JP2013018011A - 成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ装置と他の駆動装置とによって好適に射出を行うことができる成形機の射出装置を提供する。
【解決手段】射出装置１は、キャビティ１０５に溶湯を押し出すプランジャ５と、プランジャ５と連結された射出シリンダ装置７と、変換シリンダ装置２９と、射出ヘッド側室２１ｈと変換ヘッド側室３３ｈとを連通するヘッド側連通路５１と、変換ピストン３５により変換ヘッド側室３３ｈの作動液を射出ヘッド側室２１ｈへ押し出す方向へ変換ロッド３７を駆動可能な駆動装置３１と、射出ヘッド側室２１ｈに作動液を供給可能なアキュムレータ１１と、射出ヘッド側室２１ｈから変換ヘッド側室３３ｈへの作動液の流れを禁止可能なヘッド側逆止弁５５とを有している。
【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。

成形材料を押し出すプランジャを液圧機器と他の駆動機器（例えば電動機）との組み合わせにより駆動する、いわゆるハイブリッド式の射出装置が知られている。

例えば、特許文献１では、プランジャに連結された油圧シリンダと、当該油圧シリンダと並列に配置されてプランジャに連結されたボールねじ機構と、当該ボールねじ機構を駆動する電動機とを有する射出装置が開示されている。当該射出装置では、電動機（ボールねじ機構）の駆動力によって射出が行われ、油圧シリンダの駆動力によって増圧が行われる。

また、例えば、特許文献２では、プランジャに連結された射出シリンダと、当該射出シリンダの後方に連通するブースタと、射出シリンダに作動液を供給可能なアキュムレータとを有する射出装置が開示されている。ブースタは、油圧シリンダにより構成され、電動機及びボールねじ機構によってピストンが駆動されることにより作動液を射出シリンダに供給する。当該射出装置では、ブースタから射出シリンダへの作動液の供給により低速射出が行われ、ブースタ及びアキュムレータの双方から射出シリンダへの作動液の供給により高速射出が行われ、ブースタから射出シリンダへの作動液の供給により増圧が行われる。

特開２００６−０００８８７号公報 特開２００８−１５５２８０号公報

従来のハイブリッド式の射出装置は、種々の不都合を生じている。

例えば、特許文献１の技術では、油圧シリンダの駆動力によってプランジャを駆動するときにおいても、ボールねじ機構はプランジャに追従しなければならない。その結果、ボールねじ機構はプランジャと同等のストロークが必要とされ、大型化する。また、射出速度がボールねじ機構の限界速度に制限される。

また、例えば、特許文献２の技術では、低速射出から増圧までブースタが使用されることから、やはりボールねじ機構のストロークが大きくなる。また、増圧においてもブースタが使用されることから、電動機は大きな駆動力を発揮可能なものでなければならず、電動機が大型化し、コストも増大する。

従って、シリンダ装置と他の駆動装置とによって好適に射出を行うことができる新たな射出装置が提供されることが望まれる。

本発明の一態様に係る成形機の射出装置は、キャビティに成形材料を押し出すプランジャと、前記プランジャと連結された射出ロッド、当該射出ロッドに固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを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ロッド側の射出ロッド側室及びその反対側の射出ヘッド側室に区画された射出シリンダ装置と、変換ロッド、当該変換ロッドに固定された変換ピストン、及び、当該変換ピストンを収容する変換シリンダチューブを有し、前記変換シリンダチューブ内において前記変換ピストンに対して前記変換ロッドとは反対側に変換ヘッド側室が形成された変換シリンダ装置と、前記射出ヘッド側室と前記変換ヘッド側室とを連通するヘッド側連通路と、前記変換ピストンにより前記変換ヘッド側室の作動液を前記射出ヘッド側室へ押し出す方向へ前記変換ロッドを駆動可能な駆動装置と、前記射出ヘッド側室に作動液を供給可能なアキュムレータと、前記射出ヘッド側室から前記変換ヘッド側室への作動液の流れを禁止可能な制御弁と、を有する。

好適には、前記変換シリンダチューブ内において前記変換ピストンに対して前記変換ロッド側に変換ロッド側室が形成されており、前記射出ロッド側室と前記変換ロッド側室とを連通するロッド側連通路が設けられている。

好適には、記変換ピストンの直径と前記射出ピストンの直径との比と、前記変換ロッドの直径と前記射出ロッドの直径との比とが等しい。

好適には、前記変換ピストンと前記射出ピストンとは直径が等しく、前記変換ロッドと前記射出ロッドとは直径が等しい。

好適には、前記変換ピストンの直径は前記射出ピストンの直径よりも大きい。

好適には、前記駆動装置は、回転式の電動機と、電動機の回転を並進運動に変換して前記変換ロッドに伝達する伝達機構と、を有する。

好適には、前記アキュムレータから前記射出ヘッド側室への作動液の流れを制御する液圧回路と、前記駆動装置によって前記変換ピストンを前記変換ヘッド側室側へ移動させて前記変換ヘッド側室から前記射出ヘッド側室へ作動液を供給することによって低速射出を行い、前記アキュムレータから前記射出ヘッド側室へ作動液を供給することによって高速射出を行うように前記駆動装置及び前記液圧回路を制御する制御装置と、を更に有する。

本発明によれば、シリンダ装置と他の駆動装置とによって好適に射出を行うことができる。

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要部の構成を示す模式図。 図１の射出装置の動作を説明する図。 変形例に係る低速射出機構を示す図。

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に連通するスリーブ３と、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を駆動する射出シリンダ装置７とを有している。

また、射出装置１は、主として低速射出において射出シリンダ装置７に作動液を供給するための低速射出機構９を有するとともに、他の工程（高速射出等）において射出シリンダ装置７に作動液を供給するためのアキュムレータ１１、タンク１２及びポンプ１３を有している。さらに、射出装置１は、これら液圧源から射出シリンダ装置７への作動液の流れを制御するために、液圧回路１５及び制御装置１７を有している。

以下、概ね、上記の列挙順に詳細を説明する。

（スリーブ、プランジャ及び射出シリンダ装置）
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、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。

スリーブ３に形成された給湯口３ａから溶湯がスリーブ３内に供給された状態で、プランジャチップ５ａがスリーブ３内をキャビティ１０５に向かって摺動する（前進する）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、例えば、単動式のシリンダ装置により構成されており、射出シリンダチューブ２１と、射出シリンダチューブ２１の内部を摺動可能な射出ピストン２３と、射出ピストン２３に固定され、射出シリンダチューブ２１から延び出る射出ロッド２５とを有している。

射出シリンダチューブ２１は、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。射出シリンダチューブ２１の内部は、射出ピストン２３により、射出ロッド２５が延び出る側の射出ロッド側室２１ｒと、その反対側の射出ヘッド側室２１ｈとに区画されている。

射出ヘッド側室２１ｈに作動液が供給されることにより、射出ピストン２３は前進（プランジャ５側へ移動）し、射出ロッド側室２１ｒに作動液が供給されることにより、射出ピストン２３は後退する。

射出シリンダ装置７は、プランジャ５に対して同軸に配置され、射出ロッド２５は、プランジャ５に継手２７を介して連結され、射出シリンダチューブ２１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２３の射出シリンダチューブ２１に対する移動により、プランジャ５はスリーブ３内を前進又は後退する。

（低速射出機構）
低速射出機構９は、作動液を送出可能な変換シリンダ装置２９と、変換シリンダ装置２９を駆動する駆動装置３１とを有している。また、低速射出機構９は、液圧回路１５のうち、変換シリンダ装置２９と射出シリンダ装置７とを連通する部分を含んでいる。

変換シリンダ装置２９は、変換シリンダチューブ３３と、変換シリンダチューブ３３の内部を摺動可能な変換ピストン３５と、変換ピストン３５に固定され、変換シリンダチューブ３３から延び出る変換ロッド３７とを有している。

変換シリンダチューブ３３は、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。変換シリンダチューブ３３の内部は、変換ピストン３５により、変換ロッド３７が延び出る側の変換ロッド側室３３ｒと、その反対側の変換ヘッド側室３３ｈとに区画されている。

変換ピストン３５（変換シリンダチューブ３３）の直径は、例えば、射出ピストン２３（射出シリンダチューブ２１）の直径と同一のＤ_０である。また、変換ロッド３７の直径は、例えば、射出ロッド２５の直径と同一のｄ_０である。一方、変換シリンダチューブ３３の長さは、射出シリンダチューブ２１の長さよりも短い。

変換シリンダ装置２９は、変換ピストン３５が変換ヘッド側室３３ｈ側へ駆動されることにより、変換ヘッド側室３３ｈから射出ヘッド側室２１ｈに作動液を供給可能であり、変換ピストン３５が変換ロッド側室３３ｒ側へ駆動されることにより、変換ロッド側室３３ｒから射出ロッド側室２１ｒに作動液を供給可能である。

駆動装置３１は、低速用電動機３９と、低速用電動機３９の駆動力を変換ロッド３７に伝達する伝達機構４１とを有している。

低速用電動機３９は、例えば、回転式の電動機であり、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、界磁及び電機子の他方を構成し、ステータに対して回転可能なロータとを有している。なお、低速用電動機３９は、直流モータでも交流モータでもよい。また、低速用電動機３９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。

低速用電動機３９は、例えば、サーボモータとして構成されており、低速用電動機３９の回転を検出するエンコーダ４３と、低速用電動機３９に電力を供給するサーボドライバ４５と共にサーボ機構を構成している。

低速用電動機３９は、ブレーキ付きの電動機であることが好ましい。例えば、特に図示しないが、低速用電動機３９は、ロータと共にステータに対して回転するディスクと、ステータに対して回転不可能なディスクと、これら２枚のディスクを当接させるばね力を生じるばねと、ばね力に抗して２枚のディスクを離間させることが可能なアーマチュアとを有している。

なお、後述する動作の説明において、低速用電動機３９が停止しているとき、低速用電動機３９は、トルクフリーの状態とされてもよいし、一定位置に停止するように位置制御されてもよいし、ブレーキが使用されてもよい。射出装置の具体的な構成及び低速用電動機３９が停止される状況に応じて適切な停止方法が選択されてよい。

伝達機構４１は、低速用電動機３９の回転を並進運動に変換してプランジャ５に伝達する。伝達機構４１は、例えば、ねじ機構により構成され、低速用電動機３９により回転駆動されるナット４７と、ナット４７が螺合されるねじ軸４９とを有している。

ナット４７は、例えば、低速用電動機３９と一体的に構成されており、低速用電動機３９の内部において、低速用電動機３９の不図示のロータに対して同心状に配置されるとともに、当該ロータに固定されている。そして、ナット４７は、軸方向の移動が規制されている。

ねじ軸４９は、変換ロッド３７に対して同軸に固定されている。なお、ねじ軸４９及び変換ロッド３７は、一体的に形成されていてもよい。ねじ軸４９は、その軸方向への移動が許容されている一方で、キー溝等の不図示の回り止め機構により軸回りの回転が規制されている。

そして、ナット４７が低速用電動機３９により回転駆動されると、ねじ軸４９が軸方向へ移動する。これにより、変換ピストン３５が変換シリンダチューブ３３内を摺動し、変換ヘッド側室３３ｈ若しくは変換ロッド側室３３ｒから作動液が押し出される。

なお、ねじ軸４９の長さ（伝達機構４１のストローク）は、変換シリンダ装置２９のストロークと同等の大きさを有すれば十分であり、射出シリンダ装置７のストロークよりも短い。

液圧回路１５の低速射出機構９に含まれる部分は、変換ヘッド側室３３ｈと射出ヘッド側室２１ｈとを連通するヘッド側連通路５１と、変換ロッド側室３３ｒと射出ロッド側室２１ｒとを連通するロッド側連通路５３とを有している。これらの流路は、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。

また、液圧回路１５の低速射出機構９に含まれる部分は、ヘッド側連通路５１に設けられたヘッド側逆止弁５５と、ロッド側連通路５３に設けられたロッド側逆止弁５７とを有している。

ヘッド側逆止弁５５及びロッド側逆止弁５７は、例えば、パイロット圧力が導入されて制御されるものである。パイロット圧力としては、例えば、不図示の液圧回路を介してアキュムレータ１１の圧力が利用される。

ヘッド側逆止弁５５は、パイロット圧力が導入されていないときは、変換ヘッド側室３３ｈ側から射出ヘッド側室２１ｈ側への作動液の流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する。また、ヘッド側逆止弁５５は、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを許容する（開かれる）。

ロッド側逆止弁５７は、パイロット圧力が導入されていないときは、変換ロッド側室３３ｒ側から射出ロッド側室２１ｒ側への作動液の流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する。また、ロッド側逆止弁５７は、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを許容する（開かれる）。

（高速射出等に係る液圧源及び液圧回路）
アキュムレータ１１は、重量式、ばね式、気体圧式（空気圧式含む）、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１１は、気体圧式、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１１内に保持されている気体（例えば空気若しくは窒素）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。

タンク１２は、例えば、開放タンクであり、大気圧下で作動液を保持している。タンク１２は、射出シリンダ装置７から排出される作動液を受け入れ、また、ポンプ１３を介して射出シリンダ装置７及びアキュムレータ１１に作動液を供給する。

ポンプ１３は、歯車ポンプやベーンポンプ等のロータの回転により作動液を吐出するロータリポンプであってもよいし、アキシャル型のプランジャポンプやラジアル式のプランジャポンプ等のピストンの往復により作動液を吐出するプランジャポンプであってもよい。また、ポンプ１３は、ロータやピストンの１周期の運動における吐出量が、固定された定容量ポンプであってもよいし、可変とされた可変容量ポンプであってもよい。ポンプ１３は、１方向に作動液を吐出できれば十分であるが、双方向（２方向）ポンプと構造が同一であってもよい。

ポンプ１３は、ポンプ用電動機５９によって駆動される。ポンプ用電動機５９は、直流モータでも交流モータでもよい。また、ポンプ用電動機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。ポンプ用電動機５９は、例えば、サーボモータとして構成されており、ポンプ用電動機５９の回転を検出するエンコーダ６１と、ポンプ用電動機５９に電力を供給するサーボドライバ（サーボアンプ）６３と共にサーボ機構を構成している。

なお、後述する動作の説明において、ポンプ用電動機５９が停止しているとき、ポンプ用電動機５９は、トルクフリーの状態とされてもよいし、一定位置に停止するように位置制御されてもよいし、ブレーキが使用されてもよい。射出装置の具体的な構成及びポンプ用電動機５９が停止される状況に応じて適切な停止方法が選択されてよい。

液圧回路１５は、射出シリンダ装置７、タンク１２、ポンプ１３及びアキュムレータ１１を互いに接続する複数の流路、及び、当該複数の流路における作動液の流れを制御する複数の弁を有している。複数の流路は、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。液圧回路１５は、具体的には、例えば、以下に述べる流路及び弁を有している。

液圧回路１５は、アキュムレータ１１と射出ヘッド側室２１ｈとを接続する第１流路６５と、射出ロッド側室２１ｒとタンク１２とを接続する第２流路６７と、射出ロッド側室２１ｒと射出ヘッド側室２１ｈとを接続する第３流路６９とを有している。なお、第１流路６５及び第３流路６９は、射出ヘッド側室２１ｈ側の一部が互いに共用され、第２流路６７及び第３流路６９は、射出ロッド側室２１ｒ側の一部が互いに共用されている。ただし、これらは共用されていなくてもよい。

射出装置１は、アキュムレータ１１から第１流路６５を介して射出ヘッド側室２１ｈへ作動液を供給して射出ピストン２３を前進させることが可能である。また、射出装置１は、射出ピストン２３の前進に伴って射出ロッド側室２１ｒから押し出される作動液を第２流路６７を介してタンク１２に排出することが可能である。換言すれば、射出装置１は、射出ロッド側室２１ｒの圧抜きが可能である。また、射出装置１は、射出ピストン２３の前進に伴って射出ロッド側室２１ｒから押し出される作動液を第３流路６９を介して射出ヘッド側室２１ｈに還流させることも可能である。すなわち、第３流路６９はランアラウンド回路を構成している。

液圧回路１５は、ポンプ１３の吐出口とアキュムレータ１１とを接続する第４流路７１と、ポンプ１３の吐出口と射出ヘッド側室２１ｈとを接続する第５流路７３とを有している。なお、第４流路７１のアキュムレータ１１側の一部は第１流路６５のアキュムレータ１１側の一部と共用され、第５流路７３の射出ヘッド側室２１ｈ側の一部は第３流路６９の射出ヘッド側室２１ｈ側の一部と共用され、第４流路７１及び第５流路７３のポンプ１３側の一部は互いに共用されている。ただし、これらは共用されていなくてもよい。

射出装置１は、ポンプ１３から第４流路７１を介してアキュムレータ１１に作動液を供給することにより、アキュムレータ１１を蓄圧することが可能である。また、射出装置１は、ポンプ１３から射出ヘッド側室２１ｈに作動液を供給することにより、射出ピストン２３を前進させることが可能である。

液圧回路１５は、第２流路６７及び第３流路６９の射出ロッド側室２１ｒ側の共用部分に設けられたサーボバルブ７５を有している。サーボバルブ７５は、入力された電圧に応じた開口度で開くことにより、流量を無段階で調整可能である。また、サーボバルブ７５は、開口度に応じた信号を出力可能であり、その信号に基づいてフィードバック制御がなされることによりサーボ機構を構成する。サーボバルブ７５は、例えば、圧力補償付の流量制御弁により構成されている。サーボバルブ７５は、射出ロッド側室２１ｒから排出される作動液の流量を制御して射出シリンダ装置７の動作（速度）を制御可能であり、いわゆるメータアウト回路を構成している。

液圧回路１５は、第１逆止弁ＶＬＡ〜第４逆止弁ＶＬＤを有している。これらは、例えば、パイロット圧力が導入されて制御されるものである。パイロット圧力としては、例えば、不図示の液圧回路を介してアキュムレータ１１の圧力が利用される。第１逆止弁ＶＬＡ〜第４逆止弁ＶＬＤの配置及び機能は、具体的には以下のとおりである。

第１逆止弁ＶＬＡは、第１流路６５に設けられている。第１逆止弁ＶＬＡは、パイロット圧力が導入されていないときは、アキュムレータ１１側から射出ヘッド側室２１ｈ側への作動液の流れを禁止し、その反対方向の流れを許容する。また、第１逆止弁ＶＬＡは、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを許容する（開かれる）。

第２逆止弁ＶＬＢは、第２流路６７に設けられている。第２逆止弁ＶＬＢは、パイロット圧力が導入されていないときは、射出ロッド側室２１ｒ側からタンク１２側への作動液の流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する。また、第２逆止弁ＶＬＢは、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを禁止する（閉じられる）。

第３逆止弁ＶＬＣは、第３流路６９に設けられている。第３逆止弁ＶＬＣは、パイロット圧力が導入されていないときは、射出ロッド側室２１ｒ側から射出ヘッド側室２１ｈ側への作動液の流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する。また、第３逆止弁ＶＬＣは、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを禁止する（閉じられる）。

第４逆止弁ＶＬＤは、第４流路７１に設けられている。第４逆止弁ＶＬＤは、パイロット圧力が導入されていないときは、ポンプ１３側からアキュムレータ１１側への作動液の流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する。また、第４逆止弁ＶＬＤは、パイロット圧力が導入されているときは、双方の流れを禁止する（閉じられる）。

上記の他、液圧回路１５は、ポンプ１３の作動液を中子用のシリンダ装置等の適宜な装置に送出するための流路及び制御弁を有していてもよい。

（制御系）
制御装置１７は、例えば、ＣＰＵ７７、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ７９、入力回路８１、及び、出力回路８３を含んで構成されている。ＣＰＵ７７は、メモリ７９に記憶されたプログラムを実行し、入力回路８１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８３を介して出力する。

入力回路８１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８５、エンコーダ４３及び６１、射出ロッド２５の位置を検出する射出位置センサ８９、変換ロッド３７の位置を検出する変換位置センサ９１、サーボバルブ７５、射出ヘッド側室２１ｈの圧力を検出するヘッド圧力センサ９３、射出ロッド側室２１ｒの圧力を検出するロッド圧力センサ９５、及び、アキュムレータ１１の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサ９７である。

出力回路８３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８７、サーボドライバ４５及び６３、サーボバルブ７５、及び、各種の弁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。

射出位置センサ８９は、射出シリンダチューブ２１に対する射出ロッド２５の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。射出位置センサ８９は、例えば、射出ロッド２５に固定され若しくは形成され、射出ロッド２５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、射出位置センサ８９、又は、制御装置１７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。

変換位置センサ９１は、変換シリンダチューブ３３に対する変換ロッド３７の位置を検出するものであり、その構成は射出位置センサ８９と同様であるので詳細は省略する。

ヘッド圧力センサ９３及びロッド圧力センサ９５は、射出ヘッド側室２１ｈ及び射出ロッド側室２１ｒの圧力を検出することにより、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。また、アキュムレータ圧力センサ９７は、アキュムレータ１１の充填完了などの判定に利用される。

（射出装置の動作）
図２は、射出装置１の動作を説明する図である。図２において、横軸は時間を示している。また、実線Ｌｖは射出速度の変化を示し、実線Ｌｐは射出圧力の変化を示している。実線Ｌｖ及びＬｐが描かれたグラフにおいて、縦軸は射出速度及び射出圧力の大きさを示している。また、当該グラフの下方においては、プランジャ５、低速用電動機３９、サーボバルブ７５、ポンプ用電動機５９及びアキュムレータ１１の動作を示している。なお、サーボバルブ７５のＯＮ／ＯＦＦは、開口度が制御されている状態／開口度が制御されずに開かれている若しくは閉じられている状態を示している。

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５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５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５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：ｔ０〜ｔ１）
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。具体的には、まず、射出ピストン２３は射出ヘッド側室２１ｈ側の所定位置（初期位置）に位置し、変換ピストン３５は変換ロッド側室３３ｒ側の所定位置（初期位置）に位置している。これらの初期位置は、ピストンの可動範囲内の適宜な位置とされてよいが、ピストンの可動限界とされていることが好ましい。

また、射出装置１において、低速用電動機３９及びポンプ用電動機５９は停止している。アキュムレータ１１は蓄圧が完了している。サーボバルブ７５、ヘッド側逆止弁５５、ロッド側逆止弁５７及び第１逆止弁ＶＬＡ〜第４逆止弁ＶＬＤは、アキュムレータ１１からの作動液の放出が禁止されている限り適宜な状態とされてよいが、例えば、サーボバルブ７５は閉じられ、ヘッド側逆止弁５５、ロッド側逆止弁５７及び第１逆止弁ＶＬＡはパイロット圧力（開くためのもの）が導入されておらず、第２逆止弁ＶＬＢ〜第４逆止弁ＶＬＤはパイロット圧力（閉じるためのもの）が導入されている。

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１７は、変換ピストン３５を変換ヘッド側室３３ｈ側へ移動させる方向に低速用電動機３９を駆動する（正転させる）。これにより、変換ヘッド側室３３ｈから射出ヘッド側室２１ｈに作動液が供給され、射出ピストン２３及びプランジャ５が前進する。すなわち、駆動装置３１の駆動力によって低速射出が行われる。

このとき、ロッド側逆止弁５７は、パイロット圧力が導入されて開かれる。従って、射出ピストン２３の前進に伴って射出ロッド側室２１ｒから排出される作動液は、変換ピストン３５の移動に伴って容積が拡大する変換ロッド側室３３ｒに供給される。ここで、変換ピストン３５と射出ピストン２３とは直径（Ｄ_０）が等しく、且つ、変換ロッド３７と射出ロッド２５とは直径（ｄ_０）が等しいから、変換シリンダ装置２９と射出シリンダ装置７との間においては、過不足なく、作動液の供給及び受給が行われる。

プランジャ５の速度は、低速用電動機３９の回転数の調整により制御される。具体的には、制御装置１７は、変換位置センサ９１（射出位置センサ８９でもよい）により検出されるプランジャ５の速度に基づいて、低速用電動機３９の回転数をフィードバック制御する。

なお、図２では、低速射出速度が一定の場合を例示しているが、低速射出速度は適宜に変速されてよい。このとき、低速用電動機３９のブレーキを利用して、減速制御が行われてもよい。

（高速射出：ｔ１〜ｔ２）
制御装置１７は、変換位置センサ９１（射出位置センサ８９でもよい）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、ロッド側逆止弁５７へのパイロット圧力の導入を停止するとともに低速用電動機３９を停止する。また、制御装置１７は、第１逆止弁ＶＬＡに開くパイロット圧力を導入し、第３逆止弁ＶＬＣへの閉じるパイロット圧力の導入を停止し、サーボバルブ７５を適宜な開度に調整する。

第１逆止弁ＶＬＡが開かれることにより、アキュムレータ１１から第１逆止弁ＶＬＡを介して射出ヘッド側室２１ｈに作動液が供給され、射出ピストン２３及びプランジャ５は比較的高速で前進する。射出ピストン２３の前進に伴って射出ロッド側室２１ｒから排出された作動液は、第３逆止弁ＶＬＣを介して射出ヘッド側室２１ｈに還流される。

一方、変換シリンダ装置２９においては、ヘッド側逆止弁５５が自閉することにより、アキュムレータ１１の作動液が射出ヘッド側室２１ｈを介して変換ヘッド側室３３ｈへ流入することが禁止されるとともに、ロッド側逆止弁５７が自閉することにより、射出ロッド側室２１ｒの作動液が変換ロッド側室３３ｒに流入することが禁止される。従って、変換ピストン３５は、高い圧力が加えられることなく、その場に停止している。なお、低速射出の終了時において、変換ピストン３５は、変換ヘッド側室３３ｈ側の可動限界若しくはその付近に位置することが好ましい。

プランジャ５の速度は、サーボバルブ７５の開口度の調整により制御される。なお、制御装置１７は、射出位置センサ８９により検出されるプランジャ５の速度に基づいて、サーボバルブ７５の開口度をフィードバック制御してもよい。

（減速射出：ｔ２〜ｔ３）
溶湯がキャビティ１０５にある程度充填されると、プランジャ５は、その充填された溶湯から反力を受けて減速され、その一方で、射出圧力は、急激に上昇していく。なお、各部の動作は、高速射出時と同様である。ただし、充填時の衝撃を緩和するために、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７５の開口度を小さくするなど、適宜な減速制御がなされてもよい。

（増圧：ｔ３〜ｔ４）
所定の増圧開始条件が満たされると、制御装置１７は、第２逆止弁ＶＬＢへの閉じるパイロット圧力の導入を停止する。増圧開始条件は、例えば、ヘッド圧力センサ９３及びロッド圧力センサ９５により検出される射出圧力の検出値が所定の値に到達したこと、又は、射出位置センサ８９により検出されるプランジャ５の検出位置が所定の位置に到達したことである。

第２逆止弁ＶＬＢへの閉じるパイロット圧力の導入が停止されることにより、射出ロッド側室２１ｒはタンク圧とされる。そして、射出ヘッド側室２１ｈの圧力はアキュムレータ１１の圧力と同等となるまで上昇し、射出圧力は終圧に到達する。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０となる。なお、第３逆止弁ＶＬＣは、射出ロッド側室２１ｒがタンク圧とされることによって自閉するが、閉じるパイロット圧力が導入されてもよい。

（保圧：ｔ４〜ｔ５）
制御装置１７は、射出圧力が終圧となっている状態を維持する。この間に、溶湯は冷却されて凝固する。溶湯が凝固すると、制御装置１７は、サーボバルブ７５を閉じ、第１逆止弁ＶＬＡへの開くパイロット圧力の導入を停止し、第２逆止弁ＶＬＢに閉じるパイロット圧力を導入する。これにより、アキュムレータ１１から射出ヘッド側室２１ｈへの液圧の供給及び射出ロッド側室２１ｒからタンク１２への作動液の排出が停止され、保圧は終了する。

なお、制御装置１７は、適宜に溶湯が凝固したか否かを判定する。例えば、制御装置は、終圧が得られた時点等の所定の時点から所定の時間が経過したか否かにより、溶湯が凝固したか否か判定する。

（押出追従：ｔ６〜ｔ７）
保圧終了後、制御装置１７は、不図示の型締装置に型開きを行わせるとともに、不図示の押出装置により固定金型１０１から成形品を押し出す。このとき、制御装置１７は、ポンプ用電動機５９を駆動して、ポンプ１３から射出ヘッド側室２１ｈに作動液を供給するとともに、射出ロッド側室２１ｒの作動液をタンク１２に排出可能とし、プランジャ５によりビスケットを押し出す。

なお、ポンプ１３から射出ヘッド側室２１ｈへの作動液の供給は、例えば、第３逆止弁ＶＬＣへのパイロット圧力の導入を停止して、第３流路６９を介して行われる。また、この際、射出ロッド側室２１ｒから排出される作動液は、例えば、サーボバルブ７５を開くことによって射出時と同様に、第３流路を介して射出ヘッド側室２１ｈに還流される。射出ロッド側室２１ｒの作動液は、第３流路６９と第２流路６７との連通を遮断することにより第２流路６７を介してタンク１２に排出されてもよい。

（プランジャ後退：ｔ８〜ｔ１０）
制御装置１７は、低速用電動機３９を、変換ピストン３５が変換ロッド側室３３ｒ側へ移動する方向を回転させる（逆転させる）。これにより、変換ロッド側室３３ｒから射出ロッド側室２１ｒに作動液が供給され、射出ピストン２３及びプランジャ５が後退する。すなわち、駆動装置３１の駆動力によってプランジャ５の後退が行われる。

このとき、ヘッド側逆止弁５５は、パイロット圧力が導入されて開かれる。従って、射出ピストン２３の後退に伴って射出ヘッド側室２１ｈから排出される作動液は、変換ピストン３５の移動に伴って容積が拡大する変換ヘッド側室３３ｈに供給される。なお、低速射出時と同様に、変換シリンダ装置２９と射出シリンダ装置７との間においては、過不足なく、作動液の供給及び受給が行われる。

制御装置１７は、変換位置センサ９１の検出値に基づいて、変換ピストン３５が初期位置に復帰したことを検知すると（時刻ｔ９）、低速用電動機３９を停止させるとともにヘッド側逆止弁５５へのパイロット圧力の導入を停止する。

そして、制御装置１７は、ポンプ用電動機５９を駆動してポンプ１３から射出ロッド側室２１ｒに作動液を供給するとともに、射出ヘッド側室２１ｈの作動液をタンク１２に排出可能とし、射出ピストン２３及びプランジャ５を後退させる。

なお、ポンプ１３から射出ロッド側室２１ｒへの作動液の供給は、例えば、サーボバルブ７５を開くことにより、第５流路７３のポンプ１３側部分と、第３流路６９の射出ロッド側室２１ｒ側部分とを介して行われる。また、射出ヘッド側室２１ｈからタンク１２への作動液の排出は、例えば、射出ヘッド側室２１ｈとタンク１２とを接続する不図示の流路に設けられた不図示の弁が開かれることにより行われる。射出ヘッド側室２１ｈの作動液は、第１逆止弁ＶＬＡを介してアキュムレータ１１に排出されてもよい。

変換シリンダ装置２９によるプランジャ５の後退と、ポンプ１３によるプランジャ５の後退とは、順序が逆であってもよいし、また、少なくとも一部が同時に行われてもよい。

（アキュムレータ充填：ｔ１１〜ｔ１２）
制御装置１７は、第４逆止弁ＶＬＤへの閉じるパイロット圧力の導入を停止し、ポンプ用電動機５９を駆動する。一方、第２逆止弁ＶＬＢ及び第３逆止弁ＶＬＣは、パイロット圧力が導入されて閉じられ、また、サーボバルブ７５も閉じられる。従って、ポンプ１３から第４流路７１を介してアキュムレータ１１に作動液が供給され、アキュムレータ１１の蓄圧が行われる。なお、第１逆止弁ＶＬＡは自閉する。

アキュムレータ圧力センサ９７の検出圧力が所定の蓄圧完了圧力に到達するなど、アキュムレータ１１の蓄圧の完了条件が満たされると、制御装置１７は、ポンプ用電動機５９を停止し、第４逆止弁ＶＬＤへ閉じるパイロット圧力を導入する。なお、プランジャ５（射出ピストン２３）の後退と、アキュムレータ充填とは、順序が逆であってもよい。

以上の実施形態によれば、射出装置１は、キャビティ１０５に溶湯を押し出すプランジャ５と、プランジャ５と連結された射出シリンダ装置７と、変換シリンダ装置２９と、射出ヘッド側室２１ｈと変換ヘッド側室３３ｈとを連通するヘッド側連通路５１と、変換ピストン３５により変換ヘッド側室３３ｈの作動液を射出ヘッド側室２１ｈへ押し出す方向へ変換ロッド３７を駆動可能な駆動装置３１と、射出ヘッド側室２１ｈに作動液を供給可能なアキュムレータ１１と、射出ヘッド側室２１ｈから変換ヘッド側室３３ｈへの作動液の流れを禁止可能なヘッド側逆止弁５５と、を有している。

従って、駆動装置３１の駆動力によって変換シリンダ装置２９及び射出シリンダ装置７を介してプランジャ５を駆動可能であるとともに、アキュムレータ１１により射出シリンダ装置７に作動液を供給してプランジャ５を駆動可能である。その結果、例えば、アキュムレータ１１によって高圧の作動液を供給して高速射出を行い、駆動装置３１により精密な制御で低速射出を行うなど、各駆動源の長所を引き出して好適な射出を行うことができる。

さらに、駆動装置３１とプランジャ５との間には、変換シリンダ装置２９が介在していることから、プランジャ５は、駆動装置３１が停止していても移動可能であり、駆動装置３１は、アキュムレータ１１によってプランジャ５を駆動しているときにプランジャ５に追従する必要はない。従って、駆動装置３１のストロークはプランジャ５のストロークよりも短くてよく、駆動装置３１の小型化が図られる。

また、ヘッド側逆止弁５５によって射出ヘッド側室２１ｈから変換ヘッド側室３３ｈへの作動液の流れが禁止されることにより、アキュムレータ１１からの高圧の作動液が変換シリンダ装置２９を介して駆動装置３１に作用することも抑制される。その結果、駆動装置３１は、当該高圧の作動液に抗して位置保持等を行う大きな駆動力を発揮する必要が無く、小型化が図られる。

射出装置１は、射出ロッド側室２１ｒと変換ロッド側室３３ｒとを連通するロッド側連通路５３を更に有している。

従って、例えば、変換ピストン３５を射出開始前の初期位置へ復帰させる際に、変換ロッド側室３３ｒから排出される作動液を射出ロッド側室２１ｒに供給して、射出ピストン２３（プランジャ５）の後退も行うことができ、効率的である。

また、例えば、変換シリンダ装置２９から射出シリンダ装置７へ作動液を供給して射出ピストン２３を移動させる際に、射出ピストン２３の移動に伴って射出シリンダ装置７から排出される作動液を変換シリンダ装置２９に還流させることができる。その結果、液圧回路１５の簡素化及びタンク１２の小型化が図られる。

なお、還流の効果は、特に、変換ピストン３５の直径（Ｄ_０）と射出ピストン２３の直径（Ｄ_０）との比と、変換ロッド３７の直径（ｄ_０）と射出ロッド２５の直径（ｄ_０）との比とが等しいとき（変換ヘッド側室３３ｈの受圧面積と射出ヘッド側室２１ｈの受圧面積との比と、変換ロッド側室３３ｒの受圧面積と射出ロッド側室２１ｒの受圧面積との比とが等しいとき）に顕著となる。すなわち、この場合、射出シリンダ装置７と変換シリンダ装置２９との間で、過不足なく作動液の供給及び受給が行われる。

その一例として、実施形態では、変換ピストン３５と射出ピストン２３とで直径が等しく、変換ロッド３７と射出ロッド２５とで直径が等しい態様（上記の比が１と１とで等しい態様）を挙げている。この態様では、例えば、設計や制御が容易化されたり、射出ピストン２３と変換ピストン３５とを同一部材とするなど、部材の共通化が図られる。

図３は、変換シリンダ装置の変形例を示す図である。

変形例に係る変換シリンダ装置２２９は、変換ピストン２３５（変換シリンダチューブう２３３）の直径Ｄ_１が、射出ピストン２３（射出シリンダチューブ２１）の直径Ｄ_０よりも大きく設定されている。

従って、射出ピストン２３（プランジャ５）の移動量に対して変換ピストン２３５の移動量が短くなる。ひいては、変形例に係る変換シリンダ装置２２９やねじ軸３４９等の長さは、実施形態の変換シリンダ装置２９やねじ軸４９に比較して短くなる。

なお、変換ロッド２３７の直径ｄ_１は、Ｄ_１／Ｄ_０＝ｄ_１／ｄ_０を満たす大きさとされてもよいし、ｄ_０と同等の大きさなどの適宜な大きさとされてもよい。なお、上述のように、Ｄ_１／Ｄ_０＝ｄ_１／ｄ_０の場合には、射出シリンダ装置７と変換シリンダ装置２２９との間で過不足なく作動液の供給及び受給が行われる。また、Ｄ_１／Ｄ_０＝ｄ_１／ｄ_０ではない場合には、作動液の過不足は、タンク１２への作動液の排出やタンク１２若しくはポンプ１３からの作動液の補給により適宜に解消可能である。

また、実施形態に係る変換シリンダ装置２９は射出シリンダ装置７に対して並列（水平射出では水平）に配置されていたのに対し、変形例に係る変換シリンダ装置２２９は、射出シリンダ装置７に対して交差するように（水平射出では例えば鉛直に）配置されている。

ダイカストマシンの構成によっては、このように変換シリンダ装置が縦置きとされた方が、全体として小型化が図られたり、設置が容易化されたりすることがある。なお、この変形例は、上述のように変換シリンダ装置２２９が短いことから、縦置きに有利である。

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。

射出シリンダ装置は、単動式のものに限定されず、増圧ピストンを有する増圧式のものであってもよい。増圧式のシリンダ装置は、射出用のシリンダチューブに対して増圧用のシリンダチューブが直結されているものであってもよいし、射出用のシリンダチューブと増圧用のシリンダチューブとが分離しているものであってもよい。

変換シリンダ装置は、変換ロッド側室が形成されていないものであってもよい。例えば、変換ロッドと変換シリンダチューブ（変換ピストン）とは概ね同径とされていてもよい。また、変換ロッド側室が形成されている場合において、変換ロッド側室は、作動液を収容せずに、大気に開放されていてもよい。

なお、上記から理解されるように、ロッド側連通路は本願発明の必須要件ではない。また、変換ロッド側室に作動液が満たされる場合においても、射出ロッド側室と変換ロッド側室との間において作動液の供給及び受給が行われなくてもよい。射出ロッド側室と変換ロッド側室との間において作動液の供給及び受給が行われる場合において、ロッド側制御弁は必須の要件ではない。

液圧装置は、適宜に構成することができ、種々の流路の接続及び共用、並びに、種々の弁の配置は、適宜に変更可能である。作動液の流れを制御する弁としてパイロット式の逆止弁を多用したが、逆止弁に代えて、方向切換弁等の他の制御弁が用いられてもよい。ランアラウンド回路は設けられなくてもよいし、メータアウト回路に代えて若しくは追加してメータイン回路が構成されてもよい。

駆動装置は、好適には電動機を含むものである。ただし、駆動装置は、必ずしも電動機を含むものに限定されず、駆動力を生じる種々の方式のものとされてよい。また、電動機は、回転式のものに限定されず、リニアモータであってもよい。なお、リニアモータの場合には、伝達機構を介さずに、リニアモータの駆動力が直接に移動ロッドに伝達されてもよい。また、駆動装置は、２以上設けられてもよい。

伝達機構は、ねじ機構に限定されず、例えば、ラック・ピニオン機構であってもよい。また、ねじ機構は、ナットが移動してもよいし、電動機の回転が歯車機構若しくはプーリ・ベルト機構を介して伝達されてもよい。

１…射出装置、５…プランジャ、７…シリンダ装置、９…低速射出機構、１１…アキュムレータ、２１…射出シリンダチューブ、２３…射出ピストン、２５…射出ロッド、２９…変換シリンダ装置、３１…駆動装置、３３…変換シリンダチューブ、３５…変換ピストン、３７…変換ロッド、５１…ヘッド側連通路、５５…ヘッド側逆止弁、１０５…キャビティ。

Claims (7)

1. キャビティに成形材料を押し出すプランジャと、
   前記プランジャと連結された射出ロッド、当該射出ロッドに固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを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ロッド側の射出ロッド側室及びその反対側の射出ヘッド側室に区画された射出シリンダ装置と、
   変換ロッド、当該変換ロッドに固定された変換ピストン、及び、当該変換ピストンを収容する変換シリンダチューブを有し、前記変換シリンダチューブ内において前記変換ピストンに対して前記変換ロッドとは反対側に変換ヘッド側室が形成された変換シリンダ装置と、
   前記射出ヘッド側室と前記変換ヘッド側室とを連通するヘッド側連通路と、
   前記変換ピストンにより前記変換ヘッド側室の作動液を前記射出ヘッド側室へ押し出す方向へ前記変換ロッドを駆動可能な駆動装置と、
   前記射出ヘッド側室に作動液を供給可能なアキュムレータと、
   前記射出ヘッド側室から前記変換ヘッド側室への作動液の流れを禁止可能な制御弁と、
   を有する成形機の射出装置。
2. 前記変換シリンダチューブ内において前記変換ピストンに対して前記変換ロッド側に変換ロッド側室が形成されており、
   前記射出ロッド側室と前記変換ロッド側室とを連通するロッド側連通路が設けられている
   請求項１に記載の成形機の射出装置。
3. 記変換ピストンの直径と前記射出ピストンの直径との比と、前記変換ロッドの直径と前記射出ロッドの直径との比とが等しい
   請求項２に記載の成形機の射出装置。
4. 前記変換ピストンと前記射出ピストンとは直径が等しく、
   前記変換ロッドと前記射出ロッドとは直径が等しい
   請求項３に記載の成形機の射出装置。
5. 前記変換ピストンの直径は前記射出ピストンの直径よりも大きい
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
6. 前記駆動装置は、
   回転式の電動機と、
   電動機の回転を並進運動に変換して前記変換ロッドに伝達する伝達機構と、
   を有する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
7. 前記アキュムレータから前記射出ヘッド側室への作動液の流れを制御する液圧回路と、
   前記駆動装置によって前記変換ピストンを前記変換ヘッド側室側へ移動させて前記変換ヘッド側室から前記射出ヘッド側室へ作動液を供給することによって低速射出を行い、前記アキュムレータから前記射出ヘッド側室へ作動液を供給することによって高速射出を行うように前記駆動装置及び前記液圧回路を制御する制御装置と、
   を更に有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。

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