專利名稱：壓鑄機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過注射推桿的前進向模具內注射·填充熔融金屬的壓鑄機。
背景技術：
向模具內腔內注射·填充熔融金屬材料得到產品的壓鑄機是眾所周知的，在這種壓鑄機中，將通過熔解爐熔融的金屬材料(例如，AI合金、Mg合金等)以每次的注料量為桶計量并汲上來，汲上來的熔融金屬(熔融金屬材料)注入注射筒內，將其通過注射推桿的前進運動注射·填充到模具內腔內。
壓鑄機的注射工序由低速注射工序和高速注射工序構成，高速注射工序需要比注塑成形機的注射速度快1個量級左右的高速的注射速度向模具內注射·填充熔融金屬。因此，作為注射的驅動源，一直以來，一般使用比較大型的油壓驅動源，由于以這樣的油壓驅動源作為注射驅動源，所以開合模或脫模的驅動源也為油壓驅動源的油壓式壓鑄機，一直以來都成為壓鑄機的主流。
可是，油壓式的壓鑄機，由于擔心油引起的污損，所以近來對清潔的電動式壓鑄機的需求提高，這種電動式的壓鑄機，例如在特開2000-84654號公報(專利文獻1)、特開2001-1126號公報(專利文獻2)上記載的技術是眾所周知的。在這些專利文獻所示的技術中，具備注射用電動伺服電機和作為在升壓·保壓工序中使用的油壓驅動源的蓄壓器，注射工序的低速注射工序和高速注射工序只通過注射用電動伺服電機的驅動力來實行，升壓工序合并注射用電動伺服電機與蓄壓器的驅動力來實行，升壓工序后續的保壓工序只通過蓄壓器的驅動力來實行，或者升壓·保壓工序只通過蓄壓器的驅動力來實行。
在上述的專利文獻1、2所示的技術中，以注射工序(低速注射工序及高速注射工序)的驅動源作為電動伺服電機，由于只在升壓·保壓工序利用油壓驅動源的力，所以油壓系統能小型化，能實現比較清潔的壓鑄機，在升壓時還可以很容易地輸出較大的壓力。可是，專利文獻1、2所示的技術，由于只通過電動伺服電機的功率取得高速注射工序中的高速注射速度，所以為了實現注射速度高速化有一定的限制，且為了確保注射速度電動伺服電機也需要比較大型的電機。

發明內容
本發明就是鑒于上述的點而提出的，目的在于提供一種具有注射用電動伺服電機的壓鑄機，能實現應答性好、有效地取得高速注射工序中的高速注射速度。
為了實現上述目的，本發明的注射推桿前進用驅動源具備電動伺服電機和油壓驅動源的結構，只在注射工序中的高速注射工序中，將油壓驅動源的前進驅動力加在注射推桿上。
在使注射推桿的前進后退用驅動源為電動伺服電機的壓鑄機中，只在電動伺服電機的輸出中難于實現的不是增壓(升壓)的壓力，而是高速注射工序中的高速注射速度。在本發明中，在具有作為注射推桿的主要驅動源的電動伺服電機和作為注射推桿的前進方向的副驅動源的油壓驅動源的結構中，在注射工序中的高速注射工序中，由于使油壓驅動源的能量一下子釋放出來，使注射推桿高速前進，所以能應答性好、有效地取得高速的注射速度。因而，能在短時間內有效地向模具內注射·填充熔融金屬，能實現鑄造產品的高品質化。


圖1是表示本發明一實施方式的壓鑄機的主要注射總系統的主要部位立體圖。
圖2是簡化表示本發明一實施方式的壓鑄機的注射總系統的功能結構的說明圖。
圖3是簡化表示本發明一實施方式的壓鑄機的注射總系統的功能結構的說明圖。
圖4是簡化表示本發明一實施方式的壓鑄機的注射總系統的功能結構的說明圖。
圖5是簡化表示本發明一實施方式的壓鑄機的注射總系統的功能結構的說明圖。
圖6是表示與本發明的一實施方式的壓鑄機中的注射總系統的動作相關的工序、速度設定值和壓力設定值的關系的說明圖。
圖7是簡化表示本發明的一實施方式的壓鑄機中的注射系統、開合模系統、脫模系統的結構的說明圖。
圖中1主基座盤 2注射總系統用的基座部件 3保持座4固定裝模板5支撐部件 6移動體 7導向桿8注射用電動伺服電機9滾珠螺桿10螺母體11旋轉傳動系統 12ACC(蓄壓器) 13油壓缸13a第1油室(前進用油室) 13b第2油室 14油壓缸15注射筒 15a熔融金屬注入口 21控制閥22冷卻器 23油箱24油壓泵 25、29止回閥26、27、28油路 30壓力傳感器 31墊塊41固定側模具 42可動裝模板 43可動側模具44內腔 45金屬材料 46脫模部件47脫模銷 51伺服驅動器 52滾珠螺桿機構53編碼器 61伺服驅動器 62開合模用電動伺服電機63滾珠螺桿機構 64肘桿機構 65編碼器71伺服驅動器 72脫模用電動伺服電機 73滾珠螺桿機構74編碼器 81系統控制器具體實施方式
以下，參照

本發明的實施方式。圖1是表示本發明一實施方式(以下記作本實施方式)的壓鑄機的主要注射總系統的主要部位立體圖。
在圖1中，1是主基座盤，2是安裝在主基座盤1上的注射總系統用基座部件，3是安裝在基座部件2上的保持座，4是安裝在主基座盤1上的固定裝模板，5是保持在固定裝模板4等上的支撐部件，6是為使在基座部件2上可以前進后退而設置的移動體，7是在保持座3與支撐部件5之間架設的、引導移動體6前進后退的多根導向桿，8是安裝在保持座3上的一對注射用電動伺服電機，9是可以旋轉地保持在保持座3上、通過由帶輪、皮帶構成的旋轉傳動系統11傳遞對應的電動伺服電機8的旋轉的一對滾珠螺桿，10是與對應的滾珠螺桿9一起構成滾珠螺桿機構、在與對應的滾珠螺桿9螺紋連接的同時，將其端部固定在移動體6上的螺母體，12是裝載在移動體6上、與移動體6一起移動的增壓用的一對蓄壓器(以下記作ACC)，13是與移動體6一體化的、兼作活塞體的注射推桿14在其內部可以前進后退的油壓缸，15是安裝在固定裝模板4上、注射推桿14的前端側在其內部可以前進后退的注射筒，15a是設置在注射筒15上的熔融金屬的注入口。
在本實施方式中，一對電動伺服電機8的旋轉力通過旋轉傳動系統11傳遞到滾珠螺桿機構的滾珠螺桿9上使滾珠螺桿9旋轉，由此，通過使螺紋連接在滾珠螺桿9上的滾珠螺桿機構的螺母體10在軸向前進后退，使油壓缸13隨移動體6一起移動，實現注射推桿14前進后退。另外，在一對ACC12內蓄積壓縮的壓力油通過控制閥輸送入油壓缸13的前進用油室內，給予注射推桿14前進方向的力(增壓壓力)。再者，本實施方式的滾珠螺桿機構的滾珠螺桿9直徑約100mm，其導程使用20mm或其以上的，由此，滾珠螺桿9每旋轉1次的螺母體10在軸向移動距離某種程度地變大，即某種程度地確保滾珠螺桿9每旋轉1次的注射推桿14的前進后退速度。另外，在本實施方式中，設置2組電動伺服電機8和滾珠螺桿機構，合并2個電動伺服電機8的輸出使移動體6(注射推桿14)沿軸向移動，因此能得到較大的推力。
接著，用圖2～圖5說明本實施方式的壓鑄機的注射總系統的油壓系統的構成和注射總系統的動作。圖2～圖5是簡化表示本實施方式的壓鑄機的注射總系統的功能結構的圖，在圖2～圖5中，對于與圖1的構成要件相同的構成要件標以相同符號。
在圖2～圖5中，21是配置在連接2個ACC12與油壓缸13的第1油室(前進用油室)13a的油路上、具備換向功能和流量控制功能的控制閥，22是配置在連接控制閥21與油箱23的油路上的冷卻器，24是配置在連接油箱23與油壓缸13的第2油室13b的油路上的小容量油壓泵，25是配置在連接油壓泵24與油壓缸13的第2油室13b的油路26上的止回閥，27是連接油路26的止回閥25靠下游側與連接油壓缸13的第1油室13a和控制閥21的油路28的油路，29是配置在油路27上的止回閥，30是配置在油路28上的壓力傳感器。
在本實施方式中，ACC12、控制閥21、止回閥25、29、壓力傳感器30搭載在移動體6上以便與移動體6成為一體移動，冷卻器22、油箱23、泵24固定配置。之所以做成這樣的構成，是因為ACC12與油壓缸13之間的油路長度變短，油壓驅動的應答性良好，為了盡可能地降低管路損失，通過將油壓回路(的一部分)一體地裝入移動體6內，相比將油壓回路系統與移動體6分體的結構，整體結構能大幅度地簡化。
在注射前的狀態中，在油壓缸13內，注射推桿14處于最后位置上，控制閥21處于中立位置，在ACC12的油室內貯存規定量、規定壓力的壓力油，此時ACC12的氣體室內的氣體通過油的壓力壓縮、升壓。另外，包括注射前的狀態在內，除了小量的油輸入油壓缸13的第2油室13b的工序之外，油壓泵24處于停止狀態。另外，在注射前的狀態中，螺母體13(即移動體6)置于最后的位置上。
在這種狀態中，當到達注射工序的開始時間時，基于來自掌控機器整體的控制的系統控制器的指令，電動伺服電機8在規定方向上且以在低速注射工序設定的速度旋轉驅動，由此，移動體6、油壓缸13、注射螺桿14隨滾珠螺桿機構的螺母體10一起以低速(不足1m/sec的速度，在本實施方式中例如設定為0.52m/sec)前進驅動。即，在低速注射工序中，電動伺服電機8通過沿位置軸的速度反饋控制來驅動控制，由此，進行低速注射工序，注射筒15內的熔融金屬填充到模具流道部，還排出模具內腔內的空氣。并且，系統控制器根據來自附加在電動伺服電機8上的編碼器的輸出，識別移動體6的前進位置，在只前進在低速注射工序設定的距離的時間內，注射工序切換為高速注射工序。再者，圖2表示低速注射工序完成時的狀態。
當達到高速注射工序的開始時間時，系統控制器相對電動伺服電機8獲得與低速注射工序相同的動作，如圖3所示，控制閥21切換為圖示下位置。由此，貯存在ACC12內的壓力油，由于壓縮、升壓的氣壓，通過控制閥21快速輸入注射缸13的第1油室(前進用油室)13a內，注射推桿14相對移動體6高速(1m/sec以上的速度，在本實施方式中設定為例如7.48m/sec)前進驅動，此時，油壓缸13的第2油室13b通過油路26、止回閥29、油路27，輸入注射缸13的第1油室13a內。在該高速注射工序中，由于電動伺服電機8與低速注射工序相同以0.52m/sec前進驅動移動體6，所以在高速注射工序中，注射推桿14以8.0m/sec的高速前進驅動，由此，熔融金屬快速注射·填充入模具內腔內。并且，系統控制器根據來自附加在電動伺服電機8上的編碼器的輸出，識別移動體6的前進位置，在只前進在高速注射工序設定的距離的時間內，完成高速注射工序，工序切換為增壓工序。再者，圖3表示高速注射工序完成時的狀態，在圖3中，31表示抵接在注射推桿14前端上的注射筒15內的墊塊。
當進入增壓工序時，系統控制器將電動伺服電機8由沿注射工序中的位置軸的速度反饋控制，切換為沿時間軸的壓力反饋控制。再者，說明書中所說的增壓工序指相當于上述專利文獻1、2中的升壓·保壓工序的工序，相當于注塑成形中的保壓工序。在這種增壓工序中，系統控制器使控制閥21維持在圖3狀態，使電動伺服電機8為壓力反饋控制，使電動伺服電機8輸出與在增壓工序設定的增壓壓力一致的壓力。通過該增壓工序，從注射推桿14通過墊塊31對模具內開始固化的金屬給予較大的壓力(例如最大為50ton左右)，伴隨金屬的固化·收縮，注射推桿14從圖3的狀態只少量微速前進。并且，系統控制器基于時間監測，當識別出增壓工序完成時間時，將工序切換為冷卻工序。
再者，在本實施方式中，上述增壓工序，壓力設定為多段，以多段的壓力反饋控制實行，由此，能夠實現對精致、精品鑄造有很大貢獻的增壓動作。
在冷卻工序中，系統控制器在控制閥21為圖3的狀態(控制閥21在圖示下位置的狀態)中，在前進方向上通過沿位置軸的速度反饋控制來驅動控制電動伺服電機8，使移動體6前進。通過該移動體6的前進，注射推桿14受到前進方向的力，但由于墊塊31抵接在注射推桿14的前端，所以注射推桿14不能前進，相反抵抗油壓并后退。由此，如圖4所示，注射缸13的第1油室13a內的壓力油通過控制閥21，返回ACC12的油室內，伴隨之ACC12的氣體室內的氣體壓縮·升壓。并且，在ACC12的油室內貯存規定量·規定壓力的壓力油(貯存在上述高速注射工序需要的壓力油)的時間內，系統控制器如圖5所示，控制閥21切換至圖示上位置。然后，系統控制器驅動控制油壓泵24，將相當于在高速注射工序中從油壓缸13的第2油室13b流出的油的量的油，從油壓泵24輸入油壓缸13的第2油室13b。隨之，相當于在高速注射工序中從油壓缸13的第2油室13b流出的油的量的油，通過控制閥21、冷卻器22返回油箱23。并且，在油壓缸13內，在注射推桿14至最后位置的時間內，系統控制器使油壓泵24停止的同時，將控制閥21切換至中立位置，再使電動伺服電機8停止，等待冷卻工序的結束時間。此時，注射推桿14的前端為抵接在墊塊31上的狀態。
這里，在上述的冷卻工序中，從油壓泵24向油壓缸13的第2油室13b補充的油量，例如在2個ACC12內貯存的油量為1.3升的場合，為0.6升左右的較小量，因此，油壓泵24可以做成非常小的容量的同時，也使冷卻器小型化，可以實現大量節省能源。另外，關于油箱23由于也可以大幅度小容量化，在這點上也對油壓回路系統的小型化做出貢獻。
當冷卻工序結束時，系統控制器如后述那樣進行開模工序，并與該開模動作同步在前進方向通過沿位置軸的速度反饋控制來驅動控制電動伺服電機8，使移動體6前進。并且，由此將通過注射推桿14推壓墊塊31的墊塊推壓工序與開模同步進行。
在墊塊推壓工序完成后的適宜的時間內，系統控制器進行使注射推桿14后退的工序，在后退方向通過沿位置軸的速度反饋控制來驅動控制電動伺服電機8，使移動體6后退。并且，在移動體6后退到最后位置的時間內，系統控制器使電動伺服電機8停止。
圖6是表示與上述的注射總系統的動作關聯的工序、速度設定值和壓力設定值的關系的圖。在圖6中，除高速注射工序和增壓工序，速度設定值是用于對電動伺服電機8進行速度反饋的設定值，高速注射工序中對電動伺服電機8的速度設定值，與低速注射工序中的設定值一致。另外，壓力設定值為僅用于增壓工序進行壓力反饋的設定。
圖7是簡化表示本實施方式的壓鑄機的注射系統、開合模系統、脫模系統的結構的圖。
在圖7中，41是裝載在固定裝模板4上的固定側模具，42是被無圖示的連接桿導向可以前進后退的可動裝模板，43是裝載在可動裝模板42上的可動側模具，44是以合模狀態的兩模具41、43形成的內腔，45是填充入內腔44等內的金屬材料，46是相對可動裝模板42可以相對地前進后退的脫模部件，47是與脫模部件46一體的脫模銷。
另外，51是分別驅動控制注射用各電動伺服電機8的一對伺服驅動器，52是將注射用各電動伺服電機8的旋轉分別變換為直線運動、來使移動體6及注射推桿14前進后退的一對滾珠螺桿機構，53是在注射用各電動伺服電機8上分別設置的、輸出檢測信號S1、S2的編碼器。
另外，61是驅動控制開合模用電機的伺服驅動器，62是開合模用電動伺服電機，63是將開合模用的電動伺服電機62的旋轉變換為直線運動的滾珠螺桿機構，64是接受滾珠螺桿機構63的直線運動伸張或折疊驅動、來使可動裝模板42前進或者后退的肘桿機構，65是在開合模用電動伺服電機62上設置、輸出檢測信號S3的編碼器。
另外，71是分別驅動控制脫模用電機的一對伺服驅動器，72是脫模用的一對電動伺服電機，73是將脫模用的各電動伺服電機71的旋轉分別變換為直線運動、來使脫模部件46及脫模銷47前進后退的一對滾珠螺桿機構，74是在脫模用各電動伺服電機71上分別設置的、輸出檢測信號S4、S5的編碼器。
另外，81是掌控壓鑄機整體的控制、接受各檢測信號S1～S5等、相對各伺服驅動器輸出指令信號D1～D5、控制注射系統、開合模系統、脫模系統的動作的系統控制器。
如圖7所示，本實施方式的壓鑄機，如前所述除在注射系統的一部分上搭載油壓回路之外，作為電動式機器而構成，由此能實現油污損盡可能地少的清潔的機器。另外，系統控制器81監測機器整體的狀態，監測可動裝模板42的位置和注射推桿14的位置，如上述那樣使墊塊推出工序與開模同步進行，相互間速度相等，進行墊塊推出和開模，因此能有效地從金屬材料44的固定側模具41側脫模，金屬材料44只以有效地粘附在可動側模具43側的狀態，進行開模。
另外，雖然在墊塊推壓工序中要求較大的力，但在本實施方式中，由于注射系統做成雙電動電機方式，所以即使各注射用電動伺服電機8不是大容量的，也能較容易地得到要求的墊塊31的擠壓力。這在脫模動作中也同樣，粘附在可動側模具43上的金屬材料44的頂出要求較大的力，但在本實施方式中，由于脫模系統為雙電動電機方式，所以即使各脫模用電動伺服電機72不是大容量的，也能很容易地取得要求的頂出力。
權利要求
1.一種壓鑄機，通過注射推桿的前進向模具內注射·填充熔融金屬，其特征在于對于注射推桿的前進速度不足1m/sec的驅動源，使用電動伺服電機，對于注射推桿的前進速度為1m/sec或其以上的驅動源，使用油壓驅動源。
2.根據權利要求1所述的壓鑄機，其特征在于在注射工序中的高速注射工序中，上述注射推桿通過上述油壓驅動源和上述電動伺服電機前進驅動。
3.根據權利要求1所述的壓鑄機，其特征在于上述油壓驅動源，與通過上述電動伺服電機的驅動力而前進或后退的移動體一體地前進或后退。
4.根據權利要求1所述的壓鑄機，其特征在于將上述電動伺服電機的旋轉變換為直線運動的滾珠螺桿機構的滾珠螺桿的導程為20mm或其以上。
全文摘要
本發明的壓鑄機具有注射用電動伺服電機，能夠應答性良好、可靠地取得高速注射工序中的高速注射速度。作為注射推桿的前進用驅動源，在具備電動伺服電機與油壓驅動源的結構中，只在注射工序中的高速注射工序中，將油壓驅動源的前進驅動力加在注射螺桿上。
文檔編號B22D17/08GK1861293SQ20061008020
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月11日 優先權日2005年5月13日
發明者谷口吉哉 申請人:東洋機械金屬株式會社