(57)【要約】【課題】エネルギ効率を良く溶湯を射出することができると共に、プランジャに作用する推力を下げることなく射出速度を上げることができる射出装置を提供する。【解決手段】スリーブ１１内に配置されたプランジャ１２を射出方向に少なくとも移動させる第一移動手段２０Ａと、該第一移動手段２０Ａを移動させることにより前記プランジャ１２をさらに射出方向に少なくとも移動させる第二移動手段３０とを備え、前記第一移動手段２０Ａと第二移動手段３０を用いて前記スリーブ１１内に装填された溶湯を前記スリーブ１１から鋳型内に射出するための射出装置１Ａであって、前記第一移動手段２０Ａは、射出方向に前記プランジャ１２の移動を制限するラチェット機構２４をさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ内に配置されたプランジャを射出方向に少なくとも移動させる第一移動手段と、該第一移動手段を移動させることにより前記プランジャをさらに射出方向に少なくとも移動させる第二移動手段と、を備え、前記第一移動手段と第二移動手段を用いて前記スリーブ内に装填された溶湯を前記スリーブから鋳型内に射出するための射出装置であって、
前記第一移動手段は、射出方向に前記プランジャの移動を制限する一方向移動制限手段をさらに備えることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記第一移動手段がプランジャを射出方向に移動させる速度は、前記第二移動手段がプランジャを移動させる速度よりも速く、
前記第二移動手段がプランジャに負荷する推力は、前記第一移動手段がプランジャに負荷する推力より大きいことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記一方向移動制限手段は、ラチェット機構であることを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置。
【請求項４】
前記第一移動手段は、回転機と、前記プランジャの射出方向の移動をさせるべく該回転機の回転運動を直線運動に変換する変換機構を少なくとも備え、前記一方向移動制限手段は、一方向に前記回転機の回転を制限する一方向回転制限手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯を鋳型内に射出する射出装置に係り、特に、溶湯を射出するための駆動源を少なくとも２つ備えた射出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、溶湯を鋳型内に射出する装置は、油圧ポンプ又は電動サーボモータなどを駆動源として備えており、スリーブ内の溶湯を加圧すべく１つの駆動源の駆動力によりプランジャが射出方向に移動するように構成されている。このような射出装置を用いて溶湯を鋳型内に射出する場合、スリーブ内に溶湯を投入してから鋳型内に充填するまでの間に、溶湯が凝固し始めるため、プランジャをより高速で射出方向に移動させることが好ましい。
【０００３】
しかし、１つの駆動源では、該駆動源のスペックに依存した速度条件でしかプランジャを移動させることはできず、より高速にプランジャを移動させるためには、駆動源のスペックを上げるしかなく、この場合、射出装置そのものが大型化し、装置コストも嵩んでしまう。
【０００４】
このような課題に鑑みて、例えば、電動サーボモータなどの原動機を用いた射出装置として、図５に示すような２つの駆動源を備えた射出装置が提案されている。該射出装置７０は、第一の原動機２１の回転運動を直線運動に変換し、スリーブ１１内に配置されたプランジャ１２を射出方向に少なくとも移動させる第一移動手段２０と、第二の原動機３１の回転運動を直線運動に変換し、該第一移動手段２０を移動させることにより前記プランジャ１２をさらに射出方向に少なくとも移動させる第二移動手段３０と、を備え、第一移動手段２０と第二移動手段３０を用いてスリーブ１１内に装填された溶湯をスリーブ１１から鋳型（図示せず）内に射出するように構成されている。このような射出装置７０によれば、第一移動手段２０によりプランジャ１２が移動する速度に加えて、第二移動手段２０により第一移動手段２０が移動する速度が合成されるので、１つの駆動系からなる射出装置に比べて、より小型な装置で高速にプランジャを移動させ、溶湯の射出速度を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７０４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の射出装置を用いた場合には、第一移動手段に連結されたプランジャと第二移動手段に連結された第一移動手段そのものが、射出方向に沿って往復動可能となっているため、第一及び第二移動手段が、同じ駆動力を出力しなければ、プランジャに効率良く駆動力を伝達することができない。すなわち、図５に示すように、プランジャの推力を維持するためには、第一移動手段２０の駆動力７１と射出抵抗力７２と、第二移動手段３０の駆動力７３と射出抵抗力７４と、がそれぞれ釣り合う必要があるからである。例えば、プランジャに１００Ｎの推力を発生させるためには、第一及び第二移動手段のそれぞれに、１００Ｎの推力に相当する駆動力を発生させなければならず、総合的には２倍の推力に相当する駆動力が必要となってしまう。
【０００７】
この結果、射出速度の高速化を図るような調整を行った場合には、一方の移動手段の駆動力を下げるばかりではなく、他方の移動手段の駆動力もそれに伴い下げる必要があり、所定の推力を維持しつつ速度調整を行うことは難しい。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エネルギ効率を良く溶湯を射出することができると共に、プランジャに作用する推力を下げることなく射出速度を上げることができる射出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決すべく、本発明に係る射出装置は、スリーブ内に配置されたプランジャを射出方向に少なくとも移動させる第一移動手段と、該第一移動手段を移動させることにより前記プランジャをさらに射出方向に少なくとも移動させる第二移動手段と、を備え、前記第一移動手段と第二移動手段を用いて前記スリーブ内に装填された溶湯を前記スリーブから鋳型内に射出するための射出装置であって、前記第一移動手段は、射出方向に前記プランジャの移動を制限する一方向移動制限手段をさらに備える。
【００１０】
前記射出装置によれば、第一移動手段に、プランジャの移動を射出方向（一方向）に制限する一方向制限手段を設けたので、第一移動手段の駆動力と第二移動手段の駆動力のバランスを保つ必要がなく、エネルギ効率の良い溶湯の射出を行うことができる。すなわち、第二移動手段の駆動力に起因したプランジャに作用する推力が、第一移動手段の起因のものに比べて大きい場合であっても、第一移動手段は、第二移動手段の反力により後退することはないので、第一移動手段の推力にかかわらず第二移動手段の推力をプランジャに作用することができる。この結果、第二移動手段のプランジャに負荷する推力を維持しつつ、第一移動手段は、これまでの射出速度よりもより大きくなるようにプランジャの速度を調整することができる。
【００１１】
本発明に係る射出装置の、前記第一移動手段がプランジャを射出方向に移動させる速度は、前記第二移動手段がプランジャを移動させる速度よりも速く、前記第二移動手段がプランジャに負荷する推力は、前記第一移動手段がプランジャに負荷する推力より大きいことがより好ましい。本発明に係る射出装置によれば、第一移動手段に、溶湯を射出するための速度の調整を担わせ、第二移動手段に、溶湯を射出するための加圧力の調整を担わせることができるので、効率よく溶湯を射出することができる。
【００１２】
本発明に係る射出装置の前記一方向移動制限手段は、ラチェット機構であることが好ましく、別の態様としては、前記第一移動手段は、回転機と、前記プランジャの射出方向の移動をさせるべく該回転機の回転運動を直線運動に変換する変換機構を少なくとも備え、前記一方向移動制限手段は、一方向に前記回転機の回転を制限する一方向回転制限手段であることが好ましい。なお、前記変換機構としては、例えばボールねじ機構、ラック＆ピニオンの機構などが挙げられ、回転運動を直線運動に変換することができるのであれば、特に限定されるものではない。
【００１３】
また、本発明にいう「一方向回転制限手段」とは、回転機の回転を一方向に制限することにより、変換機構により変換された直線運動（プランジャの直線運動）を一方向（射出方向）に制限することができる機能を有する機構であり、例えば、ワンウェイクラッチ、又はプランジャが射出方向とは反対方向に移動する移動を検出し、該検出した信号に基づいて回転機の回転を制動させる制動装置、などが挙げられ、前記機能を満たすことができるのであれば特に限定されるものではない。
【００１４】
また、本発明に係る第一及び第二移動手段の駆動源は、エンジン、電動サーボモータ、リニアモータなどの原動機、又は、油空圧アクチュエータを含む油圧ポンプなどが挙げられ、駆動力を発生することができるものであれば特に限定されるものではないが、より好ましい駆動源は電動機である。該電動機を用いることにより、射出装置の小型化を図ることができると共に、他の駆動源に比べより精度よく射出速度の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エネルギ効率を良く溶湯を射出することができると共に、プランジャに作用する推力を下げることなく射出速度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、射出装置を一実施形態に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る射出装置１の全体構成図を示している。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る射出装置１は、溶湯を内部に挿入可能な長尺円筒状のスリーブ１１と、該スリーブ１１の一端から内面に摺動自在に嵌合したプランジャ１２と、該プランジャ１２を介して射出方向（図１矢印方向）に溶湯を加圧するためにプランジャ１２を移動させる第一および第二の移動手段２０Ａ，３０と、を少なくとも備えている。また、スリーブ１１の他端は、鋳型（図示ぜず）に連結されており、射出装置１Ａは、第一および第二の移動手段２０Ａ，３０によりプランジャ１２を介して加圧された溶湯が、鋳型内のキャビティに射出可能となっている。
【００１８】
第一移動手段２０Ａは、スリーブ１１内に配置されたプランジャ１２を射出方向に少なくとも移動させるように構成されており、回転運動を発生させる原動機（回転機）２１と、記プランジャ１２の射出方向の移動をさせるべく原動機（第一の原動機）２１の回転運動を直線運動に変換する変換機構２２と、直線運動をプランジャに伝達する移動ブロック２３と、プランジャの移動を射出方向（一方向）にのみ制限するラチェット機構（一方向移動制限手段）２４Ａと、これらの部材及び機器を載置するベース台２５とを少なくとも備えている。
【００１９】
原動機２１は、プランジャ１２に推力を与えるべく回転力を発生させる電動式の駆動源であり、原動機２１の出力軸は、原動機２１の回転運動による回転力が伝達可能なように変換機構２２の回転シャフト２２ａに接続されている。変換機構２２は、原動機２１の回転運動を直線運動に変換するものであり、回転シャフト２２ａに形成された雄ねじ溝と、該シャフト２２ａの雄ねじ溝に係合するように移動ブロック２３の下方内部に形成された雌ねじ溝と、を含むボールねじ機構を有している。このように構成することにより、原動機２１から回転シャフト２２ａに伝達された回転運動を、移動ブロック２３を射出方向に移動させる直線運動に変換することができる。
【００２０】
移動ブロック２３は、変換機構２２の直線運動をプランジャ１２に伝達可能なようにプランジャ１２の端部に接続されている。さらに、移動ブロック２３は、ベース台２５とラチェット機構２４Ａにより係合している。該ラチェット機構２４Ａは、移動ブロック２３の下面に設けられた歯部２３ａが、ベース台２５の上面に射出方向に沿って設けられた歯部２５ｂの一部に係合するようになっており、プランジャ１２の射出方向の移動ブロック２３の移動を可能にし、射出方向と反対方向の移動ブロック２３の移動を制限するように構成されている。
【００２１】
第二移動手段３０は、第一移動手段２０Ａを移動させることによりプランジャ１２をさらに射出方向に少なくとも移動させるように構成されており、回転運動を発生させる原動機（第二の原動機）３１と、原動機３１の回転力を増大させる減速機３２と、第一移動手段２０Ａを射出方向の移動をさせるべく原動機３１の回転運動を直線運動に変換する変換機構３３とを備えている。
【００２２】
原動機３１は、第一移動手段２０Ａの原動機２１と略同じ出力を発生することが可能な駆動源であり、原動機３１の出力軸は、後述する減速機３２のピニオン３２ａの軸に結合されている。減速機３２は所定のギア比を有したピニオン３２ａとギア３２ｂとを備えており、ピニオン３２ａで入力された原動機３１の回転力を、ギア３２ｂを介して変換機構３３の回転シャフト３３ａに伝達するように構成されている。このように減速機３２を設けることにより、第二移動手段３０は、第一移動手段２０Ａに比べより大きな推力をプランジャ１２に与えることができる。
【００２３】
また、変換機構３３は、減速機３２のギア３２ｂに接続されたシャフト３３ａに形成された雄ねじ溝と、該シャフト３３ａの雄ねじ溝に係合するようにベース台２５の下方内部に形成された雌ねじ溝と、を含むボールねじ機構を有している。このように構成することにより、ギア３２ｂに接続されたシャフト３１ａの回転運動を、ベース台２５（第一移動手段２０Ａ）を射出方向に移動させる直線運動に変換することができる。
【００２４】
図２は、射出装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は低速射出工程を説明するための図であり、（ｂ）は高速射出工程を説明するための図であり、（ｃ）は加圧工程を説明するための図である。以下に図２の（ａ）〜（ｃ）を参照して上述した射出装置の動作を説明する。
【００２５】
スリーブ１１に溶湯を投入後、図２（ａ）に示すように、第二移動手段３０の原動機３１を駆動させ、変換機構３３を介して、第一移動手段２０Ａを速度Ｖで前進させる。この結果、第一移動手段２０Ａの移動ブロック２３に接続されたプランジャ１２が速度Ｖで移動する（低速射出工程）。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、第一移動手段２０Ａの原動機２１を駆動させ、変換機構２２を介して、ベース台２５に対して移動ブロック２３を相対速度Ｈで移動させる。この結果、第二移動手段による前記速度Ｖと第一移動手段２０Ａが移動させる速度Ｈとを合成した射出速度Ｖ＋Ｈで、射出方向にプランジャ１２は移動する（高速射出工程）。
【００２７】
このように、原動機２１と原動機３１の双方を駆動させることにより、図２（ａ）よりも高速でプランジャを射出方向に移動させることができる。なお、投入した溶湯Ｍがプランジャの移動により少なくともスリーブ内に充填されるまでは、溶湯と共にガスがキャビティ内に流入しないように、図２（ａ）に示すような低速射出工程を行い、溶湯Ｍが鋳型のキャビティ内に充填されるまでは、溶湯Ｍが凝固しないように、図２（ｂ）に示すような高速射出工程を行うことが好ましい。
【００２８】
そして、溶湯Ｍがキャビティ内に充填完了後、プランジャ１２は停止する。ここで、鋳型内の鋳造品にヒケ等が発生しないように、所定の時間溶湯を加圧する（加圧工程）。このとき、第一移動手段２０Ａに、ラチェット機構２４Ａを設けたことにより、ラチェット機構２４Ａがプランジャの射出方向から後退することを抑えるストッパーとして作用するので、第一移動手段２０Ａはプランジャ１２からの反力を受け止める推力を発生する必要がない。この結果として、第二移動手段３０の原動機３１の駆動力のみをプランジャ１２の推力として、効率よくキャビティ内の溶湯に伝達することができ（加圧工程）、第一移動手段２０Ａの原動機２１を駆動させなくても、キャビティに与圧することができる。
【００２９】
このように構成することにより、本実施形態の射出装置１０Ａは、第一移動手段２０Ａをプランジャ１２の射出速度性能に特化するように構成することができ、第二移動手段３０をプランジャ１２の推力性能に特化するように構成することができる。
【００３０】
図３は、本発明の第二実施形態に係る射出装置１Ｂの要部拡大図であり、第一実施形態と相違する点は、第一移動手段にラチェット機構を設ける代わりにワンウェイクラッチを設けた点である。なお、第一実施形態の射出装置の構成と同じ構成は、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
第一移動手段２０Ｂのワンウェイクラッチ（一方向回転制限手段）２４Ｂは、原動機２１の回転方向を一方向に制限するものであり、原動機２１と回転シャフト２２ａとの間に配置されている。具体的にはワンウェイクラッチ２４Ｂは、プランジャ１２を射出方向に移動させるような回転シャフト２２ａの回転運動を制限せず、プランジャを射出方向とは反対方向に移動させるような回転シャフト２２ａの回転運動を制限するように構成されている。このように、プランジャ１２の一方向移動制限手段としてワンウェイクラッチ２４Ｂを設けることにより、第一実施形態の射出装置と同様に、エネルギ効率の良い鋳造を行うことができる。
【００３２】
図４は、本発明の第三実施形態に係る射出装置１Ｃの要部拡大図であり、第一実施形態と相違する点は、第一移動手段にラチェット機構を設ける代わりに制動装置を設けた点である。なお、第一実施形態の射出装置の構成と同じ構成は、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
第一移動手段２０Ｃの制動装置（一方向回転制限手段）２４Ｃは、原動機２１の回転方向を一方向に制限するものであり、原動機２１と回転シャフト２２ａとの間に配置され、回転シャフト２２ａと共に回転する制動円板２４ａと、該制動円板２４ａをクランプするクランプ機構２４ｂと、該クランプ機構２４ｂのクランプ動作を制御する制御装置２４ｃとを備えている。具体的には、制御装置２４ｃは、プランジャ１２が射出方向に移動した場合には、クランプ機構２４ｃを作動させず、プランジャが射出方向とは反対方向に移動しようとした場合、クランプ機構２４ｃを作動させ、制動円板２４ａの回転を制動するように構成されている。このように、プランジャ１２の一方向移動制限手段として制動装置２４Ｃを設けることにより、第一実施形態の射出装置と同様に、エネルギ効率の良い鋳造を行うことができる。
【００３４】
なお、第一実施形態から第三実施形態の射出装置は、第二移動手段の上に第一移動手段を設けた構造となっていたが、上述したような機能を満たすのであれば、第一移動手段と第二移動手段の配置は特に制限されるものではなく、例えば、第一移動手段と第二移動手段とが並設されてもよい。
【００３５】
また、第一実施形態から第三実施形態の射出装置について、ラチェット機構などの一方向移動制限手段を設けたが、これらの機構は、プランジャ内の溶湯を射出する際に機能すればよく、鋳造後に再び溶湯をスリーブ内に投入できるように、プランジャが後退できるような機構をさらに設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る射出装置の全体構成図。
【図２】図１に示す射出装置の動作を説明するための図であり（ａ）は低速射出工程を説明するための図であり、（ｂ）は高速射出工程を説明するための図であり、（ｃ）は加圧工程を説明するための図。
【図３】本発明の第二実施形態に係る射出装置の全体構成図。
【図４】本発明の第三実施形態に係る射出装置の全体構成図。
【図５】従来の射出装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００３７】
１Ａ〜１Ｃ：射出装置，１１：スリーブ，１２：プランジャ，２０Ａ〜２０Ｃ：第一移動手段，２１：原動機（回転機），２２：変換機構，２２ａ：回転シャフト，２３：移動ブロック，２４Ａ：ラチェット機構，２４Ｂ：ワンウェイクラッチ（一方向回転制限手段），２４Ｃ：制動装置（一方向回転制限手段），３０：第二移動手段，３１：原動機，３３ａ：回転シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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