JP5536326B2 - 成形機の射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形機の射出装置に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンや射出成形機である。

射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置において、電動機とシリンダ装置とを組み合わせたハイブリッド式のものが知られている（特許文献１）。

特許文献１の射出装置は、射出プランジャに連結された射出シリンダ装置と、射出シリンダ装置に連通された変換シリンダ装置と、変換シリンダ装置の変換ピストンを駆動する電動機と、射出シリンダ装置に作動液を供給可能なアキュムレータとを有している。

そして、低速射出においては、電動機により変換シリンダ装置が駆動され、これにより、変換シリンダ装置から射出シリンダ装置に作動液が供給され、射出プランジャが駆動される。高速射出においては、上述の電動機による駆動力に加え、アキュムレータから射出シリンダ装置に作動液が供給されることによって生じる駆動力が射出プランジャに伝達され、射出プランジャが駆動される。増圧においては、アキュムレータから射出シリンダへの作動液の供給が停止され、再度、電動機のみにより変換シリンダ装置及び射出シリンダ装置を介して射出プランジャが駆動される。

なお、ハイブリッド式の射出装置に係るものではないが、特許文献２では、増圧機能を有するシリンダ装置を有する射出装置を開示している。この射出装置のシリンダ装置は、シリンダチューブ及びピストンにおいて、大径部分と小径部分とを形成することにより、ピストンの前側の受圧面積と後側の受圧面積との比を変化可能としている。
特開２００８−１５５２８０号公報 特開２００１−２５８５７号公報

特許文献１の技術は、アキュムレータを用いていることから、種々の問題が生じる。例えば、アキュムレータは、高圧で作動液を蓄えなければならないことから、管理が困難である。また、射出プランジャの速度制御では、アキュムレータからの作動液の流量と電動機の駆動力とを同期して制御しなければならない。すなわち、１つの制御対象（射出プランジャ）を駆動するために、独立且つ性質の異なる２つの駆動源（アキュムレータ及び電動機）を同期制御しなければならず、制御が複雑である。アキュムレータに代えて、ポンプを用いた場合も同様である。従って、アキュムレータやポンプを用いずに、換言すれば、電動機の駆動力のみによって、高速射出や増圧が行われることが好ましい。

本発明の目的は、電動機の駆動力によってシリンダ装置を介して好適に射出及び増圧を行うことができる成形機の射出装置を提供することにある。

本発明の成形機の射出装置は、射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブの外部へ延出する被駆動部と、前記被駆動部を駆動することにより前記変換ピストンを駆動する電動機と、を有し、前記変換シリンダチューブは、前記ヘッド側室に連通する小径シリンダ部と、前記小径シリンダ部に連通し、前記小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、を有し、前記変換ピストンは、前記小径シリンダ部を摺動可能な小径部と、前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、を有する。

好適には、前記被駆動部は、前記小径部から突出し、前記小径シリンダ部における、前記大径シリンダ部とは反対側の端面から前記変換シリンダチューブの外部へ延出する。

好適には、前記大径シリンダ部は、前記大径部により、前記小径シリンダ部に連通する前側室と、その反対側の後側室とに区画され、前記ロッド側室と前記後側室とを連通する流路が設けられている。

好適には、射出装置は、前記被駆動部に設けられたネジ軸と、前記ネジ軸に螺合し、前記電動機により回転駆動されるナットと、を有し、前記ネジ軸は、前記変換ピストンの軸芯に対して同軸に設けられている。

好適には、射出装置は、前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブから前記変換ピストンの摺動方向に延出するドッグ用ロッドと、前記ドッグ用ロッドの、前記変換シリンダチューブの外部に延出した部分に設けられたドッグと、前記ドッグにより操作されるスイッチと、を有し、前記ドッグ用ロッドは、前記変換ピストンの軸芯に対して偏心した位置において前記変換シリンダチューブから延出している。

好適には、射出装置は、作動液を貯蓄するタンクと、前記タンクと、前記大径シリンダ部の、前記大径部よりも前記小径シリンダ部側の前側室との間の作動液の流れを制御する液圧回路と、前記電動機及び前記液圧回路を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記前側室と前記小径シリンダ部とが連通され、前記前側室と前記タンクとが遮断された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて射出を行い、前記小径部が前記小径シリンダ部に挿入され、前記前側室と前記小径シリンダ部とが遮断され、前記前側室と前記タンクとが連通された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて増圧を行う、ように、前記電動機及び前記液圧回路を制御する。

好適には、前記制御装置は、前記射出を行うときに、前記液圧回路の制御を一定の状態としたまま、前記電動機の回転数を低速から高速に切り換えることにより、低速射出から高速射出に切り換える。

本発明によれば、電動機の駆動力によってシリンダ装置を介して好適に射出及び増圧を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係るダイカストマシンの射出装置１の要部の構成を示す図である。

射出装置１は、固定金型１０１及び移動金型１０３により形成されたキャビティ１０５に溶湯を射出・充填する装置である。なお、固定金型１０１及び移動金型１０３は、ダイカストマシンの不図示の型締装置により型開閉及び型締がなされる。

射出装置１は、キャビティ１０５に連通する射出スリーブ３と、射出スリーブ３内において溶湯（溶融状態の金属材料）をキャビティ１０５へ押し出す射出プランジャ５と、射出プランジャ５を駆動する射出シリンダ装置７と、射出シリンダ装置７に作動液を供給する変換シリンダ装置９とを有している。また、射出装置１は、モータ（電動機）１１と、モータ１１の駆動力を変換シリンダ装置９に伝達する伝達機構１３とを有している。さらに、射出装置１は、タンク１５を有するとともに、タンク１５、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９の間の作動液の流れを制御する液圧回路１７と、モータ１１及び液圧回路１７を制御する制御装置１９とを有している。

射出スリーブ３は、例えば、固定金型１０１に挿通されるように設けられている。射出プランジャ５は、射出スリーブ３を摺動するプランジャチップ５ａと、プランジャチップ５ａに固定されたプランジャロッド５ｂとを有している。射出スリーブ３に形成された不図示の給湯口から溶湯が射出スリーブ３に供給された状態で、プランジャチップ５ａが射出スリーブ３内をキャビティ１０５に向かって摺動することにより、溶湯はキャビティ１０５に射出、充填される。

射出シリンダ装置７は、射出プランジャ５のプランジャロッド５ｂにカップリングを介して連結された射出ピストンロッド２１、射出ピストンロッド２１が固定された射出ピストン２３、及び、射出ピストン２３を摺動可能に収容する射出シリンダチューブ２５を有している。なお、射出ピストンロッド２１及び射出ピストン２３は、それぞれ別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。

射出シリンダチューブ２５は、例えば、断面円形である。射出シリンダチューブ２５の内部は、射出ピストン２３により、射出ピストンロッド２１が延出する側のロッド側室２５ｒと、その反対側のヘッド側室２５ｈとに区画されている。ロッド側室２５ｒ及びヘッド側室２５ｈに選択的に作動油が供給されることにより、射出ピストン２３は射出シリンダチューブ２５内を摺動する。

変換シリンダ装置９は、ヘッド側室２５ｈに連通する変換シリンダチューブ２７、及び、変換シリンダチューブ２７内に摺動可能に収容された変換ピストン２９を有している。変換ピストン２９が前進（ヘッド側室２５ｈへ移動）することにより、変換シリンダチューブ２７の作動液がヘッド側室２５ｈに供給され、射出ピストン２３は前進（射出プランジャ５を押し出す方向へ移動）する。

変換シリンダチューブ２７は、例えば、断面が円形に、また、前側（ヘッド側室２５ｈ側）に凸となるように形成されている。すなわち、変換シリンダチューブ２７は、ヘッド側室２５ｈに連通する小径シリンダ部２７ａと、小径シリンダ部２７ａに連通し、小径シリンダ部２７ａよりも大径の大径シリンダ部２７ｂとを有している。

変換ピストン２９も、変換シリンダチューブ２７の形状に対応して、前側に凸となるように形成されている。すなわち、変換ピストン２９は、小径シリンダ部２７ａを摺動可能な小径部２９ａと、大径シリンダ部２７ｂを摺動可能な大径部２９ｂとを有している。

変換ピストン２９は、２点鎖線で示すように、小径部２９ａを小径シリンダ部２７ａに挿入した状態と、小径部２９ａを小径シリンダ部２７ａから引き抜いた状態との間で移動可能である。すなわち、変換ピストン２９は、小径部２９ａを大径シリンダ部２７ｂ側から小径シリンダ部２７ａに出し入れ可能に変換シリンダチューブ２７に収容されている。

大径シリンダ部２７ｂの内部は、大径部２９ｂにより、小径シリンダ部２７ａ側の前側室２７ｆと、その反対側の後側室２７ｒとに区画されている。

モータ１１は、例えば、回転式の電動機により構成されている。モータ１１は、直流モータでも交流モータでもよい。また、モータ１１は、誘導モータや同期モータ等の適宜なモータにより構成されてよい。モータ１１は、例えば、サーボモータとして構成されており、モータ１１の回転を検出するエンコーダ３１と、モータ１１に電力を供給するサーボドライバ（サーボアンプ）３３と共にサーボ機構を構成している。

伝達機構１３は、モータ１１の出力軸に固定されたプーリ３５と、プーリ３５に掛架されたベルト３７と、ベルト３７が掛架されたナット３９と、ナット３９が螺合され、変換ピストン２９に固定されたネジ軸４１とを有している。

モータ１１の回転は、プーリ３５及びベルト３７を介してナット３９に伝達される。ナット３９に伝達された回転は、ナット３９及びネジ軸４１により、ネジ軸４１の軸方向の並進運動に変換され、変換ピストン２９に伝達される。なお、ナット３９及びネジ軸４１により構成されるネジ機構は、例えば、ボールネジ機構により構成されている。

ネジ軸４１と変換ピストン２９との固定は、例えば、以下のようになされる。変換ピストン２９の小径部２９ａの前側（ヘッド側室２５ｈ側）の端面からは、被駆動部４３が突出している。被駆動部４３は、例えば、変換ピストン２９と同軸状に設けられた断面円形の棒状部材である。被駆動部４３は、変換シリンダチューブ２７の小径シリンダ部２７ａの前側（大径シリンダ部２７ｂとは反対側）の端面から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出している。そして、ネジ軸４１は、被駆動部４３の変換シリンダチューブ２７の外部へ延出した部分に形成されている。

なお、ネジ軸４１は、被駆動部４３の一部として捉えられてもよいし、被駆動部４３に固定された部材として捉えられてもよい。なお、本実施形態では、説明の便宜上、ネジ軸４１は被駆動部４３に固定された部材であるものとして説明する。ネジ軸４１と被駆動部４３は、それぞれ別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。また、被駆動部４３と変換ピストン２９は、それぞれ別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。

ナット３９が回転することにより、ナット３９とネジ軸４１との相対回転がなされることから、ネジ軸４１は、回り止めがなされる必要がある。本実施形態では、ネジ軸４１の回り止めは、ドッグ用ロッド４５によってなされる。ドッグ用ロッド４５は、変換シリンダ装置９における位置検出に係る構成である。射出装置１は、変換シリンダ装置９における位置検出に係る構成として、ドッグ用ロッド４５の他に、ドッグ用ロッド４５に設けられるドッグ４７と、ドッグ４７によって操作されるスイッチ４９とを有している。

ドッグ用ロッド４５は、変換ピストン２９に固定され、変換シリンダチューブ２７から変換ピストン２９の摺動方向に延出している。より具体的には、大径部２９ｂの後側（小径部２９ａとは反対側）の端面から突出し、大径シリンダ部２７ｂの後側（小径シリンダ部２７ａとは反対側）の端面から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出している。

そして、ドッグ用ロッド４５は、変換ピストン２９の軸芯に対して偏心した位置において変換シリンダチューブ２７から延出している。従って、変換ピストン２９の回転は、ドッグ用ロッド４５及び変換シリンダチューブ２７によって規制される。これにより、ネジ軸４１の回り止めがなされる。

ドッグ４７は、ドッグ用ロッド４５の変換シリンダチューブ２７から延出する部分に設けられている。例えば、ドッグ４７は、ドッグ用ロッド４５の延出側端部において、ドッグ用ロッド４５の軸方向に直交する方向に突出して設けられている。

スイッチ４９は、例えば、レバー式のスイッチにより構成されている。変換ピストン２９が所定位置に到達すると、ドッグ４７がスイッチ４９のレバーに当接し、スイッチ４９はオン状態とされる。所定位置は、本実施形態では、変換ピストン２９の後退限である。すなわち、スイッチ４９は、変換ピストン２９の後退限検出器を構成している。

なお、変換ピストン２９及びドッグ用ロッド４５は、別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。また、ドッグ用ロッド４５及びドッグ４７は、別個に形成されて互いに固定されていてもよいし、一体的に形成されて互いに固定されていてもよい。

タンク１５は、作動液を貯留する。作動液は、例えば、油である。タンク１５は、例えば、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９よりも上方に配置されており、作動液の自重によって射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９に作動液を供給可能である。なお、タンク１５は、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９よりも上方に配置されていなくてもよい。

液圧回路１７は、例えば、ロッド側室２５ｒに接続されたロッド側流路５１と、前側室２７ｆに接続された前側流路５３と、後側室２７ｒに接続された後側流路５５と、タンク１５に接続されたタンク側流路５７とを有している。これら４本の流路は互いに接続されている。すなわち、ロッド側室２５ｒ、前側室２７ｆ、後側室２７ｒ及びタンク１５は、互いに連通されている。

また、液圧回路１７は、小径シリンダ部２７ａ（及びヘッド側室２５ｈ）と、前側室２７ｆとを連通するバイパス流路５９を有している。従って、小径シリンダ部２７ａと前側室２７ｆとは、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａに挿入された状態においても連通可能である。

バイパス流路５９、タンク側流路５７、後側流路５５及び前側流路５３には、それぞれ、各流路を開閉可能なバイパス弁ＶＬａ、タンク側弁ＶＬｂ、後側弁ＶＬｃ及び前側弁ＶＬｄが設けられている。

バイパス弁ＶＬａは、例えば、流量調整弁としての機能も有するパイロットチェック弁により構成されている。なお、流量調整弁としての機能はなくてもよい。バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されると閉じられる。また、バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていないときには、小径シリンダ部２７ａ（及びヘッド側室２５ｈ）から前側室２７ｆへの流れを阻止するとともに、その逆方向の流れを許容する。

タンク側弁ＶＬｂは、例えば、パイロットチェック弁により構成されている。タンク側弁ＶＬｂには、閉じるパイロット圧力及び開くパイロット圧力を選択的に導入可能である。また、タンク側弁ＶＬｂは、開くパイロット圧力及び閉じるパイロット圧力の双方が導入されていないときには、タンク１５からの流れを阻止するとともに、その逆方向の流れを許容する。

後側弁ＶＬｃは、例えば、パイロットチェック弁により構成されている。後側弁ＶＬｃには、閉じるパイロット圧力及び開くパイロット圧力を選択的に導入可能である。また、後側弁ＶＬｃは、開くパイロット圧力及び閉じるパイロット圧力の双方が導入されていないときには、後側室２７ｒからの流れを阻止するとともに、その逆方向の流れを許容する。

前側弁ＶＬｄは、例えば、パイロットチェック弁により構成されている。前側弁ＶＬｄには、閉じるパイロット圧力及び開くパイロット圧力を選択的に導入可能である。また、前側弁ＶＬｄは、開くパイロット圧力及び閉じるパイロット圧力の双方が導入されていないときには、前側室２７ｆからの流れを阻止するとともに、その逆方向の流れを許容する。

制御装置１９は、例えば、ＣＰＵ６１、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ６３、入力回路６５、及び、出力回路６７を含んで構成されている。ＣＰＵ６１は、メモリ６３に記憶されたプログラムを実行し、入力回路６５を介して入力される入力信号に基づいて、モータ１１や各種の弁を制御するための制御信号を出力回路６７を介して出力する。

入力回路６５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６９、ヘッド側室２５ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ７１、ロッド側室２５ｒの圧力を検出するロッド側圧力センサ７３、射出プランジャ５の位置を検出する位置センサ７５、及び、上述のスイッチ４９である。

出力回路６７が信号を出力するのは、例えば、サーボドライバ３３、ユーザに情報を表示する表示器７７、パイロット式のチェック弁（ＶＬａ〜ＶＬｄ）にパイロット圧力を導入するための不図示の液圧回路である。

位置センサ７５は、例えば、射出シリンダ装置７に設けられ、射出ピストンロッド２１の射出シリンダチューブ２５に対する変位量を測定するものであり、射出プランジャ５の位置を間接的に検出するものである。なお、射出シリンダ装置７は、測長機能付きのシリンダ装置により構成されていると捉えられることができる。位置センサ７５は、例えば、射出ピストンロッド２１の延びる方向に沿って射出ピストンロッド２１に設けられたスケール部９１と、スケール部９１に対向配置され、スケール部９１の移動を検出するセンサ部９３とを有するリニアエンコーダにより構成されている。

ヘッド側圧力センサ７１及びロッド側圧力センサ７３は、溶湯をキャビティ１０５に射出するときに射出プランジャ５が溶湯に加える圧力（射出圧力）等の射出プランジャ５が溶湯に加える圧力を間接的に検出するものである。すなわち、ヘッド側圧力センサ７１の検出した圧力と射出ピストン２３のヘッド側室２５ｈにおける受圧面積との積と、ロッド側圧力センサ７３の検出した圧力と射出ピストン２３のロッド側室２５ｒにおける受圧面積との積との差により、射出プランジャ５が溶湯に加えている力を算出することができ、ひいては、射出圧力等を検出できる。

なお、射出圧力は、ロッド側室２５ｒがタンク圧とされていれば、ヘッド側室２５ｈにおける圧力に概ね比例するから、ロッド側圧力センサ７３を省略して、ヘッド側圧力センサ７１のみにより射出圧力等を検出することも可能である。また、以下では、射出圧力と、ヘッド側室２５ｈにおける圧力又は射出シリンダ装置７が射出プランジャ５に加える力の圧力換算値とを区別せずに説明することがある。

以上の構成を有する射出装置１の動作を説明する。

図２は、射出装置１における射出圧力Ｐ及び射出速度Ｖの変化を示すグラフである。

射出装置１は、概観すると、低速射出制御、高速射出制御、及び、増圧制御を順に行う。すなわち、射出装置１は、射出の初期段階においては、成形材料の空気の巻き込みを防止するために比較的低速で射出プランジャを前進させ、次に、成形サイクルの短縮の観点から比較的高速で射出プランジャを前進させる。その後、射出装置１は、成形品のヒケをなくすために、射出プランジャの前進する方向の力によりキャビティ内の成形材料を増圧する。

図３は、図２の動作を実現する、モータ１１、パイロットチェック弁（ＶＬａ〜ＶＬｄ）、変換ピストン２９及び射出ピストン２３の動作を示す図表である。

図３において、各行は、上方側から下方側への順が時系列順になっている。図３の最も左側の「射出動作」の欄は、各行の動作の概略を説明している。「射出速度」及び「射出圧力」の欄は、図２に付した符号を示すことにより、図３と図２との対応関係を示している。ただし、溶湯の凝固後、射出ピストン２３や変換ピストン２９が後退するときにおける速度や圧力については、図３において記載されているのみである。

「モータ回転方向」の欄は、モータ１１の変換ピストン２９を前進（ヘッド側室２５ｈ側へ移動）させる方向の回転を「Ｄ」により、モータ１１の変換ピストン２９を後退させる方向の回転を「Ｕ」により、モータ１１の停止を「−」により示している。なお、モータ１１の停止は、トルクフリーの状態であっても、制動トルクが生じている状態であってもよい。

「パイロットチェック弁」の欄では、各種のチェック弁の符号ＶＬａ〜ＶＬｄからＶＬを省略して、各種のチェック弁（ＶＬａ〜ＶＬｄ）に対応する「ａ」〜「ｄ」の欄が設けられている。「パイロットチェック弁」の欄において、「Ｎ」は、パイロット圧力が導入されていない状態を示し、「Ｃ」は、閉じるパイロット圧力が導入されていることを示し、「Ｏ」は、開くパイロット圧力が導入されていることを示し、「−」は、動作が適宜に選択されてよいことを示している。

「変換ピストン位置」の欄は、スイッチ４９がオンとされることを「ＯＮ」で示し、オフされていることを「−」で示している。

「射出ピストン後退限」の欄は、射出ピストン２３が後退限に位置することを丸（○）により、後退限に位置しないことを「−」により示している。

以下、図３の時系列に沿って（図３の上方側から下方側へ）、射出装置１の動作を説明する。

（低速射出動作）
低速射出動作の開始直前において、変換ピストン２９及び射出ピストン２３は後退限に位置している。従って、小径部２９ａは、小径シリンダ部２７ａに挿入されておらず、前側室２７ｆと小径シリンダ部２７ａとは直接的に連通されている。なお、変換ピストン２９及び射出ピストン２３を後退限以外の適宜な位置に配置した状態で、低速射出動作を開始することも可能である。

固定金型１０１及び移動金型１０３の型締が終了し、溶湯が射出スリーブ３に供給されるなど、所定の低速射出開始条件が満たされると、制御装置１９は、変換ピストン２９を前進させる方向にモータ１１を比較的低速で回転させるように、サーボドライバ３３を介してモータ１１に制御信号を出力する。

変換ピストン２９が比較的低速で前進することにより、変換シリンダチューブ２７から射出シリンダチューブ２５のヘッド側室２５ｈへ、比較的緩やかに作動液が供給され、射出ピストン２３も比較的低速で前進する。射出ピストン２３の前進により、射出プランジャ５は、比較的低速の速度Ｖ_Ｌで前進し、射出圧力はＰ_Ｌとなる。

バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されない。すなわち、前側室２７ｆから小径シリンダ部２７ａへの流れが許容される。なお、低速射出においては、前側室２７ｆと小径シリンダ部２７ａとは直接的に連通されるから、バイパス弁ＶＬａは、閉じるパイロット圧力が導入されてもよい。

タンク側弁ＶＬｂは、開くパイロット圧力が導入される。また、後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されない、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。すなわち、ロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるとともに、タンク１５から後側室２７ｒへの流れが許容される。

ここで、変換シリンダ装置９においては、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の前端面（射出シリンダ装置７側の面）から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出していることから、変換ピストン２９の後側室２７ｒにおける受圧面積は、前側室２７ｆにおける受圧面積よりも大きい。従って、変換ピストン２９の前進時においては、後側室２７ｒへの作動液の供給量が前側室２７ｆからの作動液の排出量よりも多い。

また、射出シリンダ装置７においては、射出ピストンロッド２１が射出シリンダチューブ２５の前端面（射出プランジャ５側の面）から射出シリンダチューブ２５の外部へ延出していることから、射出ピストン２３のヘッド側室２５ｈにおける受圧面積は、ロッド側室２５ｒにおける受圧面積よりも大きい。従って、射出ピストン２３の前進時においては、ヘッド側室２５ｈへの作動液の供給量がロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも多い。

すなわち、変換シリンダ装置９及び射出シリンダ装置７全体としては、後側室２７ｒへの作動液の供給量は、ロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも多い。

従って、射出ピストン２３の前進に伴ってロッド側室２５ｒから排出された作動液は、後側室２７ｒに供給されるとともに、後側室２７ｒに供給される作動液の不足分は、タンク１５からの作動液によって補われる。

なお、本実施形態とは異なり、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の後端面から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出している場合（この場合も本発明に含まれる）には、後側室２７ｒへの作動液の供給量とロッド側室２５ｒからの作動液の排出量とのいずれが多いかは、大径シリンダ部２７ｂ（大径部２９ｂ）の径ｄ１と、被駆動部４３の径ｄ３と、射出シリンダチューブ２５の径（射出ピストン２３）の径ｄ４と、射出ピストンロッド２１の径ｄ５との相対的な大きさによって変化する。

そして、本実施形態とは逆に、後側室２７ｒへの作動液の供給量が、ロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも少ない場合には、ロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるとともに、ロッド側室２５ｒからタンク１５への流れが許容される。すなわち、タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入され、後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。

また、後側室２７ｒへの作動液の供給量とロッド側室２５ｒからの作動液の排出量とが同一である場合には、ロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるだけでよい。すなわち、タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、閉じるパイロット圧力が導入され、後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。

前側弁ＶＬｄは、パイロット圧力が導入されない、若しくは、閉じるパイロット圧力が導入される。すなわち、前側室２７ｆからの作動液の排出は禁止される。従って、変換ピストン２９によって押し出された作動液は全て射出ピストン２３を押し出すことに利用される。

（高速射出動作）
制御装置１９は、位置センサ７５の検出値に基づく射出プランジャ５の位置が所定の高速切換位置に到達すると、モータ１１の回転数を比較的高速な回転数に切り換えるように、サーボドライバ３３を介してモータ１１に制御信号を出力する。

従って、変換ピストン２９の速度が高速に切り換えられ、ひいては、射出ピストン２３の速度も高速に切り替えられる。そして、射出プランジャ５は、比較的高速の速度Ｖ_Ｈで前進し、射出圧力はＰ_Ｈとなる。

変換ピストン２９の速度と、射出ピストン２３（射出プランジャ５）の速度との比は、変換ピストン２９の前側室２７ｆにおける受圧面積と、射出ピストン２３のヘッド側室２５ｈにおける受圧面積との比により決定され、低速射出から高速射出に亘って一定である。従って、モータ１１の低速射出における回転数と高速射出における回転数との比は、射出プランジャ５の低速射出における速度と高速射出における速度との比に比例する。

バイパス弁ＶＬａ、タンク側弁ＶＬｂ、後側弁ＶＬｃ及び前側弁ＶＬｄの動作は、低速射出と同様である。すなわち、制御装置１９は、液圧回路１７の制御を一定としたまま、モータ１１の制御の変更のみにより、低速射出から高速射出に切り換える。

（減速射出動作）
減速射出動作は、適宜な事象の発生により開始される。例えば、減速射出動作は、溶湯がキャビティ１０５にある程度充填され、射出プランジャ５がキャビティ１０５に充填された溶湯から反力を受けて減速されることにより開始される。若しくは、減速射出動作は、後述するように、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａへ挿入され、射出ピストン２３が減速されることにより、開始される。若しくは、減速射出動作は、射出プランジャ５が所定の減速位置に到達するなど所定の減速開始条件が満たされたときに、モータ１１が減速制御されることにより、開始される。又は、上記に例示した事象が２以上同時に発生することにより開始される。なお、上記に例示した事象は、いずれが先に生じてもよいが、概ね同時に生じるように、１回の射出における溶湯の量等が調整されることが好ましい。

減速射出動作では、射出速度は、高速射出速度Ｖ_Ｈから減速されて速度Ｖｄとなる。ただし、キャビティ１０５には、ある程度溶湯が充填されていることから、射出圧力は、高速射出における高速射出圧力Ｐ_Ｈから上昇して圧力Ｐｄとなる。

また、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａに挿入されることにより、前側室２７ｆと小径シリンダ部２７ａとは、直接的には遮断され、バイパス流路５９を介して間接的に接続されるのみとなる。その結果、変換シリンダチューブ２７からヘッド側室２５ｈに供給される作動液が減少し、射出ピストン２３は減速される。

制御装置１９は、モータ１１の回転数を低下させるように、サーボドライバ３３を介してモータ１１に制御信号を出力する。ただし、上述のように、射出プランジャ５が溶湯から反力を受けたり、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａに挿入されたりすることによって、射出プランジャ５は減速されるから、制御装置１９は、モータ１１の目標回転数を低下させずに、若しくは、射出プランジャ５の減速加速度よりも小さい減速加速度で目標回転数を低下させることもできる。

バイパス弁ＶＬａ、タンク側弁ＶＬｂ、後側弁ＶＬｃ及び前側弁ＶＬｄの動作は、低速射出と同様である。ただし、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａに挿入された後は、バイパス流路５９における前側室２７ｆから小径シリンダ部２７ａへの流れが許容される必要がある。すなわち、バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていない状態である必要がある。また、バイパス弁ＶＬａにおける流量調整によって射出ピストン２３の速度、ひいては、射出プランジャ５の速度を調整可能であるから、バイパス弁ＶＬａを可変流量調整弁の機能を有するように構成し、流量調整がなされてもよい。

（増圧動作）
制御装置１９は、所定の増圧開始条件が満たされると、バイパス弁ＶＬａにパイロット圧力を導入してバイパス弁ＶＬａを閉じる。これにより、前側室２７ｆから小径シリンダ部２７ａへの作動油の流れが遮断される。また、制御装置１９は、前側弁ＶＬｄに開くためのパイロット圧力を導入して前側弁ＶＬｄを開く。これにより、前側室２７ｆからの作動液の排出が許容される。なお、好適には、前側室２７ｆはタンク圧とされる。

従って、変換ピストン２９は、射出動作における、大径部２９ｂの前側室２７ｆにおける受圧面積と、小径部２９ａの小径シリンダ部２７ａにおける受圧面積の和でヘッド側室２５ｈの作動液を加圧していた状態から、増圧動作における、小径部２９ａの小径シリンダ部２７ａにおける受圧面積のみでヘッド側室２５ｈの作動液を加圧する状態に変化する。その結果、パスカルの原理より、モータ１１のトルクが一定であっても、ヘッド側室２５ｈにおける圧力は上昇し、射出ピストン２３がヘッド側室２５ｈから受ける力は大きくなる。

すなわち、射出プランジャ５が溶湯を加圧する力は増大する。そして、射出圧力は、圧力Ｐｔを経てＰｍａｘに到達する。また、射出速度は、キャビティ１０５に溶湯が完全に充填されることにより、速度Ｖｔを経て０となる。

なお、増圧開始条件は、例えば、ヘッド側圧力センサ７１の検出する圧力、若しくは、ヘッド側圧力７１及びロッド側圧力センサ７３の検出圧力の差が所定の値に到達したこと、又は、射出プランジャ５が所定の位置に到達したことである。

モータ１１は、例えば、増圧動作の開始とともに、所望の回転速度を得るための速度制御から所望のトルクを得るためのトルク制御に切り換えられる。ただし、上述のように、変換ピストン２９の作用により、射出プランジャ５により溶湯に加える圧力を増加可能であることから、減速射出動作から増圧動作にかけてモータ１１の制御を一定とすることも可能である。

タンク側弁ＶＬｂ及び後側弁ＶＬｃの制御は、射出時と同様である。ただし、上述のように、前側弁ＶＬｄが開かれることから、射出動作と同様に、ロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるとともに、タンク１５から後側室２７ｒへの流れが許容されることに加え、増圧動作では、前側室２７ｆから後側室２７ｒへの流れも許容される。

ここで、変換シリンダ装置９においては、前側室２７ｆの作動液が後側室２７ｒに還流される。すなわち、大径部２９ｂの小径部２９ａから突出するフランジ部分のみに着目すると、供給量と排出量とが一致する。従って、変換シリンダ装置９における供給量と排出量との大小関係は、小径シリンダ部２７ａ（小径部２９ａ）の断面積において考察できる。そうすると、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の前端面（射出シリンダ装置７側の面）から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出していることから、小径部２９ａの、前側（小径シリンダ部２７ａ側）における受圧面積は、後側における受圧面積よりも小さくなる。すなわち、小径部２９ａの後側への作動液の供給量は小径部２９ａの前側への排出量（ヘッド側室２５ｈへの作動液の排出量）よりも多い。

また、射出シリンダ装置７においては、射出時と同様に、ヘッド側室２５ｈへの作動液の供給量がロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも多い。

すなわち、変換シリンダ装置９及び射出シリンダ装置７全体としては、後側室２７ｒへの作動液の供給量は、ロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも多い。

従って、射出ピストン２３の前進に伴って前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒから排出された作動液は、後側室２７ｒに供給されるとともに、後側室２７ｒに供給される作動液の不足分は、タンク１５からの作動液によって補われる。

なお、本実施形態とは異なり、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の後端面から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出している場合には、後側室２７ｒへの作動液の供給量と、前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒからの作動液の排出量とのいずれが多いかは、小径シリンダ部２７ａ（小径部２９ａ）の径ｄ２と、被駆動部４３の径ｄ３と、射出シリンダチューブ２５の径（射出ピストン２３）の径ｄ４と、射出ピストンロッド２１の径ｄ５との相対的な大きさによって変化する。

そして、本実施形態とは逆に、後側室２７ｒへの作動液の供給量が、前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも少ない場合には、前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるとともに、前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒからタンク１５への流れが許容される。すなわち、タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入され、後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。

また、後側室２７ｒへの作動液の供給量と前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒからの作動液の排出量とが同一である場合には、前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒから後側室２７ｒへの流れが許容されるだけでよい。すなわち、タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、閉じるパイロット圧力が導入され、後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。

（保圧動作）
射出圧力が所定の鋳造圧力（終圧）Ｐｍａｘに到達すると、その鋳造圧力Ｐｍａｘが保たれるように保圧動作が行われる。保圧動作では、基本的には、後側室２７ｒからの作動液の排出が禁止される。その結果、変換ピストン２９は後退することができず、ひいては、射出ピストン２３及び射出プランジャ５も後退することができず、鋳造圧力が維持される。

しかし、実際には、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９においては、作動液の漏れがあることから、後側室２７ｒからの作動液の排出の禁止だけでは、保圧を行うことは難しい。そこで、制御装置１９は、モータ１１の駆動力によって作動液の漏れを補償し、保圧を行う。具体的には、以下のとおりである。

モータ１１は、変換ピストン２９を前進させる方向に駆動される。ただし、モータ１１は、作動液の漏れに起因する射出プランジャ５の加圧力の低下を補償するためにトルク制御される。

バイパス弁ＶＬａは、閉じるパイロット圧力が導入される。すなわち、前側室２７ｆから小径シリンダ部２７ａへの流れは禁止される。これにより、変換シリンダ装置９による増圧作用は維持される。

タンク側弁ＶＬｂは、開くパイロット圧力が導入される。これは、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９において、作動液の漏れなどにより作動液が不足したときに作動液を補給するためである。ただし、タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されず、若しくは、閉じるパイロット圧力が導入されるとともに、必要に応じて、開くパイロット圧力が導入されるようにしてもよい。

後側弁ＶＬｃは、パイロット圧力が導入されない。すなわち、後側室２７ｒからの作動液の排出は禁止され、タンク１５、ロッド側室２５ｒ、若しくは、前側室２７ｆから後側室２７ｒへの流れが許容される。後側室２７ｒから作動液が漏れたり、又は、他のシリンダ室からの作動液の漏れ等に起因して変換ピストン２９が前進したりし、後側室２７ｒにおいて作動液が必要となったときには、タンク１５、ロッド側室２５ｒ、若しくは、前側室２７ｆから作動液が補給される。

前側弁ＶＬｄは、開くパイロット圧が導入される。すなわち、前側室２７ｆからタンク１５等への流れが許容され、前側室２７ｆはタンク圧とされる。これにより、変換シリンダ装置９による増圧作用は維持される。

なお、以上の説明から理解されるように、保圧動作においては、後側室２７ｒからの作動液の排出が禁止される以外は、増圧動作と概ね同様の制御がなされる。従って、本実施形態とは異なり、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の後端面から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出している場合にも、後側弁ＶＬｃにパイロット圧力が導入されない以外は、増圧動作と同様の制御がなされてよい。ただし、理論的には後側室２７ｒへの作動液の供給量が前側室２７ｆ及びロッド側室２５ｒからの作動液の排出量よりも少ない構成においても、後側室２７ｒ等における作動液の漏れが多い場合には、タンク１５から作動液を補給する必要がある。

また、本実施形態等において、後側弁ＶＬｃに開くパイロット圧力を導入して後側室２７ｒからの作動液の排出を許容し、モータ１１のトルクのみにより、保圧を行うことも可能である。

（射出ピストン後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１９は、変換ピストン２９を後退させる方向にモータ１１を駆動するようにサーボドライバ３３を介してモータ１１に制御信号を出力する。なお、制御装置１９における、溶湯が凝固したか否かの判定は、例えば、鋳造圧力Ｐｍａｘに達した時点等の所定の基準時点から、所定の時間が経過したか否かにより行われる。

また、制御装置１９は、後側室２７ｒから排出された作動液がロッド側室２５ｒに供給されるように液圧回路１７を制御する。これにより、射出ピストン２３も後退する。具体的には、液圧回路１７は、以下のように制御される。

まず、小径シリンダ部２７ａに挿入されている小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａから引き抜かれるまでについて説明する。

バイパス弁ＶＬａは、閉じるパイロット圧力が導入される。すなわち、バイパス流路５９を介した前側室２７ｆから小径シリンダ部２７ａへの流れは禁止される。タンク側弁ＶＬｂは、パイロット圧力が導入されない、若しくは、開くパイロット圧力が導入される。すなわち、後側室２７ｒからタンク側弁ＶＬｂへの流れは許容される。後側弁ＶＬｃは、開くパイロット圧力が導入され、また、前側弁ＶＬｄは、パイロット圧力が導入されない、若しくは、開くパイロット圧が導入される。すなわち、後側室２７ｒからロッド側室２５ｒ及び前側室２７ｆへの作動液の流れが許容される。

以上のように各弁が制御されることにより、変換ピストン２９の後退に伴って後側室２７ｒから排出された作動液は、ロッド側室２５ｒ及び前側室２７ｆに供給される。また、バイパス弁ＶＬａが閉じられることにより、小径シリンダ部２７ａ及びヘッド側室２５ｈは密閉されているから、変換ピストン２９の後退に伴ってヘッド側室２５ｈには負圧が生じ得る。射出ピストン２３は、ロッド側室２５ｒに供給された作動液により、若しくは、ヘッド側室２５ｈに生じた負圧により、又は、その双方により、後退する。変換ピストン２９及び射出ピストン２３の動作は、増圧動作におけるこれらの動作とは逆の動作となるから、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９においては、後側室２７ｒからの作動液の排出量はロッド側室２５ｒ及び前側室２７ｆへの作動液の供給量を上回り、作動液が過剰となる。過剰となった作動液は、タンク１５へ排出される。ただし、タンク１５への作動液の排出は、ロッド側室２５ｒ及び前側室２７ｆにある程度の圧力が生じるように、タンク側弁ＶＬｂにより、若しくは、不図示の流量制御弁により、流量が制限されることが好ましい。

次に、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａから引き抜かれた後について説明する。

小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａから引き抜かれると、前側弁ＶＬｄには、閉じるパイロット圧力が導入される。すなわち、後側室２７ｒから前側室２７ｆへの流れが禁止される。バイパス弁ＶＬａ、タンク側弁ＶＬｂ、後側弁ＶＬｃの制御は、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａから引き抜かれる前と同様である。ただし、小径部２９ａの引抜により、前側室２７ｆと小径シリンダ部２７ａとは直接的に連通されているから、バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていても、導入されていなくてもよい。

以上のように各弁が制御されることにより、変換ピストン２９の後退に伴って後側室２７ｒから排出された作動液は、ロッド側室２５ｒに供給される。また、前側弁ＶＬｄが閉じられることにより、前側室２７ｆ、小径シリンダ部２７ａ及びヘッド側室２５ｈは密閉されているから、変換ピストン２９の後退に伴ってヘッド側室２５ｈには負圧が生じ得る。射出ピストン２３は、ロッド側室２５ｒに供給された作動液により、若しくは、ヘッド側室２５ｈに生じた負圧により、又は、その双方により、後退する。変換ピストン２９及び射出ピストン２３の動作は、射出動作におけるこれらの動作とは逆の動作となるから、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９においては、後側室２７ｒからの作動液の排出量はロッド側室２５ｒへの作動液の供給量を上回り、作動液が過剰となる。過剰となった作動液は、タンク１５へ排出される。ただし、タンク１５への作動液の排出は、ロッド側室２５ｒにある程度の圧力が生じるように、タンク側弁ＶＬｂにより、若しくは、不図示の流量制御弁により、流量が制限されることが好ましい。

（射出ピストン後退限及び変換ピストン後退限）
制御装置１９は、位置センサ７５の検出結果に基づいて、射出ピストン２３が後退限に到達したことを検出する。制御装置１９は、スイッチ４９からのオン信号に基づいて、変換ピストン２９が後退限に到達したことを検出する。

なお、射出ピストン２３及び変換ピストン２９の後退は、射出動作及び増圧動作と逆の動作となっているから、理想的には、射出ピストン２３及び変換ピストン２９は、射出動作の初期位置である後退限に同時に到達する。

ただし、実際には、作動液の漏れ等によって、いずれかが先に後退限に到達することがある。この場合における、後退限への到達が遅れたピストンを後退限まで移動させる方法は、適宜に選択されてよい。

例えば、増圧及び保圧において、高圧力が付与される、小径シリンダ部２７ａ及びヘッド側室２５ｈの作動液が漏れることによって、変換ピストン２９が射出ピストン２３に近づくことが考えられる。この場合、射出プランジャ５の後退においては、射出ピストン２３が変換ピストン２９よりも先に後退限に到達する可能性が高い。

射出ピストン２３が先に後退限に到達した場合における対処方法としては、例えば、前側弁ＶＬｄに開くパイロット圧力を導入する方法を選択できる。これにより、モータ１１の駆動力による変換ピストン２９の後退に伴って、後側室２７ｒから排出された作動液が前側室２７ｆに供給される。その結果、変換ピストン２９の後退に伴って前側室２７ｆ、小径シリンダ部２７ａ及びヘッド側室２５ｈに負圧が生じることが抑制される。ただし、このとき、射出ピストン２３がロッド側室２５ｒとヘッド側室２５ｈとの受圧面積の差により前進するので、適宜なタイミングで前側弁ＶＬｄを閉じ、再度、変換ピストン２９とともに射出ピストン２３を後退させ、双方のピストンが後退限に到達するタイミングを合わせる必要がある。なお、ロッド側流路５１を開閉する弁を設けることにより、射出ピストン２３の前進を規制してもよい。

（次サイクル準備）
制御装置１９は、射出ピストン２３及び変換ピストン２９の双方が後退限に到達したと判定すると、次サイクルの準備を行う。例えば、各種の弁に閉じるパイロット圧力を導入し、複数のシリンダ室及びタンク間の作動液の流れを抑制し、射出プランジャ５の位置を一定位置に保持する。ただし、前側室２７ｆと小径シリンダ部２７ａとは直接的に連通されていることから、バイパス弁ＶＬａは、パイロット圧力が導入されていても、導入されていなくてもよい。

以上の実施形態によれば、射出装置１は、射出シリンダ装置７と、変換シリンダ装置９と、変換ピストン２９に固定され、変換シリンダチューブ２７の外部へ延出する被駆動部４３と、被駆動部４３を駆動することにより変換ピストン２９を駆動するモータ１１とを有する。変換シリンダチューブ２７は、ヘッド側室２５ｈに連通する小径シリンダ部２７ａと、小径シリンダ部２７ａに連通し、小径シリンダ部２７ａよりも大径の大径シリンダ部２７ｂとを有する。変換ピストン２９は、小径シリンダ部２７ａを摺動可能な小径部２９ａと、大径シリンダ部２７ｂを摺動可能な大径部２９ｂとを有する。

従って、射出動作から増圧動作へ移行するときに、変換ピストン２９の前方の受圧面積を大きいもの（小径部２９ａの受圧面積と大径部２９ｂの受圧面積との和）から小さいもの（小径部２９ａの受圧面積）に切り換えることができる。その結果、射出動作においては、増圧動作に比較して、モータ１１の回転数に対するヘッド側室２５ｈへの作動液の流入量を多くし、増圧動作においては、射出動作に比較して、モータ１１のトルクに対するヘッド側室２５ｈの圧力を高くできる。すなわち、モータ１１の負担を軽減しつつ、高速射出及び増圧が可能となる。さらに、アキュムレータを設ける必要がなくなるから、保守管理が容易化されるとともに、異なる駆動限からの駆動力を同期制御する必要がなくなり、制御が容易化される。

特許文献２のように、モータ１１を有さず、アキュムレータから後側室２７ｒに作動液を供給する構成では、小径部２９ａが小径シリンダ部２７ａに挿入された増圧動作において、大径部２９ｂの後側室２７ｒにおける受圧面積と、小径部２９ａの小径シリンダ部２７ａにおける受圧面積との比によって、後側室２７ｒの圧力が増加されて前側室２７ｆに伝達される増圧作用が生じる。従って、小径部２９ａの受圧面積（換言すれば径ｄ２）に対する大径部２９ｂの受圧面積（換言すれば径ｄ１）の変更が増圧動作に影響する。従って、径ｄ１の設定においては、径ｄ１が高速射出動作に及ぼす影響と増圧動作に及ぼす影響との双方が考慮されなければならない。

一方、本実施形態では、小径部２９ａの径ｄ２に対する大径部２９ｂの径ｄ１の変更は、増圧動作に影響しない。すなわち、前側室２７ｆに生じる圧力は、モータ１１の駆動力を小径部２９ａの前側の受圧面積により除したものであり、小径部２９ａの径ｄ２のみに影響され、大径部２９ｂの径ｄ１に影響されない。従って、増圧動作を考慮せずに、高速射出動作のみを考慮して大径部２９ｂの径ｄ１を設定することができ、設計の自由度が高い。

なお、射出ピストン２３（射出プランジャ５）は、変換ピストン２９の速度の（ｄ１^２−ｄ３^２）／ｄ４^２倍の速度で駆動される。一例として、ｄ１＝１８０ｍｍ、ｄ３＝３０ｍｍ、ｄ４＝９０ｍｍとすると、射出ピストン２３は、変換ピストン２９の速度の約４倍の速度で駆動される。

被駆動部４３は、小径部２９ａから突出し、小径シリンダ部２７ａにおける、大径シリンダ部２７ｂとは反対側の端面（前端面）から変換シリンダチューブ２７の外部へ延出する。上述の図３を参照した説明においては、本実施形態とは異なり、被駆動部４３が変換シリンダチューブ２７の後端面から露出する場合についても説明した。その説明から理解されるように、本実施形態のように、被駆動部４３が前方に延出する場合には、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９全体において、射出動作及び増圧動作時に、作動液は常に不足した。一方、被駆動部４３が後方から延出する場合には、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９において、射出動作及び増圧動作時に作動液が過剰となるか不足するかは、各種のシリンダやピストンの径によって変化した。従って、本実施形態のように、被駆動部４３を前方に延出させた場合には、各種のシリンダやピストンの種々の径に対して同様の液圧回路や制御を適用することが可能となり、汎用性が高い。

大径シリンダ部２７ｂは、大径部２９ｂにより、小径シリンダ部２７ａに連通する前側室２７ｆと、その反対側の後側室２７ｒとに区画され、ロッド側室２５ｒと後側室２７ｒとを連通するロッド側流路５１及び後側流路５５が設けられている。従って、モータ１１により変換ピストン２９を前進させるときには、ロッド側室２５ｒから排出される作動液を後側室２７ｒに供給することができるとともに、モータ１１により変換ピストン２９を後退させるときには、後側室２７ｒから排出される作動液をロッド側室２５ｒに供給し、モータ１１とは直接的には接続されていない射出ピストン２３を後退させることができる。その結果、射出装置１の構成の簡素化が図られる。

射出装置１は、被駆動部４３に設けられたネジ軸４１と、ネジ軸４１に螺合し、モータ１１により回転駆動されるナット３９とを有し、ネジ軸４１は、変換ピストン２９に対して同軸に設けられている。従って、モータ１１からの駆動力によって、変換ピストン２９を変換シリンダチューブ２７に対して傾かせる力が生じることが抑制される。その結果、摺動抵抗が増減したり、作動液の漏れが生じたり、変換シリンダ装置９の破損を招いたりすることが抑制される。

射出装置１は、変換ピストン２９に固定され、変換シリンダチューブ２７から変換ピストン２９の摺動方向に延出するドッグ用ロッド４５と、ドッグ用ロッド４５の、変換シリンダチューブ２７の外部に延出した部分に設けられたドッグ４７と、ドッグ４７により操作されるスイッチ４９とを有する。ドッグ用ロッド４５は、変換ピストン２９の軸芯に対して偏心した位置において変換シリンダチューブ２７から延出している。従って、ドッグ用ロッド４５が変換ピストン２９の回り止めに兼用されることになり、構成が簡素化される。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形機は、ダイカストマシンに限定されない。例えば、成形機は、他の金属成形機であってもよいし、プラスチック射出成形機であってもよいし、木粉に熱可塑性樹脂等を混合させた材料を成形する成形機であってもよい。また、射出装置は、横型締横射出に限定されず、例えば、縦型締縦射出、横型締縦射出であってもよい。作動液は、油に限定されず、例えば水でもよい。

また、実施形態では、射出シリンダ装置７と、変換シリンダ装置９とが直交するように配置された場合を例示した。より具体的には、射出シリンダ装置７が水平に、変換シリンダ装置９が鉛直に配置された場合を例示した。ただし、射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置は、平行等の適宜な位置関係に配置されてよい。

図４（ａ）は、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９の配置の変形例を示している。この変形例では、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９の双方が水平に配置されている。実施形態の配置では、変換ピストン２９の重量や後側室２７ｒの作動液の重量を利用できるメリットがある。変形例では、変換ピストン２９等の重量を利用できないが、それと引き換えに、射出圧力等の算出において変換ピストン２９等の重量を考慮する必要がなく、設計や制御が容易化される。

射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置における各種の径（ｄ１〜ｄ５）の相対的な大きさは、適宜に設定されてよい。

例えば、変換シリンダ装置におけるｄ１^２−ｄ３^２（実施形態とは逆に被駆動部（４３）が後方に延出するときはｄ１^２）は、射出シリンダ装置におけるｄ４^２よりも大きくてもよいし、小さくてもよいし、同一でもよい。換言すれば、射出動作において、射出ピストン（２３）は、変換ピストン（２９）に対して、増速されてもよいし、減速されてもよいし、同一速度とされてもよい。

また、例えば、実施形態において、変換シリンダ装置におけるｄ２^２−ｄ３^２（実施形態とは逆に被駆動部（４３）が後方に延出するときはｄ２^２）は、射出シリンダ装置におけるｄ４^２よりも小さくてもよいし、大きくてもよいし、同一でもよい。換言すれば、増圧動作及び保圧動作において、モータ１１からのトルクを増幅してもよいし、減衰させてもよいし、その双方をしなくてもよい。

また、例えば、変換シリンダ装置において、実施形態のように被駆動部（４３）を前方に延出させる場合には、径ｄ３が径ｄ２よりも小さくなることが必須であるが、実施形態とは逆に、被駆動部（４３）を後方に延出させる場合には、径ｄ３が径ｄ２よりも小さくなることは必須ではない。すなわち、径ｄ３は、径ｄ２と同一でもよいし、径ｄ２よりも大きくてもよい。

変換シリンダチューブにおいて、後側室（２７ｒ）は、省略することが可能である。

図４（ｂ）は、後側室を省略した変換シリンダ装置の変形例を示している。変換シリンダ装置１０９の変換ピストン１２９は、実施形態と同様に、小径部１２９ａと大径部１２９ｂとを有している。被駆動部１４３は、大径部１２９ｂと同一の径で形成され、変換シリンダチューブ１２７の後方から変換シリンダチューブ１２７の外部へ延出している。

この変形例では、後側室（２７ｒ）への作動液の流れを制御しなくてよいというメリットがある。ただし、変換シリンダチューブ１２７の開口が大きくなるので、作動液の漏れを抑制することが難しい。また、実施形態のように、変換ピストンを後退させて排出した作動液を射出ピストンの後退に利用することもできない。なお、このように後側室を省略した構成において、実施形態と同様の、前方に延出する被駆動部を設けることも可能である。

小径部（２９ａ）は、小径シリンダ部（２７ａ）に出し入れ可能でなくてもよい。すなわち、小径シリンダ部に挿入されたままでもよい。この場合であっても、バイパス流路（５９）により前側室（２７ｆ）と小径シリンダ部（２７ａ）とが連通されていれば、バイパス流路（５９）の開閉により、変換ピストンの前方の受圧面積を切り換え可能である。

電動機は、回転式のものに限定されない。また、伝達機構（１３）は、省略されてもよい。例えば、電動機としてリニアモータを利用し、電動機により直接的に変換ピストンを駆動してもよい。

回転式の電動機が用いられる場合において、回転運動を並進運動に変換する変換機構は、ネジ機構に限定されない。例えば、変換機構は、ラックピニオン機構であってもよい。また、回転運動を伝達する回転伝達機構は、プーリ及びベルトに限定されない。例えば、回転伝達機構は、歯車機構であってもよい。また、ネジ軸は、変換ピストンと同軸に設けられることが好ましいが、変換ピストンと並列に設けられるなどしてもよい。

変換ピストンの位置検出は、ドッグ、ドッグ用ロッド及びスイッチによってなされるものに限定されない。例えば、変換ピストンの位置は、電動機のエンコーダによって間接的に検出されてもよいし、被駆動部（４３）の位置を検出するリニアスケールが設けられることによって検出されてもよい。

ネジ軸が変換ピストンの軸芯と同軸に設けられた場合に必要となる回り止めは、ドッグ用ロッドによってなされるものに限定されない。例えば、変換ピストンの回り止めは、ネジ機構のネジ軸としてスプラインネジが用いられることによりなされてもよい。

ドッグにより操作されるスイッチは、変換ピストンの後退限を検出するものに限定されない。例えば、スイッチは、小径部が小径シリンダ部に挿入される位置を検出するものであってもよいし、複数位置に対応して設けられてもよい。また、スイッチは、ドッグが所定位置に到達したときにオフされるものであってもよい。

本発明の効果を得るための液圧回路は適宜に構成可能であり、実施形態において示した流路や弁以外にも流路や弁が設けられてよい。また、本発明は、アキュムレータやポンプを省略することを可能とするが、アキュムレータやポンプが設けられていてもよい。

本発明の実施形態に係るダイカストマシンの射出装置の構成を示す図。 図１の射出装置の射出圧力及び射出速度を示す図。 図１の射出装置の動作を説明する図。 本発明の変形例を示す図。

符号の説明

１…射出装置、５…射出プランジャ、７…射出シリンダ装置、９…変換シリンダ装置、１１…モータ（電動機）、２１…射出ピストンロッド、２３…射出ピストン、２５…射出シリンダチューブ、２５ｒ…ロッド側室、２５ｈ…ヘッド側室、２７…変換シリンダチューブ、２７ａ…小径シリンダ部、２７ｂ…大径シリンダ部、２９…変換ピストン、２９ａ…小径部、２９ｂ…大径部、４３…被駆動部、１０５…キャビティ。

Claims (8)

1. 射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、
   前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、
   前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、
   前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブの外部へ延出する被駆動部と、
   前記被駆動部を駆動することにより前記変換ピストンを駆動する電動機と、
   を有し、
   前記変換シリンダチューブは、
   前記ヘッド側室に連通する小径シリンダ部と、
   前記小径シリンダ部に連通し、前記小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、
   を有し、
   前記変換ピストンは、
   前記小径シリンダ部を摺動可能な小径部と、
   前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、
   を有し、
   前記被駆動部は、前記小径部から突出し、前記小径シリンダ部における、前記大径シリンダ部とは反対側の端面から前記変換シリンダチューブの外部へ延出する
   成形機の射出装置。
2. 前記大径シリンダ部は、前記大径部により、前記小径シリンダ部に連通する前側室と、その反対側の後側室とに区画され、
   前記ロッド側室と前記後側室とを連通する流路が設けられている
   請求項１に記載の成形機の射出装置。
3. 射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、
   前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、
   前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、
   前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブの外部へ延出する被駆動部と、
   前記被駆動部を駆動することにより前記変換ピストンを駆動する電動機と、
   を有し、
   前記変換シリンダチューブは、
   前記ヘッド側室に連通する小径シリンダ部と、
   前記小径シリンダ部に連通し、前記小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、
   を有し、
   前記変換ピストンは、
   前記小径シリンダ部を摺動可能な小径部と、
   前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、
   を有し、
   前記大径シリンダ部は、前記大径部により、前記小径シリンダ部に連通する前側室と、その反対側の後側室とに区画され、
   前記ロッド側室と前記後側室とを連通する流路が設けられ、
   前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記後側室側へ移動させ、この移動に伴って前記後側室から排出される作動液を前記ロッド側室へ供給し、これによって前記射出ピストンを後退させる
   成形機の射出装置。
4. 前記被駆動部に設けられたネジ軸と、
   前記ネジ軸に螺合し、前記電動機により回転駆動されるナットと、
   を有し、
   前記ネジ軸は、前記変換ピストンの軸芯に対して同軸に設けられている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
5. 前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブから前記変換ピストンの摺動方向に延出するドッグ用ロッドと、
   前記ドッグ用ロッドの、前記変換シリンダチューブの外部に延出した部分に設けられたドッグと、
   前記ドッグにより操作されるスイッチと、
   を有し、
   前記ドッグ用ロッドは、前記変換ピストンの軸芯に対して偏心した位置において前記変換シリンダチューブから延出している
   請求項４に記載の成形機の射出装置。
6. 作動液を貯蓄するタンクと、
   前記タンクと、前記大径シリンダ部の、前記大径部よりも前記小径シリンダ部側の前側室との間の作動液の流れを制御する液圧回路と、
   前記電動機及び前記液圧回路を制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記前側室と前記小径シリンダ部とが連通され、前記前側室と前記タンクとが遮断された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて射出を行い、
   前記小径部が前記小径シリンダ部に挿入され、前記前側室と前記小径シリンダ部とが遮断され、前記前側室と前記タンクとが連通された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて増圧を行う、
   ように、前記電動機及び前記液圧回路を制御する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
7. 前記制御装置は、前記射出を行うときに、前記液圧回路の制御を一定の状態としたまま、前記電動機の回転数を低速から高速に切り換えることにより、低速射出から高速射出に切り換える
   請求項６に記載の成形機の射出装置。
8. 射出プランジャにより成形材料をキャビティに押し出す射出装置であって、
   前記射出プランジャに連結された射出ピストンロッド、当該射出ピストンロッドが固定された射出ピストン、及び、当該射出ピストンを摺動可能に収容する射出シリンダチューブを有し、前記射出シリンダチューブ内が、前記射出ピストンにより、前記射出ピストンロッドが延出する側のロッド側室と、その反対側のヘッド側室とに区画される射出シリンダ装置と、
   前記ヘッド側室に連通する変換シリンダチューブ、及び、当該変換シリンダチューブ内に摺動可能に収容された変換ピストンを有する変換シリンダ装置と、
   前記変換ピストンに固定され、前記変換シリンダチューブの外部へ延出する被駆動部と、
   前記被駆動部を駆動することにより前記変換ピストンを駆動する電動機と、
   作動液を貯蓄するタンクと、
   作動液の流れを制御する液圧回路と、
   前記電動機及び前記液圧回路を制御する制御装置と、
   を有し、
   前記変換シリンダチューブは、
   前記ヘッド側室に連通する小径シリンダ部と、
   前記小径シリンダ部に連通し、前記小径シリンダ部よりも大径の大径シリンダ部と、
   を有し、
   前記変換ピストンは、
   前記小径シリンダ部を摺動可能な小径部と、
   前記大径シリンダ部を摺動可能な大径部と、
   を有し、
   前記液圧回路は、前記タンクと、前記大径シリンダ部の、前記大径部よりも前記小径シリンダ部側の前側室との間の作動液の流れを制御し、
   前記制御装置は、
   前記前側室と前記小径シリンダ部とが連通され、前記前側室と前記タンクとが遮断された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて射出を行い、
   前記小径部が前記小径シリンダ部に挿入され、前記前側室と前記小径シリンダ部とが遮断され、前記前側室と前記タンクとが連通された状態で、前記電動機の駆動力により前記変換ピストンを前記射出シリンダチューブ側へ移動させて増圧を行い、
   前記射出を行うときに、前記液圧回路の制御を一定の状態としたまま、前記電動機の回転数を低速から高速に切り換えることにより、低速射出から高速射出に切り換える
   ように、前記電動機及び前記液圧回路を制御する
   成形機の射出装置。

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