JPH08132218A

JPH08132218A - 射出用油圧回路

Info

Publication number: JPH08132218A
Application number: JP27515294A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshimatsu; 英昭吉松
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】射出シリンダの射出動作時の速度および圧力
を制御するための射出用油圧回路。【構成】射出用油圧シリンダ１として複動シリンダを
使用し、圧源２からシリンダヘッド側への流入油を制御
する第１流量制御弁４と、シリンダロッド側からの流出
油を制御する第２流量制御弁５とを設け、射出速度制御
時には両流量制御弁の開度を協調制御して流量制御する
ことで、予め設定された速度パターンになるように速度
制御を行い、射出圧力制御時には、第２流量制御弁がシ
リンダロッド側をタンクライン３に接続し、第１流量制
御弁が圧源からシリンダヘッド側に流入する流量とシリ
ンダヘッド側からタンクラインに流出する流量の少くと
も一方を流量制御することで、予め設定された圧力パタ
ーンになるようシリンダヘッド側の圧力制御を行うよう
に射出用油圧回路が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム高圧鋳造
機や、ダイカストマシン等の射出成形装置における射出
シリンダの射出動作時の速度および圧力を制御するため
の射出用油圧回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカストマシン等の射出成形装置にお
ける射出シリンダのピストン速度を制御する先行技術と
して特公平 4− 51260号公報によって公知のものがあ
り、また、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る。前者の公
知技術は、射出シリンダのヘッド側への流入油を高応答
の第１流量制御弁で制御するとともに、ロッド側からの
流出油を高応答の第２流量制御弁で制御し、両制御弁の
開度を比例して制御する装置であって、このように構成
することにより、第１流量制御弁のメータイン制御に
より速度制御を行うと共に、第２流量制御弁でメータア
ウト制御し減速制御を可能としている。その結果、溶湯
の充填完了前に減速することにより、鋳型合わせ面での
バリ発生防止や溶湯噴出防止ができる、ロッド側から
の流出油に圧損が発生することにより、ダンピング効果
が付与され、射出プランジャとスリーブとの「かじり」
等外乱によるシリンダ速度変動が抑制できる、の特徴を
有するものである。

【０００３】更にこの公知技術は、当該公報において実
施例として第５図に複動回路が、また、第６図に差動回
路がそれぞれ例示されていて、複動回路は推力を大きく
できるが、同一の射出速度に対しては流量が大きくな
り、また、差動回路は、推力は小さくなるが、同一の射
出速度に対しては流量が小さくなることが述べられてい
る。

【０００４】一方、後者の公知技術は、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
することを特徴とする装置であり、速度制御はメータイ
ン制御であり、圧力制御はアキュムレータの圧力値で決
まる構造であって、これによって、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の公知
技術については、高応答の第１流量制御弁と同じく高応
答の第２流量制御弁との両制御弁の開度を比例して制御
するものであって、比例の具体例としては、当該公報第
４頁第８欄３０乃至３５行に「両流量制御弁の開度変化
を等しくする場合には、同一サイズ、同一構造の高速応
答性流量制御弁を用いれば正確に射出速度を制御でき
る」ことが記載されている。しかしながら、このような
比例制御だけでは以下に述べるような問題がある。

【０００６】(1) 図１２のような複動回路で第１，第２
流量制御弁の開度（開口面積）が等しい場合として検討
する。このときの条件をＡcc圧力＝１４０Kgf ／cm²、
シリンダの負荷に相当する圧力＝２０Kgf ／cm²、ヘッ
ド側受圧面積／ロッド側受圧面積＝２／１と仮定する
と、流量制御弁を流れる流量Ｑは、Ｑ∝Ａ×（ΔＰ）
^1/2，但し、Ａ：流量制御弁の開口面積、ΔＰ：流量制
御弁の前後圧差、の式より、Ｐ_H＝３３．３Kgf ／c
m²、Ｐ_R＝２６．７Kgf ／cm²となる。ここに、第１流量制御弁；２Ｑ∝Ａ×（１４０−３
３．３）^1/2 第２流量制御弁；Ｑ∝Ａ×２６．７^1/2 従って、メータアウト制御によるロッド側圧力＝２６．
７Kgf ／cm² 同制御によるヘッド側圧力＝１３．３Kgf ／cm² この値は、一定速度の場合にはダンピングとなって外乱
に対して速度を安定させるのに有効であり、また、減速
に対しても有効に作用する。しかし加速時には、短時間
で加速する場合にはロッド側の圧損としてシリンダ推力
がロスになり問題となる。

【０００７】(2) 図１３のような差動回路の場合として
検討する。このときの条件は複動回路と同一とする。第１流量制御弁；Ｑ∝Ａ×（１４０−Ｐ_H）^1/2 第２流量制御弁；Ｑ∝Ａ×（Ｐ_R−Ｐ_H）^1/2 Ｐ_R＝２×（Ｐ_H−２０）の関係から、Ｐ_H＝９０Kgf
／cm²、Ｐ_R＝１４０Kgf ／cm²となる。この値は、
一定速度で動く場合にもロッド圧力が必要以上に高くな
り、ロッドシールの寿命低下等の問題がある。加速時
には前記複動回路の場合よりも更に推力が減り、短時間
での加速ができなくなる問題がある。

【０００８】更に前者の公知技術は、射出の場合におい
て速度制御の後工程に必須である圧力制御については全
く記載する点がなく、また、シリンダの縮小の場合にも
何ら触れていない。しかも、減速制御が特に有効な高速
射出においては、メータイン、メータアウト共に流量が
非常に多くなるが、大流量による配管圧損も大きくなる
という点についても何ら技術的な開示がない。なお、当
該公報の第１図、第２図では、切換弁１２を介して油が
流れており、ここを流れる圧損が莫大な値となってこの
公知技術は実用性に欠けていることは明らかである。

【０００９】一方、後者の公知技術については、減速制
御ができない構造であって、結果として、任意の速度パ
ターンに対応して制御できない問題があり、また、圧力
制御の設定値は、アキュムレータ圧力で決まる唯一の値
であり、設定を変えられず不便である。さらに、この公
知技術の場合は、流量制御と圧力制御とが別個の制御弁
の操作で行われるため、制御システムが複雑でコスト高
となり、しかもその割に制御性が良くないのも問題であ
る。

【００１０】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
ンダに対する高応答で円滑な加速と減速とが可能で、し
かも速度制御と圧力制御とを同一の制御弁で簡単かつ容
易に行え、また、外乱に対しても動作安定性が高くて制
御信頼性が確立できる射出用油圧回路を提供することに
ある。

【００１１】

【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、射出用油圧シリンダとして複動シリンダ
を使用し、圧源からシリンダヘッド側への流入油を制御
する第１流量制御弁と、シリンダロッド側からの流出油
を制御する第２流量制御弁とを設け、両流量制御弁は入
力に対して開度が連続的に変化する制御弁であって、射
出速度制御時には、第１・第２両流量制御弁の開度を協
調制御して流量制御することによって、予め設定された
速度パターンになるように速度制御を行い、一方、射出
圧力制御時には、第２流量制御弁がシリンダロッド側を
タンクに接続し、第１流量制御弁が圧源からシリンダヘ
ッド側に流入する流量とシリンダヘッド側からタンクに
流出する流量との少なくとも一方を流量制御することに
よって、予め設定された圧力パターンになるようにシリ
ンダヘッド側の圧力制御を行うことを特徴とする射出用
油圧回路である。

【００１２】本発明はまた、射出速度制御時に、弁開度
が大きくなるほど第２流量制御弁開度と第１流量制御弁
開度の比が大きくなるか又は等しくなるように、第１・
第２流量制御弁の開度を協調制御する構成の射出用油圧
回路である。

【００１３】本発明はまた、射出速度制御時において、
加速時には、第２流量制御弁の開度を大きくして第１流
量制御弁で流量制御を行い、上記加速時以外の速度制御
時には、第１流量制御弁の開度と第２流量制御弁の開度
とを協調して制御することにより流量制御を行う構成の
射出用油圧回路である。

【００１４】本発明はまた、射出速度制御時において、
加速時には第２流量制御弁の開度を大きくして第１流量
制御弁で流量制御を行い、一定速度時にはシリンダロッ
ド側からの流出油に所定の圧損が生じるように第２流量
制御弁の開度を制御し、減速時には、第１流量制御弁の
開度と第２流量制御弁の開度とを協調して制御すること
により流量制御を行う射出用油圧回路である。

【００１５】本発明はまた、第２流量制御弁の開度を大
きくして第１流量制御弁で流量制御を行う射出速度制御
が、高応答を必要とする高速射出の加速時に成されるこ
とを特徴とする射出用油圧回路であり、また、射出速度
制御時には、シリンダロッド側からの流出油は第２流量
制御弁を介してシリンダヘッド側に流入させるか、また
は更に第１流量制御弁を介してタンクに流出させること
を特徴とする射出用油圧回路である。

【００１６】本発明はまた、射出シリンダの縮小時に
は、圧源からの流入油は第２流量制御弁または第１流量
制御弁および第２流量制御弁を介してシリンダロッド側
に流入させ、かつ、シリンダヘッド側からの流出油は第
１流量制御弁を介してタンクに流出させる構成を備える
射出用油圧回路であり、また、低圧ガスが封入されたピ
ストン形アキュムレータが第２流量制御弁の近くに設け
られて、この第２流量制御弁のタンクポートに近いタン
クラインに接続される構成を備える射出用油圧回路であ
る。

【００１７】

【作用】本発明に従えば、射出シリンダの射出速度制御
と射出圧力制御とが、一つの第１流量制御弁を操作する
ことによって制御可能であり、更に、後退制御もこの流
量制御弁の操作によって制御可能であり、また、射出シ
リンダには従来のような増圧ピストンを必要としないの
で、流体圧回路システムが簡単になる。さらに本発明に
従えば、射出速度制御時に再生回路を形成することによ
って、所定の速度を得るための流量を少なくすることが
できる。また、押圧力制御時には、シリンダヘッド側の
全面積を利用できるため、大きい力を出せる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施例に係
る射出シリンダの油圧制御回路図が示される。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、速度制御による射出動作を行った後、圧力
制御による押圧動作を行うが、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、高応答の第１流量制御弁（以
下、メータイン流量制御弁と称する）４と、高応答の第
２流量制御弁（以下、メータアウト流量制御弁と称す
る）５と、パイロットチェック弁６と、チェック弁１０
と、電磁弁９によって駆動されるリリーフ弁８とを含ん
で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７、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７に信号を
伝達する各検出器によって構成される。

【００１９】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、パイロットチェック弁６を介してメー
タイン流量制御弁４の切換ポートＡ₁が接続され、一
方、ロッド側室のシリンダポートには、油管路１８によ
ってメータアウト流量制御弁５の切換ポートＡ₂が接続
される。この射出シリンダ１には、ヘッド側室の圧力を
検出する圧力センサ２０と、ロッドの位置、速度を検出
する位置センサ２１とがそれぞれ取付けられる。このよ
うな位置センサ２１は、射出シリンダ１に内装的に取付
ける他に、外部に取付けるようにしても勿論差し支えな
い。油圧ライン２は、油圧ポンプ１３と、高圧アキュム
レータ１４と、チェック弁１０を介設して有する油送り
管１６と、リリーフ弁８とを備えて、所定の圧力の油が
油送り管１６に供給される。この油送り管１６には、メ
ータイン流量制御弁４の圧源ポートＰが油管路２２を介
して接続され、また、メータアウト流量制御弁５の圧源
ポートＰが油管路２を介して接続される。

【００２０】タンクライン３は、油槽２３と前記油戻し
管１７とチェック弁と備えて、射出シリンダ１や各弁で
作動した後の圧油が油戻し管１７を経、また、リリーフ
弁８を通過した圧油がチェック弁を経て油槽２３に戻さ
れるように設けられる。即ち、前記油戻し管１７には、
メータイン流量制御弁４のタンクポートＴが油管路１９
を介して接続され、また、メータアウト流量制御弁５の
タンクポートＴが油管路２４を介して接続される。な
お、前記油管路２４におけるメータアウト流量制御弁５
接続部に近い管路部分には、低圧ガスが封入されたピス
トン形アキュムレータ１５が分岐接続されている。以上
のように形成される油圧回路は、メータイン・メータア
ウト回路方式であることがこの油圧回路における特徴と
されるところである。

【００２１】メータイン流量制御弁４は、図４に構造の
要部が断面で示され、また、図８(A) に構造が油圧シン
ボルで示され、図８(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２６、パイロット弁２
７、スプールの移動量を検出する第１差動トランス(LVD
T)２８及び第２差動トランス(LVDT)２９、増幅器３０、
フォースモータ３１を備えて、サーボ弁から成るパイロ
ット弁２７によってパイロット駆動されて、スプール位
置を第１差動トランス２８で検出してストローク位置制
御する高応答弁に形成される。図４に示す例の場合、圧
源ポートＰ、タンクポートＴ、２つの切換ポートＡ，Ｂ
を有する４ポート弁で、タンクポートＴの通路はＴ1 と
Ｔ2 とがブリッジにより接続されて１ポートとなる。圧
源ポートＰ、切換ポートＡ，Ｂは高圧ポートで、タンク
ポートＴは通常は低圧ポートであるが、この低圧ポート
は高圧まで使用できるようになっている。なお、ブリッ
ジを無くしてＴ1 とＴ2 とを独立のポートとして使用
し、５ポート弁とすることもできる。その場合は勿論、
Ｔ1 とＴ2 とは外部に接続する通路も独立している。

【００２２】メータアウト流量制御弁５は、サーボ弁か
ら成るパイロット弁によってパイロット駆動されて、ス
トローク位置を制御する高応答弁であって、基本的な構
造はメータイン流量制御弁４と同等であるので、重複を
避けてここでは説明を省略する。

【００２３】コントローラ７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
ムに従って圧力センサ２０，位置センサ２１，メータイ
ン流量制御弁４に対応する第１差動トランス２８及びメ
ータアウト流量制御弁５に対応する差動トランス３２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メータイン流量制
御弁４、メータアウト流量制御弁５の各パイロット弁
に、また、電磁弁９の各パイロット弁にそれぞれ出力す
る。このコントローラ７は、圧力制御手段および射出速
度制御手段を備えていて、それらの各手段の制御の態様
については後述する。

【００２４】メータイン流量制御弁４は、フォースモー
タ３１で駆動する高応答サーボ弁からなるパイロット弁
２７によって主弁２６の切換方向と開度を制御する。主
弁２６の位置は、スプール位置を第１差動トランス２８
で検出し、増幅器３０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２６の弁開度は、中立の (b)位置では圧源ポ
ートＰがブロックしており，切換ポートＡ₁→タンクポ
ートＴの通路がノッチを介して接続している。図８(A)
で (b)位置から左側の (a)位置に切換えると、Ａ₁→Ｔ
の開度が次第に増加し、パイロットチェック弁６を強制
開弁した状態では、射出シリンダ１のヘッド側からの流
出流量が次第に増加する。また、 (b)位置から右側の
(c),(d)各位置に順次切換えると、Ａ₁→Ｔは閉じＰ→
Ａ₁の通路が次第に開く。中立位置から少し右に切換え
た (c)位置の近傍では、ノッチを介してＰ→Ａ₁→Ｔの
圧油の流れが生じ、Ｐ→Ａ₁，Ａ₁→Ｔの各面積の関係
によって、Ｐ→Ａ₁，Ａ₁→Ｔの各流量を微妙に制御で
きると同時に、切換ポートＡ₁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。

【００２５】このメータイン流量制御弁４の応答特性
は、０→１００％開度のステップ応答で１０msecあるい
はそれ以下の時間での高速切換えが可能であり、図５
(A) に入力とスプールストロークとの関係が示され、か
つ、図５(B) にスプールストロークと開口面積との関係
が示されるように、指令値である入力（電圧値）の変化
に応じて所定の弁開度特性を持つ開度制御が可能であ
る。即ち、一例として全スプールストローク１６mmを、
中立位置をオフセットして−５〜＋１０mmとして使用し
ている。 (c)位置が圧力制御の中心点であり、この (c)
位置の近くでは射出シリンダ１の伸長が停止していても
Ｐ→Ａ₁，Ａ₁→Ｔの開度の関係をストローク位置で制
御することにより、それぞれの通路を流れる流量による
圧損に基づいてＡ₁ポートの圧力を圧源ポート以下の所
望の値に制御することができる。従って、指令値の変化
によって任意の速度制御や、速度の立上がり、立下がり
の制御、また、圧力制御が可能である。なお、このメー
タイン流量制御弁４のパイロット弁２７の圧源には、イ
ンラインフィルタ３３が取付けられ、油の汚染による弁
２７の作動不良、寿命低下を予防している。

【００２６】上記流量制御弁４を使用して行う射出シリ
ンダ１の速度制御の態様が、図９にブロック回路で示さ
れる。コントローラ７における前記射出速度制御手段に
入った速度指令値は、電圧に変換されてアンプ３４に出
力される。アンプ出力により流量制御弁４を制御し該弁
４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２１で検出し、更に、位置センサ２
１の出力の微分値または差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。こ
れとは別に学習制御によって、設定された速度パターン
に速度を合致させる等の制御方法も当然考えられること
である。

【００２７】一方、前記流量制御弁４を使用して行う射
出シリンダ１の圧力制御態様が、図１０にブロック回路
で示される。流量制御弁４は、中立位置近傍において切
換ポートＡ₁の圧力を制御することができる。コントロ
ーラ７における前記圧力制御手段に圧力指令が入力さ
れ、射出シリンダ１のヘッド側室の圧力、即ち、切換ポ
ートＡ₁の圧力を圧力センサ２０で検出し、圧力制御手
段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、ヘッド側室の圧力のフィードバッ
ク制御ができる。

【００２８】メータアウト流量制御弁５は、メータイン
流量制御弁４と基本構造は同一で開度特性の異なった弁
を使用して、弁開度の制御が行われる。即ち図１におい
て、主弁の弁開度は中立の (f)位置では圧源ポートＰが
ブロックしており，切換ポートＡ₂→タンクポートＴの
通路がノッチを介して接続している。図１で (f)位置か
ら左側の (e)位置に切換えると、Ａ₂→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、 (f)位置から右側の (g)位置に切換える
と、Ａ₂→Ｔは閉じＰ→Ａ₂の通路が次第に開く。中立
位置から少し右に切換えた (f)位置の近傍では、Ａ₂→
Ｔの開度をゼロにした後、Ｐ→Ａ₂の通路をゼロから次
第に開かせて射出シリンダ１のロッド側室への流入流量
が次第に増加するように制御できる。

【００２９】上記流量制御弁５の応答特性は、メータイ
ン流量制御弁４と同様に０→１００％開度のステップ応
答で１０msecあるいはそれ以下の時間での高速切換えが
可能であり、図６(A) に入力とスプールストロークとの
関係が示され、かつ、図６(B) にスプールストロークと
開口面積との関係が示されるように、指令値である入力
（電圧値）の変化に応じて所定の弁開度特性を持つ開度
制御が可能である。即ち、一例としてメータイン流量制
御弁４に使用したのと同じ弁を±８mmのストロークで使
用し、図６(B) に示すような開口面積特性を持たせてい
る。

【００３０】次に図１の第１実施例を参照して射出シリ
ンダ１の射出・押圧制御の作動態様を説明する。図３に
射出作動パターン線図が示されるが、射出シリンダ１を
両流量制御弁４，５の開弁によって射出開始し、低速射
出の間に給湯、減圧ガス抜きが行われて、高速射出に切
替えられると、高速射出の立上がり、高速での一定速
度、高速射出からの急減速が順次行われて、充填完了す
ると、圧力制御に切り換えられる。

【００３１】メータイン流量制御弁４とメータアウト流
量制御弁５の開度特性は図５(B),図６(B) に示すように
なっており、射出速度制御は各々の弁のＰ→Ａ₁の流れ
によるメータイン制御とＡ₂→Ｔの流れによるメータア
ウト制御の協調制御によって行われる。メータイン流量
制御弁４のストローク１mmの位置と１０mmの位置にメー
タアウト流量制御弁５のストローク１mmの位置と−８mm
の位置をそれぞれ重ねると、両者の開口面積は、図６
(B) のケース(1) の場合には全く同一となっている。基
本的な協調制御は、全て上述の関係、即ち下式の関係で
行われる。Ｓ₂＝−Ｓ₁＋２Ｓ₂(mm)：メータアウト流量制御弁５のストロークＳ₁(mm)：メータイン流量制御弁４のストローク一方、図６(B) のケース(2) の場合、メータアウト流量
制御弁５のＡ₂→Ｔ開度は、ストロークＳ₂＝−１mmか
らＳ₂＝−３mmの間はケース(1) と同一であるが、スト
ロークＳ₂＝−３mmから次第に大きくなり、ストローク
Ｓ₂＝−８mmでケース(1) の１．２５倍に設定されてい
る。

【００３２】メータアウト流量制御弁５のＡ₂→Ｔ開度
を、メータイン流量制御弁４のＰ→Ａ₁開度に対してど
う設定するかは、Ａo ＝Ｑo ／｛Ｃ×（２ｇ×Δｐ／γ）^1/2｝Ａo ：メータアウト流量制御弁の開口面積Ｑo ：メータアウト流量制御弁の流量 γ ：油の単位体積当たりの重量 Δｐ：所望の圧損値ｇ：重力加速度Ｃ：流量係数の条件下で、回路構成（複動回路、差動回路）、シリン
ダのヘッド側とロッド側の面積比、最高射出速度等によ
って決まる設計の問題である。

【００３３】上記の例の場合、ケース(1) ではメータイ
ン流量制御弁４の開度とメータアウト流量制御弁５の開
度を同一としているが、メータアウト側を例えば１．２
倍とすることもあり得る。ケース(2) の場合、例えばス
トロークＳ₂＝１mmからＳ₂＝−３mmまでは１．２倍、
Ｓ₂＝−３mmからは更に比が大きくなってＳ₂＝−８mm
で１．５倍とすることもあり得る。

【００３４】次に図１に戻って第１実施例の射出・押圧
制御の作動態様を説明する。この場合、スタート位置で
ある射出シリンダ１全縮時の状態は図１に示される通り
である。低速射出：メータイン流量制御弁４を図５(B) に
おける(d1)位置に開くとともに、メータアウト流量制御
弁５を図６(B) における(e1)位置に開く。射出シリンダ
１のストローク位置に対して速度パターンが設定される
ことは、先に説明した通りである。両流量制御弁４，５
を開くことによって、アキュムレータ１４の圧油又はア
キュムレータ１４圧油と油圧ポンプ１３の吐出油を、メ
ータイン流量制御弁４、パイロットチェック弁６を介し
て射出シリンダ１のヘッド側に流入させる。ロッド側か
ら出た圧油は、油管路１８と、メータアウト流量制御弁
５と、ピストン形アキュムレータ１５が接続された油管
路２４とを介してタンクライン３に流れ込み、両流量制
御弁４，５の開度に対応した流量の圧油を供給すること
によって所望の速度を得ることが可能である。シリンダ
の速度を位置センサ２１で検出して前記コントローラ７
にフィードバックし、所定の速度になるように両流量制
御弁４，５で流量制御される。これは、請求項２の構成
に対応するものである。

【００３５】この低速射出において低速射出立上り時
に、メータアウト流量制御弁５の開度は、低速射出の一
定速度時に所定の圧損が生じる開度に開くと共に、メー
タイン流量制御弁４の開き速度の制御で低速射出速度の
立上り時間を制御することも可能である。これは請求項
３，４の構成に対応するものである。こうすると、高速
射出の立上り時間の短縮のために行う同様な方法と同一
の制御アルゴリズムとなり、制御プログラムが簡素化さ
れる。

【００３６】低速射出の一定速度の制御においては、メ
ータイン流量制御弁４の開度とメータアウト流量制御弁
５の開度を常に協調して（本実施例の場合は比例して）
制御してもよいし（これは請求項３の構成に対応す
る）、メータアウト流量制御弁５の開度は、上記のよう
に所定の圧損が生じる開度に固定しておいて、メータイ
ン流量制御弁４の開度制御で速度制御を行ってもよい
（これは請求項４の構成に対応する）。後者の方が制御
対象が一つとなって簡単であり、ダンピング力も一定の
値となってより安定性が増す特徴がある。

【００３７】減速して停止保持：低速射出から一
旦停止して停止保持するには、メータイン流量制御弁
４、メータアウト流量制御弁５の開度を協調して（本実
施例の場合は比例して）減速制御しながら閉じ、最終的
に中立に戻す。これと同時にパイロットチェック弁６が
閉じることによって、射出シリンダ１はヘッド側ポート
がブロックされて停止保持される。

【００３８】高速射出立上り：減速停止保持から
高速射出に立上らせるには、メータイン流量制御弁４を
図５(B) における(d2)位置に開くとともに、メータアウ
ト流量制御弁５を図６(B) における(e2)位置に開く。こ
の場合も、メータアウト流量制御弁５の開度はメータイ
ン流量制御弁４の開度と協調して制御されるが、開度が
常に協調して（本実施例の場合は比例して）制御されて
も良いし（これは請求項２の構成に対応する）、ストロ
ークは常に協調して制御されているが、メータアウト流
量制御弁５の開度が、ストロークの大きい位置では大き
く設定されていると（請求項２、ケース(2) に相当）、
大流量によるメータアウト圧損が小さくなって加速を短
時間で行うことができる。この後者の場合、高速になっ
て開度が大きくなる程メータアウト流量制御弁５のＡ2
→Ｔの開度が大きくなって圧損が減るため、高速射出時
の立上り時間短縮に効果がある。後に述べる高速射出か
らの減速の場合にも、スプールを戻す程メータアウトの
Ａ2 →Ｔの開度がより小さくなるので、必要な圧力を立
てて減速することが可能である。

【００３９】また、図６(B) のケース(1) のようにメー
タアウト流量制御弁５の開度は、メータイン流量制御弁
４の開度に比例しつつメータアウト流量制御弁５を短時
間で(e2)位置に開いて、メータイン流量制御の開度を設
定された時間で(d2)位置に開くことにより、請求項２に
係るケース(2) と同様に加速途中のメータアウト圧損を
小さくして短時間で加速を行うことが可能となる（これ
は請求項３，４，５の構成に対応する）。なお、高速射
出開始に先立ってパイロットチェック弁６を開いておく
と、該チェック弁６のポペットの開き遅れが高速射出の
立上りに支障とならないので望ましいことである。

【００４０】高速での一定速射出：この場合は、
メータイン流量制御弁４を図５(B) における(d2)位置
で、また、メータアウト流量制御弁５を図６(B) におけ
る(e2)位置で行わせる。メータイン流量制御弁４の開度
は、高速射出時に速度フィードバック制御を行うには、
(d2)位置に一定ではなくその近くで変化する。外乱によ
って目標速度との間に偏差が生じるとスプールストロー
ク、即ち開度が変化して偏差をなくするように自動制御
される。

【００４１】その際、メータアウト流量制御弁５の開度
はメータイン流量制御弁４の開度と常に協調して制御し
ても良いし（これは請求項２，４の構成に対応する）、
低速射出と同様に所定の圧損が生じる値に固定しておい
てメータイン流量制御弁４の開度制御で速度制御を行っ
てもよい。何れの場合にもシリンダロッド側からの流出
油に、メータアウト流量制御弁５のＡ2 →Ｔの絞りで所
定の圧損が与えられているため、図示しない射出プラン
ジャの「かじり」等の外乱に対してダンピングが効いて
振動発生を抑制する効果が出る。

【００４２】ところでメータイン流量制御弁４は、射出
シリンダ１に直結されており、アキュムレータ１４もこ
の流量制御弁４の極く近くに大径の配管で接続されてい
るのが普通であるから、アキュムレータ１４から射出シ
リンダ１までの間の油圧通路の圧損はメータイン流量制
御弁４の制御圧損を除いて極く僅かである。これに対し
てメータアウト流量制御弁５と油槽２３の間に延びてい
る油管路２４と戻り配管１７との配管長は長く、特に縦
型鋳造機の場合は頗る長くなる。この長い配管中の油の
慣性で油を加速するのに圧力が必要となり、加速の立上
り時間が長くなる。そこで、低圧の例えば５kgf/cm²程
度の低圧ガス(N₂)を封入したピストン形アキュムレータ
１５をメータアウト流量制御弁５の近傍で油管路２４に
接続して、射出立上がり時および高速射出時において、
シリンダロッド側から流出する大流量油をこのアキュム
レータ１５内に低圧で吸収させるようにしており、これ
によってメータアウト流量制御弁５出口に高圧が発生す
るのを防止し、加速の立上りを短時間で行わせ、かつ高
速射出時の背圧を低減させることが可能である。なお、
低圧ガス封入式ピストン形アキュムレータ１５内に吸収
された油は、高速射出以外のときにリターン圧が例えば
５kgf/cm²以下になると、当然タンクライン３に放出さ
れる。

【００４３】高速射出からの減速：この場合は、
メータイン流量制御弁４が図５(B) における(d2)位置か
ら(d1)位置に向けて、また、メータアウト流量制御弁５
が図６(B) における(e2)位置から(e1)位置に向けて、充
填完了目標位置で所定の速度になるように設定した時間
でスプールを戻して行われる。その際、メータイン流量
制御弁４とメータアウト流量制御弁５の開度は協調して
制御される。

【００４４】減速制御はメータアウト流量制御弁５の制
御によって行われる。同時に、メータイン流量制御弁４
は圧源からヘッド側への流入を制御するため、ヘッド側
に余分な高圧が発生することはない。これに対して、単
なるメータアウト制御のみの場合には、ヘッド側には圧
源、即ちアキュムレータ圧力がそのまま導入されるた
め、アキュムレータ圧力と同等レベルの圧力が発生し、
更にロッド側には、減速に必要な制御圧以外にヘッド側
から押されたブースト圧が発生して不必要に高圧になっ
てしまう問題がある。

【００４５】圧力（増圧）制御：溶湯の充填が完
了すると圧力制御に切換える。給湯量の変動があるた
め、充填完了位置はその都度同じ位置にはならないが、
例えば一定位置以上になり、かつ設定圧力以上になった
点を充填完了と判断し、制御モードを速度制御から押圧
力制御に切換える。なお、この切換点は他の方法で判断
されることもある。圧力制御は時間で設定された圧力パ
ターンに対してヘッド側圧力を圧力センサ２０で検出
し、メータイン流量制御弁４の (c)位置近傍を中心とし
てフィードバック制御で行われる。圧力を上げるにはＰ
→Ａ₁の開度を大きくし、圧力を下げるにはＡ₁→Ｔの
開度を大きくする。この場合、パイロットチェック弁６
は強制的に開いておく。

【００４６】押出し：溶湯が凝固すると圧力制御
を中止する。射出シリンダ１を要素とする射出装置と図
示しない型開き装置とが協調して製品押出しが行われ
る。これが終了すると、メータアウト流量制御弁５を
(g)位置側に切換えて圧源をロッド側に接続し、メータ
イン流量制御弁４を (a)位置側に切換えてタンクライン
３をヘッド側に接続して射出シリンダ１を縮小する。こ
のとき、パイロットチェック弁６を強制的に開いてお
く。これで、射出シリンダ１の射出・圧力制御の一工程
が終了する。

【００４７】図２には、本発明の第２実施例に係る射出
シリンダの油圧制御回路部分図が示される。この第２実
施例は、速度制御時には再生（差動）回路を形成させる
ようにすることによって、所定の速度を得るためのメー
タイン流量制御弁４での流量を少なくして、該流量制御
弁４及びアキュムレータ１４の小型化を図ることができ
る点に特徴を有する。図示の第２実施例において前記第
１各実施例と構成上で類似する部分については同一の参
照符号を付してここでは説明を省略し、注目される異な
る構造の部分のみについて図２を参照しながら以下述べ
る。

【００４８】メータイン流量制御弁４およびメータアウ
ト流量制御弁５は、入力とスプールストロークの関係の
特性が第１実施例に使用されたものとそれぞれ同じ比例
関係であり、スプールストロークと開口面積の関係の特
性が図７(A),(B) にそれぞれ示される通りの開度特性で
ある高応答性の制御弁が使用される。また、メータイン
流量制御弁４は、第１実施例における３ポート形のもの
に替えて、圧源ポートＰ、２つのタンクポートＴ1,Ｔ2
、２つの切換ポートＡ，Ｂを有する５ポート形の制御
弁が使用されている。このメータイン流量制御弁４の切
換ポートＢとメータアウト流量制御弁５のポートＢ（第
１実施例の場合の圧源ポートＰに対応するポート）と
が、油管路４０によって接続され、一方、メータイン流
量制御弁４の切換ポートＡとメータアウト流量制御弁５
のポートＡ（同じくタンクポートＴに対応するポート）
とが、チェック弁３７が介設されている油管路３８によ
って接続される。なお、ピストン形低圧アキュムレータ
５は、メータイン流量制御弁４のタンクポートの直近個
所の油管路１９に接続する。

【００４９】このような構造を有する第２実施例は、低
速射出時及び高速射出時の速度制御の際には、第１実施
例と同様の複動回路と、これに付加される差動回路との
いずれかに切換えて使用できる。射出の最高速度が遅い
場合には、複動回路の方が同一流量に対して速度が小さ
くて速度精度が良いことから好ましく、逆に射出の最高
速度が早い場合には差動回路を使用する方が好ましい。
複動回路⇔再生回路の切換えは、メータアウト流量制御
弁５が切換え途中で、シリンダロッド側→再生回路側の
位置、シリンダロッド側→メータイン流量制御弁４側の
位置の各開度が滑らかに切換わるので、ショックが全く
無い。

【００５０】一方、圧力制御は、複動回路によって行わ
せる。この場合、複動回路を採用することによって増圧
力がシリンダの最大圧力まで得られる。また、射出シリ
ンダ１縮小作動時は、メータイン流量制御弁４はＰ→
Ｂ，Ａ→Ｔ1 に、メータアウト流量制御弁５はＢ→Ｐに
なるようにそれぞれ切換え操作して、圧油をシリンダロ
ッド側に流し、シリンダヘッド側の油をタンク側に戻す
ようにする。

【００５１】本発明は、以上説明した各実施例の構成に
限定されなく、縦方向、横方向の射出のいずれにも適用
できる。更に、メータイン流量制御弁４およびメータア
ウト流量制御弁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、射出速度を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。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、射出速度
制御時には、第１・第２両流量制御弁の開度を協調制御
して流量制御することによって、予め設定された速度パ
ターンになるように速度制御を行い、一方、射出圧力制
御時には、第２流量制御弁がシリンダロッド側をタンク
に接続し、第１流量制御弁が圧源からシリンダヘッド側
に流入する流量とシリンダヘッド側からタンクに流出す
る流量との少なくとも一方を流量制御することによっ
て、予め設定された圧力パターンになるようにシリンダ
ヘッド側の圧力制御を行うようにしたから、速度制御に
おいて、加速、一定速および減速が高応答で安定して高
精度に行える一方、圧力制御も同様に高応答で安定して
高精度に行える。さらに流量制御と圧力制御とが第１流
量制御弁一つで設定パターン通りに行える利点がある。

【００５３】また、請求項２乃至請求項５の発明によれ
ば、加速が短時間で高応答に行え、一定速制御が安定
し、かつ、減速が設定パターン通りに制御できる。ま
た、請求項６の発明によれば、速度制御時の流量を小さ
くできるため、機器容量を小型化でき、コンパクトかつ
安価な装置を提供し得る。さらに、請求項６の発明によ
れば、速度制御が差動回路と複動回路とを選択できて、
最大速度によって使い分けが可能であり、低速の場合に
複動回路を選択して速度精度を高くでき、かつ、速度制
御時の推力が差動の場合より大きく、射出抵抗の大きい
材料の場合に適する。また、請求項７の発明によれば、
シリンダ縮小時にも余分の機器が不要でシステムが簡素
化され、コストも安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る射出シリンダの油圧
制御回路図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る射出シリンダの油圧
制御回路部分図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る射出シリンダの射出
作動パターン線図である。

【図４】図１に示す第１流量制御弁４および第２流量制
御弁５の構造の要部を示す断面図である。

【図５】図１に示す第１流量制御弁４のスプールストロ
ーク特性線図および開度特性線図である。

【図６】図１に示す第２流量制御弁５のスプールストロ
ーク特性線図および開度特性線図である。

【図７】図２に示す第１流量制御弁４および第２流量制
御弁５の開度特性線図である。

【図８】図１に示す第１流量制御弁４の油圧シンボル示
構造図およびブロック回路示構造図である。

【図９】本発明の第１実施例に係る射出シリンダ１の速
度制御の態様を示すブロック回路図である。

【図１０】本発明の第１実施例に係る射出シリンダ１の
圧力制御の態様を示すブロック回路図である。

【図１１】本発明の実施例に係る射出シリンダの油圧制
御回路における両流量制御弁４，５の開度変化の経時線
図である。

【図１２】油圧シンボルで示される複動回路図である。

【図１３】油圧シンボルで示される差動回路図である。

【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…第１流量制御弁（メータイン流量制御弁）５…第２流量制御弁（メータアウト流量制御弁）６…パイロットチェック弁７…コントローラ８…リリーフ弁１０…チェック弁１３…油圧ポンプ１４…高圧アキュムレータ１５…ピストン形アキュムレータ２０…圧力センサ２１…位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｃ 45/82 7365−4Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出用油圧シリンダとして複動シリンダ
を使用し、圧源からシリンダヘッド側への流入油を制御
する第１流量制御弁と、シリンダロッド側からの流出油
を制御する第２流量制御弁とを設け、両流量制御弁は入
力に対して開度が連続的に変化する制御弁であって、射
出速度制御時には、第１・第２両流量制御弁の開度を協
調制御して流量制御することによって、予め設定された
速度パターンになるように速度制御を行い、一方、射出
圧力制御時には、第２流量制御弁がシリンダロッド側を
タンクに接続し、第１流量制御弁が圧源からシリンダヘ
ッド側に流入する流量とシリンダヘッド側からタンクに
流出する流量との少なくとも一方を流量制御することに
よって、予め設定された圧力パターンになるようにシリ
ンダヘッド側の圧力制御を行うことを特徴とする射出用
油圧回路。
【請求項２】射出速度制御時に、弁開度が大きくなる
ほど第２流量制御弁開度と第１流量制御弁開度の比が大
きくなるか又は等しくなるように、第１・第２流量制御
弁の開度を協調制御する請求項１記載の射出用油圧回
路。
【請求項３】射出速度制御時において、加速時には、
第２流量制御弁の開度を大きくして第１流量制御弁で流
量制御を行い、上記加速時以外の速度制御時には、第１
流量制御弁の開度と第２流量制御弁の開度とを協調して
制御することにより流量制御を行う請求項１または２に
記載の射出用油圧回路。
【請求項４】射出速度制御時において、加速時には第
２流量制御弁の開度を大きくして第１流量制御弁で流量
制御を行い、一定速度時にはシリンダロッド側からの流
出油に所定の圧損が生じるように第２流量制御弁の開度
を制御し、減速時には、第１流量制御弁の開度と第２流
量制御弁の開度とを協調して制御することにより流量制
御を行う請求項１または２に記載の射出用油圧回路。
【請求項５】第２流量制御弁の開度を大きくして第１
流量制御弁で流量制御を行う射出速度制御が、高応答を
必要とする高速射出の加速時に成される請求項３または
４に記載の射出用油圧回路。
【請求項６】射出速度制御時には、シリンダロッド側
からの流出油は第２流量制御弁を介してシリンダヘッド
側に流入させるか、または更に第１流量制御弁を介して
タンクに流出させる請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載の射出用油圧回路。
【請求項７】射出シリンダの縮小時には、圧源からの
流入油は第２流量制御弁または第１流量制御弁および第
２流量制御弁を介してシリンダロッド側に流入させ、か
つ、シリンダヘッド側からの流出油は第１流量制御弁を
介してタンクに流出させる請求項１乃至請求項６のいず
れかに記載の射出用油圧回路。
【請求項８】低圧ガスが封入されたピストン形アキュ
ムレータが第２流量制御弁の近くに設けられて、この第
２流量制御弁のタンクポートに近いタンクラインに接続
される請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の射出用
油圧回路。