JP2010260070A - Electric injection device for die casting machine - Google Patents
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Abstract
【課題】 電動駆動方式のダイカストマシン射出装置においては、電動モータの回転軸、ボールねじ軸、回転軸とボールねじ軸をつなぐカップリングなどの回転体の慣性モーメントが大きくなる。高速射出に応じて回転体が高速で回転すると、運動エネルギーも大きくなり、そうなると、溶湯が金型キャビティ内にフル充填した後もプランジャーは直ちに止まらず、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮され、瞬間的に大きな圧力(サージ圧)が発生する。サージ圧が発生すると、金型パーティング面が開いてバリが生じたり、ひどい場合には金型を損傷する。
【解決手段】 サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an inertia moment of a rotating body such as a rotating shaft of an electric motor, a ball screw shaft, a coupling connecting the rotating shaft and the ball screw shaft in an electric drive type die casting machine injection device. When the rotating body rotates at high speed in response to high-speed injection, the kinetic energy also increases, and then the plunger does not stop immediately after the molten metal is fully filled in the mold cavity, and the molten metal in the mold cavity is excessively compressed. A large pressure (surge pressure) is generated instantaneously. When surge pressure occurs, the mold parting surface opens and burrs are generated, and in severe cases, the mold is damaged.
A servomotor, a motion conversion device that converts the rotational motion of the servomotor into a linear motion, a plunger that injects and fills molten metal in a sleeve into a mold cavity, a linear motion portion of the motion conversion device, and a plan It is set as the structure provided with the surge pressure prevention apparatus connected between jars.
[Selection] Figure 1
Description
アルミニウム製品を鋳造するダイカストマシンの電動駆動の射出装置であって、射出充填時に金型キャビティ内の溶湯に発生するサージ圧を防止するための装置に関する。 The present invention relates to an electrically driven injection device for a die casting machine for casting an aluminum product, and relates to a device for preventing surge pressure generated in molten metal in a mold cavity during injection filling.
まず、油圧駆動式の横型のダイカストマシンによる一般的なダイカスト鋳造装置及び方法を、図9を用いて説明する。
ダイカストマシン(鋳造装置)100は、金型装置101と、射出装置102とを具備している。金型装置101には、対向する一対の固定プラテン120と可動プラテン121との間に、固定金型118と可動金型119が取付けられている。固定金型118と可動金型119は、固定プラテン120と可動プラテン121などで構成される型締装置によって閉じられることにより、その間にキャビティ(空洞)122を形成する。型締力が負荷された状態において、キャビティ122内にアルミニウム(AL)などの溶湯(高温で溶融状態)が射出充填され、冷却固化後に金型が開かれて取り出すことにより、鋳造成形品を製造できる。アルミ溶湯を射出充填するために、射出装置102が設けられている。また、固定プラテン120には、アルミ溶湯が貯められるスリーブ117が設けられており、固定プラテン120及び固定金型118を貫通して、キャビティ122に流体連絡する。
First, a general die casting apparatus and method using a hydraulically driven horizontal die casting machine will be described with reference to FIG.
A die casting machine (casting apparatus) 100 includes a
射出装置102には、アルミ溶湯を射出するための油圧駆動の往復動ピストン/シリンダーを備える射出シリンダーが設けられている。射出シリンダーは、射出シリンダー本体116とピストン103とを具備する。また、ピストン103は、図7において左端にピストンヘッド115を具備し、そのピストンヘッド115と一体化しているピストンロッド114に射出カップリング113でプランジャーロッド112が連結され、その先にプランジャーチップ111が取付けられている。プランジャーチップ111は、スリーブ117内に嵌合し、スリーブ117内で往復運動して、スリーブ117内のアルミ溶湯を圧送することにより、アルミ溶湯をキャビティ122内に射出充填する。
図9の実施の形態においては、射出装置102は油圧式であるので、図示せぬ油圧装置により、作動油をシリンダー本体116のヘッド側に供給して、ピストンヘッド115及びピストンロッド114を駆動する。そして、スリーブ117に貯められたアルミ(AL)溶湯をプランジャーチップ111で押して、固定金型118、可動金型119から形成されるキャビティ(空洞)122に射出充填して鋳造成形する。
The
In the embodiment of FIG. 9, since the
ここで、溶湯をキャビティ内に射出充填する際の射出速度や射出圧力を、適切に設定し制御することが、良品を鋳造するためには極めて重要である。
一般的な鋳造の射出速度パターンを、図10を用いて説明する。
射出充填工程が開始される前の給湯工程において、図示せぬ給湯装置により溶湯がスリーブ117内に注湯され、射出開始状態となる。この時のプランジャーチップ111の先端位置はAである。(図10の上の図を参照)
Here, in order to cast a non-defective product, it is important to appropriately set and control the injection speed and the injection pressure when the molten metal is injected into the cavity.
A general casting injection speed pattern will be described with reference to FIG.
In the hot water supply process before the injection filling process is started, the molten metal is poured into the
この状態から、まず低速射出工程が行われる。この工程では、低速でプランジャーチップ111を前進させ、スリーブ117の内部において溶湯が波立ち空気を巻き込まないようにすることが必要である。そのため、安定した低速(VL)の制御が要求される。プランジャーチップ111が前進し、溶湯がスリーブ117の上壁まで達し更に湯面がゲート近傍まで上昇するB位置に達すると(射出ストロークセンサがSL前進したことを検知すると)、高速射出工程に切換えられる。(図10の上から2番目の図を参照)
高速射出工程では、プランジャーチップ111等を一機に加速し、高速(Vh)でキャビティ122内に溶湯を射出充填する。これは、溶湯が低温であるキャビティ122の表面に接触すると瞬時に凝固するためであり、できるだけ短時間で凝固する前に充填することが、良品の鋳造のためには望ましい。特に、キャビティ122(鋳造品)が大型化、複雑化すると、より高速化が求められる。
そして、キャビティ122内に溶湯が完全に充填する直前なると、溶湯圧力によってプランジャーチップ111が後方に押されて減速していく。プランジャーチップ111がC位置に達しキャビティ122内に溶湯が充満(フル充填)すると、射出圧力(射出シリンダーのヘッド側圧力)が上昇するので、圧力センサの測定値が設定切換え圧力になった時に、次の昇圧保持工程に切換える。(図10の上から3番目の図を参照)
昇圧保持工程では、あまり早く圧力を上昇させるとバリが発生し、また遅いと引け巣が発生するので、適切な昇圧速度で上昇させる。そして、設定された保持圧力まで達すると一定の時間溶湯圧力を保持制御し、溶湯が凝固冷却して収縮する分、プランジャーチップ111を前進させる。(図10の下の図を参照)
From this state, a low-speed injection process is first performed. In this step, it is necessary to advance the
In the high-speed injection process, the
Then, immediately before the molten metal is completely filled into the
In the pressurizing and holding step, burrs are generated when the pressure is increased too early, and shrinkage cavities are generated when the pressure is increased, and the pressure is increased at an appropriate pressure increasing rate. Then, when the set holding pressure is reached, the molten metal pressure is held and controlled for a certain period of time, and the
近年、この射出装置の駆動装置として、電動モータとボールねじを利用した電動駆動方式のものが開発されている。電動駆動方式では、電動モータの回転運動をボールねじによって直線運動に変換し、直線運動部分をプランジャーと連結してプランジャーを前進運動させ、溶湯の射出充填を行なう。
しかし、この電動駆動方式においては、電動モータの回転軸、ボールねじ軸、回転軸とボールねじ軸をつなぐカップリングなどの回転体の慣性モーメントが大きくなる。また、高速射出に応じて回転体が高速で回転することにより、運動エネルギーは大きくなる。すると、溶湯が金型キャビティ内にフル充填した後も回転が直ちに止まらず、プランジャーは前進を続けてしまう。図8に示すよう、溶湯のフル充填後もプランジャーが前進すると、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮され、瞬間的に大きな圧力(サージ圧)が発生する。サージ圧が発生すると、金型パーティング面が開いてバリが生じたり、ひどい場合には金型を損傷するという問題を起こす。
さらに、プランジャーチップがサージ圧によって大きな反力を受けるため、それまで高速で回転していた回転体に衝撃的な減速力が作用し、ボールねじやスラスト軸受け、カップリングなどが損傷してしまう問題もある。
In recent years, an electric drive system using an electric motor and a ball screw has been developed as a drive apparatus for this injection apparatus. In the electric drive system, the rotary motion of the electric motor is converted into a linear motion by a ball screw, the linear motion portion is connected to the plunger, the plunger is moved forward, and the molten metal is injected and filled.
However, in this electric drive system, the moment of inertia of the rotating body such as the rotating shaft of the electric motor, the ball screw shaft, and the coupling connecting the rotating shaft and the ball screw shaft increases. Also, the kinetic energy increases as the rotating body rotates at high speed in response to high-speed injection. Then, even after the molten metal is fully filled in the mold cavity, the rotation does not stop immediately, and the plunger continues to advance. As shown in FIG. 8, when the plunger advances even after full filling of the molten metal, the molten metal in the mold cavity is excessively compressed, and a large pressure (surge pressure) is instantaneously generated. When surge pressure is generated, the mold parting surface opens, causing burrs, and in severe cases, the mold is damaged.
Furthermore, since the plunger tip receives a large reaction force due to surge pressure, a shocking deceleration force acts on the rotating body that has been rotating at a high speed until then, and the ball screw, thrust bearing, coupling, etc. are damaged. There is also a problem.
これらの問題を解決するため、特許文献1においては、電動モータとボールねじの間に摩擦クラッチを介在させ、電動モータの回転軸が持つ慣性モーメントと運動エネルギーをプランジャーに伝わらないように、伝達トルクを制限する方式の電動射出機構が開示されている。 In order to solve these problems, in Patent Document 1, a friction clutch is interposed between the electric motor and the ball screw so that the moment of inertia and kinetic energy of the rotating shaft of the electric motor are not transmitted to the plunger. An electric injection mechanism that limits torque is disclosed.
また、特許文献2では、電動駆動方式の射出機構を用いた射出充填において、金型キャビティの流動末端部分に湯だまりを設けるとともに、溶湯先端がキャビティ内を流動している充填途中において射出速度を減速し、さらにトルク制御に切換えることによって、サージ圧を防止するような電動射出制御方法が開示されている。 Further, in Patent Document 2, in injection filling using an electrically driven injection mechanism, a puddle is provided at the flow end portion of the mold cavity, and the injection speed is set during filling while the molten metal tip flows in the cavity. An electric injection control method for preventing surge pressure by decelerating and further switching to torque control is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載の機構では、摩擦クラッチよりもプランジャー側に装着されているボールねじ軸の慣性モーメントは溶湯に伝わるため、依然サージ圧の原因は残ることになる。
また、特許文献2の方法では、大容量のサーボモータが必要な高速高圧用の射出装置においては、サーボモータの軸など回転体の慣性モーメントが大きくなるため、サージ圧を防止するための湯だまりを大きくする必要が生じ、1回の鋳造に多量の溶湯を使うといった無駄が生じる。また、充填途中に減速をかけると、キャビティ内で湯先が飛んでエアーを巻き込み、製品の中に空隙欠陥が生じて不良品となる。
However, in the mechanism described in Patent Document 1, the moment of inertia of the ball screw shaft mounted on the plunger side relative to the friction clutch is transmitted to the molten metal, so that the cause of the surge pressure still remains.
In the method of Patent Document 2, in a high-speed and high-pressure injection device that requires a large-capacity servomotor, the moment of inertia of a rotating body such as a shaft of the servomotor is increased, so that a puddle for preventing surge pressure is obtained. It is necessary to increase the size, and wasteful use of a large amount of molten metal for one casting occurs. Moreover, if deceleration is applied in the middle of filling, the hot water will fly in the cavity and air will be entrained, resulting in a void defect in the product, resulting in a defective product.
以上の課題を解決するために、本発明の第1の発明では、
ダイカストマシンの射出装置において、サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
第2の発明では、
サージ圧防止装置には、ばねが内蔵されており、ばねの弾性変形によってサージ圧を防止する構成とする。
第3の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室を連通する流路がピストンヘッドおよびピストンロッドの内部に設けられ、流路の途中にはオリフィスが形成され、ヘッド室には圧縮状態のばねを備える構成とする。
第4の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室に通ずる流路は、外部流路によって途中で交わり、さらにアキュムレータに繋がっている構成とする。
第5の発明では、
サージ圧防止装置は、径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーの片側のピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のプランジャー側ロッド室と反プランジャー側ロッド室に通ずる流路は並列に接続されたチェック弁とリリーフ弁を介して回路接続され、ピストンヘッドがプランジャー側に動く際はプランジャー側ロッド室の作動油はチェック弁を介して反プランジャー側ロッド室に無抵抗で流れることができ、またピストンヘッドがプランジャーと反対側に動く際は反プランジャー側ロッド室の作動油はリリーフ弁を介して抵抗を受けながら反プランジャー側ロッド室に流れる構成とする。
第6の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室はサージ圧吸収用油圧シリンダーのヘッド室と回路接続され、サージ圧吸収用油圧シリンダーのピストンロッドはサーボモータとボールねじによって前後進運動可能である構成とする。
第7の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室は連続的に流量を調整できる流量調整弁を介してタンクと回路接続されている構成とする。
In order to solve the above problems, in the first invention of the present invention,
In an injection device of a die casting machine, a servo motor, a motion conversion device that converts the rotational motion of the servo motor into a linear motion, a plunger that injects and fills molten metal in the sleeve into the mold cavity, and a linear motion of the motion conversion device A surge pressure prevention device connected between the portion and the plunger is provided.
In the second invention,
The surge pressure prevention device incorporates a spring and is configured to prevent surge pressure by elastic deformation of the spring.
In the third invention,
The surge pressure prevention device comprises a hydraulic cylinder, the piston rod of the hydraulic cylinder is connected to a plunger, and a flow path that connects the head chamber and the rod chamber in the hydraulic cylinder is provided inside the piston head and the piston rod. An orifice is formed in the middle of the path, and the head chamber is provided with a compressed spring.
In the fourth invention,
The surge pressure prevention device consists of a hydraulic cylinder, the piston rod of the hydraulic cylinder is connected to the plunger, and the flow path leading to the head chamber and rod chamber in the hydraulic cylinder intersects halfway through the external flow path, and is further connected to the accumulator. The configuration is as follows.
In the fifth invention,
The surge pressure prevention device consists of a double rod type hydraulic cylinder with the same diameter, and the piston rod on one side of the hydraulic cylinder is connected to the plunger and communicates with the plunger side rod chamber and the anti-plunger side rod chamber in the hydraulic cylinder. The flow path is connected in a circuit through a check valve and a relief valve connected in parallel, and when the piston head moves to the plunger side, the hydraulic oil in the plunger side rod chamber passes through the check valve to the anti-plunger side rod chamber. In addition, when the piston head moves to the opposite side of the plunger, the hydraulic oil in the anti-plunger side rod chamber flows into the anti-plunger side rod chamber while receiving resistance through the relief valve. And
In the sixth invention,
The surge pressure prevention device consists of a hydraulic cylinder, the rod of the hydraulic cylinder is connected to the plunger, the head chamber in the hydraulic cylinder is connected to the head chamber of the hydraulic cylinder for surge pressure absorption, and the surge pressure absorbing hydraulic cylinder The piston rod is configured to be movable back and forth by a servo motor and a ball screw.
In the seventh invention,
The surge pressure prevention device consists of a hydraulic cylinder, the rod of the hydraulic cylinder is connected to the plunger, and the head chamber in the hydraulic cylinder is connected to the tank via a flow rate adjustment valve that can continuously adjust the flow rate. And
(1)慣性が大きな電動式射出装置であっても、金型キャビティ内が溶湯で充満されるフル充填時のサージ圧を防止できるため、バリの発生やそれにともなう金型の損傷が回避可能である。
(2)フル充填あるいはその直前まで高速射出充填が可能で、湯先の飛びが回避されることや充填時間が短縮されることにより、鋳造品の品質が向上する。
(3)サージ圧の反力としてサーボモータやボールねじ、カップリング、軸受けに発生する衝撃力が緩和され、機械的な損傷や故障を回避できる。
(1) Even with an electric injection device with high inertia, surge pressure during full filling, where the mold cavity is filled with molten metal, can be prevented, so that generation of burrs and associated damage to the mold can be avoided. is there.
(2) Full filling or high-speed injection filling is possible until just before it, and the quality of the cast product is improved by avoiding the splash of the molten metal and shortening the filling time.
(3) Impact force generated in the servo motor, ball screw, coupling, and bearing as the reaction force of surge pressure is alleviated, and mechanical damage and failure can be avoided.
以下、図面を参照しながら、本願発明に係る6つの実施例について説明する。 Hereinafter, six examples according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を用い、第1の実施例を説明する。
サーボモータ15は、モータカップリング16を介してボールねじ軸18と連結されている。ボールねじ軸18は、軸受けボックス17に内蔵された軸受けによって、回転可能であるが軸方向には拘束された状態で支持されている。ボールねじ軸18と螺合するボールねじナット19は、移動部材14に固定されている。さらに、移動部材14にはサージ圧防止装置20が固定されており、サージ圧防止装置20の可動部分は、プランジャーカップリング13によってプランジャーロッド12と結合されている。プランジャーロッド12の先端にはプランジャーチップ11が固着し、一体となってプランジャー10が構成される。軸受けボックス17は、金型を保持する固定プラテンに対して固定されているので、射出力を金型キャビティ内の溶湯に伝えることができる。また、移動部材14は、図示せぬリニアスライドによって摺動自在に支持されている。ここでは、ボールねじなどが、回転運動を直線運動に変換する運動変換装置の機能を果たす。
First, a first embodiment will be described with reference to FIG.
The
サージ圧防止装置20は、油圧シリンダーの形状をしており、本体部分のシリンダー本体21と、可動部分のピストンロッド21およびピストンヘッド23からなる。油圧シリンダーのヘッド室には、圧縮状態の衝撃緩衝ばね24が内蔵されており、ピストンヘッド23が後方(図の右側)に押される力に対して抵抗を与える。また、ロッド室とヘッド室は、エアーブリーザ25を介して大気と連通しており、ゴミを内部に入れることなく空気の出入りが可能となっている。プランジャー10とピストンロッド22をつなぐカップリング13には、ロードセルを内蔵させ、射出圧力を測定できるようにすることも可能である。また、シリンダー本体21は移動部材14と一体であっても良い。
The surge
ここで、射出充填工程から昇圧保持工程に切換える条件の切換圧力(溶湯圧力)をPc、プランジャーチップの径をDpとすると、その時の切換力:Fcは、
Fc=(π/4)・Dp2
となる。よって、衝撃緩衝ばね24はFcと同等か少し大きい(例えば1.05〜1.1倍)圧縮力(Fs)を負荷されて内蔵される。そのため、射出充填途中に衝撃緩衝ばね24が縮むことはない。
Here, when the switching pressure (molten metal pressure) of the condition for switching from the injection filling process to the pressurization holding process is Pc and the diameter of the plunger tip is Dp, the switching force at that time: Fc is
Fc = (π / 4) · Dp 2
It becomes. Therefore, the
このような電動射出装置を用いて行なう射出充填工程および昇圧保持工程について、図7を用いて説明する。上の図はプランジャー10の射出速度とプランジャーチップ11が受ける射出圧力(溶湯圧力、メタル圧)の時間軸グラフであり、また下の図はサーボモータの回転速度および回転トルクを示す時間軸グラフである。
まず、サーボモータ15が回転を開始し低速射出速度となる。この時の加速時においては、サーボモータ15のモータ軸やカップリング16、ボールねじ軸18などの慣性モーメントの大きい回転体を回転加速するため、大きなモータトルクを要する。所定のストローク前進すると、次に高速射出速度となるが、短時間に高速まで加速する必要があるため、その時のモータトルクも大きくなる。低速および高速射出の間は、モータ回転速度と射出速度は比例関係にある。
The injection filling process and the pressure | voltage rise holding process performed using such an electric injection apparatus are demonstrated using FIG. The upper figure is a time axis graph of the injection speed of the
First, the
プランジャー10の前進が進み、金型キャビティ内が溶湯でほぼ充満してくると、射出圧力(溶湯圧力)は上がりだす。そして切換圧力(Pc)まで上昇制御すると、サーボモータ15はトルク制御(昇圧工程)に切換えられ、射出圧力はさらに上昇制御される。この直後に、衝撃緩衝ばね24にはFsを超える圧縮力が作用しだすので、衝撃緩衝ばね24は縮んでいく。このことにより、プランジャーの前進速度がほぼ0になっても、衝撃緩衝ばね24が縮む分だけボールねじ軸18などの回転体は回り続けことができる。よって、回転体の減速時間および減速回転角度が確保できるので、徐々に止まることができる。図7が示すように、減速時間中は、サーボモータの回転速度と射出速度(プランジャーの速度)は比例の関係になっていない。
これらのことにより、回転体の運動エネルギーは衝撃緩衝ばね24によって吸収される。よって、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮されることが無いので、サージ圧の発生を防止することができ、バリの発生は回避され、さらに衝撃力も防げる。
When the
As a result, the kinetic energy of the rotating body is absorbed by the
昇圧工程では、設定された昇圧速度に沿ってモータトルクが上昇制御される。そして設定された保持圧力に達すると、一定のトルク保持制御となる。そして、設定された保持時間が経過すると保持力は0まで下げられて、保持工程は終了となる。その後、次の型開き工程へと移行する。なお、サーボモータ15のトルクだけでは必要な保持圧力まで上げられない場合は、移動部材14に保持圧力補助装置を付けて補っても良い。
In the boosting step, the motor torque is controlled to increase along the set boosting speed. When the set holding pressure is reached, constant torque holding control is performed. When the set holding time elapses, the holding force is reduced to 0, and the holding process ends. Thereafter, the process proceeds to the next mold opening process. If the required holding pressure cannot be increased only by the torque of the
以下、第2〜6の実施例について説明するが、装置の基本的な部分や作用、制御方法は第1の実施例と共通する部分が多いので、相違する部分についてのみ説明する。 Hereinafter, although the 2nd-6th Example is described, since the basic part of an apparatus, an effect | action, and a control method have many parts which are common in a 1st Example, only a different part is demonstrated.
第2の実施例を、図2示す。サージ圧防止装置20の油圧シリンダー内には作動油が充満されており、ロッド室37は配管によってタンク35に接続されている。ピストンヘッド23のヘッド室側には突起物31が取り付けられており、その外側に皿ばね32が装着されている。皿ばね32は、圧縮力はFsで圧縮され内蔵されており、ピストンヘッド23は、シリンダー本体21のロッド室37側に押し付けられている。摺動部には、作動油の漏れを防ぐためパッキンが組み込まれている。突起物31、ピストンヘッド23、ピストンロッド22の内部には流路33が設けられ、ヘッド室36とロッド室37を連通している。流路33の途中には小径部のオリフィス34が設けられ、作動油の流れが絞られる。
A second embodiment is shown in FIG. The hydraulic cylinder of the surge
溶湯圧力がFs以上の力でプランジャー10を押すとと、皿ばね32がさらに圧縮され、ヘッド36内の作動油は流路33を通ってヘッド室37に流れる。この時、流路33の途中のオリフィス34を通過する際に作動油は絞られ、ヘッド室36側には圧力が発生し皿ばね32の力と合わせて反力が大きくなり、衝撃吸収がより効果的に行なわれる。ロッド室37は体積が広がるので、作動油がタンク35から供給される。また、シリンダーのストロークは、衝撃吸収(運動エネルギーの吸収)ができる長さ以上に設計しておく必要がある。
When the
次に、第3の実施例を、図3を用いて説明する。サージ圧防止装置20の油圧シリンダーには作動油が充満されるとともに、ヘッド室44は、外部流路を介して外部のアキュムレータ側絞り弁42、さらにアキュムレータ41に回路接続されている。また、ロッド室45も外部流路により、ロッド側絞り弁43を介してヘッド室44側の流路に接続されている。アキュムレータ41の圧力は、作動油がピストンヘッドを押す力がFsとなる圧力である。
シリンダーの内径をDs、ロッド径をDrとし、アキュムレータ圧力をPsaとすると、
Fs=(π/4)・Dr2・Psa
より、Psaを算出できる。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The hydraulic cylinder of the surge
If the inner diameter of the cylinder is Ds, the rod diameter is Dr, and the accumulator pressure is Psa,
Fs = (π / 4) · Dr 2 · Psa
Thus, Psa can be calculated.
プランジャーがFs以上の力で押されると、ピストンは後方(図の右側)に動き、ヘッド室44の作動油は、ロッド室45とアキュムレータ41へ流れ出す。この時、作動油の流れは、アキュムレータ側絞り弁42とロッド側絞り弁43によって絞られるので、シリンダー内の圧力はPsa以上となり、ピストンが後方に動くことに対する反力は大きくなる。ピストンが後方に動いている間に衝撃吸収は行なわれるので、このことにより、衝撃吸収はより効果的に行なわれる。この場合も、ピストンヘッドがシリンダーエンドに達するまでに、衝撃吸収(運動エネルギーの吸収)ができるよう、シリンダーのストロークを適切に設計しておく必要がある。
When the plunger is pushed with a force of Fs or more, the piston moves rearward (right side in the figure), and the hydraulic oil in the
第4の実施例を、図4を用いて説明する。サージ圧防止装置20は、ロッド径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーであり、反プランジャー側ロッド室53およびプランジャー側ロッド室54には、作動油が満たされている。反プランジャー側ロッド室53とプランジャー側ロッド室54は、チェック弁52を介して外部で回路接続されており、プランジャー側ロッド室54から反プランジャー側ロッド室53には作動油が流れるが、反対方向には流れないような回路になっている。また、チェック弁52と並列にリリーフ弁51が回路接続されており、反プランジャー側ロッド室53からプランジャー側ロッド室54には設定された圧力以上で作動油は流れるが、反対方向には流れない回路となっている。
よって、プランジャーが後方(図の右側)に動く時は、リリーフ弁51の設定圧力の抵抗が働き、一方前方(図の左側)に動く時は、チェック弁52の作用により無抵抗で動くことができる。また、リリーフ弁の設定圧をPsbとすると、
Fs=(π/4)・(Ds2−Dr2)・Psb
より、Psbを換算できる。
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. The surge
Therefore, when the plunger moves backward (right side in the figure), the resistance of the set pressure of the
Fs = (π / 4) · (Ds 2 −Dr 2 ) · Psb
Thus, Psb can be converted.
プランジャーがFs以上の力で押されると、ピストンは後方(図の右側)に動き、反プランジャー側ロッド室53の作動油はプランジャー側ロッド室54へ流れ出す。この時、反プランジャー側ロッド室53にはPsbの圧力が発生し反力が働くので、サージ圧の防止と衝撃緩和が効果的に行なわれる。
When the plunger is pushed with a force equal to or greater than Fs, the piston moves backward (right side in the figure), and the hydraulic oil in the non-plunger
第5の実施例を、図5を用いて説明する。サージ圧防止装置20である油圧シリンダーのヘッド室62は作動油で満たされており、またロッド室63には空気が入っておりエアーブリーザ61を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室63は、配管によってサージ圧吸収用油圧シリンダー67のヘッド室、ばね式アキュムレータ64、および切換え弁65と回路接続されている。サージ圧吸収用油圧シリンダー67のピストンロッドは、ナットホルダー68およびボールねじナット69と一体的に連結し、ボールねじナット69と螺合するボールねじ軸70はカップリング71によってサーボモータ72のモータ軸と連結されている。切換え弁65はタンク66に回路接続しており、通常は閉じられているが、ヘッド室62内などの作動油が漏れなどによって少なくなった場合、ソレノイドが励磁され弁が開いてタンク66の作動油をヘッド室62などに供給できる。
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. The
射出工程の開始時には、サーボモータ72はトルク制御され、ボールねじの作用によって、サージ圧吸収用油圧シリンダー67のヘッド室およびヘッド室62に発生する油圧はPscに調整されている。
Pscは、シリンダーの内径をDs、圧力をPscとすると、
Fs=(π/4)・Ds2・Psc
を満たす圧力である。また、ばね式アキュムレータ64は、内部のピストンが圧力Pscによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
射出圧力が大きくなり射出力がFsになると、ピストンヘッド23は後方(図の右側)に動き出す。この時、ヘッド室62の圧力は、サーボモータ72が後退方向に回転しながらもトルク制御することによって、Pscに保たれている。ピストンヘッド23の動き出しが早く、サージ圧吸収用油圧シリンダー67のピストンロッド等の慣性によってピストンロッド等の後退が遅れる場合は、ばね式アキュムレータ64のピストンが後退(図の下側)し、圧力はほぼPscに維持される。ピストンヘッド23がシリンダーエンドまで動く間に、ボールねじ軸18などの回転体の回転は、回転速度がほぼ0まで徐々に減速されるので、溶湯にはサージ圧が発生しない。
At the start of the injection process, the
Psc is the cylinder inner diameter Ds and the pressure Psc.
Fs = (π / 4) · Ds 2 · Psc
It is the pressure which satisfies. Further, the
When the injection pressure increases and the spray output becomes Fs, the
最後に、第6の実施例を、図6を用いて説明する。第5の実施例と同様に、サージ圧防止装置20である油圧シリンダーのヘッド室82は作動油で満たされており、またロッド室83には空気が入っておりエアーブリーザ81を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室83は、配管経路が途中で分岐し、ばね式アキュムレータ84、チェック弁85、流量調整弁91、圧力センサー90と回路接続されている。流量調整弁91は、サーボモータ92の回転制御によって、開度を閉状態から全開状態まで自由に変えることができる構造となっており、ヘッド室82からタンク93に流れる作動油の流量を調整できる。チェック弁85は、ポンプ86、タンク88、電気モータ87、リリーフ弁89と回路接続されており、適正な圧力でヘッド室82に作動油を供給することができる。また、ばね式アキュムレータ64は、内部のピストンが圧力Pscによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
Finally, the sixth embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the fifth embodiment, the
射出開始時は、ポンプ86、電気モータ87、リリーフ弁89の作用によりヘッド室82内の作動油の圧力はPscに保たれている。また、チェック弁85の作用により、ヘッド室82側からポンプ86の方向には作動油は流れないようになっている。
プランジャーにFcを超える射出力が作用すると、ヘッド室82内の作動油は圧力が上がるので、その圧力を圧力センサー9で検知し、圧力がPscを超えないよう流量調整弁91の開度を調整し、作動油をタンク93に逃がす。流量調整弁91の応答遅れがある時は、ばね式アキュムレータ84のピストンが動き、圧力はほぼPscに保たれる。
このような作用により、実施例5と同様、溶湯にはサージ圧が発生しない。
At the start of injection, the pressure of the hydraulic oil in the
When the injection power exceeding Fc acts on the plunger, the hydraulic oil in the
Due to such an action, a surge pressure is not generated in the molten metal as in the fifth embodiment.
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the embodiment, but is defined only by matters described in the claims, and other embodiments than the above are also possible. It can be implemented.
ダイカストマシンによりアルミニウム製品を鋳造する生産工場において実用可能であり、鋳造品の品質向上や鋳造設備の安定運転に貢献できる。 It can be used in production plants that cast aluminum products using a die casting machine, and can contribute to improving the quality of cast products and stable operation of casting equipment.
10 プランジャー
11 プランジャーチップ
12 プランジャーロッド
13 プランジャーカップリング
14 移動部材
15 サーボモータ
16 モータカップリング
17 軸受けボックス
18 ボールねじ軸
19 ボールねじナット
20 サージ圧防止装置(油圧シリンダー)
21 シリンダー本体
22 ピストンロッド
23 ピストンヘッド
24 衝撃緩和ばね
25 エアーブリーザ
31 突起物
32 皿ばね
33 流路
34 オリフィス
35 タンク
36 ヘッド室
37 ロッド室
41 アキュムレータ
42 アキュムレータ側絞り弁
43 ロッド側絞り弁
44 ヘッド室
45 ロッド室
51 リリーフ弁
52 チェック弁
53 反プランジャー側ロッド室
54 プランジャー側ロッド室
61 エアーブリーザ
62 ヘッド室
63 ロッド室
64 ばね式アキュムレータ
65 切換え弁
66 タンク
67 サージ圧吸収用油圧シリンダー
68 ナットホルダー
69 ボールねじナット
70 ボールねじ軸
71 カップリング
72 サーボモータ
81 エアーブリーザ
82 ヘッド室
83 ロッド室
84 ばね式アキュムレータ
85 チェック弁
86 ポンプ
87 電気モータ
88 タンク
89 リリーフ弁
90 圧力センサー
91 流量調整弁
92 サーボモータ
93 タンク
100 ダイカストマシン(鋳造装置)
101 金型装置
102 射出装置
103 ピストン
111 プランジャーチップ
112 プランジャーロッド
113 カップリング
114 ピストンロッド
115 ピストンヘッド
116 射出シリンダー本体
117 スリーブ
118 固定金型
119 可動金型
120 固定プラテン
121 可動プラテン
122 キャビティ(空洞)
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