JPH0451260B2

JPH0451260B2 -

Info

Publication number: JPH0451260B2
Application number: JP58140538A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Ueno; Takashi Mihara
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1983-08-02
Publication date: 1992-08-18
Also published as: JPS6033863A

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ピストン
速度を制御する装置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、容積、金型
の温度等に応じ、溶湯の射出速度、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、射出成形品内に巣が発生す
る場合、又、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。

これらの弊害を防止する為、従来より、射出シ
リンダのピストン後室への作動油流入回路へ流量
制御弁を設けるメータイン回路、又はピストン前
室からの作動油流出回路に流量制御弁を設けるメ
ータアウト回路等により射出シリンダのピストン
速度、即ち溶湯の射出速度制御が行なわれてい
る。

そして、例えばメータイン回路における基本回
路は、第１図に示す如く、油圧ポンプやアキユム
レータ等の油圧源１１から切換弁１２を通り、流
量制御弁１４を介して射出シリンダ２０のピスト
ン後室２２に至る流入回路１６と、射出シリンダ
２０のピストン前室２３から切換弁１２を通り油
槽１５に戻る流出回路１７とを有し、流量制御弁
１４にて前記ピストン後室２２への作動油の流入
量を制御することによりピストン２１の前進速
度、即ち射出スリーブ２８内のプランジヤチツプ
２９の前進速度を制御し、以て溶湯の射出速度を
定めるものである。

又、第２図に示す如く、射出シリンダ２０のピ
ストン前室２３からピストン後室２２に通じるラ
ンアランド回路１８を構成するメータイン回路も
ある。

ところで、本発明の発明者らは、溶湯の射出速
度、即ち射出シリンダ２０への作動油の流入量又
は射出シリンダからの作動油の流出量を制御する
従来の流量制御弁１４に代るものとして、パルス
モータ駆動による高速応答性を具えた流量制御弁
３０を最近開発（実開昭58−102.878号）した。

この流量制御弁３０は、第３図に示す如く軸線
方向からの作動油流入口３１と、軸線に対し直角
方向への作動油流出口３２とを有するバルブボデ
イ３３内に、軸線方向へ移動する弁スプール３４
が設けられている。更に弁スプール３４の後部に
は一体的にナツト軸３５が連続され、該ナツト軸
３５の内部軸心部にねじ軸３６がボールねじ３７
によつて螺合されている。このねじ軸３６は回転
量を制御可能なパルスモータ４１の回転軸にカツ
プリング３８をもつて接続されることにより回転
する。

尚、４５はナツト軸３５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と対向するケー
シング４７の一部には例えばゼロクロスセンサと
呼ばれる磁気作用による位置検出器４８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３
５や弁スプール３４の軸線方向の移動距離を正確
に検知し、制御にフイードバツクできる様にして
いる。又、弁スプール３４の零位置を永久磁石４
６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のものが
用いられている。

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３５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。

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、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
ものであつて、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に開き量及び移動速
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、駆動力の軽減が行なわれている。

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４１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２０への作動油の流量が制御
され、又パルスモータ４１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２
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ガ開
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
こととなり、第４図に実線で示す様に溶湯の射出
速度の変化を細かく制御し得ることとなつた。

この様な高速応答性を有する流量制御弁３０に
て制御される溶湯の射出速度は、前半を低速射出
速度区間T₁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溶湯注入口
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、低速射出区間T₁の終期T₆において
は射出速度V₁を一度減速し、キヤビテイ入口に
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、溶湯がキヤビテイ入口に到達し、溶湯
がキヤビテイに僅かに流入した後はキヤビテイ充
填区間T₂として高速射出速度V₂で一気に又は段
階的に増速し、溶湯をキヤビテイ内に充填させ、
製品の欠落及び寸法精度の低下を防止する。尚、
充填区間T₂の射出完了時t₀において、キヤビテイ
は溶湯で充満され、射出速度が一気に零となり、
この時のシリンダ圧により溶湯はキヤビテイの
隅々まで完全に充填される。そしてキヤビテイの
大きさ又は形状に応じて最終射出速度V₃を高速
射出速度V₂よりも低く押え、以て射出完了時t₀の
衝撃圧を小さくして、射出成形品が薄物である場
合等には前記シリンダ圧により金型の合せ面に溶
湯が流れ込むことによる製品のバリ吹きを防止す
ることがある。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上記溶湯の全射出時間は一般に数秒
と短く、特に射出速度を変化させる立上り時間及
び立下り時間は百分の数秒乃至百分の数十秒と極
めて短いものである。

従つて、射出速度の増速又は減速は極めて応答
が早く、且つ、正確な速度制御が要求されること
になる。

しかるに、前述のメータイン回路を用いて溶湯
の射出速度を制御すると、第４図に破線で示す様
に立下りS₁，S₂において時間遅れが生ずる特性が
現われることになる。

これは、ピストン２１、シリンダロツド２６等
の機械的可動部分及び作動油の運動エネルギーに
よる慣性が大きく、又、前述の如く立下り時間
S₁，S₂が極めて短い為に減速が所定通り行なわれ
ない欠点であり、射出成形品の品質を低下させる
ものである。

［課題を解決するための手段］本発明においては、射出成形装置の射出シリン
ダ等のピストン速度制御装置において、ピストン
後室への作動油流入回路に低速射出速度及び高速
射出速度を調整決定する高速応答性の第１流量制
御弁を設けるとともに、ピストン前室からの作動
油流出回路中にも高速応答性を有する第２流量制
御弁を設け、かつ、前記第１流量制御弁の開度を
小さくした時は第２流量制御弁の開度を小さく
し、第１流量制御弁の開度を大きくした時は第２
流量制御弁の開度を大きくするように、第１流量
制御弁の開度に比例させて第２流量制御弁の開度
を変化させる制御弁制御装置を設けた。

［作用］本発明はピストン後室への作動油流入回路に高
速応答性を有する第１流量制御弁を設ける故、第
１流量制御弁により低速射出速度や高速射出速
度、及び射出速度の加速や減速を制御することが
できる。

又、ピストン後室からの作動油流出回路にも高
速応答性を有する第２流量制御弁を設けている
故、ピストン前室からの作動油の排出量を制御す
ることができ、又、第２流量制御弁の開度を第１
流量制御弁の開度に比例させる制御弁制御装置を
設けている故、第１流量制御弁の開度を大きくし
てピストンの前進速度を増加させるときは第２流
量制御弁の開度も大きくしてピストン前室からの
作動油の流出抵抗を小さくし、以て増速を容易と
し、第１流量制御弁の開度を小さくしてピストン
の前進速度を低下させるときは第２流量制御弁の
開度も小さくしてピストン前室からの作動油の流
出抵抗を大きくし、以て減速を確実且つ迅速に行
なわせることができる。

［実施例］本発明の実施例は、第５図及び第６図に示す如
く、ピストン後室２２への作動油流入回路１６へ
高速応答性を有する第１流量制御弁３０を設ける
と共に、ピストン前室からの作動油流出回路１７
にも同様の第２流量制御弁５０を設け、該第２流
量制御弁５０の開度を第１流量制御弁３０の開度
に対応させて変化させることにより溶湯の射出速
度を制御することとした射出成形装置のピストン
速度制御装置である。

この様に流出回路１７に第２流量制御弁５０を
設けることは、本発明者が射出速度と製品の品質
との関係を詳しく測定調査した結果、減速時の時
間遅れが高品質の維持を困難とすることを発見
し、この時間遅れは前述の如く機械的可動部分及
び作動油の慣性が大きく、シリンダロツド１６の
負荷等の外力、摺動部の摩擦力、作動油の流出抵
抗によるピストン２１のシリンダ前面２５に加わ
る流体圧力等により前記慣性が打ち消される為の
所要時間に基く時間遅れであることを解析し、減
速を極めて短時間で可能とする為である。

即ち、第１図に示したメータイン回路の要部の
みを第７図の如く示すと、流量制御弁１４にて単
位時間における作動油の流入量が制限され、この
作動油のピストン後室２２への流入量に応じてピ
ストン２１及びシリンダロツド２６、ひいてはプ
ランジヤチツプ２９が前進する。

このとき、プランジヤ２９によりキヤビテイに
射出される溶湯等の抵抗によりシリンダロツド２
６に負荷F₁が加わり、又ピストン２１等の摺動
部の摩擦力F₂及びピストン２１が前進すること
に伴いピストン前室２３の作動油を排出する為に
作動油からピストン２１が受ける反力F₃が生じ、
これらの力F₁，F₂，F₃がピストン２１の前進を
阻害する。

しかし、溶湯等の抵抗による負荷F₁は、射出
速度の増速時には大きな負荷となつても射出速度
を減速する場合には大きな負荷となり得ず、摺動
部の摩擦力F₂も極めて小さく、又、ピストン２
１が作動油から受ける反力F₃も通常は小さな値
である。この為、可動部分及び作動油の慣性が打
ち消されるのに時間を要し、第４図破線の如く立
下りS₁，S₂即ち、射出速度の減速時に時間遅れが
生じ、射出成形品の品質低下を生じさせる。

又、ランアランド回路１８を有するメータイン
回路である第２図の要部のみを示す第８図におい
ても、シリンダロツド２６に加わる負荷F₁摺動
部の摩擦力F₂及び作動油がピストン前室２３か
らピストン後室２２へ移動する際にピストン２１
が作動油から受ける反力F₃は、前記第７図に示
した基本的メータイン回路の場合と同様に小さ
く、射出速度の減速時に時間遅れが生じる。

尚、ランアランド回路１８を有するシリンダ２
０では、ピストン後面２４の面積がピストン前面
２５の面積にピストンロツド２６の断面積を加え
た面積に等しい故、ピストン後面２４にはピスト
ンロツド２６の断面積に作動油の圧力P₂を乗じ
た力が加わつてピストンロツド２６を前進させ、
この前進距離にピストンロツドの断面積を乗じた
容積に等しい量の作動油が流量制御弁１４を通じ
ピストン後室２２に供給されている。

この様に、従来のメータイン回路では急激な減
速に対し時間遅れが生じる故、本発明においては
ピストン前室２３からの流出回路に第２流量制御
弁５０を設け、ピストン２１の前進に伴いピスト
ン前室２３から排出される作動油の流出に抵抗を
与え、ピストン２１が作動油から受ける反力F₃
を適宜大きくし、減速時の制動として利用するこ
とにより急減速を可能とした。

本実施例は、上記の如くピストン後室２２への
流入回路１６へ第１流量制御弁３０を設けると共
に、第１流量制御弁３０の開閉に連動する第２流
量制御弁５０をピストン前室２３からの流出回路
１７に設ける射出速度の制御装置であり、流入回
路１６に第１流量制御弁３０を設ける故、該流量
制御弁３０にてピストン後室２２への作動油の流
入量が制御されると共に、高速射出速度V₂で射
出する充填区間T₂のピストン後室における油圧
P₂も第１１図に示す如く油圧源１１における油
圧P₁よりも低くなる。

他方、シリンダ２０の速度制御において、前述
のメータイン回路と並び従来から多用されている
メータアウト回路では、第第９図、第１０図に示
す如くピストン後室２２には油圧源１１の圧力
P₁を直接に加え、ピストン前室２３から排出さ
れる油量を制御することによりピストン２１の前
進速度を制御する故、第１２図に示す如く低速射
出速度区間T₁及び高速射出速度で射出する充填
区間T₂においてもピストン後室２２における油
圧は油圧源１１の油圧P₁に等しくなる。この為、
射出完了時t₀における衝撃圧力P₃が加わると、短
時間ではあつても大きな異常高圧P₅が生じるこ
とになる。

この様なメータアウト回路に対し、本実施例に
係る回路を有する装置では、前述の如く充填区間
T₂におけるピストン後室２２の油圧P₂は油圧源
P₁よりも低い故、衝撃圧力P₃が加わつた場合で
あつても異常高圧のピーク値は低く油圧回路系に
悪影響を与える虞れが無い利点を有する。

尚、本実施例に用いる第１流量制御弁３０の開
度変化と第２流量制御弁５０の開度変化とを等し
くする場合には、第２流量制御弁５０は第１流量
制御弁３０と同一サイズにして同一構造の高速応
答性を備えた流量制御弁を用いれば極めて正確に
射出速度を制御し得る。

要するに、本実施例は射出成形装置の射出シリ
ンダ２０等のピストン速度制御装置において、ピ
ストン後室２２への流入回路１６に高速応答性を
有する第１流量制御弁３０を設けると共に、ピス
トン前室２３からの流出回路１７中にも高速応答
性を有する第２流量制御弁５０を設け、且つ、前
記第１流量制御弁３０の開度に比例させて第２流
量制御弁５０の開度を変化させる制御弁制御装置
を設けた射出成形装置のピストン速度制御御装置
である故、ピストン２１、シリンダロツド２６ひ
いてはプランジヤチツプ２９の高速移動中の急減
速が可能であり、応答性の高い流量制御弁３０の
使用と相俟つて瞬時に加速及び減速を行ない、高
品質の射出成形品を製造することができるピスト
ン速度制御装置である。

なお、シリンダ２０のピストン後室２２への作
動油流入回路１６に第１流量制御弁３０を設け、
ピストン前室２３からの作動油流出回路１７に第
２流量制御弁５０を設けた場合、従来は、流出側
の第２流量制御弁５０の開度を大きな開度で一定
にしていたので、流入側の第１流量制御弁３０の
開度を小さくし、低速射出を行つた場合、圧力が
あまり立たず、何かでピストンロツド２６に抵抗
がかかれば、速度が小さくなり、また、抵抗が無
くなれば、速度が大きくなり、このように、速度
が変動し、低速速度がふらつく。

ところが、本発明では、このように、低速射出
を行う場合、流入側の第１流量制御弁３０の開度
を小さくするとともに、流出側の第２の流量制御
弁５０の開度を第１の流量制御弁３０の開度に比
例させて小さくするようにしたので、抵抗が常に
かかつているから、ピストンロツド２６の抵抗が
変わつても、全体の抵抗の変動が小さくなり、射
出速度は変動しないで、安定する。

勿論、高速射出する場合は、流入側の第１流量
制御弁３０の開度を大きくするとともに、流出側
の第２流量制御弁５０の開度も、第１流量制御弁
３０の開度の大きさに比例して大きくするので、
流出側の抵抗はなく、所要の高速射出速度を得る
ことができる。

［発明の効果］本発明は、射出成形装置の射出シリンダ等のピ
ストン速度制御装置において、ピストン後室への
作動油流入回路に高速応答性を有する第１流量制
御弁を設けると共に、ピストン前室からの作動油
流出回路中にも高速応答性を有する第２流量制御
弁を設け、且つ、前記第１流量制御弁の開度に比
例させて第２流量制御弁の開度を変化させる制御
弁制御装置を設けた射出成形装置のピストン速度
制御御装置である故、高速応答性を有する流量制
御弁を２個用い、第１流量制御弁により制御する
ピストンの速度に応じて流出回路における作動油
の通過抵抗をも変化させるものであり、ピストン
の速度を減速させるときには第２流量制御弁にて
流出抵抗を適宜増大させて射出シリンダのピスト
ンが作動油から受ける反力F₃を大きくすること
ができる故、射出速度の急激な減速が可能とな
り、又、ピストンの前進速度を増加させるときに
は流出抵抗を小さくすることができる故、射出速
度の急激な加速も可能であつて、短い射出時間内
における射出速度の急加速及び急減速等の変化を
正確に制御し、品質の高い射出成形品を製造する
ことができ、又、射出完了時における衝撃圧力の
ピーク圧を低く押えることにより油圧回路への悪
影響をも防止し得る等、種々の利点を有するピス
トン速度制御装置である。

また、本発明では、低速射出を行う場合でも、
流入側の第１流量制御弁の開度を小さくするとと
もに、流出側の第２の流量制御弁の開度を第１の
流量制御弁の開度に比例させて小さくするように
したので、抵抗が常にかかつているから、ピスト
ンロツドの抵抗が変わつても、全体の抵抗の変動
が小さくなり、射出速度は変動しないので、安定
する。

勿論、高速射出する場合は、流入側の第１流量
制御弁の開度を大きくするとともに、流出側の第
２流量制御弁の開度も、第１流量制御弁の開度の
大きさに比例して大きくするので、流出側の抵抗
はなく、所要の高速射出速度を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はメータイン回路の一般例を示す図であ
り、第２図はランアランド回路を有する一般的な
メータイン回路を示す図、第３図は本発明に用い
る流量制御弁の一例を示す図にして、第４図は射
出成形における射出速度の変化の一例を示す図、
第５図及び第６図は本発明に係る制御装置の油圧
回路の要部を示す図であり、第７図及び第８図は
一般的なメータイン回路の要部を示す図、第９図
及び第１０図は一般的なメータアウト回路の要部
を示す図、第１１図は本発明におけるシリンダ内
油圧を示す図にして、第１２図はメータアウト回
路におけるシリンダ内油圧を示す図である。１１…油圧源、１２…切換弁、１４…制御弁、
１６…流入回路、１７…流出回路、１８…ランア
ランド回路、２０…射出シリンダ、２１…ピスト
ン、２２…ピストン後室、２３…ピストン前室、
２６…シリンダロツド、２８…射出スリーブ、２
９…プランジヤチツプ、３０…第１流量制御弁、
５０…第２流量制御弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１射出成形装置の射出シリンダ等のピストン速
度制御装置において、ピストン後室への作動油流
入回路に低速射出速度及び高速射出速度を調整決
定する高速応答性の第１流量制御弁を設けるとと
もに、ピストン前室からの作動油流出回路中にも
高速応答性を有する第２流量制御弁を設け、か
つ、前記第１流量制御弁の開度を小さくした時は
第２流量制御弁の開度を小さくし、第１流量制御
弁の開度を大きくした時は第２流量制御弁の開度
を大きくするように、第１流量制御弁の開度に比
例させて第２流量制御弁の開度を変化させる制御
弁制御装置を設けたことを特徴とする射出成形装
置におけるピストン速度制御装置。