JP2977246B2 - ダイカストマシンの射出制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイカストマシンの射出制御方法に係り、単
動シリンダおよび増圧シリンダの連係制御に関する。

〔背景技術〕

従来より、ダイカスト成形品の品質は溶湯を金型内に
充填する際の射出速度や射出圧力に大きく影響されるこ
とが知られている。特に、溶湯が凝固するまでの時間内
に充分な加圧を行う必要があり、二段式の駆動シリンダ
を有するダイカストマシンが利用されている。

第６図に示すように、ダイカストマシン90は、金型キ
ャビティ91に充填すべき溶湯92を射出スリーブ93内に供
給してプランジャ94で射出し、充填完了後に単動シリン
ダ95の背面側の作動油を大径の増圧シリンダ96で増圧
し、単動シリンダ95を高圧で加圧して金型キャビティ91
に充填した溶湯92を増圧するようになっている。

第７図（Ｂ）にはダイカストマシン90における射出速
度推移が示されている。図において、単動シリンダ95の
前進は、始めは低速で前進し、時点t₁からは一気に高速
で充填し、充填完了に伴って溶湯92の充填圧力を受けて
制動され、時点t₂で増圧シリンダ96が作動して増圧さ
れ、単動シリンダ95は更に前進して時点t₃で停止する。
この位置を単動シリンダ95のストロークエンド位置Dse
とする。

第７図（Ａ）にはダイカストマシン90における射出圧
力推移が示されている。図において、充填完了の時点t₂
から増圧シリンダ96の前進が開始され、昇圧カーブL1に
より増圧される。

前述したダイカストマシン90における各シリンダ95,9
6の連係制御には、第８図に示すようなシーケンスバル
ブ方式や、第９図に示すようなリミットスイッチ方式が
採用されている。

第８図において、単動シリンダ95にはチェックバルブ
111および速度調整弁112を介してアキュムレータ113に
至る単動側油圧回路114が接続されている。一方、増圧
シリンダ96にはシーケンスバルブ115で開閉されるパイ
ロット操作の増圧弁116を介してアキュムレータ113に至
る増圧側油圧回路117が接続されている。シーケンスバ
ルブ115は単動側油圧回路114の圧力が予め設定された増
圧開始圧力を超えた際に増圧弁116を開くように設定さ
れている。従って、速度調整弁112の操作により単動シ
リンダ95の前進が開始されて射出が行われ、充填完了に
伴う充填圧力の増加により増圧開始圧力でシーケンスバ
ルブ115が作動して増圧弁116を開き、増圧シリンダ96の
前進が開始されて増圧が行われる。

第９図において、単動シリンダ95には増圧シリンダ96
の軸芯を貫通するチェックバルブ121および速度調整兼
用の切換え弁122を介して単動側アキュムレータ123が接
続されている。一方、増圧シリンダ96には電磁バルブ12
4で開閉される増圧用の切換え弁125を介して増圧側アキ
ュムレータ126が接続されている。電磁バルブ124にはリ
ミットスイッチ127が接続され、リミットスイッチ127は
充填完了直前の状態で単動シリンダ95から延びるロッド
128のドク129に接触して作動する位置に設定されてい
る。従って、切換え弁122の操作により単動シリンダ95
の前進が開始されて射出が行われ、充填完了直前にリミ
ットスイッチ127が切換えられることで増圧シリンダ96
の前進が開始されて増圧が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のようなダイカストマシン90において
は、第７図（Ａ）の増圧における適切な昇圧カーブL1を
得るために、各シリンダ95,96の連係制御、特に増圧シ
リンダ96の前進開始タイミングを正確に設定する必要が
ある。

例えば、増圧シリンダ96の前進開始が早いと、充填完
了以前に増圧シリンダ96が前進を始め、第７図（Ａ）の
昇圧カーブL2のようになって所期の増圧効果が得られな
い。また、増圧シリンダ96の前進開始が遅いと、第７図
（Ａ）の昇圧カーブL3のように単動シリンダ95の前進が
停止してから遅れて増圧が始まり、キャビティ91内の溶
湯92の冷却が進み、増圧による所期の効果が得られな
い。

しかし、前述した従来の連係制御では、増圧シリンダ
96の前進開始タイミングを常に適切に切り換えることが
難しい。

すなわち、第８図に示すようなシーケンスバルブ方式
においては、シーケンスバルブ115の増圧開始圧力の設
定が低いと、低速から高速への射出速度切換えに伴う圧
力ピークや、射出スリーブとプランジャとの抵抗等によ
り充填圧力が高まった際などにもシーケンスバルブ115
が作動し、増圧シリンダ96が充填完了以前に誤発進しや
すい。また、設定圧が高いと、充填完了に達した後の充
填圧力上昇によって増圧シリンダ96が発進し、タイムラ
グが生じてしまう。さらに、充填完了に伴う充填圧力は
使用する金型に応じて異なるため、その都度シーケンス
バルブ115の設定圧を調整する必要があった。

一方、第９図に示すようなリミットスイッチ方式にお
いては、プランジャの停止位置は使用する金型に応じて
異なるため、その都度リミットスイッチ127の設定位置
を調整する必要がある。また、同じ金型であっても、第
６図において射出スリーブ93への溶湯92の供給量が異な
ると、充填完了後に射出スリーブ93内に残留する溶湯92
（いわゆるビスケット）の厚みが異なることになる。従
って、リミットスイッチ127で検出される位置は充填完
了位置の直前とは限らず、増圧開始位置を常に適切なも
のとすることはできない。さらに、増圧弁125の開度を
大きくした場合、増圧シリンダ96の動きが速くなり、増
圧シリンダ96の前進ストロークが所定のストロークより
も大きくなったりストロークエンド位置Dseに行き着い
てしまって増圧ができなくなるという問題がある。

本発明の目的は、常に適切な増圧動作が行えるダイカ
ストマシンの射出制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前回の射出サイクルにおいて単動シリンダ
のストロークエンド位置Dseを検出し、当該位置より予
め設定された基準増圧ストロークSaだけ手前に増圧開始
信号発信位置を設定しておき、続く次回の射出サイクル
において前進中の単動シリンダが増圧開始信号発信位置
に達したら増圧シリンダの前進を指示する増圧開始信号
を発信するものである。

さらに、必要に応じて増圧シリンダの実ストロークを
検出し、当該ストロークが一定になるように増圧開始信
号発信位置を調整するものである。

なお、基準増圧ストロークSaは使用する金型、増圧シ
リンダおよび必要な増圧能力に応じて適宜設定し、制御
系の記憶手段等に入力格納しておけばよい。

また、増圧開始信号発信位置の設定にあたっては、各
射出サイクル毎の単発的な変動等による不用意な影響を
回避するため、所定のサンプリング回数の平均値等を採
用するとしてもよい。

〔作 用〕

このような本発明においては、射出サイクル毎に設定
される増圧開始信号発信位置において発信される増圧開
始信号によって増圧シリンダを前進させることにより、
仮に、溶湯の供給量等が徐々に変化して単動シリンダの
ストロークエンド位置Dseが変化しても、次回のサイク
ルにおける増圧開始信号発信位置は当該変化に基づいて
自動的に修正されることになる。

また、先に設定した単動シリンダのストロークエンド
位置Dseに基づく増圧開始信号発信位置に対し、増圧シ
リンダの実ストロークに基づく調整を行うことで、作動
油の漏れ等に基づく単動シリンダと増圧シリンダとの移
動量の差等についても補償することが可能となり、常に
安定した増圧動作が行われることになる。

従って、本発明においては、溶湯供給量や金型の変更
等に対して適切な対応を自動的に行うことが可能とな
り、従来のシーケンスバルブ方式やリミットスイッチ方
式に見られたような各種変動に伴う誤動作等や煩雑な調
整等が解消され、これらにより前記目的が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、本実施例のダイカストマシンは単動
シリンダ10および増圧シリンダ20を有するダイカストマ
シンである。単動シリンダ10には、チェックバルブ11お
よび速度調整弁12を介してアキュムレータ13に至る単動
側油圧回路14が接続されている。増圧シリンダ20には、
電磁弁21で開閉されるパイロット操作の増圧弁22を介し
てアキュムレータ13に至る増圧側油圧回路24が接続され
ている。電磁弁21には増圧シリンダ20の発進制御用の制
御手段30が接続され、この制御装置30には単動シリンダ
10の移動量を検出する単動側エンコーダ15および増圧シ
リンダの移動量を検出する増圧側エンコーダ25が接続さ
れている。

第２図にも示すように、単動シリンダ10はスリーブ16
内にピストン17を有し、ピストン17は各ポート16A,16B
から導入排出される作動油により前進後退される。ピス
トン17には図示しない射出プランジャに延びるロッド18
が接続され、ロッド18の外周面には環状または螺旋状の
溝19が形成され、非磁性メッキが施されている。単動側
エンコーダ15は単動シリンダ10の端部に設置された電磁
ピックアップ等であり、その先端はロッド18に近接対向
配置されている。従って、単動側エンコーダ15からは先
端を通過する溝19の凹凸に応じたパルスが出力され、単
動シリンダ10の現在位置Dsを検出可能である。

また、増圧シリンダ20はスリーブ26内にピストン27を
有し、ピストン27は各ポート26A,26Bから導入排出され
る作動油により前進後退される。ピストン27は単動側の
ピストン17よりも大径とされ、同じ油圧を受けた場合で
も単動側より大きな駆動力を発生できる。そして、ピス
トン27は単動側を小径としてスリーブ16の図中右端側に
挿入されており、スリーブ16内の作動油を増圧して端動
側のピストン17を背後から駆動する。ピストン27にはロ
ッド28が接続され、ロッド28の周面には環状または螺旋
状の溝29が形成され、非磁性メッキが施されている。増
圧側エンコーダ25は増圧シリンダ20の端部に設置された
電磁ピックアップ等であり、その先端はロッド28に近接
対向配置されている。従って、増圧側エンコーダ25から
は先端を通過する溝29の凹凸に応じたパルスが出力さ
れ、増圧シリンダ20の現在位置Daを検出可能である。

第４図において、制御手段30は各種の信号処理回路に
より構成され、単動側駆動制御部31、増圧側駆動制御部
32、ストロークエンド検出部33、増圧ストローク設定部
34、サンプリング回数設定部35、前回増圧開始信号発信
位置記憶部36、増圧開始信号発信位置設定部37、増圧開
始信号発信位置検出部38を備えている。

単動側駆動制御部31は、所定の指令に基づいて単動側
油圧回路14を作動させ、単動シリンダ10の進退制御を行
うものである。制御にあたっては、単動側エンコーダ15
からの現在位置Dsがフィードバックとして参照される。
なお、Dseはそのストロークエンド位置である。

増圧側駆動制御部32は、所定の指令に基づいて増圧側
油圧回路24を作動させ、増圧シリンダ20の進退制御を行
うものである。制御にあたっては、増圧側エンコーダ25
からの現在位置Daがフィードバックとして参照される。

ストロークエンド検出部33は、単動シリンダ10のスト
ロークエンドを検出してストロークエンド信号Ｅを出力
するものであり、例えば単動側エンコーダ15からの現在
位置Dsを参照して変化量が零になった時点で停止と判定
する。

増圧ストローク設定部34は、オペレータにより外部設
定される基準増圧ストロークSaを記憶する手段である。

サンプリング回数設定部35は、オペレータにより外部
設定されるサンプリング回数Ｎを記憶する手段である。

前回増圧開始信号発信位置記憶部36は、増圧開始信号
発信位置設定部37で演算される過去Ｎ回分のストローク
エンド位置Dseの実測値のＮ回の平均値DseMを求め、Dx₀
＝DseM−Saを求めて後述する増圧開始信号発信位置Dxを
Dx₀に修正し、記憶するところである。

増圧開始信号発信位置設定部37は、ストロークエンド
信号Ｅを受信した時点での現在位置Ds,Daをストローク
エンド位置Dse,Daeとし、各値から状態に応じた演算を
行って増圧開始信号発信位置Dxを設定するものである。
具体的には、第３図に示すように、起動直後等の前回位
置Dx等がまだ設定されていない状態では、ビスケット厚
さSbから単動側ストロークエンド位置設定値DsEを求め
て、このDsEから基準増圧ストロークSaを減じた値Dxを
求め、第５図のフローチャートに従って前回増圧開始信
号発信位置記憶部36に前回増圧開始信号発信位置Dx₀と
して記憶するとともに、ストロークエンド位置Dseを計
測する。そして、次回の射出サイクルからはDse−Saを
演算してDx₀を求め、前回増圧開始信号発信位置記憶部3
6に記憶する。なお、サンプリング回数Ｎ＝ｎの場合は
ｎ回分の各射出サイクルのストロークエンド位置Dse₁,D
se₂…Dse_nの平均値DseMを求め、DseM−Saを求めて前回
増圧開始信号発信位置Dx₀として前回増圧開始信号発信
位置記憶部36に記憶する。

増圧開始信号発信位置検出部38は、単動側エンコーダ
15からの現在位置Dsを監視し、単動側現在位置Dsが増圧
開始信号発信位置Dxに達した際に増圧側駆動制御部32に
発進を指令する。

このような本実施例をさらに詳細に説明すると、第５
図のような手順で射出制御が行われる。

まず、射出サイクルの開始にあたり、第３図のように
ビスケット厚さSbから求められるストロークエンド位置
設定値DsE、基準増圧ストロークSa、サンプリング回数
Ｎおよび後述するDaE、β、αを入力する。そして、Dx
＝DsE−Saを求めて記憶する（処理40）。

次に、各駆動制御部31,32により単動側および増圧側
のシリンダ10,20は後退限に移動され、エンコーダ15,25
による各々の現在位置Ds,Daをそれぞれ０とする（処理4
1）。この状態で射出スリーブ93への溶湯の注入が行わ
れる（処理42）。

続いて、単動側駆動制御部31により単動シリンダ10の
前進が開始され（処理43）、前進中の単動シリンダ10の
ストロークが増圧開始信号発信位置Dxに達したら増圧開
始信号発信検出部38により増圧開始信号を発信する（処
理44）。これにより、増圧シリンダ20が前進されて増圧
が行われる（処理45）。

増圧が完了したら、単動シリンダ10のストロークエン
ド位置Dseを実測して記憶する（処理46）。

ここで、サンプリング回数Ｎが１であれば（処理4
7）、増圧開始信号発信位置設定部37によって増圧開始
位置Dx＝Dse−Saを求め、DxをDx₀に修正して記憶する
（処理48）。

また、サンプリング回数Ｎがｎであれば（処理49）、
ｎ回のストロークエンド位置Dse₁,Dse₂…Dse_nの平均値D
seMを求め（処理50）、Dx₀＝DseM−Saを求め、DxをDx₀
に修正して記憶する（処理51）。

なお、図示はしないが、DseMに許容値±γを与え、Ds
eM＋γを上限値、DseM−γを下限値としてストロークエ
ンド位置設定値DsEが上下限値を超えた際にDx₀を修正す
るようにしてもよい。

これらの処理の後、処理41に戻り、次回の射出サイク
ルに入る。

一方、本発明のもう一つの特徴である増圧シリンダ20
のストロークエンド位置Daeを一定に制御する場合につ
いて述べる。

前述の説明のように、射出サイクルの開始にあたって
は、ストロークエンド位置設定値DsE、基準電圧ストロ
ークSa、サンプリング回数Ｎとともに、DaE、β、αが
入力される。このうち、DaEが増圧シリンダ20のストロ
ークエンド位置設定値であり、このDaEには±βの許容
値が与えられる。αは増圧開始信号発信位置Dx₀の修正
値で経験的に５〜10mmに設定される。

ここで、サンプリング回数Ｎが１であれば（処理4
7）、増圧ストロークエンド位置Daeを増圧ストロークエ
ンド位置設定値DaE±βと比較し（処理52）、Dae＞DaE
＋βつまり上限値を超えた場合にはDx₀＋αとして増圧
開始信号発信位置Dx₀をαだけ遅らせる（処理53）。一
方、Dae＜DaE−βつまり下限値を超えた場合にはDx₀−
αとして増圧開始信号発信位置Dx₀をαだけ早める（処
理54）。

また、サンプリング回数Ｎがｎであれば（処理49）、
ｎ回の増圧ストロークエンド位置Dae₁,Dae₂…Dae_nの平
均値DaeMを求め（処理55）、このDaeMを増圧ストローク
エンド位置設定値DaE±βと比較し（処理56）、DaeM＞D
aE＋βつまり上限値を超えた場合にはDx₀＋αとして増
圧開始信号発信位置Dx₀をαだけ遅らせる（処理57）。
一方、DaeM＜DaE−βつまり下限値を超えた場合にはDx₀
−αとして増圧開始信号発信位置Dx₀をαだけ早める
（処理58）。

このような本実施例によれば、以下に示すような効果
がある。

すなわち、単動シリンダ10が増圧開始信号発信位置Dx
に達した際に増圧シリンダ20を発進させるようにすると
ともに、射出サイクル毎の増圧開始信号発信位置Dxを前
回動作結果に応じて設定変更することにより、増圧シリ
ンダ20の発進タイミングを常に最適な状態に調整するこ
とができる。

このため、溶湯供給量の変動等に応じて単動シリンダ
10のストロークエンド位置Dseに変化が生じても、各サ
イクルにおける増圧開始信号発信位置Dxの設定変更によ
り自動的に対応することができ、オペレータが設定変更
等を行わなくとも常に適切な増圧動作を行うことができ
る。

従って、ダイカストマシンにおける従来のシーケンス
バルブ方式やリミットスイッチ方式に見られた各種変動
に伴う誤動作等や煩雑な調整等の問題を解消することが
できる。

また、各サイクル毎の増圧開始信号発信位置Dxの設定
にあたって、増圧シリンダ20の実ストロークを参照する
ようにしたため、作動油の漏れ等に基づく増圧シリンダ
20の移動量差等に関しても確実に対応することができ
る。

このため、増圧シリンダ20の移動量を常に基準増圧ス
トロークSaに応じた一定量とすることができ、増圧時の
圧力を均一にして一層安定した増圧動作を行うことがで
きる。

さらに、増圧開始位置Dxについてはサンプリング回数
Ｎ分の平均化を行うことで、単発的な変動等に対して設
定が過敏に対応する等の不都合を適宜回避することがで
き、その程度等についてもサンプリング回数Ｎの設定に
より任意に調整することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、例えば単動側および増圧側の移動量を検出するエン
コーダ15,25の形式等は任意である。また、単動シリン
ダ10および増圧シリンダ20の形式も任意であり、本発明
は多様なダイカストマシンの射出制御に適用できる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、予め設定した
基準増圧ストロークおよび前回射出サイクルにおけるス
トロークエンド位置から求めた増圧開始信号発信位置に
基づいて増圧動作を制御することにより、各種変動等に
対して自動的な補正を行うことができ、常に適切な増圧
動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す油圧回路図、第２図は
同実施例の要部を示す断面図、第３図は射出シリンダの
要部を示す断面図、第４図は同実施例の制御系の構成を
示すブロック図、第５図は同実施例の処理手順を示す流
れ図、第６図は従来のダイカストマシンの基本的構成を
示す断面図、第７図は従来のダイカストマシンにおける
射出圧力および射出速度の変化を示すグラフ、第８図お
よび第９図はそれぞれ従来のダイカストマシンにおける
駆動方式を示す油圧回路図である。 10……単動シリンダ、15……単動側エンコーダ、20……
増圧シリンダ、25……増圧側エンコーダ、30……制御手
段、33……ストロークエンド検出部、34……増圧ストロ
ーク設定部、37……増圧開始信号発信位置設定部、38…
…増圧開始信号発信位置検出部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を射出する際に単動シリンダを前進さ
   せて充填を行い、続いて増圧シリンダを前進させて増圧
   を行うダイカストマシンの射出制御方法であって、 単動シリンダの増圧完了後のストロークエンド位置を検
   出し、当該位置より予め設定された基準増圧ストローク
   だけ手前に増圧開始信号発信位置を設定し、 次回の射出サイクルで、単動シリンダを前進させて溶湯
   を充填し、前進中の単動シリンダのストロークが増圧開
   始信号発信位置に達したら増圧シリンダの前進を指示す
   る増圧開始信号を発信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。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項において、増圧シリンダ
   の実ストロークを検出し、当該ストロークが一定になる
   ように増圧開始信号発信位置を調整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。