JP2014079764A

JP2014079764A - 電動ダイカストマシン

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Publication number: JP2014079764A
Application number: JP2012227256A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Nakatsuka; 吉久中塚
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Innovex Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: JP6034645B2; US20150290705A1; CN104703728A; CN104703728B; WO2014057930A1; US9682423B2

Abstract

【課題】小型・軽量にして所定の射出運転及び増圧運転が可能であり、かつ動力補給クラッチのＯＮ・ＯＦＦ制御が不要な電動ダイカストマシンを提供する。
【解決手段】回転可能に保持されたねじ軸５と、ねじ軸５に前後進可能に螺合されたナット体７と、ナット体７の前後進に連動して前後進する射出プランジャ９と、ねじ軸５を回転駆動する射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１と、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１１との間に設けられたワンウェイクラッチ１２とを備える。高速射出工程における射出用電動サーボモータ１０の減速制御中に、増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始し、ワンウェイクラッチ１２を介して増圧用電動サーボモータ１１の回転力をねじ軸５に伝達し、射出工程に引き続く増圧工程を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動ダイカストマシンに係り、特に、金型キャビティ内に溶融金属材料を射出・充填する電動射出装置の構成に関する。

ダイカストマシンは、射出装置に備えられた射出プランジャを１ショット毎に前進駆動することにより、一定量のＡｌ合金やＭｇ合金などの溶融金属材料を金型キャビティ内に射出・充填して、所要形状の製品を成形する成形機である。ダイカストマシンも、プラスチック材料を金型キャビティ内に射出・充填して所要形状の製品を成形する射出成形機と同様に、低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程（射出成形機にあっては、保圧工程と称される。）を経て成形材料を金型キャビティ内に射出・充填するが、ダイカストマシンは射出成形機に比べて、高速射出工程における射出速度が１ケタ程度高速であるという特徴がある。このため、従来においては、射出プランジャを油圧により駆動する油圧射出装置を備えた油圧式のダイカストマシンが主流であった。

しかしながら、油圧射出装置を備えたダイカストマシンは、射出プランジャを高速駆動できる反面、工場設備が大掛かりになる、エネルギ効率が悪い、成形工場内が油で汚れやすく作業環境が悪い、といった種々の問題がある。このため、近年においては、このような欠点のない電動射出装置を備えたダイカストマシンが提案されるに至っている（例えば特許文献１参照。）。

本願の出願人は、先に、ダイカストマシンの電動射出装置として、低速射出及び増圧に用いる第１射出用電動モータと、高速射出に用いる第２射出用電動モータと、前記第１射出用電動モータの回転運動をボールねじ機構のねじ軸に伝達する第１動力伝達機構、及び前記第２射出用電動モータの回転運動を前記ねじ軸に伝達する第２動力伝達機構と、前記第１動力伝達機構中に備えられた第１クラッチ機構、及び前記第２動力伝達機構中に備えられた第２クラッチ機構と、前記ねじ軸に螺合されたナット体と、該ナット体を保持する直動体と、該直動体に一端が連結された射出プランジャと、前記第１及び第２の射出用電動モータの起動・停止並びに前記第１及び第２のクラッチ機構の断続を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程の開始タイミングを記憶しており、前記高速射出工程の開始タイミング以前に前記第２射出用電動モータを停止状態から起動し、前記高速射出工程の開始タイミング又はそれ以前の前記第２射出用電動モータの起動タイミング以後に、前記第２クラッチ機構を切断状態から接続状態に切り換えることを特徴とするものを提案した（特許文献１の請求項１参照。）。この特許文献１に記載の電動射出装置によれば、高速射出工程の開始タイミング以前に高速射出用の第２射出用電動モータを停止状態から起動し、当該高速射出工程の開始タイミング又はそれ以前において高速射出用の第２クラッチ機構を切断状態から接続状態に切り換えるので、第２クラッチ機構を切断状態から接続状態に切り換えて、高速射出用の第２射出用電動モータの駆動力をボールねじ機構のねじ軸に伝達する段階においては、高速射出用の第２射出用電動モータの回転数を高めておくことができる。よって、第２クラッチ機構を切断状態から接続状態に切り換えた後に、ボールねじ機構及び直動体を介して駆動される射出プランジャの加速度を大きくすることができ、比較的低出力の射出用モータを用いて、所要の射出工程を実行することができる。

特開２０１２−１８７６０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動射出装置は、第１及び第２のクラッチ機構を備えるので、ダイカストマシンが高コスト化するという問題がある。また、特許文献１に記載の電動射出装置は、第１及び第２のクラッチ機構の切換をコントローラからの指令によって行う構成であるので、例えばダイカストマシン全体の制御を司るマシンコントローラの負担が大きくなるという問題もある。さらに、特許文献１に記載の電動射出装置は、クラッチ機構として断続時に滑りを生じる摩擦クラッチを備えているので、使用中に経時劣化を起こしやすく、メンテナンスに多大の労力を要するという問題もある。

本発明は、このような従来技術の問題を解消するためになされたものであり、その目的は、低コストにして所定の射出運転及び増圧運転が可能であり、かつクラッチ機構のオンオフ制御が不要でメンテナンスも容易な電動ダイカストマシンを提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するため、回転可能に保持されたねじ軸と、当該ねじ軸に前後進可能に螺合されたナット体と、当該ナット体の前後進に連動して前後進する射出プランジャと、前記ねじ軸を回転駆動する射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータと、前記ねじ軸と前記増圧用電動サーボモータとの間に設けられたワンウェイクラッチと、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するコントローラとを備え、前記ワンウェイクラッチは、前記射出プランジャを前進駆動する方向に前記ねじ軸を回転駆動する際に、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が高速である場合に空転し、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が低速になった場合に、前記増圧用電動サーボモータの回転力を前記ねじ軸に伝達するように取り付けられ、前記コントローラは、予め定められた駆動条件にしたがって前記射出用電動サーボモータの駆動を制御し、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程を実行すると共に、前記高速射出工程における前記射出用電動サーボモータの減速制御中又は当該減速制御を開始する以前に、前記増圧用電動サーボモータの起動を開始し、前記射出工程に引き続く増圧工程を実行することを特徴とする。

本構成によると、ねじ軸と増圧用電動サーボモータの間にワンウェイクラッチを所定の向きで設け、コントローラが高速射出工程における射出用電動サーボモータの減速制御中又は当該減速制御の開始前に増圧用電動サーボモータの起動を開始するので、射出工程中における増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が高速である場合には、ワンウェイクラッチが空転し、射出用電動サーボモータの駆動制御を行うだけで、低速射出工程及び高速射出工程が実行される。そして、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低速になった段階で、ワンウェイクラッチが自動的に接続状態に切り替わり、増圧用電動サーボモータの回転力がねじ軸に伝達されて、射出工程に引き続く増圧工程が実行される。したがって、本構成によると、増圧用電動サーボモータとねじ軸との間に１つのワンウェイクラッチを備えれば足りるのであって、ダイカストマシンの低コスト化を図ることができる。また、本構成によると、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低速になった段階で、ワンウェイクラッチが自動的に接続状態に切り替わるので、コントローラによるクラッチ装置の切換制御が不要になり、コントローラの負担を軽減することができる。

また本発明は、前記構成の電動ダイカストマシンにおいて、前記ワンウェイクラッチとして、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に揺動可能に配置された複数のカムを備え、前記内輪及び前記外輪を特定の一方向に回転する場合において、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも高速であるときには、前記内輪及び前記外輪に対する前記カムの係合が解除されて、前記外輪に対して前記内輪が空転し、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも低速であるときには、前記内輪及び前記外輪に前記カムが係合し、前記内輪と前記外輪が前記特定の一方向に回転するものを用いたことを特徴とする。

本構成のワンウェイクラッチは、構造が簡単で、しかも摩擦クラッチのように断続時に滑りをほとんど生じないので、長期間使用しても経時劣化しにくく、メンテナンスが容易で、ダイカストマシンの耐久性及び信頼性を高めることができる。

また本発明は、前記各構成の電動ダイカストマシンにおいて、前記増圧用電動サーボモータの出力軸と前記ねじ軸とを多段減速装置を介して連結したことを特徴とする。

本構成によると、１段の減速装置を用いる場合よりも、低出力の増圧用電動サーボモータを用いて、射出プランジャに高い増圧圧力を付与できるので、増圧用電動サーボモータひいてはダイカストマシンの低コスト化、或いはダイカストマシンの高性能化を図ることができる。

本発明によると、増圧用電動サーボモータとねじ軸との間に１つのワンウェイクラッチを備えれば足りるので、複数のクラッチ機構を備える場合に比べて、ダイカストマシンの低コスト化を図ることができる。また、本発明によると、高速射出工程における射出用電動サーボモータの減速制御中において、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低下した段階で、ワンウェイクラッチが自動的に接続状態に切り替わり、増圧工程が実行されるので、コントローラによるクラッチ装置の切換制御が不要になり、コントローラの負担を軽減することができる。

実施形態に係る射出装置の正面側から見た要部断面図である。実施形態に係る射出装置の平面側から見た要部断面図である。図２の要部拡大図である。実施形態に係る衝撃緩衝装置の正面図である。実施形態に係る衝撃緩衝装置の内面図である。実施形態に係るワンウェイクラッチの斜視図である。実施形態に係るワンウェイクラッチの構成を模式的に示す要部断面図である。実施形態に係るダイカストマシンの動作を示すタイミングチャートである。他の実施形態に係る射出装置の斜視図である。

以下、本発明に係る電動ダイカストマシンに備えられる電動射出装置の一実施形態を、図を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、実施形態に係る電動射出装置１は、所定の間隔を隔てて対向に配置された第１乃至第３の保持プレート２，３，４と、第１及び第２の保持プレート２，３に回転可能に保持されたねじ軸５と、第２及び第３の保持プレート３，４に両端が固定されたガイドバー６と、ねじ軸５に螺合され、ねじ軸５を回転駆動することによりガイドバー６に沿って前後進駆動されるナット体７と、ナット体７の先端部に一端が固定された筒状の連結体８と、連結体８の先端部に一端が固定された射出プランジャ９と、ねじ軸５を回転駆動する射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１と、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１１との間に設けられたワンウェイクラッチ(One-way clutch)１２と、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動を制御するコントローラ１３とを備えている。なお、図中の符号１４は、射出装置１と型締装置の固定ダイプレートＤＰとを接続するＣフレームを示しており、該Ｃフレーム１４は、図２に示すように、ボルト１５，１６を用いて第３保持プレート４の外面及び固定ダイプレートＤＰに固定される。射出プランジャ９の先端部は、固定ダイプレートＤＰに形成された射出スリーブＩＳ内に配置される。

図３に拡大して示すように、第１保持プレート２の中央部内面には、輪状のベアリング保持部２ａが突設されており、ねじ軸５の一端部は、当該ベアリング保持部２ａの内面とねじ軸５の外面とに挿入されたベアリング（軸受）２１を介して、第１保持プレート２に回転可能に保持される。また、第２保持プレート３の中央部には、円形の開口部３ａが開設されており、該開口部３ａの周囲からは輪状の段付きボス３ｂが起立されていて、開口部３ａ内には、ベアリングホルダ２２が摺動可能に嵌入されている。ねじ軸５の中間部は、該ベアリングホルダ２２の内面とねじ軸５の外面とに挿入されたアンギュラベアリング（軸受）２３及びベアリング（軸受）２４を介して、第２保持プレート３に回転可能に保持される。さらに、第３保持プレート４の中央部には、ねじ軸５及び連結体８の貫通孔４ａが開設されている。これらの各保持プレート２，３，４は、図１及び図２に示すように、固定部材２５により一体化され、図示しない電動ダイカストマシンのフレーム上に固定される。これら保持プレート２，３，４及び固定部材２５の周囲は、作業者等の安全を図るため、保護カバー２６をもって覆うことが望ましい。

図１乃至図３に示すように、第２保持プレート３に形成された段付きボス３ｂの内周には、内径がねじ軸５の外径よりも大きいリング状に形成されたロードセルユニット２７が、ねじ軸５と同心に配置されている。本例のロードセルユニット２７は、図３に拡大して示すように、内輪部２７ａと外輪部２７ｂとこれら両部の間に形成された弾性変形部２７ｃとを有しており、内輪部２７ａがベアリングホルダ２２にボルト締結されると共に、外輪部２７ｂが段付きボス３ｂにボルト締結されている。弾性変形部２７ｃには図示しない歪ゲージが貼られており、弾性変形部２７ｃの歪み量、即ち、射出プランジャ９に作用する射出圧力、サージ圧及び増圧圧力が検出される。このように、本実施形態に係る電動射出装置１は、リング状に形成されたロードセルユニット２７が、ねじ軸６と同心に配置され、かつベアリングホルダ２２と段付きボス３ｂとの間に設置されているので、ロードセルユニット２７の設定スペースを小さくすることができ、電動射出装置１ひいてはこれが搭載される電動ダイカストマシンの小型化を図ることができる。

ガイドバー６は、図２に示すように、その両端部がボルト２８をもって第２及び第３の保持プレート３，４に締結される。

また、図１乃至図３に示すように、ナット体７の外周には、一端がガイドバー６に摺動自在に連結されたサージ圧抑制用の衝撃緩衝装置３１が備えられる。本例の衝撃緩衝装置３１は、図４及び図５に示すように、ナット体７にボルト３２を用いて締結される第１部材３３と、連結体８にボルト３４を用いて締結される第２部材３５と、第１部材３３と第２部材３５との間に設定されたコイルばねなどの弾性部材３６と、第１部材３３及び第２部材３５を所要の間隔を隔てて連結する連結ボルト３７とから構成される。図５に示すように、第１部材３３及び第２部材３５は、内面形状が横長の略六角形に形成されており、その中央部にはナット体７を貫通するためのナット体貫通孔３８が開設され、該ナット体貫通孔３８の周囲の所定位置には、連結ボルト３７を貫通するための連結ボルト貫通孔３９が開設されている。また、ナット体貫通孔３８の周囲の、連結ボルト貫通孔３９と干渉しない部分には、複数個（図５の例では、１０個）の弾性部材収容穴４０がほぼ等分に形成されている。さらに、ナット体貫通孔３８を介して長径方向の端部には、ガイドバー６を貫通するためのガイドバー貫通孔４１が開設され、該ガイドバー貫通孔４１内には、すべり軸受（メタル）４２が備えられている。

第１部材３３は、ナット体貫通孔３８内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４１内にガイドバー６を貫通した状態で、ボルト３２を用いてナット体７に締結される。したがって、この第１部材３３は、ねじ軸５の回転駆動時にナット体７をガイドバー６に沿って移動させる案内部材としての機能も有する。一方、第２部材３５は、ナット体貫通孔３８内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４１内にガイドバー６を貫通した状態で、ボルト３４を用いて連結体８に締結される。したがって、この第２部材３５は、ナット体７の前後進運動を連結体８を介して射出プランジャ９に伝達すると共に、射出プランジャ９をガイドバー６に沿って移動させる、動力伝達機構及び案内部材としての機能も有する。

弾性部材３６は、射出工程から増圧工程に切り換える際の溶湯圧力と同等かこれよりも若干（例えば、１．０５倍〜１．１倍）大きい圧縮力を付与された状態で、第１部材３３及び第２部材３５の間に収容される。これにより、射出工程中に弾性部材３６が縮むことはなく、金属溶湯に所要の射出圧力を付与することができる。また、第１部材３３と第２部材３５は、サージ圧を受けたときにも密着しない所定の間隔を隔てて組み合わされる。これにより、サージ圧の吸収が可能になる。なお、弾性部材３６に付与される圧縮力は、連結ボルト３７を調整することにより、適宜調整される。

ねじ軸５の先端部には、所要の連結具４２ａを介して第１プーリ４２が固定されると共に、ワンウェイクラッチ１２を介して第２プーリ４３が取り付けられる。第１プーリ４２は、射出用電動サーボモータ１０の回転力をねじ軸５に伝達するもので、射出用電動サーボモータ１０の出力軸に固定された駆動側プーリ１０ａとの間に、タイミングベルト４４が輪掛けされる。これに対して、第２プーリ４３は、増圧用電動サーボモータ１１の回転力をねじ軸５に伝達するもので、増圧用電動サーボモータ１１の出力軸に固定された駆動側プーリ１１ａとの間に、タイミングベルト４５が輪掛けされる。

ワンウェイクラッチ１２は、図６及び図７に示すように、内輪５１と、外輪５２と、これら内輪５１及び外輪５２の間に揺動可能に配置された複数のカム５３と、カム５３を保持するリテーナ５４と、カム５３を一方向に付勢するばね部材５５とから主に構成されている。カム５３は、内輪５１及び外輪５２を特定の一方向に回転する場合において、内輪５１の回転速度が外輪５２の回転速度よりも高速であるときには、これら内輪５１及び外輪５２との係合が解除されて、外輪５２に対して内輪５１が空転する。また、このカム５３は、内輪５１の回転速度が外輪５２の回転速度よりも低速になったときには、内輪５１及び外輪５２に係合し、内輪５１と外輪５２とを前記特定の一方向に一体に回転させる。内輪５１は、ねじ軸５の外周に固定され、外輪５２は、第２プーリ４３の内周に固定される。

コントローラ１３は、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１に備えられたエンコーダ１０ｂ，１１ｂからの信号及びロードセルユニット２７からの信号等を取り込み、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の起動タイミング、停止タイミング、加速条件、減速条件、回転速度及び回転トルクなど、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動制御全般を司る。なお、このコントローラ１３としては、ダイカストマシン全体の駆動制御を司るマシンコントローラを用いることもできる。

以下、上述のように構成された実施形態に係る電動射出装置１の動作につき、図８を参照しながら説明する。以下の動作は、コントローラ１３から出力される指令信号に基づいて行われる。

図８（ｂ）に示すように、ダイカストマシンが連続自動運転を実行している状態において、低速射出の開始タイミングに至ると、射出用電動サーボモータ１０が所定の回転方向に起動され、その回転速度が予め定められた低速射出用の回転速度に制御される。次いで高速射出の開始タイミングに至ると、射出用電動サーボモータ１０が増速され、その回転速度が予め定められた高速射出用の回転速度に制御される。射出用電動サーボモータ１０の回転は、駆動側プーリ１０ａ、タイミングベルト４４及び第１プーリ４２を介してねじ軸５に伝達され、ねじ軸５を低速射出時の回転速度及び高速射出時の回転速度で回転駆動する。ねじ軸５が回転駆動されると、ねじ軸５に螺合されたナット体７が前進駆動され、図８（ｂ）に示すように、ナット体７と衝撃緩衝装置３１及び連結体８を介して連結された射出プランジャ９が、所定の低速射出時の前進速度及び高速射出時の前進速度で前進駆動される。これにより、射出スリーブＩＳ内に供給された一定量の溶融金属が、図示しない金型キャビティ内に所定の射出速度で低速射出された後、所定の射出速度で高速射出される。

射出プランジャ９の前進により、射出スリーブＩＳ内の溶融金属が金型キャビティ内に射出されたとき、金型キャビティ内の溶融金属には、衝撃的なサージ圧が作用する。サージ圧が過大であると、製品にバリなどの成形不良が発生しやすくなる。本実施形態に係る電動射出装置１は、衝撃緩衝装置３１に備えられた弾性部材３６でサージ圧を吸収する。即ち、高速射出工程において発生したサージ圧は、射出プランジャ９及び連結体８を介して衝撃緩衝装置３１の第２部材３５に伝達されるので、図８（ａ）に示すように、第１部材３３と第２部材３５との間で弾性部材３６が圧縮され、その弾性変形によってサージ圧が吸収される。よって、金型キャビティ内の溶融金属に過大なサージ圧が作用せず、良品の製造が可能になる。また、本実施形態に係る衝撃緩衝装置３１は、ナット体７の外周に配置したので、衝撃緩衝装置３１とナット体７とを直列に配置した場合に比べて、電動射出装置１ひいては電動ダイカストマシンの全長を短縮することができる。

射出工程の終期に至ると、コントローラ１３は、図８（ｂ）に示すように、射出用電動サーボモータ１０を減速制御し、最終的には射出用電動サーボモータ１０の回転を停止する。また、コントローラ１３は、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始する以前に、増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始し、その回転速度を予め定められて所定の回転速度に保持する。射出用電動サーボモータ１０の回転速度は減速制御によって漸減し、増圧用電動サーボモータ１１の回転速度は起動制御によって漸増するので、射出用電動サーボモータ１０の減速制御中に、射出用電動サーボモータ１０の回転速度と増圧用電動サーボモータ１１の回転速度は逆転する。

したがって、増圧用電動サーボモータ１１を起動した後においても、射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度の方が、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度よりも高速である場合には、ワンウェイクラッチ１２が空転し、増圧用電動サーボモータ１１の回転力はねじ軸５に伝達されない。よって、射出用電動サーボモータ１０を駆動制御することにより、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程が実行される。この状態からさらに射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度が低下し、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度よりも、射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度の方が低速になると、その段階で、ワンウェイクラッチ１２が自動的に接続状態に切り替わり、増圧用電動サーボモータ１１の回転力がねじ軸５に伝達される。この回転力は、ナット体７によって直進力に変換され、衝撃緩衝装置３１及び連結体８を介して射出プランジャ９に伝達される。この増圧用電動サーボモータ１１による動力補給により、図８（ｃ）に示すように、金型キャビティ内の溶融金属に所要の増圧圧力が付与され、射出工程に引き続く増圧工程が実行される。これにより、鋳物巣などの成形不良を防止することができる。

なお、前述の増圧用電動サーボモータ１１の駆動制御においては、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始する以前に増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始すると同時、又はそれ以降に増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始することもできる。

このように、本実施形態に係る電動射出装置１は、クラッチ機構として、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度よりも、射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度の方が低速になった段階で、自動的に接続状態に切り替わるワンウェイクラッチ１２を用いたので、コントローラ１３によるクラッチ機構の切換制御が不要になり、コントローラ１３の負担を軽減することができる。また、ワンウェイクラッチ１２は、摩擦クラッチに比べて断続時における滑りが格段に小さく、使用中に経時劣化しにくいので、摩擦クラッチを備えた場合に比べて電動射出装置１の耐久性を高めることができ、かつメンテナンスを容易なものにすることができる。さらに、本実施形態に係る電動射出装置１は、増圧用電動サーボモータ１１とねじ軸５との間にワンウェイクラッチ１２を１つのみ備えるので、複数のクラッチ機構を備えた従来技術に比べて、電動射出装置１の低コスト化を図ることができる。

低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程のそれぞれにおいて射出プランジャ９に作用する低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力は、射出プランジャ９、連結体８、衝撃緩衝装置３１、ナット体７、ねじ軸５、アンギュラベアリング２３及びベアリングホルダ２２を介して、ロードセルユニット２７の内輪部２７ａに伝達される。よって、ロードセルユニット２７の弾性変形部２７ｃに、低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力に応じた歪みが生じ、その歪み量に応じた電気信号が歪ゲージから出力されるので、この電気信号をコントローラ１３に取り込むことにより、低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力の監視を行うことができる。本実施形態に係る射出装置は、ロードセルユニット２７をねじ軸５の外周に配置したので、ロードセルユニット２７とねじ軸５とを直列に配置した場合に比べて、電動射出装置１ひいては電動ダイカストマシンの全長を短縮することができる。

増圧工程の完了後、冷却工程が終了し、図示しない型開閉電動サーボモータを駆動して、型開き工程が実行されると、増圧工程時に圧縮されていた弾性部材３６の復元力により、型開き工程の開始時から射出プランジャ９によってビスケットに対して押出方向の圧力がかかり、型開き動作にビスケット押出動作を追従させることができる。その後、射出用電動サーボモータ１０を逆転駆動してナット体７を原位置に復帰する。これに伴って連結体８及び射出プランジャ９も原位置に復帰する。

なお、本発明の要旨は、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１１との間にワンウェイクラッチ１２を配置したことにあるのであって、他の構成に関しては、前記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。例えば、図９に示すように、複数台（図９の例では２台）の射出用電動サーボモータ１０を備え、各射出用電動サーボモータ１０の回転力を、複数本（図９の例では２本）のタイミングベルト４４を介して、ねじ軸５に伝達するという構成にすることもできる。また、同じく図９に示すように、増圧用電動サーボモータ１１の回転力を、多段（図９の例では２段）減速機構を介して、ねじ軸５に伝達するという構成にすることもできる。図９に示す２段減速機構は、増圧用電動サーボモータ１１の出力軸に固定された駆動側プーリ１１ａと、中間軸６１に固定された第１中間プーリ６２及びこれよりも小径の第２中間プーリ６３と、ねじ軸５にワンウェイクラッチ１２を介して取り付けられた第２プーリ４３と、駆動側プーリ１１ａ及び第１中間プーリ６２に輪掛けされた第１タイミングベルト６４と、第２中間プーリ６３及び第２プーリ４３に輪掛けされた第２タイミングベルト６５とからなる。これらの各変形例によると、低出力の射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１を用いて、高い射出圧力及び増圧圧力を発生できるので、より安価にしてより高性能の電動ダイカストマシンを得ることができる。

本発明は、ダイカストマシンに備えられる電動射出装置に利用できる。

１電動射出装置
２，３，４保持プレート
５ねじ軸
６ガイドバー
７ナット体
８連結体
９射出プランジャ
１０射出用電動サーボモータ
１１増圧用電動サーボモータ
１２ワンウェイクラッチ
１３コントローラ
２１ベアリング
２２ベアリングホルダ
２３アンギュラベアリング
２４ベアリング
２５固定部材
２６保護カバー
２７ロードセルユニット
２８ボルト
３１衝撃緩衝装置
３３第１部材
３５第２部材
３６弾性部材
３７連結ボルト
３８ナット体貫通孔
３９連結ボルト貫通孔
４０弾性部材収容穴
４１ガイドバー貫通孔
４２第１プーリ
４３第２プーリ
４４，４５タイミングベルト
５１内輪
５２外輪
５３カム
５４リテーナ
５５ばね部材

Claims

回転可能に保持されたねじ軸と、当該ねじ軸に前後進可能に螺合されたナット体と、当該ナット体の前後進に連動して前後進する射出プランジャと、前記ねじ軸を回転駆動する射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータと、前記ねじ軸と前記増圧用電動サーボモータとの間に設けられたワンウェイクラッチと、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するコントローラとを備え、
前記ワンウェイクラッチは、前記射出プランジャを前進駆動する方向に前記ねじ軸を回転駆動する際に、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が高速である場合に空転し、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が低速になった場合に、前記増圧用電動サーボモータの回転力を前記ねじ軸に伝達するように取り付けられ、
前記コントローラは、予め定められた駆動条件にしたがって前記射出用電動サーボモータの駆動を制御し、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程を実行すると共に、前記高速射出工程における前記射出用電動サーボモータの減速制御中又は当該減速制御を開始する以前に、前記増圧用電動サーボモータの起動を開始し、前記射出工程に引き続く増圧工程を実行することを特徴とする電動ダイカストマシン。
前記ワンウェイクラッチとして、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に揺動可能に配置された複数のカムを備え、前記内輪及び前記外輪を特定の一方向に回転する場合において、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも高速であるときには、前記内輪及び前記外輪に対する前記カムの係合が解除されて、前記外輪に対して前記内輪が空転し、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも低速であるときには、前記内輪及び前記外輪に前記カムが係合し、前記内輪と前記外輪が前記特定の一方向に回転するものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の電動ダイカストマシン。
前記増圧用電動サーボモータの出力軸と前記ねじ軸とを多段減速装置を介して連結したことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のダイカストマシンの電動射出装置。