JPH0424219Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシリンダの作動装置に係り、さらに詳
しくは、ダイカストマシンにおける射出シリンダ
などのスタート時におけるサージ圧の発生を防止
するようにしたシリンダの作動装置に関するもの
である。

ダイカストマシンで射出成形を行う場合は、一
般に、第１図に示すように、射出初期では所定の
ストロークだけ低速射出を行い、続いて射出途中
から高速射出に切替えて射出を行つている。しか
し、射出開始時、すなわち、射出シリンダのスタ
ート時には弁が開いて作動油が急激に供給される
ため、第１図にＰで示すようにサージ圧が立つ。
このサージ圧は、所定の低速速度を得ることがで
きる程度に弁を一度に開いたとき、スタート時に
必然的に生じるもので、このサージ圧が立つとプ
ランジヤチツプが急激に前進するため、射出スリ
ーブ内の溶湯が波立つ。そして、溶湯の波立ちが
生じると、空気との接触面積が増大し溶湯が多少
混ぜられた状態になり、溶湯の冷却が生じ、金型
キヤビテイ内の湯まわりが悪くなるばかりでな
く、空気を巻き込み、この巻き込まれた空気が成
形品に巣を作る結果となる。

本考案は以上のような従来の欠点を除去するた
めになされたもので、シリンダのスタート時にお
けるサージ圧の発生を防止することができるよう
にしたシリンダの作動装置を提供することを目的
としている。

本考案においては上記の目的を達成するため
に、シリンダの作動油供給回路中にスタート用の
切替弁と、この切替弁が切替わつた直後に少量の
作動油を通し、所定時間たつた後は所定の流量の
作動油を通しうるようにした絞り弁とを一体構造
にした流量調整弁を設けた構造を採用した。

そして、流量調整弁として、軸線方向の一端側
に入口を有し、軸線方向と直角な方向に出口を有
する弁室を備えたマニホールドを設け、軸線方向
に前後進する弁スプールを、弁スプールの外周面
のみを弁室の内周面に接触させた状態で弁室内に
摺動自在に設けて、弁を閉じたときでも、弁スプ
ールの先端面をマニホールドに押付けることな
く、弁スプールの外周面のみで弁を閉じうる構造
にし、マニホールドに設けた出口に連通させた流
通穴を弁スプールの前端付近でマニホールドに設
けて、弁スプールによりこの流通穴を開閉しうる
ように設け、弁スプールの後方に設けた弁軸に、
回転動作を軸線方向の動作に変えるねじ機構を連
結し、ねじ機構の他端側にモータを連結して設
け、弁スプールの軸線方向の位置を検知する位置
検出器を、弁スプールと一体に前後進する部分に
対面させて設けた構造の流量調整弁を用い、 この流量調整弁に弁開始令が発せられた直後は
サージ圧が発生しない程度の小開度の指令を出
し、前記弁開指令後に所定時間たつた後は流量調
整弁の開度を所望の開度にする指令を出す弁開度
指令発生器を設けた構造とした。

以下、図面に示す実施例に基いて、本考案をさ
らに詳細に説明する。

第２図は本考案の原理を説明するもので、射出
用のシリンダ４１とアキユムレータなどの油圧供
給源４２との間を連結する油圧回路４３の途中に
電磁式の切替弁４４を設け、切替弁４４とシリン
ダ４１との間に可変絞り弁４５が設けられてい
る。可変絞り弁４５としては、例えば、モータ駆
動で自動的に開度が調整される流量調整弁を用い
る。

以上のような構造のもとにシリンダ４１のスタ
ートが開示されると、油圧供給源４２の作動油は
切替えられた切替弁４４を介してシリンダ側に流
入する。この切替え直後においては、可変絞り弁
４５をサージ圧が立たない程度に絞り込んでお
き、少量の作動油しかシリンダ４１側に供給され
ないようにしておく。したがつて可変絞り弁４５
の直前までは切替弁４４の切替えによる急激な圧
力の上昇が生じるが、この圧力は、所定の小さい
開度に絞られた可変絞り弁４５の存在により、シ
リンダ４１側には伝わらない。したがつて、前述
したようなサージ圧はたたず、射出スリーブ内の
溶湯を波立たせることはない。

切替弁４４が切替わつて射出スタートが開始さ
れた直後においては、このように極めて少量の作
動油しか供給しないが、サージ圧が立ちえない所
定時間ｔだけ通過した後は、可変絞り弁４５を
徐々に開き、低速射出が行える流量の作動油を供
給するようにすれば、低速射出はスムーズに行え
る。

この絞り弁を開く時間ｔは、タイマなどを利用
して、射出シリンダ等の大きさに応じて設定すれ
ばよい。上記時間ｔは、サージ圧が立つてなくな
るまでの時間が数10msecなので、多少余裕をも
つて、これよりも長く設定しておく。

ところで、第２図に示した原理的な構造におい
ては、切替弁４４と可変絞り弁４５とは別個のも
のとして例示されているが、本考案では、両者を
一体構造にした流量調整弁１を用いる。

本考案において、第２図に対応する説明図を示
せば、第４図のようになる。１は流量調整弁、６
は弁開度調整用のモータである。

この流量調整弁としては、例えば、第３図に示
すような切替弁を兼ねた流量調整弁を用いる。

第３図に示す流量調整弁１は、大きく分けて一
端部に位置する駆動部２と開閉弁を兼ねた流量調
整部３とから構成されている。

駆動部２はケーシング４の一部に設けられたカ
ツプリング５を介して歯車１４等と連結されてい
るモータ６を有する。このモータ６は、最適なも
のとしては、す早く正確に自動制御できて、制御
されて変更された後記する弁スプール３１の位置
を正確に保てるパルスモータであることが望まし
い。パルスモータは、通常動かそうとしても動か
ず、この電力を切つて動かす信号が入つて、初め
て、指令されたパルス数に相当する量だけ回わる
ものであり、回転指令がない時は現在位置を保と
うとする力が作用しており、回転指令があれば、
高速で正確に回転量を制御する。勿論、それによ
り、弁スプール３１の開度を任意に調整しうるだ
けでなく、開閉もその都度行える。

カツプリング５としては、極めて小型で、伝達
トルクに対してイナーシヤをものすごく小さくで
き、設置場所もあまりとらず、弁装置において、
開閉制御や流量制御を早く確実に行いうるものを
用いる。カツプリング５において、９はモータの
回転軸７に取付けた筒体、１０は被駆動側の受
座、１１はその両端部をそれぞれ筒体９と受座１
０に差込んだ複数本のピンである。

受座１０の外周面には、第３図に示すように目
盛が示されており、ケーシング４の１部に設けた
透明なカバー４ａを通してこの目盛を読み、パル
スモータ６の回転量を知ることができる。

カツプリング５の被駆動側である受座１０は、
カツプリング５自体を小型化するために、被駆動
軸１３と一体化されており、ケーシング４内で軸
受１３ａで軸支されたこの軸１３の先端部には、
歯車１４が固定されている。歯車１４は歯車１８
と噛合しており、歯車１８は、ケーシング４の中
央部において、スラストベアリング１５やボール
ベアリング１５ａやテーパローラベアリング１５
ｂなどの軸受や軸保持部材１６などを介して前記
軸１３と平行に回転自在に、かつ、軸線方向に動
かないように軸支された軸１７に固定されてお
り、モータ６の回転がこれら歯車１４，１８を介
して軸１７に伝えられる。なお、場合によつて
は、モータ６の回転軸７と軸１７とは、直結する
こともできるし、歯車のみやベルト等で連結する
こともできる。

軸１７の弁スプール３１側の外周には、ボール
ねじ部１７ａを介してナツト１９が螺合されてい
る。ナツト１９はその一部にキー２０を有し、キ
ー２０はケーシング４側に形成されたキー溝２１
中に摺動自在に嵌合されており、軸１７が回転す
るとナツト１９が軸線方向に自由に進退できる構
造となつている。軸１７とナツト１９との螺合
は、軸線方向にキー２０で案内されるナツト１９
を軸１７の回転によつて軸線方向へ移動させるも
のでも良いが、効率良く作動させるには、伝動効
率のよいボールねじを利用するのが、より理想的
である。なお、ボールねじを使用したものでは、
ナツト１９に軸線方向の力が作用すれば、軸１７
を回そうとするが、この場合は、軸１７の回転を
パルスモータ６で阻止した状態にあるので、軸１
７は回らない。

ナツト１９に取付けたキー２０の一部には永久
磁石２２が固定されており、この永久磁石２２と
対向してケーシング４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
２３が取付けられている。位置検出器２３は永久
磁石２２の移動に感応する近接スイツチから構成
されており、ナツト１９や弁スプール３１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できるようになつている。

弁を閉じた時、弁スプール３１の先端面の外周
付近をマニホールド２９に設けた段部に当接させ
て機械的に止める方法を採用すると、弁スプール
の先端が段部にくい込んで、次に弁スプールを後
退させ始める時、大きな力が必要であるから、本
実施例にあたつては、弁を閉じた時でも、弁スプ
ール３１の先端面をマニホールドに当接させない
で、フリーにし、弁スプール３１の外周面のみで
弁を閉じるようにしている。したがつて、弁が充
分に閉じている０位置を位置検出器２３で電気的
に検出して、その信号によつてモータ６を止めて
おくようにした。磁気作用による位置検出器２３
では、0.01mmの精度で検知できる。

また、前記ナツト１９は、ケーシング４に対し
て昇降自在に取付けられている受台２４の上面に
キー２０の下面を摺動自在に接触させておくこと
によつて、水平中心を保ちうるようになつてい
る。受台２４は、あらかじめその弾発力を計算さ
れて配置されているスプリング２５を介して、ケ
ーシング４に取付けたカバー４ｂで支持されてお
り、軸１７全体をバランスよく支持することがで
きる構成とされている。

また、ナツト１９には、ナツト１９の外径より
も大きい円筒部２７が一体に取付けられており、
円筒部２７の先端部には弁軸２８が一体に設けら
れている。弁軸２８は軸１７と中心軸を一致させ
た。２６は空間部である。この空間部２６を囲む
円筒部２７には、円周方向に向けて、所定のピツ
チで複数個の貫通し穴２７ａが千鳥状に形成され
ている。中空状の円筒部２７を設け、この部分に
複数個の千鳥状の穴２７ａを形成したのは、弁軸
２８を介して伝わつてくる力が穴２７ａに沿つて
逃げ、分散され、一部だけに力が集中しないよう
にするためである。円筒部２７は薄くして応力を
高くしておくだけでもよいが、このような穴２７
ａがあると、さらによいクツシヨン効果を示す。
そして、ボールねじ部１７ａへの衝撃をさける。

軸１７とナツト１９が収容されたケーシング４
の根本部は、バルブボデイを形成するマニホール
ド２９に図示していないボルトによつて取付けら
れている。このマニホールド２９の軸線方向の一
端側に入口を有し、軸線方向の他端側を密封し、
軸線方向と直角な方向の出口を有する弁室である
ボア３０中には弁スプール３１が軸線方向に摺動
自在に、きわめて嵌合精度良く、嵌合されてお
り、弁スプール３１は前記弁軸２８に固定されて
いる。そして、弁スプール３１には、軸線方向に
貫通した多数の流通穴３１ａが設けられており、
図示していない油圧ポンプやアキユムレータと連
通されていて第３図において左側に示されている
第１室３０ａと、反対側にあるケーシング４側の
第２室３０ｂが連通されている。このようにした
のは、弁スプール３１を介して弁２８やナツト１
９に作用する作動油による軸線方向の押圧力を比
較的に小さくし、また、弁スプール３１自体の重
量を小さくして、パルスモータ６による軸１７の
回転を容易に行えるようにするためである。な
お、弁スプール３１に流通穴３１ａが設けてある
と、弁スプール３１を開く時だけでなく、閉じる
時も比較的に小さい力で閉じることができる。

弁スプール３１の中央部外周面には、流通穴３
１ａに連通した状態で、環状の溝３２が形成され
ている。

また、マニホールド２９側には、絞り部２９ａ
を設けることにより、２次側、すなわち、射出シ
リンダ４１側であるマニホールド２９に設けた出
口に連通する作動油用の環状の流通穴３３および
３４が形成されており、弁スプール３１の移動に
応じて前記溝３２および弁スプール３１の先端と
の流通状態が変化し、開閉状態および流量を変え
ることができるようになつている。

弁スプール３１の途中に第１室３０ａと通じた
溝３２を設け、マニホールド２９に環状の流通穴
３３，３４を設けたのは、弁スプール３１の少し
の開度でより多くの油を通しうるようにしたため
である。すなわち、第３図に示した状態で、第１
室３０ａから弁スプール３１の先端部を通つて流
通穴３３に油が流れるだけでなく、同時に、溝３
２から切欠部３２ａを通つて流通穴３４へも第１
室３０ａの油が流れるようにしたためである。勿
論、溝３２は２個以上設けて、それに対応する流
通穴３４も２箇所以上設けることができる。この
ようにすると、弁スプールの直径を小さくするこ
とができ、弁装置全体も小さくできる。なお、弁
スプール３１が最大限に開いた時の流通穴３３，
３４部の開き度をそれぞれｂ，ｃとすると、ｂ＝
ｃとして、両方のすき間から流れる油の量が同じ
になるようにしても良いし、またｃ＞ｂとし、開
度が少なくて低速射出を行う時は、流通穴３３部
に遮断し、溝３２から流通穴３４部へのみ油を流
し、開度を大きくして高速射出を行う時は、流通
穴３３，３４の両方から油を流すようにしても良
い。

弁軸２８の回りのケーシング４とボア３０側の
室３０ｂとの間には、ドレン排出機能を持たせた
軸封部材３７が設けられている。

図示していないが、このシリンダ４１の作動装
置は、流量調節弁１に弁開始令が発せられた直後
はサージ圧が発生しない程度の小開度の指定を出
し、前記弁開始令後に所定時間ｔたつた後は流量
調節弁１の開度を所望の開度にする指令を出す弁
開度指令発生器を備えている。

次に、以上のように構成された流量調節弁の動
作を説明する。

まず、この流量調節弁が適用されるダイカスト
マシンなどが非作動状態にある場合には、弁スプ
ール３１は第３図において左方向に前進させられ
ており、マニホールド２９の流通穴３３，３４は
第１室３０ａおよび弁スプール３１の溝３２との
流通は遮断されている。

そして、射出開始時における極めて小さい弁開
度とその弁開度保持時間ｔ、および、低速射出域
と高速射出域の射出ストロークに応じて、それぞ
れ所望の射出速度を設定しておく。高速射出域が
始まる位置や上記の設定値は、図示していないダ
イヤル表示式の設定指示盤に、例えば数値で設定
しておけるようにしておく。そして、射出シリン
ダ４１のピストンロツドの前進中に、図示してい
ないタイマや射出シリンダ４１部に設けた磁気ヘ
ツドから時間や移動距離に比例して出力されるパ
ルスに応じて、各領域ごとに、設定しておいた弁
開度に応じたパルスをモータ６に送り、モータ６
の回転角度を素早く、正確に、かつ、容易に変更
しうるようにしておく。

この状態で低速射出開始の指令が出されると、
初期の弁開度に応じた指令が、所定の時間に応じ
た分だけ、パルスモータ６に加わり、パルスモー
タ６が所定角度回転され、軸１３、歯車１４、歯
車１８を介して軸１７に回転が伝達される。軸１
７の回転はナツト１９との間に設けられたボール
ねじ装置を介してナツト１９に伝達され、ナツト
１９は後退する。ナツト１９の後退は弁軸２８を
介して弁スプール３１側に伝達され、例えば、ま
ず溝３２が流通穴３４とわずかに連通する絞り状
態となる。そうすると、弁スプール３１の先端側
のボア３０側に導かれている１次側の作動油は溝
３２を介して流通穴３４に流れ込み、射出シリン
ダに供給され、サージ圧が発生しない状態で低速
射出が開始される。

所定時間ｔが経過すれば、低速射出速度に応じ
た指令が、所定の射出ストロークに応じた分だ
け、パルスモータ６に加わり、弁スプール３１は
所定開度まで開き、所望の低速射出が行われる。

このようにして、低速射出が行われ、所定スト
ロークだけ前進し、やがて高速射出指令がくる
と、その指令に応じて、パルスモータ６によつて
軸１７が回転され、ナツト１９はさらに後退す
る。ボールねじを介したナツト１９の後退はきわ
めて円滑で高速度であるため、弁スプール３１も
高速度で後退する。

弁スプール３１が所定の位置まで後退すると、
溝３２と流通穴３４との連通面積はさらに増大す
るとともに、弁スプール３１の先端側のボア３０
と流通穴３３の連通面積は一挙に拡大するため、
流通穴３３，３４を介して大量の作動油が射出シ
リンダに送られ、ほぼ瞬間的に高速射出に移る。
高速射出が終れば、再びパルスモータ６を作動さ
せて弁スプール３１を閉じる。

以上の説明から明らかなように、この流量調整
弁は、パルスモータに所望のパルスを入力するな
どして、モータの回転量を制御することにより、
流量調整弁の開閉動作と開度調整を正確に、すば
やく、かつ、自動的に行うことができる。

そして、弁を所望の開度で開いたら、油圧回路
中の圧力変動や他のバルブの切替えによつて生じ
た油圧シヨツクなどによる外乱が、弁スプールに
作用して、弁スプールを軸線方向に動かそうとし
ても、弁スプールには、ナツトやスクリユ軸を介
してモータが連結されているので、弁スプールは
外乱の影響を全然受けず、弁スプールはモータの
作動による以外は軸線方向に全然動かない。した
がつて、流量が非常によく安定し、射出速度も一
定に保てるので、本装置を用いて金属溶湯の射出
を行えば、良好な状態で射出することができ、良
品質の射出製品を確実容易に得ることができるよ
うになる。

また、１個の流量調整弁により、低速射出用の
流量調整弁と開閉弁および高速射出用の流量調整
弁とを開閉弁の四つの弁を兼ねることができ、従
来のようにそれぞれの弁を複数個設ける必要が全
くなく、射出装置等の全体の構造が極めて簡単と
なり、小型化され、油圧用の配管も短かくでき、
経済的にも極めて有利である。

また、流量の調整はモータの回転を弁スプール
のストローク変化に変えた構造を採用しているた
め、弁スプールの移動を自動的に極めて高速度で
かつ正確に行なうことができ、弁開き初期や低速
射出域での変更は勿論のこと、低速射出から高速
射出への切替えも応答性良く正確に、高速度で行
なうことができ、高速射出の制御を確実に行うこ
とができる。

以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、シリンダの作動油供給回路中にスタート用の
切替弁と、この切替弁が切替つた直後は少量の作
動油を通し、この切替弁が切替わつて所定時間た
つた後は所定の流量の作動油を通しうる絞り弁と
を一体にしたような流量調整弁を設けた構造を採
用しているため、シリンダのスタート時における
サージ圧の発生を防止することができる。そし
て、これをダイカストマシンに用いれば、射出開
始時にサージ圧の発生を防止することができるの
で、射出スリーブ中の溶湯の波立ちを防止でき、
溶湯の冷却や空気の巻き込みを生じることがない
という優れた効果がある。

また、流量調整弁として、弁閉じの状態でも弁
スプールの外周面で作動油の流れを遮断する流量
調整弁を用いたので、弁開き作動を円滑に、か
つ、比較的に小さい動力で行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の射出方法を説明する射出ストロ
ークと射出圧力との関係を示す線図、第２図は本
考案の原理を示す説明図、第３図は本考案に適用
される流量調整弁の１実施例を示す縦断面図、第
４図は本考案の１実施例を示す説明図である。 １……流量調整弁、２……駆動部、３……流量
調整部、４……ケーシング、６……パルスモー
タ、１７……軸、１９……ナツト、２３……位置
検出器、２８……弁軸、２９……マニホールド、
３０……ボア、３１……弁スプール、３１ａ，３
３，３４……流通穴、４１……射出シリンダ、４
２……油圧供給源、４４……切替弁、４５……絞
り弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダの圧油供給回路中に、スタート用の切
   替弁と流量調整用の可変絞り弁を一体構造にした
   流量調整弁を設け、 この流量調整弁として、軸線方向の一端側に入
   口を有し、軸線方向と直角な方向に出口を有する
   弁室を備えたマニホールドを設け、軸線方向に前
   後進する弁スプールを、弁スプールの外周面のみ
   を弁室の内周面に接触させた状態で弁室内に摺動
   自在に設けて、弁を閉じたときでも、弁スプール
   の先端面をマニホールドに押付けることなく、弁
   スプールの外周面のみで弁を閉じうる構造にし、
   マニホールドに設けた出口に連通させた流通穴を
   弁スプールの前端付近でマニホールドに設けて、
   弁スプールによりこの流通穴を開閉しうるように
   設け、弁スプールの後方に設けた弁軸に、回転動
   作を軸線方向の動作に変えるねじ機構を連結し、
   ねじ機構の他端側にモータを連結して設け、弁ス
   プールの軸線方向の位置を検知する位置検出器
   を、弁スプールと一体に前後進する部分に対面さ
   せて設けた構造の流量調整弁を用い、 この流量調整弁に弁開始令が発せられた直後は
   サージ圧が発生しない程度の小開度の指令を出
   し、前記弁開指令後に所定時間たつた後は流量調
   整弁の開度を所望の開度にする指令を出す弁開度
   指令発生器を設けたシリンダの作動装置。