WO2004016373A1

WO2004016373A1 - 射出成形制御方法及びその制御装置

Info

Publication number: WO2004016373A1
Application number: PCT/JP2003/010268
Authority: WO
Inventors: Toyoaki Ueno; Fumiaki Matsubara
Original assignee: Ube Machinery Corporation, Ltd.
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2004-02-26
Also published as: JP4048875B2; WO2004016373A8; JP2004074533A; AU2003255010A1

Description

明細書射出成形制御方法及びその制御装置技術の分野

本発明は、金型によつて溶融材料を射出成形する射出成形制御方法及びその制御装置に関し、特に、ダイカストマシンや樹脂成形機の射出成形時における射出用油圧シリンダに対する制御において、速度制御工程から圧力制御工程に制御して、前記溶融材料に所定の圧力を加えることができる射出成形制御方法及びその制御装置に関する。背景技術

アルミニウムは、軽くて熱や電気の良伝導体であり、良好な耐食性と高い強度を持ち、しかも、铸造及び鍛造などの加工性に優れているという特徴を有する材料である。そこで、従来から、多種多様な部品、構造材などに使用されている。例えば、自動車などにおいては、軽量化を目的として、アルミニウム合金製の部品が組み込まれている。この様な部品を製造するには、溶融したアルミニウム合金を金型で射出成形するダイカストマシンが使われている。

近年では、このダイカストマシンで成形された製品についても、高品質なものが求められるようになってきているが、そのダイカストマシンの射出部の性能は、射出成形時のメタル圧の制御によって特徴付けられる。高品質な製品を得るためには、そのメタル圧を発生する射出シリンダの速度と圧力をミリセカンド（m s ) のオーダ一で制御しなければならない。

従来から使用されているダイカストマシンの射出部には、金型キャビティを形成する可動金型と固定金型とが備えられており、固定金型には、金型キヤビティに射出される所定量の溶融金属を貯留する金属スリーブが設けられている。この金属スリーブに開けられた注入口から、アルミニウム合金の溶融金属が流し込まれる。金属スリーブの固定金型と反対方向から、プランジャヘッドが、所定の速度で金属スリーブ内を移動する。このプランジャへッドの移動により、溶融金属は、金属スリーブから金型キヤビティ内に充填されるプランジャへッドは、プランジャロッドの先端に設けられており、油圧シリンダのピストンロッドが駆動されると、ピストンロッドの速度に応じて、プランジャヘッドの移動位置が制御される。金属スリーブ内に流し込まれた溶融金属を金型キヤビティに充填して射出成形する場合、その速度は、一定に制御されるわけではなく、品質の高い製品を得るためには、プランジャへッドの移動に係る制御は、低速域及び高速域を含む速度優先制御と、増圧域における増圧優先制御とに分けられて実行される必要がある。

このプランジャヘッドの移動によって、溶融金属の射出成形を実現するには、油圧シリンダが制御されるが、その制御において、速度優先制御工程から增圧優先制御工程が切り換えられ、所定の油圧出力が得られるように油圧制御回路が構成されていた。この油圧制御回路の構成の仕方には、差動方式、ブースト方式、 2段油圧源方式の 3方式がある。

さらに、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り ¾える油圧制御回路の構成の仕方には、これらの長所と短所を考慮して、差動方式と 2段油圧源方式との組み合わせて一つの系統にした差動 · 2油圧源方式がある。しかし、ダイカストマシンの油圧シリンダを制御する油圧制御回路のいずれの方式によっても、速度制御工程から增圧制御工程への切り換えは、いずれも 2つのパルプが O N · O F F制御されることにより行われている。

速度制御工程では、スリーブに充満された溶融金属の凝阖層が、極薄状態を維持している時間で、金型キヤビティ内にあるガス体をできる限り排出して、溶融金属を充填させなければならない。また、増圧制御工程では、金型キヤビティに充填された溶融金属の凝固層が極薄状態の内に、溶融金属に高圧を加える必要があり、現在の実用値は、メタル圧が 4 0〜 9 0 M P aで、増圧時間が、 0. 0 1 〜 0. 1秒、程度である。

この速度制御工程から増圧制御工程の切換時間の実用値は、 0. 0 2〜 0. 0 3秒であり、パラツキがないことが重要である。例えば、同じ金型で量産している^造条件が、メタル圧 P_M = 8 0 (M P a ) 、増圧時間 = 0. 0 3 (秒）であった場合、切換時間のパラツキが 0. 0 2秒であるなら、増圧時間は 0. 0 3〜 0. ◦ 5秒となり、良品率は、大幅に低下する結果となる。そのため、この速度制御工程から増圧制御工程への切換時間は、 0. 0 1〜 0. 0 2秒が要求されている。

従って、これを制御するには、 0. 0 0 1〜 0. 0 0 2秒の分解能が必要である。とりわけ、使用される 2つのパルプ間の同期性は重要である。しかし、現状では、この 2つのバルブは、それぞれ独立したバルブとして単独制御されているので、それらのバルブの射出特性（時間 · 速度 · 圧力）には、パラツキが存在する。そのため、この特性差が、切換時間を増大させる結果となり、製品品質に影響し、問題となっている。

そこで、本発明は、射出成形機を駆動する油圧シリンダの油圧制御において、 2つのバルブによっていた油圧制御機能を一つの切換パルプで実現し、溶融金属の射出成形における速度制御工程から増圧制御工程への切換時間を短縮し、工程間の切換制御を円滑に行える射出成形制御方法及びその制御装置を提供することを目的とする

発明の開示

本発明は、その目的を達成するため、次のような射出成形制御方法及びその制御装置を提案する。

本発明では、金型による溶融材料の射出成形時において、該溶融材料に所定圧力を加える油圧シリンダを速度制御工程から増圧制御工程に制御する射出成形制御方法において、速度調整された第 1油流を前記油圧シリンダに供給して前記速度制御工程とする第 1 ステップと、増圧時間設定された第 2油流を前記油圧シリンダに供給して前記増圧制御工程とする第 2ステップとを含め、前記第 1ステツプから前記第 2 ステツプへの切り換えは、切換パルプが前記第 1油流と前記第 2油流を切換制御することとした。

そして、差動方式の油圧制御される油圧シリンダに対して、前記第 1 ステップにおいて、前記第 1油流は、油圧源からの油源流と、前記油圧シリンダの第 2油圧室から前記切換パルプを通った第 3油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第 1油圧室に供給され、前記第 2ステップにおいて、前記第 2油流は、前記第 1油圧室に供給される前記油源流であり、第 4油流が前記第 2油圧室から前記切換パルプを通って抜かれるようにした。

さらに、前記油圧シリンダが、第 1油圧シリンダに結合した第 2 油圧シリンダを有するブースト方式であり、その油圧制御の前記第 1 ステップにおいて、前記第 1油流は、油圧源からの油源流であり、前記切換バルブを通って前記第 1油圧シリンダに供給され、前記第 2 ステップにおいて、前記第 2油流は、前記油源流であり、前記切換バルブを通って前記第 2油圧シリンダに供給されるようにしたまた、 2段油圧源方式で油圧制御される油圧シリンダに対して、前記第 1 ステップにおいて、前記第 1油流は、第 1油圧源から前記切換パルプを通って前記油圧シリンダに供給され、前記第 2ステツプにおいて、前記第 2油流は、第 2油圧源から前記切換バルブを通つて前記油圧シリンダに供給されるようにした。

さらに、作動方式と 2段油圧源方式の複合方式による油圧シリンダに対する油圧制御において、前記切換パルプは、同時に切換制御される第 1切換パルプと第 2切換パルプを備え、前記第 1 ステップにおいて、前記第 1油流は、第 1油圧源から前記第 1切換バルブを通った第 1油源流と、前記油圧シリンダの第 2油圧室から前記第 2 切換パルプを通った第 3油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第 1油圧室に供給され、前記第 2ステップにおいて、前記第 2油流は、第 2油圧源から前記第 1切換パルプを通って前記油圧シリンダに供給される第 2油源流であり、前記第 2油圧室から第 4油流が前記第 2切換バルブを通って抜かれるようにした。

そして、前記切換パルプが、第 1ポート、第 2ポート及び第 3ポ一トを有する切換バルブ本体と、該切換バルブ本体内を軸方向に摺動され、所定間隔で配置された第 1通路及び第 2通路を有する中空の可動スリーブと備えているものとし、前記可動スリーブが軸方向に摺動されて前記第 2ポートと前記第 1通路とが整合したとき、前記第 1ポートを介して前記第 2油圧室からの前記第 3油流が形成され、前記可動スリーブが軸方向に摺動されて前記第 3ポートと前記第 2通路とが整合したとき、前記第 1ポートを介して前記第 2油圧室からの前記第 4油流が形成されることとした。

また、本発明では、第 1 ポート、第 2ポート及び第 3ポートのいずれか 2つのポート間を通過する油流を 2方向に切換制御する制御装置において、前記第 1ポート、前記第 2ポート及び前記第 3ポートを有するバルブ本体と、前記パルプ本体内で、該本体の内面と接して軸方向に摺動でき、該軸方向に所定距離だけ離れた第 1通路及び第 2通路を有する中空の可動スリーブと、前記バルブ本体内に、前記可動スリーブを軸方向に摺動させるパイロット圧力部とを備え、前記可動スリーブが前記所定距離だけ軸方向に摺動されて、前記第 1通路又は前記第 2通路が、前記 2つのポートのどちらかに整合したとき、前記油流が切り換えられるようにした。

そして、前記パイロット圧力部は、前記パルプ本体の内面と前記可動スリーブの外面とで形成される圧力室を有し、前記可動スリーブの外面に、前記圧力室を第 1圧力室と第 2圧力室に分けるピストンを有し、前記第 1圧力室と前記第 2圧力室の各々に通ずる第 1流路と第 2流路を配設した。

さらに、前記第 1流路から前記第 1圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが一方の軸方向に摺動して、前記第 1通路が前記第 2ポートに整合し、前記第 2流路から前記第 2圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが他方の軸方向に摺動して、前記第 2通路が前記第 3ポートに整合するようにした。

前記パイロット圧力部において、前記ピストンの前記第 2圧力室に係る面積を前記第 1圧力室に係る面積より小さくすることとし、前記第 2圧力室の形成に寄与する前記可動スリ一ブの摺動外面を、前記パルブ本体の内面に近づけた。

また、前記バルブ本体は、該本体の端部において、軸方向端に停止していた前記可動スリーブが摺動開始するときに加速圧力を付加する加速圧力部を有することとし、前記加速圧力部は、前記可動スリーブ端に当接する板体を支持し、軸方向に駆動されるビストンを有し、前記ピストンは、前記第 2流路に連通する第 3流路で供給される油流によって、所定距離だけ前記軸方向に限定的に駆動されるようにした。

前記第 1流路又は前記第 2流路を通じて前記パイロット圧力部に —定圧力の油流を供給するパイロット制御バルブを備え、前記パイ口ット制御バルブは、第 1乃至第 3接続ポート部を有し、前記第 1 接続ポート部が選択されると、前記第 2流路に前記油流が供給され、前記第 2接続ポート部が選択されると、前記第 1流路及び第 2流路に前記油流が共に供給され、前記第 3接続ポート部が選択されると、前記第 1流路に前記油流が供給されるようにし、前記第 1乃至第 3接続ポート部は、切換指令に基づいて電磁駆動部により選択駆動されることとした。

また、差動方式の油圧制御装置であって、前記第 1ポートが、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第 2油圧室に接続され、前記第 2ポートが、油圧源に速度制御弁を介して接続された前記油圧シリンダの第 1油圧室に接続され、前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介してタンクに接続され、前記可動スリ一ブを摺動し前記第 1 通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリ一ブを反対方向に摺動し前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧室に前記油圧源のみが接続され、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。

ブースト方式の油圧制御装置であって、前記第 1 ポートが、油圧源に接続され、前記第 2ポートが、速度制御弁を介して第 1油圧シリンダの第 1油圧室に接続され、前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介して前記第 1油圧シリンダに結合した第 2油圧シリンダの第 2油圧室に接続され、前記可動スリーブを摺動し前記第 1通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。

また、 2段油圧源方式の油圧制御装置であって、前記第 1ポートが、前記油圧シリンダに接続され、前記第 2ポートが、速度制御弁を介して第 1油圧源に接続され、前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介して第 2油圧源に接続され、前記可動スリ一ブを摺動し前記第 1通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした差動方式と 2段油圧源方式の油圧制御装置であって、前記第 1 ポート、前記第 2ポート及び前記第 3ポートと、前記第 1通路及び前記第 2通路を有する前記可動スリーブとをそれぞれ含み、該可動スリーブが同時に駆動される第 1切換制御装置と第 2切換制御装置を有し、前記第 1切換制御装置の第 1ポートを、溶融金属を射出成形する油圧シリンダの第 1油圧室に接続し、前記第 1切換制御装置の第 2ポートを、速度制御弁を介して第 1油圧源に接続し、前記第 1 切換制御装置の第 3ポートを、増圧時間制御弁を介して第 2油圧源に接続し、前記第 2切換制御装置の第 1ポートを前記油圧シリンダの第 2油圧室に接続し、前記第 2切換制御装置の第 2ポートを前記油圧シリンダの第 1油圧室に接続し、前記第 2切換制御装置の第 3 ポートをタンクに接続し、前記第 1及び第 2切換制御装置の前記各可動スリーブを共に摺動し前記各第 1通路を前記各第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御ェ程とし、前記第 1及び第 2切換制御装置の前記各可動スリーブを共に反対方向に摺動し前記各第 2通路を前記各第 3ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。図面の簡単な説明

本発明を添付の図面を参照しながら以下に説明する。

図 1は、本発明の射出成形工程切換方法に適用される切換パルプの実施形態を説明する構成図である。

図 2は、本実施形態の切換パルプを差動方式の油圧制御回路に組み込んだ第 1の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。

図 3は、本実施形態の切換バルブをブースト方式の油圧制御回路に組み込んだ第 2の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。

図 4は、本実施形態の切換バルブを 2段油圧源方式の油圧制御回路に組み込んだ第 3の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。

図 5は、本実施形態の切換パルプを複合方式の油圧制御回路に組み込んだ第 4の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。

図 6は、図 5に示した射出成形工程切換方法における圧力特性を説明する図である。

図 7は、溶融金属を射出成形する工程を説明する図である。

図 8は、溶融金属を射出成形しているときのメタル圧を説明する図である。

図 9は、従来の差動方式の油圧制御回路を説明する図である。図 1 0は、従来のブースト方式の油圧制御回路を説明する図である。

図 1 1は、従来の 2段油圧源方式の油圧制御回路を説明する図である。

図 1 2は、従来の差動 · 2段油圧源方式の複合方式油圧回路を説明する図である。

図 1 3は、溶融金属を射出成形したときの圧力特性を説明する図である。発明の実施の形態

本発明によりもたらされる効果を明確にするために、先ず、本発明が適用されない一般的な溶融金属の射出成形における圧力制御に係る油圧制御回路について説明する。

そこで、その油圧制御回路による圧力制御が適用されるダイカストマシンの射出部の構成を、図 7に示した。その射出部は、金型キャビティ 3 を形成する可動金型 1 と固定金型 2を備えており、固定金型 2には、金型キヤビティ 3に射出される所定量の溶融金属 Mを貯留する金属スリーブ 4が設けられている。この金属スリーブ 4に '開けられた注入口 5から、アルミニゥム合金の溶融金属 Mが流し込まれる。金属スリーブ 4の金型 2 と反対方向から、プランジャへッド 6が、速度 Vで金属スリーブ 4内を移動する。このプランジャへッド 6の移動により、溶融金属 Mは、金属スリーブ 4から金型キヤビティ 3内に充填される。

プランジャヘッド 6は、プランジャロッド 7の先端に設けられており、油圧シリンダ（図示されていない）のピストンロッド 8が駆動されると、ピストンロッド 8の速度 Vに応じて、プランジャへッド 6 の移動位置が制御される。金属スリーブ 4内に流し込まれた溶融金属 Mを金型キヤビティ 3に充填して射出成形する場合、速度 V は、一定に制御されるわけではなく、品質の高い製品を得るためには、プランジャヘッド 6の移動は、位置 p。から位置 P i までは（低速域）、低速で、位置 _{P l} から位置 p ₂ までは（高速域）、高速で制御される。

金属スリーブ 4内の空間が、溶融金属 Mで充満された位置 pェが高速域開始点となり、金型キヤビティ 3へ溶融金属 Mが高速充填される。その完了点が位置 p ₂ である。位置 P ₂ の直前では、溶融金属 Mの流れ抵抗が大きくなり、速度が急激に低下する。増圧制御は、位置 P ₂ 付近から開始されるので（増圧域）、メタル圧 P _M も上昇し、溶融金属 Mは、充填完了後、圧縮されると共に、凝固も進むので、プランジャは、位置 p ₂ を過ぎると、微速で前進し、位置 p ₃ で停止する。ここで、金型キヤビティ 3内で、溶融金属 Mが冷却されて、製品となる。

このメタル圧 P _M について、図 8に示したダイカストマシンの射出部の構成を参照して説明する。メタル圧 P Mは、プランジャへッド 6が金属スリーブ 4内を移動することによって、プランジャへッド 6の溶融金属 Mの接触面で発生するものであり、溶融金属 Mが金型キヤビティ 3に充填完了されると、金型キヤビティ 3内の溶融金属 Mの全体に増圧時のメタル圧 P _M がかかることになる。

ここで、油圧シリンダの出力を F _P とすると、プランジャへッド 6の位置 pでのメタル圧 P _M は、

P _M = F P / ( d t 部面積）

で表される。なお、油圧シリンダのピストンを駆動する第 1圧力室及び第 2圧力室の圧力をそれぞれ P _H 、 P _R とし、該ピストンを D 部、そして、該ピストンに連結するピストンロッド 8を d部とすると、出力 F _P は、 F p = [ ( D部面積） X P H 〕

一〔（D部面積一 d部面積） x P _R 〕である。

以上のように、金属スリーブ 4内に貯留された溶融金属 Mを射出成形するには、プランジャヘッド 6の移動について、低速域及び高速域における速度制御と、増圧域における増圧制御とが行われる必要がある。プランジャヘッド 6の移動を制御して、溶融金属 Mの射出成形を実現するために、油圧シリンダの制御を、速度制御してから増圧制御に切り換えて、所定の油圧出力が得られるように油圧制御回路を構成していた。以下に、代表的な油圧制御回路の上述した従来例を説明する。

図 9に、差動方式の油圧制御回路を示した。油圧制御される油圧シリンダ 1 1は、移動するピストン 1 2を挟んで、第 1圧力室と第 2圧力室とを有し、ピストン 1 2は、直径 Dであり、ブランジャ口ッド 7に連結されたビストンロッド 1 3を有している。このピストンロッド 7の直径は、 dである。

ビストンアキュムレータによる油圧源 A C C i に蓄積された油は、速度制御用のパルプ 1 6により流量制御され、油圧シリンダの第 1圧力室に入り、ピストン 1 2は、左方に動く。同時に第 2圧力室の油は、バルブ 1 4を通って第 1圧力室に入る。第 1 油圧室と第 2油圧室の圧力は、ほぼ同一となり、従って、油圧源 A C C i からの油量は、ピストン 1 2 のロッド径 dに相当する量で済む。しかし、出力も概略、（ロッド径 dに相当する面積） X ( Η 室の油圧）となり、小さい。

プランジャヘッド · ₆が所定位置 p ₂ まで左行すれば、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えるため、図示されていない制御装置から切換指令が出される。その結果、バルブ 1 4及び 1 5 は、各々「開から閉へ'」、「閉から開へ」と制御され、油の流れ方が変わる。即ち、第 2圧力室の油は、バルブ 1 5から増圧時間制御バルブ 1 7を通って、タンクに抜け、第 2圧力室 R！の油圧は、 0になる。一方、第 1圧力室には、油圧源 A C C からの油が入り続け、ピストンロッド 1 3 の出力は、最大で、（ピストン径 Dの面積） X ( U ₁ 室の最大油圧）となる。これが、増圧制御優先工程の状態である。

以上のようにして、差動方式による油圧制御回路は、パルプ 1 4 とバルブ 1 5 とが、交互に O Nと、 O F Fとに制御されることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。図 1 0に、ブースト方式による油圧制御回路を示した。油圧シリンダは、第 1油圧シリンダ 2 1 と第 2油圧シリンダ 2 1，からなり、第 1油圧シリンダ 2 1 には、第 1圧力室 H ₂ i と第 2圧力室 R ₂ ！力 S、第 2油圧シリンダ 2 1，には、第 1圧力室 H _{2 2} と第 2圧力室 R ₂ 2 が備えられている。第 1油圧シリンダ 2 1 のピストンロッド 2 3の先端に第 2油圧シリンダ 2 1 ' が直結され、このブースト方式油圧制御回路の油圧出力は、ピストンロッド 2 3，から得られ、ピストンロッド 2 3，がプランジャロッド 7に連結される。

油圧源 A C C ₂ に蓄積された油は、パルプ 2 5を通って速度制御用のバルブ 2 7により流量制御され、油圧シリンダ 2 1の第 1圧力室 H ₂ ！に入り、ピストン 2 2は、左方に動く。同時に、第 2圧力室: _{2 1} の油は、タンクへ抜ける。この際の油量は、差動方式の場合と同様に、ピストンロッド径 dに相当する。出力も、差動方式の場合に同じである。制御工程の切換指令により、バルブ 2 4及び 2 5力切り換えられ、油の流れは、油圧源 A C C ₂ からバルブ 2 4 を通り、増圧時間制御バルブ 2 6を通って、ピストンシリンダ 2 1 ' の第 1圧力室 H _{2 2} に入り、上述の差動方式の場合と同様の油圧を出力する。このとき、第 2圧力室 R _{2 2} の油は、タンクに抜けるこのブースト方式による油圧制御回路でも、パルプ 2 4とパルプ 2 5 とが、交互に ONと、 O F Fとに制御されることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。

次に、図 1 1に、 2段油圧源方式による油圧制御回路を示した。上述したブースト方式による油圧制御回路では、ビストンロッド 2 3，の径を d として、出力制御工程では、ブースト側のピストンの径 D_c を使い、第 1圧力室 H_{2 2} の油圧を増圧して、所定の油圧を出力していた。ここでの 2段油圧源方式では、第 1圧力室 H₃ の油圧用に、最初から必要な高い圧力で圧力源 A C C _{3 2} へ蓄積しおき、速度制御優先工程では、油圧源 A C C ₃ ,側の油圧を使用する。そして、増圧制御優先工程では、油圧源 A C C _{3 2} の油圧を使用する。

結果として、上述の差動方式又はブースト方式の場合と同様に、バルブ 3 4 とバルブ 3 5の ON、 O F Fを切り換えることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。

以上に説明した 3方式による油圧制御回路における長所と短所を比較すると、長所について、差動方式では、油圧源 A C Cの消費油量が小、機構が簡単、増圧機構が静的であり、ブースト方式では、可動するビストンの質量が小、最終メタル圧 P_M の値の変更が容易で安定であり、 2段油圧源方式では、最終メタル圧 P_M 値の変更が容易で安定、ピストン径が上述した 2方式の中間となっているのに対し、短所については、差動方式では、可動するピストンの質量が大、最終メタル圧 P_M 値の変更が難しいものであり、ブースト方式では、機構が複雑、増圧機構が動的であり、 2段油圧源方式では、油圧源 A C Cの消費油量が大、油圧源 A C Cが 2個必要でありメンテナンス増となることなどが挙げられる。

そこで、上述した各油圧制御回路の長所及び短所を考慮し、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換える油圧制御回路として、図 1 2に示されるように、図 9に示される差動方式の油圧制御回路と、図 1 1 に示される 2段油圧源方式による油圧制御回路とにおける特徴を組み合わせて、一つの系統による差動 · 2油圧源方式の油圧制御回路を形成することができる。

以上の種々の方式による油圧制御回路の特徴を纏めると、速度制御工程では、差動方式、ブースト方式及び 2段油圧源方式について、射出シリンダ径 d、油圧源 A C Cの圧力は、全て同じであり、増圧制御工程では、最終出力は、差動方式とブースト方式においては、（ピストン径 Dの面積） X (油圧源圧力）となるのに対し、 2段油圧源方式では、（ブーストシリンダ径 D _c の面積） X (油圧源の圧力）となる。

ここで、油圧制御回路における油圧特性について、差動方式による油圧制御回路を例にして説明する。その油圧特性グラフを、図 1 3に示した。同図において、横軸は、ミリセカンド（ m s ) の時間軸を示し、 1 0 m s単位で表し、時間 0は、溶融金属 Mの金型キヤビティ 3への充填が完了し、増圧制御が開始されるタイミング（高速充填完了時及び増圧開始基準点）を示し、このタイミングを基準にして目盛ってある。また、左側縦軸は、プランジャヘッドの速度 Vを示している。さらに、右側縦軸は、第 1圧力室 H i の油圧 P _H 、第 2圧力室 R ₁ の油圧 P _R 、そして、メタル圧 P _M をそれぞれ表しているが、油圧 P _H 及び Ρ _κ と、メタル圧 Ρ _Μ とでは、それらの値の大きさが異なるため、目盛りの度合いを違えてある。

図 8に示されるように、溶融金属 Μの射出成形時には、メタル圧 Ρ _Μ が発生するが、良好な品質の製品が得られるためには、その射出成形時のメタル圧 P_M の時間に対する変化は、図 1 3のグラフにおいて、太い実線で示される曲線 P M となることが望まれる。つまり、時間 t ₃ までは、速度制御工程であり、時間 t ₃ において、パルブ 1 4及び 1 5の ON . O F F状態が切り換えられ、増圧制御ェ程に移行した後、所定圧力値まで増圧されるというものである。

この様なメタル圧 P_M を発生させるため、図 9に示された差動方式による油圧制御回路では、先ず、バルブ 1 4を ONに、パルプ 1 5を O F Fに制御すると、油圧 P_H と油圧 P _R との差によって、ピストン 1 2が左方向に、所定速度 Vで駆動される。時間 t ₂ を過ぎると、つまり、図 7に示されるように、プランジャヘッド 6が位置 P ₂ に近づくと、溶融金属 Mが金型キヤビティ 3にほぼ充填されるので、速度 Vは、自然減速が始まる。

溶融金属 Mの完全な充填が終了する時間 t ₃ においては、油圧 P H と油圧 P _R は、平衡状態となり、この平衡状態以上の油圧は、高くならない。そのため、メタル圧 P_M も上昇しないことになるので、この時間 t ₃ のタイミングで、増圧制御工程を開始するように制御する。そこで、バルブ' 1 4を O F Fに、バルブ 1 5を ONに制御すると、第 2油圧室の油がタンクに流れ出し、油圧 P _R 力 S Oに向けて減圧され、ピストン 1 2に作用する油圧が、油圧 P _H となる。時間 t ₃ 以降において、この油圧 P H が保持されれば、メタル圧 P_M が增圧され、油圧 P _R が 0 となる設定された増圧時間 t ₄ において、所定圧力で飽和するようになる。このメタル圧 P_M の増圧により、プランジャヘッド 6は、増圧域の位置 p 3 まで進み、ここで止まる。

なお、バルブ 1 4及び 1 5の制御系には、多少の遅れがあるため、時間 t ₃ のタイミングで O N · O F F制御がされるように、その遅れを見込んだ上で、時間！；ェの段階で、バルブ切換指令を出すようにしている。時間 t ₃ で、速度制御工程から増圧制御工程に切り換わるように制御される。

しかしながら、油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程に円滑に切り換えられない場合がある。その切換タイミングが、例えば、切換予定の時間 t ₃ から 1 0 m s遅れたとすると、メタル圧 P _M は、図 1 3の太い破線で示したメタル圧 P _{M 1} のような変化となる。これは、差動方式の油圧制御回路においては、油圧 P _R を減圧することで、メタル圧 P _M を得ているので、油圧 P _{H 1} のように、 1 0 m s遅れて上昇しだすことによるものである。このメタル圧 P _M ェの変化は、射出成形による製品の品質に大きく影響することになり、問題である。

なお、図 1 3に示したメタル圧 P _{H 1} は、バルブ 1 5の切換がパルブ 1 4の切換より遅れた場合を示しているが、逆に、バルブ 1 4 の切換がバルブ 1 5の切換より遅れた場合には、第 2油圧室の油が早めに抜かれてしまうために、第 1油圧室！！ェの油圧が一時的に下がることになるので、メタル圧 P _M が増圧されるべきであるのに、下がってしまい、全体として高い油圧が得られない（このときのメタル圧 P M のグラフは、図示されていない）。

ダイカストマシンの油圧シリンダを制御する油圧,制御回路のいずれの方式によっても、これらは、いずれも 2つのバルブを O N · O F F制御することにより、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えられるものである。速度制御工程では、スリーブ 4に充満された溶融金属 Mの凝固層が、極薄状態を維持している時間で、金型キヤビティ 3内にあるガス体をできる限り排出して、溶融金属 Mを充填させる工程で、現在の実用値は、プランジャへッド 6の速度に換算して、 V = 2 〜 7 ( m / s ) である。

増圧制御工程では、金型キヤビティ 3に充填された溶融金属 Mの凝固層が極薄状態の内に、溶融金属 Mに高圧を加える必要があり、現在の実用値は、メタル圧 P_M = 4 0〜 9 0 (MP a ) 、増圧時間は、 0. 0 1〜 0. 1秒、程度である。この範囲で最適値を選んで設定している。

この速度制御工程から増圧制御工程の切換時間の実用値は、 0. 0 2〜 0. 0 3秒であり、パラツキがないことが重要である。例えば、同じ金型で量産している铸造条件が、メタル圧 P_M = 8 0 (M P a ) 、増圧時間 = 0. 0 3 (秒）であった場合、切換時間のパラツキが 0. 0 2秒であるなら、增圧時間は◦ . 0 3〜 0. 0 5秒となり、良品率は、大幅に低下する結果となる。そのため、この速度制御工程から増圧制御工程への切換時間は、 0. 0 1〜 0. 0 2秒が要求されている。

従って、これを制御するには、 0. 0 0 1〜 0. 0 0 2秒の分解能が必要である。とりわけ、バルブ 1 4 とバルブ 1 5 との同期性は重要である。しかし、現状では、パルプ 1 4 とパルプ 1 5について、それぞれ独立したバルブとして単独制御しているので、それらのパルプの射出特性（時間 · 速度 · 圧力）には、 2つのバルブ間にパラツキがある。この特性差が、切換時間を増大させる結果となり、製品品質に影響し、問題となっている。

図 9乃至図 1 1 に示した油圧制御回路における 2個のバルブは、各々独立したパルプであり、電気ァクチユエータと油圧作動パルプとで構成されており、これらのパラツキは、現状、次のレベルである。

電気ァクチユエータ系 0〜 0. 0 0 9秒

油圧ァクチユエータ系 0〜 0. 0 1 5秒

これらを合わせると、 0〜 0. 0 2 4秒となるので、この切換時間を、 0〜 0. 0 0 5秒程度にする必要がある。この様に、従来の射出成形の油圧制御回路においては、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるために、独立制御される 2つのパルプを用いていたため、それらのパルプの制御には、パラツキがあり、その切換を適切なタイミングで行うことができなった。そこで、本実施形態の油圧制御回路に使用するバルブは、. これら 2つのパルプの切換機能を一つの切換パルプに纏めることとした。そして、この切換パルプにおいて、切換が円滑に行われ、その切換に要する時間をできるだけ短縮する工夫を施した。

以下に、溶融金属を射出成形するときにおける速度制御工程から増圧制御工程への切り換えに要する時間を短縮すことができる本発明の実施形態について、図 1乃至図 7を参照して説明する。

図 1に、本実施形態が適用される油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程へ切換制御するのに適した切換パルプに関する具体的な構成を示した。同図では、切換パルプ 1 0 0について、その新面で示しており、さらに、該切換パルプ 1 0 0を作動させる電磁弁 2 0 0についても、記号化して示している。

切換バルブ 1 0 0は、バルブボディ 1 0 1 をベースとしており、パルプボディ 1 0 1は、適当な肉厚を有した軸方向に長い有底円筒形状をなし、その内周面を摺動する可動スリーブを収納している。パルプボディ 1 0 1 の端部には、 Pポート 1 0 2が開口しており、その他端部には、加速圧力形成部 1 2 0が備えられている。そして、バルブボディ 1 0 1の円筒壁部には、 Aポート 1 0 3 と Bポート 1 0 4が開口している。

バルブボディ 1 0 1 内に収納される可動スリーブ 1 1 1 は、軸方向円筒状に形成され、内部が空洞になっている。可動スリーブ 1 1 1の円筒壁体には、軸方向に摺動して移動することによって Aポート 1 0 3 と整合し、可動スリーブ 1 1 1 の内部に通じる通路 1 1 2 と、 Bポート 1 0 4 と整合し、内部に通じる通路 1 1 3 とが設けられている。可動スリーブ 1 1 1が移動して、通路 1 1 2が Aポート 1 0 3に重なるときには、 Pポート 1 0 2 と Aポート 1 0 3 との間に、油の流れが形成される。また、通路 1 1 3が Bポート 1 0 4に重なるときには、 Pポート 1 0 2 と Bポート 1 0 4 との間に油の流れが形成される。可動スリーブ 1 1 1の移動によって、このどちらかの油の流れが形成されるようになっている。

さらに、パルブポディ 1 0 1の円筒壁部には、 Bポート 1 0 4から離れた位置に、パイロット圧力室が形成されている。このパイ口ット圧力室は、第 1パイロット圧力室 1 0 5 と第 2パイロット圧力室 1 0 6からなり、各圧力室は、パルプボディ 1 0 1の円筒壁部に設けられた内周凹部と、可動スリーブ 1 1 1の外周面とで形成されている。この円筒壁部に形成された内周凹部の直径 D_P は、可動スリーブ 1 1 1の直径 D。より大きくなつている。そして、パイロット圧力室は、可動スリーブ 1 1 1の外周面に取り付けられたパイ口ットピストン 1 1 4によって、第 1パイロット圧力室 1 0 5 と第 2 パイ口ット圧力室 1 0 6 とに仕切られている。

バルブボディ 1 0 1の円筒壁部には、第 1パイ口ット圧力室 1 0 5に油を注入又は引き抜きするための流路 a が設けられ、また、第 2パイロット圧力室 1 0 6にたいしても、油を注入又は引き抜きするための流路ゎが設けられている。そこで、流路 & ₁ から第 1 パイ口ット圧力室 1 0 5に油を注入し、流路 b ！から第 2パイ口ット圧力室 1 0 6の油を抜けば、可動スリーブ 1 1 1 力図 1で見て、右方向に移動し、通路 1 1 2が Aポート 1 0 3に整合するようになり、反対に、流路 & ₁ から第 1パイロット圧力室 1 0 5に油を抜き、流路 b i から第 2パイロット圧力室 1 0 6に油を注入すると、可動スリーブ .1 1 1が、図 1で見て、左方向（図中の矢印方向）に移動し、通路 1 1 3が Bポート 1 0 3に整合するようになる。

パイロット圧力室を、以上のような構成によって、バルブボディ 1 0 1の円筒壁部の内周側に形成するだけでも、例えば、 Pポート 1 0 2から Aポート 1 0 3に流れている油の流れを、 Pポート 1 0 2から Bポート 1 0 3への油の流れに切り換えることができる。そして、通路 1 1 2 と通路 1 1 3 の開口位置を、 Aポート 1 0 3 と B ポート 1 0 4 との位置関係を適宜設計しておけば、流路 & ₁ と流路 b j の油量を調整することにより、 Pポート 1 0 2、 Aポート 1 0 3、 Bポート 1 0 4の 3通路を連通させることも可能である。

上述したパイロット圧力室の構成では、流路 & ₁ と流路 1? ₁ に流す油の量が一定であるとすると、可動スリーブ 1 1 1 の移動速度は、左右方向で同じである。しかし、油の流れを Aポート 1 0 3から Bポート 1 0 4に切り換えるときには、早くしたい場合がある。この場合に対応するため、第 2パイ口ット圧力室 1 0 6 を形成する可動スリーブ 1 1 1 の外周直径 D _s を、可動スリーブ 1 1 1における他の部分の外周直径 D。より大きくしてやる。つまり、パイロット圧力室に係る各直径の関係を、 D。 < D s < D p のようにする。この様にすると、流路 & ₁ と流路！^ ェに流れる油量が一定ならば、可動スリーブ 1 1 1の移動は、左方向の方が右方向より早くなる。

なお、図 1 に示された切換バルブ 1 0 0の Pポ一ト 1 0 2側を下にして、軸方向を鉛直にして設置された場合には、可動スリーブ 1 1 1 の自重自体が、可動スリーブ 1 1 1 の移動に影響を与えるが、パイ口ット圧力室に係る各直径の大きさの関係を上記のようにすると、可動スリーブ 1 1 1 を上方の位置に保持しやすく、また、可動スリーブ 1 1 1 を下方に移動させるときには、その移動速度をより早くさせるという利点がある。

一方、図 1の切換パルプ 1 0 0の軸方向を水平にして設置した場合に、可動スリーブ 1 1 1の移動を、さらに早くするための工夫として、パルブポディ 1 0 1の Pポート 1 0 2の反対側に、加速圧力形成部 1 2 0を備えた。この加速圧力形成部 1 2 0は、可動スリーブ 1 1 1の移動開始時の短時間だけ、可動スリーブ 1 1 1 自体を押圧するものであり、これによつて、可動スリーブ 1 1 1が動き始めるときの慣性に打ち勝ち、立ち上がる速さを早めることができる。結果として、切り換えパルプ 1 0 0の切換時間の短縮を図ることができる。

加速圧力形成部 1 2 0は、加速圧力室内で僅かな距離 S！だけ移動可能な直径 D_A の加速用ピストン 1 2 1 を有しており、そして、加速用ピストン 1 2 1の端部には、可動スリーブ 1 1 1がパルブポディ 1 0 1内で一番右側に位置したとき、可動スリーブ 1 1の最端部に接する当接板 1 2 2を設けている。なお、直径 D_A の大きさは、可動スリーブ 1 1 1の直径 D。より小さくしてある。

加速圧力室の加速用ピストン 1 2 1のへッド側には、僅かな空隙を設け、ここに流路！^ ェに連通する流路 1) ₂ を配設する。また、距離 S i の空隙を設けた側には、油を出入りさせる流路 b 3 を配設する。

このような加速圧力形成部 1 2 0が、切換パルプ 1 0 0に備えられていると、 Aポート 1 0 3側から Bポート 1 0 4側に切り換える場合、可動スリーブ 1 1 1 を左方向に移動させるときに流路 b に油が注入されるが、このとき、流路13 ₁ に連通する流路 3₂ にも、油が注入される結果、加速用ピストン 1 2 1 も加圧される。この加速用ピストン 1 2 1が加圧されることにより、当接板 1 2 2が距離 S！の間だけ、可動スリーブ 1 1 1 を押すことになる。このときには、流路 b ₁ に油が注入され、第 2パイ口ット圧力室 1 0 6にも油が注入されるので、パイロットピストン 1 1 4によって、可動スリ —ブ 1 1 1 が左方向に動き出そうとしている。

したがって、可動スリーブ 1 1 1が³最右端の位置から移動を開始するとき、可動スリーブ 1 1 1には、パイロット圧力室の押圧力に加えて、加速圧力形成部 1 2 0の押圧力が作用することになり、可動スリーブ 1 1 1 の立上り速度を早くすることができる。結果として、加速圧力形成部 1 2 0の設置は、切換バルブ 1 0 0の切換時間を短縮することになる。

以上で、本実施形態に係る切換バルブ 1 0 0本体の構成について説明したが、次に、切換パルプ 1 0 0 の切換'を制御するパイロット制御バルブ 2 0 0について,説明する。このパイ口ット制御パノレブ 2 0 0は、図： Lに、：その構成を記号化して示されている。

パイロット制御パルプ 2 0 0は、切換パルプ 1 0 0に設けられた流路 & と流路ゎとに、油を注入し又は引き抜きするためのパルブであり、この制御を行うためは、電磁駆動部 2 0 4及び 2 0 5を備えている。電磁駆動部 2 0 4及び 2 0 5は、駆動電源 2 0 6で駆動制御され、 3つの接続ポート部 2 0 1乃至 2 0 3 を切り換える。この切換は、マイコン制御による指令信号が駆動指令入力端子 2 0 7に送信されることによって行われる。なお、切換駆動指令を発信する条件要素には、時間 · 位置 · 圧力 ·速度があり、これらの要素の内、単独又は複数の組合せで構成される。

このパイ口ット制御パルプ 2 0 0は、 4つのポートを有しており、 P！ポートには、一定油圧の圧力源が接続され、もう一つには、引き抜いた油を溜めるタンクが接続される。ポートは、流路 a α に、そして、 Β ポートは、流路 b ₁ にそれぞれ接続される。ここで、パイロット制御パルプ 2 0 0が接続ポート部 2 0 1に駆動制御された場合には、一定油圧の油がポートを通って流路 b ！に注入され、流路 a ！から油を抜くことになるので、可動スリ一ブ 1 1 1が左方向に加速駆動される。反対に、接続ポート部 2 0 3 に駆動制御されたときには、一定油圧の油は、ポートを通って流路 a ！に注入され、流路 b ！から油が抜かれるので、可動スリ一ブ 1 1 1は、：右方向に移動される。このとき、加速用ピストン 1 2 1が、流路 b 1 から油が抜かれることにより、次の加速に備えて元の位置に戻る。

ところで、例えば、可動スリーブ 1 1 1 を右端の位置で止めたときには、パイロット制御パルプ 2 0 0は、接続ポート部 2 0 2に駆動制御される。この接続ポート部 2 0 2は、ポートからの一定油圧の油が A i ポートと B i ポートの両方に流れるように、例えば、それぞれ 1 Z 2ずつ流れるように接続されている。そのため、可動スリーブ 1 1 1の停止時には、 A ポートが流路 a に、 B i ポ一トが流路 b ₁ に接続される。

そこで、次に、右端にある可動スリーブ 1 1 1 を左方向に移動させるときに、ノヽ。ィロット制御バルブ 2 0 0は、接続ポート部 2 0 2 から接続ポート部 2 0 1 に切換駆動されることになるが、この切り換え直前までは、流路 a ₁ と流路 b ₁ とには、 P i ポートから一定油圧の 5 0 %がかかっているので、切換後において、流路！）にかかる油圧が 1 0 0 %に立ち上がるのに必要な時間を、 5 0 %分短くすることができる。、

したがって、パイ口ット制御パルプ 2 0 0において、可動スリーブ 1 1 1 の停止時に、ポートとポートのそれぞれに油圧を印加するようにしたので、このようなパイロット制御バルブ 2 0 0 の制御の工夫によって、可動スリーブ 1 1 1を停止状態から移動開始するまでの立上り時間を短縮することができる。結果として、切換バルブ 1 0 0における Aポート 1 0 3力ら Bポート 1 0 4への切換、又はその逆の切換に要する時間を短くすることができる。次に、図 1に示された本実施形態による切換パルプ 1 0 0を、図 9に示される差動方式の油圧制御回路に適用した第 1の実施形態について、その具体例を、図 2に示した。同図において、油圧制御回路に組み込まれた切換パルプ 1 0 0は、切換バルブ 1 8 として、切換機能による記号方式で示した。油圧シリンダに関する油圧制御回路における速度制御工程と増圧制御工程との油の流れは、基本的に変わっていないので、図 2に示した油圧制御回路における切換パルブ 1 8以外の各要素は、図 9の場合と同じものを使用しており、同じものには、同じ符号を付した。

そこで、本実施形態による切換パルプ 1 8を使用した差動方式の油圧制御回路の作動について説明する。切換パルプ 1 8の Pポートは、油圧シリンダ 1 1の第 2油圧室に接続され、 Aポートは、第 1油圧室 H i と速度制御パルプ 1 6に接続され、さらに、 Bポートは、増圧制御パルプ 1 7に接続されているものとする。

先ず、油圧シリンダ 1 1 のピストンロッド 1 3を速度制御する場合には、従来の差動方式油圧制御回路では、パルプ 1 4を O N状態に、バルブ 1 5を O F F状態に制御して、油圧源 A C C からの油を第 1油圧室 H i に注入し、第 2油圧室の油を第 1油圧室 H i に戻すようにしていた。図 2の差動方式油圧制御回路では、パルプ 1 4の O N状態とパルプ 1 5の O F F状態との機能を実現するため、パイロット制御パルプ 2 0 0を接続ポート部 2 0 3に切換駆動し、可動スリープ 1 1 1を右方向に移動させる（図 1に示した位置）。可動スリーブ 1 1 1が所定位置に停止したならば、接続ポート部 2 0 3から接続ポート部 2 0 2に切り換えておく。この様に、切換パルプ 1 8が切換制御されると、 Pポートから第 2油圧室の油が、 Aポートを通って第 1油圧室 H i に戻り、速度制御工程に入る油圧源 A C Cェに蓄積された油が、速度制御用バルブ 1 6を通つて、油圧シリンダ 1 1の第 1油圧室 H i に入る（この場合、バルブ 1 6の開度は、低速である）。ピストンロッド 1 3は、左方向に動くので、第 2油圧室の油は、パルプ 1 4を通って第 1油圧室 H ！に入る。ビストンロッド 1 3が位置 p _x 相当の所へ移動したとき、高速射出の指令が出され、速度制御用パルプ 1 6が急激に開度を開き（時間は、 0 . 0 1秒）、ピストンロッド 1 3の速度は、高速となる。油の通路は、低速の場合と同じである。ビストンロッド 1 3が位置 p ₂ 相当の所に近づいたときには、溶融金属 Mの流れ抵抗が急増するので、速度は、急激に低下すると共に、メタル圧 P _M も流れ抵抗に比例して、上昇する。この時間も、 0 . 0 1秒程度である。油圧制御回路のままの出力は、ピストンのロッド径 dに相当する出力が最大であり、増圧メタル圧値（P _M ) には達しない。従つて、位置 p 2 の直前で、切換パルプ 1 8を作動させ、ビストン径 D に相当する出力値が必要となる。

次いで、図 1 3に示されるメタル圧 P _M の特性が得られるように、時間 t a まで速度制御工程が続くが、この時間 t ₃ のタイミングで速度制御工程から増圧制御工程に切り換えられる必要がある。従来の差動方式制御回路では、バルブ 1 4 とバルブ 1 5 とを独立して O N · O F F状態の切換制御を行っていたため、これらのパルプに存在する動作パラツキの影響で、所望するメタル圧 P _M が得られない。

そこで、図 2に示した油圧制御回路では、切換パルプ 1 8のパイ口ット制御バルブ 2 0 0において、接続ポート部 2 0 2から接続ポート部 2 0 1への切換制御が行われる。この切換前では、接続ポート部 2 0 2が接続されていたので、接続ポート部 2 0 1 に切り換えられたとき、可動スリーブ 1 1 1 は、加速圧力の付加と、立上り時間の短縮との相乗効果によって、極めて短時間で左方向に移動することができ、 Pポート 1 0 2からの油の流れが、 Aポート 1 0 3方向から Bポート 1 0 4方向に極めて短時間の間に切り換えられる。

ここで、可動スリーブ 1 1 1に設けた通路 1 1 2 と通路 1 1 3の間隔と、パルプボディ 1 0 1 に設けた Aポート 1 0 3 と Bポート 1 0 4の間隔とを適宜調整して配設されると、上述の油に係る流れ方向の切換途中において、通路 1 1 2が、 Aポート 1 0 3に整合している間に、通路 1 1 3の開口が Bポート 1 0 4に臨む状態が存在する。この状態は、油の流れが、 Aポート 1 0 3方向から Bポート 1 0 4方向に完全に切り換えられる前に、図 2の切換パルプ 1 8に示されるように、 Pポート 1 0 2、 Aポート 1 0 3、 Bポート 1 0 4 のいずれにも連通する中間状態となる。これにより、油の流れ方向が、上述した極めて短時間の間においても、徐々に切り換えられることになり、油の流れを瞬断させることがなく、円滑な切換を実現できる。

この様にして、切換バルブ 1 8の駆動制御によって、油圧シリンダ 1 1 に係る速度制御工程から増圧制御工程へと切り換えられることになるが、この切換バルブ 1 8における切換が、時間 t ₃ に合つたタイミングで行われるためには、パイ口ット制御パルプ 2 0 0の制御特性上の遅れを考慮し、パイ口ット制御バルブ 2 0 0への駆動指令信号は、時間 t ェのタイミングで入力端子 2 0 7に送信するようにする。

そして、パイロット制御パルプ 2 0 0が、接続ポート部 2 0 1 に切換制御されると、可動スリーブ 1 1 1が左方向の最終的な所定位置まで移動し、時間 t i において、通路 1 1 2は、 Aポート 1 0 3 と完全に切断され、通路 1 1 3が Bポート 1 0 4 と完全に整合することになる。切換バルブ 1 8における切換が、この状態になると,、第 2油圧室の油が抜かれる状態となり、第 1油圧室 11 には、油圧源 A C C i の油圧がかかることになり、油圧シリンダ 1 1 が、増圧制御工程に移行する。

以上のように、第 1の実施形態によれば、図 2に示した差動方式油圧制御回路に切換パルプ 1 8 として、図 1 に示される構成の切換バルブ 1 0 0を使用して、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるようにしたので、制御用の油の流れを、短時間で、しかも、円滑に切り換えられ、図 1 3に示されるような所望のメタル圧 P _M の特性を得ることが可能となり、切換タイミングについても、' 正確に設定することができる。そのため、ダイカストマシンで射出成形される製品の品質を向上でき、品質管理が容易となる。

これまで、図 1 に示した本実施形態による切換バルブ 1 0 0を差動方式の油圧制御回路に適用した場合について、説明してきたが、他の方式であるブースト方式又は 2段油圧源方式の油圧制御回路に切換パルプ 1 0 0を適用する場合も、図 2の差動方式油圧制御回路の場合と同様である。図 3に、第 2の実施形態として、ブースト方式の油圧制御回路の場合、図 4に、第 3の実施形態として、 2段油圧源方式の油圧制御回路の場合をそれぞれ示した。

この第 2及び第 3の実施形態による油圧制御回路においては、従来には、独立制御されていた 2つのバルブの代わりに、切換パルプ 1 0 0に置き換えたものであり、基本的な速度制御工程から増圧制御工程への切換動作は、図 2に示した差動方式の油圧制御回路における切換動作と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。一方、第 4の実施形態として、図 1 2に示した差動方式と 2段油圧源方式を組み合わせた複合方式の油圧制御回路において、図 1 に示した本実施形態の切換バルブ 1 0 0を適用した場合を、図 5に示した。図 5に示される油圧制御回路は、図 1 2に示した従来の油圧制御回路における基本的構成を採用しているが、バルブ 44 とパルブ 4 5を、切換パルプ 5 1 に、そして、バルブ 4 6 とパルプ 4 7を、切換パルプ 5 2にそれぞれ置き換えていることが特徴である。図 5では、切換バルブ 5 1及び 5 2について、簡略なパルブ記号で示したが、それぞれの切換バルブ自体の構成は、図 1 に示される切換パルプ 1 0 0 と同じものであり、図 2に示された切換バルブ 1 8 と同様の作動記号で表している。

切換パルプ 5 1 に関して、 Pポート 1 0 2は、油圧シリンダ 4 1 の第 2油圧室 R ₄ に、 Aポート 1 0 3は、第 1油圧室 H₄ に、そして、 Bポート 1 0 3は、油溜めタンクに接続される。また、切換パルブ 5 2に関して、 Pポート 1 0 2は、第 1油圧室 H₄ に、 Aポート 1 0 3は、第 1油圧源 A C C ₄ ！に、そして、 Bポート 1 0 4は、第 2油圧源 A C C ₄ 2 にそれぞれ接続される。

切換バルブ 5 1及び 5 2における個々の切換動作は、図 1 に示した切換バルブ 1 0 0 と同様であり、それぞれの切換制御のために、パイロット制御バルブ 2 0 0が接続されており、それらのパイ口ット制御パルプ 2 0 0の切換制御は、マイコンで生成された駆動指令信号に基づいて行われる。

油圧シリンダ 4 1 を速度制御工程の状態にするには、切換パルプ 5 2のパイロット制御パルプ 2 0 0を接続ポート部 2 0 3の状態に切換制御し、第 1油圧源 A C C _{4 1} から第 1油圧室 H₄ に油を注入し、切換バルブ 5 1のパイロット制御パルプ 2 0 0において接続ポート部 2 0 3の状態に切換制御し、第 2油圧室 R ₄ の油が第 1油圧室 H ₄ に流れ込むようにする。そして、各パイロット制御バルブ 2 0 0は、接続ポート部 2 0 3から接続ポート部 2 0 2の状態に駆動される。

そこで、油圧シリンダ 4 1 を速度制御工程から増圧制御工程に切換制御する場合には、実際の切換タイミング時間 t ₃ より早めの時間 t i において、マイコンから、各パイロット制御バルブ 2 0 0に駆動指令信号を同時に送信する。そうすると、切換バルブ 5 1 と 5 2の各パイロット制御パルプ 2 0 0において、接続ポート部 2 0 2 から接続ポート部 2 0 1の状態へ共に駆動制御される。

このときに、切換パルプ 5 1 と 5 2において、可動スリーブ 1 1 1が、短時間で、左方向に駆動され、 Pポート 1 0 2、 Aポート 1 0 3、 Bポート 1 0 4が共に連通状態を経た後、 Pポート 1 0 2 と Bポートとが完全に連通した状態に切り換えられる。そこで、第 2 油圧室 R ₄ の油が、タンクに抜かれる状態となり、第 1油圧源 A C C ₄ ！から高圧の第 2油圧源 A C C _{4 2} の油圧が、第 1油圧室 H ₄ に印加される。

この様に、一連の切換パルプの作動制御によって、油圧シリンダ 4 1 を速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるようにしたので、第 1 の実施形態の場合と同様に、制御用の油の流れを、短時間で、しかも、円滑に切り換えられ、増圧時のより高い所望のメタル圧 P _M の特性を得ることが可能となり、切換タイミングについても、正確に設定することができる。そのため、ダイカストマシンで射出成形される製品の品質を向上でき、品質管理も容易になる。

そこで、第 4の実施形態による油圧制御回路における圧力特性を、図 6のグラフに示した。図 6に示したグラフの表示方法は、図 1 3に示した圧力特性のグラフの場合と同様である。 P _H は、第 1油圧室 H ₄ の油圧を、 P _R は、第 2油圧室 R ₄ の油圧を、そして、 P M は、金属スリーブ 4内でのメタル圧をそれぞれ示している。 Vは、油圧シリンダ 4 1 のピストンロッド 4 3 の移動速度を表している図 6において、時間 t ₃ 力油圧制御回路における速度制御工程 3 010268 から増圧制御工程に切り換えられるタイミングを示しており、これらの工程が、このタイミングで切り換わるように、各パイロット制御バルブ 2 0 0に、時間 t ₁ で切換駆動指令が発せられる。

図 6に示された圧力特性と、図 1 3に示された圧力特性とを比較したとき、大きく異なる点は、増圧制御工程での油圧 P _H である。第 1の実施形態の差動方式においては、第 1油圧室 H i の油圧が、油圧源 A C C i に依存するものであつたが、図 6の第 4の実施形態による複合方式の場合においては、第 1油圧室 H ₄ に係る油圧は、時間 t ₃ で、第 1油圧源 A C C ₄ ！から第 2油圧源 A C C _{4 2} による油圧に切り換えられており、増圧制御工程での油圧 P _H は、第 1 油圧源 A C C _{4 1} の油圧より高くなる。

そのため、第 4の実施形態による複合方式の油圧制御回路によれば、増圧制御工程に切換後のメタル圧 P _M を、第 1の実施形態の差動方式油圧制御回路におけるメタル圧 P _M を一層高くすることができ、しかも、増圧に切り換え直後の立ち上がりを急峻にできる。したがって、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えたときの、時間 t ₃ から t ₆ までの増圧時間設定値を短くすることができる。射出成形時の速度制御工程から増圧制御工程への切換に関しては、図 1の本実施形態による切換パルプを使用することで、図 2乃至図 4に示される第 1乃至第 3の実施形態の油圧制御回路を形成したことにより、切換制御が大幅に改善されたが、上述した短所は、除かれていなかった。そこで、第 4の実施形態による油圧制御回路とすることにより、メタル圧 P _M 値の変更幅が大きく、切換時間を最も短くでき、メタル圧 P _M の立上りを滑らかにできることとなり、より高性能なダイカストマシンを提供することができる。

以上の様に、本発明の射出成形制御方法及びその切換制御装置によれば、従来の射出成形の油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるために、独立制御される 2つのパルプを用いなければならなかったため、それらのパルブの制御には、ノラツキがあり、その切換を適切なタイミングで行うことができなつたのに対し、これら 2つのバルブの切換機能を一つの切換制御装置に纏めることができたことにより、速度制御工程から増圧制御工程への切換制御が円滑に行われ、その切換タイミングがずれることがない。

また、切換制御装置の可動スリープを駆動するパイロット圧力室において、該圧力室の第 1圧力室と第 2圧力室との面積を異ならせ、或いは、可動スリーブの移動開始時のみに加速を付加する加速圧力部を設けたので、速度制御工程から増圧制御工程への切換に要する時間を大幅に短縮することができた。

したがって、本発明によれば、 ·溶融金属の射出成形時の速度制御工程から増圧制御工程への切換タイミングを変更することができ、その切換を円滑に行うことができるようになり、所望するメタル圧特性を得られるため、射出成形製品の品質を向上し、安定した品質管理を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 金型による溶融材料の射出成形時において、該溶融材料に所定圧力を加える油圧シリンダを速度制御工程から増圧制御工程に制御する射出成形制御方法であって、

速度調整された第 1油流を前記油圧シリンダに供給して前記速度制御工程とする第 1ステップと、

増圧時間設定された第 2油流を前記油圧シリンダに供給して前記増圧制御工程とする第 2ステップと、を含み、

前記第 1 ステップから前記第 2ステップへの切り換えは、切換パルブが前記第 1油流と前記第 2油流を切換制御することによって行われる射出成形制御方法。

2 . 前記第 1ステップにおいて、前記第 1油流は、油圧源からの油源流と、前記油圧シリンダの第 2油圧室から前記切換バルブを通つた第 3油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第 1油圧室に供給され、

前記第 2ステップにおいて、前記第 2油流は、前記第 1油圧室に供給される前記油源流であり、第 4油流が前記第 2油圧室から前記切換パルプを通って抜かれる請求項 1 に記載の射出成形制御方法。

3 . 前記油圧シリンダは、第 1油圧シリンダに結合した第 2油圧シリンダを有し、

前記第 1ステップにおいて、前記第 1油流は、油圧源からの油源流であり、前記切換バルブを通って前記第 1油圧シリンダに供給され、

前記第 2ステップにおいて、前記第 2油流は、前記油源流であり、前記切換バルブを通って前記第 2油圧シリンダに供給される請求項 1 に記載の射出成形制御方法。

4 . 前記第 1ステップにおいて、前記第 1油流は、第 1油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給され、

前記第 2 ステップにおいて、前記第 2油流は、第 2油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給される請求項 1 に記載の射出成形制御方法。

5 . 前記切換バルブは、同時に切換制御される第 1切換バルブと第 2切換パルプを有し、

前記第 1 ステップにおいて、前記第 1油流は、第 1油圧源から前記第 1切換バルブを通った第 1油源流と、前記油圧シリンダの第 2 油圧室から前記第 2切換パルプを通った第 3油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第 1油圧室に供給され、

前記第 2 ステップにおいて、前記第 2油流は、第 2油圧源から前記第 1切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給される第 2油源流であり、前記第 2油圧室から第 4油流が前記第 2切換バルブを通つて抜かれる請求項 1に記載の射出成形制御方法。

6 . 前記切換バルブは、第 1ポート、第 2ポート及び第 3ポートを有する切換バルブ本体と、該切換バルブ本体内を軸方向に摺動され、所定間隔で配置された第 1通路及び第 2通路を有する中空の可動スリーブと備えており、

前記可動スリープが軸方向に搢動されて前記第 2ポートと前記第 1通路とが整合したとき、前記第 1ポートを介して前記第 2油圧室からの前記第 3油流が形成され、

前記可動スリ一ブが軸方向に摺動されて前記第 3ポートと前記第 2通路とが整合したとき、前記第 1ポートを介して前記第 2油圧室からの前記第 4油流が形成される請求項 2に記載の射出成形制御方法。

7 . 第 1ポート、第 2ポート及び第 3ポートのいずれか 2つのポ一ト間を通過する油流を切換制御する制御装置であって、

前記第 1ポート、前記第 2ポート及び前記第 3ポートを有するパルプ本体と、

前記パルプ本体内で、該本体の内面と接して軸方向に摺動でき、該軸方向に所定距離だけ離れた第 1通路及び第 2通路を有する中空の可動スリーブと、

前記パルプ本体内に、前記可動スリーブを軸方向に摺動させるパイロット圧力部とを有し、

前記可動スリーブが前記所定距離だけ軸方向に摺動されて、前記第 1通路又は前記第 2通路が、前記 2つのポートのどちらかに整合したとき、前記油流が切り換えられる制御装置。

8 . 前記パイロット圧力部は、前記バルブ本体の内面と前記可動スリーブの外面とで形成される圧力室を有し、

前記可動スリーブの外面に、前記圧力室を第 1圧力室と第 2圧力室に分けるビストンを有し、

前記第 1圧力室と前記第 2圧力室の各々に通ずる第 1流路と第 2 流路を配設した請求項 7に記載の制御装置。

9 . 前記第 1流路から前記第 1圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブがー方の軸方向に摺動されて、前記第 1通路が前記第 2ポートに整合し、

前記第 2流路から前記第 2圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが他方の軸方向に搢動されて、前記第 2通路が前記第 3 ポートに整合する請求項 8に記載の制御装置。

1 0 . 前記パイロット圧力部において、前記ピストンの前記第 2 圧力室に係る面積を前記第 1圧力室に係る面積より小さくした請求項 8に記載の制御装置。

1 1 . 前記パイロット圧力部において、前記第 2圧力室の形成に寄与する前記可動スリ一ブの摺動外面を、前記パルプ本体の内面に近づけた請求項 1 0に記載の制御装置。

1 2 . 前記バルブ本体は、該本体の端部において、軸方向端に停止していた前記可動スリ一ブが摺動開始するときに加速圧力を付加する加速圧力部を有する請求項 1 0に記載の制御装置。

1 3 . 前記加速圧力部は、前記可動スリーブ端に当接する板体を支持し、軸方向に駆動されるピストンを有し、

前記ビストンは、前記第 2流路に連通する第 3流路で供給される油流によって、所定距離だけ前記軸方向に限定的に駆動される請求項 1 2に記載の制御装置。

1 4 . 前記第 1流路又は前記第 2流路を通じて前記パイ口ット圧力部に一定圧力の油流を供給するパイ口ット制御パルプを備えた請求項 8に記載の制御装置。

1 5 . 前記パイロット制御バルブは、第 1乃至第 3接続ポート部を有し、

前記第 1接続ポート部が選択されると、前記第 2流路に前記油流が供給され、

前記第 2接続ポート部が選択されると、前記第 1流路及び第 2流路に前記油流が共に供給され、

前記第 3接続ポート部が選択されると、前記第 1流路に前記油流が供給されることを特徴とする請求項 1 4に記載の制御装置。

1 6 . 前記第 1乃至第 3接続ポート部は、切換指令に基づいて電磁駆動部により選択駆動される請求項 1 5に記載の制御装置。

1 7 . 前記第 1ポートが、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第 2油圧室に接続され、

前記第 2ポートが、油圧源に速度制御弁を介して接続されている前記油圧シリンダの第 1油圧室に接続され、前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介してタンクに接続され、前記可動スリーブが摺動されて前記第 1通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記油圧シリンダによる前記射出成形時の速度制御工程とし、

前記可動スリーブが反対方向に摺動されて前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧室に前記油圧源のみが接続され、前記油圧シリンダによる前記射出成形時の増圧制御工程とする請求項 7に記載の制御装置。

1 8 . 前記第 1ポートが、油圧源に接続され、

前記第 2ポートが、速度制御弁を介して、溶融材料を射出成形する第 1油圧シリンダの第 1油圧室に接続され、

前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介して前記第 1油圧シリンダに結合した第 2油圧シリンダの第 2油圧室に接続され、

前記可動スリープが摺動されて前記第 1通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダによる前記射出成形時の速度制御工程とし、

前記可動スリーブが反対方向に搢動されて前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧シリンダによる前記射出成形時の増圧制御工程とする請求項 7に記載の制御装置。

1 9 . 前記第 1ポートが、前記油圧シリンダに接続され、前記第 2ポートが、速度制御弁を介して第 1油圧源に接続され、前記第 3ポートが、増圧時間制御弁を介して第 2油圧源に接続され、

前記可動スリーブが摺動されて前記第 1通路を前記第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダによる前記射出成形時の速度制御工程とし、

前記可動スリーブが反対方向に摺動されて前記第 2通路を前記第 3ポートに整合したとき、前記第 2油圧シリンダによる前記射出成形時の増圧制御工程とする請求項 7に記載の制御装置。

2 0 . 前記第 1ポート、前記第 2ポート及び前記第 3ポートと、前記第 1通路及び前記第 2通路を有する前記可動スリーブとをそれぞれ含み、該可動スリーブが同時に駆動される第 1切換制御装置と第 2切換制御装置を有し、

前記第 1切換制御装置の第 1ポートを、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第 1油圧室に接続し、

前記第 1切換制御装置の第 2ポートを、速度制御弁を介して第 Γ 油圧源に接続し、

前記第 1切換制御装置の第 3ポートを、増圧時間制御弁を介して第 2油圧源に接続し、

前記第 2切換制御装置の第 1 ポートを、前記油圧シリンダの第 2 油圧室に接続し、

前記第 2切換制御装置の第 2ポートを、前記油圧シリンダの第 1 油圧室に接続し、

前記第 2切換制御装置の第 3ポートを、タンクに接続し、前記第 1及び第 2切換制御装置の前記各可動スリーブが共に摺動されて前記各第 1通路を前記各第 2ポートに整合したとき、前記第 1油圧シリンダによる前記射出成形時の速度制御工程とし、

前記第 1及び第 2切換制御装置の前記各可動スリーブが共に反対方向に摺動されて前記各第 2通路を前記各第 3ポートに整合したとき、前記油圧シリンダによる前記射出成形時の増圧制御工程とする請求項 7に記載の制御装置。