CN104703727A - 电动压铸机 - Google Patents

Abstract

为了使电动压铸机小型化并提高性能，电动压铸机用的电动喷射装置(1)具备：经由轴承(23、24)可旋转地保持于保持板(3)的螺纹轴(5)；与螺纹轴(5)相螺合，根据螺纹轴(5)的旋转驱动来接受前后驱动的螺母体(7)；与螺母体(7)的前后移动相联动地接受前后驱动的喷射柱塞(9)；对螺纹轴(5)进行旋转驱动的喷射用电动伺服电机(10)；以及对施加于喷射柱塞(9)的压力进行检测的测压元件单元(27)，测压元件单元(27)形成为内径大于螺纹轴(5)的外径的环状，将该环状的测压元件单元(27)配置成与螺纹轴(5)同心，并将该测压元件单元(27)设置于轴承(23、24)的托架(22)与保持板(3)之间。

Description

电动压铸机

技术领域

本发明涉及一种电动压铸机，尤其涉及将熔融金属材料喷射并填充至模具腔体中的电动喷射装置的结构。

背景技术

压铸机是通过对喷射装置所具备的喷射柱塞每经过一次喷射后进行前进驱动，从而将一定量的Al合金或Mg合金等熔融金属材料喷射并填充于模具腔体内，以成型规定形状的产品的成型机。压铸机与将塑料材料喷射并填充于模具腔体内以成型规定形状的产品的喷射成型机相同，经过低速喷射工序、高速喷射工序以及增压工序(喷射成型机中称作保压工序。)，将成型材料喷射并填充至模具腔体内，与喷射模铸机相比，压铸机的特征在于，高速喷射工序中的喷射速度比喷射成型机要高1位数左右。因此，以往，具备油压喷射装置的油压式压铸机是主流，该油压喷射装置通过油压来驱动喷射柱塞。

然而，具备油压喷射装置的压铸机虽然能高速驱动喷射柱塞，但反过来具有如下各种问题，工厂设备较为大型，能量效率较差，且成型工厂内容易被油弄脏，使得作业环境变差。因此，近年来，提出有一种具备没有上述缺点的电动喷射装置的压铸机(例如参照专利文献1。)。

专利文献1所记载的电动喷射装置100如图10所示，利用滚珠丝杠机构104将喷射、增压用电动伺服电机101的旋转力转换成螺母体103的推进力，并将该螺母体103的推进力经由测压元件单元105及直动体106来传递至喷射柱塞107，其中，滚珠丝杠机构104由螺纹轴102以及与该螺纹轴102相螺合的螺母体103来构成。螺母体103、测压元件单元105以及直动体106在螺纹轴102的轴线方向配置成一列。另外，电动喷射装置100如图10所示，利用滚珠丝杠机构114将局部加压用电动伺服电机111的旋转力转换成螺母体113的推进力，并将该螺母体113的推进力经由测压元件单元115传递至局部加压用按压构件116，其中，滚珠丝杠机构114由螺纹轴112以及与该螺纹轴112相螺合的螺母体113来构成。局部加压用按压构件116对喷射、填充至模具腔体117内的熔融金属施加局部的加压力，从而提高铸造品的密度，其与螺母体113及测压元件单元115一起在螺纹轴102的轴线方向配置成一列。此外，图10中的标号121表示固定模板，标号122表示固定侧模具，标号123表示可动模板，标号124表示可动侧模具。

专利文献1所记载的电动喷射装置100具有上述结构，因此在继喷射工序之后的增加工序中，能够利用测压元件单元105的输出来对施加到喷射柱塞107上的压力进行监视，并同时利用沿时间轴的压力反馈控制来对喷射、增压用电动伺服电机101的驱动进行控制。另外，在局部加压工序中，能够利用测压元件单元115的输出来对施加到局部加压用按压构件116上的压力进行监视，并同时利用沿时间轴的压力反馈控制来对局部加压用电动伺服电机101的驱动进行控制。由此，能稳定地制造高品质的铸造产品。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-142758号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1所记载的电动喷射装置100在构成喷射、增压用机构的螺母体103与直动体106之间夹设有测压元件单元105，因此会使得电动喷射装置、乃至压铸机的总长变得较大。

本发明为了消除上述现有技术的问题而得以完成，其目的在于提供一种小型且高性能的电动压铸机。

解决技术问题的技术方案

本发明为了解决上述问题，其特征在于，电动压铸机包括：经由轴承可旋转地保持于保持板的螺纹轴；与所述螺纹轴相螺合，根据所述螺纹轴的旋转驱动来接受前后驱动的螺母体；与所述螺母体的前后移动相联动地接受前后驱动的喷射柱塞；对所述螺纹轴进行旋转驱动的喷射用电动伺服电机；以及对施加于所述喷射柱塞的压力进行检测的测压元件单元，所述测压元件单元形成为内径大于所述螺纹轴的外径的环状，将该环状的测压元件单元配置成与所述螺纹轴同心，并设置于所述轴承与所述保持板之间。

若测压元件单元形成为内径大于螺纹轴的外径的环状，并将该测压元件单元配置成与螺纹轴同心，则与将测压元件单元和螺纹轴配置成一列的情况相比，能减小电动喷射装置乃至压铸机的总长。另外，能够在轴承与保持板之间形成测压元件单元的设定空间，而几乎不会在螺纹轴的轴线方向增加长度尺寸，因此能通过在该部分设置测压元件单元，来实现压铸机的小型化。

另外，本发明在上述结构的电动压铸机中，其特征在于，所述测压元件单元包括外圈部、内圈部、将这两部分相连结的连接部、以及对该连接部的应变进行检测的应变计，将所述外圈部及所述内圈部中的某一个固定于所述保持板，将所述外圈部及所述内圈部中的另一个固定于自由滑动地安装于所述保持板的所述轴承的托架。

根据本结构，能够利用应变计来检测与作用于连结部的弯曲应力成比例的应变量，因此与利用应变计对与作用于形成为筒状的测压元件的压缩应力成比例的应变量进行检测的情况相比，能高灵敏度地检测应变。另外，由于将测压元件单元固定于保持板与轴承的托架之间，因此能够设置测压元件单元，而几乎不会在螺纹轴的轴线方向上增加长度尺寸。

发明效果

根据本发明，将形成为环状的测压元件单元配置成与螺纹轴同心，并设置于轴承与保持板之间，因此，能够减小测压元件单元的设定空间，从而实现压铸机的小型化。

附图说明

图1是从实施方式所涉及的喷射装置的正面侧观察到的主要部分剖视图。

图2是从实施方式所涉及的喷射装置的上表面侧观察到的主要部分剖视图。

图3是图2的主要部分放大图。

图4是实施方式所涉及的冲击缓冲装置的主视图。

图5是实施方式所涉及的冲击缓冲装置的内视图。

图6是实施方式所涉及的单向离合器的立体图。

图7是示意性地表示实施方式所涉及的单向离合器的结构的主要部分剖视图。

图8是表示实施方式所涉及的压铸机的动作的时序图。

图9是其它实施方式所涉及的喷射装置的立体图。

图10是现有技术所涉及的喷射装置的结构图。

具体实施方式

以下，利用附图来说明本发明所涉及的电动压铸机所具备的电动喷射装置的一个实施方式。

如图1及图2所示，实施方式所涉及的电动喷射装置1具备：第一至第三保持板2、3、4，该第一至第三保持板2、3、4隔开规定间隔而相对配置；螺纹轴5，该螺纹轴5可旋转地保持于第一保持板2及第二保持板3；引导条6，该引导条6的两端固定于第二保持板3及第三保持板4；螺母体7，该螺母体7与螺纹轴5相螺合，通过对螺纹轴5进行旋转驱动来沿着引导条6进行前后驱动；连结体8，该连结体8的一端固定于螺母体7的前端部，且呈筒状；喷射柱塞9，该喷射柱塞9的一端固定于连结体8的前端部；喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11，该喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11对螺纹轴5进行旋转驱动；单向离合器(One-way clutch)12，该单向离合器12设置于螺纹轴5与增压用电动伺服电机11之间；以及控制器13，该控制器13对喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11的驱动进行控制。此外，图中的标号14表示将喷射装置1与合模装置的固定模板DP相连接的C框架，该C框架14如图2所示，利用螺栓15、16来固定于第三保持板4的外表面及固定模板DP。喷射柱塞9的前端部配置于喷射套筒IS内，该喷射套筒IS形成于固定模板DP。

如图3中放大表示那样，第一保持板2的中央部内表面突设有环状的轴承保持部2a，螺纹轴5的一端部经由轴承21可旋转地保持于第一保持板2，其中，所述轴承21***该轴承保持部2a的内表面及螺纹轴5的外表面。另外，第二保持板3的中央部设有圆形的开口部3a，环状的台阶状轴套3b从该开口部3a的周围立起，从而轴承托架22可滑动地嵌入开口部3a内。螺纹轴5的中间部经由角接触轴承23及轴承24而可旋转地保持于第二保持板3，其中，所述角接触轴承23及轴承24***该轴承托架22的内表面与螺纹轴5的外表面。此外，第三保持板4的中央部上设有螺纹轴5及连结体8的贯通孔4a。上述各保持板2、3、4如图1及图2所示，通过固定构件25而形成为一体，并固定于未图示的电动压铸机的框架上。为了保护作业人员等的安全，而优选上述保持板2、3、4及固定构件25周围利用保护盖板26进行覆盖。

如图1至图3所示，在形成于第二保持板3的台阶状轴套3b的内周，形成为内径大于螺纹轴5的外径的环状的测压元件单元27配置成与螺纹轴5同心。本示例的测压元件单元27如图3放大所示，具有内圈部27a、外圈部27b以及形成于该两部之间的弹性形变部27c，内圈部27a与轴承托架22通过螺栓而相互紧固，并且外圈部27b与台阶状轴套3b通过螺栓而相互紧固。弹性形变部27c上贴附有未图示的应变计，该应变计对弹性形变部27c的应变量、即作用于喷射柱塞9的喷射压力、冲击压力以及增压压力进行检测。由此，本实施方式所涉及的电动喷射装置1配置成形成为环状的测压元件单元27与螺纹轴6同心，且将测压元件单元27设置于轴承托架22与台阶状轴套3b之间，因此能够减小测压元件单元27的设定空间，并能实现电动喷射装置1、乃至搭载该电动喷射装置1的电动压铸机的小型化。

引导条6如图2所示，其两端部通过螺栓28而与第二保持板3及第三保持板4相紧固。

另外，如图1至图3所示，螺母体7的外周具备一端自由滑动地连结于引导条6且用于抑制冲击压力的冲击缓冲装置31。本示例的冲击缓冲装置31如图4及图5所示，包括：第一构件33，该第一构件33利用螺栓32与螺母体7相紧固；第二构件35，该第二构件35利用螺栓34与连结体8相紧固；弹性构件36，该弹性构件36设置于第一构件33与第二构件35之间，且例如为线圈弹簧等；以及连结螺栓37，该连结螺栓37隔开规定间隔地将第一构件33与第二构件35相连结。如图5所示，第一构件33及第二构件35形成为内表面形状为横向较长的大致六边形，其中央部设有用于供螺母体7贯通的螺母体贯通孔38，该螺母体贯通孔38周围的规定位置上设有用于供连结螺栓37贯通的连结螺栓贯通孔39。另外，螺母体贯通孔38周围不与连结螺栓贯通孔39干扰的部分，多个(图5的示例中为10个)弹性构件收容孔40形成为大致等分。此外，经由螺母体贯通孔38，在径长方向的端部设有用于供引导条6贯通的引导条贯通孔41，在该引导条贯通孔41内具备滑动轴承(金属)42。

第一构件33在螺母体7贯通于螺母体贯通孔38内、且引导条6贯通于引导条贯通孔41内的状态下，利用螺栓32与螺母体7相紧固。因而，该第一构件33具有引导构件的功能，即、在螺纹轴5的旋转驱动时使螺母体7沿着引导条6移动。另一方面，第二构件35在螺母体7贯通于螺母体贯通孔38内、且引导条6贯通于引导条贯通孔41内的状态下，利用螺栓34与连结体8相紧固。因此，该第二构件35具有传动机构及引导构件的功能，即、经由连结体8将螺母体7的前后运动传递至喷射柱塞9，并且使喷射柱塞9沿着引导条6移动。

弹性构件36在受到等同于从喷射工序切换至增加工序时的熔融金属压力或较之稍大(例如为1.05倍～1.1倍)的压缩力的状态下，收容于第一构件33及第二构件35之间。由此，能够对熔融金属施加规定的喷射压力，而弹性构件36不会在喷射工序中压缩。另外，第一构件33及第二构件35以即使在受到冲击压力时也不紧密接触的规定间隔隔开来进行组合。由此，能够吸收冲击压力。此外，提供至弹性构件36的压缩力通过调整连结螺栓37来适当调整。

螺纹轴5的前端部通过规定的连结件42a而固定有第一带轮42，并通过单向离合器12安装有第二带轮43。第一带轮42将喷射用电动伺服电机10的旋转力传递至螺纹轴5，在第一带轮42与固定在喷射用电动伺服电机10的输出轴的驱动侧带轮10a之间，悬挂有同步带44。与此相对，第二带轮43将增压用电动伺服电机11的旋转力传递至螺纹轴5，在第二带轮43与固定在增压用电动伺服电机11的输出轴的驱动侧带轮11a之间，悬挂有同步带45。

单向离合器12如图6及图7所示，主要包括：内圈51、外圈52、可摇动地配置于上述内圈51及外圈52之间的多个凸轮53、以及保持凸轮53的止动器54、以及将凸轮53向一方向作用的弹簧构件55。凸轮53在使内圈51及外圈52在特定一个方向旋转的情况下，若内圈51的转速大于外圈52的转速，则该内圈51及外圈52之间的卡合被解除，从而内圈51相对于外圈52进行空转。另外，若该凸轮53的内圈51的转速比外圈52的转速要慢，则内圈51与外圈52相卡合，使内圈51与外圈52一体地向所述特定的一个方向旋转。内圈51固定于螺纹轴5的外周，外圈52固定与第二带轮43的内周。

控制器13获取来自喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11所具备的编码器10b、11b的信号及来自测压元件单元27的信号等，对喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11进行整体的驱动控制，例如，对喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11的启动定时、停止定时、加速条件、减速条件、转速及转矩等进行控制。此外，该控制器13可以使用对整个压铸机的驱动进行控制的机器控制器。

以下，参照图8对采用上述结构的实施方式所涉及的电动喷射装置1的动作进行说明。以下动作基于从控制器13输出的指令信号来进行。

如图8(b)所示，在压铸机连续执行自动运行的状态下，若到达开始低速喷射的定时，则喷射用电动伺服电机10在规定的旋转方向上启动，其转速被控制为预定的低速喷射用的转速。接着，若到达开始高速喷射的定时，则喷射用电动伺服电机10增速，其转速被控制为预定的高速喷射用的转速。喷射用电动伺服电机10的旋转经由驱动侧带轮10a、同步带44及第一带轮42而传递至螺纹轴5，在低速喷射时的转速及高速喷射时的转速下对螺纹轴5进行旋转驱动。在螺纹轴5受到旋转驱动的情况下，与螺纹轴5相螺合的螺母体7受到前进驱动，如图8(b)所示，在规定的低速喷射时的前进速度及高速喷射时的前进速度下对经由冲击缓冲装置31及连结体8与螺母体7相连结的喷射柱塞9进行前进驱动。由此，提供至喷射套筒IS内的一定量的熔融金属以规定的喷射速度低速喷射至未图示的模具腔体内之后，以规定的喷射速度将该熔融金属进行高速喷射。

由于喷射柱塞9的前进，使得在喷射套筒IS内的熔融金属喷射至模具腔体内时，模具腔体内的熔融金属上产生冲击性的冲击压力的作用。若冲击压力过大，则产品容易产生毛边等成型不良的情况。本实施方式所涉及的电动喷射装置1利用冲击缓冲装置31所具备的弹性构件36来吸收冲击压力。也就是说，在高速喷射工序中产生的冲击压力经由喷射柱塞9及连结体9而被传递至冲击缓冲装置31的第二构件35，因此，如图8(a)所示，弹性构件36在第一构件33与第二构件35之间被压缩，利用该弹性形变来吸收冲击压力。由此，模具腔体内的熔融金属不会受到过大的冲击压力的作用，从而能制出良好的产品。另外，本实施方式所涉及的冲击缓冲装置31配置于螺母体7的外周，因此与将冲击缓冲装置31与螺母体7配置成一列的情况相比，能够缩短电动喷射装置1、乃至电动压铸机的总长。

若到达喷射工序的末期，则控制器13如图8(b)所示，对喷射用电动伺服电机10进行减速控制，最终使喷射用电动伺服电机10的旋转停止。另外，控制器13在喷射用电动伺服电机10的减速控制开始之前，开始增压用电动伺服电机11的启动，预先确定其转速，并保持于规定的转速。喷射用电动伺服电机10的转速因减速控制而逐渐变小，增压用电动伺服电机11的转速因启动控制而逐渐变大，因此，在喷射用电动伺服电机10的减速控制过程中，喷射用电动伺服电机10的转速与增压用电动伺服电机11的转速反转。

因此，在启动增压用电动伺服电机11之后，由喷射用电动伺服电机10进行旋转驱动的螺纹轴5的转速也比由增压用电动伺服电机11进行旋转驱动的螺纹轴5的转速要高的情况下，单向离合器12空转，增压用电动伺服电机11的旋转力不会传递至螺纹轴5。由此，通过对喷射用电动伺服电机10进行驱动控制，从而来执行喷射工序中的低速喷射工序及高速喷射工序。若从该状态起，由喷射用电动伺服电机10进行旋转驱动的螺纹轴5的转速进一步下降，由喷射用电动伺服电机10进行旋转驱动的螺纹轴5的转速比由增压用电动伺服电机11进行旋转驱动的螺纹轴5的转速要低，则在该阶段上，单向离合器12自动切换至连接状态，增压用电动伺服电机11的旋转力被传递至螺纹轴5。该旋转力由螺母体7转换成推进力，并经由冲击缓冲装置31及连结体8而传递至喷射柱塞9。通过利用该增压电动伺服电机11来进行动力补给，从而如图8(c)所示，对模具腔体内的熔融金属提供规定的增压压力，执行继喷射工序之后的增压工序。由此，能够防止产生铸件气孔等成型不良的情况。

此外，在上述增压用电动伺服电机11的驱动控制中，在开始喷射用电动伺服电机10的减速控制之前就开始增压用电动伺服电机11的启动，而本发明的主旨并不局限于此，也可以在开始喷射用电动伺服电机10的减速控制的同时，或之后开始增压用电动伺服电机11的启动。

如上所述，本实施方式所涉及的喷射装置1能够从增压用电动伺服电机11获得执行增压工序时所需的动力补给，因此能实现压铸机的小型化及轻量化，而无需在螺纹轴5设置大型的飞轮装置。另外，作为离合器机构，使用在由喷射用电动伺服电机10进行旋转驱动的螺纹轴5的转速比由增压用电动伺服电机11进行旋转驱动的螺纹轴5的转速要低的阶段，自动切换至连接状态的单向离合器12，因此无需利用控制器13来对离合器装置进行切换控制，能够减小控制器13的负担。

在低速喷射工序、高速喷射工序以及增压工序中，作用于喷射柱塞9的低速喷射压力、高速喷射压力、冲击压力以及增压压力分别经由喷射柱塞9、连结体8、冲击缓冲装置31、螺母体7、螺纹轴5、角接触轴承23以及轴承托架22，而传递至测压元件单元27的内圈部27a。由此，在测压元件单元27的弹性形变部27c产生与低速喷射压力、高速喷射压力、冲击压力以及增压压力相对应的应变，从应变计输出与该应变量相对应的电信号，因此通过将该电信号读入控制器13，从而能对低速喷射压力、高速喷射压力、冲击压力以及增压压力进行监视。本实施方式所涉及的喷射装置将测压元件单元27配置于螺纹轴5的外周，因此与将测压元件单元27与螺纹轴5配置成一列的情况相比，能够缩短电动喷射装置1、乃至电动压铸机的总长。

在增压工序完成后，冷却工序结束，对未图示的模具开关电动伺服电机进行驱动，来执行开膜工序，在该情况下，利用增压工序时被压缩的弹性构件36的恢复力，从开膜工序开始时起通过喷射柱塞9对料柄(biscuit)施加有压出方向的压力，能够使料柄(biscuit)压出动作追随开膜动作。之后，对喷射用电动伺服电机10进行反转驱动，使螺母体7回到原始位置。随之，连结体8及喷射柱塞9也回到原始位置。

此外，本发明的主旨在于测压元件单元27的形状及配置，而其它结构则并不局限于上述实施方式，可以对其进行适当设计、改变。例如，如图9所示，也可以采用如下结构：具备多台(图9的示例中为两台)喷射用电动伺服电机10，将各喷射用电动伺服电机10的旋转力经由多根(图9的示例为两根)同步带44传递至螺纹轴5。另外，同样地，如图9所示，也可以采用如下结构：将增压用电动伺服电机11的旋转力经由多级(图9的示例中为两级)减速机构，传递至螺纹轴5。图9所示的两级减速机构包括：固定于增压用电动伺服电机11的输出轴的驱动侧带轮11a、固定于中间轴61的第一中间带轮62以及直径比第一中间带轮62要小的第二中间带轮63、经由单向离合器12安装于螺纹轴5的第二带轮43、悬挂在驱动侧带轮11a与第一中间带轮62上的第一同步带64、以及悬挂在第二中间带轮63与第二带轮43上的第二同步带65。根据上述各个变形例，能够利用低输出的喷射用电动伺服电机10及增压用电动伺服电机11，来产生较高的喷射压力及增压压力，因此能降低成本，获得高性能的电动压铸机。

标号说明

1 电动喷射装置

2、3、4 保持板

5 螺纹轴

6 引导条

7 螺母体

8 连结体

9 喷射柱塞

10 喷射用电动伺服电机

11 增压用电动伺服电机

12 单向离合器

13 控制器

21 轴承

22 轴承托架

23 角接触轴承

24 轴承

25 固定构件

26 保护盖板

27 测压元件单元

28 螺栓

31 冲击缓冲装置

33 第一构件

35 第二构件

36 弹性构件

37 连结螺栓

38 螺母体贯通孔

39 连结螺栓贯通孔

40 弹性构件收纳孔

41 引导条贯通孔

42 第一带轮

43 第二带轮

44、45 同步带

51 内圈

52 外圈

53 凸轮

54 止动器

55 弹簧构件

Claims (2)

1.一种电动压铸机，其特征在于，包括：

经由轴承可旋转地保持于保持板的螺纹轴；

与所述螺纹轴相螺合，根据所述螺纹轴的旋转驱动来接受前后驱动的螺母体；

与所述螺母体的前后移动相联动地接受前后驱动的喷射柱塞；

对所述螺纹轴进行旋转驱动的喷射用电动伺服电机；以及

对施加于所述喷射柱塞的压力进行检测的测压元件单元，

所述测压元件单元形成为内径大于所述螺纹轴的外径的环状，将该环状的测压元件单元配置成与所述螺纹轴同心，并设置于所述轴承与所述保持板之间。

2.如权利要求1所述的电动压铸机，其特征在于，

所述测压元件单元包括外圈部、内圈部、将这两部分相连结的连接部、以及对该连接部的应变进行检测的应变计，将所述外圈部及所述内圈部中的某一个固定于所述保持板，将所述外圈部及所述内圈部中的另一个固定于自由滑动地安装于所述保持板的所述轴承的托架。