JPH0261347B2 - - 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や射出成形機等の射
出成形装置におけるシヨツトプランジヤのプラン
ジヤチツプを前進させる射出シリンダの射出速度
を制御する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にダイカストマシン等の射出成形において
は、金型におけるキヤビテイの形状及び容積、又
は金型の温度に応じ、溶湯の射出速度及び射出圧
力等を適正に定めなければならない。これは射出
速度、射出圧力等が不適当であるとキヤビテイ内
への湯回りが悪く、欠落が生じる場合や、鋳造品
内に巣が発生する場合、更に、寸法精度や製品強
度が低下する場合等、種々の弊害が生じるからで
ある。

従つて、溶湯の射出速度、射出圧力を適正にす
る為、射出シリンダへの油圧回路に流量制御弁を
用いて射出シリンダへの送油量を制御することに
より、又は低速射出用の油圧回路と高速射出用の
油圧回路とを設けることにより、プランジヤチツ
プの前進速度、即ち溶湯の射出速度に低速射出速
度と高速射出速度とを設け、射出スリーブ１５内
に充填した溶湯をキヤビテイに到達させる低速射
出速度V₁と、キヤビテイに到達した溶湯をもつ
てキヤビテイを充填する高速射出速度V₂との２
段階の射出をもつて射出成形を行ない、略一定の
低速射出速度V₁及び低速射出速度とは異なる一
定の高速射出速度V₂を設定して制御していた。

そしてこの射出速度の制御に関し、従来はプラ
ンジヤチツプの移動範囲内において、１箇所又は
２箇所等の特定位置にて射出速度を測定監視し、
製品の欠落、巣の発生等を防止すべく作動油の油
圧を修正していたにすぎない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の様に、射出成形に際してはその射出速度
を検出しつつ制御しているも、溶湯の射出時間は
一般に数秒と短く、低速射出速度V₁から高速射
出速度V₂への立上り時間は百分の数秒乃至百分
の数十秒と極めて短い時間である故、この立上り
時間を制御することは極めて困難とされていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、極めて高速で応答し得る流量制御弁
を用い、射出成形装置等のシリンダへの作動油の
供給液量又はシリンダからの排出液量を前記流量
制御弁で調整してシリンダ速度を所望の値に設定
及び変更することにより所定の最終高速射出速度
に至らしめることとし、且つ、低速射出速度から
高速射出速度への増速変化率を検出し、予め定め
られた流量制御弁の開度変化の加減速特性では、
速度の変化に要する所望の時間内若しくは所望の
シリンダ移動ストローク量の範囲内で、所望の速
度変更が達成できないと判断された場合、直ちに
前記流量制御弁の開度変化の加減速特性を変更し
てシリンダ速度を所望値まで到達させる様にす
る。

〔作用〕

本発明は、極めて高速で応答し得る流量制御弁
を用いる故、低速射出速度や高速射出速度等の一
定速度は勿論、低速射出速度から高速射出速度へ
の速度変化特性をも制御することができる。

又、低速射出速度から高速射出速度への増速変
化率を検出し、設定変化率との誤差により所望の
速度変更が達成できないときは、直ちに流量制御
弁の開度変化特性を変更する修正を行なう故、常
に所望の最終速度を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例は、本件出願の出願人会社が新
たに開発したパルスモータを使用することにより
極めて高速且つ正確に作動油を制御し得る流量制
御弁を用いて射出シリンダの油圧を制御すること
とし、以て射出速度を正確に制御することを可能
とするものである。

この流量制御弁３０は、第１図に示す如く、軸
線方向から作動油流入口３１と軸線に対し直角方
向への作動流出口３２とを有するバルブボデイ３
３内に、軸線方向へ移動する弁スプール３４を設
けている。更に弁スプール３４の後部には一体的
にナツト軸３５を連続させ、該ナツト軸３５の内
部軸心部にねじ軸３６をボールねじ３７によつて
螺合している。このねじ軸３６は後端に後部歯車
３８を有し、該後部歯車３８には回転量を制御可
能なパルスモータ４１にて回転するピニオンギヤ
３９が咬合している。尚、４５はナツト軸の回転
を防止するキーであり、ナツト軸３５の表面の一
部には永久磁石４６を固定し、この永久磁石４６
と対抗ケーシング４７の一部には例えばゼロツク
スセンサと呼ばれる磁石作用による位置検出器４
８を取り付けている。該位置検出器４８は永久磁
石４６の移動に感応する近接スイツチで構成し、
ナツト軸３５や弁スプール３４の軸線方向の移動
距離を正確に検知し、制御装置にフイードバツク
できる様にしている。又、弁ルプール３４の零位
置を永久磁石４６と位置検出器４８との作用によ
つて電気的に検知し、制御装置を介してパルスモ
ータ４１をその位置で正確に止めておくことがで
きるものであり、この位置検出器４８は精度が
0.01mmのものを用いている。

この流量制御弁３０はパルスモータ４１の回転
に応じてボールねじ３６、ナツト軸３６を介して
弁スプール３４が軸線方向へ前後進して弁の開閉
と開度とを瞬時に調整し、作動油の流量制御を行
なうものである。

そしてこの流量制御弁３０は、前述の様に軸線
方向の端面部に作動油流入口３１を、且つ、側面
に作動油流出口３２を備えたシリンダ状のバルブ
ボデイ３３内で、弁スプール３４をパルスモータ
４１の作動により軸線方向に駆動して流量制御を
行なうものであり、作動油による弁スプール３４
の軸線方向推力を弁スプール３４の開き量及び移
動速度の増加に応じて急激に低下させることによ
り流量の高速切換に必要な駆動力を軽減させ、流
量制御弁３０による作動油の流量高速切換性能を
一層向上させ、又、駆動力の軽減を行なつてい
る。

従つてこの流量制御弁３０では、制御装置から
の指令信号により、パルスモータ３１の回転量、
即ち回転角度により弁スプール３４の開き量が決
まり、射出シリンダ１０への作動油の流量が制御
され、又、パルスモータ３１の回転速度の緩急に
より流量制御弁３０の開度変化の加減速特性が決
まり、作動油流量の変化率、即ち射出シリンダ１
０における射出速度の立上り状態が決まる。そし
てこの様な構造と作用とを有する流量制御弁３０
は、射出速度変更の指令を受けて弁スプール３４
が開き始めるまでの時間遅れを１ミリ秒以下に押
えることができ、通常の流量制御弁に比較し、応
答性が極めて良好であり、又、弁開閉等の作動性
や操作精度が極めて高くなつた。

この様に極めて高速且つ正確に作動油の制御が
可能であり、又、作動油の流量制御に際し、その
変化率をも制御し得る流量制御弁３０を用いるこ
とにより溶湯の射出速度を一層正確に制御し得る
こととなつた。

この流量制御弁３０を用いて射出速度の制御を
行なうには、第２図に示す如く射出スリーブ１５
中を摺動自在に移動するプランジヤチツプ１７を
前後進させる射出シリンダ１０に対し、該射出シ
リンダ１０のシリンダロツド１１にストライカ１
２を設け、位置検出用リミツトスイツチ１３ａ，
１３ｂ……によりシリンダロツド１１の位置、即
ちプランジヤチツプ１７の位置を検出し、位置演
算器２１は位置検出用リミツトスイツチ１３ａ，
１３ｂ等から送られる位置検出信号と位置設定器
２２により定められた設定位置信号とを比較し、
プランジヤチツプ１７が所定位置に達したとき流
量制御弁制御装置２５へ位置信号を送信する様に
する。更に該流量制御弁制御装置２５は前記位置
演算器２１から位置信号を受信し、且つ、立上り
時間設定器２６から設定立上り時間信号を受け、
プランジヤチツプ１７の前進速度、即ち溶湯の射
出速度を第３図に示す如く制御すべく前述の如き
パルスモータ駆動の流量制御弁３０へ制御信号を
送る。尚、前記流量制御弁制御装置２５には、液
圧が変動した場合に流量制御弁３０の開度変化の
加減速特性を補償する機能も持たせておくとよ
い。

この様にして制御する溶湯の射出速度として
は、前半を低速射出速度T₁区間とし、射出スリ
ーブ内に充填した溶湯を低速射出速度V₁でキヤ
ビテイへ押出す区間であり、該低速射出区間T₁
の初期T₅は徐々に低速射出速度V₁へ増速するこ
とにより射出スリーブ内に充填した溶湯が射出ス
リーブの湯注入口から射出スリーブ外へ逆流噴出
することを防止する。そして、低速射出速度区間
T₁の終期T₆において射出速度V₁を一度減速し、
キヤビテイに溶湯が到達したとき、狭い間隙であ
る湯道から比較的広い空間であるキヤビテイ内へ
溶湯が噴出し、キヤビテイ内のガス（空気）と溶
湯とが混合することを防止し、製品中に巣を発生
させる虞れを無くす。

そして溶湯がキヤビテイ内に少し入つた後はキ
ヤビテイ充填区間T₂として高速で段階的又は一
気に溶湯をキヤビテイ内に充満させ、製品の欠落
及び寸法精度の低下等を防止する。この高速射出
を行なうキヤビテイ充填区間の最終射出速度V₃
及び速度増加特性はキヤビテイの大きさや形状等
により決定する。

尚、プランジヤチツプ１７７の位置検出には前
述の如くストライカ１２とリミツトスイツチ１３
とを用いる場合に限ることなく、マグネツトスケ
ール等適宜の位置検出器の置換えることができる
ことはいうまでもない。

更に速度検出器をも適宜に設け、射出開始から
射出終了に至る射出速度を検出することもでき
る。

ところで千分の１秒単位で応答する流量制御弁
３０を用いても作動油の粘性や圧縮性及び作動油
や他の機械的可動部分の慣性等により射出速度の
変化は数十乃至数百ミリ秒の遅れが生ずることが
ある。

この制御信号に対する射出速度の遅れにより小
さな製品を射出成形にて鋳造する場合、充填時間
が短く、充填区間T₂中において射出速度を変更
すると、射出終了時の射出速度が設定された最終
射出速度V₃に達しないままキヤビテイへの充填
が完了する虞れがある。

本発明は上述の如き欠点をも排する為、作動油
の回路系による遅れをも考慮し、この遅れは油圧
回路系が定まれば一意的に定まるものである故、
予め実測し、又、作動油の圧力や温度の関数とし
て定めておき、更に以下に述べる如く流量制御弁
３０の開度変化の加減速特性を設定制御すること
により所望の射出速度変化を達成させて高品質の
射出成形品を得るものである。

即ち、本発明に用いる流量制御弁３０はパルス
モータ４１で駆動され弁スプール３４を移動させ
て作動油の流量を制御する故、流量制御弁３０の
制御信号として第４図に示す如き略台形の周波数
特性を有する制御信号を用い、第５図及び第６図
に示す如く種々の変化特性を有する制御信号を定
めておく。

この様に周波数特性を略台形とするのは、パル
スモータ４１の起動周波数を順次増加させること
によりパルスモータが制御信号から脱調すること
をを防止する為であり、然る後、一定周波数f₁に
よりパルスモータを定速駆動し、弁スプールの移
動速度を一定として溶湯の射出速度を直線的に増
加させる。その後制御信号の周波数を順次減少さ
せ、パルスモータを脱調させることなく減速し、
パルスモータを停止させて一定の射出速度を維持
する。尚、第４図において、線図で囲まれた部分
の面積は出力したパルス数、従つて、流量制御弁
３０の開度変化量を表わす。

本発明の実施例では、流量制御弁３０の開度変
化量、即ち、出力パルス数を一定として、例え
ば、第５図においてt₆で示す様な一定的時間内に
到達する周波数を変化させ、以て速度変更に要す
る時間即ち速度変更に伴なう立上り時間Δtを任
意に調整し得る様にした。この様に各周波数特性
の最高一定周波数₁，₂，₃……を変化させて
も、制御信号の全区間であるt₀からt₁、t₀からt₂、
t₀からt₃、……の間の周波数の総数、即ち、各制
御信号において積分した周波数が一定であれば、
第７図に示す如く、各周波数の最高値₁、₂、₃
……に応じて射出速度の変化率即ち速度立上りの
パターンが異なるのみで到達する射出速度V₂は
常に一定となる。尚、流量制御弁３０の開度量を
同じにして、第５図に示す様に、一定時間t₆内に
到達する周波数を上げれば、必然的に、増加速特
性、減加速特性の立上り、立下りの傾斜は鋭くな
り、同一開度量まで流量制御弁３０が開く時間
は、t₁、t₂，……t₅の順で短くなり、前記立上り
時間の調整が可能となる。

又、第６図に示す如く制御信号の最高周波数が
一定であつても制御信号の所要時間を変化させた
場合には、溶湯の射出速度は第８図に示す如く一
定の最高周波数により一定の変化率、即ち直線的
な射出速度の増加を示すものであつて、所要時間
又は所要時間内の周波数積分値に応じて到達する
射出速度も順次高くなる。

この様に制御信号の最高周波数₁，₂，₃……
により溶湯射出速度の変化率が対応し、又、周波
数の積分値が射出速度の変化量に対応する故、
種々の射出速度変化、即ち、種々の変化率及び変
化量を定めることが容易であり、又、射出シリン
ダ１０が射出速度を設定する制御信号に追従しな
い場合においても、容易に積分値が一定にして最
高周波数が異なる周波数特性の制御信号に切り替
えることにより、射出速度の変化を所望の変化と
することができる。

尚、第７，８図に示した様な速度変更のパター
ンＰは、変更前の速度をV₁、変更後の速度をV₂、
更に立上り時間をΔtとした場合、V₁，V₂，Δtの
関数Ｐ＝（V₁，V₂，Δt）として現される。従
つて、制御速度領域のいろいろのV₁，V₂につい
ていろいろの立上り時間Δtを実測しておいて関
数化しておけば、上式に従つて必要なパターンＰ
が得られる。即ち、V₁，V₂，Δtを入力すれば自
動的に演算され、それに応じたパターンＰが作成
される。そして、このパターンＰは無限に、乃至
は無段階的に選ぶことができる。

そして、前記立上り時間Δtの代りに、速度変
更の時間内に前進する射出シリンダのストローク
Stを用いることもできる。

又、例えば、射出途中において意図的に射出シ
リンダを止める場合などの様に、前記立上り時間
Δtを最短にしたい場合に、所望の立上り時間Δt
が短すぎて、所望の速度V₂まで上昇させ得ない
場合は、前記関数にV₂よりも大きいV₃に自動的
に変更した値をV₂の代りに入力して、所望のパ
ターンＰを得、その一部を用いることもできる。

この様に本発明の実施例は、射出成形装置等の
射出シリンダ１０の速度制御を行なう場合におい
て、該射出シリンダ１０への作動油の供給液量又
は射出シリンダ１０からの排出液量を流量制御弁
３０にて調整するに際し、パルスモータ４１によ
り駆動される流量制御弁３０を用い、溶湯の射出
速度の変化を検出しつつ射出速度と射出速度の変
化率とを制御し、射出シリンダ１０による溶湯の
射出速度が設定値に対して遅れる場合には、当該
射出中に適正な射出速度の変化率へ修正し、単に
所望時間内若しくは射出シリンダの移動ストロー
ク範囲内にシリンダ速度を所望値に到達せしめる
様に修正する射出成形装置等のシリンダ速度制御
方法である。

そして、本実施例によるシリンダの制御領域
を、主として射出シリンダ１０の一射出工程であ
る溶融物質のキヤビテイ充填領域に適用した場合
には、特に効果を発揮させることができる。

即ち、本実施例はパルスモータ駆動による極め
て応答性の高い流量制御弁３０を用い、射出速度
及び射出速度の変化率を制御し、射出成形品の形
状に適した射出速度により射出成形を行なうこと
ができ、特に充填区間T₂の射出速度を検出する
ことにより設定した射出速度及び射出変化率との
誤差を修正して充填区間の射出速度及び加速状態
を制御し、以て最終射出速度V₃を所望の値とす
ることができるものであつて、例えば厚肉にして
深物となる成形品の場合には、第３図に示す如く
充填区間の後半において増進し、最終射出速度
V₃を高めることにより溶湯への圧力伝播を増大
させて寸法精度の向上、所要の製品強度を得るこ
とができ、又、薄物の製品を成形する場合には、
一旦、充填区間で増進した後、充填区間の後半に
おいて減速し、最終射出速度を低く押えることに
より溶湯のバリ吹きを押え以て事後処理を簡素化
することができる等、所望の射出速度により品質
の高い射出成形品を得ることができる利点があ
る。

〔発明の効果〕

本発明は、前述の如く千分の１秒単位で応答す
る流量制御弁３０を用いることにより溶湯を射出
スリーブからキヤビテイへ押出す低速射出区間
T₁は勿論、キヤビテイ内へ溶湯を充満させる充
填区間T₂の高速射出速度及び射出速度の増減特
性をも制御し得ることとなり、本発明はこの様な
高速且つ正確な流量制御弁３０を用いる射出成形
に際し、射出速度をキヤビテイの形状に合せて制
御し、且つ、高速射出速度への速度変化特性を検
出して所望の速度変更が達成できないと判断され
るときは直ちに流量制御弁の制御に修正を加える
故、キヤビテイの形状、大きさに適した射出成形
を常に行ない、製品の精度、強度を高く維持し、
高品質の射出成形品を継続的に製造し得る方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するパルスモータ駆動に
よる高速応答の流量制御弁の一例を示す縦断面
図、第２図は本発明の方法を実施するブロツク
図、第３図は全射出区間の射出速度変化を表わす
線図、第４図乃至第６図はそれぞれ流量制御弁の
制御信号における異なる波形を表わす線図、第７
図及び第８図はそれぞれ流量制御弁による射出速
度の変化を表わす線図である。 １０……射出シリンダ、１１……シリンダロツ
ド、１２……ストライカ、１３……リミツトスイ
ツチ、１５……射出スリーブ、１７……プランジ
ヤチツプ、２１……位置演算器、２２……位置設
定器、２５……制御弁制御装置、２６……立上り
時間設定器、３０……流量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 射出成形装置等のシリンダへの作動油の供給
   液量又はシリンダからの排出液量を高速応答性を
   有する流量制御弁で調整してシリンダ速度を所望
   の値に設定及び変更することにより所定の最終高
   速射出速度に至らしめることとし、低速射出速度
   から高速射出速度への速度変化率を検出し、予め
   定められた流量制御弁の開度変化の加減速特性で
   は、速度の変化に要する所望の時間内もしくは所
   望のシリンダ移動におけるストローク量の範囲内
   で、所望の速度変更が達成できないと判断された
   場合には、直ちに前記流量制御弁の開度変化の加
   減速特性を変更してシリンダ速度を所望値まで到
   達させる様にした射出成形装置等のシリンダ速度
   制御方法。