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JP4458291B2 - Injection device and injection control method - Google Patents
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JP4458291B2 - Injection device and injection control method - Google Patents

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Description

本発明は、金型のキャビティに溶湯を充填するためのプランジャタイプの射出装置及びこれを用いた射出制御方法に関するものである。   The present invention relates to a plunger type injection device for filling a mold cavity with a molten metal and an injection control method using the same.

金型のキャビティに、アルミニウム合金等の溶湯を高速で射出、充填して鋳造を行うダイカスト鋳造法に用いられるプランジャタイプの従来の射出装置は、一般的に、射出プランジャを作動させる油圧シリンダ、油圧ポンプ、アキュムレータ、油圧制御バルブ等を備えた構造となっている。そして、油圧ポンプによってアキュムレータに蓄圧した油圧を油圧制御バルブによって油圧シリンダに供給し、射出プランジャを作動させて、溶湯を射出する。このとき、油圧制御バルブによって、油圧シリンダに供給する作動油の圧力及び流量を調整することにより、射出速度及び圧力を制御することができる。また、ダイカスト鋳造法では、金型のキャビティに溶湯を高速で充填した後、溶湯圧力を増圧、保持するため、高速射出用及び増圧、保持用の2つ異なる圧力を蓄圧するアキュムレータを備えた射出装置もある。   A conventional plunger type injection device used in a die-casting method in which a molten metal such as an aluminum alloy is injected into a mold cavity at a high speed, and is cast, is generally a hydraulic cylinder that operates an injection plunger, hydraulic pressure It has a structure equipped with a pump, accumulator, hydraulic control valve and the like. Then, the hydraulic pressure accumulated in the accumulator by the hydraulic pump is supplied to the hydraulic cylinder by the hydraulic control valve, and the injection plunger is operated to inject the molten metal. At this time, the injection speed and pressure can be controlled by adjusting the pressure and flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder by the hydraulic control valve. Also, in the die casting method, an accumulator that accumulates two different pressures for high-speed injection, pressure increase, and holding is provided in order to increase and hold the molten metal pressure after filling the mold cavity at high speed. There is also an injection device.

しかしながら、ダイカスト鋳造法において、成形品質を高めるためには、射出速度の安定が重要であるが、上記従来の油圧シリンダを用いた射出装置では、油圧制御バルブによって油圧シリンダに供給する作動油の流量を調整してプランジャ速度を制御するため、応答性が低く、また、プランジャの負荷を検知することが困難であり、フィードバック制御が行い難いので、安定した射出速度を得ることが困難である。また、高価な油圧制御バルブ等を必要とするため、設備コストがかかる。   However, in the die casting method, in order to improve the molding quality, it is important to stabilize the injection speed. However, in the conventional injection device using the hydraulic cylinder, the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder by the hydraulic control valve Since the plunger speed is controlled by adjusting the pressure, the responsiveness is low, it is difficult to detect the load of the plunger, and it is difficult to perform feedback control, so it is difficult to obtain a stable injection speed. In addition, since an expensive hydraulic control valve or the like is required, equipment costs are increased.

そこで、従来、例えば特許文献1に記載されているように、射出プランジャに、電動サーボモータによって駆動されるボールねじ機構と、油圧ポンプ及びアキュムレータの油圧によって作動する油圧シリンダとを直列に連結し、電動及び油圧によってプランジャを作動させるようにした射出装置が提案されている。これにより、高速射出時には、電動サーボモータを使用することにより、射出速度の制御性を向上させ、また、増圧、保持時には、油圧シリンダを使用することにより、容易に大きな保持力を得ることが可能となる。
特開2000−84654号公報
Therefore, conventionally, for example, as described in Patent Document 1, a ball screw mechanism driven by an electric servo motor and a hydraulic cylinder operated by hydraulic pressure of a hydraulic pump and an accumulator are connected in series to an injection plunger, An injection device has been proposed in which a plunger is operated by electric and hydraulic pressure. This makes it possible to improve the controllability of the injection speed by using an electric servo motor during high-speed injection, and easily obtain a large holding force by using a hydraulic cylinder during pressure increase and holding. It becomes possible.
JP 2000-84654 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された射出装置では、次のような問題がある。ボールねじ機構と油圧シリンダとが直列に連結されているため、油圧シリンダの推力がボールねじの軸を介してプランジャに伝達されることになる。このため、ボールねじの軸は、必要な強度を確保するため、ある程度大径とする必要があるが、ボールねじの軸を大径とすると、プランジャの高速移動が困難になる。また、構造が複雑であり、設備コストがかかる。   However, the injection device described in Patent Document 1 has the following problems. Since the ball screw mechanism and the hydraulic cylinder are connected in series, the thrust of the hydraulic cylinder is transmitted to the plunger via the ball screw shaft. For this reason, the ball screw shaft needs to have a certain diameter to ensure the required strength, but if the ball screw shaft has a large diameter, it is difficult to move the plunger at high speed. In addition, the structure is complicated and equipment costs are high.

そこで、本出願人は、特許文献2に記載されているように、プランジャを駆動するボールねじ機構と油圧シリンダとを並列に配置した射出装置を提案している。これにより、増圧、保持時にボールねじ機構に作用する荷重を軽減することができるので、ボールねじの軸を小径化することができ、高速動作が可能になると共に、小型化及び長寿命化を達成することができる。
特開2006−887号公報
Therefore, as described in Patent Document 2, the present applicant has proposed an injection device in which a ball screw mechanism for driving a plunger and a hydraulic cylinder are arranged in parallel. As a result, the load acting on the ball screw mechanism at the time of pressure increase and holding can be reduced, so that the diameter of the ball screw shaft can be reduced, high speed operation is possible, and miniaturization and long life are achieved. Can be achieved.
JP 2006-887 A

上述の電動モータによる射出、充填から油圧シリンダによる増圧、保持に切替えて射出制御を行う射出装置では、切替のタイミングが成形品質に大きく影響するため重要であるが、給湯量の変動、溶湯のエア、ガスの巻込み等によって充填状態にばらつきが生じるため、切替タイミングが一定しない。このため、電動モータによる溶湯の充填終了と油圧シリンダによる増圧開始のタイミングが一致せず、一時的にプランジャの推力が低下し、あるいは、プランジャ速度が過度に上昇してサージ圧が発生し、充填状態が不安定になって成形品質が低下する虞がある。また、外気温度によるアキュムレータの蓄圧圧力及び油圧シリンダの作動油の粘度変化、あるいは、給湯量のばらつき、溶湯のエア、ガスの巻込み等によって油圧シリンダの保持圧力が変動して成形品質が低下することもある。   In the injection device that performs injection control by switching from injection and filling by the electric motor described above to pressure increase and holding by a hydraulic cylinder, the timing of switching greatly affects the molding quality. Since the filling state varies due to air or gas entrainment, the switching timing is not constant. For this reason, the timing of the filling of the molten metal by the electric motor and the start of pressure increase by the hydraulic cylinder do not match, the plunger thrust temporarily decreases, or the plunger speed rises excessively to generate surge pressure, There is a possibility that the filling state becomes unstable and the molding quality is lowered. In addition, the accumulated pressure of the accumulator due to the outside air temperature and the change in viscosity of hydraulic oil in the hydraulic cylinder, or variations in the amount of hot water supply, molten air, gas entrainment, etc. cause the holding pressure of the hydraulic cylinder to fluctuate and the molding quality deteriorates. Sometimes.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電動モータ及び油圧シリンダの制御を適正化して成形品の品質を向上させることができる射出装置及び射出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 points, and an object thereof is to provide an injection device and an injection control method capable of improving the quality of a molded product by optimizing the control of an electric motor and a hydraulic cylinder. To do.

上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、溶湯を金型のキャビティに充填するためのプランジャと、前記プランジャに推力を付与する油圧シリンダと、前記プランジャを駆動するための電動回転モータと、前記プランジャと前記電動回転モータとの間に介装されて前記油圧シリンダに並列に配置された回転−直線運動変換機構とを備え、前記電動回転モータによって前記プランジャを駆動して溶湯を前記金型のキャビティ内に射出、充填し、該キャビティ内に充填された溶湯の圧力を前記油圧シリンダによって増圧、保持するようにした射出装置において、
前記電動回転モータを所定の目標速度に従って速度制御した後、所定のトルクを発生するようにトルク制御し、前記電動回転モータを速度制御からトルク制御に切替えた後、前記油圧シリンダを作動させて前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を増圧、保持することを特徴とする。
請求項2の発明に係る射出装置は、上記請求項1の構成において、前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を検出し、該検出した圧力に基づいて前記電動回転モータのトルクを調整することによって前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を制御することを特徴とする。
請求項3の発明に係る射出装置は、上記請求項1又は2の構成において、前記電動回転モータの制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、前記プランジャの速度を監視し、該プランジャの速度が所定の制限速度に達したとき、前記電動回転モータのトルクを制御して前記プランジャの移動に制動をかけることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、溶湯を金型のキャビティに充填するためのプランジャと、前記プランジャに推力を付与する油圧シリンダと、前記プランジャを駆動するための電動回転モータと、前記プランジャと前記電動回転モータとの間に介装されて前記油圧シリンダに並列に配置された回転−直線運動変換機構とを備えた射出装置を用いて、前記電動回転モータによって前記プランジャを駆動して溶湯を前記金型のキャビティ内に射出、充填し、該キャビティ内に充填された溶湯の圧力を前記油圧シリンダによって増圧、保持するようにした射出制御方法において、
前記電動回転モータを所定の目標速度に従って速度制御した後、所定のトルクを発生するようにトルク制御し、前記電動回転モータを速度制御からトルク制御に切替えた後、前記油圧シリンダを作動させて前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を増圧、保持することを特徴とする。
請求項5の発明に係る射出制御方法は、上記請求項4の構成において、前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を検出し、該検出した圧力に基づいて前記電動回転モータのトルクを調整することによって前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を制御することを特徴とする。
請求項6の発明に係る射出制御方法は、上記請求項4又は5の構成において、前記電動回転モータの制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、前記プランジャの速度を監視し、該プランジャの速度が所定の制限速度に達したとき、前記電動回転モータのトルクを制御して前記プランジャの移動に制動をかけることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a plunger for filling a mold cavity with a molten metal, a hydraulic cylinder for applying thrust to the plunger, and an electric motor for driving the plunger. A rotation motor, and a rotation-linear motion conversion mechanism interposed between the plunger and the electric rotation motor and arranged in parallel with the hydraulic cylinder, and the plunger is driven by the electric rotation motor to melt the molten metal Injecting and filling the cavity in the mold, the pressure of the molten metal filled in the cavity is increased and held by the hydraulic cylinder,
After the speed of the electric rotary motor is controlled according to a predetermined target speed, torque control is performed so as to generate a predetermined torque. After the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the hydraulic cylinder is operated to The pressure of the molten metal filled in the cavity is increased and maintained .
According to a second aspect of the present invention, there is provided the injection apparatus according to the first aspect, wherein the pressure of the molten metal filled in the cavity is detected, and the torque of the electric rotary motor is adjusted based on the detected pressure. And controlling the pressure of the molten metal filled in the cavity.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an injection apparatus according to the first or second aspect, wherein after the control of the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the speed of the plunger is monitored and the speed of the plunger is monitored. When the motor reaches a predetermined speed limit, the torque of the electric rotary motor is controlled to brake the movement of the plunger.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plunger for filling a mold cavity with a molten metal, a hydraulic cylinder for applying a thrust to the plunger, an electric rotary motor for driving the plunger, the plunger and the electric motor. The plunger is driven by the electric rotary motor using an injection device having a rotation-linear motion conversion mechanism that is interposed between the rotary motor and arranged in parallel with the hydraulic cylinder. In the injection control method in which the cavity of the mold is injected and filled, and the pressure of the molten metal filled in the cavity is increased and held by the hydraulic cylinder,
After the speed of the electric rotary motor is controlled according to a predetermined target speed, torque control is performed so as to generate a predetermined torque. After the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the hydraulic cylinder is operated to The pressure of the molten metal filled in the cavity is increased and maintained .
According to a fifth aspect of the present invention, in the injection control method according to the fourth aspect, the pressure of the molten metal filled in the cavity is detected, and the torque of the electric rotary motor is adjusted based on the detected pressure. Thus, the pressure of the molten metal filled in the cavity is controlled.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an injection control method according to the fourth or fifth aspect, wherein after the control of the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the speed of the plunger is monitored, When the speed reaches a predetermined speed limit, the torque of the electric rotary motor is controlled to brake the movement of the plunger.

本発明に係る射出装置及び射出制御方法によれば、電動回転モータによってプランジャを駆動して溶湯を金型のキャビティ内に充填し、充填された溶湯の圧力を油圧シリンダによって増圧、保持するようにしたので、溶湯の充填、増圧及び保持を効率的に行うことができ、このとき、電動回転モータを速度制御した後、トルク制御に切替えることによって、電動回転モータによる充填から油圧シリンダによる増圧、保持への移行を円滑に行うことができ、成形品質を向上させることができる。   According to the injection device and the injection control method of the present invention, the plunger is driven by the electric rotary motor to fill the mold with the molten metal, and the pressure of the filled molten metal is increased and held by the hydraulic cylinder. Therefore, it is possible to efficiently perform filling, pressure-increasing and holding of the molten metal. At this time, by controlling the speed of the electric rotary motor and then switching to torque control, the charging by the electric rotary motor is increased by the hydraulic cylinder. The transition to pressure and holding can be performed smoothly, and the molding quality can be improved.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る射出装置は、ダイカスト用金型にアルミニウム合金等の溶湯を充填するためのプランジャタイプの射出装置である。図1に示すように、射出装置1は、キャビティCを形成する金型2に結合された射出スリーブ3と、射出スリーブ3に摺動可能に嵌装されたプランジャ4と、プランジャ4のロッド5に連結された油圧シリンダ6と、油圧シリンダ6に作動油を給排する油圧装置7と、油圧シリンダ6に対して並列に配置されて、プランジャ4のロッド5に連結されたボールねじ機構8(回転−直線運動変換機構)と、ボールねじ機構8を駆動する射出用電動サーボモータ9(以下、射出モータ9という)(電動回転モータ)と、油圧装置7及び射出モータ9を制御するコントローラ10とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The injection apparatus according to the present embodiment is a plunger type injection apparatus for filling a die casting mold with a molten metal such as an aluminum alloy. As shown in FIG. 1, the injection device 1 includes an injection sleeve 3 coupled to a mold 2 that forms a cavity C, a plunger 4 that is slidably fitted to the injection sleeve 3, and a rod 5 of the plunger 4. Are connected to the rod 5 of the plunger 4, and are connected to the rod 5 of the plunger 4. A rotation-linear motion conversion mechanism), an injection electric servo motor 9 (hereinafter referred to as injection motor 9) (electric rotation motor) for driving the ball screw mechanism 8, a controller 10 for controlling the hydraulic device 7 and the injection motor 9. It has.

射出スリーブ3は、金型2のキャビティCに連通され、基端側の側壁上部に溶湯を注入するための注入口11が設けられている。射出スリーブ3に嵌装されたプランジャ4のロッド5には、カップリング12によって油圧シリンダ6の作動ロッド13が連結されている。   The injection sleeve 3 communicates with the cavity C of the mold 2 and is provided with an injection port 11 for injecting molten metal into the upper portion of the side wall on the base end side. The operating rod 13 of the hydraulic cylinder 6 is connected to the rod 5 of the plunger 4 fitted to the injection sleeve 3 by a coupling 12.

油圧シリンダ6は、単動式シリンダであり、ピストン14によって画成された油室15に油圧装置7が接続されており、油圧装置7によって油室15に作動油を給排することにより、作動ロッド13を伸縮させることができる。   The hydraulic cylinder 6 is a single-acting cylinder, and a hydraulic device 7 is connected to an oil chamber 15 defined by a piston 14, and is operated by supplying and discharging hydraulic oil to and from the oil chamber 15 by the hydraulic device 7. The rod 13 can be expanded and contracted.

油圧装置7は、作動油を貯留するタンク16と、油圧源である油圧ポンプ17と、油圧ポンプ17を駆動するポンプモータ18と、油圧ポンプ17が発生した油圧を蓄圧するアキュムレータ19と、アキュムレータ19から油圧シリンダ6への作動油の給排を行う増圧切替弁20と、タンク16と油圧シリンダ6との間で作動油を授受するプレフィル弁21(パイロット型逆止弁)と、油圧ポンプ17側からアキュムレータ19側への作動油の流れのみを許容する逆止弁22とを備えている。そして、コントローラ10からの制御信号によってポンプモータ18、増圧切替弁20及びプレフィル弁21を制御することにより、油圧シリンダ6に所定圧力の作動油を給排することができるようになっている。   The hydraulic device 7 includes a tank 16 that stores hydraulic oil, a hydraulic pump 17 that is a hydraulic source, a pump motor 18 that drives the hydraulic pump 17, an accumulator 19 that accumulates the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 17, and an accumulator 19. A pressure increase switching valve 20 that supplies and discharges hydraulic oil to and from the hydraulic cylinder 6, a prefill valve 21 (pilot check valve) that transfers hydraulic oil between the tank 16 and the hydraulic cylinder 6, and a hydraulic pump 17. And a check valve 22 that allows only the flow of hydraulic oil from the side to the accumulator 19 side. By controlling the pump motor 18, the pressure increase switching valve 20, and the prefill valve 21 with a control signal from the controller 10, hydraulic oil at a predetermined pressure can be supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 6.

ボールねじ機構8は、ねじ軸23及びナット24に形成されたねじ溝間に複数の鋼球が装填されており、ねじ軸23の回転運動をねじ溝間の鋼球の転動によってナット24の直線運動に変換するようになっている。ねじ軸23は、プランジャ4のロッド5及び油圧シリンダ6の作動ロッド13と平行に配置され、軸方向に固定されて回転可能に支持されている。ねじ軸23は、カップリング25によって射出モータ9のシャフト26に連結されている。ナット24は、プランジャ4のロッド5及び油圧シリンダ6の作動ロッド13に連結され、射出モータ9によってねじ軸23を回転させることにより、ねじ軸23に沿って直線運動してプランジャ4を移動させる。射出モータ9には、シャフト26の回転位置を検出するレゾルバ等の位置センサ27が取付けられている。また、プランジャ4のロッド5には、プランジャ4に作用する軸荷重を検出するロードセル等の荷重センサ28が取付けられている。   In the ball screw mechanism 8, a plurality of steel balls are loaded between the screw grooves formed on the screw shaft 23 and the nut 24, and the rotation of the screw shaft 23 is caused by rolling of the steel balls between the screw grooves. It is designed to convert to linear motion. The screw shaft 23 is disposed in parallel with the rod 5 of the plunger 4 and the operation rod 13 of the hydraulic cylinder 6, and is fixed in the axial direction and rotatably supported. The screw shaft 23 is connected to the shaft 26 of the injection motor 9 by a coupling 25. The nut 24 is connected to the rod 5 of the plunger 4 and the operating rod 13 of the hydraulic cylinder 6, and rotates the screw shaft 23 by the injection motor 9, thereby moving the plunger 4 by linear movement along the screw shaft 23. A position sensor 27 such as a resolver for detecting the rotational position of the shaft 26 is attached to the injection motor 9. A load sensor 28 such as a load cell that detects an axial load acting on the plunger 4 is attached to the rod 5 of the plunger 4.

コントローラ10は、アキュムレータ19及び油圧シリンダ6の油室15の圧力を検出する圧力センサ(図示せず)、位置センサ27からの検出信号を監視し、射出モータ9、ポンプモータ18、増圧切替弁20、プレフィル弁21の作動を制御して次に示す射出動作を実行する。   The controller 10 monitors pressure signals (not shown) for detecting the pressure in the accumulator 19 and the oil chamber 15 of the hydraulic cylinder 6, and detection signals from the position sensor 27, and the injection motor 9, pump motor 18, pressure increase switching valve 20. The operation of the prefill valve 21 is controlled to execute the following injection operation.

増圧切替弁20を閉じてアキュムレータ19と油圧シリンダ6との連通を遮断し、ポンプモータ18によって油圧ポンプ17を駆動してアキュムレータ19に作動油を供給し、アキュムレータ19に所定圧力の作動油を蓄圧する。   The pressure increase switching valve 20 is closed to cut off the communication between the accumulator 19 and the hydraulic cylinder 6, the hydraulic pump 17 is driven by the pump motor 18, the hydraulic oil is supplied to the accumulator 19, and the hydraulic oil at a predetermined pressure is supplied to the accumulator 19. Accumulate pressure.

注入口11から射出スリーブ3内に溶湯Mを注入した後、射出モータ9を作動させて、ボールねじ機構8によってプランジャ4を前進させて、溶湯Mを金型2のキャビティCに充填する。このとき、プレフィル弁21が開いて、タンク16から油室15に作動油を導入することにより、射出モータ9及びボールねじ機構8によるプランジャ4の移動に対して油圧シリンダ6の作動ロッド13を追従させることができる。そして、コントローラ10によって射出モータ9の回転速度(プランジャ速度)を制御して、所定のプランジャ速度パターン(例えば図2(A)参照)に従って射出を行う(速度制御)。   After injecting the molten metal M into the injection sleeve 3 from the injection port 11, the injection motor 9 is operated and the plunger 4 is advanced by the ball screw mechanism 8 to fill the cavity C of the mold 2 with the molten metal M. At this time, the prefill valve 21 is opened and hydraulic oil is introduced from the tank 16 into the oil chamber 15, so that the operation rod 13 of the hydraulic cylinder 6 follows the movement of the plunger 4 by the injection motor 9 and the ball screw mechanism 8. Can be made. Then, the controller 10 controls the rotation speed (plunger speed) of the injection motor 9 to perform injection according to a predetermined plunger speed pattern (for example, see FIG. 2A) (speed control).

コントローラ10は、プランジャ4が図2(E)の点P1で示す所定の制御モード切替位置に到達したことを位置センサ27によって検知したとき、射出モータ9の制御を上述の速度制御からトルク制御に切替える。このトルク制御は、射出モータ9が射出方向(プランジャ4の前進方向)に所定のトルクを発生するように行われ、インバータ等によって射出モータに供給する電力を調整することによって実行することができる。このとき、プランジャ速度が所定の最大速度を超えないように位置センサ27によってプランジャ4の速度を監視する。   When the position sensor 27 detects that the plunger 4 has reached the predetermined control mode switching position indicated by the point P1 in FIG. 2E, the controller 10 changes the control of the injection motor 9 from the above speed control to the torque control. Switch. This torque control is performed such that the injection motor 9 generates a predetermined torque in the injection direction (the forward direction of the plunger 4), and can be executed by adjusting the power supplied to the injection motor by an inverter or the like. At this time, the speed of the plunger 4 is monitored by the position sensor 27 so that the plunger speed does not exceed a predetermined maximum speed.

その後、プランジャ4が図2(E)の点P2で示す所定の増圧切替位置に達したことを位置センサ27によって検知したとき、増圧切替弁20を開いて、アキュムレータ19に蓄圧された作動油を油圧シリンダ6の油室15に供給する。これにより、図2(D)に示すように、油圧シリンダ6の油室15内の圧力(ヘッド側圧力)が上昇して、射出モータ9の動力L1に加えて油圧シリンダ6の動力L2がプランジャ4に作用して、図2(B)に示すように、射出圧力が所定の射出圧力に増圧、保持される。   Thereafter, when the position sensor 27 detects that the plunger 4 has reached a predetermined pressure increase switching position indicated by a point P2 in FIG. 2 (E), the pressure increase switching valve 20 is opened and the operation accumulated in the accumulator 19 is performed. Oil is supplied to the oil chamber 15 of the hydraulic cylinder 6. As a result, as shown in FIG. 2D, the pressure in the oil chamber 15 of the hydraulic cylinder 6 (head-side pressure) increases, and the power L2 of the hydraulic cylinder 6 is added to the plunger in addition to the power L1 of the injection motor 9. 4, the injection pressure is increased and held at a predetermined injection pressure, as shown in FIG.

このとき、増圧切替位置P2は、実際に充填が完了する充填完了位置P3に対して、増圧切替弁20の応答時間Tを考慮した分だけ手前に設定されている。また、制御モード切替位置P1は、給湯量の誤差、エア、ガスの巻き込み等による充填完了位置P3の変動を考慮して、充填完了位置P3に対して充分手前に設定され、かつ、プランジャ4が制御モード切替位置P1に達する前に、プランジャ速度が最終充填速度に達するようにプランジャ速度制御パターンが設定されている。   At this time, the pressure increase switching position P2 is set before the filling completion position P3 where the filling is actually completed by an amount corresponding to the response time T of the pressure increasing switching valve 20. In addition, the control mode switching position P1 is set sufficiently close to the filling completion position P3 in consideration of fluctuations in the filling completion position P3 due to errors in the amount of hot water supply, air and gas entrainment, and the plunger 4 is The plunger speed control pattern is set so that the plunger speed reaches the final filling speed before reaching the control mode switching position P1.

そして、溶湯を金型2のキャビティCへ充填し、冷却、固化させた後、金型を開いて成形品を脱型する。   Then, the molten metal is filled into the cavity C of the mold 2 and cooled and solidified, and then the mold is opened to remove the molded product.

このように射出動作(動的制御領域)を射出モータ9によって行うことにより、射出速度の制御を容易に正確に行うことができ、成形品質を向上させることができる。一方、射出圧力の増圧、保持(静的制御領域)を油圧シリンダ6によって行うことにより、容易に大出力を発生させることができるので、安定した増圧、保持力を効率的に得ることができる。そして、射出圧力の増圧、保持において、油圧シリンダ6を射出モータ9で補助することにより、油圧装置7の低圧化、小型化が可能となる。このようにして電動と油圧を最適活用することにより、成形品質を向上させるとともに、装置の小型化、省エネルギ化及び低コスト化を達成することができる。   Thus, by performing the injection operation (dynamic control region) with the injection motor 9, the injection speed can be controlled easily and accurately, and the molding quality can be improved. On the other hand, by increasing and maintaining the injection pressure by the hydraulic cylinder 6 (static control region), a large output can be easily generated, so that stable pressure increase and holding force can be obtained efficiently. it can. Further, by assisting the hydraulic cylinder 6 with the injection motor 9 in increasing and holding the injection pressure, the hydraulic device 7 can be reduced in pressure and size. In this way, by optimally using electric and hydraulic pressures, it is possible to improve the molding quality and to achieve downsizing, energy saving and cost reduction of the apparatus.

射出モータ9の回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構8と、増圧、保持用の油圧シリンダ6とを並列に配置したことにより、増圧、保持の反力による大きな荷重がボールねじ機構8に作用することがないので、ボールねじ機構8を小径化することができ、高速動作が可能となる。更に、ボールねじ機構8の小型化が可能となり、耐用寿命も向上する。   Since the ball screw mechanism 8 for converting the rotational motion of the injection motor 9 into a linear motion and the hydraulic cylinder 6 for pressure increase and holding are arranged in parallel, a large load due to the reaction force of pressure increase and holding is applied to the ball screw mechanism. Therefore, the ball screw mechanism 8 can be reduced in diameter and can be operated at high speed. Further, the ball screw mechanism 8 can be downsized, and the service life is improved.

また、射出モータ9を速度制御からトルク制御に切替えた後、油圧シリンダ6を作動させて増圧、保持工程に移行することにより、給湯量のばらつき、エア、ガスの巻込み等によって充填完了位置P3が変動した場合でも、射出モータ9によってプランジャ4に確実に一定の推力を付与することができるので、電動から油圧への切替時に射出圧力が低下するのを防止することができ、安定した成形品質を得ることができる。   In addition, after the injection motor 9 is switched from speed control to torque control, the hydraulic cylinder 6 is operated to proceed to the pressure increasing and holding process, so that the filling completion position due to variations in the amount of hot water supply, air and gas entrainment, etc. Even when P3 fluctuates, the injection motor 9 can reliably apply a constant thrust to the plunger 4, so that it is possible to prevent the injection pressure from decreasing when switching from electric to hydraulic pressure, and stable molding. Quality can be obtained.

次に本発明の第2実施形態について主に図3を参照して説明する。なお、本実施形態は、上記第1実施形態に対して、コントローラ10による制御内容が異なる以外は概して同様の構成であるから、以下、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIG. Since the present embodiment is generally similar in configuration to the first embodiment except that the control content by the controller 10 is different, the same parts are the same as those in the first embodiment. Only different parts will be described in detail with reference numerals.

本実施形態に係る射出装置1では、コントローラ10は、射出モータ9の制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、荷重センサ28によって検出したプランジャ4に作用する軸荷重をフィードバックして所定の目標パターンと比較し、プランジャ4に作用する軸荷重が目標パターンに一致するように射出モータ9のトルクを制御する(図3(C)参照)。これにより、射出モータ9の動力L1によって油圧シリンダ6の動力L2を補助して所望の増圧、保持圧力を得る(図3(B)参照)。なお、荷重センサ28の代りに、金型2にキャビティC内の圧力を検出する圧力センサを設けて、この圧力センサの検出圧力をフィードバックしてもよい。   In the injection device 1 according to the present embodiment, the controller 10 switches the control of the injection motor 9 from speed control to torque control, and then feeds back the axial load acting on the plunger 4 detected by the load sensor 28 to give a predetermined target. Compared with the pattern, the torque of the injection motor 9 is controlled so that the axial load acting on the plunger 4 matches the target pattern (see FIG. 3C). Thus, the power L2 of the hydraulic cylinder 6 is assisted by the power L1 of the injection motor 9 to obtain a desired pressure increase and holding pressure (see FIG. 3B). Instead of the load sensor 28, a pressure sensor for detecting the pressure in the cavity C may be provided in the mold 2 and the detected pressure of this pressure sensor may be fed back.

これにより、外気温度によるアキュムレータ19の蓄圧圧力及び油圧シリンダ6の作動油の粘度の変化、あるいは、給湯量のばらつき、充填時のエア、ガスの巻込み等によって油圧シリンダ6の増圧、保持圧力が変動した場合でも、射出モータ9によってその変動分を調整して目標パターンに従って増圧、保持を行うことができ、安定した成形品質を得ることができる。   Thereby, pressure increase and holding pressure of the hydraulic cylinder 6 due to changes in the accumulated pressure of the accumulator 19 and the hydraulic oil viscosity of the hydraulic cylinder 6 due to the outside air temperature, variation in the amount of hot water supply, air and gas entrainment during filling, etc. Even when there is a fluctuation, the fluctuation can be adjusted by the injection motor 9 and the pressure can be increased and held according to the target pattern, and a stable molding quality can be obtained.

次に本発明の第3実施形態について主に図4を参照して説明する。なお、本実施形態は、上記第1実施形態に対して、コントローラ10による制御内容が異なる以外は概して同様の構成であるから、以下、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIG. Since the present embodiment is generally similar in configuration to the first embodiment except that the control content by the controller 10 is different, the same parts are the same as those in the first embodiment. Only different parts will be described in detail with reference numerals.

本実施形態の射出装置1では、コントローラ10は、射出モータ9の制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、引続き位置センサ27の検出に基づいてプランジャ4の速度を監視し、プランジャ4が所定の制限速度に達したとき、射出モータ9へのトルク指令値を低下させてプランジャ4の移動に制動をかける。ここで、制限速度は、プランジャ4と共に移動するロッド5、油圧シリンダ6のピストン14及び作動ロッド13等の慣性質量が充填完了時に溶湯に衝突したとき、その衝撃によってサージ圧が発生して成形品にバリが発生する等の悪影響を及ぼすことがない速度として決定される。   In the injection device 1 of the present embodiment, the controller 10 switches the control of the injection motor 9 from speed control to torque control, and then continuously monitors the speed of the plunger 4 based on the detection of the position sensor 27, and the plunger 4 is predetermined. Is reached, the torque command value to the injection motor 9 is reduced to brake the movement of the plunger 4. Here, when the inertial mass such as the rod 5 moving with the plunger 4, the piston 14 of the hydraulic cylinder 6 and the operating rod 13 collides with the molten metal when filling is completed, a surge pressure is generated by the impact and the molded product It is determined as a speed at which no adverse effect such as occurrence of burrs occurs.

これにより、例えば給湯量が基準より少なく溶湯の充填完了前に油圧シリンダ6が作動してプランジャ4が加速されて制限速度に達した場合(図4(A)の破線部参照)、射出モータ9のトルクを低下させて(図4(C)の破線部参照)、プランジャ4の移動に制動をかけることにより、充填完了時の衝撃を緩和して衝突によるサージ圧の発生を抑制することができ(図4(B)の破線部参照)、安定した成形品質を得ることができる。   Thereby, for example, when the amount of hot water supply is less than the reference and the hydraulic cylinder 6 is actuated and the plunger 4 is accelerated and reaches the speed limit before the molten metal is filled (see the broken line portion in FIG. 4A), the injection motor 9 (See the broken line portion in FIG. 4C) and braking the movement of the plunger 4 can alleviate the impact at the completion of filling and suppress the generation of surge pressure due to collision. (Refer to the broken line portion in FIG. 4B), stable molding quality can be obtained.

本発明の一実施形態に係る射出装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the injection device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る射出装置の作動状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the operating state of the injection device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る射出装置の作動状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the operating state of the injection device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る射出装置の作動状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the operating state of the injection device which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 射出装置、2 金型、4 プランジャ、6 油圧シリンダ、8 ボールねじ機構(回転−直線運動変換機構)、9 射出用電動サーボモータ(電動回転モータ)、C キャビティ   1 injection device, 2 molds, 4 plunger, 6 hydraulic cylinder, 8 ball screw mechanism (rotation-linear motion conversion mechanism), 9 electric servo motor for injection (electric rotation motor), C cavity

Claims (6)

溶湯を金型のキャビティに充填するためのプランジャと、前記プランジャに推力を付与する油圧シリンダと、前記プランジャを駆動するための電動回転モータと、前記プランジャと前記電動回転モータとの間に介装されて前記油圧シリンダに並列に配置された回転−直線運動変換機構とを備え、前記電動回転モータによって前記プランジャを駆動して溶湯を前記金型のキャビティ内に射出、充填し、該キャビティ内に充填された溶湯の圧力を前記油圧シリンダによって増圧、保持するようにした射出装置において、
前記電動回転モータを所定の目標速度に従って速度制御した後、所定のトルクを発生するようにトルク制御し、前記電動回転モータを速度制御からトルク制御に切替えた後、前記油圧シリンダを作動させて前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を増圧、保持することを特徴とする射出装置。
A plunger for filling the mold cavity with a molten metal, a hydraulic cylinder for applying a thrust to the plunger, an electric rotary motor for driving the plunger, and an interposition between the plunger and the electric rotary motor And a rotary-linear motion conversion mechanism arranged in parallel with the hydraulic cylinder, and the plunger is driven by the electric rotary motor to inject and fill the molten metal into the cavity of the mold. In the injection device configured to increase and hold the pressure of the filled molten metal by the hydraulic cylinder,
After the speed of the electric rotary motor is controlled according to a predetermined target speed, torque control is performed so as to generate a predetermined torque. After the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the hydraulic cylinder is operated to An injection apparatus characterized by increasing and maintaining the pressure of a molten metal filled in a cavity .
前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を検出し、該検出した圧力に基づいて前記電動回転モータのトルクを調整することによって前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を制御することを特徴とする請求項1に記載の射出装置。 The pressure of the molten metal filled in the cavity is detected, and the pressure of the molten metal filled in the cavity is controlled by adjusting the torque of the electric rotary motor based on the detected pressure. The injection device according to claim 1. 前記電動回転モータの制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、前記プランジャの速度を監視し、該プランジャの速度が所定の制限速度に達したとき、前記電動回転モータのトルクを制御して前記プランジャの移動に制動をかけることを特徴とする請求項1又は2に記載の射出装置。 After switching the control of the electric rotary motor from speed control to torque control, the speed of the plunger is monitored, and when the speed of the plunger reaches a predetermined speed limit, the torque of the electric rotary motor is controlled to The injection device according to claim 1 or 2, wherein the movement of the plunger is braked. 溶湯を金型のキャビティに充填するためのプランジャと、前記プランジャに推力を付与する油圧シリンダと、前記プランジャを駆動するための電動回転モータと、前記プランジャと前記電動回転モータとの間に介装されて前記油圧シリンダに並列に配置された回転−直線運動変換機構とを備えた射出装置を用いて、前記電動回転モータによって前記プランジャを駆動して溶湯を前記金型のキャビティ内に射出、充填し、該キャビティ内に充填された溶湯の圧力を前記油圧シリンダによって増圧、保持するようにした射出制御方法において、
前記電動回転モータを所定の目標速度に従って速度制御した後、所定のトルクを発生するようにトルク制御し、前記電動回転モータを速度制御からトルク制御に切替えた後、前記油圧シリンダを作動させて前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を増圧、保持することを特徴とする射出制御方法。
A plunger for filling the mold cavity with a molten metal, a hydraulic cylinder for applying a thrust to the plunger, an electric rotary motor for driving the plunger, and an interposition between the plunger and the electric rotary motor The plunger is driven by the electric rotary motor to inject and fill the molten metal into the mold cavity using an injection device having a rotation-linear motion conversion mechanism arranged in parallel with the hydraulic cylinder. In the injection control method, the pressure of the molten metal filled in the cavity is increased and held by the hydraulic cylinder.
After the speed of the electric rotary motor is controlled according to a predetermined target speed, torque control is performed so as to generate a predetermined torque. After the electric rotary motor is switched from speed control to torque control, the hydraulic cylinder is operated to An injection control method characterized by increasing and maintaining the pressure of a molten metal filled in a cavity .
前記キャビティ内に充填された溶湯の圧力を検出し、該検出した圧力に基づいて前記電動回転モータのトルクを調整することによって前記キャビティ内に充填
された溶湯の圧力を制御することを特徴とする請求項4に記載の射出制御方法。
The pressure of the molten metal filled in the cavity is detected, and the pressure of the molten metal filled in the cavity is controlled by adjusting the torque of the electric rotary motor based on the detected pressure. The injection control method according to claim 4.
前記電動回転モータの制御を速度制御からトルク制御に切替えた後、前記プランジャの速度を監視し、該プランジャの速度が所定の制限速度に達したとき、前記電動回転モータのトルクを制御して前記プランジャの移動に制動をかけることを特徴とする請求項4又は5に記載の射出制御方法。 After switching the control of the electric rotary motor from speed control to torque control, the speed of the plunger is monitored, and when the speed of the plunger reaches a predetermined speed limit, the torque of the electric rotary motor is controlled to 6. The injection control method according to claim 4, wherein the movement of the plunger is braked.
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