(57)【要約】【課題】回転式のモータにより射出プランジャを好適に前進させることができる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内の溶湯をキャビティＣａに射出可能な射出プランジャ５と、第１モータ１３と、第１モータ１３の回転を並進運動に変換して射出プランジャ５を駆動可能な伝達機構１５と、を有し、伝達機構１５は、射出プランジャ５に対して固定的に設けられ、射出プランジャ５の進退方向に延びるラック３７と、ラック３７に噛合し、第１モータ１３により回転駆動されるピニオン３５と、を有する。【選択図】図１
2009183965.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に射出可能な射出プランジャと、
モータと、
前記モータの回転を並進運動に変換して前記射出プランジャを駆動可能な伝達機構と、
を有し、
前記伝達機構は、
前記射出プランジャに対して固定的に設けられ、前記射出プランジャの進退方向に延びるラックと、
前記ラックに噛合し、前記モータにより回転駆動されるピニオンと、
を有する
成形機の射出装置。
【請求項２】
前記射出プランジャに固定されたシリンダロッドを有するシリンダ装置を更に有し、
前記ラックは前記シリンダロッドに設けられている
請求項１に記載の成形機の射出装置。
【請求項３】
前記シリンダ装置は、
前記シリンダロッドが延出する側のチューブ小径部、及び、その反対側の、前記チューブ小径部よりも大径のチューブ大径部を有するシリンダチューブと、
前記シリンダロッドに固定され、前記チューブ小径部を摺動可能な前側ピストンと、
前記チューブ小径部を摺動可能なピストン小径部及び前記チューブ大径部を摺動可能なピストン大径部を有する後側ピストンと、
を有する
請求項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モータ及び前記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。
【請求項５】
前記逆慣性力発生装置は、前記慣性体の回転運動により慣性力を発生し、
前記連結装置は、前記慣性体と前記ピニオンとを連結又は当該連結を解除可能である
請求項４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。特許文献１では、モータの回転をボールネジ機構により並進運動に変換して射出プランジャに伝達することにより、射出プランジャを駆動している。
【特許文献１】特開２００１−１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の技術では、ボールネジ機構によりモータの回転を並進運動に変換していることから、射出プランジャを好適に前進させることができない場合がある。例えば、ボールネジ機構では、射出速度の超高速化が困難である。
【０００４】
本発明の目的は、回転式のモータにより射出プランジャを好適に前進させる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に射出可能な射出プランジャと、モータと、前記モータの回転を並進運動に変換して前記射出プランジャを駆動可能な伝達機構と、を有し、前記伝達機構は、前記射出プランジャに対して固定的に設けられ、前記射出プランジャの進退方向に延びるラックと、前記ラックに噛合し、前記モータにより回転駆動されるピニオンと、を有する。
【０００６】
好適には、前記射出プランジャに固定されたシリンダロッドを有するシリンダ装置を更に有し、前記ラックは前記シリンダロッドに設けられている。
【０００７】
好適には、前記シリンダ装置は、前記シリンダロッドが延出する側のチューブ小径部、及び、その反対側の、前記チューブ小径部よりも大径のチューブ大径部を有するシリンダチューブと、前記シリンダロッドに固定され、前記チューブ小径部を摺動可能な前側ピストンと、前記チューブ小径部を摺動可能なピストン小径部及び前記チューブ大径部を摺動可能なピストン大径部を有する後側ピストンと、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モータ及び前記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。
【０００９】
好適には、前記逆慣性力発生装置は、前記慣性体の回転運動により慣性力を発生し、前記連結装置は、前記慣性体と前記ピニオンとを連結又は当該連結を解除可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転式のモータにより射出プランジャを好適に前進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、低速射出や高速射出を行うための電動式の駆動装置と、増圧を行うための油圧式の駆動装置とを組み合わせたハイブリッド式の駆動装置を有している。具体的には、射出装置１は、射出プランジャ５に連結されたシリンダ装置１１と、射出プランジャ５を駆動するための駆動力を発生する第１モータ１３と、第１モータ１３の回転を射出プランジャ５に伝達するための伝達機構１５と、第１モータ１３と伝達機構１５とを連結又は当該連結を解除する第１クラッチ１７とを有している。
【００１７】
シリンダ装置１１は、例えば、いわゆる直結形の増圧シリンダにより構成されており、射出プランジャ５に固定されたシリンダロッド１９と、シリンダロッド１９に固定された前側ピストン２１と、前側ピストン２１の背後に配置される後側ピストン２３と、前側ピストン２１及び後側ピストン２３を摺動可能に収容するシリンダチューブ２５とを有している。
【００１８】
シリンダロッド１９は、例えば、カップリング２７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１９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２１は、シリンダロッド１９の後端に固定されている。なお、シリンダロッド１９及び前側ピストン２１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。
【００１９】
シリンダチューブ２５は、前側ピストン２１が摺動するチューブ小径部２５ａと、チューブ小径部２５ａの後端に連続し、チューブ小径部２５ａよりも大径のチューブ大径部２５ｂとを有している。後側ピストン２３は、チューブ小径部２５ａを摺動可能なピストン小径部２３ａと、チューブ大径部２５ｂを摺動可能なピストン大径部２３ｂとを有している。
【００２０】
チューブ小径部２５ａは、前側ピストン２１により、シリンダロッド１９側の第１シリンダ室Ｃ１と、その反対側の第２シリンダ室Ｃ２に区画されている。チューブ大径部２５ｂは、後側ピストン２３のピストン大径部２３ｂにより、チューブ小径部２５ａ側の第３シリンダ室Ｃ３と、その反対側の第４シリンダ室Ｃ４とに区画されている。
【００２１】
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２９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３０が設けられ、第１モータ用センサ３０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。
【００２２】
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３１と、入力軸３１と一体的に回転する減速歯車３３と、減速歯車３３と噛合するピニオン３５と、シリンダロッド１９に設けられ、ピニオン３５と噛合するラック３７とを有している。
【００２３】
入力軸３１は、例えば、出力軸２９と同軸状に配置されている。減速歯車３３は、ピニオン３５よりも歯数が多く、入力軸３１の回転を減速してピニオン３５に伝達する。ピニオン３５は、シリンダチューブ２５の前端に隣接して配置されており、シリンダロッド１９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３７は、シリンダロッド１９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３５が回転することにより、シリンダロッド１９の進退方向へ駆動される。ラック３７は、例えば、シリンダロッド１９の可動範囲に亘ってピニオン３５と噛合可能である。
【００２４】
第１クラッチ１７は、同軸状に配置された出力軸２９と入力軸３１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２９の回転を入力軸３１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。
【００２５】
以上のハイブリッド式の駆動装置では、第１モータ１３の回転は、伝達機構１５によってシリンダロッド１９の進退方向の並進運動に変換される。従って、第１モータ１３の一方向への回転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。また、第１モータ１３の他方向への回転により射出プランジャ５は後退する。
【００２６】
また、第２シリンダ室Ｃ２からの作動液の流出が禁止された状態で、第４シリンダ室Ｃ４に作動液が供給されると、第４シリンダ室Ｃ４の作動液の圧力が、後側ピストン２３により、ピストン小径部２３ａの受圧面積に対するピストン大径部２３ｂの受圧面積の比に応じて増圧されて第２シリンダ室Ｃ２に伝達される。そして、第２シリンダ室Ｃ２の作動液により前側ピストン２１に圧力が付与されて、前側ピストン２１に固定された射出プランジャ５によりキャビティＣａの溶湯は昇圧される。
【００２７】
シリンダ装置１１への作動液の供給は、油圧回路３８によって制御される。油圧回路３８は、例えば、タンク３９と、タンク３９と第２シリンダ室Ｃ２とを連通する第１流路４１と、第１流路４１に設けられた第１逆止弁４３と、アキュムレータ４５と、アキュムレータ４５と第４シリンダ室Ｃ４とを連通する第２流路４７と、第２流路に設けられた流量制御弁４９及び第２逆止弁５１とを有している。
【００２８】
第１逆止弁４３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３９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３９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、第１逆止弁４３はパイロット式でない逆止弁により構成されてもよい。
【００２９】
従って、第１逆止弁４３に圧力が導入されていない状態では、前側ピストン２１が前進すると、第２シリンダ室Ｃ２には負圧によりタンク３９に貯蓄されている作動液が第１逆止弁４３を介して補給され、また、後側ピストン２３により第２シリンダ室Ｃ２の作動液が加圧されると、第１逆止弁４３は自閉する。
【００３０】
アキュムレータ４５は、例えば、気体圧式のピストン形アキュムレータにより構成されており、作動液を蓄積しているとともに、圧縮された気体の圧力をピストンを介して作動液に付与している。流量制御弁４９は、例えば、サーボバルブにより構成されており、入力された電気信号に応じて第２流路４７を流れる流量を制御する。
【００３１】
第２逆止弁５１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、アキュムレータ４５から第４シリンダ室Ｃ４への作動液の流れを許容する一方で第４シリンダ室Ｃ４からアキュムレータ４５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、第２逆止弁５１はパイロット式でない逆止弁により構成されてもよい。
【００３２】
流量制御弁４９が開かれ、且つ、第２逆止弁５１にパイロット圧力が導入されていない状態では、第４シリンダ室Ｃ４に作動液が供給され、第４シリンダ室Ｃ４の作動液の圧力は、後側ピストン２３により増圧されて第２シリンダ室Ｃ２に伝達される。すなわち、第２シリンダ室Ｃ２は加圧される。なお、加圧する速度は、流量制御弁４９の開度により制御される。
【００３３】
また、油圧回路３８は、タンク３９の作動液をアキュムレータ４５に供給してアキュムレータ４５を蓄圧するために、タンク３９の作動液をアキュムレータ４５へ送出するポンプ５３と、ポンプ５３を駆動するポンプ用モータ５５と、ポンプ５３からアキュムレータ４５への流れを許容する一方でアキュムレータ４５からポンプ５３への流れを禁止する第３逆止弁５７と、ポンプ５３よりもアキュムレータ４５側の流路の圧力を所定値以下に保つための圧力制御弁５９とを有している。なお、油圧回路３８は、この他にも、例えば、第１シリンダ室Ｃ１や第３シリンダ室Ｃ３とタンク３９とを連通する不図示の流路等を有するが説明は省略する。
【００３４】
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。
【００３５】
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６１と、逆慣性力発生装置６１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６３とを有している。逆慣性力発生装置６１は、例えば、第２モータ６５と、第２モータ６５により回転駆動されるフライホイール６７とを有している。
【００３６】
第２モータ６５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６５のケーシングから延出する出力軸６９が固定されている。また、第２モータ６５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６５には、第２モータ６５の回転を検出するエンコーダ等の第２モータ用センサ７１が設けられ、第２モータ用センサ７１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６５のフィードバック制御がなされる。
【００３７】
フライホイール６７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６７は、例えば、中心（重心）において第２モータ６５の出力軸６９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６７が第２モータ６５により回転駆動されることにより、第２モータ６５の発生したエネルギーは、フライホイール６７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。
【００３８】
第２クラッチ６３は、同軸状に配置された出力軸６９と入力軸３１とを連結又は当該連結を解除する。第２クラッチ６３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６９の回転を入力軸３１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６３により、出力軸６９と入力軸３１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６１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。
【００３９】
射出装置１は、油圧回路３８、第１モータ１３、第２モータ６５等を制御するために制御装置７２を有している。制御装置７２は、例えば、ＣＰＵ７３、及び、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ７５を有している。ＣＰＵ７３は、入力回路７７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７９を介して各種の機器に出力する。
【００４０】
制御装置７２に入力される電気信号は、例えば、シリンダロッド１９の位置を検出する位置センサ８１の検出信号、流量制御弁４９の有する当該流量制御弁４９の開度を検出するセンサからの検出信号、第１モータ用センサ３０及び第２モータ用センサ７１からの検出信号、ユーザの操作を受け付ける入力装置８３からのユーザの操作に応じた操作信号である。
【００４１】
制御装置７２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６５、第２クラッチ６３、流量制御弁４９及びポンプ用モータ５５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８５を制御する制御信号である。
【００４２】
位置センサ８１は、例えば、シリンダロッド１９の進退方向に沿ってシリンダロッド１９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８１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７２は、位置センサ８１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。
【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７２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７２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及び第２モータ６５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６３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及び第２モータ６５は停止されており、第１クラッチ１７及び第２クラッチ６３は連結を解除している。
【００５２】
制御装置７２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】
なお、第１モータ１３の駆動力により射出プランジャ５が前進している間、第１シリンダ室Ｃ１の作動液は、例えば、前側ピストン２１により不図示の流路を介してタンク３９へ押し出される。また、第２シリンダ室Ｃ２には、第２シリンダ室Ｃ２の負圧により、第１逆止弁４３を介して、タンク３９から作動液が補給される。
【００５４】
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７２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７２は、高速切換位置に到達したか否かを、例えば、位置センサ８１からの検出信号に基づいて特定することができる。
【００５５】
また、制御装置７２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６１の第２モータ６５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６７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。
【００５６】
なお、第２モータ６５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６５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７２は、ステップＳ１又はステップＳ２と同時に第２モータ６５の回転を開始する。
【００５７】
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７２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２９の慣性力も射出プランジャ５には伝達されなくなる。
【００５８】
なお、制御装置７２は、例えば、位置センサ８１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８１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。
【００５９】
ステップＳ８では、制御装置７２は、増圧を行うようにシリンダ装置１１を制御する（図２の時刻ｔ３〜ｔ４）。すなわち、制御装置７２は、流量制御弁４９を開くとともに、第２逆止弁５１へのパイロット圧力の導入を停止して第４シリンダ室Ｃ４への作動液の流入を許容し、アキュムレータ４５の作動液を第４シリンダ室Ｃ４に供給するように油圧回路３８を制御する。第２シリンダ室Ｃ２は、第２シリンダ室Ｃ２の作動液の圧力により第１逆止弁４３が自閉することなどにより密閉される。そして、第４シリンダ室Ｃ４の作動液の圧力は、後側ピストン２３及び第２シリンダ室Ｃ２の作動液を介して前側ピストン２１に伝達される。
【００６０】
なお、この際、制御装置７２は、流量制御弁４９の開度を制御して増圧の速度を適宜に調整する。また、第１シリンダ室Ｃ１及び第３シリンダ室Ｃ３の作動液は、例えば、前側ピストン２１や後側ピストン２３により不図示の流路を介してタンク３９に押し出される。なお、第２逆止弁５１及び流量制御弁４９のいずれか一方の開閉のみにより、第２流路４７の開閉を行うようにしてもよい。
【００６１】
制御装置７２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６１や第２クラッチ６３を制御する（ステップＳ９）。具体的には、制御装置７２は、第２モータ６５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６３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。
【００６２】
なお、第２モータ６５への電力供給の停止と、第２クラッチ６３の連結とは、概ね同時に行われ、これにより、第２モータ６５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６１の慣性力が、射出プランジャ５に伝達される前に逆慣性力発生装置６１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。
【００６３】
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７２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油圧回路３８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。また、制御装置７２は、増圧完了後、第２クラッチ６３の連結を解除する（ステップＳ１２）。
【００６４】
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７２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７２は、流量制御弁４９及び／又は第２逆止弁５１を閉じてアキュムレータ４５から第４シリンダ室Ｃ４への作動液の供給を停止するとともに、第４シリンダ室Ｃ４とタンク３９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。
【００６５】
その後、制御装置７２は、第１モータ１３をステップＳ１やＳ３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及び前側ピストン２１は後退する。第２シリンダ室Ｃ２は密閉されているから、後側ピストン２３も後退する。第１シリンダ室Ｃ１や第３シリンダ室Ｃ３には、例えば、不図示のタンクから負圧により作動液が補給される。後側ピストン２３が原位置に復帰すると、第２シリンダ室Ｃ２とタンク３９とを連通する不図示の流路を開閉する不図示の弁が開かれ、前側ピストン２１も原位置に復帰する。
【００６６】
なお、第１逆止弁４３及び第２逆止弁５１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て、第２シリンダ室Ｃ２の作動液を第１流路４１を介してタンク３９へ戻したり、第４シリンダ室Ｃ４の作動液をアキュムレータ４５に戻してアキュムレータ４５を蓄圧するようにしてもよい。
【００６７】
射出プランジャ５が原位置（図１の状態）に復帰すると（ステップＳ１６）、制御装置７２は、第１モータ１３を停止させるとともに第１クラッチ１７の連結を解除する（ステップＳ１７）。なお、制御装置７２は、射出プランジャ５の原位置への復帰を、例えば、位置センサ８１の検出結果に基づいて特定できる。
【００６８】
逆慣性力発生装置６１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７２や不図示のモニター装置により演算可能である。
【００６９】
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７２は、高速射出速度ＶＨが大きくなるほど第２モータ６５の回転数が大きくなるように第２モータ６５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６５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６１において発生させることができる。
【００７０】
なお、第２モータ６５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６５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。
【００７１】
また、第２モータ６５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７２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７２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６１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６５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６５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。
【００７２】
第２モータ６５の回転数の他、第２クラッチ６３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６３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。
【００７３】
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。
【００７４】
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内の溶湯をキャビティＣａに射出可能な射出プランジャ５と、第１モータ１３と、第１モータ１３の回転を並進運動に変換して射出プランジャ５を駆動可能な伝達機構１５と、を有し、伝達機構１５は、射出プランジャ５に対して固定的に設けられ、射出プランジャ５の進退方向に延びるラック３７と、ラック３７に噛合し、第１モータ１３により回転駆動されるピニオン３５と、を有することから、超高速で射出プランジャ５を前進させたり、第１モータ１３の制御により射出プランジャ５の位置及び速度制御を精度よく行うことができるなど、好適に射出プランジャの移動が行われる。
【００７５】
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１９を有するシリンダ装置１１を更に有し、ラック３７はシリンダロッド１９に設けられていることから、第１モータ１３により精度の高い射出プランジャ５の位置及び速度制御が可能となるとともに、シリンダ装置１１により高い圧力を溶湯に付与することが可能となり、高速射出工程や増圧工程を効率的に行うことができる。しかも、シリンダロッド１９は、シリンダロッド及びラックに兼用されることから、駆動装置の小型化が図られる。
【００７６】
シリンダ装置１１は、シリンダロッド１９が延出する側のチューブ小径部２５ａ、及び、その反対側の、チューブ小径部２５ａよりも大径のチューブ大径部２５ｂを有するシリンダチューブ２５と、シリンダロッド１９に固定され、チューブ小径部２５ａを摺動可能な前側ピストン２１と、チューブ小径部２５ａを摺動可能なピストン小径部２３ａ及びチューブ大径部２５ｂを摺動可能なピストン大径部２３ｂを有する後側ピストン２３と、を有することから、第１モータ１３によりシリンダロッド１９を前進させるときにシリンダ装置（第２シリンダ室Ｃ２）に補給する作動液は少量でよく、且つ、チューブ大径部２５ｂ（第４シリンダ室Ｃ４）に比較的低圧の作動液を供給すれば後側ピストン２３の増圧作用により高い圧力を溶湯に付与することができるから、電動式及び油圧式を組み合わせた射出プランジャ５の駆動を効率的に行うことができる。
【００７７】
射出装置１は、フライホイール６７を有し、フライホイール６７を駆動して慣性力を発生させる逆慣性力発生装置６１と、射出プランジャ５とフライホイール６７とを連結又は当該連結を解除可能な第２クラッチ６３と、射出プランジャ５とフライホイール６７とが連結されていない状態において第１モータ１３及び伝達機構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、キャビティＣａ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６７とが連結されることにより逆慣性力発生装置６１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６１及び第２クラッチ６３を制御する制御装置７２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６１は、フライホイール６７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６１の慣性力はシリンダロッド１９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１９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１９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。
【００７８】
逆慣性力発生装置６１は、フライホイール６７の回転運動により慣性力を発生し、第２クラッチ６３は、フライホイール６７とピニオン３５とを連結又は当該連結を解除可能であるから、伝達機構１５は、第１モータ１３と逆慣性力発生装置６１とに共用されることになり、装置の小型化が図られる。
【００７９】
なお、以上の実施形態において、第２モータ６５のロータ、出力軸６９及びフライホイール６７はそれぞれ本発明の慣性体の一例であり、第２クラッチ６３は本発明の連結装置の一例である。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
射出プランジャを駆動させる駆動装置において、シリンダ装置は必須の要件ではない。例えば、モータのみにより射出工程や増圧工程を行ってもよい。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。
【００８３】
シリンダ装置を設ける場合、シリンダ装置は、直結形の増圧式シリンダ装置に限定されない。例えば、シリンダ装置は、単動式のもの、プレフィル式のもの、増圧式であって分離形のものであってもよい。
【００８４】
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６７を省略しても、出力軸６９や第２モータ６５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。
【００８５】
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。
【００８６】
伝達機構は、射出プランジャの通常の駆動を行うモータ（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、モータ（第１モータ１３）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】
【００８７】
【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】
【００８８】
１…射出装置、３…スリーブ、５…射出プランジャ、１３…第１モータ、１５…伝達機構、３７…ラック、３５…ピニオン、ＤＣ…ダイカストマシン（成形機）、Ｃａ…キャビティ。
【図１】
2009183965.tif 000003
【図２】
2009183965.tif 000004
【図３】
2009183965.tif 000005