(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出プランジャを駆動する充填用シリンダ装置と前記充填用シリンダ装置に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置による昇圧方式の射出油圧回路を備えたダイカストマシンの射出制御方法において、
前記増圧用シリンダ装置に与える油圧を鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に圧力調整弁によって定量的に設定し、この油圧の前記増圧用シリンダ装置に対する流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御し、鋳造圧力をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２（但し、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間）に沿って昇圧させ、
前記鋳造圧力が上記の式により示されるような２次線状に昇圧するように前記可変流量絞り弁によって流量制御することを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のダイカストマシンの射出制御方法において、
射出スタートからストロークエンド手前の所定位置までは前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行い、前記射出プランジャが前記所定位置に到達したのちに請求項１に記載の制御を行うことを特徴とするダイカストマシンの射出制御方法。
【請求項３】
射出プランジャを駆動する充填用シリンダ装置と前記充填用シリンダ装置に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置による昇圧方式の射出油圧回路を備えたダイカストマシンの射出制御装置において、
前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行う位置フィードバック制御手段と、
前記増圧用シリンダ装置に与える油圧を鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に定量的に設定する圧力調整弁と、
前記圧力調整弁によって設定された油圧の前記増圧用シリンダ装置に対する流量を定量的に制御する可変流量絞り弁と、
前記可変流量絞り弁による流量制御量をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２（但し、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間）に沿って鋳造圧力が昇圧するようにプログラム制御する昇圧曲線プログラム制御手段と、を有し、
前記昇圧曲線プログラム制御手段は、昇圧開始時点からの所定経過時間毎に制御目標の圧力値を設定され、その各経過時間において鋳造圧力が、バリ臨界昇圧曲線である上記の式により示される２次線状に昇圧するように、各所定経過時間毎の制御目標圧力値になるように前記可変流量絞り弁の流量制御量を設定することを特徴とするダイカストマシンの射出制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイカストマシンの射出制御方法および装置に関するものであり、特にバリの発生がない高品質のダイカスト製品を生産するダイカストマシンの射出制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出プランジャを駆動する充填用シリンダ装置と前記充填用シリンダ装置に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置による昇圧方式の射出油圧回路を備えたダイカストマシンは既に知られている。
【０００３】
従来一般に、この種のダイカストマシンにおいては、まず射出プランジャを低速前進させて金型キャビティに対する溶湯の充填を開始し、充填用シリンダ装置の圧力が上昇すれば溶湯の先端が金型のケード部に到達したとして射出プランジャを高速前進させて金型キャビティに溶湯を高速充填し、充填用シリンダ装置の圧力が更に上昇するか、あるいは射出プランジャが所定位置にまで前進すれば、増圧用シリンダ装置より油圧を充填用シリンダ装置に与え、射出プランジャによる溶湯の加圧力を増大することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来のダイカストマシンでは、増圧用シリンダ装置より充填用シリンダ装置に与える油圧の流量は可変制御されず一定であるため、鋳造圧力の昇圧特性は、図４にて符号Ａで示されているように、溶湯凝固に追従してＰ＝√  ｛ａ（ｔ）｝で示されるような二次曲線になる。ただし、Ｐは鋳造圧力、ａは係数、ｔは時間である。
【０００５】
これに対し、バリの発生がないバリ臨界昇圧曲線は、図４にて符号Ｂで示されているように、Ｐ＝ａ（ｔ）2 で示されるような二次曲線になる。バリ臨界昇圧曲線がこのような二次曲線になるのは、換言すれば、初期段階では昇圧が徐々にゆっくり行われ、時間経過に伴い昇圧速度が加速されてよいのは、初期段階では、金型キャビティに充填された溶湯が凝固せず、溶湯の流動性が高くて金型の型合わせ面部の間隙に溶湯が流出し易く、時間の経過に伴い溶湯の凝固が進み、金型の型合わせ面間に溶湯が流出し難くなるからである。
【０００６】
従来のダイカストマシンでは、鋳造圧力の昇圧特性をバリ臨界昇圧曲線に漸近させることができず、高速鋳造を行おうとすると、あるいは型合わせ面の平面精度が悪い金型を使用すると、バリが発生し、高品質のダイカスト製品を生産することができない。
【０００７】
この発明は、従来のダイカストマシンに於ける上述の如き問題点に着目してなされたものであり、高速鋳造が行われても、また精度がよい金型が使用されなくてもバリの発生がない高品質のダイカスト製品を簡便に安定して生産することができるダイカストマシンの射出制御方法、およびこの方法の実施に使用される射出制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１による発明は、射出プランジャを駆動する充填用シリンダ装置と前記充填用シリンダ装置に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置による昇圧方式の射出油圧回路を備えたダイカストマシンの射出制御方法において、前記増圧用シリンダ装置に与える油圧を鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に圧力調整弁によって定量的に設定し、この油圧の前記増圧用シリンダ装置に対する流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御し、鋳造圧力をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２（但し、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間）に沿って昇圧させ、
前記鋳造圧力が上記の式により示されるような２次線状に昇圧するように前記可変流量絞り弁によって流量制御することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明によるダイカストマシンの射出制御方法では、増圧用シリンダ装置に与える油圧を圧力調整弁によって鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に設定し、この油圧の増圧用シリンダ装置に対する流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御することにより、充填用シリンダ装置の前進側に充満した作動油を圧縮する時間、すなわち昇圧時間が設けられ、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２ に沿って昇圧する。そして、上記の式で示される２次曲線に沿って鋳造圧力が昇圧し、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線に沿って昇圧することになる。
【００１０】
請求項２による発明は、請求項１に記載のダイカストマシンの射出制御方法において、射出スタートからストロークエンド手前の所定位置までは前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行い、前記射出プランジャが前記所定位置に到達したのちに、上述の請求項１に記載の制御を行うものである。
【００１１】
この発明によるダイカストマシンの射出制御方法では、射出スタートからストロークエンド手前の所定位置までは充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して射出プランジャの位置フィードバック制御を行い、射出プランジャが前記所定位置に到達したのちに、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２ に沿って昇圧するように、増圧用シリンダ装置に供給する油圧の流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御する。
【００１２】
請求項３による発明は、射出プランジャを駆動する充填用シリンダ装置と前記充填用シリンダ装置に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置による昇圧方式の射出油圧回路を備えたダイカストマシンの射出制御装置において、前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行う位置フィードバック制御手段と、前記増圧用シリンダ装置に与える油圧を鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に定量的に設定する圧力調整弁と、前記圧力調整弁によって設定された油圧の前記増圧用シリンダ装置に対する流量を定量的に制御する可変流量絞り弁と、前記可変流量絞り弁による流量制御量をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２（但し、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間）に沿って鋳造圧力が昇圧するようにプログラム制御するプログラム制御手段と、を有し、
前記昇圧曲線プログラム制御手段は、昇圧開始時点からの所定経過時間毎に制御目標の圧力値を設定され、その各経過時間において鋳造圧力が、バリ臨界昇圧曲線である上記の式により示される２次線状に昇圧するように、各所定経過時間毎の制御目標圧力値になるように前記可変流量絞り弁の流量制御量を設定することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によるダイカストマシンの射出制御装置では、位置フィードバック制御手段によって充填用シリンダ装置に対する油圧の給排が制御されることで射出プランジャの位置フィードバック制御が行われる。また圧力調整弁によって増圧用シリンダ装置に与える油圧が鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に定量的に設定され、圧力調整弁によって設定された油圧の増圧用シリンダ装置に対する流量が可変流量絞り弁によって定量的に制御され、その可変流量絞り弁による流量制御量が、プログラム制御手段によってバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線によって鋳造圧力が昇圧するようにプログラム制御される。そして、プログラム制御手段は、昇圧開始時点からの所定経過時間毎に制御目標の圧力値を設定され、その各経過時間において鋳造圧力が、バリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２で示されるような２次曲線に沿うように各所定経過時間毎の制御目標圧力値になるように前記可変流量絞り弁の流量制御量を設定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１はこの発明によるダイカストマシンの射出制御装置の一つの実施の形態を示している。図１において、１は射出プランジャ３を駆動する充填用シリンダ装置を、１１は充填用シリンダ装置１の前進側シリンダ室５に与える油圧を昇圧する増圧用シリンダ装置を各々示している。
【００１６】
充填用シリンダ装置１と増圧用シリンダ装置１１に対する油圧の給排を制御する油圧回路は、アキュームレータ２１と、油圧源３１と、電磁式の油圧源開閉弁３３と、プランジャ前進時にアキュームレータ２１の油圧を充填用シリンダ装置１の前進側シリンダ室５に供給するためのパイロットピストン付きチェック弁３５と、パイロットピストン付きチェック弁３５を選択的に強制開弁させる電磁パイロット油圧切換制御弁３７と、プランジャ前進時に充填用シリンダ装置１の後退側シリンダ室７より流出する油の流量を可変制御してプランジャ前進速度およびプランジャ位置を制御するパイロット油圧式のメインサーボ弁３９と、メインサーボ弁３９のパイロット油圧を調圧する電気油圧式パイロットサーボ弁４１と、プランジャ後退時に前進側シリンダ室５をドレン接続して後退側シリンダ室７を油圧源３１に接続する電磁式のプランジャ後退用油圧切換制御弁４３と、射出プランジャ３の位置を検出するリニア位置センサ４５と、前進側シリンダ室５の油圧を検出する油圧センサ４７と、後退側シリンダ室７の油圧を検出する油圧センサ４９と、増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５の油圧を検出する油圧センサ５１と、増圧用シリンダ油圧制御ユニット５３とを有している。
【００１７】
増圧用シリンダ油圧制御ユニット５３は、増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５と後退側シリンダ室１７に対する油圧の供給を切り換える電磁式油圧切換制御弁５５と、昇圧時にアキュームレータ２１の油圧を増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５に供給するためのパイロット付きチェック弁５７と、パイロット付きチェック弁５７を選択的に強制開弁させる電磁パイロット油圧切換制御弁５９と、前進側シリンダ室１５に供給する油圧を定量的に可変設定する電磁比例弁あるいは電気サーボ弁による圧力調整弁６５と、圧力調整弁６５によって設定された油圧の前進側シリンダ室１５に対する流量を定量的に制御する電磁比例弁あるいは電気サーボ弁による可変流量絞り弁６７とを有している。
【００１８】
図２は上述の油圧回路の動作を制御する電気制御系の一つの実施の形態を示している。
【００１９】
この電気制御系は、シーケンサを含むマイクロコンピュータによるプロセスコントローラ７０により構成され、位置フィードバック制御部７１と、最高到達圧力制御部７３と、昇圧曲線プログラム制御部７５と、キーボートのような入力部７７と、ＣＲＴや液晶ディスプレイパネルのように表示部７９とを含んでいる。
【００２０】
位置フィードバック制御部７１は、リニア位置センサ４５より射出プランジャ３の位置計測値を、油圧センサ４７、４９により前進側シリンダ室５、後退側シリンダ室７の各油圧計測値を入力し、射出スタートからストロークエンド手前の所定の制御パターン切替位置までは、電気油圧式パイロットサーボ弁４１へパイロット油圧指令信号を出力して射出プランジャ３の位置フィードバック制御を行う。
【００２１】
最高到達圧力制御部７３は、増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５に与える油圧が鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力になるように圧力調整弁６５へ圧力指令を出力する。この最高到達圧力制御部７３は、油圧センサ４７より前進側シリンダ室５の油圧の計測値を入力し、この計測値が許容値外であれば、次ショットの圧力指令値を補正して最高到達圧力が許容値に入るようにする。
【００２２】
昇圧曲線プログラム制御部７５は、射出プランジャ３が予め定められた制御パターン切替位置に到達すれば、前進側シリンダ室１５に対する油圧の流量をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線に沿って鋳造圧力が昇圧するように可変流量絞り弁６７へ流量指令を出力するものであり、昇圧開始時点からの所定経過時間毎に、例えば１０ｍｓｅｃ経過毎に、制御目標の圧力値を各々設定され、その各経過時点において鋳造圧力が各所定経過時間毎の制御目標圧力値になるように可変流量絞り弁６７の流量制御量を設定する。この制御目標圧力値は、図３に示されているようなディスプレイ表示のもとに対話式に入力設定することができる。
【００２３】
この場合、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間とし、図３に示されているように、Ｐ＝ａ（ｔ）2 により示されるような二次曲線状に昇圧するように可変流量絞り弁６７の流量制御量を設定することができる。
【００２４】
図３に示されている例では、制御目標圧力値が、１０ｍｓｅｃ経過時点で５ｋｇｆ／ｃｍ2 、２０ｍｓｅｃ経過時点で２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、３０ｍｓｅｃ経過時点で８０ｋｇｆ／ｃｍ2 、４０ｍｓｅｃ経過時点で２００ｋｇｆ／ｃｍ2 、５０ｍｓｅｃ経過時点で３５０ｋｇｆ／ｃｍ2 、６０ｍｓｅｃ経過時点で５９９ｋｇｆ／ｃｍ2 、８０ｍｓｅｃ経過時点で６００ｋｇｆ／ｃｍ2 （最高到達圧力）に設定されている。
【００２５】
可変流量絞り弁６７の流量制御量は、経過時点Ｔｎと次の経過時点Ｔｎ+1との制御目標圧力値の差（変化率）より決定できる。
【００２６】
また、昇圧曲線プログラム制御部７５は、油圧センサ５１より増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５の油圧の計測値を入力し、この計測値をフィードバック信号として各制御目標圧力設定点における鋳造圧力が制御目標圧力値になるよう、可変流量絞り弁６７の流量制御量をフィードバック補償することができる。
【００２７】
つぎに上述の構成による射出制御装置のプランジャ前進時の動作について説明する。プランジャ前進時には、まず、油圧源開閉弁３３が開位置、プランジャ後退用油圧切換制御弁４３が閉位置、油圧切換制御弁５５が前進位置に切り換えられている状態で、電磁パイロット油圧切換制御弁３７によってパイロットピストン付きチェック弁３５が強制開弁され、アキュームレータ２１の油圧が充填用シリンダ装置１の前進側シリンダ室５に供給され、準備が完了する。
【００２８】
射出プランジャ３の前進開始位置によりリニア位置センサ４５によって検出される高速切換位置までは、電気油圧式パイロットサーボ弁４１によってメインサーボ弁３９の開弁量が低速開弁位置（小開弁位置）に設定されることにより射出プランジャ３は所定の高速切換位置までは低速前進する。
【００２９】
射出プランジャ３が高速切換位置まで前進したことがリニア位置センサ４５によって検出されると、電気油圧式パイロットサーボ弁４１によってメインサーボ弁３９の開弁量が高速開弁位置（大開弁位置）に設定されることにより射出プランジャ３が制御パターン切替位置まで高速前進する。これにより金型キャビティに溶湯が高速充填される。
【００３０】
これにより射出プランジャ３が前進開始位置より制御パターン切替位置まで前進する間は、射出プランジャ３の位置と速度との関係は図３に符号Ｖで示されているようになる。
【００３１】
このように、射出プランジャ３が前進開始位置より制御パターン切替位置まで前進する間は、射出プランジャ３の位置と速度との関係で制御特性が設定され、この制御特性の設定も、図３に示されているようなディスプレイ表示のもとに対話式に入力設定することができる。
【００３２】
射出プランジャ３が制御パターン切替位置まで前進したことがリニア位置センサ４５によって検出されると、電磁パイロット油圧切換制御弁５９によってパイロット付きチェック弁５７が強制開弁され、アキュームレータ２１の油圧が増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５に供給され、射出プランジャ３の昇圧が開始される。
【００３３】
この時に増圧用シリンダ装置１１の前進側シリンダ室１５に供給される油圧は、圧力調整弁６５によって鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に設定され、また流量を可変流量絞り弁６７により定量的にプログラム制御される。これにより鋳造圧力が、バリの発生がないバリ臨界昇圧曲線に沿って昇圧するようになり、バリのは発生が回避される。
【００３４】
以上に於ては、この発明を特定の実施の形態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１によるダイカストマシンの射出制御方法においては、増圧用シリンダ装置に与える油圧を圧力調整弁によって鋳造圧力の最高到達圧力に対応する圧力に設定し、この油圧の増圧用シリンダ装置に対する流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御することにより、鋳造圧力をバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２（但し、Ｐ＝鋳造圧力、ａ＝係数、ｔ＝時間）に沿って昇圧制御することが可能になり、高速鋳造が行われても、また精度がよい金型が使用されなくてもバリの発生がない高品質のダイカスト製品を安定して生産することができる。そして、上記の式で示される２次曲線に沿って鋳造圧力を昇圧制御することが可能になり、高速鋳造が行われても、また精度がよい金型が使用されなくてもバリの発生がない高品質のダイカスト製品を簡便に安定して生産することができる。
【００３６】
請求項２によるダイカストマシンの射出制御方法においては、射出スタートからストロークエンド手前の所定位置までは前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行い、前記射出プランジャが前記所定位置に到達したのちに、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２に沿って昇圧するように、増圧用シリンダ装置に供給する油圧の流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御するから、溶湯の充填と昇圧とが適切に行われ、高速鋳造が行われても、また精度がよい金型が使用されなくてもバリの発生がない高品質のダイカスト製品を簡便に安定して生産することができる。
【００３７】
請求項３によるダイカストマシンの射出制御装置においては、射出スタートからストロークエンド手前の所定位置までは前記充填用シリンダ装置に対する油圧の給排を制御して前記射出プランジャの位置フィードバック制御を行い、前記射出プランジャが前記所定位置に到達したのちに、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線に沿って昇圧するように、増圧用シリンダ装置に供給する油圧の流量を可変流量絞り弁により定量的にプログラム制御するから、溶湯の充填と昇圧とが適切に行われ、高速鋳造が行われても、また精度がよい金型が使用されなくてもバリの発生がない高品質のダイカスト製品を簡便に安定して生産することができる。そして、プログラム制御手段は、昇圧開始時点からの所定経過時間毎に制御目標の圧力値を設定され、その各経過時間において鋳造圧力が各所定経過時間毎の制御目標圧力値になるように可変流量絞り弁の流量制御量を設定し、鋳造圧力がバリの発生がないバリ臨界昇圧曲線であるＰ＝ａ（ｔ）２に沿って昇圧するように、増圧用シリンダ装置に供給する油圧の流量をプログラム制御することが容易に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるダイカストマシンの射出制御装置の一つの実施の形態を示す油圧回路図である。
【図２】  この発明によるダイカストマシンの射出制御装置の油圧回路の動作を制御する電気制御系の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
【図３】  この発明によるダイカストマシンの射出制御装置における射出条件設定画面を示す説明図である。
【図４】  従来のダイカストマシンにおける鋳造圧力の昇圧特性とバリ臨界昇圧曲線との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  充填用シリンダ装置
１１  増圧用シリンダ装置
２１  アキュームレータ
３１  油圧源
３５  パイロットピストン付きチェック弁
３９  メインサーボ弁
４３  プランジャ後退用油圧切換制御弁
４５  リニア位置センサ  ４７、４９、５１  油圧センサ
５３  増圧用シリンダ油圧制御ユニット
５５  油圧切換制御弁
５７  パイロット付きチェック弁
６５  圧力調整弁
６７  圧力可変流量絞り弁
７１  位置フィードバック制御部
７３  最高到達圧力制御部
７５  昇圧曲線プログラム制御部
７７  入力部
７９  表示部
【図１】
0003927614.tif 000002
【図２】
0003927614.tif 000003
【図３】
0003927614.tif 000004
【図４】
0003927614.tif 000005