JPH06297128A - 射出シリンダの制御方法並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】射出シリンダにおける、円滑な始動、停止保持
性能及び押圧力制御の精度の向上を図る。 【構成】射出動作時は、ロッド側室に接続される出口側
管路内の圧流体流量を調節するメータアウト方式で制御
する。押圧動作時は、ロッド側室シリンダポートを、絞
り切換制御弁５を介して流体圧ライン２とタンクライン
３とに接続するとともに、ロッド側室の圧力を検出し
て、圧力が目標値よりも高い時には、タンクラインへの
流出流量が、低い時には、流体圧ラインからの流入流量
が相対的に増加するように、圧力制御手段１０によって
流出流量と流入流量の少なくとも一方を調節することに
より、射出シリンダのロッド側室の圧力を目標値に制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧鋳造機やダイカス
トマシン等射出成形装置における射出シリンダの射出・
増圧用流体圧回路の制御方法並びにその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカストマシンの射出圧力を制御する
先行技術に関して、特開平3-184664号公報によって公知
のものがあり、また、射出成形装置において射出シリン
ダのピストン速度を制御する先行技術として、特開昭60
-33863号公報によって公知のものがある。前者の公知技
術は、射出シリンダに増圧ピストンを設けて増圧により
凝固時の溶湯圧を高くすることにより、射出シリンダ径
を細くして高速射出時の流量を少なくでき、その結果、
射出制御弁やアキュムレータを小型化しようとするもの
である。一方、後者の公知技術は、メータイン側とメー
タアウト側とに高速作動型の流量制御弁を設けて、高速
移動中の急減速が可能で、かつ、瞬時に加速および減速
が行えるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の公知
技術は、射出と増圧とにそれぞれ制御機器が別に必要で
回路及び制御態様が共に複雑となり、また、メータイン
制御であって溶湯充填完了前の減速ができなくて、鋳型
合わせ面にバリが出やすくなり、極端な場合には合わせ
面から溶湯が飛び出す問題があり、さらに、射出速度の
リアルタイムフィードバックができなくて外乱による速
度変化が起き易い難点を有する。

【０００４】一方、後者の公知技術は、溶湯の飛び出
し、外乱による速度変化の発生の問題は解消されるが、
２個の独立した高速作動型の流量制御弁を高速に、即
ち、短時間で制御して所望の射出特性を得ることは元々
非常に困難であり、即ち、譬えメータイン側とメータア
ウト側とに全く同じ流量制御弁を使ったとしても、ま
た、弁開度調節用のパルスモータの回転数が同じであっ
たとしても、スプールの開度はバルブハウジングやスプ
ール自身の機械加工誤差に基づいて完全に同一ではなく
て、従って、同一の入力に対して機差により異なった流
量特性を示す結果となる。しかも極く短時間の応答性を
問題とする関係上、圧油の圧縮特性や慣性等の影響も大
きく、メータイン側とメータアウト側とで流量も異なっ
て、２個の制御弁をどう制御すれば所望の特性が得られ
るか非常に難しい問題である。さらに、この公知技術で
は、凝固時に溶湯にどのように高圧力を加えるかについ
ては全く技術の開示がなく、単なる流量制御のみでは圧
力の制御については全く不明であり、従って、射出速度
と押圧力の制御の組合せが不可欠の要件である射出シリ
ンダの制御は、この公知技術からは何ら解明することが
できない。

【０００５】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、射出シリ
ンダにおける射出開始時の円滑な始動と、前進途中のス
トロークでシリンダ停止保持性能の向上とを図り、ま
た、押圧力制御時の制御制度を向上させるとともに、速
度制御から押圧力制御への切換えを円滑化させることに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、射出シリンダの射出速度を制御して射出
動作を行った後、射出シリンダの押圧力を制御して押圧
動作を行うに際し、射出動作時は、射出シリンダのロッ
ド側室に接続される出口側管路内の圧流体流量を調節す
るメータアウト方式で制御し、一方、押圧動作時は、射
出シリンダのロッド側室シリンダポートを、絞りをそれ
ぞれ介して流体圧ラインとタンクラインとに接続すると
ともに、射出シリンダのロッド側室の圧力を検出して、
該圧力が目標値よりも高い時には、タンクラインへの流
出流量が相対的に増加するように、逆に目標値よりも低
い時には、流体圧ラインからの流入流量が相対的に増加
するように、流出流量と流入流量の少なくとも一方を調
節することにより、射出シリンダのロッド側室の圧力を
目標値に制御することを特徴とする射出シリンダの制御
方法である。

【０００７】また本発明は、射出動作時に、射出シリン
ダのロッドの位置と速度とを検出して射出シリンダから
の流出流量を調節することにより、射出シリンダの各ス
トローク位置での速度及び速度変化が制御される構成を
有する射出シリンダの制御方法である。また本発明は、
射出シリンダのストローク途中での停止保持時におい
て、流体圧ラインから射出シリンダのロッド側室に向け
ての絞りを経た圧流体の流入は許容し、逆方向の流出は
抑止するように制御する構成を有する射出シリンダの制
御方法である。

【０００８】本発明はまた、射出シリンダの射出速度を
制御して射出動作を行った後、射出シリンダの押圧力を
制御して押圧動作を行う制御装置であって、射出シリン
ダの射出動作時縮小するロッド側室のシリンダポート
と、流体圧ラインと、タンクラインとに関連し設けられ
て、前記シリンダポートを流体圧ラインに、或いは絞り
を介してタンクラインに、又は絞りをそれぞれ介して流
体圧ラインおよびタンクラインに切換え接続する絞り切
換制御弁と、射出シリンダのロッド側室の圧力を検出す
る圧力検出手段と、押圧動作時に、前記絞り切換制御弁
を流体圧・タンク両ライン接続側に切換えて、検出した
ロッド側室の圧力が目標値よりも高い時には、タンクラ
インへの流出流量が相対的に増加するように、逆に目標
値よりも低い時には、流体圧ラインからの流入流量が相
対的に増加するように、絞り切換制御弁の流出流量と流
入流量の少なくとも一方を調節することにより、射出シ
リンダのロッド側室の圧力を目標値に制御する圧力制御
手段とを含むことを特徴とする射出シリンダの制御装置
である。

【０００９】また本発明は、射出シリンダのロッドの位
置と速度とを検出する速度・速度変化検出手段と、射出
動作時に、前記絞り切換制御弁をタンクライン接続側に
切換えるとともに、検出したロッドの速度・速度変化が
目標値よりも高い時には、タンクラインへの流出流量が
増加するように、逆に目標値よりも低い時には、タンク
ラインへの流出流量が増加するように、前記絞り切換制
御弁を制御することにより、射出シリンダの速度及び速
度変化を目標値に制御する射出速度制御手段とが設けら
れる構成を有する射出シリンダの制御装置である。本発
明はまた、絞り切換制御弁の圧源ポートに接続される流
体圧ライン中に、前記圧源ポートへの圧流体流入は許容
し、逆方向の圧流体流出は抑止する逆止弁が介装される
構成を有する射出シリンダの制御装置である。

【００１０】本発明はまた、射出速度制御手段が、射出
シリンダの伸長開始時において、ヘッド側室の圧力上昇
に応じてロッド側室が所定の圧力値に達するまで絞り切
換制御弁を中立位置近傍の流体圧・タンク両ライン接続
側に保持することによって射出シリンダの停止状態を保
持し、所定の圧力値に達した時点で絞り切換制御弁をタ
ンクライン接続側に切換えて流量制御を行うことによっ
て、射出シリンダの伸長開始時の速度変化を制御する手
段を備えてなる構成を有する射出シリンダの制御装置で
ある。

【００１１】また本発明は、射出シリンダのヘッド側室
の圧力を検出する圧力検出手段が設けられる一方、圧力
制御手段が、射出シリンダの押圧動作時において、前記
ヘッド側室の圧力に該室の受圧面積を乗じた値と、前記
ロッド側室の圧力に該室の受圧面積を乗じた値との差が
所定の値になるように、絞り切換制御弁の流出流量と流
入流量の少なくとも一方を調節する手段を備えてなる構
成を有する射出シリンダの制御装置である。

【００１２】

【作用】本発明に従えば、射出動作の場合、即ち、射出
シリンダが伸長側に作動する場合、一つの絞り切換制御
弁等の流量制御弁を使用することによって、メータアウ
ト制御により射出シリンダの速度制御が可能であり、瞬
時の減速、増速が容易に行える。また、前記流量制御弁
で中立位置近傍での流量制御を行うことによって、射出
シリンダのロッド圧力のリアルタイムフィードバック制
御が可能であり、さらに射出シリンダのヘッド側及びロ
ッド側の両圧力を比較した上でロッド側圧力を力指令値
に合わせる制御を行うことによって、射出シリンダの押
圧力のリアルタイムフィードバック制御をすることも可
能である。さらに本発明に従えば、メータアウト方式に
よる前記流量制御弁の操作によって、前進途中のストロ
ークで射出シリンダの停止保持を確実、容易に行うこと
ができる。

【００１３】

【実施例】図１に、本発明の実施例に係る射出シリンダ
の油圧制御回路が展開して示される。図１に示される射
出シリンダ１は、例えば高圧鋳造機の金型に溶湯を射出
し押圧する装置として用いられる。この射出シリンダ１
は、射出動作を行った後、押圧動作を行うが、その動作
を行わせるための油圧制御回路は、射出シリンダ１と、
油圧ライン２と、タンクライン３と、切換制御弁４と、
絞り切換制御弁５と、逆止弁１６とを含み形成される油
圧回路、この油圧回路の作動をコントロールするコント
ローラ６、油圧回路における油圧力や弁の動作状態など
を検出して前記コントローラ６に信号を伝達する各検出
器によって構成される。

【００１４】射出シリンダ１は片ロッド複動型の油圧シ
リンダから成り、射出動作時拡張するヘッド側室のシリ
ンダポートには、切換制御弁４が負荷側になる切換ポー
トを介して接続され、射出動作時縮小するロッド側室の
シリンダポートには、絞り切換制御弁５が負荷側になる
切換ポートを介して接続される。射出シリンダ１には、
ヘッド側室の圧力を検出する第１圧力センサ７と、ロッ
ド側室の圧力を検出する第２圧力センサ８と、ロッドの
位置、速度を検出する位置センサ９とがそれぞれ取付け
られる。油圧ライン２は、油圧ポンプ１２と、高圧アキ
ュムレータ１３と、加圧用ガスボンベ１４と、油送り管
１５とを備えて、所定の圧力の油が油送り管１５に供給
される。この油送り管１５には、切換制御弁４が圧源ポ
ートを介して接続され、また、逆止弁１６が順流側ポー
トを介して接続される。

【００１５】タンクライン３は、油槽１７と、油戻し管
１８と、低圧アキュムレータ１９とを備えて、射出シリ
ンダ１や各弁で作動した後の圧油が油戻し管１８を経、
油槽１７に戻されるようになっている。前記油戻し管１
８には、切換制御弁４がタンクポートを介して接続さ
れ、また、絞り切換制御弁５がタンクポートを介して接
続される。切換制御弁４は、パイロット弁２４によって
駆動されるノッチ（切込み）付ロジック弁２２から成る
流入制御弁と、パイロット弁２５によって駆動されるロ
ジック弁２３から成る流出制御弁とを備えて、射出シリ
ンダ１におけるヘッド側室のシリンダポートに対して、
油圧ライン２またはタンクライン３を切換えて接続する
ように作動する。

【００１６】絞り切換制御弁５は、図２(A) に構造が油
圧シンボルで示され、図２(B) に弁開度制御の態様がブ
ロック示回路で示されるように、主弁２０、パイロット
弁２１、スプールの移動量を検出する第１差動トランス
２６及び第２差動トランス２７、増幅器２８、フォース
モータ２９を備えて、主弁２０における圧源ポートＰが
前記逆止弁１６の阻止側ポートに接続され、タンクポー
トＴがタンクライン３の油戻し管１８に接続され、負荷
側である切換ポートＡが射出シリンダ１のロッド側室の
シリンダポートに接続される。

【００１７】コントローラ６は、中央演算処理装置ＣＰ
Ｕ，メモリより構成される周知のマイクロコンピュータ
を制御要素に備え、ＣＰＵは、予め設定されるプログラ
ムに従って第１圧力センサ７，第２圧力センサ８，位置
センサ９，絞り切換制御弁５の主弁２０に対応する第１
差動トランス２６からの外部データを取込んだり、メモ
リとの間でデータの授受を行って演算処理し、必要に応
じてディジタル出力信号を制御用のアナログ信号に変え
て両制御弁４，５のパイロット弁に出力する。このコン
トローラ６は、圧力制御手段１０と、射出速度制御手段
１１を備えていて、それらの各手段１０，１１の制御の
態様については後述する。

【００１８】絞り切換制御弁５は、フォースモータ２９
で駆動する高応答サーボ弁をパイロット弁２１として有
し、これによって主弁２０の切換方向と開度を制御す
る。主弁２０の位置は、スプール位置を第１差動トラン
ス(LVDT)２６で検出し、増幅器２８にフィードバック制
御することにより、スプールストローク、即ち、弁開度
の制御が行われる。主弁２０の弁開度は、中立では圧源
ポートＰ→タンクポートＴ，切換ポートＡ→タンクポー
トＴの通路がそれぞれノッチを介して接続している。
図２(A) で左側に切換えると、Ｐ→Ａは閉じＡ→Ｔの開
度が次第に増加し、射出シリンダ１からの流出流量が次
第に増加する。また、右側に切換えると、Ａ→Ｔは閉じ
Ｐ→Ａの通路が次第に開く。中立位置近傍では、Ｐ→Ａ
→Ｔの圧油の流れが生じ、Ｐ→Ａ，Ａ→Ｔの各面積の関
係により、Ｐ→Ａ，Ａ→Ｔの各流量を微妙に制御できる
と同時に、切換ポートＡの圧力制御も可能である。従っ
てスプール位置により圧源ポートＰとタンクポートＴの
間の中間圧に制御できる。この絞り切換制御弁５の応答
特性は、０→１００％開度のステップ応答で１０msecあ
るいはそれ以下の高速切換えが可能であり、また、指令
値（電流値）によって図３に示される如く任意の開度制
御が可能である。

【００１９】上記絞り切換制御弁５を使用して行う射出
シリンダ１の速度制御の態様が、図４にブロック回路で
示される。コントローラ６における射出速度制御手段１
１に入った速度指令値は、電圧に変換されてアンプ３０
に出力される。アンプ出力により絞り切換制御弁５を制
御し該弁５の出力流量で射出シリンダ１の速度を制御す
る。射出シリンダ１の速度パターンは、例えばシリンダ
ストローク位置に関して設定されており、射出シリンダ
１のロッド位置を位置センサ９で検出し、更に、位置セ
ンサ９の出力の微分値により速度信号を作って、各スト
ローク位置に対する速度の信号を射出速度制御手段１１
内で速度指令値と比較することにより、通常は指令値と
の差によって、速度のリアルタイムフィードバック制御
を行い、実際の速度を目標速度に一致させる。本実施例
では、射出（シリンダのロッドが伸長）の場合には、切
換制御弁４の流入制御弁を開いて高圧アキュムレータ１
３の圧力を射出シリンダ１のヘッド側室に導入し、絞り
切換制御弁５のＡ→Ｔの開度の制御をすることにより、
メータアウト制御方式で射出シリンダ１の速度制御を行
わせている。

【００２０】上記絞り切換制御弁５を使用して行う射出
シリンダ１の押圧力制御態様が、図５にブロック回路で
示される。絞り切換制御弁５は、中立位置近傍で切換ポ
ートＡの圧力を制御することができる。コントローラ６
における圧力制御手段１０に圧力指令が入力され、射出
シリンダ１のロッド側室の圧力、即ち、切換ポートＡの
圧力を第２圧力センサ８で検出し、圧力制御手段１０に
フィードバックして目標値との差でフィードバック制御
することにより、ロッド側室の圧力のリアルタイムフィ
ードバック制御ができる。更に、射出シリンダ１のヘッ
ド側室の圧力も第１圧力センサ７で検出し、前記ヘッド
側室の圧力Ｐ_H に該室の受圧面積Ｓ_H を乗じた値と、前
記ロッド側室の圧力Ｐ_L に該室の受圧面積Ｓ_L を乗じた
値との差、即ち、Ｐ_H ×Ｓ_H −Ｐ_L ×Ｓ_L を演算して、
押圧力指令値を目標としてロッド側室の圧力を制御し、
その結果として、射出シリンダ１の押圧力のリアルタイ
ムフィードバック制御をすることも可能である。

【００２１】図１に戻って射出シリンダ１の油圧制御回
路の作動について説明する。射出シリンダ１がロッド最
縮小のスタート位置にあるときから述べる。絞り切換制
御弁５は、電源オフでは、(c) 位置であるが、電源オン
すると、位置制御信号がでて(b) 位置に切換わる。(c)
位置ではＰ→Ａ→Ｔの圧油の流量が大きく、高圧アキュ
ムレータ１３蓄圧油（Ａcc圧油) の消費が多いが、(b)
位置ではＰ→Ａの部分は閉じており、前記蓄圧油の消費
が少ない。一方、電源オフ時には、(c) 位置の方が射出
シリンダ１のロッド側の開度が小さいため、万一、切換
制御弁４の流入制御弁２２が開いていても、射出シリン
ダ１が暴走するこはなく、安全である。電源オフ時には
他の電磁弁はオフで射出シリンダ１のヘッド側のバルブ
は閉となっている。高圧アキュムレータ１３はピストン
形であって、窒素ガスを封入したガスボンベ１４と上部
を接続し、下部に圧油を蓄圧し、必要に応じて瞬間的に
大流量を吐出することが可能である。

【００２２】前記流入制御弁２２は、大容量のロジック
弁であって、開き始めはノッチにより流量制御ができ
る。又、閉鎖時には、高速で閉鎖するようポペット径よ
りも大径のパイロットピストンを有する構造としてい
る。この流入制御弁２２と組合わされる流出制御弁２３
は、射出シリンダ１の縮小時にヘッド側室の圧油をタン
クライン３に流すよう作動する。

【００２３】絞り切換制御弁５は、射出シリンダ１のロ
ッド側室に接続され、圧源ポートＰには圧源からの油の
流れを許容し逆方向の流れは抑止する逆止弁１６が取付
けられる。タンクポートＴには絞り切換制御弁５のすぐ
近傍に設置された高速射出の立上がりのサージ圧防止用
のピストン形低圧アキュムレータ１９が接続されてい
る。この絞り切換制御弁５のパイロット用サーボ弁２１
の圧源には、インラインフィルタ３２が取付けられ、油
の汚染による弁２１の作動不良、寿命低下を予防してい
る。

【００２４】次に射出シリンダ１を低速伸長させるため
の制御について説明する。この時の動作は、最縮小位置
からダイカストマシンの金型に給湯を行う位置までのロ
ッド伸長動作に対応している。絞り切換制御弁５を(b)
位置から(d) 位置あるいはそのストローク途中に切り換
えて、射出シリンダ１のロッド側室の圧力を上昇させ
る。所定の圧力になると、流入制御弁２２を開き始めて
射出シリンダ１のヘッド側室に前記Ａcc圧油を導入す
る。流入制御弁２２は、そのパイロットラインの絞りの
作用で緩やかに開き、ポペットのノッチにより流量が制
御されて、射出シリンダ１ヘッド側室に圧油が流れるた
め、油の圧縮性によるショックも無く、事前にロッド側
室に圧力を封入しているために、油の圧縮性により射出
シリンダ１が伸長することもない。以上の操作に関して
さらに詳細に説明する。

【００２５】先ず、伸長動作を開始するに際し、問題点
として挙げられることは、射出動作をしていなく絞り切
換制御弁５が図１の弁位置であるとき、射出シリンダ１
のロッド側室圧力Ｐ_R はアキュムレータの中間圧，ヘッ
ド側室圧力Ｐ_H は０である。この状態から絞り切換制御
弁５と流入制御弁２２を開き射出動作を開始すると、シ
リンダヘッド側室にアキュムレータ内の高圧が急速に導
入されて、サージ圧が立ち上がり、ヘッド側油圧圧力に
押されて、ロッド側室には更に面積比分の高圧が発生
し、油の圧縮性によってロッド側室内の油は体積が減っ
てシリンダロッドが急激に飛び出すことになり、ショッ
クの原因となって型のスリーブ内に溶湯がある場合に
は、溶湯表面を乱して空気巻込み等の不都合が起こる。
このような問題点の防止対策として、図６のフロー線図
に示される如く、ロッド側室圧力Ｐ_Rを立てるために、
先ず、絞り切換制御弁５を開き（ステップＳ₂ ）、ロッ
ド側室圧力Ｐ_R を測定して（ステップＳ₃ ）、該圧力が
所定の圧力Ｐ_P 以上になるのを確認してから（ステップ
Ｓ₄ ）、流入制御弁２２を開く（ステップＳ₅ ）。

【００２６】このようにする理由は以下に述べる通りで
ある。即ち、ロッド側室圧力Ｐ_R を始めに立てておくこ
とで流入制御弁２２の動作開始のときには既にロッド側
室からヘッド側室に向かう方向の力Ｆ_R が発生してい
る。ここで流入制御弁２２を開くことにより、ヘッド側
室にも力Ｆ_H ( 最終的にはＦ_R より大きくなる )が発生
することになる。Ｆ_R とＦ_H の差ΔＦ、即ち射出シリン
ダ１の推力は負から正に徐々に大きくなリショックを防
げる。ロッド側室圧力Ｐ_R を立てない方法を用いたとす
ると、ピストンロッドの位置あるいは速度に応じてロッ
ド側室圧力Ｐ_R が立つことになるので、ピストンロッド
の飛び出しは防げない。

【００２７】そしてヘッド圧又はロッド圧が所定の圧力
になったら、絞り切換制御弁５を速度制御モードに切換
えて、所定の低速速度で射出シリンダ１を伸長し、給湯
位置の手前で減速して所定の位置に停止する。射出シリ
ンダ１の伸長速度のパターン、停止位置等は事前に各製
品の鋳造に適合した値が入力されている。その入力値を
目標値として速度がリアルタイムでフィードバック制御
される。流入制御弁２２は以降射出完了まで開いたまま
である。この場合、絞りによって緩やかに開くが、上述
の低速射出の間に完全に全開する。

【００２８】続いて射出シリンダ１を給湯位置で停止保
持させるための制御について説明する。絞り切換制御弁
５で射出シリンダ１の伸長を停止した後、絞り切換制御
弁５を(c) 位置を通り越して(e) 位置（図３参照）で保
持する。切換ポートＡ→タンクポートＴの通路は閉鎖さ
れる。切換ポートＡ→圧源ポートＰの通路は逆止弁１６
があるため、ロッド側室の圧力は、Ａcc圧力×ヘッド側
受圧面積／ロッド側受圧面積で増圧されるが、Ａ→Ｐ側
へは圧油は流れない。

【００２９】Ａ→Ｔの圧油の漏れは、スプールと弁本体
（ボディ）の間の隙間からの分だけとなり、Ｑ＝｛π・
ｄ・Δｐ／（12・μ・ｌ）｝・δ³ の式で決まる。但
し、Ｑ：漏れ量、ｄ：スプール径、Δｐ：ロッド側室圧
力、δ：ボディとスプールの隙間、μ：油の粘度、ｌ：
スプールとポートのシール長さである。(e) 位置では、
ｌが大きくなるため、漏れを小さく抑えることができ
る。逆止弁１６がないと、停止位置保持は(c) 位置で行
わねばならなく、この位置は圧力制御を行うため、Ａ→
Ｔの開度が大きくなって、停止保持はできない。

【００３０】次に給湯後に行う高速射出立上がり位置ま
での低速射出は、上述の動作と同じ要領ですれば良い。
その後の高速射出立上がりと一定速度との制御は次のよ
うにして行う。給湯量の精度が良ければ、高速射出立上
がり位置は一定でよく、ストロークで指定できる。更に
精度を上げるため、例えば特公昭54-42661号公報によっ
て公知の溶湯センサでその都度、溶湯量を検出して高速
射出立上がり位置を決めることもできる。入力済の射出
速度立上がりパターンに従って、絞り切換制御弁５が
(a) の方向に開き、ロッド側室からの流出量が増加し、
検出された射出速度と目標速度とが一致するよう、絞り
切換制御弁５の開度が変化する。そして一定の射出速度
に達する。Ａcc圧力の変動、溶湯量、溶湯温度の変動等
の外乱要因に対して、フィードバック制御により目標速
度パターンになるよう補償されるため、製品の品質の安
定度がよくなる。

【００３１】続いて高速射出からの減速制御について説
明する。立上がりポイントと同様、減速開始ポイントも
射出シリンダ１のストローク位置による決定と、前記溶
湯センサによる決定とがある。減速開始ポイントになる
と、絞り切換制御弁５を (b)方向に開度制御し入力済の
速度パターンに合致するよう、速度を検出しながらフィ
ードバック制御を行う。最終的な速度は、低速の一定
値、例えば0.3m/secになるような、絞り切換制御弁５の
一定開度としておく。減速制御の目的は、溶湯の充填完
了時に射出プランジャや、シリンダロッド等の慣性力が
溶湯に伝わり、鋳型合わせ面の鋳バリの発生や合わせ面
からの溶湯の噴出を防ぐためであり、充填完了前に完全
に停止する必要はなく、寧ろ次の行程の押圧力制御のた
めには一定開度開いていた方が望ましいからである。

【００３２】射出のための速度制御に続けて行わせる押
圧力制御への切換えについては、以下に述べる通りであ
る。初めに問題点として考慮されることは、溶湯充填完
了以前に速度制御から押圧力制御へ切換わると、射出シ
リンダ１の推力が急激に上昇しピストンロッドが急加速
してしまい、良好な製品が得られないことであり、ま
た、押圧力制御開始位置は溶湯量により、各ショットで
異なるため、単純にロッドの位置で押圧力制御開始のタ
イミングを図ることはできない点である。このような問
題を克服する対策としては下記のようにすればよい。即
ち、 (1) 押圧力制御の開始後は、絞り切換制御弁５は所定の
弁開度以上にならなようにする。この場合の所定弁開度
は、減速後の速度相当の開度とすることが望ましい。 (2-1) 所定の位置を越え、かつ、射出シリンダ１のロッ
ド側室圧力Ｐ_R が所定圧力以下になったことを押圧力制
御開始のトリガーとする。この「所定の位置」は、少な
くとも減速開始位置以降に存在する。所定位置を設定す
る理由は、ロッド側室圧力Ｐ_R 、推力ΔＦ＝（ヘッド側
室の力Ｆ_H −ロッド側室の力Ｆ_R ）あるいは速度ｖだけ
では射出動作域においてトリガーの条件を満たしてしま
う区間が押圧力制御を開始したい位置以前にも存在する
からである。 (2-2) 所定の位置を越え、かつ、射出シリンダ１の推力
ΔＦが所定の力以下になったことを押圧力制御開始のト
リガーとする。 (2-3) 所定の位置を越え、かつ、射出シリンダ１のロッ
ドの速度が所定速度以下になったことを押圧力制御開始
のトリガーとする。

【００３３】かかる対策を採る理由は、(1) 項の場合
は、所定の弁開度以上にならないように設定しておくこ
とにより、絞り切換制御弁５を通過する流量は制限さ
れ、従って、ピストンロッドの急加速を防げるからであ
る。(2-1) 項の場合は、型への充填が完了すると、溶湯
は圧縮され始め圧力が上昇する。この圧力の上昇によ
り、ロッドへプランジャを介して反力が加わる。これに
伴い、ロッド側室圧力Ｐ_R は下降する。従って、この圧
力下降を押圧力制御開始のトリガーと判断することがで
きるからである。(2-2) 項の場合は、前(2-1) よりロッ
ド側室圧力Ｐ_R が下降するため、射出シリンダ１の推力
ΔＦは、結果として上昇する。従って、この推力の上昇
を押圧力制御開始のトリガーと判断することができるか
らである。(2-3) 項の場合は、溶湯の圧力上昇に伴う反
力による減速あるいは射出パターンの設定による減速に
よって、押圧力制御開始位置に近づくとロッドの速度は
低下する。従って、この速度の低下を押圧力制御開始の
トリガーと判断することができるからである。

【００３４】上述するように、各種対策を構じることに
よって、速度制御から押圧力制御への切換えが遅過ぎた
場合、溶湯の反力が小さくてロッドが飛び出す現象、ま
た、切換えが早過ぎた場合、溶湯の反力が大きくてロッ
ドが急停止する現象のいずれもが防止され、かくして高
品質の製品が得られる。

【００３５】図７は、本発明の実施例に係る縦型射出成
形機の高速射出速度パターンを示している。ロッド全縮
位置から低速度でロッドを伸長し給湯位置で一旦停止
し、再び等低速度でロッドを伸長し、停止させた後に減
圧ガス抜きを行い、さらに、高速射出開始位置まで等低
速度でロッドを伸長して、20msの極短時間で5m/s迄増速
させてこの高速度下で高速射出を行わせ、次いで20msの
極短時間で初めの低速度に戻し、溶湯の充填を完了す
る。その後は、絞り切換制御弁５の開度を保持して押圧
力制御に切換える。この一連の高速射出速度制御と押圧
力制御とが、本実施例によって、ショック、ハンチング
を生じさせることなく安定的に行われる。

【００３６】本発明は、以上説明した実施例の構成に限
定されなく、絞り切換制御弁５は、３ポート形の他に５
ポート形の制御弁も使用可能である。また、縦方向、横
方向の射出のいずれにも適用できる。更に、絞り切換制
御弁５に関しては、そのパイロット用サーボ弁は、フォ
ースモータ駆動直動形や、フォースモータ駆動位置追従
形等、各形式のものを使用することが可能である。ま
た、射出速度は高速射出だけでなく、低速射出のままで
おこなう鋳造方法においても適用できることは言うまで
もない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、射出シ
リンダが前進の途中においてロッドの急停止ならびに停
止の保持を、確実かつ容易に行うことができる。さら
に、伸長時の速度制御から押圧力制御への切換えを、飛
び出しや急停止が生じなくスムーズに実行することが可
能である。また、押圧力制御の際の精度を飛躍的に向上
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出シリンダの油圧制御
回路の展開図である。

【図２】図１に示される絞り切換制御弁５の構造及び弁
開度制御の態様を示す説明図である。

【図３】図２に示す絞り切換制御弁５の弁開度特性線図
である。

【図４】図１における絞り切換制御弁５による射出シリ
ンダ１の速度制御態様を示すブロック回路図である。

【図５】図１における絞り切換制御弁５による射出シリ
ンダ１の押圧力制御態様を示すブロック回路図である。

【図６】図１における絞り切換制御弁５による射出シリ
ンダ１の低速伸長制御の動作を示すフロー線図である。

【図７】本発明の実施例に係る縦型射出成形機における
高速射出速度パターンの説明図である。

【符号の説明】

１…射出シリンダ、 ２…油圧ライン、 ３…タンクライン、 ４…切換制御弁、 ５…絞り切換制御弁、 ６…コントローラ、 ７…第１圧力センサ、 ８…第２圧力センサ、 ９…位置センサ、 １０…圧力制御手段、 １１…射出速度制御手段、 １２…油圧ポンプ、 １６…逆止弁。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】一方、後者の公知技術は、溶湯の飛び出
し、外乱による速度変化の発生の問題は解消されるが、
２個の独立した高速作動型の流量制御弁を高速に、即
ち、短時間で制御して所望の射出特性を得ることは元々
非常に困難であり、即ち、たとえメータイン側とメータ
アウト側とに全く同じ流量制御弁を使ったとしても、ま
た、弁開度調節用のパルスモータの回転数が同じであっ
たとしても、スプールの開度はバルブハウジングやスプ
ール自身の機械加工誤差に基づいて完全に同一ではなく
て、従って、同一の入力に対して機差により異なった流
量特性を示す結果となる。しかも極く短時間の応答性を
問題とする関係上、圧油の圧縮特性や慣性等の影響も大
きく、メータイン側とメータアウト側とで流量も異なっ
て、２個の制御弁をどう制御すれば所望の特性が得られ
るか非常に難しい問題である。さらに、この公知技術で
は、凝固時に溶湯にどのように高圧力を加えるかについ
ては全く技術の開示がなく、単なる流量制御のみでは圧
力の制御については全く不明であり、従って、射出速度
と押圧力の制御の組合せが不可欠の要件である射出シリ
ンダの制御は、この公知技術からは何ら解明することが
できない。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、射出シリ
ンダにおける射出開始時の円滑な始動と、前進途中のス
トロークでシリンダ停止保持性能の向上とを図り、ま
た、押圧力制御時の制御精度を向上させるとともに、速
度制御から押圧力制御への切換えを円滑化させることに
ある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また本発明は、射出動作時に、射出シリン
ダのロッドの位置と速度とを検出して射出シリンダから
の流出流量を調節することにより、射出シリンダの各ス
トローク位置での速度及び速度変化が制御される構成を
有する射出シリンダの制御方法である。また本発明は、
射出シリンダのストローク途中での停止保持時におい
て、流体圧ラインから射出シリンダのロッド側室に向け
ての絞りを経た圧流体の流入は許容し、逆方向の流出は
抑止するように制御する構成を有する射出シリンダの制
御方法である。また本発明は、射出動作から押圧動作へ
の切り換えが、射出シリンダのロッド位置が所定の位置
を越え、かつ射出シリンダのロッド側室の圧力が所定圧
以下になったときに行われる構成を有する射出シリンダ
の制御方法である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また本発明は、射出シリンダのヘッド側室
の圧力を検出する圧力検出手段が設けられる一方、圧力
制御手段が、射出シリンダの押圧動作時において、前記
ヘッド側室の圧力に該室の受圧面積を乗じた値と、前記
ロッド側室の圧力に該室の受圧面積を乗じた値との差が
所定の値になるように、絞り切換制御弁の流出流量と流
入流量の少なくとも一方を調節する手段を備えてなる構
成を有する射出シリンダの制御装置である。また本発明
は、絞り切換制御弁のタンクポートに、低圧アキュムレ
ータが介装される構成を有する射出シリンダの制御装置
である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】続いて高速射出からの減速制御について説
明する。立上がりポイントと同様、減速開始ポイントも
射出シリンダ１のストローク位置による決定と、前記溶
湯センサによる決定とがある。減速開始ポイントになる
と、絞り切換制御弁５を (b)方向に開度制御し入力済の
速度パターンに合致するよう、速度を検出しながらフィ
ードバック制御を行う。絞り切換制御弁５がシリンダの
ロッド側からの流出油をメータアウト制御しているた
め、絞り切換制御弁５の開度制御によりシリンダの速度
を任意のパターンに制御することが可能である。最終的
な速度は、低速の一定値、例えば0.3m/secになるよう
な、絞り切換制御弁５の一定開度としておく。減速制御
の目的は、溶湯の充填完了時に射出プランジャや、シリ
ンダロッド等の慣性力が溶湯に伝わり、鋳型合わせ面の
鋳バリの発生や合わせ面からの溶湯の噴出を防ぐためで
あり、充填完了前に完全に停止する必要はなく、寧ろ次
の行程の押圧力制御のためには一定開度開いていた方が
望ましいからである。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】図７は、本発明の実施例に係る縦型射出成
形機の高速射出速度パターンの一例を示している。ロッ
ド全縮位置から低速度でロッドを伸長し給湯位置で一旦
停止し、再び等低速度でロッドを伸長し、停止させた後
に減圧ガス抜きを行い、さらに、高速射出開始位置まで
等低速度でロッドを伸長して、20msの極短時間で5m/s迄
増速させてこの高速度下で高速射出を行わせ、次いで20
msの極短時間で初めの低速度に戻し、溶湯の充填を完了
する。その後は、絞り切換制御弁５の開度を保持して押
圧力制御に切換える。この一連の高速射出速度制御と押
圧力制御とが、本実施例によって、ショック、ハンチン
グを生じさせることなく安定的に行われる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】本発明は、以上説明した実施例の構成に限
定されなく、絞り切換制御弁５は、３ポート形の他に５
ポート形の制御弁も使用可能である。また、縦方向、横
方向の射出のいずれにも適用できる。更に、絞り切換制
御弁５に関しては、そのパイロット用サーボ弁は、フォ
ースモータ駆動直動形や、フォースモータ駆動位置追従
形等、各形式のものを使用することが可能である。ま
た、射出速度は高速射出だけでなく、低速射出のままで
おこなう鋳造方法においても適用できることは言うまで
もない。また、シリンダ位置センサは射出シリンダに内
装される場合だけでなく、シリンダロッドと一緒に作動
する外部部材に取り付けてもよい。

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出シリンダの射出速度を制御して射出
   動作を行った後、射出シリンダの押圧力を制御して押圧
   動作を行うに際し、射出動作時は、射出シリンダのロッ
   ド側室に接続される出口側管路内の圧流体流量を調節す
   るメータアウト方式で制御し、一方、押圧動作時は、射
   出シリンダのロッド側室シリンダポートを、絞りをそれ
   ぞれ介して流体圧ラインとタンクラインとに接続すると
   ともに、射出シリンダのロッド側室の圧力を検出して、
   該圧力が目標値よりも高い時には、タンクラインへの流
   出流量が相対的に増加するように、逆に目標値よりも低
   い時には、流体圧ラインからの流入流量が相対的に増加
   するように、流出流量と流入流量の少なくとも一方を調
   節することにより、射出シリンダのロッド側室の圧力を
   目標値に制御することを特徴とする射出シリンダの制御
   方法。
2. 【請求項２】 射出動作時は、射出シリンダのロッドの
   位置と速度とを検出して射出シリンダからの流出流量を
   調節することにより、射出シリンダの各ストローク位置
   での速度及び速度変化が制御される請求項１に記載の射
   出シリンダの制御方法。
3. 【請求項３】 射出シリンダのストローク途中での停止
   保持時において、流体圧ラインから射出シリンダのロッ
   ド側室に向けての絞りを経た圧流体の流入は許容し、逆
   方向の流出は抑止するように制御する請求項１または２
   に記載の射出シリンダの制御方法。
4. 【請求項４】 射出シリンダの射出速度を制御して射出
   動作を行った後、射出シリンダの押圧力を制御して押圧
   動作を行う制御装置であって、 射出シリンダの射出動作時縮小するロッド側室のシリン
   ダポートと、流体圧ラインと、タンクラインとに関連し
   設けられて、前記シリンダポートを流体圧ラインに、或
   いは絞りを介してタンクラインに、又は絞りをそれぞれ
   介して流体圧ラインおよびタンクラインに切換え接続す
   る絞り切換制御弁と、 射出シリンダのロッド側室の圧力を検出する圧力検出手
   段と、 押圧動作時に、前記絞り切換制御弁を流体圧・タンク両
   ライン接続側に切換えて、検出したロッド側室の圧力が
   目標値よりも高い時には、タンクラインへの流出流量が
   相対的に増加するように、逆に目標値よりも低い時に
   は、流体圧ラインからの流入流量が相対的に増加するよ
   うに、絞り切換制御弁の流出流量と流入流量の少なくと
   も一方を調節することにより、射出シリンダのロッド側
   室の圧力を目標値に制御する圧力制御手段とを含むこと
   を特徴とする射出シリンダの制御装置。
5. 【請求項５】 射出シリンダのロッドの位置と速度とを
   検出する速度・速度変化検出手段と、 射出動作時に、前記絞り切換制御弁をタンクライン接続
   側に切換えるとともに、検出したロッドの速度・速度変
   化が目標値よりも高い時には、タンクラインへの流出流
   量が増加するように、逆に目標値よりも低い時には、タ
   ンクラインへの流出流量が増加するように、前記絞り切
   換制御弁を制御することにより、射出シリンダの速度及
   び速度変化を目標値に制御する射出速度制御手段とが設
   けられる請求項４に記載の射出シリンダの制御装置。
6. 【請求項６】 絞り切換制御弁の圧源ポートに接続され
   る流体圧ライン中に、前記圧源ポートへの圧流体流入は
   許容し、逆方向の圧流体流出は抑止する逆止弁が介装さ
   れる請求項４または５に記載の射出シリンダの制御装
   置。
7. 【請求項７】 射出速度制御手段が、射出シリンダの伸
   長開始時において、ヘッド側室の圧力上昇に応じてロッ
   ド側室が所定の圧力値に達するまで絞り切換制御弁を中
   立位置近傍の流体圧・タンク両ライン接続側に保持する
   ことによって射出シリンダの停止状態を保持し、所定の
   圧力値に達した時点で絞り切換制御弁をタンクライン接
   続側に切換えて流量制御を行うことによって、射出シリ
   ンダの伸長開始時の速度変化を制御する手段を備える請
   求項５または６に記載の射出シリンダの制御装置。
8. 【請求項８】 射出シリンダのヘッド側室の圧力を検出
   する圧力検出手段が設けられる一方、圧力制御手段が、
   射出シリンダの押圧動作時において、前記ヘッド側室の
   圧力に該室の受圧面積を乗じた値と、前記ロッド側室の
   圧力に該室の受圧面積を乗じた値との差が所定の値にな
   るように、絞り切換制御弁の流出流量と流入流量の少な
   くとも一方を調節する手段を備える請求項４，５，６ま
   たは７に記載の射出シリンダの制御装置。