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JP2012110929A - Die-casting machine and method for controlling pressure increase in die-casting machine - Google Patents

Die-casting machine and method for controlling pressure increase in die-casting machine Download PDF

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JP2012110929A
JP2012110929A JP2010261594A JP2010261594A JP2012110929A JP 2012110929 A JP2012110929 A JP 2012110929A JP 2010261594 A JP2010261594 A JP 2010261594A JP 2010261594 A JP2010261594 A JP 2010261594A JP 2012110929 A JP2012110929 A JP 2012110929A
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increasing
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Yoshihisa Nakatsuka
吉久 中塚
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Toyo Machinery and Metal Co Ltd
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Toyo Machinery and Metal Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a die-casting machine capable of manufacturing a high quality cast-molded product by controlling pressure in a pressure increasing step with high accuracy, and a method for controlling pressure increase in the die-casting machine.SOLUTION: In the die-casting machine, when molten metal is injected to fill the inside of a cavity in a closed mold by the forward motion of an injection plunger 15, an electric servomotor 9 is used as a driving source in a low-speed injection step, and a hydraulic driving source is used as a driving source in a high-speed injection step which is carried out next to the low-speed injection step. When a pressure increasing step is carried out after the high-speed injection step, driving of the electric servomotor 9 in the high-speed injection step is controlled so that pressure increase is risen in an early stage. Accordingly, the pressure applied to a cast-molded product which starts to solidify and shrink in the mold can be increased.

Description

本発明は、射出プランジャの前進により金型内に金属溶湯を射出・充填するダイカストマシンに関し、特に射出ブランジャを前進させるときの駆動源として、電動サーボモータと油圧駆動源とを備えたダイカストマシン及びダイカストマシンの増圧制御方法に関する。   The present invention relates to a die casting machine that injects and fills a molten metal into a mold by advancing an injection plunger, and in particular, a die casting machine including an electric servo motor and a hydraulic drive source as a drive source for advancing an injection blanker, and The present invention relates to a pressure increase control method for a die casting machine.

従来から用いられている一般的なダイカストマシンにおいては、溶解炉で溶融された金属材料を1ショット毎にラドルで計量して汲み上げ、汲み上げられた金属溶湯を射出スリーブの給湯口に給湯し、射出スリーブ内に進退可能に設けられた射出プランジャの前進動作により金型のキャビティ内へ金属溶湯を高速且つ高圧で射出充填して、鋳造成形体の成形が行われる。   In a conventional die casting machine that has been used in the past, a metal material melted in a melting furnace is weighed and pumped by a ladle for each shot, and the molten metal is pumped into a hot water inlet of an injection sleeve and injected. The molten metal is injected and filled into the cavity of the mold at high speed and high pressure by the forward movement of the injection plunger provided in the sleeve so as to be able to advance and retreat, thereby forming the cast molded body.

金型のキャビティ内へ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出工程は、低速射出工程と、それに続く高速射出工程とからなっており、高速射出工程においては、プラスチック製品を成形する射出成形機の射出速度よりも1桁程速い高速の射出速度で、金型内に金属溶湯を射出充填する必要がある。そのため、射出工程における駆動源としては、低速射出工程では、電動サーボモータを駆動源として採用する一方で、高速射出工程では、より大きな駆動力を必要とするゆえに、油圧駆動源やこれに電動サーボモータの駆動力を足し合わせ、金型内へ高速射出充填を行い、高速射出工程の直後には、金型内で固化・収縮し始めた鋳造成形体に対し大きな圧力を付与するため増圧工程が行われることになる。   The injection process of a die casting machine that injects molten metal into the mold cavity consists of a low-speed injection process followed by a high-speed injection process. In the high-speed injection process, the injection of an injection molding machine that molds plastic products. It is necessary to inject and fill the molten metal into the mold at a high injection speed that is one digit faster than the speed. For this reason, as a drive source in the injection process, an electric servo motor is adopted as a drive source in the low-speed injection process, while in the high-speed injection process, a larger driving force is required. The motor driving force is added, high-speed injection filling is performed in the mold, and immediately after the high-speed injection process, a pressure increasing process is performed to apply a large pressure to the cast molded body that has started to solidify and shrink in the mold. Will be done.

上記技術に関連するものとして、特許文献1には、高速射出工程において、電動サーボモータに対しては低速射出工程と同様の動作をとらせつつ、アキュームレータ(ACC)に貯えられた圧油を用い、射出プランジャを高速で前進駆動させ、金型のキャビティ内に金属溶湯を高速で射出充填を行い、その直後の増圧工程に、電動サーボモータを圧力フィードバック制御し、電動サーボモータに増圧工程で設定されている増圧圧力に一致する圧力を出力させるダイカストマシンが開示されている。   As related to the above technique, Patent Document 1 uses pressure oil stored in an accumulator (ACC) while performing the same operation as the low-speed injection process for the electric servo motor in the high-speed injection process. The injection plunger is driven forward at high speed, and the molten metal is injected and filled in the mold cavity at high speed. Immediately after that, the electric servo motor is pressure feedback controlled and the electric servo motor is pressurized. A die casting machine that outputs a pressure that matches the pressure increase pressure set in (1) is disclosed.

特開2006−315050号公報JP 2006-31505 A

しかし、前記特許文献1に開示されているような従来技術では、増圧工程において、電動サーボモータに増圧工程で設定されている増圧圧力に一致する圧力を単に出力させるだけであることから、高速射出工程直後に行われる増圧工程の開始時には速やかに増圧圧力を立ち上げることが困難であり、しかも、品質の高い良品を得ようとしたり、増圧立ち上がり時間を金属材料の凝固時間よりも早く行えるようにするとなると、金型の形状や金属材料等の相違に応じて、増圧する立ち上がり圧力を高精度で制御することが必要となる。   However, in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, in the pressure increasing process, the electric servo motor simply outputs a pressure that matches the pressure increasing pressure set in the pressure increasing process. In addition, it is difficult to quickly raise the pressure increase at the start of the pressure increase process immediately after the high-speed injection process. If it can be performed earlier, it is necessary to control the rising pressure to be increased with high accuracy in accordance with the difference in the shape of the mold, the metal material, and the like.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、増圧工程における立ち上がり圧力を高精度で制御することで高品質な鋳造成形体を製造することができるダイカストマシン及びダイカストマシンの増圧制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of producing a high-quality cast product by controlling the rising pressure in the pressure-increasing step with high accuracy, and pressure-increasing control of the die-casting machine. It aims to provide a method.

請求項1に係るダイカストマシンの発明は、
射出プランジャの前進により金属溶湯を型閉された金型のキャビティ内に射出充填するときに、低速射出工程ではその駆動源に電動サーボモータを用い、該低速射出工程の次工程で行われる高速射出工程ではその駆動源に油圧駆動源を用いるダイカストマシンであって、
前記高速射出工程の終了後に制御弁を閉じて前記射出プランジャを前進させるための油圧シリンダへの油圧供給を遮断し、そのタイミングで開始される増圧工程を行うときに、
前記電動サーボモータを前記高速射出工程から前記増圧工程が開始されるまでの間は、位置軸に沿った速度フィードバック制御により駆動しておき、該増圧工程が開始されるタイミングで前記電動サーボモータを時間軸に沿った圧力フィードバックで制御し、増圧工程における圧力制御の初期段階で、増圧圧力の立ち上がりを制御できるように、前記高速射出工程における前記電動サーボモータの駆動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
The invention of the die casting machine according to claim 1
When the molten metal is injected and filled into the mold cavity closed by the advance of the injection plunger, an electric servo motor is used as the drive source in the low-speed injection process, and the high-speed injection performed in the next process of the low-speed injection process. In the process, the die casting machine uses a hydraulic drive source as its drive source,
When closing the control valve after completion of the high-speed injection process and shutting off the hydraulic pressure supply to the hydraulic cylinder for advancing the injection plunger, when performing the pressure increasing process started at that timing,
The electric servomotor is driven by speed feedback control along the position axis from the high-speed injection process until the pressure-increasing process is started, and the electric servo motor is driven at the timing when the pressure-increasing process is started. Control that controls the drive of the electric servo motor in the high-speed injection process so that the motor can be controlled by pressure feedback along the time axis and the rise of the boost pressure can be controlled in the initial stage of pressure control in the pressure increase process Means are provided.

請求項2に係るダイカストマシンの増圧制御方法の発明は、
射出プランジャの前進により金属溶湯を型閉された金型のキャビティ内に射出充填するときに、低速射出工程ではその駆動源に電動サーボモータを用い、該低速射出工程の次工程で行われる高速射出工程ではその駆動源に油圧駆動源を用い、該高速射出工程後に増圧工程が実行されるダイカストマシンの増圧制御方法であって、
前記高速射出工程の終了後に制御弁を閉じて前記射出プランジャを前進させるための油圧シリンダへの油圧供給を遮断し、そのタイミングで開始される前記増圧工程を行うときに、
前記電動サーボモータを前記高速射出工程から前記増圧工程が開始されるまでの間は、時間軸に沿った速度フィードバック制御により駆動しておき、該増圧工程が開始されるタイミングで前記電動サーボモータを時間軸に沿った圧力フィードバックで制御し、増圧工程における圧力制御の初期段階で、増圧圧力の立ち上がりを制御できるようにしたことを特徴とする。
The invention of the pressure increase control method of the die casting machine according to claim 2
When the molten metal is injected and filled into the mold cavity closed by the advance of the injection plunger, an electric servo motor is used as the drive source in the low-speed injection process, and the high-speed injection performed in the next process of the low-speed injection process. In the process, a hydraulic drive source is used as the drive source, and the pressure-increasing control method for the die-casting machine in which the pressure-increasing process is executed after the high-speed injection process,
When the control valve is closed after completion of the high-speed injection process, the hydraulic pressure supply to the hydraulic cylinder for advancing the injection plunger is shut off, and the pressure increasing process started at that timing is performed.
The electric servo motor is driven by speed feedback control along a time axis from the high-speed injection process to the start of the pressure-increasing process, and the electric servo motor is driven at the timing when the pressure-increasing process is started. The motor is controlled by pressure feedback along the time axis, and the rising of the pressure increase can be controlled at the initial stage of pressure control in the pressure increase process.

本発明によれば、高速射出工程の間は位置軸による速度フィードバック制御により回転駆動されている電動サーボモータの速度を制御し、増圧工程が開始されるタイミングで駆動制御を時間軸に沿った圧力フィードバックに切り替えることにより、電動サーボモータの惰性力と減速トルクを用いて、増圧工程の早期の段階での増圧圧力の立ち上がり圧力を制御することができ、金型内で固化・収縮し始めた鋳造成形体に対し早期に圧力を付与することができる。   According to the present invention, during the high-speed injection process, the speed of the electric servomotor that is rotationally driven is controlled by speed feedback control using the position axis, and the drive control is performed along the time axis at the timing when the pressure-increasing process is started. By switching to pressure feedback, using the inertial force and deceleration torque of the electric servo motor, it is possible to control the rising pressure rising pressure at an early stage of the pressure increasing process, and solidify / shrink in the mold. Pressure can be applied to the cast molded body that has begun at an early stage.

本発明によれば、増圧立ち上がり時間を短縮できるので生産性を向上でき、増圧立ち上がり時間を金属材料の凝固時間よりも早くすることが可能であり、さらに、金型の形状や金属材料等の相違に応じて、電動サーボモータの回転速度を制御手段により適宜変更させることで、立ち上がり増圧圧力を高精度で制御することができることから、高品質な鋳造成形体の製造を達成することができる。   According to the present invention, the pressure increase rise time can be shortened, so that productivity can be improved, the pressure increase rise time can be made faster than the solidification time of the metal material, and the shape of the mold, the metal material, etc. Depending on the difference, the rotation speed of the electric servo motor can be appropriately changed by the control means, so that the rising pressure can be controlled with high accuracy, so that it is possible to achieve the production of a high-quality cast molded body. it can.

本発明のダイカストマシンの要部としての射出系ユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the injection system unit as a principal part of the die-casting machine of this invention. ダイカストマシンの射出系ユニットの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the injection system unit of a die-casting machine. 射出系ユニットにおける動作工程の一部を示すグラフであり、上下のグラフのうち横軸には時間を示し、上のグラフにおいては、実線は射出速度を示し、一点鎖線は圧力を示しており、下のグラフにおいては、上のグラフに対応する時系列で、縦軸に電動サーボモータのみの回転速度を示している。It is a graph showing a part of the operation process in the injection system unit, the horizontal axis shows time in the upper and lower graphs, in the upper graph, the solid line shows the injection speed, the alternate long and short dash line shows the pressure, In the lower graph, the rotation speed of only the electric servomotor is shown on the vertical axis in a time series corresponding to the upper graph. 増圧時の電動サーボモータによる移動体の速度と、増圧立ち上がり時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the speed of the moving body by the electric servomotor at the time of pressure increase, and pressure increase rise time.

以下、本発明の実施形態を図1〜図4により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. Of course, it goes without saying that the present invention can be easily applied to configurations other than those described in the embodiments without departing from the spirit of the invention.

図1及び図2に示すダイカストマシンに構成される要部としての射出系ユニット1には、機台2、機台2上に取り付けられたベース部材3及び固定ダイプレート4、ベース部材3に取り付けられた保持ブロック5、固定ダイプレート4などに保持された支持部材6、ベース部材3上で前後進可能に設けられた移動体7、保持ブロック5と支持部材6との間に掛け渡らされ、移動体7の進退移動をガイドする複数本のガイドバー8、保持ブロック5に取り付けられ、後述する低速射出工程及び増圧工程のときに駆動源として用いられる電動サーボモータ9、保持ブロック5に保持され、対応する電動サーボモータ9の回転を、プーリ10、ベルト11等からなる駆動伝達機構を介して伝達する1対のボールネジ12、ボールネジ12と螺合されると共に、移動体7にその端部を固定したナット体13、移動体7に装着され、移動体7と共に移動される高速射出工程用の駆動源としての1対のアキュームレータ(以下、ACCと称す。)14、移動体7と一体化され、内部をピストン体として兼ねる射出プランジャ15が油圧動力源たるACC14の油圧により進退可能に設けられた油圧シリンダ16、固定ダイプレート4に取り付けられ、射出プランジャ15の先端に有する射出プランジャチップ15a側が内部で進退可能に設けられた射出スリーブ18、射出スリーブ18の上部に設けられた金属溶湯が供給される注入口18a、ACC14と油圧シリンダ16の第1油室16aとを接続する油路上に配設され、方向切り替え機能と流量制御機能とを備えて射出プランジャ15を高速前進させるための油圧供給を遮断する制御弁20、制御弁20とタンク21とを接続する油路上に配設されたクーラー22、タンク21と油圧シリンダ16の第2油室16bとを接続する油路上に配設された油圧ポンプ23、油圧ポンプ23と油圧シリンダ16の第2油室16bとを接続する油路上に配設された第1の逆止弁25、制御弁20と油圧シリンダ16の第1油室16aとを接続する油路上に配設された圧力センサ26、圧力センサ26と第1の逆止弁25とを接続する油路上に配設された第2の逆止弁27、各種センサで検出された検出結果等に基づき、制御弁20の開閉や電動サーボモータ9の駆動等を制御する、ダイカストマシン全体の制御を行う制御手段28等が構成されている。   An injection system unit 1 as a main part configured in the die casting machine shown in FIGS. 1 and 2 includes a machine base 2, a base member 3 mounted on the machine base 2, a fixed die plate 4, and a base member 3. The holding block 5, the support member 6 held on the fixed die plate 4 and the like, the moving body 7 provided so as to be able to move back and forth on the base member 3, and the holding block 5 and the support member 6 are spanned. It is attached to a plurality of guide bars 8 and a holding block 5 for guiding the moving body 7 to advance and retreat, and is held by an electric servo motor 9 and a holding block 5 that are used as a drive source in a low-speed injection process and a pressure increasing process described later. Then, the rotation of the corresponding electric servo motor 9 is screwed with a pair of ball screws 12 and a ball screw 12 that transmit the rotation of the corresponding electric servo motor 9 via a drive transmission mechanism including a pulley 10 and a belt 11. A pair of accumulators (hereinafter referred to as ACCs) as a driving source for a high-speed injection process that is attached to the moving body 7 and is moved to the moving body 7 and is moved along with the moving body 7. 14) An injection plunger 15 that is integrated with the moving body 7 and also serves as a piston body is attached to a hydraulic cylinder 16 and a fixed die plate 4 that can be moved forward and backward by the hydraulic pressure of the ACC 14 that is a hydraulic power source. The injection plunger tip 15a side at the tip of the injection sleeve 18 is provided so that it can advance and retreat inside, the injection port 18a to which the molten metal provided on the upper portion of the injection sleeve 18 is supplied, the ACC 14 and the first oil chamber of the hydraulic cylinder 16 The injection plunger 15 is disposed on the oil passage connecting the 16a and has a direction switching function and a flow rate control function. Control valve 20 for cutting off the hydraulic pressure supply for advancing, cooler 22 disposed on an oil passage connecting control valve 20 and tank 21, and oil connecting tank 21 and second oil chamber 16 b of hydraulic cylinder 16 The hydraulic pump 23 disposed on the road, the first check valve 25 disposed on the oil path connecting the hydraulic pump 23 and the second oil chamber 16 b of the hydraulic cylinder 16, the control valve 20, and the hydraulic cylinder 16 A pressure sensor 26 disposed on an oil passage connecting the first oil chamber 16a, a second check valve 27 disposed on an oil passage connecting the pressure sensor 26 and the first check valve 25, Based on detection results detected by various sensors, control means 28 for controlling the opening and closing of the control valve 20, driving of the electric servo motor 9 and the like, and controlling the entire die casting machine are configured.

本実施形態では、電動サーボモータ9の回転力を、駆動伝達機構を介してボールネジ機構のボールネジ12に伝達して該ボールネジ12を回転させ、これにより、ボールネジ12に螺合したボールネジ機構のナット体13を軸方向に進退させることで、移動体7と共に油圧シリンダ16を移動させて、射出プランジャ15を進退させるようになっている。また、ACC14に蓄圧された圧油を、制御弁20を介して油圧シリンダ16に供給することで、射出プランジャ15に前進方向の力(増圧圧力)を付与して、射出プランジャ(油圧シリンダを除く)15を前進させるようになっていて、また、電動サーボモータ9とボールネジ機構とを2つずつ設けて、2つの電動サーボモータ9の出力を足し合わせて、移動体7と共に油圧シリンダ16に設けられた射出プランジャ15を軸方向に移動させるようにしているので、比較的大きな推力を得ることができるようになっている。   In the present embodiment, the rotational force of the electric servo motor 9 is transmitted to the ball screw 12 of the ball screw mechanism via the drive transmission mechanism to rotate the ball screw 12, thereby the nut body of the ball screw mechanism screwed to the ball screw 12. By advancing and retreating 13 in the axial direction, the hydraulic cylinder 16 is moved together with the moving body 7 to advance and retract the injection plunger 15. Further, by supplying the pressure oil accumulated in the ACC 14 to the hydraulic cylinder 16 via the control valve 20, a forward force (pressure increasing pressure) is applied to the injection plunger 15, and the injection plunger (hydraulic cylinder is installed). 15) is advanced, and two electric servo motors 9 and two ball screw mechanisms are provided, and the outputs of the two electric servo motors 9 are added together with the moving body 7 to the hydraulic cylinder 16. Since the provided injection plunger 15 is moved in the axial direction, a relatively large thrust can be obtained.

次に、ダイカストマシンの動作について図3を用いて説明する。本実施形態のダイカストマシンは、成形体を製造する一連の成形工程として、低速射出工程、高速射出工程、増圧工程、冷却工程、ビスケット押出工程、後退工程が順に行われる。本実施形態では、先ず、電動サーボモータ9を駆動源として、駆動伝達機構、ボールネジ12等を介して、ナット体13を移動体7と共に前進させ、射出スリーブ18に注入口18aから供給された溶融金属材料を、射出プランジャ15の先端から型閉された金型のキャビティへ低速で射出充填するのだが、射出前の状態においては、射出プランジャ15は最後退位置にあり、制御弁20は中立位置にあり、ACC14の油室内には所定量・所定圧の圧油が貯えられており、このときACC14のガス室内のガスは、油の圧力により圧縮・昇圧されている。また、射出前の状態を含め、油を油圧シリンダ16の第2油室16bへ送り込む工程以外には、油圧ポンプ23は停止状態におかれている。また、射出前の状態では、ナット体13は最も後退した位置に配置される。   Next, the operation of the die casting machine will be described with reference to FIG. In the die casting machine of this embodiment, a low-speed injection process, a high-speed injection process, a pressure-increasing process, a cooling process, a biscuit extrusion process, and a reverse process are sequentially performed as a series of molding processes for manufacturing a molded body. In the present embodiment, first, with the electric servo motor 9 as a drive source, the nut body 13 is advanced together with the moving body 7 via the drive transmission mechanism, the ball screw 12 and the like, and the melt supplied to the injection sleeve 18 from the injection port 18a. The metal material is injected and filled at a low speed from the tip of the injection plunger 15 into the mold cavity closed. In the state before injection, the injection plunger 15 is in the last retracted position, and the control valve 20 is in the neutral position. Therefore, a predetermined amount and a predetermined pressure of pressure oil are stored in the oil chamber of the ACC 14, and at this time, the gas in the gas chamber of the ACC 14 is compressed and boosted by the pressure of the oil. The hydraulic pump 23 is in a stopped state other than the step of feeding oil into the second oil chamber 16b of the hydraulic cylinder 16 including the state before injection. Further, in the state before injection, the nut body 13 is disposed at the most retracted position.

そして、このような状態において、低速射出工程の開始タイミングに至ると、マシン全体の制御を司る制御手段28からの指令に基づいて、電動サーボモータ9が、所定方向に、かつ、低速射出工程に設定された速度で回転駆動され、それによって、ボールネジ機構のナット体13と共に、移動体7、油圧シリンダ16、射出プランジャ15が低速(0.5m/sec未満の速度であり、本実施形態では、0.25m/secに設定。)で前進駆動される。つまり、低速射出工程では、位置軸に沿った速度フィードバック制御によって電動サーボモータ9が駆動制御され、それによって、低速射出工程が実行されて、射出スリーブ18内の金属溶湯が金型のランナ部まで充填され、それに伴い金型のキャビティ内の空気抜きが行われる。そして、制御手段28は、図示しない位置センサからの出力に基づき、射出プランジャ15の前進位置を検出して、低速射出工程に設定された所定距離だけ射出プランジャ15を前進させたタイミングで、低速射出工程を高速射出工程に切り替える(図3の(a)の位置)。   In such a state, when the start timing of the low-speed injection process is reached, the electric servo motor 9 is moved in a predetermined direction and in the low-speed injection process based on a command from the control means 28 that controls the entire machine. It is rotationally driven at a set speed, whereby the moving body 7, the hydraulic cylinder 16, and the injection plunger 15 together with the nut body 13 of the ball screw mechanism are at a low speed (less than 0.5 m / sec. In this embodiment, Set to 0.25 m / sec.). That is, in the low-speed injection process, the electric servo motor 9 is driven and controlled by speed feedback control along the position axis, whereby the low-speed injection process is executed and the molten metal in the injection sleeve 18 reaches the runner portion of the mold. Filling is performed, and air is evacuated from the cavity of the mold. Then, the control means 28 detects the forward position of the injection plunger 15 based on the output from the position sensor (not shown), and at the timing when the injection plunger 15 is advanced by a predetermined distance set in the low speed injection process, the low speed injection is performed. The process is switched to the high-speed injection process (position (a) in FIG. 3).

次に、高速射出工程の開始タイミングになると、制御手段28は、高速射出工程後の増圧工程における油圧の増圧立ち上がりが早期になる速度(本実施例では、0.3m/s)で電動サーボモータ9を駆動するようにし、制御弁20を開いて、それによりACC14に貯えられた圧油を、圧縮・昇圧されていたガス圧によって、制御弁20を通じて油圧シリンダ16の第1油室(前進用油室)16aに急速に送り込み、移動体7に対して射出プランジャ15を高速(0.5m/sec以上の速度であり、本実施形態では、3m/secに設定。)で前進駆動する。そのとき、油圧シリンダ16の第2油室16bの油は、第2の逆止弁27、油路を通じて、油圧シリンダ16の第1油室16aに送り込まれ、射出プランジャ15は、3m/secという高速度で前進駆動され、それにより、金属溶湯は金型のキャビティ内に急速に射出充填される。そして、制御手段28は、図示しない位置センサからの出力により、射出プランジャ15の前進位置を検出して、高速射出工程に設定された所定距離だけ射出プランジャ15を前進したタイミングで、制御弁20を閉じて油圧シリンダ16の第1油室16aへの油圧供給を遮断し高速射出工程を完了させる(図3の(b)の位置)。   Next, at the start timing of the high-speed injection process, the control means 28 is electrically driven at a speed (0.3 m / s in this embodiment) at which the increase in hydraulic pressure in the pressure-increasing process after the high-speed injection process becomes early. The servo motor 9 is driven, the control valve 20 is opened, and the pressure oil stored in the ACC 14 is thereby compressed by the compressed and pressurized gas pressure through the control valve 20 through the first oil chamber ( The forward movement oil chamber) 16a is rapidly fed, and the injection plunger 15 is driven forward with respect to the moving body 7 at a high speed (a speed of 0.5 m / sec or more, and set to 3 m / sec in the present embodiment). . At that time, the oil in the second oil chamber 16b of the hydraulic cylinder 16 is sent to the first oil chamber 16a of the hydraulic cylinder 16 through the second check valve 27 and the oil passage, and the injection plunger 15 is 3 m / sec. Driven forward at high speed, the molten metal is rapidly injected and filled into the mold cavity. Then, the control means 28 detects the advance position of the injection plunger 15 based on an output from a position sensor (not shown), and controls the control valve 20 at a timing when the injection plunger 15 is advanced by a predetermined distance set in the high-speed injection process. The hydraulic pressure supply to the first oil chamber 16a of the hydraulic cylinder 16 is shut off to complete the high-speed injection process (position (b) in FIG. 3).

高速射出工程が完了すると、続いて、制御弁20を切り換えて(閉じて)油圧シリンダ16への油の供給を遮断し増圧工程が開始される。そして、制御手段28により制御弁20が切り換え(閉じ)られ、且つそのタイミングで電動サーボモータ9を射出工程(低速射出工程及び高速射出工程)での位置軸に沿った速度フィードバック制御から、時間軸に沿った圧力フィードバック制御に切り替える。その直後の増圧工程の初期段階では、電動サーボモータ9の回転惰性力と減速トルクにより、速やかに増圧圧力が立ち上がる。そして、当該増圧工程により、射出プランジャ15からビスケット29を介して金型内の固化し始めた金属に対して大きな圧力(例えば最大50ton程度)が付与され、金属の固化・収縮に伴って、射出プランジャ15は微量だけ微速前進される。そして、制御手段28は、時間監視に基づいて、増圧工程の完了タイミングを検出すると、増圧工程を冷却工程に切り替える。   When the high-speed injection process is completed, the control valve 20 is switched (closed) to shut off the supply of oil to the hydraulic cylinder 16 and the pressure increasing process is started. Then, the control valve 20 is switched (closed) by the control means 28, and at the timing, the electric servo motor 9 is moved from the speed feedback control along the position axis in the injection process (low speed injection process and high speed injection process) to the time axis. Switch to pressure feedback control along Immediately after that, in the initial stage of the pressure-increasing step, the pressure-increasing pressure quickly rises due to the rotational inertia force and deceleration torque of the electric servo motor 9. And by the said pressure increase process, a big pressure (for example, about 50 tons at the maximum) is given with respect to the metal which began to solidify in a metal mold | die via the biscuit 29 from the injection plunger 15, and with solidification and shrinkage | contraction of a metal, The injection plunger 15 is advanced at a slight speed by a minute amount. And the control means 28 will switch a pressure increase process to a cooling process, if the completion timing of a pressure increase process is detected based on time monitoring.

次に、冷却工程では、制御手段28は、電動サーボモータ9を位置軸に沿った速度フィードバック制御によって前進方向に駆動制御し、移動体7を前進させる。この移動体7の前進によって射出プランジャ15は前進方向の力を受けるが、射出プランジャ15の先端にはビスケット29が当接するため射出プランジャ15は前進することができず、反対に油圧に抗して後退する。それにより、油圧シリンダ16の第1油室16a内の圧油が制御弁20を通じて、ACC14の油室内へと戻され、それに伴いACC14のガス室内のガスが圧縮・昇圧される。そして、ACC14の油室内に所定量・所定圧の圧油が貯えられた(高速射出工程に必要な圧油が貯えられた)タイミングで、制御手段28により制御弁20が切り替えられると、該制御手段28は、油圧ポンプ23を駆動制御して、高速射出工程で油圧シリンダ16の第2油室16bから流出した油に相当する量の油を、油圧ポンプ23から油圧シリンダ16の第2油室16bへと送り込む。すると、高速射出工程で油圧シリンダ16の第2油室16bから流出した油に相当する量の油が、油圧シリンダ16の第2油室16bに送り込まれる。そして、油圧シリンダ16内で射出プランジャ15が最後退位置に至ったタイミングで、制御手段28は、油圧ポンプ23を停止させると共に制御弁20を中立位置に切り替え、さらに、電動サーボモータ9を停止させて、冷却工程の終了タイミングを待つ。なお、このとき、射出プランジャ15の先端は、ビスケット29に当接した状態となる。   Next, in the cooling step, the control means 28 drives and controls the electric servo motor 9 in the forward direction by speed feedback control along the position axis, and advances the moving body 7. As the moving body 7 advances, the injection plunger 15 receives a force in the forward direction. However, since the biscuit 29 comes into contact with the tip of the injection plunger 15, the injection plunger 15 cannot move forward, and against the hydraulic pressure. fall back. Thereby, the pressure oil in the first oil chamber 16a of the hydraulic cylinder 16 is returned to the oil chamber of the ACC 14 through the control valve 20, and the gas in the gas chamber of the ACC 14 is compressed and boosted accordingly. When the control valve 20 is switched by the control means 28 at a timing when a predetermined amount and a predetermined pressure of pressure oil are stored in the oil chamber of the ACC 14 (pressure oil necessary for the high-speed injection process is stored), The means 28 drives and controls the hydraulic pump 23 so that an amount of oil corresponding to the oil flowing out from the second oil chamber 16b of the hydraulic cylinder 16 in the high-speed injection process is supplied from the hydraulic pump 23 to the second oil chamber of the hydraulic cylinder 16. To 16b. Then, an amount of oil corresponding to the oil flowing out from the second oil chamber 16b of the hydraulic cylinder 16 in the high-speed injection process is sent into the second oil chamber 16b of the hydraulic cylinder 16. Then, at the timing when the injection plunger 15 reaches the last retracted position in the hydraulic cylinder 16, the control means 28 stops the hydraulic pump 23, switches the control valve 20 to the neutral position, and further stops the electric servo motor 9. And wait for the end timing of the cooling process. At this time, the tip of the injection plunger 15 is in contact with the biscuit 29.

そして、冷却工程が終了すると、制御手段28は、型開き工程を実行させ、この型開き動作と同期して、電動サーボモータ9を位置軸に沿った速度フィードバック制御によって前進方向に駆動制御して、移動体7を前進させる。そして、それに伴い、射出プランジャ15によりビスケット29を押し出すビスケット押出工程を、型開きと同期させて実行させる。   When the cooling process is completed, the control means 28 executes the mold opening process, and in synchronism with this mold opening operation, the electric servo motor 9 is driven and controlled in the forward direction by speed feedback control along the position axis. The moving body 7 is moved forward. And in connection with it, the biscuit extrusion process which extrudes the biscuit 29 by the injection plunger 15 is performed synchronizing with mold opening.

次に、ビスケット押出工程が完了した後、制御手段28は適宜のタイミングで、射出プランジャ15を後退させる後退工程を実行し、電動サーボモータ9、位置軸に沿った速度フィードバック制御によって後退方向に駆動制御して、移動体7を後退させる。そして、移動体7が最後退位置まで後退したタイミングで、制御手段28は電動サーボモータ9を停止させる。そして、そのような成形サイクルが繰り返されることで製品が多数製造されることになる。   Next, after the biscuit extrusion process is completed, the control means 28 executes a retreating process for retreating the injection plunger 15 at an appropriate timing, and is driven in the retreating direction by the electric servo motor 9 and speed feedback control along the position axis. Control is made to move the moving body 7 backward. And the control means 28 stops the electric servo motor 9 at the timing which the mobile body 7 retracted | retreated to the last retracted position. And many products are manufactured by repeating such a molding cycle.

以上のように本実施形態のダイカストマシンによれば、高速射出工程の終了後に制御弁20を閉じて射出プランジャ15を前進させるための油圧シリンダへの油圧供給を遮断し、そのタイミングで開始される増圧工程を行うときに、高速射出工程中の電動サーボモータ9の速度を制御し、増圧工程が開始されるタイミングで電動サーボモータ9の制御を時間軸に沿った圧力フィードバックに切り替えることにより、電動サーボモータ9の惰性力と減速トルクを用いて、増圧工程における圧力制御の初期段階(図3の(d),(d’),(d”))で、増圧圧力を早期に立ち上げることができるように、高速射出工程時の電動サーボモータ9の駆動を制御する制御手段28を備えたものである。そして、駆動切替時の電動サーボモータ9の惰性力と減速トルクを用いて、増圧工程の立ち上がり圧力を制御でき、金型内で固化・収縮し始めた鋳造成形体に対し圧力を付与することができるから、増圧立ち上がり時間を短縮できるので生産性を向上でき、増圧立ち上がり時間を金属材料の凝固時間よりも早くすることが可能となる。さらに、例えば、金型の形状や金属材料等の相違に応じて、高速射出工程時の電動サーボモータ9の回転速度を制御手段28により適宜変更させると、図4に示したように、例えば、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.05(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.08秒に、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.10(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.04秒に、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.15(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.027秒に、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.20(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.02秒に、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.25(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.016秒に、増圧時の電動サーボモータ9による移動体7の速度が0.30(m/秒)のときには、増圧立ち上がり時間を0.013秒に短縮することができ、図3の上のグラフで点線の斜線でも示したように、増圧工程における立ち上がり増圧圧力(立ち上り角度)を高精度で制御することが可能となるから、高品質な鋳造成形体を得ることが可能となる。   As described above, according to the die casting machine of the present embodiment, after the high-speed injection process is completed, the control valve 20 is closed, the hydraulic pressure supply to the hydraulic cylinder for moving the injection plunger 15 forward is shut off, and the timing is started. By controlling the speed of the electric servo motor 9 during the high speed injection process when performing the pressure increasing process, and switching the control of the electric servo motor 9 to pressure feedback along the time axis at the timing when the pressure increasing process is started. Using the inertial force and deceleration torque of the electric servo motor 9, the pressure increase pressure can be increased early in the initial stage of pressure control in the pressure increase process ((d), (d '), (d ") in FIG. 3). It is provided with a control means 28 for controlling the drive of the electric servo motor 9 at the time of the high-speed injection process so that it can be started up. And deceleration torque can be used to control the rising pressure in the pressure-increasing process, and pressure can be applied to the cast body that has started to solidify and shrink in the mold. It is possible to improve the pressure and make the pressure rise rise time faster than the solidification time of the metal material.For example, depending on the difference in mold shape, metal material, etc., the electric servo during the high-speed injection process If the rotation speed of the motor 9 is appropriately changed by the control means 28, as shown in FIG. 4, for example, when the speed of the moving body 7 by the electric servo motor 9 at the time of pressure increase is 0.05 (m / sec) When the pressure rise rise time is 0.08 seconds and the speed of the moving body 7 by the electric servo motor 9 during pressure increase is 0.10 (m / sec), the pressure rise rise time is increased to 0.04 seconds. Electric servo mode during pressure 9 is 0.15 (m / sec), the pressure rising rise time is 0.027 seconds, and the speed of the moving body 7 by the electric servo motor 9 during pressure increase is 0.20 (m Pressure increase rise time is 0.02 seconds, and when the speed of the moving body 7 by the electric servo motor 9 during pressure increase is 0.25 (m / second), the pressure increase rise time is 0. In 016 seconds, when the speed of the moving body 7 by the electric servo motor 9 at the time of pressure increase is 0.30 (m / second), the pressure increase rise time can be shortened to 0.013 seconds. As indicated by the dotted diagonal line in the graph, it is possible to control the rising pressure (rising angle) in the pressure-increasing step with high accuracy, so that a high-quality cast product can be obtained. .

1 射出系ユニット
2 機台
3 ベース部材
4 固定ダイプレート
5 保持ブロック
6 支持部材
7 移動体
8 ガイドバー
9 電動サーボモータ
10 プーリ
11 ベルト
12 ボールネジ
13 ナット体
14 ACC(油圧駆動源)
15 射出プランジャ
15a 射出プランジャチップ
16 油圧シリンダ
16a 第1油室
16b 第2油室
18 射出スリーブ
18a 注入口
20 制御弁
21 タンク
22 クーラー
23 油圧ポンプ
25 第1の逆止弁
26 圧力センサ
27 第2の逆止弁
28 制御手段
29 ビスケット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection system unit 2 Machine stand 3 Base member 4 Fixed die plate 5 Holding block 6 Support member 7 Moving body 8 Guide bar 9 Electric servo motor 10 Pulley 11 Belt 12 Ball screw 13 Nut body 14 ACC (hydraulic drive source)
15 injection plunger 15a injection plunger tip 16 hydraulic cylinder 16a first oil chamber 16b second oil chamber 18 injection sleeve 18a inlet 20 control valve 21 tank 22 cooler 23 hydraulic pump 25 first check valve 26 pressure sensor 27 second sensor Check valve 28 Control means 29 Biscuit

Claims (2)

射出プランジャの前進により金属溶湯を型閉された金型のキャビティ内に射出充填するときに、低速射出工程ではその駆動源に電動サーボモータを用い、該低速射出工程の次工程で行われる高速射出工程ではその駆動源に油圧駆動源を用いるダイカストマシンであって、
前記高速射出工程の終了後に制御弁を閉じて前記射出プランジャを前進させるための油圧シリンダへの油圧供給を遮断し、そのタイミングで開始される増圧工程を行うときに、
前記電動サーボモータを前記高速射出工程から前記増圧工程が開始されるまでの間は、位置軸に沿った速度フィードバック制御により駆動しておき、該増圧工程が開始されるタイミングで前記電動サーボモータを時間軸に沿った圧力フィードバックで制御し、増圧工程における圧力制御の初期段階で、増圧圧力の立ち上がりを制御できるように、前記高速射出工程における前記電動サーボモータの駆動を制御する制御手段を備えたことを特徴とするダイカストマシン。
When the molten metal is injected and filled into the mold cavity closed by the advance of the injection plunger, an electric servo motor is used as the drive source in the low-speed injection process, and the high-speed injection performed in the next process of the low-speed injection process. In the process, the die casting machine uses a hydraulic drive source as its drive source,
When closing the control valve after completion of the high-speed injection process and shutting off the hydraulic pressure supply to the hydraulic cylinder for advancing the injection plunger, when performing the pressure increasing process started at that timing,
The electric servomotor is driven by speed feedback control along the position axis from the high-speed injection process until the pressure-increasing process is started, and the electric servo motor is driven at the timing when the pressure-increasing process is started. Control that controls the drive of the electric servo motor in the high-speed injection process so that the motor can be controlled by pressure feedback along the time axis and the rise of the boost pressure can be controlled in the initial stage of pressure control in the pressure increase process A die casting machine characterized by comprising means.
射出プランジャの前進により金属溶湯を型閉された金型のキャビティ内に射出充填するときに、低速射出工程ではその駆動源に電動サーボモータを用い、該低速射出工程の次工程で行われる高速射出工程ではその駆動源に油圧駆動源を用い、該高速射出工程後に増圧工程が実行されるダイカストマシンの増圧制御方法であって、
前記高速射出工程の終了後に制御弁を閉じて前記射出プランジャを前進させるための油圧シリンダへの油圧供給を遮断し、そのタイミングで開始される前記増圧工程を行うときに、
前記電動サーボモータを前記高速射出工程から前記増圧工程が開始されるまでの間は、位置軸に沿った速度フィードバック制御により駆動しておき、該増圧工程が開始されるタイミングで前記電動サーボモータを時間軸に沿った圧力フィードバックで制御し、増圧工程における圧力制御の初期段階で、増圧圧力の立ち上がりを制御できるようにしたことを特徴とするダイカストマシンの増圧制御方法。
When the molten metal is injected and filled into the mold cavity closed by the advance of the injection plunger, an electric servo motor is used as the drive source in the low-speed injection process, and the high-speed injection performed in the next process of the low-speed injection process. In the process, a hydraulic drive source is used as the drive source, and the pressure-increasing control method for the die-casting machine in which the pressure-increasing process is executed after the high-speed injection process,
When the control valve is closed after completion of the high-speed injection process, the hydraulic pressure supply to the hydraulic cylinder for advancing the injection plunger is shut off, and the pressure increasing process started at that timing is performed.
The electric servomotor is driven by speed feedback control along the position axis from the high-speed injection process until the pressure-increasing process is started, and the electric servo motor is driven at the timing when the pressure-increasing process is started. A pressure-increasing control method for a die casting machine, wherein a motor is controlled by pressure feedback along a time axis so that the rising of a pressure-increasing pressure can be controlled at an initial stage of pressure control in a pressure-increasing step.
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