JPS6076267A

JPS6076267A - 射出速度制御方法

Info

Publication number: JPS6076267A
Application number: JP18438483A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mihara; 三原　毅史
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1983-10-04
Publication date: 1985-04-30
Also published as: JPH0261348B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はダイカスト機や射出成形機等における射出速度
制御方法に関するものである。

第１図は標準的なものとして考えられるタイカストマシ
ンの射出シリンダおよび射出速度制御機構の概略を示す
図である。同図において、射出シリンダ１のピストンロ
ット２にはカンプリング３を介して射出スリーブ１４内
の溶融金属１６を固定型１２と可動型１３で形成される
キャビティ１５内に鋳込むための射出プランジャ４が連
結されている。キャビティ１５の入口部には細く絞られ
たゲート部１７が形成されている。また、ピストンロッ
ト２あるいはカップリング３にはストライカ５が連結さ
れており、このストライカ５によってピストンロット２
の後退退位置に設けられたリミットスイッチ６ａ、射出
速度の変更点に対応した位置に設けられたリミットスイ
ッチロｂ。

およびピストンロッド２の前進退位置に設けられたリミ
ットスイッチ６Ｃのオン・オフを行うように構成されて
いる。一方、リミットスイッチロａ〜６Ｃの出力信号は
信号検出器７へ人力される。以上のストライカ５．リミ
ットスイッチ６ａ〜６Ｃおよび信号検出器７により射出
プランジャ４の位置検出器を構成している。

信号検出器７の出力信号は制御信号発生器８へ入力され
、制御信号発生器８においてはこの入力信号に基づき射
出プランジャ４の射出ストロークが射出速度の変更点に
達したか否かが検出される。そして、射出ストロークが
射出速度の変更点に達したならば、速度設定器９に予め
設定されている目標射出速度に対応したアナログ制御信
号が制御信号発生器８から発生され、この制御信号がサ
ーボパルプｌＯに供給されることによりその開度か制御
される。サーボパルプｌＯは液圧回路１１によって射出
シリンダ１と結ばれており、その開度に応して射出シリ
ンダ１に４人する液量が調整される。これによって、射
出シリンダｌ内のピストンロッド２に連結された射出プ
ランジャ４はサーボパルプ１０の開度に応してその移動
速度が制御される。すなわち、射出速度はその変更点に
て発生される制御信号によって目標速度に制御される。

第２図はこのような制御によって変化する射出速度の変
化パターンを示すグラフであり、横軸に射出ストローク
ｓｔ、縦軸に射出速度Ｖをとって表わしている。

第２図に図示のごとく、基本的な射出パターンの変化の
様子は、射出スリーブ１４内及びキャビティ１５内に存
在するエアを溶融金属１６に巻き込まない為の低速ｖ１
と、溶融金属１６が冷えて流動性が劣下しないうちにキ
ャビティ１５内に充填させる為の高速ｖ２から成ってお
り、この低速から高速への切換指令をリミットスイ・ン
チ６ｂが行っている。理想的には、速度の切換は、図中
破線で示すごとく、ｖｌからＶ２の軌跡をとることか望
ましいが、現実的には実線に示すごとく落ち込み、最終
的にｖ３で示す速度になる様な軌跡をとることが多い。

この原因としては、幾多の理由が挙げられるが、その主
たる点は、次のとおりである。

（１）射出スリーブ■４内のエアを巻き込むのを防止す
るため、低速ｖ１が必要以上に上げられない。

（２）射出スリーブ１４内の溶融金属１６の初期充填率
が低いため、溶融金属１６の温度低下か速い。

従って、キャビティ１５内での溶融金属１６の流動性を
確保しようとすれば、早い時期から低速から高速へ移行
しなければならず、その結果として、第１図に示したご
とく、溶融金属１６がケート１７に到達しない内にリミ
・ントスイ・ンチ６ｂが作動し、高速指令を出力するこ
とになる。

ここで、一般に、ゲー）１７の通過面積は射出スリーブ
１４の断面積に比べ、　１／１０〜１／３０と絞られて
いるため、第２図に実線で示したごとく、いったんは射
出速度は高速に達するが、溶融金属１６かゲート１７に
さしかかると大きな流動抵抗を受け、その結果、速度は
落ち込んでしまう。

このように射出速度が変動することは、溶融金属のエア
巻き込み、キャビティ１５内での流動条件の均一性の面
から好ましいことではない。

溶融金属がゲート１７に差しかかる前に高速射出に入る
、いわゆる、ゲート打ちを行った時にも速度変動を押え
る策として、従来では別のリミットスイッチ６ｄｔ−設
け、これが作動した時にサーボ／ヘルプ１０の開度をさ
らに開き、速度Ｖ３をｖ２にまで引き上げようとした試
みがなされたが、以下の欠点が残存した。

（１）溶融金属１６の射出スリーブ１４への初期充填量
を一定に保つのが困難であるため、速度が落ち込む点が
安定化しない。例えば、予定より、初期充填量が少いと
、リミットスイッチロｂが作動してから速度が落ち込む
までに射出プランジャ４の移動する距離が長くなる。し
たがって、リミットスイッチ６ｄでサーボパルプｌＯの
開度を調整することが困難となる。

（２）サーボパルプｌＯのｔＦＪＩ御信号に対する作動
遅れ、及び、制御信号発生器８のリミットスイッチロｄ
からの指令信号を受けてからの処理遅れかあり、これら
はトータルで、２００〜３．００ｍｓｅｃの遅れがあり
、応答性が悪い。

よって、速度が落ちはじめる点にリミットスイッチ６ｄ
をセットして速度を増すように指令を与えても、例えば
第３図に示すように、明らかに速度の山と谷か観察され
た。

本発明は以上に示した様な問題点を解決するためになさ
れたもので、応答遅れを無視出来る程に極少に押えた流
量制御弁を適用した上で、溶融金属の初期充填率が変化
しても、対応可能であることを目的としている。

キのために、本発明では、射出速度が減速特性始′ となったことを検知した後、あるいは、所定の減速特性
値に到達したことを検知した後、その後段に続く射出区
間における目標到達速度に対応した制御信号を流量制御
弁に指令して、射出速度を制御するようにしたものであ
る。

つぎに、図面に示した１実施例によって、本発明をさら
に詳細に説明する。

第４図は、本発明を実施するのに適用したデジタル直動
型の流量制御弁２１を示すものである。

第４図に示す流量制御弁２１において、２２ｉよ軸線方
向からの作動油流入口２３と軸線と直角方向への作動油
流出口２４とを有する／えルブボディ、２５はバルブボ
ディ２２中を軸線方向へ移動するスプール、２６はスプ
ール２５の後部に一体に設けられたナツト軸、２７はす
・ント軸２６の内部軸心部にボールねし２８によって螺
合されているねじ軸、２９はねじ軸２７とパルスモータ
２０の軸とを連結するジヨイント、３０はナンド軸２６
の回転を阻止し軸方向への移動をカイトするキーである
。

パルスモータ２０の回転に応してスフ”−ル２５が軸線
方向に前後進して、バルブの開閉と開度の調整を瞬時に
行い、流量制御を行う。この流量制御弁２１は、前記し
たように、軸線方向端面部に作動油流入口２３を備え、
側面に作動油流出口？４を備えたシリング状のパルプボ
ディ２２内で、スプール２５をパルスモータ２０の作用
によって軸線方向に駆動して流量制御を行うもので、作
動油によるスプール２５の軸線方向推力をスプール２５
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えに必要な駆動力を軽減させ
、流量制御弁２１によるがＬ量の高速切換え性能の一層
の向上及び駆動力の軽減を行えるようにしたものである
。

この流量制御弁２１では、制御パルス発生器８ａからの
制御パルス列により、パルスモータ２０の回転量すなわ
ち回転角度によりスプール２５の開き蛋が決まって、射
出シリンダ１への流量が制御されるし、また、パルスモ
ータ２０の前記回転の際の回転速度の大小によってＩＲ
量の変化率すなわち速度の立上り状態か決まる。

なお、このような構造と作用とをもたした流量制御弁２
１では、速度変更の指令を受けて実際にスプール２５が
開き始めるまでの時間を最大１ミリ秒以下に押えること
ができるようになり、従来の通んの流量制御／ヘルプに
比へて、応答性が極めて良く、また、弁開閉などの作動
性や操作精度も極めて良くなった・なお、ナ７１・軸２６の表面の一部には永久磁石３１を
固定し、この永久磁石３１と対向ケーシング３２の一部
には、例えば七ロクロスセンサと呼ばれる一気作用によ
る位置検出器３３を取付けている。裁置検出器３３は永
久磁石３１の移動に感応する近接スイッチで構成し、ナ
ツト軸２６やスプール２５の軸線方向の移動距離をここ
で正確に検知して、制御装置にフィードバックすること
ができる。また、スプール２５の零位置を永久磁石３１
と位置検出器３３の作用によって電気的に検知して、制
御パルス発生器８ａを介して、パルスモータ２０をその
位置に正確に止めておくことかできるようにすることも
できる。なお、位置検出、器３３　、！ｌ：しては、制
度０，０１ミリのものを用いることができる。

木実流側では、このようなパルスモータ２０によって駆
動される流量制御弁２１を用いているので、イナーシャ
が小さくなって応答性か良くなり、制御が確実、かつ容
易に行える。また、スプールスラスト力の増大も抑える
ことかでＳる。

第５図は第４図に示した流量制御弁２１を用いて射出回
路を構成した例を示しており、第１図と同一・のちのに
ついては番号を同じくし、その説明は省略する。

射出プランジャ４と一体的に移動するストライカ５には
、磁化部と非磁化部を一定間隔に配置した磁気スケール
３４が取付けられており、その磁気信号を磁気センサ３
５で検出する。３６は磁気センサ３５で検出した磁気信
号を計数して射出プランジャ４のストローク信号に変換
する位置検出器、３７は位置検出器３６からのストロー
ク信号を時間で微分して速度信号に直す速度検出器、３
８は速度検出器３７からの速度信号を時間で微度信号が
負、すなわち、速度か落ちはしめる点を検出する。この
時、位置検出器３６．速度検出器３７から各々ストロー
ク信号、速度信号を受けているのは、所定のストローク
もしくは速度に到達しないうちは、前述の加速度信号が
負になったか否かの判断を行わせないためである。４０
は流量制御弁２１の弁開度設定器で、各射出速度に必要
な弁開度の設定を行う。４１は射出蓮度′変更のための
位置設定器で、例えば第１図に示したりミントスイッチ
６ａ〜６ｃに相当する位置が久方されている。４２は、
パルスモータ２ｏで駆動される流量制御弁２１を制御す
る制御指令をパルスで発生させる制御指令発生器であり
、位置検出器３６からのストローク信号が、位置設定器
４１に設定されているストローク位置と同じになった時
、及び、判断回路３９により加速度が負になった時弁開
度設定器４０に設定されている弁開度まで流量制御弁２
１を調整する。

第６図（ａ）〜（ｅ）は、第５図に示した制御機構をも
とに射出を行った例である。図において、横軸は射出プ
ランジャ４のストロークＳｔ、縦軸はそれに対応する射
出速度Ｖ、その加速度ａで、ＶＯＩ−ＶＯ３は各々＋７
）射出速度ｕ　ｌ　〜ｖ　３における流量制御弁２１の
弁開度をパルスで示したものである。

第５図に示した溶融金属１６がゲートＩ７にさしかかる
と、急激に絞られるため、第６図（ａ）のごとく速度が
落ちはじめ、加速度は第６図（ｂ）に示すごとく負にな
る。それを判断回路３９で検出し、あらかじめ弁開度設
定器４０に設定されている弁開度ＶＯ３までさらに開き
、速度の落ち込みを防止する。このとき、速度υ２と速
度ｖ３を同一にするには、ゲート１７での通過抵抗に打
ち勝つ必要があるため、絶対的なＶＯ２とＶＯ３の弁開
度はＶＯ３＞ＶＯ２の関係を有することになる。

このように、応答性の極めて良好な流量制御弁を用いる
ことによって、第６図のΔを時間、すなわち、速度の落
ち込み時間を極少に出来、なおかつ、先に示したように
、その指令を速度か減速特性になったこと、すなわち、
加速度が負になったことを検知して行っているので溶融
金属の射出スＩＪ　−フ１４への初期充填量か多少ばら
ついても、安定して射出速度を制御出来る。

また、前述のごとく、判断回路３９は所定のストローク
もしくは所定の速度値に到達しないうちは、加速度信号
が負になったかを判断させないようにしているが、これ
は、例えば第６図に示す速度Ｖ１の区間を２区間にわけ
、そのうちの後区間を前区間に対して減速した場合、同
様に加速度が負になる場合があるためである。

なお、本実施例では、判断回路３９は加速度が負になっ
た点を検出する様に組んでいるが、これは、所定の加速
度値になった点を検出するようにしてもよい。

このように、本発明においては、特許請求の範囲に記載
したような構成にしたので、射出途中において低速から
高速に移行した際に、速度の落込みが生しようとするの
を極力防止することができる。

また、加速度を検知して射出速度を制御するようにした
ので、溶融金属量の多少のばらつきに左右されることな
く、安定した射出速度を得ることかできる。

なお、流量制御弁として、パルスモークでボールネジ構
造を介してスプール弁を軸線方向に移行させて弁開度を
調整するデジタル直動型の流量側　器外弁を用いれば、
高応答性があり、遅れかほとんとない制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイカストマシンの射出速度制御機構の１例を
示すブロック図、第２図と第３図は射出シリンダのスト
ロークと射出速度の関係を示す線図、第４図は本発明の
実施に適用した流量制御弁の１例をする縦断面図、第５
図は本発明を適用した射出速度制御機構の１実施例を示
すブロック図、第６図は（ａ）〜（ｅ）は本発明で得ら
れる射出速度特性および加速度特性の１例と制御パルス
列の関係を示す図である。１・・・射出シリンダ、２・・・ピストンロンド、４・
・・射出プランジャ、６ａ〜６ｄ・・・リミントスイッ
チ、７・・・信号検出器、８・・・制御信号発生器、９
・・・速度設定器、１０・・・サーボバルブ、２０・・
・パルスモータ、２１・・・流量制御弁、３６・・・位
置検出器、３７・・・速度検出器、３８・・・加速度検
出器、３９・・・判断回路、４０・・・弁開度設定器、
４１・・・位置設定特許出願人　宇部興産株式会社、第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、射出速度の各変更点毎に目標射出速度に対応した制
御信号を発生し、この制御信号で流量側４＋’ｌｌ弁を
調整して射出シリンダによる射出速度を目標速度に制御
する射出速度制御方法において、射出速度が減速特性に
なったことを検出した後、あるいは、所定の減速特性値
に到達したことを検知した後、その後段に続く射出区間
における目標射出速度に対応した制御信号による前記流
量制御弁の作動を開始させることを特徴とする射出速度
制御方法。２、射出速度か減速特性になったことを検出する手段と
して、射出シリングの加速度の変化を検出することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の射出速度制御方法
。