JP3662001B2 - ダイカストマシンの射出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンの射出方法に係り、特に射出の高速化による射出ピストンの慣性力増大に起因する問題点、特に射出速度制御の応答性の低下やピーク圧の増大などの問題点を改善したダイカストマシンの射出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にダイカストマシンは金型のキャビティに通じるランナ部に射出装置を接続し、給湯装置から供給されて射出スリーブに充填された溶湯をプランジャチップ（射出ピストン）によって押圧し、前記キャビティ内に射出充填するようにしている。射出操作は前記プランジャチップを後退限位置から、最初一定の低速度で前進させ、溶湯の注入口通過後、高速移動させ、射出スリーブ端面までの間隔を若干残して射出充填を完了するようになっている。
射出ピストンによる射出充填が完了した後の増圧工程では、射出ピストンの背後に設けたブースタ用ピストンのヘッド側とロッド側の面積差により射出ピストンのヘッド側（ブースタ用ピストンのロッド側）油圧が増圧され、所定の高圧力に達する。
すなわち、射出充填工程の初期では射出ピストンの低速及び高速の射出動作はガスボトルにより供給される窒素ガスによってアキュムレータ内に蓄圧された圧油によって行われ、射出シリンダのピストンの前進により射出スリーブ（射出シリンダ）内の溶湯が射出ピストンにより押圧されて金型キャビティ内へ充填される。
【０００３】
金型キャビティ内が溶湯で満たされると、射出ピストンのヘッド側圧力が上昇し、シーケンス弁の設定圧力を越えるとパイロットチェッキ弁が開き、アキュムレータに蓄圧されていた圧油がブースタ用ピストンのヘッド側へ流入し、ブースタ用ピストンを押圧する結果、射出シリンダのヘッド側作動油はブースタ用ピストンの面積差により増圧され、所定の押圧力となって、キャビティ内の溶湯は高い押圧力を受けて押湯される。
【０００４】
一方、ダイカスト成形においては、製品の薄肉化等により高速射出成形の要望が高くなってきており、射出充填工程の終期においては射出ピストンを高速で作動させる必要がある。しかしながら、上述の従来の方法においては、射出ピストンよりもはるかに大きな直径を有するブースタ用ピストンのヘッド側に多量の作動油を供給するのに時間がかかり、それまでの圧力から高い圧力を発生するまでに要する増圧時間を短くすることが困難であった。
また、上記の増圧時間を短くできたとしても、射出ピストンやブースタ用ピストンを高速で作動させることにより、ブースタ用ピストンの大きな慣性力を急激に停止させるため増圧後の初期にピーク圧（サージ圧）が発生し、バリの発生や成形品品質に悪影響を与えることがあった。
【０００５】
即ち、射出ピストンを高速化すると、慣性力は飛躍的に大きくなる。金型キャビティ内に溶湯が充満すると、高速で運動していた射出ピストンが溶湯を圧縮するので急激に射出圧力が上昇することになる。この圧力上昇がブレーキとなって、大きな慣性力を持った射出ピストンやブースタ用ピストンが急激に停止することになる。この時に高い衝撃波（サージ圧）が発生して、金型キャビティに充填された溶湯が型締力を越えて型開力として作用し、溶湯が金型分割面の隙間から噴出する、いわゆる鋳張りが発生する。
【０００６】
上記の問題を解決した先行技術として特開平８−７１７２５号公報に記載のダイカストマシンの射出装置がある。本公報には、「射出充填工程中に射出シリンダのヘッド側に蓄圧された作動油を供給する充填用アキュムレータと射出充填工程完了後にあらかじめ別に設置したブースタの作動により蓄圧された高圧の作動油を供給する増圧用アキュムレータとヘッド側への給油管途中に速度制御バルブとロッド側とヘッド側とを接続するランアラウンド回路とを備えた射出装置により、射出充填工程完了後の増圧時間を短縮するとともにピーク圧の発生を防止する」技術が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した先行技術においては、別置きのブースタ用ピストンが必要となり、射出装置が複雑となるとともに設置スペースも広くなっていた。
本発明は上述した問題点に鑑みなされたもので、高速射出に適した設置スペースが少なくて良いダイカストマシンの射出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記の課題を解決するために、射出ピストンにより溶湯を金型キャビティへ射出充填する充填工程中に該射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された作動油を供給する充填用アキュムレータと充填工程完了後に該射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された高圧の作動油を供給する増圧用アキュムレータを備えたダイカストマシンの射出方法において、該射出ピストンのヘッド側とロッド側の面積差を利用して増圧用アキュムレータに高圧の作動油を蓄圧することとした。
【０００９】
即ち、前述したサージ圧を小さくするために射出ピストンの直径を小さくする場合、加圧面積が減少した分を作動油の圧力を高くして、射出力を一定に保つことが必要である。この作動油の圧力を高くする方法には、
（１）先行技術（特開平８−７１７２５号公報）として説明したように、ブースタ用ピストンを新たに設ける方法。
（２）高圧専用の油圧ポンプを新たに設ける方法。
等がある。
しかしながら、本発明は上記の方法とは異なり、射出ピストンをブースタ用ピストンとして利用したものである。本発明によれば、鋳造サイクルに影響しない射出ピストンのアイドルタイムを有効に利用して、このアイドルタイム中に射出ピストンを作動させて高圧の作動油を増圧用アキュムレータに補給することができる。上述したように、鋳造サイクルに影響がないようにするため、増圧用アキュムレータへの高圧作動油の補給タイミングや高圧作動油の必要油量の詳細な検討が必要となる。これらについては、実施例にて説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の実施例に係るダイカストマシン射出装置の概略構成図、図２は本発明の実施例に係るダイカストマシン射出装置の油圧回路図である。図１に示すように、本発明においては、射出シリンダ２０のヘッド側Ａには窒素ガスを封入したガスボンベと連通された充填用アキュムレータ１２０がパイロットチェッキ弁１４０および速度制御バルブ１３０を経由した給油配管により接続されている。充填用アキュムレータ１２０への作動油は油圧ポンプ２００により所定の圧力に昇圧されて補給されている。
【００１１】
一方、速度制御バルブ１３０には、窒素ガスを封入したガスボンベと連通した増圧用アキュムレータ１１０も接続され、増圧用アキュムレータ１１０内の作動油は射出シリンダ２０のアイドルタイム時に射出ピストン２０ａを必要ストロークだけ作動させることにより、射出ピストン２０ａのロッド側Ｂから供給される圧油により昇圧されるように構成されている。
充填用アキュムレータ１２０及び増圧用アキュムレータ１１０内の作動油の射出シリンダヘッド側Ａへ至る給油系統には流量制御弁１３０が配設され、作動油の流量を制御することにより射出ピストン２０ａの速度が制御される。射出シリンダ２０の射出ピストン２０ａは図示しないプランジャチップと接続されるとともに、ロッド側Ｂとヘッド側Ａにはランアラウンドチェッキ弁１５０ａを含んだランアラウンド回路１５０が接続されている。このランアラウンド回路１５０に図１に示すように電磁切替弁１７０を配設し、パイロットチェッキ弁１６０を経由して油タンク１９０へ連絡するラインと、射出シリンダのアイドルタイム中に増圧用アキュムレータ１１０高圧油を補給するラインとを設けている。
【００１２】
このように構成された油圧回路を有する本発明による射出装置においては、射出充填工程では充填用アキュムレータ１２０に蓄圧された作動油が射出シリンダのヘッド側Ａへ供給され、速度制御バルブ１３０により射出ピストン２０ａは低速度または高速度に制御されながら前進する。この時、射出ピストン２０ａのロッド側Ｂの作動油はランアラウンド回路１５０を経由してヘッド側へ流れるから高速時のヘッド側への作動油の補給が能率よく達成される。射出充填工程が完了して、押湯のための押圧力増強工程においては、充填用アキュムレータ１２０からの給油経路とランアラウンド回路１５０の連通を遮断し、射出シリンダ２０のアイドルタイム中に射出ピストンのヘッド側Ａとロッド側Ｂの面積差を利用して蓄圧されていた高圧の作動油が増圧用アキュムレータ１１０から射出シリンダ２０のヘッド側Ａへ流れ、ロッド側Ｂの作動油は油タンク１９０へ戻される。
【００１３】
より詳細に述べれば、射出充填工程では充填用アキュムレータ１２０に蓄圧された作動油が射出シリンダ２０のヘッド側Ａに流れる。充填工程中に射出シリンダ２０の射出ピストン２０ａの速度は、リミットスイッチや磁気スケールなどの位置センサからの位置情報に基づいて速度制御バルブ１３０によって制御される。射出ピストン２０ａの前進中射出シリンダのロッド側Ｂの作動油はランアラウンド回路１５０を経由してヘッド側Ａへ移動する。このようにして射出充填工程が終了すると、キャビティ内に充填された溶湯に押湯するための大きな押圧力を加える必要があり、射出シリンダ２０のヘッド側へ高い圧力の作動油を供給する。一方、上述したように射出ピストンのアイドルタイム中に射出ピストンを作動させて高圧の作動油を増圧用アキュムレータに補給している。この高圧力の作動油を、流量制御弁、速度制御バルブを経由して射出シリンダのヘッド側へ供給する。この時、ランアラウンドチェッキ弁を閉止するとともにパイロットチェッキ弁を連通してロッド側の作動油は油タンクへ戻すようにしている。
【００１４】
以上のように、本発明による油圧回路を有する射出方法においては、射出充填工程完了後、射出シリンダ２０のアイドルタイム中に射出ピストンのヘッド側Ａとロッド側Ｂの面積差を利用して高圧の作動油が蓄圧されている増圧用アキュムレータによって、高圧の作動油を射出シリンダ２０のヘッド側Ａへ供給するとともに、射出ピストン２０ａは小口径化されているので必要油量も少なく、増圧時間も短くできる。更に、従来のように大きな慣性力を有するブースタピストンを動かすこともなく、作動油のみがヘッド側へ流れるだけであるから、増圧時にピーク圧が発生することも防止できる。
【００１５】
図２は、本発明による射出方法の油圧回路図の一つであり、その作動は基本的には図１に示した油圧回路の動作と同じである。射出充填工程では射出ピストン２０ａを前半には低速で、後半には高速で動かすが、充填用アキュムレータ１２０の作動油を速度制御弁１３０を通過させて射出シリンダ２０のヘッド側Ａへ送る。
【００１６】
充填工程が完了し、射出シリンダ２０のヘッド側Ａを増圧する場合には、射出シリンダのヘッド側の作動油がキャビティへ充填された溶湯の抵抗により、高圧力となりソレノイドバルブ、シーケンスバルブを介して伝えられパイロットチェッキ弁が開いて増圧用アキュムレータ１１０の作動油がヘッド側Ａへ供給される。この供給ラインには、流量制御弁１１４を設けて流量を調整することによって増圧時間を制御する。この時、ロッド側Ｂの作動油はランアラウンド回路へは流れず、シーケンスバルブの働きによりパイロットチェッキ弁を連通して油タンクへ戻される。また、射出ピストン２０ａを後退させるには、電磁弁のソレノイドを励磁して射出ピストンを後退させるとともに、ヘッド側の作動油を油タンクへ戻す。
【００１７】
ここで、増圧用アキュムレータへの高圧作動油の補給タイミングと高圧作動油の必要油量について、実施例に基づいて説明する。
３５０トンのダイカストマシンの射出装置を例にして説明する。このダイカストマシンの射出ピストンは直径が１２５ｍｍ、ロッド径が１００ｍｍ、全ストローク（フルストローク）が４８０ｍｍである。
また、このマシンの最小サイクルタイムは２０秒となっており、その内訳は以下の通りである。型締工程に２秒、給湯工程に２秒、射出工程に１秒、成形品の冷却工程に５秒（この期間中に充填用アキュムレータへの補給を行う）、型開工程に２．５秒、製品押出工程（押出ピンの前後進）に２秒、製品取出・金型キャビティ面へのスプレイ工程に５．５秒、射出ピストンの後退工程に３．５秒、増圧用アキュムレータへの補給時間に２秒となっている。前記工程中の「製品取出・金型キャビティ面へのスプレイ工程」中に射出ピストンの後退工程と増圧用アキュムレータへの補給工程を行うことができる。「製品取出・金型キャビティ面へのスプレイ工程」には油圧ポンプ２００はアイドル状態にあり、射出ピストンの後退工程と増圧用アキュムレータへの高圧作動油の補給が可能となる非常に短い期間である。
【００１８】
射出ピストンをフルストローク戻すのに３．５秒もかかっているので、増圧用アキュムレータへの補給は可能な限り、ショートストロークで行う必要がある。本実施例においては、射出充填後の溶湯の押込量を１０ｍｍとし、この押込量に相当する油量が０．１２リットル、作動油の圧縮分の相当する油量が０．０２リットルとなり、合計が０．１４リットルとなる。この結果、余裕をみて増圧用アキュムレータへの補給量を０．２リットルとした。０．２リットルを出すための必要ストロークは４５ｍｍであり、フルストロークの約１０％で良いことになる。従って、増圧用アキュムレータへの高圧作動油の補給時間は２秒で充分可能となる。なお、ヘッド側とロッド側の面積差による増圧比は約２．７倍となり、油圧ポンプの吐出圧１３０ｋｇ／ｃｍ２に対して、３６０ｋｇ／ｃｍ２の高圧の作動油を得ることができる。
なお、アキュムレータについて補足説明すると、本発明に使用するアキュムレータとしてはピストンタイプでもプラダタイプでもよい。一般的には、大容量用としてはピストンタイプのものを、少容量用としてはプラダタイプのものを使用する。本実施例においては、充填用アキュムレータ１２０としてピストンタイプを、増圧用アキュムレータ１１０としてプラダタイプを使用した。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、上述の油圧回路を有する本発明のダイカストマシンの射出方法においては、溶湯を加圧する加圧力は同じであるにもかかわらず、射出ピストンの直径を小さくできるので、必要作動油の油量も少なくなるので増圧時間が短く、かつ、増圧時のピーク圧も低くなる。従って、金型割面よりのバリの発生もなくなる。
また、高速射出時の慣性力が小さくなるので、射出速度制御の応答性がよくなるとともに、余分なブースタ用ピストンが不要となるので油圧回路がシンプルとなる。更に、設置面積も少なくなるので省スペース化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例に係るダイカストマシン射出装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係るダイカストマシン射出装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
２０ 射出シリンダ
２０ａ 射出ピストン
１１０ 増圧用アキュムレータ
１１４ 流量制御弁
１２０ 充填用アキュムレータ
１３０ 速度制御バルブ
１４０ パイロットチェック弁
１５０ ランアラウンド回路
１５０ａ ランアラウンドチェック弁
１６０ パイロットチェック弁
１７０ 電磁切替弁
１９０ 油タンク
２００ 油圧ポンプ
Ａ 射出シリンダ（ピストン）のヘッド側
Ｂ 射出シリンダ（ピストン）のロッド側

Claims (1)

1. 射出ピストンにより溶湯を金型キャビティへ射出充填する充填工程中に該射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された作動油を供給する充填用アキュムレータと充填工程完了後に該射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された高圧の作動油を供給する増圧用アキュムレータを備えたダイカストマシンの射出方法において、該射出ピストンのヘッド側とロッド側の面積差を利用して増圧用アキュムレータに高圧の作動油を蓄圧することを特徴とするダイカストマシンの射出方法。

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