JP2011189385A - 成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成の成形機の射出装置を提供する。
【解決手段】ダイカストマシンＤＣ１の射出装置１は、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置され、射出ピストンロッド１９が射出プランジャ５に固定された射出シリンダ装置７と、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置され、変換ピストンロッド２５がマシン本体１１１に固定された変換シリンダ装置９とを有する。また、射出装置１は、変換シリンダ装置９の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂの変換ヘッド側室２１ｈと、射出シリンダ装置７の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂの射出ヘッド側室１５ｈとを連通する後側流路２７を有する。そして、射出装置１は、射出シリンダ装置７の射出シリンダチューブ１５及び変換シリンダ装置９の変換シリンダチューブ２１を共にマシン本体１１１に対して軸方向ＡＸに駆動可能な駆動装置１１を有する。
【選択図】図１

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、射出プランジャを軸方向の前側へ駆動することにより、マシン本体が保持する金型のキャビティに成形材料を押し出す射出装置であって、前記軸方向を伸縮方向として配置され、ピストンロッドが前記射出プランジャに固定された射出シリンダ装置と、前記軸方向を伸縮方向として配置され、ピストンロッドが前記マシン本体に固定された変換シリンダ装置と、前記変換シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室と、前記射出シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室とを連通する後側流路と、前記射出シリンダ装置のシリンダチューブ及び前記変換シリンダ装置のシリンダチューブを共に前記マシン本体に対して前記軸方向に駆動可能な駆動装置と、を有する。

好適には、前記変換シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室におけるピストンの作用面積は、前記射出シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室におけるピストンの作用面積よりも大きい。

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、前記射出シリンダ装置のシリンダチューブ及び前記変換シリンダ装置のシリンダチューブを支持し、前記ネジ機構の並進運動が伝達されて前記軸方向に駆動される移動テーブルと、を有する。

好適には、前記射出シリンダ装置のシリンダチューブと、前記変換シリンダ装置のシリンダチューブとを固定するとともに、前記後側流路を構成する剛体の管部を更に有する。

好適には、前記射出シリンダ装置の前記軸方向の前側のシリンダ室と、前記変換シリンダ装置の前記軸方向の前側のシリンダ室とを連通する前側流路を更に有する。

好適には、前記射出シリンダ装置及び前記変換シリンダ装置は、ピストンロッドが延び出る側のシリンダ室同士が前記前側流路により連通され、その反対側のシリンダ室同士が前記後側流路により連通され、前記射出シリンダ装置におけるピストンの断面積とピストンロッドの断面積との比と、前記変換シリンダ装置におけるピストンの断面積とピストンロッドの断面積との比とは等しい。

好適には、前記前側流路において作動液の流量を制御可能な前側弁を更に有する。

好適には、前記後側流路を開閉可能な後側弁を更に有する。

好適には、前記変換シリンダ装置における、ピストンに区画された２つのシリンダ室を連通する前後流路と、前記前後流路を開閉可能な前後制御弁と、を更に有する。

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、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。射出シリンダチューブ１５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。

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。従って、射出シリンダ装置７の伸縮により、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。

変換ヘッド側室２１ｈと射出ヘッド側室１５ｈとは、後側流路２７により連通されている。また、変換ロッド側室２１ｒと射出ロッド側室１５ｒとは前側流路２９により連通されている。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。

ここで、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、射出シリンダ装置７が伸びる速度（射出ピストン１７が射出シリンダチューブ１５に対して軸方向ＡＸの前側ＡＸｆへ移動する速度）は、変換シリンダ装置９の縮む速度（変換ピストン２３が変換シリンダチューブ２１に対して軸方向ＡＸの後側ＡＸｂへ移動する速度）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、射出シリンダチューブ１５の内部の直径をｄ２とすると、射出シリンダ装置７が伸びる速度は、変換シリンダ装置９の縮む速度の（ｄ１^２／ｄ２^２）倍となる。

なお、好適には、射出シリンダ装置７が伸びるときに、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ｄ３、射出ピストンロッド１９の直径をｄ４とすると、以下の式が成り立てばよい。
ｄ１^２−ｄ３^２＝（ｄ２^２−ｄ４^２）×（ｄ１／ｄ２）^２
上式より、ｄ３／ｄ１＝ｄ４／ｄ２

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。

変換シリンダ装置９は、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置されている。変換ピストンロッド２５は、マシン本体１１１に設けられた固定部１１１ａに固定されている。変換シリンダチューブ２１は、後側流路２７を構成する剛体の管部３１により、射出シリンダチューブ１５に固定されている。

従って、変換シリンダチューブ２１がマシン本体１１１に対して軸方向ＡＸに駆動されると、変換シリンダ装置９の伸縮がなされ、作動液が射出シリンダ装置７に供給され、射出シリンダ装置７の伸縮が生じる。また、射出シリンダチューブ１５の移動も生じる。

そして、射出シリンダ装置７と変換シリンダ装置９とは、軸方向ＡＸの後側ＡＸｂのシリンダ室同士（１５ｈ、２１ｈ）が連通され、軸方向ＡＸの前側ＡＸｆのシリンダ室同士（１５ｒ、２１ｒ）が連通されているから、射出プランジャ５は、変換シリンダチューブ２１の移動速度と、射出シリンダ装置７の伸縮速度とを足し合わせた速度で前進又は後退する。

具体的には、移動テーブル３７のマシン本体１１１に対する軸方向ＡＸの前側ＡＸｆへの速度をｖ１とすると、射出プランジャ５の前側ＡＸｆへの速度ｖ２は、以下の式で表わされる。
ｖ２＝ｖ１（１＋（ｄ１／ｄ２）^２）

移動テーブル３７が軸方向ＡＸの前側ＡＸｆに移動する場合を例にとって説明したが、移動テーブル３７が軸方向ＡＸの後側ＡＸｂに移動する場合も同様である。すなわち、射出プランジャ５の速度は、移動テーブル３７の速度の（１＋（ｄ１／ｄ２）^２）倍であり、また、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置９の全体において、作動液の過不足は生じない。

剛体の管部３１は、少なくとも一部が射出シリンダチューブ１５又は変換シリンダチューブ２１の一部と一体的に形成されていてもよいし、これらのシリンダチューブとは全くの別部材として形成され、ボルトなどによりこれらのシリンダチューブに固定されていてもよい。

前側流路２９には、前側流路２９における作動液の流れを制御する前側弁４７が設けられている。前側弁４７は、例えば、入力信号に応じて流量を無段階に変調可能なサーボ弁により構成されている。また、前側弁４７は、圧力補償付流量調整弁、及び、２ポート２位置の切換弁として機能するように構成されている。

なお、前側弁４７の他にも、作動液の漏れ等に起因する作動液の過不足を解消する適宜な弁が設けられてよい。図１では、変換ヘッド側室２１ｈへの作動液の補給用のチェック弁４９を例示している。

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するネジ機構３５と、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置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３７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、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３７に対して固定されている。

移動テーブル３７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３７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３７には、変換シリンダチューブ２１及び射出シリンダチューブ１５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３７に伝達されることにより、移動テーブル３７に支持されている変換シリンダチューブ２１及び射出シリンダチューブ１５は、軸方向ＡＸにおいて移動する。

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、移動テーブル３７の位置を検出する第２位置センサ７３、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、前側弁４７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。

第２位置センサ７３は、マシン本体１１１に対する移動テーブル３７の位置を検出するものである。第２位置センサ７３は、例えば、移動テーブル３７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２位置センサ７３、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及び射出ピストン１７は後退限等の初期位置に位置している。また、モータ３３は停止しており、前側弁４７は閉じられている。

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、前側弁４７を全開にする。また、制御装置１３は、比較的低い回転数で、変換シリンダチューブ２１を軸方向ＡＸの前側ＡＸｆ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、射出プランジャ５は、移動テーブル３７の移動速度ｖ１と、射出シリンダ装置７の伸びる速度（ｄ１／ｄ２）^２×ｖ１とを足し合わせた速度ｖ２（ここでは図２に示す低速射出速度Ｖ_Ｌ）で前進する。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、前側弁４７は、全開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及び／又は第２位置センサ７３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。若しくは、減速射出は、所定の減速開始条件が満たされたときに、前側弁４７により前側流路２９の流量が制限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、所望の減速カーブが得られるように、前側弁４７により前側流路２９の流量調整が行われてもよい。

（増圧）
制御装置１３は、所定の増圧開始条件が満たされると、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。なお、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により検出される圧力が所定の値に到達したこと、又は、第１位置センサ７１により検出される射出プランジャ５が所定の位置に到達したことである。また、増圧において、前側弁４７は、例えば、全開とされている。

（保圧）
射出圧力が所定の鋳造圧力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、保圧において、前側弁４７は、例えば、全開とされている。

（射出プランジャ後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１３は、モータ３３の回転を逆転する。これにより、射出プランジャ５の前進時とは逆に、射出プランジャ５は、移動テーブル３７の移動速度と射出シリンダ装置７の縮む速度とを足し合わせた速度で軸方向ＡＸの後側ＡＸｂへ移動する。なお、射出プランジャの後退において、前側弁４７は、例えば、全開とされている。また、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。

上述のように、変換ロッド側室２１ｒと射出ロッド側室１５ｒとの間では過不足なく作動液が供給されるから、射出ピストン１７及び変換ピストン２３は同時に後退限に到達する。制御装置１３は、第１位置センサ７１及び第２位置センサ７３の少なくとも一方の検出値に基づいて、射出ピストン１７及び変換ピストン２３が後退限へ到達したことを検出する。そして、射出ピストン１７及び変換ピストン２３が後退限へ到達すると、制御装置１３は、前側弁４７を閉じるとともに、モータ３３を停止させる。

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、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置され、射出ピストンロッド１９が射出プランジャ５に固定された射出シリンダ装置７と、軸方向ＡＸを伸縮方向として配置され、変換ピストンロッド２５がマシン本体１１１に固定された変換シリンダ装置９とを有する。また、射出装置１は、変換シリンダ装置９の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂの変換ヘッド側室２１ｈと、射出シリンダ装置７の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂの射出ヘッド側室１５ｈとを連通する後側流路２７を有する。そして、射出装置１は、射出シリンダ装置７の射出シリンダチューブ１５及び変換シリンダ装置９の変換シリンダチューブ２１を共にマシン本体１１１に対して軸方向ＡＸに駆動可能な駆動装置１１を有する。

従って、射出装置１は、駆動装置１１の駆動により射出シリンダ装置７に作動液を供給可能であり、射出シリンダ装置７の駆動にアキュムレータ又はポンプを必要としない。また、射出装置１は、変換シリンダチューブ２１（移動テーブル３７）の移動速度ｖ１と、射出シリンダ装置７の伸縮速度（ｄ１／ｄ２）^２×ｖ１とを足し合わせた速度ｖ２で、射出プランジャ５を駆動可能である。換言すれば、射出装置１は、駆動装置１１の速度を液圧機器により（１＋（ｄ１／ｄ２）^２）倍に増速することができる。その結果、射出装置１は、簡素な構成で高速射出を行うことができる。また、射出プランジャ５の速度は、移動テーブル３７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り、制御系を簡素化することもできる。

上記の液圧機器による増速の効果は、変換シリンダ装置９の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂ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）が、射出シリンダ装置７の軸方向ＡＸの後側ＡＸｂの射出ヘッド側室１５ｈにおける射出ピストン１７の作用面積（πｄ２^２／４）よりも大きいときに、顕著である。

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、射出シリンダ装置７及び変換シリンダ装置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３７とを有する。

従って、簡素な構成で変換シリンダ装置９及び射出シリンダ装置７の移動が実現される。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、移動テーブル３７の正確な位置制御を行うことができる。

射出装置１は、射出シリンダ装置７の射出シリンダチューブ１５と、変換シリンダ装置９の変換シリンダチューブ２１とを固定するとともに、後側流路２７を構成する剛体の管部３１を更に有する。

従って、管部３１は、射出シリンダチューブ１５と変換シリンダチューブ２１との連通及び固定に兼用される。その結果、射出装置１の構成がより簡素化される。

射出装置１は、射出シリンダ装置７の軸方向ＡＸの前側ＡＸｆの射出ロッド側室１５ｒと、変換シリンダ装置９の軸方向ＡＸの前側ＡＸｆの変換ロッド側室２１ｒとを連通する前側流路２９を更に有する。従って、射出ロッド側室１５ｒと変換ロッド側室２１ｒとの間で作動液の補給が行われるから、タンクを小型化したり、タンクを不要としたりできる。また、変換シリンダチューブ２１の移動により、射出プランジャ５の前進だけでなく、射出プランジャ５の後退も行うことができる。

射出シリンダ装置７における射出ピストン１７の断面積と射出ピストンロッド１９の断面積との比と、変換シリンダ装置９における変換ピストン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等しい。従って、射出ロッド側室１５ｒと変換ロッド側室２１ｒとの間では、作動液の過不足なく、作動液の補給が行われる。従って、タンクを不要とすることができる。また、射出ピストン１７と変換ピストン２３とを同時に図１に示す原位置に戻すことができる。

射出装置１は、前側流路２９において作動液の流量を制御可能な前側弁４７を更に有する。従って、前側流路２９の流量を制限することにより、所望の減速カーブを得るように減速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軸方向の後側のシリンダ室の一例であり、射出ヘッド側室１５ｈは、射出シリンダ装置の軸方向の後側のシリンダ室の一例であり、変換ロッド側室２１ｒは本発明の変換シリンダ装置の軸方向の前側のシリンダ室の一例であり、射出ロッド側室１５ｒは、射出シリンダ装置の軸方向の前側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。

射出装置２０１では、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、適宜な連結部材２３１により連結されている。従って、第１の実施形態と同様に、射出シリンダチューブ１５は、変換シリンダチューブ２１とともに軸方向ＡＸにおいて移動する。

また、後側流路２７には、後側流路２７の流れを制御する後側弁２５１が設けられている。後側弁２５１は、例えば、圧力補償付流量調整弁の機能を有する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、後側弁２５１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、後側弁２５１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。すなわち、後側弁２５１は、後側流路２７を開閉可能である。また、後側弁２５１は、作動液の流れを許容するときには、圧力によらず流量を一定とする。

後側弁２５１に閉じるパイロット圧力が導入されていると、例えば、変換シリンダチューブ２１を軸方向ＡＸの前側ＡＸｆへ移動させても、変換ヘッド側室２１ｈから射出ヘッド側室１５ｈへ作動液は供給されず、射出シリンダ装置７は伸びない。その結果、射出プランジャ５の前側ＡＸｆへの移動速度ｖ２は、移動テーブル３７の前側ＡＸｆへの移動速度ｖ１と同等となる。すなわち、増速は行われない。

射出装置２０１は、更に、変換ロッド側室２１ｒと変換ヘッド側室２１ｈとを連通する前後流路２５３と、前後流路２５３を開閉可能な前後弁２５５とを有している。なお、前後流路２５３は、変換ロッド側室２１ｒ側の一部の流路を前側流路２９と共用している。ただし、このような共用はなされなくてもよい。

前後弁２５５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、前後弁２５５は、パイロット圧力が導入されていないときには、変換ロッド側室２１ｒから変換ヘッド側室２１ｈ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、前後弁２５５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。すなわち、前後弁２５５は、前後流路２５３を開閉可能である。

前後弁２５５に開くパイロット圧力が導入されると、変換ロッド側室２１ｒと変換ヘッド側室２１ｈとの圧力は同一となる。従って、例えば、変換シリンダチューブ２１を変換ピストン２３に対して移動させることが容易化される。換言すれば、移動テーブル３７をマシン本体１１１に対して軸方向ＡＸにおいて移動させることが容易化される。

以上の構成を有する射出装置２０１の動作を説明する。

射出装置２０１においても、第１の実施形態の射出装置１と同様に、図２に示す、低速射出、高速射出、及び、増圧等が順に行われる。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、変換ピストン２３及び射出ピストン１７が後退限等の初期位置に位置していること、モータ３３が停止していることについては、第１の実施形態と同様である。また、後側弁２５１及び前後弁２５５は、例えば、閉じるパイロット圧力が導入されている。

所定の低速射出開始条件が満たされると、制御装置１３は、後側弁２５１へのパイロット圧力の導入を停止し、又は、後側弁２５１へ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への作動液の流れを許容する。なお、前後弁２５５は閉じられたままである。また、制御装置１３は、第１の実施形態と同様に、比較的低い回転数でモータ３３を回転させる。

このときの動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、射出プランジャ５は、移動テーブル３７の移動速度ｖ１と、射出シリンダ装置７の伸びる速度（ｄ１／ｄ２）^２×ｖ１とを足し合わせた速度ｖ２（ここでは図２の低速射出速度Ｖ_Ｌ）で前進する。

（高速射出）
このときの動作は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。なお、後側弁２５１及び前後弁２５５の状態は低速射出時と同様である。

（減速射出）
このときの動作は、第１の実施形態と概ね同様であり、説明を省略する。なお、第２の実施形態の射出装置２０１は、第１の実施形態における前側弁４７を有していないから、前側弁４７に係る動作のみが第１の実施形態と異なる。後側弁２５１及び前後弁２５５の状態は高速射出時と同様である。

（増圧）
制御装置１３は、所定の増圧開始条件が満たされると、後側弁２５１に閉じるパイロット圧力を導入し、前後弁２５５に開くパイロット圧力を導入する。これにより、上述したように、増速は行われず、また、移動テーブル３７の駆動は容易化される。そして、モータ３３の駆動力に相当する圧力が射出プランジャ５から溶湯に加えられる。

なお、変換シリンダチューブ２１が変換ピストン２３に対して移動する際に生じる変換ピストンロッド２５の断面積に起因する作動液の過不足（本実施形態では余剰）は、適宜な方法で解消されてよい。例えば、適宜な弁を介して変換ロッド側室２１ｒと不図示のタンクとを接続し、作動液の過不足を補償してよい。

また、所望の昇圧カーブ及び鋳造圧力が得られるように、圧力センサ７５の検出値に基づき、モータ３３が制御されることは第１の実施形態と同様である。

（保圧）
このときの動作は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。なお、後側弁２５１及び前後弁２５５の状態は増圧時と同様である。

（射出プランジャ後退）
溶湯が凝固すると、制御装置１３は、後側弁２５１に開くパイロット圧力を導入し、前後弁２５５に閉じるパイロット圧力を導入し、モータ３３の回転を逆転する。これにより、第１の実施形態と同様に、射出ピストン１７（射出プランジャ５）及び変換ピストン２３は後退する。そして、射出ピストン１７及び変換ピストン２３が後退限へ到達すると、制御装置１３は、後側弁２５１を閉じるとともに、モータ３３を停止させる。

なお、増圧又は保圧における作動液の過不足の補償分は、射出プランジャ後退時に、適宜な方法により戻される。例えば、本実施形態では、増圧及び保圧において変換ロッド側室２１ｒから排出された余剰な作動液は、射出プランジャの後退動作前、若しくは、射出ピストン１７が後退限に到達した後に、後側弁２５１を閉じ、前後弁２５５を開いた状態で変換シリンダチューブ２１を軸方向ＡＸの後側ＡＸｂへ移動させて、負圧によりタンクから戻される。

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、簡素な構成で高速射出を行うことなどが可能である。

射出装置２０１は、後側流路２７を開閉可能な後側弁２５１を有する。従って、増圧工程などにおいて、液圧機器による増速を行わずに、モータ３３の駆動力に対して相対的に大きな圧力を射出プランジャ５から溶湯に加えることができる。その結果、モータ３３の小型化を図ることなどができる。

射出装置２０１は、変換シリンダ装置９の軸方向ＡＸの前側ＡＸｆの変換ロッド側室２１ｒとその反対側の変換ヘッド側室２１ｈとを連通する前後流路２５３と、前後流路２５３を開閉可能な前後弁２５５とを有する。従って、高速射出工程などにおいて後側弁２５１が開かれているときには、前後弁２５５を閉じて液圧機器による増速を行うことが可能であるとともに、増圧工程などにおいて後側弁２５１が閉じられているときには前後弁２５５を開いて変換シリンダチューブ２１（移動テーブル３７）の移動を容易化することができる。

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。

射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置は、射出プランジャの軸方向に平行であればよい。従って、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、射出プランジャの軸方向及び軸方向に直交する方向における相対位置は適宜に設定されてよい。射出シリンダ装置及び変換シリンダ装置は、軸方向の前側及び後側のいずれがピストンロッド側とされてもよい。

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）、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）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、歯車機構やプーリ・ベルト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、ネジ軸が回転不可能に、ナットが回転可能に設けられてもよい。

剛体の管部（３１）や連結部材（２３１）は設けられなくてもよい。例えば、射出シリンダ装置のシリンダチューブと変換シリンダ装置のシリンダチューブとは、移動テーブルに共に固定されることにより、互いに固定されてもよい。

前側流路（２９）は設けられなくてもよい。例えば、実施形態において、射出ロッド側室１５ｒ及び変換ロッド側室２１ｒにおける作動液の排出及び供給は、これらのシリンダ室とタンクとの間で行われてもよい。

また、前側流路（２９）が設けられる場合において、前側流路により連通されるシリンダ室間において、作動液の排出及び供給は過不足なく行われなくてもよい。例えば、作動液の不足分又は余剰分は、タンクから供給又はタンクに排出されてもよい。この場合であっても、シリンダ室間で作動液を補給し合う分について、タンクの小型化の効果が得られる。また、作動液の不足分に応じて、シリンダ室に真空の空間が生じてもよい。また、第２の実施形態に示されたように、前側弁（４７）は省略されてもよい。

第２の実施形態のように、後側流路（２７）を閉じることが可能に構成する場合、前後流路は設けられなくてもよい。例えば、第２の実施形態において、変換ヘッド側室２１ｈはタンクと連通されてもよい。

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、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、２５…変換ピストンロッド、２７…後側流路、１０１…固定金型、１０３…移動金型、１０５…キャビティ、１１１…マシン本体、ＡＸ…軸方向、ＡＸｆ…前側。

Claims (9)

1. 射出プランジャを軸方向の前側へ駆動することにより、マシン本体が保持する金型のキャビティに成形材料を押し出す射出装置であって、
   前記軸方向を伸縮方向として配置され、ピストンロッドが前記射出プランジャに固定された射出シリンダ装置と、
   前記軸方向を伸縮方向として配置され、ピストンロッドが前記マシン本体に固定された変換シリンダ装置と、
   前記変換シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室と、前記射出シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室とを連通する後側流路と、
   前記射出シリンダ装置のシリンダチューブ及び前記変換シリンダ装置のシリンダチューブを共に前記マシン本体に対して前記軸方向に駆動可能な駆動装置と、
   を有する成形機の射出装置。
2. 前記変換シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室におけるピストンの作用面積は、前記射出シリンダ装置の前記軸方向の後側のシリンダ室におけるピストン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、
   前記射出シリンダ装置のシリンダチューブ及び前記変換シリンダ装置のシリンダチューブを支持し、前記ネジ機構の並進運動が伝達されて前記軸方向に駆動される移動テーブルと、
   を有する請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
4. 前記射出シリンダ装置のシリンダチューブと、前記変換シリンダ装置のシリンダチューブとを固定するとともに、前記後側流路を構成する剛体の管部を更に有する
   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. 前記射出シリンダ装置の前記軸方向の前側のシリンダ室と、前記変換シリンダ装置の前記軸方向の前側のシリンダ室とを連通する前側流路を更に有する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
6. 前記射出シリンダ装置及び前記変換シリンダ装置は、ピストンロッドが延び出る側のシリンダ室同士が前記前側流路により連通され、その反対側のシリンダ室同士が前記後側流路により連通され、
   前記射出シリンダ装置におけるピストンの断面積とピストンロッドの断面積との比と、前記変換シリンダ装置におけるピストンの断面積とピストンロッドの断面積との比とは等しい
   請求項５に記載の成形機の射出装置。
7. 前記前側流路において作動液の流量を制御可能な前側弁を更に有する
   請求項５又は６に記載の成形機の射出装置。
8. 前記後側流路を開閉可能な後側弁を更に有する
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
9. 前記変換シリンダ装置における、ピストンに区画された２つのシリンダ室を連通する前後流路と、
   前記前後流路を開閉可能な前後制御弁と、
   を更に有する請求項８に記載の成形機の射出装置。

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