JP2018167300A - 射出装置及び成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電動機の駆動力を好適にプランジャに伝達できる射出装置を提供する。【解決手段】プランジャ２３を前進させて成形材料を金型１０１内に押し出す射出装置９は、射出電動機２７と、射出伝達部２９と、回転式の増圧電動機３１と、増圧伝達部３３と、接続部３５を有している。射出伝達部２９は、プランジャ２３の後端に同軸に連結される直動部材５３を含み、射出電動機２７の駆動力により直動部材５３がプランジャ２３の軸方向に駆動される。増圧伝達部３３は、直動部材５３が挿通される増圧ねじ軸６５を含み、増圧電動機３１の回転をプランジャ２３の軸方向における増圧ねじ軸６５の直線運動に変換する。接続部３５は、増圧ねじ軸６５から直動部材５３への駆動力の伝達を許容及び禁止可能である。【選択図】図２

Description

本開示は、液状又は固液共存状態の成形材料を金型内に射出する射出装置及び当該射出装置を備えた成形機に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンやプラスチック射出成形機である。

プランジャにより成形材料を金型内へ押し出す射出装置として、プランジャの駆動力を油圧シリンダによって得るのではなく、電動機によって得るもの、すなわち、全電動式の射出装置が知られている。また、このような全電動式の射出装置として、複数の電動機を有し、射出工程の進行に伴って、使用する電動機を切り換えるものも知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１では、２つの電動機と、２つの電動機の回転が入力される２つのボールねじ機構と、２つのボールねじ機構のうち一方によって駆動され、プランジャの後端に当接する部材と、プランジャと２つのボールねじ機構のうち他方との間に介在するワンウェイクラッチと、を有する射出装置が開示されている。特許文献１において、２つの電動機の一方は、低速射出用であり、他方は高速射出用である。また、２つのボールねじ機構は、互いに並列に、かつプランジャに対して並列に設けられている。

特開２００７−２１００００号公報

特許文献１の技術は、具体性に乏しい。例えば、プランジャを後退させる方法は不明である。従って、複数の電動機の駆動力を好適にプランジャに伝達できる射出装置及び成形機が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る射出装置は、プランジャを前進させて成形材料を金型内に押し出す射出装置であって、第１電動機と、前記プランジャの後端に同軸に連結される第１直動部材を含み、前記第１電動機の駆動力により前記第１直動部材が前記プランジャの軸方向に駆動される第１伝達部と、回転式の第２電動機と、前記第１直動部材が挿通される第２直動部材を含み、前記第２電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第２直動部材の直線運動に変換する第２伝達部と、前記第２直動部材から前記第１直動部材への駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続部と、を有している。

一例において、前記第２伝達部は、前記第２電動機の回転が伝達されるナットと、前記ナットに螺合する、前記第２直動部材としてのねじ軸と、を有している。

一例において、前記第１電動機は回転式であり、前記第１伝達部は、前記第１電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第１直動部材の直線運動に変換する、前記プランジャに同軸に配置されているねじ機構を有しており、前記第１直動部材は、前記ねじ機構のねじ軸又はナットを含んでいる。

一例において、前記射出装置は、前記第１直動部材に対してその軸回りの方向において係合して、前記第１直動部材の軸回りの回転を禁止するとともに前記第１直動部材の軸方向における移動を許容する回り止め部を更に有しており、前記第２直動部材としてのねじ軸は、前記第１直動部材に対して軸回りの方向において係合して、軸回りの回転が禁止されているとともに軸方向における移動が許容されている。

一例において、前記第１電動機は回転式であり、前記第１伝達部は、前記第１電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第１直動部材の直線運動に変換し、前記第２電動機の１回転による前記第２直動部材の移動量は、前記第１電動機の１回転による前記第１直動部材の移動量よりも小さい。

一例において、前記射出装置は、前記第１電動機の駆動力により射出を行い、前記第２電動機の駆動力により増圧を行うように前記第１電動機及び前記第２電動機を制御する制御装置を更に有している。

一例において、前記接続部は、前記第１直動部材の外周面と前記第２直動部材の内周面との間に介在して、前記第１直動部材の前記第２直動部材に対する相対的な前進を許容しつつ相対的な後退を禁止可能なワンウェイクラッチを含んでいる。

一例において、前記ワンウェイクラッチは、前記第１直動部材に保持されている内側ラックと、前記第２直動部材に保持されている外側ラックと、前記内側ラック及び前記外側ラックの一方を他方へ付勢する弾性部材と、を有しており、前記内側ラックは、前記プランジャの軸方向に配列されており、後方へ傾斜している複数の第１歯を有しており、前記外側ラックは、前記プランジャの軸方向に配列されており、前方へ傾斜している、前記複数の第１歯に噛み合い可能な複数の第２歯を有している。

一例において、前記第１直動部材は中空状である。

一例において、前記射出装置は、前記第１直動部材が所定位置まで前進したときに前記第１直動部材に固定的な部材に当接する、シリンダ式のショックアブソーバーを更に有している。

一例において、前記成形機は、上記の射出装置と、前記金型を型締めする型締装置と、前記金型から成形品を押し出す押出装置と、を有している。

本開示の一態様に係る成形機は、上記の射出装置と、金型を型締めする型締装置と、前記金型から成形品を押し出す押出装置と、を有している。

上記の構成によれば、複数の電動機の駆動力を好適にプランジャに伝達できる。

本開示の実施形態に係る射出装置を有するダイカストマシンの要部構成を示す模式図。 図１の射出装置の要部構成を示す模式的な断面図。 図３（ａ）は図２のIIIａ−IIIａ線における断面図、図３（ｂ）は図２のIIIｂ−IIIｂ線における断面図。 図４（ａ）は図２の射出装置のワンウェイクラッチの構成の例を示す断面図、図４（ｂ）はワンウェイクラッチの構成の他の例を示す断面図。 図１の射出装置の動作を説明するための図。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は変形例に係る射出装置の要部構成を示す模式図。

（ダイカストマシンの全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係るダイカストマシン１の要部の構成を示す、一部に断面図を含む側面図である。

ダイカストマシン１は、溶解されて液状となった金属材料（溶湯）を金型１０１内（キャビティＣａ等の空間。以下同様。）へ射出し、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。金属は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金である。なお、溶湯に代えて、固液共存金属を用いることも可能である。

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。本実施形態の説明では、便宜上、固定金型１０３又は移動金型１０５の断面を１種類のハッチングで示すが、これらの金型は、直彫り式のものであってもよいし、入れ子式のものであってもよい。また、固定金型１０３及び移動金型１０５には、中子などが組み合わされてもよい。

ダイカストマシン１は、例えば、成形のための機械的動作を行うマシン本体部３と、マシン本体部３の動作を制御する制御ユニット５とを有している。

マシン本体部３は、例えば、金型１０１の開閉及び型締めを行う型締装置７と、金型１０１内に溶湯を射出する射出装置９と、成形品を固定金型１０３又は移動金型１０５（図１では移動金型１０５）から押し出す押出装置１１とを有している。マシン本体部３において、射出装置９以外の構成（例えば型締装置７及び押出装置１１の構成）は、基本的には（例えば射出装置９の取付けに係る部分を除いて）、公知の種々の構成と同様とされてよい。

成形サイクルにおいて、型締装置７は、移動金型１０５を固定金型１０３へ向かって移動させ、型閉じを行う。さらに、型締装置７は、タイバー（符号省略）の伸長量に応じた型締力を金型１０１に付与して型締めを行う。型締めされた金型１０１内には成形品と同一形状のキャビティＣａが構成される。射出装置９は、そのキャビティＣａへ溶湯を射出・充填する。キャビティＣａに充填された溶湯は、金型１０１に熱を奪われて冷却され、凝固する。これにより、成形品が形成される。その後、型締装置７は、移動金型１０５を固定金型１０３から離れる方向へ移動させて型開きを行う。この際又はその後、押出装置１１は、移動金型１０５から成形品を押し出す。

制御ユニット５は、例えば、各種の演算を行って制御指令を出力する制御装置１３（図２）と、画像を表示する表示装置１５と、オペレータの入力操作を受け付ける入力装置１７とを有している。また、別の観点では、制御ユニット５は、例えば、電源回路及び制御回路等を有する不図示の制御盤と、ユーザインターフェースとしての操作部１９とを有している。

制御装置１３は、例えば、不図示の制御盤及び操作部１９に設けられている。制御装置１３は、適宜に分割乃至は分散して構成されてよい。例えば、制御装置１３は、型締装置７、射出装置９及び押出装置１１毎の下位の制御装置と、この下位の制御装置間の同期を図るなどの制御を行う上位の制御装置とを含んで構成されてよい。

表示装置１５及び入力装置１７は、例えば、操作部１９に設けられている。操作部１９は、例えば、型締装置７の固定的部分に設けられている。表示装置１５は、例えば、液晶表示ディスプレイ乃至は有機ＥＬディスプレイを含んだタッチパネルによって構成されている。入力装置１７は、例えば、機械式のスイッチ及び前記のタッチパネルによって構成されている。

なお、ダイカストマシン１のうち射出装置９に着目する場合において、制御ユニット５は、射出装置９の制御ユニットとして捉えられてよい。制御ユニット５の構成要素（例えば制御装置１３）についても同様である。

（射出装置の構成）
射出装置９は、例えば、金型１０１内に通じるスリーブ２１と、スリーブ２１内を摺動可能なプランジャ２３と、プランジャ２３を駆動する駆動部２５とを有している。なお、射出装置９の説明においては、金型１０１側（図１の紙面左側）を前方、その反対側を後方ということがあり、また、この定義に従って、前進または後退等の語を用いることがある。

スリーブ２１は、例えば、固定金型１０３に連結された筒状部材であり、上面には溶湯をスリーブ２１内に受け入れるための供給口２１ａが開口している。プランジャ２３は、スリーブ２１内を前後方向に摺動可能なプランジャチップ２３ａと、先端がプランジャチップ２３ａに固定されたプランジャロッド２３ｂとを有している。

型締装置７による金型１０１の型締めが完了すると、不図示の給湯装置によって１ショット分の溶湯が供給口２１ａからスリーブ２１内へ注がれる。そして、プランジャ２３が図示の位置からスリーブ２１内を前方へ摺動することにより、スリーブ２１内の溶湯が金型１０１内に押し出される（射出される）。

駆動部２５は、固定部位（符号省略）と、固定部位に対してプランジャ２３の軸方向へ移動可能な可動部位（後述する接続軸４１等）とを有している。固定部位は、例えば、射出フレーム６９と固定されている。射出フレーム６９は、例えば、型締装置７のうちの固定金型１０３を保持する固定ダイプレート７ａに固定されている。可動部位は、プランジャ２３と連結されている。

（駆動部の全体構成）
図２は、射出装置９（駆動部２５）の具体的な構成を示す模式図である。図２の大部分は、基本的に上方から見た断面図となっている。ただし、図２は、側方から見た図と捉えられても構わない。

駆動部２５は、例えば、全電動式のものであり、射出電動機２７と、射出電動機２７の駆動力をプランジャ２３へ伝達するための射出伝達部２９と、増圧電動機３１と、増圧電動機３１の駆動力をプランジャ２３へ伝達するための増圧伝達部３３と、増圧伝達部３３とプランジャ２３との接続及び遮断を行う接続部３５とを有している。

射出電動機２７及び射出伝達部２９は、主として、低速射出及び高速射出（狭義の射出）に利用されるものである。増圧電動機３１及び増圧伝達部３３は、主として増圧に利用されるものである。射出装置９は、これらによりプランジャ２３を駆動する際、工程の進行に応じて、プランジャ２３へ駆動力を付与する電動機を切り換える。接続部３５は、その切り換え動作を好適化することに寄与する。

本実施形態においては、射出電動機２７及び射出伝達部２９の組み合わせと、増圧電動機３１及び増圧伝達部３３の組み合わせとは、採用している機構の原理等に関して共通している点があり、説明が重複する部分が比較的多い。そこで、以下では、説明が両者で共通する場合に、射出電動機２７及び射出伝達部２９について説明し、増圧電動機３１及び増圧伝達部３３の符号を（ ）内に付すことがある。すなわち、（ ）の前の符号（及び名称）は、（ ）内の符号に置換されてよい。

（電動機）
射出電動機２７（３１）の台数は、適宜に設定されてよい。本実施形態の説明では、２つの射出電動機２７と１つの増圧電動機３１とが設けられる態様を例に取る。

射出電動機２７（３１）は、例えば、回転式の電動機により構成されており、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するロータとを有している。なお、射出電動機２７（３１）は、適宜な形式のものとされてよく、例えば、直流電動機であってもよいし、交流電動機であってもよいし、同期電動機であってもよいし、誘導電動機であってもよい。

射出電動機２７（３１）は、ブレーキ付のものとされてもよい。以下の説明において、射出電動機２７（３１）が停止している状態は、トルクフリーの状態であってもよいし、一定の位置に位置制御されている状態であってもよいし、ブレーキが利用されている状態であってもよく、これらから適宜に選択されてよい。

射出電動機２７（３１）は、例えば、サーボモータとして構成されている。すなわち、射出電動機２７（３１）は、その回転を検出する回転センサ２７ｓ（３１ｓ）を有し、回転センサ２７ｓ（３１ｓ）の検出値に基づいて、不図示のサーボドライバにより回転数のフィードバック制御がなされる。回転センサ２７ｓ（３１ｓ）は、例えば、回転量に応じた数のパルスを出力するエンコーダである。

また、増圧電動機３１のサーボドライバは、例えば、増圧電動機３１に流れる電流を検出し、その検出値に基づいてトルクのフィードバック制御を行うことが可能である。射出電動機２７のサーボドライバも、そのようなトルクのフィードバック制御が可能であってもよい。

射出電動機２７（３１）は、低慣性電動機により構成されてもよい。すなわち、射出電動機２７（３１）は、定格トルクに対してロータのイナーシャが相対的に小さい電動機により構成されてもよい。なお、低慣性電動機は、そのカタログ乃至は仕様書などにおいて、低慣性電動機である旨が記載されていることが多く、当該記載に基づいて低慣性電動機であるか否かを特定可能である。一般に、低慣性電動機は、ロータ径をロータの軸方向長さに対して相対的に小さくして構成されている。ただし、磁石材料、ロータ径、鉄心形状及び積厚等を最適化することにより低慣性が実現されたものも知られている。

射出電動機２７及び増圧電動機３１の仕様は、互いに同一であってもよいが、本実施形態では互いに異なっている。例えば、射出電動機２７は、増圧電動機３１に比較して、定格回転数が高く、定格トルクが低い。

射出電動機２７（３１）の配置は適宜に設定されてよい。図示の例では、射出電動機２７（３１）は、プランジャ２３に対して並列（プランジャ２３と軸方向の位置が重複していなくても、便宜上、このように表現するものとする。）に配置され、その出力軸を後方へ向けている。また、射出電動機２７及び増圧電動機３１は、前後方向（プランジャ２３の進退方向）において互いに重複しないように配置されている。また、２つの射出電動機２７は、上下方向（紙面貫通方向。左右方向でもよい。）の位置を互いに異ならせて互いに並列に配置されている。

（伝達部）
射出伝達部２９（３３）は、例えば、射出電動機２７（３１）の回転を伝達する巻掛伝動機構３７（５５）と、巻掛伝動機構３７（５５）からの回転を直線運動に変換する射出ねじ機構３９（増圧ねじ機構５７）とを有している。

また、射出伝達部２９は、上記に加えて、プランジャ２３に連結されており、射出ねじ機構３９の直線運動をプランジャ２３へ伝える接続軸４１を有している。増圧ねじ機構５７の直線運動は、接続部３５を介して接続軸４１へ伝達される。

（巻掛伝動機構）
巻掛伝動機構３７（５５）は、例えば、プーリ・ベルト機構であり、射出電動機２７（３１）の出力軸に固定されたプーリ４３（５９）と、プーリ４３（５９）に掛けられたベルト４５（６１）と、ベルト４５（６１）が掛けられ、射出ねじ機構３９（５７）に兼用されている射出ナット４７（増圧ナット６３）とを有している。ベルト４５（６１）は、例えば、歯付ベルトであってもよいし、歯が付いていないものであってもよい。巻掛伝動機構３７（５５）は、スプロケット・チェーン機構のように、プーリ・ベルト機構以外の他の形式のものとされてもよい。

射出電動機２７（３１）の回転は、プーリ４３（５９）、ベルト４５（６１）及び射出ナット４７（６３）へ順次伝達され、射出ねじ機構３９（５７）に入力される。巻掛伝動機構３７（５５）は、例えば、射出ねじ機構３９（５７）に対する射出電動機２７（３１）の配置の自由度を向上させることに寄与している。プーリ４３（５９）の径と射出ナット４７（６３）の径とは、同等であってもよいし、一方が他方よりも大きくてもよい。すなわち、巻掛伝動機構３７（５５）は、減速又は増速に寄与しなくてもよいし、寄与してもよい。

なお、図示の例では、射出伝達部２９においては、射出ナット４７の径は、プーリ４３の径と概ね同等となっている。一方、増圧伝達部３３においては、増圧ナット６３の径は、プーリ５９の径よりも大きくなっている。従って、増圧電動機３１の生じたトルクよりも大きなトルクで増圧ナット６３は駆動される。

射出伝達部２９において、射出ナット４７には、２つのベルト４５が掛けられており、２つの射出電動機２７の駆動力が伝達される。ただし、射出電動機２７毎に射出ナット４７が設けられてもよい。２つの射出電動機２７の制御においては、タンデム制御が行われてもよい。また、射出電動機２７は、１つのみ設けられてもよい。

（ねじ機構）
射出ねじ機構３９（５７）は、既述の射出ナット４７（６３）と、射出ナット４７（６３）に螺合する射出ねじ軸４９（増圧ねじ軸６５）とを有している。なお、図２では、増圧ねじ軸６５は、２点鎖線により、前進したときの状態も示されている。

射出ナット４７（６３）は、軸回りの回転が許容されているとともに軸方向の移動が規制されている。一方、射出ねじ軸４９（６５）は、軸回りの回転が規制されているとともに軸方向の移動が許容されている。従って、射出電動機２７（３１）の回転が射出ナット４７（６３）に伝達されると、射出ねじ軸４９（６５）がその軸方向に移動する。

射出ナット４７（６３）の軸回りの回転の許容及び軸方向の移動の規制は、例えば、射出ナット４７（６３）が適宜な軸受けによって支持されることによりなされている。射出ねじ軸４９（６５）の軸回りの回転の規制は、後述するように接続軸４１によってなされる。ただし、接続軸４１による回転の規制に加えて、又は代えて、スプライン溝等の一般的な方法によって回転の規制がなされてもよい。

射出ねじ機構３９（５７）は、射出ナット４７（６３）と射出ねじ軸４９（６５）との間にボールが介在するボールねじ機構であってもよいし、ボールが介在しないすべりねじ機構であってもよい。例えば、射出ねじ機構３９は、ボールねじ機構とされ、増圧ねじ機構５７は、すべりねじ機構とされてよい。射出ねじ機構３９（５７）は、ねじ溝が１本の１条ねじ式のものであってもよいし、ねじ溝が２本以上の多条ねじ式のものであってもよい。

射出ねじ軸４９は、点線で示されているように、中空状（筒状）とされている。これにより、例えば、射出ねじ軸４９の軽量化が図られている。ただし、射出ねじ軸４９は、中実（円柱状）とされていても構わない。増圧ねじ軸６５は、接続軸４１を挿通可能に中空状とされている。

射出ねじ機構３９（５７）は、例えば、プランジャ２３に対して同軸に配置されている。具体的には、例えば、射出ナット４７（６３）及び射出ねじ軸４９（６５）の軸心は、プランジャ２３の軸心の延長上に位置している。

（接続軸）
接続軸４１は、プランジャ２３の後端に対して同軸に連結されているとともに、射出ねじ軸４９の前端に対して同軸に固定されている。従って、射出ねじ軸４９がその軸方向に移動すると、プランジャ２３はその軸方向に移動する。また、後述するように、増圧ねじ軸６５は、接続部３５によって適宜な時期に接続軸４１と連結される。従って、その連結がなされた状態で、増圧ねじ軸６５がその軸方向に移動すると、プランジャ２３はその軸方向に移動する。

接続軸４１は、直線状に延びる軸状部材であり、その断面形状は、概ね全長に亘って一定である。接続軸４１の断面形状（横断面の外縁の形状）は、後に詳述するように、例えば、非円形とされている。ただし、接続軸４１の断面形状は円形とされても構わない。接続軸４１は、図２において点線で示されているように、例えば、中空状とされている（図３（ａ）及び図３（ｂ）も参照）。ただし、接続軸４１は、中実とされていても構わない。

なお、直動部材５３、接続軸４１又は射出ねじ軸４９について中空状という場合、長さ全体に亘って中空である必要はなく、一部（例えば端部又は中途位置）に中実な部分が存在してもよい。直動部材５３、接続軸４１又は射出ねじ軸４９それぞれは、例えば、長さの半分以上又は２／３以上が中空状である。

接続軸４１とプランジャ２３との連結は、例えば、カップリング５１によってなされている。カップリング５１は、例えば、特に符号を付さないが、プランジャロッド２３ｂの後端に設けられたフランジと接続軸４１の前端に設けられたフランジとの間に介在するスペーサを有しているとともに、これらフランジ及びスペーサを収容するケース状部分を有している。

接続軸４１と射出ねじ軸４９との固定は、これらが一体的に形成されることによってなされていてもよいし、これらが別個に形成され、カップリング又はねじ等によって連結されることによってなされていてもよい。

接続軸４１及び射出ねじ軸４９は、少なくとも成形サイクル中においては互いに固定された状態が維持されるから、１つの部材として捉えられてもよい。以下では、両者を直動部材５３ということがある。本実施形態では、直動部材５３は全体として軸状であり、プランジャ２３に対して同軸に連結されている。なお、本実施形態の説明では、直動部材５３の一部を射出ねじ軸４９として捉えているが、直動部材５３全体が射出ねじ機構３９のねじ軸として捉えられても構わない。

（射出伝達部と増圧伝達部との相対関係）
射出ねじ機構３９の直動部材５３は、増圧ねじ軸６５に挿通されている。従って、両者は同心に配置されている。なお、直動部材５３全体を射出ねじ機構３９のねじ軸として捉え、ねじ軸同士が同心に配置されていると捉えてもよい。

射出伝達部２９及び増圧伝達部３３を比較すると、例えば、射出電動機２７の１回転による射出ねじ軸４９（プランジャ２３）の移動量は、増圧電動機３１の１回転による増圧ねじ軸６５の移動量よりも大きい。従って、例えば、射出伝達部２９は、相対的に高速で射出ねじ軸４９を移動させやすく、増圧伝達部３３は、相対的に大きな力を増圧ねじ軸６５に伝えやすい。

上記のような相違は、巻掛伝動機構３７及び５５における減速比の差によって実現されていてもよいし、及び／又は射出ねじ機構３９及び増圧ねじ機構５７のリードの差によって実現されていてもよい。例えば、射出ねじ機構３９のリードは、増圧ねじ機構５７のリードよりも大きい。

また、射出ねじ機構３９及び増圧ねじ機構５７を比較すると、増圧ねじ機構５７の径（例えば有効径又は雄ねじの谷径。射出ねじ機構３９についても同様。）は、射出ねじ機構３９の径よりも大きくされている。また、射出ねじ軸４９の長さ（実際にねじ溝が形成されている部分の長さ。増圧ねじ軸６５についても同様。）は、増圧ねじ軸６５の長さよりも長い。別の観点では、射出ねじ機構３９のストロークは、増圧ねじ機構５７のストロークよりも長い。

（回り止め）
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して射出ねじ軸４９及び増圧ねじ軸６５の軸回りの回転を規制するための構造について説明する。図３（ａ）は図２のIIIａ−IIIａ線における断面図であり、図３（ｂ）は図２のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。

接続軸４１は、上述のように断面形状（横断面の外縁の形状）が非円形とされている。具体的には、例えば、接続軸４１の断面形状は、円形の一部を直線（４１ｆ）で切り取った形状である。別の観点では、接続軸４１の外形は、円柱の外周面に平面４１ｆを設けた形状である。平面４１ｆの数及び位置は適宜に設定されてよい。図示の例では、互いに対向する２つの平面４１ｆが設けられている。平面４１ｆの幅は適宜に設定されてよく、また、平面４１ｆの長さは、後述する摺動に必要な分だけ設けられればよい。

図２及び図３（ａ）に示すように、平面４１ｆには、回り止め部材６７が当接している。回り止め部材６７は、例えば、いずれの方向にも移動不可能に設けられている。具体的には、例えば、回り止め部材６７は、射出フレーム６９に固定されている。従って、接続軸４１は、軸回りの回転が規制されているとともに、回り止め部材６７に対する摺動を伴う、軸方向の移動が許容されている。

なお、回り止め部材６７の、平面４１ｆに当接する部位の形状は適宜な形状とされてよい。図示の例では、平面４１ｆに当接する部位は、平面状とされている。図示の例では、回り止め部材６７は、平面４１ｆ毎に設けられているとともに、接続軸４１の平面４１ｆ以外の部分に当接していない。ただし、回り止め部材６７は、筒状の１つの部材とされ、接続軸４１の平面４１ｆ以外の部分にも当接するように構成されてもよい（後述の増圧ねじ軸６５の断面形状を参照）。

図２及び図３（ｂ）に示すように、平面４１ｆには、増圧ねじ軸６５の内周面の一部が当接している。従って、増圧ねじ軸６５は、接続軸４１に対する軸回りの相対的な回転が規制されているとともに、接続軸４１との摺動を伴う、軸方向の移動が許容されている。接続軸４１は、上記のように、回り止め部材６７によって軸回りの（絶対的な）回転が規制されているから、増圧ねじ軸６５は、接続軸４１を介して回り止め部材６７によって軸回りの回転が規制されている。

なお、増圧ねじ軸６５の、平面４１ｆに当接する部位の形状は適宜な形状とされてよい。図示の例では、平面４１ｆに当接する部位は、平面状とされている。また、増圧ねじ軸６５は、接続軸４１の平面４１ｆ以外の部分に対して当接していてもよいし（図示の例）、当接していなくてもよい。

（接続部）
図２に示すように、接続部３５は、直動部材５３（接続軸４１）に設けられている内側部３５ａと、増圧ねじ軸６５に設けられている外側部３５ｂとを有している。図示のようにプランジャ２３及び直動部材５３が後退限に位置している状態では、内側部３５ａは、外側部３５ｂに対して後方に離れている。そして、直動部材５３が前進することによって、内側部３５ａは、外側部３５ｂ内に位置し、内側部３５ａと外側部３５ｂとが結合可能となる。

図４（ａ）は接続部３５の構成の例を示す断面図である。この図では、内側部３５ａが外側部３５ｂ内に位置している状態が示されている。紙面左側は、図２と同様に、前方（金型１０１側）である。Ｖｓは増圧ねじ軸６５の速度を示し、Ｖｆは接続軸４１の速度を示している。

接続部３５は、例えば、直進式のワンウェイクラッチ７１（以下、単に「クラッチ７１」ということがある。）と、クラッチ７１を非作動とするための解除部７３とを含んでいる。

クラッチ７１は、接続軸４１の増圧ねじ軸６５に対する相対的な前進を許容しつつ相対的な後退を禁止するように構成されている。具体的には、例えば、クラッチ７１は、接続軸４１に保持されている内側ラック７５と、増圧ねじ軸６５に保持されている外側ラック７７と、外側ラック７７を付勢する弾性部材７９とを有している。

内側ラック７５は、外側ラック７７に対向する面に、接続軸４１の軸方向に配列された複数の歯７５ａを有している。複数の歯７５ａは、後方に傾斜する鋸歯状である。例えば、歯７５ａは、前方に傾斜面を有し、後方に鉛直面（逆傾斜面又は急傾斜面でもよい）を有している。内側ラック７５は、接続軸４１に対して、その軸方向及び径方向において移動不可能とされている。例えば、内側ラック７５は、ねじ（符号省略）によって接続軸４１に固定されている。なお、内側ラック７５は、接続軸４１と一体的に形成されていてもよい。

外側ラック７７は、内側ラック７５に対向する面に、増圧ねじ軸６５の軸方向に配列された複数の歯７７ａを有している。複数の歯７７ａは、前方に傾斜する鋸歯状である。例えば、歯７７ａは、後方に傾斜面を有し、前方に鉛直面（逆傾斜面又は急傾斜面でもよい）を有している。外側ラック７７は、増圧ねじ軸６５に対して、その軸方向に移動不可能かつ径方向（例えば上下方向又は左右方向）に移動可能に保持されている。具体的には、例えば、外側ラック７７は、増圧ねじ軸６５に形成された空所に径方向に摺動可能に収容されている部分を有している。

弾性部材７９は、例えば、板ばね又はつる巻きばね等のばねによって構成されており、外側ラック７７と増圧ねじ軸６５との間に介在している。そして、弾性部材７９は、外側ラック７７を増圧ねじ軸６５に対して内側ラック７５へ付勢している。

従って、接続軸４１が増圧ねじ軸６５に対して相対的に前進する（Ｖｆ＞Ｖｓ）ときは、内側ラック７５の歯７５ａの傾斜面と、外側ラック７７の歯７７ａの傾斜面とが摺動し、外側ラック７７は、弾性部材７９の付勢力に抗して増圧ねじ軸６５側へ押される。ひいては、接続軸４１の増圧ねじ軸６５に対する相対的な前進が許容される。

一方、増圧ねじ軸６５が接続軸４１に対して相対的に前進する（Ｖｆ＜Ｖｓ）ときは、内側ラック７５の歯７５ａの鉛直面と、外側ラック７７の歯７７ａの鉛直面とが係合する。ひいては、増圧ねじ軸６５の接続軸４１に対する相対的な前進が禁止される。

なお、図２及び図４（ａ）では、接続軸４１を軸方向に見たときに、平面４１ｆが設けられている方向に内側ラック７５及び外側ラック７７が設けられている態様を例示している。ただし、内側ラック７５及び外側ラック７７は、平面４１ｆが設けられている方向とは異なる方向に設けられていてもよい。

解除部７３は、例えば、電磁石によって構成されており、外側ラック７７の外側（内側ラック７５に対向する側とは反対側）に位置し、増圧ねじ軸６５に固定されている。そして、解除部７３は、通電されると、弾性部材７９の付勢力に抗して、少なくとも一部が磁性体からなる外側ラック７７を吸着する。これにより、クラッチ７１は非作動の状態（接続軸４１の増圧ねじ軸６５に対する相対的な前進及び後退のいずれも許容される状態）とされる。解除部７３の数及び位置は適宜に設定されてよい。

図４（ｂ）は接続部３５の構成の他の例を示す断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応する図である。ここでは、便宜上、図４（ａ）と共通の符号を用いる。

図４（ａ）の例では、内側ラック７５及び外側ラック７７のうち外側ラック７７が径方向において移動可能とされた。これに対して、図４（ｂ）の例では、内側ラック７５が径方向において移動可能とされている。また、これに伴い、弾性部材７９及び解除部７３は、接続軸４１に設けられている。その他は、図４（ａ）と同様である。

（駆動部の支持構造）
図２に示すように、駆動部２５は、例えば、射出ねじ機構３９等の支持のために、支持部材８１を有している。なお、図２では、支持部材８１を１つのハッチングで示しているが、支持部材８１は、複数の部材が組み合わされて構成されていてよい。支持部材８１は、例えば、全体として筐体状に構成されており、射出フレーム６９に固定されている。

支持部材８１は、例えば、射出ねじ機構３９及び増圧ねじ機構５７を収容している。なお、支持部材８１の後方には、支持部材８１から後方へ突出する射出ねじ軸４９を覆うカバー８３が固定されている。支持部材８１及びカバー８３の全体が支持部材として捉えられてもよい。

支持部材８１は、適宜な軸受けを介して射出ナット４７及び増圧ナット６３を支持している。また、支持部材８１には、例えば、支持部材８１の外部に位置する射出電動機２７の本体部分（ステータ）が固定されている。なお、増圧電動機３１は、例えば、射出フレーム６９に固定されている。

（ショックアブソーバー）
図２に示すように、射出装置９は、射出フレーム６９に設けられたショックアブソーバー８５を有している。

ショックアブソーバー８５は、例えば、シリンダ式のものであり、シリンダ部（符号省略）と、シリンダ部内を摺動する不図示のピストンと、当該ピストンからシリンダ部の外部へ延び出るピストンロッド（符号省略）と、シリンダ部内に配置された不図示のばねとを有している。ばねは、シリンダ部に対してピストンをピストンロッド側へ付勢している。シリンダ部は、特に図示しないが、ピストンが摺動するシリンダ本体と、その外側を覆う外郭部とを有している。シリンダ本体内の、ピストンによって区画された２つのシリンダ室のうちピストンロッドとは反対側のシリンダ室は、例えば、オリフィスを介して、ピストンロッド側のシリンダ室、及びシリンダ本体と外郭部との間の隙間に通じている。これらの空間には作動液（例えば油）が満たされている。

ショックアブソーバー８５は、ピストンロッドがプランジャ２３の軸方向の後方へ向けられた状態で、シリンダ部が射出フレーム６９に固定されている。なお、ショックアブソーバー８５は、移動不可能に設けられるのであれば、射出フレーム６９以外の部材に設けられていてもよい。

一方、カップリング５１には、プランジャ２３が所定位置まで前進したときにショックアブソーバー８５（そのピストンロッド）に当接する当接部５１ａが形成されている。なお、当接部５１ａは、プランジャ２３とともに移動する部材に設けられるのであれば、カップリング５１以外の部材に設けられていてもよい。

（制御装置）
制御装置１３は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び補助記憶装置を含んで構成されている。そして、ＣＰＵがＲＯＭ及び／又は補助記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、各種の機能部が構築される。そして、制御装置１３は、ダイカストマシン１（射出装置９）内の種々の機器からの信号に基づいて種々の制御指令を出力する。

制御装置１３に信号を入力するのは、例えば、入力装置１７、回転センサ２７ｓ及び３１ｓ、プランジャ２３の位置を検出するための位置センサ８７（図２）、及びプランジャ２３が溶湯に加えている力を検出するための力センサ８９（図２）である。

制御装置１３が信号を出力するのは、例えば、表示装置１５、射出電動機２７に電力を供給する不図示のドライバ、増圧電動機３１に電力を供給する不図示のドライバ及び解除部７３に電力を供給する不図示のドライバである。

位置センサ８７は、例えば、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。例えば、位置センサ８７は、後退限に位置している接続軸４１の前端付近に対向する位置に固定的に設けられている。一方、スケール部は、接続軸４１に設けられ、その軸方向に延びている。そして、位置センサ８７は、接続軸４１の移動に伴って移動するスケール部の位置を検出することによってプランジャ２３の位置を間接的に検出する。なお、位置センサ８７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。

力センサ８９は、例えば、プランジャ２３（厳密にはカップリング５１のスペーサ）と接続軸４１との間に位置するロードセルを含んで構成されている。ロードセルは、例えば、歪ゲージ式のものである。制御装置１３は、力センサ８９からの検出信号に基づいて、プランジャ２３に付与されている力、ひいては、溶湯に付与されている圧力を特定可能である。

（射出装置の動作）
図５は、射出装置９の動作を説明するための図である。

図５の上段のグラフは、射出速度及び射出圧力等の経時変化を示している。このグラフにおいて、横軸は経過時間を示し、縦軸は速度及び圧力の大きさを示している。Ｖｆの符号が付された線は、図４（ａ）と同様に、接続軸４１の速度を示している。接続軸４１はプランジャ２３と連結されているから、別の観点では、Ｖｆの符号が付された線は、射出速度（プランジャ２３の速度）を示している。Ｖｓの符号が付された線は、図４（ａ）と同様に、増圧ねじ軸６５の速度を示している。線Ｌｐは、射出圧力（プランジャ２３が溶湯に付与する圧力）を示している。

図５の下段のタイミングチャートは、射出電動機２７及び増圧電動機３１の駆動の有無を示している。図中の「ＯＮ」は、これらの電動機が駆動力を生じている状態である。図中の「ＯＦＦ」は、例えば、トルクフリーとされている状態、一定位置への位置制御が行われている状態、又はブレーキが作動している状態である。

射出装置９は、概観すると、低速射出（ｔ０〜ｔ１）、高速射出（ｔ１〜ｔ３）、増圧（ｔ４〜ｔ５）及び保圧（ｔ５〜）を順に行う。すなわち、射出装置９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２３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２３を前進させる。その後、射出装置９は、成形品のヒケをなくすために、プランジャ２３の前進する方向の力によりキャビティ内の溶湯を増圧し、さらに、その増圧した圧力を維持して成形品の凝固を待つ。具体的には、以下のとおりである。

（射出開始直前：ｔ０直前）
射出開始直前において、射出装置９は、図１及び図２に示す状態となっている。すなわち、プランジャ２３（直動部材５３）及び増圧ねじ軸６５は、後退限等の初期位置において停止している。別の観点では、射出電動機２７及び増圧電動機３１は停止している。解除部７３は、例えば、通電されていない。

（低速射出：ｔ０〜ｔ１）
固定金型１０３及び移動金型１０５の型締が終了し、溶湯がスリーブ２１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、射出電動機２７を回転させ、プランジャ２３を前進させる。すなわち、射出電動機２７の駆動力によって低速射出が行われる。

プランジャ２３の速度は、射出電動機２７の回転数の調整により制御される。具体的には、制御装置１３は、位置センサ８７の検出値に基づいて射出電動機２７の回転数をフィードバック制御する。ここでの速度のフィードバック制御は、プランジャ２３の速度自体の偏差に基づくものであってもよいし、所定の時間刻みで経過時間に対して設定された目標位置と現時点の位置との偏差に基づくもの（時々刻々と行われる位置フィードバックによって実質的に速度フィードバックを実現するもの）であってもよい。

低速射出におけるプランジャ２３の速度（低速射出速度Ｖ_Ｌ）は、例えば、１ｍ／ｓ未満である。低速射出速度Ｖ_Ｌの具体的な値は、オペレータによって適宜に設定されてよい。制御装置１３は、入力装置１７を介して当該値の入力を受け付ける。

低速射出の間、増圧電動機３１は、例えば、停止されている。この停止は、例えば、一定の位置に位置制御を行っている状態、又はブレーキを使用している状態である。これにより、接続軸４１が増圧ねじ軸６５に摺動しても、増圧ねじ軸６５の移動は確実に抑制される。ただし、停止は、トルクフリーの状態であってもよい。この場合であっても、増圧ねじ機構５７自体の抵抗によって増圧ねじ軸６５は停止し得る。

（高速射出：ｔ１〜ｔ３）
制御装置１３は、低速射出において、プランジャ２３の位置が所定の高速切換位置に到達したか否か判定する。当該判定は、適宜に行われてよい。例えば、制御装置１３は、位置センサ８７の検出位置が所定の高速切換位置に到達したか否かを判定し、又は射出開始から所定の時間が経過したか否かを判定する。

そして、制御装置１３は、高速切換位置に到達したと判定すると、プランジャ２３の速度が低速射出のときよりも高速になるように、射出電動機２７の回転数を上昇させる。なお、射出速度のフィードバック制御が継続されることは、低速射出と同様である。

また、制御装置１３は、例えば、高速射出開始後の適宜な時期（ｔ２）に、増圧ねじ軸６５を前進させるように増圧電動機３１を制御する。このときの増圧ねじ軸６５の速度Ｖｓは、直動部材５３の速度Ｖｆ（高速射出における射出速度）に比較して遅い。

従って、仮に、射出開始時において外側ラック７７よりも後方に位置していた内側ラック７５が外側ラック７７に到達したとしても、外側ラック７７に対する内側ラック７５の相対的な前進は許容される。すなわち、プランジャ２３は、依然として、射出電動機２７の駆動力によって前進し、また、増圧電動機３１による増圧ねじ軸６５の駆動は基本的にはプランジャ２３の速度に影響を及ぼさない。

なお、増圧電動機３１は、高速射出の間においては、例えば、速度制御がなされる。当該速度制御は、オープン制御であってもよいし、回転センサ３１ｓの検出値に基づくフィードバック制御であってもよい。フィードバック制御は、射出電動機２７と同様に、速度自体の偏差に基づくものであってもよいし、時々刻々の位置制御によって実質的に速度フィードバックを行うものであってもよい。

（減速射出：ｔ３〜ｔ４）
溶湯がキャビティＣａにある程度充填されると、プランジャ２３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、射出電動機２７の回転数を下降させるように制御を行う減速制御がなされてもよい。

（増圧：ｔ４〜ｔ５）
上記のように射出速度が低下していくと、直動部材５３の速度Ｖｆは、増圧ねじ軸６５の速度Ｖｓまで低下する（ｔ４）。これにより、外側ラック７７は、内側ラック７５に対して後方から係合することになり、増圧電動機３１の駆動力がプランジャ２３へ伝達される。すなわち、増圧電動機３１の駆動力によって増圧が行われる。

なお、上述した増圧電動機３１の駆動開始時点ｔ２は、直動部材５３の速度Ｖｆが増圧ねじ軸６５の速度Ｖｓまで低下する前に、速度Ｖｓが所望の値に到達できる限り、適宜に設定されてよい。

射出電動機２７は、例えば、プランジャ２３の減速後（ｔ３後）、又は速度Ｖｆが速度Ｖｓまで低下した時点以後（ｔ４以後）の適宜な時期にトルクフリーの状態とされてよい。又は、射出電動機２７は、速度Ｖｆが速度Ｖｓまで低下した以後も継続して駆動され、増圧等に寄与してもよい。又は、射出電動機２７は、射出ねじ機構３９等が増圧の負荷とならない程度（増圧に寄与するとまでは言えない程度）に駆動されてもよい。

増圧において、増圧電動機３１は、例えば、トルク制御がなされる。具体的には、例えば、制御装置１３は、力センサ８９の検出値に基づいて、所望の昇圧曲線が得られるように増圧電動機３１のトルクのフィードバック制御を行う。なお、増圧開始前の速度制御から増圧開始後のトルク制御への切り換え時期は、時点ｔ４付近において適宜に設定されてよい。例えば、制御装置１３は、回転センサ２７ｓ（又は位置センサ８７）及び回転センサ３１ｓの検出値に基づいて、速度Ｖｆが速度Ｖｓまで低下したか否か判定し、低下したと判定したときに切り換えを行う。

増圧電動機３１の駆動力がプランジャ２３へ伝達されることにより、射出圧力は上昇し、射出圧力は終圧Ｐに到達する（ｔ５）。一方、射出速度は、キャビティＣａに溶湯が完全に充填されることにより０となる。

（ショックアブソーバーの当接：ｔ３〜ｔ５）
射出速度の低下開始後、射出圧力が終圧に至る前までの間において、カップリング５１は、ショックアブソーバー８５に当接する。これにより、例えば、いわゆるサージ圧の発生が抑制される。

（保圧：ｔ５〜）
制御装置１３は、射出圧力が終圧Ｐとなっている状態を維持する。具体的には、制御装置１３は、増圧に引き続いて、増圧電動機３１（及び射出電動機２７）のトルク制御を継続する。なお、増圧電動機３１及び／又は射出電動機２７のブレーキが使用されたり、その他の不図示のブレーキが使用されたりすることによってプランジャ２３の後退が規制され、保圧が行われてもよい。

（押出追従及びプランジャ後退）
その後、特に図示しないが、溶湯が凝固すると、制御装置１３は、保圧を終了し、型締装置７に型開きを行わせるとともに、押出装置１１により固定金型１０３から成形品を押し出す。このとき、制御装置１３は、プランジャ２３によりビスケットを押し出すための駆動力を射出電動機２７及び／又は増圧電動機３１が生じるようにこれらを制御してもよい。すなわち、押出追従が行われてもよい。

保圧完了後、又は押出追従を行う場合は押出追従完了後、制御装置１３は、プランジャ２３を初期位置まで後退させる。具体的には、例えば、制御装置１３は、解除部７３に通電し、クラッチ７１を非作動状態とする。そして、制御装置１３は、射出ねじ軸４９を後退させる方向に射出電動機２７を回転させるとともに、増圧ねじ軸６５を後退させる方向に増圧電動機３１を回転させる。

以上のとおり、本実施形態において、プランジャ２３を前進させて成形材料を金型１０１内に押し出す射出装置９は、射出電動機２７と、射出伝達部２９と、回転式の増圧電動機３１と、増圧伝達部３３と、接続部３５を有している。射出伝達部２９は、プランジャ２３の後端に同軸に連結される直動部材５３を含み、射出電動機２７の駆動力により直動部材５３がプランジャ２３の軸方向に駆動される。増圧伝達部３３は、直動部材５３が挿通される増圧ねじ軸６５を含み、増圧電動機３１の回転をプランジャ２３の軸方向における増圧ねじ軸６５の直線運動に変換する。接続部３５は、増圧ねじ軸６５から直動部材５３への駆動力の伝達を許容及び禁止可能である。

従って、例えば、射出電動機２７によってプランジャ２３を往復駆動可能であり、かつ必要に応じて増圧電動機３１によってプランジャ２３を駆動可能である。また、例えば、射出電動機２７から直動部材５３までの伝達経路とは別に、増圧電動機３１から直動部材５３への伝達経路（増圧伝達部３３）が設けられていることから、射出電動機２７と増圧電動機３１とでプランジャ２３へ至るまでの速度伝達比を互いに異ならせることができる。また、例えば、増圧電動機３１からプランジャ２３への経路のうちプランジャ２３の直前において接続部３５が力の伝達を遮断することから、増圧電動機３１と増圧伝達部３３との間にクラッチを設ける場合に比較して、射出電動機２７にとっての慣性モーメントを小さくすることができる。さらに、プランジャ２３に固定されている直動部材５３が増圧ねじ軸６５に挿通される態様であることから、例えば、増圧ねじ軸６５と直動部材５３との係合を軸回りの２箇所以上で行い、増圧ねじ軸６５と直動部材５３との間で平面視又は側面視において不要なモーメントが生じるおそれを低減することが可能である。

本実施形態では、増圧伝達部３３は、増圧電動機３１の回転が伝達される増圧ナット６３と、増圧ナット６３に螺合する、増圧ねじ軸６５と、を有している。

従って、例えば、外周面から軸方向の力を受けている増圧ねじ軸６５に直動部材５３が挿通されることになる。その結果、例えば、増圧ねじ軸６５に加えられる軸方向の力と、直動部材５３との距離が短く、両者の間に生じる、側面視又は平面視における不要なモーメントを低減しやすくなる。また、例えば、直動部材５３を挟んで２本の増圧ねじ軸６５を設けてバランスさせなくてもよい。また、例えば、増圧ねじ軸６５及び直動部材５３が直列に設けられている場合に比較して、増圧ねじ軸６５の一端に力が加えられることを避けることができること、及び／又は増圧ねじ軸６５の径が確保されることから、増圧ねじ軸６５が座屈するおそれが低減される。

本実施形態では、射出電動機２７は回転式であり、射出伝達部２９は、射出電動機２７の回転をプランジャ２３の軸方向における直動部材５３の直線運動に変換する射出ねじ機構３９を有している。直動部材５３は、射出ねじ機構３９の、プランジャ２３に同軸に配置されている、射出ねじ軸４９を含んでいる。

従って、例えば、射出電動機２７の回転が直線運動に変換された直後の直動部材５３がプランジャ２３に直結されることになる。その結果、例えば、接続軸４１に対して射出ねじ軸４９を並列に配置して両者を連結する態様（後述する図６（ｄ）参照）に比較して、その連結に必要な部材の質量だけ、射出電動機２７にとっての慣性モーメントを低減できる。また、別の観点では、上述した増圧ねじ軸６５と同様に、接続軸４１を挟んで２本の射出ねじ軸４９を設けてバランスさせる（図６（ｄ）参照）必要はない。

本実施形態では、射出装置９は、直動部材５３に対してその軸回りの方向において係合して、直動部材５３の軸回りの回転を禁止するとともに直動部材５３の軸方向における移動を許容する回り止め部材６７を有している。増圧ねじ軸６５は、直動部材５３に対して軸回りの方向において係合して、軸回りの回転が禁止されているとともに軸方向における移動が許容されている。

従って、射出電動機２７の駆動力をプランジャ２３へ伝達する直動部材５３は、増圧ねじ軸６５の回り止めに寄与している。別の観点では、回り止め部材６７は、直動部材５３の回り止めと、増圧ねじ軸６５の回り止めとの双方に兼用されている。これにより、例えば、構造の簡素化が図られる。このような回り止めの構成は、直動部材５３を増圧ねじ軸６５に挿通する構成（同心状の構成）であることから可能となっている。

本実施形態では、射出電動機２７は回転式であり、射出伝達部２９は、射出電動機の回転をプランジャ２３の軸方向における直動部材５３の直線運動に変換する。増圧電動機３１の１回転による増圧ねじ軸６５の移動量は、射出電動機２７の１回転による直動部材５３の移動量よりも小さい。

従って、例えば、直動部材５３を含む駆動系は、相対的にプランジャ２３を高速で移動させやすく、直動部材５３が挿通される増圧ねじ軸６５を含む駆動系は、相対的に大きな力をプランジャ２３に付与しやすい。一方、直動部材５３が増圧ねじ軸６５に挿通されてプランジャ２３に連結される構成であることから、直動部材５３は相対的に長くなり、増圧ねじ軸６５は相対的に径が大きくなる。また、低速射出及び高速射出（狭義の射出）は、相対的にプランジャ２３の移動距離が長く、増圧は相対的にプランジャ２３に付与する力が大きい。以上のことから、例えば、全体として、射出（狭義）及び増圧に適した駆動部２５が実現される。

本実施形態では、接続部３５は、直動部材５３の外周面と増圧ねじ軸６５の内周面との間に介在して、直動部材５３の増圧ねじ軸６５に対する相対的な前進を許容しつつ相対的な後退を禁止可能なワンウェイクラッチ７１を含んでいる。

従って、例えば、図５を参照して説明したように、直動部材５３の速度Ｖｆが増圧ねじ軸６５の速度Ｖｓまで低下したときに自動的にかつ円滑に増圧ねじ軸６５が直動部材５３に係合する。換言すれば、例えば、直動部材５３と増圧ねじ軸６５との相対速度を正確に制御しなくてもよく、また、両者を結合させるタイミングを制御しなくてもよい。さらに、クラッチ７１が直動部材５３の外周面と増圧ねじ軸６５との内周面との間に介在していることから、両者の間の力の伝達において、既述のように、不要なモーメントを生じるおそれを低減したり、座屈が生じるおそれを低減したりすることができる。

本実施形態では、ワンウェイクラッチ７１は、直動部材５３に保持されている内側ラック７５と、増圧ねじ軸６５に保持されている外側ラック７７と、内側ラック７５及び外側ラック７７の一方を他方へ付勢する弾性部材７９と、を有している。内側ラック７５は、プランジャ２３の軸方向に配列されており、後方へ傾斜している複数の歯７５ａを有している。外側ラック７７は、プランジャ２３の軸方向に配列されており、前方へ傾斜している、複数の歯７５ａに噛み合い可能な複数の歯７７ａを有している。

従って、例えば、一般的なラチェット機構のように１つの爪を複数の歯に係合させる（この態様も本開示に係る技術に含まれる。）のではなく、複数の歯７５ａと複数の歯７７ａとが係合する。その結果、例えば、１つの歯７５ａ及び１つの歯７７ａに加えられる荷重が低減され、比較的大きな力を増圧ねじ軸６５から直動部材５３へ伝達することが可能となる。ひいては、大型のダイカストマシンに本開示の技術を適用することが容易化される。

本実施形態では、直動部材５３は中空状である。

従って、例えば、射出電動機２７又は増圧電動機３１にとっての慣性モーメントを低減することができる。その結果、例えば、低速射出から高速射出への切り換え時における速度の立ち上がりを急峻にすることができる。ひいては、成形品の品質を向上させることができる。

本実施形態では、射出装置９は、直動部材５３が所定位置まで前進したときに直動部材５３に固定的なカップリング５１に当接する、シリンダ式のショックアブソーバー８５を更に有している。

従って、例えば、射出の減速開始後から増圧完了までの間において生じる衝撃を緩和することができる。すなわち、いわゆるサージ圧の発生を抑制することができる。その結果、例えば、衝撃が電動式の駆動系に伝わるおそれが低減される。電動式の駆動系は、油圧式の駆動系のように作動油の圧縮による衝撃緩和の効果が得られないから、ショックアブソーバー８５による保護効果が有効である。

なお、以上の実施形態において、射出電動機２７は第１電動機の一例である。射出伝達部２９は第１伝達部の一例である。直動部材５３は第１直動部材の一例である。増圧電動機３１は第２電動機の一例である。増圧伝達部３３は第２伝達部の一例である。増圧ねじ軸６５は第２直動部材の一例である。カップリング５１は、ショックアブソーバーに当接する、第１直動部材に固定的な部材の一例である。

（変形例）
図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して、種々の変形例に係る射出装置について説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、いずれも射出装置のうちの駆動部を模式的に示す図である。以下では、主として実施形態との相違部分を説明する。特に説明がない事項については、実施形態と同様でよい。また、以下では、実施形態と同様又は類似する構成については、実施形態の符号を付すことがある。

図６（ａ）の射出装置２０１は、射出ねじ機構３９に代えて、ラック・ピニオン機構２０３を有している。ラック・ピニオン機構２０３は、例えば、接続軸４１の後端に同軸に固定されているラック２０５と、ラック２０５に噛み合うピニオン２０７とを有している。射出電動機２７の回転は、ピニオン２０７に伝達される。接続軸４１及びラック２０５は、直動部材２０９を構成している。

このように、電動機（射出電動機２７又は増圧電動機３１）が回転式のものである場合において、その回転を直線運動に変換する機構は、ねじ機構に限定されない。なお、特に図示しないが、ラック・ピニオン機構の他、例えば、リンク機構であってもよい。

図６（ｂ）の射出装置２２１は、射出ねじ機構３９及び増圧ねじ機構５７の前後方向の位置関係が実施形態と逆になっている。具体的には、プランジャ２３の後端に射出ねじ軸４９が連結され、射出ねじ軸４９の後端に接続軸４１が連結されて直動部材２２３が構成されている。そして、増圧ねじ機構５７は、射出ナット４７よりも後方に位置して、直動部材２２３が挿通されている。接続部３５の内側部３５ａは、接続軸４１の後端に位置している。

なお、図６（ｂ）では、初期位置において増圧ねじ軸６５内に射出ねじ軸４９が位置しており、接続軸４１によっては増圧ねじ軸６５の回り止めがなされていない態様を例示している。増圧ねじ軸６５の回り止めは、例えば、スプライン溝によってなされてよい。ただし、実施形態と同様に、初期位置において増圧ねじ軸６５内に接続軸４１が位置し、接続軸４１によって回り止めがなされてもよい。

図６（ｃ）の射出装置２３１は、射出ナット４７及び射出ねじ軸４９において、プランジャ２３に連結される部材が実施形態とは逆になっている。すなわち、射出ナット４７は、プランジャ２３に連結される接続軸２３３に固定されて、増圧ねじ軸６５に挿通される直動部材２３５を構成している。射出ねじ軸４９は、中空状の接続軸２３３に挿通されている。

射出ナット４７は、実施形態と同様に回り止めがなされている接続軸２３３に固定されていることにより、軸回りの回転が規制されているとともに軸方向の移動が許容されている。射出ねじ軸４９は、不図示の軸受けによって軸回りの回転が許容されているとともに軸方向の移動が規制されている。射出電動機２７の回転は、射出ねじ軸４９に伝達される。なお、接続部３５の内側部３５ａは、接続軸２３３において軸方向の中途位置に設けられている。

図６（ｄ）の射出装置２４１では、射出ねじ機構３９は、プランジャ２３に対して同軸に設けられておらず、プランジャ２３に対して並列に設けられている。具体的には、例えば、平面視において、接続軸４１を挟んで２つの射出ねじ機構３９が設けられている。この変形例は、図６（ｃ）の変形例と同様に、射出ナット４７が接続軸４１に固定される態様であり、射出ナット４７は、連結部材２４３を介して接続軸４１に固定されている。接続軸４１、連結部材２４３及び射出ナット４７は、（一部が）増圧ねじ軸６５に挿通される直動部材２４５を構成している。接続部３５の内側部３５ａは、接続軸４１において軸方向の中途位置に設けられている。

なお、実施形態及び変形例の構成は、適宜に組み合わされてよい。例えば、図６（ｂ）のように増圧ねじ機構５７が後方に位置する構成において、図６（ａ）のように射出ねじ機構３９に代えてラック・ピニオン機構２０３が設けられてもよい。また、例えば、図６（ｄ）のようにプランジャ２３と、伝達機構（射出ねじ機構３９）とが同軸でない構成において、図６（ａ）のようにねじ機構以外の伝達機構が設けられてもよいし、射出ねじ軸４９が連結部材２４３に固定されて、実施形態と同様に射出ねじ軸４９が直動部材を構成してもよい。

本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形機（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、樹脂を成形する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、成形機は、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。成形材料は、液状のものに限定されず、半凝固金属又は半溶融金属のように固液共存状態のものであってもよい。

射出は、低速射出及び高速射出を有するものに限定されず、例えば、射出開始から増圧開始まで、射出速度が一定であったり、連続的に上昇したりするものであってもよい。

第１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。この場合において、第１伝達部は、リニアモータの可動子と固定された第１直動部材のみを含む構成であってよい。また、回転式の第１電動機または第２電動機の回転を伝達する巻掛伝動機構は設けられなくてもよいし、巻掛伝動機構に加えて又は代えて、歯車機構等の他の伝達機構が設けられてもよい。

第１電動機及び第２電動機の役割分担は、適宜に設定されてよく、第１電動機を射出（狭義）に用い、第２電動機を増圧に用いる役割分担に限定されない。例えば、第１電動機を高速射出に用い、第２電動機を低速射出及び増圧に用いてもよい。また、例えば、実施形態とは逆に、第１電動機を増圧に用い、第２電動機を射出に用いてもよい。

実施形態では、接続軸４１と射出ねじ軸４９とが固定されて、第１直動部材としての直動部材５３が構成された。ただし、第１伝達部（射出伝達部２９）は、例えば、射出ねじ軸４９から接続軸４１への駆動力の伝達を接続及び遮断する（接続部３５とは別の）接続部を含んでいてもよい。換言すれば、例えば、接続軸４１のみによって第１直動部材が構成されてもよい。

接続部は、ワンウェイクラッチを含むものに限定されない。例えば、実施形態において、内側ラック及び外側ラックの歯を前方又は後方に傾斜していない形状（内側ラック７５の外側ラック７７に対する相対的な前進を許容しない形状）とし、増圧ねじ軸６５を接続軸４１に連結すべきタイミングで解除部７３への通電を停止するようにしてもよい。また、例えば、接続部は、射出ねじ軸４９のねじ溝に係合するハーフナットを有するものであってもよい。

また、実施形態では、内側ラック及び外側ラックは、直動部材５３が所定位置まで前進したときに互いに対向したが、直動部材５３の位置によらずに互いに対向するように、内側ラックが直動部材５３の比較的長い範囲に亘って構成されても構わない。

１…ダイカストマシン（成形機）、９…射出装置、２３…プランジャ、２７…射出電動機（第１電動機）、２９…射出伝達部（第１伝達部）、３１…増圧電動機（第２電動機）、３３…増圧伝達部（第２伝達部）、３５…接続部、５３…直動部材（第１直動部材）、６５…増圧ねじ軸（第２直動部材）、１０１…金型。

Claims (11)

1. プランジャを前進させて成形材料を金型内に押し出す射出装置であって、
   第１電動機と、
   前記プランジャの後端に同軸に連結される第１直動部材を含み、前記第１電動機の駆動力により前記第１直動部材が前記プランジャの軸方向に駆動される第１伝達部と、
   回転式の第２電動機と、
   前記第１直動部材が挿通される第２直動部材を含み、前記第２電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第２直動部材の直線運動に変換する第２伝達部と、
   前記第２直動部材から前記第１直動部材への駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続部と、
   を有している射出装置。
2. 前記第２伝達部は、
   前記第２電動機の回転が伝達されるナットと、
   前記ナットに螺合する、前記第２直動部材としてのねじ軸と、を有している
   請求項１に記載の射出装置。
3. 前記第１電動機は回転式であり、
   前記第１伝達部は、前記第１電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第１直動部材の直線運動に変換する、前記プランジャに同軸に配置されているねじ機構を有しており、
   前記第１直動部材は、前記ねじ機構のねじ軸又はナットを含んでいる
   請求項１又は２に記載の射出装置。
4. 前記第１直動部材に対してその軸回りの方向において係合して、前記第１直動部材の軸回りの回転を禁止するとともに前記第１直動部材の軸方向における移動を許容する回り止め部を更に有しており、
   前記第２直動部材としてのねじ軸は、前記第１直動部材に対して軸回りの方向において係合して、軸回りの回転が禁止されているとともに軸方向における移動が許容されている
   請求項２を引用する請求項３に記載の射出装置。
5. 前記第１電動機は回転式であり、
   前記第１伝達部は、前記第１電動機の回転を前記プランジャの軸方向における前記第１直動部材の直線運動に変換し、
   前記第２電動機の１回転による前記第２直動部材の移動量は、前記第１電動機の１回転による前記第１直動部材の移動量よりも小さい
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出装置。
6. 前記第１電動機の駆動力により射出を行い、前記第２電動機の駆動力により増圧を行うように前記第１電動機及び前記第２電動機を制御する制御装置を更に有している
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出装置。
7. 前記接続部は、前記第１直動部材の外周面と前記第２直動部材の内周面との間に介在して、前記第１直動部材の前記第２直動部材に対する相対的な前進を許容しつつ相対的な後退を禁止可能なワンウェイクラッチを含んでいる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の射出装置。
8. 前記ワンウェイクラッチは、
   前記第１直動部材に保持されている内側ラックと、
   前記第２直動部材に保持されている外側ラックと、
   前記内側ラック及び前記外側ラックの一方を他方へ付勢する弾性部材と、を有しており、
   前記内側ラックは、前記プランジャの軸方向に配列されており、後方へ傾斜している複数の第１歯を有しており、
   前記外側ラックは、前記プランジャの軸方向に配列されており、前方へ傾斜している、前記複数の第１歯に噛み合い可能な複数の第２歯を有している
   請求項７に記載の射出装置。
9. 前記第１直動部材は中空状である
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の射出装置。
10. 前記第１直動部材が所定位置まで前進したときに前記第１直動部材に固定的な部材に当接する、シリンダ式のショックアブソーバーを更に有している
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の射出装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の射出装置と、
    前記金型を型締めする型締装置と、
    前記金型から成形品を押し出す押出装置と、
    を有している成形機。

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