JP4891739B2 - ダイカストマシン - Google Patents

Description

本発明は、射出プランジャの前進によって金属溶湯を金型内に射出充填するダイカストマシンに係り、特に、少なくとも増圧用の駆動源として用いられる電動サーボモータにより射出プランジャを駆動するダイカストマシンに関する。

溶融金属材料を金型のキャビティ内に射出・充填して製品を得るコールドチャンバー式のダイカストマシンはよく知られており、このダイカストマシンにおいては、溶解炉で溶融した金属材料（例えば、Ａｌ合金、Ｍｇ合金など）を１ショット毎にラドルで計量して汲み上げ、汲み上げた金属溶湯（溶融金属材料）を射出スリーブ内に注ぎ込んで、これを射出プランジャの前進動作によって金型のキャビティ内に射出・充填するようにしている。

ダイカストマシンによる鋳造過程には、低速射出工程およびこれに引き続く高速射出工程からなる射出工程と、高速射出工程に引き続く増圧工程とが含まれており、高速射出工程ではプラスチック射出成形よりも高速の射出速度が要求され、また、増圧工程では大きな増圧力が求められることから、射出／増圧の駆動源としては、従来は一般的に油圧駆動源が用いられていた。そして、このように射出・増圧の駆動源して油圧駆動源を用いていることから、型開閉やエジェクトの駆動源も油圧駆動源とした、油圧式のダイカストマシンが、従来はダイカストマシンの主流となっていた。

上記した油圧式の射出／増圧の駆動システムでは、特開２００４−２７６０９２号公報（特許文献１）に開示されているように、射出プランジャと連結された射出用ピストンと、この射出用ピストンを押圧する増圧用ピストンとを備えた複合型射出シリンダ（ダブルピストンタイプの射出シリンダ）を用いて、射出工程は射出用ピストンの前進で行い、増圧工程は増圧用ピストンの前進で行うようにした構成をとることがある。このような構成をとると、油圧システムの構成が比較的に複雑とはなるが、高速射出工程での高速の射出速度と、増圧工程での大きな増圧力とを、共に容易に得ることができる。また、特許文献１に示されているように、油圧アキュームレータからの圧油により射出シリンダを駆動する構成では、加速・減速度として２０Ｇ程度が達成可能であるため過渡応答性がよく、したがって、増圧工程に切り替えた直後の圧力の立ち上がり性能も良好なものとなる。

しかしながら、油圧式のダイカストマシンは、油による汚損の虞があるため、クリーンな電動式のダイカストマシンへの要望が、近時は高まりつつあり、このような電動式のダイカストマシンの開発が進みつつある。

このような観点から、油圧アキュームレータと電動サーボモータとを併用して射出プランジャを駆動する構成とすることで、射出プランジャの駆動以外の、型開閉やエジェクトの駆動源を電動モータとすることが可能なダイカストマシンを、本願出願人は、特願２００５−１４１３４４、特願２００５−１４１３５４、特願２００５−１４２８０７、特願２００５−１４２８１２などにおいて提案した。これらの先願の技術では、油圧システムを小型化できて、比較的にクリーンなダイカストマシンを実現できる。

しかしながら、上記した先願の技術では、一部とは言っても油圧駆動源を用いているために、完全な電動式のダイカストマシンの実現には至っていない。

完全な電動式のダイカストマシンを実現するためには、射出用の駆動源と増圧用の駆動源を電動サーボモータにすることが必要である。ところで、このような電動式のダイカストマシンにおいて、射出用の駆動源と増圧用の駆動源を別個にすると、メカニズムが複雑となり、またコストアップにも繋がるので、電動サーボモータを射出（低速射出および高速射出）と増圧の駆動源として兼用して用いることが考えられる。このような構成をとった場合に、本願発明者らは、図１０に示すように、射出工程では、位置軸に沿った速度フィードバック制御で電動モータを駆動し、射出工程が終了すると（高速射出工程が終了すると）、電動サーボモータの制御を圧力フィードバック制御に切り替えて、増圧工程を時間軸に沿った圧力フィードバック制御で射出用電動モータを駆動することによって行うことを試みた。なお、図１０において、２０１は速度設定値を、２０２は圧力設定値をそれぞれ示しており、また、２０３は、速度制御から圧力制御への制御切り替え位置を示している。
特開２００４−２７６０９２号公報

ところで、電動サーボモータは、モータ自体の回転イナーシャが大きいため、その加速・減速度としては５Ｇ程度程度がほぼ達成可能な限界速度であり、油圧アキュームレータ駆動に比べると加減速性能が劣り、過渡応答性の性能もこれによって自ずと限界のあるものとなっている。また、電動サーボモータの回転を伝達する回転伝達系にも回転イナーシャがあるため、さらに加減速性能は油圧アキュームレータ駆動に比べると劣るものとなる。このため、電動式のダイカストマシンにおいて、図１０に示したように、高速射出工程の完了位置を、速度制御から圧力制御への制御切り替え位置２０３とすると、増圧工程において最高圧力まで圧力を上昇させるのに時間がかかって、プラスチックに比べてはるかに固化の進行の早い、キャビティ内の固化を始めた金属に対して、迅速に圧力を付与することができず、鋳造品の品質を向上させる上での阻害要因となることが判明した。

なお、本願出願人が先に提案した前記先願のメカニズムを用いて、射出工程を速度フィードバック制御による油圧アキュームレータの駆動力のみで行い、増圧工程を圧力フィードバック制御による電動サーボモータの駆動力のみで行うように構成することも可能である。このようにした場合にも、電動サーボモータを用いると上記したように加減速性能の向上には限界があるため、電動サーボモータによって増圧の圧力フィードバック制御を開始させた後の、圧力の急速立ち上げには問題をはらむものとなり、プラスチックに比べてはるかに固化の進行の早い、キャビティ内の固化を始めた金属に対して、迅速に圧力を付与することができず、鋳造品の品質を向上させる上での阻害要因となると考えられる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、少なくとも増圧用の駆動源として用いられる電動サーボモータにより射出プランジャを駆動するダイカストマシンにおいて、良好な品質の鋳造製品を鋳造可能とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するために、少なくとも増圧用の駆動源として用いられる電動サーボモータにより射出プランジャを駆動するダイカストマシンにおいて、金型のキャビティ内へは金属溶湯が完全に行き渡っているも、キャビティと連通する湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない所定タイミングから、電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御する、コントローラを有する。

本願による代表的な発明では、射出・増圧用駆動源として電動サーボモータを用い、金属溶湯の射出開始から、金型のキャビティ内へは金属溶湯が完全に行き渡っているも、キャビティと連通する湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない所定タイミングまでは、電動サーボモータを速度フィードバック制御で駆動制御し、上記の所定タイミング以降は、電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御するようにしている。ここで、ダイカストマシンによる鋳造では、鋳造製品の品質を確保するために、鋳造製品の充填領域においては速度制御が要求されるが、本願による代表的な発明では、キャビティ内に金属溶湯が完全に充填されるまでは、つまり、鋳造製品のための充填完了までは、電動サーボモータを速度フィードバック制御することによって、金属溶湯の射出を行うようにしており、これにより上記の速度制御への要求を満たすようにしている。また、鋳造製品のための充填は完了しているものの、湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない段階で、電動サーボモータの制御を圧力フィードバック制御に切り替えることにより、金型内の総ての部分に金属溶湯が充填し終わる前から、圧力を立ち上げることができ、これにより、油圧アキュームレータ駆動に比べると過渡応答の遅い電動サーボモータの応答遅れをカバーして、早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となって、プラスチックに比べてはるかに固化の進行の早い、キャビティ内の固化を始めた金属に対して、迅速に圧力を付与することができ、以って、鋳造品の品質を向上させることができる。なお、圧力フィードバック制御に切り替えると、湯だまり部分への金属溶湯の充填過程では、速度が無視された充填が行われることになるが、湯だまり部分への金属溶湯の充填領域では速度を無視した圧力制御を行っても、鋳造製品の品質に悪影響を与えることはない。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による電動式のダイカストマシンに係り、図１〜図３は、本実施形態のダイカストマシンの要部構成を示す簡略化し且つ一部を破断した説明図である。

図１〜図３において、１は固定ダイプレート、２は、固定ダイプレート１に取り付けられた固定側金型、３は、図示せぬ型開閉用電動駆動源および図示せぬ型開閉機構により、固定ダイプレート１に対して前後進駆動される可動ダイプレート、４は、可動ダイプレート３に取り付けられた可動側金型、５は、型締め状態にある両金型２、４によって形づくられるキャビティ（鋳造製品形成用空間）、６は、キャビティ５へ金属溶湯を導く金型湯道部（スプル・ゲート部等）、７は、キャビティ５と連通し、キャビティ５への金属溶湯注入側とは反対側に位置する湯だまり（先走りの金属溶湯をひっぱり込むための空間）である。

また、８は、固定ダイプレート１と所定距離をおいて対向配置された保持プレート、９は、固定ダイプレート１と保持プレート８との間に架け渡された複数本の連結軸、１０は、連結軸９に挿通・案内されて固定ダイプレート１と保持プレート８との間を前後進可能な直動体、１１は、保持プレート８に搭載された射出・増圧用電動サーボモータ（以下、電動サーボモータ１１と記す）、１２は、電動サーボモータ１１の出力軸に固着された駆動プーリ、１３は、電動サーボモータ１１の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、１４は、保持プレート８に回転可能に保持されたボールネジ機構１３のネジ軸、１５は、ネジ軸１４に螺合されたボールネジ機構１３のナット体、１６は、ネジ軸１４の端部に固着されて、電動サーボモータ１１の回転を駆動プーリ１２、図示せぬタイミングベルトを介して伝達される被動プーリ、１７は、直動体１０とナット体１５とを連結・固定するロードセルユニット、１８は、その端部を固定側金型２に固定され、その内部が金型湯道部６と連通した射出スリーブ、１９は、射出スリーブ１８に穿設された注湯口、２０は、直動体１０と一体に形成、またはその端部を直動体１０に固定されて、射出スリーブ１８内を前後進可能な射出プランジャである。

なお、図１〜図３において、２１は、金属溶湯（溶融金属）ないしは固化し始めた金属を示している。

図１〜図３に示す構成において、電動サーボモータ１１の回転は、駆動プーリ１２、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ１６を介して、ボールネジ機構１３のネジ軸１４に伝達され、これによって、ネジ軸１４に螺合されたボールネジ機構１３のナット体１５がネジ軸１４に沿って直線駆動され、ナット体１５と一体となって、ロードセルユニット１７と直動体１０と射出プランジャ２０とが直線駆動される。電動サーボモータ１１には後記するようにエンコーダが付設されており、このエンコーダの出力によって射出プランジャ２０の位置を監視することで、射出工程（低速射出工程および高速射出工程）の大部分では、位置軸に沿った速度フィードバック制御により電動サーボモータ１１が駆動制御される。また、射出工程の一部および増圧工程では、ロードセルユニット１７に取り付けられた後記するロードセル（荷重センサ）の出力によって射出プランジャ２０にかかる圧力を監視しつつ、時間軸に沿った圧力フィードバック制御により電動サーボモータ１１を駆動制御する。本実施形態では、後述するように、圧力フィードバック制御の初期領域は、射出工程の終期領域であると同時に、増圧工程の初期領域でもあるようになっている。

図４は、本実施形態のダイカストマシンの制御系の要部構成を示すブロック図であり、同図では、電動サーボモータ１１の制御に関連する構成のみを示してある。図４において、３１は、マシン（ダイカストマシン）全体の制御を行うシステムコントローラで、該システムコントローラ３１は、あらかじめ作成されてワークエリアに展開された各種のアプリケーションプログラムと、各種運転条件設定データと、マシンの各部に配設された各種センサ（位置センサ、圧力センサ、安全確認用センサなど）からの計測情報と、マシンの各種制御系からの状態確認用情報と、計時情報などとに基づき、マシンの各種制御系を制御する。このシステムシステムコントローラ３１は、速度フィードバック制御の設定条件を書き替え可能に保持した速度制御条件設定格納部３２と、圧力フィードバック制御の設定条件を書き替え可能に保持した圧力制御条件設定格納部３３と、速度制御条件設定格納部３２と圧力制御条件設定格納部３３の設定内容を参照して、サーボドライバ３５を介して電動サーボモータ１１を制御する射出・増圧制御部３４とを、機能として具備したものとなっている。

また、図４において、３６は、電動サーボモータ１１に付設されたエンコーダで、このエンコーダ３６の検出出力Ｓ１は、システムコントローラ３１およびサーボドライバ３５に出力される。３７は、ロードセルユニット１７に設けられたロードセル（荷重センサ）で、このロードセル３７の検出出力Ｓ２は、システムコントローラ３１およびサーボドライバ３５に出力される。システムコントローラ３１は、エンコーダ３６の検出出力Ｓ１によって、射出プランジャ２０の位置および速度を認知し、ロードセル３７の検出出力Ｓ２によって、射出プランジャ２０にかかる圧力（金属２１の圧力）を認知する。

本実施形態の射出工程、増圧工程について、次に説明する。図１は低速射出工程の開始前の状態を示しており、図２は、キャビティ５内に金属溶湯２１が充填され終わった状態を示しており、図３は増圧状態を示している。

図示せぬラドルによって、注湯口１９から射出スリーブ１８内に所定量の金属溶湯２１が注ぎ込まれると、システムコントローラ３１からの指令に基づいて、サーボドライバ３５を介して、電動サーボモータ１１が、所定方向にかつ低速射出工程に設定された速度で回転駆動され、これよって、直動体１０と一体となって射出プランジャ２０が低速で前進駆動される。本実施形態では、低速射出工程の速度設定は、ユーザの所望する段数かつ速度での位置軸に沿った多段設定が可能となっており、この設定条件に基づいて電動サーボモータ１１が速度フィードバック制御されるようになっている。つまり、低速射出工程では、射出プランジャ２０の位置を検出するエンコーダ３６の検出出力Ｓ１を監視しながら、位置軸に沿った速度フィードバック制御によって射出用電動サーボモータ１１が駆動制御され、これによって、低速射出工程が実行されて、射出スリープ１８内の金属溶湯２１が金型湯道部６まで充填され、また、キャビティ５内のガス抜きが行われる。

そして、システムコントローラ３１は、エンコーダ３６からの検出出力Ｓ１により、射出プランジャ２０の前進位置を認知して、低速射出工程に設定された距離だけ前進したタイミングで、射出工程を高速射出工程に切り替える。

高速射出工程の開始タイミングとなると、システムコントローラ３１からの指令に基づいて、サーボドライバ３５を介して、電動サーボモータ１１が、所定方向にかつ高速射出工程に設定された速度で回転駆動され、これよって、直動体１０と一体となって射出プランジャ２０が高速で前進駆動される（なお、本実施形態における高速射出は、一般的なダイカストマシンによる高速射出に比べると、かなり速度の遅いものとなっている）。本実施形態では、高速射出工程の速度設定は、位置軸に沿った１段または２段の設定が可能となっており、この設定条件に基づいて電動サーボモータ１１が速度フィードバック制御されるようになっている。つまり、高速射出工程でも、射出プランジャ２０の位置を検出するエンコーダ３６の検出出力Ｓ１を監視しながら、位置軸に沿った速度フィードバック制御によって電動サーボモータ１１が駆動制御され、これによって、高速射出工程が実行されて、金属溶湯２１がキャビティ５内に急速に射出・充填される。

そして、システムコントローラ３１は、エンコーダ３６からの検出出力Ｓ１により射出プランジャ２０が所定の前進位置に至ったことを検知することによって、キャビティ５内へは金属溶湯２１が完全に行き渡っているも、キャビティ５と連通する湯だまり７には金属溶湯２１が完全に行き渡ってはいない所定タイミングに至ったと認知して、サーボドライバ３５を介した電動サーボモータ１１の制御を、位置軸に沿った速度フィードバック制御から、時間軸に沿った圧力フィードバック制御に切り替える。図２は、キャビティ５内には金属溶湯２１が完全に充填されているも、湯だまり７には未だ金属溶湯２１が充填されていない状態を示しており、この図２の状態以降が、上記の速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えタイミングとなるが、望ましくは、図２の状態を速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えタイミングとする。

ここで、上記の例では、射出プランジャ２０の前進位置によって、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御へと切り替えるようにしているが、システムコントローラ３１が、エンコーダ３６からの検出出力Ｓ１より求めた射出プランジャ２０の前進速度が所定速度まで降下したことを認知することで、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御へと切り替えるようにしてもよい。あるいは、システムコントローラ３１が、ロードセル３７からの検出出力Ｓ２により射出プランジャ２０にかかる圧力が所定圧力に達したことを認知することで、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御へと切り替えるようにしてもよい。

電動サーボモータ１１の制御が、時間軸に沿った圧力フィードバック制御に切り替わると、金型内の総ての部分に金属溶湯２１が充填し終わる前から、圧力を立ち上げる制御が開始され、これによって、速度は無視されるが、圧力制御によって金型内の未充填部分または完全充填されていない部分である、湯だまり７内に金属溶湯２１が充填される。つまり、本実施形態では、圧力フィードバック制御の初期領域は、射出工程の終期領域であると同時に、増圧工程の初期領域でもあるようになっている。このような制御とすることにより、油圧アキュームレータ駆動に比べると過渡応答の遅い電動サーボモータ１１の応答遅れをカバーして、早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となり、キャビティ内の固化を始めた金属２１に対して迅速に圧力を付与することができ、以って、鋳造品の品質を向上させることができる。

図５は、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えを、射出プランジャ２０が所定の前進位置Ｓｎに至ったタイミングで行う例を示している。図５中において、４１は速度設定値を、４２は圧力設定値をそれぞれ示しており、４３は、速度制御から圧力制御への制御切り替え位置を示している。また、図５において、２０２は、図１０中で示した従来の圧力設定値を示し、２０３は、図１０中で示した従来の制御切り替え位置を示している。従来との対比から明らかなように、本実施形態では、従来よりも早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となる。

図６は、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えを、射出プランジャ２０の前進速度が所定速度Ｖｎまで降下したタイミングで行う例を示しており、図中の４４が、制御切り替え位置（または制御切り替え時点）を示している。本例でも、従来よりも早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となる。

図７は、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えを、射出プランジャ２０にかかる圧力が、金属溶湯２１の充填に伴って上昇し、所定圧力Ｐｎに達したタイミングで行う例を示しており、図中の４５が、制御切り替え位置（または制御切り替え時点）を示している。本例でも、従来よりも早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となる。

以上のように本実施形態では、金属溶湯２１の射出開始から、金型のキャビティ５内へは金属溶湯２１が完全に行き渡っているも、キャビティ５と連通する湯だまり７には金属溶湯２１が完全に行き渡ってはいない所定タイミングまでは、電動サーボモータ１１を速度フィードバック制御で駆動制御し、上記の所定タイミング以降は、電動サーボモータ１１を圧力フィードバック制御で駆動制御するようにしている。ダイカストマシンによる鋳造では、鋳造製品の品質を確保するために、鋳造製品の充填領域においては速度制御が要求されるが、本実施形態では、キャビティ５内に金属溶湯２１が完全に充填されるまでは、つまり、鋳造製品のための充填完了までは、電動サーボモータ１１を速度フィードバック制御することによって、金属溶湯２１の射出を行うようにしており、上記の速度制御への要求は満たされるようになっている。また、鋳造製品のための充填は完了しているものの、湯だまり７には金属溶湯２１が完全に行き渡ってはいない段階で、電動サーボモータ１１の制御を圧力フィードバック制御に切り替えることにより、金型内の総ての部分に金属溶湯２１が充填し終わる前から、圧力を立ち上げることができ、これにより、油圧アキュームレータ駆動に比べると過渡応答の遅い電動サーボモータ１１の応答遅れをカバーして、早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となって、プラスチックに比べてはるかに固化の進行の早い、キャビティ５内の固化を始めた金属２１に対して迅速に圧力を付与することができ、以って、鋳造品の品質を向上させることができる。なお、圧力フィードバック制御に切り替えると、湯だまり７部分への金属溶湯２１の充填過程では、速度が無視された充填が行われることになるが、湯だまり７部分への金属溶湯２１の充填領域では速度を無視した圧力制御を行っても、鋳造製品の品質に悪影響を与えることはない。

次に、本発明の他の実施形態（以下、本他の実施形態と記す）によるダイカストマシンについて説明する。図８は、本他の実施形態に係るダイカストマシンの主として射出系メカニズムを示す要部斜視図である。

図８において、１０１は主ベース盤、１０２は、主ベース盤１０１上に取り付けられた射出系メカニズム用のベース部材、１０３は、ベース部材１０２上に取り付けられた保持ブロック、１０４は、主ベース盤１０１上に取り付けられた固定ダイプレート、１０５は、固定ダイプレート１０４などに保持された支持部材、１０６は、ベース部材１０２上に前後進可能であるように設けられた移動体、１０７は、保持ブロック１０３と支持部材１０５との間に架け渡らされ、移動体１０６の前後進をガイドする複数本のガイドバー、１０８は、保持ブロック１０３に取り付けられた１対の電動サーボモータ、１０９は、保持ブロック１０３に回転可能に保持され、対応する電動サーボモータ１０８の回転をプーリ、ベルトよりなる回転伝達系１１１を介して伝達される１対のボールネジ、１１０は、対応するボールネジ１０９とでボールネジ機構を構成し、対応するボールネジ１０９に螺合されると共に、移動体１０６にその端部を固定されたナット体、１１２は、移動体１０６に搭載され、移動体１０６と共に移動する１対のアキュームレータ（以下、ＡＣＣと記す）、１１３は、移動体１０６と一体化され、その内部をピストン体を兼ねる射出プランジャ１１４が前後進可能な油圧シリンダ、１１５は、固定ダイプレート１０４に取り付けられ、射出プランジャ１１４の先端側がその内部で前後進可能な射出スリーブ、１１５ａは、射出スリーブ１１５に設けた金属溶湯の注入口である。

本他の実施形態では、１対の電動サーボモータ１０８の回転力を、回転伝達系１１１を介してボールネジ機構のボールネジ１０９に伝達してボールネジ１０９を回転させ、これにより、ボールネジ１０９に螺合したボールネジ機構のナット体１１０を軸方向に移動させることで、移動体１０６と共に油圧シリンダ１１３を移動させて、射出プランジャ１１４を直線運動させ、これによって、射出プランジャ１１４に前進方向の力（増圧圧力）を付与するようになっている。また、１対のＡＣＣ１１２に蓄圧された圧油を、制御弁を介して油圧シリンダ１１３の前進用油室に送り込むことで、射出プランジャ１１４に前進させて射出を行うようになっている。また、本実施形態では、電動サーボモータ１０８とボールネジ機構を２つ設けて、２つの電動サーボモータ１０８の出力を足し合わせて移動体１０６（射出プランジャ１１４）を軸方向に駆動するようにして、大きな推力（大きな押圧力）が得られるようにしている。

次に、本他の実施形態のダイカストマシンの射出系メカニズムの油圧系の構成と、射出系メカニズムの動作を、図９を用いて説明する。図９は、本他の実施形態のダイカストマシンの射出系メカニズムの機能構成を簡略化して示す図であり、図９において、図８の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付してある。

図９において、１２１は、２つのＡＣＣ１１２と油圧シリンダ１１３の第１油室（前進用油室）１１３ａとを接続する油路上に配設され、方向切り替え機能と流量制御機能とを備えた制御弁、１２２は、制御弁１２１とタンク１２３とを接続する油路上に配設されたクーラー、１２４は、タンク１２３と油圧シリンダ１１３の第２油室１１３ｂとを接続する油路上に配設された小容量の油圧ポンプ、１２５は、油圧ポンプ１２４と油圧シリンダ１１３の第２油室１１３ｂとを接続する油路１２６上に配設された逆止弁、１２７は、油路１２６における逆止弁１２５よりも下流側と、油圧シリンダ１１３の第１油室１１３ａと制御弁１２１を接続する油路１２８とを、接続する油路、１２９は、油路１２７上に配設された逆止弁、１３０は、油圧シリンダ１１３の第１油室１１３ａの圧力を検出し、検出出力Ｓ１２を出力する圧力センサ、１３１は、射出プランジャ１１４の位置を検出し、検出出力Ｓ１１を出力する位置センサである。

また、１４１は、マシン全体を統括制御するシステムコントローラ、１４２は、システムコントローラ１４１からの指令に基づいて対応する電動サーボモータ１０８を駆動制御する１対のサーボドライバ、１４３は、システムコントローラ１４１からの指令に基づいて制御弁１２１を駆動制御するサーボドライバである。

本他の実施形態では、射出開始タイミングに至ると、システムコントローラ１４１が、サーボドライバ１４３を介して、制御弁１２１を中立位置から図示で下位置に切り替えると共に、位置センサ１３１の検出出力Ｓ１１を参照しつつ制御弁１２１を速度フィードバック制御により駆動制御して、ＡＣＣ１１２に貯えられた圧油を制御弁１２１を通じて射出シリンダ１１３の第１油室（前進用油室）１１３ａに送り込み、これによって、射出プランジャ１１４を低速射出工程の設定速度にしたがって前進させることで、まず位置軸に沿った低速射出工程を実行させる。そして、システムコントローラ１４１は、位置センサ１３１の検出データＳ１１により、射出プランジャ１１４の前進位置を認知して、低速射出工程に設定された距離だけ前進したタイミングで、射出工程を高速射出工程に切り替える。この高速射出工程においても、システムコントローラ１４１は、サーボドライバ１４３を介して、制御弁１２１に図示で下位置を維持させつつ、位置センサ１３１の検出出力Ｓ１１を参照して制御弁１２１を速度フィードバック制御により駆動制御して、ＡＣＣ１１２に貯えられた圧油を制御弁１２１を通じて射出シリンダ１１３の第１油室（前進用油室）１１３ａに送り込み、これによって、射出プランジャ１１４を高速射出工程の設定速度にしたがって前進させることで、位置軸に沿った高速射出工程を実行させる。

そして、上記の高速射出が進行して、位置センサ１３１からの検出データＳ１１により射出プランジャ１１４が所定の前進位置に至ったことを検知すると、システムコントローラ１４１は、キャビティ内へは金属溶湯が完全に行き渡っているも、キャビティと連通する湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない所定タイミングに至ったと判定して、サーボドライバ１４２を介して電動サーボモータ１０８を、圧力センサ１３０からの検出出力Ｓ１２を参照しながらの時間軸に沿った圧力フィードバック制御によって駆動開始する。この電動サーボモータ１０８の圧力フィードバック制御による駆動開始のタイミングも、図２を用いて説明した先の実施形態と同様に、キャビティ５には金属溶湯が完全に充填されているも、湯だまりには未だ金属溶湯が全く充填されていない状態とすることが望ましい。なお、上記の電動サーボモータ１０８を駆動開始とほぼ同時または微小時間の経過後に、制御弁１２１の速度フィードバック制御は停止されて、制御弁１２１は中立位置へと切り替えられる。

ここで、上記の例では、射出プランジャ１１４の前進位置によって、電動サーボモータ１０８を駆動開始するようにしているが、システムコントローラ１４１が位置センサ１３１からの検出データＳ１１により求めた射出プランジャ１１４の前進速度が所定速度まで降下したことを認知することで、電動サーボモータ１０８を駆動開始するようにしてもよい。あるいは、システムコントローラ１４１が圧力センサ１３０からの検出出力Ｓ１２により射出プランジャ１１４にかかる圧力が所定圧力に達したことを認知することで、電動サーボモータ１０８を駆動開始するようにしてもよい。

以上のような本他の実施形態でも、増圧の駆動源を電動サーボモータ１０８とする構成において、金型のキャビティ内へは金属溶湯が完全に行き渡っているも、キャビティと連通する湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない所定タイミングから、電動サーボモータ１０８を圧力フィードバック制御で駆動制御するようにしているので、先の実施形態と同様に、金型内の総ての部分に金属溶湯が充填し終わる前から、圧力を立ち上げることができ、これにより、油圧アキュームレータ駆動に比べると過渡応答の遅い電動サーボモータ１０８の応答遅れをカバーして、早い段階で最高圧力まで圧力を上昇させることが可能となって、プラスチックに比べてはるかに固化の進行の早い、キャビティ内の固化を始めた金属に対して迅速に圧力を付与することができる。また、キャビティ内に金属溶湯が完全に充填されるまでは、つまり、鋳造製品のための充填完了までは、速度フィードバック制御によって金属溶湯の射出を行うようにしていることと、金型内の総ての部分に金属溶湯が充填し終わる前から圧力を立ち上げることができることとが相俟って、鋳造品の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、要部構成を示す簡略化し且つ一部を破断した説明図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、要部構成を示す簡略化し且つ一部を破断した説明図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、要部構成を示す簡略化し且つ一部を破断した説明図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、制御系の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えの第１例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えの第２例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るダイカストマシンにおける、速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えの第３例を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンにおける、要部構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンにおける、射出系メカニズムの機能構成を簡略化して示す説明図である。 従来技術による速度フィードバック制御から圧力フィードバック制御への切り替えの例を示す説明図である。

符号の説明

１ 固定ダイプレート
２ 固定側金型
３ 可動ダイプレート
４ 可動側金型
５ キャビティ
６ 金型湯道部
７ 湯だまり
８ 保持プレート
９ 連結軸
１０ 直動体
１１ 射出・増圧用電動サーボモータ（電動サーボモータ）
１２ 駆動プーリ
１３ ボールネジ機構
１４ ネジ軸
１５ ナット体
１６ 被動プーリ
１７ ロードセルユニット
１８ 射出スリーブ
１９ 注湯口
２０ 射出プランジャ
２１ 金属溶湯（溶融金属）ないしは固化し始めた金属
３１ システムコントローラ
３２ 速度制御条件設定格納部
３３ 圧力制御条件設定格納部
３４ 射出・増圧制御部
３５ サーボドライバ
３６ エンコーダ
３７ ロードセル
１０１ 主ベース盤
１０２ ベース部材
１０３ 保持ブロック
１０４ 固定ダイプレート
１０５ 支持部材
１０６ 移動体
１０７ ガイドバー
１０８ 電動サーボモータ
１０９ ボールネジ
１１０ ナット体
１１２ アキュームレータ（ＡＣＣ）
１１３ 油圧シリンダ
１１３ａ 第１油室
１１３ｂ 第２油室
１１４ 射出プランジャ
１１５ 射出スリーブ
１１５ａ 金属溶湯の注入口
１２１ 制御弁
１２２ クーラー
１２３ タンク
１２４ 油圧ポンプ
１２５ 逆止弁
１２６ 油路
１２７ 油路
１２８ 油路
１２９ 逆止弁
１３０ 圧力センサ
１３１ 位置センサ
１４１ システムコントローラ
１４２ サーボドライバ
１４３ サーボドライバ

Claims (6)

1. 少なくとも増圧用の駆動源として用いられる電動サーボモータにより射出プランジャを駆動するダイカストマシンであって、
   金型のキャビティ内へは金属溶湯が完全に行き渡っているも前記キャビティと連通する湯だまりには金属溶湯が完全に行き渡ってはいない所定タイミングから、前記電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御する、コントローラを有することを特徴とするダイカストマシン。
2. 請求項１に記載のダイカストマシンにおいて、
   前記コントローラは、前記射出プランジャが所定前進位置に達すると、前記電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御することを特徴とするダイカストマシン。
3. 請求項１に記載のダイカストマシンにおいて、
   前記コントローラは、前記射出プランジャの前進速度が所定速度まで降下すると、前記電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御することを特徴とするダイカストマシン。
4. 請求項１に記載のダイカストマシンにおいて、
   前記コントローラは、前記射出プランジャにかかる圧力が所定圧力に達すると、前記電動サーボモータを圧力フィードバック制御で駆動制御することを特徴とするダイカストマシン。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイカストマシンにおいて、
   前記電動サーボモータは、射出用の駆動源としても用いられ、
   前記コントローラは、前記電動サーボモータの駆動制御を、射出の開始から前記した所定タイミングまでは速度フィードバック制御で実行し、前記した所定タイミング以降は圧力フィードバック制御で実行することを特徴とするダイカストマシン。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイカストマシンにおいて、
   射出用の駆動源として油圧駆動源を備え、
   前記コントローラは、前記電動サーボモータを前記した所定タイミングから圧力フィードバック制御で駆動開始することを特徴とするダイカストマシン。

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