JP2009090321A - 成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で高性能な成形機の射出装置を提供する。
【解決手段】射出装置１は、射出プランジャ５を駆動する射出シリンダ装置７と、射出シリンダ装置７のヘッド側室１９ｈに連通する変換シリンダチューブ２１、及び、変換シリンダチューブ２１内に摺動可能に収容された変換ピストン２３を有する変換シリンダ装置９とを有し、変換シリンダチューブ２１は、前側小径シリンダ部２１ａと、前側小径シリンダ部２１ａに連通し、前側小径シリンダ部２１ａよりも大径の大径シリンダ部２１ｂと、大径シリンダ部２１ｂに連通し、大径シリンダ部２１ｂよりも小径の後側小径シリンダ部２１ｃとを有し、変換ピストン２３は、前側小径シリンダ部２１ａを摺動可能な前側小径部２３ａと、大径シリンダ部２１ｂを摺動可能な大径部２３ｂと、後側小径シリンダ部２１ｃを摺動可能な後側小径部２３ｃとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形機の射出装置に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンや射出成形機である。

成形機の射出装置は、射出シリンダ装置により射出プランジャをスリーブ内において前進させ、スリーブ内の成形材料（例えば溶湯）を金型間に形成されたキャビティに押し出すことにより、成形材料をキャビティに射出・充填する。射出・充填工程は、概略、低速射出工程、高速射出工程及び増圧工程からなる。すなわち、射出装置は、射出の初期段階においては、成形材料の空気の巻き込みを防止するために比較的低速で射出プランジャを前進させ、次に、成形サイクルの短縮の観点から比較的高速で射出プランジャを前進させる。その後、射出装置は、成形品のヒケをなくすために、射出プランジャの前進する方向の力によりキャビティ内の成形材料を増圧する。このような射出装置の動作を実現するために、種々の射出シリンダ装置や射出シリンダ装置に作動液を供給するための油圧回路が提案されている。

特許文献１の射出装置は、射出シリンダ装置（５０）のヘッド側室に連通し、当該ヘッド側室側を凸とする、凸形状のシリンダチューブ（５４）及び凸形状のピストン（５３）を有するシリンダ装置（５２）を有することにより、高速射出工程と増圧工程とを好適に行っている。すなわち、ピストン（５３）全体がシリンダチューブ（５４）の大径室（５４ａ）を前進しているときは、大量の作動液を射出シリンダ装置（５０）のヘッド側室へ供給して射出プランジャを前進させ、ピストン（５３）の小径部（５３ｂ）がシリンダチューブ（５４）の小径室（５４ｂ）に嵌合した後は、ピストン（５３）の前後の受圧面積の差から生じる増圧効果により、高い圧力の作動液を射出シリンダ装置（５０）のヘッド側室へ供給して増圧を行う。
特開２００１−２５８５７号公報

特許文献１の技術では、高速射出工程から増圧工程への切換は、ピストンの受圧面積の変化を利用して行われているものの、低速射出工程から高速射出工程への切換は、射出シリンダ装置（５０）に連通する他のシリンダ装置（５２）に供給される作動液を増加させることにより、実現されている。従って、所望の高速移動を実現するために比較的高圧のアキュムレータが必要であるとともに、流量を制御するサーボバルブが必要であり、油圧回路が複雑化する。

本発明の目的は、簡素な構成で高性能な成形機の射出装置を提供することにある。

本発明の成形機の射出装置は、射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、を有し、前記変換シリンダチューブは、前記ヘッド側室に連通する前側小径シリンダ部と、前記前側小径シリンダ部に連通し、前記前側小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、前記大径シリンダ部に連通し、前記大径シリンダ部よりも小径の後側小径シリンダ部と、を有し、前記変換ピストンは、前記前側小径シリンダ部を摺動可能な前側小径部と、前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、前記後側小径シリンダ部を摺動可能な後側小径部と、を有する。

好適には、前記大径部の前記大径シリンダ部における前記後側小径シリンダ部側の受圧面積が前記前側小径部の前記前側小径シリンダ部における受圧面積よりも大きい。

好適には、前記変換ピストンは、前記前側小径部を前記大径シリンダ部側から前記前側小径シリンダ部に出し入れ可能に前記変換シリンダチューブに収容されている。

好適には、前記大径部の前記大径シリンダ部における前記後側小径シリンダ部側の受圧面積が前記後側小径部の前記後側小径シリンダ部における受圧面積よりも大きい。

好適には、前記変換シリンダチューブに作動液を供給するための流路であって、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記後側小径シリンダ部側となる大径後側室に連通する大径側分岐流路と、前記後側小径シリンダ部の、前記後側小径部に対して前記大径シリンダ部とは反対側となる小径後側室に連通する小径側分岐流路とに分岐する変換側流路と、前記小径側分岐流路に設けられ、パイロット圧力の導入により開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記小径後側室への流れを阻止するとともに前記小径後側室からの流れを許容する小径後側逆止弁と、を有する。

好適には、前記ロッド側室に連通する射出側流路と、前記変換側流路に連通する変換側ポートと、前記射出側流路に連通する射出側ポートとを有するポンプと、前記ポンプを駆動し、回転方向の切り換えにより前記変換側ポート及び前記射出側ポートの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータと、前記変換側流路と前記射出側流路とを接続する中間流路と、前記中間流路の中途に接続されたタンクと、前記中間流路において前記変換側流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記射出側流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記変換側流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記変換側流路への流れを許容する変換側逆止弁と、前記中間流路において前記射出側流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記変換側流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記射出側流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記射出側流路への流れを許容する射出側逆止弁と、を有する。

好適には、前記射出プランジャの位置を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて、前記モータ及び前記小径後側逆止弁を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記キャビティに成形材料を供給するとき、前記小径後側逆止弁にパイロット圧力を導入しない状態で、前記モータを前記変換側流路に作動液を供給する方向へ回転させ、前記大径後側室に作動液を供給して前記射出プランジャの前進を開始し、その後、前記検出器の検出する位置が所定の高速切換位置に到達したときに前記小径後側逆止弁にパイロット圧力を導入し、前記小径後側室に作動液を供給して前記射出プランジャを増速する。

好適には、ガスアキュムレータと、前記ガスアキュムレータと、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記後側小径シリンダ部側となる大径後側室との間に設けられ、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記アキュムレータから前記大径後側室への流れを阻止するとともに前記大径後側室から前記アキュムレータへの流れを許容する大径後側逆止弁と、前記ガスアキュムレータと、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記前側小径シリンダ部側となる大径前側室との間に設けられ、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記アキュムレータから前記大径前側室への流れを阻止するとともに前記大径前側室から前記アキュムレータへの流れを許容する大径前側逆止弁と、前記ガスアキュムレータと、前記ロッド側室との間に設けられ、前記アキュムレータから前記ロッド側室への流れを阻止するとともに前記ロッド側室から前記アキュムレータへの流れを許容するロッド側逆止弁と、を有する。

好適には、前記ガスアキュムレータに保持されるガスは１ＭＰａ未満である。

本発明によれば、簡素な構成で高性能な成形機の射出装置を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係るダイカストマシンの射出装置１の構成を示す図である。

射出装置１は、固定金型１０１及び移動金型１０３により形成されたキャビティ１０５に溶湯を射出・充填する装置である。なお、固定金型１０１及び移動金型１０３は、ダイカストマシンの不図示の型締装置により型開閉及び型締がなされる。

射出装置１は、キャビティ１０５に連通する射出スリーブ３と、射出スリーブ３内を摺動可能な射出プランジャ５と、射出プランジャ５を駆動する射出シリンダ装置７と、射出シリンダ装置７に連通する変換シリンダ装置９と、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９を制御する油圧回路１１と、油圧回路１１を制御する制御装置１３とを有している。

射出スリーブ３は、例えば、固定金型１０１に挿通されるように設けられている。射出プランジャ５は、射出スリーブ３を摺動するプランジャチップ５ａと、プランジャチップ５ａに固定されたプランジャロッド５ｂとを有している。射出スリーブ３に形成された不図示の給湯口から溶湯が射出スリーブ３に供給された状態で、プランジャチップ５ａが射出スリーブ３内をキャビティ１０５に向かって摺動することにより、溶湯はキャビティ１０５に射出、充填される。

射出シリンダ装置７は、射出プランジャ５のプランジャロッド５ｂにカップリングを介して連結された射出ピストンロッド１５、射出ピストンロッド１５が固定された射出ピストン１７、及び、射出ピストン１７を摺動可能に収容する射出シリンダチューブ１９を有している。

射出シリンダチューブ１９は、例えば、断面円形である。射出シリンダチューブ１９の内部は、射出ピストン１７により、射出ピストンロッド１５が延出する側のロッド側室１９ｒと、その反対側のヘッド側室１９ｈとに区画されている。ロッド側室１９ｒ及びヘッド側室１９ｈに選択的に作動油が供給されることにより、射出ピストン１７は射出シリンダチューブ１９内を摺動する。

変換シリンダ装置９は、ヘッド側室１９ｈに連通する変換シリンダチューブ２１、及び、変換シリンダチューブ２１内に摺動可能に収容された変換ピストン２３を有している。変換シリンダ装置９は、変換ピストン２３の前進（図１の紙面下方への移動）により、ヘッド側室１９ｈに作動油を供給して、射出ピストン１７を前進（図１の紙面左側への移動）させることが可能に構成されている。また、変換シリンダ装置９は、射出ピストン１７が後退（図１の紙面右側への移動）すると、ヘッド側室１９ｈから変換シリンダチューブ２１に作動油が供給されて変換ピストン２３が後退（図１の紙面上方への移動）するように構成されている。具体的には、以下のとおりである。

変換シリンダチューブ２１は、例えば、断面が円形に、また、前側（図１の紙面下方側）及び後側（図１の紙面上方側）に凸となるように形成されている。すなわち、変換シリンダチューブ２１は、ヘッド側室１９ｈに連通する前側小径シリンダ部２１ａと、前側小径シリンダ部２１ａに連通し、前側小径シリンダ部２１ａよりも大径の大径シリンダ部２１ｂと、大径シリンダ部２１ｂに連通し、大径シリンダ部２１ｂよりも小径の後側小径シリンダ部２１ｃとを有している。

前側小径シリンダ部２１ａの径ｄ３、大径シリンダ部２１ｂの径ｄ２、後側小径シリンダ部２１ｃの径ｄ１、射出シリンダチューブ１９の径ｄ４は、所望の効果を得ることができる範囲で適宜に設定されてよいが、例えば、ｄ１＜ｄ３＝ｄ４＜ｄ２、ｄ１^２＜ｄ２^２−ｄ１^２である。

変換ピストン２３も、変換シリンダチューブ２１の形状に対応して、前側及び後側に凸となるように形成されている。すなわち、変換ピストン２３は、前側小径シリンダ部２１ａを摺動可能な前側小径部２３ａと、大径シリンダ部２１ｂを摺動可能な大径部２３ｂと、後側小径シリンダ部２１ｃを摺動可能な後側小径部２３ｃとを有している。

変換ピストン２３は、２点鎖線で示すように、前側小径部２３ａを前側小径シリンダ部２１ａに挿入した状態と、前側小径部２３ａを前側小径シリンダ部２１ａから引き抜いた状態との間で移動可能である。すなわち、変換ピストン２３は、前側小径部２３ａを大径シリンダ部２１ｂ側から前側小径シリンダ部２１ａに出し入れ可能に変換シリンダチューブ２１に収容されている。

なお、後側小径部２３ｃは、変換ピストン２３が前進したときに、後側小径シリンダ部２１ｃから引き抜かれても引き抜かれなくてもよいが、後述するように、高速射出動作は後側小径部２３ｃが後側小径シリンダ部２１ｃに挿入された状態で行われ、高速射出動作の後の増圧動作は前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａに挿入された状態で行われるから、前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａ内に到達するまでは、後側小径シリンダ部２１ｃから引き抜かれない長さであることが好ましい。

後側小径シリンダ部２１ｃの、後側小径部２３ｃに対して大径シリンダ部２１ｂとは反対側（図１の紙面上方側）となる小径後側室２１ｃｈ、及び／又は、大径シリンダ部２１ｂの、大径部２３ｂに対して後側小径シリンダ部２１ｃ側となる大径後側室２１ｂｈに作動油が供給されることにより、変換ピストン２３は前進する。また、前側小径シリンダ部２１ａの、前側小径部２３ａに対して大径シリンダ部２１ｂとは反対側（図１の紙面下方側）となる小径前側室２１ａｒ、及び／又は、大径シリンダ部２１ｂの、大径部２３ｂに対して前側小径シリンダ部２１ａ側となる大径前側室２１ｂｒに作動油が供給されることにより、変換ピストン２３は後退する。

ここで、後側小径シリンダ部２１ｃは、径が比較的小さく形成されているから、小径後側室２１ｃｈのみに作動油を供給して変換ピストン２３を前進させる場合、比較的少量の作動油で高速に変換ピストン２３を前進させることができる。

また、変換ピストン２３の前進時において前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａに挿入された後は、大径前側室２１ｂｒの作動油を排出可能とすれば、大径部２３ｂの大径後側室２１ｂｈにおける受圧面積（若しくは、この受圧面積に後側小径部２３ｃの小径後側室２１ｃｈにおける受圧面積を加算した受圧面積）と、前側小径部２３ａの小径前側室２１ａｒにおける受圧面積の差に起因する増圧効果により、高い圧力の作動油をヘッド側室１９ｈに供給することができる。

なお、ヘッド側室１９ｈと小径前側室２１ａｒとは、適宜な構成により連通されてよい。例えば、射出シリンダチューブ１９と変換シリンダチューブ２１とが互いに固定されることにより直接的に連通されてもよいし、剛体の部材により形成された流路を介して連通されてもよいし、可撓性を有する部材により形成された流路を介して連通されてもよい。射出シリンダ装置７と変換シリンダ装置９との相対位置及び向きも適宜に設定されてよい。

油圧回路１１は、ポンプ２５と、ポンプ２５及び射出シリンダチューブ１９を連通する射出側流路２７と、ポンプ２５及び変換シリンダチューブ２１を連通する変換側流路２９とを有している。

ポンプ２５は、いわゆる双方向回転ポンプにより構成されており、射出側流路２７に接続された射出側ポート２５ａ、及び、変換側流路２９に接続された変換側ポート２５ｂを有している。

ポンプ２５は、アキシャル式又はラジアル式のピストンポンプ、歯車ポンプ、ベーンポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。ポンプ２５は、特に図示しないが、射出側ポート２５ａ及び変換側ポート２５ｂが形成されたケーシングと、ケーシング内に配置されたロータ又はピストンを有している。ポンプ２５に回転力が入力されると、ポンプ２５は、その回転力により駆動されるロータ又はピストンの作用により、射出側ポート２５ａ及び変換側ポート２５ｂの一方から作動油をケーシング内に吸入し、吸入した作動油を射出側ポート２５ａ及び変換側ポート２５ｂの他方からケーシング外に吐出する。

射出側ポート２５ａ及び変換側ポート２５ｂのいずれが吸入口又は吐出口となるかは、ポンプ２５に入力される回転力の方向により決定される。すなわち、ポンプ２５に一方向の回転力が入力されたときは、射出側ポート２５ａが吸入口に、変換側ポート２５ｂが吐出口になり、ポンプ２５に他方向の回転力が入力されたときは、変換側ポート２５ｂが吸入口に、射出側ポート２５ａが吐出口になる。

ポンプ２５は、モータ５９により回転駆動される。モータ５９は、直流モータでも交流モータでもよい。また、モータ５９は、誘導モータや同期モータ等の適宜なモータにより構成されてよい。モータ５９は、モータ５９が直流モータである場合にはモータ５９に印加される電圧の正負が切り換えられることにより回転方向が切り換えられ、モータ５９が交流モータである場合には印加される電圧の正相・逆相が切り換えられることにより回転方向が切り換えられる。モータ５９は、回転方向の切り換えにより射出側ポート２５ａ及び変換側ポート２５ｂの間で吸入口と吐出口とを切り換え可能である。

モータ５９は、例えば、サーボモータとして構成されており、モータ５９の回転を検出するエンコーダ６１と、モータ５９に電力を供給するサーボアンプ（サーボドライバ）６３と共にサーボ機構を構成している。エンコーダ６１は、例えば、モータ５９の回転に同期してパルス信号を出力する。サーボアンプ６３は、例えば、エンコーダ６１からのパルス信号を計数してモータ５９の回転数を検出する。そして、サーボアンプ６３は、制御装置１３からサーボアンプ６３に入力された制御信号とエンコーダ６１の検出結果との偏差に基づいて、モータ５９の回転が、入力された制御信号に追従するようにフィードバック制御を行う。

射出側流路２７は、ポンプ２５の射出側ポート２５ａと、射出シリンダ装置７のロッド側室１９ｒとを接続している。従って、ロッド側室１９ｒは、射出側流路２７を介して、ポンプ２５から吐出された作動油が供給され、また、排出した作動油がポンプ２５により吸入される。

変換側流路２９は、大径後側室２１ｂｈに連通する大径側分岐流路２９ａと、小径後側室２１ｃｈに連通する小径側分岐流路２９ｂとに分岐している。小径側分岐流路２９ｂには、パイロット式の逆止弁（チェック弁）により構成された小径後側逆止弁ＶＬｄが設けられている。

小径後側逆止弁ＶＬｄは、パイロット圧力が導入されると開かれるものである。また、小径後側逆止弁ＶＬｄは、パイロット圧力が導入されていないときに、小径後側室２１ｃｈへの流れを阻止するとともに小径後側室２１ｃｈからの流れを許容するように、配置されている。

従って、ポンプ２５から変換側流路２９へ作動油が吐出されている場合、パイロット圧力が導入されていないときは、大径側分岐流路２９ａを介して大径後側室２１ｂｈのみに作動油が供給され、変換ピストン２３は比較的低速で前進し、パイロット圧力が導入されているときは、小径後側室２１ｃｈにも作動油が供給されることになり、変換ピストン２３は比較的高速で前進する。なお、小径側分岐流路２９ｂは、このような効果を奏するように、大径側分岐流路２９ａと同等以上の流量で作動油を流すことができるなど、大径側分岐流路２９ａに対して十分な大きさの断面積に形成されている。

ポンプ２５の吸入量と吐出量とは同じでなければならない。しかし、変換側流路２９に作動油を供給しているときにおいて、変換側流路２９から変換シリンダ装置９に供給される油量と、射出シリンダ装置７から射出側流路２７に排出される油量とは同一ではなく、また、射出側流路２７に作動油を供給しているときにおいて、射出側流路２７から射出シリンダ装置７に供給される油量と、変換シリンダ装置９から変換側流路２９に排出される油量とは同一ではない。すなわち、ポンプ２５において、油量の過不足が生じることになる。これは、各シリンダ装置内におけるピストン前後の受圧面積の差や、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９間のシリンダ面積差に起因するものである。

そこで、油圧回路１１は、油量の過不足を補償するための自給弁回路３１を有している。自給弁回路３１は、射出側流路２７と変換側流路２９とを接続する中間流路３３と、中間流路３３に接続されたタンク３５と、中間流路３３において、射出側流路２７とタンク３５との間に設けられた射出側逆止弁３７と、中間流路において、変換側流路２９とタンク３５との間に設けられた変換側逆止弁３９とを有している。

射出側逆止弁３７は、パイロット圧力が導入されることにより開状態となるパイロット式の逆止弁により構成されている。射出側逆止弁３７は、パイロット圧力が導入されていないときは、射出側流路２７からタンク３５への流れを阻止するとともにタンク３５から射出側流路２７への流れを許容するように設けられている。また、パイロット圧力として変換側流路２９の圧力が導入されている。

変換側逆止弁３９は、パイロット圧力が導入されることにより開状態となるパイロット式の逆止弁により構成されている。変換側逆止弁３９は、パイロット圧力が導入されていないときは、変換側流路２９からタンク３５への流れを阻止するとともにタンク３５から変換側流路２９への流れを許容するように設けられている。また、パイロット圧力として射出側流路２７の圧力が導入されている。

なお、図１では、射出側逆止弁３７のパイロット圧力の導入のための流路が変換側流路２９に接続されている場合を例示しているが、変換側流路２９の圧力の導入は、パイロット圧力の導入のための流路を、中間流路３３のうち変換側逆止弁３９よりも変換側流路２９側の部分に接続すること等によっても可能である。同様に、変換側逆止弁３９への射出側流路２７の圧力の導入は、適宜な位置から行われてよい。

自給弁回路３１は、以下のように動作する。

ポンプ２５が、射出側ポート２５ａから作動油を吸入し、変換側ポート２５ｂから作動油を吐出しているとき、変換側逆止弁３９は、変換側流路２９からタンク３５への流れを阻止する。一方、射出側逆止弁３７は、変換側流路２９から導入されるパイロット圧力により開状態となる。

このとき、射出シリンダ装置７から射出側流路２７に排出される油量が変換側流路２９から変換シリンダ装置９に供給される油量よりも少ない場合、すなわち、ポンプ２５において吸入される油量が吐出される油量よりも少なく、油量が不足する場合は、負圧によりタンク３５の作動油が、射出側逆止弁３７を介して、射出側流路２７経由で射出側ポート２５ａに供給され、不足分が補償される。一方、射出シリンダ装置７から射出側流路２７に排出される油量が変換側流路２９から変換シリンダ装置９に供給される油量よりも多い場合、すなわち、ポンプ２５において吸入される油量が吐出される油量よりも多く、油量が過剰となる場合は、射出側流路２７の過剰な作動油が射出側逆止弁３７を介してタンク３５に排出される。

これとは逆に、ポンプ２５が、変換側ポート２５ｂから作動油を吸入し、射出側ポート２５ａから作動油を吐出しているときは、上述の動作における、変換側逆止弁３９と射出側逆止弁３７の役割が逆となり、ポンプ２５における油量の過不足が補償される。

油圧回路１１は、油圧系を過度な圧力から保護するために、射出側流路２７に接続された射出側安全弁４１と、変換側流路２９に接続された変換側安全弁４３とを有している。射出側安全弁４１は、射出側流路２７の圧力が所定の設定圧力に到達すると、射出側流路２７の作動油を二次側（例えばタンク）に排出する。同様に、変換側安全弁４３は、変換側流路２９の圧力が所定の設定圧力に到達すると、変換側流路２９の作動油を二次側（例えばタンク）に排出する。なお、二次側のタンクは、タンク３５と共通化されていてもよいし、共通化されていなくてもよい。

油圧回路１１は、変換シリンダ装置９の大径前側室２１ｂｒと、小径前側室２１ａｒとを連通するバイパス流路４５と、バイパス流路４５に設けられたパイロット式のバイパス逆止弁ＶＬａとを有している。

バイパス流路４５は、前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａに挿入されている状態においても、大径前側室２１ｂｒと小径前側室２１ａｒとが連通されるように設けられている。なお、バイパス流路４５の小径前側室２１ａｒに連通する部分は、射出シリンダ装置７のヘッド側室１９ｈや、ヘッド側室１９ｈと小径前側室２１ａｒとを連通する連通路等に開口することにより、間接的に小径前側室２１ａｒに連通していてもよい。

バイパス逆止弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されると閉じられるものである。また、バイパス逆止弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていないときに、小径前側室２１ａｒから大径前側室２１ｂｒへの流れを阻止するとともに大径前側室２１ｂｒから小径前側室２１ａｒへの流れを許容するように、配置されている。

従って、前側小径部２３ａが小径前側室２１ａｒに挿入されている状態で変換ピストン２３が前進している場合、パイロット圧力が導入されていないときは、大径前側室２１ｂｒの作動油はバイパス流路４５を介して小径前側室２１ａｒに流れ込み、パイロット圧力が導入されているときは、小径前側室２１ａｒは密閉される。また、前側小径部２３ａが小径前側室２１ａｒに挿入されている状態で変換ピストン２３が後退している場合、小径前側室２１ａｒは密閉される。

油圧回路１１は、射出シリンダ装置７や変換シリンダ装置９の作動油の補給や背圧のサージ除去のために、アキュムレータ４７と、アキュムレータ４７と射出シリンダ装置７のロッド側室１９ｒとを連通するロッド側流路４９と、ロッド側流路４９に設けられたロッド側逆止弁ＶＬｂと、アキュムレータ４７と変換シリンダ装置９の大径前側室２１ｂｒとを連通する大径前側流路５１と、大径前側流路５１に設けられた大径前側逆止弁ＶＬｅと、アキュムレータ４７と変換シリンダ装置９の大径後側室２１ｂｈとを連通する大径後側流路５３と、大径後側流路５３に設けられた大径後側逆止弁ＶＬｃとを有している。

アキュムレータ４７は、いわゆるガス式のアキュムレータであり、蓄圧シリンダチューブ５５と、蓄圧シリンダチューブ５５内を摺動可能な蓄圧ピストン５７とを有している。蓄圧シリンダチューブ内は、蓄圧ピストン５７によりガス室５５ｇと液室５５ｏとに区画されている。ガス室５５ｇには、ガス、例えば、空気や窒素が圧縮されて保持されている。液室５５ｏには、射出シリンダ装置７や変換シリンダ装置９に供給される作動液が保持されており、ロッド側流路４９、大径前側流路５１及び大径後側流路５３が連通している。

ガス室５５ｇのガスは、比較的低圧に保持されている。例えば、ガス室５５ｇのガスは、１ＭＰａ未満に保持されている。なお、高圧ガス保安法では、１ＭＰａ以上を高圧と定義している。アキュムレータ４７には、ガス室５５ｇの圧力を所定の圧力に保つように、ガス室５５ｇと大気とを連通する流路、当該流路を開閉するコック、ガス室５５ｇの圧力を検出する圧力計等が設けられている。

ロッド側逆止弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されると閉じられるパイロット式の逆止弁により構成されている。また、ロッド側逆止弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されていないときに、アキュムレータ４７からロッド側室１９ｒへの流れを阻止するとともにロッド側室１９ｒからアキュムレータ４７への流れを許容するように、配置されている。

従って、射出ピストン１７が前進する場合において、パイロット圧力が導入されていないときは、ロッド側室１９ｒからアキュムレータ４７への流れが許容されることによりサージ圧の発生が抑制され、パイロット圧力が導入されているときは、ロッド側室１９ｒからアキュムレータ４７への流れが阻止されて、ロッド側室１９ｒの作動油は射出側流路２７を介してポンプ２５に全て回収される。

大径前側逆止弁ＶＬｅは、閉状態とするパイロット圧力と、開状態とするパイロット圧力とを導入可能なパイロット式の逆止弁により構成されている。また、大径前側逆止弁ＶＬｅは、パイロット圧力が導入されていないときに、アキュムレータ４７から大径前側室２１ｂｒへの流れを阻止するとともに大径前側室２１ｂｒからアキュムレータ４７への流れを許容するように、配置されている。

従って、変換ピストン２３が後退する場合において、開状態とするパイロット圧力の導入により、アキュムレータ４７から大径前側室２１ｂｒへ作動油を補給することができる。また、変換ピストン２３が前進又は後退する場合等において、閉状態とするパイロット圧力を導入することにより、又は、パイロット圧力が導入されていなくてもアキュムレータ４７の圧力により、アキュムレータ４７と大径前側室２１ｂｒとの間の流れを阻止し、大径前側室２１ｂｒと小径前側室２１ａｒとの間で、無駄なく作動油を流すことができる。なお、大径前側逆止弁ＶＬｅは、固定絞りを含んでいる。

大径後側逆止弁ＶＬｃは、閉状態とするパイロット圧力と、開状態とするパイロット圧力とを導入可能なパイロット式の逆止弁により構成されている。また、大径後側逆止弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されていないときに、アキュムレータ４７から大径後側室２１ｂｈへの流れを阻止するとともに大径後側室２１ｂｈからアキュムレータ４７への流れを許容するように、配置されている。

従って、変換ピストン２３が前進する場合において、開状態とするパイロット圧力の導入により、アキュムレータ４７から大径後側室２１ｂｈへ作動油を補給することができる。また、変換ピストン２３が前進又は後退する場合等において、閉状態とするパイロット圧力を導入することにより、又は、パイロット圧力が導入されていなくてもアキュムレータ４７の圧力により、大径後側室２１ｂｈとアキュムレータ４７との間の流れを阻止し、大径後側室２１ｂｈとポンプ２５との間で作動油を無駄なく流すことができる。なお、大径後側逆止弁ＶＬｃは、固定絞りを含んでいる。

制御装置１３は、例えば、ＣＰＵ６５、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ６７、入力回路６９、及び、出力回路７１を含んで構成されている。ＣＰＵ６５は、メモリ６７に記憶されたプログラムを実行し、入力回路６９を介して入力される入力信号に基づいて、モータ５９や各種の弁を制御するための制御信号を出力回路７１を介して出力する。

入力回路６９に信号を入力するのは、例えば、ユーザの入力操作を受け付ける入力装置７３、変換側流路２９の圧力を検出する変換側圧力センサ７５、射出シリンダ装置７のヘッド側室１９ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ７７、射出側流路２７の圧力を検出する射出側圧力センサ７９、アキュムレータ４７の液室５５ｏの圧力を検出する蓄圧側圧力センサ８１、変換ピストン２３が後退限に到達したか否かを検出する後退限検出器８３、射出プランジャ５の位置を検出する測長センサ８５である。

出力回路７１が信号を出力するのは、例えば、サーボアンプ６３、ユーザに情報を表示する表示器８７、パイロット式のチェック弁（バイパス逆止弁ＶＬａ、ロッド側逆止弁ＶＬｂ、大径後側逆止弁ＶＬｃ、小径後側逆止弁ＶＬｄ、大径前側逆止弁ＶＬｅ）にパイロット圧力を導入するための不図示の油圧回路である。

後退限検出器８３は、例えば、レバー式のスイッチにより構成されている。変換ピストン２３には、変換シリンダチューブ２１の後側小径シリンダ部２１ｃから延出する操作部材８９が固定されている。変換ピストン２３が後退限に到達すると、操作部材８９が後退限検出器８３のレバーに当接し、後退限検出器８３はオン状態とされる。変換ピストン２３が後退限から前進すると、操作部材８９がレバーから離間し、後退限検出器８３はオフ状態とされる。

測長センサ８５は、例えば、射出シリンダ装置７に設けられ、射出ピストンロッド１５の射出シリンダチューブ１９に対する変位量を測定するものであり、射出プランジャ５の位置を間接的に検出するものである。なお、射出シリンダ装置７は、測長機能付きのシリンダ装置により構成されていると捉えられることができる。

測長センサ８５は、例えば、射出ピストンロッド１５の延びる方向に沿って射出ピストンロッド１５に設けられたスケール部９１と、スケール部９１に対向配置され、スケール部９１の移動を検出するセンサ部９３とを有するリニアエンコーダにより構成されている。

具体的には、例えば、測長センサ８５が磁気式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、スケール部９１は、射出ピストンロッド１５の長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に配列されることにより構成される。センサ部９３は、例えば、ＭＲ素子やホールＩＣを含んで構成される。また、例えば、測長センサ８５が光学式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、スケール部９１は、射出ピストンロッド１５の長手方向に沿って透過部や反射部等が配列されることにより構成される。センサ部９３は、受光素子により構成される。

以上の構成を有する射出装置１の動作を説明する。

図２は、射出装置１における射出圧力Ｐ及び射出速度Ｖの変化を示すグラフである。

射出装置１は、概観すると、射出プランジャ５を比較的低速で前進させる低速射出制御、射出プランジャ５を比較的高速で前進させる高速射出制御、射出プランジャ５によりキャビティ１０５内の溶湯を増圧する増圧制御を順に行う。

図３は、図２の動作を実現する、ポンプ２５、パイロットチェック弁（ＶＬａ〜ＶＬｅ）、アキュムレータ４７、変換ピストン２３及び射出ピストン１７の動作を示す図表である。

図３において、各行は、上方側から下方側への順が時系列順になっている。図３の最も左側の「射出動作」の欄は、各行の動作の概略を説明している。「射出速度」及び「射出圧力」の欄は、図２に付した符号を示すことにより、図３と図２との対応関係を示している。ただし、溶湯の凝固後、射出ピストン１７や変換ピストン２３が後退するときにおける速度や圧力については、図３において記載されているのみである。

「双方向回転ポンプ」の欄は、ポンプ２５の変換側ポート２５ｂへの吐出を「Ｒ」により、ポンプ２５の射出側ポート２５ａへの吐出を「Ｌ」により、ポンプ２５が駆動されていない状態を「−」により示している。

「パイロットチェック弁」の欄では、各種の逆止弁の符号ＶＬａ〜ＶＬｅからＶＬを省略して、各種の逆止弁（ＶＬａ〜ＶＬｅ）に対応する「ａ」〜「ｅ」の欄が設けられている。「パイロットチェック弁」の欄において、基本的には、丸（○）は、逆止弁が開かれていることを示し、バツ（×）は、逆止弁が閉じられていることを示し、三角（△）は、逆止弁が適宜に開閉されることを示している。なお、各印とパイロット圧との関係は、以下のとおりである。

パイロット圧力が導入されることにより閉じられる逆止弁（バイパス逆止弁ＶＬａ、ロッド側逆止弁ＶＬｂ）においては、丸（○）によりパイロット圧力が導入されていない状態を、バツ（×）によりパイロット圧力が導入されている状態を、三角（△）によりパイロット圧力が適宜に導入されることを示している。

パイロット圧力が導入されることにより開かれる逆止弁（小径後側逆止弁ＶＬｄ）においては、丸（○）によりパイロット圧力が導入されている状態を、バツ（×）によりパイロット圧力が導入されていない状態を示している。

閉じるパイロット圧力と開くパイロット圧力とが導入される逆止弁（大径後側逆止弁ＶＬｃ、大径前側逆止弁ＶＬｅ）においては、丸（○）により開くパイロット圧力が導入されている状態を、バツ（×）により開くパイロット圧力及び閉じるパイロット圧力の双方が導入されていない状態又は閉じるパイロット圧力が導入されている状態を、三角（△）により開くパイロット圧力が適宜に導入されることを示している。

「アキュムレータ」の「放出」の欄では、アキュムレータ４７から作動油が放出されることを丸（○）により、アキュムレータ４７から作動油が放出されないことをバツ（×）により、アキュムレータ４７から作動油が適宜に放出されることを三角（△）で示している。「アキュムレータ」の「充填」の欄では、アキュムレータ４７に作動油が充填されることを丸（○）により、アキュムレータ４７に作動油が充填されないことをバツ（×）により、アキュムレータ４７に作動油が適宜に充填されることを三角（△）で示している。

「変換ピストン位置」の欄は、後退限検出器８３がオンとされることを「ＯＮ」で示し、オフされていることを「−」で示している。「射出ピストン後退限」の欄は、射出ピストン１７が後退限に位置することを丸（○）により、後退限に位置しないことを「−」により示している。

以下、図３の時系列に沿って（図３の上方側から下方側へ）、射出装置１の動作を説明する。

（低速射出動作）
低速射出動作の開始前において、変換ピストン２３及び射出ピストン１７は後退限に位置している。そして、制御装置１３は、ポンプ２５から変換側流路２９へ作動油を供給するように、サーボアンプ６３を介してモータ５９に制御信号を出力し、低速射出動作を開始する。このとき、小径後側逆止弁ＶＬｄは、パイロット圧力が導入されておらず、変換側流路２９から小径後側室２１ｃｈへの流れを阻止するから、変換側流路２９に供給された作動油は、大径後側室２１ｂｈにのみ供給される。大径後側室２１ｂｈにおける大径部２３ｂの受圧面積は比較的大きく設定されているから、変換ピストン２３は、比較的低速で前進する。

変換ピストン２３が比較的低速で前進することにより、変換シリンダチューブ２１から射出シリンダチューブ１９のヘッド側室１９ｈへ、比較的緩やかに作動液が供給され、射出ピストン１７も比較的低速で前進する。ただし、大径シリンダ部２１ｂの径ｄ２は、ヘッド側室１９ｈの径ｄ４よりも大きく設定されているから、射出ピストン１７は、変換ピストン２３よりも高速（ｄ２^２／ｄ４^２倍）で前進する。射出ピストン１７の前進により、射出プランジャ５は、比較的低速の速度Ｖ_Ｌで前進し、射出圧力はＰ_Ｌとなる。

なお、小径後側室２１ｃｈには、例えば、変換ピストン２３が前進することにより小径後側室２１ｃｈに生じる負圧により、タンクの作動油が負圧制御用逆止弁９５を介して供給される。また、バイパス逆止弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていない。

ロッド側逆止弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されて閉じられている。従って、射出ピストン１７により押し出されるロッド側室１９ｒの作動油は全て射出側流路２７を介してポンプ２５に吸入される。なお、低速射出時におけるロッド側室１９ｒの圧力は、基本的には、アキュムレータ４７の圧力よりも低いから、ロッド側逆止弁ＶＬｂにパイロット圧力を導入しないようにしてもよい。

大径後側逆止弁ＶＬｃは、閉じるパイロット圧力が導入されている。従って、変換側流路２９から大径後側室２１ｂｈに供給された作動油は、アキュムレータ４７には流れず、全て大径部２３ｂに圧力を付与することに利用される。なお、大径後側室２１ｂｈの圧力は、基本的には、アキュムレータ４７の圧力よりも低いから、大径後側逆止弁ＶＬｃにパイロット圧力を導入しないようにしてもよい。

大径前側逆止弁ＶＬｅは、閉じるパイロット圧力が導入されている。従って、変換ピストン２３により押し出される大径前側室２１ｂｒ及び小径前側室２１ａｒの作動油は、アキュムレータ４７には流れず、全て射出ピストン１７に圧力を付与することに利用される。なお、大径前側室２１ｂｒ及び小径前側室２１ａｒの圧力は、基本的には、アキュムレータ４７の圧力よりも低いから、大径前側逆止弁ＶＬｅにパイロット圧力を導入しないようにしてもよい。

（高速射出動作）
制御装置１３は、測長センサ８５の検出値に基づく射出プランジャ５の位置が所定の高速切換位置に到達すると、小径後側逆止弁ＶＬｄにパイロット圧力を導入して、小径後側逆止弁ＶＬｄを開く。これにより、ポンプ２５からの作動液は変換側流路２９を介して小径後側室２１ｃｈに供給される。小径後側室２１ｃｈの断面積は、大径後側室２１ｂｈの、後側小径部２３ｃを除く断面積よりも小さいから、変換ピストン２３は、比較的高速で前進し、ひいては、射出ピストン１７も比較的高速で前進する。これにより、射出プランジャ５は、比較的高速の速度Ｖ_Ｈで前進し、射出圧力は上昇してＰ_Ｈとなる。

このとき、ロッド側逆止弁ＶＬｂは、閉じるためのパイロット圧力が導入されていない。従って、射出ピストン１７の高速移動により、ロッド側室１９ｒにサージ圧が発生し、ロッド側室１９ｒの圧力がアキュムレータ４７の圧力を超えた場合には、ロッド側室１９ｒの作動油がロッド側逆止弁ＶＬｂを押し開いてアキュムレータ４７に流れ込み、サージ圧が除去される。なお、アキュムレータ４７は、サージ圧を除去した分だけ、蓄圧されることになる。

大径後側逆止弁ＶＬｃは、開くパイロット圧力が導入されている。従って、大径後側室２１ｂｈには、アキュムレータ４７から作動油が補給される。補給される作動油には、アキュムレータ４７の蓄圧した圧力が付与されるから、変換ピストン２３の前進に伴って大径後側室２１ｂｈに生じる負圧のみによりタンクから作動油を補給する場合に比較して、効率的に作動油の補給がなされる。

バイパス逆止弁ＶＬａ及び大径前側逆止弁ＶＬｅは、低速射出動作時における状態のままである。なお、大径前側逆止弁ＶＬｅは、低速射出動作時と同様に、閉じるパイロット圧力が導入されて確実に閉じられていることが好ましいが、大径前側室２１ｂｒ及び小径前側室２１ａｒの圧力は、基本的には、アキュムレータ４７の圧力よりも低いから、パイロット圧力が導入されていなくてもよい。

（減速射出動作）
制御装置１３は、所定の減速開始条件が満たされると、逆止弁（ＶＬａ〜ＶＬｅ）を、低速射出時の状態と同様の状態とする。これにより、変換ピストン２３は減速され、ひいては、射出ピストン１７も減速される。そして、射出プランジャ５は、速度Ｖｄとなる。ただし、キャビティ１０５には溶湯がある程度充填されているから、射出圧力は、概ねＰ_Ｈのまま維持される（図３）。換言すれば、溶湯がキャビティ１０５にある程度充填された後も射出圧力が高速射出動作における圧力Ｐ_Ｈに維持されるように、射出プランジャ５は減速される。減速開始条件は、例えば、測長センサ８５の検出する射出プランジャ５の位置が所定の減速開始位置に到達したことである。

なお、図２に示すように、減速射出動作において、射出圧力が高速射出圧力Ｐ_Ｈから上昇して圧力Ｐｄとなってもよい。この場合、逆止弁（ＶＬａ〜ＶＬｅ）を、低速射出時の状態と同様の状態とするのは、溶湯がキャビティにある程度充填され、射出プランジャ５が溶湯から受ける反力により減速し始めてから行ってもよい。このような場合、上述のように測長センサ８５の検出値が所定の減速開始位置に到達したことを減速開始条件としてもよいし、測長センサ８５の検出値に基づく速度が減速を開始したり、ヘッド側圧力センサ７７と射出側圧力センサ７９の圧力差から特定される射出圧力がＰ_Ｈから上昇したことを減速開始条件としてもよい。

高速射出動作又は減速射出動作において、変換ピストン２３の前側小径部２３ａは、変換シリンダチューブ２１の前側小径シリンダ部２１ａに挿入される。これにより、大径前側室２１ｂｒと小径前側室２１ａｒとは、前側小径部２３ａにより分離される。しかし、バイパス逆止弁ＶＬａは、閉じるためのパイロット圧力が導入されていないから、大径前側室２１ｂｒの作動油は、バイパス流路４５を介して、変換ピストン２３により小径前側室２１ａｒに押し出される。すなわち、変換ピストン２３の前進速度に対する射出ピストン１７の増速（理想的にはｄ２^２／ｄ４^２倍）は、前側小径部２３ａの挿入後も引き続き行われる。

なお、バイパス流路４５の断面積は、一般には前側小径シリンダ部２１ａの断面積よりも小さく、その一方で、高速射出動作においては、比較的大流量の作動油が大径前側室２１ｂｒから小径前側室２１ａｒへ押し出されるから、高速射出動作において射出プランジャ５の減速が生じないように、前側小径部２３ａの前側小径シリンダ部２１ａへの挿入は、減速射出動作において行われることが好ましい。

（増圧動作）
制御装置１３は、所定の増圧開始条件が満たされると、バイパス逆止弁ＶＬａにパイロット圧力を導入してバイパス逆止弁ＶＬａを閉じる。これにより、大径前側室２１ｂｒから小径前側室２１ａｒへの作動油の流れが遮断される。また、大径前側逆止弁ＶＬｅは、閉じるためのパイロット圧力及び開くためのパイロット圧力が導入されていない状態とされる。そして、変換ピストン２３は、大径前側室２１ｂｒの作動油を大径前側逆止弁ＶＬｅを介してアキュムレータ４７に排出しつつ前進し、さらには、大径部２３ｂの大径後側室２１ｂｈにおける受圧面積と前側小径部２３ａの小径前側室２１ａｒにおける受圧面積との比に応じた増圧比で、大径後側室２１ｂｈの作動油の圧力を増幅した圧力を小径前側室２１ａｒの作動油に付与する。これにより、射出圧力は、圧力Ｐｔを経てＰｍａｘに到達する。また、射出速度は、速度Ｖｔを経て０となる。

なお、増圧動作の後、射出装置１は、保圧動作を行う。すなわち、射出装置１は、射出圧力をＰｍａｘに保持する。このとき、変換ピストン２３は前進しないから、ポンプ２５の吐出量は少なくてもよい。従って、制御装置１３は、モータ５９の負荷を下げるようにモータ５９を制御してよい。

（射出ピストン後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１３は、ポンプ２５から射出側流路２７へ作動油を供給するように、サーボアンプ６３を介してモータ５９に制御信号を出力する。これにより、ロッド側室１９ｒに作動油が供給され、射出ピストン１７は後退を開始する。射出ピストン１７の後退により、ヘッド側室１９ｈの作動油は、小径前側室２１ａｒに押し出され、変換ピストン２３も後退する。

このとき、小径後側逆止弁ＶＬｄはパイロット圧力が導入されて開かれている。又、パイロット圧力が導入されていないとしても、小径後側逆止弁ＶＬｄは、大径後側室２１ｂｈから変換側流路２９への流れを許容している。従って、変換ピストン２３が後退すると、大径後側室２１ｂｈの作動油が変換側流路２９を介してポンプ２５に吸入されるだけでなく、小径後側室２１ｃｈの作動油も変換側流路２９を介してポンプ２５に吸入される。

また、大径前側逆止弁ＶＬｅは、パイロット圧力が導入されて開かれている。従って、大径前側室２１ｂｒにはアキュムレータ４７から作動油が補給される。なお、補給される作動油には、アキュムレータ４７の蓄圧した圧力が付与されるから、変換ピストン２３の後退に伴って大径前側室２１ｂｒに生じる負圧のみによりタンクから作動油を補給する場合に比較して、効率的に作動油の補給がなされる。

なお、当該補給は、前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａに挿入されている間は必要であるが、前側小径部２３ａが前側小径シリンダ部２１ａから引き抜かれた後は不要である。また、アキュムレータ４７から補給する代わりに、バイパス逆止弁ＶＬａを、開くパイロット圧力を導入可能な逆止弁により構成し、前側小径室２１ａｒからバイパス流路４５を経由して大径前側室２１ｂｒに作動油を供給するようにしてもよい。

バイパス逆止弁ＶＬａはパイロット圧力の導入が停止される。ロッド側逆止弁ＶＬｂ及び大径後側逆止弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されて閉じられている。ただし、アキュムレータ４７の圧力がこれらの逆止弁により連通されるシリンダ室の圧力よりも低い場合には、パイロット圧力が導入されていなくてもよい。

（射出ピストン後退限）
射出ピストン１７が後退限に到達した後においては、ロッド側逆止弁ＶＬｂへのパイロット圧力の導入を停止するとともに、ポンプ２５によりロッド側室１９ｒに作動油を供給することにより、ロッド側室１９ｒからロッド側逆止弁ＶＬｂを介してアキュムレータ４７に作動油を供給して、アキュムレータ４７を蓄圧することができる。なお、制御装置１３は、測長センサ８５の検出値に基づいて、射出ピストン１７が後退限に到達したか否かを判断できる。

（変換ピストン後退限）
射出ピストン１７が後退限に到達する前に、変換ピストン２３が後退限に到達した場合、大径前側逆止弁ＶＬｅに開くパイロット圧力を導入し、又は、開くパイロット圧力及び閉じるパイロット圧力の双方を導入しないようにし、小径前側室２１ａｒ及び大径前側室２１ｂｒからアキュムレータ４７への作動油の排出を許容することにより、射出ピストン１７の後退を許容することができる。そして、「射出ピストン後退」で述べたように、ロッド側室１９ｒに作動油を供給して射出ピストン１７を後退させる。

また、変換ピストン２３が後退限に到達する前に、射出ピストン１７が後退限に到達した場合、ロッド側逆止弁ＶＬｂにおけるパイロット圧力の導入を停止するとともに、大径前側逆止弁ＶＬｅに開くためのパイロット圧力を導入する。これにより、ポンプ２５からロッド側室１９ｒ及びロッド側逆止弁ＶＬｂを介してアキュムレータ４７に作動油を供給するとともに、アキュムレータ４７から大径前側逆止弁ＶＬｅを介して大径前側室２１ｂｒに作動油を供給することができ、変換ピストン２３を後退させることができる。

なお、制御装置１３は、測長センサ８５及び後退限検出器８３の検出結果に基づいて、射出ピストン１７及び変換ピストン２３のいずれが先に後退限に到達したか判断し、上記のいずれかの動作を実行するように、各種の逆止弁を制御できる。

（次サイクル準備）
制御装置１３は、射出ピストン１７及び変換ピストン２３の双方が後退限に到達すると、ポンプ２５を停止するとともに、各逆止弁（ＶＬａ〜ＶＬｅ）を低速射出動作における状態にする。

なお、上述の各動作に亘って、ポンプ２５が駆動されているときの回転速度は、基本的には一定である。ただし、高速射出動作や増圧動作におけるポンプ２５の回転速度を低速射出動作や減速射出動作におけるポンプ２５の回転速度よりも速く設定するなど、各動作に応じた回転速度が設定されてもよい。

以上の実施形態によれば、射出装置１は、射出プランジャ５を駆動する射出シリンダ装置７と、射出シリンダ装置７のヘッド側室１９ｈに連通する変換シリンダチューブ２１、及び、変換シリンダチューブ２１内に摺動可能に収容された変換ピストン２３を有する変換シリンダ装置９とを有し、変換シリンダチューブ２１は、ヘッド側室１９ｈに連通する前側小径シリンダ部２１ａと、前側小径シリンダ部２１ａに連通し、前側小径シリンダ部２１ａよりも大径の大径シリンダ部２１ｂと、大径シリンダ部２１ｂに連通し、大径シリンダ部２１ｂよりも小径の後側小径シリンダ部２１ｃとを有し、変換ピストン２３は、前側小径シリンダ部２１ａを摺動可能な前側小径部２３ａと、大径シリンダ部２１ｂを摺動可能な大径部２３ｂと、後側小径シリンダ部２１ｃを摺動可能な後側小径部２３ｃとを有することから、大径シリンダ部２１ｂの大径後側室２１ｂｈに作動油を供給することにより、低速で射出プランジャ５を前進させ、後側小径シリンダ部２１ｃに作動油を供給することにより、高速で射出プランジャ５を前進させ、前側小径部２３ａを前側小径シリンダ部２１ａに挿入した状態で大径後側室２１ｂｈに作動油を供給することにより、増圧を行うことができる。

その結果、後側小径シリンダ部２１ｃへの作動油の供給を阻止又は許容するだけで、３段変化の射出動作が可能であるから、射出装置１の簡素化及び高機能化が図られる。例えば、小径側分岐流路２９ｂにパイロット式の逆止弁（ＶＬｄ）を設けるだけで、低速射出動作から高速射出動作への切換ができる。

また、例えば、高圧アキュムレータなしでも十分な増速や増圧が可能である。具体的には以下のとおりである。一例として、ｄ１＝２０ｍｍ、ｄ２＝１６０ｍｍ、ｄ３＝ｄ４＝８０ｍｍとした場合、高速射出速度Ｖ_Ｈは、後側小径シリンダ部２１ｃが設けられていない構成において大径後側室（２１ｂｈに相当）にポンプ２５から作動油を供給したときに比較して、又は、変換シリンダ装置９が設けられていない構成においてヘッド側室１９ｈにポンプ２５から直接作動油を供給したときに比較して、同一のポンプ２５の吐出量に対して、（ｄ２／ｄ１）^２＝６４倍となる。Ｖ_Ｈ＝１０ｍ／ｓｅｃとする所要ポンプ吐出量Ｐｆは、Ｐｆ＝（Ｖ_Ｈ×６０ｓｅｃ×π／４×ｄ４×ｄ４）／（ｄ２／ｄ１）^２＝４７Ｌ／ｍｉｎとなる。また、増圧比ρ＝（ｄ２^２−ｄ１^２）／ｄ３^２＝約３．９であるから、射出圧力の最大値Ｐｍａｘ＝３０ＭＰａとすると、所要ポンプ圧力は、Ｐｍａｘ／ρ＝約８ＭＰａとなる。従って、高圧アキュムレータなしで、十分に高速射出や増圧が可能となる。さらに、作動油の極小化や省エネルギーを図ることもできる。

射出装置１は、変換側流路２９に連通する変換側ポート２５ｂと、射出側流路２７に連通する射出側ポート２５ａとを有するポンプ２５と、ポンプ２５を駆動し、回転方向の切り換えにより変換側ポート２５ｂ及び射出側ポート２５ａの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータ５９と、ポンプ２５における作動油の過不足を補償する自給弁回路３１とを有することから、ポンプ２５の回転方向の切換により前進及び後退を制御でき、構成が一層簡素化される。また、ポンプ２５の回転速度の制御と、上述の変換シリンダ装置９による３段変速とを組み合わせることにより、簡素な構成で多様な制御が可能となる。射出シリンダ装置７や変換シリンダ装置９において作動油が必要なときだけモータ５９を回転して作動油を送り出せばよいから、省エネルギーも図られる。

なお、射出シリンダ装置７のみにおいては、射出ピストン１７は、ロッド側室１９ｒ側の受圧面積がヘッド側室１９ｈ側の受圧面積よりも小さいから、射出ピストン１７が前進するときに作動油が不足し、射出ピストン１７が後退するときに作動油が過剰となる。しかし、後述するように、射出シリンダチューブ１９の径ｄ４に対して、変換シリンダチューブ２１の各部の径ｄ１〜ｄ３は適宜に設定可能であるから、例えば、変換側流路２９に作動油を供給して射出ピストン１７を前進させる場合、小径後側室２１ｃｈ及び大径後側室２１ｂｈのいずれに作動油を供給するか等により、不足及び過剰のいずれが発生するかが異なることがある。本実施形態の自給弁回路３１は、変換側流路２９及び射出側流路２７のいずれに作動油を供給しているときに、過剰及び不足のいずれが発生しても対応可能である。

射出装置１は、ガス式のアキュムレータ４７と、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、アキュムレータ４７から大径後側室２１ｂｈへの流れを阻止するとともに大径後側室２１ｂｈからアキュムレータ４７への流れを許容する大径後側逆止弁ＶＬｃと、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、アキュムレータ４７から大径前側室２１ｂｒへの流れを阻止するとともに大径前側室２１ｂｒからアキュムレータ４７への流れを許容する大径前側逆止弁ＶＬｅと、アキュムレータ４７からロッド側室１９ｒへの流れを阻止するとともにロッド側室１９ｒからアキュムレータ４７への流れを許容するロッド側逆止弁ＶＬｂとを有することから、変換シリンダ装置９への作動油の供給を迅速に行いつつ、射出シリンダ装置７の背圧のサージ除去を確実に行うことができる。しかも、上述のように、高速射出動作及び増圧動作は、アキュムレータなしで可能であるから、アキュムレータ４７は、負圧の発生を抑制すること等を目的とした作動油の補給やサージ除去に十分な低圧のものでよく、小型化、低コスト化、安全性の向上が図られる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形機は、ダイカストマシンに限定されない。例えば、成形機は、他の金属成形機であってもよいし、プラスチック射出成形機であってもよいし、木粉に熱可塑性樹脂等を混合させた材料を成形する成形機であってもよい。また、射出装置は、横型締横射出に限定されず、縦型締縦射出、横型締縦射出であってもよい。作動液は、油に限定されず、例えば水でもよい。

変換シリンダチューブの前側小径シリンダ部の径（ｄ３）、大径シリンダ部の径（ｄ２）、後側小径シリンダ部の径（ｄ１）は、適宜に設定されてよい。

例えば、後側小径シリンダ部の径（ｄ１）は、大径シリンダ部の径（ｄ２）よりも小さければ、従来の後側小径シリンダ部（２１ｃ）がない構成のものに比較して、又は、変換シリンダ装置（９）がない構成のものに比較して、少量の作動液で変換ピストン（２３）を前進させることができる（同量の作動液に対して（ｄ２／ｄ１）^２倍の高速で前進させることができる）という効果を奏するのであるから、射出シリンダチューブの径（ｄ４）や前側小径シリンダ部の径（ｄ３）よりも小さくなくてもよい。

また、例えば、大径シリンダ部の径（ｄ２）は、射出シリンダチューブの径（ｄ４）よりも大きくなくてもよいし、前側小径シリンダ部の径（ｄ３）は、射出シリンダチューブの径（ｄ４）よりも大きくても小さくてもよい。上述のように、変換シリンダ装置（９）による射出シリンダ装置（７）の増速比は、（ｄ２／ｄ１）^２により決定され、ｄ２及びｄ３とｄ４との大小関係は関係しておらず、また、変換シリンダ装置（９）による射出シリンダ装置（７）の増圧比ρは、ρ＝（ｄ２^２−ｄ１^２）／ｄ３^２により決定され、ｄ２及びｄ３とｄ４との大小関係は関係していないからである。

なお、実施形態のように、増圧時に、大径後側室（２１ｂｈ）にのみ作動油を供給し、後側小径室（２１ｃｈ）に作動油を供給していない場合には、増圧比ρ＝（ｄ２^２−ｄ１^２）／ｄ３^２であるから、この要件を満たすように、ｄ１〜ｄ３が決定されなければならない。すなわち、大径部（２３ｂ）の大径シリンダ部（２１ｂ）における後側小径シリンダ部（２１ｃ）側の受圧面積が前側小径部（２３ａ）の前側小径シリンダ部（２１ａ）における受圧面積よりも大きくなければならない。しかし、大径後側室（２１ｂｈ）及び後側小径室（２１ｃｈ）の双方に作動液を供給するのであれば、増圧比ρ＝ｄ２^２／ｄ３^２であり、ｄ２＞ｄ３を満たせばよい。

また、実施形態では、ｄ１^２＜ｄ２^２−ｄ１^２であるから、小径後側室（２１ｃｈ）に作動液を供給した場合に、大径後側室（２１ｂｈ）に作動液を供給する場合よりも高速となった。しかし、ｄ１^２＞ｄ２^２−ｄ１^２となるように変換シリンダチューブ（２１）を構成し、小径後側室（２１ｃｈ）に作動液を供給して低速移動を行い、大径後側室（２１ｂｈ）に作動液を供給して高速移動を行ってもよい。ただし、ｄ１^２＜ｄ２^２−ｄ１^２としたほうが、後側小径シリンダ部（２１ｃ）の径ｄ１が小さくなり、変換シリンダ装置９の小型化が図られし、後側小径部（２３ｃ）の摺動面積を小さくして摺動抵抗を低減できる。

前側小径部（２３ａ）は、前側小径シリンダ部（２１ａ）に挿入されたままでもよい。この場合でも、実施形態のように、小径前側室（２１ｂｒ）からバイパス流路（４５）を介してヘッド側室（１９ｈ）に作動液を供給することができる。ただし、実施形態のように、前側小径部（２３ａ）が前側小径シリンダ部（２１ａ）に挿入されていない状態で、小径前側室（２１ｂｒ）からヘッド側室（１９ｈ）へ作動油を押し出した方が作動油に加えられる抵抗を少なくして、確実に高速射出動作を行うことができる。

各シリンダ室（１９ｒ、１９ｈ、２１ａｒ、２１ｂｒ、２１ｂｈ、２１ｃｈ）には、適宜な構成の油圧回路により、適宜なタイミングで作動油が供給されてよい。例えば、実施形態において、大径側分岐流路２９ａにもパイロット式の逆止弁を設け、高速射出動作では、大径後側室２１ｂｈへの作動油の流れを阻止して、小径後側室のみにポンプ２５から作動油を供給し、大径後側室２１ｂｈへはタンクから負圧により作動油を供給したり、低圧のアキュムレータから作動油を供給するようにしてもよい。この場合、ポンプ２５からの作動液を小径後側室のみに供給することにより、一層の高速化を図ることができる。

また、例えば、各逆止弁は切換弁等の他の方向制御弁であってもよい。逆止弁として、閉じるパイロット圧力を導入可能なもの、開くパイロット圧力を導入可能なもの、閉じるパイロット圧力及び開くパイロット圧力の双方を導入可能なもの、パイロット式でないものが適宜に用いられてよい。油圧源はポンプに限定されず、アキュムレータであってもよいし、作動油の補給用等のアキュムレータに代えてタンクが設けられてもよい。

本発明の実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の構成を示す図。 図１の射出装置の射出圧力及び射出速度を示す図。 図１の射出装置の動作を説明する図。

符号の説明

１…射出装置、５…射出プランジャ、１５…射出ピストンロッド、７…射出シリンダ装置、９…変換シリンダ装置、１７…射出ピストン、１９…射出シリンダチューブ、１９ｒ…ロッド側室、１９ｈ…ヘッド側室、２１…変換シリンダチューブ、２１ａ…前側小径シリンダ部、２１ｂ…大径シリンダ部、２１ｃ…後側小径シリンダ部、２３…変換ピストン、２３ａ…前側小径部、２３ｂ…大径部、２３ｃ…後側小径部、１０５…キャビティ。

Claims (9)

1. 射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、
   前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、
   前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、
   を有し、
   前記変換シリンダチューブは、
   前記ヘッド側室に連通する前側小径シリンダ部と、
   前記前側小径シリンダ部に連通し、前記前側小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、
   前記大径シリンダ部に連通し、前記大径シリンダ部よりも小径の後側小径シリンダ部と、
   を有し、
   前記変換ピストンは、
   前記前側小径シリンダ部を摺動可能な前側小径部と、
   前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、
   前記後側小径シリンダ部を摺動可能な後側小径部と、
   を有する
   成形機の射出装置。
2. 前記大径部の前記大径シリンダ部における前記後側小径シリンダ部側の受圧面積が前記前側小径部の前記前側小径シリンダ部における受圧面積よりも大きい
   請求項１に記載の成形機の射出装置。
3. 前記変換ピストンは、前記前側小径部を前記大径シリンダ部側から前記前側小径シリンダ部に出し入れ可能に前記変換シリンダチューブに収容されている
   請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
4. 前記大径部の前記大径シリンダ部における前記後側小径シリンダ部側の受圧面積が前記後側小径部の前記後側小径シリンダ部における受圧面積よりも大きい
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
5. 前記変換シリンダチューブに作動液を供給するための流路であって、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記後側小径シリンダ部側となる大径後側室に連通する大径側分岐流路と、前記後側小径シリンダ部の、前記後側小径部に対して前記大径シリンダ部とは反対側となる小径後側室に連通する小径側分岐流路とに分岐する変換側流路と、
   前記小径側分岐流路に設けられ、パイロット圧力の導入により開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記小径後側室への流れを阻止するとともに前記小径後側室からの流れを許容する小径後側逆止弁と、
   を有する請求項４に記載の成形機の射出装置。
6. 前記ロッド側室に連通する射出側流路と、
   前記変換側流路に連通する変換側ポートと、前記射出側流路に連通する射出側ポートとを有するポンプと、
   前記ポンプを駆動し、回転方向の切り換えにより前記変換側ポート及び前記射出側ポートの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータと、
   前記変換側流路と前記射出側流路とを接続する中間流路と、
   前記中間流路の中途に接続されたタンクと、
   前記中間流路において前記変換側流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記射出側流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記変換側流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記変換側流路への流れを許容する変換側逆止弁と、
   前記中間流路において前記射出側流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記変換側流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記射出側流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記射出側流路への流れを許容する射出側逆止弁と、
   を有する請求項５に記載の成形機の射出装置。
7. 前記射出プランジャの位置を検出する検出器と、
   前記検出器の検出結果に基づいて、前記モータ及び前記小径後側逆止弁を制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記キャビティに成形材料を供給するとき、前記小径後側逆止弁にパイロット圧力を導入しない状態で、前記モータを前記変換側流路に作動液を供給する方向へ回転させ、前記大径後側室に作動液を供給して前記射出プランジャの前進を開始し、その後、前記検出器の検出する位置が所定の高速切換位置に到達したときに前記小径後側逆止弁にパイロット圧力を導入し、前記小径後側室に作動液を供給して前記射出プランジャを増速する
   請求項６に記載の成形機の射出装置。
8. ガスアキュムレータと、
   前記ガスアキュムレータと、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記後側小径シリンダ部側となる大径後側室との間に設けられ、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記アキュムレータから前記大径後側室への流れを阻止するとともに前記大径後側室から前記アキュムレータへの流れを許容する大径後側逆止弁と、
   前記ガスアキュムレータと、前記大径シリンダ部の、前記大径部に対して前記前側小径シリンダ部側となる大径前側室との間に設けられ、パイロット圧力が導入されることにより開かれることが可能であり、パイロット圧力が導入されていないときに、前記アキュムレータから前記大径前側室への流れを阻止するとともに前記大径前側室から前記アキュムレータへの流れを許容する大径前側逆止弁と、
   前記ガスアキュムレータと、前記ロッド側室との間に設けられ、前記アキュムレータから前記ロッド側室への流れを阻止するとともに前記ロッド側室から前記アキュムレータへの流れを許容するロッド側逆止弁と、
   を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
9. 前記ガスアキュムレータに保持されるガスは１ＭＰａ未満である
   請求項８に記載の成形機の射出装置。

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