WO2013005598A1

WO2013005598A1 - 射出装置

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Publication number: WO2013005598A1
Application number: PCT/JP2012/066157
Authority: WO
Inventors: 和幸山口
Original assignee: 株式会社豊田自動織機
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN103619511B; BR112013033382A2; EP2730351A4; CN103619511A; US9181016B2; JP2013013932A; EP2730351A1; EP2730351B1; US20140131391A1; JP5760769B2

Abstract

射出シリンダの作動により成形材料を型内に射出し、型内を成形材料で充填する射出装置は、作動用シリンダと、収容室と、該収容室の容積を変更可能な容積変更部を備える。作動用シリンダは、作用室及び該作用室内に収容されたピストンを有し、作用室内の非圧縮性流体をピストンで押出すことにより非圧縮性流体を射出シリンダに供給する。収容室は、作用室に接続され、ピストンの押出しにより作用室から流出する非圧縮性流体の少なくとも一部を収容する。容積変更部は、遅くとも作動用シリンダの加速開始と同時に収容室の容積を拡大するとともに、作動用シリンダのピストンの動作速度が所望速度に到達したタイミングで容積の拡大を停止させる。

Description

射出装置

　本発明は、成形材料を型内に射出し、型内を成形材料で充填する射出装置に関する。

　型内に成形材料を射出し、型内を成形材料で充填することによって所望の製品を成形する装置として射出装置が知られている。例えば、特許文献１参照。この種の射出装置は、一般的に、低速工程、高速工程及び増圧工程の３工程で作動するとともに、各工程において射出シリンダのピストンを所望の速度で作動し、かつ所望の圧力を型内の成形材料に付与するように作動する。

特開２０１０－１１５６８３号公報

　射出装置では、成形サイクルを短縮し、型内で成形材料の凝固が完了する前に成形材料を射出し、型内を成形材料で充填させることが必要である。このため、射出装置では、成形材料を射出するための射出シリンダの動作を高加速化することが望まれている。

　本発明の目的は、射出シリンダの動作を高加速化し得る射出装置を提供することにある。

　上記問題点を解決するために、本発明の一態様は、射出シリンダの作動により成形材料を型内に射出し、型内を成形材料で充填する射出装置を提供する。射出装置は、作用室及び該作用室内に収容されたピストンを有し、作用室内の非圧縮性流体をピストンで押出すことにより非圧縮性流体を射出シリンダに供給する作動用シリンダと、作用室に接続され、ピストンの押出しにより作用室から流出する非圧縮性流体の少なくとも一部を収容する収容室と、収容室の容積を変更可能な容積変更部であって、遅くとも作動用シリンダの加速開始と同時に収容室の容積を拡大するとともに、作動用シリンダのピストンの動作速度が所望速度に到達したタイミングで容積の拡大を停止させる容積変更部とを備えた射出装置を提供する。

本発明の第１の実施形態に係る射出装置を示す模式図。（ａ）は、図１の射出装置の射出シリンダの作動パターンを示す模式図、（ｂ）は、該射出装置の射出シリンダの速度パターンを示す模式図。（ａ）及び（ｂ）は、図１の射出装置の作動状態を示す模式図。本発明の第２の実施形態に係る射出装置を示す模式図。図４の射出装置の射出シリンダの速度パターンを示す模式図。本発明の第３の実施形態に係る射出装置を示す模式図。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る射出装置の作動状態を示す模式図。本発明の第５の実施形態に係る射出装置を示す模式図。（ａ）～（ｃ）は、本発明の第６の実施形態に係る射出装置の作動状態を示す模式図。

　（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態に係る射出装置を図１～図３にしたがって説明する。

　図１に示す射出装置としてのダイカストマシン１０は、型を構成する固定金型１１と可動金型１２とによって形成されるキャビティ１３内に、溶融した成形材料としての金属材料（例えば、アルミニウム）を射出し、キャビティ１３内を金属材料で充填する装置である。型内に射出された成形材料は、凝固後に取り出されることにより、所望の成形品となる。なお、固定金型１１と可動金型１２とは、図示しない型締装置により、型の開閉及び型締めがなされる。

　金属材料は、キャビティ１３に連通する射出スリーブ１４内に供給される。射出スリーブ１４内には、射出スリーブ１４内に供給された金属材料をキャビティ１３に押し出す射出プランジャ１５が収容されている。ダイカストマシン１０は、射出プランジャ１５を駆動する射出シリンダ１６を備えている。射出プランジャ１５は、射出シリンダ１６のピストンロッド１６ａに連結されている。射出シリンダ１６のロッド側室１６ｒには、ロッド側室１６ｒに非圧縮性流体としての作動油を供給するとともに、ロッド側室１６ｒの作動油を排出する給排機構Ｋ１が接続されている。給排機構Ｋ１は、油タンク１７と、油タンク１７内の作動油を汲み上げるポンプ１８と、作動油が流れる流路を切り換える切換える電磁切換弁１９とを含む。電磁切換弁１９は、汲み上げた作動油をロッド側室１６ｒへ供給可能とする経路とロッド側室１６ｒ内の作動油を油タンク１７に排出可能と経路との間で流路を切換える。射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈには、ヘッド側室１６ｈに作動油を供給するとともに、ヘッド側室１６ｈの作動油を排出する給排機構Ｋ２が接続されている。

　以下、本実施形態の給排機構Ｋ２を具体的に説明する。

　射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈには、作動油の供給経路及び排出経路となる主管路２０が接続されている。主管路２０には、作動油の供給経路及び排出経路となる複数の副管路２１，２２が分岐形成されている。副管路２１には、射出シリンダ１６に作動油を供給する作動用シリンダ２３が接続されている。副管路２１には、作動用シリンダ２３の作用室としてのヘッド側室２３ｈが接続されている。作動用シリンダ２３のピストンロッド２３ａは、ナットＮに連結されている。ナットＮは、電動機としてのサーボモータＭ１によって回転されるボールネジＢに螺合されている。

　副管路２２には、前記作動用シリンダ２３とは別のシリンダとして収容シリンダ２４が接続されている。副管路２２には、収容シリンダ２４の収容室としてのヘッド側室２４ｈが接続されている。収容シリンダ２４のピストンロッド２４ａは、ナットＮに連結されている。ナットＮは、駆動部としてのサーボモータＭ２によって回転されるボールネジＢに螺合されている。

　本実施形態のダイカストマシン１０において射出シリンダ１６は、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈ内の作動油が、射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに供給されることによって作動する。このため、射出シリンダ１６は、作動用シリンダ２３からの作動油を流入可能な容積サイズに設定されている。また、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈと収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈとは、副管路２１，２２により接続されている。

　また、作動用シリンダ２３、及び収容シリンダ２４は、各サーボモータＭ１，Ｍ２のサーボ制御によって、それぞれのピストン２３ｐ，２４ｐの作動が制御される。

　次に、射出シリンダ１６の射出時における作動パターン（射出パターン）を、図２（ａ）にしたがって説明する。

　射出シリンダ１６は、低速工程、高速工程、及び増圧工程の３工程で作動する。低速工程は、射出の初期段階の工程であって、射出スリーブ１４内に供給された金属材料をキャビティ１３に押出す際に、射出シリンダ１６のピストン１６ｐを低速で作動させる工程である。高速工程は、低速工程の次に行われる工程であって、射出シリンダ１６のピストン１６ｐを低速工程時よりも高速で作動させる工程である。この高速工程では、速やかに所望の速度に加速することが要求される。増圧工程は、高速工程の次に行われる射出の最終段階の工程であって、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの前進方向の力によりキャビティ１３内の金属材料に付与する圧力を増す工程である。

　そして、本実施形態のダイカストマシン１０では、作動用シリンダ２３、及び収容シリンダ２４により、高速工程における射出シリンダ１６の動作の加速性を向上させるようになっている。

　以下、本実施形態のダイカストマシン１０の作用（作動態様）について、図１～図３を用いて具体的に説明する。

　まず、低速工程においては、図１に示す状態から、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐが低速工程での射出シリンダ１６の射出速度Ｖ１で前進（図１の左方向への動作）するようにサーボモータＭ１の速度が制御される。一方、収容シリンダ２４の作動は、後述するタイミングＴ１までは停止されている。

　低速工程終期近くのタイミングＴ１になると、収容シリンダ２４を駆動するサーボモータＭ２がピストン２４ｐを後進（図１の右方向への動作）させるとともに、作動用シリンダ２３を駆動するサーボモータＭ１を増速する。サーボモータＭ１，Ｍ２の回転速度は、タイミングＴ１から後述のタイミングＴ２までは射出シリンダ１６の射出速度Ｖ１が保たれるように設定される。ピストン２４ｐを後進させることで、ヘッド側室２４ｈの容積が拡大される。ヘッド側室２４ｈは、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈから流出する作動油が収容される収容室として機能する。

　高速工程を開始するタイミングＴ２において、収容シリンダ２４の後退速度が減速されるとともに、作動用シリンダ２３を駆動するサーボモータＭ１の速度が高速工程での射出シリンダ１６の射出速度Ｖ２に対応する速度に加速される。

　上記制御により、図３（ａ）に示すように、サーボモータＭ１の回転によってボールネジＢに螺合されたナットＮが前進することで、ナットＮ及びピストンロッド２３ａを介して駆動力が作動用シリンダ２３のピストン２３ｐに付与され、ピストン２３ｐが前進する。一方、図３（ａ）に示すように、サーボモータＭ２の回転によってボールネジＢに螺合されたナットＮが後進することで、ナットＮ及びピストンロッド２４ａを介して駆動力が収容シリンダ２４のピストン２４ｐに付与され、該ピストン２４ｐが後進する。

　このように作動用シリンダ２３、及び収容シリンダ２４が制御されると、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐによって押出された作動油は、順に副管路２１及び副管路２２を通じて収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈに流入する。すなわち、収容シリンダ２４では、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの前進によるヘッド側室２３ｈの容積減少に伴って、ピストン２４ｐの後進によってヘッド側室２４ｈの容積が拡大している（図３（ａ）参照）。その結果、作動用シリンダ２３から押出された作動油の一部は、収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈに流入する。

　その後、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの速度が射出シリンダ１６の射出速度Ｖ２に対応する所望速度に到達するとき（タイミングＴ３）、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動を停止させるようにサーボモータＭ２が制御される。作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの制御は現状を維持する。

　収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動が停止すると、図３（ｂ）に示すように、収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈの容積拡大も停止する。このため、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈから押出された作動油は、全て主管路２０を通じて射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに流入する。これにより、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの動作速度は、射出速度Ｖ２に維持される。本実施形態では、収容シリンダ２４のピストン２４ｐ及びサーボモータＭ２により、容積変更部が構成される。

　図２（ｂ）は、上記制御による速度パターンを示す。図中のＬ１は、上記制御が行われなかった場合の射出シリンダ１６の速度パターンである。即ち、Ｌ１は、作動用シリンダ２３のみで射出シリンダ１６を作動させた場合の射出シリンダ１６の速度パターンである。図中のＬ２は、上記制御が行われた場合の射出シリンダ１６の速度パターンである。図中のＬ３は、上記制御が行われた場合の収容シリンダ２４の速度パターンである。なお、射出成形の終了後、射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈ及び収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈの作動油は、図示しない戻し油用の回路により、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈに戻される。

　図２（ｂ）に示すように、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動開始時（図中のタイミングＴ１）、前述したように、作動用シリンダ２３から押出された作動油の一部が収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈ（収容室）に流入される。このとき、射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに流入する作動油の量と収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈに流入する作動油の量とは、射出シリンダ１６のピストン１６ｐが射出速度Ｖ１を保つように設定されている。そして、収容シリンダ２４のピストン２４ｐが減速を開始するとともに作動用シリンダ２３の加速が開始される（図中のタイミングＴ２）。収容シリンダ２４のピストン２４ｐの減速中もヘッド側室２４ｈの拡大は継続しているので、作動用シリンダ２３の加速、すなわち射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速が速やかに行われる。その後、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの速度が所望速度（図中の符号「Ｖ２」）に到達するとき、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動が停止されると同時に、射出シリンダ１６のピストン１６ｐは射出速度Ｖ２に到達する（図中のタイミングＴ３）。

　図２（ｂ）の速度パターンに示すように、本実施形態の制御によれば、射出シリンダ１６のピストン１６ｐが加速を開始してから射出速度Ｖ２に到達するまでの時間（タイミングＴ２～タイミングＴ３）は、作動用シリンダ２３を単独で制御した場合に射出シリンダ１６のピストン１６ｐが加速を開始してから射出速度Ｖ２に到達するまでの時間（タイミングＴ１～タイミングＴ３）に比して短くなる。すなわち、本実施形態の制御によれば、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性が向上したことになる。

　本実施形態の制御は、ピストン２３ｐの加速中に収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈに作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈから流出する作動油の一部が収容される。そして、作動用シリンダ２３を駆動するサーボモータＭ１のモータトルクがもっぱらピストン２３ｐとボールネジＢ、及びサーボモータＭ１自身の加速に用いられるようにすることで、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性を向上させることができるという考えに基づいている。モータトルクは、ピストン２３ｐとボールネジＢ、及びサーボモータＭ１自身の加速に必要なトルク分と、背圧に抗するためのトルク分とに分けられる。そこで、本実施形態の制御では、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐを加速させる際に背圧の上昇を抑制するため、作動用シリンダ２３から流れ出る作動油が収容シリンダ２４によって引き抜かれている。その結果、モータトルクは、もっぱら作動用シリンダ２３を加速させるために用いられるため、ピストン２３ｐひいてはピストン１６ｐの加速性を向上させることができる。なお、射出シリンダ１６のピストン１６ｐは、作動用シリンダ２３から供給される作動油によって作動するので、作動用シリンダ２３の加速性を向上させることは射出シリンダ１６の加速性を向上させることになる。

　したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。

　（１）作動用シリンダ２３の動作速度が射出速度Ｖ１に対応する速度から射出速度Ｖ２に対応する速度に加速されるとき、作動用シリンダ２３から流出する作動油の一部が収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈへ供給される。したがって、加速の際の作動用シリンダ２３のピストン２３ｐにかかる背圧の上昇に対抗するモータトルクが不要となり、射出シリンダ１６の動作を高加速化できる。すなわち、サーボモータＭ１の性能を最大限発揮することができる。

　（２）また、射出シリンダ１６の動作を高加速化するにあたって、高性能なサーボモータを採用することなく、従前と同じサーボモータを使用して射出シリンダ１６の動作を高加速化し得るので、ダイカストマシン１０のコスト増の抑制に貢献できる。

　（３）高速工程における射出シリンダ１６の動作を高加速化することにより、成形サイクルの短縮化を図ることができる。成形サイクルの短縮により、製品品質の向上も期待できる。

　（第２の実施形態）
　以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図４及び図５にしたがって説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成についてその重複する説明を省略又は簡略する。

　図４は、第２の実施形態を説明するために必要な構成のみを図示しており、図示していない構成については第１の実施形態と同一である。

　第２の実施形態では、収容シリンダ２４のロッド側室２４ｒに、そのロッド側室２４ｒから作動油を排出する管路２５が設けられ、その管路２５に電磁切換弁３０が介在されている。電磁切換弁３０は、作動油の排出を可能とする開位置と作動油の排出を不能とする閉位置との２位置を選択的に取り得る。

　低速工程終期近くのタイミングＴ２において、電磁切換弁３０は、作動油の排出を可能とする開位置から作動油の排出を不能とする閉位置へ切り換えられる。これにより、収容シリンダ２４は、ロッド側室２４ｒからの作動油の排出ができなくなり、停止する。つまり、収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈの容積拡大が停止する。本実施形態では、電磁切換弁３０が、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動を収容シリンダ２４の駆動部としてのサーボモータＭ２の制御とは別に強制的に停止させる強制停止部として機能する。

　この構成によれば、図５に示すように、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの減速を開始してから停止するまでの時間（図中のタイミングＴ２～タイミングＴ３）が短縮される。その結果、図５の速度パターンに示すように、本実施形態の制御によれば、射出シリンダ１６のピストン１６ｐが加速を開始してから射出速度Ｖ２に到達するまでの時間（タイミングＴ２～タイミングＴ３）は、第１の実施形態のピストン１６ｐが加速を開始してから射出速度Ｖ２に到達する時間（図２（ｂ）のタイミングＴ２～タイミングＴ３）に比して、さらに短くなる。すなわち、本実施形態の制御によれば、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性がさらに向上することになる。

　したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）～（３）に加えて、以下に示す効果を得ることができる。

　（４）収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動、すなわちヘッド側室２４ｈの容積拡大が、収容シリンダ２４の駆動部としてのサーボモータＭ２の制御とは別に電磁切換弁３０によって強制的に停止されることから、ピストン２４ｐが減速を開始してから停止するまでの時間が短くなる。したがって、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性をさらに向上させることができる。

　（５）収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動が、機械的な構成を使って強制的に停止されるので、サーボモータＭ２の精度及び性能に依らず、ピストン２４ｐの作動を所望のタイミングで確実に停止させることができる。

　（第３の実施形態）
　以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図６にしたがって説明する。

　図６は、第３の実施形態を説明するために必要な構成のみを図示しており、図示していない構成については第１の実施形態と同一構成である。

　第３の実施形態では、収容シリンダ２４のピストンロッド２４ａに連結されたナットＮに、ストッパ３２に当接可能な当接部材３１が固定されている。また、ストッパ３２は、ダイカストマシン１０の基台上に固定されている。ストッパ３２は、低速工程終期近くのタイミングＴ２で当接部材３１が当接する位置に配置されている。これにより、収容シリンダ２４は、当接部材３１がストッパ３２に当接したのち、後進が出来なくなる。そして、収容シリンダ２４のピストン２４ｐは、停止する。つまり、収容シリンダ２４のヘッド側室２４ｈの容積拡大が停止する。本実施形態では、当接部材３１とストッパ３２により、収容シリンダ２４のピストン２４ｐの作動を収容シリンダ２４の駆動部としてのサーボモータＭ２の制御とは別に強制的に停止させる強制停止部が構成される。本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）～（３）及び第２の実施形態の効果（４）及び（５）と同様の効果を得ることができる。

　（第４の実施形態）
　以下、本発明を具体化した第４の実施形態を図７にしたがって説明する。

　図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第４の実施形態を説明するために必要な構成のみを図示しており、図示していない構成については第１の実施形態と同一構成である。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態の収容シリンダ２４が省略されている。

　射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに接続される主管路２０には、作動用シリンダ２３が接続されている。射出シリンダ１６と作動用シリンダ２３との間の主管路２０には、開閉弁３３が介在されている。開閉弁３３は、作動用シリンダ２３からの作動油を射出シリンダに供給可能とする開位置と作動油の供給を不能とする閉位置との２位置を選択的に取り得る。射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈと開閉弁３３との間の主管路２０には、射出シリンダ１６に作動油を供給する作動用シリンダ２６が接続されている。主管路２０には、作動用シリンダ２６のヘッド側室２６ｈが接続されている。そして、作動用シリンダ２６のピストンロッド２６ａは、ナットＮに連結されている。ナットＮは、サーボモータＭ２によって回転されるボールネジＢに螺合されている。作動用シリンダ２６のピストン２６ｐは、ボールネジＢ及びナットＮを介してサーボモータＭ２により駆動される。

　また、作動用シリンダ２３と開閉弁３３との間の主管路２０には副管路３４が分岐しており、その副管路３４にはシリンダ３５が接続されている。副管路３４には、シリンダ３５のヘッド側室３５ｈが接続されている。シリンダ３５のピストンロッド３５ａは、開閉弁３３に連結されている。開閉弁３３の位置は、シリンダ３５のピストン３５ｐの作動力を利用して切換えられる。本実施形態では、開閉弁３３とシリンダ３５とにより、作動用シリンダ２３から押出される作動油の流路を切換える流路切換部が構成されている。そして、本実施形態では、シリンダ３５のヘッド側室３５ｈが収容室として機能する。

　本実施形態の構成によれば、まず、作動用シリンダ２６により、低速工程の射出シリンダ１６を射出速度Ｖ１で作動させるだけの作動油が射出シリンダ１６に供給される。作動用シリンダ２３は、開閉弁３３が、図７（ａ）に示す状態、すなわち作動油の供給を不能とする閉位置とされている状態である。図７（ａ）の状態から高速工程に移行する場合、作動用シリンダ２３の作動に伴ってヘッド側室２３ｈから押出された作動油は、順に主管路２０及び副管路３４を通じてシリンダ３５のヘッド側室３５ｈに供給される。

　シリンダ３５のピストン３５ｐは、ヘッド側室３５ｈに作動油が供給されることにより、後進（図７の左方向への動作）する。なお、ピストン３５ｐの後進は、ヘッド側室３５ｈの容積を拡大させる方向の動作であるとともに、開閉弁３３の位置を切換えるための操作力を付与する方向の動作でもある。シリンダ３５では、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの前進によるヘッド側室２３ｈの容積減少分、ピストン３５ｐの後進によってヘッド側室３５ｈの容積が拡大する。

　本実施形態では、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐの速度が所望速度に到達するときに開閉弁３３の位置が閉位置から開位置に切換わるように、ピストン２３ｐの移動量（押出す作動油の量）や、シリンダ３５のピストン３５ｐの移動量が調整されている。このため、シリンダ３５は、ヘッド側室３５ｈに流入した作動油の量に応じたピストン３５ｐの移動量が所定量に到達すると、開閉弁３３に対して該開閉弁３３の位置を切換えるための操作力を付与する。そして、この操作力によって開閉弁３３は、図７（ｂ）に示すように、閉位置から開位置に切換えられる。

　その後、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈから押出された作動油は、作動用シリンダ２６から押し出される作動油と合流して主管路２０を通じて射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに流入する。これにより、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの速度は、所望の射出速度Ｖ２となる。なお、開閉弁３３が切換わると、シリンダ３５のピストン３５ｐはストロークエンドに当たり、それ以上は移動しないため、ヘッド側室３５ｈの容積拡大も停止する。そして、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈから押出された作動油は、シリンダ３５のヘッド側室３５ｈに流入しなくなる。なお、射出成形の終了後、射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈやシリンダ３５のヘッド側室３５ｈの作動油は、図示しない戻し油用の回路により、作動用シリンダ２３のヘッド側室２３ｈに戻される。

　本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の原理により、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性は向上する。なお、シリンダ３５に作動油を供給してピストン３５ｐを作動させることから、作動用シリンダ２３には、シリンダ３５からの背圧抵抗が加わる。しかし、この背圧抵抗は、作動用シリンダ２３のみで射出シリンダ１６を作動させる場合に加わる背圧抵抗に比して十分に小さい。したがって、作動用シリンダ２３を駆動するサーボモータＭのモータトルクの大部分は、ピストン２３ｐの加速に用いることが可能である。

　（６）作動用シリンダ２３から押出された作動油が流入するシリンダ３５を用いて開閉弁３３の位置が切換えられる。すなわち、作動用シリンダ２３のピストン２３ｐを加速させる際に背圧がかからないようにするために必要な構成（シリンダ３５）が、さらに開閉弁３３の位置を切換える操作力を付与する構成も兼用している。したがって、ダイカストマシン１０の構成を簡素化することができる。

　（７）また、シリンダ３５のピストン３５ｐの作動力は、作動用シリンダ２３から押出された作動油の圧力であるため、サーボモータＭ１によって射出シリンダ１６の加速性を向上させることができる。したがって、ダイカストマシン１０の構成を簡素化できるとともに、コスト増を抑制できる。

　（８）開閉弁３３とシリンダ３５とによって射出シリンダ１６の動作を高加速化し得るので、射出シリンダ１６の動作を高加速化するに際して高性能なサーボモータを採用することなく、従前と同じサーボモータを用いて射出シリンダ１６の動作を高加速化することができる。

　（第５の実施形態）
　以下、本発明を具体化した第５の実施形態を図８にしたがって説明する。

　図８は、第５の実施形態を説明するために必要な構成のみを図示しており、図示していない構成については第１の実施形態と同一である。なお、第５の実施形態では、作動用シリンダ２３に収容シリンダ２４が一体化された作動用シリンダ４０が設けられている。そして、第５の実施形態において作動用シリンダ４０に接続された主管路２０は、射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに接続されており、作動用シリンダ４０は射出シリンダ１６に作動油を供給する。

　本実施形態の作動用シリンダ４０は、単一のシリンダチューブ４１内に第１ピストン４２と第２ピストン４３とが収容されている。第１ピストン４２のピストンロッド４２ａと第２ピストン４３のピストンロッド４３ａとは、シリンダチューブ４１の互いに反対側の端面からそれぞれ突出している。そして、シリンダチューブ４１内には、第１ピストン４２と第２ピストン４３との間に、射出シリンダ１６に作動油を供給する作用室としてのヘッド側室４０ｈが形成される。また、シリンダチューブ４１内には、第１ピストン４２の図８の右側にロッド側室４０ｒ１が形成されるとともに、第２ピストン４３の図８の左側にロッド側室４０ｒ２が形成される。なお、後述のように、ヘッド側室４０ｈは第１ピストン４２の前進（図８の左方向への動作）により容積が減少するが、第２ピストン４３の後進（図８の左方向への動作）により容積が増加する。この第２ピストン４３の後進により生じるヘッド側室４０ｈの容積増加部分が本実施形態において収容室として作用する。

　第１ピストン４２のピストンロッド４２ａは、ナットＮに連結されている。ナットＮは、駆動部としてのサーボモータＭ１によって回転されるボールネジＢに螺合されている。また、第２ピストン４３のピストンロッド４３ａは、ナットＮに連結されている。ナットＮは、駆動部としてのサーボモータＭ２によって回転されるボールネジＢに螺合されている。そして、作動用シリンダ４０は、各サーボモータＭ１，Ｍ２のサーボ制御によって、第１ピストン４２及び第２ピストン４３の作動が制御される。

　本実施形態の構成によれば、射出シリンダ１６の加速時において、第１ピストン４２について前進させるようにサーボモータＭ１を制御する一方で、第２ピストン４３について後進させるようにサーボモータＭ２を制御する。

　その後、第１ピストン４２及び第２ピストン４３の速度が射出シリンダ１６の射出速度Ｖ２に対応する所望速度に到達したとき、第２ピストン４３の作動を停止させるようにサーボモータＭ２を制御する。なお、第１ピストン４２の制御は現状を維持する。そして、第２ピストン４３の作動が停止すると、高速に達した第１ピストン４２によってヘッド側室４０ｈ内の作動油が主管路２０に押出される。その結果、ヘッド側室４０ｈから押出された作動油は、全て主管路２０を通じて射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに流入する。これにより、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの速度は、射出速度Ｖ２となる。

　本実施形態の構成では、第１ピストン４２が、第１の実施形態で説明した作動用シリンダ２３のピストン２３ｐと同等の機能を果たす一方で、第２ピストン４３が、第１の実施形態で説明した収容シリンダ２４のピストン２４ｐと同等の機能を果たす。このため、本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様の原理により、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの加速性は向上する。

　（９）単一のシリンダチューブ４１に収容した第１ピストン４２と第２ピストン４３との作動によって射出シリンダ１６への作動油の供給が制御されている。これによれば、第１ピストン４２と第２ピストン４３とを別々のシリンダチューブに収容し、射出シリンダ１６のピストン１６ｐを作動させるための回路を構成する場合に比して、ダイカストマシン１０の構成が簡素化できる。

　（第６の実施形態）
　以下、本発明を具体化した第６の実施形態を図９にしたがって説明する。

　第６の実施形態は、第５の実施形態で説明した作動用シリンダ４０を、単一のサーボモータＭを用いて同様の制御を行う構成である。

　本実施形態において作動用シリンダ４０は、第１ピストン４２のピストンロッド４２ａに、ナットＮが連結されている。ナットＮは、駆動部としてのサーボモータＭによって回転されるボールネジＢに螺合されている。そして、作動用シリンダ４０は、第１ピストン４２と第２ピストン４３とを切り離し可能に連結する連結機構４５を備えている。なお、図示していないが、第４の実施形態と同様に低速工程用の作動用シリンダ２６が射出シリンダ１６と作動用シリンダ４０との間の主管路２０に接続されており、低速工程時は作動用シリンダ２６のみから射出シリンダ１６へ作動油が供給される。

　連結機構４５は、ピストンロッド４２ａに固定されるとともに、第１連結具４６を先端に取着された第１アーム部材４７と、ピストンロッド４３ａに固定されるとともに第２連結具４８を先端に取着された第２アーム部材４９とを備えている。第１連結具４６と第２連結具４８とは、円柱状の軸を断面視半円形状に削り出した回転軸であり、第１アーム部材４７及び第２アーム部材４９の先端にそれぞれ回転可能に取着されている。第１連結具４６と第２連結具４８との削り出し面を合わせると、１本の回転軸となる。そして、第１連結具４６には、ピニオン５０が取着されている。

　また、ダイカストマシン１０の基台には、第２アーム部材４９が当接するストッパ５１が固定されている。ストッパ５１は、第１ピストン４２の速度が所望速度に到達したときに第２アーム部材４９と当接する位置に配置されている。これにより、第２ピストン４３は、第１ピストン４２が所望速度に到達したときに第２アーム部材４９がストッパ５１に当接することで、後進が出来なくなる。その結果、第２ピストン４３は、停止する。

　また、ダイカストマシン１０の基台には、ピニオン５０が噛合するラック５２が固定されている。第１連結具４６と第２連結具４８とは、図９（ａ）に示すように、第１ピストン４２及び第２ピストン４３の動作方向に対して垂直をなす位相で面接触していると、第１アーム部材４７の推力を第２ピストン４３に伝達可能な状態となり、第１ピストン４２と第２ピストン４３とを相互に連結する。また、第１連結具４６と第２連結具４８とは、第１及び第２ピストン４２，４３の動作方向に対して垂直をなす位相で面接触している状態でピニオン５０がラック５２に噛合すると、第１ピストン４２及び第２ピストン４３の動作方向に沿う回転力が付与される。そして、回転力が付与された第１連結具４６と第２連結具４８とは、図９（ｃ）に示すように、第１及び第２ピストン４２，４３の動作方向に対して垂直をなす位相で面接触している状態から９０度回転することによって第１ピストン４２及び第２ピストン４３の動作方向に対して水平方向に沿う位相になると、第１アーム部材４７の推力を第２ピストン４３に伝達不能な状態となり、第１ピストン４２と第２ピストン４３との連結が解除される。このため、ラック５２は、第１ピストン４２の速度が所望速度に到達したとき、第１ピストン４２と第２ピストン４３との連結を解除させる位置に配置されている。

　本実施形態の構成によれば、第１ピストン４２を前進させるようにサーボモータＭが制御される。また、高速工程の開始時、第１連結具４６と第２連結具４８とは、図９（ａ）に示すように、第１及び第２ピストン４２，４３の動作方向に対して垂直をなす位相で面接触することによって第１ピストン４２と第２ピストン４３とを連結している。このため、第１ピストン４２が前進すると、第１ピストン４２と連結されている第２ピストン４３に対して連結機構４５を介して推力が伝達される。したがって、第１ピストン４２と第２ピストン４３とは、ヘッド側室４０ｈの容積を維持した状態で、第１ピストン４２が前進する一方で、第２ピストン４３が後進する。

　また、この状態では、ヘッド側室４０ｈ内の作動油が主管路２０に押出されないことから、射出シリンダ１６のピストン１６ｐには駆動力が付与されず、作動しない。また、第１ピストン４２の前進と第２ピストン４３の後進とにより、ヘッド側室４０ｈの容積は変化しないが、ロッド側室４０ｒ１の容積は拡大する一方で、ロッド側室４０ｒ２の容積は減少する。

　その後、第１ピストン４２の速度が射出シリンダ１６の射出速度Ｖ２に対応する所望速度に近付くと、図９（ｂ）に示すように、第１連結具４６のピニオン５０がラック５２に噛合する。そして、第１ピストン４２と第２ピストン４３との動作に合わせて、ラック５２に噛合したピニオン５０が回転することによって、第１連結具４６及び第２連結具４８も回転する。

　その後、第１ピストン４２の速度が射出シリンダ１６の射出速度Ｖ２に対応する所望速度に到達すると、図９（ｃ）に示すように、第１連結具４６と第２連結具４８との連結が解除されるとともに、第１ピストン４２と第２ピストン４３との連結も解除される。また、第２ピストン４３は、第１ピストン４２の速度が所望速度に到達するときに第２アーム部材４９がストッパ５１に当接することにより、後進が出来なくなる。そして、第２ピストン４３は、停止する。本実施形態では、第２アーム部材４９とストッパ５１とにより、第２ピストン４３の作動を強制的に停止させる強制停止部が構成される。

　一方、第１ピストン４２の制御は現状を維持する。このため、第２ピストン４３の作動が停止するとともに第２ピストン４３との連結が解除されている状態では、第１ピストン４２によってヘッド側室４０ｈ内の作動油が主管路２０に押出される。その結果、ヘッド側室４０ｈから押出された作動油は、全て主管路２０を通じて射出シリンダ１６のヘッド側室１６ｈに流入する。これにより、射出シリンダ１６のピストン１６ｐの速度は、射出速度Ｖ２となる。

　したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）～（３）及び第５の実施形態の効果（９）に加えて、以下に示す効果を得ることができる。

　（１０）作動用シリンダ４０が単一のサーボモータＭによって制御されるため、ダイカストマシン１０のコスト増の抑制に貢献できる。

　（１１）作動用シリンダ４０の第２ピストン４３の作動停止、及び第１ピストン４２と第２ピストン４３との連結解除が、機械的な構成を使って行われるため、サーボモータＭの精度や性能に依らず、第２ピストン４３の作動停止並びに第１及び第２ピストン４２，４３の連結解除を確実に行うことができる。

　なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。

　○　第１～第３及び第５の実施形態において、収容シリンダ２４のピストン２４ｐや第２ピストン４３の作動を停止させる機構として、サーボモータＭの回転軸にブレーキ装置が設けられ、サーボモータＭが停止するまでの時間の短縮化を図っても良い。

　○　第４の実施形態において、流路切換部の構成を変更しても良い。流路切換部は、例えば、収容室を有し、その収容室に流入した作動油の作用によって流路を切換えることができる弁体構造を有しても良い。

　○　第６の実施形態において、連結機構の構成を変更しても良い。

　○　各実施形態において、射出シリンダ１６に作動油を供給する複数の作動用シリンダが用いられてもよい。これら複数本の作動用シリンダから作動油が射出シリンダ１６に供給されても良い。

　○　各実施形態において、作動用シリンダ２３，２６，４０、及び収容シリンダ２４の駆動部は、リニアモータであっても良い。

　○　各実施形態は、樹脂材料をキャビティ１３内に射出して樹脂成形品を製造する射出装置に具体化されても良い。

Claims

　射出シリンダの作動により成形材料を型内に射出し、前記型内を成形材料で充填する射出装置であって、
　作用室及び該作用室内に収容されたピストンを有し、前記作用室内の非圧縮性流体を前記ピストンで押出すことにより前記非圧縮性流体を前記射出シリンダに供給する作動用シリンダと、
　前記作用室に接続され、前記ピストンの押出しにより前記作用室から流出する前記非圧縮性流体の少なくとも一部を収容する収容室と、
　前記収容室の容積を変更可能な容積変更部であって、遅くとも前記作動用シリンダの加速開始と同時に前記収容室の容積を拡大するとともに、前記作動用シリンダの前記ピストンの動作速度が所望速度に到達したときに前記容積の拡大を停止させる容積変更部とを備えた射出装置。
　前記射出シリンダの作動は、低速工程、高速工程、及び増圧工程の順に実行され、
　前記作動用シリンダの前記ピストンの前記所望速度は、前記高速工程に対応する速度である、請求項１に記載の射出装置。
　前記収容室は、前記作動用シリンダとは別の収容シリンダの作用室であって、
　前記容積変更部は、前記収容シリンダのピストンと、前記ピストンを駆動させる駆動部とを含み、
　前記駆動部は、遅くとも前記作動用シリンダの加速開始と同時に前記ピストンを作動させることによって前記収容室となり得る前記作用室の容積を拡大させる請求項１又は請求項２に記載の射出装置。
　前記容積変更部は、前記収容シリンダのピストンの作動を前記収容シリンダの前記駆動部の制御とは別に強制的に停止させる強制停止部をさらに含み、
　前記強制停止部は、前記作動用シリンダの動作速度が前記所望速度に到達したときに前記収容シリンダのピストンの作動を強制的に停止させることにより前記容積の拡大を停止させる、請求項３に記載の射出装置。
　前記射出装置は、前記射出シリンダと前記作動用シリンダとを接続する管路を更に備え、
　前記容積変更部は、前記管路に介在された流路切換部を含み、
　前記流路切換部は前記収容室を有するとともに、前記作動用シリンダの前記ピストンの動作速度が前記所定速度に到達したとき、前記作動用シリンダの前記作用室から押出される前記非圧縮性流体が流れる流路を、前記非圧縮性流体を前記収容室に向かわせる流路から前記射出シリンダに向かわせる流路に切換えることにより前記容積の拡大を停止させる、請求項１又は請求項２に記載の射出装置。
　前記作動用シリンダは、前記ピストンを第１のピストンとして収容する単一のシリンダチューブと、該シリンダチューブ内に収容された第２のピストンとを含み、前記作用室は前記第１及び第２のピストンの間に形成され、前記作動用シリンダは、前記作用室内の前記非圧縮性流体を前記第１及び第２のピストンのうち少なくとも一方で押出すことにより前記非圧縮性流体を前記射出シリンダに供給し、
　前記射出装置は、前記第１及び第２のピストンを駆動する駆動部を更に備え、前記駆動部は、前記作動用シリンダの前記第１のピストンの動作速度が所望速度に到達するまでの間、前記第１及び第２のピストンを同一方向に移動させ、前記作動用シリンダの前記第１のピストンの動作速度が所望速度に到達したときに前記第２のピストンの駆動を停止させて前記第１のピストンで前記作用室内の非圧縮性流体を押出す、請求項１又は請求項２に記載の射出装置。