JP4782642B2 - Mold clamping apparatus and mold clamping force control method - Google Patents
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Description
本発明は、型締装置及び型締力制御方法に関し、特に電磁石によって型締力を発生させる型締装置及び型締力制御方法に関する。 The present invention relates to a mold clamping device and a mold clamping force control method, and more particularly to a mold clamping device and a mold clamping force control method for generating a mold clamping force with an electromagnet.
従来、射出成形機においては、樹脂を射出装置の射出ノズルから射出して固定金型と可動金型との間のキャビティ空間に充填(てん)し、固化させることによって成形品を得るようになっている。そして、前記固定金型に対して可動金型を移動させて型閉じ、型締め及び型開きを行うために型締装置が配設される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an injection molding machine, resin is injected from an injection nozzle of an injection device, filled into a cavity space between a fixed mold and a movable mold, and solidified to obtain a molded product. ing. A mold clamping device is provided for moving the movable mold relative to the fixed mold to perform mold closing, mold clamping, and mold opening.
該型締装置には、油圧シリンダに油を供給することによって駆動される油圧式の型締装置、及び電動機によって駆動される電動式の型締装置があるが、該電動式の型締装置は、制御性が高く、周辺を汚すことがなく、かつ、エネルギー効率が高いので、多く利用されている。この場合、電動機を駆動することによってボールねじを回転させて推力を発生させ、該推力をトグル機構によって拡大し、大きな型締力を発生させるようにしている。 The mold clamping device includes a hydraulic mold clamping device that is driven by supplying oil to a hydraulic cylinder, and an electric mold clamping device that is driven by an electric motor. It is widely used because it has high controllability, does not pollute the surroundings, and has high energy efficiency. In this case, by driving the electric motor, the ball screw is rotated to generate a thrust, and the thrust is expanded by a toggle mechanism to generate a large mold clamping force.
ところが、前記構成の電動式の型締装置においては、トグル機構を使用するようになっているので、該トグル機構の特性上、型締力を変更することが困難であり、応答性及び安定性が悪く、成形中に型締力を制御することができない。そこで、ボールねじによって発生させられた推力を直接型締力として使用することができるようにした型締装置が提供されている。この場合、電動機のトルクと型締力とが比例するので、成形中に型締力を制御することができる。 However, since the electric mold clamping device having the above-described configuration uses a toggle mechanism, it is difficult to change the mold clamping force due to the characteristics of the toggle mechanism, and the responsiveness and stability are improved. The mold clamping force cannot be controlled during molding. Therefore, a mold clamping device is provided in which the thrust generated by the ball screw can be directly used as a mold clamping force. In this case, since the torque of the electric motor and the mold clamping force are proportional, the mold clamping force can be controlled during molding.
しかしながら、前記従来の型締装置においては、ボールねじの耐荷重性が低く、大きな型締力を発生させることができないだけでなく、電動機に発生するトルクリップルによって型締力が変動してしまう。また、型締力を発生させるために、電動機に電流を常時供給する必要があり、電動機の消費電力量及び発熱量が多くなるので、電動機の定格出力をその分大きくする必要があり、型締装置のコストが高くなってしまう。 However, in the conventional mold clamping device, the load resistance of the ball screw is low and a large mold clamping force cannot be generated, and the mold clamping force fluctuates due to torque ripple generated in the electric motor. In addition, in order to generate the mold clamping force, it is necessary to constantly supply current to the motor, and the power consumption and heat generation amount of the motor increase. Therefore, it is necessary to increase the rated output of the motor by that amount. The cost of the device becomes high.
そこで、型開閉動作にはリニアモータを使用し、型締動作には電磁石の吸着力を利用した型締装置が考えられる(例えば、特許文献1)。
しかしながら、型締め動作に電磁石の吸着力を利用する場合、電磁石の磁力は、二つの磁極のギャップ、すなわち、リヤプラテンと吸着板との間のギャップによって大きな影響を受けるところ、当該ギャップは、射出反力による外乱や型締めの際の装置の変形等、意図しない原因によって変化し得る。したがって、電磁石に対して同じ大きさの電流を流しても、同じ型締力が得られない場合があるという問題がある。 However, when the attracting force of the electromagnet is used for the mold clamping operation, the magnetic force of the electromagnet is greatly influenced by the gap between the two magnetic poles, that is, the gap between the rear platen and the attracting plate. It can change due to unintended causes such as disturbance due to force or deformation of the device during mold clamping. Therefore, there is a problem in that the same mold clamping force may not be obtained even if the same magnitude of current is supplied to the electromagnet.
また、当該ギャップの平行度がなんらかの原因によって崩れた場合にも、安定した型締力が得られないという問題がある。 Further, there is a problem that a stable mold clamping force cannot be obtained even when the parallelism of the gap is broken for some reason.
図1は、リヤプラテンと吸着板との間のギャップの平行度が崩れた例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the parallelism of the gap between the rear platen and the suction plate is broken.
図1において、513はリヤプラテン、522は吸着板を示す。また、548は電磁石のコイルを示す。
In FIG. 1,
図1においては、吸着板522が傾くことによってリヤプラテン513と吸着板522との平行度が崩れ、そのギャップδは、下方の方が大きくなっている。したがって、この場合、(A)に示されるように、上方になればなるほど磁束密度は大きくなる。すなわち、上方においは吸着力が大きくなり、下方においては吸着力が小さくなる。そうすると、(B)に示されるように吸着板522にモーメントが生じ、吸着板522は更に傾いてしまう。
In FIG. 1, the parallelism between the
図2は、吸着板が傾くことによる問題点を説明するための図である。図2中、図1と同一部分には同一符号を付している。 FIG. 2 is a diagram for explaining a problem caused by tilting of the suction plate. In FIG. 2, the same parts as those in FIG.
図2において、510は型締装置、519は金型装置を示す。型締装置510は、上記リヤプラテン522及び吸着板513の他、固定プラテン511、可動プラテン512、及び可動プラテン512と吸着板22とを連結する型締力伝達部材としてのロッド539等を有する。
In FIG. 2, 510 denotes a mold clamping device, and 519 denotes a mold device. In addition to the
また、金型装置519は、固定プラテン511に固定された固定金型515と、可動プラテン512に固定された可動金型516とより構成される。
The
図2の型締め装置510では、コイル548を含む電磁石によって吸着板522に働く吸着力がロッド539によって可動プラテン512に伝達され、型締めが行われる。このような構成において、吸着板522が傾いたまま型締めが行われると、ロッド539にモーメントが生じ、可動プラテン512も破線で示されるように変形する可能性がある。その結果、可動金型16も破線で示されるように変形してしまい、定格の型締力が得られないだけでなく、成形品の形状にも影響を与えかねないという可能性が考えられる。
In the
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、電磁石を用いて型締力を発生させる際に二つの磁極のギャップによる型締力への影響を緩和させることのできる型締装置及び型締力制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of reducing the influence of a gap between two magnetic poles on a mold clamping force when generating a mold clamping force using an electromagnet. It is another object of the present invention to provide a mold clamping force control method.
そこで上記課題を解決するため、本発明は、電磁石によって型締力を発生させる型締装置であって、前記電磁石は、印加される電流に対する磁束密度の増加率が、当該磁束密度が1T未満における該増加率と比較して略2%以下となる状態において、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a mold clamping device that generates a mold clamping force with an electromagnet, and the electromagnet has an increase rate of a magnetic flux density with respect to an applied current when the magnetic flux density is less than 1T. A rated or maximum mold clamping force of the mold clamping device is generated in a state where the increase rate is approximately 2% or less compared to the increase rate.
また、本発明は、前記電磁石の鉄心は電磁鋼板であり、当該電磁石の磁束密度が2T以上となる状態において当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the iron core of the electromagnet is an electromagnetic steel plate and generates a rated or maximum clamping force of the clamping device in a state where the magnetic flux density of the electromagnet is 2T or more.
また、本発明は、前記電磁石の鉄心はケイ素鋼であり、当該電磁石の磁束密度が1.4T以上となる状態において当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the iron core of the electromagnet is silicon steel and generates a rated or maximum clamping force of the clamping device in a state where the magnetic flux density of the electromagnet is 1.4 T or more. To do.
また、本発明は、前記電磁石の鉄心は電磁ステンレスであり、当該電磁石の磁束密度が1.2T以上となる状態において当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 In the present invention, the iron core of the electromagnet is made of electromagnetic stainless steel, and the rated or maximum mold clamping force of the mold clamping device is generated in a state where the magnetic flux density of the electromagnet is 1.2 T or more. To do.
また、上記課題を解決するため、本発明は、電磁石によって型締力を発生させる型締装置であって、前記電磁石は、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させる際に磁束密度が飽和磁束密度の80%以上になることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a mold clamping device that generates a clamping force with an electromagnet, and the electromagnet generates a rated or maximum clamping force of the clamping device. The magnetic flux density is 80% or more of the saturation magnetic flux density.
また、上記課題を解決するため、本発明は、電磁石によって型締力を発生させる型締装置における該型締力の制御方法であって、前記電磁石に印加される電流に対する磁束密度の増加率が、当該磁束密度が1T未満における該増加率と比較して略2%以下となる状態において、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for controlling a mold clamping force in a mold clamping device that generates a mold clamping force with an electromagnet, wherein the rate of increase in magnetic flux density with respect to the current applied to the electromagnet is increased. The rated or maximum clamping force of the clamping device is generated in a state where the magnetic flux density is approximately 2% or less as compared with the increase rate at less than 1T.
また、上記課題を解決するため、本発明は、電磁石によって型締力を発生させる型締装置における該型締力の制御方法であって、前記電磁石の磁束密度が飽和磁束密度の80%以上となる状態において当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a method for controlling a mold clamping force in a mold clamping device that generates a mold clamping force with an electromagnet, wherein the magnetic flux density of the electromagnet is 80% or more of the saturation magnetic flux density. In such a state, a rated or maximum clamping force of the clamping device is generated.
本発明によれば、電磁石を用いて型締力を発生させる際に二つの磁極のギャップによる型締力への影響を緩和させることのできる型締装置及び型締力制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mold clamping device and a mold clamping force control method capable of alleviating the influence of a gap between two magnetic poles on a mold clamping force when a mold clamping force is generated using an electromagnet. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において、型締装置については、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方とし、射出装置については、射出を行う際のスクリューの移動方向を前方とし、計量を行う際のスクリューの移動方向を後方として説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, for the mold clamping device, the moving direction of the movable platen when closing the mold is the front, the moving direction of the movable platen when opening the mold is the rear, and the injection device is the injection The description will be made assuming that the moving direction of the screw when performing the measurement is the front and the moving direction of the screw when performing the measurement is the rear.
図3は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図、図4は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。 FIG. 3 is a view showing a state of the mold device and the mold clamping device when the mold is closed in the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a state when the mold device and the mold clamping device of the embodiment of the present invention are opened. FIG.
図において、10は型締装置、Frは射出成形機のフレーム、Gdは、該フレームFr上に敷設されてレールを構成し、型締装置10を支持するとともに、案内する第1の案内部材としての2本のガイド(図においては、2本のガイドGdのうちの1本だけを示す。)、11は、該ガイドGd上に載置され、前記フレームFr及びガイドGdに対して固定された第1の固定部材としての固定プラテンであり、該固定プラテン11と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン11と対向させて第2の固定部材としてのリヤプラテン13が配設され、前記固定プラテン11とリヤプラテン13との間に4本の連結部材としてのタイバー14(図においては、4本のタイバー14のうちの2本だけを示す。)が架設される。なお、前記リヤプラテン13は、タイバー14が伸縮するのに伴って、ガイドGdに対してわずかに移動することができるように前記ガイドGd上に載置される。
In the figure, 10 is a mold clamping device, Fr is a frame of an injection molding machine, Gd is laid on the frame Fr to form a rail, and supports the
なお、本実施の形態においては、固定プラテン11はフレームFr及びガイドGdに対して固定され、リヤプラテン13はガイドGdに対してわずかに移動することができるようになっているが、リヤプラテン13をフレームFr及びガイドGdに対して固定し、固定プラテン11をガイドGdに対してわずかに移動することができるようにすることができる。
In the present embodiment, the
そして、前記タイバー14に沿って固定プラテン11と対向させて第1の可動部材としての可動プラテン12が型開閉方向に進退自在に配設される。そのために、前記可動プラテン12におけるタイバー14と対応する箇所にタイバー14を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。
A
前記タイバー14の前端部には図示されない第1のねじ部が形成され、前記タイバー14は、前記第1のねじ部とナットn1とを螺合させることによって固定プラテン11に固定される。また、前記各タイバー14の後方の所定の部分には、タイバー14より外径が小さい第2の案内部材としてのガイドポスト21が、リヤプラテン13の後端面から後方に向けて突出させて、かつ、タイバー14と一体に形成される。そして、リヤプラテン13の後端面の近傍には図示されない第2のねじ部が形成され、前記固定プラテン11とリヤプラテン13とは、前記第2のねじ部とナットn2とを螺合させることによって連結される。本実施の形態においては、ガイドポスト21がタイバー14と一体に形成されるようになっているが、ガイドポスト21をタイバー14とは別体に形成することもできる。
A first screw portion (not shown) is formed at the front end portion of the
また、前記固定プラテン11には第1の金型としての固定金型15が、前記可動プラテン12には第2の金型としての可動金型16がそれぞれ固定され、前記可動プラテン12の進退に伴って固定金型15と可動金型16とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、型締めが行われるのに伴って、固定金型15と可動金型16との間に複数の図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置17の射出ノズル18から射出された成形材料としての図示されない樹脂が前記各キャビティ空間に充墳される。また、固定金型15及び可動金型16によって金型装置19が構成される。
A fixed
そして、前記可動プラテン12と平行に配設された第2の可動部材としての吸着板22が、リヤプラテン13より後方において前記各ガイドポスト21に沿って進退自在に配設され、ガイドポスト21によって案内される。なお、前記吸着板22には、各ガイドポスト21と対応する箇所に、ガイドポスト21を貫通させるためのガイド穴23が形成される。該ガイド穴23は、前端面に開口させられ、ボールナットn2を収容する大径部24、及び吸着板22の後端面に開口させられ、ガイドポスト21と摺動させられる摺動面を備えた小径部25を備える。本実施の形態において、吸着板22は、ガイドポスト21によって案内されるようになっているが、吸着板22を、ガイドポスト21だけでなく、ガイドGdによって案内することもできる。
A
ところで、前記可動プラテン12を進退させるために、第1の駆動部としての、かつ、型開閉用の駆動部としてのリニアモータ28が、可動プラテン12とフレームFrとの間に配設される。前記リニアモータ28は、第1の駆動要素としての固定子29、及び第2の駆動要素としての可動子31を備え、前記固定子29は、前記フレームFr上において、前記ガイドGdと平行に、かつ、可動プラテン12の移動範囲に対応させて形成され、前記可動子31は、可動プラテン12の下端において、前記固定子29と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。
By the way, in order to move the
前記固定子29の長さをLpとし、可動子31の長さをLmとし、可動プラテン12のストロークをLstとしたとき、前記長さLmは、リニアモータ28による最大の推進力に対応させて設定され、前記長さLpは、
Lp>Lm+Lst
にされる。
When the length of the
Lp> Lm + Lst
To be.
前記可動子31は、コア34及びコイル35を備える。そして、前記コア34は、固定子29に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯33を備え、前記コイル35は、各磁極歯33に巻装される。なお、前記磁極歯33は可動プラテン12の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、前記固定子29は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、N極及びS極の各磁極を交互に、かつ、前記磁極歯33と同じピッチで着磁させることによって形成される。
The
したがって、前記コイル35に所定の電流を供給することによってリニアモータ28を駆動すると、可動子31が進退させられ、それに伴って、可動プラテン12が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。
Accordingly, when the
なお、本実施の形態においては、固定子29に永久磁石を、可動子31にコイル35を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ28が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。
In the present embodiment, the permanent magnet is disposed on the
ところで、前記可動プラテン12が前進させられて可動金型16が固定金型15に当接すると、型閉じが行われ、続いて、型締めが行われる。そして、型締めを行うために、リヤプラテン13と吸着板22との間に、第2の駆動部としての、かつ、型締め用の駆動部としての電磁石ユニット37が配設される。そして、リヤプラテン13及び吸着板22を貫通して延び、かつ、可動プラテン12と吸着板22とを連結する型締力伝達部材としてのロッド39が進退自在に配設される。該ロッド39は、型閉じ時及び型開き時に、可動プラテン12の進退に連動させて吸着板22を進退させ、型締め時に、電磁石ユニット37によって発生させられた型締力を可動プラテン12に伝達する。
By the way, when the
なお、固定プラテン11、可動プラテン12、リヤプラテン13、吸着板22、リニアモータ28、電磁石ユニット37、ロッド39等によって型締装置10が構成される。
The
前記電磁石ユニット37は、リヤプラテン13側に形成された第1の駆動部材としての電磁石49、及び吸着板22側に形成された第2の駆動部材としての吸着部51から成り、該吸着部51は、前記吸着板22の前端面の所定の部分、本実施の形態においては、吸着板22において前記ロッド39を包囲し、かつ、電磁石49と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン13の後端面の所定の部分、本実施の形態においては、前記ロッド39よりわずかに上方及び下方に、矩形の断面形状を有するコイル配設部としての二つの溝45が互いに平行に形成され、各溝45間に矩形の形状を有するコア46、及び他の部分にヨーク47が形成される。そして、前記コア46にコイル48が巻装される。
The
なお、前記コア46及びヨーク47、並びに吸着板22は、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成され、電磁積層鋼板を構成する。
The
本実施の形態においては、リヤプラテン13とは別に電磁石49が、吸着板22とは別に吸着部51が形成されるが、リヤプラテン13の一部として電磁石を、吸着板22の一部として吸着部を形成することもできる。
In the present embodiment, the
したがって、電磁石ユニット37において、前記コイル48に電流を供給すると、電磁石49が駆動され、吸着部51を吸着し、前記型締力を発生させることができる。
Therefore, in the
そして、前記ロッド39は、後端部において吸着板22と連結させて、前端部において可動プラテン12と連結させて配設される。したがって、ロッド39は、型閉じ時に可動プラテン12が前進するのに伴って前進させられて吸着板22を前進させ、型開き時に可動プラテン12が後退するのに伴って後退させられて吸着板22を後退させる。
The
そのために、前記リヤプラテン13の中央部分に、ロッド39を貫通させるための穴41、及び前記吸着板22の中央部分にロッド39を貫通させるための穴42が形成され、前記穴41の前端部の開口に臨ませて、ロッド39を摺動自在に支持するブッシュ等の軸受部材Br1が配設される。また、前記ロッド39の後端部にねじ43が形成され、該ねじ43と、吸着板22に対して回転自在に支持された型厚調整機構としてのナット44とが螺合させられる。
For this purpose, a
ところで、型閉じが終了した時点で、吸着板22はリヤプラテン13に近接させられ、リヤプラテン13と吸着板22との間にギャップδが形成されるが、該ギャップδが小さくなりすぎたり、大きくなりすぎたりすると、吸着部51を十分に吸着することができず、型締力が小さくなってしまう。そして、最適なギャップδは、金型装置19の厚さが変化するのに伴って変化する。
By the way, when the mold closing is completed, the
そこで、前記ナット44の外周面に図示されない大径のギヤが形成され、前記吸着板22に型厚調整用の駆動部としての図示されない型厚調整用モータが配設され、該型厚調整用モータの出力軸に取り付けられた小径のギヤと、前記ナット44の外周面に形成されたギヤとが噛合させられる。
Therefore, a large-diameter gear (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the
そして、金型装置19の厚さに対応させて、型厚調整用モータを駆動し、前記ナット44をねじ43に対して所定量回転させると、吸着板22に対するロッド39の位置が調整され、固定プラテン11及び可動プラテン12に対する吸着板22の位置が調整されて、ギャップδを最適な値にすることができる。すなわち、可動プラテン12と吸着板22との相対的な位置を変えることによって、型厚の調整が行われる。
Then, when the mold thickness adjusting motor is driven according to the thickness of the
なお、前記型厚調整用モータ、ギヤ、ナット44、ロッド39等によって型厚調整装置が構成される。また、ギヤによって、型厚調整用モータの回転をナット44に伝達する回転伝達部が構成される。そして、ナット44及びねじ43によって運動方向変換部が構成され、該運動方向変換部において、ナット44の回転運動がロッド39の直進運動に変換される。この場合、ナット44によって第1の変換要素が、ねじ43によって第2の変換要素が構成される。
The mold thickness adjusting device is configured by the mold thickness adjusting motor, the gear, the
次に、前記構成の型締装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
前記金型装置19の交換に伴い、新しい金型装置19が取り付けられると、まず、金型装置19の厚さに対応させて吸着板22と可動プラテン12との間の距離が変更され、型厚調整が行われる。該型厚調整においては、固定金型15及び可動金型16をそれぞれ固定プラテン11及び可動プラテン12に取り付け、次に、可動金型16を後退させて、金型装置19を開いた状態に置く。
When a
続いて、距離調整工程で、リニアモータ28を駆動し、固定金型15に可動金型16を当接させて型タッチを行う。なお、このとき、型締力は発生させない。この状態で、型厚調整用モータを駆動してナット44を回転させ、リヤプラテン13と吸着板22との距離、すなわち、前記ギャップδを調整し、あらかじめ設定された値にする。
Subsequently, in the distance adjusting step, the
このとき、リヤプラテン13と吸着板22とが接触してもコイル48が破損することがないように、また、コイル48がリヤプラテン13の表面から突出しないように、リヤプラテン13内にコイル48を埋め込む。この場合、リヤプラテン13の表面は、コイル48の損傷防止用のストッパとして機能する。
At this time, the
その後、図示されない制御部の型開閉処理手段は、型開閉処理を行い、型閉じ時に、図4の状態において、コイル35に電流を供給する。続いて、リニアモータ28が駆動され、可動プラテン12が前進させられ、図3に示されるように、可動金型16が固定金型15に当接させられる。このとき、リヤプラテン13と吸着板22との間、すなわち、電磁石49と吸着部51との間には、ギャップδが形成される。なお、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。
Thereafter, the mold opening / closing processing means (not shown) performs mold opening / closing processing, and supplies current to the
続いて、前記型開閉処理手段は、型締め時に、前記コイル48に電流を供給し、吸着部51を電磁石49の吸着力によって吸着する。それに伴って、吸着板22及びロッド39を介して型締力が可動プラテン12に伝達され、型締めが行われる。かかる構造の下、本実施の形態では、型締め開始時等、型締力を変化させる際に、制御部は、当該変化によって得るべき目標となる型締力、すなわち、定常状態で目標とする型締力型締力(以下、かかる型締力を「定常型締力」という。)を発生させるために必要な定常的な電流(以下、かかる電流を「定格電流」という。)の値をコイル48に供給するように制御している。
Subsequently, the mold opening / closing processing means supplies current to the
また、前記型締力は図示されない荷重検出器によって検出され、検出された型締力は前記制御部に送られ、該制御部において、型締力が設定値になるようにコイル48に供給される電流が調整され、フィードバック制御が行われる。この間、射出装置17において溶融させられた樹脂が射出ノズル18から射出され、金型装置19の各キャビティ空間に充墳される。なお、前記荷重検出器として、ロッド39上に配設されたロードセル、タイバー14の伸び量を検出するセンサ等を使用することができる。
The mold clamping force is detected by a load detector (not shown), and the detected mold clamping force is sent to the control unit, and is supplied to the
そして、各キャビティ空間内の樹脂が冷却されて固化すると、前記型開閉処理手段は、型開き時に、図3の状態において、前記コイル48に電流を供給するのを停止する。それに伴って、リニアモータ28が駆動され、可動プラテン12が後退させられ、図4に示されるように、可動金型16が後退限位置に置かれ、型開きが行われる。
When the resin in each cavity space is cooled and solidified, the mold opening / closing processing means stops supplying current to the
なお、本実施の形態においては、コア46及びヨーク47、並びに吸着板22の全体が電磁積層鋼板によって構成されるようになっているが、リヤプラテン13におけるコア46の周囲及び吸着部51を電磁積層鋼板によって構成するようにしてもよい。本実施の形態においては、リヤプラテン13の後端面に電磁石49が形成され、該電磁石49と対向させて、吸着板22の前端面に吸着部51が進退自在に配設されるようになっているが、リヤプラテン13の後端面に吸着部を、該吸着部と対向させて、吸着板22の前端面に電磁石を進退自在に配設することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、第1の駆動部としてリニアモータ28が配設されるようになっているが、該リニアモータ28に代えて電動式のモータ、油圧シリンダ等を配設することができる。なお、前記モータを使用する場合、モータを駆動することによって発生させられた回転の回転運動は、運動方向変換部としてのボールねじによって直進運動に変換され、可動プラテン12が進退させられる。
In the present embodiment, the
ところで、本実施の形態における型締装置10には、電磁石49と吸着板22とによる吸着力によって型締力を発生させるが、当該吸着力は、電磁石49(又はリヤプラテン13)と吸着板22とのギャップδの値に影響を受ける。キャップδの値に応じて電磁石49の磁束密度が変化するからである。
By the way, in the
そこで、本願発明者は、ギャップδと磁束密度との関係について着目し、その関係を図5に示されるように整理した。 Therefore, the inventors of the present application paid attention to the relationship between the gap δ and the magnetic flux density, and arranged the relationship as shown in FIG.
図5は、ギャップと磁束密度との相関を説明するための図である。図5に示されるグラフ200は、横軸に電磁石49のコイル48に印加する電流値をとり、縦軸に電磁石49の磁束密度をとる。ここで、図5に示されるグラフ200は、コイル48の巻線数が等しい条件におけるグラフである。また、横軸は便宜上電流としたが、ギャップδ間に生じる磁束密度の大きさはギャップδとコイル48によって発生する起磁力(=コイル電流×コイル巻数)によって決定されるので、横軸を起磁力としてもよい。さらに、コイル48に印加させる電流を一定とするならば、横軸はコイル48の巻数となる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the correlation between the gap and the magnetic flux density. In the
実線による曲線201は、ギャップδの値がx0の場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。また、破線による曲線202は、ギャップδの値がxo+Δxの場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。更に、破線による曲線203は、ギャップΔの値がx0−Δxの場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。
本構成における電磁石の場合、コイル48の巻数が等しい条件では、磁束密度は、印加電流の変化にしたがい、立ち上がりの線形領域→折れ点→飽和領域(飽和磁束密度又は飽和磁束密度に近い磁束密度が得られる領域)と推移するところ、一般的に、電磁石を用いる場合(型締装置に限らない)、印加電流に対する効率の良さという観点から、定格電流の値は立ち上がりの線形領域から折れ点までの値が採用される。そこで、型締装置10においても、印加電流に対する効率の良さといった観点より、例えば、一点鎖線204によって示される電流値I1を定格電流(定格型締力を得るための電流)とすると、ギャップδの値がx0−Δxの場合と(曲線203)、ギャップδの値がxo+Δxの場合(曲線202)とでは、磁束密度がΔB1だけ変動することが図5より分かる。
In the case of the electromagnet in this configuration, under the condition that the number of turns of the
すなわち、立ち上がりの線形領域から折れ点までの領域は、印加電流に対する効率の良さの観点からは好ましい電流値であるといえるが、ギャップδの変化に対して敏感な領域であるともいえる。そして、ギャップδの大きさが、射出反力による外乱や型締めの際の装置の変形等、意図しない原因によって変化し得ることや、吸着板22とリヤプラテン13との平行度が崩れることによって、一定とならない場合があることを考えると、ギャップδの変化に敏感な領域における電流値は、安定した型締力を得るといった観点からは、却って好ましくないものであると考えられる。
That is, the region from the rising linear region to the break point is a preferable current value from the viewpoint of good efficiency with respect to the applied current, but it can also be said to be a region sensitive to the change in the gap δ. The size of the gap δ can change due to unintentional causes such as disturbance due to injection reaction force and deformation of the device during mold clamping, and the parallelism between the
一方、図6は、定格電流の値を磁束密度の飽和領域にした場合のギャップと磁束密度との相関を説明するための図である。図6中、図5と同一部分には同一符号を付し、その説明は適宜省略する。 On the other hand, FIG. 6 is a diagram for explaining the correlation between the gap and the magnetic flux density when the rated current value is in the saturation region of the magnetic flux density. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図6において、定格電流I2は、磁束密度の飽和領域近傍(飽和領域も含む)の値が採用されている。この場合、ギャップδの値がx0−Δxの場合と(曲線203)、ギャップδの値がxo+Δxの場合(曲線202)とでは、磁束密度の変動幅はΔB2(ΔB2<ΔB1)抑えられることが分かる。そして、ΔB2の値は、磁束密度の飽和状態で小さくなる。
6, the rated current I 2, the value of the saturation region near the magnetic flux density (including saturation region) is employed. In this case, the fluctuation range of the magnetic flux density is ΔB 2 (ΔB 2 <ΔB) when the value of the gap δ is x 0 −Δx (curve 203) and when the value of the gap δ is x o + Δx (
したがって、本実施の形態における型締装置10を、定格電流の値が磁束密度の飽和領域となるように、言い換えれば、定格型締力を発生させる際に電磁石49が磁気飽和するように設計すれば、ギャップδの変化による型締力への影響を小さく抑えることができる。すなわち、ギャップδの大きさが、射出反力による外乱や型締めの際の装置の変形等、意図しない原因によって変化しても、同一の定格電流によって得られる型締力の変動幅を小さくすることができる。また、吸着板22とリヤプラテン13との平行度が崩れた場合であっても、ギャップδが大きい部分と、ギャップδが小さい部分とにおける型締力の差異を小さく抑えることができるため、ロッド39に発生するモーメントを小さく抑えることができ、可動プラテン12や可動金型16等に加わる偏荷重を小さくすることができる。なお、定格型締力とは、型締めを行う際に発生させる型締力として、型締装置10ごとに設計上定められた型締め力をいい、一般的にその値は、型締装置10が発生させることのできる最大の型締め力に相当する。一般的に、型締装置10が発生させることのできる最大の型締め力によって型締めが行われるからである。
Therefore, the
このような型締装置10の設計は、例えば、以下のような手順で行えばよい。
Such a
まず、定格型締力を決定する(例えば、50t)(ステップS1)。続いて、型締装置10の装置構成を決定する(ステップS2)。続いて、組み付け調整誤差から想定される最も大きいギャップδの値を予測する(例えば、1.2mm)(ステップS3)。続いて、電磁石49の鉄心に用いる材料を決定する(例えば、ケイ素鋼)(ステップS4)。続いて、鉄心材料の飽和磁束密度を求める(例えば、1.6T)(ステップS5)。すなわち、材料に応じて磁化特性が異なるため、決定した材料に応じて飽和磁束密度を求めることが必要とされる。
First, a rated mold clamping force is determined (for example, 50 t) (step S1). Subsequently, the device configuration of the
図7は、材料による磁化特性の違いを説明するための図である。図7に示されるグラフ300は、横軸に電磁石のコイルに印加する電流値をとり、縦軸に電磁石の磁束密度をとる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a difference in magnetization characteristics depending on materials. In the
グラフ300において、曲線401は、積層をなす薄板が電磁鋼板の場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。また、曲線402は、積層をなす薄板がケイ素鋼の場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。更に、曲線403は、積層をなす薄板が電磁ステンレスの場合の印加電流に応じた磁束密度の変化を示す。このように、材料に応じて、磁化特性が顕著に異なり、したがって、飽和磁束密度の値も異なる。
In the
続いて、ステップS3において予測したギャップδの状態で磁束飽和が起きるように電磁石49を設計する(ステップS6)。具体的には、電磁石49の対抗面積を小さくすれば磁束が飽和する傾向にある。なお、電磁石49の形状により装置構成が変更された場合は、ステップS2から再設計を行えばよい。
Subsequently, the
このように、材料特性の選定を行うことで、定格電流を流すときのギャップδが一定であっても、飽和磁束密度を変化させてギャップδ間に生じる電磁力のアンバランスを解消させることができる。 In this way, by selecting the material characteristics, even if the gap δ when the rated current flows is constant, the saturation magnetic flux density can be changed to eliminate the electromagnetic force imbalance that occurs between the gaps δ. it can.
更に、鉄心を同一のものを用い、ギャップδのx0の値を小さくすることで、飽和磁束密度に達しやすくすることもできる。この場合、型締装置の組み立てを終えた後に、定格型締力が発生するときの磁束の飽和磁束密度を変化させたい場合でも、ギャップδの距離を調整することで型締装置を解体することなく、飽和磁束密度を調整することができる。 Furthermore, used as the core of the same, by reducing the value of x 0 of the gap [delta], it may be easily reached saturation magnetic flux density. In this case, after the assembly of the mold clamping device is completed, even if it is desired to change the saturation magnetic flux density when the rated mold clamping force is generated, the mold clamping device can be disassembled by adjusting the gap δ distance. And the saturation magnetic flux density can be adjusted.
また、型締力の精度を考慮する場合、以下のような手順で設計を行ってもよい。 Further, when considering the accuracy of the mold clamping force, the design may be performed in the following procedure.
まず、定格型締力を決定する(例えば、50t)(ステップS11)。続いて、型締力の精度を決定する(例えば、±0.5t)(ステップS12)。続いて、型締装置10の装置構成を決定する(ステップS13)。続いて、組み付け調整誤差から想定される基準となるギャップ値x0及びギャップδの値の範囲(x0±Δx)を予測する(例えば、1.0±0.1mm)(ステップS14)。続いて、ステップS11及びS13の結果から、荷重変形より予想されるギャップδの変化を予測する(例えば、0.1mm)(ステップS15)。続いて、電磁石49の鉄心に用いる材料を決定する(例えば、ケイ素鋼)(ステップS16)。続いて、ステップS15及びS16において予測されたギャップδの変動に対して、型締力の変動がステップS2で定めた値に収まる磁束密度を求める(例えば、1.8T)(ステップS17)。続いて、ステップS11において定めた型締力がステップS17において求めた磁束密度で達成されるように電磁石49を設計する(ステップS18)。具体的には、電磁石49の対抗面積を小さくすれば磁束密度は上がり、当該対抗面積を大きくすれば磁束密度は下がる傾向にある。なお、電磁石49の形状により装置構成が変更された場合は、ステップS13から再設計を行えばよい。また、満足する電磁石49が求まらない場合は、ステップS14及びS17、又はステップS13、S15及びS17について見直し設計をして許容範囲を小さくすればよい。
First, a rated mold clamping force is determined (for example, 50 t) (step S11). Subsequently, the accuracy of the mold clamping force is determined (for example, ± 0.5 t) (step S12). Subsequently, the device configuration of the
このように、材料特性の選定を行うことで、定格電流を流すときのギャップδが一定であっても、飽和磁束密度を変化させてギャップ間に生じる電磁力のアンバランスを解消させることができる。 Thus, by selecting the material characteristics, even if the gap δ when the rated current flows is constant, the saturation magnetic flux density can be changed to eliminate the electromagnetic force imbalance between the gaps. .
更に、鉄心を同一のものを用い、ギャップδのx0の値を小さくすることで、飽和磁束密度に達しやすくすることもできる。つまり、図6中において曲線201が曲線203側にシフトした特性となる。この場合、型締装置の組み立てを終えた後に、定格型締力が発生するときの磁束の飽和磁束密度を変化させたい場合でも、ギャップδの距離を調整することで型締装置を解体することなく、飽和磁束密度を調整することができる。
Furthermore, used as the core of the same, by reducing the value of x 0 of the gap [delta], it may be easily reached saturation magnetic flux density. That is, the
なお、設計された電磁石49は、定格型締力を発生させる際(すなわち、型閉じの後に型締めを行う際)に磁気飽和を起こすものであることが好ましいが、必ずしも磁気飽和を起こすものでなくてもよい。例えば、図7に示されるようなグラフに基づいて考えた場合に、立ち上がり部と飽和領域とでは、傾斜が50〜200倍変化するところから、電磁石49は、印加電流に対する磁束密度の増加率が、当該磁束密度が1T未満における該増加率と比較して略2%以下となる状態において、定格型締力を発生させるものであってもよい。また、予想される誤差範囲に対して左記の状態を満足するものであってもよい。このような領域は、図7に示されるように、例えば、電磁鋼板であれば約2.0T以上となる。また、ケイ素鋼であれば、約1.4T以上となる。また、電磁ステンレスであれば、約1.2T以上となる。
The designed
また、定格型締力を発生させる際に、飽和磁束密度の80%程度の磁束密度が得られるような電磁石49であっても十分にギャップδによる型締力への影響を抑えることができる。
Further, even when the
上述したように、本発明の実施の形態における型締装置10によれば、定格型締力を得る際に、電磁石49が磁気飽和状態、又は磁気飽和に近い状態となるため、ギャップδによる電磁石49の磁力に対する影響度(又は感度)を緩和させることができる。したがって、ギャップδが多少(例えば、誤差範囲で)変化した場合や、吸着板22とリヤプラテン13との平行度が多少(例えば、誤差範囲で)崩れた場合であっても、定格電流によって得られる型締力を安定させることができる。
As described above, according to the
また、本願発明では薄板からなる積層板を用いた例を示したが、同一の部材からなる鉄心でコア46及びヨーク47を形成するようにしてもよい。この場合、鉄心の材料を電磁鋼板、ケイ素鋼及又は電磁ステンレスと変更させることにより、積層板で構成したコア46と同様に、飽和磁束密度で定格型締力が得られるように設計を行うことができる。
Moreover, although the example using the laminated board which consists of a thin board was shown in this invention, you may make it form the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the specific embodiment which concerns, In the range of the summary of this invention described in the claim, various deformation | transformation * It can be changed.
10、510 型締装置
11、511 固定プラテン
12、512 可動プラテン
13 リヤプラテン
14 タイバー
15、515 固定金型
16、516 可動金型
17 射出装置
18 射出ノズル
19、519 金型装置
21 ガイドポスト
22、522 吸着板
23 ガイド穴
24 大径部
25 小径部
28 リニアモータ
29 固定子
31 可動子
37 電磁石ユニット
39、539 ロッド
41、42 穴
43 ねじ
44 ナット
45 溝
46 コア
47 ヨーク
48、548 コイル
49 電磁石
51 吸着部
Br1 軸受部材
Gd ガイド
Fr フレーム
n1、n2 ナット
10, 510
Claims (7)
前記電磁石は、印加される電流に対する磁束密度の増加率が、当該磁束密度が1T未満における該増加率と比較して略2%以下となる状態において、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする型締装置。 A mold clamping device for generating a mold clamping force by an electromagnet,
The electromagnet has a rated or maximum mold of the clamping device in a state where the increasing rate of the magnetic flux density with respect to the applied current is about 2% or less compared to the increasing rate when the magnetic flux density is less than 1T. A mold clamping device that generates a clamping force.
前記電磁石は、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させる際に磁束密度が飽和磁束密度の80%以上になることを特徴とする型締装置。 A mold clamping device for generating a mold clamping force by an electromagnet,
The mold clamping device according to claim 1, wherein the electromagnet has a magnetic flux density of 80% or more of a saturation magnetic flux density when generating the rated or maximum mold clamping force of the mold clamping device.
前記電磁石に印加される電流に対する磁束密度の増加率が、当該磁束密度が1T未満における該増加率と比較して略2%以下となる状態において、当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする型締力制御方法。 A method of controlling the clamping force in a clamping device that generates clamping force by an electromagnet,
In a state where the increase rate of the magnetic flux density with respect to the current applied to the electromagnet is approximately 2% or less compared to the increase rate when the magnetic flux density is less than 1 T, the rated or maximum mold clamping of the mold clamping device is performed. A mold clamping force control method characterized by generating a force.
前記電磁石の磁束密度が飽和磁束密度の80%以上となる状態において当該型締装置の定格の又は最大の型締力を発生させることを特徴とする型締力制御方法。 A method of controlling the clamping force in a clamping device that generates clamping force by an electromagnet,
A mold clamping force control method, wherein the rated or maximum mold clamping force of the clamping device is generated in a state where the magnetic flux density of the electromagnet is 80% or more of the saturation magnetic flux density.
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