JP2017177629A - 油圧アクチュエータ及び型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材であるピストンリングを大径及び小径のピストンヘッドに備える油圧アクチュエータにおいて、ピストンリングのシール面へ当接するまでに要する時間を短縮して応答性を高め、生産性を向上する。
【解決手段】本発明の油圧アクチュエータは、第１油室１２Ｃに作動油を供給して大径ピストンヘッド１３及び小径ピストンヘッド１５を所定方向に移動させた後であって、第４油室１４Ｃに作動油を供給して所定方向とは逆方向に大径ピストンヘッド１３及び小径ピストンヘッド１５を移動させる際に、第３油室１４Ｂと第４油室１４Ｃを区画する小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが、予め第３油室１４Ｂの側に移動する方向に圧力を付与することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、射出成形機の型締装置を動作させる油圧アクチュエータに関するものである。

従来より、固定金型を保持する固定ダイプレートと、移動金型を保持する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固定ダイプレートに対して進退移動させる移動手段と、移動ダイプレートと固定ダイプレートとをタイバーを介して結合加圧する型締手段と、を備える射出成形機の型締装置がある。この型締装置においては、一般的に、溶融材料、例えば溶融樹脂を金型内に射出する時には、金型内の圧力により型が開こうとするのを抑えるため、大きな型締力が要求される一方、成形品の取出し時には、金型を必要な距離だけ速やかに移動させることが要求される。

この要求に応える型締装置として、特許文献１に開示される装置が知られている。この型締装置は、断面積の異なる複数のシリンダを直列に連結して設け、この断面積の異なるシリンダにそれぞれ対応する断面積の異なるピストンヘッドを直列に備えた１本のロッドを備える。特許文献１の装置は、典型的には、シリンダが大径及び小径の２段をなし、ピストンヘッドも大径及び小径の２段をなしている。そして、大径及び小径のピストンヘッドにより油室を区画構成し、所定の油室に作動油を供給することにより、所定の方向にピストンヘッドに連なるピストンロッドを動作させる。

引用文献１の型締装置によれば、構成部品が少ないので低コストで製作することができ、しかも、固定ダイプレートの金型取り付け面と反対側に運転作業スペースを十分広くとれるので、同装置の操作性を向上させることができる、などの利点を有している。

特開２００２−１２７２１６号公報

引用文献１の型締装置において、大径及び小径のそれぞれのピストンヘッドの外周にシール部材としてのピストンリングを設けることにより隣接する油室の間の油漏れを防ぎ、油圧アクチュエータを正常に動作させる。このピストンリングは、ピストンヘッドに設けられるシール面に適切に当接することで、そのシール機能を発揮することができる。
そこで本発明は、シール部材であるピストンリングを大径及び小径のピストンヘッドに備える油圧アクチュエータにおいて、ピストンリングのシール面へ当接するまでに要する時間を短縮して応答性を高め、生産性を向上することを目的とする。

本発明の油圧アクチュエータは、相対的に径の大きい大径シリンダと、相対的に径の小さい小径シリンダと、が直列に配列されるシリンダと、大径シリンダに収容され、外周に大径ピストンリングが嵌装される大径ピストンヘッドと、小径シリンダに収容され、外周に小径ピストンリングが嵌装される小径ピストンヘッドと、が直列に配列されるピストンヘッドと、を備える。
本発明の油圧アクチュエータは、大径シリンダが、大径ピストンリングにより区画される第１油室と第２油室を備え、小径シリンダが、小径ピストンリングにより区画される第３油室と第４油室を備え、第２油室と第３油室が連通する。
そして、本発明の油圧アクチュエータは、大径シリンダの第１油室に作動油を供給するか、若しくは、第１油室の作動油を第２油室および第３油室の一方又は双方に供給してピストンヘッドを所定方向に移動させた後であって、小径シリンダの第４油室に作動油を供給して所定方向とは逆方向にピストンヘッドを移動させる際に、第３油室と第４油室を区画する小径ピストンリングが、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、ことを特徴とする。

本発明の油圧アクチュエータとして、小径ピストンリングの第３油室の側への移動する方向への圧力の付与を、第１油室に作動油を供給してピストンヘッドを動作させる際に、第４油室から排出される作動油に流動抵抗を与えることで第４油室内の油圧を上昇させることにより、小径ピストンリングに、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することにできる。この際に、第１油室の作動油を第２油室および第３油室の一方又は双方に供給してもよい。

本発明の油圧アクチュエータとして、小径ピストンリングの第３油室の側への移動する方向への圧力の付与を、第１油室の排出路を閉鎖して、ピストンヘッドが移動できない状態とするとともに、第２油室及び第３油室の一方又は双方の排出路を開放させた後に、第４油室に作動油を供給して第４油室の油圧を上昇させることにより、小径ピストンリングが、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することにもできる。

本発明の油圧アクチュエータは、固定金型を保持する固定ダイプレートと、移動金型を保持する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固定ダイプレートに対して進退移動させる移動手段と、固定ダイプレートに設けられ、移動ダイプレートと固定ダイプレートとをタイバーを介して開閉する油圧アクチュエータを有する型締手段と、を備える型締装置に適用することができる。

本発明における型締手段は、型締めされた固定金型と移動金型の間に形成されるキャビティに溶融材料を射出してから所定の期間だけ保持して冷却する保持ステップと、保持ステップの後に、油圧アクチュエータを作動させて、固定金型から移動金型を開く離型ステップと、離型ステップの後に、離型ステップとは逆向きに油圧アクチュエータを作動させる引戻しステップと、を行う。そして、離型ステップと引戻しステップの間に、大径シリンダの第１油室に作動油を供給してピストンヘッドを所定方向に移動させた後であって、小径シリンダの第４油室に作動油を供給して所定方向とは逆方向にピストンヘッドを移動させる際に、第３油室と第４油室を区画する小径ピストンリングが、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、ことができる。

本発明における型締手段は、離型ステップにおいて第１油室に作動油を供給してピストンヘッドを動作させる際に、第４油室から排出される作動油に流動抵抗を与えることで第４油室内の油圧を上昇させることにより、小径ピストンリングに、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、ことができる。この離型ステップにおいて、第１油室の作動油を第２油室および第３油室の一方又は双方に供給することもできる。

また、本発明における型締手段は、小径ピストンリングの第３油室の側への移動する方向への圧力の付与を、離型ステップと引戻しステップの間に、第１油室の排出路を閉鎖して、ピストンヘッドが移動できない状態とするとともに、第２油室及び第３油室の一方又は双方の排出路を開放させた後に、第４油室に作動油を供給して第４油室の油圧を上昇させることにより、小径ピストンリングが、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、こともできる。

本発明の油圧アクチュエータによれば、第１油室に作動油を供給してピストンヘッドを所定方向に移動させた後であって、第４油室に作動油を供給して所定方向とは逆方向にピストンヘッドを移動させる前に、第３油室と第４油室を区画する小径ピストンリングが、予め第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する。この圧力付与動作を行うことにより、小径ピストンリングを小径ピストンヘッドのシール面に当接できるため、動作油が洩れることなくシールされるので、油圧アクチュエータを高応答で動作できる。

本発明の実施形態に係る型締装置を備えた射出成形機の部分側断面図である。 図１の型締装置の油圧アクチュエータの部分の拡大図である。 図２のピストンリング周りの拡大図であり、（ａ）は第４油室に作動油を供給した状態を示す側断面図、（ｂ）は小径ピストンリングを正面から示す図、（ｃ）は第４油室に作動油を供給しない状態を示す側断面図である。 本実施形態による離型動作を示す部分断面図である。 本実施形態による引戻し前動作を示す部分断面図である。 本実施形態による引戻し前動作の他の例を示す部分断面図である。 本実施形態における油圧アクチュエータの好ましい動作の組合せを示し、（ａ）は離型動作、（ｂ）は引戻し前動作、（ｃ）は引戻し動作を示している。 射出成形機における型締工程を示すブロック図である。 型締装置の油圧アクチュエータの離型動作、引戻し前動作及び引戻し動作のそれぞれの際の弁のＯＮ及びＯＦＦを示している。 本発明におけるシリンダ、ピストンヘッドの配列の他の例を示す図である。 型締装置の油圧アクチュエータの標準的な動作を示し、（ａ）は離型動作、（ｂ）は引戻し前動作、（ｃ）は引戻し動作を示している。

［第１実施形態］
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。
本実施形態に係る射出成形機１００は、図１に示すように、支持フレーム１を備えており、支持フレーム１の上には固定金型３を取付けるための固定ダイプレート５が固設されている。固定ダイプレート５には、射出シリンダ１８が取り付けられている。また、同じ支持フレーム１の上には固定ダイプレート５に対向して、移動金型７を取付けるための移動ダイプレート９が配設されている。さらに、支持フレーム１にはレール３９が設けられており、このレール３９によってリニアベアリング３５が案内される。リニアベアリング３５は、支持台３７を介して移動ダイプレート９を支えている。これにより、移動ダイプレート９は、レール３９に添って支持フレーム１の上を、前後方向Ｘに直線往復移動することができる。なお、リニアベアリング３５に代えて摺動板によって移動ダイプレート９を摺動支持してもよい。また、射出成形機１００において、移動金型７が設けられる側を前とし、固定金型３が設けられる側を後と定義する。

固定ダイプレート５には、型締のための油圧アクチュエータ１０が複数、本実施形態では４基が設けられている。４基の油圧アクチュエータ１０は、固定ダイプレート５を前後方向Ｘに視て、その４隅に配置される。
それぞれの油圧アクチュエータ１０は、ストロークが短い大径シリンダ１２と小径シリンダ１４の２段に形成されている。この大径及び小径は相対的な関係をいう。大径シリンダ１２の後端の開口は蓋１６により密閉されている。これに対応して、大径シリンダ１２及び小径シリンダ１４のそれぞれに嵌挿されるピストンヘッドも大径ピストンヘッド１３と小径ピストンヘッド１５の２段に形成されている。そして、大径ピストンヘッド１３は大径シリンダ１２の中を前後方向Ｘに往復移動可能とされ、小径ピストンヘッド１５は小径シリンダ１４の中を前後方向Ｘに往復移動可能とされている。

図２に示すように、大径ピストンヘッド１３の外周には、大径ピストンリング１３Ａ、大径ピストンリング１３Ｂ及び大径ピストンリング１３Ｃが嵌装されており、また、小径ピストンヘッド１５の外周には、小径ピストンリング１５Ａ及び小径ピストンリング１５Ｂが嵌装されている。大径ピストンリング１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、大径ピストンヘッド１３の外周面に形成されたリング状の溝に挿入され、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、小径ピストンヘッド１５の外周面に形成されたリング状の溝に挿入されている（図３参照）。なお、これらピストンリングの数は任意である。

図１に示すように、小径ピストンヘッド１５の移動ダイプレート９の側の面の中心にはタイバー１９の基部が直結されている。他方、移動ダイプレート９には、タイバー１９が貫通可能に形成される挿通孔２７が設けられている。これにより、タイバー１９は、移動ダイプレート９が型閉のために固定ダイプレート５に接近するときに、移動ダイプレート９の挿通孔２７を貫通することができる。タイバー１９の先端部である移動ダイプレート９の側の端部には、それぞれ等ピッチの複数の平行なリング溝１９Ａが形成されている。なお、リング溝は、不等ピッチの平行溝でも、あるいは螺旋状のねじ溝でもよい。

図２に示すように、大径ピストンヘッド１３が収容される大径シリンダ１２の内部であって、大径ピストンヘッド１３を境にして前後方向Ｘの両側には径の大きな第１油室１２Ｃ及び第２油室１２Ｄが形成されている。第１油室１２Ｃには、固定ダイプレート５に形成されたポート１２Ａの一端が連通し、第２油室１２Ｄには、固定ダイプレート５に形成されたポート１２Ｂの一端が連通する。ポート１２Ａは、他端が後述する油圧制御系統４０の配管４５Ｂに連通し、ポート１２Ｂは、他端が後述する油圧制御系統４０の配管４５Ａに連通する。
また、小径ピストンヘッド１５が収容される小径シリンダ１４の内部であって、小径ピストンヘッド１５に嵌装される小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂよりも前方及び後方には、径の小さな第３油室１４Ｂ及び第４油室１４Ｃが形成されている。第３油室１４Ｂには、固定ダイプレート５に形成されたポート１４Ａの一端が連通する。ポート１４Ａは、他端が後述する油圧制御系統４０の配管４８Ａに連通する。
ポート１２Ａ、ポート１２Ｂ及びポート１４Ａは、油圧アクチュエータ１０の動作の如何によって、作動油の供給路になる場合もあるし、作動油の排出路になる場合もある。

図１に示すように、固定ダイプレート５の幅方向の一側部には、油圧式の移動手段である移動シリンダ２１が固設されている。この移動シリンダ２１内のピストン２３にはロッド２５の基端部が直結されており、ロッド２５の前端は移動ダイプレート９の側面に固定されている。移動シリンダ２１により、移動ダイプレート９は進退移動される。移動ダイプレート９には、タイバー１９のリング溝１９Ａと噛み合う割ナット２９が、挿通孔２７の軸心を中心にして配設されている。割ナット２９は、例えば、円周方向に複数に分割されており、挿通孔２７の軸心に対して直角方向、つまり、挿通孔２７の半径方向に開閉される。さらに、移動ダイプレート９の外側面には、割ナット２９を支えるための支持部材３３が配設されている。支持部材３３は、例えば、型開等のために大径ピストンヘッド１３のヘッド側に油圧が作用したとき等、閉じた割ナット２９に噛み合されたタイバー１９が前方に向けて押されたときに、割ナット２９が移動ダイプレート９から離れないように支えるものである。

油圧アクチュエータ１０は、図２に示すように、油圧制御系統４０を備える。この油圧制御系統４０の動作を制御することにより、油圧アクチュエータ１０に所望する動作をさせる。
この油圧制御系統４０は、作動油の供給源である油圧ポンプ４１と、大径シリンダ１２の第１油室１２Ｃ及び第２油室１２Ｄに作動油を供給して油圧を制御する第一制御系４３と、小径シリンダ１４の第３油室１４Ｂ及び第４油室１４Ｃに作動油を供給して油圧を制御する第二制御系４６と、を備える。また、本実施形態では、作動油の供給源として簡単のため油圧ポンプ４１のみを示すが、作動油の供給制御の高精度化または容易化のために、油圧ポンプ４１の他に図示しない公知の圧力調整機構を作動油の供給源に含むことが好ましい。この場合、流量調整弁４７Ａによる流量調整と圧力調整機構による圧力調整を複合して行えるため、第４油室１４Ｃの作動油の圧力を微調整できるので、これにより小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの適切な動作を制御できる。

第一制御系４３は、ロジック弁４４Ａ、ロジック弁４４Ｂ、ロジック弁４４Ｃ及びロジック弁４４Ｄを備える。ロジック弁４４Ａは、油圧ポンプ４１とポート１２Ｂを接続する配管４５Ａの途中に配設され、ロジック弁４４Ｂは、ロジック弁４４Ａとポート１２Ａの間で配管４５Ａから分岐し、他端がポート１２Ｂに接続され配管４５Ｂの途中に配設されている。ロジック弁４４Ｃは、ロジック弁４４Ｂとポート１２Ｂの間で配管４５Ｂから分岐し、他端が油回収タンク５０に向けて開口する配管４５Ｃの途中に配設され、ロジック弁４４Ｄは、ロジック弁４４Ａとロジック弁４４Ｂの間の配管４５Ｂから分岐し、他端が後述する配管４８Ｂと接続される配管４５Ｄに接続されている。
ロジック弁４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは、図２に示さように、切換弁４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄが接続されており、切換弁４９Ａ〜４９ＤがＯＦＦのときにＯＮ（流路開）になり、逆に、切換弁４９Ａ〜４９ＤがＯＮのときにＯＦＦ（流路閉）になる。
なお、他の部材を駆動する油圧回路の制御上の制約によって何らかの支障がある場合は、切換弁４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄとロジック弁４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４ＤのＯＮ／ＯＦＦの関係の一部または全部を逆にしてもよい。
ロジック弁４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは、それぞれのＯＮ（流路開）又はＯＦＦ（流路閉）を組み合せることにより、第１油室１２Ｃ及び第２油室１２Ｄへの作動油の供給、供給の停止などの制御を行う。

第二制御系４６は、流量調整弁４７Ａ、切換弁４７Ｂ及び切換弁４７Ｃを備えている。流量調整弁４７Ａ、切換弁４７Ｂ及び切換弁４７Ｃは、油圧ポンプ４１とポート１４Ａを繋ぐ配管４８Ａの途中に、油圧ポンプ４１に近い上流側からこの順に配設されている。
切換弁４７Ｂは、ＯＮにすると油圧ポンプ４１と切換弁４７Ｃを連通させ、ＯＦＦにすると切換弁４７Ｃと配管４８Ｂ、油回収タンク５０とを接続する。また、切換弁４７Ｃは、ＯＮにするとポート１４Ａと切換弁４７Ｂを接続し、ＯＦＦにすると配管４８Ａを閉じる。切換弁４７Ｂおよび切換弁４７Ｃの両方がＯＮすると、油圧ポンプ４１とポート１４Ａを連通して、第４油室１４Ｃに作動油を供給できる。

図３に示すように、小径ピストンヘッド１５には、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが挿入されるリング状の保持溝１５Ｃ，１５Ｄが間隔を空けて設けられている。
小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、第４油室１４Ｃに供給された作動油Ｏが隣接する第３油室１４Ｂへ漏れるのを防ぐシール機能を発揮する。このシール機能を発揮するためには、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの軸方向に対して垂直な第３油室１４Ｂ側のシール面Ｓは、軸方向においては、保持溝１５Ｃ，１５Ｄの第３油室１４Ｂの側の壁面からなるシール面ＳＳに当接される必要がある。また、径方向においては、油圧により内周面側から押されて拡径することにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの外周面が小径シリンダ１４の内壁面に当接される必要がある。なお、図３（ｂ）に示すように、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、拡径できるように、切り口１５Ｅを備えている。なお、切り口１５Ｅは、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂをそれぞれの周方向を切断するものではあるが、軸方向は合い口形状となっており、油圧により該合い口が互いに押し付けられて油圧をシールできるようになっている。
なお、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓと保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳは、第３油室１４Ｂの側のみではなく、第３油室１４Ｂの側と第４油室１４Ｃの側の両側の壁面に備えることにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂに、第４油室１４Ｃに供給された作動油Ｏが隣接する第３油室１４Ｂへ漏れるのを防ぐシール機能だけでなく、第３油室１４Ｂに供給された作動油Ｏが隣接する第４油室１４Ｃへ漏れるのを防ぐシール機能を与えてもよい。

いま、図３（ａ）に示すように、第４油室１４Ｃに作動油Ｏを供給するものとすると、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、第３油室１４Ｂに向けて押されて、そのシール面Ｓが保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに当接する。これにより、軸方向におけるシール機能の前提条件を満たす。ところが、例えば、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが傾いてその外周面の一部が小径シリンダ１４の内壁面に引っかかって生じる摺動抵抗により、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂに、そのシール面Ｓがシール面ＳＳに当接するまで移動しにくくなる事態が生じる。また、小径ピストンヘッド１５の保持溝１５Ｃ，１５Ｄと小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの嵌め合いが比較的緩いので、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが残されたまま、第４油室１４Ｃ内の油圧によりタイバー１９のみが後方に移動してしまう場合がある。これらの場合には、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの移動が、通常の場合に完了する時間内では完了しなくなる。

次に、図８を参照して、射出成形機１００における型締め及び型開きの一連の動作について説明する。
はじめに、固定金型３及び移動金型７が固定ダイプレート５及び移動ダイプレート９にそれぞれ取り付けられた状態で、移動シリンダ２１により移動ダイプレート９を移動させて、固定金型３と移動金型７を閉じる（図８ 型閉）。この型閉動作は、移動シリンダ２１により行われるものであり、型締動作よりも動作が高速である。
次いで、割ナット２９がタイバー１９のリング溝１９Ａに噛み合う位置にあることを前提に、割ナット２９をその軸心に向けて寄せることにより、タイバー１９のリング溝１９Ａに割ナット２９を噛み合わせる（図８ 割ナット閉）。

次に、大径シリンダ１２の第２油室１２Ｄに高圧の作動油を送る。同時に、第２油室１２Ｄと連通した小径シリンダ１４の第３油室１４Ｂにも高圧の作動油が送られるが、第２油室１２Ｄの方が第３油室１４Ｂよりも受圧面積が大きいために、タイバー１９は固定ダイプレート５の側に大きい力で引かれ、型締めの動作（図８ 型締）が行われる。
型締めが終了すると、固定金型３と移動金型７の間のキャビティに向けて樹脂などの溶融材料を射出成形の対象となる材料を吐出してから、所定期間だけそのまま保持して成形品を冷却して成形品を固化する（図８ 保持冷却，保持ステップ）。

保持冷却を終えると、大径シリンダ１２の第１油室１２Ｃに作動油を供給して、大径ピストンヘッド１３を型開方向、つまり前方に移動させることにより、タイバー１９を割ナット２９によって固定させたままの状態で、金型を少し開く（離型，離型ステップ）。なお、大径ピストンヘッド１３の型開方向への移動は、第１油室１２Ｃ、第２油室１２Ｄ、第３油室１４Ｂに図示しない共通配管から作動油を供給してランアラウンド回路を構成することにより行ってもよい。
その後、割ナット２９を開いて割ナット２９とタイバー１９との結合を解くことにより、移動ダイプレート９のタイバー１９の動作範囲を超えた大ストローク移動を確保する（図８ 割ナット開）。
次いで、移動シリンダ２１を駆動することにより移動ダイプレート９を固定ダイプレート５から離れる側、つまり前方に向けて移動させる（図８ 型開）。
その後、取出ロボットを用いるなどして成形品を金型のキャビティから取り出す（図８ 成形品取出）。

以上の本実施形態は、保持冷却後の離型動作及びそれ以降の油圧アクチュエータ１０の動作について新たな提案を行う。この新たな提案を説明する前に、標準的な油圧アクチュエータの動作（以下、比較例）について図１１を参照して説明する。
図１１（ａ）は離型動作における油圧アクチュエータ１０の油圧の負荷状態（動作シーケンス）を示しているが、第１油室１２Ｃに作動油Ｏを供給することにより、タイバー１９を前進移動させる。なお、このときの前進動作により第２油室１２Ｄの容積が縮小し、第２油室１２Ｄと連通した第３油室１４Ｂの容積が拡大するが、第２油室１２Ｄの方が大径であることから、第２油室１２Ｄと第３油室１４Ｂの合計容積は縮小される。この容積縮小により作動油Ｏは排出されるが、ポート１２Ｂおよびポート１４Ａにおける流動抵抗があるため、第２油室１２Ｄ内および第３油室１４Ｂ内の作動油Ｏは容積縮小に伴い圧縮されることになり油圧は増大する。またこの前進動作は、第１油室１２Ｃと第２油室１２Ｄ又は第３油室１４Ｂとの間に差動回路を形成して、タイバー１９の前進を迅速にすることもできる。
このとき、第４油室１４Ｃは油回収タンク５０と接続され、第４油室１４Ｃの作動油Ｏは、配管４８Ａ及び配管４８Ｂを通って油回収タンク５０に送られる。したがって、第４油室１４Ｃの内部は大気圧まで減圧されるか、または、このときの配管４８Ｂを作動油Ｏが流動することによる配管流動抵抗圧力程度の低圧まで減圧される。
このとき、第４油室１４Ｃが大気圧程度に減圧されるので、小径ピストンヘッド１５に装着される小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂには、第３油室１４Ｂ内の作動油Ｏから破線矢印で示すよう前方に向けて油圧が付与されるので、図３（ａ）に示す保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳからシール面Ｓが離れる向きに力を受ける。
なお、この動作の時のロジック弁４４Ａ〜４４Ｄ及び切換弁４７ＢのＯＮ及びＯＦＦを図９の「標準シーケンス」の欄に示す。なお、ロジック弁４４Ａ〜４４ＤのＯＮ／ＯＦＦは、切換弁４９Ａ〜４９ＤがＯＦＦのときにロジック弁４４Ａ〜４４ＤはＯＮ（流路開）になり、逆に、切換弁４９Ａ〜４９ＤがＯＮのときにロジック弁４４Ａ〜４４ＤはＯＦＦ（流路閉）になる。以下も同様である。

次に、図１１（ｂ）に離型動作と引戻し動作の間であって割ナットの開動作中の引戻し前であるところの動作シーケンスを示しているが、このときにはタイバー１９が移動しないように油圧アクチュエータ１０が制御される。つまり、第１油室１２Ｃ及び第４油室１４Ｃは、それぞれポート１２Ａ及びポート１４Ａが閉鎖（×）される一方、第２油室１２Ｄを油回収タンク５０と接続して、第２油室１２Ｄの作動油を配管４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃを通って油回収タンク５０に回収する。

次に、図１１（ｃ）に引戻し動作中のシーケンスを示している。引戻しは、移動シリンダ２１により型開きの後に、タイバー１９を後退させる動作（引戻しステップ）であるが、そのために第４油室１４Ｃに作動油を送る。これにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、そのシール面Ｓが保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに当接する向きに押される。つまり、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、離型動作とは逆向きの力を受ける。第１油室１２Ｃ及び第２油室１２Ｄは、ともに油回収タンク５０に接続される。

本実施形態は、以上の図１１に示した比較例と離型動作及び引戻し前動作が相違する。
以下、図４を参照して本実施形態に係る離型動作を説明し、図５及び図６を参照して本実施形態に係る引戻し前動作を説明する。なお、ロジック弁４４Ａ〜４４Ｄ及び切換弁４７ＢのＯＮ及びＯＦＦは図９の「第１実施形態 離型動作」の欄に示されている。

本実施形態に係る離型動作は、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓをシール面ＳＳに押し付ける作用を備える。
つまり、図４（ａ）に示すように、離型動作中に、第４油室１４Ｃに連なるポート１４Ａ（配管４８Ａ）に流量調整弁４７Ａを設け、ポート１４Ａから排出される作動油Ｏの流量を制限することにより第４油室１４Ｃから排出される作動油Ｏに流動抵抗を与え、第４油室１４Ｃの油圧を上昇させる。これにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂには第３油室１４Ｂの側に向けて移動する方向に圧力が付与され、図３（ａ）に示すように、それぞれのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに押し付ける。このとき、図４に破線で示すように、同時に第１油室１２Ｃの油圧を第２油室１２Ｄ及び第３油室１４Ｂの一方又は双方に供給することもできる。
なお、比較の便宜のために、図４（ｂ）に比較例の離型動作（図１１（ａ））を示している。

ここで、前述の通り離型動作中に、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂは、第３油室１４Ｂ内の作動油Ｏから保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳからシール面Ｓが離れる向きに圧力が付与される。そのため、第４油室１４Ｃから作動油Ｏが排出される際に、第３油室１４Ｂ内の油圧よりも第４油室１４Ｃ内の油圧の方が高圧となるようにポート１４Ａに連通する流量調整弁４７Ａの開度を絞って流量を調整する。流量調整弁４７Ａは、第４油室１４Ｃから作動油Ｏが排出される際に、第３油室１４Ｂ内の油圧よりも第４油室１４Ｃ内の油圧の方が高圧にできるサイズの固定絞り（オリフィス）に代えてもよい。これによりフィードバック等の微細で高精度な油量制御を必要とせず、単純な制御かつ低価格の部材で、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂシール面Ｓへの押し付けをなし得る。

［第２実施形態］
次に、引戻し前動作における本発明の実施形態ついて説明する。
引戻し前動作は、離型動作と引戻し動作の間に行われるが、図５（ａ）に示すように、第１油室１２Ｃの排出路（ポート１２Ａ）を閉鎖して、第１油室１２Ｃが縮小できずに大径ピストンヘッド１３の移動ができない状態とする。そして、第２油室１２Ｄの排出路（ポート１２Ｂ）及び第３油室１４Ｂの一方又は双方を開放して油回収タンク５０と連通させて、少なくとも小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが第３油室１４Ｂ側に移動する抵抗となる第３油室１４Ｂの油圧を大気圧程度とした状態で、第４油室１４Ｃに作動油Ｏを供給して第４油室１４Ｃの油圧を上昇させる。なお、ロジック弁４４Ａ〜４４Ｄ及び切換弁４７ＢのＯＮ及びＯＦＦは図９の「第２実施形態 引戻動作」の欄に示されている。
これにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂには第３油室１４Ｂの側に向けて移動する方向に圧力が付与され、図３（ａ）に示すように、それぞれのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに押し付けることができる。
また、引戻し前動作において油圧を負荷する向きが、次の引戻し動作において油圧を負荷する向きと同じであるので、大重量物であるタイバー１９の動作を慣性に逆らって停止させる必要がないため滑らかかつ迅速に引戻し動作に移行できる。
なお、比較の便宜のために、図５（ｂ）に比較例の引戻し前動作（図１１（ｂ））を示している。

図５（ａ）は、離型動作後に第４油室１４Ｃに比較的に低い圧力となるように作動油を供給するものであり、離型動作時に第４油室１４Ｃに作用させた油圧をできるだけ保持することを主旨とする。この油圧としては、例えば油圧ポンプ４１からのアンロード圧を用いることができる。また、図５（ａ）において、油圧ポンプ４１からのアンロード圧に代えて、パイロット圧程度以上の油圧を第４油室１４Ｃに負荷してもよい。

次に、引戻し前動作において、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓをシール面ＳＳに押し付ける他のシーケンスを説明する。
［第３実施形態］
図６（ａ）のシーケンスは、離型動作後に、第４油室１４Ｃを油回収タンク５０に連通して、第４油室１４Ｃの圧力を低下させる。このとき、第２油室１２Ｄおよび第２油室１２Ｄと連通した第３油室１４Ｂも油回収タンク５０に連通しているので、第４油室１４Ｃの圧力が容易に低下させることができる。これにより第４油室１４Ｃと第３油室１４Ｂの圧力差が無くなるので、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂに油圧が負荷されずにニュートラルな状態となるので、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの外周面の一部が小径シリンダ１４の内壁面に引っかかり小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂに傾きが発生することを防止することかできる。これにより、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面Ｓに滑らかに押し付けることができる。
なお、ロジック弁４４Ａ〜４４Ｄ及び切換弁４７ＢのＯＮ及びＯＦＦは図９の「第３実施形態 引戻動作」の欄に示されている。

［第４実施形態］
また、図６（ｂ）のシーケンスは、割ナット開後に、第１油室１２Ｃに作動油Ｏを供給することにより、タイバー１９を前進させる。このとき、第４油室１４Ｃを油回収タンク５０に連通させて、第３油室１４Ｂの圧力を低下させる。このときタイバー１９は前方に移動するが、小径ピストンヘッド１５の保持溝１５Ｃ，１５Ｄと小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂの嵌め合いが比較的緩いので、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂはタイバー１９の移動に引きずられることなく、タイバー１９のみを前方に移動することができる。これにより、図６（ａ）と同様の作用により、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに押し付けた状態で引き戻し動作を開始することができる。
なお、ロジック弁４４Ａ〜４４Ｄ及び切換弁４７ＢのＯＮ及びＯＦＦは図９の「第４実施形態 引戻動作」の欄に示されている。

以上説明したように、本実施形態（第１実施形態〜第４実施形態）によれば、引戻し動作開始時において、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂが既に所定のシール面ＳＳに当接しているので、第４油室１４Ｃに作動油Ｏを供給すると即時に、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂを所定のシール面ＳＳに押し付けることができる。これにより、第４油室１４Ｃに作動油Ｏを供給すると同時に小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂはシール効果を確実に発揮して、高応答でタイバー１９を駆動して引戻し動作を開始できる。

以上では本発明の好ましい実施形態を説明したが、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組合せたり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

はじめに、離型動作及び引戻し前動作において、図４〜図６を参照して、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに押し付ける油圧アクチュエータ１０のシーケンスを説明したが、本発明は、これらのシーケンスのいずれか一つを実施すれば足りる。したがって、例えば、図１１（ａ）で示した標準的な離型動作の後に、図５及び図６で示した本実施形態のいずれか一つの引戻し前動作を行って、図１１（ｃ）で示した標準的な引戻し動作を行うことができる。また、図４で示した本実施形態による離型動作を行った後に、図１１（ｂ）で示した標準的な引戻し前動作を行ってから、図１１（ｃ）で示した標準的な引戻し動作を行うことができる。さらに、図４で示した本実施形態による離型動作を行った後に、図５及び図６で示した本実施形態のいずれか一つの引戻し前動作を行ってから、図１１（ｃ）で示した標準的な引戻し動作を行うことができる。
また、上記にて示した本発明の各実施形態を任意の組合せで実施すれば、より確実に小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂのシール面Ｓを保持溝１５Ｃ，１５Ｄのシール面ＳＳに押し付けることができる。もっとも、離型動作及び引戻し前動作の両者において、小径ピストンリング１５Ａ，１５Ｂをシール面Ｓに押し付けるシーケンスを採用することが好ましく、その中では、図４に示す離型動作シーケンスを行った後に図５（ａ）に示す引戻し前シーケンスを行うことが最も好ましい。この一連の動作を図７に示す。

また、本実施形態で用いる大径ピストンリング１３Ａ、小径ピストンリング１５Ａなどはステンレス鋼、鋳鋼などの金属を素材とすることが好ましいが、本発明は他の素材、例えば樹脂、セラミックスからなるピストンリングを用いることを許容する。
また、本実施形態は本発明に係る油圧アクチュエータの用途として、射出成形機１００の型締装置（型締手段）を例にしたが、本発明の適用用途は、これに限るものでなく、断面積の異なる複数のシリンダを直列に連結配置し、断面積の異なるシリンダにそれぞれ対応したピストンヘッドを直列に備えた単一のロッドを備え、各ピストンヘッドと、ピストンヘッドに備えたシール部材により、油室を区画構成、及び密閉した複合油圧アクチュエータに広く適用することができる。

また、本実施形態で示した油圧アクチュエータ１０の具体的な構成はあくまで一例であり、本発明を射出成形機に適用する場合に、これに限定されるものでない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、第２油室１２Ｄ、第１油室１２Ｃ、第４油室１４Ｃ及び第３油室１４Ｂをこの順で配列する一方、第２油室１２Ｄと第３油室１４Ｂをバイパス管ＢＰで繋ぐことができる。この油室の配列は、油圧アクチュエータ１０と等価の油圧回路を備えることになる。
また、図１０（ｂ）に示すように、第２油室１２Ｄと第３油室１４Ｂの間に、中油室１７Ａ，１７Ｂを設け、第２油室１２Ｄと第３油室１４Ｂをバイパス管ＢＰで繋ぐことができる。この油室の配列は、油圧アクチュエータ１０と等価の油圧回路を備えることになる。

また、本実施形態では、移動ダイプレート９を移動させる移動手段を移動シリンダ２１による油圧駆動のアクチュエータとして示したが、これを電動モータ駆動の電動アクチュエータに代えてもよい。更には、本発明を射出成形機に適用する場合は、特に本実施形態にて示した型締装置の油圧アクチュエータ１０を除くアクチュエータ、具体的には割ナット２９の図示しない開閉動作アクチュエータや射出シリンダ１８の射出動作を駆動する図示しない射出動作アクチュエータなどのアクチュエータの全部、または一部が電動モータ駆動の電動アクチュエータであってもよい。

１ 支持フレーム
３ 固定金型
５ 固定ダイプレート
７ 移動金型
９ 移動ダイプレート
１０ 油圧アクチュエータ
１２ 大径シリンダ
１２Ａ ポート
１２Ｂ ポート
１２Ｃ 第１油室
１２Ｄ 第２油室
１３ 大径ピストンヘッド
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 大径ピストンリング
１４ 小径シリンダ
１４Ａ ポート
１４Ｂ 第３油室
１４Ｃ 第４油室
１５ 小径ピストンヘッド
１５Ａ，１５Ｂ 小径ピストンリング
１５Ｃ，１５Ｄ 保持溝
１６ 蓋
１８ 射出シリンダ
１９ タイバー
１９Ａ リング溝
２１ 移動シリンダ
２３ ピストン
２５ ロッド
２７ 挿通孔
２９ 割ナット
３３ 支持部材
３５ リニアベアリング
３７ 支持台
３９ レール
４０ 油圧制御系統
４１ 油圧ポンプ
４３ 第一制御系
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ ロジック弁
４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ 配管
４６ 第二制御系
４７Ａ 流量調整弁
４７Ｂ 切換弁
４７Ｃ 切換弁
４８Ａ，４８Ｂ 配管
４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ 切換弁
５０ 油回収タンク
１００ 射出成形機

Claims (8)

1. 相対的に径の大きい大径シリンダと、相対的に径の小さい小径シリンダと、が直列に配列されるシリンダと、
   前記大径シリンダに収容され、外周に大径ピストンリングが嵌装される大径ピストンヘッドと、前記小径シリンダに収容され、外周に小径ピストンリングが嵌装される小径ピストンヘッドと、が直列に配列されるピストンヘッドと、を備える油圧アクチュエータであって、
   前記大径シリンダは、
   前記大径ピストンリングにより区画される第１油室と第２油室を備え、
   前記小径シリンダは、
   前記小径ピストンリングにより区画される第３油室と第４油室を備え、前記第２油室と前記第３油室が連通し、
   前記大径シリンダの前記第１油室に作動油を供給するか、若しくは、前記第１油室の前記作動油を前記第２油室および前記第３油室の一方又は双方に供給して前記ピストンヘッドを所定方向に移動させた後であって、前記小径シリンダの前記第４油室に前記作動油を供給して前記所定方向とは逆方向に前記ピストンヘッドを移動させる際に、
   前記第３油室と前記第４油室を区画する前記小径ピストンリングが、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、
   ことを特徴とする油圧アクチュエータ。
2. 前記小径ピストンリングの前記第３油室の側への移動する方向への圧力の付与が、前記第１油室に前記作動油を供給して前記ピストンヘッドを動作させる際に、前記第４油室から排出される前記作動油に流動抵抗を与えることで前記第４油室内の油圧を上昇させることにより、前記小径ピストンリングに、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することである、
   請求項１に記載の油圧アクチュエータ。
3. 前記小径ピストンリングの前記第３油室の側への移動する方向への圧力の付与が、前記第１油室の排出路を閉鎖して、前記ピストンヘッドが移動できない状態とするとともに、
   前記第２油室及び前記第３油室の一方又は双方の排出路を開放させた後に、
   前記第４油室に前記作動油を供給して前記第４油室の油圧を上昇させることにより、前記小径ピストンリングに、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することである、
   請求項１に記載の油圧アクチュエータ。
4. 固定金型を保持する固定ダイプレートと、
   移動金型を保持する移動ダイプレートと、
   前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して進退移動させる移動手段と、
   前記固定ダイプレートに設けられ、前記移動ダイプレートと前記固定ダイプレートとをタイバーを介して開閉する油圧アクチュエータを有する型締手段と、を備え、
   前記油圧アクチュエータは、
   相対的に径の大きい大径シリンダと、相対的に径の小さい小径シリンダと、が直列に配列されるシリンダと、
   前記大径シリンダに収容され、外周に大径ピストンリングが嵌装される大径ピストンヘッドと、前記小径シリンダに収容され、外周に小径ピストンリングが嵌装される小径ピストンヘッドと、が直列に配列されるピストンヘッドと、を備え、
   前記大径シリンダは、
   前記大径ピストンリングにより区画される第１油室と第２油室を備え、
   前記小径シリンダは、
   前記小径ピストンリングにより区画される第３油室と第４油室を備え、前記第２油室と前記第３油室が連通し、
   前記大径シリンダの前記第１油室に作動油を供給して前記ピストンヘッドを所定方向に移動させた後であって、前記小径シリンダの前記第４油室に前記作動油を供給して前記所定方向とは逆方向に前記ピストンヘッドを移動させる際に、
   前記第３油室と前記第４油室を区画する前記小径ピストンリングが、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、
   ことを特徴とする型締装置。
5. 前記型締手段は、
   型締めされた前記固定金型と前記移動金型の間に形成されるキャビティに溶融材料を射出してから所定の期間だけ保持して冷却する保持ステップと、
   前記保持ステップの後に、前記油圧アクチュエータを作動させて、前記固定金型から前記移動金型を開く離型ステップと、
   前記離型ステップの後に、前記離型ステップとは逆向きに前記油圧アクチュエータを作動させる引戻しステップと、行い、
   前記離型ステップ又は前記離型ステップと前記引戻しステップの間に、
   前記大径シリンダの前記第１油室に前記作動油を供給して前記ピストンヘッドを前記所定方向に移動させた後であって、前記小径シリンダの前記第４油室に前記作動油を供給して前記所定方向とは逆方向に前記ピストンヘッドを移動させる前に、
   前記第３油室と前記第４油室を区画する前記小径ピストンリングが、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与する、
   請求項４に記載の型締装置。
6. 前記小径ピストンリングの前記第３油室の側への移動する方向への圧力の付与が、前記離型ステップにおいて前記第１油室に前記作動油を供給して前記ピストンヘッドを動作させる際に、前記第４油室から排出される前記作動油に流動抵抗を与えることで前記第４油室内の油圧を上昇させることにより、前記小径ピストンリングに、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することである、
   請求項５に記載の型締装置。
7. 前記離型ステップにおいて、前記第１油室の前記作動油を前記第２油室および前記第３油室の一方又は双方に供給する、
   請求項６に記載の型締装置。
8. 前記小径ピストンリングの前記第３油室の側への移動する方向への圧力の付与が、前記離型ステップと前記引戻しステップの間に、
   前記第１油室の排出路を閉鎖して、前記ピストンヘッドが移動できない状態とするとともに、
   前記第２油室及び前記第３油室の一方又は双方の排出路を開放させた後に、
   前記第４油室に前記作動油を供給して前記第４油室の油圧を上昇させることにより、前記小径ピストンリングに、予め前記第３油室の側に移動する方向に圧力を付与することである、
   請求項５に記載の型締装置。

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