JP2016055330A - 射出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性を向上させることができる射出装置を提供すること。【解決手段】ダイカストマシン10は、射出プランジャ15に金属材料を射出させる射出シリンダ16と、射出シリンダ16に作動油を供給して射出プランジャ15によって射出を実行させる射出モジュールU1と、射出シリンダ16に作動油を供給して射出プランジャ15による増圧を補助する増圧モジュールU2とを含む。射出モジュールU1は、作動用サーボモータM1で駆動され、増圧モジュールU2は蓄圧用サーボモータM2で駆動される。【選択図】図1
Description
本発明は、成形材料を型部内に射出、充填し、さらに増圧させる射出装置に関する。
型部内に成形材料を射出し、充填することによって所望の製品を成形する装置として射出装置が知られている。そして、近時の射出装置では、例えば、特許文献1の射出装置のように、電動機を用いて射出シリンダを駆動している。特許文献1の射出装置は、射出シリンダを駆動する増速シリンダ及び増圧シリンダを備え、増速シリンダ及び増圧シリンダは並列に接続されている。増速シリンダのピストン及び増圧シリンダのピストンは、電動機であるモータ、ボールネジ、及びナットを介して同期して駆動される。
また、射出シリンダのボトム室と増速シリンダのボトム室との間に設けたチェックバルブ及び流量調整回路により、単一のモータの駆動で、射出シリンダを増速シリンダ及び増圧シリンダの両方で高速で駆動することができるとともに、射出シリンダを増圧シリンダのみで高圧で駆動することができる。このように電動機を用いて射出シリンダを駆動することで、緻密な速度制御及び圧力制御が可能になる。
ところで、射出装置は、一般的に、高速工程及び増圧工程の2工程によって作動させている。すなわち、射出装置は、射出の初期段階においては、成形サイクルの短縮の観点から比較的高速で射出プランジャを前進させる。その後、射出装置は、成形品のヒケをなくすために、射出プランジャの前進する方向の力によりキャビティ内の成形材料を増圧する。電動機の駆動力によって射出装置に増圧工程を作動させるものとして、例えば特許文献2に開示の射出装置(ダイカストマシン)が挙げられる。
図6に示すように、特許文献2に開示の電動射出ダイカストマシン80は、電動機としての射出用電動サーボモータ81を備えるとともに、この射出用電動サーボモータ81の回転を直線運動に変換する運動変換機構82を備える。そして、電動射出ダイカストマシン80では、射出用電動サーボモータ81の駆動力(回転エネルギー)を運動変換機構82で直線運動に変換し、この直線運動に連動してプランジャチップ83を前進させる。すると、射出スリーブ84内の可塑状の金属が金型キャビティ85内へ射出されるようになっている。
また、電動射出ダイカストマシン80は、射出用電動サーボモータ81に動力補給クラッチ86を介して連係されたエネルギー変換機構87を備える。このエネルギー変換機構87は、アキュムレータ88と、エネルギー変換器89と、このアキュムレータ88とエネルギー変換器89との間に介装された流量制御弁(図示せず)とから構成されており、射出用電動サーボモータ81の駆動力(回転エネルギー)をアキュムレータ88に蓄圧する。
さらに、電動射出ダイカストマシン80は、動力補給クラッチ86のON・OFF制御を行う制御機構90を備える。この制御機構90は、動力補給クラッチ86を制御して、射出用電動サーボモータ81の駆動力(回転エネルギー)の伝達先をエネルギー変換機構87又は運動変換機構82に切り替える。
そして、電動射出ダイカストマシン80による成形品の製造では、まず、射出用電動サーボモータ81の回転エネルギーをエネルギー変換機構87を介してアキュムレータ88に蓄圧しておく。その後、射出用電動サーボモータ81の回転エネルギーを運動変換機構82を介してプランジャチップ83の前進動作に変換し、そのプランジャチップ83によって金型キャビティ85への可塑状の金属の射出が行われる。次に、増圧工程が行われる。増圧工程では、射出用電動サーボモータ81の駆動力に、アキュムレータ88の蓄圧がエネルギー変換機構87を介して補給される。
ところが、特許文献2の電動射出ダイカストマシン80では、射出用電動サーボモータ81の駆動力(回転エネルギー)をアキュムレータ88に予め蓄圧しておき、その後、射出用電動サーボモータ81の駆動力(回転エネルギー)によってプランジャチップ83を前進させ、可塑状の金属を金型キャビティ85内へ充填する。このため、電動射出ダイカストマシン80では、アキュムレータ88の蓄圧と、金型キャビティ85への金属の充填とを、射出用電動サーボモータ81を用いて別々に行う必要があり、生産性が低いという問題がある。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、生産性を向上させることができる射出装置を提供することにある。
上記問題点を解決するための射出装置は、射出プランジャにより成形材料を型部内に射出、充填し、さらに増圧させる射出装置であって、射出プランジャに前記成形材料を射出させる射出シリンダと、前記射出シリンダに作動油を供給して前記射出プランジャによって射出を実行させる射出モジュールと、前記射出シリンダに作動油を供給して前記射出プランジャによる増圧を補助する増圧モジュールとを含み、前記射出モジュールは、前記射出シリンダに作動油を給排する作動用シリンダと、作動用電動機と、該作動用電動機によって回転する作動用ボールネジと、前記作動用シリンダと連結され、かつ前記作動用電動機の回転エネルギーを前記作動用ボールネジを介して直線運動に変換する作動用ナットと、を有し、前記増圧モジュールは、前記射出シリンダに接続された圧縮油収容部と、蓄圧用電動機と、該蓄圧用電動機によって回転する蓄圧用ボールネジと、前記蓄圧用電動機の回転エネルギーを前記蓄圧用ボールネジを介して直線運動に変換する蓄圧用ナットと、前記蓄圧用ナットに連結され、前記圧縮油収容部に収容された作動油を圧縮する圧縮部材と、前記圧縮油収容部と前記射出シリンダとを繋ぐ経路上に位置する開閉弁と、を有することを要旨とする。
これによれば、増圧では、増圧モジュールにより蓄圧された圧力を射出シリンダに供給し、増圧を補助する。このため、例えば、射出モジュールだけで増圧を行う場合と比べると、所望する高圧の射出圧に到達するまでの時間を短縮することができる。
このような射出装置において、増圧モジュールは、射出モジュールの駆動源とは別の蓄圧用電動機を備える。このため、蓄圧用電動機によって、射出モジュールの作動中でも独立して増圧モジュールに蓄圧することができる。よって、例えば、射出モジュールと増圧モジュールが共通の駆動源で駆動される場合のように、射出モジュールの作動油供給中は、増圧モジュールの蓄圧が行えないということが無くなる。言い換えると、射出モジュールによる作動油供給と並行して、増圧モジュールの蓄圧を行うことができ、射出装置による成形品の生産性を向上させることができる。
また、射出装置について、前記圧縮油収容部は、前記圧縮部材としてのピストンを含む蓄圧用シリンダのボトム室と、前記蓄圧用シリンダによって作動油が収容される収容室とを含む。
これによれば、蓄圧用シリンダのピストンを駆動することにより、蓄圧用シリンダのボトム室の容積を減少させ、作動油を圧縮して収容室に収容することができる。また、例えば、蓄圧用シリンダだけで、増圧のために必要な作動油を収容する容積を確保する場合と比べると、収容室を有する分だけ、蓄圧用シリンダのシリンダ長さを短くすることができる。
また、射出装置について、前記収容室は、蓄圧タンクであってもよい。
これによれば、蓄圧タンクは作動油を直接圧縮して収容することができ、収容室としてアキュムレータを使用する場合と比べて、蓄圧に必要な作動油量が少なくて済む。
これによれば、蓄圧タンクは作動油を直接圧縮して収容することができ、収容室としてアキュムレータを使用する場合と比べて、蓄圧に必要な作動油量が少なくて済む。
また、射出装置について、前記射出モジュールは、前記増圧を実行させる増圧用シリンダを含み、該増圧用シリンダは、前記作動用電動機、前記作動用ボールネジ、及び前記作動用ナットを介して駆動されるとともに、前記増圧用シリンダのシリンダ径は、前記作動用シリンダのシリンダ径より小さいものでもよい。
これによれば、射出モジュールによる作動油供給では、作動用シリンダによって、射出シリンダにおける高速な射出が可能になり、増圧用シリンダにより増圧が可能になる。
本発明によれば、生産性を向上させることができる。
以下、射出装置をダイカストマシンに具体化した一実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
図1に示す射出装置としてのダイカストマシン10は、型部を構成する固定金型11と可動金型12によって形成されるキャビティ13内に、溶融した成形材料としての金属材料(例えば、アルミニウム)を射出し、充填する装置である。型部内に射出された成形材料は、凝固後に取り出されることにより、所望の成形品となる。なお、固定金型11と可動金型12は、図示しない型締装置により、型部の開閉及び型締めがなされる。
図1に示す射出装置としてのダイカストマシン10は、型部を構成する固定金型11と可動金型12によって形成されるキャビティ13内に、溶融した成形材料としての金属材料(例えば、アルミニウム)を射出し、充填する装置である。型部内に射出された成形材料は、凝固後に取り出されることにより、所望の成形品となる。なお、固定金型11と可動金型12は、図示しない型締装置により、型部の開閉及び型締めがなされる。
ダイカストマシン10は、射出シリンダ16を有し、この射出シリンダ16のピストンロッド16aの先端には射出プランジャ15が連結されている。射出シリンダ16は射出プランジャ15を駆動する。射出プランジャ15を駆動すると、キャビティ13に連通する射出スリーブ14内に供給された金属材料がキャビティ13に押し出される。
射出シリンダ16には、作動油を給排する作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24が配管を介して連結されている。具体的には、射出シリンダ16のボトム室16bには、作動油の供給経路及び排出経路となる主配管30が接続されている。この主配管30には、作動油の供給経路及び排出経路となる第1副配管31及び第2副配管32が接続されている。
第1副配管31には、射出シリンダ16のボトム室16bに作動油を給排する作動用シリンダ23のボトム室23bが接続されている。また、第2副配管32には、射出シリンダ16のボトム室16bに作動油を給排する増圧用シリンダ24のボトム室24bが接続されている。よって、射出シリンダ16のボトム室16bには、作動用シリンダ23のボトム室23bと増圧用シリンダ24のボトム室24bとが並列に接続されている。
作動用シリンダ23のロッド室23rは、後述の補助タンク41のロッド室41r、及び射出シリンダ16のロッド室16rに接続され、増圧用シリンダ24のロッド室24rは、補助タンク41のロッド室41r、及び射出シリンダ16のロッド室16rに接続されている。
作動用シリンダ23におけるピストン23pのストロークと、増圧用シリンダ24におけるピストン24pのストロークは同じ長さに設定されている。また、増圧用シリンダ24のシリンダ径は、作動用シリンダ23のシリンダ径よりも小さく設定されている。
そして、作動用シリンダ23のピストン23pに連結されたピストンロッド23aは、ロッド室23r側から作動用ナットNに連結され、増圧用シリンダ24のピストン24pに連結されたピストンロッド24aは、ロッド室24r側から作動用ナットNに連結されている。作動用ナットNは、作動用電動機としての作動用サーボモータM1によって回転される作動用ボールネジBに螺合されている。作動用ナットNは、作動用サーボモータM1の回転エネルギーを作動用ボールネジBを介して直線運動に変換する。よって、作動用ボールネジBと作動用ナットNは、ボールネジ機構を構成している。作動用ナットNは、作動用ボールネジBの回転に伴い、作動用ボールネジBの軸方向に移動する構成である。
ピストン23pは、作動用ナットNの移動により作動用シリンダ23内を進退可能であり、ピストン24pは、作動用ナットNの移動により増圧用シリンダ24内を進退可能である。なお、本実施形態では、作動用ナットNが移動すると、ピストン23p,24pは、同期して同じだけ移動するように作動用ナットNに連結されている。
本実施形態では、ダイカストマシン10は、作動用シリンダ23と、増圧用シリンダ24と、作動用サーボモータM1と、作動用ナットNと、作動用ボールネジBとを含む射出モジュールU1を有する。この射出モジュールU1は、射出シリンダ16に作動油を供給して射出プランジャ15を駆動し、キャビティ13内への金属材料の射出を実行する。
射出モジュールU1において、作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24は、作動用サーボモータM1のサーボ制御によって、ピストン23p,24pの作動(位置)が制御される。作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24では、サーボ制御(位置制御)によって各ピストン23p,24pが所望の位置に位置するため、射出シリンダ16に対する作動油の供給量が正確に制御される。
射出シリンダ16のボトム室16bと、作動用シリンダ23のボトム室23bとを繋ぐ第1副配管31には、切替弁40が設けられるとともに、この切替弁40には補助タンク41が配管を介して接続されている。
切替弁40は、作動用シリンダ23のボトム室23bから射出シリンダ16のボトム室16bに向かう作動油の流れを許容し、かつ補助タンク41のボトム室41bからの作動油の逆流を阻止する第1位置40aに切替可能である。また、切替弁40は、作動用シリンダ23のボトム室23bから補助タンク41のボトム室41bに向かう作動油の流れを許容し、かつ射出シリンダ16及び増圧用シリンダ24からの作動油の逆流を阻止する第2位置40bに切替可能である。切替弁40は、制御装置50に信号接続され、制御装置50によって第1位置40aと第2位置40bに切り替えられる。
ダイカストマシン10において、射出シリンダ16のボトム室16bに接続された主配管30には、作動油の供給経路及び排出経路となる増圧用配管53が接続されている。
増圧用配管53には、収容室としての蓄圧タンク54が接続されている。蓄圧タンク54は、ケース54a内に作動油を圧縮した状態で収容可能である。この蓄圧タンク54には、増圧用配管53を介して2つの蓄圧用シリンダ51のボトム室51bが接続されている。すなわち、蓄圧タンク54には、2つの蓄圧用シリンダ51のボトム室51bが並列に接続されている。2つの蓄圧用シリンダ51におけるピストン51pのストロークは同じ長さに設定され、2つの蓄圧用シリンダ51のシリンダ径は同じに設定されている。
増圧用配管53には、収容室としての蓄圧タンク54が接続されている。蓄圧タンク54は、ケース54a内に作動油を圧縮した状態で収容可能である。この蓄圧タンク54には、増圧用配管53を介して2つの蓄圧用シリンダ51のボトム室51bが接続されている。すなわち、蓄圧タンク54には、2つの蓄圧用シリンダ51のボトム室51bが並列に接続されている。2つの蓄圧用シリンダ51におけるピストン51pのストロークは同じ長さに設定され、2つの蓄圧用シリンダ51のシリンダ径は同じに設定されている。
2つの蓄圧用シリンダ51において、各ピストン51pに連結されたピストンロッド51aは、ロッド室51r側から蓄圧用ナット55に連結されている。この蓄圧用ナット55は、蓄圧用電動機としての蓄圧用サーボモータM2によって回転される蓄圧用ボールネジ56に螺合されている。蓄圧用ナット55は、蓄圧用サーボモータM2の回転エネルギーを蓄圧用ボールネジ56を介して直線運動に変換する。よって、蓄圧用ボールネジ56と蓄圧用ナット55は、ボールネジ機構を構成している。蓄圧用ナット55は、蓄圧用ボールネジ56の回転に伴い、蓄圧用ボールネジ56の軸方向に移動する構成である。
増圧用配管53において、射出シリンダ16のボトム室16bと蓄圧タンク54とを繋ぐ経路には、開閉弁57が設けられている。開閉弁57は、蓄圧タンク54から射出シリンダ16のボトム室16bに向かう作動油の流れを阻止する第1位置57aに切替可能である。また、開閉弁57は、蓄圧タンク54から射出シリンダ16のボトム室16bに向かう作動油の流れを許容する第2位置57bに切替可能である。開閉弁57は、制御装置50に信号接続され、制御装置50によって第1位置57aと第2位置57bに切り替えられる。
本実施形態では、ダイカストマシン10は、2つの蓄圧用シリンダ51と、蓄圧用サーボモータM2と、蓄圧用ナット55と、蓄圧用ボールネジ56と、蓄圧タンク54と、開閉弁57を含む増圧モジュールU2を有する。この増圧モジュールU2は、射出シリンダ16に作動油を供給して射出プランジャ15による増圧を補助する。
増圧モジュールU2において、収容室としての蓄圧タンク54及び2つの蓄圧用シリンダ51のボトム室51bは、射出シリンダ16に接続され、かつ圧縮油が収容される圧縮油収容部を構成している。また、増圧モジュールU2において、2つの蓄圧用シリンダ51におけるピストン51pは、蓄圧タンク54に作動油を圧縮するために蓄圧用シリンダ51のボトム室51bの容積を減少させる圧縮部材を構成している。
次に、射出シリンダ16の射出時における作動パターン(射出パターン)を、図5にしたがって説明する。
ダイカストマシン10は、高速工程、及び増圧工程の2工程で作動させる。高速工程は、射出の初期段階の工程であって、射出スリーブ14内に供給された金属材料をキャビティ13に押し出す際に、射出シリンダ16のピストン16pを高速で作動させる工程である。高速工程では、射出スリーブ14内に供給される金属材料に対する射出圧Pは、高速工程開始後に徐々に上昇していき、高速工程の途中で一定の圧力になる。増圧工程は、高速工程の次に行われる射出の最終段階の工程であって、射出シリンダ16のピストン16pの前進方向の力によりキャビティ13内の金属材料を増圧する工程である。増圧工程では、射出スリーブ14内に供給される金属材料に対する射出圧Pは、高速工程での射出圧Pより高くなる。
ダイカストマシン10は、高速工程、及び増圧工程の2工程で作動させる。高速工程は、射出の初期段階の工程であって、射出スリーブ14内に供給された金属材料をキャビティ13に押し出す際に、射出シリンダ16のピストン16pを高速で作動させる工程である。高速工程では、射出スリーブ14内に供給される金属材料に対する射出圧Pは、高速工程開始後に徐々に上昇していき、高速工程の途中で一定の圧力になる。増圧工程は、高速工程の次に行われる射出の最終段階の工程であって、射出シリンダ16のピストン16pの前進方向の力によりキャビティ13内の金属材料を増圧する工程である。増圧工程では、射出スリーブ14内に供給される金属材料に対する射出圧Pは、高速工程での射出圧Pより高くなる。
本実施形態のダイカストマシン10では、高速工程と同時に、蓄圧タンク54に対する蓄圧工程が行われる。蓄圧工程は、増圧工程の際に射出シリンダ16のピストン16pに付与する前進方向の力を補助するために、蓄圧タンク54に蓄圧するための工程である。蓄圧工程では、図5の1点鎖線に示すように、蓄圧された圧力P1が徐々に高められていく。そして、ダイカストマシン10による増圧工程では、増圧モジュールU2からの作動油の供給により、増圧工程が補助される。
そして、これらの各工程では、図5に示すように、射出シリンダ16に要求される射出圧Pが相違する。すなわち、射出シリンダ16のピストン16pは、増圧工程において、より高い射出圧Pを付与するように作動させることが必要である一方で、高速工程においては増圧工程時ほどの射出圧Pを付与するように作動させる必要はない。また、蓄圧工程では、増圧モジュールU2は、増圧工程時に、射出シリンダ16のピストン16pが所望の射出圧Pを付与するように、圧力を補助することが必要である。
以下、本実施形態のダイカストマシン10の作用を、図2〜図5にしたがって説明する。
最初に、高速工程について説明する。
最初に、高速工程について説明する。
図1に示すように、高速工程の開始前、射出シリンダ16のピストン16p、作動用シリンダ23のピストン23p、及び増圧用シリンダ24のピストン24pは、所定の初期位置に位置している。なお、初期位置に位置する各ピストン16p,23p,24pは、射出スリーブ14内に供給される金属材料に対して射出圧Pを付与していない(図5の時点T1)。また、切替弁40は、第1位置40aに切り替えられ、開閉弁57は、第1位置57aに切り替えられている。
そして、固定金型11と可動金型12の型締め、及び射出スリーブ14への金属材料の供給などの成形準備が完了すると、高速工程を開始する。作動用サーボモータM1が回転すると、図2に示すように、作動用サーボモータM1の回転によって、作動用ナットNが前進(図2の左方向への動作)する。すると、作動用シリンダ23のピストン23p、及び増圧用シリンダ24のピストン24pは、作動用ナットNを介して駆動力が付与され、前進する。作動用ナットN及びピストン23p,24pの前進とは、作動用シリンダ23のボトム室23bの作動油、及び増圧用シリンダ24のボトム室24bの作動油を、主配管30へ押し出す(射出シリンダ16のボトム室16bへ供給する)方向の動作である。
作動用シリンダ23のピストン23pが前進すると、ボトム室23bの作動油は、第1副配管31、第1位置40aにある切替弁40及び主配管30を通じて、射出シリンダ16のボトム室16bへ供給される。同時に、増圧用シリンダ24のピストン24pが前進すると、ボトム室24bの作動油は、第2副配管32及び主配管30を通じて、射出シリンダ16のボトム室16bへ供給される。これにより、射出シリンダ16のピストン16pは、ボトム室16bへ供給された作動油からの圧力を受けて、前進する。
射出シリンダ16のピストン16pは、そのボトム室16bに作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24の両方から供給される作動油により高速で前進する。すると、射出シリンダ16のピストンロッド16aに連結された射出プランジャ15は、ピストン16pの前進によって高速に前進する。この射出プランジャ15の高速の前進により、射出スリーブ14内の金属材料はキャビティ13内に高速で射出される。射出プランジャ15及びピストン16pの前進とは、射出スリーブ14内の金属材料をキャビティ13に押し出す方向の動作である。そして、高速工程開始から、射出圧Pが徐々に上昇していき、途中から一定の射出圧Pになる。
ダイカストマシン10において、高速工程が行われている間、増圧モジュールU2によって蓄圧タンク54に作動油を圧縮して蓄圧する蓄圧工程が行われる。
図1に示すように、蓄圧工程の開始前、各蓄圧用シリンダ51のピストン51pは、所定の初期位置に位置している。また、開閉弁57は、第1位置57aに切り替えられ、閉状態とされている。
図1に示すように、蓄圧工程の開始前、各蓄圧用シリンダ51のピストン51pは、所定の初期位置に位置している。また、開閉弁57は、第1位置57aに切り替えられ、閉状態とされている。
そして、高速工程が開始されると、蓄圧工程も開始される。蓄圧工程において、蓄圧用サーボモータM2を回転させると、図2に示すように、蓄圧用サーボモータM2の回転によって、蓄圧用ナット55が前進動作(図2の左方向への動作)する。すると、蓄圧用シリンダ51のピストン51pは、蓄圧用ナット55を介して駆動力が付与され、前進する。蓄圧用ナット55及びピストン51pの前進動作とは、蓄圧用シリンダ51のボトム室51b内の作動油を、蓄圧タンク54へ押し出す方向の動作である。
蓄圧用シリンダ51のピストン51pが前進すると、開閉弁57が閉状態にあることから、蓄圧タンク54と蓄圧用シリンダ51を合わせた容積が徐々に減少していき、容積の減少に合わせて図5の1点鎖線に示すように、蓄圧タンク54の圧力P1が徐々に高まっていく。その結果、蓄圧タンク54及び蓄圧用シリンダ51には、作動油が圧縮油として収容され、蓄圧される。蓄圧タンク54の圧力P1が所定値に達し、圧縮が完了すると、蓄圧工程が完了し、蓄圧用サーボモータM2を停止させる。
高速工程において、射出シリンダ16により、射出プランジャ15が金属材料を高速で射出していき、充填が完了する(図5の時点T2)。そして、切替弁40が切り替えられる。すると、射出プランジャ15及び射出シリンダ16にはピストン16pの前進方向に対し抵抗が発生する。射出シリンダ16のボトム室16b内は、作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24から供給される作動油により、射出圧Pが上昇していく。
増圧工程においては、射出圧Pが、図5に示す所望の値となるように、増圧モジュールU2を制御する。
図3に示すように、制御装置50により、切替弁40を第2位置40bに切り替える。すると、作動用シリンダ23のボトム室23bと補助タンク41のボトム室41bとが連通した状態になるとともに、射出シリンダ16のボトム室16bと作動用シリンダ23のボトム室23bとの間が遮断される。
図3に示すように、制御装置50により、切替弁40を第2位置40bに切り替える。すると、作動用シリンダ23のボトム室23bと補助タンク41のボトム室41bとが連通した状態になるとともに、射出シリンダ16のボトム室16bと作動用シリンダ23のボトム室23bとの間が遮断される。
そして、増圧工程では、作動用サーボモータM1が回転すると、作動用サーボモータM1の回転によって、作動用ナットNが前進する。すると、作動用シリンダ23のピストン23p、及び増圧用シリンダ24のピストン24pは、作動用ナットNを介して駆動力が付与され、前進する。
作動用シリンダ23では、ピストン23pが前進すると、ボトム室23bの作動油は、第1副配管31、第2位置40bにある切替弁40を通じて、補助タンク41のボトム室41bへ排出され、射出シリンダ16のボトム室16bへは供給されない。このため、作動用シリンダ23側では、作動用サーボモータM1の回転エネルギーが射出シリンダ16には伝達されない。
同時に、増圧用シリンダ24のピストン24pが作動すると、ボトム室24bの作動油は、第2副配管32及び主配管30を通じて、射出シリンダ16のボトム室16bへ供給される。これにより、射出シリンダ16のボトム室16bには増圧用シリンダ24のボトム室24bからの作動油のみが供給される。このため、作動用シリンダ23のボトム室23bと増圧用シリンダ24のボトム室24bの両方から、射出シリンダ16のボトム室16bに作動油が供給されていた場合と比べると、射出シリンダ16のボトム室16bへの作動油の供給量は低下する。しかし、射出シリンダ16のボトム室16bには、増圧用シリンダ24の作動油だけを介して作動用サーボモータM1の回転エネルギーが圧力として伝わる。
増圧用シリンダ24のシリンダ径は、作動用シリンダ23のシリンダ径よりも小さいため、同じ出力の作動用サーボモータM1で駆動されても、作動用シリンダ23に比して増圧用シリンダ24は高い圧力を発生する。よって、増圧用シリンダ24から射出シリンダ16のボトム室16bに作動油を供給すると、パスカルの原理により、ボトム室16b内の圧力が上昇し、射出シリンダ16のピストン16pがボトム室16b側から受ける圧力も上昇する。その結果、射出プランジャ15が、キャビティ13内の金属材料を加圧する射出圧Pは増大する。
また、第2位置40bに切り替えられた切替弁40が逆止弁として機能することで、増圧用シリンダ24から押し出された作動油は、第1副配管31を介して作動用シリンダ23のボトム室23bへ流入することなく、射出シリンダ16のボトム室16bへ流入する。これにより、作動用シリンダ23のピストン23pは、増圧用シリンダ24から押し出された高圧の作動油による力を受けず、後進することなく現位置を保持する。
また、図4に示すように、増圧工程時、制御装置50によって切替弁40が第2位置40bに切り替えられると同じタイミングで、制御装置50によって、開閉弁57が第2位置57bに切り替えられ、開状態とされる。すると、開閉弁57によって遮断していた増圧用配管53が開放され、蓄圧タンク54及び蓄圧用シリンダ51に充填されていた作動油が増圧用配管53に排出される。蓄圧タンク54及び蓄圧用シリンダ51から排出された作動油は増圧用配管53を通じて射出シリンダ16のボトム室16bに向けて供給される。よって、増圧工程では、増圧用シリンダ24からの作動油の流入と、増圧モジュールU2から供給される作動油とにより、ボトム室16b内の圧力が上昇する。その結果、射出シリンダ16のピストン16pが射出プランジャ15を介して付与する圧力が、所望する射出圧Pに短時間で到達する。すなわち、増圧工程では、射出モジュールU1の増圧用シリンダ24による増圧に合わせて、増圧モジュールU2に蓄圧された圧力が供給され、増圧が補助される。
その後、キャビティ13内の金属材料が凝固したならば、固定金型11と可動金型12を型開きすることにより、型から成形品が取り出される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)ダイカストマシン10は、射出シリンダ16に作動油を供給して射出プランジャ15によって射出を実行させる射出モジュールU1と、増圧工程の際に、射出シリンダ16に作動油を供給して増圧を補助する増圧モジュールU2とを有する。そして、増圧モジュールU2は、射出モジュールU1の駆動源とは別の駆動源である蓄圧用サーボモータM2によって駆動される。よって、射出モジュールU1による作動油供給と並行して、蓄圧用サーボモータM2を駆動させて蓄圧タンク54に蓄圧することができる。このため、例えば、射出モジュールU1による作動油供給及び増圧を行っている期間とは別に、増圧モジュールU2による蓄圧タンク54の蓄圧を行う必要が無くなり、成形品の生産に要する時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
(2)ダイカストマシン10において、射出モジュールU1の作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24の駆動源を作動用サーボモータM1とし、その制御をサーボ制御とする。このため、作動用シリンダ23及び増圧用シリンダ24から供給される作動油の流量制御を緻密に行うことができ、射出シリンダ16を好適に作動させることができる。また、射出シリンダ16の作動パターン全域をサーボ制御によって行うことから、油圧制御に比して射出シリンダ16をより緻密に制御することができる。
また、増圧モジュールU2の蓄圧用シリンダ51の駆動源を蓄圧用サーボモータM2とし、その制御をサーボ制御とする。このため、蓄圧用シリンダ51から供給される作動油の流量管理を緻密に行うことができ、蓄圧タンク54の圧力管理を緻密に行うことができる。よって、増圧工程時に補助できる圧力P1を緻密に制御でき、所望する射出圧Pで増圧工程を行うことができる。したがって、ダイカストマシン10においては、成形品を、その製造に適した条件で製造することができる。
(3)増圧工程では、射出モジュールU1の増圧用シリンダ24による増圧に合わせて、増圧モジュールU2に蓄圧された圧力を供給し、増圧を補助する。このため、増圧用シリンダ24だけで増圧工程を行う場合と比べると、所望する高圧の射出圧Pに到達するまでの時間、すなわち昇圧時間を短縮することができる。
(4)増圧モジュールU2において、圧縮油収容部は、蓄圧用シリンダ51のボトム室51b及び収容室としての蓄圧タンク54とで構成されている。このため、例えば、蓄圧用シリンダ51のボトム室51bだけで、増圧のために必要な作動油を収容する容積を確保する場合と比べると、蓄圧タンク54を有する分だけ、蓄圧用シリンダ51のシリンダ長さを短くすることができ、ダイカストマシン10の小型化に寄与することができる。
(5)収容室は蓄圧タンク54によって形成されている。蓄圧タンク54は作動油を直接圧縮して収容することができる。収容室として、例えば、内部のガス圧縮によって蓄圧するアキュムレータを使用することが考えられる。アキュムレータは、圧縮されたガスによって充填された作動油を排出するため、蓄圧のために必要な作動油量が多くなる。しかし、蓄圧タンク54は、ガスに比べて圧縮性が小さい作動油を直接圧縮して蓄圧するため、蓄圧に必要な作動油量が少なくて済む。
(6)増圧モジュールU2は、射出シリンダ16のボトム室16bと蓄圧タンク54とを繋ぐ増圧用配管53上に開閉弁57を有する。このため、蓄圧用シリンダ51によって蓄圧タンク54を蓄圧する際、開閉弁57を第1位置57aに切り替え、閉状態とすることで、蓄圧タンク54を効率良く蓄圧できる。そして、増圧工程時には、開閉弁57を第2位置57bに切り替え、開状態とすることで、増圧モジュールU2の蓄圧を一気に開放して瞬間的に射出圧Pを増圧させることができる。
(7)射出モジュールU1において、シリンダ径の異なる作動用シリンダ23と増圧用シリンダ24を設けた。これによれば、作動用シリンダ23と増圧用シリンダ24により、射出成形において必要な射出圧Pを充足させるように作動させることで、射出シリンダ16を好適に作動させることができる。
(8)作動用シリンダ23を接続する第1副配管31に逆止弁として機能する切替弁40を配設した。このため、小径の増圧用シリンダ24を作動させて増圧工程を行う際に、作動油が大径の作動用シリンダ23へ流れることを防止できる。したがって、小径の増圧用シリンダ24からの作動油を射出シリンダ16へ確実に供給することができ、射出シリンダ16による増圧工程を好適に行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 増圧モジュールU2においては、収容室として、蓄圧タンク54の代わりに、内部のガス圧縮によって蓄圧するアキュムレータを使用してもよい。
○ 増圧モジュールU2においては、収容室として、蓄圧タンク54の代わりに、内部のガス圧縮によって蓄圧するアキュムレータを使用してもよい。
○ 増圧モジュールU2においては、蓄圧タンク54を削除し、蓄圧用シリンダ51と増圧用配管53とで圧縮油収容部を構成して圧縮油を収容してもよい。この場合、圧縮油を収容するための容積の確保は、蓄圧用シリンダ51のシリンダ長を長くしたり、増圧用配管53の流路断面積を大きくしたりする。
○ 実施形態では、射出モジュールU1に増圧用シリンダ24を設けたが、増圧モジュールU2に増圧用シリンダ24を設け、射出モジュールU1を作動用シリンダ23だけとしてもよい。
○ 増圧モジュールU2において、蓄圧用シリンダ51は1つでもよいし、3つ以上でもよい。
○ 射出モジュールU1において、作動用シリンダ23は2つ以上でもよいし、増圧用シリンダ24も2つ以上でもよい。
○ 射出モジュールU1において、作動用シリンダ23は2つ以上でもよいし、増圧用シリンダ24も2つ以上でもよい。
○ 射出装置は、樹脂材料をキャビティ13内に射出して樹脂成形品を製造するものに具体化してもよい。
○ 作動用電動機及び蓄圧用電動機はサーボモータではなく、別のモータでもよい。
○ 作動用電動機及び蓄圧用電動機はサーボモータではなく、別のモータでもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記作動用シリンダと増圧用シリンダは、前記射出シリンダのボトム室に並列に接続され、前記作動用シリンダのボトム室と、前記射出シリンダのボトム室とを繋ぐ経路上には逆止弁として機能する切替弁が配設されている射出装置。
(イ)前記作動用シリンダと増圧用シリンダは、前記射出シリンダのボトム室に並列に接続され、前記作動用シリンダのボトム室と、前記射出シリンダのボトム室とを繋ぐ経路上には逆止弁として機能する切替弁が配設されている射出装置。
B…作動用ボールネジ、N…作動用ナット、M1…作動用電動機としての作動用サーボモータ、M2…蓄圧用電動機としての蓄圧用サーボモータ、U1…射出モジュール、U2…増圧モジュール、10…射出装置としてのダイカストマシン、11…型部を構成する固定金型、12…型部を構成する可動金型、15…射出プランジャ、16…射出シリンダ、23…作動用シリンダ、24…増圧用シリンダ、51…圧縮油収容部としての蓄圧用シリンダ、51b…ボトム室、51p…圧縮部材としてのピストン、54…圧縮油収容部の収容室としての蓄圧タンク、55…蓄圧用ナット、56…蓄圧用ボールネジ、57…開閉弁。
Claims (4)
- 射出プランジャにより成形材料を型部内に射出、充填し、さらに増圧させる射出装置であって、
前記射出プランジャに前記成形材料を射出させる射出シリンダと、
前記射出シリンダに作動油を供給して前記射出プランジャによって射出を実行させる射出モジュールと、
前記射出シリンダに作動油を供給して前記射出プランジャによる増圧を補助する増圧モジュールとを含み、
前記射出モジュールは、前記射出シリンダに作動油を給排する作動用シリンダと、作動用電動機と、該作動用電動機によって回転する作動用ボールネジと、前記作動用シリンダと連結され、かつ前記作動用電動機の回転エネルギーを前記作動用ボールネジを介して直線運動に変換する作動用ナットと、を有し、
前記増圧モジュールは、前記射出シリンダに接続された圧縮油収容部と、蓄圧用電動機と、該蓄圧用電動機によって回転する蓄圧用ボールネジと、前記蓄圧用電動機の回転エネルギーを前記蓄圧用ボールネジを介して直線運動に変換する蓄圧用ナットと、前記蓄圧用ナットに連結され、前記圧縮油収容部に収容された作動油を圧縮する圧縮部材と、前記圧縮油収容部と前記射出シリンダとを繋ぐ経路上に位置する開閉弁と、を有する射出装置。 - 前記圧縮油収容部は、前記圧縮部材としてのピストンを含む蓄圧用シリンダのボトム室と、前記蓄圧用シリンダによって作動油が充填される収容室とを含む請求項1に記載の射出装置。
- 前記収容室は、蓄圧タンクである請求項2に記載の射出装置。
- 前記射出モジュールは、増圧を実行させる増圧用シリンダを含み、該増圧用シリンダは、前記作動用電動機、前記作動用ボールネジ、及び前記作動用ナットを介して駆動されるとともに、前記増圧用シリンダのシリンダ径は、前記作動用シリンダのシリンダ径より小さい請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の射出装置。
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