JP3713416B2

JP3713416B2 - ダイカストマシン

Info

Publication number: JP3713416B2
Application number: JP2000123166A
Authority: JP
Inventors: 裕明河内; 孝夫中村
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: JP2001300714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト装置に関するものであり、特に充填時間の短いものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のダイカストマシンにおける油圧回路の要部油圧系統図である。
【０００３】
(51)はダイカストマシンの射出シリンダであり、その射出ロッド(52)に射出プランジャ（図６には図示せず）が装着される。
【０００４】
図７は射出プランジャ(71)の周辺部を示した図である。射出ロッド(52)に取り付けられた射出プランジャ(71)は、前進することにより給油ノズル(72)から給湯スリーブ(73)に供給されたアルミニウム等の溶湯(80)を金型側に押し出し（射出し）、キャビティ(74)内に溶湯(80)を充填する。
【０００５】
射出シリンダ(51)は圧油源となる射出アキュムレータ(53)によって作動する。射出アキュムレータ(53)から供給される圧油は低速射出チェック弁(59)と低速速度調整弁(60)、又は高速射出チェック弁(58)を通って高速速度調整弁(55)に流入する。
【０００６】
高速速度調整弁(55)は開度調整することができ、これにより射出シリンダ(51)のヘッド室に流入するオイルの最大流量を調整し、射出ロッド(52)の高速移動時の速度を調整することができる。
【０００７】
射出工程が開始され射出ロッド(52)が前進すると、射出シリンダ(51)のロッド室から押し出された戻り油は、戻り油管路(67)、高速減速複合弁(66)を介してタンク(68)に流入する。
【０００８】
射出が完了する直前に、射出ロッド(52)の速度を減速する。そして、射出が完了すると増圧チェック弁(56)がＯＮになり、射出アキュムレータ(53)の油圧によって増圧シリンダ(57)が移動し、射出ロッド(52)のヘッド側を押圧する。これにより、キャビティ(74)の微細な形状を溶湯に精密に転写させることができる。
【０００９】
各段階における切替弁の切換タイミングは、射出ロッド(52)と連動するスイッチング部材(61)と、複数のリミットスイッチ(62)〜(65)により射出ロッド(52)の位置を検出して制御している。
【００１０】
ところで、近年ではＭｇ（マグネシウム）のダイカスト成形が普及し、成形品の薄肉化が進められている。薄肉であるため、１回に使用する溶湯量が少なく、溶湯が冷めやすい。そこで、溶湯の金型への充填時間の短縮が求められ、充填速度の高速化が図られている。
【００１１】
しかしながら、高速化を行うと高速充填サージが大きくなる。すると、高速充填サージによりキャビティが押し広げられ、その隙間に溶湯が侵入して成形品にバリを生じさせ易くなる。
【００１２】
そこで、高速充填サージを防ぐために高速充填が完了する前の段階で射出プランジャを減速させている。
【００１３】
減速は、戻り油管路(67)に設けた高速減速複合弁(66)を締めることにより行っている。すなわち、高速減速複合弁(66)を締めて射出シリンダ(51)のロッド側の圧力を高くすることにより、射出ロッド(52)を急速に減速させていた。
【００１４】
しかしながら、射出シリンダ(51)のロッド側の圧力を急に大きくして急速に減速させると、ロッド側に大きなサージ圧力発生し、射出シリンダ(51)のロッド側パッキングや高速減速複合弁(66)に大きなサージ圧力による衝撃が加わる。そのため、パッキングや高速減速複合弁(66)が破損し易いという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は射出シリンダのロッド側に発生するサージ圧力を抑えつつ、射出プランジャを急速減速させることのできるダイカストマシンを提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のダイカストマシンは、溶湯 (80) を金型のキャビティ (74) に射出する射出シリンダ (1) と、前記射出シリンダ (1) の油圧源となる射出アキュムレータ (3) と、射出シリンダ (1) のヘッド側 (1a) と射出アキュムレータ (3) との間の管路に設けられた差圧式チェック弁 (5) と、射出シリンダ (1) のロッド側 (1b) から押し出されたオイルの流量を制御するロッド側流量調整手段 (16) と、射出シリンダ (1) の減圧開始位置を検出する減圧開始位置検出手段 (34) と、前記減圧開始位置より金型側に位置する減速開始位置を検出する減速開始位置検出手段 (35) とを有し、前記差圧式チェック弁 (5) は減圧開始位置検出手段 (34) がＯＮになった際に切替弁 (13) により流量を絞り込むように制御され、前記ロッド側流量調整手段 (16) は減速開始位置検出手段がＯＮになった際に切替弁 (18) によりロッド側から押し出されたオイルの流量を絞るように制御されることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、減圧開始位置になると切替弁(13)がＯＮとなって差圧式チェック弁(5)の流量が絞られる。これにより、射出シリンダ(1)のヘッド側(1a)の油圧が減圧される。
【００２１】
次いで、減速開始位置になると切替弁(18)がＯＮとなり、ロッド側流量調整手段(16)の流量が絞られる。これにより、射出シリンダ(1)のロッド側(1b)の油圧が急に高くなり、射出ロッド(2)は急減速する。
【００２２】
射出ロッド(2)を急減速しても、射出シリンダ(1)のヘッド側(1a)の油圧は既に減圧されているので、ロッド側に大きなサージ圧力は発生しない。したがって、ロッド側パッキングや流量制御手段に大きなサージ圧力による衝撃が加わることが防止できる。
【００２３】
請求項２および請求項３に記載した発明は、請求項１における射出シリンダ (1) の充填圧の増圧手段を限定したものである。すなわち、請求項２記載のダイカストマシンでは、射出シリンダ (1) の充填圧の増圧をヘッド(1a)側の圧力を増大させる増圧アキュムレータ(4)により行い、請求項３記載のダイカストマシンでは、射出シリンダ (1) のヘッド側に設けられている増圧シリンダ (9) を作動させることにより行う。
【００２７】
請求項４記載のダイカストマシンは、請求項１乃至３のいずれかに記載のダイカストマシンにおいて、ロッド側流量調整手段(16)はサーボ弁であることを特徴とする。
【００２８】
これによれば、ロッド側における低速、高速、減速の各流量調整を１個のサーボ弁（電磁比例流量制御弁）で行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
【００３０】
［実施例１］
図１は本実施例のダイカストマシンにおける油圧回路の要部油圧系統図を示した図である。尚、説明容易のために、ロッド後退時の油圧回路は省略して図示している。
【００３１】
(1)はダイカストマシンの射出シリンダであり、その射出ロッド(2)に射出プランジャ（図７参照）が装着される。
【００３２】
圧油源となる射出アキュムレータ(3)によって、射出プランジャを前進させてアルミニウムやマグネシウム等の金属溶湯を金型キャビティに射出充填し、射出がほぼ完了すると増圧チェック弁 (8) が「ＯＮ」となり、射出アキュムレータ (3) による油圧が射出シリンダ (1) のヘッド側に設けられている増圧シリンダ (7) に送られ増圧工程に入ることは従来と同様である。
【００３３】
構成の多くは、上述した図７の従来例と略同じであるが、差圧チェック弁(5)とそれに接続される管路と切替弁(13)、及び従来のリミットスイッチに加えて、高速化開始と減速開始との間に減圧開始のタイミングを検出するリミットスイッチ(34)を有していることが異なる。
【００３４】
図中において(5)は差圧チェック弁であり、射出時に射出アキュムレータ(3)からの圧油を適度に流量調整しながら射出シリンダ(1)のヘッド室(1a)に流入させて射出ロッド(2)を前進させる働きを有している。本実施例では特開平１−150457号に記載されている差圧チェック弁を用いた。
【００３５】
図２はこの差圧チェック弁(5)の断面図である。弁箱(5a)の中に弁体(6)が収納されている。射出アキュムレータ(3)からの圧油は管路(14a)から弁箱(5a)内の流入側室(7b)に流入する。
【００３６】
すると、流入側室(7b)内の油圧が高まり、弁体(6)は流入側室(7b)内のオイルに押圧されてバネ(5a)に抗して図中右側（後述する開度調整部(5b)側）に移動する。
【００３７】
これにより、弁体(6)により仕切られていた流入側室(7b)と流出側室(7c)とが連通し、オイルは弁箱(5a)と弁体(6)との間を通って流出側室(7c)に入り、管路(14b)から流出してシリンダ(1)のヘッド室(1a)へ送られる。
【００３８】
したがって、弁箱(5a)と弁体(6)との間の隙間に形成された流入側室(7b)と流出側室(7c)との間の流路の大きさがヘッド室(1a)へのオイルの流量を決めることとなる。
【００３９】
(5b)は弁箱(5a)内での弁体(6)の移動可能範囲を調整可能な開度調整部であり、差圧チェック弁(5)を通るオイルの最大流量を決定する。これにより、金型のキャビティの大きさなどに対応して、適当な最大射出速度となるように調整することができる。
【００４０】
但し、管路(14a)から流入するオイルの油圧だけではバネ(5c)に抗して弁体(6)を最大限にまで移動させて流路を確保することができず、差圧チェック弁(5)を通るオイルの流量は小さい。
【００４１】
(7a)は弁体(6)のピストン部(6a)と弁箱(5a)の端部との間に設けられるシリンダ室であり、管路(14c)が接続されている。管路(14c)は切替弁(13)を介して射出アキュムレータ(3)に接続されている。
【００４２】
シリンダ室(7a)に射出アキュムレータ(3)からの油圧がかかると、弁体(6)を強く開度調整部(5b)側に押圧し、流入側室(7b)と流出側室(7c)との間の流路を大きく確保することができる。したがって、差圧チェック弁(5)を通るオイルの流量を大きくすることができる。
【００４３】
尚、(7e)は開度調整部側油室(7d)と流出側室(7c)とを連通する小孔であり、オイル逆流時に開度調整部側油室(7d)の油圧を高めて、弁体(6)を図中左側に移動させる働きを有している。これにより逆流時に流入側室(7b)と流出側室(7c)との間の流路は閉鎖される。
【００４４】
(31)は射出ロッド(2)と連動するスイッチング部材であり、各種リミットスイッチ(32)，(33)，(34)，(35)，(36)と接触して射出ロッド(2)の位置を検出させるのに用いられる。
【００４５】
［動作説明（射出開始−低速時）］
射出アキュムレータ(3)からのオイルは低速射出チェック弁(12)と、低速速度調整弁(11)を通って差圧チェック弁(5)に流入する。
【００４６】
低速速度調整弁(11)は低速射出時のオイル流量を制御する働きを有しており、成形品のキャビティ形状等の条件により予め調整しておく。したがって、同じ成形品を連続して成形するような場合には原則として再調整する必要はない。
【００４７】
この時点では低速射出チェック弁(12)と並列に設けられている高速射出チェック弁(10)は閉じられており、ここを経由して差圧チェック弁(5)に流入するオイルはほとんどない。
【００４８】
射出アキュムレータ(3)からのオイルは低速速度調整弁(11)より上流の位置で分岐し、切替弁(13)、管路(14c)を通って差圧チェック弁(5)のシリンダ室(7a)に入る。
【００４９】
そして、シリンダ室(7a)に圧力をかけて差圧チェック弁(5)内の流路が広がるように弁体(6)を（図中右側に）押圧する。したがって、差圧チェック弁(5)に流入したオイルは少ない抵抗で射出シリンダ(1)のヘッド室(1a)に流入する。
【００５０】
ヘッド室(1a)に油圧がかかると射出ロッド(2)が前進し、射出シリンダ(1)のロッド室(1b)から押し出された戻り油は、戻り油管路(15)、高速減速複合弁(16)を介してタンク(20)に戻る。
【００５１】
高速減速複合弁(16)は流量制御弁体(16a)と、該流量制御弁体(16a)の背部に設けられた減速用弁体(16b)を備えている。
【００５２】
流量制御弁体(16a)の後方の油室には速度制御用の切替弁(17)が接続されている。又、減速用弁体(16b)の後方の油室には減速用の切替弁(18)が接続されている。
【００５３】
射出ロッドの停止時又は移動開始直後の低速移動時における切替弁(17)、(18)と高速減速複合弁(16)の動きを図３に示す。
【００５４】
切替弁(17)は「ＯＦＦ」の状態であり、射出アキュムレータ(3)からの油圧が流量制御弁体(16a)の後方であって、減速用弁体(16b)の前方の油室にかかる。
【００５５】
一方、切替弁(18)は「ＯＦＦ」の状態であり、油圧源には接続されないので減速用弁体(16b)の後方には油圧がかからない。
【００５６】
これにより、流量制御弁体(16a)は図中右方に押圧されるので、戻り油管路(15)とタンク(20)との間の流路は狭くなり、流量は絞られる。
【００５７】
尚、減速用弁体(16b)は前方からの油圧により、後方（図中左側）に移動する。
【００５８】
［動作説明（高速時）］
射出プランジャ先端が前進してプランジャスリーブの溶湯供給口に至ると射出ロッド(2)と連動するスイッチング部材(31)が高速切替リミットスイッチ(33)を押す。
【００５９】
すると高速射出チェック弁(10)のパイロット管路の油圧がゼロとなり、射出アキュムレータ(3)からのオイルは高速射出チェック弁(10)を通って差圧チェック弁(5)に流入する。したがって、差圧チェック弁(5)には低速射出チェック弁(12)を通ったオイルと、高速射出チェック弁(10)を通ったオイルとが共に流入することとなる。
【００６０】
差圧チェック弁(5)への単位時間当たりのオイル流入量が増えるため、射出シリンダ(1)のヘッド室(1a)に流入する単位時間当たりのオイル量も増える。そして、射出ロッド(2)は高速でキャビティ方向（図の左方向）に移動し、その先端に取り付けられた射出プランジャは高速で前進して溶湯を金型キャビティ内に射出する。
【００６１】
又、高速切替リミットスイッチ(33)がＯＮになると高速減速複合弁(16)に接続された切替弁(17)がＯＮとなる。流量制御弁体(16a)の後方の油室は射出アキュムレータ(3)から切断され、タンク(20)に接続される。図４はこの高速射出時の高速減速複合弁(16)と切替弁(17)の状態を示した図である。
【００６２】
流量制御弁体(16a)は後方を支える油圧が無くなるため、戻り油管路(15)からのオイルに押圧されて後退する。そのため、戻り油管路(15)とタンク(20)との間の流路が広くなり、射出シリンダ(1)のロッド室(1b)から押し出された戻り油は少ない抵抗でタンク(20)に戻される。
【００６３】
尚、切替弁(18)は「ＯＦＦ」のままである。
【００６４】
［動作説明（減圧開始）］
射出プランジャ先端が更に前進して充填完了の少し手前まで至るとスイッチング部材(31)が減圧開始用切替リミットスイッチ(34)を押す。
【００６５】
これにより射出アキュムレータ(3)と差圧チェック弁(5)のシリンダ室(7a)との間に設けられている切替弁(13)が「ＯＮ」になる。すると差圧チェック弁(5)のシリンダ室(7a)が射出アキュムレータ(3)から切り離され、タンク(20)に接続される。
【００６６】
これにより差圧チェック弁(5)のシリンダ室(7a)の油圧が抜けて、弁体(6)は図中左方向に移動し差圧チェック弁(5)内の流路が狭くなる。差圧チェック弁(5)を通って射出シリンダ(1)のヘッド室(1a)に流入する単位時間当たりのオイル量は少なくなるので、ヘッド室(1a)の油圧が低下する。
【００６７】
［動作説明（減速開始）］
射出プランジャ先端が更に前進するとスイッチング部材(31)が減速開始用切替リミットスイッチ(35)を押す。
【００６８】
すると切替弁(18)が「ＯＮ」になり、高速減速複合弁(16)の減速用弁体(16b)の後方に位置する油室が射出アキュムレータ(3)と接続され、減速用弁体(16b)の後方に油圧がかかる。図５はこのときの高速減速複合弁(16)と切替弁(18)の様子を示した図である。
【００６９】
減速用弁体(16b)の面積は流量制御弁体(16a)の面積より大きく、大きな油圧がかかる。減速用弁体(16b)は流量制御弁体(16a)側に移動し、流量制御弁体(16a)を後方から押圧し、戻り油管路(15)とタンク(20)との間の流路が急激に狭くなる。したがって、射出ロッド(2)は急に減速される。
【００７０】
しかしながら、その前の減圧の段階で射出ロッド(2)を押し出すヘッド側の油圧は減圧されているため、射出ロッド(2)を急減速させてもロッド側に発生するサージ圧力は少ない。
【００７１】
そのため、射出シリンダ(1)のロッド側パッキングや高速減速複合弁(16)に大きなサージ圧力により破損するという問題は生じにくい。
【００７２】
［動作説明（増圧開始）］
射出プランジャ先端が更に前進して充填完了の位置まで至るとスイッチング部材(31)が増圧切替リミットスイッチ(36)を押し増圧工程に入る。
【００７３】
すると増圧チェック弁(8)が「ＯＮ」となり、射出アキュムレータ(3)による油圧が射出シリンダ(1)のヘッド側に設けられている増圧シリンダ(7)に送られる。
【００７４】
油圧を受けた増圧シリンダ(7)は射出シリンダ(1)の射出ロッド(2)を強い力でキャビティ側に押圧する。この増圧によりキャビティ内に充填された溶湯に高圧がかかり、キャビティの微細な形状を溶湯に精密に転写させることができる。キャビティ内の溶湯が冷却して硬化するまで、この状態を保持する。
【００７５】
尚、増圧力に高い安定性が必要な場合は、増圧シリンダ(7)の油圧源として射出アキュムレータ(3)とは別に専用の油圧源を設けても良い。
【００７６】
［動作説明（シリンダ戻し）］増圧状態での冷却が済むと、各切替弁をリセットし、図示しない後退バルブを「ＯＮ」にしてロッド側に油圧をかけて射出ロッド(2)を後退させる。
【００７７】
後退位置は戻りリミットスイッチ(32)により検知し、所定の位置で射出ロッド(2)を停止する。これにより、１回の成形が完了する。
【００７８】
［実施例２］
図８は実施例２の油圧回路の要部油圧系統図である。実施例１においては増圧を増圧シリンダーを用いて行ったが、本実施例では別途増圧アキュムレータ(4)を用いて行った。
【００７９】
増圧チェック弁(8)が「ＯＮ」となると、増圧アキュムレータ(4)からの高圧のオイルが射出シリンダ(1)のヘッド側に送られる。一般に増圧アキュムレータ(4)の圧力は、射出アキュムレータ(3)の圧力の２倍程度に設定される。
【００８０】
差圧チェック弁(5)は逆止弁としても機能するので、増圧アキュムレータ(4)の高圧が射出アキュムレータ(3)にかかることはない。
【００８１】
それ以外の構成や効果は実施例１と同じである。
【００８２】
［実施例３］（図示せず）
実施例１においてはシリンダ側の流量制限は高速減速複合弁により行ったが、本実施例ではそれに代えて電磁比例流量制御弁（サーボ弁）を用いた。
【００８３】
そして、リミットスイッチからの信号に基づく電気信号により戻り油管路(15)からタンク(20)へ流出するオイルの流量を調整した。
【００８４】
ロッド側における低速、高速、減速の各流量調整を１個のサーボ弁（電磁比例流量制御弁）で行うことができ、配管もシンプルなものとすることができる。
【００８５】
それ以外の構成や効果は実施例１と同じである。
【００８６】
尚、上記各実施例では減圧を開始した後に減速をスタートしたが、減圧と減速を同時に行ってもロッド側に発生するサージ圧力を有る程度低くすることができる。
【００８７】
但し、減圧より先に減速を開始すると、従来と同様にロッド側に大きなサージ圧力が発生するので適当でない。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明により、射出シリンダのロッド側に発生するサージ圧力を抑えつつ、射出プランジャを急速減速させることのできるダイカストマシンを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の油圧回路の要部油圧系統図。
【図２】本発明に用いた差圧チェック弁の断面図。
【図３】高速減速複合弁と切替弁の状態を示した図（停止、低速時）。
【図４】高速減速複合弁と切替弁の状態を示した図（高速時）。
【図５】高速減速複合弁と切替弁の状態を示した図（減速時）。
【図６】従来のダイカストマシンにおける油圧回路を示した要部油圧系統図。
【図７】射出プランジャの周辺部を示した図。
【図８】実施例２の油圧回路の要部油圧系統図。
【符号の説明】
(1) 射出シリンダ
(1a) ヘッド室
(1b) ロッド室
(2) 射出ロッド
(3) 射出アキュムレータ
(4) 増圧アキュムレータ
(5) 差圧チェック弁
(5a) 弁箱
(5b) 開度調整部
(6) 弁体
(6a)ピストン部
(7a) シリンダ室
(7b) 流入側室
(7c) 流出側室
(8) 増圧チェック弁
(9) 増圧シリンダ
(10) 高速射出チェック弁
(11) 低速速度調整弁
(12) 低速射出チェック弁
(13) 切替弁（減圧用）
(14a) 管路（差圧チェック弁に流出）
(14b) 管路（差圧チェック弁から流出）
(15) 戻り油管路
(16) 高速減速複合弁
(16a)流量制御弁体
(16b) 減速用弁体
(17) 切替弁（高速用）
(18) 切替弁（減速用）
(20) タンク
(31) スイッチング部材
(32) 戻りリミットスイッチ
(33) 高速切替リミットスイッチ
(34) 減圧開始用切替リミットスイッチ
(35) 減速開始用切替リミットスイッチ
(36) 増圧切替リミットスイッチ

Claims

溶湯を金型のキャビティに射出する射出シリンダと、前記射出シリンダの油圧源となる射出アキュムレータと、
射出シリンダのヘッド側と射出アキュムレータとの間の管路に設けられた差圧式チェック弁と、
射出シリンダのロッド側から押し出されたオイルの流量を制御するロッド側流量調整手段と、
射出シリンダの減圧開始位置を検出する減圧開始位置検出手段と、
前記減圧開始位置より金型側に位置する減速開始位置を検出する減速開始位置検出手段とを有し、
前記差圧式チェック弁は減圧開始位置検出手段がＯＮになった際に切替弁により流量を絞り込むように制御され、
前記ロッド側流量調整手段は減速開始位置検出手段がＯＮになった際に切替弁によりロッド側から押し出されたオイルの流量を絞るように制御されることを特徴とするダイカストマシン。
増圧アキュムレータにより、溶湯がキャビティに充填された後に前記射出シリンダの充填圧を増大させ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。
前記射出シリンダのヘッド側に設けられている増圧シリンダにより、溶湯がキャビティに充填された後に前記射出シリンダの充填圧を増大させ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。
ロッド側流量調整手段はサーボ弁であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイカストマシン。