トグル式電動型締装置
【課題】設定型締力を変更しても、型開力を制御可能とした、トグル式電動型締装置を提供する。
【解決手段】トグル機構２７におけるクロスヘッド３２の位置ｘと、可動盤２５の位置ｙとに基づく、トグル機構２７のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率に基づいて型締めモータのトルクリミットを制御することで、型開力の上限値を制御するようにする。
【解決手段】トグル機構２７におけるクロスヘッド３２の位置ｘと、可動盤２５の位置ｙとに基づく、トグル機構２７のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率に基づいて型締めモータのトルクリミットを制御することで、型開力の上限値を制御するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トグル式電動型締装置において、設定型締力を変更しても、型開力の上限を自動的に制御可能とした、トグル式電動型締装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機などの型締装置においては、電動方式のものが広く用いられている。
このような電動式の型締装置としては、例えば図５に示すようなトグル式電動型締装置１がある。このトグル式電動型締装置１は、基盤２上に固設された固定盤３と、固定盤３と対向して配設し、進退動可能に配設した可動盤４を具備する。
この固定盤３から所定の距離離隔した位置には、基盤２に対して移動可能に配設されたリンクハウジング５とを備えている。また、固定盤３と可動盤４間には、固定金型６ａ及び可動金型６ｂとからなる金型６が図６、図７のように、ダイクランプａや取付ねじｂを介して取り付けられている。そして、可動盤４とリンクハウジング５との間にトグル機構７を設けて、リンクハウジング５の後端にはトグル機構７を作動させる型締モータ８を図示せぬ取付部品によって配設している。
トグル機構７は、駆動軸であるねじシャフト９にナット部材１０を介して取り付けたクロスヘッド１１、このクロスヘッド１１に揺動可能に取り付けた第１トグルリンク１２、リンクハウジング５に揺動可能に取り付けた第２トグルリンク１３、及び、可動盤４に揺動可能に取り付けた第３トグルリンク１４を具備している。
以上のような構成において、型締モータ８を駆動してねじシャフト９を回転し、ナット部材１０を介してクロスヘッド１１を前進させることでトグル機構７を作動させ、可動盤４が前進して型締めを行う構成である。この場合、型締モータ８によるクロスヘッド１１の推進力より大きな型締力を発生させることができ、金型６に大きな型締力を負荷することが可能となる。
【０００３】
また、金型６毎の厚さ（ダイハイト）に対応させるため、リンクハウジング５の後端面に装着されている可動ナット４ｂを図示せぬダイハイト装置によって回転させる。すると、可動ナット４ｂと連動するリンクハウジング５は、前後（図の左右）に動作し、リンクハウジング５と連結するトグル機構７及び可動盤４も連動し、金型毎の厚さの違いにも対応することができる。
【０００４】
オペレータが所望する設定型締力に対応させるため、さらにダイハイト調整が行われる。金型６を固定盤３及び可動盤４に装着後、まず、ダイハイト装置を駆動してリンクハウジング５を後退させて金型６を充分に開き、その後型締モータ８を駆動してトグル機構７を作動させて、第２トグルリンク１３と第３トグルリンク１４を一直線に伸ばす。
次に、再度ダイハイト装置を駆動してリンクハウジング５、トグル機構７、及び可動盤４を前進させて、固定型６ａと可動型６ｂをタッチさせる。その後、型締モータ８を駆動して、トグル機構７を屈曲させる。
最後に、ダイハイト装置を駆動し、可動ナット４ｂおよびリングハウジング５を設定型締力に対応した送り込み量だけ前進させる。この送り込み量は、所望する型締力を発生させるためのタイバー４の伸び量であり、設定型締力及びタイバー４の長さと断面積と弾性係数から算出することができる。
【０００５】
このように、設定型締力に対応したダイハイト調整が完了した後、クロスヘッド１１を作動して可動盤４を前進させて、金型６を図５のようにタッチさせ、さらにクロスヘッド１１を前進させて型締力を負荷する（この時、第２トグルリンク１３と第３トグルリンク１４は一直線上になる）。
金型６に型締力が負荷されている状態で、図示せぬ射出装置より、溶融状態の樹脂あるいは金属が金型６のキャビティ内に高圧で射出充填される。そして、樹脂や金属が冷却固化した後、クロスヘッド１１を後退して型締力を除去し、そして金型を開いて成形された製品を取り出す。
この型締力を除去した後の固定型６ａと可動型６ｂを開く瞬間に型開力が必要となる。これは冷却固化した樹脂や金属が固定型６ａと強く接触しているためであり、それらを引き離すために要する力である。
この型開力は、正常な成形状態では、あまり大きな力ではないが、射出充填が過剰に行われ、金型６内でバリが発生した場合には、大きな力となる。
【０００６】
かかる状態で、無理やりに過大な力で型開きを続行すると、金型６や、金型取付手段であるダイクランプａ、取付ねじｂ等の金型メカニズムの破損を招く虞がある（図６、７参照）。
そこで、金型メカニズムの破損を防ぐため（金型メカニズムの保護のため）、型開き行程中には電動サーボモータの出力トルクを制限することが多い。すなわち、型開き行程中には電動サーボモータにトルクリミットをかけて、これにより、型開閉機構に過大な力が作用することを抑止して、金型メカニズムの破損を防止するようにしていた。
【０００７】
その一例として、特許文献１においては、型開き行程における金型メカニズムの破損を防止できると共に、型開き行程の加減速性能を損なわず、ハイサイクル成形が可能な成形機を提供することを目的として、少なくとも型開き行程における型開閉機構の負荷を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手段が検出した型開き行程における型開閉機構の実測負荷と予め設定された許容範囲とを対比し、実測負荷が許容範囲を外れた場合には、型開閉駆動源の動作を停止させるように制御する手段を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−５９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の制御手法では、型締めモータのトルクを制御することで、型開力の制御が可能となるが、加工対象が変わると、金型の交換が必要となり、これにより、適正な型締力も異なってくる。このため、その金型に対応した適正な型締力 (以下、設定型締力)を変えると、トグル機構の特性として型開き位置でのトグル倍率（クロスヘッドを駆動する力と、リンク機構により増大された可動盤が動作する力の倍率）が変わるため、型締めモータのトルクが同じでも、その金型を開くための型開力が異なってくるため、適切な制限が困難となる。
本発明は、以上のような不都合を改善するために提案されたものであって、トグル式電動型締装置において、設定型締力を変化させても、トグル倍率を自動認識して、型開力の上限を制御可能とした、トグル式電動型締装置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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、リンクハウジング(２３)と固定盤(２２)とをタイバー(２４)で連結すると共に、タイバー(２４)を案内としてリンクハウジング(２３)と固定盤(２２)との間に、往復動可能に配設した可動盤(２５)をトグル機構(２７)を介して作動させると共に、リンクハウジング(２３)を、設定型締力に応じて予め型厚調整すべくタイバー(２４)に沿って移動調整して、型締め、型開きを行うトグル式電動型締装置において、トグル機構(２７)におけるクロスヘッド(３２)の位置（ｘ）と、可動盤(２５)の位置（ｙ）とに基づく、トグル機構(２７)のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを設定し、型開力の上限値を制御する制御手段を具備してなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、成形すべき加工対象を変えて、対応する設定型締力を変えても、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率と、型締めモータのトルクリミットとから、型開力を適正な大きさに制御することができ、金型や、機構の破損を招くようなことはない。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、制御手段は、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算に基づいて、型締めモータのトルクリミットを算出する［ただし、Ｔｍは型締めモータのトルクリミット、εはベルトプーリの減速比、Ｌはクロスヘッド用ボールねじのリード、Ｆｏは型開力の上限値、Ｚは設定型締力、ｆｚは設定型締力がＺｋＮのときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率］ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、制御手段において、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚに基づいて、自動的に演算により求められた型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）を制御することで、型開力の上限値（Ｆｏ）を制御することができる。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、設定型締力が変更されても、対応するトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを算出することから、型開力の上限が制御可能で、金型や、型締めメカニズムの破損を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるトグル式電動型締装置の一実施形態において、クロスヘッドの後退限界位置を示す模式的な側面説明図である。
【図２】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を作動させて、可動盤を前進させたところを示す、模式的な側面説明図である。
【図３】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を作動させて、固定金型に可動金型を接触させた金型タッチ位置（型開き位置）を示す、模式的な側面説明図である。
【図４】クロスヘッドの位置と、可動盤の位置との関係と、クロスヘッドの位置と、可動盤の位置から求められるトグル倍率を示した、グラフである。
【図５】従来におけるトグル式電動型締装置の一例を示す、模式的な側面説明図である。
【図６】金型装置の固定手段の一例を示した、模式的な要部側面図である。
【図７】金型装置の固定手段の別例を示した、模式的な要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１、図２、図３に、トグル式電動型締装置２０の一例を模式的に示す。
トグル式電動型締装置２０は、基盤２１上に固設された固定金型支持装置としての固定盤２２と、この固定盤２２から所定の距離離隔した位置において、基盤２１に対して移動可能に配設されたリンクハウジング２３とを備えている。なお、かかる固定盤２２とリンクハウジング２３との間には複数、例えば、四本のタイバー２４を配設している。
【００１８】
また、基盤２１上には、固定盤２２と対向して配設し、タイバー２４に沿って進退動（図における左右方向に移動）可能に配設した可動金型支持装置としての可動盤２５を具備している。
さらに、固定盤２２と可動盤２５間には、金型装置２６を配設している。かかる金型装置２６は、固定金型２６ａ及び可動金型２６ｂとからなる。固定金型２６ａは、固定盤３における可動盤２５と対向する金型取付面に取り付ける一方、可動金型２６ｂは、可動盤２５における固定盤２２と対向する金型取付面に取り付けている。固定金型２６ａと可動金型２６ｂの間には、溶融状態の樹脂や金属を充填するための空間であるキャビティが形成される。
【００１９】
そして、以上のような可動盤２５とリンクハウジング２３との間にはトグル機構２７を設け、リンクハウジング２３の後端にはトグル機構２７を作動させる型締用駆動源としての型締モータ２８を配設している。
型締モータ２８は、図示せぬ取付部品によりリンクハウジング２３に固設され、伝達手段であるベルト２９、プーリ３０を介して、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構３１に動力を伝達するようになっている。
ボールねじ機構３１は、駆動軸であるねじシャフト３１ａにナット部材３１ｂを螺着したもので、ナット部材３１ｂに取り付けたクロスヘッド（後述）を進退動（図における左右方向に移動）させることによって、トグル機構２７を作動させるようにしている。なお、型締モータ２８は、サーボモータであることが望ましい。
【００２０】
ここで、トグル機構２７を説明すると、トグル機構２７は、駆動軸であるねじシャフト３１ａにナット部材３１ｂを介して取り付けたクロスヘッド３２、このクロスヘッド３２に揺動可能に取り付けた第１トグルリンク３３、リンクハウジング２３に揺動可能に取り付けた第２トグルリンク３４、及び、可動盤２５に揺動可能に取り付けた第３トグルリンク３５を具備している。
そして、第２トグルリンク３４と第１トグルリンク３３と、並びに、第２トグルリンク３４と第３トグルリンク３５とは、それぞれ、リンク結合している。
【００２１】
以上のような構成において、型締モータ２８を駆動して、ナット部材３１ｂを介して被駆動部材としてのクロスヘッド３２を進退させることで、トグル機構２７を作動させることができる。この場合、クロスヘッド３２を前進（図中、右方向に移動）させると、可動盤２５が前進して型締めを行う構成である。そして、型締モータ２８によるクロスヘッド３２の推進力よりも大きな型締力を発生させることができ、型締を行う構成である。
【００２２】
なお、リンクハウジング２３の後端（図における左端）には、固定盤２２に対するリンクハウジング２３の位置を調整するために、詳細な説明および図示は省略するが型締位置調整手段（ダイハイト装置）を配設している。
ここで、リンクハウジング２３には、図示されないタイバー挿通孔を複数、例えば、四つ形成し、タイバー２４の図における左端を、それぞれのタイバー挿通孔に挿通し、可動ナット２４ｂにより連結している。
タイバー２４の図示されない右端は、固定ナット２４ａによって固定盤２２に固定している。
【００２３】
そして、リンクハウジング２３の後端における上方部には、型締位置調整手段の駆動源としての型厚調整モータ（図示省略）を配設している。かかる型厚調整モータを駆動して可動ナット２４ｂを作動させることで、リンクハウジング２３を所定の距離だけ進退させることができる。
【００２４】
図１は、クロスヘッド３２および可動盤２５が後退限に位置する状態を表わし、それぞれの位置をｘ＝０、ｙ＝０とする。図２は、型閉動作または型開動作の途中の状態を表わす。さらに、図３は、固定型２６ａと可動型２６ｂがタッチした瞬間、あるいは型締力が除去され、固定型２６ａと可動型２６ｂが開き出す瞬間の状態を表わす。
図３の状態から、クロスヘッド３２が前進（右方向へ）すると、第２トグルリンク３４と第３トグルリンク３５が一直線上に伸びて金型に大きな型締力が負荷される。
【００２５】
ところで、型開力に上限を設ける際、型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）は以下のように算出することができる。なお、型開力の上限値｛Ｆｏ（ｋＮ）｝は、金型メカニズムが破損する型開力を安全率で除することにより求める。
設定型締力をＺ（ｋＮ）とし、設定型締力がＺ（ｋＮ）のときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率をｆｚ｛＝１／（ｄｙ／ｄｘ）｝とし、クロスヘッド用ボールねじのリードをＬ(ｍｍ)とし、ベルトプーリの減速比をε（例えば１／３）とし、型締モータのトルクリミットをＴｍ（Ｎ・ｍ）とし、クロスヘッドの推力をＦｃ（ｋＮ）とし、クロスヘッド用ボールねじの回転トルクをＴｃ（Ｎ・ｍ）
とすると、
Ｆｏ＝Ｆｃ×ｆｚ……（１）
（Ｆｃ×１０００）×（Ｌ×１／１０００）＝２π×Ｔｃ……（２）
Ｔｃ＝（１／ε）×Ｔｍ……（３）
（１）、（２）、（３）式より、ＦｃとＴｃを消去すると、
Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）
となり、型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）を算出することができる。
【００２６】
以上のように構成されたトグル式電動型締装置２０において、次に、一連の型締め動作、型開き動作について説明する（図４参照）。
かかる一連の動作を行うために、このトグル式電動型締装置２０では、トグル機構２７におけるクロスヘッド３２の位置（ｘ）と、可動盤２５の位置（ｙ）との幾何学的関係から、トグル機構２７のトグル倍率｛１／（ｄｙ／ｄｘ）｝(ｙをｘで微分した値の逆数)を求め、設定型締力（ＺｋＮ）に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚ｛＝１／（ｄｙ／ｄｘ）｝を把握して、かかるトグル倍率ｆｚと型締モータ２８のトルクリミットＴｍ（Ｎｍ）とから、型開力の上限値Ｆｏを制御するようにした制御手段（図示省略）を具備している。
すなわち、制御手段には、前述した知見に基づいて、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算を実行するソフトウェアが格納されている。また、ソフトウェアには、設定型締力に対応する金型タッチ位置(型開位置)でのトグル倍率ｆｚを把握するためのデータも格納されている。
【００２７】
ここで、図４にクロスヘッド３２の位置ｘと、可動盤２５の位置ｙとの関係を示したグラフと、そのクロスヘッド３２の位置に対応するトグル倍率ｆｚ、すなわち１／（ｄｙ／ｄｘ）についてのグラフを示す。
かかるグラフにより、型締め完了位置近くになると、トグル倍率は急激に増大し、型締め完了位置で無限大となることがわかる。
型締め動作において、例えば設定型締力８０００ｋＮにより、型締め動作を行うには、型締め開始位置（金型タッチ位置）、すなわちクロスヘッド３２の位置ｘａは、設定型締力４０００ｋＮの型締め開始位置（金型タッチ位置）、すなわちクロスヘッド３２の位置ｘｂに比較して、型開き限界位置に近い位置にあり、より大きな型締力を設定するには、型締め開始から型締め完了位置までの送り込み量をより大きくとる必要があることがわかる。
【００２８】
また、設定型締力が８０００ｋＮの時の金型タッチ位置でのトグル倍率ｆ（８０００）と、４０００ｋＮの時の金型タッチ位置でのトグル倍率ｆ（４０００）に違いがあることがわかる。本発明では、この違いを考慮することにより、型開力の上限を制御することが可能となる。
【００２９】
そして、型締め動作、射出充填、冷却固化が完了すると、型締力の除去と型開き動作を開始するわけであるが、金型への加工対象材である、溶融樹脂や溶融金属の充填量が過剰であったような場合、型開きに必要な型開力が増大することがある。
しかしながら、制御手段において、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚが把握できるため、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算から、型開中の型締モータ２８のトルクを監視し、トルクリミットＴｍに達した場合、非常停止することにより、型開力をＦｏ以下に制御することができる。
【００３０】
以上のように、設定型締力（ＺｋＮ）に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚを考慮することにより、たとえ、設定型締力（ＺｋＮ）を変えても、対応するトグル倍率ｆｚより型締めモータのトルクリミットＴｍを求めることができ、型開力Ｆｏの上限を制御することができる。
よって、大きなバリが発生して型開力が大きくなり、型締モータのトルクがＴｍまで達すると、制御手段は、即座に型開動作を非常停止することにより、金型や金型メカニズムの破損を回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
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電動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。
【符号の説明】
【００３２】
２０ トグル式電動型締装置
２１ 基盤
２２ 固定盤
２３ リンクハウジング
２４ タイバー
２４ａ 固定ナット
２４ｂ 可動ナット
２５ 可動盤
２６ 金型装置
２６ａ 固定金型
２６ｂ 可動金型
２７ トグル機構
２８ 型締モータ
２９ ベルト
３０ プーリ
３１ ボールねじ機構
３１ａ ねじシャフト
３１ｂ ナット部材
３２ クロスヘッド
３３ 第１トグルリンク
３４ 第２トグルリンク
３５ 第３トグルリンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トグル式電動型締装置において、設定型締力を変更しても、型開力の上限を自動的に制御可能とした、トグル式電動型締装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機などの型締装置においては、電動方式のものが広く用いられている。
このような電動式の型締装置としては、例えば図５に示すようなトグル式電動型締装置１がある。このトグル式電動型締装置１は、基盤２上に固設された固定盤３と、固定盤３と対向して配設し、進退動可能に配設した可動盤４を具備する。
この固定盤３から所定の距離離隔した位置には、基盤２に対して移動可能に配設されたリンクハウジング５とを備えている。また、固定盤３と可動盤４間には、固定金型６ａ及び可動金型６ｂとからなる金型６が図６、図７のように、ダイクランプａや取付ねじｂを介して取り付けられている。そして、可動盤４とリンクハウジング５との間にトグル機構７を設けて、リンクハウジング５の後端にはトグル機構７を作動させる型締モータ８を図示せぬ取付部品によって配設している。
トグル機構７は、駆動軸であるねじシャフト９にナット部材１０を介して取り付けたクロスヘッド１１、このクロスヘッド１１に揺動可能に取り付けた第１トグルリンク１２、リンクハウジング５に揺動可能に取り付けた第２トグルリンク１３、及び、可動盤４に揺動可能に取り付けた第３トグルリンク１４を具備している。
以上のような構成において、型締モータ８を駆動してねじシャフト９を回転し、ナット部材１０を介してクロスヘッド１１を前進させることでトグル機構７を作動させ、可動盤４が前進して型締めを行う構成である。この場合、型締モータ８によるクロスヘッド１１の推進力より大きな型締力を発生させることができ、金型６に大きな型締力を負荷することが可能となる。
【０００３】
また、金型６毎の厚さ（ダイハイト）に対応させるため、リンクハウジング５の後端面に装着されている可動ナット４ｂを図示せぬダイハイト装置によって回転させる。すると、可動ナット４ｂと連動するリンクハウジング５は、前後（図の左右）に動作し、リンクハウジング５と連結するトグル機構７及び可動盤４も連動し、金型毎の厚さの違いにも対応することができる。
【０００４】
オペレータが所望する設定型締力に対応させるため、さらにダイハイト調整が行われる。金型６を固定盤３及び可動盤４に装着後、まず、ダイハイト装置を駆動してリンクハウジング５を後退させて金型６を充分に開き、その後型締モータ８を駆動してトグル機構７を作動させて、第２トグルリンク１３と第３トグルリンク１４を一直線に伸ばす。
次に、再度ダイハイト装置を駆動してリンクハウジング５、トグル機構７、及び可動盤４を前進させて、固定型６ａと可動型６ｂをタッチさせる。その後、型締モータ８を駆動して、トグル機構７を屈曲させる。
最後に、ダイハイト装置を駆動し、可動ナット４ｂおよびリングハウジング５を設定型締力に対応した送り込み量だけ前進させる。この送り込み量は、所望する型締力を発生させるためのタイバー４の伸び量であり、設定型締力及びタイバー４の長さと断面積と弾性係数から算出することができる。
【０００５】
このように、設定型締力に対応したダイハイト調整が完了した後、クロスヘッド１１を作動して可動盤４を前進させて、金型６を図５のようにタッチさせ、さらにクロスヘッド１１を前進させて型締力を負荷する（この時、第２トグルリンク１３と第３トグルリンク１４は一直線上になる）。
金型６に型締力が負荷されている状態で、図示せぬ射出装置より、溶融状態の樹脂あるいは金属が金型６のキャビティ内に高圧で射出充填される。そして、樹脂や金属が冷却固化した後、クロスヘッド１１を後退して型締力を除去し、そして金型を開いて成形された製品を取り出す。
この型締力を除去した後の固定型６ａと可動型６ｂを開く瞬間に型開力が必要となる。これは冷却固化した樹脂や金属が固定型６ａと強く接触しているためであり、それらを引き離すために要する力である。
この型開力は、正常な成形状態では、あまり大きな力ではないが、射出充填が過剰に行われ、金型６内でバリが発生した場合には、大きな力となる。
【０００６】
かかる状態で、無理やりに過大な力で型開きを続行すると、金型６や、金型取付手段であるダイクランプａ、取付ねじｂ等の金型メカニズムの破損を招く虞がある（図６、７参照）。
そこで、金型メカニズムの破損を防ぐため（金型メカニズムの保護のため）、型開き行程中には電動サーボモータの出力トルクを制限することが多い。すなわち、型開き行程中には電動サーボモータにトルクリミットをかけて、これにより、型開閉機構に過大な力が作用することを抑止して、金型メカニズムの破損を防止するようにしていた。
【０００７】
その一例として、特許文献１においては、型開き行程における金型メカニズムの破損を防止できると共に、型開き行程の加減速性能を損なわず、ハイサイクル成形が可能な成形機を提供することを目的として、少なくとも型開き行程における型開閉機構の負荷を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手段が検出した型開き行程における型開閉機構の実測負荷と予め設定された許容範囲とを対比し、実測負荷が許容範囲を外れた場合には、型開閉駆動源の動作を停止させるように制御する手段を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−５９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の制御手法では、型締めモータのトルクを制御することで、型開力の制御が可能となるが、加工対象が変わると、金型の交換が必要となり、これにより、適正な型締力も異なってくる。このため、その金型に対応した適正な型締力 (以下、設定型締力)を変えると、トグル機構の特性として型開き位置でのトグル倍率（クロスヘッドを駆動する力と、リンク機構により増大された可動盤が動作する力の倍率）が変わるため、型締めモータのトルクが同じでも、その金型を開くための型開力が異なってくるため、適切な制限が困難となる。
本発明は、以上のような不都合を改善するために提案されたものであって、トグル式電動型締装置において、設定型締力を変化させても、トグル倍率を自動認識して、型開力の上限を制御可能とした、トグル式電動型締装置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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、リンクハウジング(２３)と固定盤(２２)とをタイバー(２４)で連結すると共に、タイバー(２４)を案内としてリンクハウジング(２３)と固定盤(２２)との間に、往復動可能に配設した可動盤(２５)をトグル機構(２７)を介して作動させると共に、リンクハウジング(２３)を、設定型締力に応じて予め型厚調整すべくタイバー(２４)に沿って移動調整して、型締め、型開きを行うトグル式電動型締装置において、トグル機構(２７)におけるクロスヘッド(３２)の位置（ｘ）と、可動盤(２５)の位置（ｙ）とに基づく、トグル機構(２７)のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを設定し、型開力の上限値を制御する制御手段を具備してなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、成形すべき加工対象を変えて、対応する設定型締力を変えても、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率と、型締めモータのトルクリミットとから、型開力を適正な大きさに制御することができ、金型や、機構の破損を招くようなことはない。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、制御手段は、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算に基づいて、型締めモータのトルクリミットを算出する［ただし、Ｔｍは型締めモータのトルクリミット、εはベルトプーリの減速比、Ｌはクロスヘッド用ボールねじのリード、Ｆｏは型開力の上限値、Ｚは設定型締力、ｆｚは設定型締力がＺｋＮのときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率］ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、制御手段において、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚに基づいて、自動的に演算により求められた型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）を制御することで、型開力の上限値（Ｆｏ）を制御することができる。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、設定型締力が変更されても、対応するトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを算出することから、型開力の上限が制御可能で、金型や、型締めメカニズムの破損を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるトグル式電動型締装置の一実施形態において、クロスヘッドの後退限界位置を示す模式的な側面説明図である。
【図２】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を作動させて、可動盤を前進させたところを示す、模式的な側面説明図である。
【図３】図１に示すトグル式型締装置において、トグル機構を作動させて、固定金型に可動金型を接触させた金型タッチ位置（型開き位置）を示す、模式的な側面説明図である。
【図４】クロスヘッドの位置と、可動盤の位置との関係と、クロスヘッドの位置と、可動盤の位置から求められるトグル倍率を示した、グラフである。
【図５】従来におけるトグル式電動型締装置の一例を示す、模式的な側面説明図である。
【図６】金型装置の固定手段の一例を示した、模式的な要部側面図である。
【図７】金型装置の固定手段の別例を示した、模式的な要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１、図２、図３に、トグル式電動型締装置２０の一例を模式的に示す。
トグル式電動型締装置２０は、基盤２１上に固設された固定金型支持装置としての固定盤２２と、この固定盤２２から所定の距離離隔した位置において、基盤２１に対して移動可能に配設されたリンクハウジング２３とを備えている。なお、かかる固定盤２２とリンクハウジング２３との間には複数、例えば、四本のタイバー２４を配設している。
【００１８】
また、基盤２１上には、固定盤２２と対向して配設し、タイバー２４に沿って進退動（図における左右方向に移動）可能に配設した可動金型支持装置としての可動盤２５を具備している。
さらに、固定盤２２と可動盤２５間には、金型装置２６を配設している。かかる金型装置２６は、固定金型２６ａ及び可動金型２６ｂとからなる。固定金型２６ａは、固定盤３における可動盤２５と対向する金型取付面に取り付ける一方、可動金型２６ｂは、可動盤２５における固定盤２２と対向する金型取付面に取り付けている。固定金型２６ａと可動金型２６ｂの間には、溶融状態の樹脂や金属を充填するための空間であるキャビティが形成される。
【００１９】
そして、以上のような可動盤２５とリンクハウジング２３との間にはトグル機構２７を設け、リンクハウジング２３の後端にはトグル機構２７を作動させる型締用駆動源としての型締モータ２８を配設している。
型締モータ２８は、図示せぬ取付部品によりリンクハウジング２３に固設され、伝達手段であるベルト２９、プーリ３０を介して、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構３１に動力を伝達するようになっている。
ボールねじ機構３１は、駆動軸であるねじシャフト３１ａにナット部材３１ｂを螺着したもので、ナット部材３１ｂに取り付けたクロスヘッド（後述）を進退動（図における左右方向に移動）させることによって、トグル機構２７を作動させるようにしている。なお、型締モータ２８は、サーボモータであることが望ましい。
【００２０】
ここで、トグル機構２７を説明すると、トグル機構２７は、駆動軸であるねじシャフト３１ａにナット部材３１ｂを介して取り付けたクロスヘッド３２、このクロスヘッド３２に揺動可能に取り付けた第１トグルリンク３３、リンクハウジング２３に揺動可能に取り付けた第２トグルリンク３４、及び、可動盤２５に揺動可能に取り付けた第３トグルリンク３５を具備している。
そして、第２トグルリンク３４と第１トグルリンク３３と、並びに、第２トグルリンク３４と第３トグルリンク３５とは、それぞれ、リンク結合している。
【００２１】
以上のような構成において、型締モータ２８を駆動して、ナット部材３１ｂを介して被駆動部材としてのクロスヘッド３２を進退させることで、トグル機構２７を作動させることができる。この場合、クロスヘッド３２を前進（図中、右方向に移動）させると、可動盤２５が前進して型締めを行う構成である。そして、型締モータ２８によるクロスヘッド３２の推進力よりも大きな型締力を発生させることができ、型締を行う構成である。
【００２２】
なお、リンクハウジング２３の後端（図における左端）には、固定盤２２に対するリンクハウジング２３の位置を調整するために、詳細な説明および図示は省略するが型締位置調整手段（ダイハイト装置）を配設している。
ここで、リンクハウジング２３には、図示されないタイバー挿通孔を複数、例えば、四つ形成し、タイバー２４の図における左端を、それぞれのタイバー挿通孔に挿通し、可動ナット２４ｂにより連結している。
タイバー２４の図示されない右端は、固定ナット２４ａによって固定盤２２に固定している。
【００２３】
そして、リンクハウジング２３の後端における上方部には、型締位置調整手段の駆動源としての型厚調整モータ（図示省略）を配設している。かかる型厚調整モータを駆動して可動ナット２４ｂを作動させることで、リンクハウジング２３を所定の距離だけ進退させることができる。
【００２４】
図１は、クロスヘッド３２および可動盤２５が後退限に位置する状態を表わし、それぞれの位置をｘ＝０、ｙ＝０とする。図２は、型閉動作または型開動作の途中の状態を表わす。さらに、図３は、固定型２６ａと可動型２６ｂがタッチした瞬間、あるいは型締力が除去され、固定型２６ａと可動型２６ｂが開き出す瞬間の状態を表わす。
図３の状態から、クロスヘッド３２が前進（右方向へ）すると、第２トグルリンク３４と第３トグルリンク３５が一直線上に伸びて金型に大きな型締力が負荷される。
【００２５】
ところで、型開力に上限を設ける際、型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）は以下のように算出することができる。なお、型開力の上限値｛Ｆｏ（ｋＮ）｝は、金型メカニズムが破損する型開力を安全率で除することにより求める。
設定型締力をＺ（ｋＮ）とし、設定型締力がＺ（ｋＮ）のときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率をｆｚ｛＝１／（ｄｙ／ｄｘ）｝とし、クロスヘッド用ボールねじのリードをＬ(ｍｍ)とし、ベルトプーリの減速比をε（例えば１／３）とし、型締モータのトルクリミットをＴｍ（Ｎ・ｍ）とし、クロスヘッドの推力をＦｃ（ｋＮ）とし、クロスヘッド用ボールねじの回転トルクをＴｃ（Ｎ・ｍ）
とすると、
Ｆｏ＝Ｆｃ×ｆｚ……（１）
（Ｆｃ×１０００）×（Ｌ×１／１０００）＝２π×Ｔｃ……（２）
Ｔｃ＝（１／ε）×Ｔｍ……（３）
（１）、（２）、（３）式より、ＦｃとＴｃを消去すると、
Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）
となり、型締めモータのトルクリミット（Ｔｍ）を算出することができる。
【００２６】
以上のように構成されたトグル式電動型締装置２０において、次に、一連の型締め動作、型開き動作について説明する（図４参照）。
かかる一連の動作を行うために、このトグル式電動型締装置２０では、トグル機構２７におけるクロスヘッド３２の位置（ｘ）と、可動盤２５の位置（ｙ）との幾何学的関係から、トグル機構２７のトグル倍率｛１／（ｄｙ／ｄｘ）｝(ｙをｘで微分した値の逆数)を求め、設定型締力（ＺｋＮ）に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚ｛＝１／（ｄｙ／ｄｘ）｝を把握して、かかるトグル倍率ｆｚと型締モータ２８のトルクリミットＴｍ（Ｎｍ）とから、型開力の上限値Ｆｏを制御するようにした制御手段（図示省略）を具備している。
すなわち、制御手段には、前述した知見に基づいて、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算を実行するソフトウェアが格納されている。また、ソフトウェアには、設定型締力に対応する金型タッチ位置(型開位置)でのトグル倍率ｆｚを把握するためのデータも格納されている。
【００２７】
ここで、図４にクロスヘッド３２の位置ｘと、可動盤２５の位置ｙとの関係を示したグラフと、そのクロスヘッド３２の位置に対応するトグル倍率ｆｚ、すなわち１／（ｄｙ／ｄｘ）についてのグラフを示す。
かかるグラフにより、型締め完了位置近くになると、トグル倍率は急激に増大し、型締め完了位置で無限大となることがわかる。
型締め動作において、例えば設定型締力８０００ｋＮにより、型締め動作を行うには、型締め開始位置（金型タッチ位置）、すなわちクロスヘッド３２の位置ｘａは、設定型締力４０００ｋＮの型締め開始位置（金型タッチ位置）、すなわちクロスヘッド３２の位置ｘｂに比較して、型開き限界位置に近い位置にあり、より大きな型締力を設定するには、型締め開始から型締め完了位置までの送り込み量をより大きくとる必要があることがわかる。
【００２８】
また、設定型締力が８０００ｋＮの時の金型タッチ位置でのトグル倍率ｆ（８０００）と、４０００ｋＮの時の金型タッチ位置でのトグル倍率ｆ（４０００）に違いがあることがわかる。本発明では、この違いを考慮することにより、型開力の上限を制御することが可能となる。
【００２９】
そして、型締め動作、射出充填、冷却固化が完了すると、型締力の除去と型開き動作を開始するわけであるが、金型への加工対象材である、溶融樹脂や溶融金属の充填量が過剰であったような場合、型開きに必要な型開力が増大することがある。
しかしながら、制御手段において、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚが把握できるため、Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算から、型開中の型締モータ２８のトルクを監視し、トルクリミットＴｍに達した場合、非常停止することにより、型開力をＦｏ以下に制御することができる。
【００３０】
以上のように、設定型締力（ＺｋＮ）に対応した型開き位置でのトグル倍率ｆｚを考慮することにより、たとえ、設定型締力（ＺｋＮ）を変えても、対応するトグル倍率ｆｚより型締めモータのトルクリミットＴｍを求めることができ、型開力Ｆｏの上限を制御することができる。
よって、大きなバリが発生して型開力が大きくなり、型締モータのトルクがＴｍまで達すると、制御手段は、即座に型開動作を非常停止することにより、金型や金型メカニズムの破損を回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
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電動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。
【符号の説明】
【００３２】
２０ トグル式電動型締装置
２１ 基盤
２２ 固定盤
２３ リンクハウジング
２４ タイバー
２４ａ 固定ナット
２４ｂ 可動ナット
２５ 可動盤
２６ 金型装置
２６ａ 固定金型
２６ｂ 可動金型
２７ トグル機構
２８ 型締モータ
２９ ベルト
３０ プーリ
３１ ボールねじ機構
３１ａ ねじシャフト
３１ｂ ナット部材
３２ クロスヘッド
３３ 第１トグルリンク
３４ 第２トグルリンク
３５ 第３トグルリンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンクハウジング(２３)と固定盤(２２)とをタイバー(２４)で連結すると共に、前記タイバー(２４)を案内として前記リンクハウジング(２３)と前記固定盤(２２)との間に、往復動可能に配設した可動盤(２５)をトグル機構(２７)を介して作動させると共に、前記リンクハウジング(２３)を、設定型締力に応じて予め型厚調整すべく前記タイバー(２４)に沿って移動調整して、型締め、型開きを行うトグル式電動型締装置において、
前記トグル機構(２７)におけるクロスヘッド(３２)の位置（ｘ）と、前記可動盤(２５)の位置（ｙ）とに基づく、前記トグル機構(２７)のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを設定し、型開力の上限値を制御する制御手段を具備してなることを特徴とするトグル式電動型締装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算に基づいて、型締めモータのトルクリミットを算出する［ただし、Ｔｍは型締めモータのトルクリミット、εはベルトプーリの減速比、Ｌはクロスヘッド用ボールねじのリード、Ｆｏは型開力の上限値、Ｚは設定型締力、ｆｚは設定型締力がＺｋＮのときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率］ことを特徴とする請求項１に記載のトグル式電動型締装置。
【請求項１】
リンクハウジング(２３)と固定盤(２２)とをタイバー(２４)で連結すると共に、前記タイバー(２４)を案内として前記リンクハウジング(２３)と前記固定盤(２２)との間に、往復動可能に配設した可動盤(２５)をトグル機構(２７)を介して作動させると共に、前記リンクハウジング(２３)を、設定型締力に応じて予め型厚調整すべく前記タイバー(２４)に沿って移動調整して、型締め、型開きを行うトグル式電動型締装置において、
前記トグル機構(２７)におけるクロスヘッド(３２)の位置（ｘ）と、前記可動盤(２５)の位置（ｙ）とに基づく、前記トグル機構(２７)のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを設定し、型開力の上限値を制御する制御手段を具備してなることを特徴とするトグル式電動型締装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
Ｔｍ＝（１／２π）・ε・Ｌ・Ｆｏ・（１／ｆｚ）なる演算に基づいて、型締めモータのトルクリミットを算出する［ただし、Ｔｍは型締めモータのトルクリミット、εはベルトプーリの減速比、Ｌはクロスヘッド用ボールねじのリード、Ｆｏは型開力の上限値、Ｚは設定型締力、ｆｚは設定型締力がＺｋＮのときの金型タッチ位置（型開き位置）でのトグル倍率］ことを特徴とする請求項１に記載のトグル式電動型締装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６２８０５（Ｐ２０１０−１６２８０５Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１８５（Ｐ２００９−８１８５）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【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７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]