JP4024778B2 - 型締装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイバの係合部を係合手段と係合させて可動盤を固定盤に圧締可能にする型締装置において、係合を容易にする制御方法に関するものである。

固定金型が取付けられた固定盤と可動金型が取付けられた可動盤とを相互に接近・離隔させる型開閉手段と、前記固定盤と前記可動盤を係合手段を介して連結するタイバと、前記係合手段と前記タイバの係合部との相互の関係位置を変動させて係合可能にする駆動手段と、前記タイバに張力を発生させて前記固定金型と前記可動金型とを圧締する圧締手段とからなる型締装置によって、射出プレスや射出圧縮成形を行う場合、可動金型が固定金型に当接する手前であって金型キャビティの容積が増大した状態で前記固定盤と前記可動盤をタイバを介して係合させた後射出する必要がある。このように、固定金型と可動金型が当接しない状態で行う可動盤の位置決めは、サーボ機構を用いない油圧による型開閉手段で実施するときは、アプローチ位置からの速度の流れが型閉速度設定、金型重量、可動盤の摺動抵抗等の変化に影響されて不規則となるので、可動盤停止位置を安定して精確に得ることができず、その場合、係合手段であるハーフナットを係合できないことがあった。

そのような事態を回避するため、型閉速度をアプローチ位置の手前から成形機の作業者の設定によらない一定値に切り換えるようにしたが、可動盤停止位置を十分に安定させることは出来なかった。

上記のような構成の型締装置としては、特許文献１に開示されるものがある。しかしながら、特許文献１の型締装置におけるタイバーとハーフナットとの係合方法は、型厚調整方法に関するものであり、成形前に基準金型が閉じられた位置で行うものであり、本願のような課題は生じない。
特開平８−２７６４８２号公報（第１〜５頁、図１および図２）

本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、タイバの係合部を係合手段と係合させて可動盤を固定盤に圧締可能にする型締装置において、係合を容易に実行させ、成形サイクル時間を短縮させることのできる制御方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、固定金型が取付けられた固定盤と可動金型が取付けられた可動盤とを相互に接近・離隔させる型開閉手段と、固定盤と可動盤を係合手段を介して連結するタイバと、係合手段とタイバの係合部との相互の関係位置を変動させて係合可能にする駆動手段と、タイバに張力を発生させて固定金型と可動金型とを圧締する圧締手段とからなる型締装置の制御方法において、可動金型が固定金型に当接する手前の可動盤停止位置で、タイバと固定盤あるいは可動盤のいずれかとを係合手段で係合させるために、係合部と係合手段との非係合時に、前回の成形サイクル時までの可動盤停止位置に基づく可動盤停止予測位置に対応する位置にタイバまたは係合手段を移動させておくことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１において可動盤停止予測位置は、可動盤停止位置または可動盤停止位置において係合手段の係合中心と係合部の係合中心が正対した状態のタイバの位置から演算され、係合部と係合手段との非係合時に、可動盤停止予測位置に対応する位置にタイバまたは係合手段を移動させておくことを特徴とする。

本発明の制御方法によれば、固定盤と可動盤とのタイバを介しての係合を容易に実行させるので、成形時間の短縮を図ることができる。

図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を実施する型締装置の要部とその制御装置の説明図である。図２は、本発明の制御方法を説明するグラフである。図３は、本発明の制御方法を説明するフローチャートである。

図１に示されるように、射出プレス機の型締装置１は、固定金型３が取付けられた固定盤６と、可動金型２が取付けられた可動盤５とを有しており、両方の金型４の間に容積可変のキャビティ７が形成されるようになっている。固定盤６の一側面の上方と他側面の下方には、それぞれ固定盤６と可動盤５とを相互に接近・離隔させる型開閉手段２１である油圧シリンダのシリンダが固定され、前記油圧シリンダのロッドは可動盤５にそれぞれ固定されている。そして型開閉時には、前記可動盤５は、固定盤６に対して型開閉手段２１によって相互に接近・離隔される。なお型開閉手段２１に油圧シリンダを使用することにより、サーボ機構を使用する場合よりも型締装置１のコストを削減することができる。

固定盤６の四隅近傍にはタイバ１３に張力を発生させて固定金型３と可動金型２とを圧締する圧締手段１８である型締シリンダがそれぞれ配設されている。型締シリンダは、シリンダ１５の内部にピストン１４が摺動可能に配設され、前記ピストン１４の両側に圧締室１６と型開室１７が形成された両動型シリンダである。そして型締シリンダのピストン１４の両側には固定盤６と可動盤５を後述する係合手段２０を介して連結するタイバ１３が固定されている。前記タイバ１３の一方（可動盤側）は、他方と比較して長く形成され、可動盤５の四隅近傍に形成された孔に挿通されている。そしてタイバ１３の所定位置には軸方向と直交方向に形成された複数の溝からなる係合部１９が設けられている。また可動盤５の反固定盤側には、係合手段２０として噛合歯を有するハーフナットが配設されている。そして前記係合手段２０は前記係合部１９に対してシリンダにより進退移動し、前記ハーフナットの噛合歯が係合部１９のいずれかの溝に係合されるようになっている。よって上記により型締装置１は、取付られる金型４の型厚が変更されたり、型締シリンダのストロークが変更されても、ハーフナットに係合される係合部１９の位置を変更することにより対応可能となっている。またタイバ１３の他方は、固定盤６から反可動盤側に僅かに突出している。更に固定盤６と可動盤５の間には、各圧締手段１８およびタイバ１３の挿通位置に近い位置に、位置センサ２２がそれぞれ配設され、固定盤６に対する可動盤５の位置が４箇所で検出可能となっている。

固定盤６の反可動盤側には、前記タイバ１３を移動させ、前記係合部１９と係合手段２０との相互の関係位置を変動させて係合可能にする駆動手段１２の駆動部１０が配設されている。駆動部１０は、位置センサであるエンコーダが配設されたサーボモータを含む。そして本実施形態では前記駆動部１０と前記タイバ１３の他方の間は、リンク１１によって接続されている。前記圧締手段１８、型開閉手段２１、および係合手段２０は、図示しない油圧機構により駆動され、中でも圧締手段１８であるシリンダ１５の圧締室１６への作動油の供給は、サーボバルブによって制御されるようになっている。また型締装置１には制御装置２３が配設されている。そして前記位置センサ２２による可動盤５の各位置、駆動部１０のエンコーダによる固定盤６に対する各タイバ１３の位置、および係合手段２０と係合部１９との係合を確認する図示しないリミットスイッチ等からの信号が制御装置２３に送られるようになっている。そして制御装置２３では、可動盤５とタイバ１３との相互の関係位置も演算により算出可能となっている。また制御装置２３から、前記型開閉手段２１、圧締手段１８、駆動手段１２、および係合手段２０等に制御信号が送られるようになっている。そして固定盤６の反可動盤側には射出装置９が配設され、前記射出装置９から溶融材料８が前記キャビティ７に射出充填可能となっている。

次に射出プレス機の型締装置１の型締制御について、図２のグラフ、および図３のフローチャートにより説明する。なお説明に先だって図２のグラフについて概略を説明すると、中央の水平軸線は、可動盤位置を表し、縦軸線は可動盤速度を表している。よって図２においては、可動盤５が停止される前の減速状態は、右下がりの斜線によって示される。更に前記水平軸線より上方に記載された下向き凸形状のハッチング入りの線は、可動盤５が停止した際の係合手段２０の噛合歯を模式的に表している。そして前記噛合歯の中央部に示される点Ｃは、係合手段２０の係合中心を表している。更にまた前記水平軸線より下方に記載された凹形状のハッチング入りの線は、タイバ１３の係合部１９の係合溝を模式的に表している。そして前記係合溝の中央部に示される点Ｆは、係合部１９の係合中心を表している。そして図２においてはタイバ１３における係合部１９の係合中心Ｆが、可動盤停止位置の下限Ｇ１〜可動盤停止位置の上限Ｇ２の中間位置に正対した位置を表している（タイバ１３の位置については詳しくは後述）。そして係合手段２０は、係合部１９の係合中心Ｆを中心とした係合可能範囲Ｅ１〜係合可能範囲Ｅ２の間に係合中心Ｃがあるときに係合可能となっている。なお係合可能範囲Ｅ１〜係合可能範囲Ｅ２の距離は、係合手段２０の係合中心Ｃと係合部１９の係合中心Ｆが正対したときの噛合歯と係合溝との隙間分Ｅ３＋Ｅ４の距離とほぼ同じである。

型締装置１の型締制御においては、まず型開閉手段２１である油圧シリンダが作動され、可動盤５が型開完了位置から、金型当接位置Ｂの所定距離だけ手前に設定された可動盤停止位置Ｇに向けて移動される（Ｓ１）。なお可動盤５を前記可動盤停止位置Ｇに一時停止させるのは、タイバ１３と可動盤５を係合手段２０により係合させるためである。そして可動盤５が図２に示されるアプローチ位置Ａに到達する（Ｓ２）と、可動盤５の一時停止制御を行うが、可動盤５は重量があるので、慣性によりアプローチ位置Ａから可動盤停止位置Ｇまで移動して、一時停止される（Ｓ３）。なおその際の可動盤停止位置Ｇは、可動盤停止位置の下限Ｇ１〜可動盤停止位置の上限Ｇ２の範囲内には停止するが、一定しない。また本実施形態では二本の型開閉シリンダにより型閉を行うが、可動盤停止位置Ｇにおける固定盤６に対する可動盤５の平行度は完全に平行にはならない場合が多い。

そして可動盤５が停止された際の固定盤６に対する可動盤停止位置Ｇは、位置センサ２２によって検出され、制御装置２３に記憶・格納される（Ｓ４）。この制御装置２３に記憶・格納された可動盤停止位置Ｇは、次回の成形サイクル時の可動盤停止予測位置として利用される（詳しくは後述）。そして次に可動盤停止位置Ｇと、駆動手段１２の位置センサであるエンコーダによって検出してあったタイバ１３の位置とから、係合手段２０であるハーフナットがタイバ１３の係合部１９に係合可能かどうかを判断する（Ｓ５）。そして可動盤停止位置Ｇが係合可能範囲Ｅ１〜係合可能範囲Ｅ２の間にあって、そのまま係合手段２０と係合部１９とが係合可能と判断された場合（Ｙ）は、係合手段２０を係合する（Ｓ７）。また停止された可動盤５における係合手段２０の係合中心Ｃが、可動盤停止位置の下限Ｇ１〜係合可能範囲の下限Ｅ１の間、または係合可能範囲の上限Ｅ２〜可動盤停止位置の上限Ｇ２の間にあって、そのままでは係合手段２０と係合部１９とが係合不可能と判断された場合（Ｎ）は、駆動手段１２が作動され、タイバ１３における係合部１９の係合中心Ｆが、前記可動盤５における係合手段２０の係合中心Ｃと正対するように、タイバ１３を移動させる（Ｓ６）。よって可動盤５の一時停止後に、タイバ１３はタイバ移動距離Ｄ１＋Ｄ２の範囲を移動される場合があることになる。なお前記係合手段２０の係合中心Ｃと係合部１９の係合中心Ｆが正対した状態とは、係合手段２０を係合部１９に係合した際に、係合手段２０の噛合歯の両側面と係合部１９の溝の両側面との間に形成される隙間分Ｅ３，Ｅ４がそれぞれ均等な間隔に形成される状態のことである。

係合手段２０による係合が完了すると、圧締手段１８であるシリンダ１５の圧締室１６または型開室１７に作動油を供給させて可動盤５を微速前後進させ、金型当接位置Ｂより手前の位置に移動させ、固定金型３と可動金型２の間に容積可変のキャビティ７を形成し、可動盤５を再停止する。そして射出装置９からは金型４のキャビティ７に溶融材料８の射出充填が行われる。またほぼ同時に前記圧締室１６に作動油が供給されて増圧がなされ、キャビティ７内の溶融材料８の圧縮が行われる。なおこの際に型締シリンダはサーボバルブにより平行制御が行われる。その後キャビティ７内の成形品の冷却が完了すると、圧締室１６の圧抜がなされる。次に前記型開室１７に作動油を供給し、圧締手段１８により所定距離だけ可動盤５を型開する（Ｓ８）。可動盤５がハーフナット係合解除位置まで移動されると（Ｓ９）、次に前記係合手段２０と前記係合部１９との係合を解除する（Ｓ１０）。この係合手段２０と係合部１９との解除時におけるタイバ１３の位置は、係合手段２０と係合部１９の係合時におけるタイバ１３の位置と比較すると、型締シリンダによる増圧ストロークと型開ストロークはその距離が相違しており、その際の係合手段２０と係合部１９の隙間分Ｅ３，Ｅ４の移動量も異なるので、タイバ１３の固定盤６に対する位置が変化している。そして次に前記型開閉手段２１により可動盤５の型開を開始し（Ｓ１１）、型開完了位置まで移動させる（Ｓ１２）。そして型開完了位置において、次回の成形サイクル時の係合手段２０と係合部１９の係合に備えて、駆動手段１２によって固定盤６に対するタイバ１３の位置調整が行われる。

タイバ１３の位置調整について説明すると、まず次回の成形サイクル時におけるタイバ１３の位置の演算が行われる。前記タイバ１３の位置は、制御装置２３に記憶・格納されている前回の可動盤停止位置Ｇに基づいて演算される（Ｓ１３）。そして前回の成形サイクル時に位置ずれしたタイバ１３は、前回の成形サイクル時における可動盤停止位置Ｇにおける係合手段２０の係合中心Ｃの位置と、タイバ１３の係合部１９の係合中心Ｆの位置が正対する位置かどうかが確認され（Ｓ１４）、正対する位置までタイバ１３が移動される（Ｓ１５）。この点について更に説明すると、本実施形態では、前回の成形サイクル時の可動盤停止位置Ｇに次回の成形サイクル時も可動盤５が停止する可能性が高いと想定し、予め型開中にタイバ１３を可動盤停止予測位置に対応する位置に移動させておくのである。そのようにすることにより、次回の成形サイクル時（Ｓ１６）に可動盤５が可動盤停止位置Ｇに停止後に、タイバ１３を移動させる可能性が低くなり、成形サイクル時間の向上が期待できる。よって本発明における可動盤停止予測位置は、前回までの成形サイクル時の可動盤停止位置Ｇを基にして算出されるので、可変位置となっている。そのため従来のタイバ位置ずれ補正制御方法のように、前回の成形サイクル時までの可動盤停止位置に基づかずに、型開完了時に型締シリンダのストローク等によるタイバの位置ずれを、同一位置に補正するものとは根本的に内容が相違する。なお上記においては圧締手段１８およびタイバ１３の１軸について説明したが、４軸について同時に同様の制御が行われる。

また別の実施形態として、制御装置２３に記憶・格納するのは、可動盤停止位置Ｇの位置データではなく、可動盤停止位置Ｇにおいて係合手段２０の係合中心Ｃと係合部１９の係合中心Ｆが正対した状態のタイバ１３の位置であってもよい。そしてその場合、可動盤停止位置Ｇにおいて係合手段２０と係合部１９とが係合不可能であって、係合部１９の係合中心Ｆが、係合手段２０の係合中心Ｃと一致するように、タイバ１３を移動させた場合は、そのまま移動させたタイバ１３の位置を記憶・格納する。また係合手段２０の係合中心Ｃが前記係合可能範囲Ｅ１〜係合可能範囲Ｅ２にあって、タイバ１３を移動させずに係合した場合は、その際のタイバ１３の位置ではなく、係合手段２０の係合中心Ｃに対して係合部１９の係合中心Ｆが正対したと仮定した状態のタイバ１３の位置が記憶・格納される。

また制御装置２３に記憶・格納するのは、前回の成形サイクル時の可動盤停止位置Ｇを可動盤停止予測位置として記憶・格納するのではなく、前回までの複数回の成形サイクル時の可動盤停止位置Ｇの平均値に基づく値を可動盤停止予測位置として記憶・格納して、タイバ１３の位置調整に利用するようにしてもよい。その場合の平均の取り方については、絶対値において一定以上乖離したものを除外する等各種の応用が考えられる。また可動盤停止位置Ｇが一定以上乖離した場合は、そのデータは可動盤停止予測位置として採用せずに、可動盤停止位置の下限Ｇ１〜可動盤停止位置の上限Ｇ２の中間位置を次回の可動盤停止予測位置としてもよい。更に駆動手段１２によりタイバ１３を移動させるのは、型開完了位置（型開完了時）に限定されず、タイバ１３の係合部１９と係合手段２０との非係合時であればよい。

本実施形態の射出プレスは、射出プレス機の大きさや成形品を限定するものではないが、比較的投影面積が大きく板厚の薄く、固定盤に対する可動盤の平行度が求められるバンパー、燃料タンク、光拡散板等の成形品の成形に好適に用いられる。よって圧締手段１８として電動機ではなく油圧機構が好適に用いられる。また本発明は、射出プレス機に限定するものではなく、金型当接位置以前に可動盤を一時停止してハーフナットを係合するものに採用可能であり、射出圧縮成形機等にも使用される。

更には射出プレス機や射出圧縮成形機における型締装置の配置についても、上記に限定されない。例えば固定盤に型締シリンダと型締シリンダに固設された係合手段が配設され、可動盤にタイバが固定され、タイバに係合部が配設されたものでもよい。その場合は、タイバの係合部と係合手段との非係合時に、固定盤に対する型締シリンダおよび係合手段の位置を、前回成形時の可動盤停止位置等から記憶される可動盤停止予測位置に対応する位置に移動させる。
また可動盤に圧締手段と係合手段が配設され、固定盤に係合部が設けられたタイバが固定されたものでもよい。その場合についても、係合部と係合手段との非係合時に可動盤に対する型締シリンダおよび係合手段の位置を、前回成形時の可動盤停止位置等から記憶される可動盤停止予測位置に対応する位置に移動させる。
更に可動盤に型締シリンダを配設し、固定盤に係合手段を配設したものでもよい。その場合は、係合部と係合手段との非係合時に可動盤に対する型締シリンダおよびタイバの位置を、前回成形時の可動盤停止位置から記憶される可動盤停止予測位置に対応する位置に移動させる。
更にまた、可動盤と共に移動可能な加圧盤が、固定盤に固定され係合部が設けられたタイバに挿通され、前記加圧盤と前記可動盤の間に圧締手段が配設されたものでもよい。そして前記において加圧盤には前記タイバの係合部と係合される係合手段が配設されている。その場合は、係合部と係合手段との非係合時に、可動盤に対する加圧盤の位置を、前回成形時の可動盤停止位置等から記憶される可動盤停止予測位置に対応する位置に移動させる。そして本発明は、固定盤に対して可動盤が水平方向に移動されるもの以外に、固定盤に対して可動盤が垂直方向に移動される、いわゆる縦型成形機にも採用可能である。
そして係合部または係合手段を移動させる駆動手段については、型締シリンダ作動による位置補正はシリンダ機構により行い、可動盤停止位置による位置補正は、サーボモータ機構によるものでもよく、すべての位置補正をサーボモータ機構により行うものでもよい。

この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。

本発明を実施する型締装置の要部とその制御装置の説明図である。 本発明の制御方法を説明するグラフである。 本発明の制御方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 型締装置
２ 可動金型
３ 固定金型
４ 金型
５ 可動盤
６ 固定盤
７ キャビティ
８ 溶融材料
９ 射出装置
１０ 駆動部
１１ リンク
１２ 駆動手段
１３ タイバ
１４ ピストン
１５ シリンダ
１６ 圧締室
１７ 型開室
１８ 圧締手段
１９ 係合部
２０ 係合手段
２１ 型開閉手段
２２ 位置センサ
２３ 制御装置
Ａ アプローチ位置
Ｂ 金型当接位置
Ｃ，Ｆ 係合中心
Ｄ１，Ｄ２ タイバ移動距離
Ｅ１ 係合可能範囲の下限
Ｅ２ 係合可能範囲の上限
Ｅ３，Ｅ４ 隙間分
Ｇ 可動盤停止位置
Ｇ１ 可動盤停止位置の下限
Ｇ２ 可動盤停止位置の上限

Claims (2)

1. 固定金型が取付けられた固定盤と可動金型が取付けられた可動盤とを相互に接近・離隔させる型開閉手段と、前記固定盤と前記可動盤を係合手段を介して連結するタイバと、前記係合手段と前記タイバの係合部との相互の関係位置を変動させて係合可能にする駆動手段と、前記タイバに張力を発生させて前記固定金型と前記可動金型とを圧締する圧締手段とからなる型締装置の制御方法において、
   前記可動金型が前記固定金型に当接する手前の次回の成形サイクルにおける可動盤停止位置で、前記タイバと前記固定盤あるいは前記可動盤のいずれかとを前記係合手段で係合させるために、型開中又は型開完了位置で、前回の成形サイクル時までの前記可動盤停止位置に基づく可動盤停止予測位置に対応する位置に前記タイバまたは前記係合手段を移動させることを特徴とする型締装置の制御方法。
2. 前記可動盤停止予測位置は、前記可動盤停止位置または前記可動盤停止位置において前記係合手段の係合中心と係合部の係合中心が正対した状態のタイバの位置から演算されるものである請求項１に記載の型締装置の制御方法。

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