JP5474511B2 - ハイブリッド加圧成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種の成形品を加圧成形するための溶湯成形方式のハイブリッド加圧成形装置に関する。

従来、成形装置として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この成形装置は、所定位置に浮上保持された下型に対し、型締めシリンダにより上型を下降動作させて、下型に上型を型合わせした状態で、上型及び下型を前記シリンダによって下方に移動させるようになっている。そして、上型及び下型が下降動作される間に、下型に形成された溶湯の貯留室から溶湯が所定位置に配設された押し出しシリンダの押出ロッドによってキャビティ内に押し出されるようになっている。このようなタイプの成形装置においては、型締めシリンダによって上型を型合わせ位置に下降動作するには、該シリンダに大量の圧油を迅速に供給することが難しいので、時間を要する。又、型締めシリンダを用いているので、上型の位置制御や速度制御の精度が低いという問題がある。このため、サーボモータを備えたボールねじ機構によって、上型を速い速度で高精度に下降動作させる構造の成形装置が提案されている。

ところが、ボールねじ機構を備えた成形装置は、大きな型締め力を出すためには、大径のボールねじと、大出力のサーボモータが必要であり、一般の市販品を使用することができず、極めて非経済的である。このため、型締めシリンダとボールねじ機構を併用する構成が特許文献２，３に開示されている。

特許文献２に開示されている「成形機の型締め方法及び型締め装置」は、可動盤を型開閉するための駆動を、可動盤のナットに噛み合っているボールねじ軸の回転駆動により行っている。固定盤に対して可動盤を案内するタイバーは、一方の端部が型締めシリンダ内に挿入されており、その先端にピストン部が設けられている。そして、固定盤に対する可動盤の型締め力は、ピストン部の面積からタイバーの面積を減じた部分に対する油圧により得られるようになっている。

特許文献３に開示されている「ねじ駆動式油圧プレス装置」は、スレーブシリンダ（型締めシリンダ）の出力ロッドの端部に結合されたスライド（可動盤）を、プレフィル弁により油圧調整をしながら、早送り駆動部により作業位置まで高速移動させるようになっている。この早送り駆動部は、ボールねじユニットとタイミングベルト装置と早送り用ＡＣサーボモータとを有する。そして、作業位置においてマスターシリンダの入力ロッドをボールねじ軸を用いた加圧駆動部により駆動している。そのマスターシリンダからの作動油の供給を受けて、型締め作業やプレス作業を行わせるようになっている。

特開２００６−１１０８６７号公報（［要約］を参照） 特開平７−１３７１０５号公報（［要約］を参照） 特開２００６−１５０４２２号公報（［要約］を参照）

通常、成形機においては、ボールねじ機構によって早送りされる可動型を固定型に型閉めする際、可動型を型閉め完了位置の手前で減速し、可動型が固定型に接触する予め設定された型閉め完了位置の直前に達すると、ボールねじ機構が停止されて、可動型の下降動作が停止されるようになっている。そして、可動型の実際の型閉め完了位置は、ボールねじ機構に過大な負荷を与えることを避けるため、固定型と可動型との間に僅かな隙間をもたせて停止するように設定されている。このため、型締めシリンダにより可動型が型締めされれば、ボールねじ機構が停止されていても可動型は移動することになる。特許文献２に開示された成形機においても、ボールねじ軸が停止された状態で、型締めシリンダによって、可動盤がさらに僅かに固定盤側に移動された場合、ボールねじ軸と、ボールナットとの間に、ボールねじ軸の軸方向にボールナットを水平方向へ移動しようとする力が作用するので、ボールねじ軸とボールナットが損傷する恐れがある。特許文献３に開示されたプレス装置も、ボールねじ軸とボールナットが損傷する恐れがある。

なお、ベッドに支持された固定型に可動型が適正に型閉めされた状態においては、固定型及び可動型は、ともに剛体であるため、理論的には型締めシリンダによる型締め力によって可動型が下方に移動されることは無い。しかし、固定型と可動型に形成されたキャビティ内の溶湯を高圧力で加圧して成形品の品質を向上するためには、前記両型の型締め力が例えば４００〜５００トン必要である。この場合には、可動型がその高い型締め力によって、僅かに下方に移動される。即ち、複数の部材から構成されている固定型及び該固定型を支持する複数の部品の圧縮弾性変形等により可動型が下方に僅かに変位される。このため、ボールねじ機構のボールねじ軸とボールナットが損傷され、耐久性が低下する。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、型締めシリンダにより成形型に型締め力を付与する際に、ボールねじ機構が損傷するのを防止してその耐久性を向上することができるハイブリッド加圧成形装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、固定部材に装着された第１成形型及び第２成形型と、前記第２成形型を型合わせ位置に移動するサーボモータを備えたボールねじ機構と、第１成形型に型合わせされた第２成形型に型締め力を付与する型締めシリンダとを備えたハイブリッド加圧成形装置において、前記型締めシリンダにより第１成形型に第２成形型が型締めされる際に、前記ボールねじ機構のボールナット又はボールねじ軸と、第２成形型を把持する可動把持体との間にボールねじ軸の軸線方向へ所定のストローク範囲内で相対移動するのを許容する相対移動許容機構を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ボールねじ機構は、固定部材の所定位置において、軸方向の移動不能に、かつサーボモータにより往復回動可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合されたボールナットと、該ボールナットに連結され、かつ前記可動把持体に装着されたナット取付筒体とにより構成され、前記相対移動許容機構は、前記可動把持体と前記ナット取付筒体との間に設けられていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記相対移動許容機構は、前記ナット取付筒体の前記可動把持体側の端部の外周面に設けられたフランジ部と、該フランジ部に形成された貫通孔に挿入され、かつ前記可動把持体に螺合されたボルトと、前記可動把持体と、前記ナット取付筒体との間に介在され、かつ前記可動把持体から前記取付筒体を離隔する方向に付勢する付勢部材とにより構成され、前記フランジ部と可動把持体との間には、該フランジ部をボルトに沿って所定のストローク範囲内で往復動するための隙間が設定されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記ボールねじ機構は、固定部材の所定位置において、軸方向の移動不能に、かつサーボモータにより往復回動可能に支持されたボールナットと、該ボールナットに軸方向の往復動可能に螺合され、かつ固定部材に対し回転不能に支持されたボールねじ軸とにより構成され、前記相対移動許容機構は、前記ボールねじ軸と可動把持体との間に設けられていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記相対移動許容機構は、前記ボールねじ軸の先端部に軸方向に所定のストローク範囲内で往復動可能に前記可動把持体を支持し、付勢部材により前記可動把持体を常には前記ボールナット側に付勢するように構成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項において、固定部材としてのベッドに対し第１成形型としての下型を浮上保持機構により所定の高さに浮上保持可能に構成し、前記ベッドに連結された固定部材としてのコラムに対し可動把持体としての可動上型把持体をボールねじ機構により上下方向の往復動可能に装着するとともに、可動上型把持体に第２成形型としての上型を装着し、前記コラムに対し前記上型に型締力を付与する型締シリンダを装着し、前記下型の内部に溶湯の貯留室を設け、前記ベッドに対し前記貯留室に貯留された溶湯を上型と下型とによって形成されたキャビティに押し出す押出ロッドを備えた押し出しシリンダを配設したことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記可動上型把持体の下面には、案内機構及び位置切換機構によって、前記上型が離型位置と、該離型位置から水平方向に離隔した成形品の分離位置との間で位置切り換え可能に装着され、前記分離位置には、前記上型の成形面に付着された成形品を下方へ分離するためのノックピンを有する突出装置が配設されていることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項３において、前記付勢部材は、前記可動把持体に接触され、かつ前記ねじ軸の挿通を許容し、該付勢部材を係止するフランジ部を有する内側リングと、ナット取付筒体の内周面に接触され、かつ付勢部材を係止するフランジ部を有する外側リングと、同じくナット取付筒体の内周面の所定位置に係止され、かつ付勢部材を係止する係止リングとの間に内装されていることを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８において、前記付勢部材が皿バネであることを要旨とする。
（作用）
この発明は、サーボモータが作動されてボールねじ機構によって、第１成形型に第２成形型が型合わせ位置又はその直前に移動された後、該サーボモータが停止され、その後、型締めシリンダにより第１及び第２成形型が型締めされ、この型締め力によって第２成形型及び第１成形型が移動される。この際、相対移動許容機構によって、ボールねじ機構のボールナット又はボールねじ軸と、第２成形型を把持する可動把持体との間に所定のストローク範囲内で相対移動が許容される。このため、ボールねじ軸とボールナットに型締めシリンダの型締め力が作用することはなく、ボールねじ機構の損傷が防止される。

本発明によれば、型締めシリンダにより成形型に型締め力を付与する際に、ボールねじ機構が損傷するのを防止してその耐久性を向上することができる。

この発明のハイブリッド加圧成形装置を具体化した第１の実施形態を示す要部の縦正断面図。 図１のハイブリッド加圧成形装置の上型と下型を型締めした状態を示す縦正断面図。 ハイブリッド加圧成形装置の全体構成を示す正面図。 ハイブリッド加圧成形装置の上型ユニット及び突出装置を示す正断面図。 スライダーに支持された上型の位置切換機構を示す右側断面図。 突出装置側に移動されたスライダー及び上型を示す右側面図。 スライダー及び上型の位置切換機構を示す平面図。 スライダー及び上型の位置切換機構を示す正面図。 スライダー及び上型の位置切換機構を示す平面図。 スライダー及び上型の位置切換機構を示す正面図。 この発明の第２の実施形態を示す成形装置の正面図。 離型状態におけるボールねじ機構の拡大断面図。 型閉め完了状態におけるボールねじ機構の拡大断面図。 型開き時の油圧作動状況を示す回路図。 この発明の第３の実施形態を示すボールねじ機構及び相対移動許容機構の縦断面図。 この発明の第４の実施形態を示す相対移動許容機構の縦断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化したハイブリッド加圧成形装置の第１の実施形態を図１〜図１０にしたがって説明する。

最初に、図４に基づいて、ハイブリッド加圧成形装置の概略構成について説明する。
固定部材としてのベッド１１には、第１成形型としての下型１２を備えた下型ユニット１３が装着され、ベッド１１の左右両側部に立設された固定部材としての左右一対のコラム１４，１５の間には、第２成形型としての上型１６を備えた上型ユニット１７が装着されている。前記左側のコラム１４の左側方には、下型１２から上型１６を離型した後、上型１６に付着された成形品Ｗを上型１６から分離するための突出装置１８が装着されている。そこで、前記下型ユニット１３、上型ユニット１７及び突出装置１８等の構成を順次説明する。この明細書においては、成形装置の正面を表す図３において、成形装置の左右は、紙面の左右を表し、成形装置の前側は、図３の紙面直交方向の手前を表し、後側は紙面の裏側を表す。これに基づいて図１，２、図４〜図１０にも「左−右」、「前−後」を表示した。又、図１及び図２においては、図４に示す各部の構成を簡略化して表している。

（下型ユニット１３）
図３に示すように、前記ベッド１１の上部に設けられた支持基盤２１の下面には、浮上保持機構を構成する複数のシリンダ２２が上向きに取り付けられ、各シリンダ２２のピストンロッド２３が前記支持基盤２１に設けられた貫通孔に挿入されて上方に突出され、各ピストンロッド２３の上端部が前記下型１２の下部に当接されている。前記シリンダ２２のピストン側シリンダ室２４に図示しない油圧供給機構から圧油を供給することにより前記ピストンロッド２３を上方向に移動させて、下型１２を所定の高さに浮上保持できるようになっている。前記下型１２の上面１２ａには、前記上型１６の下面１６ａに形成された成形品の成形面１６ｂとともに成形品を成形するキャビティＫ（図２参照）を形成するための成形面１２ｂが形成されている。前記支持基盤２１の下面には、押し出しシリンダとしての油圧シリンダ２５が上向に取り付けられ、そのピストンロッド２６が前記支持基盤２１に設けられた貫通孔に挿入されて上方に突出されている。該ピストンロッド２６の先端部にはスリーブチップ２７が連結され、該スリーブチップ２７は、前記下型１２の中心部に上下方向に貫通形成された貫通孔１２ｃに挿入されている。前記貫通孔１２ｃの上部内周面と、前記スリーブチップ２７の上端面とにより有底円筒状をなすアルミニウム等の溶湯Ｙの貯留室２８が形成されている。そして、上型１６と下型１２が型合せされて下降されて、貯留室２８内の溶湯ＹがキャビティＫ内に充填された状態で、前記シリンダ２５のピストン側シリンダ室２９に図示しない油圧供給機構から圧油を供給することにより、前記ピストンロッド２６を上方に移動させて、溶湯Ｙを加圧するようになっている。

（上型ユニット１７）
図４に示すように、前記コラム１４，１５の上端部寄りには、固定支持基盤３１が溶接によって水平に連結されている。該固定支持基盤３１には油圧方式の型締めシリンダ３２のケース３３の外周面に溶接されたフランジ体３４がボルト３５によって連結されている。前記型締めシリンダ３２の内部に収容されたラム３６の先端（下端）面には、取付板３７がボルト３８によって取り付けられ、該取付板３７の下面には、可動把持体としての可動上型把持体３９の上面が接触され、ボルト４０によって取付板３７と可動上型把持体３９が連結されている。

図５に示すように、前記可動上型把持体３９の下面には、一対のブラケット４１を介して一対の案内レール４２が前後方向に所定の間隔をおいて互いに平行に、かつ図４に示すように左右方向に指向するように支持されている。前記両案内レール４２の上面と前記可動上型把持体３９の下面との間には、スライダー４３が両案内レール４２の上面に沿って図４において左右方向の往復動可能に装着されている。前記スライダー４３の下面には、図１に示すように前記上型１６の上面が接触され、上型１６の上端外周面に一体形成されたフランジ部１６ｃがボルト４４によってスライダー４３に連結され、上型１６とスライダー４３が連結されている。前記可動上型把持体３９の下部には、図５に示すように前後方向に所定の間隔をおいて、かつ図７に示すように左右方向に指向するように位置切換機構を構成する一対のシリンダ４５が取り付けられている。両シリンダ４５のピストンロッド４６の先端（図７において左端）部は、図７に示すように前記スライダー４３の上面に連結された連結具４７に連結されている。図５に示すように、前記スライダー４３の下面には、前記両案内レール４２の前後方向に対向する側面に転動接触する案内ローラ４８が複数箇所に取り付けられ、図４において、スライダー４３が左右方向にのみ往復動されるようになっている。

従って、図７及び図８において、前記シリンダ４５が作動されると、ピストンロッド４６によって前記スライダー４３が前記案内レール４２に沿って左右（水平）方向に往復動される。そして、スライダー４３に取り付けられた上型１６が、図７及び図８に示す離形位置と、該離型位置から左方向に離隔された後述する図９及び図１０に示す突出装置１８側の成形品Ｗの分離位置との間で切り換え動作される。

図１及び図４に示すように、前記型締めシリンダ３２のケース３３の内側上部の空間とラム３６の上端面によって形成された加圧室５１には、図１に示すように、配管５２及び電磁開閉弁５３を介して油ポンプ５４が接続されている。前記ケース３３の上端面には油の貯留室５５ａを形成した油タンク５５が装着されている。前記加圧室５１と貯留室５５ａはケース３３の上端部に形成された連通孔５６によって連通されている。該連通孔５６に形成された弁孔５７は、開閉弁５８によって開閉されるようになっている。前記開閉弁５８はアクチュエータ５９によって、開放位置と閉鎖位置との間で切り換えられるようになっている。前記アクチュエータ５９は前記開閉弁５８に連結されたロッド６０の上端部に嵌合されたピストン６１の上下両側に形成された加圧室６２，６３のいずれか一方に前記油ポンプ５４から配管６４及び電磁切換弁６５を介してパイロット圧油を供給することにより、前記開閉弁５８が開放位置と閉鎖位置との間で切り換えられる。

従って、図１に示す前記型締めシリンダ３２が不作動状態において、後述するボールねじ機構７０によって前記可動上型把持体３９及び上型１６が下方へ移動される際には、前記開閉弁５８が開放されて、油タンク５５の貯留室５５ａに貯留されていた油が連通孔５６を通して加圧室５１内に供給され、可動上型把持体３９及び上型１６の下降動作が円滑に行われる。又、図２に示すように、前記下型ユニット１３の下型１２に上型ユニット１７の上型１６が型合わせされた状態で、前記型締めシリンダ３２を作動させて上型１６に型締め力を付与するときには、前記電磁切換弁６５が作動されて、前記加圧室６３にパイロット圧油が供給されて開閉弁５８が閉鎖位置に切り換えられる。この状態で、前記電磁開閉弁５３が供給ポートに切り換えられて、前記油ポンプ５４から配管５２を通して加圧室５１に高圧力の圧油が供給され、下型１２に上型１６が型締めされる。さらに、ボールねじ機構７０によって、前記可動上型把持体３９及び上型１６が上方向へ移動される際には、前記電磁開閉弁５３が閉路ポートに切り換えられるとともに、前記開閉弁５８が開放位置に切り換えられ、加圧室５１内の油が連通孔５６を介して貯留室５５ａに戻されるようになっている。
（ボールねじ機構７０）
ボールねじ機構７０は、前記電磁開閉弁５３を閉路ポートに保持するとともに、前記開閉弁５８を開放位置に保持した状態、つまり型締めシリンダ３２を不作動状態に保持した状態で、前記可動上型把持体３９及び上型１６を上限位置、即ち離型位置から下方へ移動して、下型１２の上面に上型１６の下面が接触する型合わせ位置へ高速で下降動作させるものである。

図４に示すように、前記下型ユニット１３の上端部には水平の固定支持基盤７１が取り付けられ、該固定支持基盤７１には二箇所に軸受筒７２が取り付けられている。該軸受筒７２の内周面にはベアリング７３を介してボールねじ軸７４の上端部に形成されたロッド部７４ａが所定位置において回転可能に、かつ軸方向の移動不能に支持されている。前記ボールねじ軸７４の下端部は、前記可動上型把持体３９に設けた貫通孔３９ａに緩く挿入されている。前記可動上型把持体３９の上面には、前記ボールねじ軸７４に螺合されたボールナット７５を支持するための円筒状をなすナット取付筒体７６が装着されている。前記可動上型把持体３９とナット取付筒体７６との間には、両者の上下方向の相対移動を所定のストローク範囲内で許容するための相対移動許容機構７７が設けられている。

上記相対移動許容機構７７は、図１に示すように前記ナット取付筒体７６の下端外周面に一体形成されたフランジ部７８と、該フランジ部７８の貫通孔７８ａに上下方向に貫通され、かつ前記可動上型把持体３９の上面に形成されたネジ孔３９ｂに螺合されたボルト７９とを備えている。前記ボルト７９の上端部には、ボルト７９の頭部としてのダブルナット８０が螺合されている。前記ナット取付筒体７６の内周面の所定位置に設けられた係止リング８１と、前記可動上型把持体３９の上面との間には、付勢部材としての皿ばね８２が介在されている。そして、前記皿ばね８２によって可動上型把持体３９とナット取付筒体７６が常には互いに離隔する方向に付勢されている。前記可動上型把持体３９の上面と、フランジ部７８の下面との間には、前記可動上型把持体３９とナット取付筒体７６の相対移動を許容するための所定（この実施形態では４ｍｍ）の隙間ｇが形成されている。

前記一対のボールねじ軸７４の上端部にはプーリ８３がそれぞれ上下方向の高さ位置が異なるように嵌合されている。前記コラム１４，１５の所定位置に取り付けられた正逆回転可能なサーボモータ８４の回転軸８５に嵌合された上下一対の駆動プーリ８６と、前記両被動プーリ８３との間には、タイミングベルト８７がそれぞれ掛装されている。従って、前記サーボモータ８４が正回転されて、回転軸８５及び駆動プーリ８６が正回転されると、タイミングベルト８７を介してプーリ８３及びボールねじ軸７４が所定位置において正回転される。このため、ボールねじ軸７４に螺合されたボールナット７５がナット取付筒体７６とともに下方に移動され、ナット取付筒体７６にボルト７９を介して連結された可動上型把持体３９が上型１６とともに下方に移動される。反対に前記サーボモータ８４が逆回転されると、前記ボールナット７５及びナット取付筒体７６が上方向に移動され、可動上型把持体３９及び上型１６が上方向に移動される。
（突出装置１８）
次に、図３〜図１０に基づいて、前記突出装置１８について説明する。

図６に示すように、前記コラム１４には支持枠体９１が連結され、該支持枠体９１にはブラケット９２を介して前記案内レール４２と対応するように案内レール９３が、図７及び図８に示すように左右方向に水平に、かつ前後方向に所定の間隔をおいて互いに平行に支持されている。従って、前記シリンダ４５が作動されて、離型位置に保持されているスライダー４３及び上型１６が案内レール４２に沿って水平方向に移動されると、突出装置１８側の一対の案内レール９３の上面に移動され、スライダー４３及び上型１６が成形品Ｗの分離位置に移動される。

図３及び図４に示すように、前記支持枠体９１には案内レール９３上の分離位置に移動されたスライダー４３及び上型１６から成形品Ｗを分離するための突出装置１８が装着されている。前記支持枠体９１の上部には、シリンダ９４が下向きに取り付けられ、このシリンダ９４のピストンロッド９５の下端部には、取付板９６が連結され、該取付板９６の下面には、複数（この実施形態では４）本のノックピン９７が下向きに、かつ互いに平行に連結されている。図６に示すように、前記スライダー４３及び上型１６には、前記各ノックピン９７と対応するように貫通孔４３ａ，１６ｄが形成され、該貫通孔４３ａ，１６ｄに前記ノックピン９７が挿入されると、前記上型１６の成形面１６ｂに付着していた成形品Ｗが突き落とされて分離される。なお、前記スライダー４３及び上型１６には、前記ノックピン９７によって作動される成形品Ｗの押し出し機構が設けられているが、この押し出し機構は本実施形態においては省略されている。
（ハイブリッド加圧成形装置の動作）
次に、前記のように構成されたハイブリッド加圧成形装置の動作について説明する。

図３は前記シリンダ２２のピストン側シリンダ室２４に圧油供給機構から圧油が供給されて、下型１２が所定高さ位置に浮上保持されるとともに、前記貯留室２８の内部に溶湯Ｙが貯留された状態を示す。又、図１に示すように、前記電磁開閉弁５３が閉路ポートに切り換えられ、電磁切換弁６５が前記加圧室６３に圧油を供給するポートに切り換えられ、開閉弁５８が閉鎖位置に保持され、上型１６が離型位置に保持された状態を示す。

上記状態において、成形品Ｗを成形するため図示しない操作盤の起動スイッチがオンされると、前記電磁切換弁６５が前記加圧室６２に圧油を供給するポートに切り換えられて、前記開閉弁５８が開放位置に移動される。これと同期して、前記サーボモータ８４が起動されて、回転軸８５及び駆動プーリ８６が正回転され、タイミングベルト８７を介してプーリ８３及びボールねじ軸７４が正回転され、前記ボールナット７５、ナット取付筒体７６、可動上型把持体３９、スライダー４３及び上型１６が下方に速い速度で移動される。この上型１６の下降動作中、前記型締めシリンダ３２のラム３６が可動上型把持体３９とともに下方に移動されるので、加圧室５１の容積が膨張され、このため前記油タンク５５の貯留室５５ａ内の油が連通孔５６を通して加圧室５１内に流入する。

そして、前記上型１６の下面が図３に示すように所定高さの浮上位置に保持された下型１２の上面に接触する予め設定された型合わせ位置の手前で、図示しない制御装置からの速度切換信号によりサーボモータ８４の回転速度が低下され、上型１６の下降速度が低下される。その後、前記上型１６の下面が下型１２の上面に接触され、次に、前記シリンダ２２のピストン側シリンダ室２４がドレンポートに切り換えられ、図示しない制御装置からの速度切換信号により前記サーボモータ８４が中速回転に切り換えられて、上型１６及び下型１２が同期して中速度で下方に移動される。この過程において、図３に示す油圧シリンダ２５のスリーブチップ２７が相対的に上昇されるので、前記貯留室２８に貯留された溶湯Ｙが下型１２と上型１６によって形成されたキャビティＫの内部に供給される。図２に示すように、前記上型１６及び下型１２が予め設定された型閉め完了位置の直前に移動されると、図示しない制御装置からの停止信号によりサーボモータ８４が停止されて、下型１２が支持基盤２１の上面に接触される直前で停止され、下型１２の下面と支持基盤２１の上面との間に僅かな隙間ｅが形成される。

上述したように前記下型１２及び上型１６の下降動作が停止されるまでは、前記サーボモータ８４が回転され、前記シリンダ２２により下型１２及び上型１６が上方への付勢力を受けるので、相対移動許容機構７７の皿ばね８２が圧縮されて蓄勢される。このため、図１に示すように可動上型把持体３９の上面とフランジ部７８の下面との間に形成されていた隙間ｇが、図２に示すように零になり、前記フランジ部７８の上面とダブルナット８０との間に、前記隙間ｇと等しい隙間ｇ’が形成される。このため、前記可動上型把持体３９及びボルト７９が下方向に若干移動しても前記ナット取付筒体７６及びボールナット７５に下方への引張力が作用しない状態となる。

前記サーボモータ８４が停止された後、制御装置からの切換信号により電磁切換弁６５が前記加圧室６３に圧油を供給する位置に切り換えられると、前記開閉弁５８が閉鎖位置に切り換えられる。これと同期して、図示しない制御装置からの切換信号により開閉弁５３が閉鎖ポートから供給ポートに切り換えられて、油ポンプ５４から配管５２を通して加圧室５１内に高圧力の圧油が供給される。このため、型締めシリンダ３２のラム３６が下方に加圧され、前記フランジ体３４及びスライダー４３を介して下型１２に型閉めされた状態の上型１６に大きな型締め力が付与される。このとき、下型１２と支持基盤２１の間には、前述したように僅かな隙間ｅが形成されているので、又、可動上型把持体３９、上型１６及び下型１２は大きな型締め力（例えば５００トン）を受けるので、下型１２及び上型１６は前記隙間ｅ以上（例えば２〜４ｍｍ）下方に移動される。しかし、図２に示すように、前記フランジ部７８とダブルナット８０との間に隙間ｇ’が形成されているので、ボールナット７５及びナット取付筒体７６は静止したままの状態に保持され、ボールねじ軸７４及びボールナット７５が損傷されることはない。

その後、図示しない圧油供給機構から図３に示す前記油圧シリンダ２５のピストン側シリンダ室２９に圧油が供給され、図２に示すピストンロッド２６が上昇されて、該ピストンロッド２６によってキャビティＫ内の溶湯Ｙが高圧力で加圧され、成形品Ｗが成形される。

成形品Ｗの成形動作が終了すると、前述した動作と逆の動作が行われて、図１に示すように、可動上型把持体３９及び上型１６が離型位置に移動される。成形品Ｗは、図５及び図８に示すように上型１６の成形面１６ｂに付着された状態で離型位置に移動される。

次に、図７において、前記シリンダ４５が作動されて、ピストンロッド４６によりスライダー４３及び上型１６が離型位置から図９及び図１０に示す分離位置に移動される。この分離位置において前記突出装置１８のシリンダ９４が作動されて、ピストンロッド９５及び取付板９６の下方に移動され、ノックピン９７によって、上型１６の成形面１６ｂに付着していた成形品Ｗが下方に押されて分離される。

上記第１の実施形態の成形装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記第１の実施形態では、前記可動上型把持体３９とナット取付筒体７６に設けたフランジ部７８との間に、可動上型把持体３９の下方への相対移動を許容する相対移動許容機構７７を設けた。このため、前記型締めシリンダ３２によって上型１６に大きな型締め力を付与する際に、可動上型把持体３９が下方へ若干移動されても、前記ボールナット７５及びナット取付筒体７６が下方へ移動されるのを防止することができる。従って、ボールねじ機構７０のボールねじ軸７４及びボールナット７５の損傷を防止することができ、ボールねじ機構７０の耐久性を向上することができる。

（２）上記第１の実施形態では、前記型締めシリンダ３２の上部に油タンク５５を設け、前記連通孔５６から前記加圧室５１に作動油となる油が流入するようにした。このため、ボールねじ機構７０による可動上型把持体３９及び上型１６の高速での下降動作時に、不作動状態の型締めシリンダ３２の容積の急激に拡大する前記加圧室５１に貯留室５５ａから油を迅速に流入させて、ラム３６の下方への追従動作を速やかに行うことができる。

（３）上記第１の実施形態では、前記可動上型把持体３９の下面にスライダー４３を左右方向の往復動可能に支持し、シリンダ４５によって、スライダー４３及び上型１６を離型位置から突出装置１８と対応する分離位置に移動するようにした。このため、成形品Ｗの上型１６からの分離作業を迅速に行うことができるとともに、下型１２の上方向の空間が開放されるので、貯留室２８に対する溶湯Ｙの注入動作を迅速に行うことができる。従って、成形品Ｗを成形するサイクルタイムを短縮することができる。

（４）上記第１の実施形態では、ナット取付筒体７６と可動上型把持体３９とを、付勢部材としての皿ばね８２を介して接離可能に連結した。このため、可動上型把持体３９が早送りされて下型１２と上型１６とが型閉めされる時、皿ばね８２の緩衝作用により、下型１２に対する上型１６の衝突の衝撃が緩和される。
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図１１〜図１３を用いて説明する。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付して説明を簡略化する。

図１１に示すように、第２の実施形態の成形装置においては、ベッド１１の上面に固定部材としての支持枠体１００が配設され、支持枠体１００の上面には、支持板１０１を介して固定盤１０２が支持され、該固定盤１０２の上面に前記下型１２が移動不能に固定されている。前記支持枠体１００の内部には、図示しないが、前記油圧シリンダ２５が配設されている。

左右一対の前記コラム１４，１５には、可動上型把持体３９の上下方向の移動を案内する案内板１０３が上下方向に配設されている。前記可動上型把持体３９は、上下方向にのみ往復動される。

図１２に示すように、前記相対移動許容機構７７の皿ばね８２とボールねじ軸７４との間には、円筒状の内側リング８８が介在されている。該内側リング８８には、皿ばね８２を係止するフランジ部８８ａが形成されている。内側リング８８の内周面には、図示しないが含油メタルが接着されている。前記係止リング８１の下方には、皿ばね８２とナット取付筒体７６の内周面との間に位置するように、外側リング８９が介在されている。該外側リング８９の下端外周縁は、前記可動上型把持体３９の上面に形成された係合凹部３９ｃに係合されている。前記内側リング８８のフランジ部８８ａと、前記係止リング８１に形成されたフランジ部８１ａとの間に前記皿ばね８２が介在されている。

次に、図１３を用いて、可動上型把持体３９が、型閉め完了位置に制御された後、型締め力を受けてさらに下降したときの相対移動許容機構７７の作用を説明する。
図１３は、可動上型把持体３９が型締め力を受けてはいるが、型閉め完了として制御された位置から下降してはいない状態を示している。この時、皿ばね８２は、ボールねじ機構７０の駆動力により弾性圧縮変形され、そのため、可動上型把持体３９の上面とフランジ部７８の下面との間に隙間ｇ１が形成されている。又、フランジ部７８の上面とダブルナット８０との間に隙間ｇ２が形成されている。本実施形態では、隙間ｇ１が１ｍｍとなるように、又、隙間ｇ２が３ｍｍとなるようにボールねじ機構７０によるナット取付筒体７６の送り量が調整されている。前記隙間ｇ１が形成されることにより、ナット取付筒体７６と可動上型把持体３９との衝突が防止される。

そして、可動上型把持体３９がさらに下降した時、隙間ｇ２が０ｍｍとなるまでに下降が止まれば、可動上型把持体３９の下降によりボールねじ軸７４を引張する方向のボールねじ機構７０に対する過負荷の発生を未然に防止することができる。この時、ナット取付筒体７６と可動上型把持体３９との間には、弾性圧縮変形した皿ばね８２の反発力が作用するので、前記過負荷の発生を容易に防止することができる。

次に、図１４を用いて、成形装置の油圧回路を説明する。
図１４に示すように、可動上型把持体３９は型開き位置にある。この可動上型把持体３９がボールねじ機構７０の駆動により上昇する時、ラム３６が上昇するので、型締めシリンダ３２内の作動油は、プレフィル弁１０８を介してタンク１０７に容易に排出される。プレフィル弁１０８は、高圧油１０９をパイロット圧として受けることにより、多量の作動油の通過を許容する状態にある。パイロット圧の供給のため、方向制御弁１０６はソレノイド１０６ａの作動により、左側のポートが回路に接続されている。なお、可動上型把持体３９が下降して型閉め完了の制御位置にある時、方向制御弁１０６のソレノイド１０６ｂが作動して、右側のポートが回路に接続される。すると、高圧油１０９は、逆止弁１０５を介して型締めシリンダ３２に供給され、下型１２に対する上型１６の型締めに供される。この時、プレフィル弁１０８にはパイロット圧が作用しないので、タンク１０７への回路はプレフィル弁１０８において遮断されている。

従って、上記第２の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
上記第２の実施形態では、複数の皿ばね８２を、ボールねじ軸７４の挿通を許容する内側リング８８、係止リング８１及び外側リング８９の間に内装した。このため、複数の皿ばね８２を集合体として取り扱うことができるので、皿ばね８２をナット取付筒体７６と可動上型把持体３９との間に組み込む作業を容易に行うことができる。又、係止リング８１と外側リング８９とが間隙を有するように配置した。このため、皿ばね８２が弾性圧縮変形しても、係止リング８１と外側リング８９との間隔が狭まることにより、その変形量を吸収して皿ばね８２をより確実に保持することができる。
（第３の実施形態）
次に、この発明の第３の実施形態を図１５及に基づいて順次説明する。

第３の実施形態は、ボールねじ機構７０の構成を変更したものである。即ち、前記コラム１４，１５に支持筒体１１０を上下方向に指向するように取り付ける。この支持筒体１１０の内部にボールねじ軸７４のロッド部７４ａを上下方向の往復動可能に、かつキー１１１により回動不能に挿入する。又、前記ボールねじ軸７４に螺合されたボールナット７５を所定位置において回転可能に支持し、該ボールナット７５の外周面にプーリ８３を嵌合する。このプーリ８３をサーボモータ８４、回転軸８５、駆動プーリ８６及びタイミングベルト８７によって回転するように構成する。さらに、前記ボールねじ軸７４の下端部に係止フランジ１１２，１１３を嵌合し、可動上型把持体３９の下面と係止フランジ１１３の上面との間に皿ばね１１４を介在する。この皿ばね１１４によって、可動上型把持体３９と係止フランジ１１３との間に、ボールねじ軸７４と可動上型把持体３９の相対移動を許容するための隙間ｇ（皿ばね１１４の圧縮量に相当）が形成されている。

上記実施形態においては、前記ボールナット７５が所定位置において正回転されると、ボールねじ軸７４が下方に移動されて、可動上型把持体３９及び上型１６が下型１２と接触する型合わせ位置に移動された状態で、サーボモータ８４が停止される。その後、型締めシリンダ３２によって可動上型把持体３９及び上型１６に型締め力が付与されて、可動上型把持体３９が下方に移動されると、前記皿ばね１１４を圧縮して可動上型把持体３９のみが下方に移動され、ボールねじ軸７４が下方に移動されることはなく、ボールねじ軸７４及びボールナット７５の損傷が防止される。
（第４の実施形態）
図１６に示す第４の実施形態は、可動上型把持体３９とボールナット７５との間にシリンダタイプの相対移動許容機構７７を設けたものである。この相対移動許容機構７７は、前記ボールナット７５にシリンダのケース１１５を連結し、ピストン１１６に連結されたロッド１１７を前記可動上型把持体３９に連結している。そして、前記ケース１１５の内部に形成されたロッド側シリンダ室１１８に図示しない圧縮空気供給源から圧縮空気を供給して、ピストン１１６、ロッド１１７及び可動上型把持体３９を上方向に移動する。そして、前記型締めシリンダ３２が作動される際に、ロッド側シリンダ室１１８内の圧力が開放されて、ピストン１１６、ロッド１１７及び可動上型把持体３９が下方に移動され、上型１６に型締め力が付与される。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図３に示すシリンダ２２を省略し、下型ユニット１３の下型１２を前記支持基盤２１の上面に固定するようにしてもよい。

・図３に示す突出装置１８を省略し、前記可動上型把持体３９にピストンロッド２６を連結するようにしてもよい。
・型締めシリンダ３２の上部に設けた油タンク５５及びアクチュエータ５９等を省略するとともに、加圧室５１の内部に油ポンプ５４から強制的に油を大量に供給する別の給油配管（図示略）を設けてもよい。

・前記付勢部材として、皿ばね８２，１１４以外に、コイルばね或いは弾性ゴム等を用いてもよい。
・図１に示す係止リング８１及び皿ばね８２を省略してもよい。

・付勢部材として皿ばね８２を用いたが、コイルスプリングを用いること。この時、コイルスプリングを、内側リング８８と上下一対の係止リング８１、外側リング８９との間において、同一円周上の等間隔位置に複数を配置することが好ましい。

・皿ばね８２を４枚配置したが、１枚或いは４枚以外の複数枚としてもよい。
・ボールねじ機構７０を可動上型把持体３９の左右２箇所に配置したが、前後左右の４箇所に配置してもよい。

・ラム３６を有する型締めシリンダ３２としたが、ラム３６に代えてピストンを有するロッドとしてもよい。
・隙間ｇ＝４ｍｍ、隙間ｇ１＝１ｍｍ、隙間ｇ２＝３ｍｍとしたが、隙間ｇ＝２〜１０ｍｍ、隙間ｇ１＝１〜５ｍｍ、隙間ｇ２＝３〜１５ｍｍ等のように、隙間ｇ、隙間ｇ１，ｇ２をそれぞれの範囲で適宜選択してもよい。

・ベッドに水平方向に離隔して装着された第１成形型及び第２成形型と、前記第２成形型を型合わせ位置に移動するサーボモータを備えたボールねじ機構と、第１成形型に型合わせされた第２成形型に型締め力を付与する型締めシリンダとを備えたハイブリッド加圧成形装置に、本発明を具体化してもよい。

ｇ，ｇ１，ｇ２…隙間、Ｋ…キャビティ、Ｗ…成形品、Ｙ…溶湯、３２…型締めシリンダ、１１…ベッド、１２…第１成形型としての下型、１２ｂ，１６ｂ…成形面、１２ｃ，１６ｄ，３９ａ，４３ａ，７８ａ…貫通孔、１４，１５…コラム、１６…第２成形型としての上型、１６ａ…下面、１６ｃ，７８，８１ａ，８８ａ…フランジ部、１８…突出装置、２２，２５，４５，９４…シリンダ、２８，５５ａ…貯留室、３５，３８，４０，４４，７９…ボルト、３９…可動把持体としての可動上型把持体、７０…ボールねじ機構、７４…ボールねじ軸、７５…ボールナット、７７…相対移動許容機構、８１…係止リング、８２，１１４…皿ばね、８４…サーボモータ、８８…内側リング、８９…外側リング、９７…ノックピン。

Claims (9)

1. 固定部材に装着された第１成形型及び第２成形型と、前記第２成形型を型合わせ位置に移動するサーボモータを備えたボールねじ機構と、第１成形型に型合わせされた第２成形型に型締め力を付与する型締めシリンダとを備えたハイブリッド加圧成形装置において、
   前記型締めシリンダにより第１成形型に第２成形型が型締めされる際に、前記ボールねじ機構のボールナット又はボールねじ軸と、第２成形型を把持する可動把持体との間にボールねじ軸の軸線方向へ所定のストローク範囲内で相対移動するのを許容する相対移動許容機構を設けたことを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
2. 請求項１において、前記ボールねじ機構は、固定部材の所定位置において、軸方向の移動不能に、かつサーボモータにより往復回動可能に支持されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合されたボールナットと、該ボールナットに連結され、かつ前記可動把持体に装着されたナット取付筒体とにより構成され、前記相対移動許容機構は、前記可動把持体と前記ナット取付筒体との間に設けられていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
3. 請求項２において、前記相対移動許容機構は、前記ナット取付筒体の前記可動把持体側の端部の外周面に設けられたフランジ部と、該フランジ部に形成された貫通孔に挿入され、かつ前記可動把持体に螺合されたボルトと、前記可動把持体と、前記ナット取付筒体との間に介在され、かつ前記可動把持体から前記取付筒体を離隔する方向に付勢する付勢部材とにより構成され、前記フランジ部と可動把持体との間には、該フランジ部をボルトに沿って所定のストローク範囲内で往復動するための隙間が設定されていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
4. 請求項１において、前記ボールねじ機構は、固定部材の所定位置において、軸方向の移動不能に、かつサーボモータにより往復回動可能に支持されたボールナットと、該ボールナットに軸方向の往復動可能に螺合され、かつ固定部材に対し回転不能に支持されたボールねじ軸とにより構成され、前記相対移動許容機構は、前記ボールねじ軸と可動把持体との間に設けられていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
5. 請求項４において、前記相対移動許容機構は、前記ボールねじ軸の先端部に軸方向に所定のストローク範囲内で往復動可能に前記可動把持体を支持し、付勢部材により前記可動把持体を常には前記ボールナット側に付勢するように構成されていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、固定部材としてのベッドに対し第１成形型としての下型を浮上保持機構により所定の高さに浮上保持可能に構成し、前記ベッドに連結された固定部材としてのコラムに対し可動把持体としての可動上型把持体をボールねじ機構により上下方向の往復動可能に装着するとともに、可動上型把持体に第２成形型としての上型を装着し、前記コラムに対し前記上型に型締力を付与する型締シリンダを装着し、前記下型の内部に溶湯の貯留室を設け、前記ベッドに対し前記貯留室に貯留された溶湯を上型と下型とによって形成されたキャビティに押し出す押出ロッドを備えた押し出しシリンダを配設したことを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
7. 請求項６において、前記可動上型把持体の下面には、案内機構及び位置切換機構によって、前記上型が離型位置と、該離型位置から水平方向に離隔した成形品の分離位置との間で位置切り換え可能に装着され、前記分離位置には、前記上型の成形面に付着された成形品を下方へ分離するためのノックピンを有する突出装置が配設されていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
8. 請求項３において、前記付勢部材は、前記可動把持体に接触され、かつ前記ねじ軸の挿通を許容し、該付勢部材を係止するフランジ部を有する内側リングと、ナット取付筒体の内周面に接触され、かつ付勢部材を係止するフランジ部を有する外側リングと、同じくナット取付筒体の内周面の所定位置に係止され、かつ付勢部材を係止する係止リングとの間に内装されていることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。
9. 請求項８において、前記付勢部材が皿バネであることを特徴とするハイブリッド加圧成形装置。

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