ダイカストマシンの電動射出装置
【課題】 電動駆動方式のダイカストマシン射出装置においては、電動モータの回転軸、ボールねじ軸、回転軸とボールねじ軸をつなぐカップリングなどの回転体の慣性モーメントが大きくなる。高速射出に応じて回転体が高速で回転すると、運動エネルギーも大きくなり、そうなると、溶湯が金型キャビティ内にフル充填した後もプランジャーは直ちに止まらず、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮され、瞬間的に大きな圧力（サージ圧）が発生する。サージ圧が発生すると、金型パーティング面が開いてバリが生じたり、ひどい場合には金型を損傷する。
【解決手段】 サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
【解決手段】 サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アルミニウム製品を鋳造するダイカストマシンの電動駆動の射出装置であって、射出充填時に金型キャビティ内の溶湯に発生するサージ圧を防止するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、油圧駆動式の横型のダイカストマシンによる一般的なダイカスト鋳造装置及び方法を、図９を用いて説明する。
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。
【０００３】
射出装置１０２には、アルミ溶湯を射出するための油圧駆動の往復動ピストン／シリンダーを備える射出シリンダーが設けられている。射出シリンダーは、射出シリンダー本体１１６とピストン１０３とを具備する。また、ピストン１０３は、図７において左端にピストンヘッド１１５を具備し、そのピストンヘッド１１５と一体化しているピストンロッド１１４に射出カップリング１１３でプランジャーロッド１１２が連結され、その先にプランジャーチップ１１１が取付けられている。プランジャーチップ１１１は、スリーブ１１７内に嵌合し、スリーブ１１７内で往復運動して、スリーブ１１７内のアルミ溶湯を圧送することにより、アルミ溶湯をキャビティ１２２内に射出充填する。
図９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、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。
【０００４】
ここで、溶湯をキャビティ内に射出充填する際の射出速度や射出圧力を、適切に設定し制御することが、良品を鋳造するためには極めて重要である。
一般的な鋳造の射出速度パターンを、図１０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１０の上の図を参照）
【０００５】
この状態から、まず低速射出工程が行われる。この工程では、低速でプランジャーチップ１１１を前進させ、スリーブ１１７の内部において溶湯が波立ち空気を巻き込まないようにすることが必要である。そのため、安定した低速（ＶＬ）の制御が要求される。プランジャーチップ１１１が前進し、溶湯がスリーブ１１７の上壁まで達し更に湯面がゲート近傍まで上昇するＢ位置に達すると（射出ストロークセンサがＳＬ前進したことを検知すると）、高速射出工程に切換えられる。（図１０の上から２番目の図を参照）
高速射出工程では、プランジャーチップ１１１等を一機に加速し、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、溶湯圧力によってプランジャーチップ１１１が後方に押されて減速していく。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（フル充填）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、次の昇圧保持工程に切換える。（図１０の上から３番目の図を参照）
昇圧保持工程では、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まで達すると一定の時間溶湯圧力を保持制御し、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１０の下の図を参照）
【０００６】
近年、この射出装置の駆動装置として、電動モータとボールねじを利用した電動駆動方式のものが開発されている。電動駆動方式では、電動モータの回転運動をボールねじによって直線運動に変換し、直線運動部分をプランジャーと連結してプランジャーを前進運動させ、溶湯の射出充填を行なう。
しかし、この電動駆動方式においては、電動モータの回転軸、ボールねじ軸、回転軸とボールねじ軸をつなぐカップリングなどの回転体の慣性モーメントが大きくなる。また、高速射出に応じて回転体が高速で回転することにより、運動エネルギーは大きくなる。すると、溶湯が金型キャビティ内にフル充填した後も回転が直ちに止まらず、プランジャーは前進を続けてしまう。図８に示すよう、溶湯のフル充填後もプランジャーが前進すると、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮され、瞬間的に大きな圧力（サージ圧）が発生する。サージ圧が発生すると、金型パーティング面が開いてバリが生じたり、ひどい場合には金型を損傷するという問題を起こす。
さらに、プランジャーチップがサージ圧によって大きな反力を受けるため、それまで高速で回転していた回転体に衝撃的な減速力が作用し、ボールねじやスラスト軸受け、カップリングなどが損傷してしまう問題もある。
【０００７】
これらの問題を解決するため、特許文献１においては、電動モータとボールねじの間に摩擦クラッチを介在させ、電動モータの回転軸が持つ慣性モーメントと運動エネルギーをプランジャーに伝わらないように、伝達トルクを制限する方式の電動射出機構が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２では、電動駆動方式の射出機構を用いた射出充填において、金型キャビティの流動末端部分に湯だまりを設けるとともに、溶湯先端がキャビティ内を流動している充填途中において射出速度を減速し、さらにトルク制御に切換えることによって、サージ圧を防止するような電動射出制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２９６５５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の機構では、摩擦クラッチよりもプランジャー側に装着されているボールねじ軸の慣性モーメントは溶湯に伝わるため、依然サージ圧の原因は残ることになる。
また、特許文献２の方法では、大容量のサーボモータが必要な高速高圧用の射出装置においては、サーボモータの軸など回転体の慣性モーメントが大きくなるため、サージ圧を防止するための湯だまりを大きくする必要が生じ、１回の鋳造に多量の溶湯を使うといった無駄が生じる。また、充填途中に減速をかけると、キャビティ内で湯先が飛んでエアーを巻き込み、製品の中に空隙欠陥が生じて不良品となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、本発明の第１の発明では、
ダイカストマシンの射出装置において、サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
第２の発明では、
サージ圧防止装置には、ばねが内蔵されており、ばねの弾性変形によってサージ圧を防止する構成とする。
第３の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室を連通する流路がピストンヘッドおよびピストンロッドの内部に設けられ、流路の途中にはオリフィスが形成され、ヘッド室には圧縮状態のばねを備える構成とする。
第４の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室に通ずる流路は、外部流路によって途中で交わり、さらにアキュムレータに繋がっている構成とする。
第５の発明では、
サージ圧防止装置は、径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーの片側のピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のプランジャー側ロッド室と反プランジャー側ロッド室に通ずる流路は並列に接続されたチェック弁とリリーフ弁を介して回路接続され、ピストンヘッドがプランジャー側に動く際はプランジャー側ロッド室の作動油はチェック弁を介して反プランジャー側ロッド室に無抵抗で流れることができ、またピストンヘッドがプランジャーと反対側に動く際は反プランジャー側ロッド室の作動油はリリーフ弁を介して抵抗を受けながら反プランジャー側ロッド室に流れる構成とする。
第６の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室はサージ圧吸収用油圧シリンダーのヘッド室と回路接続され、サージ圧吸収用油圧シリンダーのピストンロッドはサーボモータとボールねじによって前後進運動可能である構成とする。
第７の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室は連続的に流量を調整できる流量調整弁を介してタンクと回路接続されている構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
（１）慣性が大きな電動式射出装置であっても、金型キャビティ内が溶湯で充満されるフル充填時のサージ圧を防止できるため、バリの発生やそれにともなう金型の損傷が回避可能である。
（２）フル充填あるいはその直前まで高速射出充填が可能で、湯先の飛びが回避されることや充填時間が短縮されることにより、鋳造品の品質が向上する。
（３）サージ圧の反力としてサーボモータやボールねじ、カップリング、軸受けに発生する衝撃力が緩和され、機械的な損傷や故障を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願発明の第１の実施例であり、電動射出装置の構造およびサージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図２】本願発明の第２の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図３】本願発明の第３の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図４】本願発明の第４の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図５】本願発明の第５の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図６】本願発明の第６の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図７】本願発明の電動射出装置における、射出充填工程および昇圧保持工程における射出速度および圧力、ならびにモータ速度およびトルクを示す時間軸グラフである。
【図８】従来の電動射出装置における、射出充填工程および昇圧保持工程の射出速度と圧力を示す時間軸グラフであり、サージ圧の発生する状態を表わす。
【図９】従来の油圧駆動方式の射出装置、および金型周辺を示す図である。
【図１０】一般的なダイカスト鋳造におけるプランジャーの位置、溶湯の状態、射出速度、溶湯圧力の関係を示す図およびグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本願発明に係る６つの実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を用い、第１の実施例を説明する。
サーボモータ１５は、モータカップリング１６を介してボールねじ軸１８と連結されている。ボールねじ軸１８は、軸受けボックス１７に内蔵された軸受けによって、回転可能であるが軸方向には拘束された状態で支持されている。ボールねじ軸１８と螺合するボールねじナット１９は、移動部材１４に固定されている。さらに、移動部材１４にはサージ圧防止装置２０が固定されており、サージ圧防止装置２０の可動部分は、プランジャーカップリング１３によってプランジャーロッド１２と結合されている。プランジャーロッド１２の先端にはプランジャーチップ１１が固着し、一体となってプランジャー１０が構成される。軸受けボックス１７は、金型を保持する固定プラテンに対して固定されているので、射出力を金型キャビティ内の溶湯に伝えることができる。また、移動部材１４は、図示せぬリニアスライドによって摺動自在に支持されている。ここでは、ボールねじなどが、回転運動を直線運動に変換する運動変換装置の機能を果たす。
【００１６】
サージ圧防止装置２０は、油圧シリンダーの形状をしており、本体部分のシリンダー本体２１と、可動部分のピストンロッド２１およびピストンヘッド２３からなる。油圧シリンダーのヘッド室には、圧縮状態の衝撃緩衝ばね２４が内蔵されており、ピストンヘッド２３が後方（図の右側）に押される力に対して抵抗を与える。また、ロッド室とヘッド室は、エアーブリーザ２５を介して大気と連通しており、ゴミを内部に入れることなく空気の出入りが可能となっている。プランジャー１０とピストンロッド２２をつなぐカップリング１３には、ロードセルを内蔵させ、射出圧力を測定できるようにすることも可能である。また、シリンダー本体２１は移動部材１４と一体であっても良い。
【００１７】
ここで、射出充填工程から昇圧保持工程に切換える条件の切換圧力（溶湯圧力）をＰｃ、プランジャーチップの径をＤｐとすると、その時の切換力：Ｆｃは、
Ｆｃ＝（π／４）・Ｄｐ２
となる。よって、衝撃緩衝ばね２４はＦｃと同等か少し大きい（例えば１．０５〜１．１倍）圧縮力（Ｆｓ）を負荷されて内蔵される。そのため、射出充填途中に衝撃緩衝ばね２４が縮むことはない。
【００１８】
このような電動射出装置を用いて行なう射出充填工程および昇圧保持工程について、図７を用いて説明する。上の図はプランジャー１０の射出速度とプランジャーチップ１１が受ける射出圧力（溶湯圧力、メタル圧）の時間軸グラフであり、また下の図はサーボモータの回転速度および回転トルクを示す時間軸グラフである。
まず、サーボモータ１５が回転を開始し低速射出速度となる。この時の加速時においては、サーボモータ１５のモータ軸やカップリング１６、ボールねじ軸１８などの慣性モーメントの大きい回転体を回転加速するため、大きなモータトルクを要する。所定のストローク前進すると、次に高速射出速度となるが、短時間に高速まで加速する必要があるため、その時のモータトルクも大きくなる。低速および高速射出の間は、モータ回転速度と射出速度は比例関係にある。
【００１９】
プランジャー１０の前進が進み、金型キャビティ内が溶湯でほぼ充満してくると、射出圧力（溶湯圧力）は上がりだす。そして切換圧力（Ｐｃ）まで上昇制御すると、サーボモータ１５はトルク制御（昇圧工程）に切換えられ、射出圧力はさらに上昇制御される。この直後に、衝撃緩衝ばね２４にはＦｓを超える圧縮力が作用しだすので、衝撃緩衝ばね２４は縮んでいく。このことにより、プランジャーの前進速度がほぼ０になっても、衝撃緩衝ばね２４が縮む分だけボールねじ軸１８などの回転体は回り続けことができる。よって、回転体の減速時間および減速回転角度が確保できるので、徐々に止まることができる。図７が示すように、減速時間中は、サーボモータの回転速度と射出速度（プランジャーの速度）は比例の関係になっていない。
これらのことにより、回転体の運動エネルギーは衝撃緩衝ばね２４によって吸収される。よって、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮されることが無いので、サージ圧の発生を防止することができ、バリの発生は回避され、さらに衝撃力も防げる。
【００２０】
昇圧工程では、設定された昇圧速度に沿ってモータトルクが上昇制御される。そして設定された保持圧力に達すると、一定のトルク保持制御となる。そして、設定された保持時間が経過すると保持力は０まで下げられて、保持工程は終了となる。その後、次の型開き工程へと移行する。なお、サーボモータ１５のトルクだけでは必要な保持圧力まで上げられない場合は、移動部材１４に保持圧力補助装置を付けて補っても良い。
【００２１】
以下、第２〜６の実施例について説明するが、装置の基本的な部分や作用、制御方法は第１の実施例と共通する部分が多いので、相違する部分についてのみ説明する。
【実施例２】
【００２２】
第２の実施例を、図２示す。サージ圧防止装置２０の油圧シリンダー内には作動油が充満されており、ロッド室３７は配管によってタンク３５に接続されている。ピストンヘッド２３のヘッド室側には突起物３１が取り付けられており、その外側に皿ばね３２が装着されている。皿ばね３２は、圧縮力はＦｓで圧縮され内蔵されており、ピストンヘッド２３は、シリンダー本体２１のロッド室３７側に押し付けられている。摺動部には、作動油の漏れを防ぐためパッキンが組み込まれている。突起物３１、ピストンヘッド２３、ピストンロッド２２の内部には流路３３が設けられ、ヘッド室３６とロッド室３７を連通している。流路３３の途中には小径部のオリフィス３４が設けられ、作動油の流れが絞られる。
【００２３】
溶湯圧力がＦｓ以上の力でプランジャー１０を押すとと、皿ばね３２がさらに圧縮され、ヘッド３６内の作動油は流路３３を通ってヘッド室３７に流れる。この時、流路３３の途中のオリフィス３４を通過する際に作動油は絞られ、ヘッド室３６側には圧力が発生し皿ばね３２の力と合わせて反力が大きくなり、衝撃吸収がより効果的に行なわれる。ロッド室３７は体積が広がるので、作動油がタンク３５から供給される。また、シリンダーのストロークは、衝撃吸収（運動エネルギーの吸収）ができる長さ以上に設計しておく必要がある。
【実施例３】
【００２４】
次に、第３の実施例を、図３を用いて説明する。サージ圧防止装置２０の油圧シリンダーには作動油が充満されるとともに、ヘッド室４４は、外部流路を介して外部のアキュムレータ側絞り弁４２、さらにアキュムレータ４１に回路接続されている。また、ロッド室４５も外部流路により、ロッド側絞り弁４３を介してヘッド室４４側の流路に接続されている。アキュムレータ４１の圧力は、作動油がピストンヘッドを押す力がＦｓとなる圧力である。
シリンダーの内径をＤｓ、ロッド径をＤｒとし、アキュムレータ圧力をＰｓａとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・Ｄｒ２・Ｐｓａ
より、Ｐｓａを算出できる。
【００２５】
プランジャーがＦｓ以上の力で押されると、ピストンは後方（図の右側）に動き、ヘッド室４４の作動油は、ロッド室４５とアキュムレータ４１へ流れ出す。この時、作動油の流れは、アキュムレータ側絞り弁４２とロッド側絞り弁４３によって絞られるので、シリンダー内の圧力はＰｓａ以上となり、ピストンが後方に動くことに対する反力は大きくなる。ピストンが後方に動いている間に衝撃吸収は行なわれるので、このことにより、衝撃吸収はより効果的に行なわれる。この場合も、ピストンヘッドがシリンダーエンドに達するまでに、衝撃吸収（運動エネルギーの吸収）ができるよう、シリンダーのストロークを適切に設計しておく必要がある。
【実施例４】
【００２６】
第４の実施例を、図４を用いて説明する。サージ圧防止装置２０は、ロッド径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーであり、反プランジャー側ロッド室５３およびプランジャー側ロッド室５４には、作動油が満たされている。反プランジャー側ロッド室５３とプランジャー側ロッド室５４は、チェック弁５２を介して外部で回路接続されており、プランジャー側ロッド室５４から反プランジャー側ロッド室５３には作動油が流れるが、反対方向には流れないような回路になっている。また、チェック弁５２と並列にリリーフ弁５１が回路接続されており、反プランジャー側ロッド室５３からプランジャー側ロッド室５４には設定された圧力以上で作動油は流れるが、反対方向には流れない回路となっている。
よって、プランジャーが後方（図の右側）に動く時は、リリーフ弁５１の設定圧力の抵抗が働き、一方前方（図の左側）に動く時は、チェック弁５２の作用により無抵抗で動くことができる。また、リリーフ弁の設定圧をＰｓｂとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・（Ｄｓ２−Ｄｒ２）・Ｐｓｂ
より、Ｐｓｂを換算できる。
【００２７】
プランジャーがＦｓ以上の力で押されると、ピストンは後方（図の右側）に動き、反プランジャー側ロッド室５３の作動油はプランジャー側ロッド室５４へ流れ出す。この時、反プランジャー側ロッド室５３にはＰｓｂの圧力が発生し反力が働くので、サージ圧の防止と衝撃緩和が効果的に行なわれる。
【実施例５】
【００２８】
第５の実施例を、図５を用いて説明する。サージ圧防止装置２０である油圧シリンダーのヘッド室６２は作動油で満たされており、またロッド室６３には空気が入っておりエアーブリーザ６１を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室６３は、配管によってサージ圧吸収用油圧シリンダー６７のヘッド室、ばね式アキュムレータ６４、および切換え弁６５と回路接続されている。サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のピストンロッドは、ナットホルダー６８およびボールねじナット６９と一体的に連結し、ボールねじナット６９と螺合するボールねじ軸７０はカップリング７１によってサーボモータ７２のモータ軸と連結されている。切換え弁６５はタンク６６に回路接続しており、通常は閉じられているが、ヘッド室６２内などの作動油が漏れなどによって少なくなった場合、ソレノイドが励磁され弁が開いてタンク６６の作動油をヘッド室６２などに供給できる。
【００２９】
射出工程の開始時には、サーボモータ７２はトルク制御され、ボールねじの作用によって、サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のヘッド室およびヘッド室６２に発生する油圧はＰｓｃに調整されている。
Ｐｓｃは、シリンダーの内径をＤｓ、圧力をＰｓｃとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・Ｄｓ２・Ｐｓｃ
を満たす圧力である。また、ばね式アキュムレータ６４は、内部のピストンが圧力Ｐｓｃによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
射出圧力が大きくなり射出力がＦｓになると、ピストンヘッド２３は後方（図の右側）に動き出す。この時、ヘッド室６２の圧力は、サーボモータ７２が後退方向に回転しながらもトルク制御することによって、Ｐｓｃに保たれている。ピストンヘッド２３の動き出しが早く、サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のピストンロッド等の慣性によってピストンロッド等の後退が遅れる場合は、ばね式アキュムレータ６４のピストンが後退（図の下側）し、圧力はほぼＰｓｃに維持される。ピストンヘッド２３がシリンダーエンドまで動く間に、ボールねじ軸１８などの回転体の回転は、回転速度がほぼ０まで徐々に減速されるので、溶湯にはサージ圧が発生しない。
【実施例６】
【００３０】
最後に、第６の実施例を、図６を用いて説明する。第５の実施例と同様に、サージ圧防止装置２０である油圧シリンダーのヘッド室８２は作動油で満たされており、またロッド室８３には空気が入っておりエアーブリーザ８１を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室８３は、配管経路が途中で分岐し、ばね式アキュムレータ８４、チェック弁８５、流量調整弁９１、圧力センサー９０と回路接続されている。流量調整弁９１は、サーボモータ９２の回転制御によって、開度を閉状態から全開状態まで自由に変えることができる構造となっており、ヘッド室８２からタンク９３に流れる作動油の流量を調整できる。チェック弁８５は、ポンプ８６、タンク８８、電気モータ８７、リリーフ弁８９と回路接続されており、適正な圧力でヘッド室８２に作動油を供給することができる。また、ばね式アキュムレータ６４は、内部のピストンが圧力Ｐｓｃによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
【００３１】
射出開始時は、ポンプ８６、電気モータ８７、リリーフ弁８９の作用によりヘッド室８２内の作動油の圧力はＰｓｃに保たれている。また、チェック弁８５の作用により、ヘッド室８２側からポンプ８６の方向には作動油は流れないようになっている。
プランジャーにＦｃを超える射出力が作用すると、ヘッド室８２内の作動油は圧力が上がるので、その圧力を圧力センサー９で検知し、圧力がＰｓｃを超えないよう流量調整弁９１の開度を調整し、作動油をタンク９３に逃がす。流量調整弁９１の応答遅れがある時は、ばね式アキュムレータ８４のピストンが動き、圧力はほぼＰｓｃに保たれる。
このような作用により、実施例５と同様、溶湯にはサージ圧が発生しない。
【００３２】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
ダイカストマシンによりアルミニウム製品を鋳造する生産工場において実用可能であり、鋳造品の品質向上や鋳造設備の安定運転に貢献できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ プランジャー
１１ プランジャーチップ
１２ プランジャーロッド
１３ プランジャーカップリング
１４ 移動部材
１５ サーボモータ
１６ モータカップリング
１７ 軸受けボックス
１８ ボールねじ軸
１９ ボールねじナット
２０ サージ圧防止装置（油圧シリンダー）
２１ シリンダー本体
２２ ピストンロッド
２３ ピストンヘッド
２４ 衝撃緩和ばね
２５ エアーブリーザ
３１ 突起物
３２ 皿ばね
３３ 流路
３４ オリフィス
３５ タンク
３６ ヘッド室
３７ ロッド室
４１ アキュムレータ
４２ アキュムレータ側絞り弁
４３ ロッド側絞り弁
４４ ヘッド室
４５ ロッド室
５１ リリーフ弁
５２ チェック弁
５３ 反プランジャー側ロッド室
５４ プランジャー側ロッド室
６１ エアーブリーザ
６２ ヘッド室
６３ ロッド室
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 ボールねじナット
７０ ボールねじ軸
７１ カップリング
７２ サーボモータ
８１ エアーブリーザ
８２ ヘッド室
８３ ロッド室
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 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）
【技術分野】
【０００１】
アルミニウム製品を鋳造するダイカストマシンの電動駆動の射出装置であって、射出充填時に金型キャビティ内の溶湯に発生するサージ圧を防止するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、油圧駆動式の横型のダイカストマシンによる一般的なダイカスト鋳造装置及び方法を、図９を用いて説明する。
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。
【０００３】
射出装置１０２には、アルミ溶湯を射出するための油圧駆動の往復動ピストン／シリンダーを備える射出シリンダーが設けられている。射出シリンダーは、射出シリンダー本体１１６とピストン１０３とを具備する。また、ピストン１０３は、図７において左端にピストンヘッド１１５を具備し、そのピストンヘッド１１５と一体化しているピストンロッド１１４に射出カップリング１１３でプランジャーロッド１１２が連結され、その先にプランジャーチップ１１１が取付けられている。プランジャーチップ１１１は、スリーブ１１７内に嵌合し、スリーブ１１７内で往復運動して、スリーブ１１７内のアルミ溶湯を圧送することにより、アルミ溶湯をキャビティ１２２内に射出充填する。
図９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、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。
【０００４】
ここで、溶湯をキャビティ内に射出充填する際の射出速度や射出圧力を、適切に設定し制御することが、良品を鋳造するためには極めて重要である。
一般的な鋳造の射出速度パターンを、図１０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１０の上の図を参照）
【０００５】
この状態から、まず低速射出工程が行われる。この工程では、低速でプランジャーチップ１１１を前進させ、スリーブ１１７の内部において溶湯が波立ち空気を巻き込まないようにすることが必要である。そのため、安定した低速（ＶＬ）の制御が要求される。プランジャーチップ１１１が前進し、溶湯がスリーブ１１７の上壁まで達し更に湯面がゲート近傍まで上昇するＢ位置に達すると（射出ストロークセンサがＳＬ前進したことを検知すると）、高速射出工程に切換えられる。（図１０の上から２番目の図を参照）
高速射出工程では、プランジャーチップ１１１等を一機に加速し、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、溶湯圧力によってプランジャーチップ１１１が後方に押されて減速していく。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（フル充填）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、次の昇圧保持工程に切換える。（図１０の上から３番目の図を参照）
昇圧保持工程では、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まで達すると一定の時間溶湯圧力を保持制御し、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１０の下の図を参照）
【０００６】
近年、この射出装置の駆動装置として、電動モータとボールねじを利用した電動駆動方式のものが開発されている。電動駆動方式では、電動モータの回転運動をボールねじによって直線運動に変換し、直線運動部分をプランジャーと連結してプランジャーを前進運動させ、溶湯の射出充填を行なう。
しかし、この電動駆動方式においては、電動モータの回転軸、ボールねじ軸、回転軸とボールねじ軸をつなぐカップリングなどの回転体の慣性モーメントが大きくなる。また、高速射出に応じて回転体が高速で回転することにより、運動エネルギーは大きくなる。すると、溶湯が金型キャビティ内にフル充填した後も回転が直ちに止まらず、プランジャーは前進を続けてしまう。図８に示すよう、溶湯のフル充填後もプランジャーが前進すると、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮され、瞬間的に大きな圧力（サージ圧）が発生する。サージ圧が発生すると、金型パーティング面が開いてバリが生じたり、ひどい場合には金型を損傷するという問題を起こす。
さらに、プランジャーチップがサージ圧によって大きな反力を受けるため、それまで高速で回転していた回転体に衝撃的な減速力が作用し、ボールねじやスラスト軸受け、カップリングなどが損傷してしまう問題もある。
【０００７】
これらの問題を解決するため、特許文献１においては、電動モータとボールねじの間に摩擦クラッチを介在させ、電動モータの回転軸が持つ慣性モーメントと運動エネルギーをプランジャーに伝わらないように、伝達トルクを制限する方式の電動射出機構が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２では、電動駆動方式の射出機構を用いた射出充填において、金型キャビティの流動末端部分に湯だまりを設けるとともに、溶湯先端がキャビティ内を流動している充填途中において射出速度を減速し、さらにトルク制御に切換えることによって、サージ圧を防止するような電動射出制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２９６５５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の機構では、摩擦クラッチよりもプランジャー側に装着されているボールねじ軸の慣性モーメントは溶湯に伝わるため、依然サージ圧の原因は残ることになる。
また、特許文献２の方法では、大容量のサーボモータが必要な高速高圧用の射出装置においては、サーボモータの軸など回転体の慣性モーメントが大きくなるため、サージ圧を防止するための湯だまりを大きくする必要が生じ、１回の鋳造に多量の溶湯を使うといった無駄が生じる。また、充填途中に減速をかけると、キャビティ内で湯先が飛んでエアーを巻き込み、製品の中に空隙欠陥が生じて不良品となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、本発明の第１の発明では、
ダイカストマシンの射出装置において、サーボモータと、サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、運動変換装置の直線運動部分とプランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置を備える構成とする。
第２の発明では、
サージ圧防止装置には、ばねが内蔵されており、ばねの弾性変形によってサージ圧を防止する構成とする。
第３の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室を連通する流路がピストンヘッドおよびピストンロッドの内部に設けられ、流路の途中にはオリフィスが形成され、ヘッド室には圧縮状態のばねを備える構成とする。
第４の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室に通ずる流路は、外部流路によって途中で交わり、さらにアキュムレータに繋がっている構成とする。
第５の発明では、
サージ圧防止装置は、径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーの片側のピストンロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のプランジャー側ロッド室と反プランジャー側ロッド室に通ずる流路は並列に接続されたチェック弁とリリーフ弁を介して回路接続され、ピストンヘッドがプランジャー側に動く際はプランジャー側ロッド室の作動油はチェック弁を介して反プランジャー側ロッド室に無抵抗で流れることができ、またピストンヘッドがプランジャーと反対側に動く際は反プランジャー側ロッド室の作動油はリリーフ弁を介して抵抗を受けながら反プランジャー側ロッド室に流れる構成とする。
第６の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室はサージ圧吸収用油圧シリンダーのヘッド室と回路接続され、サージ圧吸収用油圧シリンダーのピストンロッドはサーボモータとボールねじによって前後進運動可能である構成とする。
第７の発明では、
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、油圧シリンダー内のヘッド室は連続的に流量を調整できる流量調整弁を介してタンクと回路接続されている構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
（１）慣性が大きな電動式射出装置であっても、金型キャビティ内が溶湯で充満されるフル充填時のサージ圧を防止できるため、バリの発生やそれにともなう金型の損傷が回避可能である。
（２）フル充填あるいはその直前まで高速射出充填が可能で、湯先の飛びが回避されることや充填時間が短縮されることにより、鋳造品の品質が向上する。
（３）サージ圧の反力としてサーボモータやボールねじ、カップリング、軸受けに発生する衝撃力が緩和され、機械的な損傷や故障を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願発明の第１の実施例であり、電動射出装置の構造およびサージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図２】本願発明の第２の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図３】本願発明の第３の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図４】本願発明の第４の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図５】本願発明の第５の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図６】本願発明の第６の実施例に係る、サージ圧防止装置の概略を示す図である。
【図７】本願発明の電動射出装置における、射出充填工程および昇圧保持工程における射出速度および圧力、ならびにモータ速度およびトルクを示す時間軸グラフである。
【図８】従来の電動射出装置における、射出充填工程および昇圧保持工程の射出速度と圧力を示す時間軸グラフであり、サージ圧の発生する状態を表わす。
【図９】従来の油圧駆動方式の射出装置、および金型周辺を示す図である。
【図１０】一般的なダイカスト鋳造におけるプランジャーの位置、溶湯の状態、射出速度、溶湯圧力の関係を示す図およびグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本願発明に係る６つの実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を用い、第１の実施例を説明する。
サーボモータ１５は、モータカップリング１６を介してボールねじ軸１８と連結されている。ボールねじ軸１８は、軸受けボックス１７に内蔵された軸受けによって、回転可能であるが軸方向には拘束された状態で支持されている。ボールねじ軸１８と螺合するボールねじナット１９は、移動部材１４に固定されている。さらに、移動部材１４にはサージ圧防止装置２０が固定されており、サージ圧防止装置２０の可動部分は、プランジャーカップリング１３によってプランジャーロッド１２と結合されている。プランジャーロッド１２の先端にはプランジャーチップ１１が固着し、一体となってプランジャー１０が構成される。軸受けボックス１７は、金型を保持する固定プラテンに対して固定されているので、射出力を金型キャビティ内の溶湯に伝えることができる。また、移動部材１４は、図示せぬリニアスライドによって摺動自在に支持されている。ここでは、ボールねじなどが、回転運動を直線運動に変換する運動変換装置の機能を果たす。
【００１６】
サージ圧防止装置２０は、油圧シリンダーの形状をしており、本体部分のシリンダー本体２１と、可動部分のピストンロッド２１およびピストンヘッド２３からなる。油圧シリンダーのヘッド室には、圧縮状態の衝撃緩衝ばね２４が内蔵されており、ピストンヘッド２３が後方（図の右側）に押される力に対して抵抗を与える。また、ロッド室とヘッド室は、エアーブリーザ２５を介して大気と連通しており、ゴミを内部に入れることなく空気の出入りが可能となっている。プランジャー１０とピストンロッド２２をつなぐカップリング１３には、ロードセルを内蔵させ、射出圧力を測定できるようにすることも可能である。また、シリンダー本体２１は移動部材１４と一体であっても良い。
【００１７】
ここで、射出充填工程から昇圧保持工程に切換える条件の切換圧力（溶湯圧力）をＰｃ、プランジャーチップの径をＤｐとすると、その時の切換力：Ｆｃは、
Ｆｃ＝（π／４）・Ｄｐ２
となる。よって、衝撃緩衝ばね２４はＦｃと同等か少し大きい（例えば１．０５〜１．１倍）圧縮力（Ｆｓ）を負荷されて内蔵される。そのため、射出充填途中に衝撃緩衝ばね２４が縮むことはない。
【００１８】
このような電動射出装置を用いて行なう射出充填工程および昇圧保持工程について、図７を用いて説明する。上の図はプランジャー１０の射出速度とプランジャーチップ１１が受ける射出圧力（溶湯圧力、メタル圧）の時間軸グラフであり、また下の図はサーボモータの回転速度および回転トルクを示す時間軸グラフである。
まず、サーボモータ１５が回転を開始し低速射出速度となる。この時の加速時においては、サーボモータ１５のモータ軸やカップリング１６、ボールねじ軸１８などの慣性モーメントの大きい回転体を回転加速するため、大きなモータトルクを要する。所定のストローク前進すると、次に高速射出速度となるが、短時間に高速まで加速する必要があるため、その時のモータトルクも大きくなる。低速および高速射出の間は、モータ回転速度と射出速度は比例関係にある。
【００１９】
プランジャー１０の前進が進み、金型キャビティ内が溶湯でほぼ充満してくると、射出圧力（溶湯圧力）は上がりだす。そして切換圧力（Ｐｃ）まで上昇制御すると、サーボモータ１５はトルク制御（昇圧工程）に切換えられ、射出圧力はさらに上昇制御される。この直後に、衝撃緩衝ばね２４にはＦｓを超える圧縮力が作用しだすので、衝撃緩衝ばね２４は縮んでいく。このことにより、プランジャーの前進速度がほぼ０になっても、衝撃緩衝ばね２４が縮む分だけボールねじ軸１８などの回転体は回り続けことができる。よって、回転体の減速時間および減速回転角度が確保できるので、徐々に止まることができる。図７が示すように、減速時間中は、サーボモータの回転速度と射出速度（プランジャーの速度）は比例の関係になっていない。
これらのことにより、回転体の運動エネルギーは衝撃緩衝ばね２４によって吸収される。よって、金型キャビティ内の溶湯は過度に圧縮されることが無いので、サージ圧の発生を防止することができ、バリの発生は回避され、さらに衝撃力も防げる。
【００２０】
昇圧工程では、設定された昇圧速度に沿ってモータトルクが上昇制御される。そして設定された保持圧力に達すると、一定のトルク保持制御となる。そして、設定された保持時間が経過すると保持力は０まで下げられて、保持工程は終了となる。その後、次の型開き工程へと移行する。なお、サーボモータ１５のトルクだけでは必要な保持圧力まで上げられない場合は、移動部材１４に保持圧力補助装置を付けて補っても良い。
【００２１】
以下、第２〜６の実施例について説明するが、装置の基本的な部分や作用、制御方法は第１の実施例と共通する部分が多いので、相違する部分についてのみ説明する。
【実施例２】
【００２２】
第２の実施例を、図２示す。サージ圧防止装置２０の油圧シリンダー内には作動油が充満されており、ロッド室３７は配管によってタンク３５に接続されている。ピストンヘッド２３のヘッド室側には突起物３１が取り付けられており、その外側に皿ばね３２が装着されている。皿ばね３２は、圧縮力はＦｓで圧縮され内蔵されており、ピストンヘッド２３は、シリンダー本体２１のロッド室３７側に押し付けられている。摺動部には、作動油の漏れを防ぐためパッキンが組み込まれている。突起物３１、ピストンヘッド２３、ピストンロッド２２の内部には流路３３が設けられ、ヘッド室３６とロッド室３７を連通している。流路３３の途中には小径部のオリフィス３４が設けられ、作動油の流れが絞られる。
【００２３】
溶湯圧力がＦｓ以上の力でプランジャー１０を押すとと、皿ばね３２がさらに圧縮され、ヘッド３６内の作動油は流路３３を通ってヘッド室３７に流れる。この時、流路３３の途中のオリフィス３４を通過する際に作動油は絞られ、ヘッド室３６側には圧力が発生し皿ばね３２の力と合わせて反力が大きくなり、衝撃吸収がより効果的に行なわれる。ロッド室３７は体積が広がるので、作動油がタンク３５から供給される。また、シリンダーのストロークは、衝撃吸収（運動エネルギーの吸収）ができる長さ以上に設計しておく必要がある。
【実施例３】
【００２４】
次に、第３の実施例を、図３を用いて説明する。サージ圧防止装置２０の油圧シリンダーには作動油が充満されるとともに、ヘッド室４４は、外部流路を介して外部のアキュムレータ側絞り弁４２、さらにアキュムレータ４１に回路接続されている。また、ロッド室４５も外部流路により、ロッド側絞り弁４３を介してヘッド室４４側の流路に接続されている。アキュムレータ４１の圧力は、作動油がピストンヘッドを押す力がＦｓとなる圧力である。
シリンダーの内径をＤｓ、ロッド径をＤｒとし、アキュムレータ圧力をＰｓａとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・Ｄｒ２・Ｐｓａ
より、Ｐｓａを算出できる。
【００２５】
プランジャーがＦｓ以上の力で押されると、ピストンは後方（図の右側）に動き、ヘッド室４４の作動油は、ロッド室４５とアキュムレータ４１へ流れ出す。この時、作動油の流れは、アキュムレータ側絞り弁４２とロッド側絞り弁４３によって絞られるので、シリンダー内の圧力はＰｓａ以上となり、ピストンが後方に動くことに対する反力は大きくなる。ピストンが後方に動いている間に衝撃吸収は行なわれるので、このことにより、衝撃吸収はより効果的に行なわれる。この場合も、ピストンヘッドがシリンダーエンドに達するまでに、衝撃吸収（運動エネルギーの吸収）ができるよう、シリンダーのストロークを適切に設計しておく必要がある。
【実施例４】
【００２６】
第４の実施例を、図４を用いて説明する。サージ圧防止装置２０は、ロッド径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーであり、反プランジャー側ロッド室５３およびプランジャー側ロッド室５４には、作動油が満たされている。反プランジャー側ロッド室５３とプランジャー側ロッド室５４は、チェック弁５２を介して外部で回路接続されており、プランジャー側ロッド室５４から反プランジャー側ロッド室５３には作動油が流れるが、反対方向には流れないような回路になっている。また、チェック弁５２と並列にリリーフ弁５１が回路接続されており、反プランジャー側ロッド室５３からプランジャー側ロッド室５４には設定された圧力以上で作動油は流れるが、反対方向には流れない回路となっている。
よって、プランジャーが後方（図の右側）に動く時は、リリーフ弁５１の設定圧力の抵抗が働き、一方前方（図の左側）に動く時は、チェック弁５２の作用により無抵抗で動くことができる。また、リリーフ弁の設定圧をＰｓｂとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・（Ｄｓ２−Ｄｒ２）・Ｐｓｂ
より、Ｐｓｂを換算できる。
【００２７】
プランジャーがＦｓ以上の力で押されると、ピストンは後方（図の右側）に動き、反プランジャー側ロッド室５３の作動油はプランジャー側ロッド室５４へ流れ出す。この時、反プランジャー側ロッド室５３にはＰｓｂの圧力が発生し反力が働くので、サージ圧の防止と衝撃緩和が効果的に行なわれる。
【実施例５】
【００２８】
第５の実施例を、図５を用いて説明する。サージ圧防止装置２０である油圧シリンダーのヘッド室６２は作動油で満たされており、またロッド室６３には空気が入っておりエアーブリーザ６１を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室６３は、配管によってサージ圧吸収用油圧シリンダー６７のヘッド室、ばね式アキュムレータ６４、および切換え弁６５と回路接続されている。サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のピストンロッドは、ナットホルダー６８およびボールねじナット６９と一体的に連結し、ボールねじナット６９と螺合するボールねじ軸７０はカップリング７１によってサーボモータ７２のモータ軸と連結されている。切換え弁６５はタンク６６に回路接続しており、通常は閉じられているが、ヘッド室６２内などの作動油が漏れなどによって少なくなった場合、ソレノイドが励磁され弁が開いてタンク６６の作動油をヘッド室６２などに供給できる。
【００２９】
射出工程の開始時には、サーボモータ７２はトルク制御され、ボールねじの作用によって、サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のヘッド室およびヘッド室６２に発生する油圧はＰｓｃに調整されている。
Ｐｓｃは、シリンダーの内径をＤｓ、圧力をＰｓｃとすると、
Ｆｓ＝（π／４）・Ｄｓ２・Ｐｓｃ
を満たす圧力である。また、ばね式アキュムレータ６４は、内部のピストンが圧力Ｐｓｃによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
射出圧力が大きくなり射出力がＦｓになると、ピストンヘッド２３は後方（図の右側）に動き出す。この時、ヘッド室６２の圧力は、サーボモータ７２が後退方向に回転しながらもトルク制御することによって、Ｐｓｃに保たれている。ピストンヘッド２３の動き出しが早く、サージ圧吸収用油圧シリンダー６７のピストンロッド等の慣性によってピストンロッド等の後退が遅れる場合は、ばね式アキュムレータ６４のピストンが後退（図の下側）し、圧力はほぼＰｓｃに維持される。ピストンヘッド２３がシリンダーエンドまで動く間に、ボールねじ軸１８などの回転体の回転は、回転速度がほぼ０まで徐々に減速されるので、溶湯にはサージ圧が発生しない。
【実施例６】
【００３０】
最後に、第６の実施例を、図６を用いて説明する。第５の実施例と同様に、サージ圧防止装置２０である油圧シリンダーのヘッド室８２は作動油で満たされており、またロッド室８３には空気が入っておりエアーブリーザ８１を介して空気の出入りが可能となっている。ロッド室８３は、配管経路が途中で分岐し、ばね式アキュムレータ８４、チェック弁８５、流量調整弁９１、圧力センサー９０と回路接続されている。流量調整弁９１は、サーボモータ９２の回転制御によって、開度を閉状態から全開状態まで自由に変えることができる構造となっており、ヘッド室８２からタンク９３に流れる作動油の流量を調整できる。チェック弁８５は、ポンプ８６、タンク８８、電気モータ８７、リリーフ弁８９と回路接続されており、適正な圧力でヘッド室８２に作動油を供給することができる。また、ばね式アキュムレータ６４は、内部のピストンが圧力Ｐｓｃによって受ける力とつり合うように、ばね力は設定されている。
【００３１】
射出開始時は、ポンプ８６、電気モータ８７、リリーフ弁８９の作用によりヘッド室８２内の作動油の圧力はＰｓｃに保たれている。また、チェック弁８５の作用により、ヘッド室８２側からポンプ８６の方向には作動油は流れないようになっている。
プランジャーにＦｃを超える射出力が作用すると、ヘッド室８２内の作動油は圧力が上がるので、その圧力を圧力センサー９で検知し、圧力がＰｓｃを超えないよう流量調整弁９１の開度を調整し、作動油をタンク９３に逃がす。流量調整弁９１の応答遅れがある時は、ばね式アキュムレータ８４のピストンが動き、圧力はほぼＰｓｃに保たれる。
このような作用により、実施例５と同様、溶湯にはサージ圧が発生しない。
【００３２】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
ダイカストマシンによりアルミニウム製品を鋳造する生産工場において実用可能であり、鋳造品の品質向上や鋳造設備の安定運転に貢献できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ プランジャー
１１ プランジャーチップ
１２ プランジャーロッド
１３ プランジャーカップリング
１４ 移動部材
１５ サーボモータ
１６ モータカップリング
１７ 軸受けボックス
１８ ボールねじ軸
１９ ボールねじナット
２０ サージ圧防止装置（油圧シリンダー）
２１ シリンダー本体
２２ ピストンロッド
２３ ピストンヘッド
２４ 衝撃緩和ばね
２５ エアーブリーザ
３１ 突起物
３２ 皿ばね
３３ 流路
３４ オリフィス
３５ タンク
３６ ヘッド室
３７ ロッド室
４１ アキュムレータ
４２ アキュムレータ側絞り弁
４３ ロッド側絞り弁
４４ ヘッド室
４５ ロッド室
５１ リリーフ弁
５２ チェック弁
５３ 反プランジャー側ロッド室
５４ プランジャー側ロッド室
６１ エアーブリーザ
６２ ヘッド室
６３ ロッド室
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 ボールねじナット
７０ ボールねじ軸
７１ カップリング
７２ サーボモータ
８１ エアーブリーザ
８２ ヘッド室
８３ ロッド室
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 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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータと、前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、前記運動変換装置の直線運動部分と前記プランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置と、を備えることを特徴とするダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項２】
サージ圧防止装置には、ばねが内蔵されており、ばねの弾性変形によってサージ圧を防止することを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項３】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室を連通する流路がピストンヘッドおよびピストンロッドの内部に設けられ、前記流路の途中にはオリフィスが形成され、ヘッド室には圧縮状態のばねが備えられていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項４】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室に通ずる流路は、外部流路によって途中で交わり、さらにアキュムレータに繋がっていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項５】
サージ圧防止装置は、径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーの片側のピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のプランジャー側ロッド室と反プランジャー側ロッド室に通ずる流路は並列に接続されたチェック弁とリリーフ弁を介して回路接続され、ピストンヘッドがプランジャー側に動く際はプランジャー側ロッド室の作動油はチェック弁を介して反プランジャー側ロッド室に無抵抗で流れることができ、またピストンヘッドがプランジャーと反対側に動く際は反プランジャー側ロッド室の作動油はリリーフ弁を介して抵抗を受けながら反プランジャー側ロッド室に流れことを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項６】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室はサージ圧吸収用油圧シリンダーのヘッド室と回路接続され、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サーボモータとボールねじによって前後進運動可能であることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項７】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室は連続的に流量を調整できる流量調整弁を介してタンクと回路接続されていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項１】
サーボモータと、前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する運動変換装置と、スリーブ内の溶湯を金型キャビティ内に射出充填するプランジャーと、前記運動変換装置の直線運動部分と前記プランジャーとの間に接続されたサージ圧防止装置と、を備えることを特徴とするダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項２】
サージ圧防止装置には、ばねが内蔵されており、ばねの弾性変形によってサージ圧を防止することを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項３】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室を連通する流路がピストンヘッドおよびピストンロッドの内部に設けられ、前記流路の途中にはオリフィスが形成され、ヘッド室には圧縮状態のばねが備えられていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項４】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室とロッド室に通ずる流路は、外部流路によって途中で交わり、さらにアキュムレータに繋がっていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項５】
サージ圧防止装置は、径が等しい両ロッド式の油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーの片側のピストンロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のプランジャー側ロッド室と反プランジャー側ロッド室に通ずる流路は並列に接続されたチェック弁とリリーフ弁を介して回路接続され、ピストンヘッドがプランジャー側に動く際はプランジャー側ロッド室の作動油はチェック弁を介して反プランジャー側ロッド室に無抵抗で流れることができ、またピストンヘッドがプランジャーと反対側に動く際は反プランジャー側ロッド室の作動油はリリーフ弁を介して抵抗を受けながら反プランジャー側ロッド室に流れことを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項６】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室はサージ圧吸収用油圧シリンダーのヘッド室と回路接続され、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サーボモータとボールねじによって前後進運動可能であることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【請求項７】
サージ圧防止装置は、油圧シリンダーからなり、前記油圧シリンダーのロッドがプランジャーと連結され、前記油圧シリンダー内のヘッド室は連続的に流量を調整できる流量調整弁を介してタンクと回路接続されていることを特徴とする、請求項１記載のダイカストマシンの電動射出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６００７０（Ｐ２０１０−２６００７０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１３４８（Ｐ２００９−１１１３４８）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
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