JP2019010649A - 射出装置、成形機及びガス抜き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】好適に金型内のガス抜きを行うことができる射出装置を提供する。【解決手段】射出装置９は、射出シリンダ２５と、排気流路１２１と、減圧用流路１１９と、気体供給部３９とを有している。射出シリンダ２５は、金型１０１のキャビティＣａに通じているスリーブ２１内のプランジャ２３を駆動する。排気流路１２１は、キャビティＣａと金型１０１の外部とを連通している流路である。排気流路１２１は、キャビティＣａから金型１０１の外部までにおいて断面積が最小となるスロート部１２３を含んでいる。減圧用流路１１９は、一端が、スロート部１２３よりも外側において、排気流路１２１に直交する方向へ開口する。気体供給部３９は、減圧用流路１１９の他端に気体を供給して、射出シリンダ２５がプランジャ２３を金型１０１側へ移動させているときにスロート部１２３に音速流れを生じさせる。【選択図】図２

Description

本開示は、成形材料を金型内に射出する射出装置、当該射出装置を備えた成形機、及び前記射出装置に利用可能なガス抜き装置に関する。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。

金型内に成形材料を射出する射出装置が知られている。射出前の金型内には、例えば、気体（例えば空気）が存在している。当該気体は、成形材料が金型内に充填されていくに伴い、金型の内外を連通する排気流路（エアーベント）から排出されていく。この排出（ガス抜き）が好適になされないと、例えば、成形材料による気体の巻き込みが生じ、ひいては成形品の品質が低下する。

特許文献１では、排気流路の中途位置から排気流路の出口に向けてエアーを噴出することによって排気流路の出口側を減圧し、これにより排気が行われやすくした技術が開示されている。特許文献２では、真空タンクによって金型内を真空引きする射出装置において、成形材料を押し出すための駆動力を生じる射出シリンダの駆動力によって真空タンクの排気を行う技術が開示されている。

特開平１０−３２８８０５号公報 実開平１−１５１９５３号公報

特許文献１では、気体の圧縮性流体としての性質に着目していない。その結果、エアーを噴出しているにも関わらず、ガス抜きが十分になされないおそれがある。そこで、好適に金型内のガス抜きを行うことができる射出装置、当該射出装置を含む成形機、及び前記射出装置に利用可能なガス抜き装置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、金型のキャビティに通じているスリーブ内のプランジャを駆動する駆動部と、前記キャビティと前記金型の外部とを連通させる排気流路と、
を備え、前記排気流路は、流路の一部の断面積が最小となるスロート部を有し、さらに、前記スロート部よりも外側部分に、前記排気流路に直交する方向、又は前記排気流路の下流方向側に向かって開口している減圧用流路と、前記減圧用流路の一端に気体を供給し、前記駆動部が前記プランジャを前記金型側へ移動させているときに前記スロート部に音速流れを生じさせる気体供給部と、を有している。

一例において、前記排気流路は、前記スロート部から前記金型の外部側に向かって、断面積が大きくなっている末広部を有している。

一例において、前記射出装置は、前記減圧用流路を少なくとも２つ有している。

一例において、前記２つの減圧用流路は、前記排気流路の流路方向及び当該流路方向に直交する方向の少なくとも一方にオフセットしている。

一例において、前記射出装置は、前記駆動部を低速射出及び高速射出制御する駆動制御部と、前記低速射出及び前記高速射出のうち前記低速射出時のみ前記気体供給部から前記減圧用流路へ気体を供給するように前記気体供給部を制御する減圧制御部と、を更に有している。

一例において、前記射出装置は、前記スロート部よりも前記金型の内部側の圧力を検出する内部圧力センサと、前記スロート部から前記金型の外部までのいずれかの位置の圧力を検出する外部圧力センサと、前記内部圧力センサが検出する圧力Ｐ_ＩＮに対する外部圧力センサが検出する圧力Ｐ_ＯＵＴの比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮが、前記スロート部に音速流れが生じるときの値以下になるように前記気体供給部を制御する減圧制御部と、を更に有している。

一例において、前記気体供給部は、前記駆動部の前記プランジャを駆動する駆動力が伝達されて気体を圧縮するコンプレッサーを有している。

一例において、前記コンプレッサーは、シリンダ部と、前記シリンダ部内に収容されており、前記シリンダ部内を２つのシリンダ室に区画しているピストンと、前記ピストンから前記シリンダ部の外部へ延び出ており、前記プランジャに連結されるピストンロッドと、を有しており、前記気体供給部は、前記減圧用流路に通じているタンクと、前記タンクと前記２つのシリンダ室との接続及び遮断を制御可能な気圧回路と、を更に有している。

一例において、前記気体供給部は、前記駆動部から前記コンプレッサーへの駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続機構を有している。

一例において、前記射出装置は、前記駆動部を低速射出及び高速射出制御する駆動制御部と、前記低速射出及び前記高速射出のうち低速射出時のみ前記駆動部から前記コンプレッサーへ駆動力が伝達されるように前記接続機構を制御する接続制御部と、を更に有している。

本開示の一態様に係る成形機は、上記の射出装置と、前記金型を型締めする型締装置と、を有している。

本開示の一態様に係るガス抜き装置は、金型のキャビティに通じるスロート部と、前記スロート部から前記金型の外部側に向かって、断面積が大きくなっている末広部とを含んでいる排気流路と、前記排気流路に直交する方向、又は前記排気流路の下流方向側に向かって前記末広部に開口する減圧用流路と、前記減圧用流路の他端に気体を供給可能な気体供給部と、を有している。

上記の構成によれば、好適に金型内のガス抜きを行うことができる。

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１の射出装置の外付ブロックの断面図、図３（ｂ）は外付ブロックの平面図。 図１の射出装置の信号処理系の構成を示すブロック図。 図１の射出装置の動作を説明するための図。 図６（ａ）〜図６（ｃ）はスロート部及びその周辺における流れを説明するための模式図。 図７（ａ）及び図７（ｂ）はそれぞれ変形例に係る排気流路を示す断面図。 図８（ａ）〜図８（ｄ）はそれぞれ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。

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。なお、金型１０１の一部又は全部は、ダイカストマシン１（並びに後述する射出装置９及びガス抜き装置２７）の一部と捉えられてもよい。

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、ダイカスト品を固定金型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、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４参照）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又は後述するガス抜き装置２７に着目する場合において、制御ユニット５は、射出装置９又はガス抜き装置２７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）
図２は、射出装置９の要部の構成を模式的に示す断面図である。

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を駆動する射出シリンダ２５と、金型１０１内のガス抜きを行うガス抜き装置２７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）。

射出シリンダ２５は、例えば、直結型増圧式シリンダにより構成されている。すなわち、射出シリンダ２５は、シリンダ部２９と、シリンダ部２９の内部を摺動可能な射出ピストン３１及び増圧ピストン３３と、射出ピストン３１から前方（プランジャ２３側）へ延びるピストンロッド３５とを有している。

射出ピストン３１の後方（増圧ピストン３３よりも前方）に作動液が供給されることによって射出ピストン３１は前進する。射出ピストン３１の前方に作動液が供給されることによって射出ピストン３１は後退する。増圧ピストン３３の後方に作動液が供給されることによって増圧ピストン３３と射出ピストン３１との間の作動液が増圧される。

射出シリンダ２５は、プランジャ２３に対してその後方に同軸（直列）に配置されている。ピストンロッド３５の先端は、プランジャロッド２３ｂの後端に連結されている。従って、射出ピストン３１及びピストンロッド３５の前後進に伴ってプランジャ２３も前後進する。

プランジャ２３とピストンロッド３５との連結は、例えば、カップリング３７によってなされている。カップリング３７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ピストンロッド３５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。

（ガス抜き装置の構成）
ガス抜き装置２７は、例えば、金型１０１に取り付けられた外付ブロック１０７と、外付ブロック１０７に気体（例えば空気）を供給可能な気体供給部３９とを有している。

外付ブロック１０７は、キャビティＣａのガス抜きを行うための排気流路１２１の一部を構成する部材である。外付ブロック１０７内は、後に詳述するように、気体供給部３９から気体が供給されることによって、ベルヌーイの定理に従って減圧される。これによりキャビティＣａからのガス抜きが容易化される。

なお、外付ブロック１０７は、金型１０１の一部として捉えられてよい。以下では、金型１０１のうちキャビティＣａを構成する部分を、外付ブロック１０７と区別するために、金型本体１０２ということがある。

金型本体１０２は、既に述べたように、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。確認的に記載すると、直彫り式の金型本体１０２は、キャビティＣａに対応する形状が直接的に形成されたダイブロックによって概ね全体が構成される。入れ子式の金型本体１０２は、キャビティＣａに対応する形状が形成された入れ子、及び入れ子が嵌め込まれるおも型を有している。

（気体供給部）
気体供給部３９は、例えば、コンプレッサー４１と、コンプレッサー４１によって圧縮された気体を保持可能なタンク４３と、気体の流れを制御するための気圧回路４５と、射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１に伝えるための接続機構４７とを有している。

（コンプレッサー及びタンク）
コンプレッサー４１は、例えば、いわゆる容積圧縮機のうちの往復圧縮機（レシプロ圧縮機）によって構成されている。具体的には、コンプレッサー４１は、シリンダ部４９と、シリンダ部４９の内部を摺動可能なピストン５１と、ピストン５１からシリンダ部４９の外部へ延び出るピストンロッド５３とを有している。シリンダ部４９の内部は、ピストン５１によって、ピストンロッド５３が延び出る側のロッド側室４９ｒと、その反対側のヘッド側室４９ｈとに区画されている（２つのシリンダ室に区画されている。）。

ピストンロッド５３に駆動力を伝達して、ピストン５１をロッド側室４９ｒへ移動させることによって、ロッド側室４９ｒから気体を送出できる（別の観点ではロッド側室４９ｒの気体を圧縮できる。）。同様に、ピストンロッド５３に駆動力を伝達して、ピストン５１をヘッド側室４９ｈへ移動させることによって、ヘッド側室４９ｈから気体を送出できる（別の観点ではヘッド側室４９ｈの気体を圧縮できる。）。

タンク４３は、密閉容器であり、ロッド側室４９ｒ及びヘッド側室４９ｈに通じているとともに外付ブロック１０７に通じている。従って、例えば、コンプレッサー４１によって圧縮された気体をタンク４３に保持し、その保持している気体を適宜な時期に外付ブロック１０７へ送出することができる。

（気圧回路）
気圧回路４５は、例えば、コンプレッサー４１の密閉及びその解除（密閉の解除は、別の観点では、コンプレッサー４１への気体（空気）の補給）、コンプレッサー４１からタンク４３への気体の流れの許容及び禁止、並びにタンク４３から外付ブロック１０７への流れの許容及び禁止を行うことが可能に構成されている。その具体的な構成は適宜なものとされてよい。

例えば、図示の例では、気圧回路４５は、ヘッド側室４９ｈとタンク４３とを連通する流路に設けられたヘッド側弁５５と、ロッド側室４９ｒとタンク４３とを連通する流路に設けられたロッド側弁５７と、タンク４３と外付ブロック１０７とを連通する流路に設けられた金型側弁５９とを有している。

ヘッド側弁５５は、例えば、４ポート３位置（３ポートでもよい）の切換弁によって構成されている。なお、以下では、ａの記号が付されている位置をａ位置といい、ｂの記号が付されている位置をｂ位置といい、その間の位置を中立位置ということがある。ヘッド側弁５５は、中立位置においては、ヘッド側室４９ｈとタンク４３とを遮断し、また、ヘッド側室４９ｈ及びタンク４３（これらからの流路）を密閉する。ヘッド側弁５５は、ａ位置においては、ヘッド側室４９ｈとタンク４３とを接続する。ヘッド側弁５５は、ｂ位置においては、ヘッド側室４９ｈを大気開放するとともにタンク４３を密閉する。ヘッド側弁５５の駆動方式は適宜なものとされてよいが、図示の例では、中立位置に復帰するためのばねと、ａ位置に切り換えるためのソレノイドと、ｂ位置に切り換えるためのソレノイドとが設けられている場合を例示している。

ロッド側弁５７は、例えば、ヘッド側弁５５と同様の構成である。上記のヘッド側弁５５についての説明は、ヘッド側弁５５及びヘッド側室４９ｈをロッド側弁５７及びロッド側室４９ｒに置き代えて、ロッド側弁５７の説明としてよい。

ヘッド側弁５５をｂ位置とし、ロッド側弁５７をａ位置とし、ピストン５１をロッド側室４９ｒ側へ移動させることによって、ロッド側室４９ｒの気体をタンク４３へ送出してタンク４３の気体を蓄圧するとともに、容積が拡大するヘッド側室４９ｈに気体を補給することができる。同様に、ロッド側弁５７をｂ位置とし、ヘッド側弁５５をａ位置とし、ピストン５１をヘッド側室４９ｈ側へ移動させることによって、ヘッド側室４９ｈの気体をタンク４３へ送出してタンク４３の気体を蓄圧するとともに、容積が拡大するロッド側室４９ｒに気体を補給することができる。

金型側弁５９は、例えば、流量制御機能を有する２ポート２位置の切換弁によって構成されている。金型側弁５９は、一の位置では、例えば、逆止弁として機能し、タンク４３から外付ブロック１０７への流れを禁止するとともにその逆方向の流れを許容する。また、金型側弁５９は、他の位置では、例えば、流量制御弁として機能し、タンク４３から外付ブロック１０７への流れを許容可能であるとともに、開度の調整によって流量を調整可能である。なお、流量制御弁は、圧力補償機能を有していてもよいし、有していなくてもよい。

（接続機構）
コンプレッサー４１は、その駆動方向がプランジャ２３の駆動方向と平行になるように配置されている。そして、接続機構４７は、コンプレッサー４１のピストンロッド５３とプランジャ２３とを連結する。これにより、射出シリンダ２５の駆動力がピストンロッド５３に伝達されて、ピストン５１がシリンダ部４９内を摺動する。すなわち、射出シリンダ２５の駆動力によってコンプレッサー４１が駆動される。

また、接続機構４７は、ピストンロッド５３とプランジャ２３との連結を解除可能である。これにより、例えば、射出シリンダ２５によってプランジャ２３を駆動しているとき、所定の期間に亘って射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１に分配せずにおくことができる。

なお、プランジャ２３と射出シリンダ２５のピストンロッド３５とは連結されているから、プランジャ２３に対する連結及びその解除は、ピストンロッド３５（プランジャ２３を駆動する駆動部の可動部位）に対する連結及びその解除と同義である。プランジャ２３に固定的な、ピストンロッド３５以外の部材についても同様である。

コンプレッサー４１の向きは、ロッド側室４９ｒ及びヘッド側室４９ｈのいずれが前方（金型１０１側）であってもよい。図示の例では、ロッド側室４９ｒ側が金型１０１側となっている。

接続機構４７の構成は適宜なものとされてよい。図示の例では、接続機構４７は、ピストンロッド５３に固定されている基体６１と、基体６１に揺動可能に支持されているフック６３と、基体６１に支持されるとともにフック６３を駆動可能なアクチュエータ６５とを有している。

基体６１は、例えば、板状等の適宜な形状を有する部材であり、カップリング３７に設けられた被係合部３７ａに対して後方から当接可能である。フック６３は、被係合部３７ａに対して前方から当接可能な位置（図中の「ＯＮ」の位置）と、当該位置から退避して被係合部３７ａに対して当接不可能な位置（図中の「ＯＦＦ」の位置）との間で移動可能である。

従って、フック６３をＯＮ位置にした状態で射出シリンダ２５によりプランジャ２３を前進させると、射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１にも伝達することができる。そして、その途中でフック６３をＯＦＦ位置にすれば、その駆動力の伝達を停止することができる。

また、被係合部３７ａが基体６１に対して前方から当接した状態で射出シリンダ２５によりプランジャ２３を後退させると、射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１にも伝達することができる。このときフック６３はＯＦＦ位置でもＯＮ位置でもよい。

アクチュエータ６５は、例えば、気体圧式シリンダ（例えばエアシリンダ）、液圧シリンダ又はリニアモータによって構成されている。そして、アクチュエータ６５は、フック６３のうちの回転軸から偏心した部分に直線運動を伝達してフック６３を揺動させ、ＯＮ位置とＯＦＦ位置との間で移動させる。

（金型における流路の構成）
図３（ａ）は、外付ブロック１０７及びその周辺の断面図である。図３（ｂ）は、外付ブロック１０７の平面図である。なお、図３（ａ）は図３（ｂ）のIIIａ−IIIａ線に対応している。

射出装置９は、キャビティＣａに成形材料を射出するときにキャビティＣａ内の気体を排出するための排気流路１２１と、排気流路１２１を減圧して気体の排出を促進するための減圧用流路１１９Ａ及び１１９Ｂ（以下、Ａ及びＢを省略することがある。）とを有している。

上記のような排気流路１２１及び減圧用流路１１９は、例えば、金型１０１（金型本体１０２及び外付ブロック１０７）に設けられている。金型本体１０２及び外付ブロック１０７それぞれにおける流路の構成は、例えば、以下のとおりである。

（金型本体における流路）
金型本体１０２は、例えば、排気流路１２１の一部を構成する本体流路１１１（エアベント）を有している。本体流路１１１は、例えば、固定金型１０３と移動金型１０５との間に構成され、キャビティＣａと金型本体１０２の外部とを連通している。なお、特に図示しないが、キャビティＣａと本体流路１１１との間には、いわゆるオーバーフローが設けられてよい。

本体流路１１１は、例えば、成形材料が侵入し得る大径部１１１ａと、成形材料が侵入するおそれを低減するために大径部１１１ａよりも断面積が小さくされた小径部１１１ｂとを有している。なお、流路について断面積という場合、特に断りがない限りは、横断面（流れに直交する断面）の面積である。

大径部１１１ａ及び小径部１１１ｂの断面積乃至は最小径は適宜に設定されてよい。例えば、大径部１１１ａの断面積は、キャビティＣａを不図示のゲートから大径部１１１ａまでの流路とみなしたときのキャビティＣａの断面積よりも小さい。また、例えば、大径部１１１ａ及び小径部１１１ｂは、固定金型１０３及び移動金型１０５の対向方向における径を最小径とする（対向方向を厚さ方向とする）薄型形状である。そして、大径部１１１ａの厚さは、例えば、０．２ｍｍ以上（例えば約０．３ｍｍ）である。小径部１１１ｂの厚さは、例えば、０．２ｍｍ未満（例えば約０．１ｍｍ）である。

（外付ブロックの構成及びその流路）
外付ブロック１０７は、例えば、固定金型１０３に固定される固定側部材１１３と、移動金型１０５に固定される移動側部材１１５とを有している。ただし、外付ブロック１０７は、その全体が一体的に形成されて、固定金型１０３及び移動金型１０５の一方に固定されていても構わない。また、逆に、固定側部材１１３及び移動側部材１１５それぞれが、複数の部材から構成されていても構わない。外付ブロック１０７の固定は、例えば、不図示のねじなどによりなされている。

外付ブロック１０７は、排気流路１２１の一部を構成する外付流路１１７と、既述の減圧用流路１１９とを有している。

外付流路１１７は、例えば、固定側部材１１３と移動側部材１１５との間に構成されている。なお、外付流路１１７は一体的に形成された部材に設けられた貫通孔であってもよい。外付流路１１７は、本体流路１１１から金型１０１の外部へ至り、例えば、全体として、本体流路１１１の出口の開口方向（図示の例では上方）を流路方向としている。

なお、開口方向は、例えば、開口から気体が排出される方向（ただし、その排出以外に開口の外部における流れはないものと仮定する。）であり、その開口が設けられている面（別の観点では開口面）の向きとは必ずしも一致しない。例えば、減圧用流路１１９Ａの左側の開口における開口方向は、斜め上方ではなく、左（水平）である。また、流路方向は、流体が流れていく方向である。

外付流路１１７は、例えば、本体流路１１１に接続される接続部１１７ａと、接続部１１７ａから金型１０１の外部にまで至る末広部１１７ｂとを有している。

接続部１１７ａは、例えば、本体流路１１１の出口（小径部１１１ｂ）と同等の断面積（及び断面形状）を有しており、その断面積で所定の長さで延びている。なお、外付流路１１７は、接続部１１７ａを有さず、末広部１１７ｂのみを有していてもよい。

末広部１１７ｂは、金型１０１の外部側（出口側、図示の例では上端側）ほど断面積が大きくなるように形成されている。末広部１１７ｂの内面は、断面視において直線状であってもよいし、曲線状であってもよいし、双方を含んでいてもよい。また、曲線は、内側に凸となるものであってもよいし、内側に凹となるものであってもよいし、その双方を含むものであってもよい。末広部１１７ｂの傾斜角は適宜に設定されてよい。末広部１１７ｂは、出口（上端）側等の一部において断面積が一定となっていてもよい。このような一定の断面積の部分が一部に存在する形状も、金型１０１の外部側ほど断面積が大きくなる形状（末広の形状）に含まれるものとする。

接続部１１７ａ及び末広部１１７ｂの横断面の形状は適宜なものとされてよい。図３（ｂ）の例では、接続部１１７ａ及び末広部１１７ｂの横断面の形状は円形とされている。ただし、これらの断面形状は、矩形などの他の形状とされてもよい。接続部１１７ａは、本体流路１１１の出口がスリット状である場合に、当該形状と同様のスリット状とされていてもよい。

減圧用流路１１９は、一端が排気流路１２１（詳細には外付流路１１７、さらに詳細には末広部１１７ｂ）に開口している。その開口方向は、例えば、排気流路１２１（減圧用流路１１９が開口する位置における排気流路１２１の流路方向）に直交している。一方、排気流路１２１の他端は、タンク４３に接続されており、気体が供給される。

従って、減圧用流路１１９から排気流路１２１内へ排気流路１２１の流路方向に直交する方向に気体が流れる。その結果、ベルヌーイの定理に従って、排気流路１２１は減圧される。ひいては、キャビティＣａの気体は、金型１０１の外部側へ流れやすくなる。

なお、ここでいう直交は、厳密に９０°である必要はない。例えば、減圧用流路１１９の開口方向が排気流路１２１の上流側に若干傾斜していたとしても、減圧効果に起因してキャビティＣａから金型１０１の外部への流量増加が生じるのであれば、公差乃至は許容差の範囲内である。

減圧用流路１１９の数並びに出口（排気流路１２１側の開口）の位置及び開口方向は適宜に設定されてよい。図示の例では、２つの減圧用流路１１９が設けられている。また、２つの減圧用流路１１９は、出口からその開口方向に延長されたと仮定したときに、互いに交わらない。すなわち、両者は隣接するか、離間する。より具体的には、図示の例では、２つの減圧用流路１１９は、出口等の位置が上下方向（排気流路１２１の流路方向）において互いに異なっており（オフセットされており）、これにより、出口から延長されたと仮定しても互いに交わらない。減圧用流路１１９は、例えば、排気流路１２１に直交する方向に直線状に延びている。ただし、減圧用流路１１９は、適宜に屈曲乃至は湾曲していてもよい。

（排気流路全体の形状）
上記のように、排気流路１２１は、キャビティＣａ側から順に、大径部１１１ａと、大径部１１１ａよりも断面積が小さい小径部１１１ｂと、小径部１１１ｂと同等の断面積の接続部１１７ａと、接続部１１７ａと同等の断面積から面積を大きくしつつ金型１０１の外部へ至る末広部１１７ｂとが接続されて構成されている。従って、排気流路１２１全体としては、いわゆる先細末広ノズル（ラバルノズル）のような形状となっている。なお、以下では、小径部１１１ｂ及び接続部１１７ａを排気流路１２１における最小断面の部位としてスロート部１２３ということがある。

（信号処理系の構成）
図４は、射出装置９の信号処理系の構成の概要を示すブロック図である。

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。

具体的には、液圧回路７１を介して射出シリンダ２５を制御する駆動制御部１３ａ、接続機構４７（アクチュエータ６５）を制御する接続制御部１３ｂ、及び気圧回路４５を制御する減圧制御部１３ｃが構築される。

液圧回路７１は、特に図示しないが、例えば、タンク、ポンプ、アキュムレータ及び弁等を含んで構成されており、射出シリンダ２５へ作動液を供給して射出シリンダ２５を駆動する。その構成は、公知の種々の構成と同様とされてよい。

制御装置１３には、各種の信号が入力される。信号を入力するのは、例えば、入力装置１７、プランジャ２３の位置を検出するための位置センサ７３（図２も参照）、タンク４３内の圧力を検出するタンク圧力センサ７５（図２も参照）、スロート部１２３よりもキャビティＣａ側の圧力を検出する内部圧力センサ７７（図３も参照）、及びスロート部１２３から金型１０１の外部までのいずれかの位置の圧力を検出する外部圧力センサ７９（図３も参照）である。

位置センサ７３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７３は、射出シリンダ２５のシリンダ部２９の前方に固定的に設けられ、スケール部は、射出シリンダ２５のピストンロッド３５に設けられ、その軸方向に延びている。そして、位置センサ７３は、ピストンロッド３５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７３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。

内部圧力センサ７７は、例えば、大径部１１１ａに設けられている。大径部１１１ａからスロート部１２３（小径部１１１ｂ）へ徐々に断面積が小さくなっている場合においては、例えば、その断面積が小さくなり始める部分よりもキャビティＣａ側に位置している。ただし、断面積が徐々に小さくなっている部分に設けられていてもよい。

外部圧力センサ７９は、減圧用流路１１９による減圧によって金型１０１の外部の圧力（ただし、排気の影響を受けていない圧力。例えば大気圧。）よりも圧力が低くなる位置に設けられる。外部圧力センサ７９は、スロート部１２３及び末広部１１７ｂのいずれに設けられてもよい。外部圧力センサ７９は、末広部１１７ｂに設けられる場合において、減圧用流路１１９の出口（排気流路１２１に対する開口）よりもスロート部１２３側に位置していてもよいし、外部側に位置していてもよい。

（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において、横軸は時間を示している。最上段のグラフは、射出速度を示し、縦軸は射出速度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、ヘッド側弁５５、ロッド側弁５７、金型側弁５９及びフック６３のタイミングチャートが示されている。

射出装置９は、概観すると、プランジャ２３の前進工程（時点ｔ０〜ｔ２の期間）と、プランジャ２３の後退工程（時点ｔ３〜ｔ５の期間）とを行う。

プランジャ２３の前進工程は、例えば、低速射出（時点ｔ０〜ｔ１の期間）及び高速射出（時点ｔ１〜ｔ２の少し手前までの期間）を含む。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。

続いて、特に図示しないが、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。その後、プランジャ２３の後退工程が行われる。

各工程における具体的な動作は、例えば、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２に示す状態となっている。すなわち、プランジャ２３（射出ピストン３１）及び増圧ピストン３３は、後退限等の初期位置において停止している。ヘッド側弁５５及びロッド側弁５７は、例えば、中立位置とされている（閉じられている。）。金型側弁５９は、例えば、閉じられている。フック６３は、例えば、ＯＮとされている。タンク４３には、圧縮された気体が保持されている。

（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、プランジャ２３を前進させる。具体的には、例えば、制御装置１３は、液圧回路７１の不図示のポンプにより射出ピストン３１の後方に作動液を供給し、また、メータイン回路及び／又はメータアウト回路によって射出ピストン３１の速度をフィードバック制御する。なお、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。

この間、制御装置１３は、例えば、ヘッド側弁５５をｂ位置にし、ロッド側弁５７をａ位置にし、金型側弁５９を開き、かつフック６３をＯＮとする。従って、プランジャ２３の前進に伴って、コンプレッサー４１のピストン５１はロッド側室４９ｒへ移動する。ロッド側室４９ｒの気体はタンク４３へ送出され、ヘッド側室４９ｈには外部から気体が補給される。また、タンク４３から減圧用流路１１９へ気体が送出される。

プランジャ２３が供給口２１ａを超えて前進し、また、溶湯が不図示のゲートへ向かって流れ込んでいくことにより、スリーブ２１内及び金型本体１０２内のゲートよりも手前側（スリーブ２１側）に存在した気体はキャビティＣａへ流れ込んでいく。これにより、キャビティＣａの圧力は金型１０１の外部よりも高くなり、キャビティＣａ内の気体は排気流路１２１を介して金型１０１の外部へ排出される。

この際、減圧用流路１１９から排気流路１２１内へ送出される気体によってスロート部１２３よりも外側が減圧される。これにより、キャビティＣａの圧力と、スロート部１２３よりも外側の圧力との差が大きくなり、キャビティＣａ内の排気が促進される。

気体供給部３９から減圧用流路１１９へ気体を供給している間、制御装置１３は、内部圧力センサ７７及び／又は外部圧力センサ７９が検出する圧力に基づいて、金型側弁５９による流量制御を行ってよい。このときの制御は、例えば、後述するように、スロート部１２３における流速が音速となるように行われてよい。

（高速射出：ｔ１〜ｔ２の少し手前）
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７３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、射出ピストン３１の速度が低速射出速度Ｖ_Ｌよりも高速の高速射出速度Ｖ_Ｈになるように液圧回路７１を制御する。具体的には、例えば、制御装置１３は、液圧回路７１の不図示のアキュムレータから射出ピストン３１の後方に作動液を供給し、また、メータイン回路及び／又はメータアウト回路によって射出ピストン３１の速度をフィードバック制御する。

この間、制御装置１３は、例えば、ヘッド側弁５５及びロッド側弁５７を中立位置にし（閉じ）、かつフック６３をＯＦＦとする。従って、プランジャ２３は、コンプレッサー４１のピストン５１を置き去りにして前進を継続する。また、タンク４３からコンプレッサー４１への圧縮気体の逆流は禁止される。ピストン５１は、基本的にはその場に留まる。ただし、ロッド側室４９ｒの圧力による力とヘッド側室４９ｈの圧力による力とが均衡するまで（その差がピストン５１の摺動抵抗等を下回るまで）は移動し得る。

また、高速射出において、制御装置１３は、例えば、金型側弁５９を閉じる。従って、タンク４３内の圧縮気体は保持される。ただし、点線で示すように、制御装置１３は、高速射出においても金型側弁５９を開いて、タンク４３から減圧用流路１１９へ気体を供給してもよい。

（増圧及び保圧等：ｔ２の少し手前〜ｔ３）
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。そして、所定の増圧開始条件が満たされると、制御装置１３は、増圧工程を開始する。具体的には、例えば、制御装置１３は、液圧回路７１の不図示のアキュムレータから増圧ピストン３３の後方に液圧を付与する。これにより、溶湯の圧力は所定の鋳造圧力（終圧）に至る。そして、制御装置１３は、その終圧を維持し、溶湯が冷却されて凝固するまで待機する。

溶湯が凝固すると、特に図示しないが、制御装置１３は、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シリンダ２５が生じるように液圧回路７１を制御してもよい。すなわち、押出追従が行われてもよい。

増圧及び保圧等が行われている間、ヘッド側弁５５、ロッド側弁５７、金型側弁５９及びフック６３は、例えば、高速射出における状態と同様の状態が維持される。

（プランジャ後退：ｔ３〜ｔ５）
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、液圧回路７１の不図示のポンプから射出ピストン３１の前方に作動液を供給して射出ピストン３１を後退させる。

プランジャ２３を後退させていくと、プランジャ２３は、射出のときに低速射出から高速射出へ切り換えた高速切換位置へ到達する。一方、射出のときに高速切換位置においてフック６３がＯＦＦされたことから、基体６１は高速切換位置に留まっている。従って、プランジャ２３と共に後退している被係合部３７ａは、基体６１に前方から当接する。その結果、プランジャ２３の後退によって、コンプレッサー４１のピストン５１はヘッド側室４９ｈ側へ移動可能となる。

この間、制御装置１３は、例えば、ヘッド側弁５５をａ位置とし、ロッド側弁５７をｂ位置とし、金型側弁５９は引き続き閉じ、かつフック６３をＯＮとする。従って、ピストン５１のヘッド側室４９ｈ側への移動に伴い、ヘッド側室４９ｈの気体はタンク４３へ送出され、ロッド側室４９ｒには外部から気体が補給される。タンク４３から減圧用流路１１９への気体の送出は禁止されており、タンク４３は蓄圧される。なお、フック６３はＯＦＦとされていてもよい。

なお、制御装置１３は、最初の成形サイクルを開始する前、又は繰り返し行われている成形サイクルの合間において、タンク圧力センサ７５が検出する圧力が所要の圧力に到達していない場合においては、タンク４３を蓄圧するためにのみ射出シリンダ２５を駆動しても構わない。また、タンク４３は、安全弁が設けられることなどにより、一定の圧力を超えないようにされてよい。

（スロート部における流れ）
図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、スロート部１２３及びその周辺における流れを説明する。

図６（ａ）は、流路のモデルを示す模式図であり、具体的には、先細形状部１５３を有する流路１５１が示されている。

このようなモデルにおいて、先細形状部１５３よりも上流（紙面左側）の圧力をＰ１とする。最小断面積を有するスロート部１５５（先細形状の先端（出口））の圧力をＰｅとする。スロート部１５５よりも下流（紙面右側）の圧力をＰ２とする。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の流路１５１における、圧力比Ｐ２／Ｐ１（横軸）と質量流量Ｑ（縦軸）との関係を示す図である。

この図に示すように、Ｐ２／Ｐ１＝１であれば、流路１５１に気体は流れない。そして、Ｐ２／Ｐ１が１よりも小さくなると、図６（ａ）において矢印で示すように、気体が先細形状部１５３において上流側から下流側へ流れる。

Ｐ２／Ｐ１が臨界圧力比（約０．５３）よりも小さい範囲においては、流速は、音速よりも遅い速度（亜音速）であり、先細形状部１５３によって加速される。また、質量流量Ｑは、Ｐ２／Ｐ１が小さくなるほど増加していく。圧力Ｐｅは、圧力Ｐ２と同等である。

Ｐ２／Ｐ１が臨界圧力比に到達すると、スロート部１５５（最も加速された位置）における流速が音速に到達する。すなわち、流れがチョークする。なお、圧力Ｐｅは、圧力Ｐ２と同等である。

そして、Ｐ２／Ｐ１を臨界圧力比よりも小さくしても、スロート部１５５における流速は音速のままである。質量流量Ｑも増加せず、圧力Ｐｅ／Ｐ１は、臨界圧力比のままである。

一方、実施形態に係るダイカストマシン１の排気流路１２１（本体流路１１１）は、上記のようなモデルと同様に、キャビティＣａ又は大径部１１１ａから断面積が絞られているスロート部１２３を有している。従って、排気流路１２１においては、スロート部１２３における流速が音速に到達するまで、質量流量を増加させることができることになる。

その結果、例えば、プランジャ２３の速度が比較的低速で、スロート部１２３における流速が音速に到達していない場合に、減圧用流路１１９から気体を排気流路１２１へ送り、スロート部１２３よりも下流側の圧力Ｐ２を減圧することによって、キャビティＣａからの排気量を増加させることができる。

図６（ｃ）は、図６（ａ）とは別の流路のモデルを示す模式図であり、具体的には、図６（ａ）の流路１５１に末広形状部１５７が追加された流路１５９が示されている。

このようなモデルにおいて、末広形状部１５７よりも下流側の圧力をＰ３とする。圧力比Ｐ３／Ｐ１を小さくしていくと、図６（ａ）の流路１５１と同様に、質量流量Ｑは、スロート部１５５における流れが音速に達するまでは増加し、その後は、増加しない。スロート部１５５において流れが音速に達するのは、スロート部１５５における圧力Ｐｅが臨界圧力比（約０．５３）に到達するときである。

ここで、図６（ａ）の流路１５１では、スロート部１５５における流れが音速に達するまでは、Ｐｅ＝Ｐ２である。一方、図６（ｂ）の流路１５９では、スロート部１５５における流れが音速に達するまでは、Ｐｅ＜Ｐ３である。すなわち、流路１５１では、Ｐ２／Ｐ１が臨界圧力比まで低下したときにスロート部１５５の流速が音速に達するのに対して、流路１５９では、Ｐ３／Ｐ１が臨界圧力比に到達しなくてもスロート部１５５の流速が音速に達する。

一方、実施形態に係るダイカストマシン１の排気流路１２１は、末広部１１７ｂを有している。従って、末広部１１７ｂを有していない態様（この態様も本開示に係る技術に含まれる）に比較して、スロート部１５５において音速が得られやすくなる。

なお、流路１５９において、スロート部１５５の流速が音速に達してから更にＰ３／Ｐ１を小さくしていくと、末広形状部１５７における流速は、亜音速の速度域で速くなっていき、さらには、音速よりも速い超音速になる。ただし、スロート部１５５における速度（音速）及び質量流量Ｑは変わらない。

（減圧時における制御）
本実施形態では、既に述べたように、射出において気体供給部３９から減圧用流路１１９へ気体を供給するとき、制御装置１３は、内部圧力センサ７７及び／又は外部圧力センサ７９が検出する圧力に基づいて、金型側弁５９による流量制御を行ってよく、また、この制御は、スロート部１２３における流速が音速となるように行われてよい。

例えば、制御装置１３は、内部圧力センサ７７が検出する圧力をＰ_ＩＮとし、外部圧力センサが検出する圧力Ｐ_ＯＵＴとしたときに、圧力比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮを算出する。そして、制御装置１３は、Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮが、スロート部１２３における流速が音速に到達するときの値以下になるように金型側弁５９を制御する。より具体的には、例えば、制御装置１３は、スロート部１２３における流速が音速に到達するときのＰ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮの値よりも若干小さい値を目標値として、検出されたＰ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮが目標値よりも大きいときは流量が増加するように、小さいときは流量が減少するように、金型側弁５９をフィードバック制御する。

スロート部１２３における流速が音速に到達するときの圧力比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮの値は、理論上は、スロート部１２３における圧力Ｐｅと、先細形状に至る前の圧力Ｐ１との圧力比Ｐｅ／Ｐ１が約０．５３になるときに対応する値である。そのような圧力比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮの値は、例えば、実際に稼働するダイカストマシン１（金型１０１を含む）の試運転を兼ねた実験において、スロート部１２３における流速を計測しつつ圧力比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮを計測することにより求められてもよいし、そのような計測をモデル的なダイカストマシンを用いた実験、又はより一般化された実験において行って求められてもよいし、理論計算によって求められてもよい。

以上のとおり、本実施形態では、射出装置９は、射出シリンダ２５と、排気流路１２１と、減圧用流路１１９と、気体供給部３９とを有している。射出シリンダ２５は、金型１０１のキャビティＣａに通じているスリーブ２１内のプランジャ２３を駆動する。排気流路１２１は、キャビティＣａと金型１０１の外部とを連通している流路である。排気流路１２１は、キャビティＣａから金型１０１の外部までにおいて断面積が最小となるスロート部１２３を含んでいる。減圧用流路１１９は、一端が、スロート部１２３よりも外側において、排気流路１２１に直交する方向へ開口する。気体供給部３９は、減圧用流路１１９の他端に気体を供給して、射出シリンダ２５がプランジャ２３を金型１０１側へ移動させているときにスロート部１２３に音速流れを生じさせる。

従って、例えば、これまでに述べてきたように、スロート部１２３の外側に気体を供給して減圧することによって、スロート部１２３における質量流量を確実に理論上の上限値にすることができる。その結果、例えば、溶湯による気体の巻き込みが低減され、成形品の品質が向上する。

本実施形態では、排気流路１２１は、スロート部１２３から金型１０１の外部へ至り、金型１０１の外部側ほど断面積が大きくなっている末広部１１７ｂを有している。

従って、例えば、図６（ｃ）を参照して説明したように、チョークするときの圧力比Ｐｅ／Ｐ１の値（約０．５３）まで圧力比Ｐ３／Ｐ１を減圧しなくても、スロート部１２３において音速を得ることができる。その結果、例えば、気体供給部３９の小型化を図ることができる。

本実施形態では、金型１０１は、金型本体１０２と、金型本体１０２に対してその外側に取り付けられている外付ブロック１０７と、を有している。末広部１１７ｂは、外付ブロック１０７内に位置している。

従って、例えば、既存の金型本体１０２へ本実施形態を適用することが容易化される。また、例えば、金型が交換されたときに外付ブロック１０７を流用すれば、コスト削減が図られる。

本実施形態では、減圧用流路１１９は、少なくとも２つである。

従って、例えば、減圧用流路１１９が１つの場合に比較して、スロート部１２３の外側の広い範囲に亘って減圧を行うことができる。また、例えば、２以上の減圧用流路１１９の位置及び向きを適宜に設定することによって任意の流れを形成して排気流路１２１のスロート部１２３よりも下流側における排気を好適化することも可能である。

また、本実施形態では、２つの減圧用流路１１９は、排気流路１２１側の一端をその開口方向へ延長したと仮定したときに互いに交わらない。

従って、例えば、２つの減圧用流路１１９から送出される気体の有するエネルギーが相殺されてしまうおそれが低減される。その結果、例えば、気体供給部３９を小型化することができる。

また、本実施形態では、射出装置９は、低速射出及び高速射出が行われるように射出シリンダ２５を制御する駆動制御部１３ａと、低速射出及び高速射出のうち低速射出においてのみ気体供給部３９から減圧用流路１１９へ気体を供給するように気体供給部３９を制御する減圧制御部１３ｃと、を更に有している。

ここで、図６（ｂ）を参照して説明したように、スロート部１５５（１２３）において流速が音速になると、それ以上、Ｐ２／Ｐ１を小さくしても質量流量Ｑは増加しない。一方、高速射出においては、プランジャ２３が比較的高速で前進するから、スロート部１２３の外部において減圧をしなくても、スロート部１２３における流速は音速に到達する蓋然性が高い。従って、低速射出及び高速射出のうち低速射出においてのみ気体供給部３９から気体を供給することによって、例えば、無駄に気体供給部３９から気体を供給するおそれが低減される。別の観点では、気体供給部３９が効率的に運用される。その結果、例えば、気体供給部３９を小型化したり、蓄圧する時間を短くしたりすることができる。

本実施形態では、射出装置９は、スロート部１２３よりも金型１０１の内部側の圧力を検出する内部圧力センサ７７と、スロート部１２３から金型１０１の外部までのいずれかの位置の圧力を検出する外部圧力センサ７９と、内部圧力センサ７７が検出する圧力Ｐ_ＩＮに対する外部圧力センサ７９が検出する圧力Ｐ_ＯＵＴの比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮがスロート部１２３において音速流れが生じるときの値以下になるように気体供給部３９を制御する減圧制御部１３ｃと、を更に有している。

従って、例えば、より確実にスロート部１２３において音速流れを得ることができる。また、例えば、金型本体１０２が交換された場合、及びオペレータが射出速度等の成形条件を変更した場合等にも音速流れが得られるように制御によって対応することができる。

本実施形態では、気体供給部３９は、射出シリンダ２５のプランジャ２３を駆動する駆動力が伝達されて気体を圧縮するコンプレッサー４１を有している。

すなわち、射出シリンダ２５は、コンプレッサー４１の駆動源に兼用される。従って、例えば、コンプレッサー４１を駆動するための別個の駆動源は不要であり、射出装置９の小型化等が期待される。

本実施形態では、コンプレッサー４１は、シリンダ部４９と、シリンダ部４９内に収容されており、シリンダ部４９内を２つのシリンダ室（ロッド側室４９ｒ及びヘッド側室４９ｈ）に区画しているピストン５１と、ピストン５１からシリンダ部４９の外部へ延び出ており、プランジャ２３に連結されるピストンロッド５３と、を有している。気体供給部３９は、タンク４３及び気圧回路４５を有している。タンク４３は、減圧用流路１１９に通じている。気圧回路４５は、タンク４３と２つのシリンダ室（４９ｒ及び４９ｈ）との接続及び遮断を制御可能である。

従って、例えば、プランジャ２３の前進及び後退のいずれにおいてもコンプレッサー４１からタンク４３へ気体を送出することができる。換言すれば、タンク４３の蓄圧のために利用できる工程の選択の自由度が高くなり、ひいては、蓄圧に利用されるプランジャ２３の移動距離が増加する。その結果、例えば、コンプレッサー４１の断面積を小さくして蓄圧に対する射出シリンダ２５の駆動力（瞬時値）を小さくすることができる。

本実施形態では、気体供給部３９は、射出シリンダ２５からコンプレッサー４１への駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続機構４７を有している。

従って、例えば、蓄圧の必要がないときに射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１に分配しないようにすることができる。その結果、例えば、射出シリンダ２５を効率的に運用してランニングコストを低減することができる。

本実施形態では、射出装置９は、低速射出及び高速射出が行われるように射出シリンダ２５を制御する駆動制御部１３ａと、低速射出及び高速射出のうち低速射出においてのみ射出シリンダ２５からコンプレッサー４１へ駆動力が伝達されるように接続機構４７を制御する接続制御部１３ｂと、を更に有している。

従って、例えば、プランジャ２３を最も高速で移動させる必要があるときに、射出シリンダ２５の駆動力をコンプレッサー４１に分配しないようにすることができる。その結果、例えば、射出シリンダ２５又は液圧回路７１の小型化を図ることができる。また、例えば、コンプレッサー４１のピストン５１が比較的高速で駆動される場合、ベントではタンク４３を過剰な圧力から保護できないおそれがあるが、そのようなおそれも低減される。

なお、以上の実施形態において、ダイカストマシン１は成形機の一例であり、射出シリンダ２５は駆動部の一例である。

（変形例）
以下、図７及び図８を参照して種々の変形例について説明する。なお、以下では、実施形態との相違部分を中心に説明する。特に言及がない点は、実施形態と同様でよい。また、具体的な構成が実施形態と相違する場合においても、便宜上、実施形態で用いた符号を用いることがある。

図７（ａ）は、変形例に係る金型２０１を示す断面図であり、図３（ａ）に対応している。この図に示すように、排気流路１２１は、チルベント２０３を含んでいてもよい。そして、チルベント２０３が最も断面積が小さいスロート部１２３を構成していてもよい。なお、図７（ａ）では、外付ブロック１０７は、排気流路１２１を構成する流路として末広部１１７ｂのみを有している。もちろん、外付ブロック１０７は、接続部１１７ａを有していてもよい。

図７（ｂ）は、変形例に係る金型２１１を示す断面図であり、図３（ａ）に対応している。この図に示すように、金型２１１は、外付ブロック１０７を含まずに構成されてよい。そして、金型本体１０２内に末広部１１７ｂ及び減圧用流路１１９が設けられてもよい。なお、末広部１１７ｂ及び減圧用流路１１９は、おも型又はキャビティＣａが直彫りされたダイブロック等に直接的に形成されてもよいし、これらの流路が形成された部材がおも型又はダイブロック等に埋め込まれて設けられてもよい。

図８（ａ）は、変形例に係る外付ブロック２２１を示す平面図であり、図３（ｂ）に対応している。この図に示すように、２つの減圧用流路１１９は、平面視において、流路に直交する方向の位置が互いに異なっていてもよい（オフセットされていてもよい。）。そして、このような位置関係によって、２つの減圧用流路１１９の一端をその開口方向へ延長したと仮定したときに両者が交わらない構成が実現されてよい。

図８（ｂ）は、変形例に係る外付ブロック２３１を示す断面図であり、図３（ａ）に対応している。この図に示すように、減圧用流路１１９の一端の開口方向は、排気流路１２１に直交する方向ではなく、直交する方向に対して排気流路１２１の下流方向（流路方向のうち下流側）に傾斜する方向であってもよい。また、特に図示しないが、減圧用流路１１９の一端の開口方向は、排気流路１２１の下流方向に平行な方向であってもよい。いずれにせよ、減圧用流路１１９の一端からスロート部１２３の外側へ気体が送出されることによって減圧の効果が得られる。

なお、特に図示しないが、実施形態における２つの減圧用流路１１９の上下方向における位置が互いに異なる態様と、図８（ａ）の２つの減圧用流路１１９の平面方向かつ流路に直交する方向における位置が互いに異なる態様とは組み合わされてよいし、また、これらの各態様又は組み合わせは、図８（ｂ）を参照して説明した減圧用流路１１９の向きに対して適用されてもよい。

図８（ｃ）は、変形例に係る排気流路２４１及び減圧用流路２４３を示す断面図であり、図３（ａ）に対応している。この図に示すように、排気流路２４１は、末広部１１７ｂを有していなくてもよい。また、減圧用流路２４３は、排気流路２４１内に開口するのではなく、排気流路２４１の外側に隣接して開口していてもよい。ここでいう隣接は、減圧用流路２４３による減圧によってスロート部１２３の速度に影響を及ぼすことが可能であればよい。また、減圧用流路２４３は、金型等のブロック状の部材に設けられるのではなく、管状部材によって構成されていてもよい。図８（ｃ）のような構成であっても、減圧によるガス抜きの好適化の効果が得られる。

図８（ｄ）は、変形例に係る射出装置２５１の要部構成を模式的に示す図であり、図２に対応している。この図に示すように、コンプレッサー４１は、射出シリンダ２５によって駆動されるのではなく、別の駆動源（例えば電動機２５３）によって駆動されてよい。電動機２５３は、リニアモータであってもよいし、回転式のものであってもよい。なお、電動機２５３が回転式のものである場合、特に図示しないが、例えば、ねじ機構、ラック・ピニオン機構又はリンク機構等の適宜な変換機構によって電動機２５３の回転が直線運動に変換されてピストンロッド５３に伝達される。

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。金型内から抜かれる気体及び／又は排気流路に供給される気体は空気に限定されず、例えば、不活性ガス（例えば窒素）であってもよい。

射出装置は、液圧式のものに限定されない。すなわち、プランジャを駆動する駆動部は、射出シリンダに限定されない。例えば、射出装置（駆動部）は、射出シリンダと電動機とを含むハイブリッド式のものであってもよいし、液圧機器を含まず、電動機を含む電動式のものであってもよい。駆動部が電動機を含む場合において、電動機は、リニアモータであってもよいし、回転式のものであってもよい。回転式の電動機の回転は、例えば、ねじ機構、ラック・ピニオン機構又はリンク機構等の変換機構によって直線運動に変換されてプランジャに伝達される。射出シリンダに利用される液体は、油に限定されず、例えば水でもよい。プランジャは、スクリュー状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。また、低速射出は、概ね全体が一定速度のものに限定されず、徐々に速度を上昇させるものであってもよい。多段変速が行われてもよい。

スロート部における流速が音速になる時期は、種々の態様の射出の適宜な時期に対して設定されてよい。スロート部における流速が音速になる期間の長さも、適宜に設定されてよく、例えば、低速射出のごく一部であってもよい。

コンプレッサーは、容積を変化させる方式のものに限定されず、例えば、ターボ圧縮機であってもよい。また、容積を変化させるコンプレッサーは、往復式に限定されず、例えば、回転が伝達されて駆動される方式のものであってよい。

プランジャを駆動する駆動部の駆動力によってコンプレッサーが駆動される態様においても、駆動部の種類（例えば、液圧式、ハイブリッド式又は電動式）と、コンプレッサーの種類（例えば、往復式の容積圧縮機、回転式の容積圧縮機又はターボ圧縮機）との組み合わせも種々のものとされてよい。

また、駆動部からコンプレッサーへの駆動力の伝達は、駆動部からプランジャへの駆動力の伝達経路とは別の伝達経路とされてよい。駆動部からコンプレッサーへ、プランジャを駆動する直線運動が伝達されるのではなく、回転運動が伝達されてもよい。

具体的には、例えば、駆動部が回転式の電動機を含み、電動機の回転が直線運動に変換されてプランジャへ伝達される態様において、電動機の回転が、プランジャへの伝達経路とは別に設けられた、歯車機構又はプーリ・ベルト機構等の回転を伝達する伝達機構を介して、回転式のコンプレッサーへ伝達されてもよい。

また、例えば、電動機の回転が、プランジャへの伝達経路とは別に設けられた、電動機の回転を直線運動に変換する変換機構を介して、往復式のコンプレッサーへ伝達されてもよい。プランジャと同様に直線運動をコンプレッサーに伝達するにしても、経路を別にすることによって、例えば、プランジャとコンプレッサーとで速度を異ならせることが可能になる。

プランジャを駆動する駆動部からコンプレッサーへの駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続機構の構成は、直線運動の伝達に係るものに限定されないし、係合によるものに限定されないし、プランジャの前進のみに関して伝達を禁止可能なものに限定されない。例えば、接続機構は、駆動部からコンプレッサーへ回転が伝達される態様において、噛み合いクラッチ、摩擦クラッチ又は流体クラッチとされてもよい。また、例えば、駆動部からコンプレッサーへ直線運動が伝達される態様において、接続機構は、直線運動の方向に配列された複数の歯と、当該歯に対して係合する位置と離反する位置との間で移動する爪とを有するなど、双方向かつ任意の位置において駆動力の伝達の許容及び禁止が可能であってもよい。

なお、本開示からは、減圧用流路からの気体の送出による減圧を要件としない、以下の技術を抽出可能である。
金型のキャビティに通じるスリーブ内のプランジャを駆動可能な駆動部と、
前記キャビティと前記金型の外部とを連通している排気流路であって、前記キャビティから前記金型の外部までにおいて断面積が最小となるスロート部を含んでいる排気流路と、
を有しており、
前記排気流路は、前記スロート部から前記金型の外部へ至り、前記金型の外部側ほど断面積が大きくなっている末広部を有している
射出装置。

１…ダイカストマシン（成形機）、９…射出装置、２１…スリーブ、２３…プランジャ、２５…射出シリンダ（駆動部）、３９…気体供給部、１０１…金型、１１９…減圧用流路、１２１…排気流路、１２３…スロート部、Ｃａ…キャビティ。

Claims (12)

1. 金型のキャビティに通じているスリーブ内のプランジャを駆動する駆動部と、
   前記キャビティと前記金型の外部とを連通させる排気流路と、
   を備え、
   前記排気流路は、流路の一部の断面積が最小となるスロート部を有し、
   さらに、前記スロート部よりも外側部分に、前記排気流路に直交する方向、又は前記排気流路の下流方向側に向かって開口している減圧用流路と、
   前記減圧用流路の一端に気体を供給し、前記駆動部が前記プランジャを前記金型側へ移動させているときに前記スロート部に音速流れを生じさせる気体供給部と、
   を有している射出装置。
2. 前記排気流路は、前記スロート部から前記金型の外部側に向かって、断面積が大きくなっている末広部を有している
   請求項１に記載の射出装置。
3. 前記減圧用流路を少なくとも２つ有している
   請求項１又は２に記載の射出装置。
4. 前記２つの減圧用流路は、前記排気流路の流路方向及び当該流路方向に直交する方向の少なくとも一方にオフセットしている
   請求項３に記載の射出装置。
5. 前記駆動部を低速射出及び高速射出制御する駆動制御部と、
   前記低速射出及び前記高速射出のうち前記低速射出時のみ前記気体供給部から前記減圧用流路へ気体を供給するように前記気体供給部を制御する減圧制御部と、
   を更に有している請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出装置。
6. 前記スロート部よりも前記金型の内部側の圧力を検出する内部圧力センサと、
   前記スロート部から前記金型の外部までのいずれかの位置の圧力を検出する外部圧力センサと、
   前記内部圧力センサが検出する圧力Ｐ_ＩＮに対する外部圧力センサが検出する圧力Ｐ_ＯＵＴの比Ｐ_ＯＵＴ／Ｐ_ＩＮが、前記スロート部に音速流れが生じるときの値以下になるように前記気体供給部を制御する減圧制御部と、
   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. 前記気体供給部は、前記駆動部の前記プランジャを駆動する駆動力が伝達されて気体を圧縮するコンプレッサーを有している
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の射出装置。
8. 前記コンプレッサーは、
   シリンダ部と、
   前記シリンダ部内に収容されており、前記シリンダ部内を２つのシリンダ室に区画しているピストンと、
   前記ピストンから前記シリンダ部の外部へ延び出ており、前記プランジャに連結されるピストンロッドと、を有しており、
   前記気体供給部は、
   前記減圧用流路に通じているタンクと、
   前記タンクと前記２つのシリンダ室との接続及び遮断を制御可能な気圧回路と、を更に有している
   請求項７に記載の射出装置。
9. 前記気体供給部は、前記駆動部から前記コンプレッサーへの駆動力の伝達を許容及び禁止可能な接続機構を有している
   請求項７又は８に記載の射出装置。
10. 前記駆動部を低速射出及び高速射出制御する駆動制御部と、
    前記低速射出及び前記高速射出のうち低速射出時のみ前記駆動部から前記コンプレッサーへ駆動力が伝達されるように前記接続機構を制御する接続制御部と、
    を更に有している請求項９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、
    を有している成形機。
12. 金型のキャビティに通じるスロート部と、前記スロート部から前記金型の外部側に向かって、断面積が大きくなっている末広部とを含んでいる排気流路と、
    前記排気流路に直交する方向、又は前記排気流路の下流方向側に向かって前記末広部に開口する減圧用流路と、
    前記減圧用流路の他端に気体を供給可能な気体供給部と、
    を有しているガス抜き装置。

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