JP6731017B2

JP6731017B2 - 加圧成形機

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Publication number: JP6731017B2
Application number: JP2018118442A
Authority: JP
Inventors: 矢吹　康弘; 康弘矢吹
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP2019217725A

Description

本発明は、固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の圧縮を行う加圧成形機に関するものである。

固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の圧縮を行う加圧成形機としては特許文献１ないし特許文献４に記載されたものが知られている。特許文献１ないし特許文献４はいずれも加圧成形機の４箇所のアクチュエータを制御して固定盤に対する可動盤の傾きを制御しつつ平行制御と呼ばれる成形を行うものである。

特許文献１は加圧成形の１分野である射出圧縮成形を行うものであり、平行制御に関しては４軸平均位置を目標として各個別の型締シリンダをフィードバック制御するものである。また更に前記制御にフィードフォーワード制御に加算して前進力を付与することも記載されている。更に（００６６）には、特定の型締用油圧シリンダ機構を基準（マスタ）として他の型締用油圧シリンダ機構を従動（スレーブ）させる例についても記載されている。

また特許文献２は加圧成形の１分野であるプレス成形を行うものであり、平行制御に関しては（００３７）に２方式が記載されている。前記のうち１方式は、１軸の圧縮用シリンダをマスターシリンダとし、他の圧縮用シリンダはスレイブシリンダとしてマスターシリンダに追従する方式である。また前記のうち他の１方式は、特許文献１とほぼ同様の方式であるが、目標位置に対してそれぞれの圧縮シリンダの平均位置が到達するように速度制御（または位置制御）する方式である。なお特許文献１と特許文献２は４箇所の圧縮用シリンダのみで加圧成形を行う点において共通している。

更に特許文献３は、プレス成形を行う点において特許文献２と共通しているが、加圧制御機構であるシリンダの構成が特許文献１および特許文献２と相違している。即ち、特許文献３は、メインシリンダが設けられるとともにスライド調節装置として４つのシリンダが設けられている。そして加圧制御時には、スライドの１隅の下降位置を基準として、スライドの残りの隅部の下降位置の偏差をそれぞれ求め、この偏差に応じて基本制御値を補正していく。また（００１８）には、スライドの平均下降位置を基準として制御してもよいことも記載されている。

また特許文献４は加圧成形の１分野である発泡射出成形を行うものであり、平衡制御に関しては（００１３）に平衡を維持するための型締シリンダについて記載され、（００１４）に平衡を維持するように四つのレべリングシリンダについて記載されている。また前記型締シリンダとレべリングシリンダを用いた発泡成形については、（００２１）、（００２２）に記載されている。

特開２００４−１７３９６号公報（００３８ないし００５７、図１ないし図１１）特開２０１７−２２２１４２公報（００３７、図１、図４）特公平７−９４１３４号公報（請求項１、００１０ないし００１８、図１ないし図４）特開平７−１９５４１４号公報（請求項１、００１３、００１４、００２１、００２２、図１ないし図１１）

上記のように加圧制御において平行制御（または平衡制御）と呼ばれる制御方式には、大きく分けて各型締シリンダの平均値を目標位置として各型締シリンダを制御する方式と、各型締シリンダのうち１軸をマスタとし他の型締シリンダをスレイブとして追従制御する方式がある。しかし前者は制御が複雑化する上に特に加圧力を重視する制御を行う場合にも位置補正の要素が加味されるため、いずれかの軸の加圧度合が進行し別の軸の加圧度合が遅れてしまった場合の補正が遅れることもあった。一方後者は予めマスタ軸を定める方式のため、マスタ軸の部分の圧縮が容易で他の軸よりも相対的に前進した軸になるか、反対に他の軸よりも前進できない軸になるかは成形が開始されてからしか判らなかった。そのため予め定めたいずれかのマスタ軸の位置を基準として制御を行う場合、マスタ軸が圧縮不足で相対的に後方位置になっていると他の軸もそれに追従して圧縮が遅れることがあった。また成形物の状態や加圧成形機や成形金型の加工誤差等により成形時の加圧途中で各軸の圧縮の進行具合が異なってくることがあるがそういった問題にも対応することができなかった。

本発明では、上記の問題に鑑みて固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、成形品の形状または成形時の状況に応じて加圧制御を良好に行うことができる加圧成形機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の加圧成形機は、固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、位置センサとアクチュエータを備えた加圧制御機構が少なくとも３箇所に設けられ、前記位置センサにより固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定してそれぞれ測定値を取得し、前記測定値に応じてマスタ軸となる加圧制御機構とスレイブ軸となる加圧制御機構を決定するに際し、平行制御区間における加圧制御機構の位置センサによる距離の固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定は、所定のサンプリング周期ごとに行われ、前記サンプリング周期ごとにマスタ軸を決定することを特徴とする

本発明の請求項２に記載の加圧成形機は、固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、位置センサとアクチュエータを備えた加圧制御機構が少なくとも３箇所に設けられ、前記位置センサにより固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定してそれぞれ測定値を取得し、前記測定値がｎ番目の加圧制御機構をマスタ軸として加圧制御機構を制御し、前記測定値がｎ番目以外の加圧制御機構はスレイブ軸として前記ｎ番目のマスタ軸の測定値との偏差に応じて加圧制御機構を制御するに際し、平行制御区間における加圧制御機構の位置センサによる距離の固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定は、所定のサンプリング周期ごとに行われ、前記サンプリング周期ごとにマスタ軸を決定することを特徴とする。

本発明の加圧成形機は、固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、位置センサとアクチュエータを備えた加圧制御機構が少なくとも３箇所に設けられ、前記位置センサにより固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定してそれぞれ測定値を取得し、前記測定値に応じてマスタ軸となる加圧制御機構とスレイブ軸となる加圧制御機構を決定するに際し、平行制御区間における加圧制御機構の位置センサによる距離の固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定は、所定のサンプリング周期ごとに行われ、前記サンプリング周期ごとにマスタ軸を決定するので、成形品の形状または成形時の状況に応じて加圧制御を良好に行うことができる。

本実施形態の加圧成形機の正面図である。本実施形態の加圧成形機の平面図である。本実施形態の加圧成形機の圧縮制御を示すフローチャート図である。本実施形態の加圧成形機の圧縮制御のマスタ軸の圧力制御を示す図である。本実施形態の加圧成形機の圧縮制御のマスタ軸に対するスレイブ軸の圧力制御を示す図である。別の実施形態の加圧成形機の正面図である。

図１および図２により本実施形態の加圧成形機であるプレス成形機１１（プレス成形機１１は圧縮成形機とも呼ばれるものもあるがここでは、以下単にプレス成形機１１と略す）について説明する。プレス成形機１１は、下側に設けられ固定金型１２が取付けられる固定盤１３の四隅の近傍にはそれぞれタイバ１４が立設され、タイバ１４の上部には受圧盤に相当する上盤１５が固定されている。そして可動金型１６が取付けられる可動盤１７の四隅の近傍のガイド穴に前記タイバ１４が挿通され、可動盤１７は前記タイバ１４に沿って固定盤１３と上盤１５の間で昇降自在となっている。上盤１５には加圧機構であるメインシリンダ１８が設けられ、メインシリンダ１８のラム１９が可動盤１７の背面（上面側）に固定されている。

固定盤１３を平面視して一側と他側（図２の上側と下側）の２箇所には型開閉機構の型開閉シリンダ２０のシリンダ部が取付けられ、前記型開閉シリンダ２０のロッドは、可動盤１７の一側と他側にそれぞれ取付けられている。なお型開閉機構はサーボモータ等の他の種類のアクチュエータを用いたものでもよく、前記加圧機構のメインシリンダ１８のストロークを延長したものでもよい。可動盤１７の背面側のタイバ１４が挿通される部分の周囲にはハーフナット２１が取付けられている。一方タイバ１４には図示しない係止溝が設けられ、ハーフナット２１の歯がタイバの係止溝に係止可能となっている。

また固定盤１３と可動盤１７の間には位置センサ２２とアクチュエータ２３を備えた加圧制御機構２４が少なくとも３箇所（本実施形態では４箇所だが３箇所ないし８箇所でもよい）に設けられている。（図１では左側であって手前側のタイバ１４は一部を切り欠いて示している。）図２に示されるように本実施形態において加圧制御機構２４は固定盤１３と可動盤１７に亘ってタイバ１４の近傍の４箇所に取付けられている。加圧制御機構２４の位置センサ２２はリニアセンサが使用され、リニアセンサの本体部２２ａと測定杆２２ｂが固定盤１３に取付けられ、読取部２２ｃが可動盤に取付けられている。しかし位置センサ２２については、その種類は限定されず、またセンサの本体部が可動盤１７に取付けられ、読取部が固定盤１３に取付けられるものでもよい。

固定盤１３の上面である金型取付面１３ａまたは固定盤１３の周囲には前記位置センサ２２と対応して加圧制御機構２４のアクチュエータである反抗シリンダ２３のシリンダ部２３ａがそれぞれ取付けられている。反抗シリンダ２３は成形品の加圧制御（圧縮制御）の際にメインシリンダ１８の加圧方向と反対方向に加圧力を調整するために使用される。そして反抗シリンダ２３のストロークは加圧制御（圧縮制御）に用いられる最大ストロークか、それに僅かに余裕シロを加えた長さのストロークであればよい。反抗シリンダ２３のロッド２３ｂの先端はロッド２３ｂの断面積よりも大きい当接部２３ｃが取付けられている。本実施形態において反抗シリンダ２３は復動シリンダであるがバネにより付勢され圧抜時にはロッド２３ｂが退縮する単動シリンダであってもよい。一方可動盤１７の下面の金型取付面１７ａにおいて、反抗シリンダ２３とは平面視同位置となる位置には加圧制御機構２４のストローク調整機構２５が取付けられている。ストローク調整機構２５は挿入されるシムの枚数を調整するなどして金型取付面１７ａからの高さが調節可能である。ストローク調整機構２５の下面は、圧縮制御時に前記当接部２３ｃが当接される当接部２５ａとなっている。なお加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３は可動盤１７の側に取付けてもよい。

次にプレス成形機１１の油圧装置２６と制御装置２７について概略を説明する。油圧装置２６はタンク２８に隣接してポンプ２９が設けられ、ポンプ２９からの管路が切換バルブや図示しないカートリッジバルブ等を介してメインシリンダ１８に接続されている。また別の管路は切換バルブ等を介して型開閉シリンダ２０に接続されている。更にポンプ２９に接続される別の管路３０にはクローズドループ制御可能なバルブであるサーボバルブ３１が設けられている。そして前記サーボバルブ３１のＰポートが前記管路に接続されＴポートは別の管路を介してタンクに接続されている。またサーボバルブ３１のＡポートとＢポートは、それぞれ管路を介して反抗シリンダ２３のシリンダ側ポートとロッド側ポートにそれぞれ接続されている。従って図１ではサーボバルブ３１は２個しか記載されていないが、実際は反抗シリンダ２３に対応して４個が設けられている。なお加圧制御機構２４のクローズドループ制御可能なバルブはサーボバルブ３１に類する機能を備えた別のバルブでもよい。またサーボバルブ３１のＡポートから反抗シリンダのシリンダ側ポートに接続される管路には反抗シリンダ２３のシリンダ側油室の油圧を測定するための油圧センサ３２が取付けられている。

またプレス成形機１１には制御装置２７が設けられ、前記油圧装置２６のポンプ２９や切換バルブやサーボバルブ３１を始め、ハーフナット等の図示しないアクチュエータを作動させるバルブに信号線や動力線が接続されている。更に制御装置２７は、位置センサ２２はじめ各種のセンサにも信号線を介して接続されている。また制御装置２７には後述する平行制御区間の加圧制御を行うための演算部３３や、シーケンス制御や成形条件を保存する記憶部３４などを備えている。

次に本実施形態の加圧成形に用いられる成形金型について説明する。固定金型１２と可動金型１６からなる成形金型は圧縮成形金型であり、僅かに型閉された時点で一定のストロークを有するキャビティが形成されるようになっている。従ってキャビティは容積可変でありプレス成形機１１の加圧により内部の成形物が加圧可能（圧縮可能）である。金型には図示しない温調用ホースが接続され、水等の温調媒体により温調（一般的には冷却）される。また金型は図示しない成形品を突出すエジェクタ装置等を備える。

次に加圧成形機であるプレス成形機１１の加圧制御（圧縮制御）について図３のフローチャート図と図４、図５の説明図を用いて説明する。なお本発明では位置センサ２２と反抗シリンダ２３との組合せからなる加圧制御機構２４の１組を軸と称している。型開閉機構の型開閉シリンダ２０が作動され可動盤１７が上昇された状態で前回の成形時の成形品が取り出されると、次のプレス用の成形物を下型である固定金型１２のキャビティ面１２ａに載置する。それと並行または前後して加圧制御機構２４の４基の反抗シリンダ２３のシリンダ側室に作動油を供給しロッド２３ｂを最前進位置まで前進させる。即ち４軸を前進させる（ｓ１）。本実施形態ではこの最前進位置を制御用の原点とする。そして油圧センサ３２により待機用の設定圧力ｐ１が検出されるまで昇圧する（ｓ２）。この際に反抗シリンダ２３の設定圧力ｐ１は合計４本の反抗シリンダ２３を設定圧力ｐ１まで昇圧したときに合計して発生する加圧力がメインシリンダ１８の加圧力よりも弱い値となるように設定されている。

次に型開閉シリンダ２０を作動させ可動盤１７を下降させる（ｓ３）。可動盤１７の下降により可動金型１６は固定金型１２に嵌合され、一定の圧縮ストロークを有するキャビティが形成されメインシリンダ１８の作動開始位置に到達すると（ｓ４）、ハーフナット２１が作動されてタイバ１４の係止部に係止され、メインシリンダ１８が作動される（ｓ５）。本実施形態ではメインシリンダ１８の作動開始位置では加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３のロッド２３ｂの当接部２３ｃと可動盤１７側の当接部２５ａはまだ当接されていない。しかしメインシリンダ１８の作動開始位置は、加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３のロッド２３ｂが当接位置、または当接後にロッドが初期位置から僅かに後退した位置としてもよい。またその他の作動の手順についても装置構造や成形品によって相違や前後があってもよい。

メインシリンダ１８の作動開始（ｓ５）にされ、可動盤１７と可動金型１６が更に下降されるのと並行して、各加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３に対応する位置センサ２２により固定盤１３に対する可動盤１７の距離の測定し測定値の取得（サンプリング）を行う（ｓ６）。メインシリンダ１８の作動によりいずれかの反抗シリンダ２３のロッド２３ｂの当接部２３ｃと可動盤１７の当接部２５ａが当接されると平行制御区間（圧縮制御区間）の制御が開始される。平行制御区間では前記当接部２５ａと当接部２３ｃが当接された後更にメインシリンダ１８が作動されると反抗シリンダ２３のロッド２３ｂがメインシリンダ１８の加圧力に負けて退縮する。いずれかの反抗シリンダ２３のロッド２３ｂが最初の原点位置ｄ１から移動（退縮）したことが検出されたら（ｓ７）、その反抗シリンダ２３がマスタ軸に決定され（ｓ８）、それ以外の反抗シリンダ２３はスレイブ軸に決定される（s８）。本発明では予めマスタ軸は決定されておらず、成形時の位置センサ２２の測定値により決定される。従来技術欄の記載にもある通りマスタ軸とは制御の基準となる軸のことであり、スレイブ軸とはマスタ軸との関係で従動的に制御される軸のことである。そしてマスタ軸の原点位置ｄ１からの移動距離に応じて当初の設定圧力ｐ１に対して目標圧力ｐ２を定める（ｓ９）。この際のマスタ軸の目標圧力ｐ２の設定は、図４によって説明される。即ち、当初のロッド２３ｂが最も前進した状態の原点位置（平行制御開始位置）ｄ１から圧縮制御終了位置（平行制御終了位置）ｄ２まで可動盤１７が移動するまでの間で目標圧力ｐ２がスロープ状に下げるようにクローズドループ制御が行われる。

メインシリンダ１８の更なる作動によりそれぞれの反抗シリンダ２３の後退が開始されると、マスタ軸の加圧制御機構２４とそれ以外の軸（スレイブ軸）の加圧制御機構２４の位置の偏差が制御装置２７の演算部３３で演算される（ｓ１０）。そして前記位置の偏差に応じて他の軸(スレイブ軸)の目標圧力ｐ３が決定される（ｓ１１）。この際、最も可動盤１７が下降していてキャビティ内の成形物が最も押せている状態のマスタ軸に対して、他の軸(スレイブ軸)は可動盤１７が相対的に高い位置であって可動盤１７が傾いた状態にあるので、他の軸(スレイブ軸)はマスタ軸の目標圧力ｐ２よりも偏差に応じて低い目標圧力ｐ３とする。そしてマスタ軸となった反抗シリンダ２３は目標圧力ｐ２で、その他のスレイブ軸となった反抗シリンダ２３は目標圧力ｐ３となるようにそれぞれサーボバルブ３１を用いてクローズドループ制御を行う（ｓ１２）。

この際の状態を表したのが図５である。図５において縦軸が反抗シリンダ２３の目標圧力、横軸はマスタ軸とスレイブ軸の位置偏差を表している。そして左側の各点がマスタ軸の目標圧力ｐ２を示しており、前記各点に接続される斜線はスレイブ軸の目標圧力ｐ３を示している。即ちマスタ軸とスレイブ軸で位置偏差が大きいほどスレイブ軸の圧力ｐ３は小さい値で制御される。また図４に示されるようにメインシリンダ１８の押圧により加圧制御（圧縮制御）が進行し各反抗シリンダ２３のロッド２３ｂが退縮するに従ってマスタ軸の目標圧力ｐ２が低下するようにクローズドループ制御され、それに連動してスレイブ軸の目標圧力ｐ３も低下するようにクローズドループ制御される。

次に位置センサ２２により検出されるマスタ軸の位置が圧縮制御終了位置（平行制御終了位置）Ｂに到達しているか（ｓ１３）を判断し、圧縮制御終了位置ｄ２に到達していない場合（ｓ１３＝Ｎ）は、（ｓ６）に戻って各加圧制御機構２４の位置センサ２２で可動盤位置のサンプリング周期ごとに測定を繰り返す。この際一例として、前回までの加圧制御によりマスタ軸Ａに対してスレイブ軸Ｂ，Ｃ，Ｄの反抗シリンダ２３の圧力を低下させた結果、そのメインシリンダ１８の押圧によりスレイブ軸のうち軸Ｂが他の軸Ａ，Ｃ，Ｄ（前回のマスタ軸Ａを含む）よりも最前進位置まで進行していたら、軸Ｂが次の制御サイクルではマスタ軸Ｂとなり加圧制御（クローズドループ制御）が行われる。従って本実施形態ではサンプリング周期ごとにマスタ軸が決定される。なおマスタ軸の決定は、サンプリング周期毎回ごとではなく一定周期ごと、または平行制御区間で複数回を行われるものでもよい。

本発明では、特許文献３のように最初からマスタ軸が固定されておらず、成形品やキャビティの形状（成形品の中心に対する平面視した偏在や厚みの偏在等）または成形時の状況に応じてその都度マスタ軸が決定されるので加圧制御を良好に行うことができ、一時的に可動盤１７に傾きが生じたとしても修正がされやすい。即ち常時、可動盤１７のうち最も前進した部分は反抗シリンダ２３により強く反発させておき、他の部分の反抗シリンダ２３による反発を弱めて前進を促すことができる。このような加圧制御はマスタ軸が予め固定されている制御ではできないので本発明のほうが平行度に狂いが生じた場合に早期に平行度を復元することが期待できる。

そして上記したサイクルを反復し、やがてマスタ軸となった軸が圧縮制御終了位置ｄ２に到達する（ｓ１４＝Ｙ）と平行制御区間の制御は終了され、全ての反抗シリンダ２３のシリンダ室の圧力を抜いて、メインシリンダ１８のみにより加圧成形（圧縮成形）を行う。この際も同時に圧力を抜くか別のタイミングで抜くか等、適宜な方法が選択可能である。

なお上記の実施形態では位置センサ２２により検出される固定盤１３と可動盤１７の距離が最小の加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３をマスタ軸として加圧制御機構２４を制御する例について記載した。しかし位置センサ２２により検出される固定盤１３と可動盤１７の距離（または固定金型１２と可動金型１６の距離）がｎ番目の加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３をマスタ軸として加圧制御機構２４を制御するようにしてもよい。具体的には、３箇所以上の加圧制御機構２４のうち位置センサ２２により、固定盤１３と可動盤１７の距離（または固定金型１２と可動金型１６の距離）が最大の値が検出された加圧制御機構２４をマスタ軸とし、マスタ軸の目標圧力ｐ２を設定するようにしてもよい。そしてマスタ軸との位置偏差に応じてスレイブ軸の目標圧力ｐ３を設定する。この場合反抗シリンダ２３を用いる例では、スレイブ軸のほうがマスタ軸よりも目標圧力ｐ３が高く設定される。

更には前記ｎ番目の軸をマスタ軸とする例として最大と最小以外の番目、即ち位置センサ２２により検出される固定盤１３と可動盤１７の距離（または固定金型１２と可動金型１６の距離）が２番目や３番目の軸をマスタ軸としてもよい。そして反抗シリンダ２３を用いる場合、スレイブ軸のうち前記距離が大きい側の軸はマスタ軸の目標圧力ｐ２よりも目標圧力ｐ３を低くし、前記距離が小さい側の軸はマスタ軸の目標圧力ｐ２よりも目標圧力ｐ３を高くする。なおこれらｎ番目の軸をマスタ軸とする例についてもサンプリング周期ごとのサンプリング結果により、マスタ軸が変更となる可能性があることは同じである。

次に図１の変形例として、加圧制御機構２４は、油圧シリンダやエアシリンダからなる反抗シリンダのみならず他のアクチュエータを用いたものでもよい。一例として固定盤１３または可動盤１７のいずれか一方の盤に取付けられたアクチュエータであるサーボモータの駆動によりボールネジナットが回転し、ボールネジが型開閉方向に移動するものでもよい。なおその場合、加圧制御機構の位置センサは、一般的にはサーボモータに付設されたロータリエンコーダが用いられる。そしてボールネジの端部の当接部がいずれか他方の盤の当接部に当接し、サーボモータのトルク指令値（電流指令値）またはボールネジの移動量を制御することにより各軸の加圧制御（圧縮制御）を行う。なおボールネジの端部の当接部または他方の端部の当接部が回転自在となっていればボールネジが当接して回転しても両者の間に大きな摩擦は発生しない。加圧制御の方式に関してマスタ軸とスレイブ軸の求め方は上記の例と同じである。ただしマスタ軸やスレイブ軸は目標圧力ｐ３により加圧制御機構を制御する方式以外に、目標位置へ向けて制御を行うことにより加圧制御機構を制御する方式とすることもできる。即ち目標位置へ向けて制御を行うことにより成形物が加圧されるがすぐに目標位置に到達できず、結果的に所定時間、加圧が制御される。

また図１の例については加圧制御機構２４のアクチュエータである反抗シリンダ２３のロッド２３ｂの先端は型開時には可動盤１７の当接部２５ａに当接されておらず、型閉とともに当接のみされる構造となっている。しかしロッド２３ｂの先端と可動盤側の当接部２５ａは当接後、ロック機構により係合されるものでもよい。その場合、加圧制御機構２４の反抗シリンダ２３は、メインシリンダ１８の加圧力（圧縮力）に対して反発する方向のみに加圧制御できるだけでなく、少なくとも１基（１軸）をメインシリンダ１８と同方向（成形物の圧縮方向）に作動制御することも可能となる。

更に加圧制御機構２４については、固定盤１３と可動盤１７の少なくとも一方または固定１３盤と可動盤１７の間に亘って取付けられるもの以外に、固定金型１２と可動金型１６の少なくとも一方または固定金型１２と可動金型１６の間に亘って取付けられるものでもよい。具体的には固定金型１２または可動金型１６の一方の金型の４箇所（３箇所ないし８箇所でもよい）に非接触式の位置センサの投光器が取付けられ、他方の金型に非接触式の位置センサの受光器（測定器）が取付けられる。なお位置センサは他の種類のものでもよい。また固定金型１２または可動金型１６の一方の金型には油圧シリンダまたはエアシリンダまたはサーボ機構からなるアクチュエータが取付けられパーティング面から前記アクチュエータである油圧シリンダのロッド等が出没可能となっている。そして型閉されて金型のキャビティが圧縮シロを残した状態で、前記油圧シリンダ等の前進位置にあるロッドが他方の金型のパーティング面に当接可能となっている。これらの位置センサとアクチュエータはそれぞれ対応したものが３組以上設けられ本発明の加圧制御機構を構成する。

金型に加圧制御機構を設ける場合の加圧制御は、図１ないし図５の実施形態とほぼ同じであるので説明を省略する。金型に加圧制御機構を設け金型間の距離を測定することのメリットは、金型間のキャビティの状態を直接反映した測定ができる点である。特に金型の熱膨張などには良好に対応できる。一方金型に加圧制御機構を設けることのディメリットは、金型のスペースの点から出力の大きいアクチュエータを採用しにくい点と、交換する全ての金型に加圧制御機構を取付ける必要がある点である。なお台盤間の距離を測定する位置センサと金型に取付けたアクチュエータの組み合わせから加圧制御機構を構成したり、または金型間の距離を測定する位置センサと台盤に取付けたアクチュエータの組み合わせから加圧制御機構を構成するようにしてもよい。

次に図６により本発明の別の実施形態の加圧成形機であるプレス成形機５１について説明する。図６は請求項１、２、３、５，６に対応するものである。プレス成形機５１は、強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形材を上型である可動金型５２と下型である固定金型５３の間で平行制御しつつ圧縮する縦型の加圧成形機である。プレス成形機５１は、下盤であって固定金型５３が取付けられる固定盤５４に対して、上盤であって可動金型５２が取付けられる可動盤５５が型開閉機構５６により昇降自在に設けられている。固定盤５４の四隅近傍には圧縮用シリンダ５７が設けられている。そして圧縮用シリンダ５７のロッドがタイバ５８を構成している。また型開閉機構５６はサーボモータ５９を用いたものであり、そのロータリエンコーダ５９ａは位置センサとして固定盤５４に対する可動盤５５の距離を測定することができる。４組の圧縮用シリンダ５７に対応して位置センサを含む型開閉機構が設けられ、圧縮用シリンダ５７と型開閉機構５６のサーボモータ５９（ロータリエンコーダ５９ａを含む）はそれぞれ加圧制御機構を構成する。また可動盤５５の上面のタイバの周囲にはハーフナット６０が設けられ、タイバ５８の係止部６１と係止可能となっている。

圧縮用シリンダ５７は復動シリンダであり、ピストン５７ａを挟んで圧縮用油室５７ｂと型開用油室５７ｃが形成されている。また圧縮用油室５７ｂと型開用油室５７ｃに接続される管路には作動油の圧力を測定する図示しない圧力センサがそれぞれ備えられている。また圧縮用シリンダ５７に接続される管路には図示しないサーボバルブかそれに類するバルブが設けられ、同じく図示しない制御装置によりクローズドループ制御される。

図６の実施形態において、加圧制御機構の位置センサは、固定盤５４と可動盤５５の間、または固定金型５３と可動金型５２の間を圧縮用シリンダ５７に対応して設けられた４基のリニアセンサ等によっても測定するようにしてもよい。前記位置センサを採用する場合はリニアセンサ等と圧縮用シリンダ５７の組が加圧制御機構の軸を構成する。

次にプレス成形機５１の制御と作動について記載する。型開閉機構により可動金型５２が型閉されハーフナットが作動されると次に圧縮用シリンダ５７がそれぞれ作動され、圧縮成形を開始する。その際の４基の圧縮用シリンダ５７に対応する型開閉機構のサーボモータ５９のロータリエンコーダ５９ａの値を測定（サンプリング）し、それぞれの固定盤５４に対する可動盤５５の距離が最も小さい軸をマスタ軸に決定する。そしてマスタ軸を目標圧力ｐ２で制御する。またその他の軸はスレイブ軸として固定盤５４に対する可動盤５５の距離の位置偏差に応じて目標圧力ｐ３を決定する。

この際にマスタ軸は最も圧縮が進行した軸でありスレイブ軸は圧縮が遅れた軸であるので、図３の例とは逆にスレイブ軸の圧力を偏差に基づきマスタ軸よりも高くする。そしてマスタ軸が圧縮制御終了位置ｄ２に到達するまで、加圧制御機構の位置センサ（ロータリエンコーダ５９ａ）により測定（サンプリング）を繰り返し、マスタ軸をそのたびごとに決定してその前進位置に応じて目標圧力ｐ２を決定する、そしてマスタ軸とスレイブ軸の位置偏差に応じてスレイブ軸の目標圧力ｐ３を決定し制御する。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたもの上記の実施形態の各部や各制御を組合わせたものについても、適用されることは言うまでもないことである。加圧成形機については、図１の竪型の加圧成形機に類似した型締装置に射出装置を取付けて射出圧縮成形機としてもよい。また図１の構造の反抗シリンダによる加圧制御機構を備えた加圧成形機を、横型の加圧成形機（プレス成形機または射出圧縮成形機）に採用してもよい。また図６の反抗シリンダを備えないプレス成形機についても射出装置取付けて竪型または横型の射出圧縮成形機としてもよい。

そして本発明の加圧成形機は、成形品については限定されない。しかしプレス成形機または射出圧縮成形機のいずれに採用される場合も、繊維と樹脂を含むものなど流動性の悪い材料を用いた成形品の成形により好適に用いられる。また加圧中心からの距離が異なる成形品（例えば左右・上下対称でない成形品、肉厚部分と肉薄部分を備えた偏肉成形品、射出圧縮成形の場合はゲートが一方に偏ったキャビティで成形される成形品などの成形に好適に用いられる。また成形精度が求められる成形品（特に平行精度が求められる薄物成形品）の成形に好適に用いられる。

また特に本発明の加圧成形機は、プレス成形または射出圧縮成形のいずれの分野でも発泡成形にも利用される。図１の例で簡単に説明すると、型閉されてキャビティ内の成形物から発泡が開始されると、メインシリンダによる加圧を一旦中断し、反抗シリンダのみにより型閉方向に加圧を行う。この際の制御は、図６の加圧成形機の例と同じであり、固定盤と可動盤の距離の最も小さい軸をマスタ軸とし、それ以外の軸をスレイブ軸とする。そしてマスタ軸の目標圧力ｐ２よりもスレイブ軸の目標圧力ｐ３を双方の軸の位置偏差に基づき大きくする。または固定盤と可動盤の距離の最も大きい軸をマスタ軸とし、それ以外の軸をスレイブ軸とする。そしてマスタ軸の目標圧力ｐ２よりもスレイブ軸の目標圧力ｐ３を双方の軸の位置偏差に基づき小さくする。また固定盤１３と可動盤１７の距離変化に伴う目標圧力ｐ２，ｐ３の変更は、これに限定されるものではないが、距離が大きくなるに従って目標圧力Ｐ２，Ｐ３を低下させる。そして成形物の発泡が完了されると今度は樹脂の冷却収縮に伴う分だけ圧縮成形を行う。

また上記発泡成形においてメインシリンダも制御に用いるものでもよい。即ちメインシリンダによる型閉方向の加圧は継続し、反抗シリンダは型開方向の力を発生させるようにしてもよい。この場合は発泡工程もその後の平行制御区間（圧縮制御区間）の制御も反抗シリンダの作動方向は同じである。これら発泡成形は図６の加圧成形機でも同様に実施可能である。更に射出装置からキャビティ内に発泡樹脂を射出し、発泡によりキャビティを増大させる例についても制御は同様である。

１１プレス成形機
１２固定金型
１３固定盤
１６可動金型
１７可動盤
１８メインシリンダ
２０型開閉シリンダ
２２位置センサ
２３反抗シリンダ
２４加圧制御機構
２６油圧装置
２７制御装置
３１サーボバルブ
３２圧力センサ

Claims

固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、
位置センサとアクチュエータを備えた加圧制御機構が少なくとも３箇所に設けられ、
前記位置センサにより固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定してそれぞれ測定値を取得し、
前記測定値に応じてマスタ軸となる加圧制御機構とスレイブ軸となる加圧制御機構を決定するに際し、
平行制御区間における加圧制御機構の位置センサによる距離の固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定は、所定のサンプリング周期ごとに行われ、
前記サンプリング周期ごとにマスタ軸を決定することを特徴とする加圧成形機。
固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定し加圧制御機構を用いて固定金型と可動金型の間に形成されたキャビティ内の成形物の加圧を行う加圧成形機において、
位置センサとアクチュエータを備えた加圧制御機構が少なくとも３箇所に設けられ、
前記位置センサにより固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定してそれぞれ測定値を取得し、
前記測定値がｎ番目の加圧制御機構をマスタ軸として加圧制御機構を制御し、
前記測定値がｎ番目以外の加圧制御機構はスレイブ軸として前記ｎ番目のマスタ軸の測定値との偏差に応じて加圧制御機構を制御するに際し、
平行制御区間における加圧制御機構の位置センサによる距離の固定盤に対する可動盤の距離または固定金型に対する可動金型の距離を測定は、所定のサンプリング周期ごとに行われ、
前記サンプリング周期ごとにマスタ軸を決定することを特徴とする加圧成形機。