JP7068714B2 - 加圧ダイカスト・システムのため射出アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、加圧ダイカスト・システムのための射出アセンブリに関する。

知られているように、加圧ダイカスト・システムは、鋳造キャビティを液体金属で充填する機能を有する射出アセンブリ（射出部品）を有する。

従来の射出アセンブリは、油圧制御回路によって作動する射出シリンダーを有する。

現在の射出システムは、キャビテーション、ならびにその結果生じる圧力ピークおよび非常に高い温度という深刻な問題を有する。

これらの現象は、射出シリンダーがその動きによって鋳型を金属で充填した後に、突然停止した場合に生じる。

射出ピストンの突然の停止に起因して、射出シリンダーの環状チャンバから高速で押し出される作動油のカラムが崩壊し、キャビテーション現象を引き起こし、その結果圧力ピークおよび極端に高い温度が形成される（ディーゼル効果）。

射出シリンダーの環状分岐部における射出ステップの間に引き起こされるキャビテーションは、鋳造片の品質を損ない、圧力ピークの存在によって引き起こされる油圧部品の故障、およびキャビテーションによって引き起こされる高温のために、機械の休止期間、およびその結果としての生産の中断をしばしば伴う。

同時に、油圧制御回路の作動油は、大きなストレスを受け、その結果突然劣化し、冷却システムの強化が必要となり、その結果エネルギー消費が大きくなる。

特許文献１は、アキュムレータ、充填シリンダーのピストン空間、およびタンクに接続された増圧器を有する、金属ダイカストプラントを操作するための油圧切替え装置を開示している。

充填シリンダーのロッド空間から追い出された流体の流出を制御する制御弁の接続部が、片側ピストンロッドを有するピストンを備える作動シリンダーとして設計された増圧器のピストン空間に管路を介して接続されている。

欧州特許第２２９５１７１（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、引用された先行技術の欠点を克服する加圧ダイカスト・システムのための射出アセンブリを提供することである。

この目的の範囲内で、本発明は、あらゆるタイプのキャビテーション現象の発現を防止する射出アセンブリを提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、伝統的なタイプの射出アセンブリに対して少ない油圧制御構成要素によって構成される射出アセンブリを提供することである。

別の目的は、省エネルギーを可能にする射出アセンブリを提供することである。

本発明の別の目的は、その特定の構成上の特徴によって、使用時の信頼性および安全性を最大限保証することができるアセンブリを提供することである。

以降、より明らかになるこの目標ならびにこれらおよび他の目的は、液体金属を鋳造キャビティ内に射出するようになされた射出シリンダーを備える加圧ダイカスト・システムのための射出アセンブリによって達成され、射出シリンダーが油圧制御回路の油圧流によって作動し、油圧制御回路が射出シリンダー内の作動油の流れを遮断および解放する油圧クッションを備え、油圧シリンダーが射出速度を制御しかつ射出シリンダー内のキャビテーションを防止するためにプリセット値の逆圧を提供し、射出シリンダーがピストン側チャンバおよび環状チャンバを形成する射出ピストンを備え、油圧クッションが、ピストンが設けられた、円筒体内で軸方向に動くステムを含む円筒体を備え、ピストンが円筒体の内容積を縮小チャンバとより大きなチャンバとに分割し、射出アセンブリが、油圧クッションの円筒体がステムに対向する静止面を備え、静止面がステムの表面よりも小さいことを特徴とする。

さらなる特徴および利点は、添付図面において非限定的な例として示される、本発明の好ましいが排他的ではない実施形態の説明からより明らかになるであろう。

本発明による射出アセンブリの油圧図である。

引用された図を参照すると、全体的に参照番号１で示される本発明による射出アセンブリ（射出部品）は、液体金属を鋳型２１内に射出するようになされた射出シリンダー１９を含む。

本発明によると、油圧制御回路は、アキュムレータ２０と射出シリンダー１９との間の入力部に挿入され、射出プロセスの全容（全プロセス）を制御するただ１つの制御弁２２を有する。

射出シリンダー１９を動かすのに必要な作動油は、アキュムレータ２０から取り出され、制御弁２２および逆止弁２によって、射出シリンダー１９のピストン側チャンバ４に導入される。

アキュムレータ２０は、所与の圧力の作動油で満たされている。
射出シリンダー１９には、ダクト１５、６、および１８によってアキュムレータ２０に接続された環状チャンバ５も設けられている。ダクト６には逆止弁７が設けられている。

本発明によると、油圧制御回路は、円筒体内で軸方向に動くピストン１１が設けられたステム（細長部）８を備える円筒体によって構成された油圧クッション１３を有する。

ピストン１１は、円筒体の内容積を縮小チャンバ１０とより大きなチャンバ１２とに分割する。

油圧クッション１３のダクト１６は、縮小チャンバ１０を、ダクト１５と、挿入弁１４よってタンク２３に接続されたダクト１７とに接続する。

油圧クッション１３の円筒体は、ステム（細長部）８の表面よりも小さな対向する静止面９を有するため、ステム８は、縮小チャンバ１０のダクト１６の入口を密閉することができる。

油圧クッション１３の静止面９は、油圧クッション１３のステム８よりも３５％小さい。
油圧クッション１３は、ダクト１８によってアキュムレータ２０にも接続されている。

本発明による射出アセンブリが設けられた加圧ダイカスト・マシンの射出動作は、以下のステップを含む。

第１のステップでは、容器内部の溶融金属を鋳造キャビティ２１内に入るまで圧縮するために、射出シリンダー１３をゆっくりと動かし、同時に溶融金属を充填するための容器内に存在する、図では見えない孔を閉じる。

第１のステップの射出スピードは、一例として０．０２～０．８０ｍ／秒である。

射出シリンダー１３を動かすために必要な作動油は、アキュムレータ２０から取り出され、制御弁２２および逆止弁２によって、射出シリンダー１９のピストン側チャンバ４に導入される。アキュムレータ２０は、所与の圧力の作動油で前もって充填されている。

射出シリンダー１９の環状チャンバ５内に存在する作動油は、第１のステップの動きに従って押し出され、ダクト１５および６、逆止弁７、ならびにダクト１８を通ってアキュムレータ２０に挿入される。

このステップの間、油圧クッション１３は、その初期位置に留まり、油圧クッションへのダクト１６の入口は、油圧クッション１３の静止面９が油圧クッションのステム８よりも３５％小さいため密閉されている（遮断されている）。

第１のステップの間、ダクト１６および１８内には、常に同じ圧力がある。これらの条件は、ピストン１１が表面９を介してダクト１６に押しつけられる５５％大きな力を確実にし、したがって、通路を密閉する。

同時に、油圧クッション１３の縮小チャンバ１０は、挿入弁１４によって、タンク２３に直接、圧力がかけられることなく接続されている。

第２のステップでは、溶融金属は、射出ピストン３の動きによって高速かつ限られた力で鋳型２１のキャビティに押し込まれる。

一例として、第２のステップの期間は、４０～８０ミリ秒の間で可変であり、射出速度の範囲は、２～１０ｍ／秒である。

制御弁２２をさらに開くことによって、第２のステップのより速い速度が得られる。

弁２２は、第１のステップおよび第２のステップの両方において作動油の量を制御することができるようにサイズ調整されている。

第２のステップの間も、射出シリンダーを動かすのに必要な流体は、アキュムレータ２０から取り出され、制御弁２２および逆止弁２を通って、プログラムされた量で射出シリンダー１９のピストン側チャンバ４に導入される。

射出シリンダー１９の環状チャンバ５内に存在する作動油は、第２のステップの動きによって外部に押し出され、ダクト１５および１６を通って、油圧クッション１３のチャンバ１０に挿入される。

静止部分９の通路の開放を得るために、第２のステップの開始と共に、迅速応答挿入弁１４も付勢されて、位置Ｂに切り替えられる。

したがって、非常に短い時間で、油圧クッション１３の縮小チャンバ１０のタンクへの接続が中断され、同時に、ダクト１７を油圧クッション１３の縮小チャンバ１０に接続し、したがって、縮小チャンバ１０内でダクト１６および１７内と同じ圧力が得られる。

このようにして、油圧クッションのステム８よりも４倍大きい表面が活性化され、油圧クッション１３のピストン１１によって、ダクト１６および１７を通ってチャンバ１０内部に入る作動油を堆積させることが可能になる。

同時に、油圧クッション１３のステム８の動きによって生成された作動油は、一定の圧力で、ダクト１８を通ってアキュムレータ２０に排出される。

油圧クッション１３の作用面が４倍に増えた結果として、ダクト１５、１６、１７内および射出シリンダー１９の環状チャンバ５内で必要とされる圧力は、第１のステップの圧力に対してちょうど２５％に減少し、この圧力は、第２のステップ全体を通して一定のままである。

このようにして、射出シリンダー１９によって鋳型２１を溶融金属で充填するのに必要な力が確保される。

鋳型２１が溶融金属で充填されると、数ミリ秒のうちに、射出量は、衝撃のためにゼロに減少する。

必要に応じて、本発明によるシステムは、より激しくない衝撃を得るために早めに速度を低下させる（ブレーキをかける）こともできる。

すべての場合において、射出シリンダー１９の環状部分５内部にキャビテーションが存在しないことが、油圧クッション１３によって、およびその結果として生じる、管路圧に対して２５％減少した圧力によって保証される。

射出シリンダー１９の環状チャンバ５内に、およびダクト１５、１６、１７内に存在する作動油のカラムは、分裂せず、管路圧の２５％に等しい正圧を維持する。

本方法の第３のステップは、鋳造片を冷却するための時間を含み、すなわち、この第３のステップの開始と同時に、制御弁２２は、閉位置に切り替えられ、挿入弁１４は、初期位置Ａに動かされ、こうして冷却時間中に、射出シリンダー１９の環状チャンバ５および油圧クッション１３の縮小チャンバ１０の、タンク２３に排出するための管路への接続と、その結果として圧力のゼロへの低下と、を達成する。

アキュムレータ２０内および油圧クッション１３のステム８上に存在する管路圧は、油圧クッション１３のピストン１１をその初期位置に押し込み、油圧クッション１３の縮小チャンバ１０に向かうダクト１６の入口を再び閉じる。

ピストン１１が初期位置に向かって動くと、縮小チャンバ１０内に存在し、第２のステップの動き中に堆積した作動油が、挿入弁１４を通ってタンク２３内に排出される。

本方法の第４のステップは、スプルーの放出を含み、すなわち、制御弁２２は、低い制御値で開に切り替えられ、射出シリンダー１９のピストン３は、低速で再び前進し、その結果、スプルーが放出される。

スプルーの放出が始まると、挿入弁１４は、位置Ｂに切り替えられ、射出シリンダー１９の環状チャンバ５内に存在する作動油は、シリンダーの動きによってダクト１５、１６を通って外部に押し出され、油圧クッション１３の縮小チャンバ１０内に蓄積される。

スプルーの放出のための動きの終了時に、制御弁２２は、再び閉位置に切り替えられ、こうして射出ピストン３の正確な停止を得る。

同時に、挿入弁１４は、位置Ａに切り替えられ、したがって縮小チャンバ１０は、再び排出管路、すなわちタンク２３に接続される。

アキュムレータ２０内に存在し、その結果として油圧クッション１３のステム８上にも存在する圧力は、ピストン１１をその初期位置に押し戻す。

縮小チャンバ１０内の作動油は、タンク内に排出され、動きの終了時に、ダクト１６の入口９を再び密閉する。

ピストン１１の縮小チャンバ１０は、再び排出管路に接続され、その結果ゼロ圧力になる。

本方法の第５のステップは、射出ピストン３の戻りによって構成され、すなわち、自動サイクルの終了時に、射出ピストン３は、その初期位置に後退する。

実際に、本発明は、意図された目標および目的を達成し、より効果的な動作を得るために作動油の流れを遮断／解放することを含む油圧クッションの革新的な概念によって著しく改善された加圧ダイカストのための射出アセンブリを提供することが分かった。

油圧クッションは、電気的な指令で解放することができる弁を遮断する機能も有する。

本発明のさらなる利点は、油圧制御回路の構成要素の削減によって構成される。

本発明による油圧クッションを有する新規の射出アセンブリは、射出プロセスの終了時にあらゆる形態のキャビテーションを防止し、その結果として圧力ピークおよび非常に高い温度を防止するように設計された。

本発明による射出アセンブリは、射出シリンダーが、その動きによって鋳型を金属で充填した後に、突然停止するときに生じるキャビテーション現象を効果的に防止する。

射出ピストンの突然の停止に起因して、射出シリンダーの環状チャンバから高速で外部に押し出される作動油のカラムが崩壊し、キャビテーション現象を生成し、その結果圧力ピークおよび非常に高い温度が形成される（ディーゼル効果）。

射出シリンダーの環状分岐上に新規の油圧クッションが存在することによってあらゆる形態のキャビテーションが回避されることに加えて、油圧クッションの存在によって、従来のタイプのアセンブリの射出シリンダーの環状分岐に通常挿入されている、射出運動の流量／流速制御のためのサーボ弁の存在が不要になる。

射出シリンダーの環状分岐において射出ステップの間に引き起こされるキャビテーションは、鋳造部品の品質を損ない、圧力ピークの存在によって引き起こされる油圧部品の故障、およびキャビテーションに起因して形成される高温のために、機械の休止時間、およびその結果としての生産の中断をしばしば伴う。同時に、従来のマシンでは、作動油は、激しいストレスを受け、その結果突然劣化し、その結果より大きなエネルギー消費で冷却するために、改善された冷却システムを必要とし、このエネルギーは、本明細書に記載の本発明の場合は、大幅に減少する。

油圧クッションの存在によって提供されるさらなる利点は、プリセットされた逆圧を用いた第２のステップの間の「貯留槽（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）」機能、およびそれに続くプリセットされた作動圧を用いたスプルーの放出によって構成される。

この逆圧は、２つのステップ間の正しい動作にとって非常に重要である。

プリセット値を有する逆圧によって、射出速度を正確に制御し、射出シリンダーの環状部分にキャビテーションが確実に存在しないようにすることができる。

本出願は、２０１６年１２月１３日に申請された伊国特許出願第１０２０１６０００１２５９２７号明細書の優先権を主張し、その主題は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

1. 液体金属を鋳造キャビティ内に射出するようになされた射出シリンダーを備える加圧ダイカスト・システムのための射出アセンブリであって、前記射出シリンダーが油圧制御回路のアキュムレータからの油圧流によって作動し、前記射出シリンダーはピストン側チャンバおよび環状チャンバを形成する射出ピストンを備え、前記油圧制御回路が前記射出シリンダーの前記環状チャンバから出る作動油の流れを遮断および解放する油圧クッションを備え、前記油圧クッションが射出速度を制御しかつ前記射出シリンダー内のキャビテーションを防止し、前記油圧クッションが、ピストンが設けられたステムを含む円筒体を備え、ピストンが付された前記ステムは前記円筒体内で軸方向に動き、前記ピストンが前記円筒体の内容積を縮小チャンバとより大きなチャンバとに分割する、射出アセンブリにおいて、
   前記縮小チャンバに作動油を溜めて、前記縮小チャンバにダクトを介して接続されている前記射出シリンダーの前記環状チャンバ内の圧力を低く維持するように調節して、前記射出シリンダー内のキャビテーションを防止し、
   前記縮小チャンバから作動油を排出し、前記アキュムレータからの作動油の圧力により前記ピストンを押し戻し、前記縮小チャンバに接続されたダクトの入口を前記ピストンが密閉する、
   ことを特徴とする、射出アセンブリ。
2. 前記油圧制御回路が、作動油のアキュムレータと前記射出シリンダーとの間の入力部に挿入された単一の制御弁を備え、前記単一の制御弁が常に射出プロセスの射出全容を制御することを特徴とする、請求項１に記載の射出アセンブリ。
3. 前記制御弁と前記射出シリンダーとの間の前記油圧制御回路に挿入された逆止弁を備えることを特徴とする、請求項２に記載の射出アセンブリ。
4. 前記射出シリンダーの前記環状チャンバが、前記逆止弁が設けられた少なくとも一つのダクトによって前記アキュムレータに接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の射出アセンブリ。
5. 前記油圧制御回路が前記入口に前記油圧クッションのダクトを備え、前記ダクトが前記縮小チャンバを前記射出シリンダーの前記環状チャンバに接続されたダクトに接続し、前記縮小チャンバは挿入弁によってタンクに接続され、前記油圧クッションがダクトによって前記アキュムレータに接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の射出アセンブリ。
6. 前記圧力はダクトを介してアキュムレータからステムに向かって来るものであり、前記ステムによって付加される力によって、前記ダクトを前記縮小チャンバに対して密閉することを特徴とする、請求項１に記載の射出アセンブリ。

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