JP6353263B2 - 電動ダイカストマシン - Google Patents

Description

本発明は、電動ダイカストマシンに係り、特に、金型のキャビティ内に溶融金属材料を射出・充填する電動射出装置の構成に関する。

ダイカストマシンは、射出装置に備えられた射出プランジャを１ショット毎に前進駆動することにより、一定量のＡｌ合金やＭｇ合金などの溶融金属材料をキャビティ内に射出・充填して、所要形状の製品を成形する成形機である。ダイカストマシンも、プラスチック材料をキャビティ内に射出・充填して所要形状の製品を成形する射出成形機と同様に、低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程（射出成形機にあっては「保圧工程」と称される。）を経て成形材料をキャビティ内に射出・充填するが、ダイカストマシンは射出成形機に比べて、高速射出工程における射出速度が１ケタ程度高速であるという特徴がある。このため、従来においては、射出プランジャを油圧により駆動する油圧射出装置を備えた油圧式のダイカストマシンが主流であった。

しかしながら、油圧式のダイカストマシンは、射出プランジャを高速駆動できる反面、工場設備が大掛かりになる、エネルギ効率が悪い、成形工場内が油で汚れやすく作業環境が悪い、といった種々の問題がある。このため、近年においては、このような欠点のない電動射出装置を備えた電動ダイカストマシンが提案されるに至っている（例えば、特許文献１の図１参照。）。

本願の出願人は、先に、この種の電動ダイカストマシンとして、固定部材に回転可能に保持されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺合されて前後進するナット体と、当該ナット体に連結された射出プランジャと、ねじ軸を回転駆動する射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータと、ねじ軸と増圧用電動サーボモータとの間に設けられたワンウェイクラッチと、射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するコントローラとを電動射出装置に備えたものを、特願２０１２−２２７２５６号で提案した。

ワンウェイクラッチは、射出プランジャを前進駆動する方向にねじ軸を回転駆動する際に、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が高速である場合に空転し、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低速になった場合に、増圧用電動サーボモータの回転力をねじ軸に伝達するように取り付けられる。また、コントローラは、予め定められた駆動条件にしたがって射出用電動サーボモータの駆動を制御し、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程を実行すると共に、高速射出工程における射出用電動サーボモータの減速制御中又は当該減速制御を開始する以前に、増圧用電動サーボモータの起動を開始して、射出工程に引き続く増圧工程を実行する。

本願の出願人が先に提案した電動ダイカストマシンは、ねじ軸と増圧用電動サーボモータとの間にワンウェイクラッチを設け、高速射出工程における射出用電動サーボモータの減速制御中において、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低下した段階で、ワンウェイクラッチが自動的に接続状態に切り替わり、増圧工程が実行されるようにしたので、コントローラによるクラッチ装置の切換制御が不要になり、コントローラの負担を軽減できる。また、特許文献１に記載の電動射出装置のように複数のクラッチ機構を備える必要がないので、電動ダイカストマシンの低コスト化を図ることができる。さらに、クラッチ機構としてワンウェイクラッチを用いるので、特許文献１に記載の電動射出装置のように湿式の多板クラッチを用いた場合に比べて、電動ダイカストマシンの耐久性を高めることができる。

特開２０１２−１８７６０９号公報

しかしながら、本願の出願人が先に提案した電動ダイカストマシンは、増圧工程の終了後に実行される突出し工程、及び、突出し工程の終了後に実行される後退工程における射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動制御について何も考慮されていないので、電動ダイカストマシンの稼働効率を高めるためには、この点に改善の余地がある。

本発明は、このような従来技術の問題を解消するためになされたものであり、その目的は、射出工程、増圧工程、突出し工程及び後退工程を含む一連の成形サイクルを安定に実行できて、作業性に優れた電動ダイカストマシンを提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するため、軸受を介して固定部材に回転可能に保持されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺合され、前記ねじ軸の回転に伴って前後進駆動されるナット体と、当該ナット体に連結された射出プランジャと、前記ねじ軸を回転駆動する射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータと、前記ねじ軸と前記増圧用電動サーボモータとの間に設けられたワンウェイクラッチと、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するコントローラとを備え、低速射出工程、高速射出工程、増圧工程、突出し工程及び後退工程を含む所定の工程を繰り返し実行して所要の成形品を製造する電動ダイカストマシンにおいて、前記ワンウェイクラッチは、前記射出プランジャを前進駆動する方向に前記ねじ軸を回転駆動する際に、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が高速である場合に空転し、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が低速になった場合に、前記増圧用電動サーボモータの回転力を前記ねじ軸に伝達するように取り付けられ、前記コントローラは、前記突出し工程において、予め設定された制御パターンに沿うように、前記射出用電動サーボモータ、或いは前記射出用電動サーボモータ及び前記増圧用電動サーボモータの駆動を制御して、前記射出プランジャを所定の突出し位置に停止させると共に、前記後退工程において、前記増圧用電動サーボモータによる前記ねじ軸の回転速度が、前記射出用電動サーボモータによる前記ねじ軸の回転速度よりも高速になるように、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御し、前記射出プランジャを所定の初期位置に停止させることを特徴とする。

本構成によると、ねじ軸と増圧用電動サーボモータの間にワンウェイクラッチを所定の向きで設けたので、射出工程中においては、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が高速になるように、射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータを駆動制御するので、ワンウェイクラッチが空転し、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程が実行される。また、増圧工程中においては、増圧用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度よりも、射出用電動サーボモータによって回転駆動されるねじ軸の回転速度の方が低速になるように、射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータを駆動制御するので、ワンウェイクラッチが自動的に接続状態に切り替わり、増圧用電動サーボモータの回転力がねじ軸に伝達されて、射出工程に引き続く増圧工程が実行される。さらに、突出し工程においては、予め設定された制御パターンに沿うように射出用電動サーボモータ、或いは射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するので、射出プランジャを所定の突出し位置に停止させることができる。加えて、後退工程においては、増圧用電動サーボモータによるねじ軸の回転速度が、射出用電動サーボモータによるねじ軸の回転速度よりも高速になるように射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータを駆動制御するので、ワンウェイクラッチが接続状態に切り替わることを防止できて、射出プランジャを所定の初期位置に確実に停止させることができる。よって、所定の成形サイクルを安定に実行でき、電動ダイカストマシンの作業性を高めることができる。

また本発明は、前記構成の電動ダイカストマシンにおいて、前記射出プランジャを所定の初期位置に停止させる際、まず前記射出用電動サーボモータの駆動を停止し、しかる後に前記増圧用電動サーボモータの駆動を停止することを特徴とする。

かかる構成によると、射出用電動サーボモータの駆動を停止した後に増圧用電動サーボモータの駆動を停止するので、後退工程の開始から終了までの期間において、ワンウェイクラッチが接続状態に切り替わることを確実に防止できる。

また本発明は、前記構成の電動ダイカストマシンにおいて、前記ワンウェイクラッチとして、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に揺動可能に配置された複数のカムを備え、前記内輪及び前記外輪を特定の一方向に回転する場合において、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも高速であるときには、前記内輪及び前記外輪に対する前記カムの係合が解除されて、前記外輪に対して前記内輪が空転し、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも低速であるときには、前記内輪及び前記外輪に前記カムが係合し、前記内輪と前記外輪が前記特定の一方向に回転するものを用いたことを特徴とする。

本構成のワンウェイクラッチは、構造が簡単で、しかも摩擦クラッチのように断続時に滑りをほとんど生じないので、長期間使用しても経時劣化しにくく、メンテナンスが容易で、ダイカストマシンの耐久性及び信頼性を高めることができる。

また本発明は、前記各構成の電動ダイカストマシンにおいて、前記増圧用電動サーボモータの出力軸と前記ねじ軸とを多段減速装置を介して連結したことを特徴とする。

本構成によると、１段の減速装置を用いる場合よりも、低出力の増圧用電動サーボモータを用いて、射出プランジャに高い増圧圧力を付与できるので、増圧用電動サーボモータひいてはダイカストマシンの低コスト化、或いはダイカストマシンの高性能化を図ることができる。

本発明によると、突出し工程及び後退工程において、ワンウェイクラッチが接続状態に切り替わらないように、射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータを駆動制御するので、射出装置にワンウェイクラッチを備えた電動ダイカストマシンについて、所定の成形サイクルを安定に実行することができる。

実施形態に係る電動射出装置の正面側から見た要部断面図である。 実施形態に係る電動射出装置の平面側から見た要部断面図である。 図２の要部拡大図である。 実施形態に係る衝撃緩衝装置の側断面図である。 実施形態に係る衝撃緩衝装置の内面図である。 実施形態に係る電動射出装置の背面側から見た斜視図である。 実施形態に係る電動射出装置のモータ設置側から見た側面図である。 実施形態に係るワンウェイクラッチの斜視図である。 実施形態に係るワンウェイクラッチの構成を示す要部断面図である。 実施形態に係るダイカストマシンの動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係る電動ダイカストマシンの一実施形態を、図を用いて説明する。

実施形態に係る電動ダイカストマシンは、図１〜図３、図６及び図７に示す電動射出装置１と、図示しない型締装置及び給湯装置を備えており、これらの各装置を適宜のタイミングで連動することにより、所要のダイカスト成形品を連続的に製造するようになっている。型締装置及び給湯装置については、公知に属する事項であり、かつ本発明の要旨でもないので、説明を省略する。

電動射出装置１は、図１〜図３に示すように、所定の間隔を隔てて対向に配置された第１乃至第３の保持プレート（固定部材）２，３，４と、第１及び第２の保持プレート２，３に回転可能に保持されたねじ軸５と、第２及び第３の保持プレート３，４に両端が固定されたガイドバー６と、ねじ軸５に螺合され、ねじ軸５を回転駆動することによりガイドバー６に沿って前後進駆動されるナット体７と、ナット体７の先端部に一端が固定された筒状の連結体８と、連結体８の先端部に一端が固定された射出プランジャ９と、ねじ軸５を回転駆動する射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１と、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１１との間に設けられたワンウェイクラッチ(One-way clutch)１２と、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動を制御するコントローラ１３と、コントローラ１３の操作パネル１３ａとを備えている。操作パネル１３ａは、図２に示すように、電動ダイカストマシンの前面の操作しやすい位置に設置される。

なお、図中の符号１４は、射出装置１と型締装置の固定ダイプレートＤＰとを接続するＣフレームを示しており、該Ｃフレーム１４は、図２に示すように、ボルト１５，１６を用いて第３保持プレート４の外面及び固定ダイプレートＤＰに固定される。また、Ｃフレーム１４には、図１に示すように、連結体８ひいては射出プランジャ９の前後進位置を検出する位置センサ１７が備えられる。位置センサ１７としては、光学式、磁気式、磁歪式など、公知に属する適宜の位置センサを用いることができる。上述の電動射出装置１、Ｃフレーム１４及び固定ダイプレートＤＰは、図１に示すように、電動ダイカストマシンの基台部を構成するフレームＦ上に配置される。また、射出プランジャ９の先端部は、固定ダイプレートＤＰに形成された射出スリーブＩＳ内に配置される。

図３に拡大して示すように、第１保持プレート２の中央部内面には、輪状のベアリング保持部２ａが突設されており、ねじ軸５の一端部は、当該ベアリング保持部２ａの内面とねじ軸５の外面とに挿入されたベアリング（軸受）２１を介して、第１保持プレート２に回転可能に保持されている。また、第２保持プレート３の中央部には、円形の開口部３ａが開設されており、該開口部３ａの周囲からは輪状の段付きボス３ｂが起立されていて、開口部３ａ内には、ベアリングホルダ２２が摺動可能に嵌入されている。ねじ軸５の中間部は、該ベアリングホルダ２２の内面とねじ軸５の外面とに挿入されたアンギュラベアリング（軸受）２３及びベアリング（軸受）２４を介して、第２保持プレート３に回転可能に保持される。さらに、第３保持プレート４の中央部には、ねじ軸５及び連結体８の貫通孔４ａが開設されている。これらの各保持プレート２，３，４は、図２及び図３に示すように、固定部材２５により一体化され、電動ダイカストマシンのフレームＦ上に固定されている。これら保持プレート２，３，４及び固定部材２５の周囲は、作業者等の安全を図るため、保護カバー２６をもって覆うことが望ましい。

図１乃至図３に示すように、第２保持プレート３に形成された段付きボス３ｂの内周には、内径がねじ軸５の外径よりも大きいリング状に形成されたロードセルユニット２７が、ねじ軸５と同心に配置されている。本例のロードセルユニット２７は、図３に拡大して示すように、内輪部２７ａと外輪部２７ｂとこれら両部の間に形成された弾性変形部２７ｃとを有しており、内輪部２７ａがベアリングホルダ２２にボルト締結されると共に、外輪部２７ｂが段付きボス３ｂにボルト締結されている。弾性変形部２７ｃには図示しない歪ゲージが貼られており、弾性変形部２７ｃの歪み量、即ち、射出プランジャ９に作用する射出圧力、サージ圧及び増圧圧力が検出される。このように、本実施形態に係る電動射出装置１は、リング状に形成されたロードセルユニット２７が、ねじ軸５と同心に配置され、かつベアリングホルダ２２と段付きボス３ｂとの間に設置されているので、ロードセルユニット２７の設定スペースを小さくすることができ、電動射出装置１ひいてはこれが搭載される電動ダイカストマシンの小型化を図ることができる。

ガイドバー６は、図２に示すように、その両端部がボルト２８をもって第２及び第３の保持プレート３，４に締結される。

また、図１乃至図３に示すように、ナット体７の外周には、一端がガイドバー６に摺動自在に連結されたサージ圧抑制用の衝撃緩衝装置３１が備えられる。本例の衝撃緩衝装置３１は、図４及び図５に示すように、ナット体７にボルト３２を用いて締結される第１部材３３と、連結体８にボルト３４を用いて締結される第２部材３５と、第１部材３３と第２部材３５との間に設定されたコイルばねなどの弾性体３６と、第１部材３３及び第２部材３５を所要の間隔を隔てて連結する連結ボルト３７とから構成される。図５に示すように、第１部材３３及び第２部材３５は、内面形状が横長の略六角形に形成されており、その中央部にはナット体７を貫通するためのナット体貫通孔３８が開設され、該ナット体貫通孔３８の周囲の所定位置には、連結ボルト３７を貫通するための連結ボルト貫通孔３９が開設されている。また、ナット体貫通孔３８の周囲の、連結ボルト貫通孔３９と干渉しない部分には、複数個（図５の例では、１０個）の弾性体収容穴４０がほぼ等分に形成されている。さらに、ナット体貫通孔３８を介して長径方向の端部には、ガイドバー６を貫通するためのガイドバー貫通孔４１が開設され、該ガイドバー貫通孔４１内には、すべり軸受（メタル）４２が備えられている。

第１部材３３は、ナット体貫通孔３８内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４１内にガイドバー６を貫通した状態で、ボルト３２を用いてナット体７に締結される。したがって、この第１部材３３は、ねじ軸５の回転駆動時にナット体７をガイドバー６に沿って移動させる案内部材としての機能も有する。一方、第２部材３５は、ナット体貫通孔３８内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４１内にガイドバー６を貫通した状態で、ボルト３４を用いて連結体８に締結される。したがって、この第２部材３５は、ナット体７の前後進運動を連結体８を介して射出プランジャ９に伝達すると共に、射出プランジャ９をガイドバー６に沿って移動させる、動力伝達機構及び案内部材としての機能も有する。

弾性体３６は、図４に示すように、例えばコイルばねをもって構成されており、射出工程から増圧工程に切り換える際の溶湯圧力と同等かこれよりも若干（例えば、１．０５倍〜１．１倍）大きい圧縮力を付与された状態で、第１部材３３及び第２部材３５の間に収容される。これにより、射出工程中に弾性体３６が縮むことはなく、金属溶湯に所要の射出圧力を付与できると共に、増圧工程においては、増圧圧力を受けて圧縮し、金属溶湯に所要の増圧圧力を付与することができる。また、第１部材３３と第２部材３５は、サージ圧を受けたときにも密着しない所定の間隔を隔てて組み合わされる。これにより、サージ圧の吸収が可能になる。なお、弾性体３６に付与される圧縮力は、連結ボルト３７を調整することにより、適宜調整される。

ねじ軸５は、図３に示すように、リブ７１と、リブ７１を介してその片側に形成された螺旋溝形成部７２と、リブ７１を介してその他方側に形成された支持部７３、ワンウェイクラッチ設定部７４及びプーリ設定部７５を有する段付き軸状に形成されており、リブ７１の端面をアンギュラベアリング２３の端面に突き当てることにより、軸方向の位置決めがなされる。これにより、支持部７３がアンギュラベアリング２３及びベアリング２４を介して第２保持プレート３に回転可能に保持される。また、プーリ設定部７５には、所要の連結具４３ａを介して第１プーリ４３が固定される。さらに、ワンウェイクラッチ設定部７４には、ワンウェイクラッチ１２を介して第２プーリ４４が取り付けられる。

図６及び図７に示すように、本例においては、２つの射出用電動サーボモータ１０が備えられている。このように、複数の射出用電動サーボモータ１０を備えると、１つの大出力の射出用電動サーボモータ１０を用いる場合に比べて、射出用電動サーボモータ１０の回転イナーシャを低減できるので、射出用電動サーボモータ１０のフィードバック制御を安定かつ高精度に行うことができる。

射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１は、図６及び図７に示すように、フレームＦよりも上方であって、操作パネル１３ａの設置側から見てねじ軸５の背面側に設置される。このように、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１を電動射出装置１の側方に配置すると、図１に模式的に示すように、これらの各モータ１０、１１をフレームＦ内に配置する場合に比べて、各モータ１０、１１及びこれに付属する設備のメンテナンスを容易化できると共に、タイミングベルト４５、４６の短縮化を図ることができて、電動射出装置１の耐久性を高めることができる。また、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１を電動射出装置１の上方に配置する場合に比べて、電動ダイカストマシンの全高を小さくすることができる。

電動射出装置１には、図７に示すように、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動される中間軸６１が備えられており、当該中間軸６１には、第１中間プーリ６２と、これよりも小径の第２中間プーリ６３とが固定されている。そして、増圧用電動サーボモータ１１の出力軸に固定された駆動側プーリ１１ａと第１中間プーリ６２には、タイミングベルト６４が輪掛けされ、第２中間プーリ６３と第２プーリ４４には、タイミングベルト６５が輪掛けされている。これにより、駆動側プーリ１１ａと第２プーリ４４との間に２段の減速機構が配置される。このように、駆動側プーリ１１ａと第２プーリ４４との間に多段の減速機構を配置すると、比較的低出力の増圧用電動サーボモータ１１の使用が可能になるので、増圧用電動サーボモータ１１の回転イナーシャを低減でき、増圧用電動サーボモータ１１のフィードバック制御を安定かつ高精度に行うことができる。

ワンウェイクラッチ１２は、図８及び図９示すように、内輪５１と、外輪５２と、これら内輪５１及び外輪５２の間に揺動可能に配置された複数のカム５３と、カム５３を保持するリテーナ５４と、カム５３を一方向に付勢するばね部材５５とから主に構成されている。カム５３は、内輪５１及び外輪５２を特定の一方向に回転する場合において、内輪５１の回転速度が外輪５２の回転速度よりも高速であるときには、これら内輪５１及び外輪５２との係合が解除されて、外輪５２に対して内輪５１が空転する。また、このカム５３は、内輪５１の回転速度が外輪５２の回転速度よりも低速になったときには、内輪５１及び外輪５２に係合し、内輪５１と外輪５２とを前記特定の一方向に一体に回転させる。内輪５１は、ねじ軸５の外周に固定され、外輪５２は、第２プーリ４３の内周に固定される。本構成のワンウェイクラッチ１２は、構造が簡単で、しかも摩擦クラッチのように断続時に滑りをほとんど生じないので、長期間使用しても経時劣化しにくく、メンテナンスが容易で、ダイカストマシンの耐久性及び信頼性を高めることができる。

コントローラ１３は、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１に備えられたエンコーダ１０ｂ，１１ｂからの信号、操作パネル１３ａからの信号、ロードセルユニット２７からの信号及び位置センサ１７からの信号等を取り込み、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の起動タイミング、停止タイミング、加速条件、減速条件、回転速度及び回転トルクなど、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動制御全般を司る。なお、このコントローラ１３としては、ダイカストマシン全体の駆動制御を司るマシンコントローラを用いることもできる。

以下、上述のように構成された実施形態に係る電動射出装置１の動作につき、図１０を参照しながら説明する。以下の動作は、コントローラ１３から出力される指令信号に基づいて行われる。図１０（ａ）の横軸は時間であり、縦軸は衝撃緩衝装置３１を構成する弾性体３６の圧縮量である。図１０（ｂ）の横軸は時間であり、縦軸は射出用電動サーボモータ１０に備えられたエンコーダ１０ｂの出力値（実線）と、増圧用電動サーボモータ１１に備えられたエンコーダ１１ｂの出力値（破線）と、衝撃緩衝装置３１を構成する弾性体３６の圧縮量（点線）である。図１０（ｃ）の横軸は時間であり、縦軸は射出プランジャ９の速度（実線）と、ロードセルユニット２７にて検出された射出プランジャ９の射出推力（破線）と、緩衝装置３１を構成する弾性体３６の圧縮量（点線）である。図１０（ｄ）の横軸は時間であり、縦軸はエンコーダ１０ｂの出力値から算出されるナット体７の前後進位置（実線）と、位置センサ１７の出力値から算出される射出プランジャ９の前後進位置（破線）である。図１０（ｅ）の横軸は時間であり、縦軸は射出用電動サーボモータ１０の出力トルク値（破線）と、増圧用電動サーボモータ１１の出力トルク値（実線）である。コントローラ１３は、図１０に示すように、時間の経過に沿って、低速射出工程、高速射出工程、増圧工程、突出し工程及び後退工程をこの順に実行する。また、高速射出工程の終了から突出し工程の開始までの間で、冷却工程を実行する。

図１０（ｂ）に示すように、ダイカストマシンが連続自動運転を実行している状態において、低速射出の開始タイミングに至ると、射出用電動サーボモータ１０が所定の回転方向に起動され、その回転速度が予め定められた低速射出用の回転速度に制御される。次いで高速射出の開始タイミングに至ると、射出用電動サーボモータ１０が増速され、その回転速度が予め定められた高速射出用の回転速度に制御される。射出用電動サーボモータ１０の回転は、駆動側プーリ１０ａ、タイミングベルト４５及び第１プーリ４３を介してねじ軸５に伝達され、ねじ軸５を低速射出時の回転速度及び高速射出時の回転速度で回転駆動する。ねじ軸５が回転駆動されると、ねじ軸５に螺合されたナット体７が前進駆動され、図１０（ｃ）に示すように、ナット体７と衝撃緩衝装置３１及び連結体８を介して連結された射出プランジャ９が、所定の低速射出時の前進速度及び高速射出時の前進速度で前進駆動される。これにより、射出スリーブＩＳ内に供給された一定量の溶融金属が、図示しない金型キャビティ内に所定の射出速度で低速射出された後、所定の射出速度で高速射出される。

射出プランジャ９の前進により、射出スリーブＩＳ内の溶融金属が金型キャビティ内に射出されたとき、金型キャビティ内の溶融金属には、衝撃的なサージ圧が作用する。サージ圧が過大であると、製品にバリなどの成形不良が発生しやすくなる。本実施形態に係る電動射出装置１は、衝撃緩衝装置３１に備えられた弾性体３６でサージ圧を吸収する。即ち、高速射出工程において発生したサージ圧は、射出プランジャ９及び連結体８を介して衝撃緩衝装置３１の第２部材３５に伝達されるので、図１０（ａ）に示すように、第１部材３３と第２部材３５との間で弾性体３６が圧縮され、その弾性変形によってサージ圧が吸収される。よって、金型キャビティ内の溶融金属に過大なサージ圧が作用せず、良品の製造が可能になる。なお、本実施形態に係る衝撃緩衝装置３１は、ナット体７の外周に配置したので、衝撃緩衝装置３１とナット体７とを直列に配置した場合に比べて、電動射出装置１ひいては電動ダイカストマシンの全長を短縮することができる。

射出工程の終期に至ると、コントローラ１３は、図１０（ｂ）に示すように、射出用電動サーボモータ１０を減速制御し、最終的には射出用電動サーボモータ１０の回転を停止する。また、コントローラ１３は、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始する以前に、増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始し、その回転速度を予め定められて所定の回転速度に保持する。射出用電動サーボモータ１０の回転速度は減速制御によって漸減し、増圧用電動サーボモータ１１の回転速度は起動制御によって漸増するので、射出用電動サーボモータ１０の減速制御中に、射出用電動サーボモータ１０の回転速度と増圧用電動サーボモータ１１の回転速度は逆転する。

したがって、増圧用電動サーボモータ１１を起動した後においても、射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度の方が、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度よりも高速である場合には、ワンウェイクラッチ１２が空転し、増圧用電動サーボモータ１１の回転力はねじ軸５に伝達されない。よって、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１をこのような回転条件になるように駆動制御することにより、射出工程中の低速射出工程及び高速射出工程が実行される。

この状態からさらに射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度が低下し、増圧用電動サーボモータ１１によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度よりも、射出用電動サーボモータ１０によって回転駆動されるねじ軸５の回転速度の方が低速になると、その段階で、ワンウェイクラッチ１２が自動的に接続状態に切り替わり、増圧用電動サーボモータ１１の回転力がねじ軸５に伝達される。この回転力は、ナット体７によって直進力に変換され、衝撃緩衝装置３１及び連結体８を介して射出プランジャ９に伝達される。この増圧用電動サーボモータ１１による動力補給により、図１０（ｃ）に示すように、金型キャビティ内の溶融金属に所要の増圧圧力が付与され、射出工程に引き続く増圧工程が実行される。これにより、鋳物巣などの成形不良を防止することができる。増圧工程中においては、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、弾性体３６が圧縮状態に保持される。

なお、上述の実施形態においては、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始する以前に増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、射出用電動サーボモータ１０の減速制御を開始すると同時、又はそれ以降に増圧用電動サーボモータ１１の起動を開始することもできる。

また、上述の実施形態においては、増圧用電動サーボモータ１１の駆動力で増圧工程におけるプランジャ９の推力を得る構成にしたが、図１０（ｅ）に示すように、射出用電動サーボモータ１０の駆動力及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動力の総和で、増圧工程におけるプランジャ９の推力を得る構成とすることもできる。

上述したように、増圧工程においては、弾性体３６が圧縮されるので、図１０（ｄ）に示すように、増圧工程における射出プランジャ９の初期位置からの前進量（前進位置）は、弾性体３６の圧縮量だけナット体７の初期位置からの前進量（前進位置）よりも少なくなる。増圧工程における射出プランジャ９の前進位置とナット体７の前進位置との差分Ｓは、弾性体３６の弾性率の大小によって変化する。即ち、弾性体３６の弾性率が経時的に劣化した場合には、差分Ｓは小さくなる方向に変化する。そして、弾性体３６の弾性率がある程度まで劣化すると、サージ圧を受けたときに衝撃緩衝装置３１を構成する第１部材３３と第２部材３５とが衝合するようになり、サージ圧の吸収が不可能になるか、不完全になる。

このような不都合を回避するため、実施形態に係るコントローラ１３は、弾性体３６のメンテナンスが必要となる差分Ｓの基準値を記憶しており、連続自動運転中に差分Ｓを繰り返し算出して、算出された差分Ｓが基準値に達しているか否かの判定を行っている。そして、算出された差分Ｓが基準値に達したと判定したときには、作業者に弾性体３６のメンテナンスが必要である旨のインフォメーションを自動的に発報する。これにより電動ダイカストマシンのオペレータは、弾性体３６がメンテナンス時期に至ったことを知ることができるので、不適切な状態での連続自動運転が継続されることがなく、良品を効率的に製造することができる。

突出し工程に至ると、コントロール１３は、図示しない型締装置を型開方向に駆動すると共に、図１０（ｂ）に示すように、射出用電動サーボモータ１０、或いは射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１をフィードバック制御して、図１０（ｃ）に示すように、射出プランジャ９を所定の突出し位置まで前進させ、その位置に停止させる。これにより、増圧工程時に圧縮されていた弾性体３６の復元力により、型開工程の開始時から射出プランジャ９によってビスケットに対して押出方向の圧力がかかり、型開動作にビスケット押出動作を追従させることができる。これにより、固定金型から製品を押し出すことができる。

突出し工程が終了して後退工程に至ると、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１が逆方向に駆動される。このとき、コントロール１３は、図１０（ｂ）に示すように、増圧用電動サーボモータ１１によるねじ軸５の回転速度が、射出用電動サーボモータ１０によるねじ軸５の回転速度よりも高速になるように、射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動を制御する。また、後退工程の終期においては、まず射出用電動サーボモータ１０の駆動を停止し、しかる後に増圧用電動サーボモータの駆動を停止して、射出プランジャを所定の初期位置に停止させる。これにより、後退工程において、ワンウェイクラッチ１２が接続状態に切り替わることを防止できるので、ナット体７及び射出プランジャ９を所定の初期位置に確実に停止させることができる。よって、所定の成形サイクルを安定に行うことができる。

なお、本発明の要旨は、突出し工程及び後退工程において、ワンウェイクラッチ１２が接続状態に切り替わないように射出用電動サーボモータ１０及び増圧用電動サーボモータ１１の駆動を制御することにあるのであって、他の構成に関しては、前記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。

例えば、前記実施形態においては、衝撃緩衝装置３１として、コイルばね等の弾性体３６を備えたものと用いたが、オイルダンパ、エアダンパ、ガススプリングを備えたものを用いることもできる。

本発明は、電動ダイカストマシンに備えられる電動射出装置に利用できる。

１ 電動射出装置
５ ねじ軸
７ ナット体
８ 連結体
９ 射出プランジャ
１０ 射出用電動サーボモータ
１１ 増圧用電動サーボモータ
１２ ワンウェイクラッチ
１３ コントローラ
２７ ロードセルユニット
３１ 衝撃緩衝装置
３６ 弾性体
４３ 第１プーリ
４４ 第２プーリ
４５，４６ タイミングベルト

Claims (4)

1. 軸受を介して固定部材に回転可能に保持されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺合され、前記ねじ軸の回転に伴って前後進駆動されるナット体と、当該ナット体に連結された射出プランジャと、前記ねじ軸を回転駆動する射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータと、前記ねじ軸と前記増圧用電動サーボモータとの間に設けられたワンウェイクラッチと、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御するコントローラとを備え、低速射出工程、高速射出工程、増圧工程、突出し工程及び後退工程を含む所定の工程を繰り返し実行して所要の成形品を製造する電動ダイカストマシンにおいて、
   前記ワンウェイクラッチは、前記射出プランジャを前進駆動する方向に前記ねじ軸を回転駆動する際に、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が高速である場合に空転し、前記増圧用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度よりも、前記射出用電動サーボモータによって回転駆動される前記ねじ軸の回転速度の方が低速になった場合に、前記増圧用電動サーボモータの回転力を前記ねじ軸に伝達するように取り付けられ、
   前記コントローラは、前記突出し工程において、予め設定された制御パターンに沿うように、前記射出用電動サーボモータ、或いは前記射出用電動サーボモータ及び前記増圧用電動サーボモータの駆動を制御して、前記射出プランジャを所定の突出し位置に停止させると共に、
   前記後退工程において、前記増圧用電動サーボモータによる前記ねじ軸の回転速度が、前記射出用電動サーボモータによる前記ねじ軸の回転速度よりも高速になるように、前記射出用電動サーボモータ及び増圧用電動サーボモータの駆動を制御し、前記射出プランジャを所定の初期位置に停止させることを特徴とする電動ダイカストマシン。
2. 前記射出プランジャを所定の初期位置に停止させる際、まず前記射出用電動サーボモータの駆動を停止し、しかる後に前記増圧用電動サーボモータの駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の電動ダイカストマシン。
3. 前記ワンウェイクラッチとして、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に揺動可能に配置された複数のカムを備え、前記内輪及び前記外輪を特定の一方向に回転する場合において、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも高速であるときには、前記内輪及び前記外輪に対する前記カムの係合が解除されて、前記外輪に対して前記内輪が空転し、前記内輪の回転速度が前記外輪の回転速度よりも低速であるときには、前記内輪及び前記外輪に前記カムが係合し、前記内輪と前記外輪が前記特定の一方向に回転するものを用いたことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の電動ダイカストマシン。
4. 前記増圧用電動サーボモータの出力軸と前記ねじ軸を、多段減速装置を介して連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ダイカストマシン。