压铸机及压铸铸造方法

专利名称：压铸机及压铸铸造方法
技术领域：
本发明涉及压铸机(铸造机械)及压铸铸造方法，特别涉及高速 射出用的金属压铸机及压铸铸造方法。
背景技术：
使用铝等轻金属材料进行铸造的压铸铸造方法及压铸机(铸造机 械)，在汽车产业、模具制造等各种领域已被广泛使用。在此压铸铸造 方法中，通过由柱塞顶端压送从浇铸口向柱塞套筒内供给的熔融金属 并向模具空腔(空洞)内填充，铸造规定形状的产品。铝合金等轻金 属，因为与合成树脂相比凝固时间短，所以射出速度的高速化一直很 重要。另外，从生产性的观点出发也希望射出速度的高速化。
图1表示一般的铝等轻金属用压铸机100的图式的说明图。由于 在后述的本发明的说明中，对压铸机100的结构详细地进行说明，所 以在此只说明必要的事项。轻金属用压铸机100通常是油压式，向射 出油缸102的头侧供给工作油，驱动活塞杆4，经柱塞杆2由柱塞顶 端l推压被储存在柱塞套筒7中的铝(AL)熔融金属15，向模具8、 9内的空腔(空洞)12射出填充进行成形。
在最近的压铸中有报告称，通过用高真空(5kPa左右)抽出模具 内的气体，消除夹气孔，加快射出速度，缩短填充时间，减少内部产 生的缩孔，显著改善了压铸的铸造品的机械性质。在最近的压铸机中，缩短填充时间、使熔融金属的温度降低为最小、改良铸造品的质量的
要求在提高。在此情况下的射出速度，相对于通常的2~3m/sec而言， 达到5-7m/sec，为其大约2.5倍(以上的速度的数值是实际的铸造时 的速度(实射速度)，是将熔融金属压入到模具内的状态下的速度)， 但在实际的铸造现场中，如果将速度加速到这样大，则由于射出填充 结束时的冲击，在铝(AL)熔融金属内产生波动压，因此，合模装置 不能抵抗，模具稍微张开而产生毛刺(从模具的间隙喷出的熔融金属 固化而成为毛刺)。另外，在严重时会发生金属液喷出，无论哪种情况 都会产生"不能继续生产"的问题。
因此，以往提出了有关减少波动压的各种方法的方案，但在这些 方案中，无论哪一个都存在问题。波动压是作为由图1中所示的高速 移动的柱塞顶端l、柱塞杆2、射出联轴器3、活塞杆4和活塞头5的 惯性力产生的压力和由高速流入到油缸6内的工作油的惯性产生的压 力的复合而产生的。图12表示此射出速度及波动压相对于时间(或者 射出行程)变化的坐标图。在图12中，最初出现的第1波动压，是由 柱塞顶端l、柱塞杆2、射出联轴器3、活塞杆4和活塞头5引起的， 对于发生毛刺，此波动压产生的影响最大。
作为减少此第l波动压的方法，基本上可以考虑(1)降低运动 体的重量，(2)在填充完成前降下速度。此方法在现状下已经被实施， 但其中(2)的作为在填充结束前减速的方法釆取了下面的2种方法。 大多采用的方法是(2-1)，即在检测出射出行程并到达预定的位置的 情况下，以油压的方式对柱塞顶端l(即，活塞杆4)施加制动的方法， 但因为向柱塞套筒7之中供给的铝(AL)熔融金属量有偏差( 一般地， 向柱塞套筒7供给并储存的熔融金属量，因为供给机构的精度的状况 而存在某种程度的偏差)，所以熔融金属向模具内射出的减速位置也有 偏差，这是引起铸造品的冷隔.皱缩发生等质量缺陷的原因，在对缺陷 要求严格的产品中是很大的问题。即，在检测出射出行程(即，柱塞 顶端1的位置)而施加制动的情况下，如果套筒7内的熔融金属量多， 则因为熔融金属压力的上升快，在制动起作用之前较早地产生波动压(制动时机相对地滞后)，所以产生熔融金属泄漏、发生毛刺。另一方
面，如果套筒7内的熔融金属量少，则因为在熔融金属未遍布在模具 空腔内之前就起动制动(制动时间的选择相对地提前)，所以产生熔融 金属不足的缺陷。
再一个方法是(2-2)，即，使高速填充时的射出油缸的动力下降， 与在填充中产生的模具内金属液流动阻力增大相对应地自然减速的方 法。在此情况下，熔融金属量的偏差的影响没有了 ，在先前记述的(2-l) 的方法中发生的铸造品的冷隔.皱缩等质量缺陷不再发生。但是，发生 下面的问题。因为如果使高速时的动力下降则高速上升时间延长，所 以存在得不到高速速度的问题。在图14中由虛线表示其中的一个例 子。图15表示在求图14的坐标图的试验中使用的装置的概要。此装 置具有与图1所示的装置同样的模具101和射出油缸102，进而与图2 同样，具有活塞ACC (储压器)、气瓶及和第7阀同样的阀31等。在 图14的例子中，将储压器(ACC)的压力从14MPa (通常时的压力) 下降到9MPa。由此，在14MPa时(实线)，高速上升时间在从0,2 上升到3.2m/sec时是15msec，但在9MPa时(虛线)，延伸了 7msec 而成为22msec。而且，在此条件(9MPa)下的铸造试验中，还产生 了大的毛刺。但是，如果将压力下降得比此值更大，则因为上升时间 延长，高速速度下降，出现金属液流动性不良，所以是在实际的铸造 试验中折中了的条件。关于9MPa这样的条件，如果不影响高速上升 和高速速度，则需要进一步下降高速射出输出，消除毛刺，在铸造试 验中，按使此压力(即动力)下降的方法不能得到十分满意的铸造结 果。
为了得到高速的实压速度性能，在空射时(使熔融金属未进入到 套筒内，熔融金属的流动阻力为零的状态)需要超过10m/sec的性能。 不过，过分严格的话，需要仅在50mm的距离内使此速度上升，因此， 在高速速度加速时，以产生大的压力的方式构成了射出油缸和油压回 路。而且，如果就这样地结束填充，则在填充结束时，空腔内的熔融 金属的压力一下子上升(产生波动压)，模具张开，产生金属液喷出，产生不能铸造的非常危险的状态。
为了防止上述状态，采用了在填充就要结束之前使射出活塞强制
地减速的方式(参照图25)(与此相对，在射出高速速度为2~3m/sec 规格值的机器中，因为高速速度低，另外高速时的压力也小，与模具 内的增大下去的熔融金属的流动阻力平衡，进行自然减速，所以填充 完成时的沖击值变小，难以产生毛刺和金属液喷出)。将空射超过 10m/sec的高速速度规格的机器称为超高速机，但在用此超高速机的 铸造中，也有令人烦恼的问题，这是因为需要供液机的供液量的高精 度，如果供液量多，则在充分减速前就发生结束填充，产生波动压， 在供液量少的情况下，则金属液前头跳跃，成为不连续的填充，产生 冷隔不良和严重时产生气体的巻入不良。对于此供液量不足、减速过 早起作用的情况下的产生不良的机理，以图26进行了图解。但是，提 高供液机的供液精度是非常困难的工作，很难找到解决的方法。
在图25的坐标图中，表示通过熔融金属量的增减，填充结束时的 柱塞顶端位置是怎样变化的，作为"理想的结束位置"表示了熔融金属 量为适当(为预定的那样)的情况下的结束位置(虚线)。在供液量多 的情况下，填充结束位置由于离开闸门6，所以成为以单点划线表示 的位置。而在供液量少的情况下，填充完成位置由于接近闸门6，所 以成为以双点划线表示的位置。这样，由于熔融金属量的增减，填充 结束的位置各不相同，与此相对应，引起波动压发生或者金属液前头 跳跃的问题。另一方面，由于难以提高供液机的供液精度，而把握供 液量也不是容易的，所以把握供液量来调整减速开始位置也变得困难。
另外，关于压铸机，有人提出了降低运动体的重量的方案(例如， 参照专利文献2)，但其没有公开本发明的方案。另外，虽然有人提出 了别的方案(参照专利文献l)，但在此方案中，如上面已说明的那样， 当在储存在柱塞套筒内的熔融金属的量上存在偏差的情况下等，因为 在射出杆的减速开始位置上产生了误差，所以不能够抑制波动压的发 生及质量缺陷的发生。
专利文献1:日本专利特开2001-300714号专利文献2:日本专利特开2004-216432号

发明内容
本发明是鉴于上述的情况而做出的，其目的在于，在能高速射出 成形的压铸铸造方法或者压铸机中，减少波动压的发生，防止毛刺的 发生和金属液喷出及金属液前头的跳跃，进而使现场的铸造质量的偏 差最少。
本发明的第1方式的压铸机，为了达到上述的目的，具有铸造 成形产品的模具101;用于向上述模具101射出熔融金属15的射出油 缸102;用于以高压推压上述射出油缸102的油压装置103、 203;其 特征在于，上述油压装置103、 203具有向上述射出油缸102供给推 压上述射出油缸102的活塞13的工作油的活塞储压器ACC20;用于 开放、关闭从上述活塞储压器ACC20向上述射出油缸102的上述工 作油的流动的射出油缸入口阀31,上述活塞储压器ACC20，具有高 压的高速上升用活塞储压器ACC-B22、 322和低压的射出用活塞储压 器ACC画A21、 321。
根据这样地构成，在能高速射出成形的压铸机(铸造机械)中， 通过以高压起动射出油缸的活塞，在活塞的规定的行程中切换成低压 驱动，例如，即使在模具的柱塞套筒内的熔融金属的量上存在偏差， 也能够减少模具的空腔中的熔融金属的波动压的发生，防止毛刺的发 生和金属液喷出，进而能够使现场的铸造质量的偏差最少。
在根据上述第1方式的本发明的第2方式中，上述射出油缸102 的活塞13，首先由上述高速上升用活塞储压器ACC-B22、 322供给的 高压的工作油压力推压，以高速射出速度动作，然后，上述高速上升 用活塞储压器ACC-B22、 322供给的工作油的压力被断开，同时，由 上述射出用活塞储压器ACC-A21、 321供给的低压的工作油的压力推 压而动作。
根据本方式，因为不是以高压继续推压射出油缸的活塞，而是在 适当的时机切换成低压的推压力，所以能够减少波动压的发生。在根据上述第l或第2中的任一方式的本发明的第3方式中，上 述高速上升用活塞储压器ACC-B22,其中具有分离.形成气体室227 和工作油室228且在该高速上升用活塞储压器ACC-B内往复移动的 ACC-B活塞221;和固定在上述ACC-B活塞221上且向该工作油室 侧伸展并贯通上述高速上升用活塞储压器ACC-B的工作油室侧的端 壁226地伸展的突起部222，上述射出用活塞储压器ACC-A21,其中 具有分离.形成气体室217和工作油室218且具有在该射出用活塞储压 器ACC-A内往复移动的ACC-A活塞211，上述突起部222，贯通上 述射出用活塞储压器ACC-A21的上述气体室侧端壁216,进入到上述 射出用活塞储压器ACC-A21的上述气体室217内，能够可分离地与 上述ACC-A活塞211接触进行推压。
根据本方式，由于通过使用具有上述那样的特殊的结构的活塞储 压器ACC,能够避免因大型的阀及单向阀的开闭等产生的高速上升时 的速度的不连续性，确保连续性，所以能够产生更高质量的铸造产品。 另外，因为由具有特殊结构的活塞储压器ACC紧凑地形成安装空间， 所以在成本上也能够发挥优越性。
在根据上述第3方式的本发明的第4方式中，上述高速上升用活 塞储压器ACC-B22和上述射出用活塞储压器ACC-A21以一体的方式 形成。
根据本方式，能够提供能顺利地实施从高速上升用活塞储压器 ACC-B向射出用活塞储压器ACC-A的切换的结构，同时紧凑地形成 由高速上升用活塞储压器和射出用活塞储压器构成的活塞储压器 ACC。
在根据上述从第1到第4的方式中的任一项的本发明的第5方式 中，还具有用于在熔融金属射出成形后在规定的时间内且以规定压力 加压保持上述模具内的熔融金属的升压用储压器23。
根据本方式，更明确了能确保产品的良好质量的油压装置的结构。 另外，在根据上述第1到第5的方式的任一项的本发明的第6方 式中，上述射出油缸入口阀31能够调整从上述活塞储压器ACC20向
15上述射出油缸102流动的上述工作油的流量。
根据本方式，更明确了能良好控制射出速度的结构。 在根据从上述第l到第6的方式中的任一项的本发明的第7方式
中，还具有用于检测出上述射出油缸102的上述活塞13的行程的行程
传感器46。
根据本方式，更明确了为了控制射出油缸的射出，由行程传感器 检测出射出油缸的活塞的行程的结构。
在根据上述第7方式的本发明的第8方式中，由上述行程传感器 46控制熔融金属15的射出。
根据本方式，通过由行程传感器检测出射出油缸的活塞的行程， 能够实施对射出油缸的驱动(推压)压力的高压/低压切换等的控制。
另外，在根据从上述第1到第8的方式中的任一项的本发明的第 9方式中，上述泵能够向上述射出油缸102及上述活塞储压器ACC20 供给工作油。
根据本方式，更明确了本发明的压铸机的油压装置的结构。 另外，在根据从上述第1至第9的方式中的任一项的本发明的第
IO方式中，上述高速上升用活塞储压器ACC-B22、 322的初期状态的
压力被设定为14 21MPa，上述射出用活塞储压器ACC-A21、 321的
初期状态的压力被/没定为5 12MPa。
根据本方式，由于高速上升用活塞储压器及射出用活塞储压器的
初期设定压力被明确化，所以更明确了射出油缸的驱动(推压)控制
的结构。
在本发明的第11方式的压铸铸造法中使用压铸机100，所述压铸 机100具有铸造成形产品的模具101;用于向上述模具101射出熔 融金属15的射出油缸102;用于以高压推压上述射出油缸102的油压 装置103、 203，上述油压装置103、 203具有将推压上述射出油缸102 的活塞13的工作油向上述射出油缸102供给的活塞储压器ACC20; 和用于开放、关闭从上述活塞储压器ACC20向上述射出油缸102的 上述工作油的流动的射出油缸入口阀31，上述活塞储压器ACC20具有高压的高速上升用活塞储压器ACC-B22、 322和低压的射出用活塞 储压器ACC-A21、 321，在此压铸铸造法中具有从上述高速上升用 活塞储压器ACC-B22、 322向上述射出油缸102供给高压的工作油以 推压上述射出油缸102的上述活塞13并射出熔融金属的高压射出工 序；在断开从上述高速上升用活塞储压器22、 322向上述射出油缸102 的工作油的同时，从上述射出用活塞储压器21、 321向上述射出油缸 102供给低压的工作油以推压上述射出油缸102的上述活塞13并继续 射出熔融金属的低压射出工序。
根据这样地构成，在能高速射出成形的压铸铸造法中，通过以高 压起动射出油缸的活塞，在活塞的规定的行程中切换成低压驱动，例 如，即使在模具的柱塞套筒内的熔融金属的量上存在偏差，也能够减 少模具的空腔中的熔融金属的波动压的发生，防止毛刺的发生或金属 液喷出，进而能够使现场的铸造质量的偏差最少。
在根据上述第11方式的本发明的第12方式中，上述压铸机100 的上述油压装置103、 203，还具有用于在规定的时间内且以规定压力 加压保持上述模具IOI内的熔融金属的升压用储压器23，在此压铸铸 造法中还具有在由上述高速上升用活塞储压器22、 322和上述射出用 活塞储压器21、 321进行的熔融金属的射出结束后，由上述升压用储 压器23继续对熔融金属进行加压的工序。
根据本方式，通过在熔融金属的射出结束后，由升压用储压器继 续对熔融金属进行加压，更明确了能可靠地确保产品的良好的质量的 方法的构成。
另外，在根据上述第11或第12的方式的本发明的第13方式中， 上述压铸机100的上述油压装置103、 203还具有泵，在此压铸铸造法 中还具有在上述高压射出工序及上述低压射出工序之前，从上述泵向 上述射出油缸102供给工作油，使上述射出油缸102的上述活塞13 前进的工序。
根据本方式，更明确了在射出成形的开始的前阶段，使射出油缸 的活塞前进到规定的位置的工序。另外，在根据从上述第11到第13方式中的任一项的本发明的第 14方式中，上述压铸机100的上述油压装置103、 203还具有用于检 测出上述射出油缸102的上述活塞13的行程的行程传感器46，分别 基于上述行程传感器46检测到的上述活塞13的行程，开始上述高压 射出工序和上述低压射出工序。
根据本方式，更明确了基于射出油缸102的活塞13的行程实施高 压射出(高速下的活塞的驱动)的开始和结束(即低压射出的开始) 的控制构成。
本发明的第15方式的压铸机，具有铸造成形产品的模具101; 射出油缸102，该射出油缸102是用于通过使其自身具有的活塞13移 动向上述模具101射出熔融金属15的射出油缸102，具有一向那里供 给工作油就由此能使上述活塞13向上述模具101前进的头室16H和 一向那里供给工作油就由此能使上述活塞13远离上述模具101地后退 的杆室16R;用于向上述射出油缸102供给工作油的油压装置303; 其特征在于，上述油压装置303具有射出用活塞储压器ACC20，该 射出用活塞储压器ACC20是向上述射出油缸102供给推压上述射出 油缸102的上述活塞13的工作油的射出用活塞储压器ACC20,具有 收容作油的工作油室218和收容气体的气体室217，且上述工作油室 218和上述气体室217被流体气密地分隔；用于控制、关闭从上述活 塞储压器ACC20向上述射出油缸102的头室16H的上述工作油的流 动的高速速度调整阀31;在上述活塞储压器ACC20的上述气体室217 上，以能够经各自的切换阀75、 76、 77进行流体连通的方式并列地设 置多个气瓶71、 72、 73。
在压铸机中，最好是，多个气瓶有三个，三个上述气瓶的内容量 之比是1:2:4。
本发明的第16方式的压铸机，具有铸造成形产品的模具101; 射出油缸102,该射出油缸102是用于通过使其自身具有的活塞13移 动向上述模具101射出熔融金属15的射出油缸102,具有一向那里供 给工作油就由此能使上述活塞13向上述模具101前进的头室16H和一向那里供给工作油就由此能使上述活塞13远离上述模具101地后退 的杆室16R;用于向上述射出油缸102供给工作油的油压装置303， 其特征在于，上述油压装置403具有射出用活塞储压器ACC20，该 射出用活塞储压器ACC20是向上述射出油缸102供给推压上述射出 油缸102的上述活塞13的工作油的射出用活塞储压器20,具有收容 工作油的工作油室218和收容气体的气体室217，且上述工作油室218 和上述气体室217被流体气密地分隔；用于控制、关闭从上述射出用 活塞储压器20向上述射出油缸102的上述头室16H的上述工作油的 流动的高速速度调整阀31;在上述射出用活塞储压器20的上述气体 室217上，以能够经填充力模式调整阀82进行流体连通的方式设置的 至少一个气瓶80，上述填充力模式调整阀82，是以其开度能够改变的 方式设定的，通过调整上述填充力模式调整阀82的开度，能够调整向 上述射出油缸102的工作油的填充力。
上述压铸机还具有自动控制装置，上述自动控制装置具有用于将 上述射出油缸102的高速射出行程和高速射出速度作为参数来选定填 充力模式的运算回路，以与由上述运算回路选定的填充力模式一致的 方式调整上述填充力模式调整阀82的开度。
上述油压装置303、 403还具有用于与上述射出油缸102的上述 头室16H流体连通且在熔融金属的射出填充后，将上述模具内的熔融 金属升压，进而在规定的时间内且以规定压力进行加压保持的升压用 储压器23;设置在上述升压用储压器23和上述射出油缸102之间， 开放、断开从上述升压用储压器23向上述射出油缸102的工作油的流 动的升压开闭阀35;通过在上述升压用储压器23和上述射出油缸102 之间相对于上述升压开闭阀35串联地设置且使其开度变化来调整射 出的熔融金属的升压时间的升压时间调整阀78。
一种压铸铸造方法，是使用权利要求15所述的压铸机的压铸铸造 方法，其特征在于，具有以低速推压上述射出油缸102内的熔融金 属15的低速射出阶段；以高速推压上述射出油缸102内的熔融金属 15向上述模具101内射出的高速射出阶段，上述高速射出阶段具有
19从上述多个气瓶71、 72、 73中选定与射出填充力相应地使用的气瓶的 选定工序；打开在上述选定工序中选定的气瓶的上述切换阀的工序。
一种压铸铸造方法，是使用第16方式的压铸机的压铸铸造方法， 其特征在于，具有以低速推压上述射出油缸102内的熔融金属15 的低速射出阶段；以高速推压上述射出油缸102内的熔融金属15向上 述模具101内射出的高速射出阶段，上述高速射出阶段具有与高速 射出速度和射出填充力相应地设定上述填充力模式调整阀82的开度 的开度设定工序。
发明的效果
特别是，在能高速射出成形的压铸铸造方法或者压铸机(铸造机 械)中，通过适当地选择多个气瓶的组合，能利用通过气体的膨胀引 起的储压器内的工作油的压力下降，不用进行复杂的控制，在起动时 以高压力在短时间内使速度高速上升，依靠由模具内熔融金属的流动 阻力产生的自然减速使该高速速度的值下降，并在直到填充结束前将 该压力下降到最佳值，緩和填充结束时的冲击，进行高速射出成形， 同时，抑制当时的模具的空腔中的铝熔融金属的波动压的发生，防止 毛刺的发生和金属液喷出及金属液前头的跳跃等。
另外，即使例如在熔融金属的供液量上存在偏差，由于由流入到 模具中的熔融金属的流动阻力在填充结束位置的跟前儿使柱塞自然减 速，所以在模具内的减速位置变得相同，抑制了波动压的发生，防止 了毛刺的发生和^r属液喷出及金属液前头的跳跃等。
在上述的本发明的说明中，括号()内的记号或者数字是为了表 示与以下所示的实施方式之间的对应而添加的。
本发明与附图一起，也可以通过下述的本发明的优选的实施方式 的说明被更充分地理解。


图l是本发明的第1实施方式的压铸机(铸造装置)的图式的说 明图，表示压铸机的模具101及射出油缸102附近的结构。图2是本发明的第1实施方式的压铸机100的油压装置103的系 统图。
图3是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示射出油缸的活塞低速运转时的工作油的流动等。
图4是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示射出油缸的活塞高速上升运转时的工作油的流动等。
图5是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示射出运转时的工作油的流动等。
图6是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示增压运转时的工作油的流动等。
图7是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示射出用活塞ACC-A的蓄压运转时的工作油的流动等。
图8是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示高速上升用活塞ACC-B的蓄压运转时的工作油的流动 等。
图9是对图1的压铸机100的各种运转状态(概要)进行说明的 系统图，表示射出油缸的活塞后退运转时的工作油的流动等。
图10是本发明的第2实施方式的压铸机的液压装置203的系统 图，与图2对应。
图ll是在本发明的第l实施方式的压铸机中使用的特殊的活塞储 压器(ACC)的图式的剖视说明图。
图12是现有的高速铸造方法中的射出速度及金属压力线图，横轴 是行程及时间轴。
图13是本发明的高速铸造方法中的射出速度及金属压力线图，横 轴是行程及时间轴。
图14是与射出相关地调整了高速输出(高速用储压器的压力)时 的高速上升滞后线图，表示根据储压器压力进行的比较。
图15是在求图14的坐标图的试验中使用的装置的说明图。
图16是本发明的第3实施方式的压铸机的油压装置的系统图。图17是表示通过使用3种气瓶的情况下的组合产生的总气体量的表。
图18是在用800吨级的压铸机的例子中，表示相对于8种总气体 容量，空射(在没有熔融金属的状态下的射出)时处于高速射出时的 头室的压力降低的坐标图(表示相对于高速射出行程的压力降低)。
图19是本发明的第4实施方式的压铸机的油压装置的系统图。
图20表示由填充力模式调整阀的开度的变化引起的填充力模式 变更说明图，表示在高速射出速度为2 (m/sec)的情况下的头室的压 力(PH)(MPa)的时间变化(将此坐标图称为填充力模式)。
图21表示由填充力模式调整阀的开度的变化引起的填充力模式 变更说明图，表示在高速射出速度为5 (m/sec)的情况下的头室的压 力(PH)(MPa)的时间变化。
图22是表示由填充力模式调整阀的开度的变化引起的填充力模 式变更说明图，表示在高速射出速度为8 (m/sec)的情况下的头室的 压力(PH)(MPa)的时间变化。
图23A是表示第3实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸 102的头室16H的压力)等的肘间变化及当时的活塞杆、各阀等的状 态的图表，表示其上部。
图23B是表示第3实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸 102的头室16H的压力)等的时间变化及当时的活塞杆、各阀等的状 态的图表，表示其下部。
图24A是表示第4实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸 102的头室16H的压力)等的时间变化及当时的活塞杆、各阀等的状 态的图表，表示其上部，是与图23A同样的图。
图24B是表示第4实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸 102的头室16H的压力)等的时间变化及当时的活塞杆、各阀的状态 的图表，表示其下部，是与图23B同样的图。
图25是超高速射出速度的射出成形的射出速度等的说明图，表示 对供液量进行的射出结束时的位置关系等。图26是将在供液量不足而在填充结束前减速结束的情况下产生 不良的机理进行图解的说明图。
具体实施例方式
下面，基于附图详细地说明本发明的实施方式的压铸机(装置)。 图1如已说明的那样，是一般的铝等轻金属用压铸机100的模具101 及射出油缸102附近的部分的图式的说明图，本发明的压铸机100也 具有同样的模具101及射出油缸102。图2是本发明的压铸机100的 第1实施方式的系统图，图3~9是对图1的压铸机100的各种运转状 态(概要)进行说明的系统图。图11是在本发明的第1实施方式的压 铸机100中使用的特殊的活塞储压器(ACC )20的图式的剖视说明图。
首先，如果参照图1，则图式地表示了本发明的压铸机(铸造装 置)100的模具101及射出油缸102。对于图1，虽然已在现有技术的 说明中进行了说明，但在此进行更详细的说明。图1的压铸机100， 通常铸造铝等轻金属的产品。压铸机(铸造装置)100具有模具101 和射出油缸102，在才莫具101中，在相对的一对固定台板10和可动台 板11之间设置了固定模具8和可动模具9，固定模具8和可动模具9， 如图1所示通过卡合，在其之间形成空腔(空洞)12，向空腔12射出'填 充铝(AL)熔融金属15来制造铸造成形品。为了射出铝熔融金属15， 设置了射出油缸102，在固定台板10上设置了可储存铝熔融金属15 的柱塞套筒7，柱塞套筒7贯通固定台板10及固定模具8而与空腔12 流体连通。
在本实施方式中，射出油缸102是用于射出铝熔融金属的油压驱 动的往复运动的活塞/油缸。射出油缸102具有油釭6和活塞13。活塞 13如图1所示，与柱塞套筒7进行卡合。活塞13在图1中在左端具 有活塞头5，在与该活塞头5 —体化的活塞杆4上由射出联轴器3连 结着柱塞杆2，在其前端安装柱塞顶端1。柱塞顶端1嵌合在柱塞套筒 7内，在柱塞套筒7内进行往复运动，并通过压送柱塞套筒7内的铝 熔融金属15，射出填充铝熔融金属15。在本实施方式中，射出油缸102，由于是油压式的，所以向油缸6的头侧供给工作油以驱动活塞头 5及活塞杆4，由柱塞顶端l推压储存在柱塞套筒7中的铝(AL)熔 融金属15，将之向固定模具8、 9内的空腔(空洞)12内射出填充来 进行铸造成形。
图2以图解的方式表示驱动射出油缸102的本发明的第1实施方 式的油压装置103的油压回路。在油缸6的头室16H的入口侧管线上， 设置了控制射出速度的第7阀31及在高速射出用时能排除大流量的活 塞ACC (储压器)20，但在本实施方式中，此活塞ACC (储压器) 20具有适合的结构也是特征之一。活塞ACC20分成上下两部分，处 于上部的高速上升用活塞ACC (储压器)-B22中的活塞221，具有杆 部的突起部222，此突起部222推压着下部的射出用活塞ACC (储压 器)-A21的活塞211的上面。在上部的高速上升用活塞ACC-B22上， 蓄压着由压力传感器Pb44进行检测和管理的高压气体(例如14MPa )， 在下部的射出用活塞ACC-A2 l上，蓄压着由压力传感器Pa43进行检 测和管理的低压气体(例如6MPa)。虽然也因储压器的容量而异，但 高速上升用活塞ACC-B22内的高压气体的蓄压压力(特别是初期压 力)最好设定在14 21MPa的范围内，射出用活塞ACC-A21内的低 压气体的蓄压压力(特别是初期压力)最好设定在5~12MPa的范围内。
下面，说明本实施方式的油压装置103具有的各阀的功能。第1 阀24，设置在泵压供给口和射出油缸102之间，是以在射出低速前进 用时将泵(未图示)的压力油导入到油缸6的头室16H内的目的i殳置 的。第2阀25，设置在油箱40和射出油缸102之间，是以在射出后 退用时将油缸6的头室16H的工作油返回到油箱40的目的设置的。 笫3阀26，设置在泵压供给口和射出油缸102之间，是以在射出后退 用时将泵(未图示)的压力油导入到油缸6的杆室16R内的目的设置 的。第4阀27，设置在油箱40和射出油缸102之间，是以在射出前 进用时将油缸6的杆室16R的工作油返回到油箱40的目的设置的。 第5阀28，设置在高速上升用活塞ACC-B22的工作油出口侧，是以 使上部的高速上升用活塞ACC-B22在高速时开始下降、在射出途中停止的目的设置的。第6阀29，设置在活塞ACC20和射出油缸102 之间，是以在高速时向油缸6导入ACC (储压器)-(A及B) 21、 22的压力油的目的设置的。第7阀31，设置在第6阀29和射出油缸 102之间，是以控制射出速度的目的设置的。
第8阀32，是以从泵向活塞ACC20供给压力油的目的设置的。 第9阀33，是以将气瓶a41的气体压缩到目的压力的目的设置的。第 10阀34，是以将气瓶b42的气体压缩到目的压力的目的设置的。第 8 第10阀32、 33、 34，分别设置在泵供给口与活塞ACC20、气瓶a41、 气瓶b42之间。第11阀35，是以依靠来自升压用ACC (储压器)23 的油压向油缸6的头室16H内供给预先设定的压力的工作油的目的设 置在升压用ACC (储压器)23和射出油缸102之间的。在第11阀35 的出口侧(射出油缸侧)最好设置可变速度控制器36,可以以一定压 力对铸造品进行加压(增压)，同时，可以调整工作油流量(加压速度)。 在此，第7阀31最好是马达驱动的，但也可以是油压驱动、空射驱动 等别的类型的。第7阀31以外的从第1到第11的阀，最好是电磁阀， 但也可以是别的类型的阀。图2表示适合的油压回路。
下面，对油压装置103的动作(因此射出油缸102动作)进行说明。
首先，在使用前，预先使笫8阀32处于ON (导通状态，即供给 泵压力)，将上部及下部的ACC21、 22的活塞上推到上限，使第9阀 33处于ON(导通状态，即供给泵压力)而将气瓶a41内的气体加压 到目的的压力(例如6MPa)。另外，同样地预先使第10阀34处于 ON(导通状态，即供给泵压力)而将气瓶b42内的气体加压到目的的 压力(例如14MPa)。在此，气瓶a41内的目的的压力最好加压到 5 12MPa，气瓶b42内的目的压力最好加压到14 21MPa。
在图3中，按工作油的流动来说明活塞13的低速运行时的装置的 动作。使第1阀24和第4阀27处于ON。接着，将控制速度的第7 阀31慢慢地打开直到目的的活塞速度。来自泵(未图示)的压力油， 从第1阀24以由控制速度的第7阀31限制的流量被导入到油缸6的油釭头室16H内，油缸杆室16R的工作油，从第4阀27返回到油箱 40，活塞杆4、柱塞杆2和柱塞顶端1 (活塞13)以低速前进(在图 13中T0-T1之间的状态)。
如果活塞13前进下去，由行程传感器Sa46检测到已到达了高速 切换位置(图13的Tl地点)，则油压回路从图3的状态向图4的状 态切换。在图4中，第5阀28和第6阀29处于ON，控制速度的第7 阀31大开。此时，因为上部的高速上升用活塞ACC-B22以高压(在 此，例如在14MPa下起动)下推下部的射出用活塞ACC-A21的活塞 211，向油缸6的头室16H供给高压油并以高输出前进，所以在非常 短的行程内使活塞13的速度上升到高速值。由行程传感器Sa46检测 到活塞13的行程，使活塞13前进50 100mm左右，在进入了通常射 出区域的位置使第5阀28处于OFF。在使此第5阀28处于OFF的 时机，可从试验得到，并以能得到良好的铸造的方式设定。
将此时的油压回路的状态表示在图5中，上部的高速上升用活塞 ACC-B22，因为其排出口被关闭，所以停止下降，只由下部的射出用 活塞ACC-A21继续进行射出动作。但是，因为移动此活塞的气压低 (气瓶a41的低压力，在此为例如约6MPa)，所以铝(AL)熔融金属 15，在流入到模具内的空腔12的同时被冷却，粘度上升，活塞13与 铝熔融金属的阻力平衡而继续减速，在冲击少的状态下结束熔融金属 15的填充。
对于本发明和现有例的差异，特别是关于射出速度及金属压，参 照图12及图13进行说明。图12及图13是高速铸造法中的射出速度 及金属压Pm (模具中的空腔内的铝熔融金属的压力)线图，将横轴 做成行程(mm)及时间(msec),将纵轴作为由虛线表示的射出速度 (m/sec)及由实线表示的金属压(MPa)，分别与现有例和本发明的情 况相对应。在图12的现有例中，如果射出油缸的活塞的高压上升开始 于时间Tll，则射出速度(V)瞬时地上升，此时金属压暂时地上升。 另外，活塞继续在高压下被推压，但此现有例是柱塞套筒7内的熔融 金属的量多的情况，是使活塞的推压压力下降的时机(地点T12)相
26对滞后的情况。如果时机滞后，则如图12所示，在T12附近产生金 属压急剧上升的波动压。此波动压引起毛刺的发生或熔融金属喷出。
另一方面，在图13的本发明的情况下，高压上升及其后的状态(从 T0到T2)，与现有例相同，但在地点T2，进行推压活塞13的压力向 低压的切换。在此地点T2，金属压还未上升，而活塞在此后在低压下 被推压，同时，依靠活塞自身的惯性力前进，但金属压Pm成为阻力， 活塞13的速度，即射出速度V慢慢地降低。虽然活塞速度降低，但 由于活塞13继续在低压下被推压，所以活塞13进一步前进，从地点 T3附近金属压Pm开始上升，最终到达规定的金属压。这样，在本发 明的情况下，不产生波动压，因此难以引起毛刺的发生或熔融金属喷 出。
在图6所示的油压回路的状态下，在向空腔填充熔融金属15结束 后，使第1阀24处于OFF,使第11阀35处于ON，由升压用ACC (储压器)23加压射出油缸102的活塞头5，以预先设定的金属压Pm 加压成形 品。
图7表示在继续加压的同时在等待成形品的铝熔融金属凝固的状 态下向ACC (储压器)20蓄压的状态。使第8阀32处于ON (且第 5阀28仍旧保持OFF的状态)，由泵(未图示)将压力油导入到活塞 ACC20的工作油室218、 228内。由于在下部的射出用活塞ACC-A21 这一方为低压，所以下部的活塞211这一方先上升。在活塞ACC20 的下部的活塞211上升并与上部的活塞221的突起部222接触的时刻， 上部的高压上升用活塞ACC-B22的蓄压开始，此时的油压回路的状 态4皮表示在图8中。
下面说明图9的射出后退时的状态。使第2阀25和第3阀26处 于ON。来自泵的压力油，从第3阀26导入到油缸6的杆室16R内， 头室16H的工作油，通过位于第7阀31和射出油缸102之间的分支 管线，经设置在该管线上的止回阀从第2岡25返回到油箱40，活塞 13，即活塞杆4、柱塞杆2和柱塞顶端l后退(以使油缸头室16H的 容积减少的方式后退)。下面，参照图11，对本发明的第1实施方式的活塞ACC (储压 器)20进行说明，图ll是活塞ACC (储压器)20的图式的横向剖视 图。如已经说明的那样，活塞ACC (储压器)20具有上部的高压上 升用活塞ACC-B22和下部的射出用活塞ACC-A21，上部的高压上升 用活塞ACC-B22和下部的射出用活塞ACC-A21被连结着，这两个储 压器(ACC)的连结部，以上部的高压上升用活塞ACC-B22的下部 壁226和下部的射出用活塞ACC-A21的上部壁216接触的方式连结， 在这些壁226、 216上，如图11所示，在中央设有贯通孔202，同时， 设有密封机构201。
高压上升用活塞ACC-B22,具有活塞221和在活塞221的中心向 下方安装且最好是圆柱棒状的突起部222。突起部222可滑动地贯通 孔202及密封机构201，密封机构201密封圆柱棒状的突起部222，将 上部的高压上升用活塞ACC-B22的工作油室228和下部的射出用活 塞ACC-A21的气体室217密封隔离。
高压上升用活塞ACC-B22具有上部的气体室227和下部的工作 油室228，气体室227和工作油室228由活塞221密封。射出用活塞 ACC-A21,也具有上部的气体室217和下部的工作油室218，气体室 217和工作油室218由活塞211密封。在高压上升用活塞ACC-B22的 与活塞221相对的上部壁上设有高压气体入口 224，其连接从气瓶b42 向气体室227的气体供给.排出管线。在高压上升用活塞ACC-B22的 下部壁226附近的侧壁上设有工作油排出口 225，其在那里连接来自 工作油室228的工作油供给.排出管线。在射出用活塞ACC-A21的与 活塞211相对的下部壁上设有工作油排出口 215，其在那里连接向工 作油室218的工作油供给.排出管线。在射出用活塞ACC-A21的上部 壁216附近的侧壁上设有低压气体入口 214，其连接从气瓶a41向气 体室217的气供给.排出管线。根据活塞ACC20的在上述说明的结构， 本实施方式的油压装置103的油压回路的上述的动作成为可能。
图IO表示本发明的第2实施方式。如果参照图10，则作为与图 2~9所示的第1实施方式的要素部分相同或者同样的图10的要素部分，由同样的附图标记指定。第2实施方式的压铸机，以与上述的第 1实施方式的压铸机完全相同的目的构成，如果与第1实施方式进行 比较，则只有其油压装置203不同。即，关于模具101及射出油缸102， 与第1实施方式的完全相同。在图IO所示的油压回路中，第1实施方 式的活塞ACC20的射出用活塞ACC (储压器)-A21和高压上升用活 塞ACC (储压器)-B22,在第2实施方式中，分别被置换成分体的射 出用活塞ACC (储压器)-A321和高压上升用活塞ACC (储压器) -B322,这一点是第1实施方式和第2实施方式相互不同的。射出用活 塞ACC-A321和高压上升用活塞ACC-B322不是具有象第1实施方式 的活塞ACC20的那样的特殊的结构的储压器，而是具有已知的一般 的储压器的结构。
这样，通过将一体的活塞储压器(ACC)分成分体的两个的储压 器，在图10的第2实施方式中，射出用活塞ACC-A321和高压上升 用活塞ACC-B322的周围的油压系统也与第1实施方式的不同。在高 压上升用活塞ACC-B322的油压连接口和第6阀29之间设有第5阀 228，是与第l实施方式相同的，但向两个储压器321、 322的工作油 填充用的管线(从第8阀32开始的管线)51,与第5阀228和高压上 升用活塞ACC-B322之间的管线(配管)连接(M地点)。此管线51， 由于与第1实施方式同样，也与来自射出用活塞ACC-A321的工作油 出口的管线52连接着(N地点)，所以在管线51中，在M地点和N 地点之间设有止回阀37。止回阀37,防止了工作油从高压的高压上升 用活塞ACC-B322向低压的射出用活塞ACC-A321流入。
从高压的高压上升用活塞ACC-B322经第5阀228与第6阀29 的入口侧连接的管线53,如图10所示，与来自低压的射出用活塞 ACC-A321的工作油出口的管线52在P地点合流。因此，在低压的射 出用活塞ACC-A321上，由于有高压工作油经此管线53流入的可能 性，所以为了防止这种可能性，在管线52上，在N地点和P地点之 间具有止回阀38，防止了高压工作油向射出用活塞ACC-A321流入。 因为这样的结构，第2实施方式的第5阀228,通过比较图2和图10
29可知，成为与第1实施方式的第5阀28不同的结构，不是在OFF时 形成与油箱40连通的系统的结构，而是在OFF时成为关闭管线的结 构。
下面，对关于第2实施方式与第1实施方式的不同点的装置的动 作进行说明，在第2实施方式中，也由高压上升用活塞ACC-B322使 射出油缸102的活塞13在高压下起动，在短的行程内使活塞的速度上 升到高速，此时，第5阀228及第6阀29被设定成ON状态。然后， 仍然由行程传感器Sa46检测到活塞行程成为规定值，使活塞13前进 50~100mm左右，在进入了通常射出区域的位置使第5阀228处于 OFF。
高速上升用活塞ACC-B322的出口侧被关闭，但由于第6阀29 是ON状态，所以只由射出用活塞ACC-A321继续进行射出动作。由 于移动此活塞的气压低(气瓶a41的低压力，在此是例如约6MPa)， 所以铝(AL)熔融金属在向模具内的空腔12内流入的同时被冷却， 粘度上升，活塞13与AL熔融金属的阻力平衡而开始进行减速，在冲 击少的状态下填充结束(与第1实施方式同样)。这样，油压回路的动 作实质上是与第1实施方式同样的。其他的油压回路的动作，即直到 高速上升用活塞ACC-B322的起动为止的动作、升压用储压器ACC23 的动作、射出成形(铸造)后的使射出油缸102返回的活塞13的动作、 用于高速上升用活塞ACC-B322和射出用活塞ACC-A321的工作油室 的填充的动作等，与第1实施方式都是同样的。上述以外的第2实施 方式的结构，由于基本上与第1实施方式是同样的，所以为了避免重 复而省略说明。
图16以图解的方式表示驱动射出油缸102的本发明的第3实施方 式的油压装置303的油压回路，在油缸6的头室16H的连接口管线上， 以流体连通的方式设置了经控制射出速度的高速速度调整阀(第7阀) 31在高速射出用时可以排出大流量的射出用活塞储压器(ACC) 20。 一般地，圆筒状的射出用活塞储压器20，由在活塞储压器20内滑动 地进行往复运动 活塞211区分成两个室， 一方是收容工作油的工作油室218，另一方是收容气体的气体室217。向气体室217，从气泵供 给高压气体，推压活塞211，将工作油室的工作油向油压装置303的 油压回路，即在此是向射出油缸102的头室16H供给。在本实施方式 中，气体室217，如图16所示，分别经三个切换阀，即第1、第2、 第3切换阀75、 76、 77并列地与第1、第2、第3气瓶71、 72、 73 流体连通。在本实施方式的油压装置303中，如图16所示，射出油缸 102的头室16H,还经升压时间调整阀78和升压开闭阀(第11阀) 35而与升压用活塞储压器(ACC) 23流体连通。
射出油缸102的杆室16R的连接口管线，经油箱切换阀(第4阀) 27与油箱40流体连通，另外，经射出用切换阀(第3阀)26与泵压 供给口 55流体连通。另外，头室16H的连接口与射出用切换阀(第3 阀)26的另一个连接口连接。射出用切换阀(第3阀)26最好是具有 三个切换位置的电磁切换阀，如图16所示， 一侧的两个连接口分别与 射出油缸102的头室16H的连接口和杆室16R的连接口连接着，另一 侧的两个连接口分别与油箱40和泵压供给口 (油压泵的输出口 ) 55 连接着。
对图16所示的油压装置303的各阀进行说明。高速速度调整阀(第 7阀)31,最好是从全开位置到全闭位置可连续地改变开度的马达驱 动阀。升压时间调整阀78，最好是马达驱动式节流阀，可以连续地改 变开度而使流路的阻力变化，结果对升压时间进行调整。对于射出用 切换阀(第3阀)26，虽然已经进行了说明，但三个位置，如在图16 中图式地表示的那样，分别是流路闭锁位置、顺流路开位置、交叉流 路开位置。气瓶的第1、第2、第3切换阀75、 76、 77、升压开闭阀 (第11阀)35、油箱切换阀(第4阀)27，最好是可切换开和闭的电 磁式切换阀。
下面，对本实施方式的压铸机IOO及其油压装置303的动作进行 说明。压铸机IOO的整体的动作，由于与通常的压铸机是同样的，所 以进行概略的说明。首先，向柱塞套筒7供给AL熔融金属15，然后 以不降低熔融金属温度的方式不滞后地实施射出动作。首先，以低速
31由活塞13将熔融金属15向模具101的空腔12推压(低速射出阶段)。 此时的活塞13的驱动，在本实施方式中，也可以通过操作射出用切换 阀26地由油压泵(泵压供给口、可变泵或者定输出泵与流量控制阀的 组合)55向头室16H供给工作油来实施，或者在混合式压铸机中，也 可以由伺服马达(未图示)驱动增压器(未图示)地向射出油缸102 的头室16H供给工作油来实施，对于其他的压铸机，向射出油缸102 的头室16H供给工作油来实施也同样。通过活塞13移动了规定行程 后或活塞13到达到了规定位置，从低速射出阶段向高速射出阶段切 换。接着，使高速速度调整阀(第7阀)31动作，以高速驱动活塞13 (高速射出阶段)。在此高速射出阶段中，本发明的新颖的结构发挥作 用。在此高速射出阶段，空腔12内被熔融金属15填充。接着，关闭 高速速度调整阀(第7阀)31，同时，打开升压开闭阀(第11阀)35， 向头室16H导入升压用活塞储压器23的工作油，将空腔内的压力在 规定的时间内升压到规定压力(升压阶段)。接着，将规定压力保持规 定时间(加压保持阶段)。然后，取出产品(开模阶段)。以上是概略 的射出成形工序。
下面，对本实施方式的油压装置303的动作进行说明。在图16 所示的例子中，最好分别具有容量不同的三个气瓶。但是气瓶的数量， 也可以是三个以下(两个)或者三个以上(四个以上)。在本实施方式 中，为了更具体地说明，将压铸机定作为800吨级的。在此情况下， 射出用活塞储压器20的气体室容量，最好是10L(升)。在此情况下， 最好是射出油缸102的活塞头5的直径为150mm，射出油缸102的活 塞13的高速射出时的行程(高速行程)为200mm以上，射出用活塞 储压器20的蓄压(射出作动前的气体室217内压力)为18.6MPa。在 此情况下，与射出用活塞储压器20的气体室容量(10L)相对应，对 于三个气瓶的容量，最好是，第1气瓶71为10L,第2气瓶72为20L, 第3气瓶73为40L的容量。这样，三个气瓶的容量，最好是1: 2: 4。
在本实施方式中，由于具有包括三种容量的气瓶71、 72、 73，所 以作为推压射出用活塞储压器的气瓶的总容量，可以认为有8种组合(参照图17的表)。即，通过操作各气瓶带有的第1、第2、第3切换 阀75、 76、 77，能够实现此8种组合，这从图17的表中可以知道。 即，如果全部关闭三个切换阀75、 76、 77,则气瓶容量是0L，有效 的总气体容量是气体室217的容积IOL。同样地，如果只打开第1切 换阀75，则总气体容量是20L，如果全部打开第1、第2、第3切换 阀71、 72、 73，则总气体容量是气瓶总容量70L+气体室容量IOL， 成为80L。在800吨级的压铸机的例子中，对气瓶的8种总气体容量， 将表示特定的模具中的高速射出时的头室16H的压力降低的坐标图表 示在图18中(表示了高速射出行程中的压力降低)。图18，实际上也 可以通过使射出装置动作(空射)来求出，或者也可以通过计算(气 体的绝热膨胀变化)求出。由于气瓶的总气体容量越大，压力降低越 小，推压活塞杆4的平均压力越高，所以射出速度变高。
根据本实施方式，这是与铸造的模具的特性(空腔的容量和投影 面积) 一致地选择最佳的气瓶的组合(切换阀的开闭操作)，实现高速 射出速度，同时，利用因在高速射出时引起的气体的膨胀而产生的压 力降低(下降)进行自然减速来防止波动压等的发生的方法。
在实际的操作中，作为用于决定能够成形质量优良的铸造品的射 出速度、最终填充力(射出油缸头侧的油压PH)、保持压的方法， 最好如以下的那样实施试射。在此方法中，首先，为了避免对模具的 损伤，从低速(2m/sec左右)、低压(lOMPa左右)、保持压5MPa 左右开始射。由于如果射出速度低，则在填充过程中产生熔融金属凝 固、导致流动性差，所以如果确认铸造品且流动性不充分，则提高射 出速度。这时，如果最终填充力的设定值小(总气体容量少)。则由于 不能克服流动阻力，射出速度从中途开始比设定值低，所以在确认速 度的测量数据且降低显著的情况下，以提高最终填充力(增加总气体 容量)，高速射出速度自然减速，能够顺利地转移到升压、保持工序的 方式进行调整。在提高最终填充压而产生了毛刺的情况下则使之降低。 而且，如果在金属液流动性和毛刺方面没有问题。则提高保持压，避 免铸件气孔或收缩、冷隔缺陷的产生。另外，变更升压时间调整阀78的开度，对升压时间也进行调整。为了进一步改善质量，再次提高射 出速度，确认质量。
图23是表明本实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸102 的头室16H的压力)等的时间变化及当时的活塞杆、各阀等的状态的 图表。在图23中，PH表示头室16H的压力，Pm表示升压用活塞储 压器的保持压力。在图23中，低速射出阶段是时间tO tl之间，高速 射出阶段是时间tl t2之间，升压阶段是时间t2 t3之间，保持阶段是 时间t3 t4之间。在t2，从高速射出阶段向升压阶段的切换(即高速 速度调整阀(第7阀)31的切换(从所希望的开向闭)和升压开闭阀 (第11阀)35的切换(从闭向开))，通过检测出头室16H的压力(PH) 或者通过检测出活塞杆4的位置或者通过使用压力PH和活塞位置的 两者的检测值实施。对于活塞杆4的动作、各阀的动作等，由于如果 看图23就能充分地理解，所以省略详细的说明。
图19是本发明的压铸机100的油压装置的第4实施方式的系统 图。第4实施方式的油压装置403，相对于第3实施方式的油压装置 303，只是气瓶附近的结构不同。即，在图19的油压装置403的油压 回路中，图16的油压装置303的油压回路中的第1、第2、第3气瓶 71、 72、 73及第1、第2、第3切换阀75、 76、 77，被气瓶80和填充 力模式调整阀82置换。在油压装置403中，其他的结构基本上与图 16所示的第3实施方式的油压装置303是同样的。
对于本实施方式的压铸机及油压装置403的动作，由于只是其在 高速射出阶段的动作与第3实施方式的情况不同，所以只对与本实施 方式相关地作为不同点的高速射出时(阶段)的动作进行说明。在本 实施方式中，气瓶80的容量，由于是1种，所以通过使填充力模式调 整阀82的阀开度变化，使从气瓶80到射出用活塞储压器20的管路的 通过阻力变化，对气体相对于活塞211的推压力进行变化调整，由此 调整工作油向射出油缸102的头室16H的最终填充力(高速射出阶段 结束时的填充力)，抑制波动压的产生，填充力模式调整阀82，最好 是马达驱动式的节流阀。从图20到图22表示通过气体供给管线的节流阀(填充力模式调 整阀82 )进行的填充力模式变更的说明图。从图20到图22分别表示 高速射出速度为2、5、8(m/sec)的情况下的空射时的头室的压力(PH) (MPa)的时间变化(将此坐标图称为填充力模式)。作为参数，表示 阀开度分别为0.02m (实线)、0.003m (虛线)、O.OOlm (点划线)、 0.0002m(双点划线)的情况。从图20到图22，也可以根据理论计算求 出，或者也可以根据实际的空射求得。在从图20到图22中，在各射 出速度上，表示了由阀开度引起的头室压力(PH)的时间降低模式的不 同。头室压力(PH)的下降结束的点的压力是最终填充力。压力降低 越大，射出油缸102的活塞的驱动力的降低，即活塞的减速(填充力 的降低)越大，越能抑制波动压的发生。如果看图20~22，就可以知 道， 一度下降的射出油缸头压会再恢复，但在其恢复之前切换油压阀 (打开升压开闭阀35，关闭高速速度调整阀31)从高速射出阶段移向 升压阶段。从图20-22可知，只完成此动作的时间的余地是充分具有 的。
在本实施方式中，如图20到图22所示，由于将高速射出行程(高 速射出阶段的射出行程)、高速射出速度和填充力模式调整阀的阀开度 作为函数能够算出填充力模式，所以本实施方式的压铸机，最好具有 包括计算填充力模式的运算回路的自动控制装置。实际上，最好是如
果由自动控制装置的自动运算回路输入高速射出阶段中的射出行程、 高速射出速度及最终填充力就最终决定填充力模式调整阀82的阀开 度的结构。
即使在本实施方式中，也如在第3实施方式中已经叙述的那样通 过试射，实施决定最佳的阀开度的方法。在本实施方式中，以使填充 力模式调整阀82的阀开度从小值顺序增大的方式实施试射。在各试射 中，确认铸造品的质量，选定最佳的条件。
图24是表示第4实施方式中的射出速度及射出压力(射出油缸 102的头室16H的压力)等的时间变化及当时的活塞杆、各阀等的状 态的图表。图24基本上是与图23同样的图，符号、记号等是与图23相同的。图23中的第1、第2、第3切换阀75、 76、 77,在图24中 不存在，取而代之，表示了填充力模式调整阀82的时间的图表。在图 24中可知，填充力模式调整阀82，在铸造成形一开始就以一定的开度 被保持。
下面，对上述实施方式的效果及作用进行说明。根据本发明的第 1实施方式的压铸机能够期待以下的效果。
特别是，在能高速射出成形的压铸铸造法或者压铸机(铸造机械) 中，通过在不减小驱动(推压)射出油缸的活塞的压力的高压下起动 活塞，在活塞的规定的行程内切换成低压驱动，能减少模具的空腔中 的铝熔融金属的波动压的发生，防止毛刺的发生或金属液喷出。
再有，例如，即使在熔融金属的供液量上有偏差，也能够使现场 的铸造质量的偏差最少。
由于通过使用具有本发明的特殊结构的活塞储压器(ACC)，能 够避免因大型的阀及单向阀的开闭等产生的高速上升时的速度的不连 续性，确保连续性，所以能够生产更高质量的铸造品。
再有，通过由具有特殊结构的活塞储压器(ACC)紧凑地形成安 装空间，在成本方面也能够发挥优越性。
根据本发明的第2实施方式的压铸机能够期待以下的效果。
与第1实施方式同样，能够减少模具的空腔中的熔融金属的波动 压的发生，防止毛刺的发生和金属液喷出，还能够降低现场的铸造质 量的偏差。
根据本发明的第3实施方式的压铸机能够期待以下的效果。 特别是，在能高速射出成形的压铸铸造法或压铸机(铸造机械) 中，通过适当地选择多个气瓶的组合，利用通过气体的膨胀引起的驱 动工作油的压力下降，不用进行复杂的控制，就能够在起动时在高压 力下在短时间内使速度高速上升，在填充结束前使该压力下降到最佳 值，依靠因模具内熔融金属的流动阻力而产生的自然减速降低该高速 速度值，緩和填充结束时的沖击，进行高速射出成形，同时，抑制当 时的模具的空腔中的铝熔融金属的波动压的发生，防止毛刺的发生和金属液喷出或者金属液前头的跳跃。
例如，即使在熔融金属的供液量上有偏差，也能够抑制波动压的 发生，防止毛刺的发生和金属液喷出或者金属液前头的跳跃。
根据本发明的第4实施方式能够期待以下的效果。
通过在从气瓶向射出活塞储压器的气体供给管线上设置开度可变 化的节流阀来限制来自高速射出中的气瓶的气体供给量，引起压力下 降(即，通过在上述的实施方式中调整填充力模式调整阀的开度)，与 第l实施方式同样，能够减少模具的空腔中的熔融金属的波动压的发 生，防止毛刺的发生和金属液喷出或者金属液前头的跳跃，还能够降 低现场的铸造质量的偏差。
因为能够将气瓶减少到一个，所以能够降低油压装置的成本，因 此，能够降低压铸机的成本。
在上面记载的或者在附图中所示的实施方式的油压回路中，为了 容易理解说明，只记载了基本最低限度的结构要素，但也可以与装置 的功能、控制、配置等相应地追加所需要的阀、过滤器、传感器等结 构要素。
在上述的实施方式中，记载了铸造(熔融金属)的材料是铝，也 可以是铝以外的材料。
对于在本说明书以及例如图17、 18等中记载的数值，是为了说明 方便而使用的，本发明不被这些数值限定，例如，如果压铸机的型式 变化，则这些数值也可以改变。
上述的实施方式是本发明的例子，本发明不被上述实施方式限制， 其只由权利要求所述的事项规定，上述以外的实施方式也可以实施。
本发明通过参照按说明的目的选择的特定的实施方式进行了说 明，但不脱离本发明的基本思想及范围，能够实施多个修正方式，这 对本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种压铸机(100)，具有铸造成形产品的模具(101)；用于向上述模具(101)射出熔融金属(15)的射出油缸(102)；用于以高压推压上述射出油缸(102)的油压装置(103、203)；其特征在于，上述油压装置(103、203)具有向上述射出油缸(102)供给推压上述射出油缸(102)的活塞(13)的工作油的活塞储压器(ACC)(20)；用于开放、关闭从上述活塞储压器(ACC)(20)向上述射出油缸(102)的上述工作油的流动的射出油缸入口阀(31)，上述活塞储压器(ACC)(20)，具有高压的高速上升用活塞储压器(ACC-B)(22、322)和低压的射出用活塞储压器(ACC-A)(21、321)。
2. 如权利要求1所述的压铸机，其特征在于，上述射出油缸(102) 的活塞(13)，首先由上述高速上升用活塞储压器(ACC-B)(22、 322) 供给的高压的工作油压力推压，以高速射出速度动作，然后，上述高 速上升用活塞储压器(ACC-B) (22、 322)供给的工作油的压力被断 开，同时，由上述射出用活塞储压器(ACC-A) (21、 321)供给的低 压的工作油的压力推压而动作。
3. 如权利要求1或2所述的压铸机，其特征在于， 上述高速上升用活塞储压器(ACC-B)(22)，其中具有分离.形成气体室(227 )和工作油室(228 )且在该高速上升用活塞储压器 (ACC-B)内往复移动的ACC-B活塞(221);和固定在上述ACC-B 活塞(221)上且向该工作油室侧伸展并贯通上述高速上升用活塞储压 器(ACC-B)的工作油室侧的端壁(226)地伸展的突起部(222)，上述射出用活塞储压器(ACC-A)(21)，其中具有分离.形成气体 室(217)和工作油室(218)且在该射出用活塞储压器(ACC-A)内 往复移动的ACC-A活塞(211)，上述突起部(222)，贯通上述射出用活塞储压器(ACC-A)(21) 的上述气体室侧端壁(216 )，进入到上述射出用活塞储压器(ACC-A ) (21)的上述气体室(217 )内，能够可分离地与上述ACC-A活塞(211 ) 接触进行推压。
4. 如权利要求3所述的压铸机，其特征在于，上述高速上升用活 塞储压器(ACC-B) (22)和上述射出用活塞储压器(ACC-A) (21) 以一体的方式形成。
5. 如权利要求1至4中的任一项所述的压铸机，其特征在于，还 具有用于在熔融金属射出成形后在规定的时间内且以规定压力加压保 持上述模具内的熔融金属的升压用储压器(23)。
6. 如权利要求1至5中的任一项所述的压铸机，其特征在于，上 述射出油缸入口阀(31)能够调整从上述活塞储压器(ACC)(20) 向上述射出油缸(102)流动的上述工作油的流量。
7. 如权利要求1至6中的任一项所述的压铸机，其特征在于，还 具有用于检测出上述射出油缸(102)的上述活塞(13)的行程的行程 传感器(46)。
8. 如权利要求7所述的压铸机，其特征在于，由上述行程传感器 (46)控制熔融金属(15)的射出。
9. 如权利要求1至8中的任一项所述的压铸机，其特征在于，上 述泵能够向上述射出油缸(102)及上述活塞储压器(ACC) (20)供 给工作油。
10. 如权利要求1至9中的任一项所述的压铸机，其特征在于， 上述高速上升用活塞储压器(ACC-B) (22、 322)的初期状态的压力 被设定为14 21MPa，上述射出用活塞储压器(ACC-A)(21、 321) 的初期状态的压力被/没定为5 12MPa。
11. 一种压铸铸造法，其特征在于，使用压铸机(IOO)，所述压 铸机(100)具有铸造成形产品的模具(101);用于向上述模具(101)射出熔融金属(15)的射出油缸(102);用于以高压推压上述射出油缸(102)的油压装置(103、 203)， 上述油压装置(103、 203)具有将推压上述射出油缸(102)的活 塞(13)的工作油向上述射出油缸(102)供给的活塞储压器(ACC) (20);和用于开放、关闭从上述活塞储压器(ACC) (20)向上述射 出油缸(102)的上述工作油的流动的射出油缸入口阀(31)，上述活塞储压器(ACC) (20)具有高压的高速上升用活塞储压 器(ACC-B) (22、 322)和低压的射出用活塞储压器(ACC-A ) (21、 321 )，在此压铸铸造法中具有从上述高速上升用活塞储压器(ACC-B) (22、 322)向上述射出 油缸(102)供给高压的工作油以推压上述射出油缸(102)的上述活 塞(13)并射出熔融金属的高压射出工序；在断开从上述高速上升用活塞储压器(22、 322)向上述射出油缸 (102)的工作油的同时，从上述射出用活塞储压器(21、 321)向上述 射出油缸(102)供给低压的工作油以推压上述射出油缸(102)的上 述活塞(13)并继续射出熔融金属的低压射出工序。
12. 如权利要求11所述的压铸铸造法，其特征在于，上述压铸机 (100)的上述油压装置(103、 203)，还具有用于在规定的时间内且以 规定压力加压保持上述模具(101 )内的熔融金属的升压用储压器(23 )，在此压铸铸造法中还具有在由上述高速上升用活塞储压器(22、 322)和上述射出用活塞储压器(21、 321)进行的熔融金属的射出结 束后，由上述升压用储压器(23)继续对熔融金属进行加压的工序。
13. 如权利要求11或12所述的压铸铸造法，其特征在于，上述 压铸机(100)的上述油压装置(103、 203)还具有泵，在此压铸铸造法中还具有在上述高压射出工序及上述低压射出工 序之前，从上述泵向上述射出油缸(102)供给工作油，使上述射出油 缸(102)的上述活塞(13)前进的工序。
14. 如权利要求11至13中的任一项所述的压铸铸造法，其特征 在于，上述压铸机(100 )的上述油压装置(103、 203 )还具有用于检测 出上述射出油缸(102)的上述活塞(13)的行程的行程传感器(46),分别基于上述行程传感器(46)检测到的上述活塞(13)的行程， 开始上述高压射出工序和上述低压射出工序。
15. —种压铸机(100)，具有 铸造成形产品的模具(101);射出油缸(102)，该射出油缸(102)是用于通过使其自身具有的 活塞(13 )移动向上述模具(101 )射出熔融金属(15 )的射出油缸(102 ), 具有一向那里供给工作油就由此能使上述活塞(13 )向上述模具(101) 前进的头室(16H)和一向那里供给工作油就由此能使上述活塞(13) 远离上述模具(101)地后退的杆室(16R);用于向上述射出油缸(102)供给工作油的油压装置(303);其特征在于，上述油压装置(303)具有射出用活塞储压器(ACC) (20)，该射出用活塞储压器(ACC) (20)是向上述射出油缸(102)供给推压上述射出油缸(102)的上述 活塞(13)的工作油的射出用活塞储压器(ACC) (20)，具有收容作 油的工作油室(218 )和收容气体的气体室(217 ),且上述工作油室(218 ) 和上述气体室(217)被流体气密地分隔；用于控制、关闭从上述活塞储压器(ACC)(20)向上述射出油 缸(102 )的头室(16H)的上述工作油的流动的高速速度调整阀(31);在上述活塞储压器(ACC) (20)的上述气体室(217)上，以能 够经各自的切换阀(75、 76、 77)进行流体连通的方式并列地设置多 个气瓶(71、 72、 73)。
16. 如权利要求15所述的压铸机，其特征在于，上述多个气瓶有 三个，三个上述气瓶的内容量之比是l: 2: 4。
17， 一种压铸机(IOO)，具有 铸造成形产品的模具(101);射出油缸(102)，该射出油缸(102)是用于通过使其自身具有的 活塞(13 )移动向上述模具(101 )射出熔融金属(15 )的射出油缸(102 )，具有一向那里供给工作油就由此能使上述活塞(13 )向上述模具(101) 前进的头室(16H)和一向那里供给工作油就由此能使上迷活塞(13) 远离上述模具(101)地后退的杆室(16R);用于向上述射出油缸(102)供给工作油的油压装置(303)，其特征在于，上迷油压装置(403)具有射出用活塞储压器(ACC) (20)，该射出用活塞储压器(ACC) (20)是向上述射出油缸(102)供给推压上述射出油缸(102)的上述 活塞(13)的工作油的射出用活塞储压器(20),具有收容工作油的工 作油室(218)和收容气体的气体室(217)，且上述工作油室(218) 和上迷气体室(217)被流体气密地分隔；用于控制、关闭从上述射出用活塞储压器(20)向上述射出油缸 (102 )的上述头室(16H )的上述工作油的流动的高速速度调整阀(31);在上述射出用活塞储压器(20)的上述气体室(217)上，以能够 经填充力模式调整阀(82)进行流体连通的方式设置的至少一个气瓶 (80),上述填充力模式调整阀(82 ),是以其开度能够改变的方式设定的， 通过调整上述填充力模式调整阀(82)的开度，能够调整向上述射出 油缸(102)的工作油的填充力。
18. 如权利要求17所述的压铸机，其特征在于， 上述压铸机还具有自动控制装置，上述自动控制装置具有用于将上述射出油缸(102 )的高速射出行 程和高速射出速度作为参数来选定填充力模式的运算回路，以与由上述运算回路选定的填充力模式一致的方式调整上述填充 力模式调整阀(82)的开度。
19. 如权利要求15至18中的任一项所述的压铸机，其特征在于， 上述油压装置(303、 403)还具有用于与上述射出油缸(102)的上述头室(16H)流体连通且在熔 融金属的射出填充后，将上述模具内的熔融金属升压，进而在规定的 时间内且以规定压力进行加压保持的升压用储压器(23);设置在上述升压用储压器(23)和上述射出油缸(102)之间，开 放、断开从上述升压用储压器(23)向上述射出油缸(102)的工作油 的流动的升压开闭阀(35);通过在上述升压用储压器(23)和上述射出油缸(102)之间相对 于上述升压开闭阀(35)串联地设置且使其开度变化来调整射出的熔 融金属的升压时间的升压时间调整阀(78)。
20. 如权利要求15至19中的任一项所述的压铸机，其特征在于， 上述油压装置(303、 403)还具有与上述射出油缸(102)的上述头室(16H)及上述杆室(16R) 流体连通的油压泵；设置在上述油压泵和上述射出油缸(102 )之间，对将来自上述油 泵的工作油的流动向上述射出油缸(102)的上述头室(16H)导入或 者向上述杆室(16R)导入进行切换的射出用切换阀(26)。
21. —种压铸铸造方法，是使用权利要求15所述的压铸机的压铸 铸造方法，其特征在于，具有以低速推压上述射出油缸(102)内的熔融金属(15)的低速射出 阶段；以高速推压上述射出油缸(102)内的熔融金属(15)向上述模具 (101)内射出的高速射出阶段， 上述高速射出阶段具有从上述多个气瓶(71、 72、 73)中选定与射出填充力相应地使用 的气瓶的选定工序；打开在上述选定工序中选定的气瓶的上述切换阀的工序。
22. 如权利要求21所述的压铸铸造方法，其特征在于，上迷压铸 机具有三个气瓶，三个上述气瓶的内容量之比是l: 2: 4，在上迷选定工序中，气瓶的组合有8种。
23. —种压铸铸造方法， 是使用权利要求17所述的压铸机的压铸铸造方法，其特征在于，具有以低速推压上述射出油缸(102)内的熔融金属(15)的低速射出 阶段；以高速推压上述射出油缸(102)内的熔融金属(15)向上述模具(101) 内射出的高速射出阶段， 上述高速射出阶段具有与高速射出速度和射出填充力相应地设定上述填充力模式调整阀 (82)的开度的开度设定工序。
24. 如权利要求23所述的压铸铸造方法，其特征在于，上述压铸 机还具有自动控制装置，该自动控制装置具有用于将上述射出油缸(102) 的高速射出行程、高速射出速度和最终填充力作为参数决定上 述填充力模式调整阀的开度的运算回路，上迷开度设定工序具有由上述运算回路决定上述填充力模式调整 阀(82)的开度的步骤。
25. 如权利要求21至24中的任一项所述的压铸铸造方法，其特 征在于，上述油压装置(303、 403)还具有用于与上述射出油缸(102)的上述头室(16H)流体连通且在熔 融金属的射出填充后，将上迷模具内的熔融金属升压，进而在规定的 时间内且以规定压力进行加压保持的升压用储压器(23);设置在上述升压用储压器(23)和上述射出油缸(102)之间，开 放、断开从上述升压用储压器(23)向上述射出油缸(102)的工作油 的流动的升压开闭阀(35);通过在上述升压用储压器(23)和上述射出油缸(102)之间相对 于上述升压开闭阀(35)串联地设置且使其开度改变来调整射出的熔 融金属的升压时间的升压时间调整阀(78);与上述射出油缸(102)的上述头室(16H)及上述杆室(16R) 流体连通的油压泵；设置在上述油压泵和上述射出油缸(102 )之间，对将来自上述油 压泵的工作油的流动向上述射出油缸(102)的上述头室(16H)导入 或者向上述杆室(16R)导入进行切换的射出用切换阀(26)，在上述低速射出阶段，工作油由上述油压泵向上述射出油缸(102 ) 的上述头室(16H)供给，使上述射出油缸(102)的上述活塞(13)向上述模具(101)前进，上述高速射出阶段还具有控制上述高速速度调整阀(31)的开度 的工序，在上述高速射出阶段结束后实施升压阶段， 上述升压阶段具有关闭上述高速速度调整阀(31)的工序； 打开上述升压开闭阀(35)的工序；在上述升压开闭阀(35)打开的状态下保持到成为规定压力的工序。
全文摘要
提供减少波动压的发生并防止毛刺的发生和熔融金属喷出，进而使现场的铸造质量的偏差最少的压铸机。压铸机具有铸造成形产品的模具(101)、用于向模具射出熔融金属(15)的射出油缸(102)、用于以高压推压射出油缸的油压装置(103)。油压装置具有向射出油缸供给推压射出油缸(102)的活塞(13)的工作油的活塞ACC(20)和射出油缸入口阀(31)。活塞ACC具有高压的高速上升用活塞储压器(22、322)和低压的射出用活塞储压器(21、321)。
文档编号B22D17/32GK101557893SQ20078003767
公开日2009年10月14日 申请日期2007年10月11日 优先权日2006年10月25日
发明者内田正志, 冈崎芳纪, 平泉一城 申请人:宇部兴产机械株式会社