WO2016072293A1 - 電動ダイカストマシン - Google Patents
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- WO2016072293A1 WO2016072293A1 PCT/JP2015/079948 JP2015079948W WO2016072293A1 WO 2016072293 A1 WO2016072293 A1 WO 2016072293A1 JP 2015079948 W JP2015079948 W JP 2015079948W WO 2016072293 A1 WO2016072293 A1 WO 2016072293A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/20—Accessories: Details
- B22D17/32—Controlling equipment
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
Definitions
- the present invention relates to an electric die casting machine, and more particularly to an impact buffering device for surge pressure prevention provided in an electric injection device that injects and fills molten metal into a mold cavity.
- Die-casting machine is required to inject and fill a certain amount of molten metal material such as Al alloy or Mg alloy into the mold cavity by driving the injection plunger provided in the injection device forward every shot. It is a molding machine that produces die-cast products with a shape. Die-casting machines also have a low-speed injection process, a high-speed injection process, and a pressure-increasing process (in the case of an injection molding machine, as with an injection molding machine that manufactures plastic products of the required shape by injecting and filling plastic materials into cavities. The molding material is injected and filled into the cavity through a pressure holding process.) The die casting machine has a feature that the injection speed in the high-speed injection process is about one digit faster than the injection molding machine. . For this reason, conventionally, a hydraulic die casting machine provided with a hydraulic injection device that drives an injection plunger by hydraulic pressure has been mainstream.
- the die casting machine equipped with the hydraulic injection device can drive the injection plunger at a high speed, but it has various problems such as large factory equipment, poor energy efficiency, and the inside of the molding factory is easily contaminated with oil and the working environment is poor. is there. For this reason, in recent years, an electric die casting machine having an electric injection device without such a defect has been proposed (for example, see Patent Document 1).
- an electric die-casting machine a screw shaft that is rotatably held, a nut body that is screwed to the screw shaft and is driven forward and backward according to the rotational drive of the screw shaft, and a nut body
- An injection plunger that is driven back and forth in conjunction with the forward and backward movement, a guide bar that guides the nut body and the injection plunger in the forward and backward direction, an electric servomotor for injection and an electric servomotor for pressure increase that rotationally drives the screw shaft,
- Proposed an electric injection device including a shock absorber that absorbs surge pressure by elastically deforming an elastic member such as a coil spring in response to surge pressure acting on an injection plunger (for example, a patent) (Refer to the abstract of Reference 1.)
- the electric die casting machine of this configuration is equipped with an impact buffer that absorbs surge pressure by elastically deforming the elastic member.
- the surge pressure can be suppressed with a relatively simple configuration, and molding defects such as burrs can be prevented. Occurrence can be reliably prevented.
- the electric die casting machine of this configuration has the nut body, the guide bar, and the shock absorber arranged in parallel, so compared to the case where the surge pressure prevention device is arranged in series between the nut body and the injection plunger, The total length of the electric injection device and thus the electric die casting machine can be reduced.
- the shock absorbing device described in Patent Document 1 absorbs the surge pressure by converting it into the elastic energy of the elastic member, the elastic member is likely to vibrate when subjected to the surge pressure, and the generated vibration. Has a characteristic that it is not easily attenuated.
- the electric die casting machine described in Patent Document 1 is configured to automatically transmit the driving force of the electric servo motor for pressure increase to the screw shaft via the one-way clutch at the time of pressure increase. If the elastic member continues to vibrate at the time of shifting to, an impact force is generated between the one-way clutch and the screw shaft. For this reason, the shock absorber described in Patent Document 1 has problems such as increased vibration and noise, a smooth transition from the injection process to the pressure increasing process, and a shortened life of the one-way clutch and screw shaft. It is feared that this will occur.
- the present invention has been made in order to solve such problems of the prior art, and its purpose is to suppress the vibration of the shock absorbing device, and to make a smooth transition from the injection process to the pressure-increasing process.
- Another object of the present invention is to provide an electric die casting machine excellent in quietness.
- the present invention provides a screw shaft that is rotatably held, a nut body that is screwed to the screw shaft, and that is driven forward and backward according to the rotational drive of the screw shaft, and the nut body
- An injection plunger that is driven forward and backward in conjunction with the forward and backward movement of the motor, a guide bar that guides the nut body and the injection plunger in the forward and backward movement direction, an electric servo motor for injection that rotates the screw shaft, and an electric motor for pressure increase
- a servo motor a one-way clutch provided between the screw shaft and the pressure-increasing electric servo motor, and an impact shock absorber that absorbs surge pressure acting on the injection plunger.
- An elastic member that is elastically deformed by receiving a surge pressure acting on the plunger and a hydraulic damper device that absorbs vibration of the elastic member are provided.
- the vibration of the elastic member can be quickly damped by the damper effect of the hydraulic damper device. Therefore, at the time of the transition from the injection process to the pressure increasing process, the impact force caused by the vibration of the elastic member does not act between the one-way clutch and the screw shaft, and the transition from the injection process to the pressure increasing process is performed smoothly. Can do. Further, since the impact force does not act on the one-way clutch, it is possible to prevent the one-way clutch and the screw shaft from being damaged.
- the hydraulic damper device includes a check valve with an orifice in a sealed space in which hydraulic oil is sealed, and the check valve is formed of the elastic member.
- the flow rate of the working oil flowing in the sealed space is switched to a large flow rate during compression, and the flow rate of the working oil flowing in the sealed space is switched to a small flow rate when the elastic member is extended.
- the shock absorbing device holds the elastic member and an end of the elastic member and moves in a direction approaching or separating according to elastic deformation of the elastic member.
- the hydraulic damper device has a first member and a second member combined so as to be possible, and the hydraulic damper device slides on the cylinder portion through the sealed space and the cylinder portion in which the sealed space is formed.
- the present invention is characterized in that, in the electric die casting machine having the above-described configuration, the elastic member and the sliding shaft are arranged on an outer peripheral portion of the nut body.
- the elastic member and the sliding shaft can be arranged in parallel with the nut body, the electric injection device, and thus the total length of the electric die casting machine, can be increased as compared with the case where the elastic member and the sliding shaft are arranged in series with the nut body. Can be small.
- the present invention is characterized in that, in the electric die casting machine having the above-described configuration, the first member and the second member are slidably connected to the guide bar.
- the shock absorber can be operated only in the direction along the guide bar, so that the operation of the shock absorber can be stabilized.
- the electric die casting machine of the present invention is equipped with a hydraulic damper device in the shock absorbing device for absorbing surge pressure, so that the vibration of the elastic member can be quickly damped, and the transition from the injection process to the pressure increasing process is smooth. Can be done. In addition, the vibration and noise of the device can be suppressed, and damage to the one-way clutch and the screw shaft can be prevented.
- the electric die casting machine includes an electric injection device 1 shown in FIGS. 1 and 2.
- the electric injection device 1 of this example rotates to the first and second holding plates 2 and 4 and the first holding plate 2 which are arranged to face each other at a predetermined interval.
- the screw shaft 5 that can be held, the guide bar 6 fixed at both ends to the first and second holding plates 2, 4, and the screw shaft 5 are screwed together, and the screw shaft 5 is rotationally driven to guide the screw shaft 5.
- a nut body 7 that is driven back and forth along the bar 6, a cylindrical connecting body 8 having one end fixed to the tip of the nut body 7, and an injection plunger 9 having one end fixed to the tip of the connecting body 8.
- An impact buffering device 10 that suppresses surge pressure acting on the injection plunger 9, an injection electric servomotor 11 and a pressure-increasing electric servomotor 12 that rotationally drive the screw shaft 5, and a screw shaft 5 and a pressure-increasing electric servomotor.
- Reference numeral CF in the figure indicates a C frame that connects the injection device 1 and the fixed die plate DP of the mold clamping device, and the C frame CF uses bolts 16 as shown in FIG. It is fixed to the end face of the second holding plate 4 and the end face of the fixed die plate DP. Further, the distal end portion of the injection plunger 9 is disposed in an injection sleeve IS formed on the fixed die plate DP.
- the first and second holding plates 2 and 4 are assembled together by a fixing member 17 and fixed on a frame of an electric die casting machine (not shown). Both ends of the guide bar 6 are fastened to the first and second holding plates 2 and 4 with bolts 18.
- illustration is abbreviate
- a hollow cylindrical stepped boss 21 is formed at the center of the first holding plate 2, and a load cell unit 22 and a bearing holder 23 are accommodated in the stepped boss 21.
- the load cell unit 22 is housed in the stepped boss 21 so that one end thereof is in contact with a stopper 21 a formed at one end of the stepped boss 21.
- the bearing holder 23 is slidably accommodated in the stepped boss 21, and one end surface thereof is brought into contact with the other end of the load cell unit 22. Therefore, the load cell unit 22 can detect the injection pressure, surge pressure and pressure increase acting on the injection plunger 9 from the pressing force acting between the bearing holder 23 and the stopper 21a. This will be described in more detail in the operation explanation column of the electric injection device 1.
- the screw shaft 5 is rotatably held by the first holding plate 2 via an angular bearing (bearing) 24 and a bearing (bearing) 25 attached to the inner surface of the bearing holder 23.
- a screw shaft 5 and a through-hole 4a of the connecting body 8 are opened at the center of the second holding plate 4 to enable the injection plunger 9 to operate.
- an impact buffer 10 for suppressing surge pressure is provided on the outer peripheral portion of the nut body 7.
- the shock absorbing device 10 of this example is fastened to the coupling body 8 using the first member 33 fastened to the nut body 7 using the bolt 32 and the bolt 34.
- the first member 33 and the second member 35 are formed in a substantially square front shape, and a nut body through hole 40 for penetrating the nut body 7 is opened in the center. ing.
- a plurality of (10 in the example of FIG. 3) elastic member accommodation holes 41 are formed substantially equally around the inner nut body through hole 40.
- a guide bar through hole 42 for penetrating the guide bar 6 is opened at a diagonal position in the left-right direction via the nut body through hole 40, and a slide bearing ( Metal) 43 is provided.
- a through-hole 44 for a connecting bolt that connects the first member 33 and the second member 35 is opened at a diagonal position in the vertical direction via the nut body through-hole 40 of the second member 35.
- a slide shaft through hole 45 penetrating a slide shaft 54 provided in a hydraulic damper device 37 described later is opened at a position corresponding to the first member 33.
- the hydraulic damper device 37 is disposed concentrically with the connecting bolt through hole 44 and the sliding shaft through hole 45, and is fixed to the outer surface of the first member 33 using a bolt 46.
- the hydraulic damper device 37 includes a cylindrical cylinder portion 51, first and second cover plates 52 and 53 attached to both ends of the cylinder portion 51, and a cover plate. It has the sliding shaft 54 attached to the center part of 52,53 so that sliding is possible, and the inside of the sealed space 55 formed of these each member is filled with hydraulic oil.
- Reference numeral 56 in the figure indicates a blind plug that is closed after the sealed space 55 is filled with hydraulic oil.
- Reference numerals 57 and 58 in the drawing denote seal members disposed between the cover plates 53 and 54 and the sliding shaft 54.
- the sliding shaft 54 is formed with a piston portion 59 having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the cylinder portion 51.
- a large-diameter check valve housing hole 60 In the thickness direction of the piston portion 59, a large-diameter check valve housing hole 60, The hydraulic oil circulation hole 61 having a smaller diameter than this is formed concentrically.
- a valve seat 62 is formed at the periphery of the opening end of the hydraulic oil circulation hole 61 on the check valve storage hole 60 side, and the check valve 63 is stored in the check valve storage hole 60.
- an O-ring 64 is provided on the outer peripheral surface of the piston part 59 to maintain airtightness with the cylinder part 51.
- a screw hole 54a is formed at the tip of the sliding shaft 54 as shown in FIG.
- the check valve 63 is formed with a large-diameter spring member accommodating portion 71 and a flow path forming portion 72 having a smaller diameter than the spring member accommodating portion 71.
- a first hydraulic fluid passage 74 whose one end communicates with the internal space 73 of the spring member storage portion 71 is formed in a portion extending over the path formation portion 72.
- a small-diameter second hydraulic oil passage 75 communicating with the first hydraulic oil passage 74 is established at the center of the tip of the passage formation portion 72, and the first hydraulic oil is formed on the peripheral surface of the passage formation portion 72.
- a third hydraulic fluid passage 76 having a diameter larger than that of the second hydraulic fluid passage 75 and communicating with the passage 74 is established.
- a spring member 77 such as a coil spring is housed in the spring member housing portion 71.
- the spring member 77 is stably held by a spring pressing member 65 disposed in front of the piston portion 59.
- the spring pressing member 65 is attached to the piston portion 59 using a bolt 66.
- a fourth hydraulic fluid passage 67 is opened in a portion corresponding to the first hydraulic fluid passage 74 of the spring pressing member 65.
- the diameter of the second hydraulic fluid passage 75 is set to an appropriate size that can limit the extension speed when the elastic member 36 that has been compressed by receiving the surge pressure expands as the surge pressure decreases.
- the diameter of the third hydraulic fluid passage 76 is formed to a sufficient size that does not inhibit the absorption of surge pressure by the elastic member 36.
- the sliding shaft 54 is disposed on the foremost side (the injection plunger 9 side) of the sealed space 55 in a steady state where no surge pressure is applied to the injection plunger 9.
- the check valve 63 is in contact with the valve seat 62 by the elastic force of the spring member 77. The operation of the hydraulic damper device 37 will be described later.
- the first member 33 penetrates the nut body 7 into the nut body through hole 40 and penetrates the guide bar 6 into the guide bar through hole 42.
- the bolt 32 is used to fasten the nut body 7. Therefore, the first member 33 also has a function as a guide member that moves the nut body 7 along the guide bar 6 when the screw shaft 5 is rotationally driven.
- the second member 35 is fastened to the connecting body 8 using the bolts 34 in a state where the nut body 7 passes through the nut body through hole 40 and the guide bar 6 passes through the guide bar through hole 42. The Therefore, the second member 35 transmits the forward and backward movement of the nut body 7 to the injection plunger 9 via the connecting body 8 and moves the injection plunger 9 along the guide bar 6. It also has the function as
- the elastic member 36 is accommodated in the elastic member accommodation hole 41 formed in the first member 33 and the elastic member accommodation hole 41 formed in the second member 35, respectively.
- the connection bolt 47 penetrated through the connection bolt through hole 44 is screwed into the screw hole 54 a formed in the end surface of the sliding shaft 54.
- the elastic member 36 is applied with a compressive force equal to or slightly larger (for example, 1.05 to 1.1 times) than the molten metal pressure when switching from the injection process to the pressure increasing process. It is accommodated between the first member 33 and the second member 35.
- the elastic member 36 does not shrink during the injection process, and a required injection pressure can be applied to the molten metal.
- the first member 33 and the second member 35 are combined at a predetermined interval that does not come into close contact when subjected to surge pressure. Thereby, the surge pressure can be absorbed.
- the compressive force applied to the elastic member 36 is performed by adjusting the tightening amount of the connecting bolt 47 with respect to the sliding shaft 54.
- a first pulley 81 is attached slightly inside the tip of the screw shaft 5, and a second pulley 82 is attached to the most distal portion of the screw shaft 5 via a one-way clutch 13. It is attached.
- the first pulley 81 transmits the rotational force of the electric servomotor 11 for injection to the screw shaft 5, and the timing belt 83 is interposed between the first pulley 81 and the driving pulley 11 a fixed to the output shaft of the electric servomotor 11 for injection. Is hung.
- the second pulley 82 transmits the rotational force of the pressure-increasing electric servomotor 12 to the screw shaft 5, and is connected to the drive-side pulley 12a fixed to the output shaft of the pressure-increasing electric servomotor 12.
- the timing belt 84 is looped.
- the one-way clutch 13 holds an inner ring 91, an outer ring 92, a plurality of cams 93 that are swingably disposed between the inner ring 91 and the outer ring 92, and the cam 93. It is mainly composed of a retainer 94 and a spring member 95 that urges the cam 93 in one direction.
- the cam 93 is disengaged from the inner ring 91 and the outer ring 92 when the rotation speed of the inner ring 91 is higher than the rotation speed of the outer ring 92.
- the inner ring 91 idles with respect to the outer ring 92.
- the cam 93 is engaged with the inner ring 91 and the outer ring 92 when the rotation speed of the inner ring 91 becomes lower than the rotation speed of the outer ring 92, and the inner ring 91 and the outer ring 92 are integrated in the one specific direction.
- Rotate to The inner ring 91 is fixed to the outer periphery of the screw shaft 5, and the outer ring 92 is fixed to the inner periphery of the second pulley 43.
- the lubrication device 14 is for lubricating the one-way clutch 13, and as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8, a main body 101 and a hollow rotating shaft 103 that is rotatably held by the main body 101 via a bearing 102. And an oil supply pipe 104 which is disposed in the rotating shaft 103 and has one end fixed to the main body 101.
- an oil supply port 105 and an oil discharge port 106, an oil supply passage 107 reaching the oil supply pipe 104 from the oil supply port 105, and an oil discharge passage 108 reaching the oil discharge port 106 from the one-way clutch 13 are formed. .
- a lubricating oil introduction hole 109 that guides the lubricating oil in the oil supply passage 107 into the oil supply pipe 104 is opened at the end of the oil supply pipe 104 on the oil supply port 105 side.
- an oil supply hose 110 is connected to the oil supply port 105, and an oil discharge hose 111 is connected to the oil discharge port 106.
- a lubrication pump (not shown) is connected to the oil supply hose 110 to pump up the lubricant from the lubricant tank and supply it to the lubrication device 14.
- the lubrication device 14 is attached to a lubrication device mounting plate 112 provided on the end surface of the second pulley 82. As shown in FIG. 8, the lubrication device 14 is attached to the lubrication device mounting plate 112 by tightening a male screw 103 a formed at the tip of the rotating shaft 103 to a female screw 112 a formed on the lubrication device mounting plate 112. be able to. At this time, the distal end portion of the oil supply pipe 104 is disposed in the inner ring 91 of the one-way clutch 13.
- the lubrication device 14 Since the lubrication device 14 according to the embodiment is configured as described above, even if the second pulley 82, the lubrication device mounting plate 112, and the rotation shaft 103 rotate in accordance with the rotation drive of the pressure-increasing electric servomotor 12.
- the main body 101, the oil supply hose 110, and the oil discharge hose 111 do not rotate, and the one-way clutch 13 can be lubricated stably.
- the controller 15 activates the pump when the pressure increasing electric servo motor 12 is driven, and supplies the lubricating oil in a lubricating oil tank (not shown) to the lubricating device 14.
- the lubricating oil introduced into the lubricating device 14 from the oil supply port 105 is supplied to the one-way clutch 13 through the oil supply passage 107, the lubricant introduction hole 109, and the oil supply pipe 104.
- the lubricating oil that has lubricated the one-way clutch 13 is guided to the oil discharge port 106 through the gap between the rotating shaft 103 and the oil supply pipe 104 and the oil discharge passage 108.
- the controller 15 takes in the signals from the encoders 11b and 12b provided in the electric servomotor 11 for injection and the electric servomotor 12 for pressure increase, the signal from the load cell unit 22, and the like, and the electric servomotor 11 for injection and the electric servo for pressure increase. It governs the overall drive control of the electric servomotor 11 for injection and the electric servomotor 12 for pressure increase, such as the start timing, stop timing, acceleration conditions, deceleration conditions, rotational speed and rotational torque of the motor 12.
- the controller 15 may be a machine controller that controls the drive of the entire die casting machine.
- the injection electric servo motor 11 When the low-speed injection start timing is reached in a state where the die casting machine is performing continuous automatic operation, the injection electric servo motor 11 is activated in a predetermined rotation direction, and the rotation speed is set for a predetermined low-speed injection. Controlled by rotation speed. Next, when the high-speed injection start timing is reached, the injection electric servomotor 11 is increased in speed, and the rotation speed is controlled to a predetermined high-speed injection rotation speed. The rotation of the electric servomotor 11 for injection is transmitted to the screw shaft 5 via the driving pulley 11a, the timing belt 83, and the first pulley 81, and the screw shaft 5 is rotated at a low speed and at a high speed. To rotate.
- the screw shaft 5 When the screw shaft 5 is rotationally driven, the nut body 7 screwed to the screw shaft 5 is driven forward, and the injection plunger 9 connected to the nut body 7 via the shock absorbing device 10 and the connecting body 8 Are driven forward at a forward speed during low-speed injection and at a forward speed during high-speed injection.
- a fixed amount of molten metal supplied into the injection sleeve IS is injected at a low speed into a cavity of a mold (not shown) at a predetermined injection speed, and then is injected at a high speed at a predetermined injection speed.
- the electric injection device 1 absorbs surge pressure by the elastic member 36 provided in the shock absorbing device 10. That is, since the surge pressure generated in the high-speed injection process is transmitted to the second member 35 of the shock absorbing device 10 via the injection plunger 9 and the connecting body 8, between the first member 33 and the second member 35. The elastic member 36 is compressed, and surge pressure is absorbed by the elastic deformation.
- the sliding shaft 54 of the hydraulic damper device 37 is disposed at the foremost side of the sealed space 55 and is checked.
- the valve 63 is in contact with the valve seat 62 by the elastic force of the spring member 77. From this state, when a surge pressure is applied to the injection plunger 9, the elastic member 36 is compressed and the second member 35 is displaced toward the first member 33, and the sliding shaft 54 of the hydraulic damper device 37 is moved into the sealed space 55. Pushed in the depth direction.
- the check valve 63 receives the pressure of the hydraulic oil filled in the right side portion of the sealed space 55 and resists the elastic force of the spring member 77 toward the front side (injection plunger 9 side) of the hydraulic damper device 37.
- the check valve 63 since the check valve 63 is separated from the valve seat 62, the hydraulic oil in the right side portion of the sealed space 55 is placed between the valve seat 62 and the check valve 63, the large third hydraulic oil passage 76, the first hydraulic oil. It flows into the left side portion of the sealed space 55 through the flow path 74, the internal space 73 of the spring member storage portion, and the fourth hydraulic oil flow path 67. Therefore, the elastic member 36 is compressed without being affected by the hydraulic damper device 37.
- the surge pressure is absorbed, so that an excessive surge pressure does not act on the molten metal in the cavity, and a sound die-cast product having no burrs or the like is manufactured.
- the shock absorbing device 10 according to the present embodiment is arranged on the outer periphery of the nut body 7, the electric injection device 1 and thus the electric die casting machine are compared with the case where the shock absorbing device 10 and the nut body 7 are arranged in series. Can be shortened.
- the elastic member 36 expands as the surge pressure decreases and tries to return to the original state.
- the second member 35 is displaced in a direction away from the first member 33, so that the sliding shaft 54 of the hydraulic damper device 37 also moves to the front side of the sealed space 55.
- the check valve 63 moves to the depth side of the hydraulic damper device 37 by the pressure of the hydraulic oil filled in the left side portion of the sealed space 55 and the elastic force of the spring member 77.
- the check valve 63 is pressed against the valve seat 62, so that the hydraulic oil in the left side portion of the sealed space 55 flows into the fourth hydraulic oil passage 67, the internal space 73 of the spring member storage portion, and the first hydraulic oil passage 74. And flows into the right side of the sealed space 55 through the second hydraulic oil passage 75 having a small diameter. Therefore, due to the damper effect of the hydraulic damper device 37, the extension speed of the elastic member 36 is slower than when the hydraulic damper device 37 is not provided. Therefore, in the shock absorbing device 10 according to the embodiment including the hydraulic damper device 37, as shown in FIG. 9, the elastic member 36 does not vibrate unlike the conventional shock absorbing device that does not include the hydraulic damper device 37.
- the controller 15 controls the injection electric servomotor 11 to be decelerated, and finally stops the rotation of the injection electric servomotor 11. Further, the controller 15 starts activation of the pressure-increasing electric servomotor 12 before starting the deceleration control of the injection electric servomotor 11, and maintains the rotation speed at a predetermined rotation speed. Since the rotation speed of the injection electric servomotor 11 is gradually reduced by the deceleration control and the rotation speed of the pressure increase electric servomotor 12 is gradually increased by the start control, the injection electric servomotor is controlled during the deceleration control of the injection electric servomotor 11. The rotation speed of 11 and the rotation speed of the pressure increasing electric servo motor 12 are reversed.
- the rotational speed of the screw shaft 5 that is rotationally driven by the injection electric servomotor 11 is higher than the screw shaft 5 that is rotationally driven by the pressure-increasing electric servomotor 12.
- the rotational speed is higher than the rotational speed of the one-way clutch 13, the one-way clutch 13 idles and the rotational force of the pressure-increasing electric servomotor 12 is not transmitted to the screw shaft 5. Therefore, by driving and controlling the electric servomotor 11 for injection, the low speed injection process and the high speed injection process during the injection process are executed.
- the rotational speed of the screw shaft 5 that is rotationally driven by the electric servomotor 11 for injection is further reduced, and the electric servomotor for injection is faster than the rotational speed of the screw shaft 5 that is rotationally driven by the electric servomotor 12 for pressure increase.
- the one-way clutch 13 is automatically switched to the connected state at that stage, and the rotational force of the electric servomotor 12 for pressure increase is transmitted to the screw shaft 5. Is done.
- the rotational force is converted into a straight force by the nut body 7 and transmitted to the injection plunger 9 via the impact buffering device 10 and the connecting body 8.
- the vibration of the elastic member 36 provided in the shock absorbing device 10 is attenuated and suppressed by the hydraulic damper device 37, so that the pressure is increased from the injection step.
- the impact force caused by the vibration of the elastic member 36 does not act between the one-way clutch 13 and the screw shaft 5, and the transition from the injection process to the pressure increasing process can be performed smoothly.
- an impact force does not act between the one-way clutch 13 and the screw shaft 5, damage to the one-way clutch 13 and the screw shaft 5 can be prevented, and the quietness of the electric injection device 1 can be improved.
- the lubrication device 14 for lubricating the one-way clutch 13 is provided, the life of the one-way clutch 13 can be extended from this point.
- the start-up of the boosting electric servomotor 12 is started before the deceleration control of the injection electric servomotor 11 is started.
- the present invention is not limited, and the start-up of the pressure-increasing electric servomotor 12 can be started at the same time as or after the deceleration control of the injection electric servomotor 11 is started.
- the low-speed injection pressure, the high-speed injection pressure, the surge pressure, and the boost pressure acting on the injection plunger 9 in each of the low-speed injection process, the high-speed injection process, and the pressure increase process are the injection plunger 9, the coupling body 8, the shock absorber 10, and the nut. It is transmitted to the load cell unit 22 through the body 7, the screw shaft 5 and the bearing holder 23. Therefore, distortion corresponding to the low-speed injection pressure, high-speed injection pressure, surge pressure, and pressure increase occurs in the measurement unit of the load cell unit 22, and an electric signal corresponding to the amount of distortion is output from the strain gauge. By taking the signal into the controller 15, it is possible to monitor the low speed injection pressure, the high speed injection pressure, the surge pressure, and the pressure increase pressure.
- the load cell unit 22 is arranged on the outer periphery of the screw shaft 5, so that the electric injection device 1 and the electric die casting machine are compared with the case where the load cell unit 22 and the screw shaft 5 are arranged in series.
- the overall length can be shortened.
- a mold opening / closing electric servo motor (not shown) is driven and the mold opening process is executed, the restoring force of the elastic member 36 compressed during the pressure increasing process, The pressure in the extrusion direction is applied to the biscuit by the injection plunger 9 from the start of the mold opening process, and the biscuit extrusion operation can follow the mold opening operation.
- the injection electric servomotor 11 is driven in reverse to return the nut body 7 to the original position. Accordingly, the connecting body 8 and the injection plunger 9 also return to the original positions.
- the gist of the present invention resides in that the shock absorber 10 is provided with the hydraulic damper device 37, and other configurations are not limited to the above-described embodiment, and the design may be changed as appropriate.
- Can do for example, a plurality of injection electric servomotors 11 may be provided, and the rotational force of each injection electric servomotor 11 may be transmitted to the screw shaft 5 via a plurality of timing belts.
- the rotational force of the electric servo motor 12 for pressure increase can be transmitted to the screw shaft 5 via a multistage reduction mechanism. According to each of these modifications, a high injection pressure and a boost pressure can be generated using the low output electric servomotor 11 for injection and the electric servomotor 12 for pressure increase. Can get the machine.
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Abstract
ダイカストマシンの電動射出装置１に、回転可能に保持されたねじ軸５と、ねじ軸５に螺合されたナット体７と、ナット体７の前後進に連動して前後進駆動される射出プランジャ９と、ねじ軸５を回転駆動する射出用電動サーボモータ１１及び増圧用電動サーボモータ１２と、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１２との間に設けられたワンウェイクラッチ１３と、射出プランジャ９に作用するサージ圧を吸収する衝撃緩衝装置１０を備え、衝撃緩衝装置１０は、射出プランジャ９に作用するサージ圧を受けて弾性変形する弾性部材３６と、弾性部材３６の振動を吸収する油圧式ダンパ装置３７を含む。
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金属溶湯を射出・充填する電動射出装置に備えられるサージ圧防止用の衝撃緩衝装置に関する。
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金型のキャビティ内に射出・充填して、所要形状のダイカスト製品を製造する成形機である。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プラスチック製品を製造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、油圧射出装置を備えた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１参照。）。
本願の出願人は、先に、電動ダイカストマシンとして、回転可能に保持されたねじ軸と、ねじ軸に螺合され、ねじ軸の回転駆動に応じて前後進駆動されるナット体と、ナット体の前後進に連動して前後進駆動される射出プランジャと、ナット体及び射出プランジャを前後進方向に案内するガイドバーと、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を含んで構成される電動射出装置に、射出プランジャに作用するサージ圧を受けてコイルばね等の弾性部材を弾性変形させ、サージ圧を吸収する衝撃緩衝装置を備えたものを提案した（例えば特許文献１の要約書参照。）。本構成の電動ダイカストマシンは、弾性部材を弾性変形させることによりサージ圧を吸収する衝撃緩衝装置を備えたので、比較的簡単な構成でサージ圧を抑制することができ、バリ等の成形不良の発生を確実に防止することができる。また、本構成の電動ダイカストマシンは、ナット体とガイドバーと衝撃緩衝装置とを並列に配置したので、ナット体と射出プランジャとの間にサージ圧防止装置を直列に配置する場合に比べて、電動射出装置ひいては電動ダイカストマシンの全長を小さくすることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の衝撃緩衝装置は、サージ圧を弾性部材の弾性エネルギに変換して吸収するものであるので、サージ圧を受けたときに弾性部材に振動が生じやすく、発生した振動が容易に減衰しないという特性を有する。特許文献１に記載の電動ダイカストマシンは、増圧時に増圧用電動サーボモータの駆動力を、ワンウェイクラッチを介して自動的にねじ軸に伝達する構成になっているので、射出工程から増圧工程への移行時に弾性部材の振動が継続していると、ワンウェイクラッチとねじ軸との間に衝撃力が発生する。このため、特許文献１に記載の衝撃緩衝装置は、振動・騒音が大きくなる、射出工程から増圧工程への移行が円滑に行われない、ワンウェイクラッチ及びねじ軸の寿命が短くなる等の問題を生じることが懸念される。
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、衝撃緩衝装置の振動を抑制でき、かつ射出工程から増圧工程に円滑に移行可能で耐久性及び静粛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、回転可能に保持されたねじ軸と、前記ねじ軸に螺合され、前記ねじ軸の回転駆動に応じて前後進駆動されるナット体と、前記ナット体の前後進に連動して前後進駆動される射出プランジャと、前記ナット体及び前記射出プランジャを前後進方向に案内するガイドバーと、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、前記射出プランジャに作用するサージ圧を吸収する衝撃緩衝装置を備え、前記衝撃緩衝装置は、前記射出プランジャに作用するサージ圧を受けて弾性変形する弾性部材と、前記弾性部材の振動を吸収する油圧式ダンパ装置とを備えたことを特徴とする。
本構成によると、衝撃緩衝装置に油圧式ダンパ装置を付設したので、弾性部材の振動を油圧式ダンパ装置のダンパ効果によって速やかに減衰させることができる。よって、射出工程から増圧工程への移行時に、弾性部材の振動に起因する衝撃力がワンウェイクラッチとねじ軸との間に作用せず、射出工程から増圧工程への移行を円滑に行うことができる。また、ワンウェイクラッチに衝撃力が作用しないことから、ワンウェイクラッチやねじ軸の損傷を防止することができる。
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、前記油圧式ダンパ装置は、作動油が封入された密閉空間内にオリフィス付きのチェック弁を内蔵しており、前記チェック弁は、前記弾性部材の圧縮時には前記密閉空間内を流れる作動油の流量を大流量に切り換え、前記弾性部材の伸長時には前記密閉空間内を流れる作動油の流量を小流量に切り換えることを特徴とする。
本構成によると、弾性部材の圧縮時には密閉空間内を流れる作動油の流量が大流量に切り換えられるので、弾性部材の圧縮によるサージ圧の抑制効果を発揮することができる。また、弾性部材の伸長時には密閉空間内を流れる作動油の流量が小流量に切り換えられるので、弾性部材の伸長速度を密閉空間内を流れる作動油の流量で規制できる。これにより、サージ圧の抑制効果を低下することなく、弾性部材の振動を防止できる。
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、前記衝撃緩衝装置は、前記弾性部材と、前記弾性部材の端部を保持し、前記弾性部材の弾性変形に応じて接近又は離隔する方向に移動可能であるように組み合わされた第１部材及び第２部材を有し、前記油圧式ダンパ装置は、前記密閉空間が形成されたシリンダ部と、前記密閉空間を貫通して前記シリンダ部に摺動自在に取り付けられた摺動軸と、前記摺動軸に形成された作動油流通孔及び当該作動油流通孔の周縁部に形成された弁座と、先端が前記弁座に弾接される前記チェック弁とを有し、前記シリンダ部を前記第１部材の端面に取り付け、前記摺動軸の一端を前記第２部材に連結したことを特徴とする。
本構成によると、射出プランジャにサージ圧が作用した場合、弾性部材が圧縮されて第２部材が第１部材に接近する方向に移動するので、その変位が摺動軸に伝達されて、チェック弁の先端が弁座から離れる。これにより、密閉空間内を流れる作動油の流量が大流量に切り換えられるので、弾性部材は油圧式ダンパ装置の影響を受けることなく圧縮可能であり、弾性部材の圧縮によるサージ圧の抑制効果が発揮される。これに対してサージ圧の減少に伴って弾性部材が伸長した場合には、第２部材が第１部材から離隔する方向に移動するので、その変位が摺動軸に伝達されてチェック弁の先端が弁座に押し付けられる。これにより、密閉空間内を流れる作動油の流量が小流量に切り換えられるので、弾性部材の伸長速度が油圧式ダンパ装置のダンパ効果によって抑制され、弾性部材の振動が抑制される。
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、前記弾性部材及び前記摺動軸を、前記ナット体の外周部に配置したことを特徴とする。
本構成によると、弾性部材及び摺動軸をナット体と並列に配置できるので、弾性部材及び摺動軸をナット体と直列に配置する場合に比べて、電動射出装置ひいては電動ダイカストマシンの全長を小さくすることができる。
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、前記第１部材及び前記第２部材を、前記ガイドバーに摺動自在に連結したことを特徴とする。
本構成によると、衝撃緩衝装置をガイドバーに沿う方向にのみ動作させることが可能になるので、衝撃緩衝装置の動作を安定化させることができる。
本発明の電動ダイカストマシンは、サージ圧吸収用の衝撃緩衝装置に油圧式ダンパ装置を備えたので、弾性部材の振動を速やかに減衰させることができ、射出工程から増圧工程への移行を円滑に行うことができる。また、機器の振動や騒音を抑制できて、ワンウェイクラッチやねじ軸の損傷を防止することができる。
以下、本発明に係る電動ダイカストマシンの実施形態を、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及び図２に示す電動射出装置１を備えている。これらの図から明らかなように、本例の電動射出装置１は、所定の間隔を隔てて対向に配置された第１及び第２の保持プレート２，４と、第１の保持プレート２に回転可能に保持されたねじ軸５と、第１及び第２の保持プレート２，４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、射出プランジャ９に作用するサージ圧を抑制する衝撃緩衝装置１０と、ねじ軸５を回転駆動する射出用電動サーボモータ１１及び増圧用電動サーボモータ１２と、ねじ軸５と増圧用電動サーボモータ１２との間に設けられたワンウェイクラッチ(One-way clutch)１３と、ワンウェイクラッチの潤滑装置１４と、射出用電動サーボモータ１１、増圧用電動サーボモータ１２及び潤滑装置１４の駆動を制御するコントローラ１５を備えている。なお、図中の符号ＣＦ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ＣＦは、図２に示すように、ボルト１６を用いて第２保持プレート４の端面と固定ダイプレートＤＰの端面に固定される。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２に示すように、第１及び第２の保持プレート２、４は、固定部材１７により一体に組み立てられ、図示しない電動ダイカストマシンのフレーム上に固定される。これら第１及び第２の保持プレート２、４には、ガイドバー６の両端部がボルト１８をもって締結される。なお、図示は省略するが、保持プレート２、４及び固定部材１７の周囲は、作業者等の安全を図るため、保護カバーをもって覆われる。
第１保持プレート２の中央部には、中空円筒形の段付きボス２１が形成されており、該段付きボス２１内には、ロードセルユニット２２とベアリングホルダ２３とが収納されている。ロードセルユニット２２は、その一端が段付きボス２１の一端に形成されたストッパ２１ａに当接するようにして段付きボス２１内に収納される。一方、ベアリングホルダ２３は、段付きボス２１内に摺動可能に収納され、その一端面がロードセルユニット２２の他の一端に当接される。従って、ロードセルユニット２２は、ベアリングホルダ２３とストッパ２１ａとの間に作用する押圧力より、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を検出できる。これについては、電動射出装置１の動作説明欄においてより詳細に説明する。ねじ軸５は、ベアリングホルダ２３の内面に取り付けられたアンギュラベアリング（軸受）２４及びベアリング（軸受）２５を介して、第１保持プレート２に回転可能に保持される。第２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が開設されており、射出プランジャ９の動作を可能にしている。
ナット体７の外周部分には、図１及び図２に示すように、サージ圧抑制用の衝撃緩衝装置１０が備えられる。本例の衝撃緩衝装置１０は、図１、図３及び図４に示すように、ボルト３２を用いてナット体７に締結される第１部材３３と、ボルト３４を用いて連結体８に締結される第２部材３５と、第１部材３３と第２部材３５との間に設置されたコイルばねなどの弾性部材３６と、第１部材３３の端面に固定された油圧式ダンパ装置３７とから構成される。
図３に示すように、第１部材３３及び第２部材３５は、正面形状が略四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４０が開設されている。また、内面のナット体貫通孔４０の周囲には、複数個（図３の例では１０個）の弾性部材収容穴４１がほぼ等分に形成されている。さらに、ナット体貫通孔４０を介して左右方向の対角位置には、ガイドバー６を貫通するためのガイドバー貫通孔４２が開設され、該ガイドバー貫通孔４２の内面には、すべり軸受（メタル）４３が備えられている。加えて、第２部材３５のナット体貫通孔４０を介して上下方向の対角位置には、第１部材３３と第２部材３５を連結する連結ボルトの貫通孔４４が開設される。これに対して、第１部材３３のこれと対応する位置には、後に説明する油圧式ダンパ装置３７に備えられた摺動軸５４を貫通する摺動軸貫通孔４５が開設される。
図３に示すように、油圧式ダンパ装置３７は、連結ボルト貫通孔４４及び摺動軸貫通孔４５と同心に配置され、第１部材３３の外面にボルト４６を用いて固定される。油圧式ダンパ装置３７は、図５に拡大して示すように、円筒形のシリンダ部５１と、該シリンダ部５１の両端に取り付けられた第１及び第２の蓋板５２、５３と、蓋板５２、５３の中央部に摺動自在に取り付けられた摺動軸５４を有しており、これらの各部材によって形成される密閉空間５５内には、作動油が充填されている。図中の符号５６は、密閉空間５５内に作動油を充填した後に閉じられるめくら栓を示している。また、図中の符号５７、５８は、蓋板５３、５４と摺動軸５４との間に配置されたシール部材を示している。
摺動軸５４には、シリンダ部５１の内径よりも若干小さな外径を有するピストン部５９が形成されており、該ピストン部５９の厚さ方向には、大径のチェック弁収納孔６０と、これよりも小径の作動油流通孔６１とが同心に形成されている。作動油流通孔６１のチェック弁収納孔６０側の開口端の周縁部には弁座６２が形成され、チェック弁収納孔６０内にはチェック弁６３が収納される。また、ピストン部５９の外周面には、シリンダ部５１との間の気密を保つためのＯリング６４が備えられる。さらに、摺動軸５４の先端部には、図４に示すように、ねじ孔５４ａが形成される。
図５に示すように、チェック弁６３には、大径のばね部材収納部７１と、ばね部材収納部７１よりも小径の流路形成部７２が形成されており、ばね部材収納部７１から流路形成部７２にわたる部分には、一端がばね部材収納部７１の内部空間７３に連通する第１作動油流路７４が開設されている。流路形成部７２の先端中央部には、第１作動油流路７４に連通する小径の第２作動油流路７５が開設され、流路形成部７２の周面には、第１作動油流路７４に連通する、第２作動油流路７５よりも大径の第３作動油流路７６が開設されている。ばね部材収納部７１内には、コイルばね等のばね部材７７が収納される。ばね部材７７は、ピストン部５９の前方に配置されたばね押え部材６５により安定に保持される。ばね押え部材６５は、ボルト６６を用いてピストン部５９に取り付けられる。ばね押え部材６５の第１作動油流路７４に対応する部分には、第４作動油流路６７が開設される。なお、第２作動油流路７５の直径は、サージ圧を受けて圧縮された弾性部材３６がサージ圧の低下に伴って伸長する際に、その伸長速度を制限できる適度な大きさに設定される。これに対して、第３作動油流路７６の直径は、弾性部材３６によるサージ圧の吸収を阻害しない十分な大きさに形成される。
本例の油圧式ダンパ装置３７は、射出プランジャ９にサージ圧が作用していない定常状態において、摺動軸５４が密閉空間５５の最も前方側（射出プランジャ９側）に配置されている。また、この状態においては、チェック弁６３がばね部材７７の弾性力により弁座６２に当接されている。油圧式ダンパ装置３７の動作については後に説明する。
図１、図２及び図４に示すように、第１部材３３は、ナット体貫通孔４０内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４２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４０内にナット体７を貫通し、かつガイドバー貫通孔４２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、連結体８を介してナット体７の前後進運動を射出プランジャ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。
図４に示すように、弾性部材３６は、その両端部が第１部材３３に形成された弾性部材収容穴４１及び第２部材３５に形成された弾性部材収容孔４１にそれぞれ収容される。第１部材３３及び第２部材３５は、弾性部材３６を収容した状態において、連結ボルト貫通孔４４に貫通された連結ボルト４７を、摺動軸５４の端面に形成されたねじ孔５４ａに螺合することにより組み合わされる。このとき、弾性部材３６は、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、射出工程中に弾性部材３６が縮むことはなく、金属溶湯に所要の射出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、弾性部材３６に付与される圧縮力は、摺動軸５４に対する連結ボルト４７の締め込み量を調整することにより行われる。
図１及び図２に示すように、ねじ軸５の先端部よりもやや内側には第１プーリ８１が取り付けられ、ねじ軸５の最先端部にはワンウェイクラッチ１３を介して第２プーリ８２が取り付けられる。第１プーリ８１は、射出用電動サーボモータ１１の回転力をねじ軸５に伝達するもので、射出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との間に、タイミングベルト８３が輪掛けされる。これに対して、第２プーリ８２は、増圧用電動サーボモータ１２の回転力をねじ軸５に伝達するもので、増圧用電動サーボモータ１２の出力軸に固定された駆動側プーリ１２ａとの間に、タイミングベルト８４が輪掛けされる。
ワンウェイクラッチ１３は、図６及び図７に示すように、内輪９１と、外輪９２と、これら内輪９１及び外輪９２の間に揺動可能に配置された複数のカム９３と、カム９３を保持するリテーナ９４と、カム９３を一方向に付勢するばね部材９５とから主に構成されている。カム９３は、内輪９１及び外輪９２を特定の一方向に回転する場合において、内輪９１の回転速度が外輪９２の回転速度よりも高速であるときには、これら内輪９１及び外輪９２との係合が解除されて、外輪９２に対して内輪９１が空転する。また、このカム９３は、内輪９１の回転速度が外輪９２の回転速度よりも低速になったときには、内輪９１及び外輪９２に係合し、内輪９１と外輪９２とを前記特定の一方向に一体に回転させる。内輪９１は、ねじ軸５の外周に固定され、外輪９２は、第２プーリ４３の内周に固定される。
潤滑装置１４は、ワンウェイクラッチ１３を潤滑するためのものであって、図８に示すように、本体部１０１と、ベアリング１０２を介して本体部１０１に回転自在に保持された中空の回転軸１０３と、回転軸１０３内に配置され、一端が本体部１０１に固定された給油管１０４を有する。本体部１０１には、給油ポート１０５及び排油ポート１０６と、給油ポート１０５から給油管１０４に達する給油流路１０７と、ワンウェイクラッチ１３から排油ポート１０６に達する排油流路１０８が形成される。また、給油管１０４の給油ポート１０５側の端部には、給油流路１０７内の潤滑油を給油管１０４内に導く潤滑油導入孔１０９が開設される。図１に示すように、給油ポート１０５には給油ホース１１０が接続され、排油ポート１０６には排油ホース１１１が接続される。給油ホース１１０には、潤滑油タンクから潤滑油を汲み上げて潤滑装置１４に供給する図示しない潤滑ポンプが接続される。
図１及び図８に示すように、潤滑装置１４は、第２プーリ８２の端面に設けられた潤滑装置取付板１１２に取り付けられる。潤滑装置取付板１１２に対する潤滑装置１４の取り付けは、図８に示すように、潤滑装置取付板１１２に形成された雌ねじ１１２ａに、回転軸１０３の先端部に形成された雄ねじ１０３ａを締め付けることにより行うことができる。このとき、給油管１０４の先端部は、ワンウェイクラッチ１３の内輪９１内に配置される。実施形態に係る潤滑装置１４は、このように構成されているので、増圧用電動サーボモータ１２の回転駆動に伴って、第２プーリ８２、潤滑装置取付板１１２及び回転軸１０３が回転しても、本体部１０１、給油ホース１１０及び排油ホース１１１は回転せず、ワンウェイクラッチ１３の潤滑を安定に行うことができる。
潤滑装置１４に潤滑油を供給するポンプの起動・停止は、コントローラ１５からの指令により行われる。コントローラ１５は、増圧用電動サーボモータ１２の駆動時にポンプを起動し、図示しない潤滑油タンク内の潤滑油を潤滑装置１４に供給する。給油ポート１０５から潤滑装置１４内に導入された潤滑油は、給油流路１０７、潤滑油導入孔１０９及び給油管１０４を通ってワンウェイクラッチ１３に供給される。ワンウェイクラッチ１３を潤滑した潤滑油は、回転軸１０３と給油管１０４の間の隙間及び排油流路１０８を通って排油ポート１０６に導かれる。
コントローラ１５は、射出用電動サーボモータ１１及び増圧用電動サーボモータ１２に備えられたエンコーダ１１ｂ，１２ｂからの信号及びロードセルユニット２２からの信号等を取り込み、射出用電動サーボモータ１１及び増圧用電動サーボモータ１２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１１及び増圧用電動サーボモータ１２の駆動制御全般を司る。なお、このコントローラ１５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、実施形態に係る電動射出装置１の動作及び効果について説明する。以下の動作は、コントローラ１５から出力される指令信号に基づいて行われる。
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１１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１１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１１の回転は、駆動側プーリ１１ａ、タイミングベルト８３及び第１プーリ８１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、衝撃緩衝装置１０及び連結体８を介してナット体７に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、図示しない金型の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を前進駆動して、射出スリーブＩＳ内の溶融金属を金型キャビティ内に射出すると、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１０に備えられた弾性部材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１０の第２部材３５に伝達されるので、第１部材３３と第２部材３５との間で弾性部材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。
このサージ圧吸収時における油圧式ダンパ装置３７の動作について説明すると、射出工程の開始以前においては、油圧式ダンパ装置３７の摺動軸５４が密閉空間５５の最も前方側に配置され、かつ、チェック弁６３がばね部材７７の弾性力によって弁座６２に当接されている。この状態から、射出プランジャ９にサージ圧が作用すると、弾性部材３６が圧縮されて第２部材３５が第１部材３３側に変位し、油圧式ダンパ装置３７の摺動軸５４が密閉空間５５の奥行き方向に押し込まれる。このとき、チェック弁６３は、密閉空間５５の右側部内に充填された作動油の圧力を受け、ばね部材７７の弾性力に抗して油圧式ダンパ装置３７の前方側（射出プランジャ９側）に移動する。これにより、チェック弁６３が弁座６２から離れるので、密閉空間５５の右側部内の作動油が、弁座６２とチェック弁６３の間、大径の第３作動油流路７６、第１作動油流路７４、ばね部材収納部の内部空間７３及び第４作動油流路６７を通って、密閉空間５５の左側部内に流入する。したがって、弾性部材３６は、油圧式ダンパ装置３７の影響を受けずに圧縮される。
これにより、サージ圧が吸収されるので、キャビティ内の溶融金属に過大なサージ圧が作用せず、バリ等を有しない健全なダイカスト製品が製造される。また、本実施形態に係る衝撃緩衝装置１０は、ナット体７の外周に配置したので、衝撃緩衝装置１０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。
また、弾性部材３６は、サージ圧を受けて圧縮された後、サージ圧の減少に伴って伸長し、元の状態に戻ろうとする。弾性部材３６が伸長すると、第２部材３５が第１部材３３から離隔する方向に変位するので、油圧式ダンパ装置３７の摺動軸５４も密閉空間５５の前方側に移動する。このとき、チェック弁６３は、密閉空間５５の左側部内に充填された作動油の圧力とばね部材７７の弾性力により、油圧式ダンパ装置３７の奥行き側に移動する。これにより、チェック弁６３が弁座６２に押し付けられるので、密閉空間５５の左側部内の作動油が、第４作動油流路６７、ばね部材収納部の内部空間７３、第１作動油流路７４及び小径の第２作動油流路７５を通って、密閉空間５５の右側部内に流入する。したがって、油圧式ダンパ装置３７のダンパ効果によって、弾性部材３６の伸長速度が油圧式ダンパ装置３７を備えない場合より遅くなる。従って、油圧式ダンパ装置３７を備えた実施形態に係る衝撃緩衝装置１０は、図９に示すように、油圧式ダンパ装置３７を備えない従来の衝撃緩衝装置のように弾性部材３６が振動しない。
射出工程の終期に至ると、コントローラ１５は、射出用電動サーボモータ１１を減速制御し、最終的には射出用電動サーボモータ１１の回転を停止する。また、コントローラ１５は、射出用電動サーボモータ１１の減速制御を開始する以前に、増圧用電動サーボモータ１２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１１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１２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１１の減速制御中に、射出用電動サーボモータ１１の回転速度と増圧用電動サーボモータ１２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１２を起動した後においても、射出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の回転速度の方が、増圧用電動サーボモータ１２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１３が空転し、増圧用電動サーボモータ１２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１１を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１１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１２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１１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１３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１２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１０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１２による動力補給により、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、ひけ巣などの成形不良を防止することができる。
上述したように、実施形態に係る電動射出装置１は、衝撃緩衝装置１０に備えられた弾性部材３６の振動を油圧式ダンパ装置３７によって減衰し、抑制するようにしたので、射出工程から増圧工程への移行時に、弾性部材３６の振動に起因する衝撃力がワンウェイクラッチ１３とねじ軸５の間に作用せず、射出工程から増圧工程への移行を円滑に行うことができる。また、ワンウェイクラッチ１３とねじ軸５の間に衝撃力が作用しないことから、ワンウェイクラッチ１３やねじ軸５の損傷を防止できると共に、電動射出装置１の静粛性を高めることもできる。さらに、ワンウェイクラッチ１３を潤滑するための潤滑装置１４を備えたので、この点からもワンウェイクラッチ１３の長寿命化を図ることができる。
なお、前述の増圧用電動サーボモータ１２の駆動制御においては、射出用電動サーボモータ１１の減速制御を開始する以前に増圧用電動サーボモータ１２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１１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１２の起動を開始することもできる。
低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程のそれぞれにおいて射出プランジャ９に作用する低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力は、射出プランジャ９、連結体８、衝撃緩衝装置１０、ナット体７、ねじ軸５及びベアリングホルダ２３を介して、ロードセルユニット２２に伝達される。よって、ロードセルユニット２２の計測部に、低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力に応じた歪みが生じ、その歪み量に応じた電気信号が歪ゲージから出力されるので、この電気信号をコントローラ１５に取り込むことにより、低速射出圧力、高速射出圧力、サージ圧及び増圧圧力の監視を行うことができる。本実施形態に係る射出装置は、ロードセルユニット２２をねじ軸５の外周に配置したので、ロードセルユニット２２とねじ軸５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。
増圧工程の完了後、冷却工程が終了し、図示しない型開閉電動サーボモータを駆動して、型開き工程が実行されると、増圧工程時に圧縮されていた弾性部材３６の復元力により、型開き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、型開き動作にビスケット押出動作を追従させることができる。その後、射出用電動サーボモータ１１を逆転駆動してナット体７を原位置に復帰する。これに伴って連結体８及び射出プランジャ９も原位置に復帰する。
なお、本発明の要旨は、衝撃緩衝装置１０に油圧式ダンパ装置３７を備えた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、複数台の射出用電動サーボモータ１１を備え、各射出用電動サーボモータ１１の回転力を、複数本のタイミングベルトを介して、ねじ軸５に伝達するという構成にすることもできる。また、増圧用電動サーボモータ１２の回転力を、多段減速機構を介して、ねじ軸５に伝達するという構成にすることもできる。これらの各変形例によると、低出力の射出用電動サーボモータ１１及び増圧用電動サーボモータ１２を用いて、高い射出圧力及び増圧圧力を発生できるので、より安価にしてより高性能の電動ダイカストマシンを得ることができる。
１ 電動射出装置
５ ねじ軸
６ ガイドバー
７ ナット体
８ 連結体
９ 射出プランジャ
１０ 衝撃緩衝装置
１１ 射出用電動サーボモータ
１２ 増圧用電動サーボモータ
１３ ワンウェイクラッチ
１４ 潤滑装置
１５ コントローラ
２２ ロードセルユニット
３３ 第１部材
３５ 第２部材
３６ 弾性部材
３７ 油圧式ダンパ装置
４７ 連結ボルト
５４ 摺動軸
５４ａ ねじ孔
５５ 内部空間
６１ 作動油流通孔
６２ 弁座
６３ チェック弁
６７ 第４作動油流路
７４ 第１作動油流路
７５ 第２作動油流路
７６ 第３作動油流路
７７ ばね部材
８１ 第１プーリ
８２ 第２プーリ
８３、８４ タイミングベルト
９１ 内輪
９２ 外輪
９３ カム
９４ リテーナ
９５ ばね部材
１０１ 本体部
１０２ ベアリング
１０３ 回転軸
１０４ 給油管
１０５ 給油ポート
１０６ 排油ポート
１０７ 給油流路
１０８ 排油流路
１０９ 潤滑油導入孔
１１０ 給油ホース
１１１ 排油ホース
５ ねじ軸
６ ガイドバー
７ ナット体
８ 連結体
９ 射出プランジャ
１０ 衝撃緩衝装置
１１ 射出用電動サーボモータ
１２ 増圧用電動サーボモータ
１３ ワンウェイクラッチ
１４ 潤滑装置
１５ コントローラ
２２ ロードセルユニット
３３ 第１部材
３５ 第２部材
３６ 弾性部材
３７ 油圧式ダンパ装置
４７ 連結ボルト
５４ 摺動軸
５４ａ ねじ孔
５５ 内部空間
６１ 作動油流通孔
６２ 弁座
６３ チェック弁
６７ 第４作動油流路
７４ 第１作動油流路
７５ 第２作動油流路
７６ 第３作動油流路
７７ ばね部材
８１ 第１プーリ
８２ 第２プーリ
８３、８４ タイミングベルト
９１ 内輪
９２ 外輪
９３ カム
９４ リテーナ
９５ ばね部材
１０１ 本体部
１０２ ベアリング
１０３ 回転軸
１０４ 給油管
１０５ 給油ポート
１０６ 排油ポート
１０７ 給油流路
１０８ 排油流路
１０９ 潤滑油導入孔
１１０ 給油ホース
１１１ 排油ホース
Claims (5)
- 回転可能に保持されたねじ軸と、前記ねじ軸に螺合され、前記ねじ軸の回転駆動に応じて前後進駆動されるナット体と、前記ナット体の前後進に連動して前後進駆動される射出プランジャと、前記ナット体及び前記射出プランジャを前後進方向に案内するガイドバーと、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、前記射出プランジャに作用するサージ圧を吸収する衝撃緩衝装置を備え、
前記衝撃緩衝装置は、前記射出プランジャに作用するサージ圧を受けて弾性変形する弾性部材と、前記弾性部材の振動を吸収する油圧式ダンパ装置とを備えたことを特徴とする電動ダイカストマシン。 - 前記油圧式ダンパ装置は、作動油が封入された密閉空間内にオリフィス付きのチェック弁を内蔵しており、前記チェック弁は、前記弾性部材の圧縮時には前記密閉空間内を流れる作動油の流量を大流量に切り換え、前記弾性部材の伸長時には前記密閉空間内を流れる作動油の流量を小流量に切り換え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。
- 前記衝撃緩衝装置は、前記弾性部材と、前記弾性部材の端部を保持し、前記弾性部材の弾性変形に応じて接近又は離隔する方向に移動可能であるように組み合わされた第１部材及び第２部材を有し、
前記油圧式ダンパ装置は、前記密閉空間が形成されたシリンダ部と、前記密閉空間を貫通して前記シリンダ部に摺動自在に取り付けられた摺動軸と、前記摺動軸に形成された作動油流通孔及び当該作動油流通孔の周縁部に形成された弁座と、先端が前記弁座に弾接される前記チェック弁とを有し、
前記シリンダ部を前記第１部材の端面に取り付け、前記摺動軸の一端を前記第２部材に連結したことを特徴とする請求項２に記載の電動ダイカストマシン。 - 前記弾性部材及び前記摺動軸を、前記ナット体の外周部に配置したことを特徴とする請求項３に記載の電動ダイカストマシン。
- 前記第１部材及び前記第２部材を、前記ガイドバーに摺動自在に連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電動ダイカストマシン。
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