(57)【要約】【課題】  近年のダイカスト鋳造業界では、鋳造品の高品質化のため、高速射出と高い昇圧圧力が実現できるコンパクトな射出装置が要望されている。【解決手段】  射出ピストンの動作により溶湯を金型キャビティへ射出充填する充填工程中に、射出ピストンのヘッド側へ作動油を供給する充填用アキュムレータと、充填工程完了後の昇圧工程中に射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された高圧の作動油を供給する昇圧用アキュムレータと、昇圧用アキュムレータに高圧作動油を畜圧するためのブースタと、ブースタを動作させるための昇圧用アキュムレータ畜圧弁とを備えたダイカストマシンの射出装置であって、ブースタは１つのヘッド室と２つのロッド室からなるブースタ本体と、両ロッド式のブースタピストンとから構成され、ブースタピストンの往復運動にともない２つのロッド室から交互にかつ連続的に高圧の作動油を吐出可能である構造とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出ピストンの動作により溶湯を金型キャビティへ射出充填する充填工程中に、前記射出ピストンのヘッド側へ作動油を供給する充填用アキュムレータと、充填工程完了後の昇圧工程中に前記射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された高圧の作動油を供給する昇圧用アキュムレータと、前記昇圧用アキュムレータに高圧の作動油を畜圧するためのブースタと、前記ブースタを動作させるための昇圧用アキュムレータ畜圧弁とを備えたダイカストマシンの射出装置において、
前記ブースタは、１つのヘッド室と２つのロッド室からなるブースタ本体と、両ロッド式のブースタピストンとから構成され、前記ブースタピストンの往復運動にともない前記２つのロッド室から交互にかつ連続的に高圧の作動油を吐出可能であることを特徴とする、
ダイカストマシンの射出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のダイカストマシンの射出装置を用いた前記昇圧用アキュムレータの畜圧工程制御方法であって、
前記昇圧用アキュムレータ畜圧弁の励磁と消磁を繰り返すことにより、前記ブースタピストンを往復運動させ連続的に高圧の作動油を吐出して、前記昇圧用アキュムレータを畜圧するとともに、前記昇圧用アキュムレータの圧力を圧力センサーで測定し、測定圧力が設定畜圧値に達すると畜圧工程を終了することを特徴とする、
ダイカストマシンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムなどの溶湯を金型キャビティ内に射出充填し、金属製の部品を鋳造するダイカストマシンの射出装置に係り、昇圧用アキュムレータを畜圧するためのブースタ装置及びその制御方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、横型のダイカストマシンによる一般的なダイカスト鋳造装置及び方法を、図４を用いて説明する。
ダイカストマシン（鋳造装置）２００は、金型装置２０１と、射出シリンダー２０２とを具備しており、金型装置２０１においては、対向する一対の固定プラテン２２０と可動プラテン２２１との間に、固定金型２１８と可動金型２１９が設けられている。固定金型２１８と可動金型２１９は、固定プラテン２２０と可動プラテン２２１などで構成される型締装置により閉じられることにより、その間にキャビティ（空洞）２２２を形成し、キャビティ２２２内にアルミニウム（ＡＬ）などの溶湯が射出充填されて、鋳造成形品が製造される。アルミ溶湯を射出充填するために、射出シリンダー２０２が設けられており、固定プラテン２２０には、アルミ溶湯が貯められるプランジャースリーブ２１７が設けられて、プランジャースリーブ２１７は、固定プラテン２２０及び固定金型２１８を貫通して、キャビティ２２２に流体連絡する。
【０００３】
射出シリンダー２０２は、アルミ溶湯を射出するための油圧駆動の往復動ピストン／シリンダーである。射出シリンダー２０２は、射出シリンダー本体２１６とピストン２０３とを具備する。ピストン２０３は、プランジャースリーブ２１７に係合する。ピストン２０３は、図４において左端にシリンダーピストンヘッド２１５を具備し、そのシリンダーピストンヘッド２１５と一体化しているピストンロッド２１４に射出カップリング２１３でプランジャーロッド２１２が連結され、その先にプランジャーチップ２１１が取り付けられている。プランジャーチップ２１１は、プランジャースリーブ２１７内に嵌合し、プランジャースリーブ２１７内で往復運動して、プランジャースリーブ２１７内のアルミ溶湯を圧送することにより、アルミ溶湯をキャビティ２２２内に射出充填する。
本実施の形態において、射出シリンダー２０２は、油圧式であるので、作動油をシリンダー本体２１６のヘッド側に供給して、シリンダーピストンヘッド２１５及びピストンロッド２１４を駆動し、プランジャースリーブ２１７に貯められたアルミ（ＡＬ）溶湯をプランジャーチップ２１１で押して、固定金型２１８、可動金型２１９から形成されるキャビティ（空洞）２２２に射出充填して鋳造成形する。
【０００４】
ここで、溶湯をキャビティ内に射出充填する際の射出速度や射出圧力を、適切に設定し制御することが、良品を鋳造するためには極めて重要である。
一般的な鋳造の射出速度と射出圧力のパターンを、図５を用いて説明する。図５の射出圧力は、射出シリンダーのヘッド室の圧力である。
射出充填が開始される前の給湯工程において、図示せぬ給湯装置により溶湯が射出スリーブ２１７内に注湯され、射出開始状態となる。（図４参照）
【０００５】
この状態から、図５に示すように、まず低速の射出速度でプランジャーチップ２１１を前進させ、射出スリーブ２１７の内部で溶湯が波立ち空気を巻き込まないようにする。プランジャーチップ２１１が前進し、溶湯が射出スリーブ２１７の上壁まで達し更に湯面がキャビティ２２２の入り口近傍まで上昇すると、高速射出に切替えられる。（射出ストロークセンサの位置検知による）
高速射出工程では、プランジャーチップ２１１等を一気に加速し、高速でキャビティ２２２内に溶湯を射出充填する。これは、溶湯が低温であるキャビティ２２２の表面に接触すると瞬時に凝固するためであり、できるだけ高速で凝固する前に充填することが、良品の鋳造のためには望ましい。
そして、キャビティ２２２内に溶湯が完全に充填する直前なると、サージ圧によるバリの発生を防止するため射出速度は下げられる。
キャビティ２２２内に溶湯が完全に充填すると、射出圧力（射出シリンダーのヘッド側圧力）が上昇するので、圧力センサの測定値が設定切替圧力以上になった時に、次の昇圧工程に切替える。
昇圧工程では、あまり早く圧力を上昇させるとバリが発生し、また遅いと引け巣が発生するので、適切な昇圧速度で上昇させる。また、空気の巻き込みによる空洞や引け巣を押し潰すため高い圧力まで昇圧することが必要である。そして、高い昇圧圧力で一定時間保持し、溶湯が凝固冷却して収縮する分、プランジャーチップ２１１を前進させる。
【０００６】
このような高速射出と高い昇圧圧力を実現するため、射出用と昇圧用の２つのアキュムレータを備えた射出装置が考案されている。さらに、鋳造品品質の向上を目的に昇圧圧力をより高くするため、昇圧用のアキュムレータを高圧に畜圧する装置および方法も考案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、油圧ポンプから吐出された作動油を、片ロッド式の増圧（昇圧）用ブースタの大径側油室に導入し、小径側油室から高圧にブーストされた作動油を吐出し増圧（昇圧）用ピストンアキュムレータを畜圧する方法が開示されている。
また、特許文献２では、射出シリンダーのヘッド側とロッド側の面積差を利用し増圧（昇圧）用アキュムレータに高圧の作動油を畜圧する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−７１７２５号公報
【特許文献２】特許第３６６２００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の射出装置では、増圧（昇圧）用ピストンアキュムレータを畜圧するためのブースタが片ロッド式であるため、ピストンが作動油を吸い込みながら戻る動作が必要であり、高圧の作動油を吐出する動作が一時中断することになり畜圧に時間がかかっていた。そのため大型のブースタが必要になり装置が大きくなっていた。
また、先行文献２に記載の射出装置では、射出シリンダーのロッド側室において増圧された高圧油を発生させるため、ロッド側室及びパッキン類を高圧に耐える構造に設計する必要があった。
【００１０】
本発明では、こうした従来の射出装置、油圧回路の欠点を解決し、コンパクトで短時間での畜圧が可能なブースタ装置を提供することを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、第１の本発明では、射出ピストンの動作により溶湯を金型キャビティへ射出充填する充填工程中に、射出ピストンのヘッド側へ作動油を供給する充填用アキュムレータと、充填工程完了後の昇圧工程中に射出ピストンのヘッド側へ蓄圧された高圧の作動油を供給する昇圧用アキュムレータと、昇圧用アキュムレータに高圧作動油を畜圧するためのブースタと、ブースタを動作させるための昇圧用アキュムレータ畜圧弁とを備えたダイカストマシンの射出装置において、ブースタは１つのヘッド室と２つのロッド室からなるブースタ本体と、両ロッド式のブースタピストンとから構成され、ブースタピストンの往復運動にともない２つのロッド室から交互にかつ連続的に高圧の作動油を吐出可能である構造とした。
【００１２】
また、第２の本発明では、第１の発明による射出装置を用いた昇圧用アキュムレータの畜圧工程制御方法であって、昇圧用アキュムレータ畜圧弁の励磁と消磁を繰り返すことにより、ブースタピストンを往復運動させ連続的に高圧の作動油を吐出して、昇圧用アキュムレータを畜圧するとともに、昇圧用アキュムレータの圧力を圧力センサで測定し、測定圧力が設定畜圧値に達すると畜圧工程を終了する制御方法とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、下記のような優れた効果を発揮する。
（１）ブースタピストンの往復運動中において高圧の作動油を連続的に吐出できるので、短時間で昇圧用アキュムレータの畜圧が可能となる。
（２）ブースタの小型化が可能となり、射出用油圧装置がコンパクトになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係るダイカストマシンの射出装置、油圧装置及びその制御方法に関する実施例を詳細に説明する。図１〜図３はいずれも本発明の実施例に係り、図１は射出装置の油圧回路図、図２及び図３は昇圧用アキュムレータを畜圧するための油圧回路を示し、畜圧中における作動油の流れ等の状態を表す図である。
【実施例】
【００１５】
本実施の形態においても、金型装置、射出プランジャー、射出シリンダー等は図４に示す一般的なダイカストマシンと同様であるが、射出装置の油圧回路、油圧装置、及び制御方法に特徴を有する。
【００１６】
図１は、射出装置の油圧回路を示しており、射出シリンダー１のヘッド側には、射出用及び昇圧用の回路と、射出ピストン２を前後進させるための回路が連絡している。
まず、射出用回路は、射出シリンダー１のヘッド室からチェック弁を介して射出前進用開閉弁８、射出用アキュムレータ５とガスボトル７が直列的に回路接続している。射出用アキュムレータ５を畜圧するための射出用畜圧弁１５、チェック弁とポンプＡが途中で分岐して回路接続されている。
昇圧用の回路には、昇圧時間制御弁１４と昇圧用開閉弁９と昇圧用アキュムレータ６が接続されており、途中で分岐して、チェック弁、ブースタ３、昇圧用畜圧弁１６及びポンプＢに回路接続されている。
さらに、射出ピストン前後進用回路は、射出前後進切替弁１１及びチェック弁を経由してポンプＢと接続されている。
【００１７】
一方、射出シリンダー１のロッド側は、射出速度用開閉弁１０、射出速度制御弁１３を経由してタンクに接続するとともに、途中で分岐して射出前後進切替弁１１を経由して、チェック弁及びポンプＢに接続されている。
【００１８】
射出速度制御弁１３と昇圧時間制御弁１４は、モータの回転角度を制御することにより、弁の開度を調整できる構造になっている。
また、射出用アキュムレータ５の圧力を測定するために射出用アキュムレータ圧力センサ１７、昇圧用アキュムレータの圧力を測定するために昇圧用アキュムレータ圧力センサ１８、射出シリンダーのヘッド室の圧力を測定するために射出圧力センサ１９がそれぞれの回路に接続されている。
【００１９】
次に、昇圧用アキュムレータ６を畜圧するための回路及び畜圧方法を、図２と図３を用いて詳細に説明する。図２において昇圧用畜圧弁１６は励磁中であり、図３において消磁中である。また、矢印は、作動油の流れる方向等を示す。
図２に示すよう、ブースタ３においてのブースタ本体３ａにブースタピストン４が組み込まれており、ブースタピストン４はピストンヘッド４ａとその両端面に固接される左ピストンロッド４ｂと右ピストンロッド４ｃから構成される。ブースタ本体３ａは、ブースタピストン４ａにより仕切られた左ヘッド室３ｂと右ヘッド室３ｃからなるヘッド室と、左ピストンロッド４ｂが挿入されている左ロッド室３ｄ、右ピストンロッド４ｃが挿入されている右ロッド室３ｅから構成される。
ポンプＢ、タンク、昇圧用畜圧弁１６、ブースタ３、４つのチェック弁、昇圧用アキュムレータ６及び昇圧用アキュムレータ圧力センサ１８の回路の繋がりは、図２に示すとおりである。
【００２０】
図２の状態では、昇圧用畜圧弁１６は励磁中で、ＰポートとＢポート、ＴポートとＡポートがつながっており、ポンプＢから吐出された作動油はＰポート、Ｂポートを経て途中で分岐し、一方は右ヘッド室３ｃへ、他方はチェック弁を経由して右ロッド室３ｅにそれぞれ流入する。各室に流入した作動油の圧力により、ブースタピストン４は左側に押されて移動する。この時、左ヘッド室３ｂの作動油は昇圧用畜圧弁１６を経由してタンクに落ち、左ロッド室３ｄの作動油は増圧され各チェック弁の作用を受けて昇圧用アキュムレータ６に流入する。
【００２１】
次に図３の状態は、昇圧用畜圧弁１６は消磁中で、ＰポートとＡポート、ＴポートとＢポートがつながっており、ポンプＢから吐出された作動油はＰポート、Ａポートを経て途中で分岐し、一方は左ヘッド室３ｂへ、他方はチェック弁を経由して左ロッド室３ｄにそれぞれ流入する。各室に流入した作動油の圧力によりブースタピストン４は右側に押されて移動する。この時、右ヘッド室３ｃの作動油は昇圧用畜圧弁１６を経由してタンクに落ち、右ロッド室３ｅの作動油は増圧され各チェック弁の作用を受けて昇圧用アキュムレータ６に流入する。
【００２２】
このように、昇圧用アキュムレータ６の畜圧工程では、昇圧用畜圧弁１６の励磁と消磁を繰り返し、ブースタピストン４を往復運動させ、連続的に高圧の作動油を吐出し、昇圧用アキュムレータ６の圧力を高める。励磁と消磁の切替え時間は、ポンプＢから吐出される作動油の量とブースタ本体３ａの内容積の関係から決まり、ブースタピストン４がストロークエンドに到達するタイミングで行われる。
【００２３】
ここで、ピストンヘッド４ａの直径をＤ（ｍｍ）、各ピストンロッド４ｂ、４ｃの直径をｄ（ｍｍ）とし、ポンプＢから吐出される作動油の圧力をＰＰ（ＭＰａ）、ブースタ３から吐出される圧力をＰＡ（ＭＰａ）とすると、ブースタピストン４に作用する力の釣り合いより、
ＰＰ・（Π・Ｄ２／４）＝ＰＡ・（Π・ｄ２／４）
となり、
ＰＡ＝（Ｄ２／ｄ２）・ＰＰ
となる。
よって、ブースタ３によりポンプＢから吐出された作動油の圧力は（Ｄ２／ｄ２）倍になり、昇圧用アキュムレータ６に畜圧される。
【００２４】
次に、このように構成された射出用の油圧回路及び油圧装置を用いて、充填工程、昇圧工程の動作及び本発明に係る畜圧工程を制御する方法について、説明する。
【００２５】
まず、充填工程に入る前は、射出用アキュムレータ５及び昇圧用アキュムレータ６は、それぞれ畜圧が完了された状態である。
また、射出前進用開閉弁８、昇圧用開閉弁９、射出速度用開閉弁１０、射出前後進切替弁１１は、それぞれ閉じられ（消磁され）ている。射出速度制御弁１３も閉じられているが、昇圧時間制御弁１４は所望の昇圧速度になる開度に保たれている。
【００２６】
充填工程では、射出前進用開閉弁８と射出速度用開閉弁が１０開かれ射出シリンダー１の射出ピストン２が前進を始める。この時、射出速度制御弁１３の開度を操作することにより、ロッド側油室からタンクに戻る油量を調整し、設定された低速射出速度になるよう制御される。
そして図示せぬ射出ストロークセンサが高速射出領域に達したことを検知すると、射出速度制御弁１３の開度が大きくなり、所望の高速射出速度になるよう開き量が制御される。
【００２７】
キャビティの中に溶湯が充満する瞬間にサージ圧が発生しバリが出ることを防ぐため、高速射出領域の終盤においては速度が下げられ滑らかに昇圧工程へと移行する。
昇圧工程に移行するタイミングは、射出圧力センサ１９で射出圧力の測定値を監視しながら、設定切替圧力に達した瞬間行われ、射出前進用開閉弁８が閉じられるとともに昇圧用開閉弁９が開かれる。
【００２８】
この時、所望の昇圧速度になるよう昇圧時間制御弁１４の開き量が調整されている。そして、昇圧用アキュムレータ６の畜圧圧力値より少し下がった圧力で保持される。
凝固収縮のための圧力保持時間が経過すれば、昇圧用開閉弁９及び射出速度用開閉弁１０が閉じられ、昇圧工程は終了する。
【００２９】
その後、型開きとともに射出前後進切替弁１１のａソレノイドを励磁して、射出ピストン２を前進し、製品を突き出す。さらに、射出前後進切替弁１１のｂソレノイドを励磁して、射出ピストン２を射出開始位置まで戻す。
【００３０】
射出用アキュムレータ５を畜圧するには、射出前進用開閉弁８を閉じた状態で射出用畜圧弁１５を開き、ポンプＡから作動油を吐出し、圧力を射出用アキュムレータ圧力センサ１７で検知しながら所望の射出畜圧設定値になるまで作動油を送り込む。
また、昇圧用アキュムレータ６を畜圧するには、昇圧用開閉弁９を閉じた（消磁した）状態で、ポンプＢより作動油を吐出する。そして昇圧用畜圧弁１６の励磁と消磁を繰り返し、昇圧用アキュムレータ圧力センサ１８で圧力を測定しながら予め設定された昇圧畜圧設定値になるまで高圧の作動油を送り込む。そして昇圧用畜圧弁１６を消磁して畜圧工程を終了する。
これで、次の給湯工程及び充填工程への準備が完了する。
【００３１】
上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態の油圧回路において、説明を分かり易くするために、基本的に最低限の構成要素だけが記載されているが、装置の機能、制御、配置等に応じて必要な、弁、フィルター、センサ等の構成要素が追加されても良い。
さらに、上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に係る射出装置の油圧回路図である。
【図２】本発明の実施例に係り、ブースタにより昇圧用アキュムレータを畜圧中で、昇圧用畜圧弁を励磁している時の作動油の流れを説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係り、ブースタにより昇圧用アキュムレータを畜圧中で、昇圧用畜圧弁を消磁している時の作動油の流れを説明する図である。
【図４】ダイカストマシンの射出装置及び金型周辺の構成を示す図である。
【図５】ダイカストマシンの射出充填時の射出速度・射出圧力を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１    射出シリンダー
２    射出ピストン
３    ブースタ
３ａ  ブースタ本体
３ｂ  左ヘッド室
３ｃ  右ヘッド室
３ｄ  左ロッド室
３ｅ  右ロッド室
４    ブースタピストン
４ａ  ピストンヘッド
４ｂ  左ピストンロッド
４ｃ  右ピストンロッド
５    射出用キュムレータ
６    昇圧用キュムレータ
７    ガスボトル
８    射出前進用開閉弁
９    昇圧用開閉弁弁
１０  射出速度用開閉弁
１１  射出前後進切替弁
１３  射出速度制御弁
１４  昇圧時間制御弁
１５  射出用畜圧弁
１６  昇圧用畜圧弁
１７  射出用アキュムレータ圧力センサ
１８  昇圧用アキュムレータ圧力センサ
１９  射出圧力センサ
２００  横型のダイカストマシンの要部
２０１  金型装置
２０２  射出シリンダー
２０３  ピストン
２１１  プランジャーチップ
２１２  プランジャーロッド
２１３  カップリング
２１４  ピストンロッド
２１５  シリンダーピストンヘッド
２１６  射出シリンダー本体
２１７  射出スリーブ
２１８  固定金型
２１９  可動金型
２２０  固定プラテン
２２１  可動プラテン
２２２  キャビティ（空洞）
【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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