JP7142091B2 - 射出バルブの自動チューニングのためのシステムを備えるダイカストマシン - Google Patents

Description

本発明は、特に軽合金をダイカストするための油圧作動ダイカストマシンに関する。特に、本発明の目的は、射出バルブ、すなわち射出供給バルブ及び／または射出排出バルブ、を開くための自動チューニングシステムを備える、射出プロセスの管理のためのバルブを備えるマシン射出アセンブリである。

知られているように、そのようなマシンは、作られる部品に対応する空洞を形成し、ダイ閉鎖アセンブリと、ダイに注がれた溶融金属に圧力をかけるための射出ピストンを備える射出アセンブリとからなるために連結する２つのダイの半分からなるダイを操作する。

射出ピストンによってダイに溶融金属を射出している間、鋳造経路を満たすために必要である第１の低速射出ステップと、十分に空洞を満たすために必要である第２の高速射出ステップがある。

射出ピストンを操作するために、射出供給バルブと射出排出バルブが提供され、その開放は、低速ステップとその後の高速ステップを正確に実行するために、注意深く制御される。

低速ステップの間、射出バルブは、速度と開く時間が相対的に低いため（速度は一般に＜１ｍ／秒）、優れた反応を有する閉じたループで典型的に制御される。

高速ステップ（通常、２－７ｍ／秒）は、閉じたループの制御が、正しく用いられ、特にバルブの動力学が確立された時間内でバルブの必要な開放に反応及び補償できないため、問題がある。結果として、高速ステップの間、射出ピストンは、望まれたものより低速である。
従来技術の射出アセンブリの実施例は、独国特許第２１３８１７４号、米国特許公開第２００１／０４４６７１号、米国特許第５８７０３０５号、米国特許第４８８１１８６号に開示されている。

独国特許第２１３８１７４号 米国特許公開第２００１／０４４６７１号 米国特許第５８７０３０５号 米国特許第４８８１１８６号

本発明の目的は、上記問題を克服でき、同時に本分野の要求に合う射出バルブの少なくとも１つの自動チューニングシステムを備えるダイカストマシンを作り出すことである。

そのような目的は、請求項１によって作られるダイカストマシンによって達成される。従属請求項は、さらに本発明の実施形態を定義する。

本発明によるダイカストマシンの特徴及び利点は、添付された図に従って、非限定の実施例として提供される、以下に与えられる記載から明確になるであろう。

本発明の実施形態によるプロセスを管理するためのバルブを備える、ダイカストマシンの射出アセンブリの機能図を示す。 前記ピストンのストロークの関数として、第１及び第２の射出ステップの間の射出ピストンの速度の傾向を描くグラフである。 本発明による射出供給バルブの開放を自動チューニングするためのシステムの操作を描くフローチャートである。

図１を参照しながら、油圧作動ダイカストマシンの射出アセンブリは集合的に１で示される。

射出アセンブリ１は、先端端部２２と反対の後端端部２４の間の移動軸Ｘに沿って延在する射出ピストン２０を備える。射出ピストン２０は、油圧駆動によって当該移動軸Ｘに沿って命令で移動できる。

射出アセンブリ１は、また、射出ピストン２０を外向きの移動を目的とする液体を含み、圧力をかけるための、射出ピストン２０の上流、すなわちその後端端部２４の上流に、主圧力室２６を有する。

さらに、射出アセンブリ１は、主液体注入口２８及び主注入口２８と主室２６の間に設置され、主室２６から主注入口２８への液体の戻りを防ぐために適した遮断バルブ１０２を備える。

例えば、当該遮断バルブ１０２は、本出願人の名において、欧州特許公開２９４２１２７号に含まれる教示によって作られる。

マシンはさらに射出ピストン動作回路２０のための（例えば圧力をかけた窒素を含む、関連シリンダから負荷できる）第１の蓄圧室３０を備える。当該第１の蓄圧室３０は、主注入口２８の上流に接続され、当該蓄圧室３０と当該注入口２８の間に比例射出供給バルブ１０４が作動する。

当該射出供給バルブ１０４は、電気的に制御され、バルブ開放の関数として信号を検知するために適した位置トランスデューサ２０４によってフィードバック駆動される。

主圧力室２６は、さらに排出口に接続された射出排出口２９に接続され、それに沿って射出戻り排出バルブ１０５が作動する。

射出アセンブリ１は、さらに射出ピストン２０の戻り移動のための圧力液体を供給するための戻り注入口３４に接続された射出ピストン２０の後端端部２４の下流の主背圧チャンバ３２を備える。

戻り注入口３４は、上流にポンプ３８が配置された、典型的に電気モータで作動するポンプ供給３６と上流で接続される。

射出戻りバルブ１０６は、供給ポンプ３６と戻り注入口３４の間に配置される。

さらに、ポンプ供給３６から分岐され、排出口に接続される、比例最大ポンプ圧力バルブ１０８は、ポンプ排出口３８において圧力を調整するために配置される。

主背圧室３２は、さらに排出口に接続された戻り排出口４０に接続され、それに沿って電気的に制御され、比例射出排出バルブ１１２の開放の関数として信号を放出するために適した位置トランスデューサ２１２を備える、当該バルブが配置される。

さらに、射出アセンブリ１は、蓄圧室３０によって供給される圧力より高い主室２６に含まれる液体の圧力を増すために適した圧力倍率手段を備える。

当該圧力倍率手段は、例えば、主室３０の圧縮で動作するのに適切な先端端部４４と対向する後端端部４６の間の射出ピストン２０の移動軸Ｘと一致する、倍率軸Ｙに沿って延在する倍率ピストン４２を備える。

倍率ピストン４２は、倍率軸Ｙに沿って命令で移動できる。

圧力倍率手段は、さらに倍率ピストン４２の上流に二次圧力室４８と、圧力液体を供給するために、二次室１００の上流に二次液体注入口５０を備える。

マシンは、さらに二次注入口５０に接続される（関連する再充電シリンダを備える）第２の蓄圧室５２を備え、第２の蓄圧室５２と二次注入口５０の間に倍率解放バルブ１１４が設置される。

二次圧力室４８は、さらに排出口に接続された倍率戻り排出口５４に接続され、それに沿って倍率戻り排出バルブ１１６が配置される。

さらに、倍率手段は、二次戻り注入口５８によって第２の蓄圧室５２に接続される、倍率ピストン４２の後端端部４６の下流の、二次背圧室５６を備える。

当該二次戻り注入口５８に沿って、第２の蓄圧室５２と二次背圧室５６の間で、主倍率バルブ１１８が比例して、電気的に制御可能で、バルブの開放による信号を放出するために適した位置トランスデューサ２１８を備えて、作動する。

最後に、第１の補助ピストン６０は、倍率戻り排出バルブ１１６を主倍率バルブ１１８と接続し、排出口に取り付けられ、第２のピストン６２は、倍率戻り排出バルブ１１６を射出戻り排出バルブ１０５と接続する。

さらに射出アセンブリ１は、
－射出ピストン２０の位置を検知するための、例えばエンコーダなど、射出ピストン位置センサ２２０と、
－主背圧室３２の圧力を検知するための、主背圧室圧力トランスデューサ２３２と、
－主圧力室２６の圧力を検知するための、主圧力室圧力トランスデューサ２２６と、
－二次背圧室５６の圧力を検知するための、二次背圧室圧力トランスデューサ２５６と、を備える。

図２で描かれるように、ダイカスト法は、第１の射出ステップを備え、射出ピストン２０は、溶融金属がダイに提供される鋳造経路を満たすことができるように、減速して進む。

第１の射出ステップにおいて、射出供給バルブ１０４の制御された部分開放のために、圧力液体は、例えば、１５０ｂａｒの名目圧力で、主注入口２８に供給され、主遮断バルブ１０２を開放する結果として、これから主室３０に供給される。

射出排出バルブ１１２の制御された開放によって、主背圧室３２は、排出口に設定され、その結果主圧力室３０の液体の動作及び主背圧室３２の液体の反対の動作は、所望の速度で、射出ピストン２０の外向推力を生成する。

続いて、好ましくは前のステップから中断することなく、本発明の方法は、第２の射出ステップを提供し、射出ピストン２０は、高速で進む。例えば、射出ピストン２０が、最大７ｍ／秒に到達する速度Ｖｓｅｔで動くことが望ましい。

第２の射出ステップにおいて、例えば全ての、射出供給バルブ１０４の制御された開放において、圧力液体は、より大きな流量で主注入口２８に供給され、遮断バルブ１０２を開放する結果として、これから主圧力室３０に供給される。

さらに、射出排出バルブ１１２の制御されたさらなる開放のために、主背圧室３２は、排出口に設定されることが好ましく、その結果、主室３０の液体の動作と主背圧室３２の液体の反対の動作は、所望の高速度において、射出ピストン２０の外向推力を生成する。

後にさらに、好ましくは前のステップを中断することなく、本発明の方法は、第３の射出ステップを提供し、射出ピストンは、ほとんど０の速度で作動するが、これから固化する際に、溶融金属を推し進めるための高推力を溶融金属に働かせ、冷却によって引き起こされる収縮を相殺する。

第３の射出ステップにおいて、圧力倍率手段は、稼働される。

特に、圧力液体は、二次注入口５０に供給され、倍率解放バルブ１１４の制御された開放に続いて、そこから二次圧力室４８に供給される。二次背圧室５６は、主倍率バルブ１１８によって、制御された方法で、圧力液体が供給され、その結果、倍率ピストン４２は、主圧力室３０に存在する液体に推力動作を働かせ、例えば最大５００ｂａｒに、その圧力を増加する。

結果として、主注入口４０と主圧力室３０の間の圧力差に敏感な遮断バルブ１０２は、閉じた形態を取り、流体的に主注入口４０と主圧力室３０を分離する。

高圧にされた主圧力室３０の液体は、その結果射出ピストン２０を作動し、そして当該ピストンはダイの金属に所望の動作を働かせ、収縮を相殺する。

第３の射出ステップが完了した後、倍率手段は、動作を停止させられる。特に、倍率ピストン４２は、二次背圧室５６に供給される圧力液体と、倍率戻り排出バルブ１１６の開放によって、二次圧力室４８の排出口への接続の利点によって戻りストロークを実行する。

さらに、射出ピストン２０は、射出戻りバルブ１０６を開放することにより、戻り注入口３４と供給ポンプ３６を通って主背圧室３２に供給される圧力流体の利点と、射出戻り排出バルブ１０５を開放することによる主圧力室３０の排出口の接続によって、戻りストロークを実行する。

マシンは、さらに当該センサ及び／または当該トランスデューサによって放出された信号の関数として及び／または所定の管理プログラムの関数として、当該バルブの開放と閉鎖を制御するために、当該バルブ及び／または当該センサ及び／またはトランスデューサに動作可能に接続された例えば電子制御ユニット、すなわちプログラマブルＰＬＣまたはマイクロプロセッサを備える、管理手段３００を備える。

本発明によると、本発明のマシンは、少なくとも１つの射出バルブ、すなわち以下に描かれるように射出供給バルブ１０４及び／または射出排出バルブ１１２の、自動チューニング開放システムを備える。

提示の明確性のために、以下の記載は、射出供給バルブに関するが、本発明は、また射出排出バルブに同じ方法で適用できる。

提示の明確性のために、さらに、以下射出供給バルブを参照される。しかしながら、本発明の変形の実施形態によると、いくつかの射出供給バルブは、それぞれ平行に提供され、及び／またはいくつかの射出排出バルブは、それぞれ平行に提供される。

最後に、提示の明確性のために、ダイカストのｎ回サイクルの実行のために、第２の射出ステップの間、設定点速度Ｖｓｅｔの実現が提供される。当該値Ｖｓｅｔは、管理部プログラムの操作者によって手動で入力されるまたは同じ管理プログラムによって提供される。

自己調整システムは、所望の速度Ｖｓｅｔ及びＤＥＬＴＡ修正Ｖｒｅｇ＝ｆ（Ｖｓｅｔ，ＤＥＬＴＡ）によりチューニング速度を計算する。

最初に、第ｎサイクルにおけるＤＥＬＴＡは、ｎｕｌｌであり、Ｖｒｅｇ＝Ｖｓｅｔである。

第ｎサイクルにける射出供給バルブ１０４の開放は、（言及されたように、第ｎサイクルにおいて、所望の速度Ｖｓｅｔに等しい）チューニング速度Ｖｒｅｇにより調整される。

本発明のマシンは、第ｎのダイカストサイクルを実行し、その間、第２の射出ステップにおいて、射出供給バルブ１０４は、チューニング速度Ｖｒｅｇによって開放される。第ｎサイクルの間、第２の射出ステップの間射出ピストン２０によって到達される平均実効速度Ｖｅｆｆが（センサによる検知または射出ピストン位置センサ２２０によって検知される位置に基づく計算によって）定義される。

自動チューニングシステムは、所望の速度及び平均実効速度Ｖｅｆｆの間の第ｎサイクルにおいて見つけられる差によるＤＥＬＴＡ修正（ＤＥＬＴＡ＝ｆ（Ｖｓｅｔ，Ｖｅｆｆ）を決定する。

例えば、当該ＤＥＬＴＡ修正は、所望の速度Ｖｓｅｔ及び平均実効速度Ｖｅｆｆの第ｎサイクルの差に等しい（ＤＥＬＴＡ＝Ｖｓｅｔ－Ｖｅｆｆ）。

ＤＥＬＴＡ修正は、自動チューニングシステムが第（ｎ＋１）サイクルに用いるチューニング速度Ｖｒｅｇ＝ｆ（Ｖｓｅｔ，ＤＥＬＴＡ）を再計算するために用いられる。

例えば、チューニング速度Ｖｒｅｇ＝Ｖｓｅｔ＋ＤＥＬＴＡである。

第（ｎ＋１）サイクルにおいて、第２の射出ステップの間の射出供給バルブ１０４の開放は、上記から見られるように、所望の速度Ｖｓｅｔと平均実効速度Ｖｅｆｆの間の第ｎサイクルにおいて見つけられた差に依存する新しいチューニング速度Ｖｒｅｇによってチューニングされる。

最終的に、本発明による自動チューニングシステムは、あらかじめ定義された所望の速度及び前のダイカストサイクルにおいて測定された実効速度の差に依存するチューニング速度によるあらかじめ定義されたダイカストサイクルの第２の射出ステップの間、射出供給バルブ１０４の開放を調整することを提供する。

本発明の実施形態によると、図３に従って、自動チューニングシステムは、あらかじめ定義されたサイクルの数Ｎ＊の実効を提供し、その終わりにおいて、平均修正ＤＥＬＴＡｄｅｆが定義され、生産サイクルにおける射出供給バルブ１０４の開放を調整するために用いられる。

さらに、１つは、あらかじめ定義されたダイに、上記プロセスによって定義された平均修正ＤＥＬＴＡｄｅｆを割り当てることができ、その結果、１つは、あらかじめ定義されたダイが不活性の期間または別のダイに置き換わった後、再使用されるとき、後に当該平均修正を使用することができる。

革新的に、上記射出供給バルブを開放するための自動チューニングシステムは、記載された問題を解き、特に１つは、射出ピストンにおいて第２の射出ステップで望まれた速度に非常に近い速度を得ることができる。

当業者は、付随する要求に合わせるために、続く請求項によって定義される保護の範囲内に全て含まれる、上記自動チューニングシステムを変更することができる。

Claims (4)

1. ダイカストマシンの射出アセンブリ（１）であって、
   金属射出ステップの間、所望の速度（Ｖｓｅｔ）が定義されるマシンのダイで溶融鋳造金属を操作するために並進制御可能な射出ピストン（２０）と、
   前記射出ピストン（２０）の外側への並進を目的とした流体を収容及び加圧をするための、前記射出ピストン（２０）の上流の、主圧力室（２６）であって、前記主圧力室（２６）は、さらに、排出口に接続された射出排出口（２９）に接続され、射出戻り排出バルブ（１０５）がそれに沿って作動する、主圧力室（２６）と、
   液体を主注入口（２８）に供給し、主遮断バルブ（１０２）を開放する結果として前記主注入口（２８）から前記主圧力室（２６）へ供給する、比例射出供給バルブ（１０４）と、
   前記射出ピストン（２０）の戻り並進のための圧力液体を供給するための戻り注入口（３４）に接続された前記射出ピストン（２０）の後端端部（２４）の下流の主背圧室（３２）であって、前記戻り注入口（３４）は、上流にポンプ（３８）が配置された、供給ポンプ（３６）と上流で接続される、主背圧室（３２）と、
   前記供給ポンプ（３６）と前記戻り注入口（３４）の間に配置された射出戻りバルブ（１０６）と、
   前記主背圧室（３２）から液体を排出するための比例射出排出バルブ（１１２）であって、そのため前記主圧力室（２６）の流体の動作と前記主背圧室（３２）の液体の反対の動作は、チューニング速度（Ｖｒｅｇ）に従って開放が制御された前記射出ピストン（２０）の並進の動作の外向推力を生成する、比例射出排出バルブ（１１２）と、
   自動チューニング射出バルブ（１０４）の開放システムであって、所定のダイカストサイクル中の前記自動チューニング射出バルブ（１０４）の開放は、前記チューニング速度（Ｖｒｅｇ）に従って、調整され、前記射出ピストンの前記所定の所望の速度（Ｖｓｅｔ）と前のダイカストサイクルで検知された前記射出ピストンの実効速度（Ｖｅｆｆ）の差の関数として決定される、射出アセンブリ（１）。
2. 決定されたサイクルにおける前記チューニング速度は、前記所定の所望の速度と前のダイカストサイクルにおいて測定された実効速度の差に等しい、すなわち、Ｖｒｅｇ＝Ｖｓｅｔ－Ｖｅｆｆである、請求項１に記載の射出アセンブリ（１）。
3. 前記自動チューニング射出バルブ（１０４）の開放システムは、２－７ｍ/ｓｅｃの高速射出ステップの間のみ作動する、請求項１または２に記載の射出アセンブリ（１）。
4. 前記自動チューニング射出バルブ（１０４）の開放システムは、所定の数のダイカストサイクルにおいてのみ動作し、
   その後、前記チューニング速度（Ｖｒｅｇ）を得るための所望の速度（Ｖｓｅｔ）の平均修正（ＤＥＬＴＡｄｅｆ）が定義され、
   前記平均修正は、前記ダイと関連する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出アセンブリ（１）。

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