JP5548492B2 - 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、射出プランジャを駆動可能な射出シリンダ装置と、射出シリンダ装置を移動させることが可能なボールネジ機構と、ボールネジ機構を駆動する電動機とを有している。そして、特許文献１の射出装置は、アキュムレータにより射出シリンダ装置に作動油を供給することにより、射出シリンダ装置を駆動し、高速射出を行っている。

特開２００６−３１５０５０号公報

特許文献１の射出装置は、アキュムレータ及びポンプを必要としている。また、特許文献１の射出装置は、アキュムレータと電動機とを並行に制御する必要がある。このように、特許文献１の射出装置は構成が複雑である。

本発明の目的は、簡素な構成の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を駆動する射出シリンダ装置と、前記射出シリンダ装置に作動液を供給可能に連通された変換シリンダ装置と、前記変換シリンダ装置を伸縮させることが可能な駆動装置と、を有し、前記射出シリンダ装置は、前記射出プランジャと固定された射出ピストンロッドと、当該射出ピストンロッドと固定された射出ピストンと、前記射出ピストンの前記射出ピストンロッドとは反対側に配置され、小径部及び大径部を有する増圧ピストンと、前記射出ピストン及び前記小径部が摺動する射出シリンダ部、及び、前記大径部が摺動する増圧シリンダ部を有する射出シリンダチューブと、を有し、前記変換シリンダ装置は、変換ピストンと、変換ピストンに固定された変換ピストンロッドと、前記変換ピストンを収容し、前記変換ピストンに区画された２つのシリンダ室の一方のシリンダ室が、前記射出ピストンの前記増圧ピストン側のシリンダ室と、前記増圧ピストンの前記射出ピストンとは反対側のシリンダ室とに連通された変換シリンダチューブと、を有する。

好適には、前記変換シリンダチューブの前記一方のシリンダ室における前記変換ピストンの作用面積は、前記射出ピストンの前記増圧ピストン側の作用面積よりも大きい。

好適には、前記変換シリンダチューブは、前記キャビティを構成する金型を保持するマシン本体に固定されており、前記駆動装置は、前記変換ピストンロッドを前記マシン本体に対して前記変換シリンダ装置の伸縮方向に駆動する。

好適には、前記駆動装置は、回転式の電動機と、前記電動機の回転を並進運動に変換して前記変換ピストンロッドに伝達するネジ機構と、を有する。

好適には、前記変換ピストンロッドは、前記キャビティを構成する金型を保持するマシン本体に固定されており、前記駆動装置は、前記変換シリンダチューブを前記マシン本体に対して前記変換シリンダ装置の伸縮方向に駆動する。

好適には、前記駆動装置は、回転式の電動機と、前記電動機の回転を並進運動に変換するネジ機構と、前記変換シリンダ装置を支持し、前記ネジ機構の並進運動が伝達されて前記伸縮方向に駆動される移動テーブルと、を有する。

本発明によれば、簡素な構成の成形機の射出装置が提供される。

本発明の第１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模式図。 図１の射出装置の射出圧力及び射出速度を示す図。 本発明の第２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模式図。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るダイカストマシンＤＣ１の射出装置１の要部の構成を示す図である。

射出装置１は、マシン本体１１１に保持された固定金型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。

マシン本体１１１は、ベース、若しくは、設置施設に対して、固定的な部分である。また、金型を基準として見れば、マシン本体１１１は、ダイカストマシンＤＣ１において、型閉じされた固定金型１０１及び移動金型１０３に対して固定的な部分である。

マシン本体１１１は、例えば、型締装置１１３を含んでいる。型締装置１１３は、ベース１１５と、ベース１１５上に固定的に設けられ、固定金型１０１を保持する固定ダイプレート１１７と、ベース１１５上に移動可能に設けられ、移動金型１０３を保持する移動ダイプレート１１９とを有している。

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とを有している。

また、射出装置１は、射出シリンダ装置７に作動液（例えば油）を供給する変換シリンダ装置９と、変換シリンダ装置９を駆動する駆動装置１１と、駆動装置１１等の制御を行う制御装置１３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に形成された給湯口３ａ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。

なお、以下では、射出プランジャ５の軸方向を軸方向ＡＸといい、射出プランジャ５がキャビティ１０５に向かって移動する（前進する）側を軸方向ＡＸの前側ＡＸｆといい、その反対側を軸方向ＡＸの後側ＡＸｂということがある。

射出シリンダ装置７は、射出シリンダチューブ１５と、射出シリンダチューブ１５の内部を摺動可能な射出ピストン１７及び増圧ピストン１８と、射出ピストン１７に固定され、射出シリンダチューブ１５から延び出る射出ピストンロッド１９とを有している。なお、射出ピストン１７及び射出ピストンロッド１９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１５は、射出シリンダ部１５ａと、射出シリンダ部１５ａに接続された増圧シリンダ部１５ｂとを有している。射出シリンダ部１５ａ及び増圧シリンダ部１５ｂは、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。

射出シリンダ部１５ａの内部は、射出ピストン１７により、射出ピストンロッド１９が延び出る側の射出ロッド側室１５ｒと、その反対側の射出ヘッド側室１５ｈとに区画されている。射出ロッド側室１５ｒ及び射出ヘッド側室１５ｈに選択的に作動液が供給されることにより、射出ピストン１７は射出シリンダチューブ１５内を摺動する。

増圧シリンダ部１５ｂは、射出シリンダ部１５ａの射出ヘッド側室１５ｈ側に接続され、また、射出シリンダ部１５ａよりも大径に形成されている。

増圧ピストン１８は、射出シリンダ部１５ａの内部（射出ヘッド側室１５ｈ）を摺動可能な小径部１８ａと、増圧シリンダ部１５ｂの内部を摺動可能な大径部１８ｂとを有している。増圧シリンダ部１５ｂの内部は、大径部１８ｂにより、射出シリンダ部１５ａ側の増圧ロッド側室１５ｆと、その反対側の増圧ヘッド側室１５ｇとに区画されている。

従って、増圧ロッド側室１５ｆの圧抜きを行うと、小径部１８ａの射出ヘッド側室１５ｈにおける作用面積（πｄ３^２／４）と、大径部１８ｂの増圧ヘッド側室１５ｇにおける作用面積（πｄ２^２／４）との差に起因して、増圧ピストン１８は、増圧ヘッド側室１５ｇの作動液から受ける圧力よりも高い圧力を射出ヘッド側室１５ｈの作動液に加えることが可能である。すなわち、射出シリンダ装置７は、増圧機能を有している。

射出シリンダ装置７は、軸方向ＡＸを伸縮方向（駆動方向）として配置されている。より具体的には、射出シリンダ装置７は、射出プランジャ５に対して同軸的に配置されている。そして、射出ピストンロッド１９は、射出プランジャ５にカップリングを介して連結されている。射出シリンダチューブ１５は、マシン本体１１１に固定されている。従って、射出シリンダ装置７の伸縮（射出ピストン１７の移動）により、射出プランジャ５は前進又は後退する。

変換シリンダ装置９は、変換シリンダチューブ２１と、変換シリンダチューブ２１の内部を摺動可能な変換ピストン２３と、変換ピストン２３に固定され、変換シリンダチューブ２１から延び出る変換ピストンロッド２５とを有している。なお、変換ピストン２３及び変換ピストンロッド２５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。

変換シリンダチューブ２１は、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。変換シリンダチューブ２１は、変換ピストン２３が摺動可能なチューブ本体部２１ａと、チューブ本体部２１ａよりも小径で変換ピストン２３が摺動不可能なチューブ延長部２１ｂとを有している。チューブ延長部２１ｂは、チューブ本体部２１ａに対して、変換ピストンロッド２５が延び出る側に接続されている。

変換シリンダチューブ２１の内部は、変換ピストン２３により、変換ピストンロッド２５が延び出る側の変換ロッド側室２１ｒと、その反対側の変換ヘッド側室２１ｈとに区画されている。変換ピストン２３が変換シリンダチューブ２１内を摺動すると、変換ロッド側室２１ｒ又は変換ヘッド側室２１ｈに収容されている作動液は、変換ピストン２３に押し出されて、変換シリンダチューブ２１から流出する。

変換シリンダチューブ２１と射出シリンダチューブ１５とは互いに連通している。従って、変換シリンダ装置９の伸縮により、射出シリンダ装置７に作動液が供給され、射出シリンダ装置７は伸縮する。具体的には、以下のとおりである。

射出装置１は、射出ヘッド側室１５ｈと変換ヘッド側室２１ｈを連通する射出供給流路２７と、射出ロッド側室１５ｒと変換ロッド側室２１ｒとを連通する射出排出流路２９とを有している。従って、射出装置１は、変換シリンダ装置９の伸縮により、射出ピストン１７を駆動することが可能である。

射出装置１は、増圧ヘッド側室１５ｇと変換ヘッド側室２１ｈとを連通する増圧供給流路２８と、増圧ロッド側室１５ｆと変換ロッド側室２１ｒとを連通する増圧排出流路３０とを有している。従って、射出装置１は、変換シリンダ装置９の伸縮により、増圧ピストン１８を駆動することが可能である。

なお、射出供給流路２７及び増圧供給流路２８は、変換ヘッド側室２１ｈ側の一部の流路を共用している。また、射出排出流路２９及び増圧排出流路３０は、変換ロッド側室２１ｒ側の一部の流路を共用している。ただし、これらの流路は、一部が共用されないように形成されてもよい。

射出装置１は、射出供給流路２７を開閉可能な射出弁５０と、増圧供給流路２８を開閉可能な増圧弁５２とを有している。

射出弁５０は、例えば、パイロットチェック弁により構成されている。具体的には、射出弁５０は、パイロット圧力が導入されていないときには、変換ヘッド側室２１ｈから射出ヘッド側室１５ｈへの作動液の流れを許容するとともに、その逆方向の流れを禁止する。また、射出弁５０は、閉じるパイロット圧力が導入されると双方向の流れを禁止し、開くパイロット圧力が導入されると双方向の流れを許容する。

増圧弁５２は、例えば、パイロットチェック弁により構成されている。具体的には、増圧弁５２は、パイロット圧力が導入されていないときには、変換ヘッド側室２１ｈから増圧ヘッド側室１５ｇへの作動液の流れを許容するとともに、その逆方向の流れを禁止する。また、増圧弁５２は、閉じるパイロット圧力が導入されると双方向の流れを禁止し、開くパイロット圧力が導入されると双方向の流れを許容する。

従って、射出弁５０及び増圧弁５２を選択的に開閉することにより、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８を選択的に駆動する（ただし、両ピストンの相互作用は生じる）ことができる。

変換ヘッド側室２１ｈにおける変換ピストン２３の作用面積は、射出ヘッド側室１５ｈにおける射出ピストン１７の作用面積よりも大きく設定されている。従って、変換ヘッド側室２１ｈの作動液を射出ヘッド側室１５ｈのみに供給するとき、射出ピストン１７の速度は、変換ピストン２３の速度よりも速い。具体的には、変換シリンダチューブ２１の内部の直径をｄ１、射出シリンダ部１５ａの内部の直径をｄ３とすると、射出ピストン１７の速度は、変換ピストン２３の速度の（ｄ１^２／ｄ３^２）倍となる。

なお、好適には、変換ヘッド側室２１ｈの作動液を射出ヘッド側室１５ｈのみに供給するときにおいて、射出ピストン１７により射出ロッド側室１５ｒから押し出される作動液は、過不足なく、変換ロッド側室２１ｒに供給される。このように過不足のない供給が行われるためには、変換ピストンロッド２５の直径をｄ４、射出ピストンロッド１９の直径をｄ５とすると、以下の式が成り立てばよい。
（ｄ１^２−ｄ４^２）＝（ｄ３^２−ｄ５^２）×（ｄ１^２／ｄ３^２）
上式より、ｄ４／ｄ１＝ｄ５／ｄ３

すなわち、好適には、射出ピストン１７の断面積と射出ピストンロッド１９の断面積との比と、変換ピストン２３の断面積と変換ピストンロッド２５の断面積との比とは同一になるように設定される。

変換シリンダチューブ２１は、マシン本体１１１に固定されている。従って、変換ピストンロッド２５及び変換ピストン２３がマシン本体１１１に対して駆動されることにより、変換シリンダ装置９の伸縮がなされ、射出シリンダ装置７に作動液が供給され、射出シリンダ装置７の伸縮が生じる。

駆動装置１１は、回転式のモータ（電動機）３３と、モータ３３の回転を並進運動に変換して変換シリンダ装置９に伝達するネジ機構３５とを有している。

モータ３３は、直流モータでも交流モータでもよい。また、モータ３３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３３は、例えば、サーボモータとして構成されており、モータ３３の回転を検出するエンコーダ３９と、モータ３３に電力を供給するサーボドライバ（サーボアンプ）４１と共にサーボ機構を構成している。

ネジ機構３５は、ネジ軸４３と、ネジ軸４３に螺合されたナット４５とを有している。ネジ軸４３は、変換ピストンロッド２５に同軸的に固定されている。また、ネジ軸４３は、不図示の回り止め部材により、マシン本体１１１に対する軸回りの回転が規制されている。一方、ナット４５は、マシン本体１１１に対するネジ軸４３の軸方向へのマシン本体１１１に対する移動が規制されるとともに、マシン本体１１１に対するネジ軸４３の軸回りの回転が許容されている。

従って、モータ３３によりナット４５が回転されると、ネジ軸４３は、マシン本体１１１に対して変換シリンダ装置９の伸縮方向に移動する。

なお、モータ３３からナット４５への回転の伝達は、例えば、モータ３３の出力軸に固定されたプーリ４６、プーリ４６及びナット４５に掛架されたベルト又はチェーンによりなされる。

制御装置１３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３３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、射出ピストンロッド１９の位置を検出する第１位置センサ７１、及び、射出ヘッド側室１５ｈの圧力を検出する圧力センサ７５である。

出力回路６７が信号を出力するのは、例えば、ユーザに情報を表示する表示器７７、サーボドライバ４１、及び、パイロットチェック弁（５０、５２）へのパイロット圧力の導入を制御する不図示の液圧回路である。

第１位置センサ７１は、マシン本体１１１に対する射出ピストンロッド１９の位置を検出するものであり、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。第１位置センサ７１は、例えば、射出ピストンロッド１９に設けられ、軸方向ＡＸに延びる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。なお、第１位置センサ７１、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。

圧力センサ７５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。

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、高速射出、及び、増圧を順に行う。すなわち、射出装置１は、射出の初期段階においては、溶湯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、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溶湯を増圧する。具体的には、以下のとおりである。

（低速射出）
低速射出の開始直前において、射出装置１は、図１に示す状態となっている。すなわち、変換ピストン２３、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８は、後退限等の初期位置に位置している。また、モータ３３は停止している。なお、射出弁５０及び増圧弁５２は適宜な状態とされてよいが、例えば、閉じるパイロット圧が導入されて閉じられている。

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１３は、射出弁５０へパイロット圧力を導入せず、又は、開くパイロット圧力を導入し、変換ヘッド側室２１ｈから射出ヘッド側室１５ｈへの作動液の供給を許容する。また、制御装置１３は、増圧弁５２へ閉じるパイロット圧力を導入し、変換ヘッド側室２１ｈから増圧ヘッド側室１５ｇへの作動液の供給を禁止する。また、制御装置１３は、比較的低い回転数で、変換ピストン２３を変換ヘッド側室２１ｈ側へ移動させる方向へ、モータ３３を回転させる。

これにより、上述したように、変換ヘッド側室２１ｈから射出ヘッド側室１５ｈに作動液が供給され、射出ピストン１７（射出プランジャ５）は、変換ピストン２３の速度の（ｄ１^２／ｄ３^２）倍の速度（ここでは図２に示す低速射出速度Ｖ_Ｌ）で移動する。なお、このときの射出圧力は、図２に示すように、比較的低圧のＰ_Ｌである。

（高速射出）
制御装置１３は、第１位置センサ７１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３３の回転数を比較的高速な回転数に切り換える。また、射出弁５０及び増圧弁５２は、低速射出時と同様の状態が維持される。

従って、射出プランジャ５の速度は、モータ３３の回転数の変化率と同じ変化率で変化し、図２に示す高速射出速度Ｖ_Ｈとなる。なお、このときの射出圧力は、図２に示すように、低速射出時の射出圧力Ｐ_Ｌよりは高いＰ_Ｈとなる。

なお、低速射出及び高速射出において、モータ３３は、エンコーダ３９により検出される回転数が低速射出速度Ｖ_Ｌ及び高速射出速度Ｖ_Ｈに応じて予め定められた回転数になるように制御されてもよいし、第１位置センサ７１により検出される射出プランジャ５の速度が低速射出速度Ｖ_Ｌ及び高速射出速度Ｖ_Ｈになるように制御されてもよい。

（減速射出）
減速射出は、適宜な事象の発生により開始される。例えば、減速射出は、溶湯がキャビティ１０５にある程度充填され、その充填された溶湯から射出プランジャ５が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３３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制御が行わ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。なお、射出弁５０及び増圧弁５２は、高速射出時と同様の状態が維持される。

（増圧）
所定の増圧開始条件が満たされると、制御装置１３は、射出弁５０へ閉じるパイロット圧力を導入し、変換ヘッド側室２１ｈから射出ヘッド側室１５ｈへの作動液の供給を禁止する。また、制御装置１３は、増圧弁５２へパイロット圧力を導入せず、又は、開くパイロット圧力を導入し、変換ヘッド側室２１ｈから増圧ヘッド側室１５ｇへの作動液の供給を許容する。

これにより、上述したように、増圧ピストン１８の増圧機能により、変換ヘッド側室２１ｈの作動液の圧力よりも高い圧力を射出ヘッド側室１５ｈに生じさせ、増圧を行うことができる。

また、制御装置１３は、所望の昇圧カーブ及び鋳造圧力（終圧、図２のＰｍａｘ）が得られるように、圧力センサ７５の検出値に基づき、モータ３３を制御する。

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、圧力センサ７５により検出される射出圧力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。また、射出弁５０は、射出ヘッド側室１５ｈの圧力の上昇により自閉するので、閉じるパイロット圧力が導入されなくてもよい。射出ロッド側室１５ｒ、増圧ロッド側室１５ｆ及び変換ロッド側室２１ｒにおける作動液の余剰分は、不図示のタンクなどへ適宜に排出される。

（保圧）
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。例えば、制御装置１３は、圧力センサ７５により検出される射出圧力が一定に保たれるように、モータ３３のトルク制御を行う。なお、射出弁５０及び増圧弁５２は、増圧時と同様の状態が維持される。

（射出プランジャ後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１３は、射出弁５０及び増圧弁５２に開くパイロット圧力を導入する。また、制御装置１３は、モータ３３の回転を逆転し、変換ピストン２３を変換ロッド側室２１ｒ側へ移動させる。

これにより、変換ロッド側室２１ｒの作動液が射出ロッド側室１５ｒ及び増圧ロッド側室１５ｆに排出され、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８は軸方向ＡＸの後側ＡＸｂへ移動する。

なお、制御装置１３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、射出弁２５０及び増圧弁２５２を開くタイミングは、射出ピストン１７及び増圧ピストン１８が好適に後退するように、適宜にずらされてもよい。増圧時に排出した余剰分に相当する不足分は不図示のタンクなどから負圧を利用することなどにより適宜に補給されてよい。

以上の実施形態によれば、ダイカストマシンＤＣ１の射出装置１は、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に作動液を供給可能に連通された変換シリンダ装置９と、変換シリンダ装置９を伸縮させることが可能な駆動装置１１とを有する。射出シリンダ装置７は、射出プランジャ５と固定された射出ピストンロッド１９と、射出ピストンロッド１９と固定された射出ピストン１７と、射出ピストン１７の射出ピストンロッド１９とは反対側に配置された増圧ピストン１８と、射出ピストン１７等を収容する射出シリンダチューブ１５とを有する。増圧ピストン１８は、小径部１８ａ及び大径部１８ｂを有する。射出シリンダチューブ１５は、射出ピストン１７及び小径部１８ａが摺動する射出シリンダ部１５ａ、及び、大径部１８ｂが摺動する増圧シリンダ部１５ｂを有する。変換シリンダ装置９は、変換ピストン２３と、変換ピストン２３に固定された変換ピストンロッド２５と、変換ピストン２３を収容する変換シリンダチューブ２１とを有する。変換シリンダチューブ２１は、変換ピストン２３に区画された２つのシリンダ室の一方のシリンダ室である変換ヘッド側室２１ｈが、射出ピストン１７の増圧ピストン１８側の射出ヘッド側室１５ｈと、増圧ピストン１８の射出ピストン１７とは反対側の増圧ヘッド側室１５ｇとに連通されている。

従って、駆動装置１１を駆動して、変換シリンダ装置９の作動液を、増圧機能を有する射出シリンダ装置７の射出ヘッド側室１５ｈ及び増圧ヘッド側室１５ｇに供給することから、アキュムレータ又はポンプを必要とせずに、高速射出及び増圧を好適に行うことができる。また、射出プランジャ５の速度は、駆動装置１１の速度制御（モータ３３の回転数の制御）のみによって制御可能である。このように、構成の簡素化が図られる。

変換シリンダチューブ２１の変換ヘッド側室２１ｈにおける変換ピストン２３の作用面積（πｄ１^２／４）は、射出ピストン１７の増圧ピストン１８側の作用面積（πｄ３^２／４）よりも大きい。従って、駆動装置１１（変換ピストン２３）の速度を増速することができ、高速射出を好適に行うことができる。

変換シリンダチューブ２１は、キャビティ１０５を構成する固定金型１０１及び移動金型１０３を保持するマシン本体１１１に固定されており、駆動装置１１は、変換ピストンロッド２５をマシン本体１１１に対して変換シリンダ装置９の伸縮方向に駆動する。また、駆動装置１１は、回転式のモータ３３と、モータ３３の回転を並進運動に変換するネジ機構３５とを有する。従って、簡素な構成で変換シリンダ装置９の伸縮が実現される。また、比較的小型なモータで十分なトルクを得るとともに、変換ピストン２３の正確な位置制御を行うことができる。

なお、以上の実施形態において、ダイカストマシンＤＣ１は本発明の成形機の一例であり、溶湯は本発明の成形材料の一例であり、固定金型１０１及び移動金型１０３は本発明の金型の一例であり、変換ヘッド側室２１ｈは本発明の変換シリンダ装置の一方のシリンダ室の一例である。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係るダイカストマシンＤＣ２の射出装置２０１の要部の構成を示す図である。

なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、第１の実施形態と同様の符号を付し、説明を省略する。

第１の実施形態では、変換シリンダチューブ２１がマシン本体１１１に固定され、変換ピストンロッド２５がマシン本体１１１に対して駆動されることにより、変換シリンダ装置９が伸縮された。これに対し、第２の実施形態では、変換ピストンロッド２５がマシン本体１１１に固定され、変換シリンダチューブ２１がマシン本体１１１に対して駆動されることにより、変換シリンダ装置９が伸縮される。具体的には、以下のとおりである。

変換シリンダ装置９は、水平方向を伸縮方向として配置されている。本実施形態では、変換シリンダ装置９が、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置された場合を例示している。

駆動装置２１１は、モータ３３と、ネジ機構３５と、変換シリンダ装置９を支持し、ネジ機構３５の並進運動が伝達されて軸方向ＡＸに駆動される移動テーブル２３７とを有している。

ネジ軸４３は、軸方向ＡＸに平行に且つ回転可能に設けられている。また、ネジ軸４３は、カップリングを介してモータ３３の出力軸に同軸的に連結されている。一方、ナット４５は、移動テーブル２３７に対して固定されている。

移動テーブル２３７は、変換シリンダ装置９の伸縮方向（本実施形態では軸方向ＡＸ）において移動可能に設けられている。例えば、移動テーブル２３７は、軸方向ＡＸに延びる摺動面に摺動可能に載置されたり、又は、軸方向ＡＸに延びるレール上にボールベアリング若しくは車輪を介して載置されている。移動テーブル２３７には、変換シリンダチューブ２１が直接的に又は他の部材を介して間接的に載置され、固定されている。

モータ３３が回転すると、ネジ軸４３はナット４５に対して回転し、ナット４５は、ネジ軸４３に沿って移動する。これにより、モータ３３の回転は、並進運動に変換される。そして、並進運動が移動テーブル２３７に伝達されることにより、移動テーブル２３７に支持されている変換シリンダチューブ２１は、軸方向ＡＸにおいて移動する。

第２の実施形態の射出装置２０１の動作は、モータ３３により駆動される対象が変換ピストンロッド２５から変換シリンダチューブ２１に変更された以外は、第１の実施形態の射出装置１の動作と同様である。

以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、アキュムレータ等を用いずに、高速射出や増圧を行うことができ、構成の簡素化が図られる。

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。

射出プランジャ、射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置の相対位置は適宜に設定されてよい。変換シリンダ装置の配置は、伸縮方向を水平方向とする配置に限定されない。例えば、変換シリンダ装置は、上下方向を伸縮方向とし、変換ピストンロッド又は変換シリンダチューブの自重が高速射出や増圧に利用されてもよい。変換シリンダ装置は、実施形態とは逆に、変換ロッド側室が射出シリンダ装置の射出ヘッド側室に連通され、高速射出及び増圧に供されてもよい。

駆動源（実施形態ではモータ３３）、伝達機構（実施形態ではネジ機構３５を含む機構）、射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置の数は、１個に限定されず、また、互いに同一でなくてもよい。例えば、複数組の駆動源及び伝達機構により、１本の変換シリンダ装置及び１本の射出シリンダ装置を駆動したり、複数組の駆動源、伝達機構及び変換シリンダ装置により、１本の射出シリンダ装置を駆動したりしてもよい。

電動機は、回転式のものに限定されない。また、電動機の動力を変換シリンダチューブに伝達する伝達機構（実施形態ではネジ機構３５を含む機構）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シリンダチューブを駆動してもよい。

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、電動機から変換シリンダチューブまでの伝達機構には、歯車機構などの適宜な増速機構が含まれてもよい。

電動機及び伝達機構（ネジ機構）の配置位置は、適宜に変更可能である。例えば、電動機は、マシン本体ではなく、移動テーブルに設けられてもよい。また、例えば、電動機は、ビルトインモータとして、変換シリンダ装置と一体的に設けられてもよい。

変換シリンダ装置及び射出シリンダ装置を連通するとともに、その両者の間の流れを制御する液圧回路は、適宜に構成されてよい。例えば、実施形態の射出排出流路２９に流量を調整可能なサーボ弁を設け、サーボ弁の制御により所望の減速カーブが得られるように減速制御を行ってもよい。

実施形態では、変換シリンダ装置及び射出シリンダ装置において、高速射出時に作動液が過不足なく還流され、増圧時に少量の作動液の余剰分が発生する場合を例示した。作動液の過不足の発生は、このような態様に限定されない。例えば、変換ロッド側室から射出ヘッド側室に作動液を供給して射出プランジャを前進させ、射出ロッド側室から押し出された作動液を変換ヘッド側室に排出する構成とするともに、高速射出において、変換ヘッド側室に作動液の不足分に応じた真空の空間が形成されるようにしてもよい。

本発明は、アキュムレータ又はポンプを省略することを可能とするが、これらの構成要素が設けられていてもよい。

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…駆動装置、１５…射出シリンダチューブ、１５ｈ…射出ヘッド側室、１５ｇ…増圧ヘッド側室、１５ａ…射出シリンダ部、１５ｂ…増圧シリンダ部、１７…射出ピストン、１８…増圧ピストン、１８ａ…小径部、１８ｂ…大径部、１９…射出ピストンロッド、２１…変換シリンダチューブ、２１ｈ…変換ヘッド側室、２３…変換ピストン、２５…変換ピストンロッド、１０５…キャビティ。

Claims (6)

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を駆動する射出シリンダ装置と、
   前記射出シリンダ装置に作動液を供給可能に連通された変換シリンダ装置と、
   前記変換シリンダ装置を伸縮させることが可能な駆動装置と、
   を有し、
   前記射出シリンダ装置は、
   前記射出プランジャと固定された射出ピストンロッドと、
   当該射出ピストンロッドと固定された射出ピストンと、
   前記射出ピストンの前記射出ピストンロッドとは反対側に配置され、小径部及び大径部を有する増圧ピストンと、
   前記射出ピストン及び前記小径部が摺動する射出シリンダ部、及び、前記大径部が摺動する増圧シリンダ部を有する射出シリンダチューブと、
   を有し、
   前記変換シリンダ装置は、
   変換ピストンと、
   変換ピストンに固定された変換ピストンロッドと、
   前記変換ピストンを収容し、前記変換ピストンに区画された２つのシリンダ室の一方のシリンダ室が、前記射出ピストンの前記増圧ピストン側のシリンダ室と、前記増圧ピストンの前記射出ピストンとは反対側のシリンダ室とに連通された変換シリンダチューブと、
   を有する
   成形機の射出装置。
2. 前記変換シリンダチューブの前記一方のシリンダ室における前記変換ピストンの作用面積は、前記射出ピストンの前記増圧ピストン側の作用面積よりも大きい
   請求項１に記載の成形機の射出装置。
3. 前記変換シリンダチューブは、前記キャビティを構成する金型を保持するマシン本体に固定されており、
   前記駆動装置は、前記変換ピストンロッドを前記マシン本体に対して前記変換シリンダ装置の伸縮方向に駆動する
   請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
4. 前記駆動装置は、
   回転式の電動機と、
   前記電動機の回転を並進運動に変換して前記変換ピストンロッドに伝達するネジ機構と、
   を有する請求項３に記載の成形機の射出装置。
5. 前記変換ピストンロッドは、前記キャビティを構成する金型を保持するマシン本体に固定されており、
   前記駆動装置は、前記変換シリンダチューブを前記マシン本体に対して前記変換シリンダ装置の伸縮方向に駆動する
   請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
6. 前記駆動装置は、
   回転式の電動機と、
   前記電動機の回転を並進運動に変換するネジ機構と、
   前記変換シリンダ装置を支持し、前記ネジ機構の並進運動が伝達されて前記伸縮方向に駆動される移動テーブルと、
   を有する請求項５に記載の成形機の射出装置。

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