(57)【要約】【課題】本発明は、ダイカストマシン等の射出成形時における射出用油圧シリンダに対する油圧制御において、速度制御工程から圧力制御工程を円滑かつ短時間で行うことができ、溶融材料に所定のメタル圧を加える制御装置を提供する。【解決手段】切換バルブ１８のＰポートが、溶融材料を射出成形する油圧シリンダ１１の第２油圧室Ｒ１に接続され、Ａポートが、油圧源ＡＣＣ１に速度制御弁１６を介して接続されている油圧シリンダの第１油圧室Ｈ１に接続され、Ｂポートが、増圧時間制御弁１７を介してタンクに接続され、切換バルブの可動スリーブに設けられた第１通路が該可動スリーブを摺動させてＡポートに整合したとき、油圧シリンダを射出成形時の速度制御工程とし、可動スリーブを反対方向に摺動して可動スリーブの第２通路がＢポートに整合したとき、第２油圧室に油圧源のみが接続され、油圧シリンダを射出成形時の増圧制御工程とした。【選択図】　　　図２
2004074533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型による溶融材料の射出成形時において、該溶融材料に所定圧力を加える油圧シリンダを速度制御工程から増圧制御工程に制御する射出成形制御方法であって、
速度調整された第１油流を前記油圧シリンダに供給して前記速度制御工程とする第１ステップと、
増圧時間設定された第２油流を前記油圧シリンダに供給して前記増圧制御工程とする第２ステップと、を含み、
前記第１ステップから前記第２ステップへの切り換えは、切換バルブが前記第１油流と前記第２油流を切換制御することによって行われることを特徴とする射出成形制御方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、油圧源からの油源流と、前記油圧シリンダの第２油圧室から前記切換バルブを通った第３油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第１油圧室に供給され、
前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、前記第１油圧室に供給される前記油源流であり、第４油流が前記第２油圧室から前記切換バルブを通って抜かれることを特徴とする請求項１に記載の射出成形制御方法。
【請求項３】
前記油圧シリンダは、第１油圧シリンダに結合した第２油圧シリンダを有し、
前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、油圧源からの油源流であり、前記切換バルブを通って前記第１油圧シリンダに供給され、
前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、前記油源流であり、前記切換バルブを通って前記第２油圧シリンダに供給されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形制御方法。
【請求項４】
前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、第１油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給され、
前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、第２油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形制御方法。
【請求項５】
前記切換バルブは、同時に切換制御される第１切換バルブと第２切換バルブを有し、
前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、第１油圧源から前記第１切換バルブを通った第１油源流と、前記油圧シリンダの第２油圧室から前記第２切換バルブを通った第３油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第１油圧室に供給され、
前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、第２油圧源から前記第１切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給される第２油源流であり、前記第２油圧室から第４油流が前記第２切換バルブを通って抜かれることを特徴とする請求項１に記載の射出成形制御方法。
【請求項６】
前記切換バルブは、３つのポートを有し、該各ポートの切換途中において、該各ポートが互いに連通することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の射出成形制御方法。
【請求項７】
第１ポート、第２ポート及び第３ポートを通過する油流を２方向に切換制御する制御装置であって、
前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートを有するバルブ本体と、
前記バルブ本体内で、該本体の内面と接して軸方向に摺動でき、該軸方向に所定距離だけ離れた第１通路及び第２通路を有する中空の可動スリーブと、
前記バルブ本体内に、前記可動スリーブを軸方向に摺動させるパイロット圧力部とを有することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記パイロット圧力部は、前記バルブ本体の内面と前記可動スリーブの外面とで形成される圧力室を有し、
前記可動スリーブの外面に、前記圧力室を第１圧力室と第２圧力室に分けるピストンを有し、
前記第１圧力室と前記第２圧力室の各々に通ずる第１流路と第２流路を配設したことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記第１流路から前記第１圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが一方の軸方向に摺動して、前記第１通路が前記第２ポートに整合し、
前記第２流路から前記第２圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが他方の軸方向に摺動して、前記第２通路が前記第３ポートに整合することを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記パイロット圧力部において、前記ピストンの前記第２圧力室に係る面積を前記第１圧力室に係る面積より小さくしたことを特徴とする請求項８又は９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記パイロット圧力部において、前記第２圧力室の形成に寄与する前記可動スリーブの摺動外面を、前記バルブ本体の内面に近づけたことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記バルブ本体は、該本体の端部において、軸方向端に停止していた前記可動スリーブが摺動開始するときに加速圧力を付加する加速圧力部を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記加速圧力部は、前記可動スリーブ端に当接する板体を支持し、軸方向に駆動されるピストンを有し、
前記ピストンは、前記第２流路に連通する第３流路で供給される油流によって、所定距離だけ前記軸方向に限定的に駆動されることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記第１流路又は前記第２流路を通じて前記パイロット圧力部に一定圧力の油流を供給するパイロット制御バルブを備えたことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記パイロット制御バルブは、第１乃至第３接続ポート部を有し、
前記第１接続ポート部が選択されると、前記第２流路に前記油流が供給され、
前記第２接続ポート部が選択されると、前記第１流路及び第２流路に前記油流が共に供給され、
前記第３接続ポート部が選択されると、前記第１流路に前記油流が供給されることを特徴とする請求項１４に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記第１乃至第３接続ポート部は、切換指令に基づいて電磁駆動部により選択駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記第１ポートが、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第２油圧室に接続され、
前記第２ポートが、油圧源に速度制御弁を介して接続されている前記油圧シリンダの第１油圧室に接続され、
前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介してタンクに接続され、
前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、
前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記第２油圧室に前記油圧源のみが接続され、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることを特徴とする請求項７乃至１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記第１ポートが、油圧源に接続され、
前記第２ポートが、速度制御弁を介して、溶融材料を射出成形する第１油圧シリンダの第１油圧室に接続され、
前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介して前記第１油圧シリンダに結合した第２油圧シリンダの第２油圧室に接続され、
前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、
前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記第２油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることを特徴とする請求項７乃至１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記第１ポートが、前記油圧シリンダに接続され、
前記第２ポートが、速度制御弁を介して第１油圧源に接続され、
前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介して第２油圧源に接続され、
前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、
前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記第２油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることを特徴とする請求項７乃至１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートと、前記第１通路及び前記第２通路を有する前記可動スリーブとをそれぞれ含み、該可動スリーブが同時に駆動される第１切換制御装置と第２切換制御装置を有し、
前記第１切換制御装置の第１ポートを、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第１油圧室に接続し、
前記第１切換制御装置の第２ポートを、速度制御弁を介して第１油圧源に接続し、
前記第１切換制御装置の第３ポートを、増圧時間制御弁を介して第２油圧源に接続し、
前記第２切換制御装置の第１ポートを、前記油圧シリンダの第２油圧室に接続し、
前記第２切換制御装置の第２ポートを、前記油圧シリンダの第１油圧室に接続し、
前記第２切換制御装置の第３ポートを、タンクに接続し、
前記第１及び第２切換制御装置の前記各可動スリーブを共に摺動し前記各第１通路を前記各第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、
前記第１及び第２切換制御装置の前記各可動スリーブを共に反対方向に摺動し前記各第２通路を前記各第３ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることを特徴とする請求項７乃至１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型によって溶融材料を射出成形する射出成形制御方法及びその制御装置に関し、特に、ダイカストマシンや樹脂成形機の射出成形時における射出用油圧シリンダに対する制御において、速度制御工程から圧力制御工程に制御して、前記溶融材料に所定の圧力を加えることができる射出成形制御方法及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムは、軽くて熱や電気の良導体であり、良好な耐食性と高い強度を持ち、しかも鋳造及び鍛造などの加工性に優れているという特徴を有する材料であるところから、従来から、多種多様な部品、構造材などに使用されている。例えば、自動車などにおいては、軽量化を目的として、アルミニウム合金製の部品が組み込まれている。この様な部品を製造するには、溶融したアルミニウム合金を金型で射出成形するダイカストマシンが使われている。
【０００３】
近年では、このダイカストマシンで成形された製品についても、高品質なものが求められるようになってきているが、そのダイカストマシンの射出部の性能は、射出成形時のメタル圧の制御によって特徴付けられ、高品質な製品を得るためには、メタル圧を発生する射出シリンダの速度と圧力をミリセカンド（ｍｓ）のオーダーで制御しなければならない。
【０００４】
そこで、その制御状態について説明するために、そのダイカストマシンの射出部の構成を、図７に示した。その射出部は、金型キャビティ３を形成する可動金型１と固定金型２を備えており、固定金型２には、金型キャビティ３に射出される所定量の溶融金属Ｍを貯留する金属スリーブ４が設けられている。この金属スリーブ４に開けられた注入口５から、アルミニウム合金の溶融金属Ｍが流し込まれる。金属スリーブ４の金型２と反対方向から、プランジャヘッド６が、速度Ｖで金属スリーブ４内を移動する。このプランジャヘッド６の移動により、溶融金属Ｍは、金属スリーブ４から金型キャビティ３内に充填される。
【０００５】
プランジャヘッド６は、プランジャロッド７の先端に設けられており、油圧シリンダ（図示されていない）のピストンロッド８が駆動されると、ピストンロッド８の速度Ｖに応じて、プランジャヘッド６の移動位置が制御される。金属スリーブ４内に流し込まれた溶融金属Ｍを金型キャビティ３に充填して射出成形する場合、速度Ｖは、一定に制御されるわけではなく、品質の高い製品を得るためには、プランジャヘッド６の移動は、位置ｐ０から位置ｐ１までは（低速域）、低速で、位置ｐ１から位置ｐ２までは（高速域）、高速で制御される。
【０００６】
金属スリーブ４内の空間が、溶融金属Ｍで充満された位置ｐ１が高速域開始点となり、金型キャビティ３へ溶融金属Ｍが高速充填される。その完了点が位置ｐ２である。位置ｐ２の直前では、溶融金属Ｍの流れ抵抗が大きくなり、速度が急激に低下する。増圧制御は、位置ｐ２付近から開始されるので（増圧域）、メタル圧ＰＭも上昇し、溶融金属Ｍは、充填完了後、圧縮されると共に、凝固も進むので、プランジャは、位置ｐ２を過ぎると、微速で前進し、位置ｐ３で停止する。ここで、金型キャビティ３内で、溶融金属Ｍが冷却されて、製品となる。
【０００７】
このメタル圧ＰＭについて、図８に示したダイカストマシンの射出部の構成を参照して説明する。メタル圧ＰＭは、プランジャヘッド６が金属スリーブ４内を移動することによって、プランジャヘッド６の溶融金属Ｍの接触面で発生するものであり、溶融金属Ｍが金型キャビティ３に充填完了されると、金型キャビティ３内の溶融金属Ｍの全体に増圧時のメタル圧ＰＭがかかることになる。
【０００８】
ここで、油圧シリンダの出力をＦＰとすると、プランジャヘッド６の位置ｐでのメタル圧ＰＭは、
ＰＭ＝ＦＰ／（ｄｔ部面積）
で表される。なお、油圧シリンダのピストンを駆動する第１圧力室及び第２圧力室の圧力をそれぞれＰＨ、ＰＲとし、該ピストンをＤ部、そして、該ピストンに連結するピストンロッド８をｄ部とすると、出力ＦＰは、
ＦＰ＝〔（Ｄ部面積）×ＰＨ〕−〔（Ｄ部面積−ｄ部面積）×ＰＲ〕
である。
【０００９】
以上のように、金属スリーブ４内に貯留された溶融金属Ｍを射出成形するには、プランジャヘッド６の移動について、低速域及び高速域における速度制御と、増圧域における増圧制御とが行われる必要がある。プランジャヘッド６の移動を制御して、溶融金属Ｍの射出成形を実現するために、油圧シリンダの制御を、速度制御してから増圧制御に切り換えて、所定の油圧出力が得られるように油圧制御回路を構成していた。以下に、代表的な油圧制御回路の種々の従来例を説明する。
【００１０】
図９に、差動方式の油圧制御回路を示した。油圧制御される油圧シリンダ１１は、移動するピストン１２を挟んで、第１圧力室Ｈ１と第２圧力室Ｒ１とを有し、ピストン１２は、直径Ｄであり、プランジャロッド７に連結されたピストンロッド１３を有している。このピストンロッド８の直径は、ｄである。
【００１１】
ピストンアキュムレータによる油圧源ＡＣＣ１に蓄積された油は、速度制御用のバルブ１６により流量制御され、油圧シリンダの第１圧力室Ｈ１に入り、ピストン１２は、左方に動く。同時に第２圧力室Ｒ１の油は、バルブ１４を通って第１圧力室Ｈ１に入る。第１油圧室Ｈ１と第２油圧室Ｒ１の圧力は、ほぼ同一となり、従って、油圧源ＡＣＣ１からの油量は、ピストン１２のロッド径ｄに相当する量で済む。しかし、出力も概略、（ロッド径ｄに相当する面積）×（Ｈ１室の油圧）となり、小さい。
【００１２】
プランジャヘッド６が所定位置ｐ２まで左行すれば、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えるため、図示されていない制御装置から切換指令が出される。その結果、バルブ１４及び１５は、各々「開から閉へ」、「閉から開へ」と制御され、油の流れ方が変わる。即ち、第２圧力室Ｒ１の油は、バルブ１５から増圧時間制御バルブ１７を通って、タンクに抜け、第２圧力室Ｒ１の油圧は、０になる。一方、第１圧力室Ｈ１には、油圧源ＡＣＣ１からの油が入り続け、ピストンロッド１３の出力は、最大で、（ピストン径Ｄの面積）×（Ｈ１室の最大油圧）となる。これが、増圧制御優先工程の状態である。
【００１３】
以上のようにして、差動方式による油圧制御回路は、バルブ１４とバルブ１５とが、交互にＯＮ、ＯＦＦ制御されることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。
【００１４】
図１０に、ブースト方式による油圧制御回路を示した。油圧シリンダは、第１油圧シリンダ２１と第２油圧シリンダ２１’からなり、第１油圧シリンダ２１には、第１圧力室Ｈ２１と第２圧力室Ｒ２１が、第２油圧シリンダ２１’には、第１圧力室Ｈ２２と第２圧力室Ｒ２２が備えられている。第１油圧シリンダ２１のピストンロッド２３の先端に第２油圧シリンダ２１’の第１圧力室Ｈ２２内の油を介して第２油圧シリンダ２１’のピストン２２’に伝えられる。このブースト方式油圧制御回路の油圧出力は、ピストンロッド２３’から得られ、ピストンロッド２３’がプランジャロッド７に連結される。
【００１５】
油圧源ＡＣＣ２に蓄積された油は、バルブ２４を通って速度制御用のバルブ２６により流量制御され、油圧シリンダ２１’の第１圧力室Ｈ２２に入り、ピストン２２は、左方に動く。同時に、第２圧力室Ｒ２２の油は、タンクへ抜ける。この際の油量は、差動方式のピストンロッド径ｄに対応するピストン径ｄ’に相当する。出力も、差動方式の場合に同じである。制御工程の切換指令により、バルブ２４及び２５が、切り換えられ、油の流れは、油圧源ＡＣＣ２からバルブ２５を通り、増圧時間制御バルブ２７を通って、油圧シリンダ２１の第１圧力室Ｈ２１に入り、上述の差動方式の場合と同様の油圧を出力する。このとき、第２圧力室Ｒ２１の油は、タンクに抜ける。
【００１６】
このブースト方式による油圧制御回路でも、バルブ２４とバルブ２５とが、交互にＯＮ、ＯＦＦ制御されることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。
【００１７】
次に、図１１に、２段油圧源方式による油圧制御回路を示した。上述したブースト方式による油圧制御回路では、ピストンロッド２３’の径をｄとして、出力制御工程では、ブースト側のピストンの径ＤＣを使い、第１圧力室Ｈ２２の油圧を増圧して、所定の油圧を出力していた。ここでの２段油圧源方式では、第１圧力室Ｈ３の油圧用に、最初から必要な高い圧力で圧力源ＡＣＣ３２へ蓄積しおき、速度制御優先工程では、油圧源ＡＣＣ３１側の油圧を使用する。そして、増圧制御優先工程では、油圧源ＡＣＣ３２の油圧を使用する。
【００１８】
結果として、上述の差動方式又はブースト方式の場合と同様に、バルブ３４とバルブ３５のＯＮ、ＯＦＦを切り換えることにより、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換えられる。
【００１９】
以上に説明した３方式による油圧制御回路における長所と短所を比較すると、長所について、差動方式では、油圧源ＡＣＣの消費油量が小、機構が簡単、増圧機構が静的であり、ブースト方式では、可動するピストンの質量が小、最終メタル圧ＰＭの値の変更が容易で安定であり、２段油圧源方式では、最終メタル圧ＰＭ値の変更が容易で安定、ピストン径が上述した２方式の中間となっているのに対し、短所については、差動方式では、可動するピストンの質量が大、最終メタル圧ＰＭ値の変更が難しいものであり、ブースト方式では、機構が複雑、増圧機構が動的であり、２段油圧源方式では、油圧源ＡＣＣの消費油量が大、油圧源ＡＣＣが２個必要でありメンテナンス増となることなどが挙げられる。
【００２０】
そこで、上述した各油圧制御回路の長所及び短所を考慮し、速度制御優先工程から増圧制御優先工程に切り換える油圧制御回路として、図１２に示されるように、図９に示される差動方式の油圧制御回路と、図１１に示される２段油圧源方式による油圧制御回路とにおける特徴を組み合わせて、一つの系統による油圧制御回路を形成することができる。
【００２１】
以上の種々の方式による油圧制御回路の特徴を纏めると、速度制御工程では、差動方式、ブースト方式及び２段油圧源方式について、射出シリンダ径ｄ、油圧源ＡＣＣの圧力は、全て同じであり、増圧制御工程では、最終出力は、差動方式とブースト方式においては、（ピストン径Ｄの面積）×（油圧源圧力）となるのに対し、２段油圧源方式では、（ブーストシリンダ径ＤＣの面積）×（油圧源の圧力）となる。
【００２２】
ここで、油圧制御回路における油圧特性について、差動方式による油圧制御回路を例にして説明する。その油圧特性グラフを、図１３に示した。同図において、横軸は、ミリセカンド（ｍｓ）の時間軸を示し、１０ｍｓ単位で目盛ってある。時間０は、溶融金属Ｍの金型キャビティ３への充填が完了し、増圧制御が開始されるタイミング（高速充填完了時及び増圧開始基準点）を示し、このタイミングを基準にして目盛ってある。また、左側縦軸は、プランジャヘッドの速度Ｖを示している。さらに、右側縦軸は、第１圧力室Ｈ１の油圧ＰＨ、第２圧力室Ｒ１の油圧ＰＲ、そして、メタル圧ＰＭをそれぞれ表しているが、油圧ＰＨ及びＰＲと、メタル圧ＰＭとでは、それらの値の大きさが異なるため、目盛りの度合いを違えてある。
【００２３】
図８に示されるように、溶融金属Ｍの射出成形時には、メタル圧ＰＭが発生するが、良好な品質の製品が得られるためには、その射出成形時のメタル圧ＰＭの時間に対する変化は、図１３のグラフにおいて、太い実線で示される曲線ＰＭとなることが望まれる。つまり、時間ｔ３までは、速度制御工程であり、時間ｔ３において、バルブ１４及び１５のＯＮ・ＯＦＦ状態が切り換えられ、増圧制御工程に移行した後、所定圧力値まで増圧されるというものである。
【００２４】
この様なメタル圧ＰＭを発生させるため、図９に示された差動方式による油圧制御回路では、先ず、バルブ１４をＯＮに、バルブ１５をＯＦＦに制御すると、油圧ＰＨと油圧ＰＲとの差によって、ピストン１２が左方向に、所定速度Ｖで駆動される。時間ｔ２を過ぎると、つまり、図７に示されるように、プランジャヘッド６が位置ｐ２に近づくと、溶融金属Ｍが金型キャビティ３にほぼ充填されるので、速度Ｖは、自然減速が始まる。
【００２５】
溶融金属Ｍの完全な充填が終了する時間ｔ３においては、油圧ＰＨと油圧ＰＲは、平衡状態となり、この平衡状態以上の油圧は、高くならない。そのため、メタル圧ＰＭも上昇しないことになるので、この時間ｔ３のタイミングで、増圧制御工程を開始するように制御する。そこで、バルブ１４をＯＦＦに、バルブ１５をＯＮに制御すると、第２油圧室Ｒ１の油がタンクに流れ出し、油圧ＰＲが０に向けて減圧され、ピストン１２に作用する油圧が、油圧ＰＨとなる。時間ｔ３以降において、この油圧ＰＨが保持されれば、メタル圧ＰＭが増圧され、油圧ＰＲが０となる設定された増圧時間ｔ４において、所定圧力で飽和するようになる。このメタル圧ＰＭの増圧により、プランジャヘッド６は、増圧域の位置ｐ３まで進み、ここで止まる。
【００２６】
なお、バルブ１４及び１５の制御系には、多少の遅れがあるため、時間ｔ３のタイミングでＯＮ・ＯＦＦ制御がされるように、その遅れを見込んだ上で、時間ｔ１の段階で、バルブ切換指令を出すようにしている。時間ｔ３で、速度制御工程から増圧制御工程に円滑に切り換わるように制御される。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程に円滑に切り換えられない場合がある。その切換タイミングが、例えば、切換予定の時間ｔ３から１０ｍｓ遅れたとすると、メタル圧ＰＭは、図１３の太い破線で示したメタル圧ＰＭ１のような変化となる。これは、差動方式の油圧制御回路においては、油圧ＰＲを減圧することで、メタル圧ＰＭを得ているので、油圧ＰＨ１のように、１０ｍｓ遅れて上昇しだすことによるものである。このメタル圧ＰＭ１の変化は、射出成形による製品の品質に大きく影響することになり、問題である。
【００２８】
なお、図１３に示したメタル圧ＰＭ１は、バルブ１５の切換がバルブ１４の切換より遅れた場合を示しているが、逆に、バルブ１４の切換がバルブ１５の切換より遅れた場合には、第２油圧室Ｒ１の油が早めに抜かれてしまうために、第１油圧室Ｈ１の油圧が一時的に下がることになるので、メタル圧ＰＭが増圧されるべきであるのに、下がってしまい、全体として高い油圧が得られない（このときのメタル圧ＰＭのグラフは、図示されていない）。
【００２９】
ダイカストマシンの油圧シリンダを制御する油圧制御回路のいずれの方式によっても、これらは、いずれも２つのバルブをＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えられるものである。速度制御工程では、スリーブ４に充満された溶融金属Ｍの凝固層が、極薄状態を維持している時間で、金型キャビティ３内にあるガス体をできる限り排出して、溶融金属Ｍを充填させる工程で、現在の実用値は、プランジャヘッド６の速度に換算して、Ｖ＝２〜７（ｍ／ｓ）である。
【００３０】
増圧制御工程では、金型キャビティ３に充填された溶融金属Ｍの凝固層が極薄状態の内に、溶融金属Ｍに高圧を加える必要があり、現在の実用値は、メタル圧ＰＭ＝４０〜９０（ＭＰａ）、増圧時間は、０．０１〜０．１秒、程度である。この範囲で最適値を選んで設定している。
【００３１】
この速度制御工程から増圧制御工程の切換時間の実用値は、０．０２〜０．０３秒であり、バラツキがないことが重要である。例えば、同じ金型で量産している鋳造条件が、メタル圧ＰＭ＝８０（ＭＰａ）、増圧時間＝０．０３（秒）であった場合、切換時間のバラツキが０．０２秒であるなら、増圧時間は０．０３〜０．０５秒となり、良品率は、大幅に低下する結果となる。そのため、この速度制御工程から増圧制御工程への切換時間は、０．０１〜０．０２秒が要求されている。
【００３２】
従って、これを制御するには、０．００１〜０．００２秒の分解能が必要である。とりわけ、バルブ１４とバルブ１５との同期性は重要である。しかし、現状では、バルブ１４とバルブ１５について、それぞれ独立したバルブとして単独制御しているので、それらのバルブの射出特性（時間・速度・圧力）には、２つのバルブ間にバラツキがある。この特性差が、切換時間を増大させる結果となり、製品品質に影響し、問題となっている。
【００３３】
図９乃至図１１に示した油圧制御回路における２個のバルブは、各々独立したバルブであり、電気アクチュエータと油圧作動バルブとで構成されており、これらのバラツキは、現状、次のレベルである。
電気アクチュエータ系　　　　０〜０．００９秒
油圧アクチュエータ系　　　　０〜０．０１５秒
これらを合わせると、０〜０．０２４秒となるので、この切換時間を、０〜０．００５秒程度にする必要がある。
【００３４】
そこで、本発明は、射出成形機を駆動する油圧シリンダの油圧制御において、２つのバルブによっていた油圧制御機能を一つの切換バルブで実現し、溶融金属の射出成形における速度制御工程から増圧制御工程への切換時間を短縮し、工程間の切換制御を円滑に行える射出成形制御方法及びその制御装置を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明では、金型による溶融材料の射出成形時において、該溶融材料に所定圧力を加える油圧シリンダを速度制御工程から増圧制御工程に制御する射出成形制御方法において、速度調整された第１油流を前記油圧シリンダに供給して前記速度制御工程とする第１ステップと、増圧時間設定された第２油流を前記油圧シリンダに供給して前記増圧制御工程とする第２ステップとを含め、前記第１ステップから前記第２ステップへの切り換えは、切換バルブが前記第１油流と前記第２油流を切換制御することとした。
【００３６】
そして、差動方式の油圧制御される油圧シリンダに対して、前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、油圧源からの油源流と、前記油圧シリンダの第２油圧室から前記切換バルブを通った第３油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第１油圧室に供給され、前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、前記第１油圧室に供給される前記油源流であり、第４油流が前記第２油圧室から前記切換バルブを通って抜かれるようにした。
【００３７】
さらに、前記油圧シリンダが、第１油圧シリンダに結合した第２油圧シリンダを有するブースト方式であり、その油圧制御の前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、油圧源からの油源流であり、前記切換バルブを通って前記第１油圧シリンダに供給され、前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、前記油源流であり、前記切換バルブを通って前記第２油圧シリンダに供給されるようにした。
【００３８】
また、２段油圧源方式で油圧制御される油圧シリンダに対して、前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、第１油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給され、前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、第２油圧源から前記切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給されるようにした。
【００３９】
さらに、作動方式と２段油圧源方式の複合方式による油圧シリンダに対する油圧制御において、前記切換バルブは、同時に切換制御される第１切換バルブと第２切換バルブを備え、前記第１ステップにおいて、前記第１油流は、第１油圧源から前記第１切換バルブを通った第１油源流と、前記油圧シリンダの第２油圧室から前記第２切換バルブを通った第３油流とが合流して形成され、前記油圧シリンダの第１油圧室に供給され、前記第２ステップにおいて、前記第２油流は、第２油圧源から前記第１切換バルブを通って前記油圧シリンダに供給される第２油源流であり、前記第２油圧室から第４油流が前記第２切換バルブを通って抜かれるようにした。
【００４０】
そして、前記切換バルブは、３つのポートを有し、該各ポートの切換途中において、該各ポートが互いに連通することとした。
【００４１】
また、本発明では、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを通過する油流を２方向に切換制御する制御装置において、前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートを有するバルブ本体と、前記バルブ本体内で、該本体の内面と接して軸方向に摺動でき、該軸方向に所定距離だけ離れた第１通路及び第２通路を有する中空の可動スリーブと、前記バルブ本体内に、前記可動スリーブを軸方向に摺動させるパイロット圧力部とを備えた。
【００４２】
そして、前記パイロット圧力部は、前記バルブ本体の内面と前記可動スリーブの外面とで形成される圧力室を有し、前記可動スリーブの外面に、前記圧力室を第１圧力室と第２圧力室に分けるピストンを有し、前記第１圧力室と前記第２圧力室の各々に通ずる第１流路と第２流路を配設した。
【００４３】
さらに、前記第１流路から前記第１圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが一方の軸方向に摺動して、前記第１通路が前記第２ポートに整合し、前記第２流路から前記第２圧力室に油流を供給したとき、前記可動スリーブが他方の軸方向に摺動して、前記第２通路が前記第３ポートに整合するようにした。
【００４４】
前記パイロット圧力部において、前記ピストンの前記第２圧力室に係る面積を前記第１圧力室に係る面積より小さくすることとし、前記第２圧力室の形成に寄与する前記可動スリーブの摺動外面を、前記バルブ本体の内面に近づけた。
【００４５】
また、前記バルブ本体は、該本体の端部において、軸方向端に停止していた前記可動スリーブが摺動開始するときに加速圧力を付加する加速圧力部を有することとし、前記加速圧力部は、前記可動スリーブ端に当接する板体を支持し、軸方向に駆動されるピストンを有し、前記ピストンは、前記第２流路に連通する第３流路で供給される油流によって、所定距離だけ前記軸方向に限定的に駆動されるようにした。
【００４６】
前記第１流路又は前記第２流路を通じて前記パイロット圧力部に一定圧力の油流を供給するパイロット制御バルブを備え、前記パイロット制御バルブは、第１乃至第３接続ポート部を有し、前記第１接続ポート部が選択されると、前記第２流路に前記油流が供給され、前記第２接続ポート部が選択されると、前記第１流路及び第２流路に前記油流が共に供給され、前記第３接続ポート部が選択されると、前記第１流路に前記油流が供給されるようにし、前記第１乃至第３接続ポート部は、切換指令に基づいて電磁駆動部により選択駆動されることとした。
【００４７】
また、差動方式の油圧制御装置であって、前記第１ポートが、溶融材料を射出成形する油圧シリンダの第２油圧室に接続され、前記第２ポートが、油圧源に速度制御弁を介して接続された前記油圧シリンダの第１油圧室に接続され、前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介してタンクに接続され、前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記第２油圧室に前記油圧源のみが接続され、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。
【００４８】
ブースト方式の油圧制御装置であって、前記第１ポートが、油圧源に接続され、前記第２ポートが、速度制御弁を介して第１油圧シリンダの第１油圧室に接続され、前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介して前記第２油圧シリンダに結合した第２油圧シリンダの第２油圧室に接続され、前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記第２油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。
【００４９】
また、２段油圧源方式の油圧制御装置であって、前記第１ポートが、前記油圧シリンダに接続され、前記第２ポートが、速度制御弁を介して第１油圧源に接続され、前記第３ポートが、増圧時間制御弁を介して第２油圧源に接続され、前記可動スリーブを摺動し前記第１通路を前記第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記可動スリーブを反対方向に摺動し前記第２通路を前記第３ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。
【００５０】
差動方式と２段油圧源方式の油圧制御装置であって、前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートと、前記第１通路及び前記第２通路を有する前記可動スリーブとをそれぞれ含み、該可動スリーブが同時に駆動される第１切換制御装置と第２切換制御装置を有し、前記第１切換制御装置の第１ポートを、溶融金属を射出成形する油圧シリンダの第１油圧室に接続し、前記第１切換制御装置の第２ポートを、速度制御弁を介して第１油圧源に接続し、前記第１切換制御装置の第３ポートを、増圧時間制御弁を介して第２油圧源に接続し、前記第２切換制御装置の第１ポートを前記油圧シリンダの第２油圧室に接続し、前記第２切換制御装置の第２ポートを前記油圧シリンダの第１油圧室に接続し、前記第２切換制御装置の第３ポートをタンクに接続し、前記第１及び第２切換制御装置の前記各可動スリーブを共に摺動し前記各第１通路を前記各第２ポートに整合したとき、前記第１油圧シリンダを前記射出成形時の速度制御工程とし、前記第１及び第２切換制御装置の前記各可動スリーブを共に反対方向に摺動し前記各第２通路を前記各第３ポートに整合したとき、前記油圧シリンダを前記射出成形時の増圧制御工程とすることとした。
【００５１】
【発明の実施の形態】
次に、溶融金属を射出成形するときにおける速度制御工程から増圧制御工程に切り換える本発明の実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００５２】
従来の射出成形の油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるために、独立制御される２つのバルブを用いていたため、それらのバルブの制御には、バラツキがあり、その切換を適切なタイミングで行うことができなった。そこで、本実施形態の油圧制御回路に使用するバルブは、これら２つのバルブの切換機能を一つの切換バルブに纏めることとした。そして、この切換バルブにおいて、切換が円滑に行われ、その切換に要する時間をできるだけ短縮する工夫を施した。
【００５３】
図１に、本実施形態が適用される油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程へ切換制御するための切換バルブに関する具体的な構成を示した。同図では、切換バルブ１００について、その断面で示しており、さらに、該切換バルブ１００を作動させるパイロット制御バルブ２００についても、記号化して示している。
【００５４】
切換バルブ１００は、バルブボディ１０１をベースとしており、バルブボディ１０１は、適当な肉厚を有した軸方向に長い有底円筒形状をなし、その内周面を摺動する可動スリーブ１１１を収納している。バルブボディ１０１の端部には、Ｐポート１０２が開口しており、その他端部には、加速圧力形成部１２０が備えられている。そして、バルブボディ１０１の円筒壁部には、Ａポート１０３とＢポート１０４が開口している。
【００５５】
バルブボディ１０１内に収納される可動スリーブ１１１は、軸方向円筒状に形成され、内部が空洞になっている。可動スリーブ１１１の円筒壁体には、軸方向に摺動して移動することによってＡポート１０３と整合し、可動スリーブ１１１の内部に通じる通路１１２と、Ｂポート１０４と整合し、内部に通じる通路１１３とが設けられている。可動スリーブ１１１が移動して、通路１１２がＡポート１０３に重なるときには、Ｐポート１０２とＡポート１０３との間に、油の流れが形成される。また、通路１１３がＢポート１０４に重なるときには、Ｐポート１０２とＢポート１０４との間に油の流れが形成される。可動スリーブ１１１の移動によって、このどちらかの油の流れが形成されるようになっている。
【００５６】
さらに、バルブボディ１０１の円筒壁部には、Ｂポート１０４から離れた位置に、パイロット圧力室が形成されている。このパイロット圧力室は、第１パイロット圧力室１０５と第２パイロット圧力室１０６からなり、各圧力室は、バルブボディ１０１の円筒壁部に設けられた内周凹部と、可動スリーブ１１１の外周面とで形成されている。この円筒壁部に形成された内周凹部の直径ＤＰは、可動スリーブ１１１の直径ＤＯより大きくなっている。そして、パイロット圧力室は、可動スリーブ１１１の外周面に取り付けられたパイロットピストン１１４によって、第１パイロット圧力室１０５と第２パイロット圧力室１０６とに仕切られている。
【００５７】
バルブボディ１０１の円筒壁部には、第１パイロット圧力室１０５に油を注入又は引き抜きするための流路ａ１が設けられ、また、第２パイロット圧力室１０６にたいしても、油を注入又は引き抜きするための流路ｂ１が設けられている。そこで、流路ａ１から第１パイロット圧力室１０５に油を注入し、流路ｂ１から第２パイロット圧力室１０６の油を抜けば、可動スリーブ１１１が、図１で見て、右方向に移動し、通路１１２がＡポート１０３に整合するようになり、反対に、流路ａ１から第１パイロット圧力室１０５に油を抜き、流路ｂ１から第２パイロット圧力室１０６に油を注入すると、可動スリーブ１１１が、図１で見て、左方向（図中の矢印方向）に移動し、通路１１３がＢポート１０３に整合するようになる。
【００５８】
パイロット圧力室を、以上のような構成によって、バルブボディ１０１の円筒壁部の内周側に形成するだけでも、例えば、Ｐポート１０２からＡポート１０３に流れている油の流れを、Ｐポート１０２からＢポート１０３への油の流れに切り換えることができる。そして、通路１１２と通路１１３の開口位置を、Ａポート１０３とＢポート１０４との位置関係を適宜設計しておけば、流路ａ１と流路ｂ１の油量を調整することにより、Ｐポート１０２、Ａポート１０３、Ｂポート１０４の３通路を連通させることも可能である。
【００５９】
上述したパイロット圧力室の構成では、流路ａ１と流路ｂ１に流す油の量が一定であるとすると、可動スリーブ１１１の移動速度は、左右方向で同じである。しかし、油の流れをＡポート１０３からＢポート１０４に切り換えるときには、早くする必要がある。この場合に対応するため、第２パイロット圧力室１０６を形成する可動スリーブ１１１の外周直径ＤＳを、可動スリーブ１１１における他の部分の外周直径ＤＯより大きくしてやる。つまり、パイロット圧力室に係る各直径の関係を、ＤＯ＜ＤＳ＜ＤＰのようにする。この様にすると、流路ａ１と流路ｂ１に流れる油量が一定ならば、可動スリーブ１１１の移動は、左方向の方が右方向より早くなる。
【００６０】
なお、図１に示された切換バルブ１００のＰポート１０２側を下にして、軸方向を鉛直にして設置された場合には、可動スリーブ１１１の自重自体が、可動スリーブ１１１の移動に影響を与えるが、パイロット圧力室に係る各直径の大きさの関係を上記のようにすると、可動スリーブ１１１を上方の位置に保持しやすく、また、可動スリーブ１１１を下方に移動させるときには、その移動速度をより早くさせるという利点がある。
【００６１】
一方、図１の切換バルブ１００の軸方向を水平にして設置した場合に、可動スリーブ１１１の移動を、さらに早くするための工夫として、バルブボディ１０１のＰポート１０２の反対側に、加速圧力形成部１２０を備えた。この加速圧力形成部１２０は、可動スリーブ１１１の移動開始時の短時間だけ、可動スリーブ１１１自体を押圧するものであり、これによって、可動スリーブ１１１が動き始めるときの慣性に打ち勝ち、立ち上がる速さを早めることができる。結果として、切り換えバルブ１００の切換時間の短縮を図ることができる。
【００６２】
加速圧力形成部１２０は、加速圧力室内で僅かな距離Ｓ１だけ移動可能な直径ＤＡの加速用ピストン１２１を有しており、そして、加速用ピストン１２１の端部には、可動スリーブ１１１がバルブボディ１０１内で一番右側に位置したとき、可動スリーブ１１の最端部に接する当接板１２２を設けている。なお、直径ＤＡの大きさは、可動スリーブ１１１の直径ＤＯより小さくしてある。
【００６３】
加速圧力室の加速用ピストン１２１のヘッド側には、僅かな空隙を設け、ここに流路ｂ１に連通する流路ｂ２を配設する。また、距離Ｓ１の空隙を設けた側には、油を出入りさせる流路ｂ３を配設する。
【００６４】
このような加速圧力形成部１２０が、切換バルブ１００に備えられていると、Ａポート１０３側からＢポート１０４側に切り換える場合、可動スリーブ１１１を左方向に移動させるときに流路ｂ１に油が注入されるが、このとき、流路ｂ１に連通する流路ｂ２にも、油が注入される結果、加速用ピストン１２１も加圧される。この加速用ピストン１２１が加圧されることにより、当接板１２２が距離Ｓ１の間だけ、可動スリーブ１１１を押すことになる。このときには、流路ｂ１に油が注入され、第２パイロット圧力室１０６にも油が注入されるので、パイロットピストン１１４によって、可動スリーブ１１１が左方向に動き出そうとしている。
【００６５】
したがって、可動スリーブ１１１が最右端の位置から移動を開始するとき、可動スリーブ１１１には、パイロット圧力室の押圧力に加えて、加速圧力形成部１２０の押圧力が作用することになり、可動スリーブ１１１の立上り速度を早くすることができる。結果として、加速圧力形成部１２０の設置は、切換バルブ１００の切換時間を短縮することになる。
【００６６】
以上で、本実施形態に係る切換バルブ１００本体の構成について説明したが、次に、切換バルブ１００の切換を制御するパイロット制御バルブ２００について説明する。このパイロット制御バルブ２００は、図１に、その構成を記号化して示されている。
【００６７】
パイロット制御バルブ２００は、切換バルブ１００に設けられた流路ａ１と流路ｂ１とに、油を注入し又は引き抜きするためのバルブであり、この制御を行うためは、電磁駆動部２０４及び２０５を備えている。電磁駆動部２０４及び２０５は、駆動電源２０６で駆動制御され、３つの接続ポート部２０１乃至２０３を切り換える。この切換は、マイコン制御による指令信号が駆動指令入力端子２０７に送信されることによって行われる。なお、切換駆動指令を発信する条件要素には、時間・位置・圧力・速度があり、これらの要素の内、単独又は複数の組合せで構成される。
【００６８】
このパイロット制御バルブ２００は、４つのポートを有しており、Ｐ１ポートには、一定油圧の圧力源が接続され、もう一つには、引き抜いた油を溜めるタンクが接続される。Ａ１ポートは、流路ａ１に、そして、Ｂ１ポートは、流路ｂ１にそれぞれ接続される。
【００６９】
ここで、パイロット制御バルブ２００が接続ポート部２０１に駆動制御された場合には、一定油圧の油がＢ１ポートを通って流路ｂ１に注入され、流路ａ１から油を抜くことになるので、可動スリーブ１１１が左方向に加速駆動される。反対に、接続ポート部２０３に駆動制御されたときには、一定油圧の油は、Ａ１ポートを通って流路ａ１に注入され、流路ｂ１から油が抜かれるので、可動スリーブ１１１は、右方向に移動される。このとき、加速用ピストン１２１が、流路ｂ１から油が抜かれることにより、次の加速に備えて元の位置に戻る。
【００７０】
ところで、例えば、可動スリーブ１１１を右端の位置で止めたときには、パイロット制御バルブ２００は、接続ポート部２０２に駆動制御される。この接続ポート部２０２は、Ｐ１ポートからの一定油圧の油がＡ１ポートとＢ１ポートの両方に流れるように、例えば、それぞれ１／２ずつ流れるように接続されている。そのため、可動スリーブ１１１の停止時には、Ａ１ポートが流路ａ１に、Ｂ１ポートが流路ｂ１に微小通路で接続される。
【００７１】
そこで、次に、右端にある可動スリーブ１１１を左方向に移動させるときに、パイロット制御バルブ２００は、接続ポート部２０２から接続ポート部２０１に切換駆動されることになるが、この切り換え直前までは、流路ａ１と流路ｂ１とには、Ｐ１ポートから一定油圧の５０％がかかっているので、切換後において、流路ｂ１にかかる油圧が１００％に立ち上がるのに必要な時間を、５０％分短くすることができる。
【００７２】
したがって、パイロット制御バルブ２００において、可動スリーブ１１１の停止時に、Ａ１ポートとＢ１ポートのそれぞれに油圧を印加するようにしたので、このようなパイロット制御バルブ２００の制御の工夫によって、可動スリーブ１１１を停止状態から移動開始するまでの立上り時間を短縮することができる。結果として、切換バルブ１００におけるＡポート１０３からＢポート１０４への切換、又はその逆の切換に要する時間を短くすることができる。
【００７３】
次に、図１に示された本実施形態による切換バルブ１００を、図９に示される差動方式の油圧制御回路に適用した第１の実施形態について、その具体例を、図２に示した。同図において、油圧制御回路に組み込まれた切換バルブ１００は、切換バルブ１８として、切換機能による記号方式で示した。油圧シリンダに関する油圧制御回路における速度制御工程と増圧制御工程との油の流れは、基本的に変わっていないので、図２に示した油圧制御回路における切換バルブ１８以外の各要素は、図９の場合と同じものを使用しており、同じものには、同じ符号を付した。
【００７４】
そこで、本実施形態による切換バルブ１８を使用した差動方式の油圧制御回路の作動について説明する。切換バルブ１８のＰポートは、油圧シリンダ１１の第２油圧室Ｒ１に接続され、Ａポートは、第１油圧室Ｈ１と速度制御バルブ１６に接続され、さらに、Ｂポートは、増圧制御バルブ１７に接続されているものとする。
【００７５】
先ず、油圧シリンダ１１のピストンロッド１３を速度制御する場合には、従来の差動方式油圧制御回路では、バルブ１４をＯＮ状態に、バルブ１５をＯＦＦ状態に制御して、油圧源ＡＣＣ１からの油を第１油圧室Ｈ１に注入し、第２油圧室Ｒ１の油を第１油圧室Ｈ１に戻すようにしていた。図２の差動方式油圧制御回路では、バルブ１４のＯＮ状態とバルブ１５のＯＦＦ状態との機能を実現するため、パイロット制御バルブ２００を接続ポート部２０３に切換駆動し、可動スリーブ１１１を右方向に移動させる（図１に示した位置）。可動スリーブ１１１が所定位置に停止したならば、接続ポート部２０３から接続ポート部２０２に切り換えておく。この様に、切換バルブ１８が切換制御されると、Ｐポートから第２油圧室Ｒ１の油が、Ａポートを通って第１油圧室Ｈ１に戻り、速度制御工程に入る。
【００７６】
油圧源ＡＣＣ１に蓄積された油が、速度制御用バルブ１６を通って、油圧シリンダ１１の第１油圧室Ｈ１に入る（この場合、バルブ１６の開度は、低速である）。ピストンロッド１３は、左方向に動くので、第２油圧室Ｒ１の油は、バルブ１４を通って第１油圧室Ｈ１に入る。ピストンロッド１３が位置ｐ１相当の所へ移動したとき、高速射出の指令が出され、速度制御用バルブ１６が急激に開度を開き（時間は、０．０１秒）、ピストンロッド１３の速度は、高速となる。油の通路は、低速の場合と同じである。ピストンロッド１３が位置ｐ２相当の所に近づいたときには、溶融金属Ｍの流れ抵抗が急増するので、速度は、急激に低下すると共に、メタル圧ＰＭも流れ抵抗に比例して、上昇する。この時間も、０．０１秒程度である。油圧制御回路のままの出力は、ピストンのロッド径ｄに相当する出力が最大であり、増圧メタル圧値（ＰＭ）には達しない。従って、位置ｐ２の直前で、切換バルブ１８を作動させ、ピストン径Ｄに相当する出力値が必要となる。
【００７７】
次いで、図１３に示されるメタル圧ＰＭの特性が得られるように、時間ｔ３まで速度制御工程が続くが、この時間ｔ３のタイミングで速度制御工程から増圧制御工程に切り換えられる必要がある。従来の差動方式制御回路では、バルブ１４とバルブ１５とを独立してＯＮ・ＯＦＦ状態の切換制御を行っていたため、これらのバルブに存在する動作バラツキの影響で、所望するメタル圧ＰＭが得られない。
【００７８】
そこで、図２に示した油圧制御回路では、切換バルブ１８のパイロット制御バルブ２００において、接続ポート部２０２から接続ポート部２０１への切換制御が行われる。この切換前では、接続ポート部２０２が接続されていたので、接続ポート部２０１に切り換えられたとき、可動スリーブ１１１は、加速圧力の付加と、立上り時間の短縮との相乗効果によって、極めて短時間で左方向に移動することができ、Ｐポート１０２からの油の流れが、Ａポート１０３方向からＢポート１０４方向に極めて短時間の間に切り換えられる。
【００７９】
ここで、可動スリーブ１１１に設けた通路１１２と通路１１３の間隔と、バルブボディ１０１に設けたＡポート１０３とＢポート１０４の間隔とを適宜調整して配設されると、上述の油に係る流れ方向の切換途中において、通路１１２が、Ａポート１０３に整合している間に、通路１１３の開口がＢポート１０４に臨む状態が存在する。この状態は、油の流れが、Ａポート１０３方向からＢポート１０４方向に完全に切り換えられる前に、図２の切換バルブ１８に示されるように、Ｐポート１０２、Ａポート１０３、Ｂポート１０４のいずれにも連通する中間状態となる。これにより、油の流れ方向が、上述した極めて短時間の間においても、徐々に切り換えられることになり、油の流れを瞬断させることがなく、円滑な切換を実現できる。
【００８０】
この様にして、切換バルブ１８の駆動制御によって、油圧シリンダ１１に係る速度制御工程から増圧制御工程へと切り換えられることになるが、この切換バルブ１８における切換が、時間ｔ３に合ったタイミングで行われるためには、パイロット制御バルブ２００の制御特性上の遅れを考慮し、パイロット制御バルブ２００への駆動指令信号は、時間ｔ１のタイミングで入力端子２０７に送信するようにする。
【００８１】
そして、パイロット制御バルブ２００が、接続ポート部２０１に切換制御されると、可動スリーブ１１１が左方向の最終的な所定位置まで移動し、時間ｔ１において、通路１１２は、Ａポート１０３と完全に切断され、通路１１３がＢポート１０４と完全に整合することになる。切換バルブ１８における切換が、この状態になると、第２油圧室Ｒ１の油が抜かれる状態となり、第１油圧室Ｈ１には、油圧源ＡＣＣ１の油圧がかかることになり、油圧シリンダ１１が、増圧制御工程に移行する。
【００８２】
以上のように、第１の実施形態によれば、図２に示した差動方式油圧制御回路に切換バルブ１８として、図１に示される構成の切換バルブ１００を使用して、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるようにしたので、制御用の油の流れを、短時間で、しかも、円滑に切り換えられ、図１３に示されるような所望のメタル圧ＰＭの特性を得ることが可能となり、切換タイミングについても、正確に設定することができる。そのため、ダイカストマシンで射出成形される製品の品質を向上でき、品質管理が容易となる。
【００８３】
これまで、図１に示した本実施形態による切換バルブ１００を差動方式の油圧制御回路に適用した場合について、説明してきたが、他の方式であるブースト方式又は２段油圧源方式の油圧制御回路に切換バルブ１００を適用する場合も、図２の差動方式油圧制御回路の場合と同様である。図３に、第２の実施形態として、ブースト方式の油圧制御回路の場合、図４に、第３の実施形態として、２段油圧源方式の油圧制御回路の場合をそれぞれ示した。
【００８４】
この第２及び第３の実施形態による油圧制御回路においては、従来には、独立制御されていた２つのバルブの代わりに、切換バルブ１００に置き換えたものであり、基本的な速度制御工程から増圧制御工程への切換動作は、図２に示した差動方式の油圧制御回路における切換動作と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
【００８５】
一方、第４の実施形態として、図１２に示した差動方式と２段油圧源方式を組み合わせた複合方式の油圧制御回路において、図１に示した本実施形態の切換バルブ１００を適用した場合を、図５に示した。図５に示される油圧制御回路は、図１２に示した従来の油圧制御回路における基本的構成を採用しているが、バルブ４４とバルブ４５を、切換バルブ５１に、そして、バルブ４６とバルブ４７を、切換バルブ５２にそれぞれ置き換えていることが特徴である。図５では、切換バルブ５１及び５２について、簡略なバルブ記号で示したが、それぞれの切換バルブ自体の構成は、図１に示される切換バルブ１００と同じものであり、図２に示された切換バルブ１８と同様の作動記号で表している。
【００８６】
切換バルブ５１に関して、Ｐポート１０２は、油圧シリンダ４１の第２油圧室Ｒ４に、Ａポート１０３は、第１油圧室Ｈ４に、そして、Ｂポート１０３は、油溜めタンクに接続される。また、切換バルブ５２に関して、Ｐポート１０２は、第１油圧室Ｈ４に、Ａポート１０３は、第１油圧源ＡＣＣ４１に、そして、Ｂポート１０４は、第２油圧源ＡＣＣ４２にそれぞれ接続される。
【００８７】
切換バルブ５１及び５２における個々の切換動作は、図１に示した切換バルブ１００と同様であり、それぞれの切換制御のために、パイロット制御バルブ２００が接続されており、それらのパイロット制御バルブ２００の切換制御は、マイコンで生成された駆動指令信号に基づいて行われる。
【００８８】
油圧シリンダ４１を速度制御工程の状態にするには、切換バルブ５２のパイロット制御バルブ２００を接続ポート部２０３の状態に切換制御し、第１油圧源ＡＣＣ４１から第１油圧室Ｈ４に油を注入し、切換バルブ５１のパイロット制御バルブ２００において接続ポート部２０３の状態に切換制御し、第２油圧室Ｒ４の油が第１油圧室Ｈ４に流れ込むようにする。そして、各パイロット制御バルブ２００は、接続ポート部２０３から接続ポート部２０２の状態に駆動される。
【００８９】
そこで、油圧シリンダ４１を速度制御工程から増圧制御工程に切換制御する場合には、実際の切換タイミング時間ｔ３より早めの時間ｔ１において、マイコンから、各パイロット制御バルブ２００に駆動指令信号を同時に送信する。そうすると、切換バルブ５１と５２の各パイロット制御バルブ２００において、接続ポート部２０２から接続ポート部２０１の状態へ共に駆動制御される。
【００９０】
このときに、切換バルブ５１と５２において、可動スリーブ１１１が、短時間で、左方向に駆動され、Ｐポート１０２、Ａポート１０３、Ｂポート１０４が共に連通状態を経た後、Ｐポート１０２とＢポートとが完全に連通した状態に切り換えられる。そこで、第２油圧室Ｒ４の油が、タンクに抜かれる状態となり、第１油圧源ＡＣＣ４１から高圧の第２油圧源ＡＣＣ４２の油圧が、第１油圧室Ｈ４に印加される。
【００９１】
この様に、一連の切換バルブの作動制御によって、油圧シリンダ４１を速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるようにしたので、第１の実施形態の場合と同様に、制御用の油の流れを、短時間で、しかも、円滑に切り換えられ、増圧時のより高い所望のメタル圧ＰＭの特性を得ることが可能となり、切換タイミングについても、正確に設定することができる。そのため、ダイカストマシンで射出成形される製品の品質を向上でき、品質管理も容易になる。
【００９２】
そこで、第４の実施形態による油圧制御回路における圧力特性を、図６のグラフに示した。図６に示したグラフの表示方法は、図１３に示した圧力特性のグラフの場合と同様である。ＰＨは、第１油圧室Ｈ４の油圧を、ＰＲは、第２油圧室Ｒ４の油圧を、そして、ＰＭは、金属スリーブ４内でのメタル圧をそれぞれ示している。Ｖは、油圧シリンダ４１のピストンロッド４３の移動速度を表している。
【００９３】
図６において、時間ｔ３が、油圧制御回路における速度制御工程から増圧制御工程に切り換えられるタイミングを示しており、これらの工程が、このタイミングで切り換わるように、各パイロット制御バルブ２００に、時間ｔ１で切換駆動指令が発せられる。
【００９４】
図６に示された圧力特性と、図１３に示された圧力特性とを比較したとき、大きく異なる点は、増圧制御工程での油圧ＰＨである。第１の実施形態の差動方式においては、第１油圧室Ｈ１の油圧が、油圧源ＡＣＣ１に依存するものであったが、図６の第４の実施形態による複合方式の場合においては、第１油圧室Ｈ４に係る油圧は、時間ｔ３で、第１油圧源ＡＣＣ４１から第２油圧源ＡＣＣ４２による油圧に切り換えられており、増圧制御工程での油圧ＰＨは、第１油圧源ＡＣＣ４１の油圧より高くなる。
【００９５】
そのため、第４の実施形態による複合方式の油圧制御回路によれば、増圧制御工程に切換後のメタル圧ＰＭを、第１の実施形態の差動方式油圧制御回路におけるメタル圧ＰＭを一層高くすることができ、しかも、増圧に切り換え直後の立ち上がりを急峻にできる。したがって、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えたときの、時間ｔ３からｔ６までの増圧時間設定値を短くすることができる。
【００９６】
射出成形時の速度制御工程から増圧制御工程への切換に関しては、図１の本実施形態による切換バルブを使用することで、図２乃至図４に示される第１乃至第３の実施形態の油圧制御回路を形成したことにより、切換制御が大幅に改善されたが、上述した短所は、除かれていなかった。そこで、第４の実施形態による油圧制御回路とすることにより、メタル圧ＰＭ値の変更幅を大きくでき、かつメタル圧ＰＭ値が安定し、切換時間を最も短くできる。さらに、メタル圧ＰＭの立上りを滑らかにできると共に、メタル圧ＰＭ値を一定とすれば、ピストン径Ｄを小さくできるので、より高性能なダイカストマシンを提供することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の射出成形制御方法及びその切換制御装置によれば、従来の射出成形の油圧制御回路において、速度制御工程から増圧制御工程に切り換えるために、独立制御される２つのバルブを用いなければならなかったため、それらのバルブの制御には、バラツキがあり、その切換を適切なタイミングで行うことができなったのに対し、これら２つのバルブの切換機能を一つの切換制御装置に纏めることができたことにより、速度制御工程から増圧制御工程への切換制御が円滑に行われ、その切換タイミングがずれることがない。
【００９８】
また、切換制御装置の可動スリーブを駆動するパイロット圧力室において、該圧力室の第１圧力室と第２圧力室との面積を異ならせ、或いは、可動スリーブの移動開始時のみに加速を付加する加速圧力部を設けたので、速度制御工程から増圧制御工程への切換に要する時間を大幅に短縮することができた。
【００９９】
したがって、本発明によれば、溶融金属の射出成形時の速度制御工程から増圧制御工程への切換タイミングを変更することができ、その切換を円滑に行うことができるようになり、所望するメタル圧特性を得られるため、射出成形製品の品質を向上し、安定した品質管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形工程切換方法に適用される切換バルブの実施形態を説明する構成図である。
【図２】本実施形態の切換バルブを差動方式の油圧制御回路に組み込んだ第１の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。
【図３】本実施形態の切換バルブをブースト方式の油圧制御回路に組み込んだ第２の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。
【図４】本実施形態の切換バルブを２段油圧源方式の油圧制御回路に組み込んだ第３の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。
【図５】本実施形態の切換バルブを複合方式の油圧制御回路に組み込んだ第４の実施形態の射出成形工程切換方法を説明する図である。
【図６】図５に示した射出成形工程切換方法における圧力特性を説明する図である。
【図７】溶融金属を射出成形する工程を説明する図である。
【図８】溶融金属を射出成形しているときのメタル圧を説明する図である。
【図９】従来の差動方式の油圧制御回路を説明する図である。
【図１０】従来のブースト方式の油圧制御回路を説明する図である。
【図１１】従来の２段油圧源方式の油圧制御回路を説明する図である。
【図１２】従来の差動・２段油圧源方式の複合方式油圧回路を説明する図である。
【図１３】溶融金属を射出成形したときの圧力特性を説明する図である。
【符号の説明】
１…可動金型
２…固定金型
３…金型キャビティ
４…金属スリーブ
５…注入口
６…プランジャヘッド
７…プランジャロッド
８、１３、２３、２３’、３３、４３…ピストンロッド
１１、２１、２１’、３１、４１…油圧シリンダ
１２、２２、２２’、３２、４２…ピストン
１４、１５、２４、２５、３４、３５、４４、４５、４６、４７…バルブ
１６、２６、３６、４８…速度制御バルブ
１７、２７、３７、４９…増圧時間制御バルブ
１８、２８、３８、５１、５２、１００…切換バルブ
１０１…バルブボディ
１０２…Ｐポート
１０３…Ａポート
１０４…Ｂポート
１０５…第１パイロット圧力室
１０６…第２パイロット圧力室
１１１…可動スリーブ
１１２、１１３…通路
１１４…パイロットピストン
１１５…径大部
１２０…加速圧力形成部
１２１…加速用ピストン
１２２…当接板
２００…パイロット制御バルブ
２０１、２０２、２０３…接続ポート部
２０４、２０５…電磁駆動部
２０６…駆動電源
２０７…駆動指令入力端子
ａ１、ｂ１〜ｂ３…流路
ＡＣＣ１〜ＡＣＣ４２…油圧源
Ｈ１〜Ｈ４…第１油圧室
Ｒ１〜Ｒ４…第２油圧室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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