JP2015139802A - ダイカストマシンの電動射出装置及び射出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカストマシンの電動射出装置において、射出完了時のサージ圧力を防止するとともに、射出完了後の増圧工程への移行において、設定増圧力に到達させるまでの昇圧時間の調整が可能な、ダイカストマシンの射出装置及び射出制御方法を提供する。
【解決手段】サーボモータ１２と、サーボモータ１２の回転運動を直線運動に変換する運動変換装置２０と、プランジャスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャー１１と、運動変換装置２０の直線運動部分２１とプランジャー１１との間に接続され、弾性力としてのガス圧力が調整されたガススプリング２２と、運動変換装置２０の直線運動部分２１に配置され、ガススプリング２２のピストンが押し込まれ、ピストンが押し込み限位置に到達する前に、プランジャー１１を当接させるストッパー機構２１ａと、を備えるダイカストマシンの電動射出装置により達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカストマシンの電動射出装置及び射出制御方法に関する。

ダイカストマシンは、金型内の金型キャビティに溶融状態の金属（溶湯）を射出させ、冷却凝固させることにより、所望の形状の金属製品を鋳造する装置である。一般的に二分割構造の金型を、所定の型締力で型締めする型締装置の型締め方向（横型締め／竪型締め）や、金型キャビティに溶湯を射出充填させる射出装置の射出方向（水平射出／竪射出）の組み合わせにより、様々な形態のダイカストマシンがある。

一例として、横型締め／水平射出の横型ダイカストマシン及びその射出装置を説明する。横型ダイカストマシンは、固定盤から突出させるように水平配置される円筒中空形状のプランジャスリーブの突出側上方開口部より、給湯手段等により溶融状態の金属（溶湯）を供給（給湯工程）させ、プランジャスリーブの突出側端部開口に挿入されているプランジャチップを射出装置により前進させて、プランジャスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出させる（射出工程）。

射出工程においては、溶湯が金型キャビティ面に接触した部分から、すぐに凝固し始めるため、射出装置により、金型キャビティ内に溶湯を高速且つ高圧で充填させる（射出充填）必要がある。また、射出充填後、金型キャビティ内の溶湯が凝固する際に凝固収縮するため、これに追従させて、溶湯（鋳造品）に高い圧力（増圧力）を付与させ続ける必要がある（増圧工程）。そのため、射出装置の駆動源としては、従来、短時間で大きな力を圧力として放出することができる、油圧及びアキュムレータ（蓄圧装置）の組み合わせが主流であった。尚、射出工程開始から増圧工程の完了までの射出装置の制御を射出制御と呼称するものとする。

一方、射出工程においては、射出装置のプランジャチップ等、具体的には、プランジャチップ、プランジャロッド、射出シリンダロッド、更に、プランジャロッド及び射出シリンダロッドを連結するプランジャカップリング等の射出系部材を、一体で高速且つ高圧で前進させる。そのため、これら射出系部材を前進させる場合、所望する射出圧力を設定しても、金型キャビティ内が溶湯で満たされた直後（射出完了）、これら射出系部材の前進速度が急激に減速されるために発生する慣性力により、金型キャビティ内の溶湯に射出圧力以上のサージ圧力が作用する。

この溶湯に作用するサージ圧力により、金型には大きな型開き力が作用し、金型分割面（パーティングライン）から溶湯が吹き出す（バリ吹き）場合がある。バリ吹きは危険であるだけではなく、製品不良でもあり、溶湯の付着により、装置や電気部品・配線等を破損させる要因となる。また、このサージ圧力の反力は、射出系部品を介して、型締装置や金型に想定以上の負荷を作用させるため、装置摺動部や金型の破損、あるいは、メンテナンス頻度の増加や装置寿命を短縮させる要因となる。一方、バリ吹きを防止するために射出圧力を下げると、金型キャビティ内の溶湯の凝固初期時に十分な圧力を付与させることができず、鋳造品にヒケや巣等の鋳造不良が発生する。このように、射出完了時のサージ圧力の発生は、鋳造品や装置に様々な悪影響を生じさせるとともに、その防止が難しい問題である。

特許文献１には、射出シリンダロッドと射出プランジャロッド（プランジャロッド）の中間に弾性部材を装着し、射出完了時に発生するサージ圧力を緩衝するダイカストマシンの射出制御方法が開示されている。

この特許文献１の弾性部材については、サージ圧力の発生により、弾性部材が所定量圧縮されて初めて、金型キャビティ内の溶湯に所望する圧力（設定増圧力）を付与させることができるため、射出完了時に発生するサージ圧力を緩衝することができても、この弾性部材の圧縮に要する時間が、金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がり遅れにつながる点が指摘されている（特許文献２の段落［０００４］）。特許文献２には、この点を課題として、この金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がり遅れを招くことなく、サージ圧力の発生を防止できる緩衝手段が設けられた射出装置が開示されている。

特許文献２におけるこの緩衝手段（特許文献１における弾性体）は、サージ圧力の発生方向と平行な方向に弾性力を生じさせる第１ばねと、サージ圧力が作用して第１ばねが圧縮されることにより、この第１ばねの圧縮量の増加に応じて、屈折角度が増加する、二本の等長アームからなるリンク２組と、これら２組のリンク間に配置される第２ばねとから構成される。この第２ばねは、２組のリンクの屈折角度の増加に応じて伸長し、リンクの屈折を抑制するように、すなわち、第１ばねの圧縮を抑制するように、２組のリンク間に、サージ圧力の発生方向と直交する方向に配置されるものである。

特開平０７−１５５９２５号公報 特開２００７−２６０６８８号公報

特許文献１の射出制御方法においては、先に説明したように、サージ圧力の発生により、弾性部材が所定量圧縮されて初めて、金型キャビティ内の溶湯に所望する圧力を付与させることができるため、この弾性部材の圧縮に要する時間が、金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がり遅れを招く。そのため、金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がりを遅らせると、溶湯の凝固が進行して鋳造品にヒケや巣が生じる場合、すなわち、設定増圧力までの到達時間（昇圧時間）を短くする必要がある場合に、昇圧時間を短く調整することができないという問題がある。

一方、特許文献２の射出装置においては、２種類のばねと２組のリンクとを組み合わせた緩衝手段により、金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がりを遅らせることなく、サージ圧力の発生を確実に防ぐことができるとしている。そのため、金型キャビティ内の溶湯圧力の立ち上がりが早すぎると、バリ吹きが生じる鋳造品の場合、すなわち、設定増圧力までの到達時間（昇圧時間）を長くする必要がある場合に、昇圧時間を長く調整することができないという問題がある。このように、特許文献１の射出制御方法や、特許文献２の射出装置においては、サージ圧力を緩衝させたり防止したりすることが可能であっても、所望する設定増圧力に対して、これに到達するまでの昇圧時間の調整が困難だという問題がある。

また、近年、環境問題や省エネルギーの観点から、ボールねじ機構等の、回転運動を直線運動に変換する運動変換装置とサーボモータとの組み合わせや、リニアモータを採用した射出装置の電動化が注目されている。しかしながら、前者は、射出系部材の前進方向の慣性力に加えて、サーボモータの回転力をボールねじ軸に伝達するプーリーや歯車等、回転力伝達部材の回転慣性力も作用するため、油圧式射出装置に対して、射出完了時に金型キャビティ内の溶湯に作用するサージ圧力が大きくなる可能性がある。そのため、ダイカストマシンの、サーボモータ及び運動変換装置の組み合わせによる電動射出装置の射出制御方法においては、鋳造不良の防止や、装置保護の観点から、このようなサージ圧力の防止や昇圧時間の調整が、更に重要だと考えられている。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、ダイカストマシンの、サーボモータ及び運動変換装置の組み合わせによる電動射出装置において、射出完了時のサージ圧力を防止するとともに、射出完了後の増圧工程への移行において、設定増圧力に到達させるまでの昇圧時間の調整が可能な、ダイカストマシンの射出装置及び射出制御方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、サーボモータと、
前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、
プランジャスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャと、
前記運動変換装置の直線運動部分と前記プランジャとの間に配置され、弾性力としてのガス圧力が調整されたガススプリングと、
前記運動変換装置の直線運動部分に形成され、前記ガススプリングのピストンが押し込まれ、前記ピストンが押し込み限位置に到達する前に、前記プランジャを当接させるストッパー部と、
を備えるダイカストマシンの電動射出装置により達成される。

本発明に係る、ダイカストマシンの電動射出装置においては、前記ガススプリングのガス圧力の調整が、前記ガススプリングに接続されるガス配管及びガス圧力調整手段により、予め行われても良い。

また、前記ガススプリングのガス圧力の調整が、弾性力としてのガス圧力が異なる、別のガススプリングへの交換により行われても良い。

次に、本発明の上記目的は、本発明に係る、ダイカストマシンの電動射出装置を使用して、前記ガススプリングのガス圧力が、前記プランジャが前記ストッパー部に当接する前に、設定増圧力と略同じ圧力になるように、予め調整され、射出充填力の上昇に伴い、前記ガススプリングの前記ピストンが押し込まれ始めると、設定増圧力に追従させるように、前記サーボモータの回転トルクが制御される射出制御方法により達成される。

また、本発明に係る増圧制御方法においては、前記ガススプリングのガス圧力が、前記プランジャが前記ストッパー部に当接した時に、設定増圧力以下の圧力になるように、予め調整され、射出充填力の上昇に伴い、前記ガススプリングの前記ピストンが押し込まれ始めると、設定増圧力に追従させるように、前記サーボモータの回転トルクが制御されても良い。

本発明に係る、ダイカストマシンの電動射出装置においては、サーボモータと、
前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、
プランジャスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャと、
前記運動変換装置の直線運動部分と前記プランジャとの間に配置され、弾性力としてのガス圧力が調整されたガススプリングと、
前記運動変換装置の直線運動部分に形成され、前記ガススプリングのピストンが押し込まれ、前記ピストンが押し込み限位置に到達する前に、前記プランジャを当接させるストッパー部と、
を備えるため、射出完了時のサージ圧力を防止するとともに、射出完了後の増圧工程への移行において、設定増圧力に到達させるまでの昇圧時間の調整が可能である。

また、本発明に係る、ダイカストマシンの電動射出装置を使用する、本発明に係る増圧制御方法においては、前記ガススプリングのガス圧力が、前記プランジャが前記ストッパー部に当接する前に、設定増圧力と略同じ圧力になるように、予め調整され、射出充填力の上昇に伴い、前記ガススプリングの前記ピストンが押し込まれ始めると、設定増圧力に追従させるように、前記サーボモータの回転トルクが制御されるため、射出完了時のサージ圧力を防止するとともに、射出完了後の増圧工程への移行において、設定増圧力に到達させるまでの昇圧時間の調整が可能である。

本発明の実施例１に係る、ダイカストマシンの電動射出装置の概略断面図である。 本発明に係る射出制御方法を行った場合の溶湯圧力の時間変化（立ち上がり）を示す図である。 本発明に係る射出制御方法を行った場合の溶湯圧力の時間変化（立ち上がり）が、それぞれ、ヒケ発生領域及びバリ吹き領域を回避していることを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 尚、以下の実施例は、本発明を、記載された実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲内の色々な形で実施できることは言うまでもない。

図１乃至図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。最初に、図１を参照しながら、本発明の実施例１に係る、ダイカストマシンの電動射出装置１の基本構成について説明する。

図示しない固定盤に挿入され、図示しない金型キャビティと連通するプランジャスリーブ１０の突出側（図右側）に、プランジャチップ１１ａが挿入されている。プランジャチップ１１ａは、図示しないチップジョイントを介して、プランジャロッド１１ｂの前端部へ固定されている。そして、プランジャロッド１１ｂの後端部にはストッパープレート１１ｃが固定されている。これらプランジャチップ１１ａ、プランジャロッド１１ｂ及びストッパープレート１１ｃを、一体としてプランジャ１１と呼称する。

プランジャ１１のストッパープレート１１ｃは、運動変換装置２０の直線運動部分２１の前方部（図左側）の開口空間に、それぞれの軸芯が一致するように収納されている。そのため、プランジャ１１は、直線運動部分２１に対して、その相対位置を長手方向に距離Ｌ（エル）だけ移動可能に構成されている。プランジャ１１の前方への移動は、ストッパープレート１１ｃが、直線運動部分２１の前方部の開口空間の前端凸部に当接することにより制約され、後方への移動は、ストッパープレート１１ｃが、直線運動部分２１のケーシング前方部の開口空間の後方に形成されるストッパー部２１ａに当接することにより制約される。

直線運動部分２１のケーシング前方部の開口空間の、ストッパープレート１１ｃの後方には、ガススプリング２２が配置されている。ガススプリング２２は、市場で入手可能な製品であり、一方が開放された中空のピストン２２ａの開放側が、一方が開放された中空のシリンダボディ２２ｂの開放側に、図示しないシール部材及びストッパーを介して、長手方向に押し込み可能に挿入され、双方の中空部により単一の空間が形成される製品である。同空間内に所定圧力のガスが封入され、ピストン２２ａが、シリンダボディ２２ｂのストッパーに当接することにより、所定の全長が維持される。

ガススプリングは、ピストンの長手方向に外力が作用して、ピストンがシリンダボディ側に押し込まれ、同単一空間の容積が縮小されることにより、ガススプリング内のガス圧力が増大する。このガス圧力の増大により、ガススプリングは、ガス圧力及びピストンの長手方向の押し込み量に対応する弾性力を発生させるものである。

ガススプリングは、初期封入した所定のガス圧力に応じた弾性力を、ピストンの押し込み開始時点から発生させることができるため、同じ弾性力を発生させる圧縮ばねに対して、その全長及び断面積を小さくすることができる。また、ガス自体の圧縮性が高いため、ピストンの押し込み量に対してガス圧力の増加量は対応して大きくなるものの、その増加率は非常に小さい。そのため、ピストンの押し込み限位置においても、初期弾性力から弾性力が大きく増加しない。このような特徴から、ガススプリングは、初期封入するガス圧力を高くすることにより、ピストンの押し込み開始時点から押し込み限位置に至る間の押し込み動作により、ピストンの長手方向に作用する大きな外力（エネルギー）を安定して緩衝・吸収することができる。

これに対して、圧縮ばねにより、自然長からの押し込み（圧縮）開始時点において高い弾性力を発生させるためには、圧縮ばねのばね定数を高くする必要がある。この場合、高いばね定数により、押し込み（圧縮）量に対する弾性力の増加率が大きく、大きな外力（エネルギー）を安定して緩衝・吸収することは困難である。一方、圧縮ばねのばね定数が低い場合、高い弾性力を発生させるためには長い押し込み（圧縮）量が必要となる。そのため、大きな外力（エネルギー）を緩衝・吸収するために、圧縮ばねの全長を長くする必要があるだけでなく、所望する弾性力を発生する長さまで圧縮ばねが押し込まれる（圧縮される）まで多くの時間が必要となる。更に、自然長からの押し込み（圧縮）開始時点において高い弾性力を発生させることができない。

以上のような、圧縮ばねとは異なるガススプリングの特徴から、ピストンの押し込み開始位置から押し込み限位置に至る間の押し込み動作により、ピストンの長手方向に作用する大きな外力（エネルギー）を安定して緩衝・吸収させる必要がある部位の緩衝装置等の弾性体として好適である。

また、圧縮ばねは、外力により押し込まれる（圧縮される）時、長手方向と直交する方向の意図しないモーメントが発生するため、外部ケーシングや長手方向のガイド等でその押し込み（圧縮）方向（伸長方向も）を案内、あるいは、制約する必要がある。このような圧縮ばねに対して、その構造から、弾性力の発生を長手方向に限定することができるガススプリングは、様々な機械装置への配置が容易な機械要素である。

このようなガススプリング２２は、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃが、直線運動部分２１の前方部の開口空間の前端凸部に当接する状態で、且つ、ガススプリング２２が所定の全長、あるいは、所定量押し込まれた状態で、そのピストン２２ａの先端が、ストッパープレート１１ｃの後端面に当接するように、直線運動部分２１のケーシング前方部の開口空間に配置される。また、プランジャ１１に長手方向の外力が作用して、ストッパープレート１１ｃがガススプリング２２のピストン２２ａを押圧し、ストッパープレート１１ｃが、直線運動部分２１のケーシング前方部の開放空間の後方に形成されるストッパー部２１ａに当接する状態、すなわち、プランジャ１１が直線運動部分２１に距離Ｌだけ押し込まれた状態になっても、ガススプリング２２のピストン２２ａが、押し込み限位置には到達しないように構成されている。

一方、運動変換装置２０の直線運動部分２１の後方端面は、ボールねじ機構２３のボールねじナット２３ａが固定されている。そして、ボールねじナット２３ａと組み合わされるボールねじ軸２３ｂの一端は、直線運動部分２１の後方端面の開口空間内に挿入され、他端には、プーリー１２ｂが取り付けられている。更に、プーリー１２ｂは、プーリー１２ａがその回転軸に取り付けられたサーボモータ１２と、プーリーベルト１３により連結されている。ここで、ボールねじ軸２３ｂは、図示しない支持手段により、回転のみ可能に支持されているため、サーボモータ１２を回転させると、プーリー１２ａ、プーリーベルト１３及びプーリー１２ｂにより、この回転運動がボールねじ軸２３ｂに伝達され、長手方向には移動せず回転運動するボールねじ軸２３ｂにより、組み合わされるボールねじナット２３ａが回転せず、長手方向にのみ前後進運動するように構成されている。このような運動変換装置２０により、サーボモータ１２の回転運動を直線運動に変換させて、プランジャ１１と運動変換装置２０とを、一体で直線運動させることができる（ボールねじ軸２３ｂを除く）。

引き続き、図２及び図３を参照しながら、本実施例１に係る、ダイカストマシンの電動射出装置１を使用する射出制御方法を説明する。図２は、本発明に係る射出制御方法を行った場合の溶湯圧力の時間変化（立ち上がり）を示す図である。図２には、設定増圧力Ｐｓに対して、金型キャビティ内が溶湯で満たされる射出完了時（図２原点）から、溶湯圧力Ｐ（メタル圧／縦軸）がＰｓに到達するまでの昇圧時間ｔ（横軸）を、ｔｓ（グラフ１）、ｔ１（グラフ２）及びｔ２（グラフ３）の３パターンで調整した場合の溶湯圧力の時間変化を示している。本実施例１においては、グラフ１及びグラフ２を説明する。

また、図３は、本発明に係る射出制御方法を行った場合の溶湯圧力の時間変化（立ち上がり）が、それぞれ、ヒケ発生領域及びバリ吹き領域を回避していることを示す図である。言い換えれば、先に説明した図２における３パターンを、それぞれ個別に示した図であり、各図のグラフに、溶湯圧力及び経過時間の関係において、ヒケや巣等の鋳造不良が発生する可能性が高いヒケ領域Ａと、バリ吹きが発生する可能性が高いバリ吹き領域Ｂとを一緒に示したものである。図３（ａ）がグラフ１、図３（ｂ）がグラフ２、図３（ｃ）がグラフ３を示す。

本実施例１においては、ガススプリング２２のガス圧力が、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃがストッパー部２１ａに当接する前に、設定増圧力Ｐｓとなるように、予め調整される場合で、且つ、ガススプリング２２のガス圧力が異なる２パターンを説明する。まず、図２におけるグラフ１は、ガススプリング２２のガス圧力が設定増圧力Ｐｓと略同じ圧力に調整される場合である。この場合、ガス圧力が設定増圧力Ｐｓと略同じため、射出完了時（図２原点）からの溶湯圧力Ｐの立ち上がりは一番早く、溶湯圧力はもっとも短い時間ｔｓでほぼ直線的に設定増圧力Ｐｓに到達する。

その後、設定増圧力Ｐｓより大きなサージ圧力が溶湯に作用し、その反力が、プランジャチップ１１ａを介してプランジャ１１の長手方向に外力として作用する。その際、プランジャ１１がストッパープレート１１ｃを介してガススプリング２２のピストン２２ａを押し込むため、反力としてのサージ圧力及びその昇圧速度（昇圧加速度）は、ピストン２２ａの押し込み動作により、その大部分が緩衝・吸収される。また、プランジャ１１がサージ圧力の反力を受けて、ガススプリング２２のピストン２２ａを押し込むまでの時間は極短時間であるため、金型キャビティ内の溶湯すべてにサージ圧力を伝播させるには至らず、図２のグラフ１に示すように、発生したサージ圧力は、緩やかな立ち上がりで設定増圧力Ｐｓをわずかに超えた後、設定増圧力Ｐｓに追従させるようにサーボモータ１２の回転トルクが制御され、溶湯圧力Ｐが設定増圧力Ｐｓに到達するまで降圧される。そして、予め設定される時間、そのまま、設定増圧力Ｐｓが維持制御される（増圧工程）。

増圧工程の完了後、図示しない型締装置においては、金型が開かれ、鋳造品が製品取出手段等で金型から取り出される。その間、並行して、射出装置においては、プランジャ１１を後退させ、図１に示す状態に復帰させる。この時、プランジャ１１に長手方向の外力が作用しなくなれば、特別な復帰制御や復帰動作を行わずとも、ガス圧力によりガススプリング２２は伸長し、プランジャ１１及び直線運動部分２１が元の状態に戻ることは言うまでもない。

このように、ガススプリング２２のガス圧力が設定増圧力Ｐｓと略同じ圧力に調整される場合、発生するサージ圧力はピストン２２ａの押し込み動作により緩衝・吸収される。先に説明したように、ピストン２２ａの押し込み動作によるガススプリング２２の弾性力の増加率が小さいため、溶湯に設定増圧力Ｐｓを超えるサージ圧力がそのまま付与されることはない。一方、ガススプリング２２は、そのピストン２２ａの押し込み動作の間、その押し込み開始時点から、設定増圧力Ｐｓと略同じ圧力に応じた弾性力を発生させるので、ピストン２２ａの押し込み動作の間も、溶湯には設定増圧力Ｐｓと略同じ圧力が付与され続ける。そのため、特許文献１の弾性体のように、サージ圧力の緩衝・吸収により溶湯圧力の立ち上がりの遅れを招く虞はない。

次に、図２におけるグラフ２は、ガススプリング２２のガス圧力が設定増圧力Ｐｓより低いＰ１に調整される場合である。この場合、ガス圧力Ｐ１が設定増圧力Ｐｓより低いため、射出完了時（図２原点）から溶湯圧力が立ち上がってＰ１に到達すると、プランジャ１１がガススプリング２２のピストン２２ａを押し込み始める。そのため、設定増圧力Ｐｓに到達する前から、反力としてのサージ圧力及びその昇圧速度（昇圧加速度）が緩衝・吸収され始めるため、サージ圧力が設定増圧力Ｐｓを超えることを防止できる。

また、ガススプリング２２のピストン２２ａは、ガス圧力Ｐ１が設定増圧力Ｐｓに到達するまで押し込まれる。よって、この押し込み動作の間、すなわち、ガススプリング２２の弾性力が増加し、ガス圧力Ｐ１が設定増圧力Ｐｓに到達するまでの時間、溶湯圧力Ｐが設定増圧力Ｐｓまで到達する昇圧時間ｔ１を、グラフ１の昇圧時間ｔｓよりも長く調整することができる（ｔｓ＜ｔ１）。溶湯圧力Ｐが設定増圧力Ｐｓに到達した後、予め設定される時間、そのまま設定増圧力Ｐｓが維持制御されることはグラフ１と同じである。

このように、本発明に係る、ダイカストマシンの電動射出装置及び本電動射出装置を使用する射出制御方法においては、ガススプリング２２の封入ガス圧力を予め調整することにより、射出完了時のサージ圧力を防止するとともに、射出完了後の増圧工程への移行において、設定増圧力Ｐｓに到達させるまでの昇圧時間ｔの調整が可能である。この昇圧時間ｔの調整により、グラフ１においては、図３（ａ）に示すように、溶湯圧力Ｐを設定増圧力Ｐｓまで早く立ち上げることにより、また、グラフ２においては、図３（ｂ）に示すように、グラフ１よりも、溶湯圧力Ｐを設定増圧力Ｐｓまで若干遅く立ち上げることにより、ヒケ領域Ａとバリ吹き領域Ｂとの両方を回避できるように、溶湯圧力Ｐの立ち上がりを制御することができる。

再び、図２及び図３を参照して、本実施例２に係る射出制御方法を説明する。実施例２の射出制御方法が、実施例１と異なる点は、ガススプリング２２のガス圧力が、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃがストッパー部２１ａに当接した時に、設定増圧力Ｐｓ以下となるように調整される点である。使用するダイカストマシンの射出装置は、実施例１と同じであるため、実施例１の射出制御方法との相違点についてのみ説明する。

本実施例２においては、ガススプリング２２のガス圧力が、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃがストッパー部２１ａに当接した時に、設定増圧力Ｐｓ以下（Ｐ２）になるように調整されている。そのため、実施例１のグラフ２のパターンよりも更に早く、反力としてのサージ圧力及びその昇圧速度（昇圧加速度）が緩衝・吸収され始めるため、サージ圧力が設定増圧力Ｐｓを超えることを防止できる。また、ガススプリング２２のガス圧力は、ピストン２２ａが、プランジャ１１の押し込み量Ｌだけ、すべて押し込まれた状態において、ガススプリング２２の弾性力の増加により、設定増圧力Ｐｓに到達するか、設定増圧力Ｐｓ未満の圧力である。図２のグラフ３は、ガススプリング２２のガス圧力が、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃがストッパー部２１ａに当接した時に、設定増圧力Ｐｓより低い圧力Ｐ２になるように調整されている。

そのため、図２のグラフ３に示すように、ガススプリング２２のピストン２２ａが押し込まれ始め、プランジャ１１のストッパープレート１１ｃが、ストッパー部２１ａに当接する（同図点Ｘ）までは、溶湯圧力は、反力としてのサージ圧力及びその昇圧速度（昇圧加速度）の緩衝・吸収により、緩やかに立ち上がる。この点Ｘに至る、ピストン２２ａの押し込み動作の間、サージ圧力及びその昇圧速度（昇圧加速度）は略全てが吸収されるため、点Ｘ以降は、設定増圧力Ｐｓに追従させるようにサーボモータ１２の回転トルクが制御され、溶湯圧力Ｐが設定増圧力Ｐｓに到達するまで昇圧される。そして、溶湯圧力Ｐが設定増圧力Ｐｓに到達した後、予め設定される時間、そのまま設定増圧力Ｐｓが維持制御されることはグラフ１と同じである。

このように、本実施例２においては、ガススプリング２２のピストン２２ａの押し込み動作（押し込み量Ｌ）に要する時間を最大にするだけでなく、点Ｘ以降、サーボモータ１２の回転トルクによって、溶湯圧力Ｐがガス設定増圧力Ｐｓまで昇圧されるまでの時間を確保することにより、溶湯圧力Ｐが、設定増圧力Ｐｓまで到達する昇圧時間ｔ２を、グラフ２の昇圧時間ｔ１よりも更に長く調整することができる（ｔ１＜ｔ２）。本実施例２においては、点Ｘを経由するように、溶湯圧力の立ち上がりを制御することができるため、図３（ｃ）に示すように、グラフ２よりも、溶湯圧力を設定増圧力Ｐｓまで更に遅く立ち上げることによって、ヒケ領域Ａとバリ吹き領域Ｂとの両方を回避することができる。また、点Ｘは、ガススプリングのガス圧力の封入圧力により、所望する溶湯圧力の立ち上がりに制御できるよう適宜調整されれば良い。

図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、金型（金型キャビティの形状）によって、ヒケ領域Ａ及びバリ吹き領域Ｂは異なる。しかしながら、これまで説明したように、本願発明においては、ガススプリング２２のガス圧力の封入圧力を調整することにより、本実施例１乃至本実施例３で説明した３パターンのグラフのように、溶湯圧力Ｐを略同じ設定増圧力Ｐｓに到達させる昇圧時間を異なるように調整することにより、ヒケ領域Ａとバリ吹き領域Ｂとの両方を回避するような増圧制御が可能である。これにより、様々な金型に対応して、ヒケやバリ吹きを防止する射出制御が可能になる。また、射出完了時におけるサージ圧力の発生も、ガススプリング２２のピストン２２ａの押し込み動作により緩衝・吸収され、このようなサージ圧力の、射出制御や射出装置への影響を抑制することができる。

尚、実施例１及び実施例２においては、ガススプリング２２のガス圧力の調整について説明を割愛したが、市販されるガススプリングは、通常、ガス封入口を備えている。そのため、ガス封入口にガス用配管を接続・施工し、ダイカストマシン、あるいは、外部に設けられた圧力供給源と接続し、電磁弁、電磁圧力調整弁及び逆止弁等を組み込んだ、ガススプリング用のガス圧力調整システムを構成することにより、金型（鋳造品）や鋳造条件に応じたガススプリングの封入ガス圧力の調整が可能である。

また、ガススプリングの封入ガス圧力の調整の頻度が少ない場合や、経験等により、金型（鋳造品）や鋳造条件に応じた適切なガススプリングの封入ガス圧力が既知である場合は、プランジャチップやプランジャロッド等のプランジャの交換と同様に、封入ガス圧力の異なるガススプリングを複数種類用意して、必要に応じて適宜交換する形態であっても良い。

１ 電動射出装置
１１ プランジャ
１１ａ プランジャチップ
１１ｂ プランジャロッド
１１ｃ ストッパープレート
１２ サーボモータ
２０ 運動変換装置
２１ 直線運動部分（運動変換装置）
２１ａ ストッパー部（直線運動部分）
２２ ガススプリング（直線運動部分）
２２ａ ピストン（ガススプリング）
２２ｂ シリンダボディ（ガススプリング）
２３ ボールねじ機構
２３ａ ボールねじナット
２３ｂ ボールねじ軸

Claims (5)

1. サーボモータと、
   前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、
   プランジャスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャと、
   前記運動変換装置の直線運動部分と前記プランジャとの間に配置され、弾性力としてのガス圧力が調整されたガススプリングと、
   前記運動変換装置の直線運動部分に形成され、前記ガススプリングのピストンが押し込まれ、前記ピストンが押し込み限位置に到達する前に、前記プランジャを当接させるストッパー部と、
   を備えるダイカストマシンの電動射出装置。
2. 前記ガススプリングのガス圧力の調整が、前記ガススプリングに接続されるガス配管及びガス圧力調整手段により、予め行われる、請求項１に記載のダイカストマシンの電動射出装置。
3. 前記ガススプリングのガス圧力の調整が、弾性力としてのガス圧力が異なる、別のガススプリングへの交換により行われる、請求項１に記載のダイカストマシンの電動射出装置。
4. 前記ガススプリングのガス圧力が、前記プランジャが前記ストッパー部に当接する前に、設定増圧力と略同じ圧力になるように、予め調整され、射出充填力の上昇に伴い、前記ガススプリングの前記ピストンが押し込まれ始めると、設定増圧力に追従させるように、前記サーボモータの回転トルクが制御される、請求項１乃至請求項３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を使用する射出制御方法。
5. 前記ガススプリングのガス圧力が、前記プランジャが前記ストッパー部に当接した時に、設定増圧力以下の圧力になるように、予め調整され、射出充填力の上昇に伴い、前記ガススプリングの前記ピストンが押し込まれ始めると、設定増圧力に追従させるように、前記サーボモータの回転トルクが制御される、請求項１乃至請求項３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を使用する射出制御方法。

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