(57)【要約】【課題】成形材料の射出と成形材料の増圧との双方をモータの駆動力により行うことができる成形機の射出装置を提供する。【解決手段】射出装置１は、射出プランジャ５に固定されたシリンダロッド２３、シリンダロッド２３が固定された前側ピストン２５、及び、前側ピストン２５のヘッド側の第２シリンダ室Ｃ２の作動液を加圧可能な後側ピストン２７を有するシリンダ装置１１と、第１モータ１３と、第３モータ１９と、第２シリンダ室Ｃ２に連通されるタンク６１と、第３モータ１９の駆動力によりシリンダロッド２３がキャビティＣａ側へ前進しているときにタンク６１から第２シリンダ室Ｃ２への作動液の流れを許容し、第３モータ１９の駆動力により後側ピストン２７が第２シリンダ室Ｃ２の作動液を加圧しているときに第２シリンダ室からタンク６１への作動液の流れを阻止するプレフィルバルブ６５と、を有する。【選択図】図１
2009183966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに連通するスリーブと、
前記スリーブ内を前記キャビティ側へ摺動して前記スリーブ内の成形材料を前記キャビティへ射出可能な射出プランジャと、
前記射出プランジャに固定されたシリンダロッド、当該シリンダロッドが固定された前側ピストン、前記前側ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブ、及び、当該シリンダチューブの、前記前側ピストンのヘッド側のシリンダ室の作動液を加圧可能な後側ピストンを有するシリンダ装置と、
射出用モータと、
前記射出用モータの駆動力を前記シリンダロッドに伝達可能な射出用伝達機構と、
増圧用モータと、
前記増圧用モータの駆動力を前記後側ピストンに伝達可能な増圧用伝達機構と、
前記シリンダ室に連通されるタンクと、
前記射出用モータの駆動力により前記シリンダロッドが前記キャビティ側へ前進しているときに前記タンクから前記シリンダ室への作動液の流れを許容し、前記増圧用モータの駆動力により前記後側ピストンが前記シリンダ室の作動液を加圧しているときに前記シリンダ室から前記タンクへの作動液の流れを阻止するプレフィルバルブと、
を有する成形機の射出装置。
【請求項２】
前記増圧用伝達機構は、
前記後側ピストンの後端面に設けられ、前記後側ピストンの移動方向に対して傾斜する傾斜面部と、
前記増圧用モータにより前記後側ピストンの移動方向に交差する方向に駆動され、前記傾斜面部に摺動しつつ前記傾斜面部を前記後側ピストンの移動方向へ押圧する楔体と、
を有する
請求項１に記載の成形機の射出装置。
【請求項３】
前記射出用伝達機構は、
前記シリンダロッドに設けられたラックと、
前記ラックに噛合し、前記射出用モータにより回転されるピニオンと、
を有する
請求項１又は２に記載の成形機の射出装置。
【請求項４】
慣性体を有し、当該慣性体を駆動して慣性力を発生させる逆慣性力発生装置と、
前記射出プランジャと前記慣性体とを連結又は当該連結を解除可能な連結装置と、
前記射出プランジャと前記慣性体とが連結されていない状態において前記射出用モータ及び前記射出用伝達機構により前記射出プランジャが前記キャビティ側へ駆動され、その後、前記キャビティ側へ前進している前記射出プランジャと、運動している前記慣性体とが連結されることにより前記逆慣性力発生装置の慣性力が前記射出プランジャに対して前記射出プランジャを後退させる方向へ作用するように、前記射出用モータ、前記逆慣性力発生装置及び前記連結装置を制御する制御装置と、
を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカストマシン等の成形機の射出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカストマシン等の成形機の射出装置では、キャビティに連通するスリーブ内を射出プランジャが摺動することにより、スリーブ内の成形材料がキャビティに射出されるとともに、射出プランジャにより成形材料に圧力が付与されることにより、キャビティの成形材料が昇圧、保圧される。このような射出プランジャを駆動する駆動装置として、増圧式のシリンダ装置や、モータとシリンダ装置とを組み合わせたハイブリッド式の駆動装置が知られている（例えば特許文献１〜３）。
【特許文献１】特開２００１−１１２６号公報
【特許文献２】特開２００６−８８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３１５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
成形材料の射出と成形材料の増圧との双方をモータの駆動力により行う射出装置は提案されていない。
【０００４】
本発明の目的は、成形材料の射出と成形材料の増圧との双方をモータの駆動力により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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の成形機の射出装置は、キャビティに連通するスリーブと、前記スリーブ内を前記キャビティ側へ摺動して前記スリーブ内の成形材料を前記キャビティへ射出可能な射出プランジャと、前記射出プランジャに固定されたシリンダロッド、当該シリンダロッドが固定された前側ピストン、前記前側ピストンを摺動可能に収容するシリンダチューブ、及び、当該シリンダチューブの、前記前側ピストンのヘッド側のシリンダ室の作動液を加圧可能な後側ピストンを有するシリンダ装置と、射出用モータと、前記射出用モータの駆動力を前記シリンダロッドに伝達可能な射出用伝達機構と、増圧用モータと、前記増圧用モータの駆動力を前記後側ピストンに伝達可能な増圧用伝達機構と、前記シリンダ室に連通されるタンクと、前記射出用モータの駆動力により前記シリンダロッドが前記キャビティ側へ前進しているときに前記タンクから前記シリンダ室への作動液の流れを許容し、前記増圧用モータの駆動力により前記後側ピストンが前記シリンダ室の作動液を加圧しているときに前記シリンダ室から前記タンクへの作動液の流れを阻止するプレフィルバルブと、を有する。
【０００６】
好適には、前記増圧用伝達機構は、前記後側ピストンの後端面に設けられ、前記後側ピストンの移動方向に対して傾斜する傾斜面部と、前記増圧用モータにより前記後側ピストンの移動方向に交差する方向に駆動され、前記傾斜面部に摺動しつつ前記傾斜面部を前記後側ピストンの移動方向へ押圧する楔体と、を有する。
【０００７】
好適には、前記射出用伝達機構は、前記シリンダロッドに設けられたラックと、前記ラックに噛合し、前記射出用モータにより回転されるピニオンと、を有する。
【０００８】
好適には、慣性体を有し、当該慣性体を駆動して慣性力を発生させる逆慣性力発生装置と、前記射出プランジャと前記慣性体とを連結又は当該連結を解除可能な連結装置と、前記射出プランジャと前記慣性体とが連結されていない状態において前記射出用モータ及び前記射出用伝達機構により前記射出プランジャが前記キャビティ側へ駆動され、その後、前記キャビティ側へ前進している前記射出プランジャと、運動している前記慣性体とが連結されることにより前記逆慣性力発生装置の慣性力が前記射出プランジャに対して前記射出プランジャを後退させる方向へ作用するように、前記射出用モータ、前記逆慣性力発生装置及び前記連結装置を制御する制御装置と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成形材料の射出と成形材料の増圧との双方をモータの駆動力により行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係るダイカストマシンＤＣの射出装置１の構成を示す模式図である。なお、図１では、Ａ−Ａ線矢視方向における断面等を示す模式図（点線で囲まれた図）を併せて示している。
【００１１】
ダイカストマシンＤＣは、例えば、固定金型１０３及び移動金型１０５を含む金型１０１の型開閉及び型締を行う不図示の型締装置、型締装置により型締された金型１０１に形成されたキャビティＣａに成形材料としての溶湯（溶融状態の金属材料）を供給する射出装置１、並びに、溶湯が固化して形成された成形品を固定金型１０３又は移動金型１０５から押し出す不図示の押出装置等を含んで構成されている。ダイカストマシンＤＣは、例えば、横型締横射出型のダイカストマシンである。
【００１２】
射出装置１は、キャビティＣａに連通するスリーブ３と、スリーブ３内を摺動可能な射出プランジャ５とを有している。
【００１３】
スリーブ３は、例えば、全体として概ね円筒状に形成されており、固定金型１０３に対して水平方向に挿通されて固定されている。スリーブ３の上面には、不図示のラドル等により溶湯をスリーブ３内へ供給するための給湯口３ａが形成されている。
【００１４】
射出プランジャ５は、例えば、スリーブ３内を摺動可能なプランジャチップ７と、プランジャチップ７からキャビティＣａとは反対側へ延出するプランジャロッド９とを有している。なお、プランジャチップ７及びプランジャロッド９は、別個に形成されて固定されていてもよいし、一体的に形成されることにより固定されていてもよい。射出プランジャ５がキャビティＣａ側に前進することにより、スリーブ３内の溶湯はキャビティＣａ内へ射出・充填される。
【００１５】
射出装置１は、射出プランジャ５を駆動するための駆動装置として、射出プランジャ５に連結されたシリンダ装置１１と、シリンダ装置１１の駆動源としての第１モータ１３と、第１モータ１３の駆動力をシリンダ装置１１に伝達する射出用伝達機構１５と、第１モータ１３と射出用伝達機構１５とを連結又は当該連結を解除する第１クラッチ１７と、シリンダ装置１１の他の駆動源としての第３モータ１９と、第３モータ１９の駆動力をシリンダ装置１１に伝達する増圧用伝達機構２１とを有している。
【００１６】
シリンダ装置１１は、射出プランジャ５に固定されたシリンダロッド２３と、シリンダロッド２３に固定された前側ピストン２５と、前側ピストン２５の背後に配置される後側ピストン２７と、前側ピストン２５及び後側ピストン２７を摺動可能に収容するシリンダチューブ２９とを有している。
【００１７】
シリンダロッド２３は、例えば、カップリング３１を介してプランジャロッド９と同軸状に連結されている。なお、シリンダロッド２３はプランジャロッド９と一体的に形成されていてもよい。前側ピストン２５は、シリンダロッド２３の後端に固定されている。なお、シリンダロッド２３及び前側ピストン２５は、別個に形成されて固定されていてもよいし、一体的に形成されることにより固定されていてもよい。後側ピストン２７は、シリンダチューブ２９を摺動可能な小径部２７ａと、シリンダチューブ２９から露出し、小径部２７ａよりも大径の大径部２７ｂとを有している。シリンダチューブ２９は、例えば、一様な径の円筒状に形成され、前側ピストン２５により、シリンダロッド２３側の第１シリンダ室Ｃ１と、前側ピストン２５のヘッド側の第２シリンダ室Ｃ２に区画されている。
【００１８】
第１モータ１３は、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、界磁及び電機子の他方を構成し、ステータに対して回転するロータとを有している。ロータには、第１モータ１３のケーシングから延出する出力軸３３が固定されている。また、第１モータ１３は、例えば、サーボモータにより構成されている。すなわち、第１モータ１３には、第１モータ１３の回転を検出するエンコーダ等の第１モータ用センサ３５が設けられ、第１モータ用センサ３５の検出値に基づいて、不図示のサーボアンプにより第１モータ１３のフィードバック制御がなされる。
【００１９】
射出用伝達機構１５は、第１モータ１３の回転を並進運動に変換してシリンダロッド２３（射出プランジャ５）に伝達するものであり、例えば、回転が入力される入力軸３７と、入力軸３７と一体的に回転する減速歯車３９と、減速歯車３９と噛合するピニオン４１と、シリンダロッド２３に設けられ、ピニオン４１と噛合するラック４３とを有している。
【００２０】
入力軸３７は、例えば、出力軸３３と同軸状に配置されている。減速歯車３９は、ピニオン４１よりも歯数が多く、入力軸３７の回転を減速してピニオン４１に伝達する。ピニオン４１は、シリンダチューブ２９の前端に隣接して配置されており、シリンダロッド２３の進退方向に対して直角な回転軸回りに回転可能である。ラック４３は、シリンダロッド２３の進退方向に沿って不図示の複数の歯が配列されており、ピニオン４１が回転することにより、シリンダロッド２３の進退方向へ駆動される。ラック４３は、例えば、シリンダロッド２３の可動範囲に亘ってピニオン４１と噛合可能である。
【００２１】
第１クラッチ１７は、同軸状に配置された出力軸３３と入力軸３７とを連結又は当該連結を解除する。第１クラッチ１７は、例えば、電磁クラッチにより構成されており、供給された電力に応じた伝達率で出力軸３３の回転を入力軸３７に伝達する。なお、電磁クラッチは、励磁作動形であっても無励磁作動形であってもよい。第１クラッチ１７は省略されてもよい。
【００２２】
第３モータ１９は、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、界磁及び電機子の他方を構成し、ステータに対して回転するロータとを有している。ロータには、第３モータ１９のケーシングから延出する出力軸４５が固定されている。また、第３モータ１９は、例えば、サーボモータにより構成されている。すなわち、第３モータ１９には、第３モータ１９の回転を検出するエンコーダ等の第３モータ用センサ４７が設けられ、第３モータ用センサ４７の検出値に基づいて、不図示のサーボアンプにより第３モータ１９のフィードバック制御がなされる。
【００２３】
増圧用伝達機構２１は、第３モータ１９の回転を並進運動に変換して後側ピストン２７に伝達するものであり、例えば、回転が入力されるネジ軸４９と、ネジ軸４９と噛合するナット５１と、ナット５１に固定された楔体５３と、後側ピストン２７に設けられた第１傾斜面部５５とを有している。
【００２４】
ネジ軸４９及びナット５１は、いわゆるボールネジ機構を構成しており、不図示の複数のボールを介して互いに噛合している。ネジ軸４９は、例えば、不図示のカップリングを介して第３モータ１９の出力軸４５に固定されており、第３モータ１９の駆動力によりネジ軸４９が回転すると、ナット５１はネジ軸４９の軸方向に移動する。ネジ軸４９は、例えば、後側ピストン２７の移動方向に直角に配置されている。なお、ネジ軸４９は、出力軸４５と一体的に形成されることにより出力軸４５に固定されていてもよい。
【００２５】
楔体５３及び第１傾斜面部５５は、ネジ軸４９及びナット５１により並進運動に変換された第３モータ１９の駆動力を増力して後側ピストン２７に伝達する楔機構を構成している。具体的には、以下のとおりである。
【００２６】
楔体５３は、例えば、シリンダ装置１１の側面方向から見て（図１の紙面貫通方向に見て）、概ね台形状に形成されている。すなわち、楔体５３は、楔体の進退方向（図１の紙面上下方向）に対して平行な平行面部５３ａと、平行面部５３ａに対して傾斜する第２傾斜面部５３ｂとを有している。第１傾斜面部５５は、後側ピストン２７の進退方向に対して傾斜しており、第２傾斜面部５３ｂは第１傾斜面部５５に対して摺動可能に当接している。平行面部５３ａは、シリンダ装置１１に対して固定的に設けられた摺動部５７に対して後側ピストン２７の進退方向に交差する方向に摺動可能である。なお、平行面部５３ａの摺動部５７に対する摺動方向は、例えば、後側ピストン２７の進退方向に直角な方向である。
【００２７】
楔体５３が先端側（図１の紙面下方側）へ移動すると、第２傾斜面部５３ｂが第１傾斜面部５５に対して摺動しつつ第１傾斜面部５５を押圧することから、後側ピストン２７は前進する。この際、第１傾斜面部５５及び第２傾斜面部５３ｂの平行面部５３ａに対する（楔体５３の進行方向に対する）傾斜角は４５度未満であり、平行面部５３ａに沿う方向の楔体５３の移動量よりも、移動に伴う、平行面部５３ａに直交する方向の楔体５３の厚みの増加量が大きいから、楔体５３に加えられた平行面部５３ａに沿う方向の力は、平行面部５３ａに直交する方向（後側ピストン２７の前進方向）への力に変換される際に増力される。なお、実際には、第１傾斜面部５５及び第２傾斜面部５３ｂの傾斜角は、楔体５３による増力分が楔体５３の摩擦抵抗を上回るように４５度よりも更に小さく設定される。
【００２８】
シリンダ装置１１は、油圧回路５９により作動液（例えば油）が補給される。具体的には、油圧回路５９は、作動液を貯蓄するタンク６１と、タンク６１と第２シリンダ室Ｃ２とを連通する流路６３と、流路６３に設けられたプレフィルバルブ６５とを有している。
【００２９】
プレフィルバルブ６５は、例えば、パイロット圧力が導入されているときは閉じられ、パイロット圧力が導入されていないときは、タンク６１から第２シリンダ室Ｃ２への作動液の流れを許容する一方で第２シリンダ室Ｃ２からタンク６１への作動液の流れを禁止する、パイロット式の逆止弁により構成されている。なお、プレフィルバルブ６５はパイロット式でない逆止弁により構成されてもよい。
【００３０】
第１モータ１３が一方向へ回転すると、第１モータ１３の回転は射出用伝達機構１５を介して射出プランジャ５に伝達される。これにより、射出プランジャ５は前進し、低速射出や高速射出が行われる。この際、第２シリンダ室Ｃ２には、パイロット圧力が導入されていないプレフィルバルブ６５を介してタンク６１から作動液が補給される。また、第１シリンダ室Ｃ１の作動液は、例えば、前側ピストン２５により不図示の流路を介してタンク６１に押し出される。
【００３１】
その後、射出プランジャ５が停止し、第３モータ１９が一方向へ回転すると、第３モータ１９の駆動力は増圧用伝達機構２１を介して後側ピストン２７に伝達される。これにより、後側ピストン２７が前進し、第２シリンダ室Ｃ２の作動液は加圧される。このとき、第２シリンダ室Ｃ２からタンク６１への流れはプレフィルバルブ６５が自閉することにより禁止される。従って、射出プランジャ５によりキャビティＣａの溶湯が増圧される。
【００３２】
なお、第１モータ１３、射出用伝達機構１５、第３モータ１９及び増圧用伝達機構２１は、第１モータ１３及び射出用伝達機構１５のほうが第３モータ１９及び増圧用伝達機構２１よりも高速に射出プランジャ５を駆動できるとともに、第３モータ１９及び増圧用伝達機構２１のほうが、第１モータ１３及び射出用伝達機構１５よりも射出プランジャ５を駆動する駆動力が大きくなるように設計されている。
【００３３】
一般に、溶湯のキャビティへの充填完了時には、射出プランジャは急停止され、いわゆるサージ圧が発生する。すなわち、射出装置の可動部（例えば、射出プランジャ、シリンダロッド、ピストン）や作動液の慣性力が溶湯に伝達され、溶湯の圧力が一時的に高くなり、更には脈動する。そして、サージ圧が大きいと、金型が開いて溶湯が金型分割面から噴出するいわゆるフラッシュ現象が生じ、成形品にバリが生じるという不都合が生じる。
【００３４】
そこで、射出装置１は、可動部や作動液の慣性力をキャンセルするための慣性力を発生する逆慣性力発生装置６７と、逆慣性力発生装置６７と射出プランジャ５とを連結又は当該連結を解除する第２クラッチ６９とを有している。逆慣性力発生装置６７は、例えば、第２モータ７１と、第２モータ７１により回転駆動されるフライホイール７３とを有している。
【００３５】
第２モータ７１は、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、界磁及び電機子の他方を構成し、ステータに対して回転するロータとを有している。ロータには、第２モータ７１のケーシングから延出する出力軸７５が固定されている。また、第２モータ７１は、例えば、サーボモータにより構成されている。すなわち、第２モータ７１には、第２モータ７１の回転を検出するエンコーダ等の第２モータ用センサ７７が設けられ、第２モータ用センサ７７の検出値に基づいて、不図示のサーボアンプにより第２モータ７１のフィードバック制御がなされる。
【００３６】
フライホイール７３は、例えば、金属等の比較的密度の高い材料により形成された円盤状の部材により構成されている。フライホイール７３は、例えば、中心（重心）において第２モータ７１の出力軸７５に固定されている。慣性モーメントの大きいフライホイール７３が第２モータ７１により回転駆動されることにより、第２モータ７１の発生したエネルギーは、フライホイール７３の運動エネルギーに変換されて保存される。換言すれば、慣性力が蓄えられる。
【００３７】
第２クラッチ６９は、同軸状に配置された出力軸７５と入力軸３７とを連結又は当該連結を解除する。第２クラッチ６９は、例えば、電磁クラッチにより構成されており、供給された電力に応じた伝達率で出力軸７５の回転を入力軸３７に伝達する。なお、電磁クラッチは、励磁作動形であっても無励磁作動形であってもよい。第２クラッチ６９により、出力軸７５と入力軸３７とを、連結が解除された状態から連結状態へ遷移させることにより、逆慣性力発生装置６７の慣性力を瞬間的に射出プランジャ５に伝達させることができる。
【００３８】
射出装置１は、油圧回路５９、第１モータ１３、第２モータ７１、第３モータ１９等を制御するために制御装置７９を有している。制御装置７９は、例えば、ＣＰＵ８１、及び、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ８３を有している。ＣＰＵ８１は、入力回路８５を介して入力される各種の電気信号に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を出力回路８７を介して各種の機器に出力する。
【００３９】
制御装置７９に入力される電気信号は、例えば、シリンダロッド２３の位置を検出する位置センサ８９の検出信号、後側ピストン２７の位置を検出する位置センサ９１の検出信号、第１モータ用センサ３５、第２モータ用センサ７７及び第３モータ用センサ４７からの検出信号、並びに、ユーザの操作を受け付ける入力装置９３からのユーザの操作に応じた操作信号である。
【００４０】
制御装置７９から出力される電気信号は、例えば、第１モータ１３、第１クラッチ１７、第２モータ７１、第２クラッチ６９、第３モータ１９を制御する制御信号、ユーザに各種の情報を提示する表示装置９５を制御する制御信号である。
【００４１】
位置センサ８９は、例えば、シリンダロッド２３の進退方向に沿ってシリンダロッド２３に設けられた不図示のスケール部とともに、磁気式又は光学式のリニアエンコーダを構成しており、スケール部の位置センサ８９に対する移動量に応じた数のパルスを出力する。制御装置７９は、位置センサ８９からのパルスを計数することにより、射出プランジャ５の位置及び速度（射出速度）を特定可能である。
【００４２】
位置センサ９１は、例えば、後側ピストン２７の進退方向に沿って後側ピストン２７に設けられた不図示のスケール部とともに、磁気式又は光学式のリニアエンコーダを構成しており、スケール部の位置センサ９１に対する移動量に応じた数のパルスを出力する。制御装置７９は、位置センサ９１からのパルスを計数することにより、後側ピストン２７の位置及び速度を特定可能である。
【００４３】
射出装置１は、この他、特に図示しないが、例えば、第２シリンダ室Ｃ２の圧力を検出する圧力センサ、各成形サイクルにおける、又は、複数の成形サイクルにおける、射出速度や射出圧力（射出プランジャ５により溶湯に加えられる圧力又は第２シリンダ室Ｃ２の圧力）等の成形に係る情報をユーザに提示するモニター装置を有していてもよい。
【００４４】
図２（ａ）は、射出装置１の射出圧力の経時変化を示す図であり、図２（ｂ）は、射出装置１の射出速度の経時変化を示す図である。
【００４５】
図１に示す状態において、給湯口３ａからスリーブ３内に溶湯が供給されると、射出プランジャ５は前進を開始する（時刻ｔ０）。前進の初期においては、溶湯による空気の巻き込みを防止するために、射出プランジャ５は、比較的低速の速度ＶＬで前進する。なお、射出プランジャ５が速度ＶＬで前進するときの射出圧力は、比較的低圧の圧力ＰＬである。
【００４６】
射出プランジャ５が所定の高速切換位置に到達すると、射出プランジャ５の速度は、サイクルタイムの短縮等の目的から、比較的低速の速度ＶＬから比較的高速の速度ＶＨに切り換えられる（時刻ｔ１）。なお、射出プランジャ５が速度ＶＨで前進するときの射出圧力は、圧力ＰＬよりも高圧の圧力ＰＨである。
【００４７】
溶湯がキャビティＣａに概ね充填されると、射出プランジャ５により押圧されている溶湯は逃げ場を失うから、射出圧力は圧力ＰＨから急激に上昇する（時刻ｔ２）。これと同時に、射出速度は、速度ＶＨから急激に減速される（速度ＶＤ）。
【００４８】
時刻ｔ３では、増圧工程が開始され、射出速度は更に遅くなりつつ、射出圧力は上昇する。そして、時刻ｔ４では、射出プランジャ５は停止し、射出圧力は鋳造圧力（終圧）Ｐｍａｘになり、溶湯の充填は完了する。その後、射出圧力は鋳造圧力Ｐｍａｘに維持される。
【００４９】
なお、図２（ａ）において点線で示すように、従来のダイカストマシンでは、溶湯のキャビティＣａへの充填完了時において、射出装置の可動部や作動液の慣性力により、鋳造圧力Ｐｍａｘよりも高いサージ圧が発生する。
【００５０】
図３は、図２に説明した動作を実現するために制御装置７９が実行する処理の手順を示すフローチャートである。ただし、図３では、射出装置１の動作の理解を容易にするために、厳密には制御装置７９の動作ではないステップも含まれている。また、図３では、第１モータ１３、第２モータ７１及び第３モータ１９の駆動／停止（若しくは慣性力のみにより回転している状態）をＯＮ／ＯＦＦにより、第１クラッチ１７及び第２クラッチ６９の連結／連結の解除をＯＮ／ＯＦＦにより表現している。図３に示す処理は、例えば、ダイカストマシンＤＣの各成形サイクルにおいて実行される。
【００５１】
ステップＳ１の開始前においては、射出装置１は、図１に示す状態となっている。すなわち、射出プランジャ５は給湯口３ａよりも後退している。第１モータ１３、第２モータ７１及び第３モータ１９は停止されており、第１クラッチ１７及び第２クラッチ６９は連結を解除している。
【００５２】
制御装置７９は、ステップＳ１において、低速射出（図２の時刻ｔ０〜時刻ｔ１）を行うのに必要十分な回転数で第１モータ１３を回転させ、ステップＳ２において、第１クラッチ１７を連結することにより、低速射出を開始する。第１モータ１３を回転させてから第１クラッチ１７を連結することにより、射出プランジャ５は速やかに低速射出速度ＶＬに追従する。ただし、第１クラッチ１７の連結後に第１モータ１３を回転させてもよい。
【００５３】
射出プランジャ５が所定の高速切換位置に到達すると（ステップＳ３、図２の時刻ｔ１）、制御装置７９は、第１モータ１３の回転数を高速射出（図２の時刻ｔ１〜ｔ２）を行うのに必要十分な回転数まで上昇させ、高速射出を開始する（ステップＳ４）。なお、射出プランジャ５の増速には、第１クラッチ１７の伝達率の増加が利用されてもよい。また、制御装置７９は、高速切換位置に到達したか否かを、例えば、位置センサ８９からの検出信号に基づいて特定することができる。
【００５４】
また、制御装置７９は、低速射出及び高速射出（ステップＳ１〜Ｓ４）に並行して、逆慣性力発生装置６７の第２モータ７１を所定の回転数で回転させる（ステップＳ５）。これにより、フライホイール７３には、充填完了時のサージ圧を発生させる慣性力をキャンセルするための慣性力が蓄えられる。
【００５５】
なお、第２モータ７１の回転開始時刻や増速率は、後述するステップＳ９までに、第２モータ７１の回転数が、射出プランジャ５等の可動部や作動液の慣性力をキャンセルしてサージ圧の発生を抑制するのに必要十分な回転数に到達するように適宜に設定される。例えば、制御装置７９は、ステップＳ１又はステップＳ２と同時に第２モータ７１の回転を開始する。
【００５６】
溶湯がキャビティＣａに概ね充填されて射出プランジャ５の減速が開始されると（ステップＳ６、図２の時刻ｔ２）、制御装置７９は、第１クラッチ１７の連結を解除するとともに、第１モータ１３の回転を停止する（ステップＳ７）。第１クラッチ１７の連結が解除されることにより、第１モータ１３の駆動力はもとより、第１モータ１３のロータや出力軸３３の慣性力も射出プランジャ５には伝達されなくなる。
【００５７】
なお、制御装置７９は、例えば、位置センサ８９の検出結果に基づく射出プランジャ５の位置が所定位置に到達したこと、又は、位置センサ８９の検出結果に基づく射出プランジャ５の速度が、所定速度よりも低い速度まで、若しくは、所定の減速加速度よりも大きい減速加速度で、減速されたことに基づいて、射出プランジャ５の減速開始点を特定可能である。
【００５８】
ステップＳ８では、制御装置７９は、第３モータ１９を所定の回転数で回転させる。第３モータ１９の回転は増圧用伝達機構２１を介して後側ピストン２７に伝達され、増圧（図２の時刻ｔ３〜ｔ４）が行われる。
【００５９】
制御装置７９は、射出プランジャ５の減速及び増圧（ステップＳ６〜Ｓ８）に並行して、射出プランジャ５等の射出装置１の可動部や作動液の慣性力をキャンセルしてサージ圧の発生を抑制するように、逆慣性力発生装置６７や第２クラッチ６９を制御する（ステップＳ９）。具体的には、制御装置７９は、第２モータ７１への電力供給を停止して慣性力のみにより回転する状態とするとともに第２クラッチ６９を連結状態とする。ステップＳ９の実行タイミングは、サージ圧を効果的に縮小できるように、実験などに基づいて適宜に設定される。
【００６０】
なお、第２モータ７１への電力供給の停止と、第２クラッチ６９の連結とは、概ね同時に行われ、これにより、第２モータ７１の現在の駆動力が射出プランジャ５へ伝達されることや、逆慣性力発生装置６７の慣性力が、射出プランジャ５へ伝達される前に逆慣性力発生装置６７内部の摩擦抵抗などにより減衰してしまうことが抑制されて、予め設定された回転数に相当する慣性力が射出プランジャ５へ適切に伝達される。
【００６１】
ステップＳ１０では、射出圧力は鋳造圧力Ｐｍａｘに到達し、増圧が完了する（図２の時刻ｔ４）。制御装置７９は、タイマにより所定時間が計数される間、鋳造圧力Ｐｍａｘが維持されるように第３モータ１９及び油圧回路５９を制御する（ステップＳ１１）。この間、キャビティＣａの溶湯は凝固してゆき、成形品が形成される。なお、鋳造圧力Ｐｍａｘが維持されている間、第３モータ１９は、一定の駆動力を維持するように制御されてもよいし、第３モータ１９がブレーキ付モータにより構成されている場合には、ブレーキが作動するように制御されてもよい。また、制御装置７９は、増圧完了後、第２クラッチ６９の連結を解除する（ステップＳ１２）。
【００６２】
所定時間が経過すると、換言すれば、キャビティＣａの溶湯が凝固して成形品が形成されると、制御装置７９は保圧を終了する（ステップＳ１３）。具体的には、例えば、制御装置７９は、第２シリンダ室Ｃ２とタンク６１とを連通する不図示の流路を開閉する不図示の弁を開き、圧抜きを行う。なお、プレフィルバルブ６５をパイロット圧力の導入により開くことが可能な逆止弁により構成し、プレフィルバルブ６５にパイロット圧力を導入することにより圧抜きを行ってもよい。また、制御装置７９は、保圧工程において第３モータ１９に駆動力を発揮させていた場合には第３モータ１９をトルクフリーの状態とし、保圧工程において第３モータ１９のブレーキを作動させていた場合にはブレーキの作動を停止する。
【００６３】
その後、制御装置７９は、第１モータ１３をステップＳ１やＳ３とは逆方向へ、第３モータ１９をステップＳ８とは逆方向へ回転させ（ステップＳ１４）、第１クラッチ１７を連結させる（ステップＳ１５）。これにより、射出プランジャ５及び後側ピストン２７は後退する。なお、この際、第１シリンダ室Ｃ１には、例えば、タンク６１から不図示の流路を介して負圧により作動液が補給される。
【００６４】
射出プランジャ５及び後側ピストン２７が原位置（図１の状態）まで後退すると（ステップＳ１６）、制御装置７９は、第１モータ１３を停止させるとともに第１クラッチ１７の連結を解除し、また、第３モータ１９を停止させる（ステップＳ１７）。なお、制御装置７９は、射出プランジャ５や後側ピストン２７の原位置への復帰を、例えば、位置センサ８９や位置センサ９１の検出結果に基づいて特定できる。
【００６５】
逆慣性力発生装置６７の目標回転数は、ダイカストマシンＤＣに係る情報や各種の射出条件に基づいて、充填完了時に射出プランジャ５等の射出装置１の可動部や作動液の慣性力をサージ圧が発生しない程度までキャンセルするのに必要十分な慣性力を発生させることができるように、作業者により又は制御装置７９や不図示のモニター装置により演算可能である。
【００６６】
このときの演算には、例えば、高速射出速度ＶＨが用いられる。例えば、制御装置７９は、高速射出速度ＶＨが大きくなるほど第２モータ７１の回転数が大きくなるように第２モータ７１の回転数を演算する。高速射出速度ＶＨが大きいほどサージ圧は大きくなるから、このように演算した回転数で第２モータ７１を回転させることにより、サージ圧の大きさに対応した適切な大きさの慣性力を逆慣性力発生装置６７において発生させることができる。
【００６７】
なお、第２モータ７１の回転数は、例えば、高速射出速度ＶＨ等のパラメータを含む所定の計算式によって演算されてもよいし、高速射出速度ＶＨ等のパラメータと第２モータ７１の回転数とを対応付けたデータに基づいて演算されてもよい。
【００６８】
また、第２モータ７１の目標回転数は、各成形サイクルの射出圧力等の検出値に基づいて補正されてもよい。例えば、制御装置７９は、第２シリンダ室Ｃ２の圧力を検出する不図示の圧力センサの検出値に基づいて、鋳造圧力Ｐｍａｘよりも大きな圧力、すなわち、サージ圧を検出し、サージ圧と鋳造圧力Ｐｍａｘとの差が大きくなるほど加算される補正量が大きくなるように補正量を演算してもよい。また、例えば、制御装置７９は、サージ圧が０となり、且つ、高速射出を開始してから鋳造圧力Ｐｍａｘに到達するまでの時間が所定の閾値よりも長くなってしまった場合には、換言すれば、逆慣性力発生装置６７の慣性力が必要以上に大きくなってしまった場合には、その所定の閾値を超えた時間が長くなるほど減算される補正量が大きくなるように補正量を演算してもよい。このようにフィードバック制御を行うことにより、射出条件等から第２モータ７１の目標回転数を演算することが困難な場合であっても、適切な回転数で第２モータ７１を回転させることができる。補正量は、射出圧力等のパラメータを含む所定の計算式により演算されてもよいし、射出圧力等のパラメータと補正量とを対応付けたデータに基づいて演算されてもよい。
【００６９】
第２モータ７１の回転数の他、第２クラッチ６９を連結状態とするタイミングも、検出された射出圧力等に基づいて補正されてもよいし、第２クラッチ６９の伝達率の変化を制御する場合にはその変化量も、検出された射出圧力等に基づくフィードバック制御により補正されてよい。
【００７０】
慣性体の速度（回転数含む）の補正や連結タイミング等の補正は、直前の成形サイクルにおける射出圧力の計測結果に基づいて行われてもよいし、複数の成形サイクルにおける計測結果に基づいて行われてもよいし、バリや巣の発生状況に基づいて補正が行われてもよい。
【００７１】
以上の実施形態によれば、ダイカストマシンＤＣの射出装置１は、キャビティＣａに連通するスリーブ３と、スリーブ３内をキャビティＣａ側へ摺動してスリーブ３内の成形材料をキャビティＣａへ射出可能な射出プランジャ５と、射出プランジャ５に固定されたシリンダロッド２３、シリンダロッド２３が固定された前側ピストン２５、前側ピストン２５を摺動可能に収容するシリンダチューブ２９、及び、シリンダチューブ２９の第２シリンダ室Ｃ２の作動液を加圧可能な後側ピストン２７を有するシリンダ装置１１と、第１モータ１３と、第１モータ１３の駆動力をシリンダロッド２３に伝達可能な射出用伝達機構１５と、第３モータ１９と、第３モータ１９の駆動力を後側ピストン２７に伝達可能な増圧用伝達機構２１と、第２シリンダ室Ｃ２に連通されるタンク６１と、第１モータ１３の駆動力によりシリンダロッド２３がキャビティＣａ側へ前進しているときにタンク６１から第２シリンダ室Ｃ２への作動液の流れを許容し、第３モータ１９の駆動力により後側ピストン２７が第２シリンダ室Ｃ２の作動液を加圧しているときに第２シリンダ室Ｃ２からタンク６１への作動液の流れを阻止するプレフィルバルブ６５と、を有することから、射出と増圧との双方をそれぞれ別個のモータの駆動力により行うことができる。しかも、第３モータ１９から射出プランジャ５への駆動力の伝達は、第２シリンダ室Ｃ２の作動液を介して行われることから、増圧開始時の射出プランジャ５の位置が変動しても、プレフィルバルブ６５を介した第２シリンダ室Ｃ２への作動液の補給により、第３モータ１９と射出プランジャ５との連結が適切になされて簡便且つ確実に第３モータ１９の駆動力を射出プランジャ５に伝達することができる。
【００７２】
増圧用伝達機構２１は、後側ピストンの後端面に設けられ、前記後側ピストン２７の移動方向に対して傾斜する第１傾斜面部５５と、第３モータ１９により後側ピストン２７の移動方向に交差する方向に駆動され、第１傾斜面部５５に摺動しつつ第１傾斜面部５５を後側ピストン２７の移動方向へ押圧する楔体５３と、を有することから、楔体５３の増力作用を利用して効果的に増圧を行うことができる。さらに、後側ピストン２７に楔体５３が摺動する第１傾斜面部５５を設けることから装置が簡素且つ小型化される。
【００７３】
射出用伝達機構１５は、シリンダロッド２３に設けられたラック４３と、ラック４３に噛合し、第１モータ１３により回転されるピニオン４１と、を有することから、シリンダロッド２３が、第１モータ１３の駆動力を伝達するためのラックと第３モータ１９の駆動力を伝達するシリンダロッドとに兼用されることになり、装置の簡素化及び小型化が図られる。
【００７４】
射出装置１は、フライホイール７３を有し、フライホイール７３を駆動して慣性力を発生させる逆慣性力発生装置６７と、射出プランジャ５とフライホイール７３とを連結又は当該連結を解除可能な第２クラッチ６９と、射出プランジャ５とフライホイール７３とが連結されていない状態において第１モータ１３及び射出用伝達機構１５により射出プランジャ５がキャビティＣａ側へ駆動され、その後、前記キャビティ側へ前進している射出プランジャ５と、運動しているフライホイール７３とが連結されることにより逆慣性力発生装置６７の慣性力が射出プランジャ５に対して射出プランジャ５を後退させる方向へ作用するように、第１モータ１３、逆慣性力発生装置６７及び第２クラッチ６９を制御する制御装置７９と、を有することから、サージ圧の発生を抑制することができる。逆慣性力発生装置６７は、フライホイール７３の速度を調整することにより、慣性力を適宜に調整することができるから、種々の射出条件（射出速度）に対応して適切にサージ圧の発生を抑制することができる。また、逆慣性力発生装置６７の慣性力はシリンダロッド２３等を介して射出プランジャ５にも伝達されるから、射出プランジャ５とシリンダロッド２３との間にサージ圧吸収用のバネを配置してシリンダロッド２３から後方側の可動部の慣性力を吸収するような場合に比較して、溶湯に直接作用する射出プランジャ５の慣性力までもキャンセルすることができ、溶湯にサージ圧が発生することを確実に抑制できる。
【００７５】
なお、以上の実施形態において、第１モータ１３は本発明の射出用モータの一例であり、第３モータ１９は本発明の増圧用モータの一例であり、第２モータ７１のロータ、出力軸７５及びフライホイール７３はそれぞれ本発明の慣性体の一例であり、第２クラッチ６９は本発明の連結装置の一例である。
【００７６】
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。
【００７７】
成形機は、ダイカストマシンに限定されず、例えば、射出成形機であってもよい。また、成形機は、横型締式や横射出式のものに限定されず、縦型締式のものであってもよいし、縦射出式のものであってもよい。
【００７８】
射出用モータや増圧用モータは、回転式のモータに限定されない。例えば、射出用モータや増圧用モータは、リニアモータであってもよい。また、射出用伝達機構は、ラック・ピニオン機構に限定されない。例えば、射出用伝達機構は、送りねじ機構やウォームギアであってもよい。また、ラックは、シリンダロッドに設けられるものに限定されない。例えば、ラックは、射出プランジャに設けられてもよいし、射出プランジャやシリンダロッドとは別個の部材として形成されて射出プランジャに固定されてもよい。増圧用伝達機構は、楔機構を含むものに限定されず、また、増力作用を有するものに限定されない。例えば、増圧用伝達機構は、増力作用を有する又は増力作用を有しない歯車機構のみにより構成されてもよい。
【００７９】
シリンダ装置は、一定の径の一のシリンダチューブを有するものに限定されない。例えば、前側ピストンを収容するシリンダチューブと、後側ピストンを収容するシリンダチューブとが分離しているものであってもよいし、このようなシリンダチューブの径は互いに異なっていてもよい。
【００８０】
逆慣性力発生装置の慣性体は、回転運動により慣性力を発生するものに限定されない。例えば、リニアモータにより駆動され、直線運動により慣性力を発生するものであってもよい。また、慣性体として、フライホイール等の特別な質量体を設けなくてもよい。例えば、実施形態において、フライホイール７３を省略しても、出力軸７５や第２モータ７１のロータが慣性体として機能する。また、逆慣性力発生装置の動力源は、モータに限定されない。例えば、シリンダ装置や内燃機関であってもよい。
【００８１】
逆慣性力発生装置と射出プランジャとを連結又は当該連結を解除する連結装置は、クラッチに限定されない。例えば、直線運動する慣性体に設けられ、シリンダロッドに当接及び離間可能な摩擦部材を含む装置により構成されてもよい。また、連結装置がクラッチにより構成される場合、クラッチは、電磁クラッチに限定されない。乾式クラッチ、湿式クラッチ、粉体クラッチ、遠心クラッチ等、適宜なクラッチが利用されてよい。
【００８２】
伝達機構は、射出用モータ（実施形態では第１モータ１３）と、逆慣性力発生装置とに共用されなくてもよい。なお、射出用モータ用の伝達機構とは別個の伝達機構により逆慣性力発生装置の回転運動の慣性力を並進運動の慣性力に変換する場合、その別個の伝達機構は、伝達機構はラック・ピニオン機構に限定されない。例えば、伝達機構は、送りねじ機構やウォームギアにより構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態のダイカストマシンの射出装置の構成を示す模式図。
【図２】図１の射出装置の射出速度及び射出圧力の経時変化を示す図。
【図３】図１の射出装置の制御装置の実行する処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８４】
１…射出装置、３…スリーブ、５…射出プランジャ、１３…第１モータ（射出用モータ）、１５…射出用伝達機構、２１…（増圧用伝達機構）、２３…シリンダロッド、２５…前側ピストン、２７…後側ピストン、２９…シリンダチューブ、６１…タンク、６５…プレフィルバルブ、７１…第３モータ（増圧用モータ）、ＤＣ…ダイカストマシン（成形機）、Ｃａ…キャビティ。
【図１】
2009183966.tif 000003
【図２】
2009183966.tif 000004
【図３】
2009183966.tif 000005