JPH0261348B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイカスト機や射出成形機等における
射出速度制御方法に関するものである。

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機
構の概略を示す図である。同図において、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
を介して射出スリーブ１４内の溶融金属１６を固
定型１２と可動型１３で形成されるキヤビテイ１
５内に鋳込むための射出プランジヤ４が連結され
ている。キヤビテイ１５の入口部には細く絞られ
たゲート部１７が形成されている。また、ピスト
ンロツド２あるいはカツプリング３にはストライ
カ５が連結されており、このストライカ５によつ
てピストンロツド２の後退限位置に設けられたリ
ミツトスイツチ６ａ、射出速度の変更点に対応し
た位置に設けられたリミツトスイツチ６ｂ、およ
びピストンロツド２の前進限位置に設けられたリ
ミツトスイツチ６ｃのオン・オフを行うように構
成されている。一方、リミツトスイツチ６ａ〜６
ｃの出力信号は信号検出器７へ入力される。以上
のストライカ５、リミツトスイツチ６ａ〜６ｃお
よび信号検出器７により射出プランジヤ４の位置
検出器を構成している。

信号検出器７の出力信号は制御信号発生器８へ
入力され、制御信号発生器８においてはこの入力
信号に基づき射出プランジヤ４の射出ストローク
が射出速度の変更点に達したか否かが検出され
る。そして、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９に予め設定されて
いる目標射出速度に対応したアナログ制御信号が
制御信号発生器８から発生され、この制御信号が
サーボバルプ１０に供給されることによりその開
度が制御される。サーボバルブ１０は液圧回路１
１によつて射出シリンダ１と結ばれており、その
開度に応じて射出シリンダ１に導入する液量が調
整される。これによつて、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は
サーボバルブ１０の開度に応じてその移動速度が
制御される。すなわち、射出速度はその変更点に
て発生される制御信号によつて目標速度に制御さ
れる。

第２図はこのような制御によつて変化する射出
速度の変化パターンを示すグラフであり、横軸に
射出ストロークst、縦軸に射出速度Ｖをとつて表
わしている。

第２図に図示のごとく、基本的な射出パターン
の変化の様子は、射出スリーブ１４内及びキヤビ
テイ１５内に存在するエアを溶融金属１６に巻き
込まない為の低速V₁と、溶融金属１６が冷えて
流動性が劣下しないうちにキヤビテイ１５内に充
填させる為の高速V₂から成つており、この低速
から高速への切換指令をリミツトスイツチ６ｂが
行つている。理想的には、速度の切換は、図中破
線で示すごとく、V₁からV₂の軌跡をとることが
望ましいが、現実的には実線に示すごとく落ち込
み、最終的にV₃で示す速度になる様な軌跡をと
ることが多い。この原因としては、幾多の理由が
挙げられるが、その主たる点は、次のとおりであ
る。

(1) 射出スリーブ１４内のエアを巻き込むのを防
止するため、低速V₁が必要以上に上げられな
い。

(2) 射出スリーブ１４内の溶融金属１６の初期充
填率が低いため、溶融金属１６の温度低下が速
い。

従つて、キヤビテイ１５内での溶融金属１６の
流動性を確保しようとすれば、早い時期から低速
から高速へ移行しなければならず、その結果とし
て、第１図に示したごとく、溶融金属１６がゲー
ト１７に到達しない内にリミツトスイツチ６ｂが
作動し、高速指令を出力することになる。

ここで、一般に、ゲート１７の通過面積は射出
スリーブ１４の断面積に比べ、1/10〜1/30と絞ら
れているため、第２図に実線で示したごとく、い
つたんは射出速度は高速に達するが、溶融金属１
６がゲート１７にさしかかると大きな流動抵抗を
受け、その結果、速度は落ち込んでしまう。

このように射出速度が変動することは、溶融金
属のエア巻き込み、キヤビテイ１５内での流動条
件の均一性の面から好ましいことではない。

溶融金属がゲート１７に差しかかる前に高速射
出に入る、いわゆる、ゲート打ちを行つた時にも
速度変動を押える策として、従来では別のリミツ
トスイツチ６ｄを設け、これが作動した時にサー
ボバルブ１０の開度をさらに開き、速度V₃をV₂
にまで引き上げようとした試みがなされたが、以
下の欠点が残存した。

(1) 溶融金属１６の射出スリーブ１４への初期充
填量を一定に保つのが困難であるため、速度が
落ち込む点が安定化しない。例えば、予定よ
り、初期充填量が少いと、リミツトスイツチ６
ｂが作動してから速度が落ち込むまでに射出プ
ランジヤ４の移動する距離が長くなる。したが
つて、リミツトスイツチ６ｄでサーボバルブ１
０の開度を調整することが困難となる。

(2) サーボバルブ１０の制御信号に対する作動遅
れ、及び、制御信号発生器８のリミツトスイツ
チ６ｄからの指令信号を受けてからの処理遅れ
があり、これらはトータルで、200〜300msec
の遅れがあり、応答性が悪い。

(3) リミツトスイツチ６ｄの作用位置は見込みで
設定していたし、射出する溶融金属の量も毎シ
ヨツトごとにばらつくので、リミツトスイツチ
６ｄによる指令タイミングは必ずしも確正でな
く、かつ、不安定であつた。

よつて、速度が落ちはじめる点にリミツトスイ
ツチ６ｄをセツトして速度を増すように指令を与
えても、例えば第３図に示すように、明らかに速
度の山と谷が観察された。

本発明は以上に示した様な問題点を解決するた
めになされたもので、応答遅れを無視出来る程に
極少に押えた流量制御弁を適用した上で、溶融金
属の初期充填率が変化しても、対応可能であるこ
とを目的としている。

そのために、本発明では、射出速度が目標とす
る高速射出速度にいつたん切替つた後で減速特性
になつたことを検出した時、あるいは、所定の減
速特性値に到達したことを検知した時、その後に
続く射出区間において、前記目標とする高速射出
速度に対応した新たな制御信号を直ちに追加発信
させることによつて前記流量制御弁の開度をさら
に大き目に修正して、その区間における初期の目
標とする高速射出速度を得るようにして、射出速
度を制御するようにしたものである。

つぎに、図面に示した１実施例によつて、本発
明をさらに詳細に説明する。

第４図は、本発明を実施するのに適用したデジ
タル直動型の流量制御弁２１を示すものである。

第４図に示す流量制御弁２１において、２２は
軸線方向からの作動油流入口２３と軸線と直角方
向への作動油流出口２４とを有するバルブボデ
イ、２５はバルブボデイ２２中を軸線方向へ移動
するスプール、２６はスプール２５の後部に一体
に設けられたナツト軸、２７はナツト軸２６の内
部軸心部にボールねじ２８によつて螺合されてい
るねじ軸、２９はねじ軸２７とパルスモータ２０
の軸とを連結するジヨイント、３０はナツト軸２
６の回転を阻止し軸方向への移動をガイドするキ
ーである。

パルスモータ２０の回転に応じてスプール２５
が軸線方向に前後進して、バルブの開閉と開度の
調整を瞬時に行い、流量制御を行う。この流量制
御弁２１は、前記したように、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２
４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の作用によつて
軸線方向に駆動して流量制御を行うもので、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
駆動力を軽減させ、流量制御弁２１による流量の
高速切換え性能の一層の向上及び駆動力の軽減を
行えるようにしたものである。

この流量制御弁２１では、制御パルス発生器８
ａからの制御パルス列により、パルスモータ２０
の回転量すなわち回転角度によりスプール２５の
開き量が決まつて、射出シリンダ１への流量が制
御されるし、また、パルスモータ２０の前記回転
の際の回転速度の大小によつて流量の変化率すな
わち速度の立上り状態が決まる。

なお、このような構造と作用とをもたした流量
制御弁２１では、速度変更の指令を受けて実際に
スプール２５が開き始めるまでの時間を最大１ミ
リ秒以下に押えることができるようになり、従来
の通常の流量制御バルブに比べて、応答性が極め
て良く、また、弁開閉などの作動性や操作精度も
極めて良くなつた。

なお、ナツト軸２６の表面の一部には永久磁石
３１を固定し、この永久磁石３１と対向ケーシン
グ３２の一部には、例えばゼロクロスセンサと呼
ばれる磁気作用による位置検出器３３を取付けて
いる。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で構成し、ナツト軸２６やス
プール２５の軸線方向の移動距離をここで正確に
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の零位置を永久磁石
３１と位置検出器３３の作用によつて電気的に検
知して、制御パルス発生器８ａを介して、パルス
モータ２０をその位置に正確に止めておくことが
できるようにすることもできる。なお、位置検出
器３３としては、制度0.01ミリのものを用いるこ
とができる。

本実施例では、このようなパルスモータ２０に
よつて駆動される流量制御弁２１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、かつ容易に行える。また、スプ
ールスラスト力の増大も抑えることができる。

第５図は第４図に示した流量制御弁２１を用い
て射出回路を構成した例を示しており、第１図と
同一のものについては番号を同じくし、その説明
は省略する。

射出プランジヤ４と一体的に移動するストライ
カ５には、磁化部と非磁化部を一定間隔に配置し
た磁気スケール３４が取付けられており、その磁
気信号を磁気センサ３５で検出する。３６は磁気
センサ３５で検出した磁気信号を計数して射出プ
ランジヤ４のストローク信号に変換する位置検出
器、３７は位置検出器３６からのストローク信号
を時間で微分して速度信号に直す速度検出器、３
８は速度検出器３７からの速度信号を時間で微分
して加速度信号に変換する加速度検出器である。
判断回路３９は加速度検出器３８からの加速度信
号が負、すなわち、速度が落ちはじめる点を検出
する。この時、位置検出器３６、速度検出器３７
から各々ストローク信号、速度信号を受けている
のは、所定のストロークもしくは速度に到達しな
いうちは、前述の加速度信号が負になつたか否か
の判断を行わせないためである。４０は流量制御
弁２１の弁開度設定器で、各射出速度に必要な弁
開度の設定を行う。４１は射出速度変更のための
位置設定器で、例えば第１図に示したリミツトス
イツチ６ａ〜６ｃに相当する位置が入力されてい
る。４２は、パルスモータ２０で駆動される流量
制御弁２１を制御する制御指令をパルスで発生さ
せる制御指令発生器であり、位置検出器３６から
のストローク信号が、位置設定器４１に設定され
ているストローク位置と同じになつた時、及び、
判断回路３９により加速度が負になつた時弁開度
設定器４０に設定されている弁開度まで流量制御
弁２１を調整する。

第６図ａ〜ｅは、第５図に示した制御機構をも
とに射出を行つた例である。図において、横軸は
射出プランジヤ４のストロークst、縦軸はそれに
対応する射出速度υ、その加速度ａで、VO1〜
VO3は各々の射出速度υ₁〜υ₃における流量制御弁
２１の弁開度をパルスで示したものである。

第５図に示した溶融金属１６がゲート１７にさ
しかかると、急激に絞られるため、第６図ａのご
とく速度が落ちはじめ、加速度は第６図ｂに示す
ごとく負になる。それを判断回路３９で検出し、
あらかじめ弁開度設定器４０に設定されている弁
開度VO3までさらに開き、速度の落ち込みを防
止する。このとき、速度υ₂と速度υ₃を同一にする
には、ゲート１７での通過抵抗に打ち勝つ必要が
あるため、絶対的なVO2とVO3の弁開度はVO3
＞VO2の関係を有することになる。

このように、応答性の極めて良好な流量制御弁
を用いることによつて、第６図のΔt時間、すな
わち、速度の落ち込み時間を極少に出来、なおか
つ、先に示したように、その指令を速度か減速特
性になつたこと、すなわち、加速度が負になつた
ことを検知して行つているので溶融金属の射出ス
リーブ１４への初期充填量が多少ばらついても、
安定して射出速度を制御出来る。

また、前述のごとく、判断回路３９は所定のス
トロークもしくは所定の速度値に到達しないうち
は、加速度信号が負になつたかを判断させないよ
うにしているが、これは、例えば第６図に示す速
度υ₁の区間を２区間にわけ、そのうちの後区間を
前区間に対して減速した場合、同様に加速度が負
になる場合があるためである。

なお、本実施例では、判断回路３９は加速度が
負になつた点を検出する様に組んでいるが、これ
は、所定の加速度値になつた点を検出するように
してもよい。

このように、本発明においては、特許請求の範
囲に記載したような構成にしたので、射出途中に
おいて低速から高速に移行した際に、速度の落込
みが生じようとするのを極力すなわち、本発明で
は、溶融金属がゲートに差しかかる前に高速射出
に入るゲート打ち射出の場合でも、所定の目標と
する高速射出速度を確実容易に得ることができ、
高速射出中の速度低下に基づく溶融金属の波立
ち、溶融金属内へのエアの混入、金型キヤビテイ
内での流動条件の均一性ができるだけくずれない
ようにして、巣がなく、湯回りの良い良品質の射
出製品を得ることができるようになる。

また、加速度を検知して射出速度を制御するよ
うにしたので、溶融金属量の多少のばらつきに左
右されることなく、安定した射出速度を得ること
ができる。

なお、流量制御弁として、パルスモータでボー
ルネジ構造を介してスプール弁を軸線方向に移行
させて弁開度を調整するデジタル直動型の流量制
御弁を用いれば、高応答性があり、遅れがほとん
どない制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイカストマシンの射出速度制御機構
の１例を示すブロツク図、第２図と第３図は射出
シリンダのストロークと射出速度の関係を示す線
図、第４図は本発明の実施に適用した流量制御弁
の１例をする縦断面図、第５図は本発明を適用し
た射出速度制御機構の１実施例を示すブロツク
図、第６図はａ〜ｅは本発明で得られる射出速度
特性および加速度特性の１例と制御パルス列の関
係を示す図である。 １……射出シリンダ、２……ピストンロツド、
４……射出プランジヤ、６ａ〜６ｄ……リミツト
スイツチ、７……信号検出器、８……制御信号発
生器、９……速度設定器、１０……サーボバル
ブ、２０……パルスモータ、２１……流量制御
弁、３６……位置検出器、３７……速度検出器、
３８……加速度検出器、３９……判断回路、４０
……弁開度設定器、４１……位置設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低速射出速度から高速射出速度への変更時に
   目標とする高速射出速度に対応した制御信号を発
   信し、この制御信号で流量制御弁を調整して射出
   シリンダによる射出速度を目標とする高速射出速
   度に制御する射出速度制御方法において、射出速
   度が目標とする高速射出速度にいつたん切替つた
   後で減速特性になつたことを検出した時、あるい
   は、所定の減速特性値に到達したことを検知した
   時、その後に続く射出区間において、前記目標と
   する高速射出速度に対応した新たな制御信号を直
   ちに追加発信させることによつて前記流量制御弁
   の開度をさらに大き目に修正して、その区間にお
   ける初期の目標とする高速射出速度を得るように
   したことを特徴とする射出速度制御方法。 ２ 射出速度が減速特性になつたことを検出する
   手段として、射出シリンダの加速度の変化を検出
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の射出速度制御方法。 ３ 前記流量制御弁として、デジタル直動型の流
   量制御弁を用いることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の射出速度制御方法。