JPS5970454A - 射出プランジヤの速度制御方法および装置 - 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】 本発明は射出プランジャの速度制御方法おＪ：び装置に
関するものであり、特に、ダイカストマシンの射出時の
射出速度変更に際して、溶湯がガスを巻込まず、速度変
更時間を短かくするようにしたものである。

ダイカストマシン造において、製品品質に影響を及ぼす
主要因を大別すると、製品形状、ダイカスト機、金型、
＃ｉ造方案、鋳造作業および作業者である。

特に、ダイカスト機の押湯速度は、ダイカスト製品の巣
、湯境、湯回り不良およびふ（れ発生の主原因となり易
く、したがって、射出プランジャの速度制御は重要な制
御項目の一つにあげられる。

上記不具合は、主に、溶湯にガスが巻込れること・によ
る。

これは金型の構造、溶湯の種類、鋳造時の温度条件、射
出スリーブへの溶湯の充填率等の条件での射出プランジ
ャ速度数値の不適正によるものと、射出プランジャ速度
設定変更の過渡期での速度振動によるものである。

本来、ダイカスト鋳造では、溶湯熱損失を考慮すると、
射出プランジャを高速で作動させ、短時間に鋳込むこと
が理想的である。しかし、射出プランジャをむやみに高
速作動させると、前記理由により、溶湯の乱流あるいは
溶湯の波打ちによるガスの巻込みが生じる。

この点に鑑み、従来の射出プランジャ速度制御では、射
出プランジャ位置に応じて速度設定制御する方法や速度
をフィードバッグ制御する方法が提案されている。

もともと、溶湯が射出スリーブ内や金型内で流動すると
き、押漬速度を変更した際にガスを巻込まない押漬速度
パターンは、等速状態から変化させる場合、最初ゆるや
かな加速パターンから次第に大きな加速パターンになる
ように増速さ口、増速の終局部においては減加速特竹に
ｌするよう（こすることであるが、従来のものでは、射
出プランジャ位置に応じて速度設定制御するダイカス１
〜法等に関し、速度変更の際のｊランジャの挙動を上記
の如（するための油圧の流量制御が行われていない。

また、ダイカスｈ　鋳造は、一般的に射出動作に要する
時間が非常に短かく、更に押湯位置に応じたガスを巻込
こまない押漬速度の選択により、１シヨツト工程内で、
中速、低速、高速の３速あるいは中速、低速、中高速、
高速の４速の多変速速度に射出プランジャを作動させて
いる。しかしながら、従来のものでは、この射出プログ
ラムに充分対応すべく高応答動作の流量制御弁がない。

すなわち、極めて短い射出時間内に射出速度をすばやく
、かつ、いろいろ変えるものでは、流量制御弁が充分に
追従するものがない。それ故、従来のものでは、速度の
フィードバック制御等はダイカスト鋳造上充分その機能
を果し得ていない。

また、操作シリンダとこのシリンダへ流体を供給する流
量制御弁で構成される速度制御系に、流量制御弁より操
作シリンダへステップ状の流量を供給して操作シリンダ
のピストンの応答速度を調べると、操作流量に関係なく
、減衰的振動であるインディシャル応答を早す。このよ
うになる射出プランジャの挙動は、鋳造上好ましいこと
ではなく、ステップ状の流量操作が適正でないことを意
味する。

また、本来、上記のような共振的な二次遅れ制御要素を
もつ制御系を制御する場合、フィードバック経路に直列
補償あるいはフィードバック補償回路を用いる方法が一
般的に提案されているけれど、それでは制御装置が複雑
になり、系の調整が複軸である場合が多い。当然ながら
、通常のフィードバック制御法は有効な手払ではない。

さらに加λて、現状の高応答の動作をしない流量制御弁
の使用は、制御弁のおくれにより目標値に対しオーバー
シュートしたり、振動を繰返したりするので、鋳造上、
当然好しくない。

５− 以−Ｌの点について、低速射出から高速射出へ急激に変
更させる場合に、従来の制御方法にび制御＠置は考慮が
不足しており、従来のものでは、流量調整弁や射出スピ
ードの点でフィードバック制御は適当でなく、流出を割
出シリンダ内にどういうふうに流したら良いかという操
作流量パターン面からの配緻はなされていなかった。

本発明は、これらの点を考慮したもので、ダイカスト機
の射出プランジャ位置に対応して射出１ランジヤ速麿を
多変速に制御することに関して、速度設定値変更に際し
、溶湯がガスを巻込まず、速度変更時間を短かくするよ
うに射出プランジャを速度制御する方法および装置を提
供するものである。

本発明においては、射出プランジャの目標連部に応じた
所要流量を射出シリンダへ供給して射出途中で低速射出
から高速射出へ増速する際等、流量変更の略前半過程を
増加速特性に、略後半過程を減加速特性に、流ｍを供給
するようにした。そのために、弁開喰に対する流量変化
の状態を示す−６＝ 流量制御弁の固有特性をそのようにするか、あるいは、
弁固有特性を把握し弁開度の速度を制御装昭にＪ：りそ
のにうに制御するようにした。

つぎに、図面に示した１実施例によって、本発明を説明
する。

第１図（ａ　）は、ダイカス１〜マシンにお【プる流量
制御弁コントロールシステムの図を示し、第１図（ｂ）
は射出プランジャ速度制御パターンの概略図を示すもの
である。

第１図＜ａ　＞において、１は射出シリンダ、２は射出
プランジャ、３は射出スリーブ、４は固定金型、５は可
動金型、６は固定盤、７は可動盤、８は射出プランジャ
２に取付けたストライカ、９は射出プランジャ２の後退
限で作動するリミットスイッチ、１０は中速射出から低
速射出への切替信号を出ずリミットスイッチ、１１は低
速射出から中高速射出への切替信号を出すリミットスイ
ッチ、１２は中・高速射出から高速射出への切替信号を
出すリミットスイッチである。なお、これらリミットス
イッチ９〜１２は、磁気スケールのような他の位置検出
器に置ぎかえてもＪζい３，１３はバルブ開度設定器、
１４はダイカストマシンコン＋−口−ラ（シーケンサ）
、１５はパルスモータコントローラ、１６はドライブユ
ニット、１７はパルスモータ、１Ｂは流ｆｆｉ　Ｉｔ、
ＩＩ　Ｉｌｌ弁、１９Ｇ［１ｔｌＩｆｌＴＩ、２０はパ
ルスモータ１７川の原点検出器であり、これらは、第１
図（ａ）に示すように連係させた。

射出プランジャ速度制御システムは、バルブ開度設定器
１３、ダイカス１〜マシン・コントローラ（シーケンサ
）１４からの指令および射出プランジャ２のス１−〇−
り中の所定位置に設定したリミットスイッチ９〜１２か
らの信号により、予じめ設定した流量制御弁１８のバル
ブ開度に、パルスモータ１７の回転角を制御するように
構成されている。なお、本システムでもよ、バルブ開度
は任意の開度に設定可能であり、バルブ開き速度も変更
できる。

射出途中にお【ノるバルブ開度およびそれにともなう射
出速度は、例えば、第１図（ｂ）に示すように制御され
る。第１図（ｔｌ）において、射出ストＯ−りを示す横
軸に示した９８〜１２ａは、それぞれリミットスイッチ
９〜１２の作動位置に対応した位置であり、Ａは中速、
Ｂは低速、Ｃは中高速、Ｄは高速を示す。

第１図（ａ　）に示すバルブ開度設定器１３では、射出
時の各ストローク１０８〜１２ａにおけるバルブ開度の
値を設定する。

ダイカストマシン・コントローラ１４では、シーケンサ
によりダイカストマシンの全体の制御を行う。そして、
ダイカストマシンの動作に応じて、射出スタート指令や
、射出後退指令等の制御データをパルスモータコントロ
ーラ１５へ出力すると同時に、バルブ開度設定器１３か
らの開度設定値の読取り、１このコントローラ１５への
バルブ開度データの伝送及び同データのアンサーバック
チェックを行う。

ドライブユニット１６では、直流電源と相励磁切換機能
とを有し、コントローラ１５からの回転方向データとパ
ルス信号とによりパルスモータ１７を駆動する。

９− 流量制御弁１８′ｃは、弁制御操作軸にパルスモータ１
７を連結し、軸回転角度速度をパルスモータ・コントロ
ーラ１５からの制御信号により変更し、射出シリンダ１
への供給流量を制御する。射出開始前は、流ｆｆｉ　Ｉ
ｌｌ　ＩＩＩ弁１８は全閉で、シーケンサ１４からの射
出スタート指令により、パルスモータ・コントローラ１
５内の例えば指数函数的なプログラムに従い、バルブ開
度および開き速度が順次変更される。

原点検出器２０では、弁操作軸の移動原点位置を検出す
る。

流ｆｆ１ｌ、１１御井１８は、例えば第２図に示すにう
な構造になっている。第２図において、２１は作動油流
入口２２と作動油流出口２３を有するバルブボディ、２
４はバルブボディ２１中を軸線方向へ移動するスプール
、２５はスプール２４の後部軸２６に取付けたボールね
じ、２７はピニオンギヤ製画、１７はパルスモータであ
る。

パルスモータコントローラ１５は第３図に示すような回
路構成になっている。

１０− 第３図において、２８はフォトカプラー、２９は人出ノ
コ部、３０はコンピュータ、３１は入出力部、３２はフ
ォトカプラー、３３は信号変換器、３４はデータを入出
力できる記憶器であるラングｌいアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）　、３５は記憶器からデータを外に続み出すリード
オンリーメモリ（ＲＯＭ＞で、バルブの操作パターンの
プログラムが入っており、これらの間には第３図に示し
たように信号が入出力される。３６は原点復帰信号発生
器、３７はちょんちょんと送るジョブ送り信号発生器、
３８はリミットスイッチ１０〜１２から送られて来る信
号、３９はエラー信号、４０は原位置信号、４１はビジ
ィ信号、４２はマイコンストローブ信号、４３は原点チ
ェック指令信号、４４は射出スタート信号、４５は原位
置指令信号、４６はドライブ／データ信号、４７はテー
ブルコヒー指令信号、４８はデータ照合チェック指令信
号、４９はシーケンサ−ストローブ信号、５０は照合デ
ータ、５１は開度設定値等のデータである。

パルスモータ駆動のためのデータ設定内容は、例えば第
４図にポリにうな内容とした。なお、バルブ開度設定器
１３における射出バルブ間度へ〜Ｄは、第１図（ｂ）に
示した各速度Ａ〜Ｄを１りるための各バルブ開度であり
、これは角度やパーセントで表わす。プログラミングパ
ネル５２はシーケンサ１４に初期データを入れる機器、
プログラマ５３はマイク１ココンピユータ５４の中に初
期データを入れる機器である。図中、原点復帰周波数は
射出プランジャ２の１１２退時の一定パルス数、増加速
パターンナンバーや減加速パターンナンバー等はあらか
じめ定めておいたいくつかの加速度合等のパターン（第
７図ａ参照）を示す番号である。

ここで、増加速とは、一定速度から加速されるとき、そ
の加速度合が次第に増していくことであり、減加速とは
、一定の加速度で′ａ度が増している状態から一定速度
に変わるとき、その加速度合が次第に小さくなっていく
ことであり、増減速とは、一定の速度から減速されると
ぎ、その減速度合が次第に増していくことであり、減減
速とは一定の減速度で速度が減っている状態から一定速
度に変わるどき、その減速度合が次第に小さくなってい
くことである。なお、加減速パターンはオーバーシュー
トが大きくならないように設定しておく。

パルスモータコントローラ１５におけるパルス出力デー
タの編成は、例えば第５図に示したようにした。第５図
において、５５はシーケンサ１４内のデータ、５６はマ
イクロコンピュータ５４へ入力するデータ、５７は演算
部、５８は出力信号である。

また、パルスモータコントローラ１５から出力されるパ
ルスは、例えば第６図（ａ）、（ｂ）に示すようなパル
スとなる。第６図（ａ）において、横軸はパルス番号、
縦軸は周波数を示し、図示したような加減速パターンデ
ータ（イ）、（ロ）は、第６図（ｂ）に示したような出
力パルス列によって得られる。

本発明においては、射出途中に速度プログラムにより射
出シリンダ１への流量を変更して射出プランジャ２の速
度を所望の速度に変更するとき、増速への流−変更を第
７図に示すようにした。

１３− 第７図（ａ　＞では、軸線に時間、縦軸にバルブ開度ま
たは流量をとった。本発明の方法で増速時にバルブ開度
または流量を増すときには、初期バルブ開度または初期
流量から所望バルブ開度または所望流量へ増えるとき、
第７図（ａ）に示すように、最初は加速度合が少しずつ
増えていく増加速状態を示すようにし、所望のところま
で増加速したら、しばらくの間、定加速状態を示し、終
端部では加速度合が少しずつ減っていく減加速状態を示
すようにした。図中、（イ）、（ロ）、（ハ）は、加速
パターンをいろいろかえた場合の状態を示す。第７図（
ｂ）に、（イ）の曲線に相当するパルス列の状態を示し
、第７図（Ｃ）に曲線（イ）〜（ハ）に対応した周波数
の増減の状態変化を示す。

なお、速度を減する場合も、これらと同様な考　　　　
□えのちとに、増減速、定減速、減減速から仕る一連の
減速状態で減速さける。この場合、減速する度合が次第
に増えていく増減速はマイナス加速度が増えていくこと
になるので、増減速特性の絶対１４− 値的なものは増加速特性になり、減速の廃合が次第に減
っていく減減速はマイナスの加速度が減っていくことに
なるので、減減速特性の絶対値的なものは減加速特性に
なる。したがって、速度を減する場合も、流量変更の略
前半過程で流量絶対値で増加速特性に、略後半過程が流
量絶対値で減加速特性になるように流量を供給すること
になる。

加減速度パターンの最適値は、最終的には実機ベースで
デストして決める。

このように、本発明においては、射出途中で射出速度を
増減させる場合に、特許請求の範囲に示したように、略
前半過程が流量絶対値で増加速特性に、略後当過稈が流
量絶対値で減加速特性になるようにしたので、射出速度
変更時におけるオーバーシュートが滑らかになり、溶湯
のガス巻込み量が少なくなり、ダイカスト製品の品質が
おおいに向−ヒする。ダイカストマシンの射出では、例
えば、０．１〜０．２１１１／ＳｅＣの微速から４〜５
ＩＩｌ／ＳｅＣもの高速に、数１ＱＩＩｌｓｅｃ程度の
極めて短い時間内に増速する必要があるので、本発明は
増速への変更の場合に特に有用である。

また、液汁系にサージ圧が出なくなり、ダイカストマシ
ンの機械的ショックが減少する。さらに、制御系の調整
が簡単である。

なお、流量制御弁の固有特性をイコールパーセント特性
にした場合は、略後半の弁開度速度のみ制御すればよく
、制御法が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すもので、第１図（ａ　）
は流量制御弁コントロールシステムを示す図、第１図（
ｂ）は射出プランジャ連部制御状態を示す絵図、第２図
は流量制御弁の縦断面図、第３図はパルスモータ−１ン
１〜ロ一ラ回路構成図、第４図はパルスモータ駆動のた
めのデータ設定内容を示す図、第５図はパルス出力デー
タの編成を示す図、第６図（ａ　）は加減速パターンデ
ータを示す線図、第６図（ｂ）は出力パルス列を示す図
、第７図（ａ　）は増速時のバルブ開度を示す図、第７
図（ｂ）はパルス列を示す図、第７図（Ｃ）は周波数の
状態変化を示す図である。　１・・・射出シリング、２
・・・射出プランジャ、３・・・射出スリーブ、４・・
・固定金型、５・・・可動金型、８・・・ストライカ、
９〜１２・・・リミットスイッチ、１３はパルプ開度設
定器、１４・・・ダイカストマシンコントローラ（シー
ケンサ）、１５・・・パルスモータコントローラ、１６
・・・ドライブユニット、１７・・・パルスモータ、１
８・・・流量制御弁。 特許出願人　　　宇部興産株式会社 １７一 −、、第６．図 八；ル又番号 ゛　カロ彌す先ノＶターンテ゛°−タ 出カッ（０ルスタ゛」 第７図 埋却′ｊＬｖＪ山ミ　　溝−川茎 手続補正書 昭和ｓ７年／２月２３日 特許庁長官　殿 １、　事件の表示 特願昭５７−１７９１５１号 ２、発明の名称 射出プランジャの速度制御方法および装置３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 郵便番号　７５５ 山口県宇部市西本町１丁目１２番３２号４、補正命令の
日付 補正命令はない。 ５、補正の対象。 明細書の発明の詳細な説明の欄、および図面。 ６、　補正の内容 （１）明細書の第１５頁第１６行の「略後当過程」を、
「略後半過程」に補正する。 （２）第１図を別紙とお９補正する。（添付した図面の
未配どおり、付号２０を加入する。）以　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出途中に速度プログラムににり射出シリンダへ
   の流量を変更して射出プランジャの速度を所望の速度に
   変更するに際し、流１Ｂ変更の略前半過程が流量絶対値
   で増加速特性に、略後半過程が流量絶対値で減加速特性
   になるように流量を供給するようにした射出プランジャ
   の速度制御方法。
2. （２）増速への流量変更の略前半過程が増加速特性に、
   略後半過程が減加速特性になるように流―を供給するよ
   うにした特許請求の範囲第１項記載の射出プランジャの
   速度制御方法。
3. （３）速度プログラムにより速度を設定する速度指令装
   置と１．この速度指令装置からの指令信号出力を入力、
   どする制御装置と、この制御装置の駆動信号により作動
   する流量制御弁と、射出プランジャの位酋検出器よりな
   る射出プランジャ用の速良聞ループ制御系を有し、かつ
   、射出プランジャの速度変更の際の流量変更の略前半過
   程が流量絶対値で増加速特性に、略後半過程が流量絶対
   値で減加速特性になるような流出操作パターンに操作す
   る制御装置を具備した射出プランジャの速度制御装置。