JPH0259025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はダイカストマシンや射出成形機等の射
出成形装置における射出速度制御方法に関するも
のである。

［従来技術］ 第１図は標準的なものとして考えられるダイカ
ストマシンの射出シリンダおよび射出速度制御装
置の構成図である。図において、射出シリンダ１
のピストンロツド２にはカツプリング３を介して
射出プランジヤ４が連結され、この射出プランジ
ヤ４の先端には射出スリーブ５内を摺動するプラ
ンジヤチツプ６が固定されている。ピストンロツ
ド２の移動によつてプランジヤチツプ６が射出ス
リーブ５内で前進すると、図示しない金型のキヤ
ビテイ内に容湯が射出されるようになつている。
また、カツプリング３にはストライカ７が連結さ
れており、このストライカ７によつて複数のリミ
ツトスイツチ８ａ〜８ｅを順次オン・オフするよ
うになつている。リミツトスイツチ８ａはピスト
ンロツド２の後退限位置に設けられ、リミツトス
イツチ８ｂは射出される溶湯が図示していない金
型のゲート部にさしかかる直前で低速射出をさら
に低速にする位置、リミツトスイツチ８ｃは溶湯
の一部が金型のゲート部を通り金型キヤビテイ内
に若干入つて低速射出から中高速射出へ切替える
位置、リミツトスイツチ８ｄは溶湯が金型キヤビ
テイ内にかなり入つて中高速射出から高速射出へ
切替える位置にそれぞれ設けられ、リミツトスイ
ツチ８ｅはピストンロツド２の前進限位置に設け
られている。

一方、リミツトスイツチ８ａ〜８ｅの出力信号
は信号検出器９へ入力され、この信号検出器９の
出力信号は制御信号発生器１０へ入力される。制
御信号発生器１０においては、この入力信号に基
づいて射出プランジヤ４の射出ストロークが射出
速度の変更点に達したかどうかが検出される。射
出ストロークが射出速度の変更点に達したなら
ば、速度設定器１１にあらかじめ設定されている
目標射出速度に対応したアナログ信号が制御信号
発生器１０から油圧駆動形のサーボバルブ１２に
送出される。サーボバルブ１２は電磁切替弁１３
ａや液圧回路１３によつて射出シリンダ１に接続
されており、入力されたアナログ信号に応じてそ
の開度が制御され、これによつて射出シリンダ１
に導入する液量が調整され、射出シリンダ１内の
ピストンロツド２に連結された射出プランジヤ４
の移動速度が制御される。すなわち、射出速度は
その変更点毎に送出される制御信号によつて目標
速度に制御されることになる。

第２図はこのような制御によつて変化する射出
速度のパターンの一例を示すグラフである。横軸
に射出プランジヤのストローク、縦軸に射出速度
をとつてある。ａ点は射出プランジヤ４が連結さ
れたピストンロツド２が後退限位置にある状態で
あり、このとき、リミツトスイツチ８ａ〜８ｅは
すべてオンになつている。そして、射出プランジ
ヤ４が前進するにしたがつてリミツトスイツチ８
ａ〜８ｄは順次オフになつてゆく。ここで、ま
ず、射出プランジヤ４を目標速度V₁に向つて変
化させ、行程前半の低速域ではこの射出速度を保
持して溶湯を射出スリーブ内に充填しようとす
る。やがて、溶湯が図示していない金型のゲート
部にさしかかつた直前のｂ点でリミツトスイツチ
８ｂがオフになると、射出速度がいつたんV₂に
落ち、溶湯のガスの巻込みが極力おさえられ、溶
湯の一部が金型のキヤビテイ内に少し入つた状態
のｃ点でリミツトスイツチ８ｃがオフになると、
次に、射出速度がV₃に向けて変化し、溶湯が金
型のキヤビテイ内にかなり入つて、射出速度を非
常に上げても溶湯中にガスの巻込みがほとんどな
い状態になつた点ｄでリミツトスイツチ８ｄがオ
フになつたら、射出速度はV₄に向つて立上がり、
その後、V₄の高速射出速度を保つて射出が行な
われる。そして、溶湯が金型のキヤビテイ内に充
分に充填されて射出プランジヤ４の前進が止まれ
ば射出が完了する。射出完了位置はｆ点である。
その後、射出された溶湯が凝固し、冷却したら、
図示していない可動金型の型開速度に応じて射出
プランジヤ４も幾分前進する。そして、射出プラ
ンジヤ４の前進限でリミツトスイツチ８ｅがオフ
になれば、射出プランジヤ４を後退させる。勿
論、射出途中において、射出速度の変更点をさら
に多く設けると、その分だけ多数のリミツトスイ
ツチが必要となる。

また、多数のリミツトスイツチを設けるかわり
にマグネスケールを用いて連続的にストローク位
置を検出することもできる。

しかしながら、このような従来のものでは、ス
トロークの位置信号を発生するため検出手段とし
て多数のリミツトスイツチを配列したり、マグネ
スケールを設けたりする必要があるため、装置が
高価になり、また各変更点の設定が難しく、面倒
であり、したがつて、現場で作業者に喜ばれない
という欠点があつた。

また、射出速度や速度変化のパターンなどをい
ろいろ変えるのが面倒であるという欠点があつ
た。

また、従来は、射出製品の形状によつては湯回
り状態を良くするために高速射出速度を比較的に
小さくする方が良い場合もあつたが、その場合、
高速射出速度が比較的に小さいので、押湯効果が
充分でなく、必ずしも緻密な良品質の射出製品が
できるとは限らない。

［発明の目的および構成］ 本発明はこのような従来の欠点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところ
は、簡単な速度指令手段や適宜選択し得る射出速
度変更のパターンを用いて、射出開始後の低速立
上り作動時に、ある程度パターン化した射出速度
の制御が簡便にできるような射出速度制御方法を
提供することにある。

本発明はこのような目的を達成するために、高
速域において、高速射出速度と、射出速度制御装
置にあらかじめ入力しておいた高速域後半におい
て射出速度をさらにいつきに増加させて高速域終
端で最高射出速度に到達する傾向の増加パター
ン、射出速度を減少させる傾向の減少パターン、
もしくは、射出速度を変化させない傾向の不変パ
ターンの三つのうちの増加パターンを含む二つ以
上のうちからいずれか一方を選んだ速度変更パタ
ーンと、速度を変更させる場合は、前記速度変更
パターンの始点を指令して制御するようにしたも
のである。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を適用した射出速度
制御装置の構成図、第４図はその流量制御バルブ
の断面構造図、第５図は射出速度のパターンを示
すグラフである。図において、第１，２図と同一
部分には同符号を付して、その説明は省略する。

第３図において、ストライカ７にはマグネスケ
ール７ａが取付けられている。７ｂは磁気ヘツド
であり、マグネスケール７ａの移動と磁気ヘツド
７ｂの作用で射出プランジヤ４の移動位置は刻々
演算器３４に入力される。

１４は低速射出速度段定器、１５は低速射出速
度V₁から高速射出速度V₄への切替位置ｃを設定
するための高速射出速度への切替位置設定器であ
る。したがつて、第５図における点イは切替位置
ｃと低速射出速度V₁で定められる。なお、マグ
ネスケール７ａと磁気ヘツド７ｂを用いないで、
ストライカ７と高速への切替指令用のリミツトス
イツチ８ｃを用いた場合は、リミツトスイツチ８
ｃが高速射出速度V₄への切替位置ｃ設定器とな
る。

１６は低速射出立上りパターン指令器で、射出
開始時に、射出速度が０からスタートして低速射
出速度V₁に達するまでの低速射出立上りパター
ンを、第５図において実線で示すような比較的に
急激な立上り状態のパターンにするか、あるい
は、２点鎖線で示すような比較的にゆるやかな立
上り状態のパターンにするかを適宜選択して指
令するものである。したがつて、射出スタートし
て第５図における点イに到るまでのカーブの軌跡
は、前記点イにおける切替位置ｃと低速射出速度
V₁と、選択指令した低速射出立上りパターンと
で定められる。勿論、この低速射出立上りパター
ンは２個に限定されるものではなく、３個以上設
けておいても良い。ただし、あまり多く設けて
も、装置が複雑になるだけで、互いにかなり変わ
つた立上り状態も得られないので、実際は、２〜
３個のパターンにするのが実用的である。

１７は高速射出速度設定器であり、これにより
高速射出速度V₄が定められる。なお、低速射出
速度から高速射出速度への立上り状態は、一般的
に急な程、金型内の溶湯の流れ状態が良く、良い
射出製品ができることが多いとされているので、
ここでは、後記するパルスモータ２０の最大回転
速度が常に指令されるようにしておき、高速射出
速度立上りパターンは変えないことにしてある。
したがつて、前記点イと高速射出速度V₄が定ま
れば、高速射出速度に達した点ロは自ずと定ま
る。勿論、この高速射出速度立上りパターンを、
第５図に示すように、点イでは速度がなめらかに
上昇する増加速度特性をとり、点ロでは速度がな
めらかに一定におちつく減加速度特性をとり、か
つ、できるだけ早く高速射出速度V₄に到達させ
うるパターンにしたい場合は、時間毎に信号を出
して制御する。

高速射出終端付近の点ハでは、第５図に実線で
示すような更に射出速度を上げるように指示する
パターンか、あるいは、２点鎖線で示すように
射出速度を下げるパターンか、または、従来の
ように、一点鎖線で示すように射出速度を変化さ
せないパターンを選択するようにしてある。

１８は射出ストロークが前記点イに達してから
速度変更パターンの始点である前記点ハに到達す
るまでの時間Ｔを、例えば50〜80ｍsecから選ん
で、あらかじめ設定しておくためのタイマであ
る。なお、点ハに到るまでの時間Ｔは、点ロから
計時するようにしても良い。場合によつては、ス
トロークｇで点ハを指示するようにすることもで
きる。いずれにしても点ハに達したら、射出速度
増減パターンを得たいときは、パターンかパタ
ーンによつて射出速度を制御するように指令
し、射出速度不変パターンを得たいときは、パタ
ーンによつて、そのまま同じ速度を保つように
指令する。

１９は、高速射出終端部の射出速度変更パター
ン指令器であり、点ハから前記パターンをとる
か、パターンをとるか等の選択をし、指令する
ものである。

射出時にバリが多少ふいてもさしつかえないが
緻密で巣のない射出製品を得たいとき、あるい
は、射出速度が比較的に小さいときは、パターン
を選択し、巣が多少あつても良いが、射出時に
バリがふかず、バリ取りなどの後行程を行ないた
くないような射出製品を得たいときは、パターン
を選択する。勿論、両方の間をとりたいとき、
あるいは、射出速度が比較的大きいときは、パタ
ーンを選択する。パターンの場合は、最終点
における最大射出速度V₅は、例えば、高速射出
速度V₄の２割増になるようにあらかじめ定めて
おき、パターンの場合は、最終点における減速
後の射出速度V₆は、例えば、高速射出速度V₄の
２分の１になるようにあらかじめ定めておく。勿
論、これらの増減比は、常に一定になるように設
定しておくこともできるし、適宜調整できるよう
にしておくこともできる。高速射出速度V₄に対
するこれら速度変更パターン，の射出終了時
点での速度変化率を指令した場合は、大体におい
て、速度増減パターン，も自ずと決まること
が多いので、高速射出終端部の射出速度変更パタ
ーン指令器１９の代りに、射出終了時点の速度変
化率指令器を用いることもできる。

低速射出速度設定器１４、高速射出速度への切
替位置設定器１５、低速射出立上りパターン指令
器１６、高速射出速度設定器１７、高速射出終端
部における射出速度変更用タイマ１８、および、
高速射出終端部の射出速度変更パターン指令器１
９からの電気信号は、演算器３４に入力される。
演算器３４は、これらの入力される信号と磁気ヘ
ツド７ｂから入力される信号とに基づいて、所定
の点で所定の射出速度が得られるような速度制御
を行なうための信号を、適宜制御パルス発生器３
５に出力し、制御パルス発生器３５は、その信号
に基づいて、射出プランジヤ４をあらかじめ設定
された目標速度に制御するためのパルス信号を適
宜出力する。このパルス信号は、目標とする射出
速度までの速度差および時間によつてそのパルス
数およびパルス周期が決められる。そしてパルス
モータ２０は入力パルスの数に比例した回転量だ
け、かつ、周期に逆比例した早さで回転する。こ
の回転によつて流量制御バルブ２１の開度が変化
し、開度に応じて射出プランジヤの移動速度、す
なわち射出速度が制御される。なお、前記各設定
器１４，１５，１７および指令器１６，１９等は
制御盤等に設けられている。

流量制御バルブ２１は第４図に示すように構成
されており、バルブボデイ２２には、軸線方向か
らの作動油流入口２３と、軸線と直角方向への作
動油流出環状溝部２４ａと作動油流出口２４が形
成され、その内部に軸線方向へ移動するスプール
２５が収容されている。スプール２５には軸線方
向の貫通穴２５ａが形成され、スプール２５の後
部にはナツト軸２６が一体に形成され、このナツ
ト軸２６の内部軸心部にはボールねじ２８を介し
てねじ軸２７が螺合されており、このねじ軸２７
はジヨイント２９によつてパルスモータ２０の軸
と連結されている。

なお、３０はナツト軸２６の回転を阻止し軸方
向への移動をガイドするキー、３１はナツト軸２
６に設けられた永久磁石、３２は対向ケーシン
グ、３３は対向ケーシング３２に設けられた永久
磁石３１と対向する位置検出器である。

パルスモータ２０が回転すると、この回転に応
じてスプール２５が軸線方向に前進して、バルブ
の開閉と開度の調整を瞬時に行ない流量を制御す
る。すなわち、この流量制御バルブ２１は、軸線
方向端面部に作動油流入口２３を備え、側面に作
動油流出口２４を備えたシリンダ状のバルブボデ
イ２２内でスプール２５をパルスモータ２０の作
用で軸方向に駆動して流量制御するものであり、
作動油によるスプール２５の軸線方向推力をスプ
ール２５の開き量及び移動速度の増加に応じて急
激に低下させることにより、流量の高速切換えに
必要な信号力を軽減させている。このため、流量
制御バルブ２１による流量の高速切換え性能は非
常に向上し、駆動力を軽減する。

この流量制御バルブ２１では、制御パルス発生
器３５からの制御パルスにより、パルスモータ２
０の回転量すなわち回転角度が決まり、この回転
角度によりスプール２５の開き量が決まり、この
開き量によつて射出シリンダ１への流量が制御さ
れる。また、パルスモータ２０の回転速度の大小
によつて流量の変化率すなわち射出速度の立上り
状態が決まる。

このような構造の流量制御バルブ２１では、速
度変更指令を受けてから実際にスプール２５が開
き始めるまでの時間を最大１ミリ秒以下にするこ
とが可能であり、通常の流量制御バルブに比して
応答性が極めて良くなり、バルブ開閉などの作動
性や操作精度も良くなる。

また、位置検出器３３は永久磁石３１の移動に
感応する近接スイツチを構成するので、ナツト軸
２６やスプール２５の移動距離を検知して制御装
置にフイードバツクすることができる。また、ス
プール２５の零位置をこの近接スイツチで検知し
制御パルス発生器３５を介してパルスモータ２０
をその位置に正確に止めることもできる。

この実施例では、このような構造のパルスモー
タ駆動形の流量制御バルブを用いているので、イ
ナーシヤが小さくなつて応答性が良くなり、制御
が確実かつ容易に行なえる。また、スプールスト
ライカの増大も押えることができる。

次に本実施例の動作を第５図を参照して説明す
る。

まず、射出を行なう前には、あらかじめ低速射
出速度設定器１４で低速射出速度V₁を適宜設定
し、高速射出速度への切替位置設定器１５で低速
射出から高速射出への切替位置ｃを適宜設定し、
低速射出立上りパターン指令器１６で低速射出立
上りパターン，のうちのどちらかのパターン
を選択指令し、高速射出速度設定器１７で高速射
出速度V₄を設定し、高速射出終端部における射
出速度変更用タイマ１８で高速射出への切替わり
の点イから射出速度変更の点ハに到るまでに要す
る時間Ｔを設定し、高速射出終端部の射出速度変
更パターン指令器１９で速度増減パターン，
、速度不変パターンのいずれか一つのパター
ンを選択指令しておく。

制御パルス発生器３５に起動信号（図示せず）
が入力されると、前記指令情報に応じて射出速度
を所定のパターンでV₁に上昇させるためのパル
ス出力がパルスモータ２０に送出される。これに
よつて、流量制御バルブ２１が所定の速度で所定
量開き、射出プランジヤ４はV₁に対応する速度
まで増速した後、その速度を保持して移動する。
やがて、点イに達すると、ストロークｃの時点で
検出信号によつて制御パルス発生器３５は演算器
３４に記録されれた情報に応じて射出速度を所定
のパターンでV₄に上昇させるためのパルス出力
をパルスモータ２０に送出する。これによつて、
流量制御バルブ２１が所定の速度で所定量開き、
射出プランジヤ４はV₄に対応する速度まで増速
する。そして、点イを通過する時点から一定時間
Ｔ（例えば50〜80ミリ秒）経過した時点で制御パ
ルス発生器３５からパルス出力がパルスモータ２
０に送出され、これによつて同様に流量制御バル
ブ２１が開き射出速度は所定のパターンでV₅ま
で急激に上昇するか、または所定のパターンで
V₆まで減速するか、あるいは、V₄のままで変化
しない。なお、射出終了後、型開動作に応じて射
出プランジヤ４が前進し、射出プランジヤ４が前
進限まで行きつけば、制御パルス発生器３５から
パルスモータ２０を逆転させるパルス出力が送出
され、流量制御バルブ２１は急速で閉じるととも
に、通常の油圧ポンプ作動によつて射出プランジ
ヤ４を後退させる。

このように、要求される製品の品質によつて各
設定器１４，１５，１７や指令器１６，１９等か
ら信号が送られるようになつている。

このような制御方法によると、射出プランジヤ
４およびピストンロツド２の移動行程中の位置検
出手段としては簡単なもので良く、かりにリミツ
トスイツチを用いる場合でも、後退限リミツトス
イツチ、前進限リミツトスイツチのほかには、低
速から高速への切替位置に設定されたリミツトス
イツチを１個だけ用いれば良く、高速域での変速
点のタイミングは高速への切替点からの一定時間
経過によつて得ているため、位置検出用のリミツ
トスイツチを多数並べなくてもよい。また、一定
時間を得るためのタイマ手段は簡単に構成できる
ので、制御装置全体を低価格にできる。

［発明の効果］ このように本発明に係る射出速度制御方法によ
ると、高速射出行程の後半において、射出速度を
高速に増加させる時点等から一定時間経過後に射
出速度変更を行なうようにし、しかも、その射出
速度変更をあらかじめ定めておいた増減等のパタ
ーンのうちからどちらか一つを選択指令して射出
速度を制御するようにしたので、制御の選定を極
めて簡単に行うことができ、希望する射出条件に
大体適合した高速射出制御を得ることができるの
で、現場的であり、良好な射出製品を容易に得や
すくなる。

特に、本発明においては、高速後半において射
出速度をさらにいつきに増加させて高速域終端で
最高射出速度に到達する傾向の増加パターンをも
指令して射出速度を制御しうるようにしたので、
射出充填工程の終りで、弁開度をすみやかにさら
に大きくすることにより、作動油をいつきに増や
した状態になり、充填圧力をより極めて短時間で
可及的すみやかに所望の圧力値まで大きくするこ
とができる。そして、その結果、射出した溶湯が
まだ充分に冷却凝固してしまわない前に、充分な
押湯作用を溶湯に素早く作用させることができ、
より緻密で機械的強度を高めた良品質のダイカス
ト製品を確実容易に得ることができる。

なお、射出製品の形状等によつては、湯回り状
態を良くするために、高速射出速度を比較的に遅
くした方が良い場合があるが、その場合は、この
ように、高速後半において射出速度をパターン
のように急に増加させるようにすると、高速域終
端で金型キヤビテイ内の溶湯を有効な状態で押圧
することになるので、特に、押湯効果が良好にあ
らわれ、巣のない良品質の製品を得ることができ
る。

なお、高速射出速度を極めて大きくしておいた
方が良い場合は、高速後半において特に射出速度
をさらに増加させる必要もない場合もあるので、
その場合は、パターンのように不変パターンに
することもできる。勿論、金型合わせ面からの溶
湯バリの噴出が生じないようにするために減速し
たいときは、パターンのようにすることもでき
る。

なお、射出位置の検出手段としてリミツトスイ
ツチを用いる場合は、前後限界用のリミツトスイ
ツチのほかには低速域終了勝点で動作する位置検
出用のスイツチを１個設けるだけですむので、制
御装置をも含めて部品点数が少なくなつて構成が
簡単になり、また、射出速度変更点の設定も容易
になり、装置を低価格にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の射出速度制御装置の構成図、第
２図はその射出速度パターンの一例を示すグラ
フ、第３図は本発明の一実施例を適用した射出速
度制御装置の構成図、第４図はその射出速度制御
装置に用いる流量制御バルブの一実施例を示す断
面構造図、第５図はその射出速度パターンの一実
施例を示すグラフである。 １…射出シリンダ、２…ピストンロツド、７ａ
…マグネスケール、７ｂ…磁気ヘツド、４…射出
プランジヤ、１３…液圧回路、１４…低速射出速
度設定器、１５…高速射出速度への切替位置設定
器、１６…低速射出立上りパターン指令器、１７
…高速射出速度設定器、１８…高速射出終端部に
おける射出速度変更用タイマ、１９…高速射出終
端部の射出速度変更パターン指令器、２０…パル
スモータ、２１…流量制御バルブ、３４…演算
器、３５…制御パルス発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 射出速度が行程前半での低速域と行程後半で
   の高速域とを有し、流量制御弁を作動させて射出
   シリンダによる射出速度を制御する射出速度制御
   方法において、高速域における高速射出速度と、
   射出速度制御装置にあらかじめ入力しておいた高
   速域後半において射出速度をさらにいつきに増加
   させて高速域終端で最高射出速度に到達する傾向
   の増加パターン、射出速度を減少させる傾向の減
   少パターン、または、射出速度を変化させない傾
   向の不変パターンの三つのうちの増加パターンを
   含む二つ以上のうちからいずれか一つを選んだ速
   度変更パターンと、速度を変更させる場合は、前
   記速度変更パターンの始点とを指令して制御する
   ようにした射出速度制御方法。