CN100411773C

CN100411773C - 压铸机

Info

Publication number: CN100411773C
Application number: CNB2006100802012A
Authority: CN
Inventors: 谷口吉哉
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2006315050A; JP4669733B2; CN1861293A; US7316259B2; US20060255095A1

Abstract

本发明的压铸机具有注射用电动伺服电机，能够应答性良好、可靠地取得高速注射工序中的高速注射速度。作为注射推杆的前进用驱动源，在具备电动伺服电机与油压驱动源的结构中，只在注射工序中的高速注射工序中，将油压驱动源的前进驱动力加在注射螺杆上。

Description

压铸机

技术领域

本发明涉及一种通过注射推杆的前进向模具内注射·填充熔融金属的压铸机。

背景技术

向模具内腔内注射·填充熔融金属材料得到产品的压铸机是众所周知的，在这种压铸机中，将通过熔解炉熔融的金属材料(例如，AI合金、Mg合金等)以每次的注料量为桶计量并汲上来，汲上来的熔融金属(熔融金属材料)注入注射筒内，将其通过注射推杆的前进运动注射·填充到模具内腔内。

压铸机的注射工序由低速注射工序和高速注射工序构成，高速注射工序需要比注塑成形机的注射速度快1个量级左右的高速的注射速度向模具内注射·填充熔融金属。因此，作为注射的驱动源，一直以来，一般使用比较大型的油压驱动源，由于以这样的油压驱动源作为注射驱动源，所以开合模或脱模的驱动源也为油压驱动源的油压式压铸机，一直以来都成为压铸机的主流。

可是，油压式的压铸机，由于担心油引起的污损，所以近来对清洁的电动式压铸机的需求提高，这种电动式的压铸机，例如在特开2000-84654号公报(专利文献1)、特开2001-1126号公报(专利文献2)上记载的技术是众所周知的。在这些专利文献所示的技术中，具备注射用电动伺服电机和作为在升压·保压工序中使用的油压驱动源的蓄压器，注射工序的低速注射工序和高速注射工序只通过注射用电动伺服电机的驱动力来实行，升压工序合并注射用电动伺服电机与蓄压器的驱动力来实行，升压工序后续的保压工序只通过蓄压器的驱动力来实行，或者升压·保压工序只通过蓄压器的驱动力来实行。

在上述的专利文献1、2所示的技术中，以注射工序(低速注射工序及高速注射工序)的驱动源作为电动伺服电机，由于只在升压·保压工序利用油压驱动源的力，所以油压系统能小型化，能实现比较清洁的压铸机，在升压时还可以很容易地输出较大的压力。可是，专利文献1、2所示的技术，由于只通过电动伺服电机的功率取得高速注射工序中的高速注射速度，所以为了实现注射速度高速化有一定的限制，且为了确保注射速度电动伺服电机也需要比较大型的电机。

发明内容

本发明就是鉴于上述的点而提出的，目的在于提供一种具有注射用电动伺服电机的压铸机，能实现应答性好、有效地取得高速注射工序中的高速注射速度。

为了实现上述目的，本发明的注射推杆前进用驱动源具备电动伺服电机和油压驱动源的结构，只在注射工序中的高速注射工序中，将油压驱动源的前进驱动力加在注射推杆上。

在使注射推杆的前进后退用驱动源为电动伺服电机的压铸机中，只在电动伺服电机的输出中难于实现的不是增压(升压)的压力，而是高速注射工序中的高速注射速度。在本发明中，在具有作为注射推杆的主要驱动源的电动伺服电机和作为注射推杆的前进方向的副驱动源的油压驱动源的结构中，在注射工序中的高速注射工序中，由于使油压驱动源的能量一下子释放出来，使注射推杆高速前进，所以能应答性好、有效地取得高速的注射速度。因而，能在短时间内有效地向模具内注射·填充熔融金属，能实现铸造产品的高品质化。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的压铸机的主要注射总系统的主要部位立体图。

图2是简化表示本发明一实施方式的压铸机的注射总系统的功能结构的说明图。

图3是简化表示本发明一实施方式的压铸机的注射总系统的功能结构的说明图。

图4是简化表示本发明一实施方式的压铸机的注射总系统的功能结构的说明图。

图5是简化表示本发明一实施方式的压铸机的注射总系统的功能结构的说明图。

图6是表示与本发明的一实施方式的压铸机中的注射总系统的动作相关的工序、速度设定值和压力设定值的关系的说明图。

图7是简化表示本发明的一实施方式的压铸机中的注射系统、开合模系统、脱模系统的结构的说明图。

图中：

1主基座盘 2注射总系统用的基座部件 3保持座

4固定装模板 5支撑部件 6移动体 7导向杆

8注射用电动伺服电机 9滚珠螺杆 10螺母体

11旋转传动系统 12ACC(蓄压器) 13油压缸

13a第1油室(前进用油室) 13b第2油室 14油压缸

15注射筒 15a熔融金属注入口 21控制阀

22冷却器 23油箱 24油压泵 25、29止回阀

26、27、28油路 30压力传感器 31垫块

41固定侧模具 42动装模板 43可动侧模具

44内腔 45金属材料 46脱模部件

47脱模销 51伺服驱动 52滚珠螺杆机构

53编码器 61伺服驱动器 62开合模用电动伺服电机

63滚珠螺杆机构 64肘杆机构 65编码器

71伺服驱动器 72脱模用电动伺服电机 73滚珠螺杆机构

74编码器 81系统控制器

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明一实施方式(以下记作本实施方式)的压铸机的主要注射总系统的主要部位立体图。

在图1中，1是主基座盘，2是安装在主基座盘1上的注射总系统用基座部件，3是安装在基座部件2上的保持座，4是安装在主基座盘1上的固定装模板，5是保持在固定装模板4等上的支撑部件，6是为使在基座部件2上可以前进后退而设置的移动体，7是在保持座3与支撑部件5之间架设的、引导移动体6前进后退的多根导向杆，8是安装在保持座3上的一对注射用电动伺服电机，9是可以旋转地保持在保持座3上、通过由带轮、皮带构成的旋转传动系统11传递对应的电动伺服电机8的旋转的一对滚珠螺杆，10是与对应的滚珠螺杆9一起构成滚珠螺杆机构、在与对应的滚珠螺杆9螺纹连接的同时，将其端部固定在移动体6上的螺母体，12是装载在移动体6上、与移动体6一起移动的增压用的一对蓄压器(以下记作ACC)，13是与移动体6一体化的、兼作活塞体的注射推杆14在其内部可以前进后退的油压缸，15是安装在固定装模板4上、注射推杆14的前端侧在其内部可以前进后退的注射筒，15a是设置在注射筒15上的熔融金属的注入口。

在本实施方式中，一对电动伺服电机8的旋转力通过旋转传动系统11传递到滚珠螺杆机构的滚珠螺杆9上使滚珠螺杆9旋转，由此，通过使螺纹连接在滚珠螺杆9上的滚珠螺杆机构的螺母体10在轴向前进后退，使油压缸13随移动体6一起移动，实现注射推杆14前进后退。另外，在一对ACC12内蓄积压缩的压力油通过控制阀输送入油压缸13的前进用油室内，给予注射推杆14前进方向的力(增压压力)。再者，本实施方式的滚珠螺杆机构的滚珠螺杆9直径约100mm，其导程使用20mm或其以上的，由此，滚珠螺杆9每旋转1次的螺母体10在轴向移动距离某种程度地变大，即某种程度地确保滚珠螺杆9每旋转1次的注射推杆14的前进后退速度。另外，在本实施方式中，设置2组电动伺服电机8和滚珠螺杆机构，合并2个电动伺服电机8的输出使移动体6(注射推杆14)沿轴向移动，因此能得到较大的推力。

接着，用图2～图5说明本实施方式的压铸机的注射总系统的油压系统的构成和注射总系统的动作。图2～图5是简化表示本实施方式的压铸机的注射总系统的功能结构的图，在图2～图5中，对于与图1的构成要件相同的构成要件标以相同符号。

在图2～图5中，21是配置在连接2个ACC12与油压缸13的第1油室(前进用油室)13a的油路上、具备换向功能和流量控制功能的控制阀，22是配置在连接控制阀21与油箱23的油路上的冷却器，24是配置在连接油箱23与油压缸13的第2油室13b的油路上的小容量油压泵，25是配置在连接油压泵24与油压缸13的第2油室13b的油路26上的止回阀，27是连接油路26的止回阀25靠下游侧与连接油压缸13的第1油室13a和控制阀21的油路28的油路，29是配置在油路27上的止回阀，30是配置在油路28上的压力传感器。

在本实施方式中，ACC12、控制阀21、止回阀25、29、压力传感器30搭载在移动体6上以便与移动体6成为一体移动，冷却器22、油箱23、泵24固定配置。之所以做成这样的构成，是因为ACC12与油压缸13之间的油路长度变短，油压驱动的应答性良好，为了尽可能地降低管路损失，通过将油压回路(的一部分)一体地装入移动体6内，相比将油压回路系统与移动体6分体的结构，整体结构能大幅度地简化。

在注射前的状态中，在油压缸13内，注射推杆14处于最后位置上，控制阀21处于中立位置，在ACC12的油室内贮存规定量、规定压力的压力油，此时ACC12的气体室内的气体通过油的压力压缩、升压。另外，包括注射前的状态在内，除了小量的油输入油压缸13的第2油室13b的工序之外，油压泵24处于停止状态。另外，在注射前的状态中，螺母体13(即移动体6)置于最后的位置上。

在这种状态中，当到达注射工序的开始时间时，基于来自掌控机器整体的控制的系统控制器的指令，电动伺服电机8在规定方向上且以在低速注射工序设定的速度旋转驱动，由此，移动体6、油压缸13、注射螺杆14随滚珠螺杆机构的螺母体10一起以低速(不足1m/sec的速度，在本实施方式中例如设定为0.52m/sec)前进驱动。即，在低速注射工序中，电动伺服电机8通过沿位置轴的速度反馈控制来驱动控制，由此，进行低速注射工序，注射筒15内的熔融金属填充到模具流道部，还排出模具内腔内的空气。并且，系统控制器根据来自附加在电动伺服电机8上的编码器的输出，识别移动体6的前进位置，在只前进在低速注射工序设定的距离的时间内，注射工序切换为高速注射工序。再者，图2表示低速注射工序完成时的状态。

当达到高速注射工序的开始时间时，系统控制器相对电动伺服电机8获得与低速注射工序相同的动作，如图3所示，控制阀21切换为图示下位置。由此，贮存在ACC12内的压力油，由于压缩、升压的气压，通过控制阀21快速输入注射缸13的第1油室(前进用油室)13a内，注射推杆14相对移动体6高速(1m/sec以上的速度，在本实施方式中设定为例如7.48m/sec)前进驱动，此时，油压缸13的第2油室13b通过油路26、止回阀29、油路27，输入注射缸13的第1油室13a内。在该高速注射工序中，由于电动伺服电机8与低速注射工序相同以0.52m/sec前进驱动移动体6，所以在高速注射工序中，注射推杆14以8.0m/sec的高速前进驱动，由此，熔融金属快速注射·填充入模具内腔内。并且，系统控制器根据来自附加在电动伺服电机8上的编码器的输出，识别移动体6的前进位置，在只前进在高速注射工序设定的距离的时间内，完成高速注射工序，工序切换为增压工序。再者，图3表示高速注射工序完成时的状态，在图3中，31表示抵接在注射推杆14前端上的注射筒15内的垫块。

当进入增压工序时，系统控制器将电动伺服电机8由沿注射工序中的位置轴的速度反馈控制，切换为沿时间轴的压力反馈控制。再者，说明书中所说的增压工序指相当于上述专利文献1、2中的升压·保压工序的工序，相当于注塑成形中的保压工序。在这种增压工序中，系统控制器使控制阀21维持在图3状态，使电动伺服电机8为压力反馈控制，使电动伺服电机8输出与在增压工序设定的增压压力一致的压力。通过该增压工序，从注射推杆14通过垫块31对模具内开始固化的金属给予较大的压力(例如最大为50ton左右)，伴随金属的固化·收缩，注射推杆14从图3的状态只少量微速前进。并且，系统控制器基于时间监测，当识别出增压工序完成时间时，将工序切换为冷却工序。

再者，在本实施方式中，上述增压工序，压力设定为多段，以多段的压力反馈控制实行，由此，能够实现对精致、精品铸造有很大贡献的增压动作。

在冷却工序中，系统控制器在控制阀21为图3的状态(控制阀21在图示下位置的状态)中，在前进方向上通过沿位置轴的速度反馈控制来驱动控制电动伺服电机8，使移动体6前进。通过该移动体6的前进，注射推杆14受到前进方向的力，但由于垫块31抵接在注射推杆14的前端，所以注射推杆14不能前进，相反抵抗油压并后退。由此，如图4所示，注射缸13的第1油室13a内的压力油通过控制阀21，返回ACC12的油室内，伴随之ACC12的气体室内的气体压缩·升压。并且，在ACC12的油室内贮存规定量·规定压力的压力油(贮存在上述高速注射工序需要的压力油)的时间内，系统控制器如图5所示，控制阀21切换至图示上位置。然后，系统控制器驱动控制油压泵24，将相当于在高速注射工序中从油压缸13的第2油室13b流出的油的量的油，从油压泵24输入油压缸13的第2油室13b。随之，相当于在高速注射工序中从油压缸13的第2油室13b流出的油的量的油，通过控制阀21、冷却器22返回油箱23。并且，在油压缸13内，在注射推杆14至最后位置的时间内，系统控制器使油压泵24停止的同时，将控制阀21切换至中立位置，再使电动伺服电机8停止，等待冷却工序的结束时间。此时，注射推杆14的前端为抵接在垫块31上的状态。

这里，在上述的冷却工序中，从油压泵24向油压缸13的第2油室13b补充的油量，例如在2个ACC12内贮存的油量为1.3升的场合，为0.6升左右的较小量，因此，油压泵24可以做成非常小的容量的同时，也使冷却器小型化，可以实现大量节省能源。另外，关于油箱23由于也可以大幅度小容量化，在这点上也对油压回路系统的小型化做出贡献。

当冷却工序结束时，系统控制器如后述那样进行开模工序，并与该开模动作同步在前进方向通过沿位置轴的速度反馈控制来驱动控制电动伺服电机8，使移动体6前进。并且，由此将通过注射推杆14推压垫块31的垫块推压工序与开模同步进行。

在垫块推压工序完成后的适宜的时间内，系统控制器进行使注射推杆14后退的工序，在后退方向通过沿位置轴的速度反馈控制来驱动控制电动伺服电机8，使移动体6后退。并且，在移动体6后退到最后位置的时间内，系统控制器使电动伺服电机8停止。

图6是表示与上述的注射总系统的动作关联的工序、速度设定值和压力设定值的关系的图。在图6中，除高速注射工序和增压工序，速度设定值是用于对电动伺服电机8进行速度反馈的设定值，高速注射工序中对电动伺服电机8的速度设定值，与低速注射工序中的设定值一致。另外，压力设定值为仅用于增压工序进行压力反馈的设定。

图7是简化表示本实施方式的压铸机的注射系统、开合模系统、脱模系统的结构的图。

在图7中，41是装载在固定装模板4上的固定侧模具，42是被无图示的连接杆导向可以前进后退的可动装模板，43是装载在可动装模板42上的可动侧模具，44是以合模状态的两模具41、43形成的内腔，45是填充入内腔44等内的金属材料，46是相对可动装模板42可以相对地前进后退的脱模部件，47是与脱模部件46一体的脱模销。

另外，51是分别驱动控制注射用各电动伺服电机8的一对伺服驱动器，52是将注射用各电动伺服电机8的旋转分别变换为直线运动、来使移动体6及注射推杆14前进后退的一对滚珠螺杆机构，53是在注射用各电动伺服电机8上分别设置的、输出检测信号S1、S2的编码器。

另外，61是驱动控制开合模用电机的伺服驱动器，62是开合模用电动伺服电机，63是将开合模用的电动伺服电机62的旋转变换为直线运动的滚珠螺杆机构，64是接受滚珠螺杆机构63的直线运动伸张或折叠驱动、来使可动装模板42前进或者后退的肘杆机构，65是在开合模用电动伺服电机62上设置、输出检测信号S3的编码器。

另外，71是分别驱动控制脱模用电机的一对伺服驱动器，72是脱模用的一对电动伺服电机，73是将脱模用的各电动伺服电机71的旋转分别变换为直线运动、来使脱模部件46及脱模销47前进后退的一对滚珠螺杆机构，74是在脱模用各电动伺服电机71上分别设置的、输出检测信号S4、S5的编码器。

另外，81是掌控压铸机整体的控制、接受各检测信号S1～S5等、相对各伺服驱动器输出指令信号D1～D5、控制注射系统、开合模系统、脱模系统的动作的系统控制器。

如图7所示，本实施方式的压铸机，如前所述除在注射系统的一部分上搭载油压回路之外，作为电动式机器而构成，由此能实现油污损尽可能地少的清洁的机器。另外，系统控制器81监测机器整体的状态，监测可动装模板42的位置和注射推杆14的位置，如上述那样使垫块推出工序与开模同步进行，相互间速度相等，进行垫块推出和开模，因此能有效地从金属材料44的固定侧模具41侧脱模，金属材料44只以有效地粘附在可动侧模具43侧的状态，进行开模。

另外，虽然在垫块推压工序中要求较大的力，但在本实施方式中，由于注射系统做成双电动电机方式，所以即使各注射用电动伺服电机8不是大容量的，也能较容易地得到要求的垫块31的挤压力。这在脱模动作中也同样，粘附在可动侧模具43上的金属材料44的顶出要求较大的力，但在本实施方式中，由于脱模系统为双电动电机方式，所以即使各脱模用电动伺服电机72不是大容量的，也能很容易地取得要求的顶出力。

Claims

1. 一种压铸机，具备模具和注射推杆，通过注射推杆的前进将熔融金属注射·填充在模具内，其特征在于，包括：

可作为能按不到1m/sec的前进速度驱动注射推杆的第1驱动源使用的电动伺服电机；以及可作为能按1m/sec以上的前进速度驱动注射推杆的第2驱动源使用的油压驱动源；在所述油压驱动源上使用蓄压器，在注射工序的低速注射工序中，仅通过所述电动伺服电机的驱动力驱动所述注射推杆前进，在注射工序的高速注射工序中，通过所述油压驱动源的驱动力和所述电动电机的驱动力驱动所述注射推杆前进。

2. 根据权利要求1所述的压铸机，其特征在于：

上述油压驱动源，与通过上述电动伺服电机的驱动力而前进或后退的移动体一体地前进或后退。

3. 根据权利要求1所述的压铸机，其特征在于：

将上述电动伺服电机的旋转变换为直线运动的滚珠螺杆机构的滚珠螺杆的导程为20mm或其以上。