JP2016185550A - 射出装置及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータの圧力を簡便に調整できる射出装置を提供する。
【解決手段】射出装置１は、プランジャ５を駆動する射出シリンダ７と、射出シリンダ７に作動液を供給する気体圧式のアキュムレータ２５と、アキュムレータ２５に作動液を供給する作動液供給装置２６（ポンプ２３と第１バルブ２９Ａとの組み合わせ）と、アキュムレータ２５の気圧を検出する圧力センサ３７と、成形サイクルにおいて、作動液供給装置２６からアキュムレータ２５へ作動液を供給している状態で、圧力センサ３７の検出値が所定の射出前目標気圧（圧力Ｐ_Ｂの目標値）に到達したときに、その作動液の供給を停止するように作動液供給装置２６を制御する制御装置１１と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型内に成形材料を射出する射出装置及び成形装置（成形機）に関する。成形装置は、例えば、ダイカストマシンや射出成形機である。

アキュムレータから射出シリンダへ作動液を供給することにより、射出シリンダのピストンに連結されたプランジャを駆動し、プランジャによって成形材料を金型内へ押し出す射出装置が知られている（例えば特許文献１及び２）。アキュムレータとしては、一般に、圧縮された気体（例えば空気）の圧力を利用して作動液を放出する気体圧式のものが利用されている。

特許文献１の射出装置では、金型内に成形材料を射出する工程（増圧を含む）の少なくとも後半において、アキュムレータは、射出シリンダへの作動液の放出が許容された状態のままとされる。また、射出シリンダは、ピストンの前進に伴うピストン前方の作動液の排出が許容されたままとされる。従って、金型に充填された成形材料の最終的な圧力（終圧）は、アキュムレータの圧力によって決定される。そこで、特許文献１では、目標とする終圧に応じて、アキュムレータの気体の放出又は充填を行い、必要な終圧が好適に得られるようにする技術を提案している。

特許文献２の射出装置では、上述のようなアキュムレータの気体の放出又は充填を不要とするために、射出シリンダのピストンの前進に伴うピストン前方からの作動液の排出を適宜なタイミングで禁止する技術を提案している。

特開２００５−１６９４３２号公報 特開２００４−３３０２６７号公報

しかし、特許文献１の技術では、鋳造圧力の目標値が変わるたびに、アキュムレータの気体の放出又は充填をしなければならない。その結果、作業者の負担が増加する。また、特許文献２の技術においても、アキュムレータの圧力は成形材料の終圧に影響を及ぼしており、アキュムレータの圧力が好適に調整された方が都合がよい。従って、アキュムレータの圧力を簡便に調整できる射出装置及び成形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射出装置は、プランジャを駆動する射出シリンダと、前記射出シリンダに作動液を供給する気体圧式のアキュムレータと、前記アキュムレータに作動液を供給する作動液供給装置と、前記アキュムレータの気圧を検出する圧力センサと、成形サイクルにおいて、前記作動液供給装置から前記アキュムレータへ作動液を供給している状態で、前記圧力センサの検出値が所定の射出前目標気圧に到達したときに、その作動液の供給を停止するように前記作動液供給装置を制御する制御装置と、を有する。

好適には、前記射出装置は、成形材料の終圧の目標値の入力を受け付ける入力装置を更に有し、入力された前記終圧の目標値の変化に応じて前記アキュムレータの射出前の気体の圧力が変化する。

好適には、前記アキュムレータは、作動液と気体とを隔てるピストンを有し、前記制御装置は、入力された前記終圧の目標値に基づいて前記射出前目標気圧を設定する。

好適には、前記制御装置は、前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃを前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式により得られる前記圧力Ｐ_Ｘを、前記気体室の圧力がＰ_Ａの前記アキュムレータに体積Ｖ_Ｕの作動液を供給したときの前記気体室の圧力Ｐ_Ｂを算出する数式における前記圧力Ｐ_Ａに代入する数式において、入力された前記終圧の目標値を前記圧力Ｐ_Ｃに代入して、前記射出前目標圧力としての前記圧力Ｐ_Ｂを算出する。

好適には、前記制御装置は、前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃを前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式における前記圧力Ｐ_Ｃに、入力された前記終圧の目標値を代入し、射出後目標気圧としての前記圧力Ｐ_Ｘを算出し、その算出した前記射出後目標気圧と、射出後の前記圧力センサの検出値とに基づいて、次の成形サイクルの前記射出前目標気圧を設定する。

好適には、前記制御装置は、前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘを前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式における前記圧力Ｐ_Ｘに、前記アキュムレータから作動液が全放出された状態での前記圧力センサの検出値を代入して、最小終圧としての前記圧力Ｐ_Ｃを算出し、入力された前記終圧の目標値が前記最小終圧以上であるか否か判定する。

好適には、前記制御装置は、前記アキュムレータから体積Ｖ_Ｕの作動液を放出することにより気体室の圧力Ｐ_Ｂが圧力Ｐ_Ａになる場合における圧力Ｐ_Ｂから圧力Ｐ_Ａを算出する数式により得られる前記圧力Ｐ_Ａを、前記アキュムレータの気体の圧力Ｐ_Ｘを前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式の前記圧力Ｐ_Ｘに代入する数式において、前記圧力Ｐ_Ｂに、前記入力装置から入力された値又は当該制御装置が保持している一定の値を代入して、最大終圧としての前記圧力Ｐ_Ｃを算出し、入力された前記終圧の目標値が前記最大終圧以下であるか否か判定する。

好適には、前記作動液供給装置は、前記アキュムレータに作動液を供給するポンプと、前記ポンプから前記アキュムレータへの作動液の流れを許容又は禁止する制御弁と、を有し、前記制御装置は、成形サイクルにおいて、前記ポンプから前記アキュムレータへ作動液を供給している状態で、前記圧力センサの検出値が前記射出前目標気圧に到達したときに、前記制御弁により前記ポンプから前記アキュムレータへの作動液の流れが禁止されるように前記作動液供給装置を制御する。

本発明の一態様に係る成形装置は、上記の射出装置を備えている。

本発明によれば、射出のためのアキュムレータの圧力を簡便に調整できる。

本発明の第１実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の要部構成を示す模式図。 図１の射出装置における圧力及び面積に係る記号の定義を示す模式図。 図３（ａ）〜図３（ｃ）はアキュムレータの圧力及び体積に係る記号の定義を示す模式図。 図１の射出装置が実行する初期処理の手順の一例を示すフローチャート。 図１の射出装置が実行する成形サイクル時処理の手順の一例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の要部構成を示す模式図。 本発明の第３実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の要部構成を示す模式図。 本発明の第４実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の要部構成を示す模式図。

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実施形態以降において、既に説明した実施形態の構成と同一又は類似の構成については、既に説明した実施形態の構成に付した符号と同一の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。また、既に説明した実施形態の構成に対応（類似）する構成に対して、既に説明した構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない事項については、既に説明した実施形態の構成と同様である。

＜第１実施形態＞
（射出装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るダイカストマシンＤＣ１の射出装置１の要部構成を示す模式図である。

ダイカストマシンＤＣ１は、金型１０１内（キャビティ１０７）に溶湯（溶融状態の金属材料）を射出し、その溶湯を金型１０１内で凝固させることにより、ダイカスト品（成形品）を製造するものである。金型１０１は、例えば、固定金型１０３及び移動金型１０５を含んでいる。

具体的には、ダイカストマシンＤＣ１は、例えば、金型１０１の開閉及び型締めを行う不図示の型締装置と、型締めされた金型１０１の内部に溶湯を射出する射出装置１と、ダイカスト品を固定金型１０３又は移動金型１０５から押し出す不図示の押出装置と、これらを制御する制御装置とを有している。射出装置１以外の構成は、基本的に従来の種々の構成と同様でよく、説明は省略する。

射出装置１は、例えば、キャビティ１０７に連通するスリーブ３と、スリーブ３内の溶湯をキャビティ１０７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７と、射出シリンダ７に対する作動液（例えば油）の供給等を行う液圧装置９と、液圧装置９を制御する制御装置１１とを有している。

射出装置１の構成も、概略、制御装置１１の構成（射出装置１の動作）を除いては、従来の種々の構成と同様とされてよい。射出装置１の各部の構成は、例えば、以下のとおりである。

スリーブ３は、例えば、固定金型１０３に挿通された筒状部材である。プランジャ５は、スリーブ３内を前後方向に摺動可能なプランジャチップ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の上面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１０７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１０７に射出される。

射出シリンダ７は、例えば、いわゆる直結形の増圧式シリンダによって構成されている。具体的には、例えば、射出シリンダ７は、シリンダ部１３と、シリンダ部１３の内部を摺動可能な射出ピストン１５及び増圧ピストン１７と、射出ピストン１５に固定され、シリンダ部１３から延び出るピストンロッド１９とを有している。

シリンダ部１３は、例えば、射出シリンダ部１３ａと、射出シリンダ部１３ａの後端（ピストンロッド１９の延び出る側とは反対側）に接続された増圧シリンダ部１３ｂとを有している。射出シリンダ部１３ａ及び増圧シリンダ部１３ｂ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１３ａは、例えば、径が長手方向において一定である。増圧シリンダ部１３ｂは、例えば、射出シリンダ部１３ａ側の小径シリンダ部１３ｂａと、その反対側に位置し、小径シリンダ部１３ｂａよりも径が大きい大径シリンダ部１３ｂｂとを有している。小径シリンダ部１３ｂａは、例えば、射出シリンダ部１３ａよりも径が小さく、大径シリンダ部１３ｂｂは、例えば、射出シリンダ部１３ａよりも径が大きい。

射出ピストン１５は、射出シリンダ部１３ａ内に配置されている。射出シリンダ部１３ａの内部は、射出ピストン１５により、ピストンロッド１９が延び出る側のロッド側室１３ｒと、その反対側のヘッド側室１３ｈとに区画されている。ロッド側室１３ｒ及びヘッド側室１３ｈ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１５は射出シリンダ部１３ａ内を前後方向に摺動する。

増圧ピストン１７は、小径シリンダ部１３ｂａを摺動可能な小径ピストン部１７ａと、大径シリンダ部１３ｂｂを摺動可能な大径ピストン部１７ｂとを有している。大径シリンダ部１３ｂｂの内部は、大径ピストン部１７ｂにより、小径シリンダ部１３ｂａ側の前側室１３ｆと、その反対側の後側室１３ｇとに区画されている。

従って、前側室１３ｆの圧抜きを行うと、小径ピストン部１７ａのヘッド側室１３ｈにおける受圧面積と、大径ピストン部１７ｂの後側室１３ｇにおける受圧面積との差に起因して、増圧ピストン１７は、後側室１３ｇの作動液から受ける圧力よりも高い圧力をヘッド側室１３ｈの作動液に加えることが可能である。これにより、射出シリンダ７は、増圧機能を発揮する。

射出シリンダ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（符号省略）を介して連結されている。シリンダ部１３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１５のシリンダ部１３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。

液圧装置９は、例えば、作動液を貯留するタンク２１と、タンク２１の作動液を送出可能なポンプ２３と、蓄圧された作動液を放出可能なアキュムレータ２５と、これら及び射出シリンダ７を互いに接続する複数の流路（第１流路２７Ａ〜第５流路２７Ｅ）と、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バルブ（第１バルブ２９Ａ〜第３バルブ２９Ｃ、第６バルブ２９Ｆ及び第７バルブ２９Ｇ）とを有している。

図１では、図示の都合上、複数個所にタンク２１及びポンプ２３を示している。実際には、これらの複数のタンク２１及びポンプ２３は、一のタンク２１及び一のポンプ２３に統合されていてよい。

タンク２１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２１は、ポンプ２３及びアキュムレータ２５を介して射出シリンダ７に作動液を供給し、また、射出シリンダ７から排出された作動液を収容する。

ポンプ２３は、不図示の電動機によって駆動され、作動液を送出する。ポンプは、ロータリポンプ、プランジャポンプ、定容量ポンプ、可変容量ポンプ、１方向ポンプ、双方向（２方向）ポンプ等の適宜な方式のものとされてよい。ポンプ２３を駆動する電動機も、直流モータ、交流モータ、誘導モータ、同期モータ、サーボモータ等の適宜な方式のものとされてよい。ポンプ２３（電動機）は、ダイカストマシンＤＣ１の稼働中において常時駆動されてもよいし、必要に応じて駆動されてもよい。ポンプ２３は、アキュムレータ２５に対する作動液の供給（アキュムレータ２５の蓄圧）、及び、射出シリンダ７に対する作動液の供給に寄与する。

アキュムレータ２５は、例えば、シリンダ型のものであり、シリンダ部３１と、シリンダ部３１を液体室３１ａと気体室３１ｂとに区画するピストン３３とを有している。液体室３１ａには作動液を収容可能であり、気体室３１ｂには気体（例えば空気又は窒素）が充填される。液体室３１ａに作動液が供給され、ピストン３３が気体室３１ｂ側へ移動することにより、気体室３１ｂの気体が圧縮され、アキュムレータ２５は蓄圧される。また、その気体の圧力を利用して、液体室３１ａから作動液が放出される。

第１流路２７Ａは、ポンプ２３とアキュムレータ２５（液体室３１ａ）とを接続している。これにより、例えば、ポンプ２３からアキュムレータ２５へ作動液を供給してアキュムレータ２５を蓄圧することができる。

第２流路２７Ｂは、アキュムレータ２５（液体室３１ａ）とヘッド側室１３ｈとを接続している。これにより、例えば、アキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへ作動液を供給して、射出ピストン１５を前進させることができる。

第３流路２７Ｃは、アキュムレータ２５（液体室３１ａ）と後側室１３ｇとを接続している。これにより、例えば、アキュムレータ２５から後側室１３ｇへ作動液を供給し、増圧ピストン１７によってヘッド側室１３ｈの作動液を加圧することができる。

第４流路２７Ｄは、ロッド側室１３ｒとタンク２１とを接続している。これにより、例えば、射出ピストン１５の前進に伴ってロッド側室１３ｒから排出される作動液をタンク２１に収容することができる。

第５流路２７Ｅは、前側室１３ｆとタンク２１とを接続している。これにより、例えば、前側室１３ｆを圧抜きし、増圧ピストン１７による増圧作用を得ることができる。

なお、図１では、液圧装置９の有する代表的な流路を例示しており、実際には、液圧装置９は不図示の他の流路を有している。例えば、液圧装置９は、射出ピストン１５を後退させるために、ポンプ２３からロッド側室１３ｒに作動液を供給する流路を有している。

図示した若しくは不図示の複数の流路は、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。複数の流路は、適宜に一部が共通化されてよい。例えば、図１の例では、第１流路２７Ａ〜第３流路２７Ｃは、アキュムレータ２５側の一部が共通化され、第４流路２７Ｄ及び第５流路２７Ｅは、タンク２１側の一部が共通化されている。

第１バルブ２９Ａは、第１流路２７Ａに設けられており、例えば、ポンプ２３からアキュムレータ２５への作動液の供給の許容及び禁止、並びに、アキュムレータ２５からタンク２１への作動液の排出の許容及び禁止に寄与する。第１バルブ２９Ａは、例えば、方向制御弁により構成されており、より具体的には、例えば、スプリング及び電磁石によって駆動される４ポート３位置切換弁により構成されている。第１バルブ２９Ａは、例えば、一の位置（例えば中立位置）では、アキュムレータ２５と、タンク２１及びポンプ２３との間の流れを禁止し、他の一の位置では、ポンプ２３からアキュムレータ２５への流れを許容するとともにアキュムレータ２５からタンク２１への流れを禁止し、さらに他の一の位置では、ポンプ２３からアキュムレータ２５への流れを禁止するとともにアキュムレータ２５からタンク２１への流れを許容する。

第２バルブ２９Ｂは、第２流路２７Ｂに設けられおり、例えば、ヘッド側室１３ｈからアキュムレータ２５への作動液の逆流防止に寄与する。第２バルブ２９Ｂは、例えば、パイロット式の逆止弁により構成されており、パイロット圧が導入されていないときは、アキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへの作動液の流れを許容するとともに、その反対方向の流れを禁止し、パイロット圧が導入されているときは、双方の流れを許容する。第２バルブ２９Ｂへのパイロット圧の導入は、例えば、第６バルブ２９Ｆによって制御される。

第３バルブ２９Ｃは、第３流路２７Ｃに設けられており、例えば、アキュムレータ２５から後側室１３ｇへの作動液の放出の許容及び禁止に寄与する。第３バルブ２９Ｃは、例えば、ロジックバルブにより構成されており、パイロット圧が導入されているときは閉じられ、パイロット圧が導入されていないときは開かれる。第３バルブ２９Ｃへのパイロット圧の導入は、例えば、第７バルブ２９Ｇによって制御される。

なお、図１では、液圧装置９の有する代表的なバルブを例示しており、実際には、液圧装置９は不図示の他のバルブを有している。例えば、液圧装置９は、アキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへの作動液の放出を許容又は禁止するバルブ（ただし、第２バルブ２９Ｂの構成を変えて対応することも可能）を有している。また、アキュムレータ２５等からヘッド側室１３ｈへの作動液の流量を制御する（メータイン回路を構成する）サーボバルブ、及び／又は、ロッド側室１３ｒからタンク２１等へ排出される作動液の流量を制御する（メータアウト回路を構成する）サーボバルブが設けられてもよい。

制御装置１１は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置等を含んで構成されている。制御装置１１は、予め記憶しているプログラムに従って、入力された信号に基づいて各部を制御するための制御信号（制御指令）を出力する。なお、制御装置１１は、射出装置１の制御装置として構成されていてもよいし、射出装置１の動作だけでなく、不図示の型締装置及び不図示の押出装置の動作も制御する、ダイカストマシンＤＣ１の制御装置として構成されていてもよい。

制御装置１１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３５、アキュムレータ２５の気体室３１ｂの圧力（気圧）を検出する圧力センサ３７、プランジャ５（ピストンロッド１９）の位置を検出する不図示の位置センサである。制御装置１１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装置３９、ポンプ２３を駆動する不図示の電動機（厳密にはそのドライバ）、各種のバルブ（例えば、第１バルブ２９Ａ、第６バルブ２９Ｆ及び第７バルブ２９Ｇ）である。

入力装置３５及び表示装置３９は、適宜な構成とされてよく、一部又は全部が一体的に構成されていてもよい。例えば、入力装置３５及び表示装置３９は、タッチパネルと機械スイッチとを含んで構成されてよい。圧力センサ３７は、静電容量式、振動式等の適宜な方式のものとされてよい。

（射出装置の基本動作の概略）
以上の構成を有する射出装置１の基本動作の一例の概略を説明する。

（低速射出）
まず、不図示の型締装置によって固定金型１０３及び移動金型１０５の型締めが完了し、溶湯がスリーブ３に供給されると、制御装置１１は、比較的低速でプランジャ５を前進させる。これにより、溶湯の巻き込みが抑制されつつ、スリーブ３内の溶湯がキャビティ１０７へ向かって押し出されていく。

具体的には、制御装置１１は、例えば、ポンプ２３からヘッド側室１３ｈへ作動液を供給するように、又は、アキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへ作動液を供給するように液圧装置９を制御する。ロッド側室１３ｒの作動液は、例えば、タンク２１に排出され、又は、ヘッド側室１３ｈに還流される。プランジャ５の速度は、例えば、ポンプ２３の回転制御、メータイン回路、及び／又は、メータアウト回路により制御される。

（高速射出）
プランジャ５が所定の高速切換位置に到達したことが不図示の位置センサによって検出されると、制御装置１１は、比較的高速でプランジャ５を前進させる。これにより、例えば、溶湯の凝固に遅れずに速やかに溶湯がキャビティ１０７に充填される。

具体的には、制御装置１１は、例えば、低速射出においてアキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへ作動液を供給していなかったときは、不図示のバルブを開いてアキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへの作動液の供給を許容する。また、例えば、低速射出において既にアキュムレータ２５からヘッド側室１３ｈへ作動液を供給していたときは、メータイン回路及び／又はメータアウト回路を構成する不図示のバルブの開度を大きくする。ロッド側室１３ｒの作動液は、例えば、タンク２１に排出され、又は、ヘッド側室１３ｈに還流される。プランジャ５の速度は、例えば、メータイン回路、及び／又は、メータアウト回路により制御される。

（減速、増圧及び保圧）
高速射出の結果、キャビティ１０７に溶湯が充填されると、プランジャ５は溶湯から反力を受けて減速する。メータイン回路、及び／又は、メータアウト回路により減速制御が行われてもよい。

その減速と概ね同時に、制御装置１１は、第３バルブ２９Ｃを開く。これにより、アキュムレータ２５から後側室１３ｇに作動液が供給され、増圧ピストン１７による増圧作用が生じる。その結果、キャビティ１０７内の溶湯の圧力は上昇していく。ロッド側室１３ｒ及び前側室１３ｆは、例えば、タンク２１への作動液の排出が許容されている。そして、溶湯の圧力は一定の大きさ（終圧、狭義の鋳造圧力）に収束する。別の観点では、プランジャ５が溶湯から受ける力と、アキュムレータ２５が作動液を介してプランジャ５に付与する力とが釣り合う。

その後、アキュムレータ２５から後側室１３ｇへ圧力が継続して付与されることにより、溶湯の圧力は一定に保たれる。すなわち、保圧される。なお、現実には、各部における作動液の漏れ等により圧力は変化するが、その大きさは微小であり、本実施形態の説明では当該変化を無視することがある。

その後、溶湯が凝固すると、不図示の型締装置による型開き、不図示の押出装置によるダイカスト品の金型からの押し出し、及び、ロッド側室１３ｒに作動液が供給されることによるプランジャ５の後退等が行われる。また、次の成形サイクルに備えて、ポンプ２３から第１バルブ２９Ａを介してアキュムレータ２５の液体室３１ａに作動液が供給され、アキュムレータ２５が蓄圧される。

（射出装置の各部の圧力の相互関係）
上述の基本動作の一例の説明から理解されるように、終圧は、アキュムレータ２５の圧力によって決定される。既に述べたように、従来は、ダイカストマシンＤＣ１の稼働開始時（複数の成形サイクルの開始前）にアキュムレータ２５の気体室３１ｂにおける気体の充填又は放出によって、適切な終圧が得られるようにされている。これに対して、本実施形態では、各成形サイクルにおいて、射出前にアキュムレータ２５を適切な圧力まで蓄圧することにより、所望の終圧を得る。その原理は、以下に説明するような、射出装置１の各部の圧力の相互関係に基づいている。

図２は、各部の圧力の相互関係を説明するに際して必要な記号の定義を示している。具体的には、以下のとおりである。
Ｐ_Ｃ：鋳造圧力（溶湯の圧力。終圧を指すことがある。）
Ａ_Ｃ：プランジャ５が溶湯から圧力を受ける面積
Ｐ_Ｒ：ロッド側室１３ｒの圧力
Ａ_Ｒ：ピストンロッド１９の断面積
Ｐ_Ｈ：ヘッド側室１３ｈの圧力
Ａ_Ｈ：射出ピストン１５の断面積（射出ピストン１５がヘッド側室１３ｈの作動液から圧力を受ける面積）
Ｚ_Ｒ：小径ピストン部１７ａの断面積（増圧ピストン１７がヘッド側室１３ｈの作動液から圧力を受ける面積
Ｐ_Ｅ：前側室１３ｆの圧力
Ｚ_Ｈ：大径ピストン部１７ｂの断面積（増圧ピストン１７が後側室１３ｇの作動液から圧力を受ける面積
Ｐ_Ｆ：後側室１３ｇの圧力
Ｐ_Ｗ：液体室３１ａの圧力
Ｐ_Ｘ：気体室３１ｂの圧力
Ｖ_Ｘ：気体室３１ｂの体積

後側室１３ｇ及び液体室３１ａは接続されているから、Ｐ_Ｆ＝Ｐ_Ｗとみなせる。また、アキュムレータ２５のピストン３３は、例えば、液体室３１ａにおける受圧面積及び気体室３１ｂにおける受圧面積が同等であり、Ｐ_Ｗ＝Ｐ_Ｘとみなせる。ひいては、Ｐ_Ｆ＝Ｐ_Ｘとみなせる。

また、溶湯が終圧に至るときには、例えば、ロッド側室１３ｒ及び前側室１３ｆは、タンク２１に接続されているから、Ｐ_Ｒ＝０及びＰ_Ｅ＝０とみなせる。

溶湯が終圧に至るときには、プランジャ５に加えられる力は釣り合うことから、下記式が成り立つ。
Ｐ_Ｃ×Ａ_Ｃ＝Ｐ_Ｈ×Ａ_Ｈ （１）
同様に、溶湯が終圧に至るときには、増圧ピストン１７に加えられる力は釣り合うことから、下記式が成り立つ。
Ｐ_Ｈ×Ｚ_Ｒ＝Ｐ_Ｘ×Ｚ_Ｈ （２）

（１）式及び（２）式のＰ_Ｈを消去するように一方の式を他方の式に代入して変形すると、気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘを鋳造圧力Ｐ_Ｃに変換する（３）式、及び、その逆に、鋳造圧力Ｐ_Ｃを気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘに変換する（４）式が得られる。
Ｐ_Ｃ＝Ｐ_Ｘ×（Ｚ_Ｈ×Ａ_Ｈ）／（Ｚ_Ｒ×Ａ_Ｃ） （３）
Ｐ_Ｘ＝Ｐ_Ｃ×（Ｚ_Ｒ×Ａ_Ｃ）／（Ｚ_Ｈ×Ａ_Ｈ） （４）

ここで、Ａ_Ｃ、Ａ_Ｈ、Ｚ_Ｒ及びＺ_Ｈは、射出装置１の構成によって決まり、固定値である。従って、（３）式より、アキュムレータ２５の気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘによって鋳造圧力Ｐ_Ｃが決まることが理解される。逆の観点では、所望の品質を得るために必要な鋳造圧力Ｐ_Ｃに基づいて、終圧に至ったときに気体室３１ｂに必要な圧力Ｐ_Ｘを求めることができる。

図３（ａ）は、気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘ及び体積の変化を示す模式図である。

図３（ａ）の紙面左側の図は、ピストン３３が液体室３１ａ側の移動限に位置している状態を示している。すなわち、全ての作動液が放出された状態（厳密には若干の作動液はある）を示している。この状態の気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘ及び体積Ｖ_ＸをＰ_０及びＶ_０とする。

図３（ａ）の紙面中央の図は、射出後（ここでいう「射出」は、増圧を含む広義の射出である。以下、特に断りがない限りは、基本的に同様とする。）の状態、すなわち、鋳造圧力Ｐ_Ｃが終圧に至っている状態を示している。なお、本実施形態では、この状態において、ピストン３３は液体室３１ａ側の移動限に到達していない。この状態の気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘ及び体積Ｖ_ＸをＰ_Ａ及びＶ_Ａとする。

図３（ａ）の紙面右側の図は、射出前（低速射出前）の状態を示している。なお、当然に、この状態では、射出後の状態よりも、液体室３１ａの体積が大きく、気体室３１ｂの体積が小さい。この状態の気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘ及び体積Ｖ_ＸをＰ_Ｂ及びＶ_Ｂとする。

図３（ａ）の紙面中央の図及び紙面右側の図により示されているように、射出においてアキュムレータ２５から作動液が放出されると、その放出した作動液の量に相当する体積で気体室３１ｂの体積は増加する。この体積の増加分（放出した作動液の体積）をＶ_Ｕ（＝Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）とする。

体積Ｖ_０は、アキュムレータ２５の構成によって決まる固定値である。圧力Ｐ_０は、体積Ｖ_０及び気体室３１ｂに充填された気体の量によって決定される。すなわち、成形サイクルにおいては、気体室３１ｂからの気体の漏れ等を無視すれば、圧力Ｐ_０は固定値である。

気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘと体積Ｖ_Ｘとの積は、ピストン３３の移動前後で概ね一定とみなすことができる。従って、任意の位置にピストン３３が位置するときの圧力Ｐ_Ｘ及び体積Ｖ_Ｘについて、下記式が成り立つ。
Ｐ_Ｘ×Ｖ_Ｘ＝Ｐ_０×Ｖ_０ （５）

射出後の圧力Ｐ_Ａは、終圧に至るときの圧力であるから、（４）式より、Ｐ_Ｃを終圧として、下記式で表わされる。
Ｐ_Ａ＝Ｐ_Ｃ×（Ｚ_Ｒ×Ａ_Ｃ）／（Ｚ_Ｈ×Ａ_Ｈ） （６）
また、射出後の体積Ｖ_Ａは、（５）式より、下記式で表わされる。
Ｖ_Ａ＝Ｖ_０×Ｐ_０／Ｐ_Ａ （７）

射出前の圧力Ｐ_Ｂは、（５）式より、下記式で表わされる。
Ｐ_Ｂ＝Ｐ_Ａ×Ｖ_Ａ／Ｖ_Ｂ （８）
また、射出前の体積Ｖ_Ｂは、既に述べたとおり、下記式で表わされる。
Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｕ （９）

体積Ｖ_Ｕは、主として、低速射出及び高速射出においてヘッド側室１３ｈに供給される作動液の量、及び、増圧において後側室１３ｇに供給される作動液の量に相当し、例えば、スリーブ３に供給される溶湯の量、及び、増圧開始タイミング等によって決定される。体積Ｖ_Ｕは、理想的には、一の金型１０１に対して繰り返される成形サイクルについて固定値である。体積Ｖ_Ｕは、例えば、ビスケット厚の目標値等が算出乃至は設定されれば、射出における射出ピストン１５のストロークと射出ピストン１５の断面積Ａ_Ｈとの積から概算値を求めることができる。

（６）式において、Ｚ_Ｒ、Ａ_Ｃ、Ｚ_Ｈ及びＡ_Ｈは固定値であり、射出後の圧力Ｐ_Ａは、所望の鋳造圧力（終圧）Ｐ_Ｃに基づいて算出できる。（７）式において、Ｖ_０及びＰ_０は、既に述べたように固定値であり、圧力Ｐ_Ａは（６）式により算出できるから、結局、体積Ｖ_Ａは、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃに基づいて算出できる。（９）式において、体積Ｖ_Ａは、（７）式により算出でき、体積Ｖ_Ｕは、概算値を算出できるから、結局、体積Ｖ_Ｂは、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃに基づいて算出できる。従って、（８）式において、圧力Ｐ_Ａ、体積Ｖ_Ａ及び体積Ｖ_Ｂは、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃに基づいて算出でき、ひいては、射出前の圧力Ｐ_Ｂは、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃに基づいて算出できる。

そこで、制御装置１１は、鋳造圧力Ｐ_Ｃ（終圧）の目標値を入力装置３５により受け付け、その入力された鋳造圧力の目標値に基づいて射出前の圧力Ｐ_Ｂを算出する。そして、射出前に、気体室３１ｂの圧力が射出前の圧力Ｐ_Ｂに到達するまで、ポンプ２３からアキュムレータ２５へ作動液を供給する。これにより、アキュムレータ２５の気体室３１ｂに対する気体の充填及び／又は放出を行わなくても、所望の鋳造圧力を得ることができる。

制御装置１１は、例えば、（６）式、（７）式、（９）式及び（８）式の計算を順次行っていくことにより、射出前の圧力Ｐ_Ｂ（の目標値）を算出してもよいし、（６）式、（７）式、（９）式及び（８）式から導き出される一つの式を計算することにより、射出前の圧力Ｐ_Ｂを算出してもよい。なお、本実施形態の説明では、両者を特に区別しないことがある。他の式についても、一つの式の計算と、その式の計算と実質的に同一の複数の式の計算とを特に区別しないことがある。

図３（ｂ）は、鋳造圧力（終圧）Ｐ_Ｃの下限値を説明するための模式図である。

気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘの下限値は、ピストン３３が液体室３１ａ側の移動限に位置しているときの圧力Ｐ_０である。一方、圧力Ｐ_Ｘの成形サイクルにおける最小値は、射出後の圧力Ｐ_Ａである。従って、射出後の圧力Ｐ_Ａは、圧力Ｐ_０以上でなければならない。この条件から、鋳造圧力Ｐ_Ｃの下限値Ｐ_Ｃｍｉｎが規定される。

具体的には、（３）式において、Ｐ_Ｘ＝Ｐ_Ａ＞Ｐ_０とすることにより、下記式が得られる。
Ｐ_Ｃ≧Ｐ_Ｃｍｉｎ
Ｐ_Ｃｍｉｎ＝Ｐ_０×（Ｚ_Ｈ×Ａ_Ｈ）／（Ｚ_Ｒ×Ａ_Ｃ） （１０）
この圧力Ｐ_Ｃｍｉｎを作業者に提示し、及び／又は、作業者が設定した鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値がＰ_Ｃｍｉｎ以上であるか否かをチェックすることにより、適切に鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値を設定することができる。

図３（ｃ）は、鋳造圧力（終圧）Ｐ_Ｃの上限値を説明するための模式図である。

気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘの上限値Ｐ_ｍａｘは、例えば、アキュムレータ２５の構造に基づいてアキュムレータ２５の製造者等において設定されている。なお、この上限値Ｐ_ｍａｘは、例えば、アキュムレータ２５に印字された情報、又は、アキュムレータ２５のパンフレット、仕様書若しくは説明書から把握できる。一方、圧力Ｐ_Ｘの成形サイクルにおける最大値は、射出前の圧力Ｐ_Ｂである。従って、射出後の圧力Ｐ_Ｂは、圧力Ｐ_ｍａｘ以下でなければならない。この条件から、鋳造圧力Ｐ_Ｃの上限値Ｐ_Ｃｍａｘが規定される。

具体的には、まず、（５）式より、下記式が成り立つ。
Ｖ_Ｂ＝Ｖ_０×Ｐ_０／Ｐ_Ｂ （１１）
また、（９）式及び（８）式の逆算の式として、下記式が成り立つ。
Ｖ_Ａ＝Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｕ （１２）
Ｐ_Ａ＝Ｐ_Ｂ×Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ （１３）

従って、（１１）式において、Ｖ_０及びＰ_０は固定値であるから、Ｐ_Ｂ＝Ｐ_ｍａｘとすれば、上限値Ｐ_ｍａｘのときの体積Ｖ_Ｂ（以下、体積Ｖ_ｍｉｎということがある。）を算出できる。（１２）式において、Ｖ_Ｕは概算値が得られ、また、Ｖ_ＢはＶ_ｍｉｎとして（１１）式で得られるから、結局、圧力Ｐ_ｍａｘに基づいて圧力Ｐ_ｍａｘに対応する射出後の体積Ｖ_Ａを算出できる。（１３）式において、圧力Ｐ_Ｂ、体積Ｖ_Ｂ及び体積Ｖ_Ａを、圧力Ｐ_ｍａｘ、体積Ｖ_ｍｉｎ、圧力Ｐ_ｍａｘに対応する体積Ｖ_Ａとすれば、圧力Ｐ_ｍａｘに対応する圧力Ｐ_Ａを算出することができる。そして、（３）式において圧力Ｐ_Ｘとして、圧力Ｐ_ｍａｘに対応する圧力Ｐ_Ａを用いれば、鋳造圧力Ｐｃの上限値Ｐ_Ｃｍａｘを求めることができる。

制御装置１１は、例えば、（１１）式、（１２）式、（１３）式及び（３）式の計算を順次行っていくことにより、上限値Ｐ_Ｃｍａｘを算出してもよいし、（１１）式、（１２）式、（１３）式及び（３）から導き出される一つの式を計算することにより、上限値Ｐ_Ｃｍａｘを算出してもよい。なお、例えば、上限値Ｐ_Ｃｍａｘを圧力Ｐ_ｍａｘ及び体積Ｖ_ｍｉｎにより示すと、以下のようになる。
Ｐ_Ｃ≦Ｐ_Ｃｍａｘ
Ｐ_Ｃｍａｘ＝Ｐ_ｍａｘ×Ｖ_ｍｉｎ／（Ｖ_ｍｉｎ＋Ｖ_Ｕ）×（Ｚ_Ｈ×Ａ_Ｈ）／（Ｚ_Ｒ×Ａ_Ｃ）
（１４）

圧力Ｐ_Ｃｍｉｎと同様に、圧力Ｐ_Ｃｍａｘを作業者に提示し、及び／又は、作業者が設定した鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値がＰ_Ｃｍａｘ以下であるか否かをチェックすることにより、適切に鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値を設定することができる。

図３（ａ）において示すように、射出装置１は、初期動作を行い、その後、成形サイクルを繰り返す。初期動作では、例えば、圧力Ｐ_０及びＰ_Ｂを取得するための処理を行う。成形サイクルでは、初期動作で取得した圧力Ｐ_Ｂに基づいてアキュムレータ２５の充填を行う。

図４は、初期動作で射出装置１（制御装置１１）が実行する初期処理の手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、作業者が入力装置３５に対して、成形条件を設定するための所定の操作を行うことにより開始される。

ステップＳＴ１では、制御装置１１は、第１バルブ２９Ａによって液体室３１ａとタンク２１とを接続し、アキュムレータ２５の作動液の全放出を行う。これにより、アキュムレータ２５は、図３（ａ）の紙面左側に示したように、ピストン３３が液体室３１ａ側の移動限に位置する状態となる。

ステップＳＴ２では、制御装置１１は、圧力センサ３７の検出値を取得し、これを圧力Ｐ_０として保持する。なお、制御装置１１は、例えば、アキュムレータ２５の全放出が完了したか否か判定し、完了したと判定したときに圧力Ｐ_０を取得する。ただし、作業者がアキュムレータ２５の全放出完了を判断し、入力装置３５を介して圧力Ｐ_０の取得を制御装置１１に指示してもよい。アキュムレータ２５の全放出完了は、例えば、圧力センサ３７の検出する圧力が一定値に収束したこと、及び／又は、アキュムレータ２５の放出を開始してから所定の時間が経過したことなどにより判断されてよい。

なお、ステップＳＴ１とステップＳＴ２との間において、気体室３１ｂの気体の放出及び／又は充填が行われてもよい。ただし、そのような気体の充填量の調整は、本実施形態では必須のものではない。

ステップＳＴ３では、制御装置１１は、ステップＳＴ２で取得した圧力Ｐ_０、並びに、予め保持している面積Ｚ_Ｈ、Ａ_Ｈ、Ｚ_Ｒ及びＡ_Ｃを（１０）式に代入して、鋳造圧力の下限値Ｐ_Ｃｍｉｎを算出する。また、制御装置１１は、ステップＳＴ２で取得した圧力Ｐ_０、並びに、予め保持している、圧力Ｐ_ｍａｘ、体積Ｖ_０及びＶ_Ｕ、面積Ｚ_Ｈ、Ａ_Ｈ、Ｚ_Ｒ及びＡ_Ｃを（１１）〜（１３）及び（３）式に代入して、鋳造圧力の上限値Ｐ_Ｃｍａｘを算出する。すなわち、鋳造圧力を設定可能な範囲を算出する。

なお、制御装置１１が予め保持しておく値は、射出装置１の製造者によって入力されていてもよいし、射出装置１の作業者によって入力されていてもよい。後述する他の値についても同様である。射出前後の気体室３１ｂの体積の変化量である体積Ｖ_Ｕは、この初期処理において、ステップＳＴ３の前に、作業者が入力してもよいし、入力装置３５を介して制御装置１１に入力された種々の成形条件（例えばビスケット厚）に基づいて制御装置１１が算出してもよい。

ステップＳＴ４では、制御装置１１は、ステップＳＴ３で算出した鋳造圧力を設定可能な範囲を表示装置３９に表示させる。

ステップＳＴ５では、制御装置１１は、入力装置３５を介して、作業者の鋳造圧力の目標値の設定を受け付ける。

ステップＳＴ６では、制御装置１１は、ステップＳＴ５で設定された鋳造圧力の目標値がステップＳＴ３で算出した範囲内か否か判定する。そして、制御装置１１は、範囲内であると判定したときは、ステップＳＴ７に進み、範囲内でないと判定したときは、ステップＳＴ５に戻り、鋳造圧力の目標値が適切でない旨を表示装置３９に表示させるとともに、再度、鋳造圧力の目標値の設定を受け付ける。

ステップＳＴ７では、制御装置１１は、ステップＳＴ５で設定された鋳造圧力の目標値、並びに、予め保持している面積Ｚ_Ｒ、Ａ_Ｃ、Ｚ_Ｈ及びＡ_Ｈを（６）式に代入して、射出後の圧力Ｐ_Ａ（目標値）を算出する。

ステップＳＴ８では、制御装置１１は、ステップＳＴ７で算出した射出後の圧力Ｐ_Ａ、ステップＳＴ２で取得した圧力Ｐ_０、並びに、予め保持している体積Ｖ_Ｕ及びＶ_０を（７）式、（９）式及び（８）式に代入して、射出前の圧力Ｐ_Ｂ（目標値）を算出する。なお、既に述べたように、予め一つに纏められた数式にステップＳＴ５で設定された鋳造圧力の目標値が代入されて、射出前の圧力Ｐ_Ｂが算出されてもよい。

図５は、成形サイクルにおいて射出装置１（制御装置１１）が実行する成形サイクル時処理の手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、作業者が入力装置３５に対して、成形サイクルを開始するための所定の操作を行うことにより開始される。

ステップＳＴ１１では、制御装置１１は、第１バルブ２９Ａによってポンプ２３と液体室３１ａとを接続する。これにより、ポンプ２３から液体室３１ａに作動液が充填され、アキュムレータ２５が蓄圧される。なお、ポンプ２３は、既に述べたように、複数サイクルに亘って駆動されていてもよいし、このような必要時にのみ駆動されてもよい。

ステップＳＴ１２では、制御装置１１は、圧力センサ３７の検出する気圧がステップＳＴ８で算出した射出前の圧力Ｐ_Ｂ（目標値）に到達したか否か判定する。そして、制御装置１１は、到達していないと判定したときは、ステップＳＴ１１に戻って作動液の充填を継続する。また、制御装置１１は、到達したと判定したときは、第１バルブ２９Ａを中立位置にし、アキュムレータ２５における作動液の充填及び放出のいずれも禁止する（ステップＳＴ１３）。

なお、本実施形態では、気体室３１ｂの圧力を圧力センサ３７によって直接に検出し、制御弁（第１バルブ２９Ａ）によってアキュムレータ２５の蓄圧を停止していることから、圧力Ｐ_Ｂの目標値と実際の値とは概ね一致しているとみなされてよい。以下では、両者を区別しないことがある。

ステップＳＴ１４では、制御装置１１は、既に説明したように、低速射出、高速射出、増圧及び保圧等を行う。

ステップＳＴ１５では、制御装置１１は、圧力センサ３７の検出値を射出後の圧力Ｐ_Ａの実測値として取得する。なお、図５では、便宜上、ステップＳＴ１４の完了後にステップＳＴ１５が実行されるように記載されているが、圧力Ｐ_Ａの実測値は、溶湯の圧力Ｐ_Ｃが終圧に至ったとき若しくは保圧が行われているときなどに取得されてもよい。

溶湯の圧力Ｐ_Ｃが終圧に至ったか否かは、例えば、溶湯の圧力Ｐ_Ｃが（概ね）一定値に収束したか否かによって判断されてよい。溶湯の圧力Ｐ_Ｃは、例えば、ヘッド側室１３ｈの圧力を検出する不図示の圧力センサによって（間接的に）検出されてもよいし、これに加えてロッド側室１３ｒの圧力を検出する不図示の圧力センサの検出値が考慮されてもよいし、溶湯の圧力を直接に検出する不図示の圧力センサによって検出されてもよい。

ステップＳＴ１６では、ステップＳＴ１５で取得した射出後の圧力Ｐ_Ａの実測値に基づいて、射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値を設定（修正）する。例えば、まず、ステップＳＴ７で算出した圧力Ｐ_Ａの目標値と、ステップＳＴ１５で取得した圧力Ｐ_Ａの実測値との差ΔＰ_Ａ（＝目標値−実測値）を算出する。次に、圧力Ｐ_Ａの目標値＋差ΔＰ_Ａを圧力Ｐ_Ａの新たな目標値とし、この値を（７）、（９）及び（８）式に代入することにより、射出前の圧力Ｐ_Ｂの新たな目標値を算出する。この圧力Ｐ_Ｂの新たな目標値は、次の成形サイクルのステップＳＴ１２で用いられる。

このような修正を行うことにより、例えば、作動液の漏れ等に起因する射出後の圧力Ｐ_Ａの実測値の目標値からのずれを修正し、より好適に所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃを得ることができる。また、例えば、成形サイクルの開始当初において体積Ｖ_Ｕ等について概算値が入力されていても、成形サイクルを繰り返すことにより、所望の鋳造圧力を得ることができる。

なお、差ΔＰ_Ａが所定の許容範囲内か否か判定し、許容範囲内でないと判定したときにのみ、射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値を修正するようにしてもよい。また、現成形サイクルまでの複数回の成形サイクルにおける差ΔＰ_Ａの平均値に基づいて射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値を修正するようにしてもよい。

また、差ΔＰ_Ａを用いるのではなく、射出前後における気体室３１ｂの圧力のドロップ率Ｄ_Ｐを求め、このドロップ率Ｄ_Ｐを用いて射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値の修正がなされてもよい。なお、ドロップ率は、下記式により表わされる。
Ｄ_Ｐ＝（Ｐ_Ｂ−Ｐ_Ａ）／Ｐ_Ｂ （１５）

その後、制御装置１１は、ステップＳＴ１１に戻る。すなわち、次の成形サイクルが行われる。

以上のとおり、本実施形態では、射出装置１は、プランジャ５を駆動する射出シリンダ７と、射出シリンダ７に作動液を供給する気体圧式のアキュムレータ２５と、アキュムレータ２５に作動液を供給する作動液供給装置２６（ポンプ２３と第１バルブ２９Ａとの組み合わせ）と、アキュムレータ２５の気圧を検出する圧力センサ３７と、成形サイクルにおいて、作動液供給装置２６からアキュムレータ２５へ作動液を供給している状態で、圧力センサ３７の検出値が所定の射出前目標気圧（圧力Ｐ_Ｂの目標値）に到達したときに、その作動液の供給を停止するように作動液供給装置２６を制御する制御装置１１と、を有している。

従って、成形サイクルにおいて、直接的に気体室３１ｂの圧力を検出し、気体室３１ｂの圧力を鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値に応じたものとすることができる。その結果、例えば、鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値が変わっても、アキュムレータの放出又は充填を行う必要はない。すなわち、作業者の負担が軽減される。なお、特許文献１では、気体室の圧力を検出する圧力センサが開示されているが、このような圧力センサは、一般に、気体の放出及び充填において用いられ、成形サイクルにおける作動液の供給による蓄圧には用いられない。一般に、成形サイクルにおいてアキュムレータの蓄圧状態は、作動液の圧力の検出によって判断される。

また、本実施形態では、制御装置１１は、鋳造圧力（終圧）Ｐ_Ｃの目標値の入力を受け付ける入力装置３５を更に有している。アキュムレータ２５は、作動液と気体とを隔てるピストン３３を有している。制御装置１１は、鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値に基づいて射出前目標気圧（圧力Ｐ_Ｂの目標値）を設定する（ステップＳＴ８）。別の観点では、射出装置１では、入力された鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値に応じて、アキュムレータ２５の射出前の気体の圧力Ｐ_Ｂが変化する。

従って、作業者が自ら鋳造圧力Ｐ_Ｃに応じた圧力Ｐ_Ｂの目標値を計算等する態様（この態様も本願発明に含まれる）に比較して、作業者の負担が軽減される。アキュムレータ２５がシリンダ型であることから、プラダ型等である態様（この態様も本願発明に含まれる）に比較して、制御装置１１の計算手順は明確であり、また、具体的な構成（寸法及び強度など）が異なるアキュムレータ２５への適用も容易である。

また、本実施形態では、制御装置１１は、プランジャ５が溶湯から受ける圧力Ｐ_Ｃをアキュムレータ２５の気体の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式（（４）式）により得られる圧力Ｐ_Ｘを、気体室３１ｂの圧力がＰ_Ａのアキュムレータ２５に体積Ｖ_Ｕの作動液を供給したときの気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｂを算出する数式（（７）式、（９）式及び（８）式）における圧力Ｐ_Ａに代入する数式（（６）〜（９）式の組み合わせ。纏められて一の式でもよい。）において、入力装置３５を介して入力された終圧の目標値を圧力Ｐ_Ｃに代入して、射出前目標圧力としての圧力Ｐ_Ｂを算出する。

従って、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃから簡便にアキュムレータ２５の射出前における気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｂの目標値が算出される。この計算に用いられる変数の値は、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃ以外の値については、本実施形態では略固定値である。従って、作業者の負担が軽減される。

また、本実施形態では、制御装置１１は、プランジャ５が溶湯から受ける圧力Ｐ_Ｃをアキュムレータ２５の気体の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式（（４）式）における圧力Ｐ_Ｃに、入力装置３５を介して入力された終圧の目標値を代入し、射出後目標気圧（圧力Ｐ_Ａの目標値）としての圧力Ｐ_Ｘを算出し、その算出した射出後目標気圧と、射出後の圧力センサ３７の検出値（圧力Ｐ_Ａの実測値）とに基づいて、次の成形サイクルの射出前目標気圧を設定する（ステップＳＴ１６）。

従って、既に述べたように、作動液の漏れ等による変化に対応して適切にアキュムレータ２５の圧力を調整したり、初期設定における種々の値のずれを吸収して所望の鋳造圧力を得たりすることができる。

また、本実施形態では、制御装置１１は、アキュムレータ２５の気体の圧力Ｐ_Ｘをプランジャ５が溶湯から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式（（３）式）における圧力Ｐ_Ｘに、アキュムレータ２５から作動液を全放出した状態での圧力センサ３７の検出値（圧力Ｐ_０）を代入して、最小終圧（最小鋳造圧力Ｐ_Ｃｍｉｎ）としての圧力Ｐ_Ｃを算出し（ステップＳＴ３）、入力装置３５により受け付けた終圧（鋳造圧力Ｐｃ）の目標値が最小終圧以上であるか否か判定する（ステップＳＴ６）。

従って、例えば、制御装置１１が、受け付けた鋳造圧力Ｐｃの目標値が最小鋳造圧力Ｐ_Ｃｍｉｎよりも小さいときに、その旨を作業者に報知したり、受け付けた鋳造圧力Ｐｃの目標値が最小鋳造圧力Ｐ_Ｃｍｉｎ以上のときのみ、成形サイクルを開始したりすることにより、作業者の負担が軽減される。また、不良品が製造されるおそれも低減される。

また、本実施形態では、制御装置１１は、アキュムレータ２５から体積Ｖ_Ｕの作動液を放出することにより気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｂが圧力Ｐ_Ａになる場合における圧力Ｐ_Ｂから圧力Ｐ_Ａを算出する数式（（１１）式、（１２）式及び（１３）式）により得られる圧力Ｐ_Ａを、アキュムレータ２５の気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘをプランジャ５が成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式（（３）式）の圧力Ｐ_Ｘに代入する数式（（１１）式、（１２）式、（１３）式及び（３）式の組み合わせ。一の式に纏められていてもよい。）において、圧力Ｐ_Ｂに、入力装置３５から入力された値又は当該制御装置が保持している一定の値（Ｐ_ｍａｘ）を代入して、最大終圧（最大鋳造圧力Ｐ_Ｃｍａｘ）としての圧力Ｐ_Ｃを算出し（ステップＳＴ３）、入力装置３５を介して入力された終圧の目標値が最大終圧以下であるか否か判定する（ステップＳＴ６）。

従って、例えば、最小鋳造圧力Ｐ_Ｃｍｉｎに係る動作と同様に、制御装置１１が、受け付けた鋳造圧力Ｐｃの目標値が最大鋳造圧力Ｐ_Ｃｍａｘよりも大きいときに、その旨を作業者に報知したり、受け付けた鋳造圧力Ｐｃの目標値が最大鋳造圧力Ｐ_Ｃｍａｘ以下のときのみ、成形サイクルを開始したりすることにより、作業者の負担が軽減される。また、不良品が製造されるおそれ、及び、アキュムレータ２５に過大な負荷がかかるおそれが低減される。

また、本実施形態では、作動液供給装置２６は、アキュムレータ２５に作動液を供給するポンプ２３と、ポンプ２３からアキュムレータ２５への作動液の流れを許容又は禁止する制御弁（第１バルブ２９Ａ）と、を有している。制御装置１１は、成形サイクルにおいて、ポンプ２３からアキュムレータ２５へ作動液を供給している状態で、圧力センサ３７の検出値が射出前目標気圧（圧力Ｐ_Ｂの目標値）に到達したときに、第１バルブ２９Ａによりポンプ２３からアキュムレータ２５への作動液の流れが禁止されるように作動液供給装置２６を制御する。

従って、気体室３１ｂの圧力が目標値に到達したときに、第１バルブ２９Ａによって、速やかにアキュムレータ２５の蓄圧を停止して、射出前の圧力Ｐ_Ｂを目標値とすることができる。圧力センサ３７によって気体室３１ｂの圧力を直接的に検出していることと相俟って、より正確に所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃを得ることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るダイカストマシンＤＣ２０１の要部構成を示す模式図である。

ダイカストマシンＤＣ２０１の射出装置２０１は、特許文献２に記載の射出装置と同様に、増圧中の適宜な時期にロッド側室１３ｒからの作動液の排出を禁止する。これに伴い、第１実施形態の数式は適宜に変形される。その他は、第１実施形態と同様である。具体的には、以下のとおりである。

射出装置２０１の液圧装置２０９は、第４流路２７Ｄに設けられ、ロッド側室１３ｒからの作動液の排出を許容又は禁止可能な第４バルブ２９Ｄを有している。本実施形態では、第４バルブ２９Ｄは、第４流路２７Ｄと第５流路２７Ｅとの共用部分に設けられており、ロッド側室１３ｒからの作動液の排出の許容又は禁止とともに、前側室１３ｆからの作動液の排出の許容又は禁止も行われる。第４バルブ２９Ｄは、例えば、方向制御弁により構成されており、より具体的には、例えば、スプリング及び電磁石によって駆動される２ポート２位置切換弁により構成されている。

第４バルブ２９Ｄは、第４流路２７Ｄと第５流路２７Ｅとの共用部分に設けられ、増圧においてロッド側室１３ｒと前側室１３ｆとの接続は維持されるから、第１実施形態と同様に、Ｐ_Ｒ＝Ｐ_Ｅ（以下、両者を代表してＰ_Ｒを用いることがある。）である。ただし、溶湯が終圧に至る前に、第４バルブ２９Ｄによってロッド側室１３ｒ及び前側室１３ｆからの作動液の排出が禁止されることから、溶湯が終圧に至ったとき、Ｐ_Ｒ≠０である。

従って、溶湯が終圧に至るときにおける、プランジャ５に加えられる力の釣り合いの式は、下記のようになる。
Ｐ_Ｃ×Ａ_Ｃ＝Ｐ_Ｈ×Ａ_Ｈ−Ｐ_Ｒ×（Ａ_Ｈ−Ａ_Ｒ） （１）′
また、溶湯が終圧に至るときにおける、増圧ピストン１７に加えられる力の釣り合いの式は、下記のようになる。
Ｐ_Ｈ×Ｚ_Ｒ＝Ｐ_Ｘ×Ｚ_Ｈ＋Ｐ_Ｒ×（Ｚ_Ｈ−Ｚ_Ｒ） （２）′

第１実施形態において（１）式及び（２）式から（３）式及び（４）式を導いたのと同様に、（１）′式及び（２）′式に基づいて、気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘを鋳造圧力Ｐ_Ｃに変換する式、及び、その逆に、鋳造圧力Ｐ_Ｃを気体室３１ｂの圧力Ｐ_Ｘに変換する式が得られる。その式では、射出装置２０１の構成によって決まる固定値（Ａ_Ｃ、Ａ_Ｈ、Ａ_Ｒ、Ｚ_Ｒ及びＺ_Ｈ）の他、圧力Ｐ_Ｒが含まれるが、この圧力Ｐ_Ｒを適宜に設定すれば、第１実施形態と同様に、鋳造圧力Ｐ_Ｃから射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値を算出することができる。

圧力Ｐ_Ｒは、例えば、入力装置３５を介して入力されてもよいし、制御装置１１により圧力Ｐ_０及び／又はＰ_ｍａｘに基づいて所定の数式に基づいて算出されてもよい。また、鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値の入力後に、その目標値に基づいて算出されてもよい。射出装置２０１は、例えば、ロッド側室１３ｒの圧力を検出する不図示の圧力センサを有し、増圧においては、その圧力センサの圧力が、設定された圧力Ｐ_Ｒに到達したときに、第４バルブ２９Ｄによってロッド側室１３ｒ及び前側室１３ｆからの作動液の排出を禁止する。

また、第１実施形態の（５）式、（７）〜（９）式及び（１１）〜（１３）式は、第２実施形態においても同様である。また、第１実施形態の（６）式、（１０）式及び（１４）式に相当する式については、（１）′式及び（２）′式から得られる上述の変換式に基づいて第１実施形態と同様に導けばよい。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るダイカストマシンＤＣ３０１の要部構成を示す模式図である。

ダイカストマシンＤＣ３０１の射出装置３０１は、射出シリンダ２０７の増圧部の構成が第１実施形態と相違する。具体的には、射出シリンダ２０７のシリンダ部２１３においては、増圧シリンダ部２１３ｂは、断面一定の円筒とされている。そして、増圧ピストン２１７の小径ピストン部２１７ａは、射出ピストン１５と同径とされ、射出シリンダ部２１３ａの後端に摺動可能に挿入されている。すなわち、射出シリンダ部２１３ａの後端部分が、第１実施形態における小径シリンダ部１３ｂａを兼ねている。

なお、射出ピストン１５が射出シリンダ部２１３ａの内部をロッド側室２１３ｒとヘッド側室２１３ｈとに区画していること、増圧ピストン２１７の大径ピストン部２１７ｂが増圧シリンダ部２１３ｂ（第１実施形態の大径シリンダ部１３ｂｂに相当）の内部を前側室２１３ｆと後側室２１３ｇとに区画している点は、第１実施形態と同様である。

この構成においては、Ａ_Ｈ＝Ｚ_Ｒである。従って、第１実施形態の（３）式及び（４）式は、以下のように簡略化される。
Ｐ_Ｃ＝Ｐ_Ｘ×Ｚ_Ｈ／Ａ_Ｃ （３）″
Ｐ_Ｘ＝Ｐ_Ｃ×Ａ_Ｃ／Ｚ_Ｈ （４）″
同様に、他の式も簡略化される。

なお、第１実施形態を元に第３実施形態について説明したが、増圧時にロッド側室１３ｒの作動液の排出を禁止する第２実施形態の液圧装置２０９と、第３実施形態の射出シリンダ３０７とが組み合わされてよい。この場合も、Ａ_Ｈ＝Ｚ_Ｒによって数式は簡略化される。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係るダイカストマシンＤＣ４０１の要部構成を示す模式図である。

第１実施形態では、アキュムレータ２５は、（狭義の）射出及び増圧の双方に利用された。これに対して、本実施形態のダイカストマシンＤＣ４０１の射出装置４０１では、射出用アキュムレータ２５Ａと、増圧用アキュムレータ２５Ｂとが設けられている。

射出用アキュムレータ２５Ａは、第２バルブ２９Ｂを介してヘッド側室１３ｈに作動液を供給可能である。また、射出用アキュムレータ２５Ａは、ポンプ２３、及び、第１実施形態の第１バルブ２９Ａと同様のバルブ２９Ａ−１からなる作動液供給装置２６−１により蓄圧される。

増圧用アキュムレータ２５Ｂは、第３バルブ２９Ｃを介して後側室１３ｇに作動液を供給可能である。また、増圧用アキュムレータ２５Ｂは、ポンプ２３、及び、第１実施形態の第１バルブ２９Ａと同様のバルブ２９Ａ−２からなる作動液供給装置２６−２により蓄圧される。

射出装置４０１は、例えば、低速射出及び高速射出においては、射出用アキュムレータ２５Ａからヘッド側室１３ｈへの作動液の流れを許容するとともに、増圧用アキュムレータ２５Ｂから後側室１３ｇへの作動液の流れを第３バルブ２９Ｃにより禁止する。その後、射出装置４０１は、射出用アキュムレータ２５Ａからヘッド側室１３ｈへの作動液の流れを不図示のバルブによって禁止するとともに、増圧用アキュムレータ２５Ｂから後側室１３ｇへの作動液の流れを許容する。そして、プランジャ５が溶湯から受ける力と、増圧用アキュムレータ２５Ｂが射出シリンダ７を介してプランジャ５に加える力とが釣り合うことにより、溶湯の圧力は一定値に収束する（終圧に至る）。

このような構成においても、例えば、鋳造圧力Ｐ_Ｃの目標値に応じて増圧用アキュムレータ２５Ｂの射出前の圧力Ｐ_Ｂの目標値を算出し、その目標値まで増圧用アキュムレータ２５Ｂを蓄圧することにより、所望の鋳造圧力Ｐ_Ｃを得ることができる。なお、第１実施形態を元に第４実施形態について説明したが、第２及び第３実施形態又はその組み合わせにおいて、射出用アキュムレータ２５Ａと増圧用アキュムレータ２５Ｂとが設けられてもよい。

以上の実施形態において、ダイカストマシンＤＣ１、ＤＣ２０１、ＤＣ３０１及びＤＣ４０１は成形装置の一例であり、溶湯は成形材料の一例である。

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、縦型締横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。

射出装置は、射出及び増圧を含む全工程を液圧によって行うものに限定されない。例えば、低速射出は、電動機の駆動力が作動液を介さずにプランジャに伝達されることによって行われてもよい。すなわち、射出装置は、全液圧式でなく、いわゆるハイブリッド式であってもよい。

射出シリンダは、増圧式のものに限定されず、射出シリンダ部と射出ピストンのみを有するものであってもよい。この場合、プランジャの力の釣り合いの式は、Ｐ_Ｃ×Ａ_Ｃ＝Ｐ_Ｘ×Ａ_Ｈとなるから、実施形態の（３）式及び（４）式に相当する式は、以下のようになる。
Ｐ_Ｃ＝Ｐ_Ｘ×Ａ_Ｈ／Ａ_Ｃ （３ａ）
また、（３）式および
Ｐ_Ｘ＝Ｐ_Ｃ×Ａ_Ｃ／Ａ_Ｈ （４ａ）
なお、数式の上では、第１実施形態においてＺ_Ｈ／Ｚ_Ｒ＝１と置き換えたことに相当する。第１実施形態における、他の式に相当する式は、（３）式及び（４）式に代えて、（３ａ）式及び（４ａ）式を用いて、第１実施形態と同様に導けばよい。

また、増圧式の射出シリンダは、直結形のものに限定されず、射出シリンダ部と増圧シリンダ部とが互いに離間するとともに流路によって接続されているものであってもよい。また、増圧式の射出シリンダにおいて、ロッド側室と前側室とは同圧とされなくてもよい。この場合の各式も、実施形態と同様に導くことが可能である。

第１実施形態のように増圧シリンダ部（１３ｂ）が小径シリンダ部（１３ｂａ）と大径シリンダ部（１３ｂｂ）とを有する場合、大径シリンダ部の径が小径シリンダ部の径よりも大きければ増圧作用は得られるのであり、射出シリンダ部の径と増圧シリンダ部の径との関係は、適宜に設定されてよい。例えば、大径シリンダ部の径は、射出シリンダ部１３ａの径と同一であってもよいし、小さくてもよい。

アキュムレータは、気体の圧縮によって作動液を放出する力を得るもの（広義の気体圧式）であればよく、シリンダ型のものに限定されない。例えば、アキュムレータは、プラダ型であってもよいし、気体と作動液とが接するもの（狭義の気体圧式）であってもよい。また、シリンダ型のアキュムレータは、ピストンの気体室における受圧面積と、液体室における受圧面積とが異なるものであってもよい。

アキュムレータに作動液を供給する構成は、ポンプ及び制御弁の組み合わせに限定されない。例えば、シリンダのピストンを電動機によって駆動して、シリンダからアキュムレータに作動液を供給してもよい。また、制御弁の開閉ではなく、ポンプの回転及びその停止、又は、上記のピストンの移動及び停止によって、作動液の供給量が制御されてもよい。

数式は、実施形態において例示したものに限定されない。例えば、温度の影響等を加味した数式が利用されてもよい。

１…射出装置、５…プランジャ、７…射出シリンダ、１１…制御装置、２５…アキュムレータ、２６…作動液供給装置、３７…圧力センサ。

Claims (9)

1. プランジャを駆動する射出シリンダと、
   前記射出シリンダに作動液を供給する気体圧式のアキュムレータと、
   前記アキュムレータに作動液を供給する作動液供給装置と、
   前記アキュムレータの気圧を検出する圧力センサと、
   成形サイクルにおいて、前記作動液供給装置から前記アキュムレータへ作動液を供給している状態で、前記圧力センサの検出値が所定の射出前目標気圧に到達したときに、その作動液の供給を停止するように前記作動液供給装置を制御する制御装置と、
   を有する射出装置。
2. 成形材料の終圧の目標値の入力を受け付ける入力装置を更に有し、
   入力された前記終圧の目標値の変化に応じて前記アキュムレータの射出前の気体の圧力が変化する
   請求項１に記載の射出装置。
3. 前記アキュムレータは、作動液と気体とを隔てるピストンを有し、
   前記制御装置は、入力された前記終圧の目標値に基づいて前記射出前目標気圧を設定する
   請求項２に記載の射出装置。
4. 前記制御装置は、前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃを前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式により得られる前記圧力Ｐ_Ｘを、前記気体室の圧力がＰ_Ａの前記アキュムレータに体積Ｖ_Ｕの作動液を供給したときの前記気体室の圧力Ｐ_Ｂを算出する数式における前記圧力Ｐ_Ａに代入する数式において、入力された前記終圧の目標値を前記圧力Ｐ_Ｃに代入して、前記射出前目標圧力としての前記圧力Ｐ_Ｂを算出する
   請求項３に記載の射出装置。
5. 前記制御装置は、
   前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃを前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘに変換する数式における前記圧力Ｐ_Ｃに、入力された前記終圧の目標値を代入し、射出後目標気圧としての前記圧力Ｐ_Ｘを算出し、
   その算出した前記射出後目標気圧と、射出後の前記圧力センサの検出値とに基づいて、次の成形サイクルの前記射出前目標気圧を設定する
   請求項３又は４に記載の射出装置。
6. 前記制御装置は、
   前記アキュムレータの気体室の圧力Ｐ_Ｘを前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式における前記圧力Ｐ_Ｘに、前記アキュムレータから作動液が全放出された状態での前記圧力センサの検出値を代入して、最小終圧としての前記圧力Ｐ_Ｃを算出し、
   入力された前記終圧の目標値が前記最小終圧以上であるか否か判定する
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の射出装置。
7. 前記制御装置は、
   前記アキュムレータから体積Ｖ_Ｕの作動液を放出することにより気体室の圧力Ｐ_Ｂが圧力Ｐ_Ａになる場合における圧力Ｐ_Ｂから圧力Ｐ_Ａを算出する数式により得られる前記圧力Ｐ_Ａを、前記アキュムレータの気体の圧力Ｐ_Ｘを前記プランジャが成形材料から受ける圧力Ｐ_Ｃに変換する数式の前記圧力Ｐ_Ｘに代入する数式において、前記圧力Ｐ_Ｂに、前記入力装置から入力された値又は当該制御装置が保持している一定の値を代入して、最大終圧としての前記圧力Ｐ_Ｃを算出し、
   入力された前記終圧の目標値が前記最大終圧以下であるか否か判定する
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の射出装置。
8. 前記作動液供給装置は、
   前記アキュムレータに作動液を供給するポンプと、
   前記ポンプから前記アキュムレータへの作動液の流れを許容又は禁止する制御弁と、を有し、
   前記制御装置は、成形サイクルにおいて、前記ポンプから前記アキュムレータへ作動液を供給している状態で、前記圧力センサの検出値が前記射出前目標気圧に到達したときに、前記制御弁により前記ポンプから前記アキュムレータへの作動液の流れが禁止されるように前記作動液供給装置を制御する
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の射出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の射出装置を備えた成形装置。

Images