KR100259368B1 - A single body injection piston having a velocity-control pin and velocity-control device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 사출식 주조기에 사용되는 사출 피스톤의 기동에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 사출 피스톤의 속도를 기계적으로 제어할 수 있는 속도 제어핀을 구비하는 사출 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to the start of an injection piston used in an injection molding machine, and more particularly, to an injection piston having a speed control pin that can mechanically control the speed of the injection piston.
사출식 주조기는 용융된 금속을 주형내에 주입하여 원하는 제품의 형상으로 성형하는 기계로서 다이캐스팅기, 용탕 단조기 등은 이의 대표적인 예이다.An injection casting machine is a machine that injects molten metal into a mold to form a shape of a desired product. A die casting machine, a molten metal forging machine, and the like are representative examples thereof.
사출식 주조기를 이용한 성형 과정은 도1과 같이 크게 3단계로 구분하여 설명할 수 있다. 먼저 제1단계는 용융된 용탕(9)을 슬리브(6) 체적의 약70% 정도로 채우는 과정이다(도1a). 제2단계는 슬리브(6)내에 채워진 용탕(9)을 용탕 주입구(gate)(5)까지 충진시키는 과정으로서 용탕의 급격한 유동을 방지하기 위하여 피스톤(7)이 서서히 전진하여 용탕(9)을 금형(1,4)의 입구까지 밀어 넣는다(도2b). 마지막 단계는 용탕(9)이 응고하기 전에 상기 용탕(9)을 고정 금형(1), 밀핀(2) 및 이동 금형(4)에 의해 형성되는 금형 공간(3)내로 충진시키는 과정으로서, 피스톤(7)이 고속으로 전진하여 용탕(9)을 주형 내에 충진시킨 후 응고가 완료될 때까지 압력을 유지한다(도1c). 잔탕(10)은 잔탕 배출구(8)을 통하여 배출된다.The molding process using the injection casting machine can be explained by dividing it into three stages as shown in FIG. Firstly, the molten
도1에 나타난 일련의 과정을 피스톤의 운동면에서 고찰하면 도2와 같이 나타낼 수 있으며, 현재 사용하고 있는 피스톤의 2단 사출 속도 제어 방식의 문제점은 2단계와 3단계 과정인 저속 및 고속구간에 있단. 2단 사출 방식을 채택하는 대부분의 사출기의 유압 회로는 저속 사출 구간에서는 직접 펌프에서의 압유로 작동하고, 고속 사출 구간은 아큐뮬레이터(accumulator)에서의 압유를 가하여 작동한다.Considering the series of processes shown in FIG. 1 in terms of the movement of the piston, it can be represented as shown in FIG. 2. There is. Most of the hydraulic circuits of the injection molding machine adopting the two-stage injection method are operated by direct pressure from the pump in the low speed injection section, and the high speed injection section is operated by applying pressure from the accumulator.
먼저 이와 같은 사출 방식을 이용하는 사출 장치가 가지는 저속구간에서 발생되는 피스톤 운동의 문제점은 다음과 같다. 저속시 피스톤의 속도는 공타(空打)로 0.2-0.4m/sec정도이며 실제 주조시에도 이 속도는 거의 변하지 않는다. 도3a 내지 3e는 저속 구간에서 사출 피스톤이 전진함에 따라 슬리브내에 용탕의 거동을 도식적으로 나타낸 것으로서 피스톤의 급격한 속도변화에 의하여 발생된 기포가 금형내로 유입되는 과정을 보여주고 있다. 이러한 현상은 특히 슬리브에 충진률이 적은 경우(급탕 레벨이 50%이하인 경우)에 그 위험성이 크다. 또한 충진률이 크다하더라도 저속 사출에 의한 용탕의 파동에 의해, 공기가 말려들어가는 현상을 피하기 어렵기 때문에 스위스의 뷸러(Buhler)사는 저속에서 고속으로 일정한 가속도를 가지고 부드럽게 속도가 변화하는 파라쇼트 사출 방식을 개발했다.First, the problems of the piston motion generated in the low speed section of the injection device using such an injection method are as follows. At low speeds, the speed of the pistons is about 0.2-0.4m / sec. It is almost unchanged even in actual casting. 3a to 3e schematically show the behavior of the molten metal in the sleeve as the injection piston advances in the low speed section, and shows a process in which bubbles generated by the rapid speed change of the piston flow into the mold. This phenomenon is particularly dangerous when the filling rate is low in the sleeve (less than 50% of the hot water level). In addition, even though the filling rate is large, it is difficult to avoid the air curling due to the fluctuation of the melt due to the low-speed injection, so Swiss Buhrer's para-shot injection method that changes the speed smoothly with constant acceleration from low speed to high speed Developed.
도4는 제품의 임의의 구역에서의 단면적, 즉 부피가 제품의 길이 방향의 위치에 따라 변화하고 있는 가상의 제품 형상을 나타낸다. 만일 이러한 금형 공간을 충진하기 위하여 고속 구간에서 피스톤의 속도를 일정하게 유지한다면, 금형내의 용탕의 충진 속도는 일정하게 되어 충진되는 용탕의 양이 제품의 형상변화 즉 금형내부의 부피 변화에 대응하지 못하며, 그 결과 용탕의 유동이 급격하게 되어 에어 트랩(air trap) 등과 같은 제품 불량의 원인으로 작용하게 된다.4 shows a hypothetical product shape in which the cross-sectional area, i. If the speed of the piston is kept constant in the high speed section to fill the mold space, the filling speed of the molten metal in the mold becomes constant so that the amount of molten metal filled does not correspond to the shape change of the product, that is, the volume change in the mold. As a result, the flow of the molten metal suddenly acts as a cause of product defects such as an air trap.
다이캐스팅 기계와 같은 양산용 사출기의 피스톤의 속도 제어에 대한 노력은 여러 방법을 통하여 실시되어 왔다.Efforts to control the speed of pistons in mass production injection machines, such as die casting machines, have been carried out in several ways.
현재 사용중인 사출 피스톤의 운동 방식은 저속 및 고속의 단순한 2단계 속도 변화가 주종을 이루며, 사출 피스톤의 속도의 변화는 실린더내의 압축된 오일이 오리피스를 빠져나오면서 일어나는 유량 변화에 기인한다. 이러한 유량의 변화를 통하여 사출 피스톤의 속도를 제어하기 위한 기존의 방법으로서 써보 밸브(servo valve)나 전자 비례변을 이용하는 방법이 있다.The injection piston currently in use is mainly composed of a simple two-stage speed change at low and high speeds, and the change in the speed of the injection piston is attributable to the change in flow rate as the compressed oil in the cylinder exits the orifice. As a conventional method for controlling the speed of the injection piston through such a change in flow rate, there is a method using a servo valve or an electromagnetic proportional valve.
그러나, 써보 밸브의 경우 대용량 사출기를 필요로 하는 사출 조건 즉, 많은 유량의 변화를 짧은 시간내에 얻고자 할 때 이에 대한 제어가 용이하지 않아 일반적으로 1㎧ 이내의 저속의 속도를 제어하는데 많이 이용되고 있다. 반면에, 전자 비례변을 이용할 경우 많은 유량을 제어할 수 있지만, 이 방법 또한 유체의 속도가 빠를 때 정확한 유량 제어에 문제점이 있다.However, servo valves are generally used to control low speeds of less than 1 kW because they are not easy to control when they require injection conditions that require large-capacity injection machines, that is, large flow rate changes in a short time. have. On the other hand, the use of an electron proportional valve can control a large flow rate, but this method also has a problem in accurate flow rate control when the fluid velocity is high.
따라서, 다이캐스팅 기계에서와 같이 다량의 오일을 사용하여 고속(4-10㎧)으로 움직이는 사출 피스톤의 속도를 제어하기 위한 방법으로서 제어핀을 이용한 간접 유량 제어법을 현재 널리 사용하고 있다. 도5는 현재 일본 도시바사(社)가 채택하고 있는 피스톤 속도 제어 방법의 개략도이다.Therefore, indirect flow control using a control pin is widely used as a method for controlling the speed of the injection piston moving at high speed (4-10 kPa) using a large amount of oil as in a die casting machine. Fig. 5 is a schematic diagram of a piston speed control method currently adopted by Toshiba, Japan.
먼저 사출 준비 시기에서는, 아큘뮬레이터(accumulator)로부터 저압(P0)의 오일을 셋 사이드(set side)에 충진시키면 제어핀(30)이 후진하여 오리피스를 차단하고 다시 아큐뮬레이터로부터 고압(P1)의 오일을 로드 사이드(load side)에 충진시킨다. 이 때 제어핀(30)의 저압부쪽 단면적(D0)이 고압부쪽 단면적(D1)보다 크기 때문에 제어핀(30)은 저압부인 셋 사이드로 밀려나지 않고 평형을 유지하고 있다. 또한, 사출전 "A"부분에 장착된 핸들(20)을 돌려 제어핀이 밀려나오는 거리 Δd를 조절하여 놓는다.First, in the injection preparation time, when the oil of low pressure (P 0 ) is filled to the set side from the accumulator, the
다음으로, 사출 시기에서는, 로드 사이드에 있는 압축된 오일이 제어핀(30)에 의하여 막혀 있다가 "B"부에서 외부의 신호(P2)로 밸브를 열어주면 제어핀(30)이 좌측으로 밀리면서 P1의 압력을 가진 오일이 오리피스를 통하여 나오게 되는데 이때 P1의 압력을 가진 오일은 핀의 단면 형상에 상응하는 유량으로 사출 피스톤(40) 쪽으로 방출된다. 이 방출된 오일은 사출 실린더 내부의 피스톤(40)에 압력을 가하여 사출 피스톤(40)을 금형쪽으로 전진시킨다.Next, at the time of injection, the compressed oil on the rod side is blocked by the
상술한 방법의 문제점은, 피스톤의 속도가 앞서 지적한 바와 같이 저속 및 고속이라는 2단계의 속도로만 제어된다는데 있으며, 이 속도의 조절을 위하여 간접 유량 조절 방식을 채택하는데 있다. 또한, 시간에 따른 피스톤의 속도 변화를 발생시키기 위한 제어핀의 적절한 형상 및 사출조건을 구체적으로 계산할 수 있는 방법을 제시하지 못하고 있다.The problem with the above-described method is that the speed of the piston is controlled only at two speeds, low speed and high speed, as pointed out above, and adopts an indirect flow control method for the control of this speed. In addition, it does not provide a way to specifically calculate the proper shape and injection conditions of the control pin for generating a change in the speed of the piston over time.
본 발명은, 금형 공간에 용탕이 충진되는 과정에 있어서 용탕의 충진 속도가 금형내의 체적 변화에 1:1로 대응하도록 사출 피스톤의 속도를 제어핀을 이용하여 사출 피스톤의 전 행정 구간에 걸쳐 기계적으로 제어하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, in the process of filling the molten metal into the mold space, the speed of the injection piston is controlled mechanically over the entire stroke section of the injection piston using a control pin so that the filling speed of the melt corresponds 1: 1 to the volume change in the mold. The purpose is to control.
도1a 내지 1b는 일반적인 용탕 사출에 의한 제품 성형 과정을 보여준다.Figures 1a to 1b shows the product forming process by the general melt injection.
도2는 종래의 사출식 주조기에 사용되는 사출 피스톤의 저속 및 고속 운동 과정을 보여준다.Figure 2 shows the low and high speed motion of the injection piston used in a conventional injection casting machine.
도3a 내지 3e는 종래 사출 장치의 저속 구간에서 생기는 사출 피스톤의 이동에 따른 용탕의 변화 거동을 보여준다.Figures 3a to 3e shows the change behavior of the melt in accordance with the movement of the injection piston occurring in the low speed section of the conventional injection device.
도4는 종래 사출 장치에서 사출 피스톤의 속도가 일정한 경우, 금형 공간의 체적 변화가 존재하면 금형 공간내의 용탕 충진 속도가 변화에 그 체적 변화에 대응하지 못함을 도식적으로 보여준다.Fig. 4 schematically shows that when the speed of the injection piston is constant in the conventional injection apparatus, if there is a volume change in the mold space, the melt filling speed in the mold space does not correspond to the volume change in the change.
도5는 사출 피스톤 제어를 위한 종래 기술에 의한 한 방법으로, 일본 도시바사의 사출 피스톤 제어를 위한 방법을 개략적으로 보여준다.Fig. 5 schematically shows a method for injection piston control of Toshiba, Japan, as a method according to the prior art for injection piston control.
도6은 본 발명에 따른 사출 피스톤의 속도 제어를 위한 속도 제어 핀을 포함하는 사출 피스톤의 구조를 개략적으로 보여준다.Figure 6 schematically shows the structure of an injection piston comprising a speed control pin for the speed control of the injection piston according to the present invention.
도7a 및 7b는 종래 기술에 의한 사출 피스톤 속도 제어핀과 본 발명에 따른 사출 피스톤 속도 제어핀을 각각 보여준다.7a and 7b show injection piston speed control pins according to the prior art and injection piston speed control pins according to the invention, respectively.
도8은 본 발명에 따른 사출 피스톤 속도를 가변적으로 얻기 위한 제어핀의 형상 설계에 사용되는 수학적인 해를 구하기 위한 여러 변수를 나타낸다.Figure 8 shows several variables for obtaining a mathematical solution used in the shape design of the control pin for variably obtaining the injection piston speed according to the present invention.
도9는 본 발명에 따른 속도 제어핀을 사용하여 사출 피스톤의 속도가 제어되는 경우(실설) 및 종래의 사출 피스톤과 같이 속도가 제어되지 않는 경우(점선)을 구분하여 나타낸다.9 shows the case where the speed of the injection piston is controlled using the speed control pin according to the present invention (actually) and the case where the speed is not controlled like the conventional injection piston (dotted line).
도10a 및 10b는 금형 공간을 용탕으로 충진하는 경우 사출 속도를 제어하지 않은 경우(도10a) 및 본 발명에 따른 사출 피스톤 속도 제어핀을 이용하여 사출 속도를 제어한 경우(도10b)의 전사 모사 결과를 보여준다.10A and 10B are transfer simulations when the injection speed is not controlled when the mold space is filled with molten metal (FIG. 10A) and when the injection speed is controlled using the injection piston speed control pin according to the present invention (FIG. 10B). Show results.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 고정 금형 2 : 밀핀1: fixed mold 2: mill pin
3: 금형 공간 4 : 이동 금형3: mold space 4: moving mold
5 : 용탕 주입구(gate) 6 : 슬리브(sleeve)5: molten metal inlet (gate) 6: sleeve (sleeve)
7 : 피스톤 8 : 잔탕 배출구7: piston 8: residual water outlet
9 : 용탕 10 : 잔탕9: molten metal 10: molten metal
20 : 핸들 30 : 제어핀20: handle 30: control pin
40 : 사출 피스톤40: injection piston
본 발명은, 금형내로 용융 금속을 주입하기 위한, 유압에 의해 이동하는 사출 피스톤에 있어서, 상기 사출 피스톤의 이동 속도가 금형내의 체적 변화에 대응하여 변속 가능하도록 상기 사출 피스톤의 용융 금속이 닿는 단부와는 반대쪽 단부에 상기 금형내의 체적 변화에 대응할 수 있는 형상을 가지면서 설치되는 속도 제어핀과; 상기 속도 제어핀이 그 안으로 삽입되는, 상기 속도 제어핀의 최대 직경부 보다 큰 구경을 가지는 오리피스;로 이루어지고, 상기 속도 제어핀이 상기 오리피스를 빠져 나가면서 생기는 상기 오리피스와 상기 속도 제어핀 사이의 간격에 의해 상기 사출 피스톤에 가해지는 유량이 결정됨으로써 상기 피스톤의 속도가 제어되는 속도 제어핀을 가지는 사출 피스톤를 제공한다.The present invention relates to an injection piston that is moved by hydraulic pressure for injecting molten metal into a metal mold, the end portion of which the molten metal of the injection piston is in contact with so that the moving speed of the injection piston can be shifted in response to a volume change in the mold. Speed control pin is installed on the opposite end having a shape that can correspond to the volume change in the mold; An orifice having a larger diameter than the maximum diameter portion of the speed control pin, into which the speed control pin is inserted, between the orifice and the speed control pin generated while the speed control pin exits the orifice. The flow rate applied to the injection piston is determined by the interval, thereby providing an injection piston having a speed control pin in which the speed of the piston is controlled.
또한, 본 발명은, 금형내로 용융 금속을 주입하기 위한, 유압에 의해 이동하는 사출 피스톤과; 상기 사출 피스톤의 이동 속도가 금형내의 체적 변화에 대응하여 변속 가능하도록 상기 사출 피스톤의 용융 금속이 닿는 단부와는 반대쪽 단부에 상기 금형내의 체적 변화에 대응할 수 있는 형상을 가지면서 설치되는 속도 제어핀과; 상기 속도 제어핀이 그 안으로 삽입되는, 상기 속도 제어핀의 최대 직경부 보다 큰 구경을 가지는 오리피스와; 상기 오리피스에 의해 구분되는 두 개의 영역 중 하나로, 사출 전에 상기 피스톤이 초기 위치에서 상기 사출 피스톤의 반대쪽 단부가 상기 오리피스를 폐쇄한 채로 유지되면서 아큘뮬레이터로부터 일정 압력의 유체가 도입되는 셋 사이드와; 상기 오리피스에 의해 구분되는 상기 셋 사이드와는 반대 영역으로, 사출 전에 상기 속도 제어핀이 상기 오리피스를 지나 위치하는, 아큘뮬레이터로부터 상기 셋 사이드로 도입되는 유체의 압력에 비해 작은 압력의 유체가 도입되는 로드 사이드;로 이루어지고, 상기 셋 사이드로부터 상기 유체가 유출되고 상기 아큘뮬레이터로부터 상기 로드 사이드로 유체가 충진됨으로써, 상기 로드 사이드의 유압에 의해 상기 사출 피스톤이 이동하고, 상기 속도 제어핀이 상기 오리피스를 빠져나가면서 생기는 상기 오리피스와 상기 속도 제어핀 사이의 간격에 의해 사이 사출 피스톤에 가해지는 유량이 결정됨으로써 상기 피스톤의 속도가 제어되는 속도 제어핀을 가지는 사출 피스톤의 속도 제어 장치를 제공한다.The present invention also provides an injection piston which is moved by hydraulic pressure for injecting molten metal into a mold; A speed control pin installed to have a shape capable of responding to a volume change in the mold at an end opposite to an end where the molten metal of the injection piston contacts so that the moving speed of the injection piston is shiftable in response to a volume change in the mold; ; An orifice having a diameter larger than the maximum diameter portion of the speed control pin, into which the speed control pin is inserted; One of two regions separated by the orifice, the set side into which a constant pressure fluid is introduced from the accumulator while the piston is in its initial position while the opposite end of the injection piston is kept closed in the initial position; In a region opposite to the set side separated by the orifice, a fluid of a small pressure is introduced relative to the pressure of the fluid introduced from the accumulator to the set side, wherein the speed control pin is positioned past the orifice before injection. The rod side is formed, the fluid is discharged from the set side and the fluid is filled from the accumulator to the rod side, the injection piston is moved by the hydraulic pressure of the rod side, the speed control pin is It provides a speed control device of the injection piston having a speed control pin to control the speed of the piston by determining the flow rate applied to the injection piston between the orifice and the speed control pin generated while exiting the orifice. .
본 발명에 따르면 원하는 용탕 충진 속도 또는 사출 피스톤의 속도를 얻기 위한 제어핀의 형상과 사출전 사출 실린더의 조건 설정은 전산 모사를 통하여 설계하도록 되어있으며, 이를 이용함으로써 금형 내에 충진되는 용탕 속도를 가변적으로 제어한다.According to the present invention, the shape of the control pin for obtaining the desired melt filling speed or the speed of the injection piston and the condition setting of the injection cylinder before injection are designed through computer simulation, and by using this, the melt rate filled in the mold is varied. To control.
도6에서 알 수 있는 바와 같이, 사출전 미리 설정된 압력 P2의 오일을 셋 사이드에 충진시키면 제어핀이 오리피스를 차단하게 되고 이 상태에서 밸브를 잠근 후 아큘뮬레이터로부터 압력P1의 오일을 로드 사이드에 충진시키면 사출 준비가 끝난다. 사출은 셋 사이드의 오일을 밸브를 통하여 개방함으로써 이루어지며 피스톤은 로드 사이드의 압력P1에 의하여 밀려서 금형쪽으로 이동한다. 이때 피스톤에 고정된 핀도 함께 이동하여 오리피스를 빠져나간다. 사출 피스톤의 속도 변화는 핀이 오리피스를 빠져나가는 과정에서 발생한다. 즉 이 과정에서 핀의 단면적이 적은 부분이 오리피스에 위치하게 되면 오리피스와 핀 사이의 틈새가 커져서 많은 유량의 오일이 통과하게 되고, 결과적으로 사출 피스톤의 속도는 빨라진다. 반대로 단면적이 큰 부분이 오리피스에 위치하게 되면 오리피스와 핀 사이의 틈새가 작아져서 적은 유량이 통과하게 되어 사출 피스톤의 속도가 느려진다. 따라서 사출 피스톤의 속도를 제어하고자 하는 조건을 만족시키는 형상의 핀을 사출 피스톤에 일체화시켜서 붙여주면 실제 금형 공간에 충진되는 용탕의 충진 속도를 제어할 수 있다.As can be seen in Fig. 6, when the oil of the preset pressure P 2 is filled on the set side before injection, the control pin shuts off the orifice and locks the valve in this state, and then loads the oil of pressure P 1 from the accumulator. Filling the side is ready for injection. Injection is achieved by opening the set side oil through the valve and the piston is pushed by the pressure P 1 on the rod side to move towards the mold. At this time, the pin fixed to the piston moves together to exit the orifice. The speed change of the injection piston occurs as the pin exits the orifice. In other words, when the portion of the pin having a small cross-sectional area is located in the orifice, the gap between the orifice and the pin increases, so that a large flow rate of oil passes, resulting in a high speed of the injection piston. On the contrary, when the large cross-sectional area is located in the orifice, the gap between the orifice and the pin becomes small, so that a small flow rate passes, and the injection piston is slowed down. Therefore, the filling speed of the molten metal filled in the actual mold space can be controlled by integrating a pin having a shape that satisfies the condition for controlling the speed of the injection piston into the injection piston.
도7b는 고안된 사출 피스톤의 개략도로서, 제어핀과 사출 피스톤이 일체로 연결되어 있다. 또한 사출 피스톤의 전 행정 구역에 걸쳐 속도를 제어할 수 있도록 하기 위하여 제어핀의 길이는 피스톤의 행정 거리(300-500㎜)와 같다. 반면에 기존의 방법은 도7a에 나타난 것과 같이 제어핀의 길이가 15-30㎜로서 피스톤의 행정 거리보다 짧아 사출 피스톤의 전 행정 구역에 걸쳐 속도를 제어하는 것이 불가능하다. 핀의 형상은 전술한 바와 같이 미리 설정된 사출조건에서 원하는 용탕 충진속도를 재현할 수 있도록 전산 모사에 의하여 계산한다. 여기에 대한 이론적 배경을 아래에 기술하였다. 도8은 사출 과정중 피스톤 내부의 여러 조건을 도식적으로 보여준다.7B is a schematic view of the designed injection piston in which the control pin and the injection piston are integrally connected. In addition, in order to be able to control the speed over the entire stroke of the injection piston, the length of the control pin is equal to the stroke distance (300-500 mm) of the piston. On the other hand, in the conventional method, as shown in Fig. 7A, the length of the control pin is 15-30 mm, which is shorter than the stroke distance of the piston, so that it is impossible to control the speed over the entire stroke region of the injection piston. As described above, the shape of the pin is calculated by computer simulation so as to reproduce the desired melt filling speed under a predetermined injection condition. The theoretical background for this is described below. 8 schematically shows the various conditions inside the piston during the injection process.
사출 준비가 완료된 실린더에서 셋 사이드의 밸브를 열어주면 로드 사이드의 압력에 의하여 오일이 배출되기 시작하는데 이때 배출되는 유량의 변화는 식 (1)과 (2)의 형태로 표현된다.When the valve on the set side is opened in the cylinder that is ready for injection, the oil starts to be discharged by the pressure on the rod side. Is expressed in the form of equations (1) and (2).
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
여기서,: 셋 사이드에서 오일의 배출속도,here, Is the discharge rate of oil on the three sides,
Aout: 셋 사이드의 배출구 단면적,A out : Outlet cross section of three side,
γ = Pg (P는 유체의 밀도, g는 중력 가속도),γ = Pg (P is the density of the fluid, g is the acceleration of gravity),
P3: 셋 사이드에서 오일이 배출될 때 실린더 내부의 오일 압력,P 3 : Oil pressure inside the cylinder when oil is drained from the set side,
Vp: 피스톤의 속도,V p : speed of the piston,
Acyl, Apistion: 실린더와 피스톤의 단면적이다.A cyl , A pistion : Cross section of cylinder and piston.
셋 사이드로 오일이 배출됨과 동시에 아큐뮬레이터로부터 로드 사이드에 오일이 충진된다.At the same time oil is discharged to the set side, oil is charged from the accumulator to the rod side.
로드 사이드로 충진되는 오일의 충진량 변화는 아래식 (3)과 (4)에 의하여 표현된다.Change in fill volume of oil to the rod side Is expressed by the following equations (3) and (4).
[수학식 3][Equation 3]
[수학식 4][Equation 4]
여기서,: 로드 사이드로의 오일의 유입 속도,here, Is the flow rate of oil into the rod side,
Aorf: 로드 사이드의 유입구 단면적,A orf : inlet cross section of rod side,
Apin: 핀의 단면적,A pin : cross section of the pin,
Acyl: 실린더의 내경,A cyl : the inner diameter of the cylinder,
P1: 로드 사이드의 오일 압력,P 1 : oil pressure on the rod side,
P2: 오리피스와 피스톤 사이의 오일 압력이다.P 2 : Oil pressure between orifice and piston.
식(1)-식(4)를 이용하여 식 (5)와 식 (6)을 얻을 수 있다.Equations (5) and (6) can be obtained using equations (1)-(4).
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
또한 힘의 평형으로부터 아래 식 (7)을 구한다.Also equilibrium of force From Eq. (7) is obtained.
[수학식 7][Equation 7]
여기서, Fcavity: 용탕이 주형내에 충진될 때의 반발력,Where F cavity is the repulsive force when the melt is filled into the mold,
m : 피스톤의 질량,m: mass of the piston,
P3: 셋 사이드에서 오일이 배출될 때 실린더 내부의 오일 압력,P 3 : Oil pressure inside the cylinder when oil is drained from the set side,
xp: 피스톤의 위치 (혹은 변위),x p : position (or displacement) of the piston,
t는 시간이다.t is time.
Fcavity는 실험적으로 구할 수 있고, P1이 상수라고 가정하면 3개에 미지수(P1, P2, xp)에 대하여 식 3개(식(5)-(7))가 주어지므로 피스톤의 속도에 상응되는 핀의 형상(P2)을 계산할 수 있다.F cavity can be found experimentally, and assuming that P 1 is a constant, three equations (Eq. (5)-(7)) are given for three unknowns (P 1 , P 2 , x p ) speed The shape of the pin (P 2 ) corresponding to can be calculated.
따라서, 본 발명에 의해 제품의 형상변화에 대처하도록 용탕 주입 속도를 변화시킬 수 있는 사출 피스톤을 제공할 수 있다. 그림 9에 본 발명이 그 목표를 달성하였을 경우 예상되는 사출 피스톤의 속도변화 파형(실선)을 기존의 속도 파형(점선)과 비교하여 나타내었다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an injection piston capable of changing the melt injection speed so as to cope with the shape change of the product. In Fig. 9, the speed change waveform (solid line) of the injection piston, which is expected when the present invention achieves the target, is compared with the existing speed waveform (dotted line).
본 발명에 의해 금형내의 구역별 체적 변화에 대응하는 충진 속도로 용탕의 충진이 이루어지도록 사출 피스톤의 속도가 제어되므로 제품 불량률의 저감 및 품질 향상 효율을 가져올 수 있다. 도10은 이러한 금형 충진 속도의 차이가 제품내의 에어트랩(air trap)에 미치는 영향을 보여주는 전산 모사 결과로서, 건전한 제품을 성형하기 위해서는 용탕이 금형을 채우는 과정 중 금형의 내부 형상에 대응되도록 용탕의 충진 속도 즉 사출 피스톤의 속도를 제어하여야 한다는 것을 암시하고 있다.According to the present invention, since the speed of the injection piston is controlled so that the filling of the molten metal is performed at the filling speed corresponding to the volume change of each zone in the mold, it is possible to reduce the product defect rate and improve the quality. 10 is a simulation result showing the effect of the difference in mold filling speed on the air trap in the product. In order to form a healthy product, the molten metal corresponds to the internal shape of the mold during the process of filling the mold. It implies that the filling speed, ie the speed of the injection piston, must be controlled.
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970072531A KR100259368B1 (en) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | A single body injection piston having a velocity-control pin and velocity-control device therefor |
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KR1019970072531A KR100259368B1 (en) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | A single body injection piston having a velocity-control pin and velocity-control device therefor |
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KR19990052971A KR19990052971A (en) | 1999-07-15 |
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ID=19528319
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Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100369591B1 (en) * | 2000-09-21 | 2003-01-30 | 서정호 | Hydraulic injection cylinder for use in die casting machine |
-
1997
- 1997-12-23 KR KR1019970072531A patent/KR100259368B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100369591B1 (en) * | 2000-09-21 | 2003-01-30 | 서정호 | Hydraulic injection cylinder for use in die casting machine |
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Publication number | Publication date |
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KR19990052971A (en) | 1999-07-15 |
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