JP2011131225A - Injection device and injection controlling method of die casting machine - Google Patents

Injection device and injection controlling method of die casting machine Download PDF

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Kazuki Hiraizumi
一城 平泉
Masashi Uchida
正志 内田
Yoshinori Okazaki
芳紀 岡崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remarkably simplify a hydraulic circuit in the injection device of a die casting machine, and to facilitate pressure accumulation control, injection speed control, raising pressure and holding pressure control and switching control of an accumulator. <P>SOLUTION: The injection device includes: a plunger injecting and filling a molten metal poured into a sleeve into a die cavity; an injection cylinder moving the plunger back and forth; a servo valve for injection adjusting the flow rate of hydraulic oil fed to be to a head chamber of the injection cylinder; an accumulator feeding the hydraulic oil to the head chamber of the injection cylinder via the servo valve for injection; an injection opening/closing valve channel-connected between the accumulator and the servo valve for injection and performing the opening and closing of a hydraulic oil channel; a hydraulic pressure feed apparatus performing pressure accumulation for the accumulator; an injection position and speed sensor detecting the position and speed of the plunger; an injection pressure detector detecting injection pressure; and an accumulator pressure detector detecting the pressure of the hydraulic oil accumulated in the accumulator. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

アルミニウム製品を鋳造するダイカストマシンの射出装置であって、金型キャビティ内に溶融状態のアルミニウム溶湯を射出充填する際の、射出速度と溶湯圧力を制御するための装置の構造、油圧回路、およびその制御方法に関する。   An injection apparatus for a die casting machine for casting an aluminum product, the structure of the apparatus for controlling the injection speed and the molten metal pressure when injecting and filling molten aluminum into a mold cavity, a hydraulic circuit, and its It relates to a control method.

まず、横型のダイカストマシンによる一般的なダイカスト鋳造装置及び方法を、図4を用いて説明する。
ダイカストマシン(鋳造装置)100は、金型装置101と、射出装置102から構成されている。金型装置101には、対向する一対の固定プラテン1と可動プラテン2との間に、固定金型3と可動金型4が取付けられている。固定金型3可動金型4は、固定プラテン1、可動プラテン2、図示せぬ開閉装置などで構成される型締装置によって閉じられることにより、その間にキャビティ(空洞)5を形成する。型締力が負荷された状態において、キャビティ5内にアルミニウム(AL)などの溶湯(高温で溶融状態)が射出充填され、冷却固化後に金型が開かれて取り出すことにより、鋳造成形品を製造できる。アルミ溶湯をキャビティ5内に射出充填するために、射出装置102が設けられている。また、固定プラテン1には、アルミ溶湯を貯められるスリーブ6が設けられており、固定プラテン1及び固定金型3を貫通して、キャビティ5に流体連絡する。
First, a general die casting apparatus and method using a horizontal die casting machine will be described with reference to FIG.
A die casting machine (casting apparatus) 100 includes a mold apparatus 101 and an injection apparatus 102. In the mold apparatus 101, a fixed mold 3 and a movable mold 4 are attached between a pair of opposed fixed platen 1 and movable platen 2. Fixed mold 3 The movable mold 4 is closed by a mold clamping device including a fixed platen 1, a movable platen 2, an opening / closing device (not shown) and the like, thereby forming a cavity 5 therebetween. In a state in which the mold clamping force is applied, a molten metal such as aluminum (AL) (molten state at high temperature) is injected and filled into the cavity 5, and the mold is opened and taken out after cooling and solidification to produce a cast molded product. it can. An injection device 102 is provided in order to inject and fill the molten aluminum into the cavity 5. Further, the fixed platen 1 is provided with a sleeve 6 for storing molten aluminum, and is in fluid communication with the cavity 5 through the fixed platen 1 and the fixed mold 3.

射出装置102には、アルミ溶湯を射出するための油圧駆動の往復動ピストンを備える射出シリンダー10が設けられている。射出シリンダー10は、射出シリンダー本体13と往復運動するピストンとを具備する。ピストンは、図4において左端にピストンヘッド11を具備し、そのピストンヘッド11と一体化しているピストンロッド12の先端は、射出カップリング9でプランジャーロッド8が連結され、その先にプランジャーチップ7が取付けられている。プランジャーチップ7は、スリーブ6内に嵌合し、プランジャースリーブ6内で往復運動して、スリーブ6内に注湯されたアルミニウム溶湯を圧送することにより、キャビティ5内に射出充填できる。
図4の実施の形態においては、射出装置102は油圧式であるので、図示せぬ油圧装置により、作動油をシリンダー本体10のヘッド室10Hに供給して、ピストンヘッド11及びピストンロッド12を駆動する。そして、スリーブ6に貯められたアルミ(AL)溶湯をプランジャーチップ7で押して、固定金型3、可動金型4から形成されるキャビティ(空洞)5に射出充填して鋳造成形する。
The injection device 102 is provided with an injection cylinder 10 having a hydraulically driven reciprocating piston for injecting molten aluminum. The injection cylinder 10 includes an injection cylinder body 13 and a piston that reciprocates. The piston has a piston head 11 at the left end in FIG. 4, and a plunger rod 8 is connected to the tip of a piston rod 12 integrated with the piston head 11 by an injection coupling 9. 7 is attached. The plunger tip 7 can be injected into the cavity 5 by fitting in the sleeve 6, reciprocating in the plunger sleeve 6, and pumping the molten aluminum poured into the sleeve 6.
In the embodiment of FIG. 4, since the injection device 102 is hydraulic, hydraulic oil (not shown) supplies hydraulic oil to the head chamber 10H of the cylinder body 10 to drive the piston head 11 and the piston rod 12. To do. The molten aluminum (AL) stored in the sleeve 6 is pushed by the plunger tip 7 and injected into the cavity (cavity) 5 formed from the fixed mold 3 and the movable mold 4 to be cast.

ここで、溶湯をキャビティ内に射出充填する際の射出速度や射出圧力を、適切に設定し制御することが、良品を鋳造するためには極めて重要である。
一般的な鋳造の射出速度パターンを、図5を用いて説明する。
射出充填工程が開始される前の注湯工程において、図示せぬ注湯装置により溶湯が、スリーブ6上面の開口部からスリーブ6内に注湯され、射出開始状態となる。この時のプランジャーチップ7の先端位置はAである。(図5の上の図を参照)
Here, in order to cast a non-defective product, it is important to appropriately set and control the injection speed and the injection pressure when the molten metal is injected into the cavity.
A general casting injection speed pattern will be described with reference to FIG.
In the pouring process before the injection filling process is started, the molten metal is poured into the sleeve 6 from the opening on the upper surface of the sleeve 6 by an unillustrated pouring device, and the injection is started. The tip position of the plunger tip 7 at this time is A. (See figure above figure 5)

この状態から、まず低速射出工程が行われる。この工程では、低速でプランジャーチップ7を前進させ、スリーブ6の内部において溶湯が波立ち空気を巻き込まないようにすることが重要である。そのため、安定した低速(VL)の制御が要求される。プランジャーチップ7が前進し、溶湯がスリーブ6の上壁まで達し更に湯面がゲート近傍まで上昇しB位置に達すると(射出ストロークセンサがSL前進したことを検知すると)、高速射出工程に切換えられる。(図5の上から2番目の図を参照)
高速射出工程では、プランジャーチップ7等を一気に加速し、高速(Vh)でキャビティ5内に溶湯を射出充填する。これは、溶湯が低温であるキャビティ5の表面に接触すると瞬時に凝固するためであり、できるだけ短時間で凝固する前に充填することが、良品の鋳造のためには望ましい。特に、キャビティ5(鋳造品)が大型化、複雑化すると、より高速化が求められる。
From this state, a low-speed injection process is first performed. In this step, it is important to move the plunger tip 7 forward at a low speed so that the molten metal does not entrain the air inside the sleeve 6. Therefore, stable low speed (VL) control is required. When the plunger tip 7 moves forward, the molten metal reaches the upper wall of the sleeve 6 and the molten metal surface rises to the vicinity of the gate and reaches the B position (when the injection stroke sensor detects that the SL has advanced), it switches to the high-speed injection process. It is done. (See the second figure from the top in Figure 5)
In the high-speed injection process, the plunger tip 7 and the like are accelerated at a stroke, and the molten metal is injected and filled into the cavity 5 at a high speed (Vh). This is because the molten metal instantly solidifies when it comes into contact with the surface of the cavity 5 at a low temperature, and it is desirable for the casting of a good product to be filled before solidifying in as short a time as possible. In particular, when the cavity 5 (cast product) is enlarged and complicated, higher speed is required.

そして、キャビティ5内に溶湯が完全に充填する直前なると、キャビティ5内の溶湯圧力が上がってくるため、射出速度は下がっていく。プランジャーチップ7がC位置に達しキャビティ5内に溶湯が充満すると、射出圧力(射出シリンダーのヘッド側圧力)がさらに上昇するので、圧力センサーの測定値が設定切換え圧力になった時に、次の昇圧保持工程に切換える。(図5の上から3番目の図を参照)
昇圧保持工程では、あまり早く圧力を上昇させるとバリが発生し、また遅いと引け巣が発生するので、適切な昇圧速度で上昇させる。そして、設定された保持圧力(P)まで達すると一定の時間溶湯圧力を保持制御し、溶湯が凝固冷却して収縮する分、プランジャーチップ7を前進させる。(図5の下の図を参照)
Then, immediately before the molten metal is completely filled in the cavity 5, the molten metal pressure in the cavity 5 is increased, so that the injection speed is decreased. When the plunger tip 7 reaches the position C and the cavity 5 is filled with molten metal, the injection pressure (head pressure of the injection cylinder) further increases, so when the measured value of the pressure sensor reaches the set switching pressure, Switch to the boosting and holding process. (See the third figure from the top in Figure 5)
In the pressurizing and holding step, burrs are generated when the pressure is increased too early, and shrinkage cavities are generated when the pressure is increased, and the pressure is increased at an appropriate pressure increasing rate. When the set holding pressure (P) is reached, the molten metal pressure is held and controlled for a certain period of time, and the plunger tip 7 is advanced by the amount that the molten metal solidifies and cools and contracts. (See the bottom figure in Figure 5)

このように射出充填工程においては、高速射出と高い保持圧力が要求されるため、これまで様々な射出装置、油圧回路、制御方法が考案されてきた。
例えば、特許文献1においては、高油圧源から供給される作動油を、1つの流量制御弁によって、射出速度制御、射出力制御、射出速度制御から射出力制御への切り換えを行なう油圧制御装置が開示されている。
次に、特許文献2においては、1つの射出シリンダー本体に、射出用ピストンと増圧用ピストンを直列に配置し、射出工程と増圧工程において、それぞれ対応するピストンに油圧を供給し、それぞれの工程を制御している。
特許文献3においては、1つの射出シリンダーに、射出用アキュムレータと増圧用アキュムレータを具備し、各工程で別々の油圧源(アキュムレータ)から作動油を供給し、射出速度や保持圧力を制御している。
特許文献4においては、流量制御弁による射出速度制御方法について、数式を用いた制御方法が開示されている。
最後に、特許文献5においては、射出用アキュムレータと昇圧用アキュムレータのそれぞれにサーボバルブが設けられており、射出工程と昇圧工程において別々にサーボバルブの開度を調節して油圧回路を制御している。
Thus, in the injection filling process, since high-speed injection and high holding pressure are required, various injection devices, hydraulic circuits, and control methods have been devised so far.
For example, in Patent Document 1, there is a hydraulic control device that switches hydraulic oil supplied from a high hydraulic pressure source to injection speed control, injection power control, and injection speed control to injection power control with a single flow rate control valve. It is disclosed.
Next, in Patent Document 2, an injection piston and a pressure-increasing piston are arranged in series on one injection cylinder body, and hydraulic pressure is supplied to the corresponding pistons in the injection process and the pressure-increasing process. Is controlling.
In Patent Document 3, an injection accumulator and a pressure-increasing accumulator are provided in one injection cylinder, and hydraulic oil is supplied from separate hydraulic sources (accumulators) in each process to control injection speed and holding pressure. .
In patent document 4, the control method using numerical formula is disclosed about the injection speed control method by a flow control valve.
Finally, in Patent Document 5, a servo valve is provided for each of the injection accumulator and the boost accumulator, and the hydraulic circuit is controlled by adjusting the opening of the servo valve separately in the injection process and the boost process. Yes.

特開平5−77021号公報JP-A-5-77021 特開2004−160484号公報JP 2004-160484 A 特開平1−150457号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-150457 特開平7−16722号公報JP-A-7-16722 特開2009−107010号公報JP 2009-107010 A

しかしながら、特許文献1では、流量制御弁による射出制御装置のみ記載してあり、作動油の供給源である高油圧源に関する回路については、何ら開示されていない。
また、特許文献2では、射出シリンダーの構造が複雑であることと、射出工程から増圧工程への切換えの制御が困難であるという欠点がある。
特許文献3では、高価なアキュムレータを2つ装備する必要があるため、油圧回路が高価かつ複雑になっている。
特許文献4では、アキュムレータは1つ装備されているだけなので、増圧保持工程の圧力は、アキュムレータの畜圧値で決まり、保持圧力が低く設定されている場合はそれに対応して畜圧値も低くなり、射出工程の後半で圧力負けして射出速度が遅くなるという欠点がある。また、アキュムレータの畜圧方法については、何ら開示されていない。
そして、特許文献5では、高価なアキュムレータとサーボバルブをそれぞれ2つ装備する必要があり、油圧回路が高価かつ複雑になり、さらに制御も困難になるといった問題点がある。
よって、本願発明は、射出装置における油圧回路を大幅に簡素化し、アキュムレータの畜圧制御、射出速度制御、昇圧保持圧力制御、および切換え制御を容易にするためのものである。
However, Patent Document 1 describes only an injection control device using a flow rate control valve, and does not disclose any circuit regarding a high hydraulic pressure source that is a supply source of hydraulic oil.
Further, Patent Document 2 has a drawback that the structure of the injection cylinder is complicated and it is difficult to control switching from the injection process to the pressure increasing process.
In Patent Document 3, since it is necessary to equip two expensive accumulators, the hydraulic circuit is expensive and complicated.
In Patent Document 4, since only one accumulator is provided, the pressure in the pressure-increasing holding process is determined by the accumulator pressure value, and if the holding pressure is set low, the corresponding pressure value is also set. There is a drawback in that the pressure decreases and the injection speed is slowed down in the latter half of the injection process. In addition, there is no disclosure about the accumulator method of animal pressure.
In Patent Document 5, it is necessary to provide two expensive accumulators and two servo valves, and there is a problem that the hydraulic circuit becomes expensive and complicated, and further, control becomes difficult.
Therefore, the present invention is intended to greatly simplify the hydraulic circuit in the injection apparatus and facilitate accumulator pressure control, injection speed control, pressure increase holding pressure control, and switching control.

以上の課題を解決するために、本願発明の第1の発明では、スリーブ内に注湯された溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、シリンダー本体と、ピストンヘッドと、プランジャーと連結するピストンロッドと、ヘッド室と、ロッド室からなり、プランジャーを前後進動作する射出シリンダーと、射出シリンダーのヘッド室へ供給する作動油の流量を調整するため開度を連続的に変化させることが可能な射出用サーボバルブと、射出用サーボバルブを介して射出シリンダーのヘッド室に作動油を供給するアキュムレータと、アキュムレータと射出用サーボバルブの間に流路接続され作動油流路の開閉を行なう射出開閉バルブと、高圧の作動油を吐出してアキュムレータを畜圧する油圧供給装置と、プランジャーの位置および速度を検知する射出位置速度センサーと、射出シリンダーのヘッド室の圧力を検知する射出圧力検出器と、アキュムレータに畜圧された作動油の圧力を検知するアキュムレータ圧力検出器と、を備えた射出装置とする。
第2の発明では、第1の発明において、アキュムレータ圧力検出器は、アキュムレータの圧力が設定畜圧値に達すると信号を発する圧力スイッチとする。
第3の発明では、第2の発明において、アキュムレータの設定畜圧値は、アキュムレータの最高畜圧値とする。
第4の発明は、第1から第3の射出装置を用い、アキュムレータを設定畜圧値に畜圧し、スリーブ内に溶湯を注入後、射出開閉バルブを開いて射出工程を開始し、プランジャーが設定速度パターンで前進するように、射出位置速度センサーの測定値にもとづき射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御し、プランジャーの位置が設定切換え位置に達するか、あるいは射出圧力が設定切換え圧力に達すると昇圧保持工程に切換え、昇圧保持工程では、設定圧力パターンになるよう射出圧力検出器の圧力測定値にもとづき射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御する、射出制御方法である。
そして、第5の発明は、第4の発明において、昇圧保持工程では、昇圧保持工程での設定速度パターンと設定圧力パターンの両方のうち、先に制限を受けるものを優先して、射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御する。
In order to solve the above problems, in the first invention of the present invention, a plunger for injecting and filling molten metal poured into a sleeve into a mold cavity, a cylinder body, a piston head, a plunger, It consists of a piston rod to be connected, a head chamber, and a rod chamber. The injection cylinder moves the plunger back and forth, and the opening is continuously changed to adjust the flow rate of hydraulic oil supplied to the head chamber of the injection cylinder. Servo valve for injection, accumulator that supplies hydraulic oil to the head chamber of the injection cylinder through the servo valve for injection, and flow path connection between the accumulator and the servo valve for injection to open and close the hydraulic oil flow path An injection opening and closing valve, a hydraulic supply device that discharges high-pressure hydraulic oil and pressurizes the accumulator, and the position and speed of the plunger An injection device comprising: an injection position speed sensor for detecting the pressure, an injection pressure detector for detecting the pressure in the head chamber of the injection cylinder, and an accumulator pressure detector for detecting the pressure of hydraulic oil stored in the accumulator To do.
In a second invention, in the first invention, the accumulator pressure detector is a pressure switch that emits a signal when the pressure of the accumulator reaches a set stock pressure value.
In the third invention, in the second invention, the set stock pressure value of the accumulator is the maximum stock pressure value of the accumulator.
The fourth invention uses the first to third injection devices, pressurizes the accumulator to the set stock pressure value, injects the molten metal into the sleeve, opens the injection open / close valve, and starts the injection process. Based on the measured value of the injection position speed sensor, feedback control is performed on the opening of the servo valve for injection based on the measured value of the injection position speed sensor so that the plunger position reaches the setting switching position or the injection pressure becomes the setting switching pressure. This is an injection control method that switches to a pressure increase holding process when the pressure reaches, and feedback-controls the opening of the servo valve for injection based on the pressure measurement value of the injection pressure detector so that a set pressure pattern is obtained in the pressure increase hold process.
The fifth aspect of the invention is the injection servo according to the fourth aspect of the invention, in the boosting holding step, giving priority to the first restriction of the set speed pattern and the set pressure pattern in the boosting holding step. Feedback control of valve opening.

射出充填工程から昇圧保持工程を1つのアキュムレータと1つのサーボバルブで制御するため、油圧回路を簡素化できる。また、アキュムレータを最高圧まで畜圧できるので、高速射出工程の終盤においても、メタル圧に負けて射出充填速度が落ちることがなく、品質の良い鋳造品を生産できる。   The hydraulic circuit can be simplified because the pressure-holding step from the injection filling step is controlled by one accumulator and one servo valve. In addition, since the accumulator can be pressured up to the maximum pressure, even in the final stage of the high-speed injection process, the injection filling speed does not drop due to the metal pressure, and a high-quality casting can be produced.

本願発明の実施例であり、射出装置の油圧回路図である。It is an Example of this invention, and is a hydraulic circuit diagram of an injection device. 本願発明における、射出速度及び射出圧力等の時間変化及びその際のピストンロッド、各バルブ等の状態を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the injection speed, injection pressure, etc. in this invention, and the states of the piston rod, each valve, etc. in that case. 本願発明の実施例における、射出速度と射出圧力の測定値、及びその際の設定値を示すグラフである。It is a graph which shows the measured value of the injection speed and injection pressure in the Example of this invention, and the setting value in that case. 一般的なダイカストマシンにおける、油圧駆動方式の射出装置および金型周辺を示す図である。It is a figure which shows the injection device of a hydraulic drive system, and a metal mold | die periphery in a common die-casting machine. 一般的なダイカスト鋳造におけるプランジャーチップの位置、溶湯の状態、射出速度、溶湯圧力の関係を示す図およびグラフである。It is the figure and graph which show the relationship of the position of the plunger tip in the general die-casting, the state of a molten metal, the injection speed, and a molten metal pressure.

以下、図面にもとづいて、本発明に係るダイカストマシンの射出装置、油圧回路及びその制御方法に関する実施例を詳細に説明する。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to an injection device for a die casting machine, a hydraulic circuit, and a control method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

本実施の形態においても、金型装置、プランジャー、射出シリンダー等は、図4に示す一般的なダイカストマシンと同様であるが、射出装置の油圧装置、油圧回路、及びその制御方法に特徴を有する。   Also in the present embodiment, the mold device, plunger, injection cylinder, etc. are the same as the general die casting machine shown in FIG. 4, but are characterized by the hydraulic device of the injection device, the hydraulic circuit, and its control method. Have.

図1は、その油圧回路を示しており、射出シリンダー10のヘッド室10Hには、射出用サーボバルブ16が回路接続されている。射出用サーボバルブ16は、内部のスプールがサーボモータとボールねじの作用により移動することができ、作動油流路の開度を閉状態から全開状態まで連続的に変えることかできるので、作動油の流量を応答性良く調整することが可能である。さらに、射出用サーボバルブ16の上流側は、射出開閉ロジックバルブ24を介してアキュムレータ(ACC)14と回路接続している。アキュムレータ14は、摺動移動可能なピストンによってガス室と作動油室に仕切られており、ガス室は高圧ガスが充満しているガスボトル28と配管接続している。射出開閉ロジックバルブ24には、パイロットライン24aが設けられており、パイロットライン24aに圧力を立てるとバルブ閉状態となり、また圧力をタンクに落とすとバルブ開状態となる。よって、パイロットライン24aと接続する射出切替バルブ20がOFFしている状態(消磁状態)では、アキュムレータ14の圧力が導かれて射出開閉ロジックバルブ24は閉状態となり、またONしている状態(励磁状態)では、タンクと連通して射出開閉ロジックバルブ24は開状態となる。   FIG. 1 shows the hydraulic circuit, and an injection servo valve 16 is connected to the head chamber 10H of the injection cylinder 10 in a circuit. The injection servo valve 16 can move the internal spool by the action of the servo motor and the ball screw, and can continuously change the opening of the hydraulic oil passage from the closed state to the fully open state. Can be adjusted with good responsiveness. Further, the upstream side of the injection servo valve 16 is connected to an accumulator (ACC) 14 via an injection opening / closing logic valve 24. The accumulator 14 is partitioned into a gas chamber and a hydraulic oil chamber by a slidingly movable piston, and the gas chamber is connected to a gas bottle 28 filled with high-pressure gas by piping. The injection opening / closing logic valve 24 is provided with a pilot line 24a. When a pressure is applied to the pilot line 24a, the valve is closed, and when the pressure is dropped into the tank, the valve is opened. Therefore, in the state where the injection switching valve 20 connected to the pilot line 24a is OFF (demagnetization state), the pressure of the accumulator 14 is guided, the injection opening / closing logic valve 24 is closed, and the state is ON (excitation). In the state), the injection open / close logic valve 24 is opened in communication with the tank.

アキュムレータ14の作動油室は、チェックバルブ26と畜圧切替バルブ22を介してポンプAとも回路接続されている(油圧供給装置)。畜圧切替バルブ22が開いた状態(励磁状態)で、ポンプAから高圧の作動油を吐出すると、アキュムレータ14の作動油室に作動油が流れ込み、ピストンを押し上げ、ガス室及びガスボトル28のガスを圧縮し、アキュムレータ14を高圧に畜圧できる。アキュムレータ14の作動油室とチェックバルブ26の回路の途中には、アキュムレータ用圧力スイッチ29が接続されており、アキュムレータ14の圧力状態を検知できるようになっている。よって、所望の設定圧力まで畜圧されたことをアキュムレータ用圧力スイッチ29が検知すると、電気信号が図示せぬ制御装置に送られ、制御装置がポンプAからの作動油の吐出を停止するとともに、畜圧切替バルブ22をOFF(消磁)する。アキュムレータ用圧力スイッチ29は、ON/OFFタイプのもの、あるいは圧力値を連続的に出力する圧力センサーであっても良い。畜圧された高圧の作動油は、チェックバルブ26の作用によって、ポンプA側に漏れることは無い。
アキュムレータ用圧力スイッチ29の設定圧力は、アキュムレータ14が畜圧できる設計上の最高値に設定しておくことが良いが、充填し易くかつ低い保持圧力でも鋳巣が発生しない金型キャビティ形状のときは、最高値よりも低い値に設定しておくこともできる。その場合、畜圧に要するエネルギーを節約することができる。
The hydraulic oil chamber of the accumulator 14 is also connected to the pump A via the check valve 26 and the stock pressure switching valve 22 (hydraulic supply device). When high pressure hydraulic oil is discharged from the pump A with the stock pressure switching valve 22 opened (excited state), the hydraulic oil flows into the hydraulic oil chamber of the accumulator 14, pushes up the piston, and gas in the gas chamber and the gas bottle 28. And the accumulator 14 can be pressurized to a high pressure. An accumulator pressure switch 29 is connected in the middle of the circuit of the hydraulic oil chamber of the accumulator 14 and the check valve 26 so that the pressure state of the accumulator 14 can be detected. Therefore, when the accumulator pressure switch 29 detects that the pressure has been increased to the desired set pressure, an electrical signal is sent to a control device (not shown), and the control device stops discharging the hydraulic oil from the pump A, The stock pressure switching valve 22 is turned off (demagnetized). The accumulator pressure switch 29 may be an ON / OFF type or a pressure sensor that continuously outputs a pressure value. The high pressure hydraulic oil that has been subjected to animal pressure does not leak to the pump A side by the action of the check valve 26.
The set pressure of the accumulator pressure switch 29 is preferably set to a design maximum value that allows the accumulator 14 to reduce the pressure, but when the mold cavity has a shape that is easy to fill and does not generate a cast hole even at a low holding pressure. Can be set to a value lower than the maximum value. In that case, energy required for animal pressure can be saved.

また、ヘッド室10Hには、射出圧力センサー31が接続されており、キャビティ内に溶湯を射出充填する際の射出圧力(溶湯圧力)を検知可能となっている。さらに、ヘッド室10Hは、ソレノイドを2個備え3つの切換え位置を有するシリンダー切替バルブ19と回路接続しており、バルブを切替えることによって、タンクあるいはポンプBと連通する。   In addition, an injection pressure sensor 31 is connected to the head chamber 10H, and the injection pressure (molten pressure) when the molten metal is injected and filled into the cavity can be detected. Further, the head chamber 10H is connected to a cylinder switching valve 19 having two solenoids and having three switching positions, and communicates with the tank or the pump B by switching the valves.

一方、射出シリンダー10のロッド室10Rは、タンク切替弁18を経由してタンクに回路接続するとともに、途中で分岐して前述したシリンダー切替バルブ19とも接続している。
ポンプBは、可変吐出ポンプあるいは定吐出ポンプと流量制御弁の組合せなどで構成されており、低速射出領域での速度、あるいはピストンが戻る時の速度を安定して制御できるようになっている。
ピストンロッド12には、射出位置速度センサー32の移動部が取り付けられており、プランジャー及びピストンの位置および速度を検知し、フィードバック制御を行うため制御装置に送信される。
On the other hand, the rod chamber 10R of the injection cylinder 10 is connected to the tank via the tank switching valve 18 and is also connected to the cylinder switching valve 19 which is branched in the middle.
The pump B is composed of a variable discharge pump or a combination of a constant discharge pump and a flow rate control valve, and can stably control the speed in the low-speed injection region or the speed when the piston returns.
The moving part of the injection position speed sensor 32 is attached to the piston rod 12, and the positions and speeds of the plunger and the piston are detected and transmitted to the control device for feedback control.

次に、このように構成された油圧回路及び油圧装置を用いて、本発明に係る射出充填工程を制御する方法について、図2を用いて説明する。
図2は、本実施の形態における、射出速度及び射出圧力:Ph(射出シリンダー10のヘッド室10Hの圧力)等の時間変化及びその際のピストンロッド12、各バルブ等の状態を表わすグラフである。Pmは設定保持圧力、Pm’は切換え圧力を示す。低速射出領域は、時間t0〜t1間であり、高速射出領域は、時間t1〜t2間、昇圧領域は、時間t2〜t3間、保持領域は、時間t3〜t4間である。
Next, a method for controlling the injection filling process according to the present invention using the hydraulic circuit and the hydraulic apparatus configured as described above will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a graph showing temporal changes in the injection speed and injection pressure: Ph (pressure in the head chamber 10H of the injection cylinder 10) and the state of the piston rod 12, each valve, etc. at that time in this embodiment. . Pm represents a set holding pressure, and Pm ′ represents a switching pressure. The low-speed injection region is between times t0 and t1, the high-speed injection region is between times t1 and t2, the boosting region is between times t2 and t3, and the holding region is between times t3 and t4.

まず、射出充填工程に入る前に、アキュムレータ14の畜圧(ACC畜圧設定値)を完了しておく。そして、高温の溶解炉で溶融状態となったアルミニウムの溶湯を、ラドル等で汲み取り、スリーブ内へ注湯する。その後、溶湯の温度が下がらないよう、速やかに射出充填工程を開始する。
射出充填工程の開始時では、全てのバルブがOFFした状態(消磁状態)から、射出切替バルブ20、タンク切替バルブ18、シリンダー切替バルブ19のbソレノイドをON(励磁)する。最初の低速射出領域では、所望の射出速度(0.2〜0.5m/sec程度)になるようにポンプBからの吐出量を調整する。この時、射出用サーボバルブ16は閉じられているため、その上流にはアキュムレータ14の圧力は伝わっているが、ヘッド室10H側への作動油の流出は無い。
低速射出領域は、ポンプBからの吐出量によって制御することもできるが、ポンプBからの供給を停止し、射出用サーボバルブ16を僅かに開いて低速制御することもできる。ポンプBからの吐出量によって制御する場合の、射出用サーボバルブ16に対する低速領域の設定速度パターンの値は0となる。
First, before entering the injection filling process, the animal pressure (ACC animal pressure setting value) of the accumulator 14 is completed. Then, the molten aluminum melted in the high-temperature melting furnace is drawn up with a ladle or the like and poured into the sleeve. Thereafter, the injection filling process is started promptly so as not to lower the temperature of the molten metal.
At the start of the injection filling process, the solenoids of the injection switching valve 20, the tank switching valve 18, and the cylinder switching valve 19 are turned on (excited) from the state where all the valves are turned off (demagnetized state). In the first low-speed injection region, the discharge amount from the pump B is adjusted so as to obtain a desired injection speed (about 0.2 to 0.5 m / sec). At this time, since the injection servo valve 16 is closed, the pressure of the accumulator 14 is transmitted to the upstream side thereof, but the hydraulic oil does not flow out to the head chamber 10H side.
The low-speed injection region can be controlled by the discharge amount from the pump B, but the supply from the pump B can be stopped and the injection servo valve 16 can be slightly opened to perform low-speed control. The value of the set speed pattern in the low speed region for the injection servo valve 16 when controlling by the discharge amount from the pump B is zero.

そして射出位置速度センサー32が高速射出領域に達したことを検知すると(t1)、射出用サーボバルブ16が開かれ、所望の高速射出速度になるまで開き量が制御される。低速から4〜5m/secの高速まで瞬時に加速する必要があるが、射出用サーボバルブ16の高い応答性により実現することが可能である。高速射出領域では、プランジャーチップ7を高速で前進させ、キャビティ内で溶湯が凝固する前に短時間で充填する。高速領域に入った後射出圧力が一旦急激に上昇しそして下降しているが、これはピストンロッド12等の慣性質量を、高速まで加速するために要する力である。   When the injection position speed sensor 32 detects that the high-speed injection area has been reached (t1), the injection servo valve 16 is opened, and the opening amount is controlled until the desired high-speed injection speed is reached. Although it is necessary to instantaneously accelerate from a low speed to a high speed of 4 to 5 m / sec, this can be realized by the high responsiveness of the injection servo valve 16. In the high-speed injection region, the plunger tip 7 is advanced at a high speed and filled in a short time before the molten metal solidifies in the cavity. The injection pressure once suddenly rises and falls after entering the high speed region, which is a force required to accelerate the inertial mass such as the piston rod 12 to a high speed.

金型キャビティ内が溶湯で充満すると、昇圧保持工程(領域)に切換える(t2)。切換えのタイミングは、設定切換え位置、あるいは設定切換え圧力に達した時点で行なわれる。図2は圧力によって切換える様子を示し、射出圧力センサー31で射出圧力(Ph:ヘッド室の圧力)の測定値を監視しながら、設定切換え圧力(Pm’)に達した瞬間に昇圧保持工程への切換えが行われている。
切換え後は、所望の昇圧速度になるよう射出用サーボバルブ16の開き量を調整制御する(急激な圧力上昇はバリの発生を引き起こし、また遅いと鋳巣の発生がある)。そして、設定された保持圧力(Pm)に達すると(t3)、射出用サーボバルブ16は殆ど閉じられ、溶湯が凝固収縮し射出シリンダーのピストンが前進する分だけ作動油を送り込んで、保持圧力(Pm)を維持する。
ここで、切換え後の圧力制御時においても、射出速度が設定値を超えた場合は、速度を優先し速度フィードバック制御が行なわれる。昇圧保持工程での加圧は、ゲート近傍の溶湯が凝固しプランジャーの押し力がキャビティ内溶湯に伝わらなくなる程度の時間まで行なわれる。
When the inside of the mold cavity is filled with molten metal, the process is switched to the pressurization holding process (region) (t2). The timing of switching is performed when the setting switching position or the setting switching pressure is reached. FIG. 2 shows a state of switching according to pressure. While the measured value of the injection pressure (Ph: head chamber pressure) is monitored by the injection pressure sensor 31, the pressure increase holding process is performed at the moment when the set switching pressure (Pm ′) is reached. Switching has been performed.
After the switching, the opening amount of the injection servo valve 16 is adjusted and controlled so that the desired pressure increase speed is obtained (a sudden pressure increase causes a burr, and if it is slow, a cast hole is generated). When the set holding pressure (Pm) is reached (t3), the injection servo valve 16 is almost closed, and the hydraulic oil is fed in as much as the molten metal solidifies and contracts and the piston of the injection cylinder moves forward. Pm) is maintained.
Here, even during the pressure control after switching, if the injection speed exceeds the set value, the speed is prioritized and the speed feedback control is performed. The pressurization in the pressurizing and holding process is performed until the molten metal near the gate is solidified and the pushing force of the plunger is not transmitted to the molten metal in the cavity.

アキュムレータ14(ACC)の圧力は、高速領域および昇圧領域で作動油を吐出する分低下するが、保持領域では殆ど一定である。
また、アキュムレータ14は、最高畜圧値まで畜圧しておくことが望ましいが、畜圧に要するエネルギーを節約するため畜圧値を下げる場合は、保持領域におけるアキュムレータ14の圧力が設定保持圧力(Ph)よりも高くなるよう、さらに高速領域終盤において溶湯圧力に負けて射出速度が低下しないよう、畜圧値を設定しておく必要がある。
The pressure of the accumulator 14 (ACC) decreases as the hydraulic oil is discharged in the high speed region and the pressure increasing region, but is almost constant in the holding region.
In addition, the accumulator 14 is preferably pressurized to the maximum stock pressure value, but in order to save the energy required for stock pressure, when the stock pressure value is lowered, the pressure of the accumulator 14 in the holding region is set to the set holding pressure (Ph It is necessary to set the stock pressure value so that the injection speed does not decrease due to the molten metal pressure at the end of the high speed region.

昇圧保持時間が完了すると(t4)、射出用サーボバルブ16が完全に閉じられるとともに、シリンダー切替バルブ19、射出切替バルブ20及び射出開閉ロジックバルブ24も閉じられる。
その後冷却時間が終了すると、型開きとともにシリンダー切替バルブ19のbソレノイドを励磁して、ピストンロッド12及びプランジャーを前進し、製品を固定型から突き出す。さらに、タンク切替バルブ18を閉めるとともにシリンダー切替バルブ19のaソレノイドを励磁して、ピストンロッド12を射出開始位置まで戻す。
そして、アキュムレータ14への畜圧が行われ、次の注湯工程及び射出充填工程への準備が完了する。
When the pressurization holding time is completed (t4), the injection servo valve 16 is completely closed, and the cylinder switching valve 19, the injection switching valve 20, and the injection opening / closing logic valve 24 are also closed.
Thereafter, when the cooling time is finished, the solenoid of the cylinder switching valve 19 is excited with the mold opening, the piston rod 12 and the plunger are advanced, and the product is ejected from the fixed mold. Further, the tank switching valve 18 is closed and the a solenoid of the cylinder switching valve 19 is excited to return the piston rod 12 to the injection start position.
And the animal pressure to the accumulator 14 is performed, and the preparation for the next pouring process and injection filling process is completed.

図3に射出充填工程の実施例を示す。低速領域では、加速域後0.5m/secに設定され、高速領域では加速域後4.5m/secに設定されており、それに追従するようフィードバック制御される(実測速度:V)。低速及び高速領域において、射出圧力上限設定値(7MPa)が設けられており、もし射出圧力がその値を超えた場合、圧力優先で制御される。昇圧保持工程への切換えは、プランジャーの位置によって行なわれている。昇圧保持工程では、射出圧力上限設定値の延長で圧力パターンが設定されており、そのプロファイルにもとづいて圧力フィードバック制御されている。圧力上昇パターンに従って最高圧力(15MPa)まで達すると、その値で保持される。この昇圧保持領域においては基本的には圧力フィードバック制御であるが、もし圧力上昇中の射出速度が速度設定値(4.5m/sec)を超えると、速度フィードバック制御に切換えるようになっており、圧力パターンと速度パターンで先に制限を受ける方にもとづいてフィードバック制御が行なわれる。   FIG. 3 shows an embodiment of the injection filling process. In the low speed region, it is set to 0.5 m / sec after the acceleration region, and is set to 4.5 m / sec after the acceleration region in the high speed region, and feedback control is performed so as to follow it (actual speed: V). An injection pressure upper limit set value (7 MPa) is provided in the low speed and high speed regions, and if the injection pressure exceeds that value, the pressure is controlled with priority. Switching to the pressurizing and holding process is performed by the position of the plunger. In the pressure increase holding process, a pressure pattern is set by extending the injection pressure upper limit set value, and pressure feedback control is performed based on the profile. When the maximum pressure (15 MPa) is reached according to the pressure increase pattern, it is held at that value. In this step-up holding region, pressure feedback control is basically performed. However, if the injection speed during pressure rise exceeds the speed set value (4.5 m / sec), it is switched to speed feedback control. Feedback control is performed based on the person who is previously limited by the pressure pattern and the speed pattern.

それぞれの工程で行なわれるフィードバック制御のため、設定速度パターンや設定圧力パターンである目標値と、現時点のセンサーからの測定値との差などにもとづき、制御装置が射出用サーボバルブ16の適切な開度を算出する。そしてさらに、射出用サーボバルブ16のスプールを駆動(開度を調節)を行なうサーボモータへの指令電流値(または電圧値)が算出され、電気的に指令出力される。適切なバルブ開度や指令電流値を計算する方法として、PID制御理論や現代制御理論などがあり、それぞれの工程に適した制御理論が用いられる。   For feedback control performed in each process, the control device appropriately opens the injection servo valve 16 based on the difference between the target value, which is the set speed pattern or set pressure pattern, and the measured value from the current sensor. Calculate the degree. Further, a command current value (or voltage value) to a servo motor that drives the spool of the injection servo valve 16 (adjusts the opening degree) is calculated and is electrically output as a command. As a method for calculating an appropriate valve opening and command current value, there are PID control theory and modern control theory, and a control theory suitable for each process is used.

以上説明したように本願発明においては、1つの油圧源(アキュムレータ14)から吐出された高圧の作動油を、1つの高応答流量調整弁(射出用サーボバルブ16)を用いて制御するため、油圧回路が簡素化されるとともにマシンのコストダウンが図れる。さらに、射出工程と昇圧保持工程を連続的に制御するため、速度制御から圧力制御への切換え時においても、フィードバック制御がスムーズかつ安定的となり、鋳造品質の高品質化、生産の安定化につながる。   As described above, in the present invention, high pressure hydraulic oil discharged from one hydraulic source (accumulator 14) is controlled using one high response flow rate adjusting valve (injection servo valve 16). The circuit is simplified and the cost of the machine can be reduced. Furthermore, since the injection process and the pressure increase holding process are controlled continuously, feedback control is smooth and stable even when switching from speed control to pressure control, leading to higher casting quality and stable production. .

上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態の油圧回路において、説明を分かり易くするために、基本的に最低限の構成要素だけが記載されているが、装置の機能、制御、配置等に応じて必要な、弁、フィルター、センサ等の構成要素が追加されても良い。
例えば、図1の油圧回路図においては、射出シリンダー10のヘッド室10Hに3つの接続口があり、それぞれバルブやセンサーとつながる回路になっているが、射出シリンダー10の外で3つの回路が1つに合流し、ヘッド室の1つの接続口とつながる回路でも良い。
In the hydraulic circuit of the embodiment described above or shown in the attached drawings, for the sake of easy understanding, only the minimum components are basically described, but the function, control, and arrangement of the device are described. Components such as a valve, a filter, and a sensor that are necessary depending on the above may be added.
For example, in the hydraulic circuit diagram of FIG. 1, the head chamber 10H of the injection cylinder 10 has three connection ports, which are connected to valves and sensors, respectively. It is also possible to use a circuit that merges with one and connects to one connection port of the head chamber.

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。   The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the embodiment, but is defined only by matters described in the claims, and other embodiments than the above are also possible. It can be implemented.

ダイカストマシンによりアルミニウム製品を鋳造する生産工場において実用可能であり、射出装置の低コスト化、運転制御方法の簡素化に貢献できる。   It can be used in production plants that cast aluminum products using a die-casting machine, and can contribute to reducing the cost of the injection device and simplifying the operation control method.

1 固定プラテン
2 可動プラテン
3 固定金型
4 可動金型
5 キャビティ(空洞)
6 スリーブ
7 プランジャーチップ
8 プランジャーロッド
9 カップリング
10 射出シリンダー
10H ヘッド室
10R ロッド室
11 ピストンヘッド
12 ピストンロッド
13 シリンダー本体
14 アキュムレータ(ACC)
16 射出用サーボバルブ
18 タンク切替バルブ
19 シリンダー切替バルブ
20 射出切替バルブ
22 畜圧切替バルブ
24 射出開閉ロジックバルブ
24a パイロットライン
26 チェックバルブ
28 ガスボトル
29 アキュムレータ圧力スイッチ
31 射出圧力センサー
32 射出位置速度センサー
100 ダイカストマシン(鋳造装置)
101 金型装置
102 射出装置
1 fixed platen 2 movable platen 3 fixed mold 4 movable mold 5 cavity
6 Sleeve 7 Plunger tip 8 Plunger rod 9 Coupling 10 Injection cylinder 10H Head chamber 10R Rod chamber 11 Piston head 12 Piston rod 13 Cylinder body 14 Accumulator (ACC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Injection servo valve 18 Tank switching valve 19 Cylinder switching valve 20 Injection switching valve 22 Stock pressure switching valve 24 Injection open / close logic valve 24a Pilot line 26 Check valve 28 Gas bottle 29 Accumulator pressure switch 31 Injection pressure sensor 32 Injection position speed sensor 100 Die casting machine (casting equipment)
101 Mold device 102 Injection device

Claims (5)

スリーブ内に注湯された溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、
シリンダー本体と、ピストンヘッドと、前記プランジャーと連結するピストンロッドと、ヘッド室と、ロッド室からなり、前記プランジャーを前後進動作する射出シリンダーと、
前記射出シリンダーの前記ヘッド室へ供給する作動油の流量を調整するため、開度を連続的に変化させることが可能な射出用サーボバルブと、
前記射出用サーボバルブを介して前記射出シリンダーの前記ヘッド室に作動油を供給するアキュムレータと、
前記アキュムレータと前記射出用サーボバルブの間に流路接続され、作動油流路の開閉を行なう射出開閉バルブと、
高圧の作動油を吐出して前記アキュムレータを畜圧する油圧供給装置と、
前記プランジャーの位置および速度を検知する射出位置速度センサーと、
前記射出シリンダーの前記ヘッド室の圧力を検知する射出圧力検出器と、
前記アキュムレータに畜圧された作動油の圧力を検知するアキュムレータ圧力検出器と、
を備えたことを特徴とするダイカストマシンの射出装置。
A plunger for injecting and filling the molten metal poured into the sleeve into the mold cavity;
A cylinder body, a piston head, a piston rod connected to the plunger, a head chamber, a rod chamber, and an injection cylinder that moves the plunger back and forth;
An injection servo valve capable of continuously changing the opening to adjust the flow rate of hydraulic oil supplied to the head chamber of the injection cylinder;
An accumulator for supplying hydraulic oil to the head chamber of the injection cylinder via the injection servo valve;
An injection opening / closing valve that is connected between the accumulator and the injection servo valve and opens / closes the hydraulic oil passage;
A hydraulic pressure supply device that discharges high-pressure hydraulic oil to pressure the accumulator;
An injection position speed sensor for detecting the position and speed of the plunger;
An injection pressure detector for detecting the pressure of the head chamber of the injection cylinder;
An accumulator pressure detector for detecting the pressure of hydraulic oil pressured by the accumulator;
An injection device for a die casting machine characterized by comprising:
前記アキュムレータ圧力検出器は、前記アキュムレータの圧力が設定畜圧値に達すると信号を発する圧力スイッチである、
ことを特徴とする請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
The accumulator pressure detector is a pressure switch that emits a signal when the accumulator pressure reaches a set stock pressure value,
The injection device for a die casting machine according to claim 1.
前記アキュムレータの設定畜圧値は、前記アキュムレータの最高畜圧値である、
ことを特徴とする請求項2に記載のダイカストマシンの射出装置。
The set stock pressure value of the accumulator is the maximum stock pressure value of the accumulator.
The injection apparatus for a die casting machine according to claim 2.
請求項1から3に記載のダイカストマシンの射出装置を用いた射出制御方法であって、
前記アキュムレータを設定畜圧値に畜圧し、
前記スリーブ内に溶湯を注入後、前記射出開閉バルブを開いて射出工程を開始し、
前記プランジャーが設定速度パターンで前進するように、前記射出位置速度センサーの測定値にもとづき前記射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御し、
前記プランジャーの位置が設定切換え位置に達するか、あるいは射出圧力が設定切換え圧力に達すると昇圧保持工程に切換え、
昇圧保持工程では、設定圧力パターンになるよう前記射出圧力検出器の圧力測定値にもとづき前記射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御する、
ことを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
An injection control method using the injection device of the die casting machine according to claim 1,
The accumulator is pressured to the set pressure value,
After injecting molten metal into the sleeve, the injection opening and closing valve is opened to start the injection process,
Feedback control of the opening of the injection servo valve based on the measurement value of the injection position speed sensor so that the plunger moves forward in a set speed pattern;
When the plunger position reaches the setting switching position, or when the injection pressure reaches the setting switching pressure, switching to the pressure increase holding process,
In the pressurization holding step, feedback control of the opening degree of the injection servo valve based on the pressure measurement value of the injection pressure detector so as to become a set pressure pattern,
An injection control method for a die casting machine, characterized in that
請求項4に記載のダイカストマシンの射出制御方法であって、
昇圧保持工程では、昇圧保持工程での設定速度パターンと設定圧力パターンの両方のうち、先に制限を受けるものを優先して、前記射出用サーボバルブの開度をフィードバック制御する、
ことを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
An injection control method for a die casting machine according to claim 4,
In the boosting holding step, the opening of the servo valve for injection is feedback-controlled by giving priority to the one that is limited first in both the set speed pattern and the set pressure pattern in the boosting holding step.
An injection control method for a die casting machine, characterized in that
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