JP2005324249A - 型締装置及び成形機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金型に関する情報に基づいて、複数のタイバー7A〜7Dが分担する荷重の配分を決定し、決定した配分の荷重となるように各型締用シリンダ9A〜9Dのシリンダ室9aの作動油の圧力を独立に制御する制御装置70を有する。
【選択図】図4
Description
この型締は、たとえば、移動ダイプレートと固定ダイプレートとの間に設けられた複数のタイバーに張力を発生させることにより行われる。
通常、複数のタイバーは、金型の分割面間に作用する力の分布が均一になるように、移動ダイプレートおよび固定ダイプレートの中心部に関して対称な位置に配置され、各タイバーに同じ大きさの荷重を分担させる。
特許文献1では、分割面間に作用する力の分布が均一になるように、タイバーとは別に、固定ダイプレート及び移動ダイプレート間に荷重を付与する装置を設けた技術が開示されている。
一方、鋳造サイクル中に成形材料が分割面間から吹き出す場合に、これを防ぐために複数のタイバーの荷重を一律に増加させて型締力を上昇させると、金型に過剰な負荷がかかり、金型の寿命を短縮させる可能性がある。
第1の実施形態
図1は本発明の一実施形態に係る型締装置の機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図である。また、図2は図1に示す型締装置を上方から見た図である。
なお、本実施形態では、型締装置をダイカストマシンに適用した場合について説明する。
型締装置1は、固定ダイプレート3と、移動ダイプレート4と、タイバー7と、型締用シリンダ9と、移動機構40と、ハーフナット20とを有する。
なお、ハーフナット20は本発明の結合手段の一実施態様である。
移動ダイプレート4は、移動金型6を前面(固定ダイプレート3に対向する側)に保持している。この移動ダイプレート4は、ベース2上に型開方向A1および型閉方向A2に移動可能に設けられている。移動ダイプレート4には、タイバー7が挿入される貫通孔4hが形成されている。この貫通孔4hは、たとえば、移動ダイプレート4の四隅に形成されている。
固定金型5と移動金型6の一対の金型が型閉されることにより、固定金型5の凹部5aと移動金型6の凹部6aとの間にキャビティが形成される。
射出シリンダ65は、油圧によって駆動され、ピストンロッド64を伸縮させる。
供給口60aを通じてスリーブ60に溶融金属MLが供給された状態で、ピストンロッド64を前進させることにより、型締された固定金型5と移動金型6の間に形成されるキャビティに成形材料としての溶融金属MLが射出、充填される。
タイバー7の移動ダイプレート4側の自由端部には、たとえば、鋸歯状の被結合溝7aが形成されている。なお、被結合溝7aは本発明の被結合部の一実施態様である。
タイバー7の中途には、型締用シリンダ9に内蔵されるピストン8が設けられている。
タイバー7に連結されたピストン8の可動範囲、すなわち、型締用シリンダ9のもつストロークの範囲内で、タイバー7は固定ダイプレート3に対して移動可能である。
支持部材42は、ねじ軸41の一端部を回転自在に支持している。
ねじ軸41の他端部は、サーボモータ43に接続されている。
ねじ軸41は、可動部材44にねじ込まれている。
可動部材44は、図2に示すように、移動ダイプレート4の両側に固定されている。
ハーフナット20は、ハーフナット開閉シリンダ21によって開閉され、ハーフナット20が閉じてタイバー7の被結合溝7aと噛合(結合)すると、タイバー7と移動ダイプレート4とが連結される。ハーフナット20が開くと、タイバー7と移動ダイプレート4との連結が解かれる。なお、ハーフナット20は周知の技術であるので詳細説明は省略する。
図1および図2に示した状態の型締装置1は、移動ダイプレート4が所定の型開位置に移動した状態にある。この状態において、ピストン8は型締用シリンダ9において所定位置に位置決めされている。
この状態から、サーボモータ43を駆動して、移動ダイプレート4を型閉方向A2に向けて移動させる。移動ダイプレート4の移動速度は、サイクルタイムの短縮化の観点から高速で行う。
そして、移動ダイプレート4を型閉方向A2に移動させて行き、固定金型5と移動金型6が接触する手前位置で減速させ、固定金型5と移動金型6とを接触させる。
これにより、固定金型5と移動金型6の型閉が完了する。
さらに、型締用シリンダ9の移動ダイプレート4側のシリンダ室9aへ高圧の作動油PLを供給し、型締を行う。これにより、タイバー7が伸長し、タイバー7の伸長量に応じた型締力が発生する。
図4に示すように、型締用シリンダ9Aには、油圧回路110Aが接続されている。なお、他の3つの型締用シリンダ9B〜9Dには、油圧回路110Aと同一構成の油圧回路110B〜110Dが接続されている。
この油圧回路110Aは、圧力制御バルブPCV1および方向制御バルブDCV1を備えている。
すなわち、ハーフナット20とタイバー7の被結合溝7aとを噛合せるためには、方向制御バルブDCV1によってタイバー7のピストン8の位置制御を行ってハーフナット20がタイバー7の被結合溝7aに噛合可能な位置に位置決めする必要があるからである。
なお、方向制御バルブDCV1は、ピストン8を駆動しないときには、油圧源150からの作動油をタンク151に向けて流す。
圧力センサPRS1は、シリンダ室9a内の作動油の圧力を検出し、検出した圧力を制御装置70にフィードバックする。
位置センサPOS1により、タイバー7Aの後端部の位置を検出することで、ピストン8の位置を検出することができる。すなわち、タイバー7Aのピストン8と被結合溝7aとの間は型締時に弾性変形するが、タイバー7Aの後端部は型締時に変形しないので、この後端部の位置を検出することによりピストン8の位置を正確に特定できる。
位置センサPOS1の検出したピストン8の位置情報は、制御装置70にフィードバックされる。
なお、タイバーロード配分部73は本発明のタイバーロード配分手段の一実施態様であり、タイバーロード補正部74は本発明の補正手段の一実施態様であり、変位検出部75は本発明の変位検出手段の一実施態様である。また、制御装置70の各機能はプロセッサ等の所要のハードウエアおよびソフトウエアによって構成される。
また、主制御部71は、各方向制御バルブDCV1〜DCV4をそれぞれ独立に制御する制御指令を出力し、各タイバー7A〜7Dのピストン8の位置制御を行う。
バリ発生判別部76は、バリが発生しているか否かを示す判別信号76sをタイバーロード補正部74へ出力する。
加算部AD1〜AD4は、タイバーロードTL1〜TL4に決定された補正値M1〜M4を加算し、新たなタイバーロードTL1’〜TL4’として主制御部71に出力する。 主制御部71は、タイバー7A〜7Dに与える荷重を新たなタイバーロードTL1’〜TL4’となるように制御する。
まず、オペレータ等が制御装置70に固定金型5および移動金型6に関する情報を入力する(ステップS1)。この情報には、固定金型5および移動金型6の寸法や取付け位置が含まれる。より詳細には、キャビティの形状、注入口5hの位置や大きさも含まれる。したがって、この情報から、型締時に固定金型5および移動金型6に発生する変形や応力分布を特定できる。
金型に関する情報の入力が完了すると(ステップS2)、この金型に関する情報に基づいて、タイバー7A〜7Dに発生させるタイバーロードTL1〜TL4の配分を決定する(ステップS3)。
図5に示すように、固定金型5の凹部5aおよび移動金型6の凹部6aによって形成されるキャビティCaの分布は、固定ダイプレート3および移動ダイプレート4の中心Ctに関して対称とはなっておらず、図5(b)に示すように右上側に偏って分布している。
4本のタイバー7A〜7Dは、中心Ctに関して対称に配置されている。
タイバー7A〜7Dに等しい値の荷重を与えると、固定金型5の分割面5bと移動金型6の分割面6bとの間に作用する力の分布は、キャビテイCaが存在しない部分では略均一になるが、キャビティCaが存在する右上側領域では、均一とならない可能性がある。これは、固定金型5および移動金型6のキャビティCaの周辺領域の剛性が他の領域の剛性よりも低いことから型締力を受けて変形し、キャビティCaの周辺領域における分割面5b,6b間の平行度が低下するからである。したがって、キャビティCaの存在する周辺領域の分割面5b,6b間から溶融金属の吹き出しが発生しやすい。
なお、固定金型5および移動金型6に発生する変形や応力分布等の解析は、周知の構造解析技術をソフトウエア化することによって自動化することができる。
以上のような手順により、タイバーロードTL1〜TL4の配分が決定される。
まず、型厚調整や型閉等の鋳造前に必要な前工程を行う(プロセスPR1)。
次いで、型締を行う(プロセスPR2)。型締は、制御装置70が各型締用シリンダ9A〜9Dのシリンダ室9bへの作動油の供給を制御することにより行われる。このとき、タイバー7A〜7Dには、予め決定された配分のタイバーロードTL1〜TL4が与えられる。
溶融金属MLの射出充填工程は、たとえば、プランジャチップ61を所定の位置まで低速で前進させ、次いで、高速に切り換えて溶融金属MLをキャビティCaへ射出する射出工程と、キャビティCaに溶融金属MLが充填されたところでキャビティCa内の溶融金属MLの圧力を上昇させる昇圧工程とからなる。
昇圧工程では、キャビティCa内の溶融金属MLの圧力が急上昇し、固定金型5と移動金型6とを型開させる力が作用する。この型開させる力は、各タイバー7A〜7Dに作用するが、各タイバー7A〜7Dに作用する力がタイバーロードTL1〜TL4よりも大きい場合には、型開が発生し、キャビティ内の溶融金属MLが分割面5b,6b間から吹き出す可能性がある。型開が発生した場合には、タイバー7A〜7Dの少なくともいずれかのピストン8に変位が発生する。なお、ピストン8に変位が発生した場合の処理については後述する。
次いで、キャビティCaにおいて鋳造品を成形したのち、固定金型5と移動金型6とを型開し、鋳造品を取り出し、固定金型5と移動金型6への離型剤の吹き付る等の後工程を行う(プロセスPR6)。
制御装置70では、変位検出部75において、ピストン8の変位データD1〜D4を取得すると(ステップS11)、これらのデータからバリが発生したか否かを判断する(ステップS12)。
図9のグラフ(1)および(2)に示すように、ピストン8の変位データD1〜D4のうちの少なくともいずれかに変位が発生している場合には、バリ発生判別部76は型開によって鋳造された製品にバリが発生したと判断する。
バリが発生したと判断した場合には、次回の鋳造サイクルにおいてピストン8の変位を抑制するように、予め設定したタイバーロードTL1〜TL4をそれぞれ補正する補正量M1〜M4を算出する(ステップS13)。
補正量M1〜M4は、たとえば、変位量に応じてタイバーロードを増加させ、バリの発生しないと予想される補正量を決定する。図9に示す例では、タイバー7AのタイバーロードTL1およびタイバー7BのタイバーロードTL2をそれぞれ変位量に応じて増加させる補正量M1およびM2を決定する。
また、複数の鋳造サイクルによって得られたピストン8の変位データD1〜D4からバリの発生しない最適な補正量M1〜M4を探索してもよい。
制御装置70では、補正量M1〜M4が決定されたのち、これらが予め設定したタイバーロードTL1〜TL4にそれぞれ加算され、新たなタイバーロードTL1’〜TL4’が設定される(ステップS14)。
図10は本発明の第2の実施形態に係るダイカストマシンの機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図である。なお、第1の実施形態の型締装置と同様の構成については、第1の実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
ダイカストマシンDC1は、型締装置1′と、射出装置50とを備えている。
型締装置1′は、第1の実施形態の型締装置1と同様の構成を有する。ただし、後述するように、固定ダイプレート3′、移動ダイプレート4′における金型の取付面3a′、4a′の構成が第1の実施形態と異なる。
なお、図10では、凸部を有する移動金型6′と凹部を有する固定金型5′とが型締装置1′に取り付けられ、当該凸部及び凹部によりキャビティが形成される場合を例示しているが、図1のように凹部を有する移動金型6及び凹部を有する固定金型5が取り付けられる場合と本質的に変わるものではない。
通常、型締装置では、分割面間に作用する力の分布が均一になるように、金型は複数のタイバー間の中心に配置される。一方、金型の注入口(鋳込口)は、一対の金型により形成されるキャビティの形状等の諸条件に基づいて設定され、金型により注入口の位置は異なっている。従って、ダイプレートに保持される金型を段取り替えすると、その度に注入口の位置が変更されることになり、注入口に接続される射出スリーブや、射出スリーブ内を摺動する射出プランジャ等を含む射出装置の位置を変更する必要が生じる。
しかし、第2の実施形態の成形機DC1によれば、金型をスリーブ60の位置に合わせてダイプレートの適宜な位置に取り付けることから、射出装置50を上下させる必要がない。しかも、上述のように金型の取付位置等に応じてタイバーロードTL1〜TL4の配分を調整するなどしているから分割面5b,6b間からの溶融金属の吹き出しを防止することができる。従って、例えば、射出装置を昇降する装置を省略可能である。射出装置の位置を変更するための作業時間を縮小できる。射出スリーブや射出プランジャの位置決め(芯出し)が正確にできないことに起因する射出スリーブとプランジャチップとの過剰な磨耗等を防止して射出スリーブ等の寿命を延ばすことができる。
上述した実施形態では、タイバーロードTL1〜TL4の配分を予め調整したのちに、分割面5b,6b間からの溶融金属の吹き出しがあった場合には、タイバーロードTL1〜TL4をそれぞれ補正する構成としたが、タイバーロードTL1〜TL4の配分の調整を行わずに等しく配分しておき、タイバー7A〜7Dのピストン8の変位D1〜D4に基づいて各タイバーロードTL1〜TL4の値を調整する構成とすることも可能である。この場合には、金型の構造解析をするためのソフトウエアが不要となる。
タイバーの本数は4本に限定されない。タイバーは2本以上あればよい。なお、金型に作用する3方向のモーメントを制御可能に、タイバーは3本以上設けられることが好ましい。左右方向において型締力の均一化を容易にするために、タイバーの本数、位置が左右対称に設けられることが望ましい。上下方向において型締力の均一化を容易にするために、タイバーの本数、位置が上下対称に設けられることが望ましい。
また、上述した実施形態では、本発明の型締装置をダイカストマシンに適用した場合について説明したが、プラスチック射出成形機等の他の成形機の型締装置にも適用可能である。
ダイプレートにおいて金型を複数位置で保持可能とする構成は、T溝を対象とされる金型よりも広い範囲に設けるものに限定されない。例えば、金型を保持するクランプ手段を、ダイプレートの取付面に沿って移動可能に設けてもよい。
3…固定ダイプレート
4…移動ダイプレート
7…タイバー7
9…型締用シリンダ
20…ハーフナット
70…制御装置
71…主制御部
72…金型情報設定部
73…タイバーロード配分部
74…タイバーロード補正部
75…変位検出部
AD1〜AD4…加算部
76…バリ発生判別部
Claims (9)
- ベース上に固定され、一対の金型の一方を保持する固定ダイプレートと、
前記一対の金型の他方を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、
ピストンと被結合部とを備え、前記金型に与える型締力を前記ピストンと被結合部との間で分担する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの一方に備わり、前記複数のタイバーのピストンをそれぞれ内蔵し、前記型締力を発生させるための昇圧された作動液が供給される複数の型締用シリンダと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの他方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部にそれぞれ噛合することにより、前記複数のタイバーと解放可能にそれぞれ結合する複数の結合手段と、
前記金型に関する情報に基づいて、前記複数のタイバーが分担する荷重の配分を決定し、決定した配分の荷重となるように前記複数の型締用シリンダの作動液の圧力を独立に制御する制御手段と
を有する型締装置。 - 前記金型に関する情報は、前記金型の形状情報、および、前記金型の前記固定ダイプレートおよび移動ダイプレートへの取付位置の情報を含む
請求項1に記載の型締装置。 - 前記一対の金型に形成されるキャビティへの成形材料の射出、充填によって発生する前記複数のタイバーのピストンの変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出される変位に基づいて、前記タイバーロード配分手段が配分する荷重を前記変位を抑制するように補正する補正手段と
をさらに有する請求項1または2に記載の型締装置。 - 前記複数の型締用シリンダの作動油の液圧を検出する圧力検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出する圧力を参照して、前記複数の型締用シリンダの作動液の圧力を制御する
請求項1〜3のいずれかに記載の型締装置。 - 一対の金型に形成されるキャビティに成形材料を射出、充填する成形機の型締装置であって、
ベース上に固定され、一対の金型の一方を保持する固定ダイプレートと、
前記一対の金型の他方を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、
ピストンと被結合部とを備え、前記金型に与える型締力を前記ピストンと被結合部との間で分担する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの一方に備わり、前記複数のタイバーのピストンをそれぞれ内蔵し、前記型締力を発生させるための圧力調整された作動液が供給される複数の型締用シリンダと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの他方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部にそれぞれ噛合することにより、前記複数のタイバーと解放可能にそれぞれ結合する複数の結合手段と、
前記キャビティへの成形材料の射出、充填によって発生する前記複数のタイバーのピストンの変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出される変位を抑制するように前記複数の型締用シリンダに供給する作動液の圧力を独立に調整する制御手段と
を有する型締装置。 - ベース上に固定され、一対の金型の一方を保持する固定ダイプレートと、
前記一対の金型の他方を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、
ピストンと被結合部とを備え、前記金型に与える型締力を前記ピストンと被結合部との間で分担する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの一方に備わり、前記複数のタイバーのピストンをそれぞれ内蔵し、前記型締力を発生させるための昇圧された作動液が供給される複数の型締用シリンダと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの他方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部にそれぞれ噛合することにより、前記複数のタイバーと解放可能にそれぞれ結合する複数の結合手段と、
前記金型に関する情報に基づいて、前記複数のタイバーが分担する荷重の配分を決定し、決定した配分の荷重となるように前記複数の型締用シリンダの作動液の圧力を独立に制御する制御手段と、
前記一対の金型により形成されるキャビティに前記一方の金型に設けられた注入口を介して連通する射出スリーブと、
前記射出スリーブ内を前進して前記キャビティに成形材料を射出充填する射出プランジャと、
を有し、
前記固定ダイプレートは、前記一方の金型を前記型開閉方向に直交する方向における複数位置で保持可能に構成され、
前記移動ダイプレートは、前記他方の金型を前記型開閉方向に直交する方向における複数位置で保持可能に構成されている
成形機。 - 前記固定ダイプレートは、前記一方の金型を前記固定ダイプレートに対して固定するボルトのボルト頭を挿入可能な平行に配列された複数のT溝を有し、
前記移動ダイプレートは、前記他方の金型を前記移動ダイプレートに対して固定するボルトのボルト頭を挿入可能な平行に配列された複数のT溝を有し、
前記固定ダイプレートの複数のT溝は、配列方向において前記一方の金型の広さよりも広い範囲に形成され、
前記移動ダイプレートの複数のT溝は、配列方向において前記他方の金型の広さよりも広い範囲に形成されている
成形機。 - 前記金型に関する情報は、前記注入口の位置の情報を含む
請求項6又は7に記載の成形機。 - ベース上に固定され、一対の金型の一方を保持する固定ダイプレートと、
前記一対の金型の他方を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、
ピストンと被結合部とを備え、前記金型に与える型締力を前記ピストンと被結合部との間で分担する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの一方に備わり、前記複数のタイバーのピストンをそれぞれ内蔵し、前記型締力を発生させるための昇圧された作動液が供給される複数の型締用シリンダと、
前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの他方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部にそれぞれ噛合することにより、前記複数のタイバーと解放可能にそれぞれ結合する複数の結合手段と、
前記金型に関する情報に基づいて、前記複数のタイバーが分担する荷重の配分を決定し、決定した配分の荷重となるように前記複数の型締用シリンダの作動液の圧力を独立に制御する制御手段と、
を有し、
前記固定ダイプレートは、前記一方の金型を前記型開閉方向に直交する方向における複数位置で保持可能に構成され、
前記移動ダイプレートは、前記他方の金型を前記型開閉方向に直交する方向における複数位置で保持可能に構成されている
型締装置。
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