JP5359907B2 - ダイカストマシンの射出装置 - Google Patents
ダイカストマシンの射出装置Info
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Description
ダイカストマシン(鋳造装置)100は、金型装置101と、射出装置102とを具備している。金型装置101には、対向する一対の固定プラテン120と可動プラテン121との間に、固定金型118と可動金型119が取付けられている。固定金型118と可動金型119は、固定プラテン120と可動プラテン121などで構成される型締装置によって閉じられることにより、その間にキャビティ(空洞)122を形成する。型締力が負荷された状態において、キャビティ122内にアルミニウム(AL)などの溶湯(高温で溶融状態)が射出充填され、冷却固化後に金型が開かれて取り出すことにより、鋳造成形品を製造できる。アルミ溶湯を射出充填するために、射出装置102が設けられている。また、固定プラテン120には、アルミ溶湯が貯められるプランジャースリーブ117が設けられており、固定プラテン120及び固定金型118を貫通して、キャビティ122に流体連絡する。
図8の実施の形態においては、射出装置102は油圧式であるので、図示せぬ油圧装置により、作動油をシリンダー本体116のヘッド側に供給して、ピストンヘッド115及びピストンロッド114を駆動する。そして、プランジャースリーブ117に貯められたアルミ(AL)溶湯をプランジャーチップ111で押して、固定金型118、可動金型119から形成されるキャビティ(空洞)122に射出充填して鋳造成形する。
一般的な鋳造の射出速度パターンを、図9を用いて説明する。
射出充填工程が開始される前の給湯工程において、図示せぬ給湯装置により溶湯が射出スリーブ117内に注湯され、射出開始状態となる。この時のプランジャーチップ111の先端位置はAである。(図9の上の図を参照)
高速射出工程では、プランジャーチップ111等を一気に加速し、高速(Vh)でキャビティ122内に溶湯を射出充填する。これは、溶湯が低温であるキャビティ122の表面に接触すると瞬時に凝固するためであり、できるだけ短時間で凝固する前に充填することが、良品の鋳造のためには望ましい。特に、キャビティ122(鋳造品)が大型化、複雑化すると、より高速化が求められる。
そして、キャビティ122内に溶湯が完全に充填する直前なると、溶湯の圧力が上がることにより速度は下がりだす。またサージ圧によるバリの発生を防ぐため、意図的に速度を下げる場合もある。プランジャーチップ111がC位置に達しキャビティ122内に溶湯が充満すると、射出圧力(射出シリンダーのヘッド側圧力)が上昇するので、圧力センサの測定値が設定切換え圧力になった時に、次の昇圧工程に切換える。(図9の上から3番目の図を参照)
昇圧工程では、あまり早く圧力を上昇させるとバリが発生し、また遅いと引け巣が発生するので、適切な昇圧速度で上昇させる。そして、設定された保持圧力(P)まで達すると一定の時間溶湯圧力を保持制御(保持工程)し、溶湯が凝固冷却して収縮する分、プランジャーチップ111を前進させる。(図9の下の図を参照)
特許文献1においては、射出充填工程の高速射出時に、油圧のアキュムレータを用いて高速動作を行ない、低速射出時と昇圧保持工程(増圧工程)では電動サーボモータとボールねじの組合せによってプランジャーを駆動する方式の射出機構が開示されている。
第2の発明では、第1の発明において、射出充填装置は、射出充填用サーボモータと射出充填用ボールねじから構成され、射出充填用ボールねじのナット部分がクッションシリンダーの移動部分と一体の構成とする。
第3の発明では、第1の発明において、昇圧保持装置は、昇圧用サーボモータと昇圧用ボールねじから構成する。
第4の発明では、第3の発明において、昇圧保持装置は、昇圧用ボールねじのナット部分の前進力を台形ねじに伝える圧縮ばねと、昇圧用サーボモータと昇圧用ボールねじの間に装着され昇圧用ボールねじの回転運動を抑止可能なブレーキとから構成され、昇圧保持工程において、溶湯圧力の昇圧は昇圧用サーボモータの回転動作によって圧縮ばねを圧縮しながら行い、昇圧後にはブレーキを動作し昇圧用ボールねじの回転運動を抑止することにより、圧縮ばねの圧縮力によって溶湯圧力の保持が可能である構成とする。
第5の発明では、第1の発明において、クッションシリンダーの油室の作動油は、回路接続するリリーフ弁によって、所定の圧力以上に上がらないように制御する。
第6の発明では、第1の発明において、サージ圧防止シリンダーの油室は、サージ圧吸収用油圧シリンダーと回路接続されており、サージ圧吸収用油圧シリンダーのピストンロッドは油圧用ボールねじと油圧用サーボモータによって移動動作され、サージ圧防止シリンダーの移動部分の位置および圧力を制御可能とする。
最後に第7の発明では、第1の発明において、サージ圧防止シリンダーの油室は、流量調整弁と回路接続されており、流量調整弁によってサージ圧防止シリンダーの移動部分の位置および圧力を制御可能とする。
最後に第8の発明は、第1の発明において、射出充填工程から昇圧工程に切換え後、サージ圧防止シリンダーの油室の圧力を調整し、プランジャー部材とロックシリンダーの当接速度を制御する、ダイカストマシンの射出装置の制御方法である。
(2)射出充填工程を電気制御により速度制御できるので、動作が安定するとともに運転条件設定の自由度が増す。
(3)サージ圧を防止でき鋳造品にバリが発生することを防げる。
(4)射出充填装置がサージ圧の反力による衝撃によって破損することが無い。
プランジャーチップ10aとプランジャーロッド10bからなるプランジャー10は、図示せぬスリーブ内で摺動可能な状態であり、前進することによってスリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填することができる。その時、プランジャーチップ10aの先端面は溶湯からメタル圧(射出圧力)を受けることになる。プランジャーロッド10bは、プランジャー部材12と一体的に接続している。プランジャー部材12は、サージ圧防止シリンダー16(リング状シリンダー)の移動部分と接合しており、また高速移動部材14とはキーを介すことにより、摺動運動可能であるが回転運動は拘束された状態で連結している。高速移動部材14には、ロックナット軸受31を介して、ロックナット30が回転自在且つ軸方向には拘束された状態で取り付けされている。ロックナット30の高速移動部材14側には摩擦ディスク15が固着されており、ロックナット30の一部を構成している。サージ圧防止シリンダー16の油室の作動油に圧力が負荷されると、プランジャー部材12と高速移動部材14が当接し、プランジャー部材12と摩擦ディスク15の間には、一定距離の隙間13が形成される。
ここで説明した射出充填装置は、射出充填ボールねじと射出充填用サーボモータ25等から構成されるが、リニアモータを用いても良い。
高速移動部材14と加圧部材33は、それぞれ高速部材用リニアガイド49と加圧部材用リニアガイド48によって、下部支持フレーム46上に前後方向には滑らかに摺動可能で且つ上下、横方向には拘束された状態で支持されている。
図3は、図2の矢視Aから見た図である。高速移動部材14は、2組の高速移動部材用リニアガイド49に支持されている。また、高速移動部材14の両側においては、クッションシリンダーを介して射出充填ボールねじ軸22等を支持している。
また、ばね34とブレーキ42を装着しなくても、保持工程中に昇圧用サーボモータ44が回転トルクを発生し続ければ、保持圧を維持することもできる。
10a プランジャーチップ
10b プランジャーロッド
12 プランジャー部材
13 隙間
14 高速移動部材
15 摩擦ディスク
16 サージ圧防止シリンダー(リング状シリンダー)
18 クッションシリンダー
19 スプライン
20 射出充填ボールねじナット
21 クッションシリンダー移動部材
22 射出充填ボールねじ軸
23 射出充填軸受け
24 カップリング
25 射出充填用サーボモータ
30 ロックナット
31 ロックナット軸受け
32 台形ねじ
33 加圧部材
33a キー
33b カラー
34 ばね
35 昇圧ナットホルダー
36 昇圧ボールねじナット
37 昇圧ボールねじ軸
38 昇圧軸受け
40 後部支持部材
41 減速機
42 ブレーキ
43 昇圧カップリング
44 昇圧用サーボモータ
46 下部支持フレーム
47 上部支持フレーム
48 加圧部材用リニアガイド
49 高速移動部材用リニアガイド
50 固定プラテン
51 可動プラテン
52 固定金型
53 可動金型
55 射出スリーブ
60 リリーフ弁
61 切換えバルブ
62 オイルタンク
63 油圧源
64 ばね式アキュムレータ
65 切換え弁
66 タンク
67 サージ圧吸収用油圧シリンダー
68 ナットホルダー
69 油圧用ボールねじナット
70 油圧用ボールねじ軸
71 カップリング
72 油圧用サーボモータ
84 ばね式アキュムレータ
85 チェック弁
86 ポンプ
87 電気モータ
88 タンク
89 リリーフ弁
90 圧力センサー
91 流量調整弁
92 サーボモータ
93 タンク
100 ダイカストマシン(鋳造装置)
101 金型装置
102 射出装置
103 ピストン
111 プランジャーチップ
112 プランジャーロッド
113 カップリング
114 ピストンロッド
115 ピストンヘッド
116 射出シリンダー本体
117 射出スリーブ
118 固定金型
119 可動金型
120 固定プラテン
121 可動プラテン
122 キャビティ(空洞)
Claims (8)
- 前進することによりスリーブ内の溶湯を金型内に射出充填し圧力を負荷するするプランジャーと、
前記プランジャーと一体的に結合するプランジャー部材と、
前記プランジャー部材にサージ圧防止シリンダーを介して連結する高速移動部材と、
前記高速移動部材にクッションシリンダーを介して移動部分が接続する電気駆動式の射出充填装置と、
前記高速移動部材に軸受を介して装着されるとともに、台形ねじと螺合し、前記プランジャーが受ける圧力によって前記プランジャー部材と当接して前記台形ねじとの相対的な動作が拘束されるロックナットと、
前記台形ねじを押圧して前記ロックナット及び前記プランジャー部材を介して前記プランジャーから溶湯に保持力を負荷する昇圧保持装置と、
から構成されることを特徴とするダイカストマシンの射出装置。 - 前記射出充填装置は、射出充填用サーボモータと射出充填用ボールねじから構成され、前記射出充填用ボールねじのナット部分が前記クッションシリンダーの移動部分と一体であることを特徴とする、請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
- 前記昇圧保持装置は、昇圧用サーボモータと昇圧用ボールねじから構成されることを特徴とする、請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
- 前記昇圧保持装置は、前記昇圧用ボールねじのナット部分の前進力を前記台形ねじに伝える圧縮ばねと、前記昇圧用サーボモータと前記昇圧用ボールねじの間に装着され昇圧用ボールねじの回転運動を抑止可能なブレーキとから構成され、
昇圧保持工程において、溶湯圧力の昇圧は前記昇圧用サーボモータの回転動作によって前記圧縮ばねを圧縮しながら行い、昇圧後には前記ブレーキを動作し前記昇圧用ボールねじの回転運動を抑止することにより、前記圧縮ばねの圧縮力によって溶湯圧力の保持が可能であることを特徴とする、請求項3に記載のダイカストマシンの射出装置。 - 前記クッションシリンダーの油室の作動油は、回路接続するリリーフ弁によって、所定の圧力以上に上がらないように制御されていることを特徴とする、請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
- 前記サージ圧防止シリンダーの油室は、サージ圧吸収用油圧シリンダーと回路接続されており、前記サージ圧吸収用油圧シリンダーのピストンロッドは油圧用ボールねじと油圧用サーボモータによって移動動作され、前記サージ圧防止シリンダーの移動部分の位置および圧力を制御可能であることを特徴とする、請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
- 前記サージ圧防止シリンダーの油室は、流量調整弁と回路接続されており、前記流量調整弁によって前記サージ圧防止シリンダーの移動部分の位置および圧力を制御可能であることを特徴とする、請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置。
- 請求項1に記載のダイカストマシンの射出装置において、射出充填工程から昇圧工程に切換え後、前記サージ圧防止シリンダーの油室の圧力を調整し、前記プランジャー部材とロックシリンダーの当接速度を制御することを特徴とする、ダイカストマシンの射出装置の制御方法。
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