JP6909701B2 - ダイカストマシンおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧射出機構を有するダイカストマシンおよびダイカストマシンの制御方法に関する。

特許文献１に従来の油圧式射出成形機が開示されている。この成形機は、油圧駆動源からサーボ弁を介して油圧シリンダの後油室に作動油を供給して、油圧シリンダに内蔵するピストンに結合した可動体を速度制御により移動させる。この成形機では、速度制御を開始する前に油圧シリンダの前油室に作動油を供給して、可動体の移動方向に対する逆方向に逆予圧を付与する。これにより、油圧駆動源から後油室に油圧を加えたときに、ピストン（可動体）が前方に急激に飛び出してしまうことを抑制している。

特開２０１０−２０８１２４号公報

ピストンの急激な飛び出しは、例えば、成形機を停止した場合や動作モードを切り替えた場合など、停止状態で時間が経過した場合に作動油の漏れ等により前油室の油圧が後油室の油圧より著しく低下すると発生することがある。一方、製品成形動作を連続して実行している場合は比較的発生頻度が低い。しかしながら、上記成形機は、製品成形動作において上記逆与圧を付与する動作を毎回実行しているので、当該動作が不要な場合にも実行してしまうことがある。そのため、製品の生産効率が低いという問題があった。

そこで、本発明は、射出ピストンの急激な飛び出しを抑制するとともに生産効率を効果的に向上できるダイカストマシンおよびダイカストマシンの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るダイカストマシンは、射出ピストンと、前記射出ピストンを前後移動可能に保持する射出シリンダと、前記射出シリンダの後方油室に作動油を供給する油圧供給部と、前記射出シリンダの前方油室からの作動油の流出量を調整するサーボバルブと、を有し、前記油圧供給部により前記後方油室に作動油を供給し、前記サーボバルブにより前記前方油室から作動油を流出させて前記射出ピストンを前進させるダイカストマシンであって、前記前方油室の油圧を検出する油圧検出部と、前記油圧供給部により作動油を供給する前に前記油圧検出部により検出された油圧が基準値より低いときのみ、前記基準値以上となるように前記前方油室の油圧を上昇させる補助油圧供給部と、を有することを特徴とする。

本発明においては、前記補助油圧供給部が、前記前方油室に作動油を供給することにより前記前方油室の油圧を上昇させることが好ましい。

本発明においては、前記補助油圧供給部が、前記後方油室に作動油を供給して前記射出ピストンを前方に押圧することにより前記前方油室の油圧を上昇させる。

本発明においては、前記基準値が、前記油圧供給部から供給される作動油の油圧の３０％〜１２０％であることが好ましい。

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係るダイカストマシンの制御方法は、射出ピストンと、前記射出ピストンを前後移動可能に保持する射出シリンダと、前記射出シリンダの後方油室に作動油を供給する油圧供給部と、前記射出シリンダの前方油室からの作動油の流出量を調整するサーボバルブと、を有し、前記油圧供給部により前記後方油室に作動油を供給し、前記サーボバルブにより前記前方油室から作動油を流出させて前記射出ピストンを前進させるダイカストマシンの制御方法であって、前記油圧供給部により作動油を供給する前に前記前方油室の油圧が基準値より低いときのみ、前記後方油室に作動油を供給して前記射出ピストンを前方に押圧することにより前記基準値以上となるように前記前方油室の油圧を上昇させることを特徴とする。

本発明によれば、油圧供給部によって射出シリンダの後方油室に作動油を供給する前に射出シリンダの前方油室の油圧が基準値より低いときのみ、基準値以上となるように前方油室の油圧を上昇させる。前方油室の油圧が基準値以上のときは、前方油室の油圧が適正であり、一方、基準値より低いときは前方油室の油圧が不適正であり、射出ピストンの急激な飛び出しが生じるおそれがある。そして、本発明では、前方油室の油圧が不適正なときのみ油圧を上昇させるので、射出ピストンの急激な飛び出しを抑制するとともに生産効率を効果的に向上できる。

本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの概略構成を示す図である。 図１のダイカストマシンの制御部が実行する加圧処理の一例を示すフローチャートである。 射出工程前における射出シリンダの前方油室の油圧の変化の様子を模式的に示す図である。 図１のダイカストマシンの変形例の概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るダイカストマシンについて、図１〜図３を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの概略構成を示す図である。図２は、図１のダイカストマシンの制御部が実行する加圧処理の一例を示すフローチャートである。図３は、射出工程前における射出シリンダの前方油室の油圧の変化の様子を模式的に示す図である。

本実施形態のダイカストマシン１は、図示しない固定ダイプレートに装着された固定金型と図示しない移動ダイプレートに装着された移動金型とが型閉されてなる金型内のキャビティへ金属溶湯を射出充填する。

ダイカストマシン１は、射出ピストン１１と、射出ピストン１１を前後方向に移動可能に保持する射出シリンダ１２とを有する。射出シリンダ１２は、射出ピストン１１により区画された後方油室１３および前方油室１４を有している。射出ピストン１１の先端には、射出プランジャ１５が結合されている。射出プランジャ１５は、固定ダイプレートの射出スリーブに進退可能に収容される。

射出ピストン１１の後方には、射出ピストン１１を押圧して射出プランジャ１５を前進させるピストン型スプール１６が配設されている。ピストン型スプール１６の後方には、駆動伝達プレート１７が配設されている。駆動伝達プレート１７は、電動サーボモータ１８、ならびに、駆動伝達歯車およびボールネジ機構等からなる駆動伝達機構１９により前後方向に移動される。駆動伝達プレート１７が前方に移動されることにより、ピストン型スプール１６が押されて前進する。

ピストン型スプール１６は、射出ピストン１１および駆動伝達プレート１７に一体に設けられているのではなく、これらとは別体に設けられている。ピストン型スプール１６の後端部には、駆動伝達プレート１７がピストン型スプール１６を押圧したときに発生する圧力を検出するためのロードセルが設けられていてもよい。ピストン型スプール１６、駆動伝達プレート１７、電動サーボモータ１８および駆動伝達機構１９は、電動増圧機構を構成する。

ダイカストマシン１は、射出シリンダ１２の後方油室１３に作動油を供給する油圧供給部としてのアキュムレータ２１を有する。アキュムレータ２１と射出シリンダ１２の後方油室１３とは、油路ａにより接続されている。油路ａ上には、第１開閉バルブ３１（射出前進バルブ）が配設されている。第１開閉バルブ３１は、アキュムレータ２１と後方油室１３とを連通および遮断する。

射出シリンダ１２の前方油室１４と作動油を蓄えるタンク２２とは、油路ｂにより接続されている。油路ｂ上には、サーボバルブ２３が配設されている。サーボバルブ２３は、開度により前方油室１４からタンク２２に流れる作動油の流出量を調整する。

油路ｂと並列に配設された油路ｃ上には、タンク２２側から順に補助油圧供給部としての油圧ポンプ２４および第２開閉バルブ３２（射出後退バルブ）が直列に配設されている。第２開閉バルブ３２は、油圧ポンプ２４と前方油室１４とを連通および遮断する。

射出シリンダ１２の後方油室１３と油路ｃにおける油圧ポンプ２４および第２開閉バルブ３２の間の部分とは、油路ｄにより接続されている。油路ｄ上には第３開閉バルブ３３（射出前進補助バルブ）が配設されている。第３開閉バルブ３３は、油圧ポンプ２４と後方油室１３とを連通および遮断する。

本実施形態において、第１開閉バルブ３１、第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３は、ソレノイドにより弁体を駆動する電磁弁で構成される。もちろん、これに限定されるものではなく、各バルブとして、例えば、モータにより弁体を駆動する他の種類のバルブを採用してもよい。

ダイカストマシン１は、射出シリンダ１２の前方油室１４の油圧を検出する油圧検出部としての油圧センサ２５を有する。

ダイカストマシン１は、全体の動作を司る制御部４０を有している。制御部４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、各種Ｉ／Ｏインタフェースなどを有する組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成されている。制御部４０は、サーボバルブ２３、油圧ポンプ２４、第１開閉バルブ３１、第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３の動作を制御する。また、制御部４０は、油圧センサ２５により検出された前方油室１４の油圧を取得する。制御部４０は、型閉工程、注湯工程、射出工程、増圧工程、型開工程および製品押出工程などの各種工程において、各種駆動部の動作を制御する。

ダイカストマシン１は、製品成形における一連の動作を自動で行う自動モードにおいて、各工程を繰り返し実行する。まず、図示しない可動ダイプレートを駆動して固定金型および可動金型を型締する（型閉工程）。次いで、図示しない固定ダイプレートの射出スリーブに金属溶湯を注入する（注湯工程）。そして、アキュムレータ２１内の作動油の油圧を高め、第１開閉バルブ３１を開状態として射出シリンダ１２の後方油室１３に供給し、これに同期してサーボバルブ２３により前方油室１４から作動油を流出させて射出ピストン１１を前進させる。このときサーボバルブ２３の開度によって作動油の流出量を調整し、射出ピストン１１を低速前進させたのち高速前進させて、射出プランジャ１５により射出スリーブ内の金属溶湯を金型のキャビティに射出充填する（射出工程）。さらに、電動サーボモータ１８を動作させ、駆動伝達プレート１７とともにピストン型スプール１６を前進させて射出ピストン１１を押圧する（増圧工程）。その後、金型を開いて（型開工程）、キャビティから製品を押し出す（製品押出工程）。

次に、上述した本実施形態のダイカストマシン１の制御部４０における本発明に係る加圧処理の一例について、図２のフローチャートを参照して説明する。この加圧処理（加圧工程）は、型閉工程の終了近くに開始されて注湯工程と並行して実行され、必要に応じて注湯工程の後も継続する。

型閉工程の開始時点で、サーボバルブ２３、第１開閉バルブ３１、第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３は、すべて閉状態であり、油圧ポンプ２４は停止状態である。

制御部４０は、型閉工程の終了時点および注湯工程の終了時点で、油圧センサ２５が検出した前方油室１４の油圧を取得して基準値と比較する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。本実施形態において、基準値は５ＭＰａであり、アキュムレータ２１により供給される作動油の油圧である１０ＭＰａに対して５０％の値に設定されている。基準値は、アキュムレータ２１により作動油が後方油室１３に供給されたときに、射出ピストン１１が急激に飛び出さない値となるよう、アキュムレータ２１の作動油の油圧に基づいて設定されている。基準値はダイカストマシン１の構成や製品形状などに応じて適宜設定可能であり、アキュムレータ２１により供給される作動油の油圧の３０％〜１２０％の範囲で設定されることが好ましく、５０％〜１００％の範囲がより好ましい。

制御部４０は、前方油室１４の油圧が基準値以上のとき（Ｓ１２０でＮ）、本フローチャートの処理を終了する。

一方、制御部４０は、前方油室１４の油圧が基準値より低いとき（Ｓ１２０でＹ）、第２開閉バルブ３２を開状態とするとともに油圧ポンプ２４を動作させる（Ｓ１３０）。これにより、作動油が前方油室１４に供給され、前方油室１４の油圧が上昇する。なお、ステップＳ１３０において、第２開閉バルブ３２に代えて第３開閉バルブ３３を開状態とし、作動油が後方油室１３に供給されるようにしてもよい。これにより、後方油室１３の油圧が上昇して射出ピストン１１が前方に押圧され、前方油室１４の油圧が上昇する。または、第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３をともに開状態としてもよく、このようにしても結果的に前方油室１４の油圧が上昇する。

そして、制御部４０は、油圧センサ２５が検出した前方油室１４の油圧を取得して目標値と比較する（Ｓ１４０、Ｓ１５０）。本実施形態において、目標値は基準値より高い８ＭＰａであり、アキュムレータ２１により供給される作動油の油圧である１０ＭＰａに対して８０％の値に設定されている。なお、目標値についてもダイカストマシン１の構成や製品形状などに応じて適宜設定可能である。目標値に基準値と同じ値を設定してもよい。

制御部４０は、前方油室１４の油圧が目標値より低ければ作動油の供給を続ける（Ｓ１５０でＹ）。そして、前方油室１４の油圧が目標値以上になると（Ｓ１５０でＮ）、油圧ポンプ２４を停止するとともに第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３を閉状態とし（Ｓ１６０）、本フローチャートの処理を終了する。終了時点で、注湯工程が終了していれば射出工程に進み、注湯工程が終了していなければ、本フローチャートの処理を再度実行する。

上述した加圧処理は、自動モード時について説明するものであったが、これに限定されるものではない。自動モード以外にも、例えば、モード切替時（手動モードおよび自動モードの切り替え）や、手動モードにおいて手動で射出工程（射出ピストン１１の前進）を実行する際に加圧動作を実行してもよい。

射出工程前における射出シリンダ１２の前方油室１４の油圧の変化の例について、図３（ａ）〜（ｃ）に示す。図３（ａ）において、Ａ線は、型閉工程および注湯工程で、前方油室１４の油圧が基準値以上を維持した場合の様子を示す。この場合、前方油室１４の油圧を上昇させる動作は行わない。Ｂ線は、前方油室１４の油圧が徐々に低下して型閉工程の終了近くの時点で基準値を下回った場合の変化の様子を示す。図３（ｂ）において、Ｃ線は、前方油室１４の油圧が徐々に低下して、型閉工程の終了時点では基準値を上回っていたものの、注湯工程の終了近くの時点で基準値を下回った場合の変化の様子を示す。図３（ｃ）において、Ｄ線は、手動により射出工程を実行する場合に、前方油室１４の油圧が０の場合の変化の様子を示す。各図に示すように、加圧処理（加圧工程）において前方油室１４の油圧が基準値より低いことが検出されると目標値まで上昇される（Ｂ線、Ｃ線、Ｄ線）。

以上より、本実施形態によれば、アキュムレータ２１によって射出シリンダ１２の後方油室１３に作動油を供給する前に射出シリンダ１２の前方油室１４の油圧が基準値より低いときのみ、基準値以上となるように前方油室１４の油圧を上昇させる。前方油室１４の油圧が基準値以上のときは、前方油室１４の油圧が適正であり、一方、基準値より低いときは前方油室１４の油圧が不適正であり、射出ピストン１１の急激な飛び出しが生じるおそれがある。そして、本実施形態は、前方油室１４の油圧が不適正なときのみ油圧を上昇させるので、射出ピストン１１の急激な飛び出しを抑制するとともに生産効率を効果的に向上できる。

上述した実施形態のダイカストマシン１は、電動増圧機構を有するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、電動増圧機構に代えて油圧増圧機構を有するダイカストマシン１Ａでも、本件発明を適用可能である。図４において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

ダイカストマシン１Ａは、射出シリンダ１２の後方油室１３内に先端が配置された増圧ピストン５１と、増圧ピストン５１を前後方向に移動可能に保持する増圧シリンダ５２とを有する。また、ダイカストマシン１Ａは、増圧シリンダ５２の後方油室５３に作動油を供給する増圧アキュムレータ５４を有する。増圧アキュムレータ５４と増圧シリンダ５２の後方油室５３とは、油路ｅにより接続されている。油路ｅ上には、第４開閉バルブ５５（増圧バルブ）が配設されている。第４開閉バルブ５５は、増圧アキュムレータ５４と後方油室５３とを連通および遮断する。ダイカストマシン１Ａは、増圧工程において、増圧アキュムレータ５４内の作動油の油圧を高め、第４開閉バルブ５５を開状態として増圧シリンダ５２の後方油室５３に供給する。これにより、増圧ピストン５１が前進して射出ピストン１１を押圧（増圧）する。ダイカストマシン１Ａにおいて、射出工程前に実行する加圧処理（加圧工程）は、上述した実施形態と同様である。

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１、１Ａ…ダイカストマシン、１１…射出ピストン、１２…射出シリンダ、１３…後方油室、１４…前方油室、１５…射出プランジャ、１６…ピストン型スプール、１７…駆動伝達プレート、１８…電動サーボモータ、１９…駆動伝達機構、２１…アキュムレータ、２２…タンク、２３…サーボバルブ、２４…油圧ポンプ、２５…油圧センサ、３１…第１開閉バルブ、３２…第２開閉バルブ、３３…第３開閉バルブ、４０…制御部、５１…増圧ピストン、５２…増圧シリンダ、５３…後方油室、５４…増圧アキュムレータ、５５…第４開閉バルブ、ａ〜ｅ…油路

Claims (4)

1. 射出ピストンと、前記射出ピストンを前後移動可能に保持する射出シリンダと、前記射出シリンダの後方油室に作動油を供給する油圧供給部と、前記射出シリンダの前方油室からの作動油の流出量を調整するサーボバルブと、を有し、前記油圧供給部により前記後方油室に作動油を供給し、前記サーボバルブにより前記前方油室から作動油を流出させて前記射出ピストンを前進させるダイカストマシンであって、
   前記前方油室の油圧を検出する油圧検出部と、
   前記油圧供給部により作動油を供給する前に前記油圧検出部により検出された油圧が基準値より低いときのみ、前記基準値以上となるように前記前方油室の油圧を上昇させる補助油圧供給部と、を有し、
   前記補助油圧供給部が、前記後方油室に作動油を供給して前記射出ピストンを前方に押圧することにより前記前方油室の油圧を上昇させることを特徴とするダイカストマシン。
2. 前記補助油圧供給部が、前記前方油室に作動油を供給することにより前記前方油室の油圧を上昇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。
3. 前記基準値が、前記油圧供給部から供給される作動油の油圧の３０％〜１２０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカストマシン。
4. 射出ピストンと、前記射出ピストンを前後移動可能に保持する射出シリンダと、前記射出シリンダの後方油室に作動油を供給する油圧供給部と、前記射出シリンダの前方油室からの作動油の流出量を調整するサーボバルブと、を有し、前記油圧供給部により前記後方油室に作動油を供給し、前記サーボバルブにより前記前方油室から作動油を流出させて前記射出ピストンを前進させるダイカストマシンの制御方法であって、
   前記油圧供給部により作動油を供給する前に前記前方油室の油圧が基準値より低いときのみ、前記後方油室に作動油を供給して前記射出ピストンを前方に押圧することにより前記基準値以上となるように前記前方油室の油圧を上昇させることを特徴とするダイカストマシンの制御方法。

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