JP7392523B2 - ダイカスト成形方法および制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカストによる成形方法、およびダイカスト成形に用いられる制御装置に関する。

ダイカストマシンの射出装置は、射出シリンダ、アキュムレータ、およびバルブ等を含む油圧システムにより駆動される。かかる射出装置は、射出シリンダにより駆動されるプランジャによってスリーブ内の溶湯をキャビティに向けて射出し、キャビティに溶湯が充填されたならば、プランジャにより押圧力を付与することでキャビティの溶湯の圧力を増加させる。

溶湯の充填と増圧のため、充填用アキュムレータと、増圧用アキュムレータとが用いられる（特許文献１）。充填用アキュムレータを用いた溶湯の充填が完了すると、制御指令によるバルブの開閉により、充填用アキュムレータから増圧用アキュムレータへと油圧源が切り替えられる。
射出工程の開始前に、充填用アキュムレータおよび増圧用アキュムレータにはそれぞれ規定の圧力が蓄えられる。特許文献１において、充填用アキュムレータへの蓄圧には油圧ポンプが用いられ、増圧用アキュムレータへの蓄圧には、油圧ポンプから供給される圧油により作動するブースターが用いられる。

特開平８－７１７２５号公報

ダイカストマシンには規定の型締め力が与えられ、また、油圧システムの充填用アキュムレータおよび増圧用アキュムレータのそれぞれには、規定の圧力（チャージ圧）が蓄えられる。充填の完了後に押圧力を増強させるため、充填完了時において、充填用アキュムレータのチャージ圧がＰ_ACC1、増圧用アキュムレータのチャージ圧がＰ_ACC2であるとすると、充填完了時にＰ_ACC1＜Ｐ_ACC2の関係を満足するように鋳造条件が設定されている。製品に応じてＰ_ACC1，Ｐ_ACC2のそれぞれの大きさを調整可能である場合でも、Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2の大小関係を変えることはできない。

かかるダイカストマシンを投影面積のより大きな製品の鋳造に用いると、Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2に基づいて、以下に説明するように、増圧時にキャビティの溶湯に加えられる力が型締め力を超える可能性がある。
金型の分割面に対するキャビティおよびランナの投影面積が大きいほど、溶湯の流動長が長い。そのため、投影面積が大きいほど、溶湯が凝固しないうちに、キャビティの全体に亘り溶湯を迅速に充填する必要があるので、プランジャによる射出速度を低速域から高速域へと切り替える際には、射出速度をごく短時間で十分な加速度により目標速度に到達させることが要求される。

そうすると、投影面積の大きな製品を鋳造する場合は、十分に大きい加速度を実現するため、加速度に相応の圧力が射出工程の開始前において充填用アキュムレータに蓄えられる。その後、充填用アキュムレータから射出シリンダに得られる油圧により溶湯をキャビティに充填し、キャビティの溶湯の圧力を急激に増加させつつ充填を完了する。このとき、充填用アキュムレータのチャージ圧Ｐ_ACC1に対し、増圧アキュムレータのチャージ圧Ｐ_ACC2はさらに高いので、増圧時にキャビティの溶湯に加えられる力が型締め力を超えると、金型の隙間に溶湯が入って凝固する現象である鋳バリが生じてしまう。

以上より、本発明は、規定の型締め力を有したダイカストマシンを用いて、投影面積がより大きな製品を鋳バリ発生等の支障なく成形可能なダイカスト成形方法、およびダイカスト成形に用いる制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、油圧により駆動される射出装置を用いるダイカスト成形方法であって、封入されたガスを圧縮させながら作動油の圧力を蓄積可能なアキュムレータと、アキュムレータから作動油を受け入れ可能な容器と、アキュムレータおよび容器のうち少なくともアキュムレータから油圧を得る射出シリンダと、を使用し、アキュムレータと容器とが連通していない状態で、アキュムレータからの油圧により射出装置を駆動してキャビティに溶湯を充填する第１工程と、アキュムレータと容器とを連通させると、アキュムレータから射出シリンダおよび容器の双方へと作動油が流れる第２工程と、を備える。
第１工程による充填の完了時において、アキュムレータにおける第１圧力に対して容器における第２圧力が低い。

本発明のダイカスト成形方法において、アキュムレータは、第１のアキュムレータであり、容器は、第２のアキュムレータであり、第１工程に先立ち、第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータにそれぞれ圧力を蓄えることが好ましい。

本発明のダイカスト成形方法において、第２工程では、第１圧力と第２圧力との間の第３圧力にバランスした第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータの双方から射出シリンダに得られる油圧によりキャビティの溶湯が押圧されることが好ましい。

本発明のダイカスト成形方法は、充填の完了時において、第１圧力がＰ_ACC1、第２圧力がＰ_ACC2、第１のアキュムレータのガスの体積がＶ_ACC1、第２のアキュムレータのガスの体積がＶ_ACC2であり、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとの連通に伴い、第１のアキュムレータから流出する作動油の体積がΔＶ_ACC1、第１のアキュムレータから第２のアキュムレータへと流入する作動油の体積がΔＶ_ACC2、第１のアキュムレータから射出シリンダへと流入する作動油の体積がΔＶ_CYL、第１圧力と第２圧力とがバランスした第３圧力がＰ_LOWであり、熱力学におけるポリトロープ指数がｎであるとすると、下記の連立方程式により第３圧力であるＰ_LOWが導かれることが好ましい。
Ｐ_ACC1・Ｖ_ACC1 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC1＋ΔＶ_ACC1）^ｎ
Ｐ_ACC2・Ｖ_ACC2 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC2－ΔＶ_ACC2）^ｎ
ΔＶ_ACC1＝ΔＶ_CYL＋ΔＶ_ACC2

また、本発明は、ダイカストマシンを所定の鋳造条件に基づいて制御する制御装置であって、ダイカストマシンに備わる射出装置を駆動する油圧システムは、封入されたガスを圧縮させながら作動油の圧力を蓄積可能なアキュムレータと、アキュムレータから作動油を受け入れ可能な容器と、アキュムレータおよび容器のうち少なくともアキュムレータから油圧を得る射出シリンダと、を含む。
設定可能な一の鋳造条件において、アキュムレータと容器とが連通していない状態で、アキュムレータからの油圧により射出装置を駆動することによるキャビティへの溶湯の充填の完了時に、アキュムレータにおける第１圧力がＰ_ACC1、容器における第２圧力がＰ_ACC2であるとすると、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立つ。

本発明の制御装置において、設定可能な一の鋳造条件において、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立ち、設定可能な他の鋳造条件において、Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2が成り立つことが好ましい。

本発明によれば、充填完了に伴いアキュムレータと容器とを連通させ、充填完了時におけるアキュムレータの第１圧力に対して容器の第２圧力が低いことに基づいて、アキュムレータから流出した作動油の一部を容器に受け入れることにより、アキュムレータのチャージ圧を減少させてキャビティの溶湯圧力（メタル圧力）を抑えることができる。
そうすると、メタル圧力に投影面積を乗じた押圧力の大きさを型締め力よりも小さい値に抑えることができるので、投影面積が大きな製品であっても、鋳バリ発生等の支障なく成形することができる。

本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの油圧システムを示す図である。 図１に示す油圧システムにより駆動される射出装置を備えたダイカストマシンを示す図である。 射出速度およびメタル圧力の変化を示すグラフである。 （ａ）は、充填完了時における第１アキュムレータおよび第２アキュムレータのそれぞれの状態を説明するための模式図である。（ｂ）は、充填完了に伴い互いに連通させた第１アキュムレータおよび第２アキュムレータのそれぞれの状態を説明するための模式図である。（ａ）および（ｂ）において弁の図示は省略されている。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１に示す油圧システム１０は、図２に示すダイカストマシン１００に備わる射出装置２０を油圧により駆動する。油圧システム１０により射出装置２０を例えば図３に示す速度により動作させる射出・充填工程Ｓ１（第１工程）および押圧工程Ｓ２（第２工程）を経て、ダイカスト成形による鋳造品を得ることができる。

ダイカストマシン１００は、図２に構成の一例を簡略に示すように、溶湯が充填されるキャビティ２を形成する固定金型３および可動金型４と、固定金型３および可動金型４に型締め力を与える型締め装置５と、油圧システム１０と、キャビティ２に溶湯を射出する射出装置２０と、ダイカストマシン１００を制御する制御装置３０とを備えている。
型締め装置５は、固定プラテン５１と、図示しない可動プラテンおよびタイバーとを備えている。

本実施形態に開示するダイカスト成形によれば、金型３，４の分割面に対するキャビティ２およびランナ２４の投影面積が、ダイカストマシン１００に想定された大きさの範囲に留まる製品に加え、より投影面積が大きな製品をも、規定の型締め力を増強させることなく、同一のダイカストマシン１００により鋳バリ発生等の支障なく成形することができる。
ここで、充填完了後の押湯によりキャビティ２の溶湯に加えられる力（押圧力）の大きさは、下記のメタル圧力に投影面積を乗じた値に相当する。金型３，４の隙間に溶湯が入り込んで固まる鋳バリ、あるいは金型３，４の隙間から溶湯が吹き出すフラッシュの発生を防ぐため、押圧力を型締め力よりも低い値に抑える必要がある。

メタル圧力は、キャビティ２の溶湯に加えられる圧力を言い、次式（１）により与えられる。
Ｐ_ｍ＝Ｐ×Ａ_ｈ／Ａ_ｔ ・・・（１）
Ｐ_ｍ：メタル圧力
Ｐ ：射出シリンダ１０Ｃのピストンヘッド側圧力（流入油室Ｃ１の圧力）
Ａ_ｈ：射出シリンダ１０Ｃのピストンヘッドの断面積
Ａ_ｔ：射出装置２０のプランジャのチップの断面積

射出装置２０は、固定プラテン５１に設けられたスリーブ２１と、スリーブ２１に対して進退可能に設けられるプランジャ２２とを備えている。プランジャ２２のロッド２２Ａは、油圧システム１０の射出シリンダ１０Ｃのピストンロッド１１０Ｂに対して、カップリング２２１を介して結合している。

アルミニウム合金等の溶湯を注入口２１Ａからスリーブ２１の内側に注入した後、射出シリンダ１０Ｃによりプランジャ２２をキャビティ２に向けて前進させると、プランジャ２２のチップ２２Ｂによりスリーブ２１内から溶湯２３が押し出され、固定金型３に形成されたランナ２４やゲート２５を通りキャビティ２に向けて射出される（射出・充填工程Ｓ１）。
プランジャ２２がキャビティ２に向けて移動する速度のことを「射出速度」と称する。
射出速度を検出するため、例えばピストンロッド１１０Ｂに設置されたリニアエンコーダ等のセンサ１９を用いることができる。

射出・充填工程Ｓ１の開始時から、プランジャ２２の前進によりスリーブ２１に溶湯が満たされ、溶湯がゲート２５に到達するまでの間は、プランジャ２２が相対的に低い低速域、例えば射出速度ｖ_Ｌにて駆動される（図３の低速射出ステップＳ１１）。溶湯がゲート２５に到達するとプランジャ２２による射出速度が相対的に高い高速域、例えば目標速度ｖ_Ｔへと切り替えられ（図３の高速射出ステップＳ１２）、プランジャ２２を一気に前進させて溶湯をキャビティ２に充填する。

ここで、金型３，４の分割面に対するキャビティ２およびランナ２４の投影面積が大きいほど、溶湯の流動長が長い。そのため、特に、投影面積が大きい製品を成形する場合は、金型３，４により溶湯が凝固しないうち、つまり出来るだけ短時間のうちに、キャビティ２の全体に亘って溶湯が充填されるように、低速射出ステップＳ１１から高速射出ステップＳ１２へと急激に射出速度を増加させて大流量で溶湯を射出する必要がある。

図１は、油圧システム１０の油圧回路の一例を示している。油圧システム１０は、射出装置２０（図２）を油圧により駆動する射出シリンダ１０Ｃと、第１アキュムレータ１１と、第１アキュムレータ１１から作動油を受け入れ可能な第２アキュムレータ１２と、油圧ポンプ１３と、射出シリンダ１０Ｃに供給される作動油の流量を調整可能な流量調整弁１４と、適時に開閉される開閉弁１５１～１５４と、油圧ポンプ１３への作動油の逆流を防ぐチェック弁１６と、作動油を貯留する貯留タンク１７とを備えている。

流量調整弁１４は、サーボ弁であることが好ましい。サーボ弁は、例えば、サーボモータ１４Ａ、ボールねじ等の直動機構、ベアリングおよびスプール等を備えている。

射出シリンダ１０Ｃは、シリンダ本体１１１と、ピストン１１０と、ピストンヘッド１１０Ａ側の流入油室Ｃ１と、ピストンロッド１１０Ｂ側の排出油室Ｃ２とを備えている。流入油室Ｃ１は、開閉弁１５１，１５２の開閉状態に応じて、第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２のうち少なくとも第１アキュムレータ１１に接続される。つまり、射出シリンダ１０Ｃは、第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２のうち少なくとも第１アキュムレータ１１から油圧を得る。

排出油室Ｃ２は、流量調整弁１４を介して貯留タンク１７に接続されている。排出油室Ｃ２からの作動油の排出流量を流量調整弁１４により調整すると、第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃの流入油室Ｃ１に得られる圧油が調整されることで、プランジャ２２による射出速度が制御される。
流量調整弁１４が排出油室Ｃ２に接続されていると、負荷変動に対する射出シリンダ１０Ｃの動作安定性や、流量調整弁１４の動作に対するプランジャ２２の追従性に優れる。

本実施形態とは異なり、流量調整弁１４が流入油室Ｃ１に接続されることも許容される。その場合でも、流入油室Ｃ１に流入する作動油の流量が流量調整弁１４により調整されることで、プランジャ２２による射出速度が制御される。

第１アキュムレータ１１、第２アキュムレータ１２、および油圧ポンプ１３は、油圧システム１０の油圧源に相当する。
第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２のいずれも、封入されたガスを圧縮させながら作動油の圧力を蓄積し、蓄積された作動油の圧力（チャージ圧）を適時に放出することが可能である。

第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２は、各々のシリンダ内のピストン１１Ａ，１２Ａよりも上方の区画に図示しないガス供給源から窒素ガス等の不活性ガスを給気可能に構成されている。
なお、第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２は、ピストンを備えたピストン形アキュムレータには限られず、公知の適宜なアキュムレータであってよい。

第１アキュムレータ１１は、開閉弁１５１，１５４を介して射出シリンダ１０Ｃの流入油室Ｃ１に接続されている。第２アキュムレータ１２は、開閉弁１５２，１５４を介して射出シリンダ１０Ｃの流入油室Ｃ１に接続されている。

第１アキュムレータ１１に圧力を蓄える際は、開閉弁１５１，１５３を開き、開閉弁１５２，１５４を閉じた状態で、第１アキュムレータ１１の初期チャージ圧（第１初期チャージ圧Ｐ_１）に到達するまで、貯留タンク１７の作動油を油圧ポンプ１３により第１アキュムレータ１１に圧送する。第１アキュムレータ１１への圧力蓄積が終了したならば、開閉弁１５１，１５３が閉じられる。

第１初期チャージ圧Ｐ_１は、開閉弁１５１，１５４を開いた時に第１アキュムレータ１１から作動油が供給される流入油室Ｃ１の圧力（射出圧力）に相当し、図示しない圧力センサにより検知される。

第２アキュムレータ１２に圧力を蓄える際は、開閉弁１５２，１５３を開き、開閉弁１５１，１５４を閉じた状態で、第２アキュムレータ１２の初期チャージ圧（第２初期チャージ圧Ｐ_２）に到達するまで、貯留タンク１７の作動油を油圧ポンプ１３により第２アキュムレータ１２に圧送する。一般的には、第２初期チャージ圧Ｐ_２は第１初期チャージ圧Ｐ_１よりも大きい。
第２アキュムレータ１２への圧力蓄積が終了したならば、開閉弁１５２，１５３が閉じられる。

第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とは、開閉弁１５１，１５２のいずれも開いた状態のとき、互いに連通している。開閉弁１５１，１５２の少なくとも一方が閉じた状態のとき、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とは連通していない。
射出・充填工程Ｓ１は、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とが連通しておらず、第１アキュムレータ１１と射出シリンダ１０Ｃとが連通した状態で、第１アキュムレータ１１により射出シリンダ１０Ｃに油圧を得ながら行われる。この状態から、後述するように充填完了時に開閉弁１５２を開くことで、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とを連通させる。
なお、開閉弁１５２は、開度の調整が可能な調整弁であってもよい。つまり、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とを連通させるとき、開閉弁１５２は、全開に限らず、絞られていてもよい。

制御装置３０は、ダイカストマシン１００を所定の鋳造条件に基づいて制御する。この制御装置３０は、ダイカストマシン１００の必ずしも全体を制御する必要はなく、ダイカストマシン１００の一部を制御するものであれば良い。
制御装置３０は、上述の流量調整弁１４や開閉弁１５１～１５４等に制御指令を送り、動作させる。
制御装置３０には種々の鋳造条件を設定可能である。設定可能な一の鋳造条件（第１鋳造条件）において、射出・充填工程Ｓ１による充填の完了時に、第１アキュムレータ１１における第１圧力がＰ_ACC1、第２アキュムレータ１２における第２圧力がＰ_ACC2であるとすると、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立つ。

また、制御装置３０に設定可能な他の鋳造条件（第２鋳造条件）において、Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2が成り立つ。この第２鋳造条件は、典型例に相当する。第２鋳造条件を設定する場合は、充填完了に伴い、油圧源が第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２へと切り替えられる。

図１および図３を参照し、ダイカストマシン１００を用いたダイカスト成形の手順の一例を説明する。図３には、射出速度を破線で示し、メタル圧力を実線で示している。
まず、充填の完了時にＰ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立つように第１鋳造条件を設定した場合について説明する。充填の完了時にＰ_ACC1＞Ｐ_ACC2であることにより、以下で説明するように、充填完了時に第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２を連通させることで、第１アキュムレータ１１から流出した作動油の一部が第２アキュムレータ１２へと流入する。その結果、メタル圧力を抑え、メタル圧力に投影面積を乗じた押圧力の大きさを抑えることができるので、第１鋳造条件は、投影面積が大きい製品に適用可能である。

射出開始前の準備の一環として、第１アキュムレータ１１に第１初期チャージ圧Ｐ_１を蓄え、かつ、第２アキュムレータ１２に第２初期チャージ圧Ｐ_２を蓄える（蓄圧工程）。
次いで、開閉弁１５２，１５３を閉じたまま、開閉弁１５１，１５４を開くことで、第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃに得られる油圧により、射出・充填工程Ｓ１を開始する。射出・充填工程Ｓ１に亘り第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とは連通していない。

射出・充填工程Ｓ１の開始時から、溶湯がゲート２５に到達するまでの低速射出ステップＳ１１では、流量調整弁１４を所定の開度に絞ることで、第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃに供給される作動油の流量を射出速度ｖ_Ｌに対応する流量に制限する。

低速射出ステップＳ１１から高速射出ステップＳ１２への射出速度の切り替えに際し、射出速度を目標速度ｖ_Ｔに向けて急激に増加させるため、流量調整弁１４を低速域に対応した開度から一旦全開状態の開度に変更した後、目標速度ｖ_Ｔに対応する開度に調整する。
高速射出ステップＳ１２においてキャビティ２の全体に溶湯が行き渡るのとほぼ同時にキャビティ２の溶湯の圧力（メタル圧力）が急激に増加し、これに伴い増加した射出圧力が所定の切替圧力に到達すると、射出速度のフィードバック制御から射出圧力のフィードバック制御へと制御が切り替わり、押圧工程Ｓ２へと移行する。
図３に示す例では、充填の完了時には、メタル圧力が実線で示されているようにＰ_ｍまで増加する。

図４（ａ）は、キャビティ２の全体に亘る溶湯の充填が完了した状態を示している。
充填完了時には、第１アキュムレータ１１のチャージ圧が第１初期チャージ圧Ｐ_１に対してＰ_ACC1まで減少している。このとき第１アキュムレータ１１にはチャージ圧Ｐ_ACC1に対応するガスの体積Ｖ_ACC1が与えられている。
一方、開閉弁１５２が閉じられているため第１アキュムレータ１１と連通していない第２アキュムレータ１２のチャージ圧は、第２初期チャージ圧Ｐ_２と同じＰ_ACC2である。このとき第２アキュムレータ１２にはチャージ圧Ｐ_ACC2に対応するガスの体積Ｖ_ACC2が与えられている。
上述の鋳造条件に基づいて、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2である。

充填完了に伴う押圧工程Ｓ２への移行時には、開閉弁１５３を閉じたまま、開閉弁１５１，１５４に加えて開閉弁１５２も開くことで、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とを連通させる。
そうすると、図４（ｂ）に作動油の流れを矢印で示すように、第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃおよび第２アキュムレータ１２の双方へと作動油が流れる。
このとき、第１アキュムレータ１１から流出する作動油の体積をΔＶ_ACC1で示し、第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２へと流入する作動油の体積をΔＶ_ACC2で示す。また、第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃへと流入する作動油の体積をΔＶ_CYLで示し、第１アキュムレータ１１のチャージ圧Ｐ_ACC1と第２アキュムレータ１２のチャージ圧Ｐ_ACC2とのバランスした圧力をＰ_LOWで示す。Ｐ_LOWは、第１アキュムレータ１１と第２アキュムレータ１２とを連通させる前における第１アキュムレータ１１のチャージ圧Ｐ_ACC1に対して低い。

押圧工程Ｓ２では、Ｐ_LOWにバランスした第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２の双方から射出シリンダ１０Ｃに得られる油圧によりキャビティ２の溶湯が押圧される。

ここで、Ｐ_LOWは、下記の３つの方程式からなる連立方程式（２）により導くことができる。
Ｐ_ACC1・Ｖ_ACC1 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC1＋ΔＶ_ACC1）^ｎ
Ｐ_ACC2・Ｖ_ACC2 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC2－ΔＶ_ACC2）^ｎ
ΔＶ_ACC1＝ΔＶ_CYL＋ΔＶ_ACC2 ・・・（２）
〔充填の完了時に関して〕
Ｐ_ACC1：第１アキュムレータ１１のチャージ圧（第１圧力）
Ｐ_ACC2：第２アキュムレータ１２のチャージ圧（第２圧力）
Ｖ_ACC1：第１アキュムレータ１１のガスの体積
Ｖ_ACC2：第２アキュムレータ１２のガスの体積
〔作動油の流出および流入に関して〕
ΔＶ_ACC1：第１アキュムレータ１１から流出する作動油の体積
ΔＶ_ACC2：第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２へと流入する作動油の体積
ΔＶ_CYL：第１アキュムレータ１１から射出シリンダ１０Ｃへと流入する作動油の体積
Ｐ_LOW：Ｐ_ACC1とＰ_ACC2とがバランスした圧力（第３圧力）
ｎ：熱力学におけるポリトロープ指数

押圧工程Ｓ２では、流量調整弁１４を絞りつつ、Ｐ_LOWにバランスした第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２の双方から射出シリンダ１０Ｃに得られる油圧によりキャビティ２の溶湯にメタル圧力Ｐ_ｍ（図３）を付与する。Ｐ_ｍは、上述の式（１）より、Ｐ_LOW×Ａ_ｈ／Ａ_ｔに相当する。
メタル圧力を所定時間に亘りＰ_ｍに維持することで、キャビティ２の溶湯を押湯により緻密化させたならば、金型３，４を開いて製品を取り出し、プランジャ２２を後退させる。型開き後、次のサイクルの射出・充填工程Ｓ１の開始までの間、第１アキュムレータ１１および第２アキュムレータ１２への蓄圧を行うことができる。

さて、第２鋳造条件を設定した場合は、充填完了時にＰ_ACC1＜Ｐ_ACC2が成り立つように、第２アキュムレータ１２の初期チャージ圧Ｐ_２が、第１鋳造条件を設定した場合の初期チャージ圧Ｐ_２と比べて大きい。そして、充填完了に伴い、開閉弁１５１を閉じて第１アキュムレータ１１と射出シリンダ１０Ｃとの連通を遮断するとともに、開閉弁１５２を開き、第２アキュムレータ１２から射出シリンダ１０Ｃに油圧を得る。こうした弁の開閉により射出シリンダ１０Ｃに作動油を供給する油圧源を第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２へと切り替えることを除いて、第２鋳造条件を設定する場合の手順は、第１鋳造条件を設定する場合と同様である。

図３には、第２鋳造条件を設定する場合のメタル圧力Ｐ_ｍ１，Ｐ_ｍ２を示している。メタル圧力Ｐ_ｍ１は、充填完了時のＰ_ACC1に対応しており、メタル圧力Ｐ_ｍ２は、充填完了時のＰ_ACC2に対応している。Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2の大小関係と同様に、Ｐ_ｍ１＜Ｐ_ｍ２である。
第２鋳造条件を採用すると、油圧源の第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２への切り替えに伴い、メタル圧力が図３に二点鎖線で示すように大幅に増加する。
投影面積が大きな製品に第２鋳造条件を採用した場合を想定すると、例えば、充填完了時までは、メタル圧力Ｐ_ｍ１に投影面積を乗じた押圧力が型締め力を超えないが、その後の押圧工程Ｓ２において、メタル圧力Ｐ_ｍ２に投影面積を乗じた押圧力が型締め力を超える可能性がある。あるいは、充填完了時に既に、メタル圧力Ｐ_ｍ１に投影面積を乗じた押圧力が型締め力を超える可能性すらある。
それに対して、第１鋳造条件を設定し、充填完了に伴い第１アキュムレータ１１のチャージ圧と第２アキュムレータ１２のチャージ圧とをバランスさせることにより、投影面積が大きいとしても、型締め力を超えない程度の押圧力による押湯が可能となる。
つまり、図３に示すメタル圧力Ｐ_ｍから言えるように、充填完了時に押湯のため押圧力を増強させる必要は必ずしもない。

なお、充填完了時に第１アキュムレータ１１から第２アキュムレータ１２へと作動油を移送する代わりに、射出開始前に、第１アキュムレータ１１から図示しない排出用タンク等にガスを抜くことで、メタル圧力Ｐ_ｍ１を下げることもできる。しかし、その場合は、投影面積が大きいため流動長の長い製品に必要な射出時の加速度を得ることが難しい。

本実施形態によれば、典型的な第２鋳造条件を採用すると鋳バリ等が発生する程に投影面積が大きな製品をも、ダイカストマシン１００に規定の型締め力を増強させることなく、同一のダイカストマシン１００を使用して鋳バリ発生等の支障なく成形することができる。
また、本実施形態は、鋳バリが生じないまでも、金型３，４への過大な負荷を避けることができるので、金型３，４の寿命の観点からも好ましい。

（変形例）
上記実施形態（図１～図４）の第２アキュムレータ１２に代えて、充填完了時に第１アキュムレータ１１に貯留された作動油の一部を受け入れ可能な容器（１２）を用いることもできる。かかる容器（１２）は、充填完了に先立ち、所定の圧力が蓄えられていてもよいし、大気に開放されていてもよい。

こうした変形例によっても、充填完了時に開閉弁１５２を所定の開度に開くことで第１アキュムレータ１１と容器（１２）とを連通させ、第１アキュムレータ１１から容器（１２）へと作動油を受け入れることにより、第１アキュムレータ１１から容器（１２）へと作動油が流入した分、第１アキュムレータ１１のチャージ圧が減少する。その結果、押圧工程Ｓ２において少なくとも第１アキュムレータ１１により射出シリンダ１０Ｃに油圧を得つつ、メタル圧力を抑え、鋳バリ等を発生させることなく押湯をすることができる。
当該変形例において、容器（１２）は、充填完了時に第１アキュムレータ１１から圧油を移送するためのバッファとして機能する。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

２ キャビティ
３ 固定金型
４ 可動金型
５ 型締め装置
１０ 油圧システム
１０Ｃ 射出シリンダ
１１ 第１アキュムレータ
１１Ａ，１２Ａ ピストン
１２ 第２アキュムレータ（容器）
１３ 油圧ポンプ
１４ 流量調整弁
１４Ａ サーボモータ
１６ チェック弁
１７ 貯留タンク
１９ センサ
２０ 射出装置
２１ スリーブ
２１Ａ 注入口
２２ プランジャ
２２Ａ ロッド
２２Ｂ チップ
２３ 溶湯
２４ ランナ
２５ ゲート
３０ 制御装置
５１ 固定プラテン
１００ ダイカストマシン
１１０ ピストン
１１０Ａ ピストンヘッド
１１０Ｂ ピストンロッド
１１１ シリンダ本体
１５１～１５４ 開閉弁
２２１ カップリング
Ｃ１ 流入油室
Ｃ２ 排出油室
Ｐ_ACC1 充填完了時の第１アキュムレータのチャージ圧（第１圧力）
Ｐ_ACC2 充填完了時の第２アキュムレータのチャージ圧（第２圧力）
Ｐ_ｍ，Ｐ_ｍ１，Ｐ_ｍ２ メタル圧力
Ｓ１ 射出・充填工程（第１工程）
Ｓ１１ 低速射出ステップ
Ｓ１２ 高速射出ステップ
Ｓ２ 押圧工程（第２工程）
ｖ_Ｌ 射出速度
ｖ_Ｔ 目標速度

Claims (6)

1. 油圧により駆動される射出装置を用いるダイカスト成形方法であって、
   封入されたガスを圧縮させながら作動油の圧力を蓄積可能なアキュムレータと、前記アキュムレータから前記作動油を受け入れ可能な容器と、前記アキュムレータおよび前記容器のうち少なくとも前記アキュムレータから油圧を得る射出シリンダと、を使用し、
   前記アキュムレータと前記容器とが連通していない状態で、前記アキュムレータからの油圧により前記射出装置を駆動してキャビティに溶湯を充填する第１工程と、
   前記アキュムレータと前記容器とを連通させると、前記アキュムレータから前記射出シリンダおよび前記容器の双方へと前記作動油が流れる第２工程と、を備え、
   前記第１工程による充填の完了時において、前記アキュムレータにおける第１圧力に対して前記容器における第２圧力が低い、ダイカスト成形方法。
2. 前記アキュムレータは、第１のアキュムレータであり、
   前記容器は、第２のアキュムレータであり、
   前記第１工程に先立ち、前記第１のアキュムレータおよび前記第２のアキュムレータにそれぞれ圧力を蓄える、
   請求項１に記載のダイカスト成形方法。
3. 前記第２工程では、
   前記第１圧力と前記第２圧力との間の第３圧力にバランスした前記第１のアキュムレータおよび前記第２のアキュムレータの双方から前記射出シリンダに得られる油圧により前記キャビティの溶湯が押圧される、
   請求項２に記載のダイカスト成形方法。
4. 前記充填の完了時において、
   前記第１圧力がＰ_ACC1、前記第２圧力がＰ_ACC2、前記第１のアキュムレータのガスの体積がＶ_ACC1、前記第２のアキュムレータのガスの体積がＶ_ACC2であり、
   前記第１のアキュムレータと前記第２のアキュムレータとの連通に伴い、
   前記第１のアキュムレータから流出する前記作動油の体積がΔＶ_ACC1、前記第１のアキュムレータから前記第２のアキュムレータへと流入する前記作動油の体積がΔＶ_ACC2、前記第１のアキュムレータから前記射出シリンダへと流入する前記作動油の体積がΔＶ_CYL、前記第１圧力と前記第２圧力とがバランスした第３圧力がＰ_LOWであり、
   熱力学におけるポリトロープ指数がｎであるとすると、
   下記の連立方程式により前記第３圧力であるＰ_LOWが導かれる、
   Ｐ_ACC1・Ｖ_ACC1 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC1＋ΔＶ_ACC1）^ｎ
   Ｐ_ACC2・Ｖ_ACC2 ^ｎ＝Ｐ_LOW・（Ｖ_ACC2－ΔＶ_ACC2）^ｎ
   ΔＶ_ACC1＝ΔＶ_CYL＋ΔＶ_ACC2
   請求項３に記載のダイカスト成形方法。
5. ダイカストマシンを所定の鋳造条件に基づいて制御する制御装置であって、
   前記ダイカストマシンに備わる射出装置を駆動する油圧システムは、
   封入されたガスを圧縮させながら作動油の圧力を蓄積可能なアキュムレータと、
   前記アキュムレータから前記作動油を受け入れ可能な容器と、
   前記アキュムレータおよび前記容器のうち少なくとも前記アキュムレータから油圧を得る射出シリンダと、を含み、
   設定可能な一の前記鋳造条件において、
   前記アキュムレータと前記容器とが連通していない状態で、前記アキュムレータからの油圧により前記射出装置を駆動することによるキャビティへの溶湯の充填の完了時に、前記アキュムレータにおける第１圧力がＰ_ACC1、前記容器における第２圧力がＰ_ACC2であるとすると、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立つ、制御装置。
6. 設定可能な一の前記鋳造条件において、Ｐ_ACC1＞Ｐ_ACC2が成り立ち、
   設定可能な他の鋳造条件において、Ｐ_ACC1＜Ｐ_ACC2が成り立つ、
   請求項５に記載の制御装置。