JP2023180395A - 射出装置及び成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立する射出装置を提供する。【解決手段】実施形態の射出装置は、プランジャに連結可能なロッドと、ロッドに固定される射出ピストンと、射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、ロッドが配置されるロッド側室と、射出ピストンを間に挟んでロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、作動液室と、第１のガス室と、作動液室と第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、第２のガス室と、第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、ヘッド側室と作動液室とを連通させる作動液流路と、第１のガス室と第２のガス室とを連通させるガス流路と、第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、可動壁を移動させる移動機構と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、金型内の空洞に液状材料を充填する射出装置及び成形機に関する。

ダイカストマシンは、型締装置を用いて型締めされた金型内の空洞に、射出装置を用いて溶湯を充填することで、成形品（ダイカスト品）を製造する。射出装置は、例えば、アクチュエータとして、射出シリンダを含む。射出シリンダは、例えば、スリーブの中を摺動するプランジャに連結可能なロッドと、ロッドに固定される射出ピストンと、内部にピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、を含む。シリンダチューブは、ロッドが配置されるロッド側室と、射出ピストンを間に挟んでロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を内部に有する。

ヘッド側室に作動油が供給されることによって、射出ピストンがロッド側へ移動する。射出ピストンの移動に伴い、プランジャがスリーブの中を金型の方向に前進し、溶湯が金型内の空洞に充填される。ヘッド側室への作動油の供給は、例えば、射出用のピストンアキュムレータから行われる。

成形品の鋳造時間の短縮の観点から、プランジャの射出速度を高速化することが好ましい。例えば、充填開始前の射出用のピストンアキュムレータの加圧ガスの圧力を高くすることで射出速度を高速化できる。一方、プランジャの射出速度を高速化すると、金型内への溶湯の充填完了時の射出充填力が大きくなる。このため、射出充填力が型締力を超えて、成形品にバリが発生するおそれがある。

特許文献１には、射出用のピストンアキュムレータと、ピストンアキュムレータに接続されるガスボトルとの間に絞り弁が設けられた射出装置が記載されている。特許文献１に記載の射出装置は、上記構成により、高いサージ圧の発生を抑制し、成形品のバリの発生を抑制する。

特開２０１０－２０１４３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立する射出装置及び成形機を提供することである。

本発明の一態様の射出装置は、プランジャに連結可能なロッドと、前記ロッドに固定される射出ピストンと、前記射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、前記ロッドが配置されるロッド側室と、前記射出ピストンを間に挟んで前記ロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、作動液室と、第１のガス室と、前記作動液室と前記第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、第２のガス室と、前記第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、前記ヘッド側室と前記作動液室とを連通させる作動液流路と、前記第１のガス室と前記第２のガス室とを連通させるガス流路と、前記第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、前記第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、前記可動壁を移動させる移動機構と、を備える。

上記態様の射出装置において、前記作動液流路に設けられ、前記作動液の前記作動液室から前記ヘッド側室への供給を制御する射出制御バルブを、更に備えることが好ましい。

上記態様の射出装置において、前記ガス供給路に設けられたガス供給バルブと、前記ガス排出路に設けられたガス排出バルブと、を更に備えることが好ましい。

上記態様の射出装置において、前記移動機構は、前記可動壁を移動させる電動機を含むことが好ましい。

本発明の一態様の成形機は、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、プランジャに連結可能なロッドと、前記ロッドに固定される射出ピストンと、前記射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、前記ロッドが配置されるロッド側室と、前記射出ピストンを間に挟んで前記ロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、作動液室と、第１のガス室と、前記作動液室と前記第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、第２のガス室と、前記第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、前記ヘッド側室と前記作動液室とを連通させる作動液流路と、前記第１のガス室と前記第２のガス室とを連通させるガス流路と、前記第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、前記第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、前記可動壁を移動させる移動機構と、を含み、前記金型の中に液状材料を充填する射出装置と、前記液状材料の充填の開始前の前記第２のガス室の第１の予定圧力と、前記液状材料の充填の完了後の前記第２のガス室の第２の予定圧力と、前記液状材料の充填の開始から完了までの前記第１のガス室の容積変化量と、を記憶する記憶部と、前記第１の予定圧力、前記第２の予定圧力、及び前記容積変化量に基づき、前記第２のガス室の初期容積を算出する演算部と、前記移動機構を用いて前記可動壁を移動し、前記第２のガス室の容積を前記初期容積に制御する容積制御部と、前記ガス供給路からのガスの供給又は前記ガス排出路からのガスの排出により、前記第２のガス室の圧力を前記第１の予定圧力に制御する圧力制御部と、含む制御装置と、を備える。

上記態様の成形機において、前記演算部は、前記第２の予定圧力と前記容積変化量との積を、前記第１の予定圧力と前記第２の予定圧力との差で除した値から、前記初期容積を算出することが好ましい。

上記態様の成形機において、前記射出装置は、前記作動液流路に設けられ、前記作動液の前記作動液室から前記ヘッド側室への供給を制御する射出制御バルブを、更に含むことが好ましい。

上記態様の成形機において、前記射出装置は、前記ガス供給路に設けられたガス供給バルブと、前記ガス排出路に設けられたガス排出バルブと、を更に含み、前記圧力制御部は、前記ガス供給バルブ又は前記ガス排出バルブを用いて、前記第２のガス室の圧力を前記第１の予定圧力に制御することが好ましい。

上記態様の成形機において、前記移動機構は、前記可動壁を移動させる電動機を含むことが好ましい。

上記態様の成形機において、前記第２の予定圧力は前記第１の予定圧力の３０％以上９５％以下であることが好ましい。

上記態様の成形機において、前記制御装置は、前記射出装置による前記液状材料の充填動作を制御し、前記制御装置は、前記可動壁が停止した状態で、前記射出ピストンを動作させて前記金型の中に前記液状材料を充填することが好ましい。

本発明によれば、射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立する射出装置及び成形機を提供することができる。

実施形態の成形機の全体構成を示す模式図。 実施形態の射出装置の構成を示す模式図。 実施形態の射出装置の構成を示す模式図。 実施形態の制御装置のブロック図。 実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図。 実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図。 実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図。 実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図。 実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図。 比較例の射出装置の構成を示す模式図。 比較例及び実施形態の射出装置の効果の説明図。 比較例の射出装置の課題を示す図。 比較例の射出装置の課題を示す図。 実施形態の射出装置の作用及び効果の説明図。 実施形態の射出装置の作用及び効果の説明図。 実施形態の変形例の射出装置の構成を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

なお、本明細書では、液圧の一例として、油圧を用いて説明する。例えば、液圧ポンプの一例として油圧ポンプを用いて説明する。油圧にかえて、例えば、水圧を用いることも可能である。また、本明細書では、作動液の一例として、作動油を用いて説明する。

実施形態の射出装置は、プランジャに連結可能なロッドと、ロッドに固定される射出ピストンと、射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、ロッドが配置されるロッド側室と、射出ピストンを間に挟んでロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、作動液室と、第１のガス室と、作動液室と第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、第２のガス室と、第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、ヘッド側室と作動液室とを連通させる作動液流路と、第１のガス室と第２のガス室とを連通させるガス流路と、第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、可動壁を移動させる移動機構と、を備える。

また、実施形態の成形機は、金型を型締めする型締装置と、金型から成形品を押し出す押出装置と、プランジャに連結可能なロッドと、ロッドに固定される射出ピストンと、射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、ロッドが配置されるロッド側室と、射出ピストンを間に挟んでロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、作動液室と、第１のガス室と、作動液室と第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、第２のガス室と、第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、ヘッド側室と作動液室とを連通させる作動液流路と、第１のガス室と第２のガス室とを連通させるガス流路と、第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、可動壁を移動させる移動機構と、を含み、金型の中に液状材料を充填する射出装置と、液状材料の充填の開始前の第２のガス室の第１の予定圧力と、液状材料の充填の完了後の第２のガス室の第２の予定圧力と、液状材料の充填の開始から完了までの第１のガス室の容積変化量と、を記憶する記憶部と、第１の予定圧力、第２の予定圧力、及び容積変化量に基づき、第２のガス室の初期容積を算出する演算部と、移動機構を用いて可動壁を移動し、第２のガス室の容積を初期容積に制御する容積制御部と、ガス供給路からのガスの供給又はガス排出路からのガスの排出により、第２のガス室の圧力を第１の予定圧力に制御する圧力制御部と、含む制御装置と、を備える。実施形態の成形機は、実施形態の射出装置を含む。

図１は、実施形態の成形機の全体構成を示す模式図である。図１は、一部に断面図を含む側面図である。実施形態の成形機は、ダイカストマシン１００である。ダイカストマシン１００は、例えば、コールドチャンバ式のダイカストマシンである。

ダイカストマシン１００は、型締装置１０、押出装置１２、射出装置１４、金型１８、及び制御ユニット２０を備える。

ダイカストマシン１００は、ベース２２、固定ダイプレート２４、可動ダイプレート２６、リンクハウジング２８、タイバー３０、スリーブ３１、及びプランジャ３３を備える。プランジャ３３は、プランジャチップ３３ａとプランジャロッド３３ｂを有する。

ダイカストマシン１００は、金型１８の内部（図１中の空洞Ｃａ）に液状金属（溶湯）を射出して充填し、その液状金属を金型１８内で凝固させることにより、ダイカスト品（成形品）を製造する機械である。金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛合金、又は、マグネシウム合金である。液状金属（溶湯）は、液状材料の一例である。

金型１８は、固定金型１８ａと可動金型１８ｂを含む。金型１８は、型締装置１０と射出装置１４との間に設けられる。

固定ダイプレート２４はベース２２の上に固定される。固定ダイプレート２４は、固定金型１８ａを保持することが可能である。

可動ダイプレート２６は、ベース２２の上に型開閉方向に移動可能に設けられる。型開閉方向とは、図１に示す型開方向及び型閉方向の両方向を意味する。可動ダイプレート２６は、可動金型１８ｂを固定金型１８ａに対向して保持することが可能である。

リンクハウジング２８は、ベース２２の上に設けられる。リンクハウジング２８には、型締装置１０を構成するリンク機構の一端が固定される。

固定ダイプレート２４とリンクハウジング２８は、タイバー３０により固定される。タイバー３０は、固定金型１８ａと可動金型１８ｂに型締力が加えられている間は、型締力を支える。

型締装置１０は、金型１８の開閉及び型締めを行う機能を有する。

射出装置１４は、金型１８の空洞Ｃａに溶湯を射出し、溶湯を加圧する機能を有する。射出装置１４は、スリーブ３１の中を摺動するプランジャ３３に連結可能である。

押出装置１２は、製造されたダイカスト品を金型１８から押し出す機能を有する。

スリーブ３１は、金型１８の空洞Ｃａに通じる。スリーブ３１は、例えば、固定金型１８ａに連結された筒状の部材である。スリーブ３１は、例えば、円筒形状である。

プランジャ３３は、スリーブ３１の中を摺動する。プランジャ３３は、プランジャチップ３３ａとプランジャロッド３３ｂを含む。プランジャロッド３３ｂの先端に固定されたプランジャチップ３３ａが、スリーブ３１の中を前後方向に摺動する。スリーブ３１の中をプランジャチップ３３ａが前方へ摺動することにより、スリーブ３１の中の溶湯が金型１８の中に押し出される。

制御ユニット２０は、制御装置３２、入力装置３４、表示装置３６を含む。制御ユニット２０は、型締装置１０、押出装置１２、及び、射出装置１４を用いたダイカストマシン１００の成形動作を制御する機能を有する。

入力装置３４は、オペレータの入力操作を受け付ける。オペレータは、入力装置３４を用いて、ダイカストマシン１００の成形条件などの設定が可能となる。入力装置３４は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイを用いたタッチパネルである。

表示装置３６は、例えば、ダイカストマシン１００の成形条件、動作状況等を画面に表示する。表示装置３６は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイである。

制御装置３２は、各種の演算を行って、ダイカストマシン１００の各部に制御指令を出力する機能を有する。制御装置３２は、例えば、成形条件等を記憶する機能を有する。制御装置３２は、例えば、射出装置１４の動作を制御する。

制御装置３２は、例えば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。制御装置３２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、半導体メモリ、及び半導体メモリに記憶された制御プログラムを含む。

図２及び図３は、実施形態の射出装置の構成を示す模式図である。図２は、液状金属の金型１８内への充填開始前の射出装置１４の状態を示す。図３は、液状金属の金型１８内への充填完了後の射出装置１４の状態を示す。

射出装置１４は、例えば、スリーブ３１の中の溶湯を金型１８内の空洞Ｃａに射出し充填する機能を有する。射出装置１４は、例えば、ダイカスト品を金型１８から押し出す機能を有する。射出装置１４は、例えば、ダイカストマシン１００のメンテナンス時にスリーブ３１内のプランジャ３３を移動させる機能を有する。

射出装置１４は、射出シリンダ４４、ピストンアキュムレータ４６（第１のアキュムレータ）、ガスアキュムレータ４８（第２のアキュムレータ）、作動油流路５０（作動液流路）、ガス流路５２、ガス供給路５４、ガス排出路５６、移動機構５８、射出制御バルブ６０、ガス供給バルブ６２、ガス排出バルブ６４を備える。ピストンアキュムレータ４６は、第１のアキュムレータの一例である。ガスアキュムレータ４８は、第２のアキュムレータの一例である。作動油流路５０は、作動液流路の一例である。

射出シリンダ４４は、ロッド４４ａ、射出ピストン４４ｂ、シリンダチューブ４４ｃ、ロッド側室４４ｄ、ヘッド側室４４ｅを含む。ピストンアキュムレータ４６は、作動油室４６ａ（作動液室）、第１のガス室４６ｂ、作動油ピストン４６ｃ（作動液ピストン）を含む。ガスアキュムレータ４８は、第２のガス室４８ａ、可動壁４８ｂを含む。移動機構５８は、電動モータ５８ａ（電動機）、ボールねじ５８ｂ、ロッドチューブ５８ｃを含む。電動モータ５８ａは、電動機の一例である。

射出シリンダ４４は、ロッド４４ａ、射出ピストン４４ｂ、シリンダチューブ４４ｃ、ロッド側室４４ｄ、ヘッド側室４４ｅを含む。

ロッド４４ａは、スリーブ３１の中を摺動するプランジャ３３に連結可能である。ロッド４４ａの移動により、スリーブ３１の中をプランジャ３３が移動する。

射出ピストン４４ｂは、ロッド４４ａに固定される。射出ピストン４４ｂは、シリンダチューブ４４ｃに摺動可能に収容される。射出ピストン４４ｂは、例えば円柱状である。

シリンダチューブ４４ｃは、射出ピストン４４ｂを摺動可能に収容する。シリンダチューブ４４ｃは、例えば、円筒状である。

シリンダチューブ４４ｃの内部のロッド４４ａ側に、ロッド側室４４ｄが設けられる。ロッド側室４４ｄには、ロッド４４ａが配置される。

シリンダチューブ４４ｃの内部のロッド４４ａ側と反対側にヘッド側室４４ｅが設けられる。射出ピストン４４ｂを間に挟んで、ヘッド側室４４ｅはロッド側室４４ｄの反対側に位置する。ヘッド側室４４ｅには作動油が充填される。

ピストンアキュムレータ４６は、作動油室４６ａ、第１のガス室４６ｂ、作動油ピストン４６ｃを含む。作動油ピストン４６ｃは、作動油室４６ａと第１のガス室４６ｂとの間に設けられる。

作動油室４６ａには、作動油が充填される。第１のガス室４６ｂには、作動油ピストン４６ｃを移動させるための加圧ガスが充填される。加圧ガスは、例えば、窒素ガスである。

作動油ピストン４６ｃは図の上下方向に移動可能である。図２は、作動油ピストン４６ｃが後退限の位置にある状態を示す。図３は、液状金属の金型１８内への充填完了により、作動油ピストン４６ｃが前進した状態を示す。

ガスアキュムレータ４８（第２のアキュムレータ）は、第２のガス室４８ａ、可動壁４８ｂを含む。可動壁４８ｂは、図の上下方向に移動可能である。可動壁４８ｂの移動により第２のガス室４８ａの容積が変化する。

図２及び図３は、可動壁４８ｂが後退限の位置にある状態を示す。図２及び図３は、第２のガス室４８ａの容積が最大となった状態を示す。

移動機構５８は、電動機構である。移動機構５８は、電動モータ５８ａ、ボールねじ５８ｂ、ロッドチューブ５８ｃを含む。

ボールねじ５８ｂは、電動モータ５８ａに接続される。電動モータ５８ａを回転させることにより、ボールねじ５８ｂが回転する。

ロッドチューブ５８ｃは、一端が可動壁４８ｂに固定される。ボールねじ５８ｂはロッドチューブ５８ｃに挿入される。ボールねじ５８ｂの回転により、ロッドチューブ５８ｃは、図の上下方向に移動可能である。ロッドチューブ５８ｃの移動に伴い、可動壁４８ｂが上下方向に移動可能である。

作動油流路５０は、射出シリンダ４４とピストンアキュムレータ４６との間に設けられる。作動油流路５０は、ヘッド側室４４ｅと作動油室４６ａを連通する。作動油流路５０を通って、ヘッド側室４４ｅと作動油室４６ａとの間の作動油の移動が可能である。

射出制御バルブ６０は、作動油流路５０に設けられる。射出制御バルブ６０は、作動油の作動油室４６ａからヘッド側室４４ｅへの供給を制御する。

ガス流路５２は、ピストンアキュムレータ４６とガスアキュムレータ４８との間に設けられる。ガス流路５２は、第１のガス室４６ｂと第２のガス室４８ａとを連通する。ガス流路５２を通って、第１のガス室４６ｂと第２のガス室４８ａとの間の加圧ガスの移動が可能である。

ガス供給路５４は、ガスアキュムレータ４８に接続される。ガス供給路５４は、第２のガス室４８ａと連通する。ガス供給路５４は、第２のガス室４８ａに加圧ガスを供給する機能を有する。ガス供給路５４は、例えば、図示しない加圧ガスを貯蔵するガスタンクに接続される。

ガス供給バルブ６２は、ガス供給路５４に設けられる。ガス供給バルブ６２は、第２のガス室４８ａへの加圧ガスの供給を制御する。

ガス排出路５６は、ガスアキュムレータ４８に接続される。ガス排出路５６は、第２のガス室４８ａと連通する。ガス排出路５６は、第２のガス室４８ａから加圧ガスを排出する機能を有する。

ガス排出バルブ６４は、ガス排出路５６に設けられる。ガス排出バルブ６４は、第２のガス室４８ａからの加圧ガスの排出を制御する。

図２に示すように、充填開始前の第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１は初期容積Ｖ１ｉである。また、充填開始前の第２のガス室４８ａの容積Ｖ２は初期容積Ｖ２ｉである。また、充填開始前のガス流路５２の容積Ｖ３は初期容積Ｖ３ｉである。

第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１と、第２のガス室４８ａの容積Ｖ２と、ガス流路５２の容積Ｖ３の容積総和をＶＴと定義する。容積総和ＶＴは、Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３である。したがって、充填開始前の初期容積総和ＶＴｉについて、下記（式１）が成立する。
ＶＴｉ＝Ｖ１ｉ＋Ｖ２ｉ＋Ｖ３ｉ・・・（式１）

図２に示すように、充填開始前の第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２は初期圧力Ｐｉである。第１のガス室４６ｂとガス流路５２は、第２のガス室４８ａと連通する。したがって、第１のガス室４６ｂとガス流路５２の圧力も初期圧力Ｐｉである。

図３に示すように、充填完了後の第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１は最終容積Ｖ１ｆである。充填動作により射出ピストン４４ｂが前進することにより、第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１が容積変化量ΔＶだけ大きくなる。したがって、最終容積Ｖ１ｆはＶ１ｉ＋ΔＶである。充填完了後の第２のガス室４８ａの容積Ｖ２は変化せずＶ２ｉである。充填完了後のガス流路５２の容積Ｖ３も変化せずＶ３ｉである。

したがって、容積総和ＶＴは、容積変化量ΔＶだけ大きくなる。充填完了後の最終容積総和ＶＴｆはＶＴｉ＋ΔＶである。したがって、下記（式２）が成立する。
ＶＴｆ＝Ｖ１ｉ＋Ｖ２ｉ＋Ｖ３ｉ＋ΔＶ・・・（式２）

図３に示すように、充填完了後の第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２は最終圧力Ｐｆである。第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２は充填動作により容積総和ＶＴが大きくなることにより低下する。第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２の変化量は、圧力ドロップΔＰである。充填完了後の第１のガス室４６ｂ及びガス流路５２の圧力も最終圧力Ｐｆである。

最終圧力Ｐｆは、初期圧力Ｐｉより圧力ドロップΔＰだけ低い。したがって、Ｐｆ＝Ｐｉ－ΔＰである。

ボイル・シャルルの法則により、充填開始前と充填完了後の圧力Ｐ２と容積総和ＶＴとの積は一定である。したがって、下記（式３）が成立する。
Ｐｉ×ＶＴｉ
＝Ｐｆ×ＶＴｆ
＝（Ｐｉ-ΔＰ）×（ＶＴｉ＋ΔＶ） ・・・（式３）

図４は、実施形態の制御装置のブロック図である。実施形態の制御装置３２は、記憶部３２ａ、演算部３２ｂ、容積制御部３２ｃ、及び圧力制御部３２ｄを含む。

記憶部３２ａは、液状金属の金型１８内への充填の開始直前の第２のガス室４８ａの予定初期圧力Ｐａ（第１の予定圧力）を記憶する。また、記憶部３２ａは、液状金属の金型１８内への充填の完了直後の第２のガス室４８ａの予定最終圧力Ｐｂ（第２の予定圧力）を記憶する。また、記憶部３２ａは、液状金属の充填の開始から完了までの第１のガス室４６ｂの容積変化量ΔＶを記憶する。

例えば、予定初期圧力Ｐａ、予定最終圧力Ｐｂ、及び容積変化量ΔＶは、入力装置３４を用いてユーザが入力し、記憶部３２ａに記憶される。

記憶部３２ａは、例えば、電子回路である。記憶部３２ａは、例えば、ハードディスク又は半導体メモリを含む。

演算部３２ｂは、予定初期圧力Ｐａ（第１の予定圧力）、予定最終圧力Ｐｂ（第２の予定圧力）、及び容積変化量ΔＶに基づき、第２のガス室４８ａの予定初期容積Ｖｘを算出する。演算部３２ｂは、例えば、予定最終圧力Ｐｂと容積変化量ΔＶとの積を、予定最終圧力Ｐｂと予定初期圧力Ｐａとの差で除した値から、予定初期容積Ｖｘを算出する。

演算部３２ｂは、例えば、電子回路である。演算部３２ｂは、例えば、ＣＰＵを含む。

容積制御部３２ｃは、移動機構５８を用いて可動壁４８ｂを移動し、第２のガス室４８ａの容積Ｖ２を予定初期容積Ｖｘに制御する。容積制御部３２ｃは、例えば、電動モータ５８ａに指令信号を出すことで、可動壁４８ｂを所定の位置に移動させる。

容積制御部３２ｃは、例えば、電子回路である。

圧力制御部３２ｄは、第２のガス室４８ａの圧力を予定初期圧力Ｐａに制御する。圧力制御部３２ｄは、例えば、ガス供給路５４からのガスの供給又はガス排出路５６からのガスの排出により、第２のガス室４８ａの圧力を予定初期圧力Ｐａに制御する。圧力制御部３２ｄは、例えば、ガス供給バルブ６２又はガス排出バルブ６４に指令信号を出すことで、第２のガス室４８ａの圧力を予定初期圧力Ｐａに制御する。

制御装置３２は、射出装置１４による液状金属の金型１８内への充填動作を制御する。制御装置３２は、可動壁４８ｂが停止した状態で、射出制御バルブ６０を開いて、射出ピストン４４ｂを動作させて１８金型の中に液状金属を充填する。

次に、実施形態の射出装置及び成形機の動作について説明する。図５、図６、図７、図８、図９は、実施形態の射出装置及び成形機の動作の説明図である。

ダイカストマシン１００によるダイカスト品の鋳造を開始する前に、射出装置１４の初期設定動作を行う。射出装置１４の初期設定動作は、制御装置３２を用いて行われる。

射出装置１４の初期設定動作は、例えば、射出速度を高速化し鋳造時間の短縮を図る場合に行われる。また、射出装置１４の初期設定動作は、例えば、金型１８を新しい金型１８に交換した場合に行われる。

最初に、制御装置３２の記憶部３２ａに予定初期圧力Ｐａ、予定最終圧力Ｐｂ、及び容積変化量ΔＶが記憶される。予定初期圧力Ｐａ、予定最終圧力Ｐｂ、及び容積変化量ΔＶは、例えば、入力装置３４を用いてユーザが入力する。

予定初期圧力Ｐａは、例えば、必要な射出速度を実現する観点から設定される。予定初期圧力Ｐａを高くするほど、射出速度を速くできる。

予定最終圧力Ｐｂは、充填完了時の射出充填力を抑制し、ダイカスト品へのバリを抑制する観点から設定される。予定最終圧力Ｐｂを低くすることで射出充填力が型締力を超えることが抑制され、バリの発生が抑制できる。

予定初期圧力Ｐａは、例えば、予定最終圧力Ｐｂの３０％以上９５％以下である。

容積変化量ΔＶは、充填開始前から充填完了後までの射出ピストン４４ｂの移動量とシリンダチューブ４４ｃの内径に依存する量である。容積変化量ΔＶは、例えば、金型１８の空洞Ｃａの容積、スリーブ３１の内径等に依存する量である。

次に、制御装置３２の演算部３２ｂが、予定初期圧力Ｐａ（第１の予定圧力）、予定最終圧力Ｐｂ（第２の予定圧力）、及び容積変化量ΔＶに基づき、第２のガス室４８ａの予定初期容積Ｖｘを算出する。

上記（式３）を変形することで、下記（式４）が得られる。
ＶＴｉ＝（Ｐｆ×ΔＶ）／（Ｐｉ－Ｐｆ） ・・・（式４）

上記（式４）に、Ｐｉ＝Ｐａ、Ｐｆ＝Ｐｂを代入することで、下記（式５）が得られる。
ＶＴｉ＝（Ｐｂ×ΔＶ）／（Ｐａ－Ｐｂ） ・・・（式５）

上記（式５）より求められたＶＴｉと（式１）から、下記（式６）を用いて、第２のガス室４８ａの予定初期容積Ｖｘが求められる。
Ｖｘ＝ＶＴｉ－（Ｖ１ｉ＋Ｖ３ｉ） ・・・（式６）

例えば、第１の例として、予定初期圧力Ｐａ＝１５ＭＰａ、予定最終圧力Ｐｂ＝１３ＭＰａ、容積変化量ΔＶ＝４０Ｌ（リットル）と仮定する。この場合、上記（式５）より、ＶＴｉ＝２６０Ｌとなる。

そして、（式６）より、Ｖｘは、下記（式７）で算出できる。
Ｖｘ＝２６０Ｌ－（Ｖ１ｉ＋Ｖ３ｉ） ・・・（式７）

また、例えば、第２の例として、第１の例よりも射出速度を速くする場合を考える。この場合、第１の例よりも予定初期圧力Ｐａを高く設定する。一方、予定最終圧力Ｐｂはバリの発生を抑制する観点から、第１の例と同一に設定する。

例えば、予定初期圧力Ｐａ＝２１ＭＰａ、予定最終圧力Ｐｂ＝１３ＭＰａ、容積変化量ΔＶ＝４０Ｌと仮定する。この場合、上記（式５）より、ＶＴｉ＝６５Ｌとなる。

そして、（式６）より、Ｖｘは、下記（式８）で算出できる。
Ｖｘ＝６５Ｌ－（Ｖ１ｉ＋Ｖ３ｉ） ・・・（式８）

第２の例では、第１の例よりも圧力ドロップΔＰが大きく設定されることになる。

次に、制御装置３２の容積制御部３２ｃが、移動機構５８を用いて可動壁４８ｂを移動し、第２のガス室４８ａの容積Ｖ２を予定初期容積Ｖｘに制御する。容積制御部３２ｃは、例えば、電動モータ５８ａに指令信号を出すことで、可動壁４８ｂを所定の位置に移動させる。可動壁４８ｂの位置は、例えば、ロッドチューブ５８ｃの上下位置をモニタする図示しない位置センサを用いて制御する。

図５は、制御装置の容積制御部による制御の一例の説明図である。図５に示すように、例えば、可動壁４８ｂを上昇させることにより第２のガス室４８ａの容積Ｖ２を予定初期容積Ｖｘに設定する。この時、例えば、射出制御バルブ６０、ガス供給バルブ６２、及びガス排出バルブ６４は閉じた状態にある。

次に、制御装置３２の圧力制御部３２ｄが、第２のガス室４８ａの圧力を予定初期圧力Ｐａに制御する。圧力制御部３２ｄは、例えば、ガス供給路５４からのガスの供給又はガス排出路５６からのガスの排出により、第２のガス室４８ａの圧力Ｖ２を予定初期圧力Ｐａに制御する。

圧力制御部３２ｄは、例えば、ガス供給バルブ６２又はガス排出バルブ６４に指令信号を出すことで、第２のガス室４８ａの圧力を予定初期圧力Ｐａに制御する。第２のガス室４８ａの圧力は、例えば、第２のガス室４８ａに設けられた図示しない圧力センサを用いて制御する。

図６は、制御装置３２の圧力制御部３２ｄによる制御の一例の説明図である。図６に示すように、例えば、ガス供給バルブ６２を開き、ガス供給路５４を通って第２のガス室４８ａに加圧ガスを供給し、第２のガス室４８ａの圧力Ｖ２を予定初期圧力Ｐａまで昇圧させる。

なお、予定初期圧力Ｐａに設定するために、第２のガス室４８ａの減圧が必要な場合は、ガス排出バルブ６４を開くことで、ガス排出路５６を通って第２のガス室４８ａから加圧ガスを排出することで、第２のガス室４８ａの圧力Ｖ２を予定初期圧力Ｐａまで減圧する。

以上のように射出装置１４の初期設定動作が行われる。

次に、射出装置１４を動作させて金型１８内に液状金属を充填する。

図７は、金型１８への液状金属の充填開始前の状態を示す。射出装置１４の充填開始前は、射出制御バルブ６０、ガス供給バルブ６２、及びガス排出バルブ６４は閉じた状態にある。第２のガス室４８ａの圧力Ｖ２は予定初期圧力Ｐａである。第２のガス室４８ａの容積Ｖ２は予定初期容積Ｖｘである。

図８は、金型１８への液状金属の充填中の状態を示す。例えば、制御装置３２からの指令信号により、射出制御バルブ６０が開く。ピストンアキュムレータ４６の加圧ガスにより、作動油ピストン４６ｃが押されて前進する。したがって、第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１は増加する。一方、可動壁４８ｂは停止しているため、第２のガス室４８ａの容積Ｖ２は変化しない。

作動油ピストン４６ｃが前進することで、作動油室４６ａから作動油流路５０を通って、作動油がヘッド側室４４ｅへ供給される。作動油がヘッド側室４４ｅへ供給されることで、射出ピストン４４ｂの前進が開始され、金型１８内への液状金属の充填が開始される。

図９は、金型１８への液状金属の充填完了後の状態を示す。金型１８内への液状金属の充填が完了し、射出ピストン４４ｂが停止する。第１のガス室４６ｂの容積Ｖ１は、初期容積Ｖ１ｉから容積変化量ΔＶだけ増加する。第２のガス室４８ａの容積Ｖ２は変化しない。

第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２は初期圧力Ｐｉから圧力ドロップΔＰだけ低下し、予定最終圧力Ｐｂとなる。第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２は予定初期圧力Ｐａから圧力ドロップΔＰだけ低下し、予定最終圧力Ｐｂとなる。

なお、例えば、射出装置１４による充填完了後、図示しない増圧機構を用いて、金型１８内に充填された液状金属に、更に高い圧力を加える。

次に、実施形態の射出装置及び成形機の作用及び効果について説明する。実施形態の射出装置１４は、ガスアキュムレータ４８の第２のガス室４８ａの容積Ｖ２と圧力Ｐ２を射出動作前に独立して設定することが可能となる。第２のガス室４８ａの容積Ｖ２と圧力Ｐ２を射出動作前に独立して設定することで、射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立することが可能となる。以下、詳述する。

図１０は、比較例の射出装置の構成を示す模式図である。図１０は、実施形態の図２に対応する図である。

比較例の射出装置１５は、可動壁４８ｂ及び移動機構５８を含まない点で、実施形態の射出装置１４と異なる。言い換えれば、比較例の射出装置１５は、第２のガス室４８ａの容積Ｖ２を変化させることができない点で、実施形態の射出装置１４と異なる。

例えば、比較例の射出装置１５において、射出速度を高速化しようとする場合、第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２を高く設定することが考えられる。言い換えれば、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉを高くすることが考えられる。

図１１は、比較例及び実施形態の射出装置の効果の説明図である。図１１は、射出速度の時間変化を示す図である。図１１には、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉが低い場合と高い場合の射出速度の時間変化を示す。

射出速度は、例えば、時刻ｔ１までは低速で、時刻ｔ１以降を高速で行っている。例えば、時刻ｔ１で、射出制御バルブ６０を開けるか、又は、射出制御バルブ６０の開度を大きくすることで、射出速度を速くする。

図１１に示すように、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉを高くすることで、射出速度が高くなる。初期圧力Ｐｉが低い場合の充填完了時間は時刻ｔｘである。一方、初期圧力Ｐｉが高い場合の充填完了時間は時刻ｔｘより早い時刻ｔｙである。したがって、比較例及び実施形態の射出装置では、初期圧力Ｐｉを高くすることで、充填時間が短縮され、鋳造時間が短縮されることが分かる。

図１２及び図１３は、比較例の射出装置の課題を示す図である。

図１２は、射出充填力の時間変化を示す図である。射出充填力は、プランジャチップ３３ａによって液状金属に加えられる力である。図１２には、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉが低い場合と高い場合の射出充填力の時間変化を示す。

図１３は、アキュムレータ圧力の時間変化を示す図である。アキュムレータ圧力は、第２のガス室４８ａの圧力Ｐ２に相当する。図１３には、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉが低い場合と高い場合のアキュムレータ圧力の時間変化を示す。

図１２に示すように、比較例の場合、射出速度を高速化するためにアキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くすると、充填完了時の射出充填力が高くなる。アキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くした場合に、充填完了時の射出充填力が高くなるのは、図１３に示すように、充填完了時のアキュムレータ最終圧力Ｐｆが高くなるためである。

充填完了時の射出充填力が高くなると、射出充填力が型締力を超えるおそれがある。射出充填力が型締力を超えると、ダイカスト品にバリが発生するおそれがある。したがって、充填完了時の射出充填力を低くすることが好ましい。

図１４及び図１５は、実施形態の射出装置の作用及び効果の説明図である。

図１４は、射出充填力の時間変化を示す図である。図１４には、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉが低い場合と高い場合の射出充填力の時間変化を示す。

図１５は、アキュムレータ圧力の時間変化を示す図である。図１５には、第２のガス室４８ａの初期圧力Ｐｉが低い場合と高い場合のアキュムレータ圧力の時間変化を示す。

図１４に示すように、実施形態の場合、射出速度を高速化するためにアキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くしても、充填完了時の射出充填力はアキュムレータ初期圧力Ｐｉが低くした場合と同等になる。アキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くした場合でも、アキュムレータ初期圧力Ｐｉが低くした場合と同等になるのは、図１５に示すように、充填完了時のアキュムレータ最終圧力Ｐｆが同等になるためである。

実施形態の射出装置１４は、ガスアキュムレータ４８の第２のガス室４８ａの容積Ｖ２と圧力Ｐ２を動作前に独立して設定することが可能となる。このため、アキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くした場合のアキュムレータの圧力ドロップΔＰｙを、アキュムレータ初期圧力Ｐｉが低い場合のアキュムレータの圧力ドロップΔＰｘよりも大きくすることができる。

したがって、射出速度を高速化するためにアキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くした場合でも、充填完了時のアキュムレータ最終圧力Ｐｆを、アキュムレータ初期圧力Ｐｉが低くした場合と同等にできる。よって、射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立することが可能となる。

演算部３２ｂは、予定最終圧力Ｐｂと容積変化量ΔＶとの積を、予定最終圧力Ｐｂと予定初期圧力Ｐａとの差で除した値から、予定初期容積Ｖｘを算出することが好ましい。上記算出方法により予定初期容積Ｖｘを算出することで、アキュムレータ初期圧力Ｐｉを高くした場合でも、充填完了時のアキュムレータ最終圧力Ｐｆを、アキュムレータ初期圧力Ｐｉが低い場合と同等にできる。

（変形例）
実施形態の変形例の射出装置は、移動機構が油圧機構である点で、実施形態の射出装置と異なる。

図１６は、実施形態の変形例の射出装置の構成を示す模式図である。図１６は、液状金属の金型１８内への充填開始前の射出装置１６の状態を示す。図１６は、実施形態の図２に対応する図である。

変形例の射出装置１６は移動機構５９を含む。移動機構５９は油圧機構である。移動機構５９は油圧ポンプ５９ａ及び作動油供給路５９ｂを含む。

変形例の射出装置１６のガスアキュムレータ４８は、作動油領域４８ｃを含む。可動壁４８ｂは、第２のガス室４８ａと作動油領域４８ｃとの間に設けられる。作動油供給路５９ｂは、作動油領域４８ｃに連通する。

変形例の射出装置１６では、油圧ポンプ５９ａを用いて作動油領域４８ｃに作動油を供給することで、可動壁４８ｂを上下方向に移動可能である。

以上、実施形態及び変形例によれば、ガスアキュムレータの容積と圧力を動作前に独立して設定することで、射出速度の高速化とバリの発生の抑制を両立した射出装置及びダイカストマシンを提供できる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施形態においては、射出装置及び成形機などで、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされる、射出装置及び成形機などに関わる要素を適宜選択して用いることができる。

実施形態においては、成形機がダイカストマシンである場合を例に説明したが、成形機は、例えば、プラスチック製品を製造する射出成形機であっても構わない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての射出装置及び成形機は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。

１０ 型締装置
１２ 押出装置
１４ 射出装置
１５ 射出装置
１６ 射出装置
１８ 金型
１８ａ 固定金型
１８ｂ 可動金型
２０ 制御ユニット
２２ ベース
２４ 固定ダイプレート
２６ 可動ダイプレート
２８ リンクハウジング
３０ タイバー
３１ スリーブ
３２ 制御装置
３２ａ 記憶部
３２ｂ 演算部
３２ｃ 容積制御部
３２ｄ 圧力制御部
３３ プランジャ
３３ａ プランジャチップ
３３ｂ プランジャロッド
３４ 入力装置
３６ 表示装置
４４ 射出シリンダ
４４ａ ロッド
４４ｂ 射出ピストン
４４ｃ シリンダチューブ
４４ｄ ロッド側室
４４ｅ ヘッド側室
４６ ピストンアキュムレータ（第１のアキュムレータ）
４６ａ 作動油室（作動液室）
４６ｂ 第１のガス室
４６ｃ 作動油ピストン（作動液ピストン）
４８ ガスアキュムレータ（第２のアキュムレータ）
４８ａ 第２のガス室
４８ｂ 可動壁
５０ 作動油流路（作動液流路）
５２ ガス流路
５４ ガス供給路
５６ ガス排出路
５８ 移動機構
５８ａ 電動モータ（電動機）
５８ｂ ボールねじ
５８ｃ ロッドチューブ
５９ 移動機構
５９ａ 油圧ポンプ
５９ｂ 作動油供給路
６０ 射出制御バルブ
６２ ガス供給バルブ
６４ ガス排出バルブ
１００ ダイカストマシン
２００ ダイカストマシン
Ｃａ 空洞
Ｐａ 予定初期圧力（第１の予定圧力）
Ｐｂ 予定最終圧力（第２の予定圧力）
Ｖｘ 初期容積
ΔＶ 容積変化量

Claims (11)

1. プランジャに連結可能なロッドと、前記ロッドに固定される射出ピストンと、前記射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、前記ロッドが配置されるロッド側室と、前記射出ピストンを間に挟んで前記ロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、
   作動液室と、第１のガス室と、前記作動液室と前記第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、
   第２のガス室と、前記第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、
   前記ヘッド側室と前記作動液室とを連通させる作動液流路と、
   前記第１のガス室と前記第２のガス室とを連通させるガス流路と、
   前記第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、
   前記第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、
   前記可動壁を移動させる移動機構と、
   を備えることを特徴とする射出装置。
2. 前記作動液流路に設けられ、作動液の前記作動液室から前記ヘッド側室への供給を制御する射出制御バルブを、更に備えることを特徴とする請求項１記載の射出装置。
3. 前記ガス供給路に設けられたガス供給バルブと、
   前記ガス排出路に設けられたガス排出バルブと、
   を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出装置。
4. 前記移動機構は、前記可動壁を移動させる電動機を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出装置。
5. 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、
   プランジャに連結可能なロッドと、前記ロッドに固定される射出ピストンと、前記射出ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブと、前記ロッドが配置されるロッド側室と、前記射出ピストンを間に挟んで前記ロッド側室の反対側に位置するヘッド側室と、を含む射出シリンダと、
   作動液室と、第１のガス室と、前記作動液室と前記第１のガス室との間に設けられた作動液ピストンと、を含む第１のアキュムレータと、
   第２のガス室と、前記第２のガス室の容積を変化させる可動壁と、を含む第２のアキュムレータと、
   前記ヘッド側室と前記作動液室とを連通させる作動液流路と、
   前記第１のガス室と前記第２のガス室とを連通させるガス流路と、
   前記第２のガス室にガスを供給するガス供給路と、
   前記第２のガス室からガスを排出するガス排出路と、
   前記可動壁を移動させる移動機構と、を含み、前記金型の中に液状材料を充填する射出装置と、
   前記液状材料の充填の開始前の前記第２のガス室の第１の予定圧力と、前記液状材料の充填の完了後の前記第２のガス室の第２の予定圧力と、前記液状材料の充填の開始から完了までの前記第１のガス室の容積変化量と、を記憶する記憶部と、
   前記第１の予定圧力、前記第２の予定圧力、及び前記容積変化量に基づき、前記第２のガス室の初期容積を算出する演算部と、
   前記移動機構を用いて前記可動壁を移動し、前記第２のガス室の容積を前記初期容積に制御する容積制御部と、
   前記ガス供給路からのガスの供給又は前記ガス排出路からのガスの排出により、前記第２のガス室の圧力を前記第１の予定圧力に制御する圧力制御部と、含む制御装置と、
   を備えることを特徴とする成形機。
6. 前記演算部は、前記第２の予定圧力と前記容積変化量との積を、前記第１の予定圧力と前記第２の予定圧力との差で除した値から、前記初期容積を算出することを特徴とする請求項５記載の成形機。
7. 前記射出装置は、前記作動液流路に設けられ、作動液の前記作動液室から前記ヘッド側室への供給を制御する射出制御バルブを、更に含むことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の成形機。
8. 前記射出装置は、前記ガス供給路に設けられたガス供給バルブと、前記ガス排出路に設けられたガス排出バルブと、を更に含み、
   前記圧力制御部は、前記ガス供給バルブ又は前記ガス排出バルブを用いて、前記第２のガス室の圧力を前記第１の予定圧力に制御することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の成形機。
9. 前記移動機構は、前記可動壁を移動させる電動機を含むことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の成形機。
10. 前記第２の予定圧力は前記第１の予定圧力の３０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の成形機。
11. 前記制御装置は、前記射出装置による前記液状材料の充填動作を制御し、
    前記制御装置は、前記可動壁が停止した状態で、前記射出ピストンを動作させて前記金型の中に前記液状材料を充填することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の成形機。

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