压铸机的注射装置的制作方法

专利名称：压铸机的注射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及压铸机等的注射装置，特别是涉及混合式注射装置。
背景技术：
在铝合金等的压力铸造技术中，以往使用由液压缸驱动注射活塞 (柱塞)的液压式压铸机。在这种类型的压铸机中，是通过调整供给 到驱动注射活塞的液压缸中的工作油的压力以及流量来控制注射活塞 速度以及压力。
在这样的压力铸造中，为了提高铸件的质量，虽然稳定地维持注 射活塞(柱塞)速度很重要，但在对使用液压缸驱动的注射活塞的速 度进行控制的情况下，由于是由液压控制阀调整控制向液压缸供给的 工作油的流量，所以，响应性差，难以维持稳定的注射活塞速度。
另外，在对使用液压缸驱动的注射活塞的速度进行控制的情况下， 难以检测注射活塞所承受的负荷，进行反馈控制很困难，即使在这一 方面也难以维持稳定的注射活塞速度。
再有，在将液压作为注射活塞的驱动源的情况下，能效低，还伴 随有由于工作油泄漏而引起的环境污染、工作油废液的处理等，作业
环境恶化。
因此，为了改善上述的问题，有人提出了如下的注射装置的方案在注射活塞(柱塞)上，串联连接由电动伺服马达驱动的滚珠丝杠机 构和依靠液压泵以及蓄能器的液压动作的液压缸(例如，参照专利文
献1~3)。将这样组合液压驱动和电动驱动类型的压铸机用注射装置 称为混合式。在混合式的注射装置中，是能够对需要进行稳定且精密 的控制的注射工序中的注射活塞速度等进行电气性控制的。
作为压铸机的注射装置，虽然有人提出了混合式注射装置的方案，
在该装置是由电动进行注射升压以及升压后的加压保持的类型的情况 下，存在着如下的问题在加压保持时，为了以最高转矩维持马达， 需要流过大电流，产生大的电力损失；和马达尺寸变大。在发生上述 问题的是在升压时以及加压时的情况下，对其内容进行下述说明。图 3表示压铸机的动作(注射)工序中的相对于注射时间(或注射行程) 而言的注射活塞(柱塞)的注射速度(V)以及缸头压力(Ph)的变 化(称为注射特性图)。从图3可知在注射工序中需要有怎样程度的注 射活塞驱动动力。
首先，在升压时(工序)，为了在成品中减少气孔，要求的性能是， 表示在图3的注射特性图中的升压时间At在10msec以下。在向模具 中的未填充部推入AL (铝)的工序中， 一般地，虽然为了压缩液压 缸内的工作油，使注射活塞前进几毫米，但为了以10msec的时间就 将其结束，需要供给大流量的工作油(例如，在是500t机的情况下， 需要约500L/min的流量)。在由电动实施注射工序的电动增压器的情 况下，需要使大直径的增压器(活塞)杆以高速前进，此时，需要最 大的转速和转矩。可是，在接着的加压保持时(工序)，需要与金属熔 液AL (铝)的凝固收缩相对应地在加压保持时间TH的期间(约5~ 10sec)维持压力，这期间，需要上述的高转矩，流过大电流，因此， 产生动力损失，且有可能发生引起马达跳闸等的问题。
另外，在现有的注射装置(参照专利文献1~3)中，控制回路以 及控制方法不得不变得复杂。而且，此复杂化不一定与注射活塞(柱 塞)的速度高速化、稳定化有直接的联系。
在上述注射装置中，在高速注射时，为了提高注射速度的控制性，使用电动伺服马达，在增压.保压时，为了得到充分大的增压.保持力， 使用液压缸驱动注射缸。在此驱动机构中，由于液压缸的推力经滚珠 丝杠的轴传递到注射柱塞，所以，从确保机械强度的观点考虑，需要 使滚珠丝杠的轴径某种程度地大直径化。但是，此大直径化妨碍注射 柱塞速度的高速化、稳定化。
另外，在由电动伺服马达使注射柱塞前进的期间，虽然需要追随 此前进地向液压缸供给工作油，但用于该工作油的追随供给的液压回 路变得复杂，同时，控制本身很困难。
再有，在由液压对注射压力进行增压.保持时，需要以解除通过电 动伺服马达的旋转速度进行的反馈控制，平时产生使注射柱塞向前进 的方向的转矩，电动伺服马达的控制转矩不成为对液压缸的反力的方 式进行控制，包含液压回路的整体的回路结构不得不变得复杂。
结果，在上述注射装置(参照专利文献1~3)中，控制回路以及 控制方法不得不变得复杂。而且，此复杂化不一定与注射柱塞的速度 高速化、稳定化有直接的联系。
因此，为了改善上述的方面，有人提出了如下的注射装置的方案 在注射柱塞上，并联连接由电动伺服马达驱动的滚珠丝杠机构和依靠 液压泵以及蓄能器的液压动作的液压缸以驱动注射柱塞(参照专利文 献4)。
在上述注射装置中，由于将液压缸的推力不经滚珠丝杠地直接传 递到注射柱塞，所以，不需要使滚珠丝杠的轴径成为大直径，在这一 方面已经改善了控制性。
但是，在由电动伺服马达使注射柱塞前进的期间，需要追随此前 进地向液压缸供给工作油这方面；在由液压对注射压力进行增压.保持 时，需要以解除通过电动伺服马达的旋转速度进行的反馈控制，平时 产生使注射柱塞向前进的方向的转矩，电动祠服马达的控制转矩不成 为对液压缸的反力的方式进行控制这方面，与在专利文献1 ~ 3中公开 的注射装置的情况同样，结果，控制回路以及控制方法不得不变得复 杂。再有，在专利文献4中记载的注射装置，由于具备液压箱和液压泵，所以，装置规模变大，维修性差，另外，作业环境恶化。
可是，近年来，在压力铸造中，要求以高速、高质量且高成品率地制造形状复杂的铸件。作为与此相应的一个方法，对于注射柱塞的驱动，已有人考虑使用大型、大输出功率马达。
但是，大型马达，由于一般地响应性差，将注射柱塞从低速向高速切换的时机滞后，所以，难以维持铸件的质量。
另外，在将大型马达用于例如350吨级的压铸机的情况下，按瞬时功率需要500Kw的大型马达，进而，为了注射柱塞的高速化，需要大节距的螺旋进给机构(例如，为了以2000rpm的转速获得高速5m/s，需要节距为150mm的丝杠，即使是3m/s也需要节距为90mm的丝杠)。
结果，使用大型、大输出功率马达驱动注射柱塞的驱动装置，不得不成为大规模、大容量的装置，其控制性降低，另外，若使用大规模、大容量的驱动装置，则由于铸件的惯性质量变大，铸件容易发生溢料，所以，难以维持铸件的质量。
在压力铸造中，在要求以高速、高质量、且高成品率地制造出形状复杂的铸件的现状中，要求有驱动机构简单、控制性以及维修性优异，且小型、轻量的节能型高速注射装置。
本申请人鉴于上述要求，在专利文献5中提出了可控制性优异的混合式注射装置的方案，其特征是在连接柱塞的液压控制机构上设置了在柱塞的进退方向驱动该液压控制机构的进退控制机构。
根据在专利文献5中提出的混合式注射装置，由于与现有装置相比能够使注射装置本身小型化、轻量化，同时，能够响应性好地以高精度控制在低速-高速切换位置的切换和增压，所以，能够高成品率地制造高质量的铸件，但在小型化、轻量化方面受到某种程度的限制。
在图1中，虽然未图示，但实际上，在蓄能器(ACC)出口设有逻辑阀。以下对其理由进行说明。在压铸机中，在进行注射动作之前，需要向蓄能器(ACC)预先供给压力油，直到到达规定压力，通过泵向ACC供给压力油的时间，若举例的话，合模力500t机需要8sec。关于何时向此ACC进行压力油供给，以下参照图9进行说明。在图9中表示了开始注射前的简要的工序，在()内表示了各工序的各自需要的时间。
在取出成品工序(Sl)中，取出在前一工序中成型的成品。在喷射工序(S2)中，向模具内面上喷射地涂敷脱模剂。在放入型芯工序(S3)中，根据需要，与成品形状相应地移动模具。在合模工序(S4)中，使固定及可动模具卡合。在供给金属熔液工序(S5)中，将金属熔液供给到套筒内。然后，在注射工序(S6)中，将金属熔液注射到模具内的空腔内而成型。各个工序中的各自所需要的时间，如图9所示，是8sec(Sl)、 9sec(S2)、 2sec(S3)、 5sec(S4)、 3sec(S5)。
在此，因为在放入型芯工序(S3)以及合模工序(S4)中使用泵，所以，不能向ACC供给高压油。在即将进行注射之前的供给金属熔液动作时间仅有3sec，在此期间内在时间上来不及。因此，在取出成品工序(Sl)或者在喷射工序(S2)中进行ACC注入。在此情况下发生的问题是，假设在喷射工序(S2)结束的时刻ACC注入结束了，那么(以最短时间)直到成为注射工序之前需要10sec的时间。这虽然是全自动动作的最短时间，但在需要操作者的辅助动作的情况下(半自动动作)，在喷射后还需要5~ 10sec的时间。在此情况下，成为15 ~20sec。在此期间，ACC的压力油由于回路上的阀的泄漏而引起压力下降，实际使用时的压力会变动(下降)。
此压力的变动，在注射用蓄能器(ACC)中，会引起速度的上升，最高值等的变动(降低)，在升压用蓄能器(ACC)中，会引起升压时间的偏差、升压压力值的变动，给压铸铸件的质量偏差带来直接影响。为了防止这种现象，在ACC的出口设置了作为泄漏最少的阀的逻辑阀，在图10的现有例子的回路中，它是注射用逻辑阀71和升压用逻辑阀73，进而需要注射用逻辑开闭阀70和升压用逻辑开闭阀72。通过设置这些阀，虽然由于压力下降，未达到容许值为8~10sec，但增加到40 60sec,由此解决了上述问题，在现有的压铸机中，即使说在全部的压铸机中都采用了这种方式也不为过。另一方面，在最近的压铸机中，注射速度的最高值，要求相对现
有的5m/sec倍增到10m/sec。另外，高速的起动时间，虽然从0.5m/sec到5m/sec，现有机是20msec，但要求缩短为1/4 ，成为5msec。在此情况下，需要使从注射用ACC到注射缸的管路阻力为最小，因此，逻辑阀71、 73成为很大的负担。这样的问题在于与逻辑阀有关。
再有，虽然有人提出了其它的注射装置的方案(例如，参照专利文献4和5)，但装置变大，维修性和作业环境性不十分好，且在小型化、轻量化方面受到某种程度的限制等，存在着改善的余地。
其它的现有方案(参照专利文献6)是标准的液压回路，在此现有方案中，具备作为逻辑阀的盒式阀22、 28,这些逻辑阀是本发明的去除对象。图IO的现有例子，是基于专利文献6的现有方案的液压回路，不是混合式的，而是液压式的现有型的注射装置，是具备低压用蓄能器(注射用活塞式蓄能器30)以及高压用蓄能器(升压用活塞式蓄能器32)的注射缸用液压回路。在图10的现有例子中设有注射用逻辑阀71;注射用逻辑开闭阀70;升压用逻辑阀73;升压用逻辑开闭阀72。如以上所述，这些逻辑阀的功能是防止来自活塞式蓄能器31、 33的压力油泄漏。关于图10所示的现有例子的液压回路，在本发明的实施方式中，省略了已详细地说明的部分和因说明重复而不需要的部分的说明，使说明简化。另外，在图IO的现有例子中，与在图7以及图8a 8h中所示的本发明的实施方式的要素部分相同或同样的图10的要素部分，已由相同的附图标记指定。
在图10中，附图标记32和34分别是注射用气瓶和升压用气瓶。附图标记77、 78、 79是单向阀。附图标记18和19是电磁切换阀，被设置在泵供给管线36上。附图标记75是电磁三位切换阀，被设置在阀M24的上游侧。附图标记76是电磁三位切换阀，被设置在与注射缸的杆室连通的管线上。
专利文献1:日本特开2000-033472号公报
专利文献2:日本特开2000-084654号公才艮
专利文献3:日本特开2001-001126号公才艮专利文献4:日本特开2006-000887号公报专利文献5:日本特愿2006-115859号公报专利文献6:日本特开平8-117962号公报

发明内容
本发明，是鉴于上述情况而提出的，其目的是，提供一种压铸机的注射装置，特别是混合式注射装置，在由电动进行注射升压以及升压后的加压保持的类型的情况下，能够避免在加压保持时需要预先流过大电流，防止发生大的电力损失，且能够减小马达尺寸。
本发明的其它目的是，提供一种混合式注射装置，在压铸机的混合式注射装置中，通过去除蓄能器的出口的逻辑阀，大幅度地降低流动阻力，能够实现要求提高注射速度等的注射性能。进而，降低注射装置的成本。
在由电动机构和液压机构控制注射柱塞的现有的注射装置中，妨碍进一步小型化、轻量化、进而高速化的主要原因之一是，采用了由电动机构直接驱动注射柱塞的进退结构。即，在由电动机构使注射柱塞进退的情况下，由于必须也包含驱动注射柱塞的液压机构进行进退，所以，在电动机构的小型化、轻量化方面受到某种程度的限制。
本发明鉴于上述现状的限制，目的是提供一种由简单的驱动机构驱动柱塞的、体积小、重量轻、控制性优异、且维修性也优异的高速注射装置。
本发明的第一实施方式所涉及的压铸机的注射装置10，为了达到上述目的，具备注射缸16，该注射缸16收容用于将铝等金属熔液注射到压铸机的模具内的注射活塞15;电动增压器8，该电动增压器8收容增压器活塞杆5，该增压器活塞杆5用于通过将压力油供给到上述注射缸16的头室16H内推压上述注射活塞15而使其移动来实施注射成型，其特征是上述电动增压器8的头室8H与上述注射缸16的头室16H流体连通着，在注射成型工序中，上述电动增压器8在升压时由上述电动增压器8的头面积进行加压，而在加压保持时由上述电动增压器8的杆面积进行加压。
更具体地说，设有使上述注射缸的上述头室16H和上述增压器8的杆室8R流体连通的连通配管41、 43、 44、 45,在上述连通配管上设有使工作油的流动间断的截止阀25。
电动增压器8最好是由电动马达1驱动的，电动马达l最好是伺服马达。
另外，注射装置IO最好还具备用于将压力油供给到注射缸的上述头室16H内的注射用活塞式蓄能器31;设置在从增压器的杆室8R与油箱35流体连通的配管43上的截止阀26，注射缸16的杆室16R最好与油箱35以及来自泵等的压力油供给口 36流体连通。
注射装置最好在电动增压器8中还具备用于检测作为注射缸16的头室16H的压力的缸头压力的压力传感器37,由此检测缸头压力，对电动马达l的转矩、从升压运转向加压保持运转的切换控制实施等控制。
本发明的第二实施方式所涉及的压铸机的注射装置100，具备注射缸16,上述注射缸16收容用于将铝等金属熔液注射到压铸机的模具内的注射活塞15;电动增压器8，上述电动增压器8收容增压器活塞杆5，上述增压器活塞杆5用于通过将压力油供给到上述注射缸16的头室16H内推压上述注射活塞15而使其移动实施注射成型；活塞式蓄能器31，上述活塞式蓄能器31是以能够以规定的最大压力储存规定量的工作油且也能够将压力油供给到上述注射缸16的头室16H内推压上述注射活塞15而使其移动的方式形成的，与上述电动增压器8协同工作来实施注射成型；第一切换阀24，上述第一切换阀24设置在上述活塞式蓄能器31的出口侧，且能够开闭来自该出口的压力油的流路，其特征是能够去除为了防止来自上述第一切换阀24的压力油泄漏而应该设置在上述活塞式蓄能器31的出口的逻辑阀，上述压力油泄漏是因为在即将开始注射之前进行向上述活塞式蓄能器31的压力油的供给而导致的。具体地说，在即将开始注射之前，实施供给金属溶液工序，在供给金属熔液工序中，结束向活塞式蓄能器31供给压力油。
更具体地说，上述电动增压器8的头室8H与上述注射缸16的头 室16H流体连通，且也与上述活塞式蓄能器31的出口流体连通，在 使上述电动增压器头室8H和上述注射缸头室16H流体连通的流路上 设有第二切换阀25，上述第二切换阀25在一方的流路连接侧与连接 在上述电动增压器头室8H上的流路和连接在储存工作油的上述油箱 35上的流路流体连接，而在另 一方的流路连接侧与连接在上述注射缸 16的头室16H上的流路和连接在上述活塞式蓄能器31上的流路流体 连接。
向活塞式蓄能器31供给压力油，最好是由电动增压器8实施，推 压电动增压器8的上述头室8H的压力油地进行供给，进而，最好是 在注射动作结束后，为了使注射活塞15向注射缸16的活塞头侧端部 返回，驱动电动增压器8而将压力油供给到注射缸16的杆室16R内。
更具体地说，该注射装置还具备在使电动增压器杆室8R和注射 缸头室16H流体连通的流路上设置的笫三切换阀62。第一切换阀24 在一方的流路连接侧与连接在活塞式蓄能器31上的流路和连接在储 存工作油的油箱35上的流路流体连接，在另 一方的流路连接侧与连接 在注射缸16的头室16H上的流路和连接在注射缸16的杆室16R上的 流路流体连接，第三切换阀62在一方的流路连接侧与连接在油箱35 上的流路和连接在注射电动增压器杆室8R上的流路流体连接，在另 一方的流路连接侧与连接在注射缸16的头室16H上的流路和连接在 注射缸16的杆室16R上的流路流体连接。
本发明人对同时使用电动机构和液压机构、能够高质量、高成品 率地制造形状复杂的铸件的、小型、轻量的高速注射结构(混合式高 速注射机构)进行了专心研究。
其结果，本发明人发现，如果在连接着柱塞的活塞杆的后方的液 压缸上设置由电动机构进退的活塞杆，适当地、单独或者一体化地驱 动两个活塞杆，则能够以高速、准确地控制柱塞的前进和后退，能够 高质量、高成品率地制造形状复杂的铸件。本发明是基于上述见识而提出的，其要点如下
(1) 一种控制性优异的混合式高速注射装置，所述的控制性优 异的混合式高速注射装置是驱动柱塞并将金属熔液填充到模具空腔内 的注射装置，其特征是在内藏由液压控制机构控制的柱塞杆的液压 缸的后方设有由进退控制机构控制的活塞杆。
(2) 上述(1)所记载的控制性优异的混合式高速注射装置， 其特征是上述进退控制机构是滚珠丝杠机构。
(3) 上述(2)所记载的控制性优异的混合式高速注射装置， 其特征是由伺服马达驱动上述滚珠丝杠机构。
(4) 一种混合式高速注射控制方法，在内藏由液压控制机构控 制的柱塞杆的液压缸的后方设有由进退控制机构控制的活塞杆，联合 液压控制机构和进退控制机构地进行驱动以控制向模具空腔填充金属 熔液，该混合式高速注射控制方法的特征是
(i) 驱动进退控制机构，使柱塞杆与活塞杆一体化地前进直到 到达低速-高速切换位置之前，在到达后，
(ii) 驱动液压控制机构，通过与进退控制机构的协同工作，使 柱塞以高速前进。
(5) 上述(4)所记载的混合式高速注射控制方法，其特征是 按照直到预先设定的注射压力之前的上升曲线，对上述液压控制机构 的驱动进行实时反馈控制。
发明的效果
根据本发明，在由电动进行注射升压以及升压后的加压保持的压 铸机的混合式注射装置的液压回路中，在加压保持时，例如，因为设 置能够使注射缸头室的压力与增压器杆室连通的切换阀，所以能够减 小驱动增压器活塞杆的伺服马达的必要最大转矩，避免在加压保持时 需要流过大电流，防止发生大的电力损失，且减小马达尺寸。因此， 能够使注射装置本身的尺寸减小，同时，能够降低注射装置的制造成 本。
另外，因为还具备用于检测作为注射缸16的头室16H的压力的wj> 7、 ,ji々hv /工々w好j / ， 广/| " , b匕7但wfflj* /工刀,徑市'j e初勺近
1的转矩，以使缸头压力成为规定的值，因此，能够稳定地进行正确 的注射成型。进而，因为基于缸头压力，实施从升压运转向加压保持 运转的切换控制，能够防止注射压力的过度的上升等不适当的运转。 进而，根据第二实施方式，能够去除为了防止来自活塞式蓄能器
的压力油泄漏而设置的蓄能器ACC出口的逻辑阀，能够大幅度地降
低管路阻力，容易达到所要求的注射性能，同时，能够实现成本的降 低。
根据本发明，与现有装置相比，能够使注射装置本身进一步小型 化、轻量化，同时，能够响应性好地以高精度高速控制在低速-高速 切换位置上的切换、增压。因此，根据本发明，能够高成品率地制造 高质量的铸件。而且，本发明随着进一步的小型化、轻量化，在维修 性方面也格外地优异。
在上述的本发明的说明中，括号()内的记号或数字，是为了表 示与以下所示的实施方式的相对应部分而添加的。
本发明也可以与附图一起地根据下述的本发明的适当的实施方式 的说明更充分地理解。


图1是表示本发明所涉及的压铸机用注射装置的一实施方式的液 压回路的简要结构的说明图。
图2a是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路状态的说明图，
表示低速注射时的回路。
图2b是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路的状态的说明
图，表示高速注射时的回路。
图2c是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路的状态的说明
图，表示升压时的回路。
图2d是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路的状态的说明
图，表示加压保持时的回路。图2e是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路的状态的说明 图，表示推出时的回路。
图2f是表示压铸机的各种作业工序中的液压回路状态的说明图， 表示后退时的回路。
图3是表示压铸机的工作工序的相对于注射时间(或注射行程) 而言的注射活塞的注射速度以及缸头压力的变化的坐标图(注射特性 图)。
图4是为了容易理解而将升压时、加压保持时等的各工序(区域) 画在图3的坐标图上的坐标图。
图5是用于说明图2c的升压工序的液压回路(升压时的增压回 路)、和图2d的加压保持工序的液压回路(加压保持回路)的差别的 说明图，表示升压时的增压回路。
图6是用于说明图2c的升压工序的液压回路(升压时的增压回 路)、和图2d的加压保持工序的液压回路(加压保持回路)的差别的 说明图，表示加压保持时的增压回路。
图7是表示本发明所涉及的压铸机用注射装置的第二实施方式的 液压回路的简要结构的说明图。
图8a是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示填充(注入)蓄能器时的回路。
图8b是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示低速注射时的回路。
图8c是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示高速注射时的回路。
图8d是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示升压时的回路。
图8e是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示加压保持时的回路。
图8f是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示推出时的回路。图8g是表示压铸机的各种作业工序中的图7的液压回路的状态的 说明图，表示后退时的回路。
图9是表示一般的注射成型中的、开始注射前的工序的流程的说 明图，同时示出了各工序所需要的时间。
图10是表示现有例的液压式压铸机用注射装置的液压回路的简 要结构的说明图。
图11表示对与实际的实机(合模力从375t到4000t机)有关的 蓄能器注入时间和最短供给金属熔液时间进行比较的表。
图12是表示本发明的混合式高速注射装置的一种结构的图。
图13是表示发明中的即将开始注射之前的状态的图。
图14是表示在本发明中柱塞即将到达低速-高速切换位置S之前 的状态的图。
图15是表示在本发明中柱塞以高速前进的状态的图。
图16是表示在本发明中填充金属熔液完毕、柱塞杆的前进大致停
止时的状态的图。
图17是表示在本发明中注射完毕、柱塞杆的前进完全停止时的状
态的图。
图18是表示在本发明中为了排出残留在注射套筒内的凝固物而
使活塞杆和柱塞杆一体化地前进的状态的图。
图19是表示在本发明中为了准备下次注射而使柱塞杆和活塞杆
后退的状态的图。
图20是表示本发明中的注射压力的上升过程的图。
图21是表示本发明的混合式高速注射装置的其它结构的图。
图22是表示本发明中的即将开始注射之前的状态的图。
图23是表示在本发明中柱塞即将到达低速-高速切换位置S之前
的其它状态的图。
图24是表示在本发明中柱塞以高速前进的其它状态的图。
图25是表示在本发明中填充金属熔液完毕、柱塞杆的前进大致停
止时的其它状态的图。图26是表示在本发明中注射完毕、柱塞杆的前进完全停止时的其 它状态的图。
图27是表示在本发明中为了排出残留在注射套筒内的凝固物而 使活塞杆和柱塞杆一体化地前进的其它状态的图。
图28是表示在本发明中为了准备下次注射而使柱塞杆和活塞杆 后退的其它状态的图。
图29是表示本发明中的注射压力的其它上升过程的图。
具体实施例方式
以下，基于实施方式，参照附图详细地对本发明的压铸机用注射 装置进行说明。图1以及图2a 2f表示本发明所涉及的压铸机用注射 装置的第一实施方式，图1是表示压铸机用注射装置的第一实施方式 的液压回路的简要结构的说明图，图2a 图2f是表示图1的压铸机 的各种作业工序中的液压回路的状态的说明图。
本实施方式的注射装置10是混合式，由伺服马达1驱动增压器活 塞杆5，使注射活塞(柱塞)15动作，将铝(AL)金属熔液注射到模 具中。
在本实施方式的注射装置10的液压回路中，作为电动式驱动部具 备伺服马达1，伺服马达1与驱动齿轮2连接以驱动其旋转，驱动齿 轮2与外侧是齿轮内侧切削有螺紋的滚珠螺母齿轮3啮合，滚珠螺母 齿轮3与外面切削有螺紋的滚珠丝杠轴4卡合，滚珠丝杠轴4贯通了 通过滚珠螺母齿轮3的中心的开口。滚珠丝杠轴4的上端部与顶板7 的一方端部连接着，顶板7的另一方的端部与增压器活塞杆5的上端 部连接着。由于是这样的结构，依靠伺服马达l的旋转运动，滚珠丝 杠轴4在上下方向进行往复直线运动，进而增压器活塞杆5在上下方 向进行往复直线运动。
在增压器活塞杆5的下端部具备增压器活塞6，通过增压器活塞 杆5的上下运动，增压器活塞6在筒状的增压器8内往复运动，并压 送-吸引增压器(液压缸)8内的工作油。增压器8的增压器头室8H侧的前端部，如图l所示，与注射缸16的注射缸头室16H流体连通。 在本实施方式中，如图l所示，与注射缸16是水平设置相对，增压器 8是以与其正交的方式垂直设置的， 一般将此结构称为立式。本实施 方式的注射装置IO，虽然以立式的结构进行说明，但与此不同，本发 明的注射装置也可以是水平设置增压器8地与注射缸16平行连接的卧 式。
在注射缸16内收容有注射活塞15，在注射活塞15上，在其左侧 前端安装有柱塞端头(未图示)，柱塞端头收容在贯通于压铸机的固定 模具内的柱塞套筒(未图示)内，柱塞套筒与模具流体连通。本实施 方式的注射装置IO具备注射用活塞式蓄能器(ACC) 31以及用于 对其进行加压驱动的气瓶32;阀A21;阀B22;阀C23;阀M24;用 于储存工作油的油箱35。
在本实施方式中，如图1所示，注射装置IO在其液压回路中具备 设置在连接注射缸16的头室16H以及筒状的增压器8的杆室8R和油 箱35之间的配管45、 44、 43上的阀D25以及阀E26;设置在增压器 8的头侧的端面上的压力检测传感器37。
以下，对本实施方式中的注射装置的动作进行说明。 图2a表示低速注射时的液压回路的状态。在进行图2a的低速注 射时，增压器活塞杆5由伺服马达l向下驱动(前进)，以低速推压增 压器头室8H内的工作油，使其流入到注射缸头室16H,进而向左方 向(储存了 AL金属熔液的柱塞套筒方向)推压注射缸16内的注射活 塞15。此时，由于本实施方式的增压器活塞杆5的直径小，所以形成 了增压器8的杆室8R，增压器杆室8R,如图2a所示，连接着经阀 E26与油箱35流体连通的配管44、 43。因此，在增压器活塞杆5下 降时，由于阀E26打开，所以工作油从油箱35经配管43、 44以及阀 E26流入到增压器杆室8R。此时，虽然油箱35设置在比增压器杆室 8R高的位置上，工作油可以依靠重力流入到增压器杆室8R内，但也 可以由泵等其它机构将工作油供给到增压器杆室8R内。在注射活塞 15的左方向前端安装有柱塞端头(未图示)，柱塞端头收容在贯通于压铸机的固定模具内的柱塞套筒(未图示)内，推压铝(AL)金属熔 液，将金属熔液填充到模具(未图示)内的空腔内。另外，在低速注 射时，阀B22打开，阀C23关闭，通过注射活塞15向左方向移动， 注射缸杆室16R内的工作油通过配管42以及打开的阀B22流向油箱 35。在此低速注射时，在图3和图4 (在图3中，用于说明低速注射 区域等的图)中，依然相当于从时间tO到tl。在低速注射时，通过伺 服马达l的旋转控制，能够进行緩和起动时的沖击的无沖击控制、低 速注射速度多级控制以及速度实时控制。
图2b表示高速注射时的液压回路。在以下的图2b的高速注射时， 在继续使增压器活塞杆5下降(前进)的同时(从图2a的状态进一步)， 使阀M24向打开方向动作，经配管41将注射用活塞式蓄能器(ACC) 31的压力油导入到注射缸16的头室16H内，由于从2个动力源导入 大流量的工作油，所以，高速地驱动注射活塞15。此时，阀E26打开， 阀D25关闭，且阀B22打开，阀C23仍然关闭着，阀A21也关闭。 在此，通过控制阀M24的开度，在控制高速的速度的同时，使高速注 射结束(在此期间，增压器活塞杆5继续前进)。在此高速注射时，在 图3以及图4中，相当于从时间tl到t2。
图2c表示升压时的液压回路。在图2c的升压时，从图2b状态， 关闭阀M24，在切断来自注射用活塞式蓄能器(ACC)31的压力油的 状态下，使增压器活塞杆5进一步前进(下降)，对注射缸头室16H 的压力进行加压。此时，阀E26打开，阀D25关闭，且阀B22打开， 阀C23依然关闭着，阀A21也关闭。在此升压时，在图3以及图4中， 相当于从时间t2到t3，模具空腔内的AL金属熔液被升压。
而且，由压力检测传感器37计量由增压器8加压的加压压力，在 该压力成为目标的80~90%时，切换成图2d所示的加压保持时的液 压回路。在图2d的加压保持时的液压回路中，在由伺服马达l使增压 器活塞杆5前进(下降)的同时，切换成阀E26关闭，阀D25打开。 由此，由于由增压器活塞6推压的工作油的压力被传递到增压器8的 杆室8R内，所以，伺服马达1应该发挥的力是与增压器活塞杆5的直径相当的面积和压力的积的力，能够发挥与推压现有例的注射活塞
15的力相同的力。在该工序中，阀B22打开，阀C23依然关闭着， 阀A21以及阀M24也关闭。在此加压保持时，在图3以及图4中， 相当于从时间t3到t4。
此后，进行图2e所示的推出工序，在此工序，通过由伺服马达l 使增压器活塞杆5前进(下降)，向左方向推压注射活塞15，模具被 打开，能够取出压铸制品。进而，进行图2f的注射返回工序，工作油 从泵供给口 36经配管42供给到注射缸杆室16R内，在注射活塞15 在注射缸16内向头侧(右侧)移动的同时，增压器活塞杆5由伺服马 达1驱动上升。注射缸头室16H以及增压器杆室8R的工作油，由于 阀A21以及阀E26都被打开，所以向油箱35返回。在图2e所示的推 出工序中，阀E26打开，阀D25关闭，且阀B22打开，阀C23依然 关闭着，阀A21和阀M24也关闭。在图2f所示的注射返回工序中， 阀E26打开，阀D25关闭，且阀B22关闭，阀C23i殳定为打开，阀 A21打开，阀M24关闭。
图5以及图6表示图2c的升压工序的液压回路(升压时的增压回 路)和图2d的加压保持工序的液压回路(加压保持回路)的差别(即， 在图2c以及图2d中，将阀E26从打开切换到关闭、将阀D25从关闭 切换到打开的情况下的差别)。升压时，为了缩短时间，以增压器活塞 的面积A貼压入压力油。此时所需要增压器的力Fl是
Fl - ABHxPH
此时，马达输出的转矩T1是
<formula>formula see original document page 22</formula>
在加压保持时，使增压器的头室和杆室为相同的压力。于是，所 需要的转矩T2是 F2 - AbrXPh T2 - CxA服xPh
假设杆面积A服为头面积Abh的1/3，则所需要的转矩以相同的比例下降，作为与转矩成比例状态的马达电流值也以相同的比例下降， 解决了能量损耗、马达跳闸等问题。在此情况下需要注意的是，若维 持转矩T1不变地切换回路，则会发生压力PH仅以活塞杆面积和活塞
头面积的比值升高，注射缸的加压力过大的问题。因此，由于随着压
力传递到杆室内，Ph上升，所以需要由压力传感器检测此压力，感知
相对于目标值是相同还是上升了百分之几，进行使伺服马达转矩渐渐 下降的自动控制。
在本实施方式中，虽然直到升压工序之前，进行与上迷的现有例 子同样的过程，但在加压保持工序中，加入了对回路进行切换、改变 增压器的加压面积的方法。在加压保持时，由于着眼于活塞几乎不动，
输送10 ~ 20L/min的油量即可，且需要马达产生的转矩T与增压器加
压的面积AB和缸头压力PH的积成比例，所以，是改变面积AB、降低
需要产生的转矩T、降低电流值(为了保持注射活塞的加压力，Ph是 一定的)的方法。 T = CxABxPH
(第二实施方式)
以下，对本发明的第二实施方式的压铸机用注射装置100进行说 明。图7以及图8a 8g表示本发明的第二实施方式所涉及的压铸机用 注射装置100，图7是表示压铸机用注射装置的第二实施方式的液压 回路的简要结构的说明图，图8a 图8g是表示压铸机的各种作业工 序中的液压回路的状态的说明图。作为与图1、图2a~图2f所示的第 一实施方式的要素部分相同或同样的图7以及图8a~图8g的要素部 分，由相同的附图标记指定。
在第一实施方式中，关于压力油从注射用活塞式蓄能器31的泄漏 (即从阀M24的泄漏)没有进行记载，关于注射用活塞式蓄能器31 的填充的时机也没有进行说明。在第二实施方式中，对于电动增压器 8周围的结构以及注射缸16周围的结构，由于与第一实施方式相同， 所以省略说明。第二实施方式的液压回路，是由增压器8对注射用活 塞式蓄能器31进行填充(注入)的方式，为与第一实施方式的液压回路不同的方式，与液压方式的图10的现有例子的液压回路对比很明显。
在第二实施方式的图7的液压回路中，虽然作为能够以高速实施 开闭的电动阀的阀M24设置在注射用活塞式蓄能器31的出口侧(与 第一实施方式同样)，但阀A21设置在从注射用活塞式蓄能器31和阀 M24之间的管线分支的管线上(与第一实施方式不同，与图10的现 有例子同样)。另外，最好是，在连接增压器8的增压器头室8H和注 射缸16的注射缸头室16H的管线上，具备阀(切换阀)D25，如图7 所示，在连接增压器杆室8R和阀M24的管线上具备能够以高速实施 开闭的电动阀62。
以下，对本实施方式中的注射装置100的动作进行说明。由于本 实施方式中的各工序的动作，与第一实施方式中的相同工序的动作基 本上相同，所以，对于在第一实施方式中已说明的动作的详细情况、 阀的状态等，由于从图中看是很明显的，所以，在本说明书中基本上 省略说明。
图8a是在第一实施方式中未说明的注射用活塞式蓄能器31的填 充(注入)工序。在本实施方式中，在即将进行注射工序之前实施此 填充工序。即，实施的是在图9中的供给金属熔液工序。此时，如图 8a所示，注射活塞15已返回到注射缸头室侧端部附近。虽然增压器 活塞杆5由伺服马达l驱动向下驱动(前进)，以低速推压增压器头室 8H内的工作油，但由于此时阀D25以将工作油引导到管线61的方式 设定，所以，工作油通过阀D25和单向阀64填充到注射用活塞式蓄 能器31中。在管线61的向油箱35分支的管线上具备单向阀65，其 阻止工作油向油箱35流动。在本工序中，填充的结束，也可以在连接 注射用活塞式蓄能器31和阀A21的管线等上设置压力传感器(未图 示)，计量此管线的压力，在检测到已达到规定的压力的情况后，结束 填充。也可以与此不同，在注射用活塞式蓄能器31内设置检测活塞的 位置的传感器(未图示)，在由此传感器检测到活塞已到达规定的位置 的情况后，结束填充。在图8a中，向增压器杆室8R供给工作油，虽然是从油箱35经电动阀62依靠重力来实施的，但也可以与此不同， 与在第一实施方式中所记载的同样，由泵进行实施。
在填充工序之后，实施低速注射工序。图8b表示与第一实施方式 的图2a相当的低速注射时(工序)的液压回路的状态。在低速注射时， 将阀D25切换，以便增压器头室8H和注射缸头室16H连通，增压器 活塞杆5进一步下降，与第一实施方式同样，将工作油供给到注射缸 头室16H内。此时，注射的低速前进速度，由伺服马达l的转数控制 进行控制。
图8c表示与第一实施方式的图2b相当的高速注射时(工序)的 液压回路的状态。在高速注射时，阀D25继续以增压器头室8H和注 射缸头室16H连通的方式设定，阀M24被打开，注射用活塞式蓄能 器31的工作油也被导入到注射缸头室16H内。这与第一实施方式相 同。注射缸杆室16R的工作油，如图8c所示，经阀M24向油箱35 返回，同时，通过另一管线68,依次经节流阀28以及打开状态的阀B
(切换阀)22向油箱35返回。从低速注射工序向高速注射工序的切 换，通过设置注射活塞15的位置检测传感器(未图示)，在检测到注 射活塞15到达了预先设定的位置后实施。
图8d表示与第一实施方式的图2c相当的升压时的液压回路的状 态。在升压时(工序)，虽然阀D25继续以增压器头室8H和注射缸头 室16H连通的方式设定，但由于阀M24被切换，以能够调整流量的 方式设定，所以，注射缸头室16H内的工作油的一部分，经阀M24 以及阀A21 (阀A21打开)向油箱35返回。注射缸杆室16R的工作 油，如图8d所示，经节流阀28以及阀B22(开状态)向油箱35返回。 此时，将注射缸头室16H的压力按照由阀M24预先设定的升压模式 进行实时反馈，其升压上限值由伺服马达的转矩控制决定。而且，节 流阀28的节流量设定为一定。这样，升压压力被保持为适当的值。从 高速注射工序向升压工序的切换，在检测到注射活塞15已到达预先设 定的位置后实施，或者在检测到已到达该位置且由注射缸缸头压力
(PH)的压力传感器(未图示)检测到的值已达到预先设定的值后实施。并不仅仅由伺服马达l进行升压的反馈控制(也使用阀M24)的 理由是，因为伺服马达l的轴换算的惯性力大、控制响应性差，所以 通过控制响应性好的阀M24，实现了反馈控制。压力最高值由伺服马 达l的转矩控制进行控制。
图8e表示与第一实施方式的图2d相当的加压保持时的液压回路 的状态。在加压保持时(工序)中，虽然阀D25继续以增压器头室8H 和注射缸头室16H连通的方式设定，但电动阀62被切换，注射缸头 室16H内的工作油的一部分经电动阀62向增压器杆室8R返回。注射 缸杆室16R的工作油，如图8e所示，经节流阀28以及阀B22向油箱 35返回。
图8f以及8g表示分别与第一实施方式的图2e以及2f相当的推 出动作时(工序)以及后退动作时(工序)的液压回路的状态。进行 这些动作时的液压回路，如图8f以及8g所示，由于基本上与第一实 施方式同样，所以省略详细的说明。但是，在进行图8所示的后退动 作时，由伺服马达1使增压器活塞杆5上升，挤出增压器杆室8R内 的工作油，将此工作油供给到注射缸杆室16R内，由此，向右方向驱 动图8中的注射活塞15而使其返回。此时，操作电动阀62和阀D25， 注射缸头室16H的工作油，如图8g所示，经电动阀62、阀D25和单 向阀65,供给到增压器头室8H内。
如在上述的第二实施方式中已说明的那样，在电动增压型的注射 装置的情况下，低速注射是由电动增压器进行动作，高速注射是由蓄 能器(ACC)进行动作。图10所示的现有机器，如前面所述，是在 注射活塞15的低速.高速全部行程中由活塞式蓄能器31的压力油实施 注射。另一方面，在本实施方式中，由于电动增压器的供给油量能力 大，以及注入到蓄能器内的金属熔液量大约为现有机器的一半，所以， 能够充分地以即将进行注射工序之前的供给金属熔液工序时间实施蓄 能器(ACC)的注入。
关于上述的说明，将与实际的实机有关的蓄能器注入(填充)时 间和最短供给金属熔液时间进行比较的表，表示于图11中，参照图11,对在供给金属熔液工序中能够进行蓄能器的注入(填充)进行说
明。图11表示在合模力从375t到4000t的机器中在供给金属熔液时 间内充分完成蓄能器注入的情况。在低速注射中所要求的速度最高值 是0.5m/sec以上(实际上设定为0.8m/sec或1.0m/sec)，供给到注射 套筒内的最大金属熔液量最大是套筒内容积的70%。因此，在高速注 射中使用的蓄能器(ACC)的必要容积的最大值，为全行程x缸面积 的70%。
图11所示的、蓄能器注入时间(t)由以下的计算式求出。 V = AxLx0.7xlO-4(升) [式1]
Q-Ax500xl0-4(升/sec)式2
T=V/Q=(Lx0.7)/500 [式3
在此，V:在高速使用时向注射缸供给的必要油量(升)，A:注 射缸面积(cm2)， L:注射全行程(mm)， Q:电动增压器供给油量能 力(升/sec), t:ACC注入时间(sec )。
下面基于附图对本发明的混合式高速注射装置(本发明装置)的第 3实施方式进行说明。图12表示本发明装置的一种结构。另外，图21 表示本发明装置的其它结构。
(1)首先，对图12所示的结构和其驱动状态进行说明。
在图12所示的结构中，对于固定在固定盘101上的固定模具103， 在关闭了固定在可动盘102上的可动模具104的状态下，形成了作为 铸造空间的模具空腔105。在固定模具103上连接着注射套筒106，其 以高速驱动在前端具备在注射套筒106内滑动的柱塞端头107的柱塞 杆108，将保持在注射套筒106内的金属熔液Me填充到模具空腔105 内。
柱塞杆108的后端，构成在液压缸109内滑动的活塞113，柱塞 杆108由包含液压缸109的液压控制才几构110驱动。
液压控制机构110具备经高速阀112与液压缸109连接的蓄能器 111 ，根据控制信号(未图示)起动电磁开闭机构M而打开高速阀112， 将工作油从蓄能器ill供给到活塞113后方的油腔116H内，驱动柱塞杆108。
另外，为了以高精度控制柱塞杆108的驱动，在蓄能器lll的内 部、以及液压缸109的油腔116R、 116H中，安装了检测工作油的液 压的液压传感器(未图示)。
而且，在活塞113后方的油腔116H内，为了以高精度控制柱塞 杆108的驱动、高成品率地制造高质量的铸件，设置了在柱塞杆108 的进退方向进退、在注射时与柱塞杆108协同工作以实现高速注射的 活塞114。这点是本发明的特征。
活塞杆114的后端，经连接部件115与滚珠丝杠机构118的滚珠 丝杠117的端部连接着，通过根据来自与伺服马达119以及滚珠丝杠 机构118 —起构成进退控制机构(未图示)的控制装置的信号控制伺 服马达119的旋转，能够控制活塞杆114的进退，也包含控制进退速 度。
即，通过根据控制信号使伺服马达119以所需要的转速向左右旋 转，能够使活塞杆114和柱塞杆108 —体化或分别单独地将柱塞端头 107向注射套筒内以所需要的速度推入所需要的距离。
这样，本发明的特征是在注射时，不是由进退控制机构直接驱 动柱塞杆或液压控制机构，而是在由液压控制机构控制的柱塞杆的后 方配置与该柱塞杆协同工作以实现高速注射的活塞杆，由进退控制机 构控制该活塞的进退。
即，在本发明中的特征是采用将液压控制机构和进退控制机构 组合、成倍地发挥其作用效果的混合式高速注射结构，由于釆用此结 构，能够以高精度驱动控制柱塞杆，高成品率地制造高质量的铸件。
另外，由于进退控制机构是仅控制活塞杆的进退的机构，所以， 与使液压控制机构进退的情况,或者使柱塞杆进退的情况(在此情况 下，结果也成为仍包含使柱塞杆的液压控制机构进退)相比，能够使 进退控制机构小型化、轻量化。这一点也是本发明的特征。
另外，在图12中，作为进退控制机构的一种结构，虽然表示了滚 珠丝杠机构118，但进退控制机构只要是控制性好地使活塞杆前进或后退的机械性的机构即可，并不限于滚珠丝杠机构。进退控制机构例 如也可以是齿条齿轮机构。
下面，基于图13~图19对图12所示的本发明装置的基本的驱动 状态进行说明。
图13表示将规定量的金属熔液从浇注口 (未图示)浇注到注射套 筒内(参照图12)、即将开始注射之间的本发明装置的状态。此时， 柱塞杆108后退到液压缸109的最后端，活塞杆114与柱塞杆108的 活塞113接触，在待机。
接着，如图14所示，根据控制信号，使祠服马达119旋转，驱动 滚珠丝杠机构118，使活塞杆114与柱塞杆108 —体化地以身见定的速 度相对于固定盘前进。此时，起动电磁开闭机构M，关闭高速阀112， 追随活塞杆114和柱塞杆108的前进，将工作油供给到活塞113的后 方的油腔116H内，从前方的油腔116R排出工作油。
与活塞杆114 一体化的柱塞杆108，将以滚珠丝杠机构118形成 并维持的规定的前进速度在注射套筒内的低速注射区域中前进。
而且，由位移传感器(未图示)检测柱塞杆108的前进距离，在 直到柱塞杆108的前端到达将低速注射切换为高速注射的位置(低速 -高速切换位置S，参照图14)之前，仅由滚珠丝杠机构118使柱塞 杆108前进。
柱塞杆108的前进速度，在直到到达低速-高速切换位置S之前， 既可以维持一定，也可以从中途加速。
在柱塞杆108到达低速-高速切换位置S时，如图15所示，起动 电磁开闭机构M，打开高速阀112，将工作油从蓄能器111供给到后 方的油腔116H内，使柱塞杆108以高速前进。从前方的油腔116R排 出工作油。
在柱塞杆108到达低速-高速切换位置S后，也继续驱动滚珠丝 杠机构118，使活塞杆114前进，对油腔116H内的工作油进行加压。 通过此加压，使柱塞杆108的前进速度更快，能够以稳定的高速将注 射套筒内的金属熔液填充到模具空腔内。其结果，能够高成品率地制造高质量的铸件。
这一点是采用混合式高速注射结构的本发明装置的功能性的特征。
在本发明装置中，采用混合式高速注射结构，在直到柱塞杆到达
低速-高速切换位置s之前的期间，不驱动液压控制机构，仅由进退
控制机构使柱塞杆与活塞杆一体化地前进，在柱塞杆到达低速-高速
切换位置s时，驱动液压控制机构，通过进退控制机构和液压控制机
构的协同工作，使柱塞杆以高速前进。
在混合式高速注射结构中，由于进退控制机构只要具备使与柱塞 杆一体化的活塞杆或者使活塞杆单独进退的功能和容量即可，所以， 与使液压控制机构整体进退的现有机构相比，能够更进一步小型化、 轻量化。其结果，注射装置整体小型化、轻量化，注射装置的维修性 也提高。
这样，显著地实现了小型化、轻量化以及维修性的提高的目的， 这方面也是本发明装置中的结构特征。
虽然若填充金属熔液结束，则柱塞杆108的前进大致停止，缸头 压力上升，但在本发明装置中，在直到此上升压力达到规定的值之前， 继续驱动进退控制才几构和液压控制纟几构。
在上升压力达到规定的值时，如图16所示，关闭高速阀112，将 前方的油腔116R的工作油与排出路径连接，进退控制机构继续驱动， 使活塞杆114前进。
通过活塞杆114的前进，由于后方油腔116H的工作油从排出路 径排出，同时，压力继续压在柱塞杆108上，所以，柱塞杆108进一 步前进，缸头压力进一步上升。
继续驱动进退控制机构，使活塞杆114前进，同时，按照图20 所示的注射压力的设定，实时反馈控制高速阀112，如图17所示，将 油腔116H的工作油，蓄压在蓄能器111中。在冷却时间届满，直到 压力铸造结束为止的期间，由伺服马达的转矩控制维持设定压力Pm。
在取出铸件后，为了排出残留在注射套筒内的凝固物，如图18所示，再次驱动进退控制机构，使活塞杆114和柱塞杆108 —体化地 前进。
在排出了残留的凝固物后，如图19所示，驱动液压控制机构，将 工作油供给到活塞113前方的油腔116R内，从活塞113后方的油腔 116H排出工作油，同时，驱动进退控制机构，使柱塞杆108和活塞杆 114后退，准备下次注射，使其在图13所示的位置待机。
另外，在将工作油供给到活塞113前方的油腔116R内时，为了 补偿工作油的减少量，由泵121相应地补给工作油。
以上，虽然基于附图对本发明装置的一连串的动作进行了说明， 但由于基于该动作的注射压力的上升过程，与通常的压力铸造中的注 射压力的直线性的上升过程不同，所以，将其与图13~图19所示的 动作相关联地示于图20中。在图20中，也一并表示了注射速度的推 移。
本发明装置中的注射速度，虽然追寻与通常的压力铸造中的注射 速度相同的推移，但注射压力与通常的压力铸造中的直线性的上升过 程(在图中参照虚线)不同，将以2个阶段上升。这一方面也是本发 明的特征。
在图15所示的进退控制机构和液压控制机构的驱动状态的基础 上，虽然若填充金属熔液结束，则柱塞杆的前进大致停止，缸头压力 开始上升，但在本发明装置中，在直到此上升压力达到规定的值(在 图20中，参照Pm )之前，继续驱动进退控制机构和液压控制机构。
在上升压力达到规定的值、经过了规定时间时(参照图20)，如 图16所示，虽然关闭高速阀112，停止驱动液压控制机构，但继续驱 动进退控制机构，使活塞杆114前进。通过活塞杆114的前进，由于 后方的油腔116H的工作油从排出路径排出，同时，压力继续加在柱 塞杆108上，所以，缸头压力再次上升而达到设定压力(在图20中， 参照Pm )。
这样，在本发明装置中，由于能够进行程序控制，将注射压力提
高到设定压力Pm，所以，能够高成品率地制造高质量的铸件。
31(2)以下，对图21所示的结构和其驱动状态进行说明。
图21所示的结构，基本上与图12所示的结构相同。另外，在图 21中，对与图12所示的结构相同的结构，附加了与图12中的数字相 同的数字，但省略了构成液压控制机构的液压回路的一部分。
结构上的不同的点是以下两个方面(i)活塞113后方的油腔116H 设计成相对于液压缸109垂直；(ii)在上述油腔116H的下部侧壁上 安装了决定柱塞杆108的后退位置的定位部件122。
由于此结构方面的不同，驱动形式也与图12所示的结构的驱动形 成不同，所以，以下基于图22~28进行说明。
图22表示从浇注口 (未图示)将规定量的金属熔液Me浇注入到 注射套筒内(参照图21)、即将开始注射之前的本发明装置的状态。 此时，柱塞杆108在液压缸109中后退到由定位部件122设定的最后 端，活塞杆114在油腔116H的最上部待机。
接着，如图23所示，根据控制信号，使伺服马达ll旋转，驱动 滚珠丝杠机构118，使活塞杆114向油腔116H的下方前进。
此时，由于关闭与蓄能器111连接着的高速阀112，且也不从其 它系统回路向油腔116H供给工作油，所以，柱塞杆108追随活塞杆 114的前进而前进。另外，在柱塞杆108的前进过程中，从前方的油 腔116R排出工作油。
柱塞杆108虽然在结构上未与活塞杆114一体化，但其动作与活 塞杆114 一体化，以滚珠丝杠机构118形成并维持的规定的前进速度， 在注射套筒内的低速注射区域中前进。
而且，由位移传感器(未图示)检测出柱塞杆108的前进距离， 在直到柱塞杆108的前端到达将低速注射切换为高速注射的位置(低 速-高速切换位置S，参照图14)之前，仅由滚珠丝杠机构118经活 塞杆114的前进而使柱塞杆108前进。
柱塞杆108的前进速度，在直到到达低速-高速切换位置S之前， 既可以维持为一定，也可以从中途加速。在从中途加速的情况下，提 高伺服马达的转速。
32在柱塞杆108到达低速-高速切换位置S时，如图24所示，起动 电磁开闭机构M，打开高速阀112，将工作油从蓄能器111供给到后 方的油腔116H内，使柱塞杆108以高速前进。从前方的油腔116R排 出工作油。
在柱塞杆108到达低速-高速切换位置S之后，也继续驱动滚珠 丝杠机构118,使活塞杆114向下方前进，对油腔116H内的工作油进 行加压。通过此加压，使柱塞杆108的前进速度更快，能够以稳定的 高速将注射套筒内的金属熔液填充到模具腔内。其结果，能够高成品 率地制造高质量的铸件。这方面与图12所示的结构的驱动状态相同。
即，在图21所示的本发明装置中，柱塞杆108虽然在结构上未与 活塞杆114 一体化，但在动作方面与活塞杆114 一体化，以滚珠丝杠 机构118形成并维持的规定的前进速度在注射套筒内的低速注射区域 中前进。
结果，图21所示的本发明装置的驱动状态，与图12所示的本发 明装置的驱动状态相同，图21所示的结构，同样是混合式高速注射结 构之一。
虽然若填充金属熔液结束，则柱塞杆108的前进大致停止，缸头 压力上升，但在本发明装置中，在直到此上升压力达到规定的值之前， 继续驱动进退控制机构和液压控制机构。
在上升压力达到规定的值时，如图25所示，关闭高速阀112，将 后方的油腔116H的工作油与排出路径连接，继续驱动进退控制机构， 使活塞杆114前进。
通过活塞杆114的前进，由于前方油腔116R的工作油从排出路 径排出，同时，压力继续加在柱塞杆108上，所以，柱塞杆108进一 步前进，缸头压力进一步上升。
继续驱动进退控制机构，使活塞杆114前进，同时，按照图29 所示的注射压力的设定，对高速阀112进行实时反馈控制，如图26 所示，将油腔116H的工作油蓄压在蓄能器111中。在直到冷却时间 届满、压力铸造结束之前的期间，由伺服马达的转矩控制维持设定压力Pm。
在取出铸件后，为了排出残留在注射套筒内的凝固物，如图27 所示，通过再次驱动进退控制机构地使活塞杆114前进，使柱塞杆108 前进。
在排出残留的凝固物后，如图28所示，驱动液压控制机构，将工 作油供给到活塞113前方的油腔116R内，且从活塞113后方的油腔 116H排出工作油，使柱塞杆108后退，同时，驱动进退控制机构，使 活塞杆114后退，使它们分别准备下次注射，并在图22所示的位置待 机。
另外，在将工作油供给到活塞113前方的油腔116R时内，为了 补偿工作油的减少量，由泵121相应地补给工作油。
以上，虽然基于附图对图21所示的本发明装置的一连串的动作进 行了说明，但基于该动作的注射压力是按照预先设定的进行程序控制 的上升曲线地通过实时反馈控制上升的。将其与图23 ~图28所示的 动作相关联地表示于图29上。在图29中，也一并表示了注射速度的 推移。
产业上的利用可能性
如以上所述，根据本发明，能够高成品率地制造高质量的铸件。 而且，本发明是实现更加进一步的小型化、轻量化的发明，维修性也 格外优异。因此，本发明是在压力铸造产业中可利用性高的发明。
以下对由上述实施方式的注射装置所产生的效果以及作用进行说 明。根据本发明的第一实施方式能够产生以下的效果
在由电动进行注射升压以及升压后的加压保持的压铸机的混合式 注射装置的情况下，在加压保持时，将切换阀设置在注射装置的液压 回路上，通过使注射缸头室的压力与增压器杆室连通，能够减小驱动 增压器活塞杆的伺服马达的必要最大转矩，避免在加压保持时需要预 先流过大电流，防止发生大的电力损失，且能够减小马达尺寸。
因此，能够减小注射装置本身的尺寸，同时，能够降低注射装置 的制造成本。根据本发明的第二实施方式能够产生以下的作用及效果 在本实施方式中，因为电动增压器的供油能力大，注入(填充) 到蓄能器(ACC)内的金属熔液量为现有机器的大约一半，所以，能 够以即将进行注射工序之前的供给金属熔液工序时间充分地实施蓄能 器注入。即，能够缩短从注入结束到开始高速注射的时间，减少来自 回路的泄漏量，在蓄能器压力处于允许值以内的时间内进行高速注射。 因此，能够去除蓄能器(ACC)出口的逻辑阀，能够大幅度地减 小管路阻力，能够容易实现所要求的注射性能，同时，能够实现成本 降低。
虽然在上述的说明中，增压器活塞杆5由作为驱动源的伺服马达 1经由滚珠螺母齿轮3和滚珠丝杠轴4等构成的传动机构驱动，对作 为这种结构进行了说明，但本发明不限定于此，伺服马达也可以由例 如变换器控制的AC马达等对本领域技术人员已知的其它电气性的驱 动源置换，另外，关于传动机构，也可以是例如齿条齿轮型等对本领 域技术人员已知的其它传动机构。
另外，虽然在上述所记载的、或者表示于附图中的实施方式中，
特定了注射装置的液压回路，但本发明不限定于此，只要是能够在加 压保持时由与增压器活塞杆的面积和压力的积对应的力驱动增压器活 塞杆的液压回路，则都包含在本发明的范围内。
上述的实施方式是本发明的例子，本发明不被上述实施方式限制， 只要被权利要求所记载的事项规定了 ，也能实施上述以外的实施方式。
本发明虽然为了说明而通过参照被选择的特定的实施方式进行了 说明，但不脱离本发明的基本的思想以及范围地能够实施多种变更方 式，对本领域技术人员来说是很明显的。
3权利要求
1.一种注射装置，所述的注射装置是压铸机的注射装置(10)，具备注射缸(16)，该注射缸(16)收容用于将铝等金属熔液注射到压铸机的模具内的注射活塞(15)；电动增压器(8)，该电动增压器(8)收容增压器活塞杆(5)，该增压器活塞杆(5)用于通过将压力油供给到上述注射缸(16)的头室(16H)内推压上述注射活塞(15)而使其移动来实施注射成型，其特征是上述电动增压器(8)的头室(8H)与上述注射缸(16)的头室(16H)流体连通着，在注射成型工序中，上述电动增压器(8)在升压时由上述电动增压器(8)的头面积进行加压，而在加压保持时由上述电动增压器(8)的杆面积进行加压。
2. 根据权利要求1所记载的注射装置，其特征是设有使上述注 射缸的上述头室(16H)和上述增压器(8)的杆室(8R)流体连通的 连通配管(41、 43、 44、 45)，在上述连通配管上设有使工作油的流动 间断的截止阀(25)。
3. 根据权利要求1或2所记载的注射装置，其特征是上述增压 器活塞杆(5)由电动马达(1)进行往复驱动。
4. 根据权利要求3所记载的注射装置，其特征是上述电动马达 (1)是伺服马达。
5. 根据权利要求1至4中的任意一项所记载的注射装置，其特征 是还具备用于将压力油供给到上述注射缸的上述头室(16H)内的 注射用活塞式蓄能器(31)。
6. 根据权利要求1至5中的任意一项所记载的注射装置，其特征 是上述增压器的上述杆室(8R)与油箱(35)流体连通着，在使上 述增压器的上述杆室(8R)与上述油箱(35)流体连通的配管(43)上设有截止阀(26)。
7. 根据权利要求1至6中的任意一项所记载的注射装置，其特征 是上述注射缸(16)的上述杆室(16R)与油箱(35)以及来自泵 等的压力油供给口 (36)流体连通。
8. 根据权利要求1至7中的任意一项所记载的注射装置，其特征 是在上述增压器(8)中还具备用于检测作为上述注射缸(16)的上 述头室(16H)的压力的缸头压力的压力传感器(37)。
9. 一种注射装置，所述的注射装置是压铸机的注射装置(100), 具备注射缸(16 )，上述注射缸(16 )收容用于将铝等金属熔液注射到 压铸机的模具内的注射活塞(15);电动增压器(8)，上述电动增压器(8)收容增压器活塞杆(5)， 上述增压器活塞杆(5)用于通过将压力油供给到上述注射缸(16)的 头室(16H)内推压上述注射活塞(15)而使其移动实施注射成型；活塞式蓄能器(31)，上述活塞式蓄能器(31)是以能够以规定的 最大压力储存规定量的工作油且也能够将压力油供给到上述注射缸 (16)的头室(16H)内推压上述注射活塞(15)而使其移动的方式 形成的，与上述电动增压器(8)协同工作来实施注射成型；第一切换阀(24)，上述第一切换阀(24)设置在上述活塞式蓄能 器(31)的出口侧，且能够开闭来自该出口的压力油的流路，其特征是能够去除为了防止来自上述第一切换阀(24)的压力油泄漏而应 该设置在上述活塞式蓄能器(31)的出口的逻辑阀，上述压力油泄漏 是因为在即将开始注射之前进行向上述活塞式蓄能器(31)的压力油 的供给而导致的。
10. 根据权利要求9所记载的注射装置，其特征是 上述电动增压器(8)的头室(8H)与上述注射缸(16)的头室(16H)流体连通，且也与上述活塞式蓄能器(31)的出口流体连通， 在使上述电动增压器头室(8H)和上述注射缸头室(16H)流体连通的流路上设有第二切换阀(25)，上述第二切换阀(25)在一方的流路连接侧与连接在上述电动增 压器头室(8H)上的流路和连接在储存工作油的上述油箱(35)上的 流路流体连接，而在另一方的流路连接侧与连接在上述注射缸(16) 的头室(16H)上的流路和连接在上述活塞式蓄能器(31)上的流路 流体连接。
11. 根据权利要求9或IO所记载的注射装置，其特征是向上述 活塞式蓄能器(31)供给压力油由上述电动增压器(8)实施，通过推 压上述电动增压器(8)的上述头室(8H)的压力油进行供给。
12. 根据权利要求9至11中的任意一项所记载的注射装置，其特 征是在注射动作结束后，为了使上述注射活塞(15)向上述注射缸(16)的头側端部返回，驱动上述电动增压器(8)而将压力油供给到 上述注射缸(16)的杆室(16R)内。
13. 根据权利要求10至12中的任意一项所记载的注射装置，其 特征是还具备在使上述电动增压器杆室(8R)和上述注射缸头室(16H) 流体连通的流路上设置的第三切换阀(62)，上述第一切换阀(24)在一方的流路连接侧与连接在上述活塞式 蓄能器(31)上的流路和连接在储存工作油的油箱(35)上的流路流 体连接，而在另一方的流路连接侧与连接在上述注射缸(16)的头室 (16H)上的流路和连接在上述注射缸(16)的杆室(16R)上的流路 流体连接，上述第三切换阀(62 )在一方的流路连接侧与连接在上述油箱(35 ) 上的流路和连接在上述电动增压器杆室(8R)上的流路流体连接，而 在另一方的流路连接侧与连接在上述注射缸(16)的头室(16H)上 的流路和连接在上述注射缸(16)的杆室(16R)上的流路流体连接。
14. 根据权利要求9至13中的任意一项所记载的注射装置，其特 征是在即将开始注射之前实施供给金属熔液工序，在供给金属熔液 工序中结束向上述活塞式蓄能器(31)供给压力油。
15. 根据权利要求9至14中的任意一项所记载的注射装置，其特 征是上述增压器活塞杆(5)由电动马达(1)进行往复驱动。
16. 根据权利要求15所记载的注射装置，其特征是上述电动马 达(1)是伺服马达。
17. —种控制性优异的混合式高速注射装置，所述的控制性优异 的混合式高速注射装置是驱动柱塞并将金属熔液填充到模具空腔内的 注射装置，其特征是在内藏由液压控制机构控制的柱塞杆的液压缸的后方设有由进退 控制机构控制的活塞杆。
18. 根据权利要求17所记载的控制性优异的混合式高速注射装 置，其特征是上述进退控制机构是滚珠丝杠机构。
19. 根据权利要求18所记载的控制性优异的混合式高速注射装 置，其特征是由伺服马达驱动上述滚珠丝杠机构。
20. —种混合式高速注射控制方法，在内藏由液压控制机构控制 的柱塞杆的液压缸的后方设有由进退控制机构控制的活塞杆，联合液 压控制机构和进退控制机构地进行驱动以控制向模具空腔填充金属熔 液，该混合式高速注射控制方法的特征是(i) 驱动进退控制机构，使柱塞杆与活塞杆一体化地前进直到到 达低速-高速切换位置之前，在到达后，(ii) 驱动液压控制机构，通过与进退控制机构的协同工作，使 柱塞以高速前进。
21. 根据权利要求20所记载的混合式高速注射控制方法，其特征 是按照直到预先设定的注射压力之前的上升曲线，对上述液压控制 机构的驱动进行实时反馈控制。
全文摘要
一种压铸机的混合式注射装置，能够避免在加压保持时的大电流，防止发生大的电力损失，且减小马达尺寸。所述的注射装置具备收容用于将金属熔液注射到模具中的注射活塞(15)的注射缸(16)和液压缸形式的电动增压器(8)，其中，电动增压器的头室(8H)与注射缸的头室(16H)流体连通着，使收容在电动增压器(8)中的增压器活塞杆(5)进行直线运动，推压注射活塞移动，实施注射成型。由于在连通注射缸的头室(16H)和增压器(8)的杆室(8R)的配管上设置截止阀(25)，所以，在升压时能够由电动增压器的头面积加压，在加压保持时能够由它的杆室面积加压。
文档编号B22D17/32GK101516546SQ20078003469
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月19日 优先权日2006年9月20日
发明者内田正志, 平泉一城 申请人:宇部兴产机械株式会社