(57)【要約】【課題】ロッド側に負荷する圧力を広範囲に制御して押湯圧力を広範囲に制御可能な射出シリンダの制御方法を提供する。【解決手段】射出シリンダのピストンのロッド側からヘッド側に通じる内部ランアラウンド回路とロッド側から出力開閉弁を経由してヘッド側に通じる外部ランアラウンド回路と射出用アキュームレータから射出開閉弁を経由して射出シリンダのヘッド側に接続した射出回路と出力用アキュームレータから出力開閉弁を介して外部ランアラウンド回路に接続した出力回路と射出ピストン中に摺動可能に嵌合された軸方向に貫通孔を有する中空の減速ロッドとからなる射出シリンダ制御用油圧回路を用いて、所定の射出ストローク位置で射出ピストンが減速ロッドの貫通孔を閉塞状態にして内部ランアラウンド回路を遮断し、減速速度制御弁により急減速して、出力用アキュームレータの油圧をロッド側に導入して溶湯に作用する圧力を広範囲に制御するようにした。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出シリンダの射出ピストンのロッド側からヘッド側に通じる流路に逆止弁を設けた内部ランアラウンド回路と、該ロッド側から出力開閉弁と減速速度制御弁を経由して該ヘッド側に通じる外部ランアラウンド回路と、射出用アキュームレータから射出開閉弁と速度制御弁を経由して射出シリンダの該ヘッド側に接続した射出回路と、出力用アキュームレータから前記出力開閉弁を介して該外部ランアラウンド回路に接続した出力回路と、該射出ピストン中に摺動可能に嵌合された軸方向に複数の貫通孔を有して前記流路を形成している中空の減速ロッドとからなる射出シリンダ制御用油圧回路を用いて、射出開始時には該射出用アキュームレータの圧油を射出ピストンのヘッド側に導入して射出ピストンを前進させることによりロッド側の油圧を上昇させて前記逆止弁を開状態にして内部ランアラウンド回路を連通状態にするとともに前記出力開閉弁を操作して外部ランアラウンド回路を連通状態にして高速射出を行い、所定の射出ストローク位置で射出ピストンが前記減速ロッドの前記貫通孔を順次閉塞状態にすることにより内部ランアラウンド回路を遮断するとともに前記減速速度制御弁により急減速してサージ圧の発生を防止し、溶湯の充填完了後に前記出力開閉弁を操作して出力用アキュームレータの油圧をロッド側に導入して該溶湯に作用する圧力を広範囲に制御することを特徴とする射出シリンダの制御方法。
【請求項２】
前記出力回路に圧力調整弁を設けて、溶湯の充填完了後の前記溶湯に作用する圧力を２段階に制御することを特徴とする請求項１に記載の射出シリンダの制御方法。
【請求項３】
射出シリンダの射出ピストンのロッド側からヘッド側に通じる流路に逆止弁を設けた内部ランアラウンド回路と、該ロッド側から出力開閉弁と減速速度制御弁を経由して該ヘッド側に通じる外部ランアラウンド回路と、射出用アキュームレータから射出開閉弁と速度制御弁を経由して射出シリンダの該ヘッド側に接続した射出回路と、出力用アキュームレータから前記出力開閉弁を介して該外部ランアラウンド回路に接続した出力回路と、該射出ピストン中に摺動可能に嵌合された軸方向に複数の通路を有する中空の減速ロッドをそなえた前記射出シリンダと、からなることを特徴とする射出シリンダ制御用の油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシン等射出成形装置における射出シリンダの射出動作等のようなシリンダの速度および圧力を制御する方法及び制御のための油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平８−１１４２０３号公報
【特許文献２】
特開昭５１−８９８２２号公報
【０００３】
最近、ピラーやサブフレーム（クロスメンバーとも言う）等の自動車部品を主体とした成形品においては、肉厚が２〜３ｍｍの薄物を高真空で、射出速度３〜４．５ｍ／秒の高速で鋳造することが多くなってきており、これに対応できるマシンが求められている。これらの薄物は投影面積の大きなものが多く、従来技術では大型機でないと鋳造できなかった。これらの大型・薄物成形品を中小型機で成形する技術、即ち、射出機構に比較して金型を取りつけるプラテンが大きくなった機械（ワイドプラテン機）が強く求められていた。
これを実現するためには、高速射出（短時間充填）と溶湯充填後のメタル圧（金型キャビティ内への押湯圧力）を１０〜３０ＭＰａ程度に低く押さえる必要がある。このためには，アキュームレータ圧力を下げることが必要となり、その結果、射出速度が出ない、射出の立上げが鈍い、成形条件の不安定性による成形品のバラツキが大きい等の問題点が発生することになる。
【０００４】
一方、射出シリンダの射出速度と圧力制御を単一の制御弁で簡単、且、容易に行った先行技術として特開平８−１１４２０３号公報がある。また、特殊な射出シリンダを使って、理想的な速度パターン及び圧力パターンを実現した先行技術として特開昭５１−８９８２２号公報がある。
特開平８−１１４２０３号公報には、以下の技術が開示されている。即ち、圧源ポートＰとタンクポートＴに二つの負荷側ポートＡ、Ｂが切換わって連通可能であり、かつ、圧源ポートＰとタンクポートＴに対応する各弁内通路の開度が入力に対して連続的に変化するサーボ弁等から成る高応答性の制御弁をシリンダの油圧回路に設けて、この制御弁を操作することによって、圧源ポートＰからシリンダヘッド側への流入流量をメータイン制御によって流量制御し、かつ、シリンダロッド側からの流出油を所定の圧損が生じるようにメータアウト制御によって絞り制御して速度制御を行い、一方、圧源ポートＰからシリンダヘッド側への流入流量とシリンダヘッド側からタンクポートＴへの流出流量との少なくとも一方を流量制御し、かつ、シリンダロッド側をタンクポートＴに接続してシリンダヘッド側の圧力制御を行うことが記載されている。
【０００５】
また、特開昭５１−８９８２２号公報には下記の技術が開示されている。即ち、ダイカストマシンの射出シリンダのロッド側からヘッド側に通じる通路に逆止弁を設けてランアラウンド回路を形成し、ランアラウンド回路中にピストンロッドの前進によって閉じる通路（貫通孔）を設け、射出シリンダのロッド側の圧力がヘッド側の圧力よりも高くなったときに開くバルブ（逆止弁）を設け、さらにピストンの速度調整用の絞り弁とピストンの出力制御用のリリーフバルブを設けたダイカストマシンの射出装置が記載されている。
【０００６】
しかしながら、特開平８−１１４２０３号公報記載の技術においては、溶湯充填完了後のメタル圧の制御はアキュームレータ１７により行っているので押湯圧力の低圧化は困難である。即ち、射出シリンダのロッド側に繋がるラインにアキュームレータ７が設置されているが、このアキュームレータは高速射出時のロッド側からの大容量の流出油を低圧で排出するためのものである。従って、本アキュームレータ７にはアキュームレータ１７からの高圧の射出力に対するカウンタープレッシャとしての機能はなく、従来技術の範疇ににとどまる技術である。
【０００７】
また、特開昭５１−８９８２２号公報記載の技術においては、高速射出時のランアラウンド回路が射出シリンダ内部と構造及び動作が複雑な外部ランアラウンドが開示されている。しかしながら、特開平８−１１４２０３号公報記載の技術と同じように押湯圧力の低圧化は困難である。即ち、溶湯充填完了後のメタル圧の制御は射出用のアキュームレータの油圧をリリープバルブ４４の背圧を制御することにより行われており、従来技術の範疇となっている。前述した押湯圧力の低圧化が困難な理由は以下の通りである。即ち、射出ピストンのロッド側圧力は最大でもヘッド側圧力と同じ（射出用アキュームレータの圧力）であり、且、ロッド側とヘッド側の油圧が作用する面積比率は約１：２であるために射出ピストンにカウンタープレッシャとして作用する圧力は最大でもヘッド側の半分にしかならない。従って、押湯圧力の低圧化は困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、更なる高速射出（高速射出を可能とする高い射出圧力を保持した上での高速射出）に対応できるとともに、押湯圧力制御においてロッド側に負荷する圧力（カウンタープレッシャともいう）を広範囲に制御して押湯圧力（メタル圧ともいう）を広範囲に制御可能な射出シリンダの制御方法及び構造がシンプルな油圧回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、第一の発明では、射出シリンダの射出ピストンのロッド側からヘッド側に通じる流路に逆止弁を設けた内部ランアラウンド回路と、該ロッド側から出力開閉弁と減速速度制御弁を経由して該ヘッド側に通じる外部ランアラウンド回路と、射出用アキュームレータから射出開閉弁と速度制御弁を経由して射出シリンダの該ヘッド側に接続した射出回路と、出力用アキュームレータから前記出力開閉弁を介して該外部ランアラウンド回路に接続した出力回路と、該射出ピストン中に摺動可能に嵌合された軸方向に複数の貫通孔を有して前記流路を形成している中空の減速ロッドとからなる射出シリンダ制御用油圧回路を用いて、射出開始時には該射出用アキュームレータの圧油を射出ピストンのヘッド側に導入して射出ピストンを前進させることによりロッド側の油圧を上昇させて前記逆止弁を開状態にして内部ランアラウンド回路を連通状態にするとともに前記出力開閉弁を操作して外部ランアラウンド回路を連通状態にして高速射出を行い、所定の射出ストローク位置で射出ピストンが前記減速ロッドの前記貫通孔を順次閉塞状態にすることにより内部ランアラウンド回路を遮断するとともに前記減速速度制御弁により急減速してサージ圧の発生を防止し、溶湯の充填完了後に前記出力開閉弁を操作して出力用アキュームレータの油圧をロッド側に導入して該溶湯に作用する圧力を広範囲に制御することとした。
【００１０】
更に、第二の発明においては、第一の発明の出力回路に圧力調整弁を設けて、溶湯の充填完了後の前記溶湯に作用する圧力を２段階に制御することとした。
また、第三の発明においては、射出シリンダの射出ピストンのロッド側からヘッド側に通じる流路に逆止弁を設けた内部ランアラウンド回路と、該ロッド側から出力開閉弁と減速速度制御弁を経由して該ヘッド側に通じる外部ランアラウンド回路と、射出用アキュームレータから射出開閉弁と速度制御弁を経由して射出シリンダの該ヘッド側に接続した射出回路と、出力用アキュームレータから前記出力開閉弁を介して該外部ランアラウンド回路に接続した出力回路と、該射出ピストン中に摺動可能に嵌合された軸方向に複数の通路を有する中空の減速ロッドをそなえた前記射出シリンダとからなる構成とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
最初に、図１〜図３に基いて本願発明による射出シリンダの制御用油圧回路の構成について説明する。図３に示す特殊構造の射出シリンダー１０内には摺動自在に射出ピストン１１が内蔵されており、このピストン１１によりヘッド側Ａとロッド側Ｂに隔壁されている。この射出ピストン１１は中空構造となっており、射出シリンダ１０は内部に減速ロッド１２が減速位置調整ハンドル１３と一体的に射出シリンダ本体１８に回転可能にネジで固定されている。この減速位置調整ハンドル１３を回転させることにより、射出シリンダ本体１８に対する減速ロッド１２の軸方向の相対位置を変更できる構成になっている。
射出ピストン１１は大径部Ｐ、中径部Ｑ及び小径部Ｒよりなっており、中径部Ｑには外側と内側とを連絡する貫通孔Ｘが設けられている。更に、この減速ロッドの内側も中空になっており、作動油の通路（内部ランアラウンド回路の一部）を形成するとともに、減速ロッドの先端側には軸方向に複数の貫通孔Ｙ（外側と内側とを連絡するため）が設けられている。
【００１２】
上記の減速ロッド１２の根元側（減速位置調整ハンドル側）にはバネタイプの逆止弁１４が配設されており、この逆止弁１４のシール部より根元側にも減速ロッドの外側と内側とを連絡するための貫通孔Ｚが設けられている。射出ピストン部の貫通孔Ｘからピストンロッドの内側（減速ロッドの外側）、減速ロッド先端側の貫通孔Ｙ、減速ロッドの内側、前述の逆止弁、減速ロッド根元側の貫通孔Ｚを介して射出ピストンのヘッド側に通じる回路により内部ランアラウンド回路を構成している。
更に、射出シリンダのロッド側Ｂと射出シリンダのヘッド側Ａとは出力用開閉弁３１と減速速度調整弁３２を介して外部配管により接続されており、外部ランアラウンド回路を形成している。前述の出力用開閉弁３１は出力用アキュームレータ３０とも接続されている。
一方、射出用アキュームレータ２０は射出用開閉弁２１と射出速度制御弁（絞り弁）２２を介して射出ピストンのヘッド側に接続されている。
【００１３】
次に、上述した射出シリンダの制御用油圧回路１を使っての射出制御方法を説明する。最初に射出開始時の動作について説明する。射出用開閉弁２１を連通状態にして射出用アキュームレータ２０の圧油を射出ピストンのヘッド側Ａに導入する。これにより、射出ピストン１１は前進（図１で左方へ移動する）を開始する。ロッド側Ｂの作動油は射出ピストンの貫通孔Ｘ、減速ロッドの貫通穴Ｙから減速ロッド１２の内部を通って逆止弁１４を押し開けて、貫通孔Ｚを経由してヘッド側に流入する（内部ランアラウンド回路）。また、出力用開閉弁３１を右側の位置に切り替えることにより、ロッド側Ｂの作動油は出力用開閉弁３１、減速速度制御弁３２を介してヘッド側Ａに流入する（外部ランアラウンド回路）。このようにして、内部ランアラウンド回路と外部ランアラウンド回路を併用することにより射出用アキュームレータ２０の持つ高圧・高流量特性を十二分に発揮できるので、より高速・高出力の射出動作が可能となる。この時の射出速度の制御は射出速度制御弁２２
により自在に制御できる。
【００１４】
次に、減速時の動作について説明する。高速射出が進んでいくと、射出ピストン１１が減速ロッド１２の貫通孔Ｙを順次遮断していくことになり、徐々に減速が行われる。射出ピストン１１が減速ロッド最先端の貫通孔Ｙを完全に遮断すると、内部ランアラウンド回路が遮断されて、外部ランアラウンド回路のみで射出ピストン１１は前進することになる。この時の射出速度は減速速度制御弁（絞り弁）３２の開度により調整される。この減速速度制御弁３２により、射出速度は急減速されるが、衝撃により発生する溶湯（メタル）圧力のサージ現象は防止できる。この減速開始位置は減速位置調整ハンドル１３により減速ロッド１２を射出シリンダ１０に対して軸方向に移動させることにより調整できる構成となっている。
【００１５】
最後に、溶湯の金型キャビティへの充填が完了した後に、押湯効果を溶湯に負荷する必要がある。このために、出力用開閉弁３１を左の位置に切替えて、出力用アキュームレータ３０とロッド側Ｂを連通状態にし、射出用アキュームレータ２０の圧力に対してカウンタープレッシャにより押湯圧力を調整することができる。即ち、出力用アキュームレータ３０の圧力を高くすることにより、押湯圧力を低くすることができる。このようにして、射出用アキュームレータ２０の高圧・高流量の機能を保ったまま、押湯圧力を広範囲に調整できることになる。
【００１６】
次に、図２に基いてメタル圧（押湯圧力）の２段制御について説明する。メタル圧を２段制御する目的は以下の通りである。即ち、金型の合せ面には凹凸があり、キャビティ内の圧力（押湯圧力）が高すぎると、充填直後は溶湯の粘度が低くて、前述の凹凸より溶湯が噴出することがある。この充填直後の溶湯噴出を防止するため、一定時間ごく低圧で型締めしてから通常の型締力に増圧する。この時に金型合せ面に発生するバリ（金型の合せ面に侵入して固化した材料）は成形品と一体的に取出す。
このメタル圧の２段制御方法の詳細について説明する。即ち、射出開始動作、高速射出動作、減速動作等は前述した通りである。次に、充填完了後に押湯効果をキャビティ内の溶湯に負荷する場合に、出力アキュームレータ３０のチャージ圧力を上げておく。こうすることにより、充填直後には押湯圧力が低圧となる。その後、切換弁３４を切換え、圧力調整弁３３の設定を低くして、目標とするメタル圧（押湯圧力）まで高めることができる。このようにして、溶湯が金型合わせ面に僅かに侵入しても、金型で即座に冷却されるため、合せ面からの溶湯の噴出がなくなる。所定の時間が経過した後に、メタル圧（押湯圧力）を高くすることにより鋳巣等の発生を防止することができる。これらの動作は全て図示しない制御装置により自動的に実施される。
【００１７】
以上に説明した本願発明の技術を使って型締力５００トンのダイカストマシンを使用して中型薄物の実成形を行った。この時の成形条件は下記の通りである。
成形条件
成形品：ＯＡフロア、投影面積：１１００ＣＭ２  、厚み：３〜８ｍｍ（従来技術においては、型締力が１０００トン以上の大型機が必要となる成形品）
成形材料：ＡＤＣ１０、型締力：５００トン、射出用アキュームレータのチャージ圧力：１５ＭＰａ、出力用アキュームレータのチャージ圧力：１４ＭＰａ
減速位置：ストロークエンド手前２０ｍｍ
射出速度設定：立ちあがり（ストローク３８０ｍｍまで）／低速射出（０．２ｍ／秒）、高速射出域（ストローク３８０〜５１０ｍｍ）／高速射出（３．５ｍ／秒）、減速射出域（ストローク５１０〜５３０ｍｍ）／減速射出（１．５ｍ／秒）
射出装置の諸元
射出ピストンヘッド径：１９０ｍｍ、ロッド径：１３５ｍｍ、減速ロッド径：７０ｍｍ、プランジャチップ径：８０ｍｍ、射出ストローク：５３０ｍｍ
アキュームレータの圧力変動：
（１）保圧（メタル圧制御）を１段にした場合：
射出用アキュームレータはチャージ完了時の１５ＭＰａから射出充填完了時に１２ＭＰａまでダウンした。一方、出力用アキュームレータはチャージ完了時の１４ＭＰａから射出充填完了時に１３．５ＭＰａまでダウンした。この時のメタル圧は３１．１ＭＰａであった。
（２）保圧（メタル圧制御）を２段にした場合：
１段目のメタル圧の設定値は２０ＭＰａ、２段目のメタル圧の設定値は３１ＭＰａとした。この時の射出用アキュームレータはチャージ完了時の１５ＭＰａから射出充填完了時に１２ＭＰａまでダウンした。一方、出力用アキュームレータはチャージ完了時の１９．７ＭＰａから射出充填完了時には１９．０ＭＰａまでダウンした。この時のメタル圧は２０ＭＰａであり、射出充填完了から３０ｍｓｅｃ後に切換弁３４を切換える。
圧力調整弁３３の設定値は１３．５ＭＰａであり、これによりカウンタープレッシャ（背圧）が１９．０ＭＰａから１３．５ＭＰａに下がる。このようにして、メタル圧（押湯圧力）は２０ＭＰａから３１．１ＭＰａに上昇する。
【００１８】
本願発明の実成形においては、射出速度を４〜４．５ｍ／秒、押湯圧力（メタル圧）を１０〜３０ＭＰａに調整することが一般的であり、必要とする型締力を従来の半分にことが可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
前述したように、本願発明の技術により、実施例のように、従来は型締力１０００トン以上の大型機が必要であった大型・薄物の成形が、型締力５００トンの中型機で成形できるようになった。即ち、従来技術における型締力を半減した成形機で鋳造することが可能となった。
更に、従来の油圧回路に対してシンプルな構成にすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る射出シリンダの制御用の油圧回路図である。
【図２】図２は本発明の別の実施形態に係る射出シリンダの制御用の油圧回路図である。
【図３】図３は本発明の一実施例に係る射出シリンダの構造説明図である。
【符号の説明】
１  射出シリンダ制御用の油圧回路
１０  射出シリンダ
１１  射出ピストン
１２  減速ロッド
１３  減速位置調整ハンドル
１４  逆止弁（チェックバルブ）
１５  圧力調整弁
１６  タンク
１７  油圧ポンプ
１８  射出シリンダ本体
１９  ピストンロッド
２０  射出用アキュームレータ
２１  射出用開閉弁
２２  射出速度制御弁
３０  出力用アキュームレータ
３１  出力用開閉弁
３２  減速速度制御弁
３３  圧力調整弁
３４  切換弁
Ａ  ヘッド側
Ｂ  ロッド側
Ｐ  射出ピストンの大径部
Ｑ  射出ピストンの中径部
Ｒ  射出ピストンの小径部
Ｘ  貫通孔（射出ピストン）
Ｙ  貫通孔（減速ロッド先端側）
Ｚ  貫通孔（減速ロッド根元側）
【図１】
2004276071.tif 000003
【図２】
2004276071.tif 000004
【図３】
2004276071.tif 000005