JP2018030135A - Injection device and molding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状又は固液共存状態の成形材料を金型内に射出する射出装置及び当該射出装置を備えた成形機に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンやプラスチック射出成形機である。 The present invention relates to an injection apparatus that injects a molding material in a liquid or solid-liquid coexistence state into a mold, and a molding machine including the injection apparatus. The molding machine is, for example, a die casting machine or a plastic injection molding machine.
近年、ダイカストマシンの射出装置を全電動化することが提案されている(例えば特許文献1及び2)。すなわち、成形材料を金型のキャビティに押し出すプランジャを、ポンプやアキュムレータの駆動力を用いずに電動機の駆動力により移動させる技術が提案されている。
In recent years, it has been proposed to make the injection device of a die casting machine all electric (for example,
電動機の駆動力によってプランジャを駆動する具体的な構造について、種々の提案がなされて技術の豊富化が図られることが好ましい。 It is preferable that various proposals have been made on the specific structure for driving the plunger by the driving force of the electric motor to enrich the technology.
本発明の一態様に係る射出装置は、回転式の第1電動機と、第2電動機と、前記第1電動機及び前記第2電動機の駆動力を射出プランジャに伝達する伝達機構と、を備え、前記伝達機構は、前記射出プランジャの後方にて前記射出プランジャに対して固定的なピストンと、前記ピストンを摺動可能に収容しており、前記ピストンの後側に、液体が満たされるヘッド側室を有しているシリンダ部材と、前記シリンダ部材に対して並列に配置されており、前記第1電動機の回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する第1ねじ機構と、前記第2電動機により流体圧機器を介さずに駆動されて前記ヘッド側室の液体を加圧する加圧部材と、を有している。 An injection device according to an aspect of the present invention includes a rotary first electric motor, a second electric motor, and a transmission mechanism that transmits a driving force of the first electric motor and the second electric motor to an injection plunger, The transmission mechanism includes a piston fixed to the injection plunger behind the injection plunger, and a slidable housing for the piston, and a head side chamber filled with liquid on the rear side of the piston. A first screw mechanism that is arranged in parallel to the cylinder member, converts the rotation of the first electric motor into a linear motion and transmits the linear motion to the piston, and fluid is generated by the second electric motor. A pressure member that is driven without a pressure device and pressurizes the liquid in the head side chamber.
好適には、前記第2電動機は回転式であり、前記伝達機構は、前記第2電動機の回転を直線運動に変換して前記加圧部材に伝達する、前記第1ねじ機構に比較して大径かつ小リードの第2ねじ機構を更に有している。 Preferably, the second motor is a rotary type, and the transmission mechanism is larger than the first screw mechanism that converts the rotation of the second motor into a linear motion and transmits the linear motion to the pressure member. A second screw mechanism having a small diameter and a small lead is further provided.
好適には、前記第2電動機は回転式であり、前記シリンダ部材は、前記ピストンの前側に、液体が満たされるロッド側室を備え、前記伝達機構は、前記第2電動機の回転を直線運動に変換して前記加圧部材に伝達する第2ねじ機構と、前記ピストンから前記ロッド側室を経由して前記ロッド側室の外部へ延びており、前記射出プランジャに連結される前側ロッドと、前記ピストンから前記ヘッド側室を経由して前記ヘッド側室の外部へ延びている後側ロッドと、前記ロッド側室と前記ヘッド側室とを連通する流路と、を更に有し、前記加圧部材は、前記ピストンの後方に配置され、前記第2ねじ機構は、前記加圧部材から後方へ延びるねじ軸と、前記ねじ軸に螺合され、前記第2電動機により回転されるナットと、を有し、前記加圧部材及び前記ねじ軸には、前記後側ロッドが挿通される穴が形成されている。 Preferably, the second electric motor is a rotary type, and the cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston, and the transmission mechanism converts the rotation of the second electric motor into a linear motion. A second screw mechanism that transmits to the pressure member; a front rod that extends from the piston to the outside of the rod side chamber via the rod side chamber; and is connected to the injection plunger; A rear rod extending to the outside of the head side chamber via the head side chamber; and a flow path communicating the rod side chamber and the head side chamber; and the pressure member is disposed behind the piston. The second screw mechanism includes a screw shaft extending rearward from the pressure member, and a nut screwed to the screw shaft and rotated by the second electric motor, and the pressure member as well as The serial screw shaft, hole the rear rod is inserted is formed.
好適には、前記シリンダ部材は、前記ピストンの前側に、液体が満たされるロッド側室を備え、前記伝達機構は、前記ロッド側室に通じるアキュムレータを有している。 Preferably, the cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston, and the transmission mechanism includes an accumulator communicating with the rod side chamber.
好適には、前記シリンダ部材は、前記ピストンの前側に、液体が満たされるロッド側室を備え、前記伝達機構は、前記ロッド側室から排出される液体の流量を制御可能な流量制御弁を有している。 Preferably, the cylinder member includes a rod side chamber filled with liquid on a front side of the piston, and the transmission mechanism includes a flow rate control valve capable of controlling a flow rate of the liquid discharged from the rod side chamber. Yes.
好適には、前記シリンダ部材は、前記ピストンの前側に、液体が満たされるロッド側室を備え、前記シリンダ部材は、内径が軸方向において一定で前記ピストンが摺動する摺動部と、前記ロッド側室に開口するポートと、前記ポートと前記摺動部との間に位置し、前記摺動部よりも内径が小さいクッション部と、を有し、前記ピストンは、前記摺動部を摺動する本体部と、前記本体部の前側に位置し、前記本体部よりも径が小さく、前記クッション部に対する挿入によって前記クッション部との隙間における前記摺動部から前記ポートへの流路断面積を前記ポートの断面積よりも小さくすることが可能な先端部と、を有している。 Preferably, the cylinder member includes a rod-side chamber filled with a liquid on a front side of the piston, and the cylinder member has a sliding portion in which an inner diameter is constant in the axial direction and the piston slides, and the rod-side chamber. And a cushion portion having an inner diameter smaller than that of the sliding portion, the piston being a body that slides on the sliding portion. And a flow path cross-sectional area from the sliding part to the port in the gap with the cushion part by insertion into the cushion part. And a tip end portion that can be made smaller than the cross-sectional area.
本発明の一態様に係る成形機は、上記の射出装置と、金型を型締めする型締装置と、前記金型から成形品を押し出す押出装置と、を有している。 The molding machine which concerns on 1 aspect of this invention has said injection apparatus, the mold clamping apparatus which clamps a metal mold | die, and the extrusion apparatus which extrudes a molded article from the said metal mold | die.
本発明によれば、電動機によって好適にプランジャを駆動することができる。 According to the present invention, the plunger can be suitably driven by the electric motor.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、第2実施形態以降において、既に説明した実施形態の構成と同一又は類似する構成については、既に説明した実施形態の構成に付した符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。既に説明した実施形態の構成と類似(対応)する構成について、既に説明した実施形態の符号とは異なる符号を付した場合においても、特に断りがない事項については、既に説明した実施形態の構成と同様である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second and subsequent embodiments, components that are the same as or similar to the configurations of the embodiments that have already been described may be denoted by reference numerals assigned to the configurations of the embodiments that have already been described, and descriptions thereof may be omitted. is there. Even when a configuration similar to (corresponding to) the configuration of the embodiment already described is denoted by a reference numeral different from that of the embodiment already described, matters that are not particularly noted are the same as those of the configuration of the embodiment already described. It is the same.
<第1実施形態>
(ダイカストマシンの全体構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係るダイカストマシン1の要部の構成を示す、一部に断面図を含む側面図である。
<First Embodiment>
(Overall configuration of die casting machine)
FIG. 1 is a side view partially including a sectional view showing a configuration of a main part of a
ダイカストマシン1は、溶解されて液状となった金属材料(溶湯)を金型101内(キャビティCa等の空間。以下同様。)へ射出し、溶湯を金型101内で凝固させることにより、ダイカスト品(成形品)を製造するものである。金属は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金である。なお、溶湯に代えて、固液共存金属を用いることも可能である。
The
金型101は、例えば、固定金型103及び移動金型105を含んでいる。本実施形態の説明では、便宜上、固定金型103又は移動金型105の断面を1種類のハッチングで示すが、これらの金型は、直彫り式のものであってもよいし、入れ子式のものであってもよい。また、固定金型103及び移動金型105には、中子などが組み合わされてもよい。
The
ダイカストマシン1は、例えば、成形のための機械的動作を行うマシン本体部3と、マシン本体部3の動作を制御する制御ユニット5とを有している。
The
マシン本体部3は、例えば、金型101の開閉及び型締めを行う型締装置7と、金型101内に溶湯を射出する射出装置9と、ダイカスト品を固定金型103又は移動金型105(図1では移動金型105)から押し出す押出装置11とを有している。マシン本体部3において、射出装置9以外の構成(例えば型締装置7及び押出装置11の構成)は、基本的には(例えば射出装置9の取付けに係る部分を除いて)、公知の種々の構成と同様とされてよい。
The machine body 3 includes, for example, a mold clamping device 7 that opens and closes and molds the
成形サイクルにおいて、型締装置7は、移動金型105を固定金型103へ向かって移動させ、型閉じを行う。さらに、型締装置7は、タイバー(符号省略)の伸長量に応じた型締力を金型101に付与して型締めを行う。型締めされた金型101内には成形品と同一形状のキャビティCaが構成される。射出装置9は、そのキャビティCaへ溶湯を射出・充填する。キャビティCaに充填された溶湯は、金型101に熱を奪われて冷却され、凝固する。これにより、成形品が形成される。その後、型締装置7は、移動金型105を固定金型103から離れる方向へ移動させて型開きを行う。この際又はその後、押出装置11は、移動金型105から成形品を押し出す。
In the molding cycle, the mold clamping device 7 moves the moving
制御ユニット5は、例えば、各種の演算を行って制御指令を出力する制御装置13(図2参照)と、画像を表示する表示装置15と、オペレータの入力操作を受け付ける入力装置17とを有している。また、別の観点では、制御ユニット5は、例えば、電源回路及び制御回路等を有する不図示の制御盤と、ユーザインターフェースとしての操作部19とを有している。
The
制御装置13は、例えば、不図示の制御盤及び操作部19に設けられている。制御装置13は、適宜に分割乃至は分散して構成されてよい。例えば、制御装置13は、型締装置7、射出装置9及び押出装置11毎の下位の制御装置と、この下位の制御装置間の同期を図るなどの制御を行う上位の制御装置とを含んで構成されてよい。
The
表示装置15及び入力装置17は、例えば、操作部19に設けられている。操作部19は、例えば、型締装置7の固定的部分に設けられている。表示装置15は、例えば、液晶表示ディスプレイ乃至は有機ELディスプレイを含んだタッチパネルによって構成されている。入力装置17は、例えば、機械式のスイッチ及び前記のタッチパネルによって構成されている。
The
なお、ダイカストマシン1のうち射出装置9に着目する場合において、制御ユニット5は、射出装置9の制御ユニットとして捉えられてよい。
In the case where attention is paid to the
(射出装置の構成)
射出装置9は、例えば、金型101内に通じるスリーブ21と、スリーブ21内を摺動可能なプランジャ23と、プランジャ23を駆動する射出駆動部25とを有している。なお、射出装置9の説明においては、金型101側(図1の紙面左側)を前方、その反対側を後方ということがある。
(Configuration of injection device)
The
スリーブ21は、例えば、固定金型103に連結された筒状部材であり、上面には溶湯をスリーブ21内に受け入れるための供給口21aが開口している。プランジャ23は、スリーブ21内を前後方向に摺動可能なプランジャチップ23aと、先端がプランジャチップ23aに固定されたプランジャロッド23bとを有している。
The
型締装置7による金型101の型締めが完了すると、不図示の給湯装置によって1ショット分の溶湯が供給口21aからスリーブ21内へ注がれる。そして、プランジャ23が図示の位置からスリーブ21内を前方へ摺動することにより、スリーブ21内の溶湯が金型101内に押し出される(射出される)。
When the mold clamping of the
(射出駆動部の概略構成)
図2は、射出装置9(射出駆動部25)の具体的な構成を示す模式図である。図2は、基本的に上方から見た図となっているが、図示の都合上、一部(例えば液圧系)はこの限りではない。また、図2は適宜に断面図を含んでいる。
(Schematic configuration of injection drive)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of the injection device 9 (injection driving unit 25). Although FIG. 2 is basically a view from above, a part (for example, a hydraulic system) is not limited to this for convenience of illustration. FIG. 2 also includes a cross-sectional view as appropriate.
射出装置9は、いわゆる全電動式の射出装置として構成されている。すなわち、射出装置9は、射出用電動機27及び増圧用電動機29を有しており、プランジャ23は、基本的に、射出の全工程に亘って射出用電動機27及び増圧用電動機29の駆動力によって駆動され、ポンプやアキュムレータ等の油圧機器の駆動力によっては駆動されない。
The
射出用電動機27は、主として、低速射出及び高速射出(狭義の射出)に利用されるものであり、増圧用電動機29は、主として増圧に利用されるものである。射出装置9は、射出用電動機27及び増圧用電動機29の駆動力をプランジャ23に伝達し、かつ使用する電動機を工程の進行に応じて切り換えるために、プランジャ23とこれら電動機との間に介在する統合伝達機構31を有している。
The
統合伝達機構31は、プランジャ23に連結され、射出用電動機27及び増圧用電動機29の駆動力のプランジャ23への伝達、及び使用する電動機の切換えに寄与するシリンダ機構33と、射出用電動機27の駆動力をシリンダ機構33へ伝達するための射出用伝達機構35と、増圧用電動機29の駆動力をシリンダ機構33へ伝達するための増圧用伝達機構37とを有している。
The
(電動機)
射出用電動機27及び増圧用電動機29は、例えば、回転式の電動機により構成されており、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、界磁及び電機子の他方を構成し、ステータに対して回転するロータとを有している。なお、これらの電動機は、適宜な形式のものとされてよく、例えば、直流電動機であってもよいし、交流電動機であってもよいし、同期電動機であってもよいし、誘導電動機であってもよい。
(Electric motor)
The
射出用電動機27及び増圧用電動機29は、例えば、サーボモータとして構成されている。すなわち、射出用電動機27は、その回転を検出する回転センサ27sを有し、回転センサ27sの検出値に基づいて、不図示のサーボドライバにより回転数のフィードバック制御がなされる。同様に、増圧用電動機29は、その回転を検出する不図示の回転センサを有し、当該回転センサの検出値に基づいて、不図示のサーボドライバにより回転数のフィードバック制御がなされる。射出用電動機27及び増圧用電動機29の回転センサは、例えば、回転量に応じた数のパルスを出力するエンコーダである。
The
また、増圧用電動機29のサーボドライバは、例えば、増圧用電動機29に流れる電流を検出し、その検出値に基づいてトルクのフィードバック制御を行うことが可能である。射出用電動機27のサーボドライバも、そのようなトルクのフィードバック制御が可能であってもよい。
Further, the servo driver of the
射出用電動機27及び増圧用電動機29(特に射出用電動機27)は、低慣性電動機により構成されていることが好ましい。すなわち、これら電動機は、定格トルクに対してロータのイナーシャが相対的に小さい電動機により構成されていることが好ましい。なお、低慣性電動機は、そのカタログ乃至は仕様書などにおいて、低慣性電動機である旨が記載されていることが多く、当該記載に基づいて低慣性電動機であるか否かを特定可能である。一般に、低慣性電動機は、ロータ径をロータの軸方向長さに対して相対的に小さくして構成されている。ただし、磁石材料、ロータ径、鉄心形状及び積厚等を最適化することにより低慣性が実現されたものも知られている。
It is preferable that the
射出用電動機27及び増圧用電動機29の配置は適宜に設定されてよい。例えば、射出用電動機27及び増圧用電動機29は、シリンダ機構33に対して並列に配置されている。より具体的には、例えば、射出用電動機27は、その出力軸27aを前方へ向けている。増圧用電動機29は、その出力軸29aを後方に向けている。射出用電動機27及び増圧用電動機29は、シリンダ機構33の後端(例えば、後退限に位置している状態の後側ロッド45(後述)の後端)から前方の範囲に収まっている。また、例えば、射出用電動機27及び増圧用電動機29のシリンダ機構33の軸回りの絶対的な位置及び両電動機間の相対位置は適宜に設定されてよく、図示の例では、両者は平面視において概ね対称の位置に配置されている。ただし、平面視において2つの射出用電動機27がシリンダ機構33に対して対称に配置され、増圧用電動機29がシリンダ機構33に対して下方又は上方に配置されるなどしてもよい。
The arrangement of the
(シリンダ機構)
シリンダ機構33は、油圧シリンダ(射出シリンダ)を含む液圧装置に類似した構成とされている。具体的には、例えば、シリンダ機構33は、シリンダ部材39と、シリンダ部材39に摺動可能に収容されているピストン41と、ピストン41に固定されており、シリンダ部材39からピストン41の移動方向の一方側(前方)へ延び出ている前側ロッド43と、ピストン41に固定されており、前側ロッド43とは反対側(後方)へ延びている後側ロッド45と、ピストン41の背後に位置する加圧部材47と、を有している。
(Cylinder mechanism)
The
シリンダ機構33は、プランジャ23に対して同軸的に配置されている。前側ロッド43は、カップリング49を介してプランジャ23の後端に同軸に連結されている。シリンダ部材39は、固定的(移動不可能)に設けられている。従って、射出用電動機27の駆動力を前側ロッド43に伝達することによって、プランジャ23を駆動することができる。また、増圧用電動機29の駆動力を加圧部材47に伝達することによって、ピストン41の背後の液体(例えば油)を加圧して、プランジャ23を駆動することができる。
The
シリンダ部材39のうちピストン41の前方側、並びにピストン41及び前側ロッド43の構成は、一般的な射出シリンダのものと同様とされてよい。例えば、ピストン41は、概ね円柱状である。前側ロッド43は、概ね断面円形であり、概ね一定の断面形状で延びている。シリンダ部材39の内部は、ピストン41によって、前側ロッド43が延び出る側のロッド側室39rと、その反対側のヘッド側室39hとに区画されている。これら2つのシリンダ室には、液体が満たされている。シリンダ部材39は、例えば、型締装置7の、固定金型103を保持している固定ダイプレート(符号省略)に固定されたフレーム51に固定されている。なお、フレーム51の構成は、射出用伝達機構35等の取り付けが好適になされるように、一般的なものから適宜に変形されてよい。
Of the
後側ロッド45は、例えば、前側ロッド43と同様に、概ね断面円形であり、概ね一定の断面形状で延びている。後側ロッド45は、加圧部材47等を貫通してヘッド側室39hの外部へ延び出ている。後側ロッド45の断面積(径)は、ピストン41の断面積(径)よりも小さい限り、適宜に設定されてよく、例えば、前側ロッド43の断面積(径)よりも小さくてもよいし、同様でもよいし、大きくてもよい。両者の好適な大小関係については、後に、後側ロッド45の作用を説明する際に適宜に言及する。図示の例では、後側ロッド45の断面積は、前側ロッド43の断面積に対して同等である。
The
加圧部材47は、例えば、シリンダ部材39を摺動可能なピストンにより構成されている。加圧部材47は、シリンダ部材39の内部を、ヘッド側室39hと、その反対側(後方)の空間(符号省略。図では、加圧部材47が後退限に位置していることから容積0となっている)とに区画している。当該後方の空間は、例えば、液体が満たされておらず、大気開放されている。
The pressurizing
加圧部材47には、後側ロッド45が挿通される穴47hが形成されている。後側ロッド45は、穴47hの内周面に対して摺動可能とされている。別の観点では、後側ロッド45の端面(紙面右側の面)は、加圧部材47によってヘッド側室39hから隔離されている。穴47hは、例えば、加圧部材47をその移動方向に貫通する貫通孔である。
The
なお、加圧部材47は、シリンダ部材39の後端面の内側に当接して後退限が規定されてよい。後側ロッド45の中途には、加圧部材47の前面に当接して、ピストン41と加圧部材47との一定以上の近接を規制するストッパ45sが設けられてよい。ストッパ45sは、例えば、フランジ状に形成されている。ピストン41の後退限は、ストッパ45sによって加圧部材47に対する後退が規制され、かつ加圧部材47の後退限がシリンダ部材39によって規定されることによって規定されてもよいし、シリンダ部材39内に設けられてピストン41に当接する不図示のストッパによって規定されてもよい。
The pressurizing
(シリンダ機構に係る液圧系)
統合伝達機構31は、シリンダ機構33に係る液体の流れを制御するための液体制御部53を有している。液体制御部53は、例えば、ロッド側室39rとヘッド側室39hとを連通する連通流路55と、ロッド側室39r及び/又はヘッド側室39h(本実施形態では双方)に接続されたアキュムレータ57と、連通流路55に設けられたヘッド側バルブ59、流量制御弁61及び補助バルブ63とを有している。
(Hydraulic system related to cylinder mechanism)
The
連通流路55(及びその他の流路)は、例えば、鋼管、可撓性のホース又は金属ブロックにより構成されている。連通流路55は、一端がピストン41の前進限よりも前方にてロッド側室39rに通じ、他端がピストン41の後退限よりも後方にてヘッド側室39hに通じている。連通流路55が設けられていることにより、ピストン41が前進する際、ロッド側室39rの容積の縮小に伴ってロッド側室39rから排出される液体によって、容積が拡大するヘッド側室39hへの液体の補給を行うことができる。同様に、ピストン41が後退する際、ヘッド側室39hから排出される液体によってロッド側室39rへの液体の補給を行うことができる。
The communication channel 55 (and other channels) is constituted by, for example, a steel pipe, a flexible hose, or a metal block. One end of the
ピストン41の移動に伴うロッド側室39rの容積の変化量は、ピストン41の断面積から前側ロッド43の断面積を差し引いた断面積にピストン41の移動量を乗じた大きさである。ピストン41の移動に伴うヘッド側室39hの容積の変化量は、ピストン41の断面積から後側ロッド45の断面積を差し引いた断面積にピストン41の移動量を乗じた大きさである。従って、後側ロッド45が設けられていることによって、後側ロッド45が設けられていない態様に比較して、ロッド側室39rの容積の変化量とヘッド側室39hの容積の変化量との差は緩和される。ひいては、上記のように連通流路55によってロッド側室39r及びヘッド側室39h同士で液体を補給し合う場合における液体の過不足は緩和される。
The amount of change in the volume of the rod-
アキュムレータ57は、重量式、ばね式、気体圧式(空気圧式含む)、シリンダ式、プラダ式などの適宜な形式のアキュムレータにより構成されてよい。図示の例では、アキュムレータ57は、シリンダ式のものとされており、符号は省略するが、シリンダ部材と、シリンダ部材に摺動可能に収容されたピストンとを有している。シリンダ部材の内部は、ピストンによって気体室と液体室とに区画されており、液体室がシリンダ機構33に接続されている。
The
アキュムレータ57は、通常の射出シリンダに接続されるアキュムレータとは異なり、液体の送出によってピストン41を駆動することを目的としたものではなく、その圧力は比較的低くてよい。例えば、アキュムレータ57の気体室の圧力(例えばアキュムレータ57の仕様で設定されている最高圧力又は成形サイクル中に実際に生じる最高圧力)は、高圧ガス保安法において高圧と定義されている圧力(1MPa)よりも低くてよい。また、アキュムレータ57として、いわゆるミニボトルが用いられてもよい。
Unlike the accumulator connected to a normal injection cylinder, the
アキュムレータ57は、例えば、連通流路55に接続されており、ひいては、ロッド側室39r及びヘッド側室39hに通じている。ただし、後述の動作から理解されるように、アキュムレータ57は、必ずしもヘッド側室39hに通じている必要はなく、連通流路55とは別個にロッド側室39rに接続されていてもよい。
The
ヘッド側バルブ59は、連通流路55に設けられており、ロッド側室39r及びヘッド側室39hの双方向の流れを許容可能であるとともに、少なくともヘッド側室39hからロッド側室39rへの流れ(別の観点ではヘッド側室39hからの液体の排出)を禁止可能である。例えば、ヘッド側バルブ59は、パイロット式の逆止弁によって構成されており、パイロット圧が導入されていないときは、ロッド側室39rからヘッド側室39hへの流れを許容するとともに、その反対方向の流れを禁止し、パイロット圧が導入されているときは、双方の流れを許容する。また、ヘッド側バルブ59は、連通流路55において、連通流路55とアキュムレータ57との接続位置よりもヘッド側室39h側に設けられている。
The
ヘッド側バルブ59に対するパイロット圧の導入を停止し、ヘッド側バルブ59によってヘッド側室39hからの液体の排出を禁止することによって、例えば、増圧用電動機29の駆動力を加圧部材47に伝達して加圧部材47を前進させたときに、ヘッド側室39hの圧力を上昇させ、ピストン41に前進方向への力を付与することができる。すなわち、増圧用電動機29の駆動力をプランジャ23に伝達することができる。このとき、ロッド側室39rの圧力は、例えば、アキュムレータ57に逃がされる。
By stopping the introduction of pilot pressure to the
流量制御弁61は、ロッド側室39rから排出される液体の流量を制御するためのものである。ロッド側室39rからの液体の流量を制御することによって、ピストン41の速度を制御し、ひいては、射出の際における前進方向の慣性力を制御することができる。流量制御弁61は、例えば、連通流路55において、連通流路55とアキュムレータ57との接続位置よりもロッド側室39r側に設けられている。
The flow
流量制御弁61は、例えば、圧力補償を行うもの(流量調整弁)であってもよし、圧力補償を行わないものであってもよい。また、流量制御弁61は、温度補償を行うものであってもよいし、温度補償を行わないものであってもよい。流量制御弁61の制御方式は、例えば、ばね式、電磁式及びパイロット式並びにこれらの2つ以上の組み合わせのいずれであってもよい。流量制御弁61は、フィードバック制御がなされるサーボバルブであってもよいし、オープン制御がなされる比例弁であってもよい。図2では、流量制御弁61として、圧力補償機能付きかつ温度補償機能付きの流量制御弁であって、電磁力とパイロット圧力とが順次作動して開かれるものが図示されている。
The
補助バルブ63は、流量制御弁61をバイパスする流路に設けられた逆止弁である。すなわち、流量制御弁61及び補助バルブ63は、逆止弁付流量制御弁を構成している。補助バルブ63は、流量制御弁61をバイパスする流路において、ロッド側室39rからヘッド側室39hへの液体の流れを禁止するとともに、その反対方向の流れを許容する。従って、流量制御弁61の開閉に関わらずに、アキュムレータ57からロッド側室39rへの流れ、及びヘッド側室39hから開状態のヘッド側バルブ59を介したロッド側室39rへの流れは許容されている。ただし、補助バルブ63が省略され、適宜に流量制御弁61を開く制御が行われて、ロッド側室39rへの流れが許容されてもよい。
The
(射出用伝達機構)
射出用伝達機構35は、例えば、巻掛伝動機構(符号省略)と射出用ねじ機構69とを含んで構成されている。具体的には、例えば、射出用伝達機構35は、射出用電動機27の出力軸27aに固定されたプーリ65と、プーリ65に掛けられたベルト67と、ベルト67が掛けられたナット71と、ナット71に螺合されたねじ軸73と、ねじ軸73に固定されたガイド軸75と、ガイド軸75とカップリング49とを固定する連結板77とを有している。なお、プーリ65、ベルト67及びナット71によって巻掛伝動機構の一種であるプーリ・ベルト機構が構成されている。ナット71及びねじ軸73によって射出用ねじ機構69が構成されている。
(Transmission mechanism for injection)
The
プーリ65及びベルト67は、射出用電動機27の回転をナット71に伝達する。これらの部材は、例えば、射出用電動機27をねじ軸73に対して並列に配置したり、射出用ねじ機構69に対する射出用電動機27の配置の自由度を向上させたりすることに寄与している。プーリ65の径とナット71の径とは、同等であってもよいし、一方が他方よりも大きくてもよい。すなわち、射出用伝達機構35の巻掛伝動機構は、減速又は増速に寄与しなくてもよいし、寄与してもよい。図示の例では、両者の径は概ね同等である。ベルト67は、例えば、歯付ベルトであってもよいし、歯が付いていないものであってもよい。射出用伝達機構35の巻掛伝動機構は、スプロケット・チェーン機構のように、プーリ・ベルト機構以外の他の形式のものであってもよい。
The
射出用ねじ機構69は、射出用電動機27の回転を直線運動に変換することに寄与する。射出用ねじ機構69は、ナット71とねじ軸73との間にボールが介在するボールねじ機構であってもよいし、ボールが介在しないすべりねじ機構であってもよい。伝動効率を向上させて高速化を図る等の観点からは前者が好ましい。射出用ねじ機構69は、ねじ溝が1本の1条ねじ式のものであってもよいし、ねじ溝が2本以上の多条ねじ式のものであってもよい。射出用ねじ機構69は、例えば、シリンダ機構33に対して並列に配置されており、シリンダ機構33の後端から前方の範囲に収まっている。
The
ナット71は、軸回りの回転が許容されているとともに軸方向の移動が規制されている。一方、ねじ軸73は、軸回りの回転が規制されているとともに軸方向の移動が許容されている。従って、射出用電動機27の回転がプーリ65及びベルト67を介してナット71に伝達されると、ねじ軸73がその軸方向に移動する。ひいては、ガイド軸75等を介してねじ軸73に固定されているプランジャ23が前後方向に移動する。ナット71の軸回りの回転の許容及び軸方向の移動の規制は、例えば、ナット71が適宜な軸受けによって支持されることによりなされている。ねじ軸73の回転の規制は、例えば、ねじ軸73がガイド軸75及び連結板77を介して前側ロッド43に連結されていることなどによってなされている。
The
ガイド軸75は、例えば、ねじ軸73の前方先端に同軸的に固定されており、ねじ軸73と連結板77との間に介在する。ガイド軸75が設けられていることにより、例えば、連結板77に直接的にねじ軸73の先端を固定した態様(この態様も本願発明に含まれる)に比較して、ねじ軸73及び/又は射出用電動機27を後方に位置させることができる。その結果、例えば、溶湯の飛沫がねじ軸73及び/又は射出用電動機27に到達するおそれを低減できる。
For example, the
ガイド軸75は、例えば、固定的な部材(例えばフレーム51)に設けられたブシュに挿通されて、その軸方向に案内されている。従って、ガイド軸75は、射出用電動機27の駆動力によって不要なモーメント(プランジャ23に直交する軸の軸回り)がプランジャ23に伝達されるおそれを低減することにも寄与している。なお、ガイド軸75が設けられない場合においては、ねじ軸73がフレーム51に案内されてもよい。
For example, the
なお、図2の紙面上方側にも、ガイド軸75が図示されている。この紙面上方側のガイド軸75は、単にフレーム51のブシュに案内されてプランジャ23に不要なモーメントが加えられるおそれを低減するためのものであってもよいし、紙面下方側のガイド軸75と同様に、その後方端部にねじ軸73が固定されることなどにより駆動されるものであってもよい。後者の場合において、2つのガイド軸75は、1つの射出用電動機27によって駆動されてもよいし、それぞれ別個の射出用電動機27によって駆動されてもよい。2つの射出用電動機27が設けられる場合、タンデム制御(マスタスレーブ制御)が行われてもよい。
A
ガイド軸75は、ねじ軸73とは別の部材からなり、ねじ軸73に固定されていてもよいし、ねじ軸73と一体的に形成されることによってねじ軸73に固定されていてもよい。ガイド軸75の長さは、ピストン41のストロークと同等のストロークでガイド軸75がフレーム51のブシュに対して摺動できるように設定されてもよいし、及び/又はねじ軸73の後端がシリンダ機構33の後端よりも後方に突出しないように設定されてもよい。
The
連結板77は、ねじ軸73(厳密にはガイド軸75)と前側ロッド43(厳密にはカップリング49)とを連結できる限り、適宜な形状とされてよく、その固定方法も適宜に選択されてよい。例えば、連結板77は、フレーム51よりも前方に位置しており、カップリング49の後端面に対して不図示のねじ等によって固定され、また、ねじ(符号省略)が前方から挿通されてガイド軸75の前端に螺合されることによってガイド軸75に固定されている。
The connecting
(増圧用伝達機構)
増圧用伝達機構37は、例えば、巻掛伝動機構(符号省略)及び増圧用ねじ機構83を含んで構成されている。具体的には、増圧用伝達機構37は、増圧用電動機29の出力軸29aに固定されたプーリ79と、プーリ79に掛けられたベルト81と、ベルト81が掛けられたナット85と、ナット85に螺合されるとともに加圧部材47に固定されたねじ軸87とを有している。なお、プーリ79、ベルト81及びナット85によって巻掛伝動機構の一種であるプーリ・ベルト機構が構成されている。ナット85及びねじ軸87によって増圧用ねじ機構83が構成されている。
(Transmission mechanism for pressure increase)
The pressure increasing
プーリ79及びベルト81は、増圧用電動機29の回転をナット85に伝達する。これらの部材は、例えば、増圧用電動機29をねじ軸87に対して並列に配置したり、増圧用ねじ機構83に対する増圧用電動機29の配置の自由度を向上させたりすることに寄与している。プーリ79の径とナット85の径とは、同等であってもよいし、一方が他方よりも大きくてもよい。すなわち、増圧用伝達機構37の巻掛伝動機構は、減速又は増速に寄与していなくてもよいし、寄与してもよい。図示の例では、ナット85の径は、プーリ79の径よりも大きくなっている。従って、増圧用電動機29の生じたトルクよりも大きなトルクでナット85は駆動される。ベルト81は、例えば、歯付ベルトであってもよいし、歯が付いていないものであってもよい。増圧用伝達機構37の巻掛伝動機構は、スプロケット・チェーン機構のように、プーリ・ベルト機構以外の他の形式のものであってもよい。
The
増圧用ねじ機構83は、増圧用電動機29の回転を直線運動に変換することに寄与する。増圧用ねじ機構83は、ナット85とねじ軸87との間にボールが介在するボールねじ機構であってもよいし、ボールが介在しないすべりねじ機構であってもよい。伝動効率の向上によって高精度に所望の昇圧曲線を得る等の観点からは前者が好ましく、ヘッド側室39hから圧力を受ける加圧部材47の後退を抑制する等の観点からは後者が好ましい。増圧用ねじ機構83は、ねじ溝が1本の1条ねじ式のものであってもよいし、ねじ溝が2本以上の多条ねじ式のものであってもよい。増圧用ねじ機構83は、例えば、シリンダ機構33に対して並列に配置されており、シリンダ機構33の後端から前方の範囲に収まっている。
The pressure-increasing
ナット85は、軸回りの回転が許容されているとともに軸方向の移動が規制されている。一方、ねじ軸87は、軸回りの回転が規制されているとともに軸方向の移動が許容されている。従って、増圧用電動機29の回転がプーリ79及びベルト81を介してナット85に伝達されると、ねじ軸87がその軸方向に移動する。ひいては、ねじ軸87に固定されている加圧部材47が前後方向に移動する。ナット85の軸回りの回転の許容及び軸方向の移動の規制は、例えば、ナット85が適宜な軸受けによって支持されることによりなされている。ねじ軸87の回転の規制は、例えば、ねじ軸87が加圧部材47に対して偏心して固定されたり、ねじ軸87に設けられた不図示のスプライン溝がシリンダ部材39に設けられたガイドに案内されたり、及び/又は適宜な回り止め部材(後述する第3実施形態(図5)参照)が設けられたりすることによってなされる。
The
ねじ軸87は、後側ロッド45が挿通される穴87hを有している。穴87hは、例えば、ねじ軸87を貫通する貫通孔であり、一端は加圧部材47の穴47hに通じ、他端は大気開放されている。そして、後側ロッド45は、穴47h及び87hに挿通されることによって、その端面が大気圧下に露出している。ねじ軸87の穴87hの内径は、例えば、後側ロッド45の外径よりも大きく、両者は摺動しないようになっている。
The
なお、ねじ軸87は、加圧部材47とは別個の部材からなり、互いに固定されていてもよいし、加圧部材47と一体的に形成されてねじ軸87に固定されていてもよい。
The
射出用ねじ機構69及び増圧用ねじ機構83を比較すると、例えば、増圧用ねじ機構83は射出用ねじ機構69に比較して、リードが小さく、また、径(例えば有効径又は雄ねじの谷径)が大きい。また、例えば、射出用ねじ機構69がボールねじ機構によって構成されているのに対して、増圧用ねじ機構83をすべりねじ機構によって構成してもよい。
When comparing the
なお、以上の説明から理解されるように、射出用電動機27の駆動力は、機械式の伝達機構によってプランジャ23に伝達されており、流体圧機器(例えば油圧機器)を介さずに伝達されている。例えば、射出用電動機27は、ポンプを駆動する電動機のような、作動流体に圧力を付与したり、作動流体を送出したりして、プランジャ23を駆動するものではない。同様に、増圧用電動機29の駆動力は、機械式の伝達機構によって加圧部材47に伝達されており、流体圧機器(例えば油圧機器)を介さずに伝達されている。例えば、増圧用電動機29は、ポンプを駆動する電動機のような、作動流体に圧力を付与したり、作動流体を送出したりして、加圧部材47を駆動するものではない。
As can be understood from the above description, the driving force of the
(制御装置及びセンサ等)
制御装置13は、例えば、CPU89及びメモリ91を含むコンピュータにより構成されており、入力部93を介して入力される電気信号に基づいて、各部を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を、出力部95を介して各部へ出力する。
(Control devices, sensors, etc.)
The
制御装置13に入力される電気信号は、例えば、プランジャ23の位置を検出する位置センサ97の検出信号、プランジャ23に付与されている力を検出する力センサ99の検出信号、及び入力装置17からのユーザの操作に応じた操作信号である。その他、射出用電動機27の回転センサ27sの検出信号、増圧用電動機29の回転センサの検出信号、増圧用電動機29に流れる電流を検出する電流検出器の検出信号、流量制御弁61の開度を示す検出信号等が、電動機又は制御弁を駆動するサーボドライバへの入力に加えて又は代えて、制御装置13に入力されてもよい。
The electrical signal input to the
制御装置13から出力される制御信号は、例えば、射出用電動機27、増圧用電動機29、流量制御弁61及び表示装置15を制御するためにこれらの制御対象(厳密にはそのドライバ)に出力される制御信号である。
The control signal output from the
位置センサ97は、例えば、プランジャ23に対して固定的に設けられた不図示のスケール部とともに、磁気式又は光学式のリニアエンコーダを構成している。図示の例では、スケール部は、ガイド軸75に設けられており、位置センサ97は、フレーム51よりも後方に位置している。位置センサ97及び/又は制御装置13は、スケール部と位置センサ97との相対的な移動量に応じた数で生成されるパルスに基づいて、プランジャ23の位置及び速度(射出速度)を特定可能である。
The
力センサ99は、例えば、プランジャ23と前側ロッド43との間に位置するロードセルを含んで構成されている。ロードセルは、例えば、歪ゲージ式のものである。制御装置13は、力センサ99からの検出信号に基づいて、プランジャ23に付与されている力、ひいては、溶湯に付与されている圧力を特定可能である。
The
(射出装置の動作)
図3は、射出装置9の動作を説明するためのタイミングチャートである。
(Operation of injection device)
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the
図3において、横軸は時間tを示している。線LVは射出速度(プランジャ23の速度)を示し、線LPは射出圧力(プランジャ23が溶湯に付与する圧力)を示している。また、その上方側の線は、射出用電動機27のサーボロック状態(サーボON状態)での回転数又はサーボフリー状態(サーボOFF状態)、増圧用電動機29のサーボロック状態(サーボON状態)での回転数又はサーボフリー状態(サーボOFF状態)、及び流量制御弁61の制御状態を示している。
In FIG. 3, the horizontal axis indicates time t. Line L V represents the injection speed (the speed of the plunger 23), the line L P indicates the injection pressure (pressure at which the
射出速度(線LV)及び射出圧力(線LP)から理解されるように、射出装置9は、概観すると、低速射出(期間T1)、高速射出(期間T2)、及び、増圧・保圧(期間T3)を順に行う。すなわち、射出装置9は、射出の初期段階においては、溶湯の空気の巻き込みを防止するために比較的低速でプランジャ23を前進させ、次に、溶湯の凝固に遅れずに溶湯を充填するため等の観点から比較的高速でプランジャ23を前進させる。その後、射出装置9は、成形品のヒケをなくすために、プランジャ23の前進する方向の力によりキャビティ内の溶湯を増圧する。具体的には、以下のとおりである。
As can be understood from the injection speed (line L V ) and the injection pressure (line L P ), the
(低速射出開始前:〜t0)
低速射出の開始直前において、射出装置9は、図2に示す状態となっている。すなわち、ピストン41(プランジャ23及び前側ロッド43)並びに加圧部材47は、後退限等の初期位置に位置している。射出用電動機27及び増圧用電動機29は停止している。ヘッド側バルブ59は例えばパイロット圧が導入されていない。流量制御弁61は例えば全開とされている。
(Before starting low-speed injection: ~ t0)
Immediately before the start of low-speed injection, the
上記の状態では、低圧ではあるが、アキュムレータ57の圧力がロッド側室39r及びヘッド側室39hに付与される。従って、例えば、後側ロッド45の断面積が前側ロッド43の断面積よりも小さい態様においては、ピストン41が意図せず前進するおそれがある。図示の例では、前側ロッド43及び後側ロッド45の断面積は同等であることから、そのような意図しない前進は生じない。
In the above state, although the pressure is low, the pressure of the
なお、図示の例において意図しない前進を確実に防止したり、図示の例とは異なり、後側ロッド45の断面積が前側ロッド43の断面積よりも小さい態様において、意図しない前進を防止したりするために、流量制御弁61を閉じたり、アキュムレータ57からヘッド側室39hへの液体の流れを禁止できるようにヘッド側バルブ59を構成したり、射出用電動機27のサーボロック機能又はブレーキを利用したりしてよい。
It should be noted that unintentional advancement is reliably prevented in the illustrated example, or unlike the illustrated example, unintended advancement is prevented in a mode in which the cross-sectional area of the
(低速射出(T1):t0〜t1)
固定金型103及び移動金型105の型締めが終了し、溶湯がスリーブ21に供給されるなど、所定の低速射出開始条件が満たされると、制御装置13は、射出用電動機27を駆動する。その駆動力は、射出用伝達機構35を介してプランジャ23(前側ロッド43及びピストン41)に伝達され、プランジャ23が前進する。すなわち、射出用電動機27の駆動力によって低速射出が行われる。
(Low speed injection (T1): t0 to t1)
When the clamping of the fixed
この際、ピストン41の前進に伴ってロッド側室39rから排出される液体はヘッド側室39hに還流される。前側ロッド43及び後側ロッド45の断面積が同等であれば、基本的には液体の過不足は生じない。また、前側ロッド43及び後側ロッド45の断面積が互いに異なり、液体の過不足が生じる場合、当該過不足はアキュムレータ57によって解消される。
At this time, the liquid discharged from the
プランジャ23の速度は、射出用電動機27の回転数の調整により制御される。具体的には、例えば、制御装置13は、位置センサ97により検出されるプランジャ23の速度に基づいて、射出用電動機27の回転数をフィードバック制御する。なお、図3では、このときの射出用電動機27の回転数MVLは一定とされ、ひいては、低速射出速度VLは一定とされている。ただし、多段変速が行われてもよい。
The speed of the
ここでの速度フィードバック制御は、速度自体の偏差に基づいて速度を制御するものであってもよいし、目標速度に基づいて所定の時間刻み(例えば1ms)で時々刻々の目標位置を予め求めておき、時々刻々の位置の偏差に基づいて速度を制御する(位置フィードバックによって実質的に速度フィードバックを行う)ものであってもよい。速度は、位置の微分であるから、後者も速度に基づくフィードバック制御であると捉えられてよい。後述する高速射出においても同様である。 The speed feedback control here may control the speed based on the deviation of the speed itself, or may obtain the target position every moment in a predetermined time interval (for example, 1 ms) based on the target speed. Alternatively, the speed may be controlled based on the position deviation from moment to moment (substantially speed feedback is performed by position feedback). Since the speed is a derivative of the position, the latter may be regarded as feedback control based on the speed. The same applies to the high-speed injection described later.
低速射出速度VLは、溶湯によるガスの巻き込みが生じないように適宜に設定されてよいが、例えば、1m/s未満である。低速射出中の射出圧力は、射出速度が比較的低速であることに対応して比較的低いPLとなる。 The low-speed injection speed V L may be appropriately set so as not to cause gas entrainment due to the molten metal, but is, for example, less than 1 m / s. Injection pressure in the low-speed injection is a relatively low P L corresponding to injection speed is relatively slow.
(高速射出(T2):t1〜t3)
制御装置13は、プランジャ23が所定の高速切換位置に到達すると、射出用電動機27の回転数をMVLからMVHへ上昇させる。これにより、射出速度は比較的低速のVLから比較的高速のVHへ上昇し、高速射出が実現される。なお、射出速度の上昇に伴って、射出圧力も若干上昇してPHとなる。高速射出速度VHは、低速射出速度VLよりも高い範囲で適宜に設定されてよいが、例えば、1m/s以上であり。好ましくは3m/s以上である。
(High-speed injection (T2): t1 to t3)
When the
なお、制御装置13は、例えば、プランジャ23の移動範囲を複数に分けた区間毎に設定された目標速度を時々刻々のプランジャ23の目標位置に変換して位置フィードバック制御(実質的な速度フィードバック制御)を行っており(時間経過に基づいて変速しており)、プランジャ23が高速切換位置に到達したか否か検知しない。ただし、制御装置13は、位置センサ97からの信号に基づいてプランジャ23が所定の高速切換位置に到達したことを検知して目標速度を切り換えてもよい。
For example, the
射出用電動機27の回転数の制御により高速射出が実現されることから、低速射出速度VLから高速射出速度VHに至るまでの昇速時間(T4:t1〜t2)は、任意に設定可能である。なお、射出用電動機27が低慣性電動機である場合においては、より正確に昇速時間が制御される。例えば、VL=0.20m/sからVH=5.0m/sへの昇速を10ms程度で行うこともできる。
Since high-speed injection is realized by controlling the rotation speed of the
また、制御装置13は、増圧が開始される前の適宜な時期において、増圧用電動機29の駆動を開始する。図3では、高速射出速度VHへの昇速完了時(t2)に増圧用電動機29の駆動が開始され、且つ、一定の回転数MVIまで回転数が上昇されている場合を例示している。高速射出中における加圧部材47の前進速度は、ピストン41の前進速度(VH)よりも低速であり、射出用電動機27の回転数の制御による高速射出速度VHの制御に影響を及ぼさない若しくは殆ど影響を及ぼさない。そして、このように予め増圧用電動機29を駆動しておくことにより、増圧への移行が円滑に行われる。
Further, the
(射出用電動機による減速:t3〜t4)
制御装置13は、所定の減速開始条件が満たされると(t3)、射出用電動機27の回転数を下げる。これにより、プランジャ23は減速される。昇速と同様、この減速は射出用電動機27の回転数の制御により実現されることから、その減速時間は、任意に設定可能である。射出用電動機27を低慣性電動機により構成することにより、そのような減速時間の設定が好適になされることも昇速と同様である。なお、減速が開始されても、キャビティCaには溶湯が概ね充填されていることから、溶湯の圧力はPH付近に保たれ又は上昇する。
(Deceleration by injection motor: t3 to t4)
When the predetermined deceleration start condition is satisfied (t3), the
ここでの射出用電動機27の減速制御は、低速射出及び高速射出における速度制御と同様に、オープン制御であってもよいし、フィードバック制御であってもよく、また、速度フィードバック制御は、速度自体の偏差に基づくものであってもよいし、時々刻々の位置偏差に基づくものであってもよい。
The deceleration control of the
減速開始条件は、適宜に設定されてよく、例えば、プランジャ23が所定の減速開始位置に到達したときに減速が開始される。ただし、高速切換位置と同様に、制御装置13は、位置センサ97からの信号に基づいてプランジャ23が減速開始位置に到達したことを検知して目標速度を切り換えてもよいし、時々刻々の位置フィードバック制御によって実質的に速度フィードバック制御を行っており(時間経過に基づいて変速しており)、プランジャ23が減速開始位置に到達したか否か検知しなくてもよい。
The deceleration start condition may be appropriately set. For example, the deceleration is started when the
なお、このような射出用電動機27の減速制御が行われずに、金型101に概ね充填された溶湯からプランジャ23が受ける力によって、プランジャ23及び射出用電動機27が減速されてもよい。
Note that the
(流量制御弁による慣性力制御:t3〜t4)
制御装置13は、プランジャ23の減速が開始されてからプランジャ23が停止するまでの期間のうちの適宜な時期において、流量制御弁61によってロッド側室39rから排出される液体の流量を制御し(基本的には減じ)、ひいては、プランジャ23及び射出駆動部25の前方への慣性力を制御する(基本的には減じる)。これにより、例えば、大きなサージ圧が発生するおそれが低減される。なお、この動作は、プランジャ23の減速制御でもある。
(Inertial force control by flow control valve: t3 to t4)
The
具体的には、例えば、制御装置13は、一旦流量を減じた後、再度流量を増加させる制御を行う。最も減じられたときの流量は、適宜に設定されてよく、また、0であってもよい。減じた後に最も増加された流量は、適宜に設定されてよく、また、最大(全開に対応する流量)であってもよい。流量を減じたり、増加させたりするときの流量の変化の速度、開始時点及び終了時点等も適宜に設定されてよい。
Specifically, for example, the
図3では、上述した減速開始条件が満たされたとき(t3)において、最大速度で流量を減じ、その後、徐々に流量を増加させ、プランジャ23が概ね停止するとき(t4)に全開となるように流量制御弁61が制御されている態様を例示している。
In FIG. 3, when the above-described deceleration start condition is satisfied (t3), the flow rate is decreased at the maximum speed, and then the flow rate is gradually increased so that the
(プランジャの停止:t4)
上述の射出用電動機27の減速制御によって、及び/又はプランジャ23が溶湯から受ける力によってプランジャ23は停止する(t4)。このとき、流量制御弁61は開かれているから(例えば全開)、ロッド側室39rの圧力変動は、アキュムレータ57によって吸収される。その結果、図3において点線で示すようなサージ圧の発生が抑制される。
(Stop of plunger: t4)
The
(増圧:t3〜t4)
上述のように、増圧用電動機29は適宜な時期に回転が開始され、一定の回転数MVIに到達する。回転数MVIに到達する時期は適宜な時期とされてよいが、例えば、減速が開始される時点(t3)である。プランジャ23の減速の結果、ピストン41の前進速度が加圧部材47の前進速度よりも遅くなると、ピストン41と加圧部材47との間の容積は縮小される。その結果、ヘッド側バルブ59は自閉し、ヘッド側室39hの圧力が上昇する。これにより、増圧用電動機29の駆動力は、加圧部材47、ヘッド側室39hの液体及びピストン41を介して、プランジャ23に伝達される。すなわち、増圧用電動機29の駆動力による増圧が実現される。
(Pressure increase: t3 to t4)
As described above, the pressure-increasing
そして、射出圧力は、終圧である圧力Pmaxに達する(t4)。圧力Pmaxに到達するまでの昇圧時間は、昇速時間や減速時間と同様に、射出用電動機27及び増圧用電動機29を適宜に制御することによって任意の長さに設定可能である。また、射出用電動機27及び増圧用電動機29を低慣性電動機により構成することにより、そのような昇圧時間の設定が好適になされることも同様である。例えば、PH=3MPaからPmax=50MPaへの昇圧を10ms程度で行うこともできる。
Then, the injection pressure reaches the pressure P max which is the final pressure (t4). The pressure increase time until the pressure P max is reached can be set to an arbitrary length by appropriately controlling the
増圧において、制御装置13は、適宜に増圧用電動機29の速度制御及び/又はトルク制御を行ってよい。例えば、制御装置13は、減速開始時点等の適宜な時期に、増圧用電動機29の制御を速度制御からトルク制御に切り換えてよいし、速度制御とトルク制御とを組み合わせた制御を行ってもよい。
In the pressure increase, the
速度制御は、オープン制御であってもよいし、フィードバック制御であってもよく、フィードバック制御は、速度自体の偏差に基づくものであってもよいし、時々刻々の位置偏差に基づくものであってもよい。また、速度制御は、増圧用電動機29の回転センサの検出値に基づくセミ・クローズドループによるものであってもよいし、このループを含む又は含まない、加圧部材47の速度(位置)を検出するセンサを設けることによってなされる(フル)クローズドループによるものであってもよい。
The speed control may be an open control or a feedback control, and the feedback control may be based on a deviation of the speed itself or based on a momentary positional deviation. Also good. The speed control may be based on a semi-closed loop based on the detection value of the rotation sensor of the pressure-increasing
トルク制御は、オープン制御であってもよいし、フィードバック制御であってもよい。フィードバック制御は、不図示の電流検出器が検出する増圧用電動機29の電流に基づくセミ・クローズドループによるものであってもよいし、このループを含む又は含まない、力センサ99の検出値に基づくクローズドループによるものであってもよい。また、増圧用電動機29のトルクは、多段制御されてよい。
The torque control may be open control or feedback control. The feedback control may be based on a semi-closed loop based on the current of the pressure-increasing
(保圧:t4〜t6)
プランジャ23の停止(t4)後、射出用電動機27は、例えば、トルクフリーの状態とされる。増圧用電動機29は、例えば、停止され、又はトルク制御が維持される。加圧部材47の後退が規制されるとともにヘッド側室39hの液体の排出がヘッド側バルブ59によって規制されていることにより、又はこれに加えて増圧用電動機29のトルク制御が維持されていることにより、鋳造圧力Pmaxは維持される。
(Holding pressure: t4 to t6)
After the
保圧においては、溶湯の凝固に伴う収縮に応じて増圧用電動機29により適宜にプランジャ23を前進させ(速度V1)、キャビティCa内の圧力を鋳造圧力Pmaxに保つことができる。そして、一定の時間が経過すると、増圧用電動機29のトルクは徐々に下げられ、さらには、増圧用電動機29は停止され、保圧は完了する(t6)。
In holding pressure, the pressure in the cavity Ca can be maintained at the casting pressure P max by advancing the
なお、保圧において、加圧部材47の後退の規制は、増圧用電動機29のサーボロック機能又はブレーキによってなされてもよいし、及び/又は増圧用ねじ機構83(すべりねじ機構)の抵抗力によってなされてもよい。
In the holding pressure, the retraction of the pressurizing
(成形後)
成形品が凝固すると、不図示の型締装置により型開きが行われ、不図示の押出装置により成形品が型から押し出される。なお、射出装置9は、成形品を固定金型103から離型させるために、プランジャ23によりビスケットの押出しを行ってもよい。このとき利用される電動機は、射出用電動機27及び増圧用電動機29のいずれであってもよいし、双方が利用されてもよい。
(After molding)
When the molded product is solidified, the mold is opened by a mold clamping device (not shown), and the molded product is pushed out of the mold by an extrusion device (not shown). The
その後、ピストン41は、射出用電動機27の逆回転により初期位置に戻され、加圧部材47は増圧用電動機29の逆回転により初期位置に戻される。ピストン41の後退によってヘッド側室39hから排出される液体は、パイロット圧が導入されて開かれたヘッド側バルブ59を介してロッド側室39rに還流される。液体の過不足は、アキュムレータ57によって解消される。
Thereafter, the
以上のとおり、本実施形態では、射出装置9は、回転式の射出用電動機27と、増圧用電動機29と、射出用電動機27及び増圧用電動機29の駆動力をプランジャ23に伝達する統合伝達機構31と、を有している。統合伝達機構31は、プランジャ23の後方にてプランジャ23に対して固定的なピストン41と、ピストン41を摺動可能に収容しており、ピストン41の後側に、液体が満たされるヘッド側室39hを有しているシリンダ部材39と、シリンダ部材39に対して並列に配置されており、射出用電動機27の回転を直線運動に変換してピストン41に伝達する射出用ねじ機構69と、増圧用電動機29により流体圧機器を介さずに駆動されてヘッド側室39hの液体を加圧する加圧部材47と、を有している。
As described above, in the present embodiment, the
従って、例えば、射出用電動機27によってプランジャ23を駆動するときにおいては、ピストン41と加圧部材47との離間が許容されることによって、増圧用電動機29をプランジャ23から実質的に切り離した状態でプランジャ23を駆動できる。その一方で、増圧用電動機29によって加圧部材47を前進させると、ヘッド側室39hの液体の圧力が上昇することによって増圧用電動機29の駆動力がプランジャ23へ伝達されるから、増圧用電動機29がプランジャ23に実質的に接続されることになる。すなわち、プランジャ23を駆動する電動機を切り換えることができる。
Therefore, for example, when the
このようなシリンダ機構33を用いた電動機の切り換えは、例えば、摩擦クラッチを用いるような場合に比較して、大きな力を伝達することに有利である。また、例えば、ロッド側室39r及び/又はヘッド側室39hの液体が種々の衝撃緩和に寄与することによって、耐久性向上が期待される。これらのことから、本実施形態は、比較的大きな駆動力を必要とし、また、慣性力が比較的大きくなりやすい、大型成形機の全電動化に有利である。
Such switching of the electric motor using the
また、射出用電動機27からプランジャ23への駆動力の伝達は、射出用ねじ機構69によってなされるから、例えば、比較的大きな駆動力の伝達が容易である。射出用ねじ機構69は、シリンダ機構33に並列に配置されているから、例えば、シリンダ機構33及び射出用ねじ機構69を含む射出駆動部25の全長は、従来の油圧式の射出駆動部(油圧シリンダを含む射出駆動部)に近いものとなり、射出装置9の工場への設置が容易化される。
Further, since the driving force is transmitted from the
また、本実施形態では、増圧用電動機29は回転式であり、統合伝達機構31は、増圧用電動機29の回転を直線運動に変換して加圧部材47に伝達する、射出用ねじ機構69に比較して大径かつ小リードの増圧用ねじ機構83を更に有している。
In the present embodiment, the pressure-increasing
従って、増圧用電動機29から加圧部材47への駆動力の伝達は、ねじ機構によってなされるから、例えば、比較的大きな駆動力の伝達が容易である。射出用電動機27の駆動力の伝達にもねじ機構が用いられることと相俟って、射出装置9全体として、大型のダイカストマシンに対応しやすい。また、射出用ねじ機構69のリードが相対的に大きいことから、例えば、射出用電動機27によってプランジャ23を駆動するときに速度を高くしやすい。一方で、増圧用ねじ機構83のリードが相対的に小さいことから、例えば、増圧用電動機29によって加圧部材47を駆動するときに推力を大きくしやすい。また、増圧用ねじ機構83の径が相対的に大きいことから、例えば、増圧用電動機29によって加圧部材47を駆動するときに増圧用ねじ機構83のねじ軸87に座屈が生じにくく、ひいては、比較的大きな推力を伝達しやすい。
Accordingly, since the driving force is transmitted from the pressure-increasing
また、本実施形態では、統合伝達機構31は、ピストン41からロッド側室39rを経由してロッド側室39rの外部へ延びており、プランジャ23に連結される前側ロッド43と、ピストン41からヘッド側室39hを経由してヘッド側室39hの外部へ延びている後側ロッド45と、ロッド側室39rとヘッド側室39hとを連通する連通流路55と、を更に有している。加圧部材47は、ピストン41の後方に配置されている。増圧用ねじ機構83は、加圧部材47から後方へ延びるねじ軸87と、ねじ軸87に螺合され、増圧用電動機29により回転されるナット85と、を有している。加圧部材47及びねじ軸87には、後側ロッド45が挿通される穴47h及び87hが形成されている。
Further, in the present embodiment, the
従って、例えば、ロッド側室39rとヘッド側室39hとの間で液体の給排が可能であり、その給排の際に生じる液体の過不足を後側ロッド45によって緩和することができる。後側ロッド45が加圧部材47及びねじ軸87に挿通されていることから、例えば、これらは同心状に配置されることになり、小型化が図られる。
Therefore, for example, the liquid can be supplied and discharged between the
また、本実施形態では、統合伝達機構31は、ロッド側室39rに通じるアキュムレータ57を有している。
In the present embodiment, the
従って、例えば、プランジャ23の停止時にロッド側室39rに生じる圧力変動をアキュムレータ57に逃がし、サージ圧を抑制することができる。すなわち、プランジャ23の駆動に使用する電動機の切り換えのためのシリンダ機構33を有効利用することができる。また、このアキュムレータ57によって、シリンダ機構33における液体の過不足を解消することができる。
Therefore, for example, the pressure fluctuation generated in the
また、本実施形態では、統合伝達機構31は、ロッド側室39rから排出される液体の流量を制御可能な流量制御弁61を有している。
Moreover, in this embodiment, the
従って、例えば、ロッド側室39rから排出される液体の流量制御によってプランジャ23の停止直前の慣性力を制御し、サージ圧を抑制することができる。すなわち、プランジャ23の駆動に使用する電動機の切り換えのためのシリンダ機構33を有効利用することができる。
Therefore, for example, the inertial force immediately before the
<第2実施形態>
図4は、第2実施形態に係る射出装置209(射出駆動部225、統合伝達機構231)の構成を示す、図2と同様の図である。
Second Embodiment
FIG. 4 is a view similar to FIG. 2 showing the configuration of the injection device 209 (
本実施形態の射出装置209の構成は、第1実施形態の射出装置9の構成に対して、後側ロッド45が設けられていない点が相違する。また、これに伴い、本実施形態では、シリンダ機構233の加圧部材247には、後側ロッド45が挿通される穴は形成されていない。同様に、本実施形態の増圧用伝達機構237の増圧用ねじ機構283においては、ねじ軸287に後側ロッド45が挿通される穴は形成されていない。その他の構成については、本実施形態は、第1実施形態と概ね同様でよい。
The configuration of the
なお、増圧用ねじ機構283のねじ軸287の径及びナット285の内径は、後側ロッド45が挿通される穴が形成されていないことに対応して、第1実施形態のねじ軸87の径及びナット85の内径よりも小さくすることが可能であり、図4では、そのような態様を例示している。ただし、本実施形態においても、増圧用ねじ機構283のねじ軸287は、射出用ねじ機構69のねじ軸73に比較して、リードが小さく、かつ大径であることが好ましい。
Note that the diameter of the
射出装置209の動作は、概ね、第1実施形態の射出装置9の動作と同様でよい。ただし、アキュムレータ57の圧力がロッド側室39r及びヘッド側室39hに付与されると、ヘッド側室39hにおいて液体の圧力がピストン41に作用する面積(受圧面積)が、ロッド側室39rにおけるピストン41の受圧面積よりも大きいことから、ピストン41は前進する。従って、例えば、低速射出の開始前等においては、制御装置13は、流量制御弁61を全閉として、ロッド側室39rからの液体の排出を禁止し、ピストン41の前進を規制する。
The operation of the
以上のとおり、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、射出装置209は、射出用電動機27、増圧用電動機29及びこれらの駆動力をプランジャ23に伝達する統合伝達機構231を有しており、統合伝達機構231では、シリンダ機構233に並列配置された射出用ねじ機構69を介して射出用電動機27の駆動力がピストン41に伝達され、増圧用電動機29の駆動力が流体圧機器を介さずに加圧部材47に伝達される。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が奏される。例えば、摩擦クラッチを用いずに、プランジャ23を駆動する電動機の切り換えを好適に行うことができる。また、例えば、シリンダ機構233に並列な射出用ねじ機構69によって、小型でありながら比較的大きな駆動力をプランジャ23へ伝達できる。
Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment is achieved. For example, the electric motor that drives the
<第3実施形態>
図5は、第3実施形態に係る射出装置309(射出駆動部325)の構成を示す、図2と同様の図である。ただし、図5は、基本的に側方から見た図となっている。液圧系の配置等は、図示の便宜上のものであり、この限りではない。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a view similar to FIG. 2 showing the configuration of the injection device 309 (injection drive unit 325) according to the third embodiment. However, FIG. 5 is basically a view from the side. The arrangement and the like of the hydraulic system are for convenience of illustration, and are not limited to this.
第1及び第2実施形態では、プランジャ23が停止する直前において流量制御弁61によってロッド側室39rから排出される液体の流量を制御した。これに対して、本実施形態では、流量制御弁61が設けられておらず、他の手段によって流量が制御される点が第1及び第2実施形態と相違する。その他にも、本実施形態と第1及び第2実施形態との間で相違点があるが、流量制御弁61以外の相違点に係る構成は、これらの実施形態の間で互いに置換されてよい。
In the first and second embodiments, the flow rate of the liquid discharged from the
(射出駆動部の全体構成)
まず、本実施形態の射出装置309の構成は、基本的には第1及び第2実施形態のものと同様であることを細部の相違(上記のように他の実施形態との間で置換可能)に言及しつつ説明する。
(Overall configuration of injection drive unit)
First, the configuration of the
第3実施形態においても、第1及び第2実施形態と同様に、射出装置309(射出駆動部325)は、射出用電動機27、増圧用電動機29及びこれらの駆動力をプランジャ23に伝達する統合伝達機構331を有しており、統合伝達機構331は、シリンダ機構333、射出用伝達機構335及び増圧用伝達機構337を有している。
Also in the third embodiment, as in the first and second embodiments, the injection device 309 (injection drive unit 325) is an integration that transmits the
シリンダ機構333は、他の実施形態と同様に、シリンダ部材339、シリンダ部材339に収容されるピストン341、ピストン341から延びてプランジャ23に連結される前側ロッド43、及びヘッド側室339hの液体を加圧可能な加圧部材347を有している。なお、図示の例では、シリンダ機構333は、第2実施形態と同様に、後側ロッド45を有さないものとなっている。
As in the other embodiments, the
加圧部材347には、加圧部材347から前方へ延びてピストン341に当接可能な補助ロッド348が設けられている。補助ロッド348は、第1実施形態のストッパ45sと同様に、ピストン341と加圧部材347との一定以上の近接の規制に寄与する。加圧部材347は、他の実施形態の加圧部材に比較して薄く図示されているが、加圧部材347の厚さは適宜に設定されてよい。
The
射出用伝達機構335は、ガイド軸75が連結板77とねじ軸73との間に設けられていないことを除いては、第1実施形態の射出用伝達機構35と同様である。なお、これに伴い、射出用電動機27の位置は、第1実施形態よりも前方となっている。
The
増圧用伝達機構337は、ねじ軸287の回転を規制する回り止め機構388が設けられている点を除いては、第2実施形態の増圧用伝達機構237と同様のものである。回り止め機構388は、例えば、ねじ軸287の後端に固定されたねじ側部材388aと、シリンダ部材339の後端に固定されたシリンダ側部材388bとを有している。ねじ側部材388aとシリンダ部材388bとは、ねじ軸387に平行な軸方向における相対移動が許容されているとともに、前記の軸方向に直交する方向における相対移動が規制されている。
The pressure-increasing
位置センサ97は、ガイド軸75が設けられていないことに対応して、前側ロッド43に設けられた不図示のスケール部とリニアエンコーダを構成するように配置されている。
The
シリンダ機構333に係る液体の流れを制御する液体制御部353は、第1実施形態の液体制御部53と同様に、連通流路55、アキュムレータ57及びヘッド側バルブ359を有している。
Similar to the
ヘッド側バルブ359は、第1実施形態と同様に、ロッド側室339r及びヘッド側室339hの双方向の流れを許容可能であるとともに、少なくともヘッド側室339hからロッド側室339rへの流れ(別の観点ではヘッド側室339hからの液体の排出)を禁止可能である。ただし、図5では、ヘッド側バルブ359として、パイロット式逆止弁ではなく、電磁力によって制御されるノンリーク切換弁が図示されている。
Similarly to the first embodiment, the head-
(流量制御に係る構成)
次に、第1及び第2の実施形態との相違点(流量制御弁61に代わる構成)について説明する。なお、本実施形態の流量制御弁61に代わる構成と、流量制御弁61とは併設されても構わない。
(Configuration related to flow control)
Next, a difference from the first and second embodiments (a configuration replacing the flow control valve 61) will be described. In addition, the structure replaced with the
シリンダ部材339は、その内面に、ピストン341が摺動する摺動部339eと、ロッド側室339rとシリンダ部材339の外部とを接続するためのポート339kと、摺動部339eとポート339kとの間に位置し、摺動部339eよりも内径が小さいクッション部339fとを有している。摺動部339eは、別の観点では、内径が軸方向に一定の部分である。
The
クッション部339fと前側ロッド43との隙間の流路断面積(前側ロッド43に直交する断面積)は、ポート339kの流路断面積(例えばシリンダ部材339の内面から外面までの間の断面積のうち最小のもの)よりも大きい。クッション部339fは、摺動部339eにつながる部分等において、摺動部339e側からポート339k側へ徐々に縮径している部分を有していてもよい。徐々に縮径する部分は、曲面状でも階段状でもよい。
The flow path cross-sectional area of the gap between the
一方、ピストン341は、シリンダ部材339内を摺動する本体部341aと、その先端に位置し、本体部341aよりも径が小さい先端部341bとを有している。先端部341bは、その先端等において、本体部341a側から前方へ徐々に縮径している部分を有していてもよい。徐々に縮径する部分は、曲面状でも階段状でもよい。
On the other hand, the
ピストン341がシリンダ部材339内を前進すると、先端部341bがクッション部339fに挿入される。このとき、クッション部339fと先端部341bとの隙間の流路断面積(例えば摺動部339eからポート339kへの流路の断面積のうち最小のもの)は、ポート339kの流路断面積よりも小さい。従って、クッション部339fと先端部341bとによって、ロッド側室339rからポート339kに流れ込む液体の流量が制限されることになる。その結果、例えば、プランジャ23が停止する直前においてプランジャ23等の慣性力が減じられ、サージ圧が抑制される。
When the
先端部341bのクッション部339fへの挿入開始時においては、両者の間の隙間(流路断面積)は徐々に小さくなっていく。これにより、弁を徐々に閉じていくような作用が生じる。この流量断面積の変化率は、先端部341b及び/又はクッション部339fに、徐々に縮径する部分を形成することによって調整可能である。
When the insertion of the
プランジャ23が停止したとき、先端部341bとクッション部339fとの隙間は、完全に塞がれないことが好ましい。圧力変動をアキュムレータ57に逃がす観点からである。ただし、前記の隙間は塞がれてもよい。なお、ピストン341は、シリンダ部材339に対する前進限に到達する前に、溶湯が充填されて停止するが、ピストン341がシリンダ部材339に対する前進限に到達した状態で、先端部341bとクッション部339fとの隙間は、完全に塞がれてもよいし、塞がれなくてもよい。
When the
射出装置309の動作は、流量制御弁61の制御が省略されることを除いて、概ね、第1及び第2実施形態の射出装置の動作と同様でよい。なお、ノンリーク切換弁からなるヘッド側バルブ359は、自閉しないから、加圧部材347によってヘッド側室339hの液体を加圧するときには制御によって閉じられる。
The operation of the
以上のとおり、本実施形態においても、第1及び第2実施形態と同様に、射出装置309は、射出用電動機27、増圧用電動機29及びこれらの駆動力をプランジャ23に伝達する統合伝達機構331を有しており、統合伝達機構331では、シリンダ機構333に並列配置された射出用ねじ機構69を介して射出用電動機27の駆動力がピストン341に伝達され、増圧用電動機29の駆動力が流体圧機器を介さずに加圧部材347に伝達される。
As described above, also in the present embodiment, as in the first and second embodiments, the
従って、本実施形態においても、第1及び第2実施形態と同様の効果が奏される。例えば、摩擦クラッチを用いずに、プランジャ23を駆動する電動機の切り換えを好適に行うことができる。また、例えば、シリンダ機構333に並列な射出用ねじ機構69によって、小型でありながら比較的大きな駆動力をプランジャ23へ伝達できる。
Therefore, also in this embodiment, the same effects as those in the first and second embodiments are achieved. For example, the electric motor that drives the
また、本実施形態では、シリンダ部材339は、ポート339kと摺動部339eとの間に位置しており、摺動部339eよりも内径が小さいクッション部339fを有している。ピストン341は、摺動部339eを摺動する本体部341aと、本体部341aの前に位置し、本体部341aよりも径が小さく、クッション部339fに対する挿入によってクッション部339fとの隙間の流路断面積をポート339kの断面積よりも小さくすることが可能な先端部339bと、を有している。
In the present embodiment, the
従って、例えば、流量制御弁61を設けない簡素な構成及び制御でプランジャ23の停止直前における慣性力を制御(低減)することができる。また、例えば、流量制御弁61を設けないことに加えて、ヘッド側バルブ359にノンリーク切換弁を用いることなどによって、液圧系の密閉性を高くし、液体の補給などのメンテナンスの必要性を低減することができる。
Therefore, for example, the inertial force immediately before stopping the
<第4実施形態>
図6は、第4実施形態に係る射出装置409(射出駆動部425)の構成を示す、図2と同様の図である。
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a view similar to FIG. 2 showing the configuration of the injection device 409 (injection drive unit 425) according to the fourth embodiment.
第1〜第3実施形態の射出用ねじ機構69では、射出用電動機27の回転がナット71に伝達され、ねじ軸73がプランジャ23とともに前後方向に駆動された。これに対して、本実施形態の射出用ねじ機構69では、射出用電動機27の回転がねじ軸73に伝達され、ナット71がプランジャ23とともに前後方向に駆動される点が第1〜第3実施形態と相違する。その他の構成については、本実施形態は他の実施形態と概ね同様でよい。なお、図示の例では、上記の相違点以外の構成について、主として第1実施形態の構成を用いているが、第2又は第3実施形態の構成が用いられてもよい。
In the
射出用ねじ機構69は、他の実施形態と同様に、シリンダ機構33に対して並列に配置されている。ねじ軸73は、軸回りの回転が許容されているとともに軸方向の移動が規制されている。ナット71は、軸回りの回転が規制されているとともに軸方向の移動が許容されている。また、ナット71は、後述するカバー475等を介してプランジャ23に固定されている。従って、射出用電動機27の回転がねじ軸73に伝達されると、ナット71がねじ軸73に沿って移動し、ひいては、プランジャ23が前後方向に移動する。
The
ねじ軸73の軸回りの回転の許容及び軸方向の移動の規制は、例えば、ねじ軸73が適宜な軸受けによって支持されることによりなされている。ナット71の回転の規制は、例えば、ナット71がカバー475及び連結板77を介して前側ロッド43に連結されていることによってなされている。
For example, the
射出用電動機27のねじ軸73への伝達は、例えば、他の実施形態と同様に、巻掛伝動機構によってなされている。ただし、本実施形態のプーリ・ベルト機構は、ねじ軸73に固定された、ベルト67が掛けられるプーリ466を有している。図示の例では、射出用電動機27の向きが第1実施形態と逆となっているが、第3実施形態においても述べたように、当該相違点は実施形態間で置換可能である。
Transmission to the
ナット71と連結板77との連結は、例えば、両者に固定され、ねじ軸73を収容する中空状(例えば断面円形の筒状)で剛体のカバー475を介してなされる。カバー475の前方端部は塞がれていることが好ましい。このようなカバー475を設けることによって、ねじ軸73のうちナット71よりも先端側に位置する部分を溶湯の飛沫等から保護することができる。なお、カバー475は、ナット71も収容していることが好ましい。
The
カバー475は、例えば、第1実施形態のガイド軸75と同様に、フレーム51のブシュに案内されており、不要なモーメントがプランジャ23に伝達されることを抑制することに寄与する。なお、図6では、射出用伝達機構435が1つのみ設けられることを想定して、シリンダ機構33に対してカバー475とは反対側では、ガイドのみに寄与するガイド軸75(後端は自由端)を図示している。ただし、ガイド軸75に代えて、カバー475(射出用伝達機構435)が設けられもよい。この場合において、射出用電動機27が1つでも2つでもよいこと等は、第1実施形態と同様である。
The
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、射出装置409は、射出用電動機27、増圧用電動機29及びこれらの駆動力をプランジャ23に伝達する統合伝達機構431を有しており、統合伝達機構431では、シリンダ機構33に並列配置された射出用ねじ機構69を介して射出用電動機27の駆動力がピストン41に伝達され、増圧用電動機29の駆動力が流体圧機器を介さずに加圧部材47に伝達される。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が奏される。例えば、摩擦クラッチを用いずに、プランジャ23を駆動する電動機の切り換えを好適に行うことができる。また、例えば、シリンダ機構33に並列な射出用ねじ機構69によって、小型でありながら比較的大きな駆動力をプランジャ23へ伝達できる。
Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment is achieved. For example, the electric motor that drives the
<変形例>
図7(a)及び図7(b)はそれぞれ、変形例の構成を示す模式図である。なお、これらの図では、実施形態と同一又は類似する構成については、第1実施形態の符号を用いるが、変形例は、他の実施形態に適用されてもよい。
<Modification>
FIG. 7A and FIG. 7B are schematic views each showing a configuration of a modified example. In these drawings, the same reference numerals as those in the first embodiment are used for configurations that are the same as or similar to those in the embodiment. However, the modification may be applied to other embodiments.
図7(a)に示すように、加圧部材151は、シリンダ部材39内を摺動するピストンに限定されず、例えば、シリンダ部材39(又はこれに連通する中空部材)よりも径が小さいロッド状の部材であってもよい。このような構成であっても、ヘッド側室39h(又はこれに連通する密閉空間)に対して加圧部材151を進退させる方向(液体が収容されている容積を縮小又は拡大させる方向)へ加圧部材151に対して駆動力を付与することによって、ヘッド側室39hの加圧又は加圧の解除を行うことができる。また、加圧部材151は、ピストン状のものに比較して、受圧面積(進退方向において液体から圧力を受ける面積)が小さいことから、増圧用電動機29の負担を軽減することができる。
As shown in FIG. 7A, the
加圧部材151(増圧用電動機29)は、低速射出等において、ピストン41の後端に当接して、ピストン41を前方へ駆動することに寄与してもよい。なお、この場合、加圧部材151は、第1実施形態の後側ロッド45と同様に、ロッド側室39r及びヘッド側室39hの液体の過不足緩和に寄与する。
The pressure member 151 (the pressure-increasing electric motor 29) may contribute to driving the
図7(b)に示すように、加圧部材153は、ピストン41と同軸的に配置されず、例えば、ピストン41の移動方向に対して交差(例えば直交)する方向において進退してもよい。なお、この態様において、後側ロッド45が設けられる場合、後側ロッド45は、加圧部材153を貫通せずに直接にシリンダ部材39から外部へ延び出る。
As shown in FIG. 7B, the pressurizing
また、図7(b)に示すように、加圧部材153は、シリンダ部材39に連結された他のシリンダ部材155内で進退されてもよい。なお、図示の例では、シリンダ部材155は、シリンダ部材39に直接的に連結されているが、流路を介してシリンダ部材39に連結されていてもよい。シリンダ部材155は、液体の量を低減したり、増圧用電動機29の負担を軽減したりする観点から、シリンダ部材39よりも小径とされてよい。
Further, as shown in FIG. 7B, the
図7(b)に示すように、第1実施形態の流量制御弁61及び第3実施形態のクッション部339fのいずれも設けられずに、ロッド側室39rとアキュムレータ57とが接続されてもよい。この態様であっても、アキュムレータ57は、液体の過不足の解消及びサージ圧の抑制等に寄与する。
As shown in FIG. 7B, the
図示の例の他、種々の変形がなされてよい。例えば、図7(b)のようにピストン41の移動方向に対して交差する方向に駆動される加圧部材は、ピストンとして構成されるのではなく、図7(a)のように、シリンダ部材155よりも小径のロッド状、又はシリンダ部材39の側面からヘッド側室39hに挿入されたロッド状とされてよい。小径のシリンダ部材155は、シリンダ部材39と同軸的に連結されてもよい。また、例えば、加圧部材は、シリンダ部材39の外周面を摺動可能にシリンダ部材39の後端部を覆い、シリンダ部材39の後端開口を介してシリンダ部材39内を加圧するシリンダ状であってもよい。
In addition to the illustrated example, various modifications may be made. For example, the pressure member that is driven in a direction intersecting the moving direction of the
なお、以上の実施形態及び変形例において、ダイカストマシン1は成形機の一例であり、射出用電動機27は第1電動機の一例であり、増圧用電動機29は第2電動機の一例であり、統合伝達機構31、231、331及び431はそれぞれ伝達機構の一例であり、プランジャ23は射出プランジャの一例であり、射出用ねじ機構69は第1ねじ機構の一例であり、増圧用ねじ機構83及び283はそれぞれ第2ねじ機構の一例であり、連通流路55は流路の一例である。
In the above embodiments and modifications, the die-casting
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
成形機(成形機)は、ダイカストマシンに限定されない。例えば、成形機は、他の金属成形機であってもよいし、樹脂を成形する射出成形機であってもよいし、木粉に熱可塑性樹脂等を混合させた材料を成形する成形機であってもよい。また、成形機は、横型締横射出に限定されず、例えば、縦型締縦射出、横型締縦射出、縦型締横射出であってもよい。成形材料は、液状のものに限定されず、半凝固金属又は半溶融金属のように固液共存状態のものであってもよい。シリンダ機構に利用される液体は、油に限定されず、例えば水でもよい。 The molding machine (molding machine) is not limited to a die casting machine. For example, the molding machine may be another metal molding machine, an injection molding machine that molds a resin, or a molding machine that molds a material in which a thermoplastic resin or the like is mixed with wood flour. There may be. Further, the molding machine is not limited to horizontal mold clamping horizontal injection, and may be vertical mold clamping vertical injection, horizontal mold clamping vertical injection, vertical mold clamping horizontal injection, for example. The molding material is not limited to a liquid material, and may be a solid-liquid coexisting state such as a semi-solid metal or a semi-molten metal. The liquid used for the cylinder mechanism is not limited to oil, and may be water, for example.
射出用電動機27と増圧用電動機29とのように役割分担の異なる電動機は、適宜な数で設けられてよく、2種に限定されない。例えば、低速射出用電動機、高速射出用電動機及び増圧用電動機が設けられてもよい。また、実施形態でも言及したように、役割分担が共通する電動機が複数設けられてもよい。例えば、射出用電動機27を2機設けたり、増圧用電動機29を2機設けたりしてもよい。
The number of electric motors having different roles such as the injection
ピストンを駆動する第1電動機(実施形態では射出用電動機27)及び加圧部材を駆動する第2電動機(実施形態では増圧用電動機29)の役割分担は、適宜に設定されてよい。例えば、第2電動機によって低速射出及び増圧を行い、第1電動機によって高速射出を行ってもよい。なお、第2電動機による低速射出は、ヘッド側室の液体を介して加圧部材によってピストンを駆動するものであってもよいし、図7(a)の変形例の説明で言及したように、加圧部材をピストンに当接させるものであってもよい。また、例えば、増圧及び/又は保圧において、第2電動機に加えて第1電動機のトルク制御も行い、第1電動機及び第2電動機によって増圧及び/又は保圧を行ってもよい。
The division of roles of the first motor (
第2電動機は、回転式のものに限定されず、リニアモータであってもよい。なお、この場合、リニアモータの駆動力を加圧部材に伝達するための伝達機構は設けられなくてもよい。また、第2電動機が回転式のものである場合において、その回転を直線運動に変換する機構はねじ機構に限定されない。例えば、カム機構又はリンク機構が用いられてもよい。 The second electric motor is not limited to a rotary type, and may be a linear motor. In this case, a transmission mechanism for transmitting the driving force of the linear motor to the pressurizing member may not be provided. Further, when the second electric motor is of a rotary type, the mechanism for converting the rotation into linear motion is not limited to the screw mechanism. For example, a cam mechanism or a link mechanism may be used.
第1又は第2電動機の回転を直線運動に変換せずに伝達する回転伝達機構(実施形態では巻掛伝動機構)は設けられなくてもよい。例えば、ねじ軸又はナットに電動機の出力軸が同軸的又は同心的に固定されてもよい。また、回転伝達機構は、歯車機構等の巻掛伝動機構以外の機構とされてもよい。 A rotation transmission mechanism (in the embodiment, a winding transmission mechanism) that transmits the rotation of the first or second motor without converting it into linear motion may not be provided. For example, the output shaft of the electric motor may be fixed coaxially or concentrically to the screw shaft or the nut. The rotation transmission mechanism may be a mechanism other than the winding transmission mechanism such as a gear mechanism.
実施形態では、ピストンの前に、液体が満たされるロッド側室が構成され、このロッド側室の液体がサージ圧の低減等に利用されたが、ピストンの前には液体が満たされなくてもよい。例えば、ロッド側室は密閉されておらず、大気開放されていてもよい。なお、この場合においても、ピストンとシリンダ部材との潤滑に寄与する油がロッド側室に少量蓄えられていてもよい。 In the embodiment, the rod side chamber filled with the liquid is configured before the piston, and the liquid in the rod side chamber is used for reducing the surge pressure. However, the liquid may not be filled before the piston. For example, the rod side chamber is not sealed and may be open to the atmosphere. In this case as well, a small amount of oil that contributes to lubrication between the piston and the cylinder member may be stored in the rod side chamber.
実施形態では、シリンダ機構における液体の過不足をアキュムレータによって解消した。しかし、アキュムレータに代えて、例えば、タンクによって液体の過不足を解消してもよい。なお、この場合、ヘッド側室又はロッド側室の液体の不足は、例えば、これらのシリンダ室の負圧によって液体が吸入されることによって補給される。また、例えば、液体の余剰は生じないようにし、液体が不足したときにはヘッド側室又はロッド側室等に真空の空間が形成されるようにしてもよい。 In the embodiment, the excess or deficiency of the liquid in the cylinder mechanism is solved by the accumulator. However, instead of the accumulator, for example, the excess or deficiency of the liquid may be eliminated by a tank. In this case, the shortage of liquid in the head side chamber or the rod side chamber is replenished by, for example, sucking the liquid by the negative pressure in these cylinder chambers. Further, for example, excess liquid may not be generated, and when the liquid is insufficient, a vacuum space may be formed in the head side chamber or the rod side chamber.
実施形態に示した以外の、サージ圧低減のための構成が実施形態の構成に組み合わされてもよい。例えば、プランジャと前側ロッドとを連結するカップリング内において、プランジャと前側ロッドとの間に介在する弾性部材及び/又は液体(例えば油)が配置されてもよい。カップリング内に液体が配置される場合、前側ロッド内には、サージ圧が生じたときにカップリング内の液体をヘッド側室へ逃がす流路が設けられていてもよい。 A configuration for reducing surge pressure other than that shown in the embodiment may be combined with the configuration of the embodiment. For example, an elastic member and / or a liquid (for example, oil) interposed between the plunger and the front rod may be disposed in the coupling that connects the plunger and the front rod. When the liquid is disposed in the coupling, a flow path for allowing the liquid in the coupling to escape to the head side chamber may be provided in the front rod when a surge pressure is generated.
1…射出装置、23…プランジャ、27…射出用電動機(第1電動機)、29…増圧用電動機(第2電動機)、31…統合伝達機構(伝達機構)、39…シリンダ部材、41…ピストン、47…加圧部材、69…射出用ねじ機構(第1ねじ機構)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第2電動機と、
前記第1電動機及び前記第2電動機の駆動力を射出プランジャに伝達する伝達機構と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記射出プランジャの後方にて前記射出プランジャに対して固定的なピストンと、
前記ピストンを摺動可能に収容しており、前記ピストンの後側に、液体が満たされるヘッド側室を有しているシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して並列に配置されており、前記第1電動機の回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する第1ねじ機構と、
前記第2電動機により流体圧機器を介さずに駆動されて前記ヘッド側室の液体を加圧する加圧部材と、
を有している射出装置。 A rotary first electric motor;
A second electric motor;
A transmission mechanism for transmitting the driving force of the first motor and the second motor to the injection plunger;
With
The transmission mechanism is
A piston fixed to the injection plunger behind the injection plunger;
A cylinder member that slidably accommodates the piston, and has a head side chamber filled with liquid on the rear side of the piston;
A first screw mechanism that is arranged in parallel to the cylinder member, converts the rotation of the first electric motor into a linear motion, and transmits the linear motion to the piston;
A pressure member that is driven by the second electric motor without a fluid pressure device and pressurizes the liquid in the head side chamber;
Having an injection device.
前記伝達機構は、
前記第2電動機の回転を直線運動に変換して前記加圧部材に伝達する、前記第1ねじ機構に比較して大径かつ小リードの第2ねじ機構を更に有している
請求項1に記載の射出装置。 The second electric motor is rotary;
The transmission mechanism is
The second screw mechanism having a large diameter and a small lead as compared with the first screw mechanism that converts the rotation of the second electric motor into a linear motion and transmits the linear motion to the pressure member. The injection device described.
前記シリンダ部材は、前記ピストンの前側に、液体が満たされるロッド側室を備え、
前記伝達機構は、
前記第2電動機の回転を直線運動に変換して前記加圧部材に伝達する第2ねじ機構と、
前記ピストンから前記ロッド側室を経由して前記ロッド側室の外部へ延びており、前記射出プランジャに連結される前側ロッドと、
前記ピストンから前記ヘッド側室を経由して前記ヘッド側室の外部へ延びている後側ロッドと、
前記ロッド側室と前記ヘッド側室とを連通する流路と、
を更に有し、
前記加圧部材は、前記ピストンの後方に配置され、
前記第2ねじ機構は、
前記加圧部材から後方へ延びるねじ軸と、
前記ねじ軸に螺合され、前記第2電動機により回転されるナットと、
を有し、
前記加圧部材及び前記ねじ軸には、前記後側ロッドが挿通される穴が形成されている
請求項1に記載の射出装置。 The second electric motor is rotary;
The cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston,
The transmission mechanism is
A second screw mechanism that converts rotation of the second electric motor into linear motion and transmits the linear motion to the pressure member;
A front rod extending from the piston to the outside of the rod side chamber via the rod side chamber, and connected to the injection plunger;
A rear rod extending from the piston to the outside of the head side chamber via the head side chamber;
A flow path communicating the rod side chamber and the head side chamber;
Further comprising
The pressure member is disposed behind the piston;
The second screw mechanism is
A screw shaft extending rearward from the pressure member;
A nut screwed into the screw shaft and rotated by the second electric motor;
Have
The injection device according to claim 1, wherein a hole through which the rear rod is inserted is formed in the pressure member and the screw shaft.
前記伝達機構は、前記ロッド側室に通じるアキュムレータを有している
請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出装置。 The cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston,
The injection device according to claim 1, wherein the transmission mechanism includes an accumulator that communicates with the rod side chamber.
前記伝達機構は、前記ロッド側室から排出される液体の流量を制御可能な流量制御弁を有している
請求項1〜4のいずれか1項に記載の射出装置。 The cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston,
The injection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission mechanism includes a flow rate control valve capable of controlling a flow rate of the liquid discharged from the rod side chamber.
前記シリンダ部材は、
内径が軸方向において一定で前記ピストンが摺動する摺動部と、
前記ロッド側室に開口するポートと、
前記ポートと前記摺動部との間に位置し、前記摺動部よりも内径が小さいクッション部と、
を有し、
前記ピストンは、
前記摺動部を摺動する本体部と、
前記本体部の前側に位置し、前記本体部よりも径が小さく、前記クッション部に対する挿入によって前記クッション部との隙間における前記摺動部から前記ポートへの流路断面積を前記ポートの断面積よりも小さくすることが可能な先端部と、
を有している
請求項1〜5のいずれか1項に記載の射出装置。 The cylinder member includes a rod side chamber filled with a liquid on a front side of the piston,
The cylinder member is
A sliding portion in which the inner diameter is constant in the axial direction and the piston slides;
A port opening in the rod side chamber;
A cushion part located between the port and the sliding part and having a smaller inner diameter than the sliding part;
Have
The piston is
A body portion sliding on the sliding portion;
The cross-sectional area of the flow path from the sliding portion to the port in the gap with the cushion portion by insertion into the cushion portion is located on the front side of the main body portion and is smaller in diameter than the main body portion. A tip that can be made smaller,
The injection device according to any one of claims 1 to 5.
金型を型締めする型締装置と、
前記金型から成形品を押し出す押出装置と、
を備える成形機。 The injection device according to any one of claims 1 to 6,
A mold clamping device for clamping the mold;
An extrusion device for extruding a molded product from the mold;
A molding machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016161666A JP2018030135A (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Injection device and molding device |
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JP (1) | JP2018030135A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022117748A (en) * | 2021-02-01 | 2022-08-12 | 本田技研工業株式会社 | Resin injection molding device |
-
2016
- 2016-08-22 JP JP2016161666A patent/JP2018030135A/en active Pending
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