JP2008272812A - 金型鋳造機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で伝達効率の良い上型昇降機構を備えた金型鋳造機を提供する。
【解決手段】ＡＣサーボモータ１６によりナット部材３１を回転させ、ナット部材３１内に螺合されている昇降ネジ軸１５を上下動させて上型を昇降させる構成の金型鋳造機において、ＡＣサーボモータ１６の中空状の出力軸１６ｂの下端にナット部材３１を同軸状に連結するとともに、ナット部材３１内から立ち上がる昇降ネジ軸１５を出力軸１６ｂ内およびＡＣサーボモータ本体１６の中空孔１６ｃ内を通して立設させて構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、金型鋳造機に関するものである。

従来、低圧金型鋳造機における上型の昇降機構として、一般的には油圧シリンダが用いられているが、特許文献１に開示されているように、ＡＣサーボモータの回転運動をタイミングベルトとプーリーを介してホルダーに伝え、ホルダーに設けられたナットに螺合されているボールネジを上下運動させて金型を開閉できるように構成したものがあり、また、特許文献２に開示されているように、電動モータの回転力を歯車機構を介して昇降軸に伝達して上下方向の移動に変換できる構造のものがある。
特開２００５−１６１３３３号公報 特開２００３−７１５５４号公報

上記特許文献１あるいは特許文献２に開示されている低圧金型鋳造機における上型昇降機構では、油圧シリンダを用いない構造であるため、油圧ユニットが不要で、廃油が出ないために環境保全に適応した構造であるが、特許文献１の構造では、ＡＣサーボモータの回転運動を、タイミングベルト，プーリーで構成される減速機構を介して伝達する構造であるため、部品点数も多く、減速機構が大型化し、また伝達効率が悪くなってしまうという問題点があった。
また、特許文献２に開示されている構造においても、歯車機構を介して電動モータの回転力を伝達するものであるため、歯車機構の分だけ装置が大型化して伝達効率が悪いという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、伝達効率が良く、部品点数も少なくなって機構全体が小型化し、省スペース化できる金型鋳造機を提供せんことを目的とし、その請求項１は、ＡＣサーボモータによりナット部材を回転させ、該ナット部材内に螺合されている昇降ネジ軸を上下動させて上型を昇降させる構成の金型鋳造機において、前記ＡＣサーボモータの中空状出力軸の下端に前記ナット部材を同軸状に連結するとともに、該ナット部材内から立ち上がる前記昇降ネジ軸を前記中空状出力軸内およびＡＣサーボモータ本体の中空孔内を通し立設させたことである。

また、請求項２は、前記ＡＣサーボモータは、０〜９５０ｒｐｍ以下の回転数で回転され高トルクが出せるように設定されていることである。

また、請求項３は、前記ナット部材は、スラストベアリングとラジアルベアリングを備えた軸受ユニットに支持されていることである。

また、請求項４は、前記昇降ネジ軸の上下動をロックさせるディスクブレーキを、前記ＡＣサーボモータの回転軸に設けたことである。

また、請求項５は、前記昇降ネジ軸の下降端位置で金型が閉じた状態において、該金型の熱膨張による上向き反力を前記昇降ネジ軸とナット部材を介し前記ＡＣサーボモータに回転力として伝え、該上向き反力による回転力を検知して、前記金型の型締め力が一定に維持されるように前記ＡＣサーボモータのトルクを制御する構成としたことである。

本発明は、ＡＣサーボモータによりナット部材を回転させ、該ナット部材内に螺合されている昇降ネジ軸を上下動させて上型を昇降させる構成の金型鋳造機において、前記ＡＣサーボモータの中空状出力軸の下端に前記ナット部材を同軸状に連結するとともに、該ナット部材内から立ち上がる前記昇降ネジ軸を前記中空状出力軸内およびＡＣサーボモータ本体の中空孔内を通し立設させたことにより、ベルトや歯車などの減速機構を介することなく、ＡＣサーボモータの回転力をナット部材に直接伝達することができ、ナット部材の回転により、ナット部材内に螺合されている昇降ネジ軸を上下動させて、上型を良好に昇降させることができ、伝達効率が良いものとなり、また、従来のようなベルトや歯車機構などの部品も不要であり、全体をコンパクト化させて、省スペースで設置できるものとなる。

また、前記ＡＣサーボモータは、０〜９５０ｒｐｍ以下の回転数で回転され高トルクが出せるように設定されていることにより、ＡＣサーボモータは市販のものに比べて低回転で、減速装置等が不要となり、金型鋳造に最適な高トルクが得られて、良好にナット部材を回転させることができるものとなる。

また、前記ナット部材は、スラストベアリングとラジアルベアリングを備えた軸受ユニットに支持されていることにより、上下方向の荷重を軸受ユニットで受けることができ、そのため、ＡＣサーボモータは回転方向のみの負荷を受ける構造のものとして、ＡＣサーボモータを小型化させることができる。

また、前記昇降ネジ軸の上下動をロックさせるディスクブレーキを、前記ＡＣサーボモータの回転軸に設けたことにより、昇降ネジ軸の下降端あるいは上昇端でＡＣサーボモータを停止させた時にも、ディスクブレーキを作動させて昇降ネジ軸の上下動をロックさせることができ、上型を下降端あるいは上昇端でディスクブレーキによりその位置を良好に保持させることができ、ディスクブレーキの作動時にはＡＣサーボモータを停止させておけるため、電力消費を少なくすることができるものとなる。

また、前記昇降ネジ軸の下降端位置で金型が閉じた状態において、該金型の熱膨張による上向き反力を前記昇降ネジ軸とナット部材を介し前記ＡＣサーボモータに回転力として伝え、該上向き反力による回転力を検知して、前記金型の型締め力が一定に維持されるように前記ＡＣサーボモータのトルクを制御する構成としたことにより、金型内にアルミ溶湯が注入されて金型が熱膨張した際にも、金型の型締め力を一定に維持することができ、また、金型内で溶湯が冷えて固まった時にもＡＣサーボモータを制御して、金型の型締め力を一定に維持することができるものとなる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、低圧金型鋳造機の正面概略構成図であり、図２は、低圧金型鋳造機の平面概略構成図である。

図において、低圧金型鋳造機１は、４本の縦柱２，２，２，２に囲まれて成形空間Ｐ１が形成されており、また、右側方には２本の支柱３，３が設けられて、この支柱３，３と成形空間Ｐ１間に、製品を取り出す製品取出空間Ｐ２が形成されている。
４本の縦柱２，２，２，２および２本の支柱３，３の上端には、横方向に上型スライドフレーム４が枠組みされて設けられ、この上型スライドフレーム４には、上型７および上型昇降機構１４全体を横方向へスライド移動させる際のガイドとなるレール４ａ，４ａが設けられている。

４本の縦柱２，２，２，２内の下部部位には下型ベース６が配置されており、この下型ベース６上に図示しない下型が設置されるものであり、下型の上方に、下型と離接される上型７が配置され、上型７は、昇降ベース８の底面に取り付けられている。
この昇降ベース８から左右２本のガイドバー９，９が立設されており、２本のガイドバー９，９の上端は連結部材１０で連結されている。この左右のガイドバー９，９には、それぞれ外面側にノコ歯状の落下防止ラック９ａ，９ａが形成されており、ガイドバー９，９は、それぞれスライドベース５に立設固定された筒状のハウジング１１内に挿通されて、ハウジング１１内で上下動できるように構成されている。

このスライドベース５が上型スライドフレーム４のレール４ａ上を左右方向に移動できて、上型７を成形空間Ｐ１と製品取出空間Ｐ２に亘り左右方向に移動させることができるものである。
成形空間Ｐ１内では、上型７が下型に整合され、上型と下型で構成される金型のキャビティ内に、下型ベース６の下方に配設されている図示しないるつぼ内のアルミ溶湯がストークを介して注入されて、金型のキャビティ内部でアルミが固まり製品が形成されるものであり、アルミが固まった後に、上型７が上昇されて、上型７は成形空間Ｐ１から製品取出空間Ｐ２側へ移動され、製品取出空間Ｐ２において、上型７が下降され、製品が上型７から取り出されるものである。なお、図中３６は、操作盤である。

上型７を昇降させるための上型昇降機構１４は、図３に拡大して示すような構造となっている。
即ち、上型昇降機構１４は、垂直に立設された昇降ネジ軸１５と、中央部に縦方向の中空孔１６ｃを有する中空ＡＣサーボモータ１６と、中空ＡＣサーボモータ１６の下方に配設された軸受ユニット１７で構成されており、昇降ネジ軸１５は、その下端側が昇降ベース８に固定されており、昇降ネジ軸１５の外周には、ボールネジで構成される雄ネジ部１
５ａが設けられている。

昇降ネジ軸１５の下端は、昇降ベース８に下方より差し込まれたピン１９，１９にナット２１，２１をそれぞれ締め付けて固定されたベース２０に固定保持されており、ベース２０内でキー２２により、昇降ネジ軸１５の水平面内での回転が規制されている。
この昇降ネジ軸１５は、軸受ユニット１７内に回転可能に設けられたナット部材３１の内周に形成されている雌ネジに雄ネジ部１５ａが螺合されて、ナット部材３１内に立設され、昇降ネジ軸１５は更に上方へ延びて中空ＡＣサーボモータ１６の中空状の出力軸１６ｂ内に遊挿され、中空ＡＣサーボモータ１６本体内の中空孔１６ｃ内を貫通して、更に上方へ延びて垂直に立設されている。
なお、図中３９は、軸受ユニット１７の下端側とベース２０間に覆蓋されて、内部への埃等の侵入を防ぐことのできる蛇腹状の保護カバーである。

中空ＡＣサーボモータ１６は、図４に概略図で示すように、その側面に、モータを回転させる電力を供給するとともに、モータの制御部を備えたモータ電気ボックス２３が設けられており、上面には、エンコーダーが内蔵されたエンコーダーボックス２５が設けられている。
また、中空ＡＣサーボモータ１６本体の下端側には、下方へ延びる中空状の出力軸１６ｂが設けられ、中空ＡＣサーボモータ１６本体の上端側には、エンコーダーボックス２５の上方へ延びる回転軸１６ａが設けられている。また、この中空ＡＣサーボモータ１６には、内部のモータを冷やすための冷却ファン２４が取り付けられている。

図３に示すように、この中空ＡＣサーボモータ１６本体の下端には、枠状のブラケット１８を介して、その下方に軸受ユニット１７が縦方向に設けられており、ブラケット１８はスライドベース５上に固定されたものであり、ブラケット１８を介して中空ＡＣサーボモータ１６および軸受ユニット１７が支持されており、ブラケット１８の内周側に中空ＡＣサーボモータ１６の出力軸１６ｂが垂下状に配置されて、この出力軸１６ｂのフランジ部に筒状の外筒２９の上端が連結固定されており、外筒２９内には、ホルダー３０に保持されたナット部材３１が設けられている。

なお、外筒２９の外周と軸受ユニット１７のケース２６間には、ラジアルベアリング２７とスラストベアリング２８が設けられており、ケース２６内の上端側および下端側にラジアルベアリング２７，２７が配置され、中間部に２個のスラストベアリング２８が配置されて、２個のラジアルベアリング２７により回転方向の荷重を受けることができ、２個のスラストベアリング２８により上下方向の荷重を受けることができるように構成されて、この軸受ユニット１７内で、前記中空ＡＣサーボモータ１６の出力軸１６ｂに同軸状に連結された外筒２９，ホルダー３０，ナット部材３１が回転されるように構成されている。

即ち、中空ＡＣサーボモータ１６が作動し回転すると出力軸１６ｂの回転力が外筒２９，ホルダー３０，ナット部材３１に伝えられ、ナット部材３１が回転し、この回転により、ナット部材３１内に螺合されている昇降ネジ軸１５が上下動して、この昇降ネジ軸１５の上下動により昇降ベース８とともに上型７が昇降動されるものである。
この上型７の昇降時に、ガイドバー９がハウジング１１に沿って昇降動するものであり、所定位置で停止された時には、スライドベース５上に配置されているバネ１３を備えたラチェット１２が、ハウジング１１の開口１１ａ内に差し込まれて、ガイドバー９の落下防止ラック９ａに係合されるように構成されており、ラチェット１２が落下防止ラック９ａに係合されることでガイドバー９の下降が阻止され、上型７の落下を防いで、上型７を所定位置に保持できるように構成されている。

なお、図３に示すように、エンコーダーボックス２５内を貫通して上方へ延びる中空ＡＣサーボモータ１６の中空状の回転軸１６ａ内に、前記昇降ネジ軸１５の上端側が挿入されている。
この回転軸１６ａの外周にはディスクホイール３４が固定されており、このディスクホイール３４は、側面に設けられたディスクブレーキ３３の作動により、ディスクブレーキ３３内のキャリバーにより挟み込まれて、回転軸１６ａをロックすることができるように構成されている。

なお、ディスクホイール３４およびディスクブレーキ３３はホイールケース３５に包囲されており、ホイールケース３５は、スライドベース５から立設された縦枠体３２上に固定状に取り付けられている。
このディスクブレーキ３３は、上型７が少なくとも下降端あるいは上昇端の位置にある時に作動して、回転軸１６ａを固定させることで、中空ＡＣサーボモータ１６の出力軸１６ｂに同軸状に連結されたナット部材３１を介して昇降ネジ軸１５の上下動をロックさせることができ、ディスクブレーキ３３を作動させることで上型７を下降端あるいは上昇端の位置等で良好に停止状態にすることができ、この状態では、中空ＡＣサーボモータ１６は停止させておけば良く、電力消費を少なくできるものである。

なお、中空ＡＣサーボモータ１６は低圧金型鋳造機専用に設計されたものであり、一般のモータよりも低回転で、高トルクが得られるように、回転数が０〜９５０ｒｐｍ以下（好ましくは０〜７５０ｒｐｍ以下）の範囲に設定され、例えば０〜１６０ｋｇｍのトルクが発生されるように設計されている。従って、減速機構を用いることなく、中空ＡＣサーボモータ１６の回転力をダイレクトにナット部材３１に伝達して、高トルクで昇降ネジ軸１５を上下動させることができるものであり、伝達効率が非常に良く、しかも部品点数も少なく、全体を小型化させて上型昇降機構１４が構成されている。

なお、エンコーダーボックス２５内のエンコーダーにより、中空ＡＣサーボモータ１６の回転数を検出して、この回転数により上型７の位置が正確に検知され、上型７の下降端位置および上型７の上昇端位置および中間位置で、それぞれ中空ＡＣサーボモータ１６の出力トルクを自由に設定して制御できるように構成されている。
また、上型７の下降端位置では上型７が下型に整合されて、るつぼ内のアルミ溶湯がストークを介して金型のキャビティ内に注入されるものであるが、アルミ溶湯の注入により金型が熱膨張して、上型７には上向きの反力が掛かってくるが、この上向き反力を、昇降ネジ軸１５とナット部材３１を介しＡＣサーボモータ１６の出力軸１６ｂに回転力として伝えることができ、上向き反力による回転力を電気抵抗として良好に検知して、中空ＡＣサーボモータ１６をトルクが一定となるように少し逆転させるように制御することができ、金型の熱膨張に影響されることなく、上型７の下型に対する型締め力を一定に維持することができる。

その後、金型内で溶湯が冷えて固まると上方への反力はなくなるが、この場合にも中空ＡＣサーボモータ１６のトルクを一定となるように少し正転させるように制御して、型締め力が変わらないように制御することができるものである。
なお、昇降方向の荷重は、軸受ユニット１７のスラストベアリング２８，２８が受けるため、中空ＡＣサーボモータ１６の負荷は回転方向のみとなり、中空ＡＣサーボモータ１６は小型化することができる。

なお、本例では、下型ベース６の下方にアルミ溶湯を入れたるつぼが配設されて、るつぼ内のアルミ溶湯をストークを介して金型のキャビティ内に注入する形式の低圧鋳造機について例示しているが、上型と下型で構成される金型内にアルミ溶湯を重力で注入する形式の重力鋳造機においても、前述したものと同様な上型昇降機構１４を採用することができ、また、金型の熱膨張による上向き反力を昇降ネジ軸１５を介しＡＣサーボモータ１６に伝え、ＡＣサーボモータ１６のトルクを制御して金型の型締め力を一定に維持するように構成できるものである。

低圧金型鋳造機の正面概略構成図である。 低圧金型鋳造機の平面概略構成図である。 上型昇降機構の部分を拡大した正面拡大構成図である。 中空ＡＣサーボモータの概略構成図である。

符号の説明

１ 低圧金型鋳造機
２ 縦柱
３ 支柱
４ 上型スライドフレーム
４ａ レール
５ スライドベース
６ 下型ベース
７ 上型
８ 昇降ベース
９ ガイドバー
１１ ハウジング
１２ ラチェット
１４ 上型昇降機構
１５ 昇降ネジ軸
１５ａ 雄ネジ部
１６ 中空ＡＣサーボモータ
１６ａ 回転軸
１６ｂ 出力軸
１６ｃ 中空孔
１７ 軸受ユニット
１８ ブラケット
２７ ラジアルベアリング
２８ スラストベアリング
２９ 外筒
３０ ホルダー
３１ ナット部材
３３ ディスクブレーキ
３４ ディスクホイール

Claims (5)

1. ＡＣサーボモータによりナット部材を回転させ、該ナット部材内に螺合されている昇降ネジ軸を上下動させて上型を昇降させる構成の金型鋳造機において、
   前記ＡＣサーボモータの中空状出力軸の下端に前記ナット部材を同軸状に連結するとともに、該ナット部材内から立ち上がる前記昇降ネジ軸を前記中空状出力軸内およびＡＣサーボモータ本体の中空孔内を通し立設させたことを特徴とする金型鋳造機。
2. 前記ＡＣサーボモータは、０〜９５０ｒｐｍ以下の回転数で回転され高トルクが出せるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の金型鋳造機。
3. 前記ナット部材は、スラストベアリングとラジアルベアリングを備えた軸受ユニットに支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金型鋳造機。
4. 前記昇降ネジ軸の上下動をロックさせるディスクブレーキを、前記ＡＣサーボモータの回転軸に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の金型鋳造機。
5. 前記昇降ネジ軸の下降端位置で金型が閉じた状態において、該金型の熱膨張による上向き反力を前記昇降ネジ軸とナット部材を介し前記ＡＣサーボモータに回転力として伝え、該上向き反力による回転力を検知して、前記金型の型締め力が一定に維持されるように前記ＡＣサーボモータのトルクを制御する構成の請求項１に記載の金型鋳造機。

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