トグル式型締装置の型締力制御方法
【課題】モータの最大負荷特性に沿って、回転数を最大に制御することで、型締めに要する時間の短縮化が可能で、サイクルタイムが向上するトグル式型締装置の型締力制御方法を提供する。
【解決手段】型締め工程中に、金型１８の接触状態からクロスヘッド１７をさらに動作させ、型締力を上げる際、回転数可変型ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げるべく、回転数可変型ポンプモータ３８の電流値からトルクを検出し、回転数可変型ポンプモータ３８における最大負荷特性に沿って回転数可変型ポンプモータ３８の回転速度を制御するようにした。
【解決手段】型締め工程中に、金型１８の接触状態からクロスヘッド１７をさらに動作させ、型締力を上げる際、回転数可変型ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げるべく、回転数可変型ポンプモータ３８の電流値からトルクを検出し、回転数可変型ポンプモータ３８における最大負荷特性に沿って回転数可変型ポンプモータ３８の回転速度を制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカストマシンや射出成形機などの型締装置に関し、特には、トグル式型締装置の型締力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ダイカストマシンや射出成形機等の型締装置において、成形材料の射出充填開始から鋳造品や成形品が冷却されて固化するまでの間、金型内の成形材料の圧力により金型が開かれようとするのを抑え、それを上回る力で締め付けておくものとしては、構造的に直圧式、トグル式、複合式などが知られている。
【０００３】
ここでトグル式の型締装置は、型締めシリンダである油圧シリンダのピストンロッドを油圧により、トグルリンクとクロスヘッドとから成るリンク機構を介し、金型の締め付けを行なうもので、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプの駆動は、定速回転モータで行われ、流量制御弁とリリーフ弁により、型締め速度制御を行っている。
【０００４】
このようなトグル式の型締装置としては、例えば、特許文献１がある。
この特許文献１では、所定の型締力で金型が締められているときは、次の行程に移行できるが、所定値に達しないときは、その後の行程へ移行しない、トグル式型締力の異常検出方法を提供することを目的として、クロスヘッドのロッキング完了時における、油圧シリンダの圧力と、予め設定された型締力から換算された圧力とを比較して、この比較値が許容範囲外の時はその後の行程を停止するとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５５５９５号公報
【０００６】
ところで、近年では、いわゆる省エネを目的とし、回転数可変型のモータにより油圧ポンプの回転数を制御して、必要流量の作動油を吐出するようにした装置が用いられてきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トグル式の型締装置における型締工程は、トグルリンクが伸びきる少し前のデットポイントのみ高圧の吐出油が必要であるため、回転数可変型モータを用いる油圧回路を採用するとなると、回転数可変型モータは、高速、高トルクでの運転が不可能となる最大負荷特性のため、回転速度を落とす必要があった。そのため回転数を下げると型締めに必要とされる時間が長くなるといった欠点があった。また、必要な最大トルクを得るために、必要容量以上のモータを選定する必要があった（図５参照）。
さらに、可動プラテンまたはクロスヘッドの位置を検出するための位置センサを設ける必要があった。
本発明は、以上のような課題を改善するために提案されたものであって、駆動源として、回転数可変型モータを用いても、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御をすることで、型締めに要する時間を短縮化することが可能となり、サイクルタイムが向上し、且つ位置センサが不要となるトグル式型締装置の型締力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、回転数可変型ポンプモータ（３８）により、油圧ポンプ（３７）を作動し、型締めシリンダ（２１）に作動油を供給して、トグルリンク（１６）とクロスヘッド（１７）とを具備するトグル機構（１５）を作動させ、金型（１８）の型締め、型開きを行うトグル式型締装置（１０）の型締め制御方法において、型締め工程中に、金型（１８）が接触した状態からクロスヘッド（１７）をさらに動作させ、型締力を上げる際、回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を最大限に上げるべく、回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値からトルクを検出し、回転数可変型ポンプモータ（３８）における最大負荷特性に沿って回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２にかかる本発明では、金型（１８）の型締め、型開き工程中において、回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値から、作動油の吐出圧力を検出し、この吐出圧力を基に油圧ポンプ（３７）の吐出量を補正して、各工程の開始時から吐出された作動油の総量を求めることで、クロスヘッド（１７）の位置および可動プラテン（１３）の位置を把握するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の説明において、カッコ（）内の記号又は数字は、以下に示す実施の形態との対応を示すために添付される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御をし、一連の型締工程がなされるため、型締め時間が短縮化され、サイクルタイムが向上する。従って、これまでのように、必要以上に容量の大きいモータを選定する必要はなく、適正な能力のモータを選定することが可能となる。
また、油圧ポンプからの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータの電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプの吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量よりクロスヘッドの位置および可動プラテンの位置を把握して、型締工程を行うようにしたため、これまでのような位置センサが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、トグル式型締装置１０の一例を示し、このトグル式型締装置１０は、射出成形装置に用いられるものを示しており、ここでは、トグル式型締装置１０に対し、金型（後述）を型締めした状態で金型内に溶融金属を射出充填する射出部を省略している。
トグル式型締装置１０は、実質的に、基盤１１と、当該基盤１１に載置された固定プラテン１２と、可動プラテン１３と、リンクハウジング１４と、可動プラテン１３とリンクハウジング１４とを接続するトグル機構１５とによって構成している。
トグル機構１５は、トグルリンク１６とクロスヘッド１７とから成るリンク機構である。クロスヘッド１７を後述する型締めシリンダにより、図中、左右へ移動させることで、トグルリンク１６を引き伸ばし、あるいは屈曲させ、可動プラテン１３を作動して型開閉及び型締力の負荷を行う構成である。
【００１３】
固定プラテン１２と可動プラテン１３との対向面は、雄雌一対の金型１８（１８ａ、１８ｂ）が取付け可能な構成とされており、固定プラテン１２には、金型１８へ成形材料を射出するための射出孔１９が形成されている。
固定プラテン１２とリンクハウジング１４は、複数のタイバー（本実施形態では４本）２０によって連結され、型厚に合わせて双方の離間距離が定められる設定である。
可動プラテン１３は固定プラテン１２とリンクハウジング１４との間でタイバー２０に沿って摺動可能に設けられている。このため、固定プラテン１２、可動プラテン１３、及びリンクハウジング１４には、それぞれ対応する位置にタイバー２０を挿通させるための孔２０ａが形成されている。タイバー２０は、両端にねじ加工が施されており、固定プラテン１２側のねじ端部にタイバーナット２０ｂが螺着されて位置が決められる。リンクハウジング１４側のタイナット２０ｃは金型の厚みに合った位置に回転移動した後螺着固定され、これによりリンクハウジング１４の位置が決まる。
【００１４】
可動プラテン１３とリンクハウジング１４とには、図示しないライナーまたはリニアベアリングが設けられ、基盤１１に設けた図示しない摺動面またはリニアベアリングガイド上を摺動可能に構成されている。これにより、可動プラテン１３とリンクハウジング１４とは、金型１８の厚さ寸法によって固定プラテン１２からの離間距離を変えることができるようにしている。
【００１５】
そして、リンクハウジング１４の端面１４ｂには型締めシリンダ２１が設けられている。型締めシリンダ２１は、ロッド側フランジ型のシリンダであり、シリンダチューブ２２内を摺動自在に介装したピストン２３に基端部を取り付けると共に、シリンダチューブ２２の開口部のフランジ２２ａを貫通するロッド２４を備えている。かかる型締めシリンダ２１は、シリンダチューブ２２におけるフランジ２２ａを介し、リンクハウジング１４の端面１４ｂへ固定している。
そして型締めシリンダ２１のロッド２４は、リンクハウジング１４に形成した孔２０ａを挿通し、ロッド２４先端部を、クロスヘッド１７に接続している。
【００１６】
型締めシリンダ２１における、チューブ２２の内部は、ピストン２３によって隔てられた２つの油室２５（２５ａ、２５ｂ）によって構成されている。型締めシリンダ２１は、チューブ２２内の、２つの油室２５に供給される作動油の増減によって、ピストン２３が摺動する。このためピストン２３に接続されたロッド２４は、２つの油室２５ａ、２５ｂ内に供給・排出される作動油の増減によって伸縮動作がなされる。
以上のような型締めシリンダ２１のロッド２４に伸縮動作させることにより、クロスヘッド１７を介してトグルリンク１６が引き伸ばされ、あるいは屈曲させられることとなる。
【００１７】
次に、シリンダチューブ２２内部に形成された２つの油室２５のそれぞれには、配管を通じて作動油を供給する油圧回路３０を接続している。
油圧回路３０は、油圧駆動源３１により、作動油を貯留する油圧タンク３２から、作動油を吸入して配管を通じて方向切換弁３３、型締めシリンダ２１のシリンダチューブ２２に送り込み、油圧タンク３２に戻す回路構成としている。この際、油圧駆動源３１から吐出される作動油の圧力は、リリーフ弁３４により、所定の設定圧力を超えないように制御している。なお、符号３５は圧力計を示し、３６は圧力検出器を示す。
また、図示は省略するが、トグル式型締装置１０は、油圧回路３０に対し、種々の制御指令を出力したり、予め設定データを格納したり、動作プログラムを保持している制御装置を備えている。
【００１８】
油圧駆動源３１は、油圧ポンプ３７と回転数可変型ポンプモータ３８（以下、ポンプモータ３８という）とから構成されている。油圧ポンプ３７は周知の構成のものでよい。ポンプモータ３８には、例えば、ＡＣサーボモータやインバータ制御されたＡＣ電動モータ、直流モータを挙げることができる。
【００１９】
方向切換弁３３には、ここでは例えばダブルソレノイド形の４ポート３位置形電磁弁を用いることができる。
図１では、中立のポジションにある状態であり、左のソレノイド（ソレノイドｂ）を励磁すると、右側に移動して、型締めシリンダ２１における、チューブ２２の右側の油室２５ｂに作動油を供給して、ピストン２３を左方向に移動させ、トグル機構１５におけるトグルリンク１６を屈曲させ、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って左方向（型開き）に移動させる。
一方、右のソレノイド（ソレノイドａ）を励磁すると、左側に移動して、チューブ２２の左側の油室２５ａに作動油を供給して、ピストン２３を右方向に移動させ、トグル機構１５におけるトグルリンク１６を引き伸ばし、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って右方向（型締め）に移動させる。
さらに、中立位置では、ピストン２３を停止して、前の位置を維持する。
【００２０】
リリーフ弁３４は、油圧回路３０に生じる最高圧力を所定の圧力以内に抑制するために用いられ、型締めシリンダ２１における、チューブ２２にかかる油圧を所定圧力以内に制限する機能を有している。ここでは、比例式電磁弁が用いられている。この場合、リリーフ弁３４は、油圧ポンプ３７の吐出側ラインからの分岐ラインに介在されている。吐出ラインの圧力が、所定圧力以上になった場合に、作動油は、このリリーフ弁３４を介して、油圧タンク３２へ戻す。かかるリリーフ弁３４は、電気信号で開くことも可能である。
【００２１】
次に、油圧駆動源３１におけるポンプモータ３８について説明する。
ポンプモータ３８には、前述のように、回転数制御が可能なモータを用いており、トグル式型締装置１０における制御装置の動作プログラムに基づきポンプモータ３８の回転速度を制御することで、油圧ポンプ３７の回転数を可変として吐出流量を可変とし、型締めシリンダ２１におけるロッド２４、すなわちクロスヘッド１７の移動速度を制御可能としている。クロスヘッド１７の移動速度を制御することで、型締力上昇速度と可動プラテン１３の移動速度とを制御するようにしている。
すなわち、制御装置の動作プログラムでは、型締め指令により、可動プラテン１３が移動して一対の金型１８（１８ａ、１８ｂ）が互いに接するまで、ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げ（接触の直前は衝突を避けるため速度を落とす）、油圧ポンプ３７を最大吐出量で高速作動させ、その後、ポンプモータ３８の電流値からトルクを検出し、図３に示す、最大負荷線に沿ってポンプモータ３８の回転速度を制御するようにしている。
また、制御装置の動作プログラムでは、図４が示すように油圧ポンプの吐出量は吐出圧力が上がると小さくなる（内部リークによる）ので、油圧ポンプ３７からの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータ３８の電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプ３７の吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量および型締めシリンダの内径からクロスヘッド１７の位置および可動プラテン１３の位置を把握するようにしている。
【００２２】
以上のようなトグル式型締装置１０について、図２に示したクロスヘッド１７の位置とクロスヘッド１７の速度、型締シリンダ２１における作動油の圧力、並びに型締力との関係を示したグラフを基に、動作を説明する。
制御装置に、トグル式型締装置の主電源ＯＮ中において、クロスヘッド１７が型開き位置にある状態から、型締め指令が出されると、動作プログラムに基づき、油圧駆動源３１におけるポンプモータ３８が駆動し油圧ポンプ３７が作動する。
方向切換弁３３には、中立のポジションにある状態から、ソレノイドａを励磁して、左側に移動させる。これにより作動油は、油圧ポンプ３７により油圧タンク３２から吸入して、配管を通じてチューブ２２の左側の油室２５ａに供給される。
そうすると、ピストン２３はチューブ２２内を右方向に移動し、ロッド２４を介しトグル機構１５のクロスヘッド１７を図中、右方へ押込み、トグルリンク１６を引き伸ばし、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って右方向（型締め）に移動させることができる。
【００２３】
そして、ピストン２３を介し、型締めシリンダ２１におけるロッド２４が最大速度で右方へ押込まれ、クロスヘッド１７は図２中、一対の金型１８ａ、１８ｂが互いに接する金型タッチ位置（ａ）まで最高速度で動作する（金型タッチ位置直前では速度は落とされる）。
クロスヘッド１７が以上のように動作するため、トグルリンク１６を介し、可動プラテン１３はタイバー２０に沿って右方向（型締め）に、金型１８ａ、１８ｂが互いに接する金型タッチ位置（ａ）までもたらされる。
【００２４】
クロスヘッド１７および可動プラテン１３が金型タッチ位置（ａ）に達し、型締め動作が開始されると、クロスヘッド１７の動作は、型締め動作開始位置である金型タッチ位置（ａ）から（ｂ）に達するまで、最高速度で移動し、トグルリンク１６が伸長しきるデッドポイントの位置（ｃ）に達するまで最大負荷線に沿って減速し、その後デッドポイントの位置（ｃ）を境に型締完了の位置（ｄ）に達するまで増速して移動する。
【００２５】
一方、型締めシリンダ２１におけるチューブ２２内のピストン２３の圧力は、図２に示すように、クロスヘッド１７がトグル機構１５のデッドポイントの位置（ｃ）に達するまで上昇し、その後、圧力はデッドポイントの位置（ｃ）を頂点として、型締めシリンダ２１のストロークエンドである、型締完了の位置（ｄ）に達するまで、下降する。
【００２６】
以上のように、型締めシリンダ２１によりトグル機構１５を動作させることで、金型１８ａ、１８ｂが互いに接触して発生する、型締力は、図２に示すように、金型タッチ位置（ａ）から型締完了の位置（ｄ）に達するまで増大し、型締完了の位置（ｄ）で最大の型締力を発生させることができる。
そして、型締完了の位置（ｄ）において、制御装置から、方向切換弁３３に対し、ソレノイドａを消磁し、ばね力により中立のポジションに戻す。中立のポジションにおいて、ピストン２３を停止することで、最大の型締力で型締めの状態を維持することができる。
【００２７】
次に、型締工程が完了し、制御装置に型開き指令が出されると、ソレノイドｂが励磁されることで、方向切換弁３３は、中立のポジションにある状態から、右側に移動させる。これにより作動油は、油圧ポンプ３７により油圧タンク３２から吸入して、配管を通じてチューブ２２の右側の油室２５ｂに供給される。
そうすると、ピストン２３はチューブ２２内を右方向に移動し、ロッド２４を介しトグル機構１５のクロスヘッド１７を図中、左方へ引き込み、トグルリンク１６を屈曲させ、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って左方向（型開き）に移動させることができる。
【００２８】
かかる型開き動作時においても、ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げる制御がなされるため、油圧ポンプ３７は最大吐出量で高速作動し、これにより、ピストン２３を介し、型締めシリンダ２１におけるロッド２４を最大速度で左方へ引き込むことができる。
【００２９】
以上、本発明によれば、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御して、一連の型締工程を行うため、型締め時間が短縮化され、サイクルタイムが向上する。従って、これまでのように、必要以上に大きいモータを選定する必要はなく、適正な能力のモータを選定することが可能となる。
また、油圧ポンプからの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータの電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプの吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量からクロスヘッドの位置および可動プラテンの位置を把握して、型締工程を行うようにしたため、これまでのような位置センサが不要となる。
【００３０】
本発明は、以上の例に挙げた射出成形機におけるトグル式型締装置に限られない。ダイカストマシン等の他の成形装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるトグル式型締装置の一実施形態を示す系統的説明図である。
【図２】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を構成するクロスヘッドの位置と、クロスヘッドの速度、型締シリンダにおける作動油の圧力、並びに型締力との関係を示したグラフである。
【図３】図１に示すトグル式型締装置の油圧回路において、回転速度−負荷トルク（電流）間のポンプモータの最大負荷の特性を示す、グラフである。
【図４】ポンプ吐出圧力に基づく、一回転あたりのポンプ吐出量および補正量を示したグラフである。
【図５】従来技術の不都合を説明するために、能力の異なるモータの最大負荷特性を示した、グラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ トグル式型締装置
１１ 基盤
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１４ リンクハウジング
１４ｂ 端面
１５ リンク機構
１６ トグルリンク
１７ クロスヘッド
１８（１８ａ、１８ｂ） 金型
１９ 射出孔
２０ タイバー
２０ａ 孔
２０ｂ、２０ｃ タイバーナット
２１ 型締めシリンダ
２２ シリンダチューブ
２２ａ フランジ
２３ ピストン
２４ ロッド
２５（２５ａ、２５ｂ） 油室
３０ 油圧回路
３１ 油圧駆動源
３２ 油圧タンク
３３ 方向切換弁
３４ リリーフ弁
３５ 圧力計
３６ 圧力検出器
３７ 油圧ポンプ
３８ ポンプモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカストマシンや射出成形機などの型締装置に関し、特には、トグル式型締装置の型締力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ダイカストマシンや射出成形機等の型締装置において、成形材料の射出充填開始から鋳造品や成形品が冷却されて固化するまでの間、金型内の成形材料の圧力により金型が開かれようとするのを抑え、それを上回る力で締め付けておくものとしては、構造的に直圧式、トグル式、複合式などが知られている。
【０００３】
ここでトグル式の型締装置は、型締めシリンダである油圧シリンダのピストンロッドを油圧により、トグルリンクとクロスヘッドとから成るリンク機構を介し、金型の締め付けを行なうもので、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプの駆動は、定速回転モータで行われ、流量制御弁とリリーフ弁により、型締め速度制御を行っている。
【０００４】
このようなトグル式の型締装置としては、例えば、特許文献１がある。
この特許文献１では、所定の型締力で金型が締められているときは、次の行程に移行できるが、所定値に達しないときは、その後の行程へ移行しない、トグル式型締力の異常検出方法を提供することを目的として、クロスヘッドのロッキング完了時における、油圧シリンダの圧力と、予め設定された型締力から換算された圧力とを比較して、この比較値が許容範囲外の時はその後の行程を停止するとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５５５９５号公報
【０００６】
ところで、近年では、いわゆる省エネを目的とし、回転数可変型のモータにより油圧ポンプの回転数を制御して、必要流量の作動油を吐出するようにした装置が用いられてきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トグル式の型締装置における型締工程は、トグルリンクが伸びきる少し前のデットポイントのみ高圧の吐出油が必要であるため、回転数可変型モータを用いる油圧回路を採用するとなると、回転数可変型モータは、高速、高トルクでの運転が不可能となる最大負荷特性のため、回転速度を落とす必要があった。そのため回転数を下げると型締めに必要とされる時間が長くなるといった欠点があった。また、必要な最大トルクを得るために、必要容量以上のモータを選定する必要があった（図５参照）。
さらに、可動プラテンまたはクロスヘッドの位置を検出するための位置センサを設ける必要があった。
本発明は、以上のような課題を改善するために提案されたものであって、駆動源として、回転数可変型モータを用いても、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御をすることで、型締めに要する時間を短縮化することが可能となり、サイクルタイムが向上し、且つ位置センサが不要となるトグル式型締装置の型締力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、回転数可変型ポンプモータ（３８）により、油圧ポンプ（３７）を作動し、型締めシリンダ（２１）に作動油を供給して、トグルリンク（１６）とクロスヘッド（１７）とを具備するトグル機構（１５）を作動させ、金型（１８）の型締め、型開きを行うトグル式型締装置（１０）の型締め制御方法において、型締め工程中に、金型（１８）が接触した状態からクロスヘッド（１７）をさらに動作させ、型締力を上げる際、回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を最大限に上げるべく、回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値からトルクを検出し、回転数可変型ポンプモータ（３８）における最大負荷特性に沿って回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２にかかる本発明では、金型（１８）の型締め、型開き工程中において、回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値から、作動油の吐出圧力を検出し、この吐出圧力を基に油圧ポンプ（３７）の吐出量を補正して、各工程の開始時から吐出された作動油の総量を求めることで、クロスヘッド（１７）の位置および可動プラテン（１３）の位置を把握するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の説明において、カッコ（）内の記号又は数字は、以下に示す実施の形態との対応を示すために添付される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御をし、一連の型締工程がなされるため、型締め時間が短縮化され、サイクルタイムが向上する。従って、これまでのように、必要以上に容量の大きいモータを選定する必要はなく、適正な能力のモータを選定することが可能となる。
また、油圧ポンプからの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータの電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプの吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量よりクロスヘッドの位置および可動プラテンの位置を把握して、型締工程を行うようにしたため、これまでのような位置センサが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、トグル式型締装置１０の一例を示し、このトグル式型締装置１０は、射出成形装置に用いられるものを示しており、ここでは、トグル式型締装置１０に対し、金型（後述）を型締めした状態で金型内に溶融金属を射出充填する射出部を省略している。
トグル式型締装置１０は、実質的に、基盤１１と、当該基盤１１に載置された固定プラテン１２と、可動プラテン１３と、リンクハウジング１４と、可動プラテン１３とリンクハウジング１４とを接続するトグル機構１５とによって構成している。
トグル機構１５は、トグルリンク１６とクロスヘッド１７とから成るリンク機構である。クロスヘッド１７を後述する型締めシリンダにより、図中、左右へ移動させることで、トグルリンク１６を引き伸ばし、あるいは屈曲させ、可動プラテン１３を作動して型開閉及び型締力の負荷を行う構成である。
【００１３】
固定プラテン１２と可動プラテン１３との対向面は、雄雌一対の金型１８（１８ａ、１８ｂ）が取付け可能な構成とされており、固定プラテン１２には、金型１８へ成形材料を射出するための射出孔１９が形成されている。
固定プラテン１２とリンクハウジング１４は、複数のタイバー（本実施形態では４本）２０によって連結され、型厚に合わせて双方の離間距離が定められる設定である。
可動プラテン１３は固定プラテン１２とリンクハウジング１４との間でタイバー２０に沿って摺動可能に設けられている。このため、固定プラテン１２、可動プラテン１３、及びリンクハウジング１４には、それぞれ対応する位置にタイバー２０を挿通させるための孔２０ａが形成されている。タイバー２０は、両端にねじ加工が施されており、固定プラテン１２側のねじ端部にタイバーナット２０ｂが螺着されて位置が決められる。リンクハウジング１４側のタイナット２０ｃは金型の厚みに合った位置に回転移動した後螺着固定され、これによりリンクハウジング１４の位置が決まる。
【００１４】
可動プラテン１３とリンクハウジング１４とには、図示しないライナーまたはリニアベアリングが設けられ、基盤１１に設けた図示しない摺動面またはリニアベアリングガイド上を摺動可能に構成されている。これにより、可動プラテン１３とリンクハウジング１４とは、金型１８の厚さ寸法によって固定プラテン１２からの離間距離を変えることができるようにしている。
【００１５】
そして、リンクハウジング１４の端面１４ｂには型締めシリンダ２１が設けられている。型締めシリンダ２１は、ロッド側フランジ型のシリンダであり、シリンダチューブ２２内を摺動自在に介装したピストン２３に基端部を取り付けると共に、シリンダチューブ２２の開口部のフランジ２２ａを貫通するロッド２４を備えている。かかる型締めシリンダ２１は、シリンダチューブ２２におけるフランジ２２ａを介し、リンクハウジング１４の端面１４ｂへ固定している。
そして型締めシリンダ２１のロッド２４は、リンクハウジング１４に形成した孔２０ａを挿通し、ロッド２４先端部を、クロスヘッド１７に接続している。
【００１６】
型締めシリンダ２１における、チューブ２２の内部は、ピストン２３によって隔てられた２つの油室２５（２５ａ、２５ｂ）によって構成されている。型締めシリンダ２１は、チューブ２２内の、２つの油室２５に供給される作動油の増減によって、ピストン２３が摺動する。このためピストン２３に接続されたロッド２４は、２つの油室２５ａ、２５ｂ内に供給・排出される作動油の増減によって伸縮動作がなされる。
以上のような型締めシリンダ２１のロッド２４に伸縮動作させることにより、クロスヘッド１７を介してトグルリンク１６が引き伸ばされ、あるいは屈曲させられることとなる。
【００１７】
次に、シリンダチューブ２２内部に形成された２つの油室２５のそれぞれには、配管を通じて作動油を供給する油圧回路３０を接続している。
油圧回路３０は、油圧駆動源３１により、作動油を貯留する油圧タンク３２から、作動油を吸入して配管を通じて方向切換弁３３、型締めシリンダ２１のシリンダチューブ２２に送り込み、油圧タンク３２に戻す回路構成としている。この際、油圧駆動源３１から吐出される作動油の圧力は、リリーフ弁３４により、所定の設定圧力を超えないように制御している。なお、符号３５は圧力計を示し、３６は圧力検出器を示す。
また、図示は省略するが、トグル式型締装置１０は、油圧回路３０に対し、種々の制御指令を出力したり、予め設定データを格納したり、動作プログラムを保持している制御装置を備えている。
【００１８】
油圧駆動源３１は、油圧ポンプ３７と回転数可変型ポンプモータ３８（以下、ポンプモータ３８という）とから構成されている。油圧ポンプ３７は周知の構成のものでよい。ポンプモータ３８には、例えば、ＡＣサーボモータやインバータ制御されたＡＣ電動モータ、直流モータを挙げることができる。
【００１９】
方向切換弁３３には、ここでは例えばダブルソレノイド形の４ポート３位置形電磁弁を用いることができる。
図１では、中立のポジションにある状態であり、左のソレノイド（ソレノイドｂ）を励磁すると、右側に移動して、型締めシリンダ２１における、チューブ２２の右側の油室２５ｂに作動油を供給して、ピストン２３を左方向に移動させ、トグル機構１５におけるトグルリンク１６を屈曲させ、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って左方向（型開き）に移動させる。
一方、右のソレノイド（ソレノイドａ）を励磁すると、左側に移動して、チューブ２２の左側の油室２５ａに作動油を供給して、ピストン２３を右方向に移動させ、トグル機構１５におけるトグルリンク１６を引き伸ばし、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って右方向（型締め）に移動させる。
さらに、中立位置では、ピストン２３を停止して、前の位置を維持する。
【００２０】
リリーフ弁３４は、油圧回路３０に生じる最高圧力を所定の圧力以内に抑制するために用いられ、型締めシリンダ２１における、チューブ２２にかかる油圧を所定圧力以内に制限する機能を有している。ここでは、比例式電磁弁が用いられている。この場合、リリーフ弁３４は、油圧ポンプ３７の吐出側ラインからの分岐ラインに介在されている。吐出ラインの圧力が、所定圧力以上になった場合に、作動油は、このリリーフ弁３４を介して、油圧タンク３２へ戻す。かかるリリーフ弁３４は、電気信号で開くことも可能である。
【００２１】
次に、油圧駆動源３１におけるポンプモータ３８について説明する。
ポンプモータ３８には、前述のように、回転数制御が可能なモータを用いており、トグル式型締装置１０における制御装置の動作プログラムに基づきポンプモータ３８の回転速度を制御することで、油圧ポンプ３７の回転数を可変として吐出流量を可変とし、型締めシリンダ２１におけるロッド２４、すなわちクロスヘッド１７の移動速度を制御可能としている。クロスヘッド１７の移動速度を制御することで、型締力上昇速度と可動プラテン１３の移動速度とを制御するようにしている。
すなわち、制御装置の動作プログラムでは、型締め指令により、可動プラテン１３が移動して一対の金型１８（１８ａ、１８ｂ）が互いに接するまで、ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げ（接触の直前は衝突を避けるため速度を落とす）、油圧ポンプ３７を最大吐出量で高速作動させ、その後、ポンプモータ３８の電流値からトルクを検出し、図３に示す、最大負荷線に沿ってポンプモータ３８の回転速度を制御するようにしている。
また、制御装置の動作プログラムでは、図４が示すように油圧ポンプの吐出量は吐出圧力が上がると小さくなる（内部リークによる）ので、油圧ポンプ３７からの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータ３８の電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプ３７の吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量および型締めシリンダの内径からクロスヘッド１７の位置および可動プラテン１３の位置を把握するようにしている。
【００２２】
以上のようなトグル式型締装置１０について、図２に示したクロスヘッド１７の位置とクロスヘッド１７の速度、型締シリンダ２１における作動油の圧力、並びに型締力との関係を示したグラフを基に、動作を説明する。
制御装置に、トグル式型締装置の主電源ＯＮ中において、クロスヘッド１７が型開き位置にある状態から、型締め指令が出されると、動作プログラムに基づき、油圧駆動源３１におけるポンプモータ３８が駆動し油圧ポンプ３７が作動する。
方向切換弁３３には、中立のポジションにある状態から、ソレノイドａを励磁して、左側に移動させる。これにより作動油は、油圧ポンプ３７により油圧タンク３２から吸入して、配管を通じてチューブ２２の左側の油室２５ａに供給される。
そうすると、ピストン２３はチューブ２２内を右方向に移動し、ロッド２４を介しトグル機構１５のクロスヘッド１７を図中、右方へ押込み、トグルリンク１６を引き伸ばし、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って右方向（型締め）に移動させることができる。
【００２３】
そして、ピストン２３を介し、型締めシリンダ２１におけるロッド２４が最大速度で右方へ押込まれ、クロスヘッド１７は図２中、一対の金型１８ａ、１８ｂが互いに接する金型タッチ位置（ａ）まで最高速度で動作する（金型タッチ位置直前では速度は落とされる）。
クロスヘッド１７が以上のように動作するため、トグルリンク１６を介し、可動プラテン１３はタイバー２０に沿って右方向（型締め）に、金型１８ａ、１８ｂが互いに接する金型タッチ位置（ａ）までもたらされる。
【００２４】
クロスヘッド１７および可動プラテン１３が金型タッチ位置（ａ）に達し、型締め動作が開始されると、クロスヘッド１７の動作は、型締め動作開始位置である金型タッチ位置（ａ）から（ｂ）に達するまで、最高速度で移動し、トグルリンク１６が伸長しきるデッドポイントの位置（ｃ）に達するまで最大負荷線に沿って減速し、その後デッドポイントの位置（ｃ）を境に型締完了の位置（ｄ）に達するまで増速して移動する。
【００２５】
一方、型締めシリンダ２１におけるチューブ２２内のピストン２３の圧力は、図２に示すように、クロスヘッド１７がトグル機構１５のデッドポイントの位置（ｃ）に達するまで上昇し、その後、圧力はデッドポイントの位置（ｃ）を頂点として、型締めシリンダ２１のストロークエンドである、型締完了の位置（ｄ）に達するまで、下降する。
【００２６】
以上のように、型締めシリンダ２１によりトグル機構１５を動作させることで、金型１８ａ、１８ｂが互いに接触して発生する、型締力は、図２に示すように、金型タッチ位置（ａ）から型締完了の位置（ｄ）に達するまで増大し、型締完了の位置（ｄ）で最大の型締力を発生させることができる。
そして、型締完了の位置（ｄ）において、制御装置から、方向切換弁３３に対し、ソレノイドａを消磁し、ばね力により中立のポジションに戻す。中立のポジションにおいて、ピストン２３を停止することで、最大の型締力で型締めの状態を維持することができる。
【００２７】
次に、型締工程が完了し、制御装置に型開き指令が出されると、ソレノイドｂが励磁されることで、方向切換弁３３は、中立のポジションにある状態から、右側に移動させる。これにより作動油は、油圧ポンプ３７により油圧タンク３２から吸入して、配管を通じてチューブ２２の右側の油室２５ｂに供給される。
そうすると、ピストン２３はチューブ２２内を右方向に移動し、ロッド２４を介しトグル機構１５のクロスヘッド１７を図中、左方へ引き込み、トグルリンク１６を屈曲させ、可動プラテン１３をタイバー２０に沿って左方向（型開き）に移動させることができる。
【００２８】
かかる型開き動作時においても、ポンプモータ３８の回転速度を最大限に上げる制御がなされるため、油圧ポンプ３７は最大吐出量で高速作動し、これにより、ピストン２３を介し、型締めシリンダ２１におけるロッド２４を最大速度で左方へ引き込むことができる。
【００２９】
以上、本発明によれば、モータの最大負荷特性に沿って、回転速度を最大限に上げる制御して、一連の型締工程を行うため、型締め時間が短縮化され、サイクルタイムが向上する。従って、これまでのように、必要以上に大きいモータを選定する必要はなく、適正な能力のモータを選定することが可能となる。
また、油圧ポンプからの作動油の吐出圧力を回転数可変型ポンプモータの電流値から検出し、検出された作動油の吐出圧力によって補正された油圧ポンプの吐出量を算出し、各工程の開始時から吐出された作動油の総量からクロスヘッドの位置および可動プラテンの位置を把握して、型締工程を行うようにしたため、これまでのような位置センサが不要となる。
【００３０】
本発明は、以上の例に挙げた射出成形機におけるトグル式型締装置に限られない。ダイカストマシン等の他の成形装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるトグル式型締装置の一実施形態を示す系統的説明図である。
【図２】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を構成するクロスヘッドの位置と、クロスヘッドの速度、型締シリンダにおける作動油の圧力、並びに型締力との関係を示したグラフである。
【図３】図１に示すトグル式型締装置の油圧回路において、回転速度−負荷トルク（電流）間のポンプモータの最大負荷の特性を示す、グラフである。
【図４】ポンプ吐出圧力に基づく、一回転あたりのポンプ吐出量および補正量を示したグラフである。
【図５】従来技術の不都合を説明するために、能力の異なるモータの最大負荷特性を示した、グラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ トグル式型締装置
１１ 基盤
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１４ リンクハウジング
１４ｂ 端面
１５ リンク機構
１６ トグルリンク
１７ クロスヘッド
１８（１８ａ、１８ｂ） 金型
１９ 射出孔
２０ タイバー
２０ａ 孔
２０ｂ、２０ｃ タイバーナット
２１ 型締めシリンダ
２２ シリンダチューブ
２２ａ フランジ
２３ ピストン
２４ ロッド
２５（２５ａ、２５ｂ） 油室
３０ 油圧回路
３１ 油圧駆動源
３２ 油圧タンク
３３ 方向切換弁
３４ リリーフ弁
３５ 圧力計
３６ 圧力検出器
３７ 油圧ポンプ
３８ ポンプモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数可変型ポンプモータ（３８）により、油圧ポンプ（３７）を作動し、型締めシリンダ（２１）に作動油を供給して、トグルリンク（１６）とクロスヘッド（１７）とを具備するトグル機構（１５）を作動させ、金型（１８）の型締め、型開きを行うトグル式型締装置（１０）の型締め制御方法において、
型締め工程中に、前記金型（１８）が接触した状態から前記クロスヘッド（１７）をさらに動作させ、型締力を上げる際、前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を最大限に上げるべく、前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値からトルクを検出し、
前記回転数可変型ポンプモータ（３８）における最大負荷特性に沿って前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を制御するようにしたことを特徴とするトグル式型締装置の型締力制御方法。
【請求項２】
前記金型（１８）の型締め、型開き工程中において、
前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値から、作動油の吐出圧力を検出し、この吐出圧力を基に前記油圧ポンプ（３７）の吐出量を補正して、各工程の開始時から吐出された作動油の総量を求めることで、前記クロスヘッド（１７）の位置および可動プラテン（１３）の位置を把握するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトグル式型締装置の型締力制御方法。
【請求項１】
回転数可変型ポンプモータ（３８）により、油圧ポンプ（３７）を作動し、型締めシリンダ（２１）に作動油を供給して、トグルリンク（１６）とクロスヘッド（１７）とを具備するトグル機構（１５）を作動させ、金型（１８）の型締め、型開きを行うトグル式型締装置（１０）の型締め制御方法において、
型締め工程中に、前記金型（１８）が接触した状態から前記クロスヘッド（１７）をさらに動作させ、型締力を上げる際、前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を最大限に上げるべく、前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値からトルクを検出し、
前記回転数可変型ポンプモータ（３８）における最大負荷特性に沿って前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の回転速度を制御するようにしたことを特徴とするトグル式型締装置の型締力制御方法。
【請求項２】
前記金型（１８）の型締め、型開き工程中において、
前記回転数可変型ポンプモータ（３８）の電流値から、作動油の吐出圧力を検出し、この吐出圧力を基に前記油圧ポンプ（３７）の吐出量を補正して、各工程の開始時から吐出された作動油の総量を求めることで、前記クロスヘッド（１７）の位置および可動プラテン（１３）の位置を把握するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトグル式型締装置の型締力制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１０５２９１（Ｐ２０１０−１０５２９１Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８０３６９（Ｐ２００８−２８０３６９）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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