JP2011224626A

JP2011224626A - 成形機の射出装置

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Publication number: JP2011224626A
Application number: JP2010097972A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakamura; 大輔中村; Toshiaki Toyoshima; 俊昭豊島; Toshiaki Nakano; 敏彰中野
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: JP5491264B2

Abstract

【課題】プランジャから成形材料に付与される圧力を好適に制御可能な成形機の射出装置を提供する。
【解決手段】ダイカストマシンＤＣ１の射出装置１のサーボバルブ４１は、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の一方とを接続した状態、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の他方とを接続した状態、及び、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の双方とを遮断した状態の間で切り換え可能であり、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の双方とを遮断した状態におけるポンプ３１からタンク３３への隙間流れによって生じ、ロッド側室１５ｒに付与される隙間流れ圧力を制御可能である。制御装置１３は、プランジャ５によりキャビティ１０５内の溶湯の圧力を上昇させる増圧工程において、溶湯の圧力が隙間流れ圧力の制御によって所定の設定鋳造圧力になるようにサーボバルブ４１を制御する。
【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。

成形材料を金型のキャビティに押し出すプランジャと、プランジャを駆動する液圧シリンダ装置とを有する射出装置が知られている（例えば特許文献１）。液圧シリンダ装置は、プランジャに連結されたピストンロッド、当該ピストンロッドに固定されたピストン、当該ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブを有している。シリンダチューブの内部は、ピストンにより、ピストンロッドが延び出る側（ピストンの前方側）のロッド側室と、その反対側（ピストンの後方側）のヘッド側室とに区画されている。そして、アキュムレータからヘッド側室に作動液が供給されることにより、プランジャは前進し、成形材料がキャビティに射出される。

特許文献１では、ロッド側室から排出する作動液の流量を制御するサーボバルブが設けられ、いわゆるメータアウト回路が構成されている。そして、増圧工程においては、成形材料に付与される圧力が、アキュムレータの圧力により規定される最大値に到達する前に、サーボバルブが閉じられることにより、最終的な鋳造圧力が任意の値に設定されている。

特開２００４−３３０２６７号公報

特許文献１の技術では、サーボバルブを閉じた後、ロッド側室の圧力を制御することができず、サーボバルブを閉じるタイミングがずれると、その後に鋳造圧力を修正することができない。

本発明の目的は、プランジャから成形材料に付与される圧力を好適に制御可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、金型のキャビティに成形材料を押し出すプランジャと、前記プランジャに連結されたピストンロッド、当該ピストンロッドに固定されたピストン、及び、当該ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブを有し、前記シリンダチューブの内部が前記ピストンにより前記ピストンロッド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たシリンダ装置と、前記ロッド側室とタンク及び液圧源の一方とを接続した状態、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の他方とを接続した状態、及び、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態の間で切り換え可能であり、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態における前記液圧源から前記タンクへの隙間流れによって生じ、前記ロッド側室に付与される隙間流れ圧力を制御可能なサーボバルブと、前記プランジャにより前記キャビティ内の成形材料の圧力を上昇させる増圧工程において、前記成形材料の圧力が前記隙間流れ圧力の制御によって所定の設定圧力になるように前記サーボバルブを制御する制御装置と、を有する。

好適には、前記サーボバルブは、弁スリーブと、弁スリーブ内を摺動可能なスプールと、を有し、前記弁スリーブには、前記ロッド側室に接続されたシリンダポートと、前記シリンダポートに対して前記スプールの摺動方向の一方側に位置し、前記液圧源に接続された液圧源ポートと、前記シリンダポートに対して前記スプールの摺動方向の他方側に位置し、前記タンクに接続されたタンクポートと、が形成され、前記スプールは、前記シリンダポートと前記タンクポート及び前記液圧源ポートの双方とを遮断する遮断範囲と、前記遮断範囲に対して前記摺動方向の前記一方側に位置し、前記シリンダポートと前記液圧源ポートとを接続し、前記シリンダポートと前記タンクポートとを遮断する液圧源接続範囲と、前記遮断範囲に対して前記摺動方向の前記他方側に位置し、前記シリンダポートと前記タンクポートとを接続し、前記シリンダポートと前記液圧源ポートとを遮断するタンク接続範囲と、に亘って移動可能であり、前記スプールの前記遮断範囲内における位置制御により前記隙間流れ圧力が制御される。

好適には、前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、前記制御装置は、前記センサにより検出される圧力が前記設定圧力に収束するように、各ショット内及び複数のショット間の少なくとも一方において、前記隙間流れ圧力の大きさをフィードバック制御する。

好適には、前記制御装置は、各ショット内において、前記隙間流れ圧力の制御の開始時点から所定期間は、前記隙間流れ圧力が一定となる制御信号を出力し、その後、前記隙間流れ圧力の大きさをフィードバック制御する。

好適には、前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、前記制御装置は、前記サーボバルブを、前記ロッド側室と前記タンクとを接続した状態から前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態へ切り換えて前記増圧工程における前記隙間流れ圧力の制御を開始し、前記センサにより検出された圧力が前記設定圧力に対してオーバーシュートしたときは、その後のショットにおいて、前記隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをオーバーシュートが生じたショットよりも早める。

好適には、前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、前記制御装置は、前記サーボバルブを、前記ロッド側室と前記タンクとを接続した状態から前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態へ切り換えて前記増圧工程における前記隙間流れ圧力の制御を開始し、前記センサにより検出された圧力が前記設定圧力に対してアンダーシュートしたときは、その後のショットにおいて、前記隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをアンダーシュートが生じたショットよりも遅らせる。

好適には、前記ヘッド側室又は前記ヘッド側室に作用する増圧ピストンの背後のシリンダ室である、前記増圧工程において作動液が供給される増圧用シリンダ室へ作動液を供給可能なアキュムレータと、前記アキュムレータから前記増圧用シリンダ室への作動液の流量を無段階に制御可能な流量調整弁と、を更に有し、前記制御装置は、前記増圧工程において、前記隙間流れ圧力の制御とともに、前記流量調整弁を全開よりも小さい所定の開口度とする制御を行う。

本発明によれば、プランジャから成形材料に付与される圧力を好適に制御できる。

本発明の第１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模式図。図１の射出装置のサーボバルブの構成を模式的に示す図。図２のサーボバルブのシリンダポートの圧力を説明する図。図１の射出装置の射出圧力及び射出速度を示す図。図１の射出装置の制御装置が実行する流量調整弁及びサーボバルブの動作設定に係る処理を示すフローチャート。図５のステップＳ２の基準電圧初期設定について説明する図。図７（ａ）及び図７（ｂ）は図５のステップＳ６の基準電圧補正について説明する図。図８（ａ）〜図８（ｃ）は図５のステップＳ７の制御開始条件補正について説明する図。図９（ａ）及び図９（ｂ）は第２の実施形態に係る射出装置の各ショット内のフィードバック制御を説明する図。第２の実施形態に係る射出装置の複数のショット間のフィードバック制御を説明する図。第３の実施形態に係る射出装置のフィードバック制御を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態以降においては、既に説明された実施形態と共通部分については共通の符号を用い、また、説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るダイカストマシンＤＣ１の射出装置１の要部の構成を示す図である。

射出装置１は、不図示の型締装置に保持された固定金型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（溶融状態の金属材料）を射出・充填する装置である。

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内において溶湯をキャビティ１０５へ押し出すプランジャ５と、プランジャ５を駆動するシリンダ装置７とを有している。また、射出装置１は、シリンダ装置７に作動液（例えば油）を供給する液圧回路９と、液圧回路９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。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に形成された給湯口３ａから溶湯が射出スリーブ３内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。

シリンダ装置７は、シリンダチューブ１５と、シリンダチューブ１５の内部を摺動可能な射出ピストン１７及び増圧ピストン１８と、射出ピストン１７に固定され、シリンダチューブ１５から延び出るピストンロッド１９とを有している。なお、射出ピストン１７及びピストンロッド１９は、それぞれ別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。

シリンダチューブ１５は、射出シリンダ部１５ａと、射出シリンダ部１５ａに接続された増圧シリンダ部１５ｂとを有している。射出シリンダ部１５ａ及び増圧シリンダ部１５ｂは、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。

射出シリンダ部１５ａの内部は、射出ピストン１７により、ピストンロッド１９が延び出る側のロッド側室１５ｒと、その反対側のヘッド側室１５ｈとに区画されている。ロッド側室１５ｒ及びヘッド側室１５ｈに選択的に作動液が供給されることにより、射出ピストン１７はシリンダチューブ１５内を摺動する。

増圧シリンダ部１５ｂは、射出シリンダ部１５ａのヘッド側室１５ｈ側に接続され、また、射出シリンダ部１５ａよりも大径に形成されている。

増圧ピストン１８は、射出シリンダ部１５ａの内部（ヘッド側室１５ｈ）を摺動可能な小径部１８ａと、増圧シリンダ部１５ｂの内部を摺動可能な大径部１８ｂとを有している。増圧シリンダ部１５ｂの内部は、大径部１８ｂにより、射出シリンダ部１５ａ側の前側室１５ｆと、その反対側の後側室１５ｇとに区画されている。

従って、前側室１５ｆの圧抜きを行うと、小径部１８ａのヘッド側室１５ｈにおける作用面積と、大径部１８ｂの後側室１５ｇにおける作用面積との差に起因して、増圧ピストン１８は、後側室１５ｇの作動液から受ける圧力よりも高い圧力をヘッド側室１５ｈの作動液に加えることが可能である。すなわち、シリンダ装置７は、増圧機能を有している。

シリンダ装置７は、プランジャ５に対して同軸的に配置されている。そして、ピストンロッド１９は、プランジャ５にカップリングを介して連結されている。シリンダチューブ１５は、不図示の型締装置などに対して固定的に設けられている。従って、射出ピストン１７のシリンダチューブ１５に対する移動により、プランジャ５は射出スリーブ３内を前進又は後退する。

液圧回路９は、ヘッド側室１５ｈ及び後側室１５ｇに作動液を供給可能な構成を有している。具体的には、液圧回路９は、アキュムレータ２１と、アキュムレータ２１とヘッド側室１５ｈとを連通するヘッド側流路２３と、アキュムレータ２１と後側室１５ｇとを連通する後側流路２５とを有している。また、液圧回路９は、ヘッド側流路２３の作動液の流れを制御する逆止弁２７と、後側流路２５の作動液の流れを制御する流量調整弁２９とを有している。

アキュムレータ２１は、重量式、ばね式、空気圧式、シリンダ式、プラダ式などの適宜な形式のアキュムレータにより構成されてよい。例えば、アキュムレータ２１は、空気圧式、シリンダ式又はプラダ式のアキュムレータであり、アキュムレータ２１内に保持されている空気が圧縮されることにより蓄圧され、その蓄圧された圧力により作動液を供給する。

ヘッド側流路２３及び後側流路２５は、例えば、鋼管、可撓性のホース又は金属ブロックにより構成されている。ヘッド側流路２３及び後側流路２５は、アキュムレータ２１側の一部の流路を共用している。ただし、ヘッド側流路２３及び後側流路２５は、別個にアキュムレータ２１に接続されていてもよい。

逆止弁２７は、パイロット圧力により制御可能な逆止弁により構成されている。具体的には、逆止弁２７は、パイロット圧力が導入されていないときには、アキュムレータ２１からヘッド側室１５ｈへの作動液の流れを許容し、その反対方向の作動液の流れを禁止する。また、逆止弁２７は、パイロット圧力が導入されると、上記のいずれの方向の流れも禁止する。

流量調整弁２９は、圧力補償付の流量制御弁であり、流入側と流出側との圧力差を一定に保ち、作動液の流量を開口度により規定する。また、流量調整弁２９は、サーボバルブとしても構成されており、流量を無段階に調整可能である。なお、流量調整弁２９は、後側室１５ｇに供給される作動液の流量を制御可能であるから、いわゆるメータイン回路を構成している。

また、液圧回路９は、ロッド側室１５ｒ及び前側室１５ｆへの作動液の供給及びこれらのシリンダ室からの作動液の排出を実行可能な構成を有している。具体的には、液圧回路９は、ポンプ３１と、タンク３３と、ロッド側室１５ｒに接続されたロッド側流路３５と、前側室１５ｆに接続された前側流路３７と、これらの間の流れを制御するサーボバルブ４１とを有している。

ポンプ３１は、歯車ポンプ、ベーンポンプ、プランジャポンプなどの適宜な形式のポンプにより構成されてよい。ポンプ３１は、例えば、定容量形ポンプにより構成され、電動機４３により一定の速度で駆動されることにより、一定の圧力及び流量で作動液を吐出する。

ロッド側流路３５及び前側流路３７は、上述したヘッド側流路２３等と同様に、適宜な部材により構成される。ロッド側流路３５及び前側流路３７は、サーボバルブ４１側の一部の流路を共用している。なお、以下では、この共用部分を共用流路３９ということがある。

サーボバルブ４１は、３ポート３位置の切換弁により構成されている。より具体的には、サーボバルブ４１は、共用流路３９とポンプ３１とを接続するとともに共用流路３９とタンク３３とを遮断する状態と、共用流路３９とポンプ３１とを遮断するとともに共用流路３９とタンク３３とを接続する状態と、共用流路３９とポンプ３１及びタンク３３の双方とを遮断する状態との間で切り換え可能である。また、サーボバルブ４１は、作動液の流量を無段階で調整可能である。サーボバルブ４１は、ロッド側室１５ｒから流出する作動液の流量を制御可能であるから、いわゆるメータアウト回路を構成している。

なお、液圧回路９は、上述した構成の他に、ポンプ３１によりアキュムレータ２１を蓄圧するための構成、ヘッド側室１５ｈ及び後側室１５ｇの作動液を排出するための構成を有するが、これらの構成は公知の構成により実現されてよく、説明は省略する。

制御装置１３は、例えば、ＣＰＵ６１、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ６３、入力回路６５、及び、出力回路６７を含んで構成されている。ＣＰＵ６１は、メモリ６３に記憶されたプログラムを実行し、入力回路６５を介して入力される入力信号に基づいて、各部を制御するための制御信号を出力回路６７を介して出力する。

入力回路６５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６９、ピストンロッド１９の位置を検出する位置センサ７１、ヘッド側室１５ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ７３、ロッド側室１５ｒの圧力を検出するロッド側圧力センサ７５である。

出力回路６７が信号を出力するのは、例えば、ユーザに情報を表示する表示器７７、電動機４３、サーボバルブ４１、流量調整弁２９、逆止弁２７へのパイロット圧力の導入を制御する不図示の液圧回路である。

位置センサ７１は、シリンダチューブ１５に対するピストンロッド１９の相対位置を検出するものであり、プランジャ５の位置を間接的に検出するものである。位置センサ７１は、例えば、ピストンロッド１９に設けられ、ピストンロッド１９の軸方向に延びる不図示のスケール部とともにリニアエンコーダを構成している。なお、位置センサ７１、又は、制御装置１３は、検出した位置を微分することにより、速度を検出することが可能である。

ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５は、溶湯をキャビティ１０５に射出するときにプランジャ５が溶湯に加える圧力等のプランジャ５が溶湯に加える圧力を間接的に検出するものである。すなわち、ヘッド側圧力センサ７３の検出した圧力と射出ピストン１７のヘッド側室１５ｈにおける作用面積との積と、ロッド側圧力センサ７５の検出した圧力と射出ピストン１７のロッド側室１５ｒにおける作用面積との積との差により、プランジャ５が溶湯に加えている力を算出することができる。

なお、以下では、プランジャ５が溶湯に加える力を、プランジャチップ５ａの断面積で割った値（溶湯の圧力とみなせる。）を鋳造圧力といい、プランジャ５が溶湯に加える力を射出ピストン１７の断面積で割った値を射出圧力というものとする。また、鋳造圧力と射出圧力とは比例することから、両者を特に区別しないことがあるものとする。

図２は、サーボバルブ４１の構成を模式的に示す図である。

サーボバルブ４１は、いわゆる電気−液圧式のサーボ弁により構成されており、弁本体４５と、弁本体４５を駆動するパイロット圧力を制御するパイロット部４７と、パイロット部４７を制御する電磁部４９とを有している。

弁本体４５は、いわゆるスプール式の弁により構成されており、弁スリーブ５１と、弁スリーブ５１内を摺動可能なスプール５３とを有している。

弁スリーブ５１は、内部の断面形状が円形の筒状に形成されている。弁スリーブ５１には、弁スリーブ５１の内外を連通する、シリンダポート５５Ｃ、ポンプポート５５Ｐ及びタンクポート５５Ｔが形成されている。なお、以下では、単に「ポート５５」といい、これらを区別しないことがある。シリンダポート５５Ｃには、共用流路３９が接続され、ポンプポート５５Ｐにはポンプ３１が接続され、タンクポート５５Ｔにはタンク３３が接続されている。各ポートの開口面の形状は、例えば、円形である。

これらのポート５５は、スプール５３の摺動方向（図２の左右方向）において、ポンプポート５５Ｐ、シリンダポート５５Ｃ、タンクポート５５Ｔの順に配置されている。シリンダポート５５Ｃは、例えば、スプール５３の摺動方向において、ポンプポート５５Ｐとの距離と、タンクポート５５Ｔとの距離とが等しくなる位置、すなわち、ポンプポート５５Ｐとタンクポート５５Ｔとの中間位置に配置されている。

弁スリーブ５１の内側面には、スプール５３の摺動方向の、各ポート５５に対応する位置にシリンダ溝部５６Ｃ、ポンプ溝部５６Ｐ及びタンク溝部５６Ｔが形成されている。なお、以下では、単に「溝部５６」といい、これらを区別しないことがある。溝部５６は、弁スリーブ５１の円周方向に延びて、弁スリーブ５１を一周しており、シリンダ溝部５６Ｃはシリンダポート５５Ｃに連続し、ポンプ溝部５６Ｐはポンプポート５５Ｐに連続し、タンク溝部５６Ｔはタンクポート５５Ｔに連続している。

スプール５３は、円柱の中間部分が縮径した形状に形成されており、弁スリーブ５１を摺動する第１摺動部５３ａ及び第２摺動部５３ｂと、第１摺動部５３ａと第２摺動部５３ｂとの間に設けられた離間部５３ｃとを有している。離間部５３ｃは、第１摺動部５３ａ及び第２摺動部５３ｂよりも小径に形成されており、弁スリーブ５１から離間している。これにより、スプール５３と弁スリーブ５１との間には、連通流路ＳＫ１が形成されている。なお、スプール５３は、例えば、離間部５３ｃの中心位置に対して、スプール５３の摺動方向において概ね対称に形成されている。

図２では、連通流路ＳＫ１は、３つのポート５５のうち、シリンダポート５５Ｃのみに接続されている。すなわち、図２は、シリンダポート５５Ｃと、ポンプポート５５Ｐ及びタンクポート５５Ｔの双方とが遮断された状態を示している。

図２の状態から、スプール５３が図２の左側へ移動すると、連通流路ＳＫ１は、シリンダポート５５Ｃだけでなく、ポンプポート５５Ｐにも接続される。すなわち、サーボバルブ４１は、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとが接続され、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとが遮断された状態となる。

逆に、図２の状態から、スプール５３が図２の右側へ移動すると、連通流路ＳＫ１は、シリンダポート５５Ｃだけでなく、タンクポート５５Ｔにも接続される。すなわち、サーボバルブ４１は、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとが遮断され、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとが接続された状態となる。

スプール５３は、例えば、両側に配置されたバネ５７により弁スリーブ５１に対して付勢されることにより、図２に示す中立位置に配置されている。そして、スプール５３は、弁スリーブ５１の両側端部に開口する２つのパイロットポート５８に選択的に作動液が供給されることにより、スプール５３の摺動方向の一方側又は他方側に移動する。なお、中立位置は、例えば、連通流路ＳＫ１とポンプ溝部５６Ｐとの距離Ｌａと、連通流路ＳＫ１とタンク溝部５６Ｔとの距離Ｌｂとが等しくなる位置に設定されている。

パイロット部４７は、例えば、ノズル及びフラッパ、又は、スプールを含んで構成され、一種の弁として機能する。そして、アキュムレータ２１から供給される作動液を、２つのパイロットポート５８に選択的に供給する。

電磁部４９は、例えば、モータ（ソレノイド）を含んで構成され、制御装置１３からの制御信号に従ってパイロット部４７のノズル又はスプールを駆動する。サーボバルブ４１のスプール５３の位置は、例えば、電磁部４９に入力される電圧に比例する。

上述の説明から理解されるように、スプール５３の第１摺動部５３ａ及び第２摺動部５３ｂは、ポート５５間の流れを遮断することに寄与する部分である。そして、理想的には、第１摺動部５３ａ及び第２摺動部５３ｂと、弁スリーブ５１との間に隙間はなく、図２に示す遮断状態においては、ポート５５間の流れは完全に遮断される。

しかし、実際には、第１摺動部５３ａと第２摺動部５３ｂとの間には若干の隙間（例えば、１０〜５０μｍ）があり、当該隙間においては作動液が流れる。すなわち、隙間流れが生じる。図２に示す遮断状態においては、ポンプポート５５Ｐからの作動液が、第１摺動部５３ａと弁スリーブ５１との隙間、連通流路ＳＫ１、及び、第２摺動部５３ｂと弁スリーブ５１との隙間を経由して、タンクポート５５Ｔへ流れる。このとき、シリンダポート５５Ｃにおいては、タンク３３の圧力よりも大きく、ポンプ３１の圧力よりも小さい圧力が付与される。なお、本願では、この圧力を隙間流れ圧力と呼ぶことがある。

隙間流れ圧力は、スプール５３が図２の左側に移動して、連通流路ＳＫ１とポンプ溝部５６Ｐとの距離Ｌａが小さくなり、連通流路ＳＫ１とタンク溝部５６Ｔとの距離Ｌｂが大きくなるほど、ポンプ３１の圧力に近づく。逆に、隙間流れ圧力は、スプール５３が図２の右側に移動して、距離Ｌａが大きくなり、距離Ｌｂが小さくなるほど、タンク３３の圧力に近づく。

図３は、シリンダポート５５Ｃの圧力の変化を説明する図である。

図３の横軸は、スプール５３の位置を示している。なお、図２の左右方向と、図３の横軸の左右方向とは対応している。縦軸は、シリンダポート５５Ｃの圧力又はサーボバルブ４１の開口度を示している。実線Ｌ１は、シリンダポート５５Ｃの圧力の変化を示しており、一点鎖線Ｌ２は、サーボバルブ４１の開口度の変化を示している。

スプール５３が図２及び図３の左側（図３のポンプ接続範囲ＲｇＰ）に位置している状態では、連通流路ＳＫ１を介してシリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとが連通されており、シリンダポート５５Ｃの圧力は、ポンプ３１の圧力と同等である。また、Ｌａ＝０の位置から、スプール５３が図２及び図３の左側へ移動するほど、連通流路ＳＫ１とポンプ溝部５６Ｐとの重なり量が多くなり、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐと間の開口度は増加する。

また、逆に、スプール５３が図２及び図３の右側（図３のタンク接続範囲ＲｇＴ）に位置している状態では、連通流路ＳＫ１を介してシリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとが連通されており、シリンダポート５５Ｃの圧力は、タンク３３の圧力（例えば０）と同等である。また、Ｌｂ＝０の位置から、スプール５３が図２及び図３の右側へ移動するほど、連通流路ＳＫ１とタンク溝部５６Ｔとの重なり量が多くなり、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔと間の開口度は増加する。

一方、スプール５３が、Ｌａ＝０の位置とＬｂ＝０の位置との間（図３の遮断範囲ＲｇＣ）にあるときには、上述のように、隙間流れ圧力がシリンダポート５５Ｃに付与される。そして、隙間流れ圧力は、スプール５３が、Ｌａ＝０の位置に近づくほど大きくなり、Ｌｂ＝０の位置に近づくほど小さくなり、その変化は、概ね線形近似することが可能である。また、スプール５３が、遮断範囲ＲｇＣにあるときには、連通流路ＳＫ１は、ポンプ溝部５６Ｐ及びタンク溝部５６Ｔのいずれにも重ならず、サーボバルブ４１の開口度は０である。

以上の構成を有する射出装置１の動作を説明する。

図４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、低速射出、高速射出、及び、増圧（昇圧）を順に行う。すなわち、射出装置１は、射出の初期段階においては、溶湯の空気の巻き込みを防止するために比較的低速でプランジャを前進させ、次に、溶湯の凝固に遅れずに溶湯を充填するため等の観点から比較的高速でプランジャを前進させる。その後、射出装置１は、成形品のヒケをなくすために、プランジャの前進する方向の力によりキャビティ内の溶湯を増圧する。具体的には、以下のとおりである。

（低速射出）
低速射出の開始直前において、射出装置１は、図１に示す状態となっている。すなわち、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８は、後退限等の初期位置に位置している。逆止弁２７はパイロット圧力が導入されて閉じられている。流量調整弁２９は閉じられている。サーボバルブ４１は、図２に示す中立位置とされ、閉じられている。アキュムレータ２１は蓄圧が完了している。ポンプ３１は、電動機４３により駆動され、一定の圧力を作動液に付与している。

固定金型１０１及び移動金型１０３の型締が終了し、溶湯が射出スリーブ３に供給されるなど、所定の低速射出開始条件が満たされると、制御装置１３は、逆止弁２７へのパイロット圧力の導入を停止するとともに、サーボバルブ４１を、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとを接続する状態（スプール５３がＬｂ＝０の位置よりも図２の右側へ移動した状態）とする。

これにより、アキュムレータ２１からヘッド側室１５ｈに作動液が供給され、射出ピストン１７は、ロッド側室１５ｒの作動液をタンク３３に排出しつつ前進する。その結果、プランジャ５により射出スリーブ３内の溶湯がキャビティ１０５に射出される。

プランジャ５の速度は、サーボバルブ４１の開口度の調整により制御され、ここでは、図４に示すように、比較的低速の低速射出速度Ｖ_Ｌとされる。また、このときの射出圧力は、比較的低圧のＰ_Ｌである。

（高速射出）
制御装置１３は、位置センサ７１の検出値に基づくプランジャ５の位置が所定の高速切換位置に到達すると、サーボバルブ４１におけるシリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔと間の開口度を大きくする。すなわち、スプール５３を、低速射出時よりも、図２の右側へ移動させる。これにより、プランジャ５の速度は、図４に示すように、低速射出速度Ｖ_Ｌよりも高速の高速射出速度Ｖ_Ｈとなる。なお、このときの射出圧力は、低速射出時の射出圧力Ｐ_Ｌより高い圧力Ｐ_Ｈとなる。

（減速射出）
減速射出は、適宜な事象の発生により開始される。例えば、減速射出は、溶湯がキャビティ１０５にある程度充填され、その充填された溶湯からプランジャ５が反力を受けて減速されることにより開始される。若しくは、減速射出は、プランジャ５が所定の減速位置に到達するなど所定の減速開始条件が満たされたときに、サーボバルブ４１におけるシリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔと間の開口度が小さくされることにより、開始される。又は、上記に例示した事象が同時に発生することにより開始される。なお、上記に例示した事象は、いずれが先に生じてもよいが、概ね同時に生じるように制御が行われることが好ましい。

減速射出動作では、射出速度は、高速射出速度Ｖ_Ｈから減速されて速度Ｖｄとなる。ただし、キャビティ１０５には、ある程度溶湯が充填されていることから、射出圧力は、高速射出における高速射出圧力Ｐ_Ｈから上昇して圧力Ｐｄとなる。

（増圧）
所定の増圧開始条件が満たされると、制御装置１３は、流量調整弁２９を開く。増圧開始条件は、例えば、鋳造圧力の検出値が所定の値に到達したこと、又は、プランジャ５の検出位置が所定の位置に到達したことである。流量調整弁２９が開かれることにより、アキュムレータ２１から後側室１５ｇに作動液が供給される。そして、上述したように、増圧ピストン１８の増圧機能により、後側室１５ｇの作動液の圧力よりも高い圧力がヘッド側室１５ｈに付与される。

このときの流量調整弁２９の開口度は、サージ圧の発生を抑制するために、全開よりも小さい所定の開口度とされ、アキュムレータ２１から後側室１５ｇへの作動液の流量は所定の流量に制限される。この流量制限は、増圧完了後の適宜な時期まで維持される。

また、制御装置１３は、サーボバルブ４１を、シリンダポート５５Ｃと、ポンプポート５５Ｐ及びタンクポート５５Ｔの双方とを遮断する状態とする。換言すれば、制御装置１３は、隙間流れ圧力の制御を開始する。これにより、ロッド側室１５ｒ及び前側室１５ｆは、隙間流れ圧力とされる。隙間流れ圧力は、スプール５３の位置を適宜な位置とすることにより、アキュムレータ２１の圧力よりも小さい値とされる。なお、隙間流れ圧力の開始タイミングは、流量調整弁２９を開くタイミングと同時でもよいし、ずれていてもよい。

逆止弁２７は、ヘッド側室１５ｈの圧力が、増圧ピストン１８の増圧機能によりアキュムレータ２１の圧力よりも高くなることにより自閉する。ただし、逆止弁２７は、パイロット圧力が導入されて閉じられてもよい。

そして、射出圧力は、圧力Ｐｔを経て終圧Ｐｍａｘに到達する。また、射出速度は、キャビティ１０５に溶湯が完全に充填されることにより、速度Ｖｔを経て０となる。

増圧工程において、プランジャ５から溶湯に付与される鋳造圧力は、以下の（１）式で示される。
Ｐｃ＝（ＰＨｚ×ＡＨｚ−ＰＲ×ＡＲｚ−ＰＲ×ＡＲ）／Ａｃ（１）
ここで、Ｐｃ：鋳造圧力、ＰＨｚ：後側室１５ｇの圧力、ＡＨｚ：大径部１８ｂの後側室１５ｇにおける受圧面積、ＰＲ：ロッド側室１５ｒ及び前側室１５ｆの圧力（隙間流れ圧力）、ＡＲｚ：大径部１８ｂの前側室１５ｆにおける受圧面積、ＡＲ：射出ピストン１７のロッド側室１５ｒにおける受圧面積、Ａｃ：プランジャチップ５ａの溶湯に対する作用面積である。

ＡＨｚ、ＡＲｚ、ＡＲ、Ａｃは、各部材の寸法によって決定される値であり、ＰＨｚはアキュムレータ２１に蓄圧された圧力によって決定されるから、鋳造圧力Ｐｃは、圧力ＰＲの制御により、任意の値に設定される。すなわち、鋳造圧力Ｐｃは、サーボバルブ４１における隙間流れ圧力の制御により任意の値に設定される。

なお、後側室１５ｇの圧力ＰＨｚは、アキュムレータ２１の充填後の圧力Ｐ_ＡＣＣ及び鋳造圧力ドロップ比率Ｒ_Ｄを用いて、以下の（２）式で表わされる。
ＰＨｚ＝Ｐ_ＡＣＣ×（１−Ｒ_Ｄ）（２）

（保圧）
射出圧力が終圧Ｐｍａｘに到達すると、その終圧Ｐｍａｘが保たれるように保圧動作が行われる。例えば、制御装置１３は、ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５により検出される射出圧力が一定に保たれるように、サーボバルブ４１における隙間流れ圧力をフィードバック制御する。

（プランジャ後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１３は、サーボバルブ４１を、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとが接続される状態とする。これにより、ロッド側室１５ｒ及び前側室１５ｆに作動液が供給され、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８は後退する。なお、この際、逆止弁２７及び流量調整弁２９は閉じられ、また、ヘッド側室１５ｈ及び後側室１５ｇの作動液は、不図示の流路及び弁を介してタンク３３に排出される。

なお、制御装置１３における、溶湯が凝固したか否かの判定は、例えば、鋳造圧力Ｐｍａｘに達した時点等の所定の基準時点から、所定の時間が経過したか否かにより行われる。

上述のように、増圧は、流量調整弁２９及びサーボバルブ４１の制御により行われる。以下では、これらの弁の動作設定に関する処理について説明する。

図５は、制御装置１３が実行する、流量調整弁２９及びサーボバルブ４１の動作設定に係る処理を示すフローチャートである。当該処理は、例えば、ダイカストマシンＤＣ１が起動される度に行われる。

ステップＳ１では、制御装置１３は、種々の鋳造条件の入力を受け付ける。入力される条件は、例えば、最終的な鋳造圧力（図４の終力Ｐｍａｘに対応する鋳造圧力）の目標値（設定鋳造圧力）、高速射出か終了してから鋳造圧力が設定鋳造圧力に到達するまでの時間の目標値（設定昇圧時間）である。これらの条件は、例えば、入力装置６９に対する操作により入力される。前回起動時に入力された条件がメモリ６３から読み出されてもよい。

ステップＳ２では、制御装置１３は、ステップＳ１で入力された鋳造条件に基づいて、基準電圧の初期設定を行う。基準電圧は、増圧及び保圧工程において、サーボバルブ４１に印加される電圧である。サーボバルブ４１のスプール５３は、上述のように、印加された電圧に応じた位置に位置する。すなわち、ステップＳ２では、設定鋳造圧力に対応した隙間流れ圧力の初期設定がなされる。

ステップＳ３では、制御装置１３は、隙間流れ圧力制御の開始条件、換言すれば、サーボバルブ４１を、シリンダポート５５Ｃと、ポンプポート５５Ｐ及びタンクポート５５Ｔの双方とを遮断する状態とする条件の初期設定を行う。

本実施形態では、制御装置１３は、ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５に基づいて検出される実測鋳造圧力が、ステップＳ１で入力された設定鋳造圧力の所定の割合（制御開始割合Ｒａ）に到達したときに隙間流れ圧力制御が開始されるように動作設定されている。そして、ステップＳ３では、制御装置１３は、その制御開始割合Ｒａの初期値を設定する。設定される値は、制御装置１３が予め保持していてもよいし、ステップＳ１において入力されてもよいし、ステップＳ１において入力された値等に基づいて制御装置１３が算出してもよい。制御開始割合Ｒａの初期値は、例えば９０％である。

ステップＳ４では、制御装置１３は、ステップＳ１で入力された鋳造条件に基づいて、増圧工程における流量調整弁２９における流量の初期設定を行う。例えば、設定昇圧時間で実際の鋳造圧力が設定鋳造圧力に到達する流量を所定のアルゴリズムに基づいて算出し、流量調整弁２９の開口度を設定する。

ステップＳ５では、制御装置１３は、図４を参照して説明した射出動作を行う。この射出動作に含まれる増圧工程では、上述のように、基準電圧がサーボバルブ４１に印加され、基準電圧に応じた隙間流れ圧力がシリンダポート５５Ｃに付与される。

ステップＳ６では、制御装置１３は、ステップＳ１で設定した設定鋳造圧力と、ステップＳ３の射出動作における鋳造圧力の実測値とに基づいて、実測値がより設定鋳造圧力に近づくように、基準電圧の補正を行う。

ステップＳ７では、制御装置１３は、ステップＳ１で設定した設定鋳造圧力に対する、ステップＳ５の射出動作における鋳造圧力の実測値の追従性の良否に基づいて、制御開始割合Ｒａを補正する。

ステップＳ８では、制御装置１３は、ステップＳ１で設定した設定鋳造圧力に対する、ステップＳ３の射出動作における鋳造圧力の実測値の追従性の良否に基づいて、増圧工程における流量調整弁２９の開口度の補正を行う。

そして、制御装置１３は、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜Ｓ８を繰り返し実行する。

図６は、ステップＳ２の基準電圧初期設定について説明する図である。

図６において、横軸はサーボバルブ４１に印加される電圧ＣＳを示している。縦軸は、ロッド側室１５ｒ及び前側室１５ｆの圧力ＰＲ、換言すれば、隙間流れ圧力を示している。実線Ｌ１１は、電圧ＣＳと圧力ＰＲとの相関を示している。

図６に示されるような電圧ＣＳと圧力ＰＲと相関を示すマップは、製造者又は作業者により、理論計算や実験などに基づいて予め作成され、制御装置１３は、そのマップのデータを保持している。そして、制御装置１３は、そのデータに基づいて、圧力ＰＲの目標値ＰＲ_０に対応する電圧ＣＳ（基準電圧ＣＳ_０）を特定する。なお、制御装置１３は、マップのデータに代えて、電圧ＣＳと圧力ＰＲとの相関を示す計算式を用いてもよい。

目標値ＰＲ_０は、ステップＳ１で入力された設定鋳造圧力に基づいて制御装置１３により算出される。具体的には、以下のとおりである。

制御装置１３は、入力装置６９に対する操作などにより、予め、上述した（１）式における各種の面積ＡＨｚ、Ａｃ、ＡＲｚ、ＡＲの値を取得し、保持している。また、後側室１５ｇの圧力ＰＨｚは、上述した（２）式より算出可能であり、制御装置１３は、入力装置６９に対する操作などにより、（２）式で用いられるＰ_ＡＣＣ及びＲ_Ｄも予め保持している。

一方、上述した（１）式より、下記の（３）式が得られる。
ＰＲ＝（ＰＨｚ×ＡＨｚ−Ｐｃ×Ａｃ）／（ＡＲｚ＋ＡＲ）（３）
従って、制御装置１３は、ステップＳ１で入力された設定鋳造圧力を（３）式のＰｃに代入することにより、設定鋳造圧力に対応した隙間流れ圧力の目標値ＰＲ_０を取得することができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図５のステップＳ６の基準電圧補正について説明する図である。

図７（ａ）において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は鋳造圧力Ｐｃを示している。実線Ｌ１３は、ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５により検出された鋳造圧力の実測値の時間変化を示している。

制御装置１３は、射出動作（図５のステップＳ５）が終了すると、鋳造圧力の実測値と設定鋳造圧力Ｐ_Ｃ０との偏差ΔＰ_Ｃを算出する。偏差は、例えば、所定の偏差算出期間Ｔａにおける鋳造圧力の実測値と設定鋳造圧力Ｐ_Ｃ０との差の平均値とする。中央値などの平均値以外の代表値が用いられてもよい。偏差算出期間Ｔａの開始時点及び長さは適宜に設定されてよい。例えば、偏差算出期間Ｔａの開始時点は、保圧終了時点ｔ_ｅから、製造者又は作業者により予め設定された時間遡った時点ｔ_ａから開始される。また、偏差算出期間Ｔａの長さは、製造者又は作業者により、ｔ_ｅ−ｔ_ａよりも短い範囲で予め設定される。

次に、制御装置１３は、算出した鋳造圧力の偏差ΔＰ_Ｃを、射出圧力の偏差ΔＰ_ＣＨに変換する。具体的には、以下の式により表わされる計算を実行する。
ΔＰ_ＣＨ＝ΔＰ_Ｃ／Ｒ_ＣＨ
Ｒ_ＣＨ＝ＡＨｚ／Ａｃ
なお、設定鋳造圧力Ｐ_Ｃ０を射出圧力に換算しておき、その換算値と実測射出圧力とから射出圧力の偏差ΔＰ_ＣＨが算出されてもよい。

図７（ｂ）において、横軸は射出圧力の偏差ΔＰ_ＣＨを示し、縦軸は基準電圧補正量ΔＶｋを示している。実線Ｌ１５は、偏差ΔＰ_ＣＨと基準電圧補正量ΔＶｋとの対応関係を示している。

図７（ｂ）に示されるような対応関係を示すマップは、製造者又は作業者により、理論計算や実験などに基づいて予め作成され、制御装置１３は、そのマップのデータを保持している。そして、制御装置１３は、そのデータに基づいて、実測された偏差ΔＰ_ＣＨに対応する補正量ΔＶｋを特定する。なお、制御装置１３は、マップのデータに代えて、偏差ΔＰ_ＣＨと補正量ΔＶｋとを対応付けた計算式を用いてもよい。また、図７（ｂ）では、偏差ΔＰ_ＣＨと補正量ΔＶｋとの関係が線形となっているが、当該関係は２次曲線などにより表わされてもよい。

そして、制御装置１３は、現在の基準電圧ＣＳ_ｎに基づいて、次回の基準電圧ＣＳ_ｎ＋１を以下の（４）式により算出する。
偏差ΔＰ_ＣＨ≧０では、
ＣＳ_ｎ＋１＝ＣＳ_ｎ−Ｋ×ΔＶｋ
偏差ΔＰ_ＣＨ＜０では、
ＣＳ_ｎ＋１＝ＣＳ_ｎ＋Ｋ×ΔＶｋ（４）
ただし、Ｋ×ΔＶｋ≧０である。Ｋは、補正係数であり、製造者や作業者により理論計算や実験などに基づいて予め定められ、制御装置１３に保持されている。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図５のステップＳ７の隙間流れ圧力の制御開始条件補正について説明する図である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は鋳造圧力Ｐｃを示している。点線Ｌ２０は、図５のステップＳ１で設定された設定鋳造圧力及び設定昇圧時間により規定される設定鋳造波形を示し、実線Ｌ２１は、制御開始条件の補正前の実測鋳造波形を示し、一点鎖線Ｌ２２は、制御開始条件の補正後の実測鋳造波形を示している。

図８（ａ）において、制御開始条件の補正前においては、時点ｔ_Ｓ０において、サーボバルブ４１を遮断状態とする制御が開始されている。そして、実線Ｌ２１で示すように、オーバーシュートが生じている。そこで、ステップＳ７では、制御開始時点を、時点ｔ_Ｓ０よりも前の時点ｔ_ｓ１に補正する。これにより、一点鎖線Ｌ２２で示すように、オーバーシュートの発生が抑制される。

図８（ｂ）において、制御開始条件の補正前においては、時点ｔ_Ｓ０において、サーボバルブ４１を遮断状態とする制御が開始されている。そして、実線Ｌ２１で示すように、アンダーシュートが生じている。そこで、ステップＳ７では、制御開始時点を、時点ｔ_Ｓ０よりも後の時点ｔ_ｓ１に補正する。これにより、一点鎖線Ｌ２２で示すように、アンダーシュートの発生が抑制される。

オーバーシュート又はアンダーシュートの発生は、例えば、所定の検出時間Ｔｓにおける実測鋳造圧力の最大値Ｐ_ＣＦｍａｘと設定鋳造圧力との偏差ΔＰ_ＣＦを算出し、その大きさ及び正負に基づいて判別可能である。検出時間Ｔｓの開始時点及び長さは適宜に設定されてよい。例えば、検出時間Ｔｓの開始時点は、隙間流れ圧力の制御開始時点ｔ_Ｓ０とされ、検出時間Ｔｓの長さは、理論計算や実験などに基づいて、隙間流れ圧力の制御開始から実測鋳造圧力が設定鋳造圧力に収束するのに要する時間よりも短い時間とされる。

補正後の制御開始時点ｔ_Ｓ１は、例えば、補正前の制御開始時点ｔ_Ｓ０に対して、偏差ΔＰ_ＣＦの大きさに応じた差で離れた時点に設定される。具体的には、以下のとおりである。

図８（ｃ）において、横軸は、偏差ΔＰ_ＣＦを示し、縦軸は、制御開始条件補正率ΔＲａ（％）を示している。実線Ｌ２５は、偏差ΔＰ_ＣＦと制御開始条件補正率ΔＲａとの対応関係を示している。

図８（ｃ）に示されるような対応関係を示すマップは、製造者又は作業者により、理論計算や実験などに基づいて予め作成され、制御装置１３は、そのマップのデータを保持している。そして、制御装置１３は、そのデータに基づいて、実測された偏差ΔＰ_ＣＦに対応する補正率ΔＲａを特定する。なお、制御装置１３は、マップのデータに代えて、偏差ΔＰ_ＣＦと補正率ΔＲａとを対応付けた計算式を用いてもよい。また、図８（ｃ）では、偏差ΔＰ_ＣＦと補正率ΔＲａとの関係が線形となっているが、当該関係は２次曲線などにより表わされてもよい。

そして、制御装置１３は、現在の制御開始割合Ｒａ_ｎに基づいて、次回の制御開始割合Ｒａ_ｎ＋１を次式により算出する。
ΔＰ_ＣＦ≧０では、
Ｒａ_ｎ＋１＝Ｒａ_ｎ−Ｋｆ×ΔＲａ
ΔＰ_ＣＦ＜０では、
Ｒａ_ｎ＋１＝Ｒａ_ｎ＋Ｋｆ×ΔＲａ
ただし、Ｋｆ×ΔＲａ≧０である。Ｋｆは、補正係数であり、製造者や作業者により理論計算や実験などに基づいて予め定められ、制御装置１３に保持されている。

以上の実施形態によれば、ダイカストマシンＤＣ１の射出装置１は、プランジャ５と、シリンダ装置７と、サーボバルブ４１と、制御装置１３とを有する。サーボバルブ４１は、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の一方とを接続した状態、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の他方とを接続した状態、及び、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の双方とを遮断した状態の間で切り換え可能であり、ロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の双方とを遮断した状態におけるポンプ３１からタンク３３への隙間流れによって生じ、ロッド側室１５ｒに付与される隙間流れ圧力を制御可能である。制御装置１３は、プランジャ５によりキャビティ１０５内の溶湯の圧力を上昇させる増圧工程において、溶湯の圧力が隙間流れ圧力の制御によって所定の設定鋳造圧力になるようにサーボバルブ４１を制御する。

従って、例えば、ヘッド側室１５ｈの圧力が一定であっても、鋳造圧力を任意の値に制御することができる。その結果、例えば、アキュムレータ２１を常に最大の充填圧力で利用することができる。また、特許文献１の技術に比較して、サーボバルブ４１を閉じた後にも鋳造圧力を制御できるという有利な効果が奏される。さらに、サーボバルブ４１を開閉してロッド側室１５ｒの圧力を調整する場合に比較して、ゲインが小さいことから、制御が安定しやすいという有利な効果が奏される。

サーボバルブ４１は、弁スリーブ５１と、弁スリーブ５１内を摺動可能なスプール５３とを有する。弁スリーブ５１には、ロッド側室１５ｒに接続されたシリンダポート５５Ｃと、シリンダポート５５Ｃに対してスプール５３の摺動方向の一方側に位置し、ポンプ３１に接続されたポンプポート５５Ｐと、シリンダポート５５Ｃに対してスプール５３の摺動方向の他方側に位置し、タンク３３に接続されたタンクポート５５Ｔと、が形成されている。スプール５３は、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔ及びポンプポート５５Ｐの双方とを遮断する遮断範囲ＲｇＣと、遮断範囲ＲｇＣに対してスプール５３の摺動方向の一方側に位置し、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとを接続し、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとを遮断するポンプ接続範囲ＲｇＰと、遮断範囲ＲｇＣに対してスプール５３の摺動方向の他方側に位置し、シリンダポート５５Ｃとタンクポート５５Ｔとを接続し、シリンダポート５５Ｃとポンプポート５５Ｐとを遮断するタンク接続範囲ＲｇＴとに亘って移動可能である。そして、スプール５３の遮断範囲ＲｇＣ内における位置制御により隙間流れ圧力が制御される。

従って、サーボバルブ４１は、汎用されているスプール式の３ポート３位置のサーボバルブにより構成することができる。また、スプールの位置と隙間流れ圧力との相関が簡潔であり、制御が容易化される。

射出装置１は、溶湯の圧力を検出可能なセンサ（ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５）を更に備える。制御装置１３は、センサ（７３、７５）により検出される鋳造圧力が設定鋳造圧力に収束するように、複数のショット間において、隙間流れ圧力の大きさのフィードバック制御を行う（ステップＳ６）。従って、金型や溶湯の温度上昇などの鋳造条件の変化に適応して、鋳造圧力を好適に制御することができる。

制御装置１３は、サーボバルブ４１を、ロッド側室１５ｒとタンク３３とを接続した状態からロッド側室１５ｒとタンク３３及びポンプ３１の双方とを遮断した状態へ切り換えて増圧工程における隙間流れ圧力の制御を開始し、センサ（７３、７５）により検出された圧力が設定鋳造圧力に対してオーバーシュートしたときは、その後のショットにおいて、隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをオーバーシュートが生じたショットよりも早める（ステップＳ７）。また、制御装置１３は、センサ（７３、７５）により検出された圧力が設定鋳造圧力に対してアンダーシュートしたときは、その後のショットにおいて、隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをアンダーシュートが生じたショットよりも遅らせる（ステップＳ７）。従って、オーバーシュート及びアンダーシュートの改善が図られる。

射出装置１は、ヘッド側室１５ｈの作動液に作用する増圧ピストン１８の背後のシリンダ室である、増圧工程において作動液が供給される後側室１５ｇへ作動液を供給可能なアキュムレータ２１と、アキュムレータ２１から後側室１５ｇへの作動液の流量を無段階に制御可能な流量調整弁２９とを更に有する。制御装置１３は、増圧工程において、隙間流れ圧力の制御とともに、流量調整弁２９を全開よりも小さい所定の開口度とする制御を行う。従って、アキュムレータ２１の圧力は最大値で用いつつ、オーバーシュート（サージ圧）の発生を抑制することができる。

なお、以上の実施形態において、ダイカストマシンＤＣ１は本発明の成形機の一例であり、溶湯は本発明の成形材料の一例であり、固定金型１０１及び移動金型１０３は本発明の金型の一例であり、射出ピストン１７は本発明のピストンの一例であり、ポンプ３１は本発明の液圧源の一例であり、ヘッド側圧力センサ７３及びロッド側圧力センサ７５は本発明のセンサの一例であり、後側室１５ｇは本発明の増圧用シリンダ室の一例である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の射出装置のハードウェアの構成は、第１の実施形態の射出装置１と同様であり、説明は省略する。第２の実施形態の射出装置は、隙間流れ圧力のフィードバック制御を各ショット内においても行う点が第１の実施形態と相違する。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２の実施形態に係る射出装置の各ショット内のフィードバック制御を説明する図である。図９（ａ）において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は鋳造圧力Ｐｃを示し、実線Ｌ３１は、実測された鋳造圧力の時間変化を示している。この図に示されるように、第２の実施形態では、制御装置１３は、各ショット内において、所定の時間刻みΔｔ毎に偏差ΔＰｃを算出する。図９では、時点ｔ１〜時点ｔ３において、偏差ΔＰｃが算出されている様子を例示している。

そして、制御装置１３は、算出された偏差ΔＰｃに基づいて、偏差ΔＰｃが縮小されるように、電圧ＣＳのフィードバック制御を行う。制御は、比例制御やＰＩＤ制御など適宜な制御方式が用いられてよく、また、第１の実施形態における複数のショット間におけるフィードバック制御と同様に、偏差ΔＰｃと補正量とを対応付けたマップが用いられてもよい。

図９（ｂ）において、横軸は時間ｔを示し、縦軸はサーボバルブ４１に印加される電圧ＣＳを示している。実線Ｌ３３は、サーボバルブ４１に実際に印加された電圧を示している。図９（ｂ）では、時点ｔ１〜ｔ２においては、時点ｔ１の偏差ΔＰｃに基づいて電圧ＣＳが補正され、時点ｔ２〜ｔ３においては、時点ｔ２の偏差ΔＰｃに基づいて電圧ＣＳが補正され、時点ｔ３〜ｔ４においては、時点ｔ３の偏差ΔＰｃに基づいて電圧ＣＳが補正されている場合を例示している。

また、第２の実施形態では、２ショット目以降の基準電圧ＣＳ_０は、前回のショットの基準電圧を補正して得るのではなく、前回のショットにおいて実際に印加された電圧ＣＳの平均値を補正して得られる点が第１の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。

図１０は、第２の実施形態に係る射出装置の複数のショット間のフィードバック制御を説明する図である。図１０において、横軸は時間ｔを示し、縦軸はサーボバルブ４１に印加される電圧ＣＳ又は鋳造圧力Ｐｃを示し、実線Ｌ３５は、実際にサーボバルブ４１に印加された電圧ＣＳの時間変化を示し、実線Ｌ３７は、実測された鋳造圧力Ｐｃの時間変化を示し、点線Ｌ３９は、設定鋳造波形を示している。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、制御装置１３は、ショット間の偏差ΔＰｃとして、所定の偏差算出期間Ｔａにおける鋳造圧力Ｐｃの実測値と設定鋳造圧力Ｐ_Ｃ０との差の平均値を算出し、その偏差ΔＰｃに基づいて、基準電圧補正量ΔＶｋを算出する。

また、制御装置１３は、偏差算出期間Ｔａにおいて、実際にサーボバルブ４１に印加された電圧ＣＳの平均値も算出する。実際に印加された電圧ＣＳは、例えば、印加する電圧ＣＳを決定したときのログ又は不図示の電圧計から得られる。そして、制御装置１３は、電圧ＣＳの平均値を第１の実施形態で示した（４）式のＣＳ_ｎとし、次回の基準電圧ＣＳ_ｎ＋１を算出する。

以上の実施形態によれば、ショット内においても隙間流れ圧力の大きさのフィードバック制御が行われることから、より正確に実測鋳造圧力を設定鋳造圧力に収束させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の射出装置のハードウェアの構成は、第１の実施形態の射出装置１と同様であり、説明は省略する。また、第３の実施形態の射出装置は、第２の実施形態の射出装置と同様に、隙間流れ圧力のフィードバック制御を各ショット内においても行う。ただし、第３の実施形態の射出装置は、一定時間、第１の実施形態と同様に基準電圧のみによる隙間流れ圧力の制御を行う点が第２の実施形態と相違する。

図１１は、第３の実施形態に係る射出装置のフィードバック制御を説明する図である。図１１において、横軸は時間ｔを示し、縦軸はサーボバルブ４１に印加される電圧ＣＳ又は鋳造圧力Ｐｃを示し、実線Ｌ４１は、サーボバルブ４１に印加された電圧ＣＳの時間変化を示し、実線Ｌ４３は、設定鋳造圧力又は実測された鋳造圧力の時間変化を示している。

制御装置１３は、隙間流れ圧力の制御開始時点ｔｓ_４が到来すると、所定の基準電圧出力時間Ｔｃｓの間、第１の実施形態と同様に、予め設定された基準電圧ＣＳ_０がサーボバルブ４１に印加されるように制御信号を出力し、隙間流れ圧力を一定とする。そして、基準電圧出力時間Ｔｃｓが経過した後は、第２の実施形態と同様に、所定の時間刻み毎の偏差に基づくフィードバック制御を行う。なお、基準電圧出力時間Ｔｃｓは、製造者及び作業者が適宜に設定してよい。

第３の実施形態によれば、鋳造圧力若しくは隙間流れ圧力の制御の過渡期においては、制御の安定化が図られ、制御が安定した後は、フィードバック制御による制御の精度向上が図られる。

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、例えば、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。

シリンダ装置は、増圧式のものに限定されない。増圧シリンダ部（１５ｂ）及び増圧ピストン（１８）を有さない、いわゆる単動式のものであってもよい。また、シリンダ装置は、増圧式の場合において、射出シリンダ部と増圧シリンダ部とが分離したものであってもよい。

なお、シリンダ装置が単動式の場合においては、増圧工程及び保圧工程時において、アキュムレータからの作動液はヘッド側室（１５ｈ）に供給される。流量調整弁は、アキュムレータとヘッド側室との間に設けられ、高速射出の完了後から増圧工程の開始までの間に、高速射出時よりも開口度が小さくされる。

また、シリンダ装置が増圧式の場合において、前側室（１５ｆ）は、ロッド側室（１５ｒ）とは別個にタンクに接続され、増圧工程及び保圧工程においてタンク圧とされてもよい。

隙間流れを生じさせる液圧源は、ポンプに限定されない。例えば、液圧源は、ピストンが電動機により駆動される作動液供給用のシリンダ装置であってもよい。

隙間流れが生じるサーボバルブは、スプール式のものに限定されない。例えば、スライド式の弁であってもよい。スライド式の弁は、スプール式と同様に、摺動板がタンクポート及びポンプポートを塞いだ状態でこれらのポートに対してスライドすることにより、隙間流れ圧力を制御できる。また、サーボバルブは、３ポート３位置の切換弁に限定されない。例えば、サーボバルブは、４ポート以上のものであってもよい。また、サーボバルブの駆動方式は、電気−液圧式に限定されず、例えば、電気式又は液圧式であってもよい。

隙間流れが生じるサーボバルブは、射出時におけるロッド側室からの作動液の排出、又は、プランジャの後退時におけるロッド側室への作動液の供給に寄与するものでなくてもよい。例えば、ロッド側室の作動液は、ランアラウンド回路によりヘッド側室に排出されてもよい。

隙間流れ圧力は、各ショット内において一定の値に制御され、且つ、複数のショット間で同一の大きさに制御されてもよい。この場合であっても、設定圧力が変更されたときに隙間流れ圧力が変化すれば、隙間流れ圧力の制御によって設定圧力が得られるようにサーボバルブが制御されていると特定することができる。

隙間流れ圧力の大きさが複数のショット間においてフィードバック制御される場合、直前の１ショットの偏差だけでなく、直前の少数のショットの偏差の平均値等に基づいてフィードバック制御が行われてもよい。同様に、隙間流れ圧力の大きさが各ショット内においてフィードバック制御される場合、直前の１時点の偏差だけでなく、直前の少数の時点の偏差の平均値等に基づいてフィードバック制御が行われてもよい。隙間流れ圧力の制御開始タイミングの補正についても、直前の１ショットの偏差だけでなく、直前の少数のショットの偏差の平均値等に基づいて補正が行われてもよい。このような平均値に基づくフィードバックでは、突発的な外乱に対する過剰な応答が抑制される。

成形材料の圧力を検出するセンサは、ロッド側室の圧力とヘッド側室の圧力とを算出するものに限定されない。例えば、センサは、キャビティ内に露出して成形材料の圧力を直接検出するものであってもよい。

アキュムレータや流量調整弁は本発明の必須要件ではない。例えば、ピストンが電動機により駆動される作動液供給用のシリンダ装置により、射出用のシリンダ装置に作動液が供給され、射出や増圧が行われてもよい。

１…射出装置、５…プランジャ、７…シリンダ装置、１５…シリンダチューブ、１５ｈ…ヘッド側室、１７…射出ピストン（ピストン）、１９…ピストンロッド、４１…サーボバルブ、１０１…固定金型（金型）、１０３…移動金型（金型）、１０５…キャビティ。

Claims

金型のキャビティに成形材料を押し出すプランジャと、
前記プランジャに連結されたピストンロッド、当該ピストンロッドに固定されたピストン、及び、当該ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブを有し、前記シリンダチューブの内部が前記ピストンにより前記ピストンロッド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たシリンダ装置と、
前記ロッド側室とタンク及び液圧源の一方とを接続した状態、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の他方とを接続した状態、及び、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態の間で切り換え可能であり、前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態における前記液圧源から前記タンクへの隙間流れによって生じ、前記ロッド側室に付与される隙間流れ圧力を制御可能なサーボバルブと、
前記プランジャにより前記キャビティ内の成形材料の圧力を上昇させる増圧工程において、前記成形材料の圧力が前記隙間流れ圧力の制御によって所定の設定圧力になるように前記サーボバルブを制御する制御装置と、
を有する成形機の射出装置。
前記サーボバルブは、
弁スリーブと、
弁スリーブ内を摺動可能なスプールと、
を有し、
前記弁スリーブには、
前記ロッド側室に接続されたシリンダポートと、
前記シリンダポートに対して前記スプールの摺動方向の一方側に位置し、前記液圧源に接続された液圧源ポートと、
前記シリンダポートに対して前記スプールの摺動方向の他方側に位置し、前記タンクに接続されたタンクポートと、
が形成され、
前記スプールは、
前記シリンダポートと前記タンクポート及び前記液圧源ポートの双方とを遮断する遮断範囲と、
前記遮断範囲に対して前記摺動方向の前記一方側に位置し、前記シリンダポートと前記液圧源ポートとを接続し、前記シリンダポートと前記タンクポートとを遮断する液圧源接続範囲と、
前記遮断範囲に対して前記摺動方向の前記他方側に位置し、前記シリンダポートと前記タンクポートとを接続し、前記シリンダポートと前記液圧源ポートとを遮断するタンク接続範囲と、
に亘って移動可能であり、
前記スプールの前記遮断範囲内における位置制御により前記隙間流れ圧力が制御される
請求項１に記載の成形機の射出装置。
前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、
前記制御装置は、前記センサにより検出される圧力が前記設定圧力に収束するように、各ショット内及び複数のショット間の少なくとも一方において、前記隙間流れ圧力の大きさをフィードバック制御する
請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
前記制御装置は、各ショット内において、前記隙間流れ圧力の制御の開始時点から所定期間は、前記隙間流れ圧力が一定となる制御信号を出力し、その後、前記隙間流れ圧力の大きさをフィードバック制御する
請求項３に記載の成形機の射出装置。
前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、
前記制御装置は、前記サーボバルブを、前記ロッド側室と前記タンクとを接続した状態から前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態へ切り換えて前記増圧工程における前記隙間流れ圧力の制御を開始し、前記センサにより検出された圧力が前記設定圧力に対してオーバーシュートしたときは、その後のショットにおいて、前記隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをオーバーシュートが生じたショットよりも早める
請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
前記成形材料の圧力を検出可能なセンサを更に備え、
前記制御装置は、前記サーボバルブを、前記ロッド側室と前記タンクとを接続した状態から前記ロッド側室と前記タンク及び前記液圧源の双方とを遮断した状態へ切り換えて前記増圧工程における前記隙間流れ圧力の制御を開始し、前記センサにより検出された圧力が前記設定圧力に対してアンダーシュートしたときは、その後のショットにおいて、前記隙間流れ圧力の制御を開始するタイミングをアンダーシュートが生じたショットよりも遅らせる
請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
前記ヘッド側室又は前記ヘッド側室の作動液に作用する増圧ピストンの背後のシリンダ室である、前記増圧工程において作動液が供給される増圧用シリンダ室へ作動液を供給可能なアキュムレータと、
前記アキュムレータから前記増圧用シリンダ室への作動液の流量を無段階に制御可能な流量調整弁と、
を更に有し、
前記制御装置は、前記増圧工程において、前記隙間流れ圧力の制御とともに、前記流量調整弁を全開よりも小さい所定の開口度とする制御を行う
請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。