JPH04172165A - ダイカストマシンの射出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイカストマシンの射出制御方法に係り、射出
動作における減速制御の精度向上に関する。

〔背景技術〕

従来より、ダイカストマシンにおいては、射出プランジ
ャにより金型キャビティに溶湯を射出して鋳造を行って
いるが、鋳造品の品質は溶湯の射出速度や射出圧力に大
きな影響を受けることが知られている。このため、射出
プランジャを駆動する射出シリンダにおいては、−回の
鋳造サイクルの間に溶湯の充填状況に応じて射出速度を
複数段に切り換え、最適な射出動作を実現することがな
されている。

例えば、第５図（Ｂ）に示すように、射出開始時点Ｔ０
から時点ＴＩまでの区間は、射出スリーブ内の溶湯の波
立ち等を防止するために射出速度を低速ＶＬとする。時
点Ｔ１から時点Ｔ、までの区間は、溶湯が冷えて固化す
る前にキャビティ内に充填し終わるように射出速度を高
速Ｖｌ（とする。そして、充填完了後は第５図（Ａ）の
ように、射出圧力を増圧してＰ！で押圧し、キャビティ
内の溶湯を急速に加圧して加圧凝固させるものである。

この高圧加圧で射出プランジャは更に前進し、Ｔ、で前
記プランジャが停止する。

このような射出動作における射出圧力を見ると、第５図
（Ａ）に示すように、低速射出区間では低圧ＰＬである
が高速射出区間になると高圧ＰＨとなる。

そして、射出速度が高速のまま充填完了時点Ｔ、に達す
ると、キャビティ内に充填された溶湯の反力で衝撃的な
サージ圧Ｐｓが発生し、型分割面から溶湯が噴出してパ
リ吹き等の成形不良を生じる原因となる。

このため、第５図（Ｂ）に点線で示すように、高速射出
区間の終わり近くの所定時点Ｔ、から減速を行い、充填
完了時には十分に低い速度Ｖｄとすることがなされてい
る。このような減速制御により充填完了時のサージ圧Ｐ
ｓが防止され、第５図（Ａ）に点線で示すような円滑な
加圧が行われる。

ところで、前述のような減速制御を有効に行うためには
、充填完了時点Ｔ、までに射出速度を確実に減速してお
く必要がある。

しかし、実際のキャビティ内における溶湯充填状態を正
確に把握することは困難である。また、第５図（Ａ）の
射出圧力の急激な上昇等に基づいて充填完了時点Ｔ、を
検出することはできても、その射出圧力の急激な上昇以
前の、すなわち、充填完了時点Ｔ、以前の減速開始時点
Ｔ４を検出することは当然不可能である。

これに対し、キャビティ内の溶湯充填状態が射出プラン
ジャないし射出シリンダの前進位置と略対応することに
着目し、これらの機械的位置検出により減速を開始する
方式が採用されている。

第６図において、射出シリンダ６０は内部にピストン６
１を有し、このピストン６１から連続するロッド６１Ａ
の先端にはカップリング７７を介して射出プランジャ７
４が接続されている。

射出シリンダ６０のピストン６１背面側には油圧配管６
３が接続され、この配管６３には加圧源６４およびアキ
ュムレータ６５から一定圧力の作動油が供給されている
。一方、射出シリンダ６０のピストン６１前面側には油
圧配管６６が接続され、この配管６６は切換え弁７０を
介してオイルタンク６７および配管６３に続く配管６８
が接続されている。

切換え弁７０は、ソレノイド７１を励磁すると、配管６
６を通してオイルタンク６７に連通し、流量調節弁７２
で流量を絞り、低速射出が行われる。また、ソレノイド
７３を励磁すると、配管６６、６８が連通し、油圧源７
４からの油量を配管６３で合流させ、公知のラナラウン
ド回路を構成してピストン６１を高速で前進させ、これ
により高速射出が行われる。

さらに、ソレノイド７１．７３の何れも励磁しない状態
では、絞り７６を介して配管６６とオイルタンク６７と
を流量調節弁７２を経て連通し、射出シリンダ６０の前
面側油圧の排出を制限することになり、これにより高速
射出からの減速制御が行われる。

このような切換え弁７０の切換えを行うために、射出シ
リンダ６０のピストンロッド６１Ａに取着したカップリ
ング７７の端部にドッグ７７ａを形成し、これに接触す
る二個のリミットスイッチ７８．７９が設置されている
。

このうち、リミットスイッチ７Ｂは切換え弁７０を高速
射出に切り換えるものであり、ドッグ７７ａとの接触が
高速射出への切換え時点Ｔ、となるように位置調整され
ている。また、リミットスイッチ７９は切換え弁７０を
減速状態に切り換えるものであり、ドッグ７７ａとの接
触が減速開始時点Ｔ４となるように位置調整されている
。

このような射出シリンダ６０において射出動作を行う場
合、ピストン６１を後退限まで戻したうえ、切換え弁７
０を低速射出に切換えることで低速射出が開始され、ピ
ストン６１の前進に伴ってリミットスイッチ７８により
自動的に切換え弁７０が切換えられて高速射出が開始さ
れ、続いてリミットスイッチ７９により切換え弁７０が
切換えられて所定の減速制御が行われることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ダイカストマシンにおいては鋳造サイクル毎
、射出スリーブにラドルを用いて溶湯を供給する関係か
ら給湯量の変動があり、そして、このような給湯量の変
動があると、各鋳造サイクルの充填完了時の射出プラン
ジャないし射出シリンダの前進位置つまり充填完了位置
は、先の変動量分だけ鋳造サイクル毎に変化することに
なる。

しかし、前述のような機械的位置検出方式では、ドッグ
７７ａおよびリミットスイッチ７９の位置調整を鋳造サ
イクル毎に行うことはできず、鋳造サイクル毎に変化す
る充填完了位置に対して対応することができないので、
正確な減速開始タイミングは得られない。

本発明の目的は、鋳造サイクル毎の溶湯供給量の変動等
があっても常に適切な減速制御が行えるダイカストマシ
ンの射出制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、予め減速後ストロークＳｃおよびプ
ランジャ停止位置設定値ＤｓＥを設定し、このプランジ
ャ停止位置設定値ＤｓＥから前記減速後ストロークＳｃ
を減算して減速開始位置ＤＹを設定しておく。続いて、
鋳造サイクルを開始し、前進する射出プランジャが先の
減速開始位置ＤＹに達した際に減速制御指令を発信し、
射出プランジャの射出速度制御弁の開度を急速に絞る減
速制御を実行するとともに、射出プランジャが更に前進
して実際にプランジャが停止するプランジャ停止位置実
測値Ｄｓｅを測定し、このプランジャ停止位置実測値Ｄ
ｓｅから前記減速後ストロークＳｃを減算して減速開始
位置ＤＹを更新する。そして、以下同様に減速開始位置
ＤＹを更新しながら鋳造サイクルを繰り返す。

ここで、減速後ストロークＳｃは使用する金型、射出プ
ランジャおよび必要な減速量や減速能力等に応じて適宜
設定し、制御系の記憶手段等に入力格納しておけばよい
。

また、プランジャ停止位置設定値ＤｓＥは射出プランジ
ャの全ストロークＳから射出後にプランジャ先端に残さ
れる溶湯固化分（いわゆるビスケット）の厚さｓｂを減
算して求めればよく、適宜経験的な補正を加えた値とし
てもよい。

さらに、プランジャ停止位置実測値Ｄｓｅから減速開始
位置ＤＹを設定する際には、鋳造サイクル毎の単発的な
変動等による不用意な影響を回避するため、所定のサン
プリング回数Ｎ分のプランジャ停止位置実測値Ｄｓｅｌ
、・・・、　Ｄｓｅｎの平均値（Ｄｓｅｌ＋・・・＋Ｄ
ｓｅｎ）／Ｎを用いてもよい。

〔作　用〕

このような本発明において、鋳造サイクル中の射出プラ
ンジャは低速動作および高速動作により前進し、減速開
始位置ＯＹに達した時点で減速が開始されることになる
。

ここで、鋳造サイクルの繰返しの間に溶湯供給量の変動
や熱変形等があると、これらの影響が累積されてプラン
ジャ停止位置が変化することになる。

これに対し、減速開始位置ＤＹは鋳造サイクル毎に、前
回のプランジャ停止位置実測値Ｄｓｅ　　（初回サイク
ルの場合はプランジャ停止位置設定値ＤｓＥ）に対して
所定の減速後ストロークＳｃ分手前の位置となるように
更新され、実際のプランジャ停止位置の変化に応じて調
整されることになる。

従って、このような減速開始位置ＤＹに基づいて減速を
開始することで、給湯量等の変動に応じた減速開始タイ
ミングの自動調整が行われ、常に適切な減速制御が実行
されるようになり、これらにより前記目的が達成される
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明が適用されたコールドチャンバ型の
ダイカストマシン１が示されている。図において、金型
ｌＯは内部に鋳造用のキャビティ１１を有し、キャビテ
ィ１１に連通ずる射出スリーブ１２が接続されている。

射出スリーブ１２には射出プランジャ１３が嵌合挿入さ
れ、給湯口１４からラドル１５で供給された溶湯は射出
プランジャ１３の前進によりキャビティ１１内へ射出充
填されるようになっている。

射出プランジャ１３を駆動するために同軸上に射出シリ
ンダ２０が設置されている。

射出シリンダ２０は、単動シリンダ２１内に単動ピスト
ン２２を有し、増圧シリンダ２３内に増圧ピストン２４
を有する増圧式である。単動ピストン２２はロッド２５
を介して射出プランジャ１３に接続され、単動シリンダ
２Ｉへの油圧供給により前進し、充填完了に到る基本的
な射出動作を行う。増圧ピストン２４は増圧シリンダ２
３への油圧供給により前進し、単動シリンダ２１内の作
動油を介して単動ピストン２２ないし射出プランジャ１
３を更に加圧して増圧動作を行うものである。

射出シリンダ２０に油圧を供給するために油圧回路３０
が設置されている。

油圧回路３０は、作動油を加圧供給するポンプ等の油圧
源３１およびアキュムレータ３２を有し、単動シリンダ
２１に到る単動側配管３３および増圧シリンダ２３に到
る増圧側配管３４を備えている。増圧側配管３４にはパ
イロット操作の増圧弁３５が介装され、単動ピストン２
２が充填完了位置Ｔ、まで前進した際に図示しないシー
ケンスバルブにより自動的に切り換えられて増圧ピスト
ン２４を前進させる。単動側配管３３にはチエツクバル
ブ３６および速度調整弁３７が介装され、速度調整弁３
７の開度により単動ピストン２２の前進速度が任意に調
整できるようになっている。なお、速度調整弁３７はソ
レノイド３８等あるいは電動のパイロット油圧で駆動さ
れ、その開度はエンコーダ３９で検出可能になっている
（図示はサーボ弁としたが限定しない）。

油圧回路３０による射出シリンダ２０の動作制御を行う
ために制御回路４０が設置されている。

制御回路４０は、既存のマイクロコンピュータ等を用い
たものであり、処理回路４１と記憶回路４２、入力回路
４３および出力回路４４を備えている。出力回路４４に
は各種情報等の表示用のデイスプレィ４５が接続される
とともに、速度調整弁３７の制御用に増幅器４６を介し
てソレノイド３８が接続されている。

入力回路４３には各種設定用のキーボード４７が接続さ
れるとともに、速度調整弁３７の状態検出用にエンコー
ダ３９が接続され、さらに射出シリンダ２０の移動量を
検出する位置センサ４Ｂが接続されている。

ここで、位置センサ４８はロッド２５の周面に近接配置
された電磁ピックアップ等であり、対向するロッド２５
の周面には縞状の磁性部および非磁性部が交互に繰り返
す磁気スケールが形成され、ロッド２５が移動すると位
置センサ４８からはその間に通過する磁性線に対応した
パルスが出力され、出力パルスをカウントすることで移
動量を検出できるようになっている。

このような本実施例においては、鋳造動作を行う際に本
発明に基づく第２図のような射出制御が行われる。

まず、鋳造動作の開始前に、予め減速開始位置からプラ
ンジャが停止するまでのストロークすなわち減速後スト
ロークＳｃ、プランジャ停止位置設定値Ｄｓε、サンプ
リング回数Ｎをキーボード４７から入力し、記憶回路４
２に記憶しておく　（処理Ｓｔ　）。

そして、処理回路４１によりこれらの値から減速開始位
置ＤＹ＝ＤｓＥ−３ｃを演算し、記憶回路４２に記憶し
ておく　（処理Ｓ２　）。

ここで、第１図のように、プランジャ停止位置設定値Ｄ
ｓＥは射出プランジャ１３の全ストロークＳから通常の
鋳造動作における標準的なビスケット厚さｓｂを減算す
ればよく、減速後ストロークＳｃは通常の鋳造動作にお
ける減速前の射出速度や減速性能等に応じて経験的に設
定すればよい。

次に、鋳造サイクルを開始しく処理Ｓ３　）、射出スリ
ーブ１２に溶湯を供給しく処理Ｓ４　）、油圧回路３０
により射出シリンダ２０を起動して射出プランジャ１３
を前進させ（処理Ｓ５　）、これによりキャビティ１１
への溶湯射出を開始する。ここで、射出速度は第５図（
Ｂ）に示すように、初めは低速で後に高速となるように
制御される。

この間、制御回路４０は位置センサ４８により射出プラ
ンジャ１３の前進を監視しく処理Ｓ６　）、射出開始か
らの移動量が減速開始位置ＤＹに達したら減速指令を発
信しく処理Ｓ７　）、ソレノイド３８により速度制御弁
３７の開度を絞って所定の減速制御を実行する（処理Ｓ
８几この際、減速の加速度は速度制御弁３７の絞りの加
減により適宜調整される。これにより射出プランジャ１
３は減速された状態で充填完了時点Ｔ２に達することに
なる。

続いて、制御回路４０はプランジャ停止を待ち（処理Ｓ
９　）、位置センサ４８により射出プランジャ１３の位
置を実測し、プランジャ停止位置実測値Ｄｓｅとして記
憶する（処理５ＩＯ）。

そして、サンプリング回数Ｎ＝１であれば（処理５ｌｌ
）、次回減速開始位置ＤＹｏ　＝Ｄｓｅ　−３ｃを演算
し、この値ＤＹｏを新たな減速開始位置ＤＹとして記憶
する　（処理５１２）。以上で鋳造サイクルの一回分が
終了し、更新された減速開始位置ＤＹを用いて処理３３
〜Ｓ１２を繰り返すことで次の鋳造サイクルを実行する
。

ところで、サンプリング回数Ｎ＞１ならば（処理５ｌｌ
）、鋳造開始からの鋳造サイクル数ｎがサンブリ、ング
回数Ｎに達しているかどうかを調べ（処理５１３）、達
していなければそれまでのｉ回分のサイクルのプランジ
ャ停止位置実測値Ｄｓｅｌ〜Ｄｓｅｉを記憶しておく　
（処理５１４）。

一方、鋳造サイクル数ｎがサンプリング回数Ｎに達して
いれば、過去ｎ回分のサイクルのプランジャ停止位置実
測値Ｄｓｅｌ　〜Ｄｓｅｎの平均値ＤｓｅＭ＝　（Ｄｓ
ｅｌ＋−＋Ｄｓｅｎ）／Ｎを演算しく処理５１５）、こ
の値ＤｓｅＭを用いて次回減速開始位置ＤＹｏ　＝Ｄｓ
ｅＭ−Ｓｃを演算し、この値ＤＹｏを新たな減速開始位
置ＯＹとして記憶する（処理５１６）。これで鋳造サイ
クルの一回分が終了し、更新された減速開始位置ＤＹを
用いて処理８３〜Ｓ１２を繰り返すことで次の鋳造サイ
クルを実行する。

このような本実施例によれば、前回の鋳造サイクル等で
実測したプランジャ停止位置の値Ｄｓｅ、　ＤｓＥ等に
基づいて、所定の減速後ストロークＳｃ分手前の位置と
なるように各鋳造サイクル毎の減速開始位置ＤＹを自動
的に調整することができる。

このため、鋳造サイクルの繰返しの間に給湯量の変動や
熱変形等があり、これらの影響が累積されてプランジャ
停止位置実測値Ｄｓｅが変化した場合でも、減速開始位
置ＤＹに基づいて減速を開始することで変動に応じた減
速開始タイミングの自動調整を行うことができ、常に適
切な減速制御を実行することができる。

また、サンプリング回数Ｎを設定して減速開始位置ＤＹ
の演算の際に複数サイクル分のプランジャ停止位置実測
値Ｄｓｅの平均値を用いることで、鋳造サイクルの繰返
しの間に突発的に現れる変動等を回避することができる
。これにより、更新される減速開始位置ＤＹを継続的な
変動に重点的に対応させることができ、前回のプランジ
ャ停止位置実測値Ｄｓｅを用いることによる自動調整効
果を高めることができる。

さらに、射出速度の減速にあたって速度調整弁３７の絞
りを調整することにより、減速加速度を調整することが
でき、任意の減速制御を設定することができる。

第３図および第４図には本発明の他の実施例が示されて
いる。ここで、本実施例は前記実施例が専ら減速制御に
関してのものであったのに対し、給湯量の補正制御をも
包含するようにしたものである。

なお、本実施例における機械的構成は第１図に示す前記
実施例と同様であり、簡略化のため説明を省略する。そ
して、減速に関する基本的な制御内容も同様であり、同
じ処理には同じ番号を付けて説明を省略する。以下、前
記実施例との相違点である給湯量補正に関する処理につ
いて説明する。

まず、鋳造動作の開始前の設定においては、予めサンプ
リング回数Ｎ１減速後ストロークＳｃとともに、射出ス
リーブ１２の内径ｄ、プランジャ停止位置設定値ＤｓＥ
および許容範囲±αをキーボード４７から入力し、記憶
回路４２に記憶しておく　（処理５２１）。

続く処理８２〜３１０は前記実施例と同様であり、これ
らにより基本的な減速制御が行われる。

処理ＳＩＯに続いて、計測されたプランジャ停止位置実
測値Ｄｓｅを調べ（処理５２２）、変動が所定範囲外つ
まりＤｓｅ　＞　ＤｓＥ＋ａであるかＤｓｅ　＜　Ｄｓ
Ｅ　−αであれば減速開始位置ＤＹの更新を行わずに給
湯量補正（処理５２３）を行う。

処理Ｓ２３においては、処理回路４１が給湯変動量α’
＝Ｄｓｅ−ＤｓＥを演算したのち、給湯量変動重量±Δ
Ｗ　＝　（１／４）πｄ２α′を演算し、射出スリーブ
１２への給湯を±ΔＷの分だけ加減するように指示する
。この指示はラドル１５の制御装置等に送られ、ラドル
傾斜角度を加減して公知の給湯量の調整が行われる。な
お、電磁ポンプ給湯の場合には給湯タイマの加減による
給湯量調整が行われる。

このような給湯量補正を行った場合はこれで鋳造サイク
ルを終了し、前回と同じ減速開始位置ＤＹを用いて処理
Ｓ３以降を繰り返すことで次の鋳造サイクルを実行する
。

一方、処理Ｓ２２でプランジャ停止位置実測値Ｄｓｅの
変動が所定範囲内であれば前記実施例と同様な処理Ｓｌ
ｌ〜Ｓ１６により減速開始位置ＤＹの更新を行う。そし
て、更新された減速開始位置ＤＹを用いて処理Ｓ３以降
を繰り返すことで次の鋳造サイクルを実行する。

このような本実施例によれば、射出プランジャの減速制
御に関しては前記実施例と全く同様であり、給湯量の変
動等に応じて減速開始タイミングを自動調整することが
できる。

さらに、本実施例では計測されたプランジャ停止位置実
測値Ｄｓｅの変動が所定範囲ＤｓＥ±αの外となるよう
な大きなものであれば、大きな変動の原因である給湯量
の補正により対応することができ、変動に対する減速開
始位置の追従だけでなく、変動の原因そのものの改善を
行うことができる。

なお、前記能の実施例では給湯量補正制御をプランジャ
停止位置実測値Ｄｓｅの判定により実行するとしたが、
鋳造サイクルの回数をカウントし、例えば第１回目、第
５回目、第１０回目などの所定サイクル回数毎に自動的
に給湯量補正制御が実行されるようにしてもよい。

さらに、本発明は前記各実施例に限らず、本発明を実現
しようとする範囲での変形は本発明に含まれるものであ
る。

例えば、ダイカストマシンｌの各部の機械的構成は任意
であり、金型１０や射出シリンダ２０、油圧回路３０お
よび制御回路４０の各部構成も実施にあたって適宜選択
すればよいものである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、鋳造サイクル毎
の給湯量の変動等があっても、変動に応じて減速開始位
置を自動的に追従させることができ、常に適切な減速制
御を行えるようになり、このため常に適切な射出動作が
行えるようになり、鋳造品の品質を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
同実施例の制御処理を示すフローチャート、第３図は本
発明の他の゛実施例の要部説明図、第４図は同実施例の
制御処理を示すフローチャート、第５図（Ａ）、（Ｂ）
は射出動作を示すグラフ、第６図は従来例を示す概略構
成図である。 ｌ・・・ダイカストマシン、１１・・・金型キャビティ
、１３・・・射出プランジャ、Ｓｃ・・・減速後ストロ
ーク、ＤｓＥ・・・プランジャ停止位置設定値、Ｄｓｅ
・・・プランジャ停止位置実測値、ＤＹ・・・減速開始
位置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出プランジャを前進させて金型キャビティに溶
   湯を射出するとともに、金型キャビティへの溶湯の充填
   完了直前に射出プランジャを減速するダイカストマシン
   の射出制御方法であって、予め減速後ストロークおよび
   プランジャ停止位置設定値を設定し、このプランジャ停
   止位置設定値から前記減速後ストロークを減算して減速
   開始位置を設定しておき、 鋳造サイクルを開始し、前進する射出プランジャが先の
   減速開始位置に達した際に減速制御指令を発信し、射出
   プランジャの射出速度制御弁の開度を急速に絞る減速制
   御を実行するとともに、射出プランジャが更に前進して
   プランジャが停止したプランジャ停止位置実測値を測定
   し、このプランジャ停止位置実測値から前記減速後スト
   ロークを減算した値を減速開始位置として更新し、以下
   同様に減速開始位置を更新しながら鋳造サイクルを繰り
   返すことを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法
   。
2. （２）請求の範囲第１項において、前記減速制御は減速
   の加速度が可変であることを特徴とするダイカストマシ
   ンの射出制御方法。
3. （３）請求の範囲第１項または第２項において、前記プ
   ランジャ停止位置実測値の測定の後、この値が所定の許
   容範囲を超えて増加または減少したことを検出した際に
   所定の給湯量補正制御を実行するとともに、この給湯量
   補正制御を実行した鋳造サイクルでは前記減速開始位置
   の更新を省略することを特徴とするダイカストマシンの
   射出制御方法。
4. （４）請求の範囲第１項ないし第３項の何れかにおいて
   、予め設定した鋳造サイクル回数毎に間歇的に所定の給
   湯量補正制御を実行するとともに、この給湯量補正制御
   を実行した鋳造サイクルでは前記減速開始位置の更新を
   省略することを特徴とするダイカストマシンの射出制御
   方法。