(57)【要約】  【課題】凝固速度が速い成形材料に好適な射出速度を得ることができるとともに、射出充填完了後の射出ピストン位置を不動として所定時間の保圧を確実になし得る電動式射出ユニットと電動式射出方法を提供する。  【解決手段】電動サーボモータ(1) の回転運動をボールネジ付きプランジャー(4) を介してシリンダー(9) 内の射出ピストン(8) の往復運動に変換し、シリンダー(9) 内の成形材料(W) を金型内に射出する。前記射出ピストン(8) に前記シリンダー(9) 内の成形材料(W) による一定以上の負荷がかかったとき、シリンダー(9) 内の射出ピストン(8) を不動状態におくサージ圧制御手段を設けている。このサージ圧制御手段は、前記電動サーボモータ(1) の回転制御手段と前記射出ピストン(8) の上昇抑制機構との組み合わせから構成される。また、同時に前記プランジャー(4) 及び射出ピストン(8) の初動に時間差を設け、射出ピストン(8) の射出速度を高速化する。  【選択図】図１
2006142369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動サーボモータ(1) の回転運動をシリンダー(9) 内の射出ピストン(8) の往復運動に変換してシリンダー(9) 内の成形材料(W) を金型内に射出する射出ユニットであって、
前記射出ピストン(8) に前記シリンダー(9) 内の成形材料(W) による一定以上の負荷がかかったとき、シリンダー(9) 内の射出ピストン(8) を不動状態におくサージ圧制御手段を設けてなることを特徴とする電動式射出ユニット。
【請求項２】
前記サージ圧制御手段が前記電動サーボモータ(1) の回転制御手段と前記射出ピストン(8) の上昇抑制機構との組み合わせからなる請求項１記載の電動式射出ユニット。
【請求項３】
前記電動サーボモータ(1) の回転制御手段は、前記電動サーボモータ(1) の回転トルクに応じた出力信号を出力するトルク出力部と、同出力部からの出力信号に応じて前記電動サーボモータの正逆転制御及び回転速度制御を同時に行うモータ駆動制御部とを備えた制御装置(CP)を含んでなる請求項２記載の電動式射出ユニット。
【請求項４】
前記射出ピストンの上昇抑制機構は、
固定ハウジング(6) 内に収容され、前記電動サーボモータ(1) により制御回転するボールナット部材(2) と、
前記射出ピストン(8) に連結され、前記ボールナット部材(2) に関して軸方向の往復運動が可能で軸芯回りの回転が不能なボールネジが形成されたプランジャー(4) とを備え、  前記ボールナット部材(2) は、
ボールナット部(22)と、
前記ボールナット部(22)を回転自在に支持し、自身は前記ハウジング(6) 内を回転不能に且つ前記ボールナット部(22)とともに前記プランジャー(4) の軸線方向に往復動可能に案内されるナット支持部(24)と、
前記ハウジング(6) と前記ナット支持部(24)との間に配され、所要のバネ力をもって前記ボールナット部材(22)を射出方向に付勢するバネ手段(64)と、
を備えてなる請求項２又は３記載の電動式射出ユニット。
【請求項５】
前記プランジャー(4) と前記射出ピストン(8) との間にジョイント(7) が配されてなり、
同ジョイント(7) は前記プランジャー(4) の一端に固設されるとともに、前記射出ピストン(8) の基端部を所要距離だけ相対的に往復動可能な空間(73)内に保持する請求項１〜４記載のいずれかに記載の電動式射出ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の電動式射出ユニットを備えてなることを特徴とするダイキャストマシン。
【請求項７】
電動サーボモータ(1) の回転運動を、ボールナット部(22)に螺合するボールネジが形成されたプランジャー(4) に結合された射出ピストン(8) の往復運動に変換し、シリンダー内の成形材料(W) を金型内に射出する射出方法であって、
前記電動サーボモータ(1) の回転速度を前記射出ピストン(8) による射出速度まで上昇させること、
前記プランジャー(4) の射出方向の動作と前記射出ピストン(8) の射出動作との間に所定の時間差を設けて射出ピストン(8) の初期速度を高速化し、シリンダー(9) 内の成形材料(W) を金型に短時間で射出すること、
を含んでなることを特徴とする電動式射出方法。
【請求項８】
射出による金型内への成形材料(W) の充填完了時に、前記電気サーボモータ(1) の回転トルク変動に基づくモータ回転駆動制御と前記射出ピストン(8) の上昇抑制機構とを併用してシリンダー(9) 内の射出ピストン位置を不動とするサージ圧制御を行い、金型内を所要の時間保圧することを更に含んでなる請求項７記載の電動式射出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを使って高速射出を可能にするとともに金型内への成形材料充填後の保圧を確実に実行できる射出ユニット及び同ユニットを備えたダイキャストマシンと電動式射出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融するアルミ、亜鉛等の金属材料を金型に射出して成形するダイキャストマシンには、射出ピストンを高速で作動でき、構造がシンプルであるなどの理由から、射出ピストンを油圧で駆動するのが一般的であった。例えば、実開平３−４３４９号公報（特許文献１）に開示されているダイキャストマシンも射出ピストンを油圧シリンダーを使って駆動している。ただ、このダイキャストマシンでは、冷却により膨張する成形材料（溶湯）の成形時にあってヒーターによる加熱が停止されると、保持炉内の溶湯が凝固するとともに射出シリンダー内の溶湯も凝固膨張して、射出シリンダー内の射出ピストンに過大な力が加わり、装置を変形又は損傷させてしまうことを避けるためになされたものであり、油圧シリンダーを使うことによる弊害を格別に排除しようとするものではない。
【０００３】
すなわち同特許文献１では、前記保持炉内の射出シリンダーの直上位置に、フレームを介して上記油圧シリンダーが設けられており、そのピストンロッドの下端には取付板が固設され、同取付板の下部に上部を大径とし下部を小径とした段付中空部が形成されたガイド筒が固着されている。この段付中空部には射出用ピストンロッドの上端フランジ部がその大径中空部内を昇降可能に嵌収容され、同射出用ピストンロッドの下端ピストンが前記射出シリンダーに昇降可能に嵌挿されている。また、前記段付中空部の大径部に収容された前記フランジと上記取付板との間には前記油圧シリンダの出力よりも大きい反発力をもつ圧縮ばねが弾装されている。いま、成形の途中で保持炉のヒーターによる加熱が停止した場合、保持炉内で溶湯が凝固して射出シリンダ内の溶湯も凝固膨張すると、その膨張圧をもって射出ピストンを圧縮ばねの反発力に抗して上方へと押し上げる。このときの上昇は圧縮ばねにより緩衝されるため、急激な運動とはならず装置を破損させることがない。
【０００４】
一方、例えば特開平６−８３５号公報（特許文献２）によれば、電動式サーボモータを使って射出ピストンを往復動させ、金型に熱硬化性樹脂材料を注入して成形品を製造するトランスファー成形装置が開示されている。その具体的構成は、サーボモータのロータと直接連結されたボールナットが基体に対してベアリングを介して回転可能とされている。このボールナットにボールを介してボールネジが螺合している。更に、このボールネジは上端が前記サーボモータに貫通され、同ボールネジにはスプライン溝が切られており、基体に回転不能に固設されたスプラインナットを螺着している。ボールネジの下端にはプランジャーが加重検出器を介して結合されている。前記プランジャーの下方には樹脂材料が収容されたポットを備えた固定板が配され、前記プランジャーの下端は前記ポットに上下動可能に嵌挿されている。前記固定板に対向して金型が配され、可動板が同金型に向けて進退する。
【０００５】
この特許文献２によれば、サーボモータの回転を減速機構を用いることなく螺旋溝に装填したボールを介して射出ピストンの往復運動に変換させているため、正確に樹脂材料を金型に注入することができ、またプランジャに発生する推力を検出して、サーボモータにフィードバックするため、樹脂材料に無理な力が加わらず、成形品内部に歪応力が残留せず、成形品に気泡が混入することがなく樹脂の配向性も均一となる。さらに、減速機構を介することなくプランジャーとサーボモータとを直結しているため、装置の小型化と製作コストの低減を可能にしている。
【特許文献１】実開平３−４３４９号公報
【特許文献２】特開平６−８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特にダイキャストマシンのように凝固速度の速い材料を扱う場合には、射出動作も通常の合成樹脂材料と異なり射出の途中で凝固が始まらないように短時間で射出を行わなければならない。そのためには、射出材料を金型内に導入する射出ピストンの射出動作を可能な限り速くする必要がある。この高速の射出速度を得ようとすれば、簡単な構造であることと相まって射出ピストンを急速に作動できる油圧駆動が多用されることになる。因みに、射出ピストンを電動モータによって直接往復駆動させる場合と、油圧による駆動とを比較すると、前者に要する射出時間は後者による射出時間の３倍強となる。これは、電動モータによる駆動では、油圧駆動とは異なり、回転加速度が一定であることから、始動して所望の射出速度を得るまでに相当な時間を要するがためである。その結果、従来はダイキャストマシンにおける射出駆動に電動モータが使われることはなく、上記特許文献２のように比較的硬化速度の遅いトランスファー成形機などのような合成樹脂材料のための特殊な成形機に採用されるに過ぎない。
【０００７】
一方、油圧駆動の場合は、上述のごとく素早く所要の射出速度が得られはするものの、例えば駆動時に生じる油の温度変化によって粘性が変化して正確に駆動力を伝達できないことも多く、更には作業環境の悪化の原因ともなっていた。そのため近年は、たとえダイキャストマシンであっても、その駆動力を確実に且つ射出ピストンに伝達して射出ピストンを素早く作動させるができ、同時に射出ピストンの正確な行程制御を可能にでき、良好な作業環境を得やすい電動モータによる駆動が強く求められてきている。
【０００８】
本発明は前述の要望に応えるべくなされたものであり、その目的は、例えばダイキャストマシンのように凝固速度が速い成形材料に好適な射出速度を得ることができるとともに、射出充填完了後の射出ピストン位置を不動として所定時間の保圧を確実になし得る電動式射出ユニットと電動式射出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的の一部は、本発明に係る電動式射出ユニットの基本構成である、電動サーボモータの回転運動をシリンダー内の射出ピストンの往復運動に変換してシリンダー内の成形材料を金型内に射出する射出ユニットであって、前記射出ピストンに前記シリンダー内の成形材料による一定以上の負荷がかかったとき、シリンダー内の射出ピストンを不動状態におくサージ圧制御手段を設けることにより達成される。
【００１０】
好ましくは、前記サージ圧制御手段が前記電動サーボモータの回転制御手段と前記射出ピストンの上昇抑制機構との組み合わせからなる。前記電動サーボモータの回転制御手段は、前記電動サーボモータの回転トルクに応じた出力信号を出力するトルク出力部と、同出力部からの出力信号に応じて前記電動サーボモータの正逆転制御及び回転速度制御を同時に行うモータ駆動制御部とを備えた制御装置を含んでいることが望ましい。
【００１１】
好適な態様によれば、前記射出ピストンの上昇抑制機構は、固定ハウジング内に収容され、前記電動サーボモータにより制御回転するボールナット部材と、前記射出ピストンに連結され、前記ボールナット部材に関して軸方向の往復運動が可能で軸芯回りの回転が不能なボールネジからなるプランジャーとを備え、前記ボールナット部材は、ボールナット部と、前記ボールナット部を回転自在に支持し、自身は前記ハウジング内を回転不能に且つ前記ボールナット部とともに前記プランジャーの軸線方向に往復動可能に案内されるナット支持部と、前記ハウジングと前記ナット支持部との間に配され、所要のバネ力をもって前記ボールナット部材を射出方向に付勢するバネ手段とを備えている。
【００１２】
また、更に上記目的の他の一部は、前記プランジャーと前記射出ピストンとの間にジョイントが配されてなり、同ジョイントは前記プランジャーの一端に固設されるとともに、前記射出ピストンの基端部を所要距離だけ相対的に往復動可能な空間内に保持するようにすることにより効果的に達成される。これらの電動式射出ユニットは、ダイキャストマシンに好適に適用される。
【００１３】
一方、上記目的は本発明の電動式射出方法の基本構成である、電動サーボモータの回転運動を、ナット部に螺合するボールネジ部を有するプランジャーに結合された射出ピストンの往復運動に変換し、シリンダー内の成形材料を金型内に射出する射出方法であって、前記電動サーボモータの回転速度を前記射出ピストンによる射出速度まで上昇させること、前記プランジャー射出方向の動作と前記射出ピストンの射出動作との間に所定の時間差を設けて射出ピストンの初期速度を高速化して、シリンダー内の成形材料を金型に短時間で射出することにより達成される。
【００１４】
また、この発明の好ましい態様によれば、射出による金型内への成形材料の充填完了時に、前記電気サーボモータの回転トルク変動に基づくモータ駆動制御と前記射出ピストンの上昇抑制機構とを併用してシリンダー内の射出ピストン位置を不動とするサージ圧制御を行い、金型内の成形材料を所要の時間一定の圧力を維持させる。
【作用効果】
【００１５】
例えば、ボールナットとボールネジ付きプランジャーとを使って、電動サーボモータの回転運動をシリンダー内の射出ピストンの往復運動に変換する場合、成形材料を金型内に充填し終わると、成形圧が瞬時的に急激な上昇と下降を繰り返す。特に、前述のごとき電動サーボモータによる駆動では、充填完了と同時に同駆動を停止させたとき瞬時に停止できないため、そのままプランジャーを射出方向に動かし、圧力の上昇を招く。この昇圧時にはプランジャーに下方から過大な加重がかかるため、電動サーボモータの回転に抗してプランジャーを急速に上昇させようとする。その結果、金型が開いてバリを発生させたり、プランジャーの急激な動きにより装置に損傷を与えかねない。
【００１６】
従って、本発明のような電動サーボモータによりプランジャーを駆動する電動式射出装置にあっては、特にその保圧のための手段の開発が重要なポイントの一つとなる。そこで、本発明では充填完了時のように急激な成形圧変動が発生して、瞬間的に射出ピストンに過大な加重がかかったとき、その加重に耐え得るように射出ピストンの位置を不動にするサージ圧制御手段を設けている。
【００１７】
本発明にあっては、前記サージ圧制御手段として、前記電動サーボモータの駆動制御手段と前記射出ピストンの上昇抑制機構とを組み合わせて使っている。電動サーボモータの回転トルクの変動を電子制御装置に内蔵された回転トルク出力部からの出力信号に応じて前記電動サーボモータを正逆転させてモータ回転に制動を与え、同時に同モータの回転速度を制御して、射出シリンダー内の射出ピストンの位置を不動にするようにしている。
【００１８】
一方、前記射出ピストンの上昇抑制機構は、例えば射出シリンダー内の射出ピストンを押し上げようとする過大な加重がかかると、電動サーボモータに停止信号が発せられる。しかしながら電動サーボモータは瞬時に停止できず、射出方向の回転を持続する。この停止信号が発せられると同時に逆転信号が出力され、電動サーボモータに制動力を与える。この制動力によっても、電動サーボモータは射出方向の回転を持続しており、射出シリンダー内の圧力を上昇させる。この圧力が予め設定されている圧力（保圧）を越えると、上記ハウジングと上記ナット支持部との間に配されたバネ手段のバネ力に抗して、上記ナット支持部を射出方向とは反対方向へと押し上げる。このとき、前記ボールナット部は正転を続けているため、前記ナット支持部とともに上方へと移動し、本発明の電動式射出方法の好ましい態様にあるように、ボールナット部と螺合するボールネジ付きプランジャーに連結された射出ピストンを不動状態において一定時間保圧を維持する。
【００１９】
ところで電動サーボモータの回転速度は、既述したとおり瞬時に高めることができない。その結果、上記特許文献２のごとく電動モータからボールネジ付きプランジャーを介して直接射出ピストンを駆動しようとしても、油圧駆動のような急速な駆動は不可能である。そこで、本発明では上記プランジャーと前記射出ピストンとの間に配されたジョイントの上記空間内に射出ピストンの基端部を保持させている。このように射出ピストンの基端部を上記空間内に保持させると、同射出ピストンの動きを、プランジャーの動きと同期せず、プランジャーが動き出したのちに、所定の時間差をもって射出ピストンがプランジャーの動きに追随するようになる。すなわち、射出ピストンはプランジャーが始動したのち一定時間を経過してから動きだす。本発明では、この時間差を利用して、その時間差の間に電動サーボモータの回転速度を射出に必要な回転速度まで上昇させる。その結果、本発明の上記電動式射出方法のとおり、電動サーボモータが始動すると同時にプランジャーが下降を開始し、同サーボモータの回転が所定の回転数に達したとき、初めて射出ピストンに同プランジャーの下降する力が伝達されるため、射出ピストンは最初から高速に作動され、油圧駆動と同等の高速射出を可能にする。
【００２０】
更に、本発明にあっては電動サーボモータを採用するため、その回転数の変更や回転方向の切替などの制御は勿論のこと、モータの回転数から射出ピストンの移動量を高精度にデジタル制御ができるため、１ショットごとに射出される成形材料の成形量に変動を生じさせることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の代表的な実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明の電動式射出ユニットを備えたダイキャストマシンの全体構成を概略で示している。なお、本発明の電動式射出ユニットはダイキャストマシンだけではなく、例えば上記特許文献２に記載されたトランスファー成形機にも適用することが可能であり、更には成形材料の種類によっては縦型の通常の射出成形機にも適用することができる。
【００２２】
図１において、符号１は電動サーボモータを示し、その出力軸１１に固設された第１のベルトプーリ１２とボールナット部材２とがベルト３を介して連結されている。前記ボールナット部材２は、第２のベルトプーリ２１と、同ベルトプーリ２１の回転中心部に上端部を固着したボールナット部２２と、同ボールナット部２２の下端部に軸受２３を介して相対回転可能に且つ同ボールナット部２２の回転軸線方向に共動するボールナット支持部２４とを備えている。前記ボールナット部材２にはボールネジ付きプランジャー４が複数のボール５を介して螺合されている。前記ボールナット部２２とボールナット支持部２４は、図示せぬフレーム等に固設されたハウジング６に支持される。
【００２３】
前記ハウジング６は、上部が矩形状の箱体６１からなり、その下面中央部にはプランジャー挿通孔６２ａを有する縦長の筒体６２が下方に突出している。前記箱体６１の上面中央部には上記ボールナット部２２を挿通するナット部挿通孔２２ａが形成されている。前記ボールナット部材２は、前記ベルトプーリ２１が前記ハウジング６の上方に配され、前記ボールナット部２２がハウジング６の前記ナット部挿通孔２２ａに挿通されるとともに、前記ボールナット部２２と相対回転可能に一体化された上記ボールナット支持部２４がボールナット部２２の下端部とともに前記ハウジング６の内部に収容されている。
【００２４】
このように、本発明における前記ボールナット支持部２４は固定ハウジング６に対して上下に摺動を可能にしているが、自身は前記ボールナット部２２の軸線回りには回転を不能にして収容されている。従って、ボールナット部材２のボールナット部２２は上記第２ベルトプーリ２１とともに回転可能で且つハウジング６に対して上下に移動可能であるが、前記ボールナット支持部２４はボールナット部２２の回転時にも回転せず、ボールナット部２２とともにハウジング内を上下方向に移動可能とされている。本実施形態にあっては、前記ボールナット支持部２４の回転を阻止するとともに上下方向の移動を案内するため、前記ハウジング６の底面に案内部材６３が設けられている。この案内部材６３は、図１に示すとおり、上方に向けて突出する突条６３ａを有する縦断面が逆Ｔ字状をなしており、対応する前記ボールナット支持部２４の下面には、前記案内部材６３の前記突条６３ａに嵌合する凹溝２４ａが形成されている。
【００２５】
また、前記ハウジング６上部内壁面と前記ボールナット支持部２４の上面との間には、前記ボールナット支持部２４が無闇に上下動せず、また上記ボールネジ付きプランジャー４に下方から予め設定された圧力を越える圧力が作用したときには同プランジャー４の上動を許容するための本発明のバネ手段である圧縮スプリング６４が介装されている。このときの圧縮スプリング６４のバネ力は、成形材料の充填完了後の保圧時における圧力に略等しい。
【００２６】
更に本実施形態にあっては、前記プランジャー４の下端にジョイント７を介して射出ピストン８が連結されている。このジョイント７はケース体からなり、その内部の空間部が中仕切り７１を介して上下の第１及び第２空間部７２，７３を画成されている。一方、同ジョイント７の上壁中央部に、プランジャー４の下端を係着固定するためのプランジャー下端係着孔７４が形成され、同じく同ジョイント７の下壁中央部にも、前記射出ピストン８のロッド上端を係合保持するロッド端係合孔７５が形成されている。そのため、前記プランジャー４の下端及び射出ピストン８のロッド上端には、それぞれに首部４ａ，８ａを介して前記プランジャー下端係着孔７４に係着するフランジ状の係着部４ｂと前記ロッド端係合孔７５に係合する同じくフランジ状の係合部８ｂとを有している。前記プランジャー４の前記係着部４ｂは上記ジョイント７の第１空間部７２に密嵌されるが、前記射出ピストン８の係合部８ｂは前記ジョイント７の第２空間部７３に上下方向に所定長さＤの空間を残して遊嵌されている。
【００２７】
そのため、上記ボールナット部２２が回転してボールネジ付きプランジャー４が下降を始めても、射出ピストン８の上記係合部８ｂの上面にジョイント７の中仕切り７１の下面に当接するまでは、射出ピストン８には前記プランジャーの下降による力が伝達されず、前記係合部８ｂの上面にジョイント７の中仕切り７１の下面に当接して初めて射出ピストン８が下降を開始する。すなわち、前記ジョイント７の第２空間部７３に射出ピストン８の上下動を許容する上下方向に所定長さＤの空間を残すことによって、プランジャー４と射出ピストン８との初動に所要の時間差をもたせている。
【００２８】
この構成は、上記ボールナット部材２とハウジング６との間の構成とともに、本発明にとって極めて重要な意味をもっている。
上記ボールネジ付きプランジャー４は、電動サーボモータ１を逆転又は正転させると、電動サーボモータ１により駆動回転するボールナット部材２を介して上下の方向に直動する。ところで、電動サーボモータ１の回転速度は一定の加速度をもって上昇する。従って、電動サーボモータ１と射出ピストン８とをボールナット及びボールネジを介して直接連結しても、射出ピストン８に始めから射出に必要な射出速度を与えることは不可能である。その結果、射出ピストン８を始動時から高速をもって所定の行程を素早く作動させることができない。本実施形態によれば、上述のようにネジ付きプランジャー４の始動と射出ピストン８の始動との間に時間差を設けるため、射出ピストン８の上記係合部８ｂの上面にジョイント７の中仕切り７１の下面が当接するまでに、電動サーボモータ１の回転速度を所要の速度まで高めておき、ジョイント７の中仕切り７１の下面が射出ピストン８の前記係合部８ｂの上面に当接した瞬間から、射出ピストン８を高速で作動することができる。
【００２９】
この射出ピストン８は、一般のダイキャストマシンと同様に、射出シリンダー９に摺動可能に嵌挿されており、同射出シリンダー９はノズル管１０ａを介して射出ノズル１０が連結されている。本実施形態にあっては、前記射出シリンダー９の底部中央に溶湯導入孔９ａが形成されており、その溶湯導入孔９ａをシリンダー室内側から閉塞するようにボール９ｂが配されて、開閉バルブの機能を持たせている。前記射出シリンダー９の上端開口部及びノズル管１０ａの先端に設けられた射出ノズル１０を外部に露呈して、前記射出シリンダー９とノズル管１０ａの一部が保持炉１１０内の溶湯Ｗ中に浸漬保持されている。前記射出ノズル１０は図示せぬフレームに取り付けられ、取付位置が不動とされており、その射出口を図示せぬ固定金型のスプール部に常時密着するようにしている。
【００３０】
以上の構成にあって、その射出手順を図１〜図４に基づいて具体的に説明する。
電動サーボモータ１が回転しておらず、ボールナット部２２も回転せず、従ってボールネジ付きプランジャー４は図１及び図２Ａに示す上端待機位置にある。この状態で、電動サーボモータ１を正転させると、ベルト３を介してボールナット部２２も正転し、ボールネジ付きプランジャー４がジョイント７を伴って下降を開始し、ジョイント７の第２空間部７３を間隔Ｄだけ下降すると、図２Ｂに示すように同ジョイント７の中仕切り７１の下面が下方に待機する射出ピストン８の上端に形成された係合部８ｂの上面に当接する。ジョイント７の中仕切り７１の下面が射出ピストン８の係合部８ｂの上面に当接するまでの間に、電動サーボモータ１の回転数はボールネジ付きプランジャー４に射出ピストン８の射出に必要な速度を与えるまでに上昇している。
【００３１】
前記中仕切り７１の下面が射出ピストン８の係合部８ｂの上面に当接すると、射出ピストン８は始動時からプランジャー４とともに高速で下降し、瞬時に図２Ｄに示す射出完了位置へと達し、金型内に成形材料を充填する。因みに、同一の電動サーボモータ１を使ってボールナット部から射出ピストンを直接駆動するときの射出時間は３５ｍｓであるが、ボールネジ付きプランジャー４の始動と射出ピストン８の始動との間に上述のごとく時間差を設けると、射出時間は８ｍｓにまで短縮されるようになり、例えば亜鉛等のような凝固速度が極めて高い成形材料を成形する場合にも、充填完了前に成形材料が金型内で凝固を開始することがなく、キャビティ内の必要な量の成形材料を確実に行き渡らせることができる。
【００３２】
金型内への充填が完了すると、予め制御装置ＣＰに入力されたシーケンスに従って上記電動サーボモータ１に停止信号が発せられる。しかしながら、停止信号により電源との接続が切られても電動サーボモータ１の回転は即座には停止せず減速しながら正転を持続し、射出ピストン８が下降を続けようとする。そのため、射出シリンダー９内の圧力が瞬間的に増大し、射出ピストン８に上方に向かう過大な圧力が作用する。このとき、電動サーボモータ１に制動をかけないまま停止状態におくと、射出ピストン８に対する前記力によりネジ付きプランジャー４を介してボールナット部材２をハウジング６内の圧縮ばね６４の圧縮力に抗して瞬間的に上方へと移動させかねない。この充填完了時に射出ピストンが射出方向とは反対方向に動いてしまうと、充填後の保圧がなされなくなり、金型が開いたりバリが発生してしまう。
【００３３】
そこで本実施形態にあっては、上述のように充填が完了した時点で電動モーターに停止信号が発せられると同時に逆転信号が出力される。この逆転信号により電動サーボモータ１は逆転しようとするが、充填完了直後は慣性で正転を持続しており、電動サーボモータ１には制動力が働くことになる。その結果、電動サーボモータ１の減速が急激になされる。しかしながら、減速しているとは言え、電動サーボモータ１は相変わらず低速ではあっても正転しているため、射出ピストン８は下降を続けようとして、射出シリンダー９内に保圧に必要な圧力以上の圧力を発生させる。
【００３４】
本実施形態にあっては、この保圧の間に、前述のような電動サーボモータ１の逆転による制動にも関わらず、第２プーリ２１が正転を続けて保圧に必要な圧力以上の圧力が射出シリンダー９内に発生していると、射出ピストン８を保圧位置に止めながら、ボールナット部２２が正転して、ボールナット部２２は図２Ｅ及び図３に示すようにボールナット支持部材２４とともに、圧縮スプリング６４のバネ力に抗して固定ハウジング６から所要の距離ｄを上方へと移動する。このとき同時に、ボールナット部２２とともに第２プーリ２１もベルト３を屈曲させながら上方へと移動させる。この移動量は僅かであるため、電動サーボモータ１からのベルト駆動に支障を来すことはない。
【００３５】
このボールナット部２２の移動とともに電動サーボモータ１は完全に停止する前に、電動サーボモータ１の回転トルク値から射出シリンダー９内の圧力変動が安定したことを検知すると、制御装置ＣＰから電動サーボモータ１に正転信号が出力されて低速で再び正転させる。このときの正転操作は、射出シリンダー９内の圧力を一定に保持する保圧のためと、ボールナット部材２を元位置に戻すためになされる。この状態で所定の保圧時間が経過すると、制御装置ＣＰから電動サーボモータ１に逆転信号が出力されて電動サーボモータ１が逆転を開始し、ベルト３を介してボールナット部２２を積極的に逆転させ、先ずボールネジ付きプランジャー４を距離Ｄだけ上昇させたのち、同プランジャー４とともに射出ピストン８を待機位置まで上昇させて、１ショットの射出工程を終了する。次いで、上記操作が繰り返される。
【００３６】
このように本発明にあっては、制御装置のトルク出力部から電動サーボモータの回転トルクに応じた出力信号を出力し、モータ駆動制御部からのトルク出力に応じて前記電動サーボモータの正逆転制御及び回転速度制御を同時に行うとと同時に、射出シリンダー内の圧力が保圧を越える圧力になると、ボールナット部材をバネ力に抗して上方に逃がしながら、射出ピストン８を保圧位置に止めて、射出シリンダー内の圧力を一定に保持する、電動サーボモータの回転制御手段と前記射出ピストンの上昇抑制機構とを併用して射出シリンダー内の圧力を制御するしているため、成形材料に適正な成形圧と保圧を維持することができ、バリやヒケのない良質な成形品が得られるばかりでなく、従来の油圧による成形品と比較すると湯肌の良好な成形品が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の代表的な実施形態である電動式射出ユニットが適用されたダイキャストマシンの射出前の要部を概略で示す縦断面図である。
【図２】同電動式射出ユニットによる射出手順の説明図である。
【図３】同保圧時における要部の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図４】ダイキャストマシンの保圧時の要部を概略で示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                    電動サーボモータ
１１                  出力軸
１２                  第１プーリ
２                    ボールナット部材
２１                  第２プーリ
２２                  ボールナット部
２４                  ボールナット支持部
３                    伝動ベルト
４                    ボールネジ付きプランジャー
４ａ                  首部
４ｂ                  係着部
５                    ボール
６                    ハウジング
６１                  矩形箱体
６２                  筒体
６３                  案内部材
６３ａ                突条
６４                  圧縮スプリング（バネ手段）
７                    ジョイント
７１                  中仕切り
７２                  第１空間部
７３                  第２空間部
７４                  プランジャー下端係着孔
７５                  ロッド上端係合孔
８                    射出ピストン
８ａ                  首部
８ｂ                  係合部
９                    射出シリンダー
９ａ                  溶湯導入孔
９ｂ                  ボール
１０                  射出ノズル
１０ａ                ノズル管
１１０                保持炉
ＣＰ                  制御装置
Ｗ                    溶湯（成形材料）
【図１】
2006142369.tif 000003
【図２】
2006142369.tif 000004
【図３】
2006142369.tif 000005
【図４】
2006142369.tif 000006