拡大断面図である。

図示のように本発明の射出装置１０は、射出シリンダー本体２０と、射出シリンダーピストン３０と、増圧シリンダー４０と、増圧ロッド５０と、油圧駆動手段とを主な基本構成としている。

射出シリンダー本体２０は、一端側にロッド側油室の給排口２２と、後述する射出シリンダーピストン３０が貫通する開口２３を供え、他端側にヘッド側油室の給排口２５と、後述する増圧ロッド５０を支持する開口２６を備え、本体中心にシリンダー室２７を形成している。なおヘッド側油室の供給口２５は、本体軸心と同心円上に複数開口した構成としている（断面図中では２つ示している）。射出シリンダー本体２０は、シリンダー室２７内に後述する射出シリンダーピストン３０及び増圧シリンダー４０を前進又は後退移動可能に保持している。

射出シリンダーピストン３０は、小径部（ピストンロッド）３２と大径部３４から構成されている。射出シリンダーピストン３０の小径部３２は射出シリンダー本体２０の開口２３の内周に嵌合し、先端が図示しない鋳込みロッドと当接可能に構成している。また射出シリンダーピストン３０の大径部３４は後述する増圧シリンダー４０の内周に嵌合している。また大径部３４の端面には凹部３６を形成し、後述する増圧ロッド５０のテーパ部５６と接触しない開口径に設定している。

増圧シリンダー４０は、前述の射出シリンダーピストン３０を覆う筒状に形成し、ロッド側油室の開口４２を大径とし、ヘッド側油室の開口４４を小径に形成している。増圧シリンダー４０の軸心は、射出シリンダーピストン３０の軸心と一致させてあり、なおかつ射出シリンダー本体２０の軸心とも一致するように形成している。またヘッド側油室の開口４４は後述する増圧ロッド５０の大ロッド部５４よりも大径とし、シリンダー内側の単面にテーパ部５６のテーパと同じ傾斜のテーパを形成してある。

増圧ロッド５０は、小ロッド部５２と大ロッド部５４とテーパ部５６とから構成されたロッドである。小ロッド部５２は射出シリンダー本体２０の開口２６に挿入し支持されている。大ロッド部５４とテーパ部５６は射出シリンダー本体２０のヘッド側油室２４内に配置されている。増圧ロッド５０は、射出シリンダー本体２０と射出シリンダーピストン３０と増圧シリンダー４０と軸心を一致させている。また小ロッド部５２の端部にはツバ部５７と圧縮コイルバネ５８を取り付けてあり、増圧ロッドを矢印ａ方向に付勢している。これにより装置の停止時には大ロッド部５４の端面は射出シリンダー本体２０の開口２６の端面と接触している。

油圧駆動手段は、第１の油圧駆動手段６０と第２の油圧駆動手段７０から構成されており、それぞれ油圧ポンプ９０に接続している。
第１の油圧駆動手段６０は、油圧ポンプ９０とヘッド側油室の給排口２５との間に接続し、第１及び第２の逆止弁６２，６４と、方向制御弁６６と、絞り弁６８と、アキュムレーター９２から構成されている。方向制御弁６６はそれぞれ第１及び第２の逆止弁６２，６４に接続し、射出シリンダーピストン３０及び増圧シリンダー４０の前進又は後退移動を切替え制御している。第１の逆止弁６２は、アキュムレーター９２により蓄圧された圧油をヘッド側油室２４へ供給し、シリンダーを前進移動させることができる。第２の逆止弁６４は、ヘッド側油室２４からの油圧をタンクラインへ排出し、後述する第２の油圧駆動手段７０からの圧油の供給に伴ってシリンダーを後退移動させることができる。絞り弁６８は、第１の逆止弁６２から供給される圧油の供給量を制御して、シリンダーの前進速度を調整することができる。

第２の油圧駆動手段７０は、油圧ポンプ９０とロッド側油室の給排口２２の間に接続し、第３、第４、第５、第６の逆止弁７２、７４、７６、７８と、リリーフ弁８０と、ランアラウンド回路８２から構成されている。ランアラウンド回路８２は、ロッド側油室の給排口２２とヘッド側油室の給排口２５を接続し、回路途中に第３の逆止弁７２を備え、ロッド側油室２１から排出された圧油をヘッド側油室２４へ供給可能に形成している。第４の逆止弁７４は、ロッド側油室２１の圧油を排出、又はロッド側油室２１へ圧油の供給を切替え制御している。第４の逆止弁７４には、さらに第５及び第６の逆止弁７６，７８が分岐して接続している。第５の逆止弁７６は、油圧ポンプ９０と接続し、ロッド側油室２１に圧油を供給することにより、シリンダーを後退移動させることができる。第６の逆止弁７８は、タンクラインと接続しロッド側油室２１の圧油をタンクへ開放することができる。

次に上記構成による本発明の射出装置を用いた射出方法について以下説明する。図３は本発明の射出装置の射出工程のフローチャートである。図４は本発明の射出装置の射出昇圧までの工程を示す説明図である。図５は本発明の射出装置の射出昇圧後の工程を示す説明図である。

射出装置１０の停止時（原点位置）は、図４（１）に示すように第１及び第２油圧駆動手段６０，７０からの圧油の供給又は排出がなく、射出シリンダー本体２０中の射出シリンダーピストン３０及び増圧シリンダー４０はヘッド側油室２４側に配置している。このときヘッド側油室２４内では、増圧ロッド５０の大ロッド５４と増圧シリンダー４０の開口４４との間にはスペース（隙間）が生じており、さらに増圧ロッド５０のテーパ部５６と射出シリンダーピストン３０の凹部３６との間にもスペース（隙間）が生じている（ステップ１００）。

射出シリンダーピストン３０の射出前進（鋳込み充填）時、第１の油圧駆動手段６０の方向制御弁６６がＡに切り替わり、図４（２）に示すように、油圧ポンプ９０からの圧油がヘッド側油室２４へ供給される。このとき絞り弁６８により圧油の供給量を制御している。そうすると矢印Ｂに示すようにヘッド側油室２４内の圧油は増圧シリンダー４０の開口４４からシリンダー内に供給されて、シリンダー内の射出シリンダーピストン３０を前進移動させて開口２３から押し出す。このときロッド側油室２１の圧油は開口部２２を介して外部に排出される。第２圧油駆動手段７０の第４の逆止弁７４は閉じており、排出された圧油は、ランアラウンド回路８２を経由して、ヘッド側油室の開口２５へと流れ込む（ステップ１１０）。

次に射出シリンダーピストン３０の先端に配置された図示しない鋳込みロッドに充填するアルミ材料の充填が完了すると、射出シリンダーピストン３０の射出前進が完了する。図４（３）に示すようにロッド側油室２１から排出される圧油の流れが止まり、全体として圧油の流れが停止する。そうすると増圧シリンダー４０内の圧油、すなわちヘッド側油室２４の圧油の圧力が高くなり、ロッド側油室２１の圧油の圧力が低くなる。これにより射出シリンダー本体２０内の増圧シリンダー４０が前進移動し、増圧シリンダー４０の開口４４と増圧ロッド５０のテーパ部５６が接触して開口４４が閉塞される（ステップ１２０）。

射出昇圧（鋳込み増圧）は、第３の逆止弁７２を閉じ、所定圧力になると第２油圧駆動手段７０のリリーフ弁８０によりロッド側油室２１の圧油がタンクラインに開放される。そうすると図４（４）に示すように、増圧シリンダー４０の開口４４が増圧ロッド５０のテーパ部５４で閉塞された状態で、第１の圧油駆動手段６０から圧油が供給されて増圧シリンダー４０が前進移動する。このとき増圧ロッド５０は、圧縮コイルバネ５８によりシリンダーの前進方向と反対方向に付勢されているので、閉塞位置を保持したまま増圧シリンダー４０と射出シリンダーピストン３０が密着し、増圧シリンダー内の圧油が閉じ込められて増圧される（ステップ１３０）。

射出突出し（鋳造品を突出して取り出し）時、第２の圧油駆動手段の第４の逆止弁７４を閉じ、第３の逆止弁７２を開放する。また図５（５）に示すように、第１の油圧駆動手段６０から圧油をヘッド側油室２４へ供給する。そうすると射出シリンダーピストン３０が僅かに前進移動し、ロッド側油室２１の圧油が高く、ヘッド側油室２４の圧油が低くなり、増圧シリンダー４０が後退移動し、増圧シリンダー４０の開口４４と増圧ロッド５０のテーパ部５４の間に隙間が生じる。この隙間からヘッド側油室２４内に圧油が供給される（ステップ１４０）。

射出停止（射出前進回路切り）時は、図５（６）に示すように、ロッド側油室２１の圧油とヘッド側油室２４の圧油の圧力差が等しくなり、圧油の流れが発生しない（ステップ１５０）。

射出後退（射出シリンダーピストンの後退中）時は、第２の駆動手段７０の第５の逆止弁７６から圧油をロッド側油室２１に供給する。また第１の圧油駆動手段６０の第２の逆止弁６４を開放しタンクラインへ接続する。そうすると図５（７）に示すように、第２の油圧駆動手段７０からロッド側油室２１へ圧油が供給されるとともに、ヘッド側油室２４の圧油はタンクラインへ排出されて、射出シリンダーピストン３０及び増圧シリンダー４０がステップ１００に示す原点位置まで後退移動する（ステップ１６０）。

このような本発明の射出装置によれば、射出時と昇圧時にシリンダー本体へ供給する圧油の供給経路を同一経路とし、射出後、昇圧への切替えを迅速に行なうことができる。したがって昇圧時間を大幅に短縮することができる。これにより、成型品の品質向上を図ることができる。
またロッド側油室とヘッド側油室の繋ぐランアラウンド回路を形成することにより、油圧駆動手段からの圧油の供給量を低減させることができる。

図６は本発明の射出装置の変形例の構成概略を示す図である。
変形例の射出装置１０Ａと、図１に示す射出装置１０との構成上の相違は、ランアラウンド回路８２を除去し、第１の油圧駆動手段６０の絞り弁６８を第２の油圧駆動手段７０に設けた点である。その他の構成は図１に示す射出装置と同一の構成であり、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

変形例の射出装置１０Ａは、第１の油圧駆動手段６０Ａと、第２の油圧駆動手段７０Ａを備え、第２の油圧駆動手段７０Ａに絞り弁６８を設けている。この絞り弁６８でロッド側油室２１から排出される圧油量を制御することにより、射出シリンダーピストン３０の前進移動速度を調整することができる。

また射出装置１０Ａを用いた射出方法における射出前進及び射出突出しの際には、ロッド側油室２１から排出された圧油を第２油圧駆動手段側へ排出するように構成している。
このような変形例の射出装置１０Ａによれば、射出装置１０と同様に、射出時と昇圧時にシリンダー本体へ供給する圧油の供給経路を同一経路とし、射出後、昇圧への切替えを迅速に行なうことができる。したがって昇圧時間を大幅に短縮することができる。これにより、成型品の品質向上を図ることができる。

１………射出装置、２………射出シリンダーピストン、３………射出用の油圧駆動手段、４………増圧用の油圧駆動手段、５………増圧用のシリンダーピストン、１０………射出装置、２０………射出シリンダー本体、２１………ロッド側油室、２２………ロッド側油室の給排口、２３………開口、２４………ヘッド側油室、２５………ヘッド側油室の給排口、２６………開口、２７………シリンダー室、３０………射出シリンダーピストン、３２………小径部、３４………大径部、３６………凹部、４０………増圧シリンダー、４２………ロッド側油室の開口、４４………ヘッド側油室の開口、５０………増圧ロッド、５２………小ロッド部、５４………大ロッド部、５６……テーパ部、５７………ツバ部、５８………圧縮コイルバネ、６０………第１の油圧駆動手段、６２………第１の逆止弁、６４………第２の逆止弁、６６………方向制御弁、６８………絞り弁、７０………第２の油圧駆動手段、７２………第３の逆止弁、７４………第４の逆止弁、７６………第５の逆止弁、７８………第６の逆止弁、８０………リリーフ弁、８２………ランアラウンド回路、９０………油圧ポンプ、９２………アキュムレーター。

Claims (4)

1. ヘッド側油室の給排口と、ロッド側油室の給排口を有する射出シリンダー本体と、
   前記射出シリンダー本体のシリンダー室内を進退移動可能な筒形とし、前記筒形の一方に前記ヘッド側油室の給排口からの圧油を供給可能な開口を有する増圧シリンダーと、
   前記増圧シリンダーの内部を進退移動可能な大径部と、前記筒形の他方の開口及び前記射出シリンダー本体の前記ロッド側油室の開口を貫通するピストンロッドを備えた射出シリンダーピストンと、
   前記筒形の一方の開口に挿通可能とし、前記一方の開口よりも小径のロッドと、前記増圧シリンダーの内部に配置され前記一方の開口よりも大径のテーパ部を有し、前記テーパ部が前記射出シリンダーピストンの射出前進と反対方向に付勢された増圧ロッドと、
   前記一方の開口と前記ロッドの間のスペースから前記増圧シリンダーの内部へ圧油を供給して、前記増圧シリンダーの他方の開口から前記射出シリンダーピストンを前進移動可能とし、射出前進が完了した後に、前記ロッド側油室の油圧の流れの停止とともに、前記ヘッド側油室の圧油の供給によって前記増圧シリンダーを前進移動させて、前記増圧ロッドの前記テーパ部により前記増圧シリンダーの前記一方の開口を閉塞し、前記射出前進と反対方向に付勢された前記テーパ部によって閉塞位置を保持したまま前記増圧シリンダーの内部の圧油を閉じ込めて増圧可能な油圧駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする射出装置。
2. 前記ロッド側油室と前記ヘッド側油室を繋ぎ、前記射出シリンダーピストンの射出前進時に前記ロッド側油室から前記ヘッド側油室へ圧油を供給可能なランアラウンド回路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. ヘッド側油室の給排口と、ロッド側油室の給排口を有する射出シリンダー本体のシリンダー室に筒形の増圧シリンダーを進退移動可能に配置し、前記増圧シリンダーの内部に射出シリンダーピストンを進退移動可能に貫通させて、前記増圧シリンダーの一方の開口に増圧ロッドのロッドをスペースを開けて挿通し、
   前記スペースから前記増圧シリンダーの内部へ圧油を供給して、前記増圧シリンダーの他方の開口から前記射出シリンダーピストンを前進移動させ、
   射出前進が完了した後に、前記ロッド側油室の油圧の流れの停止とともに、前記ヘッド側油室の圧油の供給によって前記増圧シリンダーを前進移動させて、前記増圧ロッドのテーパ部によって前記増圧シリンダーの前記一方の開口を閉塞し、前記射出前進と反対方向に付勢された前記増圧ロッドのテーパ部によって閉塞位置を保持したまま前記増圧シリンダーの内部の圧油を閉じ込めて増圧させることを特徴とする射出方法。
4. 前記ロッド側油室と前記ヘッド側油室を繋ぐランアラウンド回路を形成し、前記射出シリンダーピストンの射出前進時に前記ロッド側油室から前記ヘッド側油室へ圧油を供給することを特徴とする請求項３に記載の射出方法。

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