JPH11198203A - プレス成形機の型締装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密で正確な型締力の制御を応答性良く簡易
に行えるようにしたプレス成形機の型締装置を提供す
る。 【解決手段】 金型１２、１３を閉鎖したときに型締力
を発生する型締めシリンダ１６と、型締めシリンダ１６
に連結され電動機駆動により前記金型を開閉するトグル
リンク装置２２と、サーボモータ５０により駆動され作
動油を精密に加圧して型締めシリンダ１６に供給する精
密加圧装置２０と、型締めシリンダ１６から金型に作用
する型締力を予め設定された所定の型締力になるように
制御する型締力制御手段５２とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機などの
プレス成形機の型締装置に係り、特に、サーボモータ駆
動により精密な型締力の制御を行えるようにしたプレス
成形機の型締装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機や押出成形機などのプレス成
形機では、金型を開閉したり、成形材料を金型内に充填
するときに大きな型締め力で金型を締める型締め装置を
備えている。この型締装置には、主として直圧式型締装
置、トグルリンク式型締装置、増圧シリンダ式型締装置
などがある。直圧式型締装置は、油圧装置や電動機を型
締力発生源として直接に金型の締付けを行うもので、ト
グルリンク式型締装置は、駆動機構と移動ダイプレート
の間にトグルリンク機構が設けられており、このトグル
リンク機構により金型が開閉され、また、強い型締力が
発生する。

【０００３】型締装置に要求される性能には、生産性を
確保するための高速な型開閉動作と、成形機に必要とさ
れる十分に大きな型締力を発生させる高圧型締動作があ
る。電動機駆動の直圧式型締装置の場合、大きな型締力
と高速な型開閉速度を同時に実現させようとすると、大
容量の電動機が必要となるばかりでなく、電動機の回転
運動を直進運動に変換するボールネジに大きな負荷がか
かるため、ボールネジも大径で負荷容量の大きなものを
使用しなければならず、非常に高コストになるという問
題がある。

【０００４】一方、トグルリンク式型締装置は、型締め
動作の段階では、移動ダイプレートを速い速度が移動さ
せることができ、また、型締動作が終了に近づくと速度
を急激に下げてかつ型締力を拡大させることができるた
め、高速型開閉動作と高圧型締動作とを両立を実現でき
る利点がある。

【０００５】しかし、このトグルリンク式型締装置の欠
点としては、型締力を一定に保つことが難しいという欠
点がある。すなわち、トグルリンク式型締装置では、ト
グルリンクが伸びきった位置でのみ大きな型締力が発生
するため、型締力を一定に保とうとすると、金型の熱膨
張による型厚変化に応じて、トグルリンクの位置や型厚
を微妙に調整する必要がある。

【０００６】そこで、直圧式とトグルリンク式の長所を
採り入れた直圧・トグル複合式の型締装置が開発されて
いる。例えば、特開昭６２−２８２２０号公報に開示さ
れている型締装置は、この種の複合式型締装置である。

【０００７】この型締装置は、型開閉動作のためのトグ
ルリンク機構と、型締めのための流体圧装置と、最終型
締力を拡大するための増圧装置を備えているものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この型
締装置においては、圧縮空気によりピストンを加圧し
て、流体圧装置に供給する作動流体を高圧にするように
している。このため、金型を閉じてから最終型締力に到
達するまでに時間がかかり応答性が悪いという問題があ
る。

【０００９】また、型厚調整は不要ではあるものの、型
締力の精密な制御が難しく、それをするためには、型締
力が大きいだけに大規模な油圧制御回路を必要としてい
た。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、精密で正確な型締力の制御を応
答性良く簡易に行えるようにしたプレス成形機の型締装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、金型の開閉をトグル式により型締め動
作を直圧式により行うようにしたプレス成形機の型締装
置において、前記金型を閉鎖したときに型締力を発生す
る型締めシリンダと、前記型締めシリンダに連結され電
動機駆動により前記金型を開閉するトグルリンク装置
と、サーボモータ駆動により作動油を精密に加圧して前
記型締めシリンダに供給する精密加圧装置と、前記型締
めシリンダから金型に作用する型締力を予め設定された
所定の型締力になるように制御する型締力制御手段と、
を具備することを特徴とするものである。

【００１２】この発明によれば、金型が型閉じした後の
型締め力の制御を精密加圧装置と型締め力制御手段によ
り、精密でしかも応答性良く、小容量のサーボモータな
どで簡易に実現することができる。

【００１３】また、本発明は、前記の構成において、前
記精密加圧装置は、前記作動油を加圧するための液室を
有し前記型締めシリンダよりも小径のシリンダと、前記
シリンダ内を移動し作動油を所定の圧力に加圧するプラ
ンジャと、前記プランジャを駆動するサーボモータと、
を有することを特徴とする。

【００１４】また、前記型締力制御手段は、型締め力を
検出する型締め力検出手段と、前記型締め力検出手段に
よって検出した型締め力の大きさと目標値とを比較し、
型締め力が目標値に一致するように前記サーボモータを
操作し型締め力を制御するサーボ制御手段と、を有する
ことを特徴とする。

【００１５】前記トグルリンク装置は、前記型締めシリ
ンダの背面に連結されたトグルリンクと、電動モータ
と、前記電動モータの回転力をトグルリンクに伝達する
ボールネジ機構と、金型が閉じるときのトグルリンクの
位置を調整する手段と、を具備するものである。

【００１６】前記トグルリンク装置は、好適な実施形態
によれば、トグルリンクが死点に達したときに金型が閉
鎖されるか、若しくは、金型が閉鎖されたときにトグル
リンクから金型に作用する型締め力が設定した型締め力
の１／５以下になるようにトグルリンクの位置を調整す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるプレス成形機
の型締装置の一実施形態について、添付の図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明の一実施形態による射
出成形機の型締装置を示す図である。この図１におい
て、１０は装置のベースである。このベース１０の一端
部には、固定ダイプレート１１が固定されている。金型
のうち、固定金型１２は、固定ダイプレート１１に取り
付けられている。他方、移動金型１３は、固定金型１２
に対向するように移動ダイプレート１４に取り付けられ
ている。この移動ダイプレート１４は、タイバー１５を
案内として、ベース１０上を移動可能になっている。

【００１８】移動ダイプレート１４において、金型取付
側の反対側には、移動金型１３が固定金型１２に対して
接近して型閉じした時に、型締め力を発生する型締めシ
リンダ１６が配設されている。型締めピストン１７は、
移動ダイプレート１４と一体的構造として構成されてい
る。型締めシリンダ１６内の液室１８には、符号２０で
示す精密加圧装置から圧油が供給される。型締めシリン
ダ１６では、液室１８の圧油によって受圧面積の大きな
型締めピストン１７に圧力をかけて、大きな型締力を発
生させることができるようになっている。なお、前記精
密加圧装置２０についてはさらに後述する。

【００１９】次に、金型の開閉動作を行うトグルリンク
装置２２について説明する。このトグルリンク装置２２
は、リンク２３、リンク２４からなるトグルリンク２５
と、駆動源である電動機２６と、この電動機２６の回転
力をトグルリンク２５に伝達するボールネジ機構２７を
備えているものである。

【００２０】前記リンク２３の一端部は、ピン２８を介
して型締めシリンダ１６の背面部に回動自在に連結さ
れ、リンク２３の他端部はピン２９を介してリンク２４
の一端部及びボールネジ３０の先端部に設けられている
連結部材３１と連結されている。リンク２４の他端部
は、ピン３２を介してリンクプレート３３に連結されて
いる。

【００２１】トグルリンク２５を駆動する電動機２６の
回転力は、平歯車３４、３５によって減速されて、ナッ
ト３６に伝達される。このナット３６は、ボールネジ３
０に螺合しており、ボールネジ３０を上下方向に前進・
後退させる。したがって、ボールネジ３０が図１におい
て下方に前進すると、トグルリンク２５が伸びて型締め
動作を行い、ボールネジ３０が図１において上方に後退
するとトグルリンク２５が折曲して型開き動作を行うよ
うに構成されている。

【００２２】一方、リンクプレート３３には、金型を閉
じるときのトグルリンク２５の位置を調整する手段が以
下のように設けられている。すなわち、リンクプレート
３３は、ベース１０上をタイバー１５に沿って移動ダイ
プレート１４と同じ方向に移動可能に設置されている。
また、リンクプレート３３は、電動機４０を駆動源とし
て、電動機４０の出力軸に直結されたボールネジ４１と
ボールナット４２からなる伝達機構を用いて前進・後退
するようになっている。電動機４０を駆動するときは、
精密な位置フィードバック制御を行ない、使用する金型
１２、１３の型厚寸法に応じて適切な型締め力が得られ
るように、リンクプレート３３を位置決め、これによ
り、リンク２３、２４からなるトグルリンク２５の位置
を精密に調整することができる。

【００２３】次に、型締めシリンダ１６の液室１８に供
給する作動油を加圧する精密加圧装置２０について説明
する。シリンダ４４は、型締めシリンダ１６よりもかな
り小径のシリンダで、そのシリンダ室４５は、通路４６
を介して型締めシリンダ１６の液室１８に連通するよう
になっている。このシリンダ４４には、作動油を加圧す
るためのプランジャ４８が嵌入しており、このプランジ
ャ４８にサーボモータ５０により回転駆動されるボール
ネジ４９が螺合している。したがって、ボールネジ４９
の回転によりプランジャ４８がシリンダ室４５内に進入
することにより、作動油は、必要な型締め力を得るのに
必要な所定の圧力にまで加圧される。

【００２４】ここで、５２は、型締め力を設定された大
きさに制御するためのサーボ制御部である。この実施の
形態では、シリンダ室４５内の圧油の圧力を検出する圧
力検出器５４がシリンダ４４に設けられている。サーボ
制御部５２では、この圧力検出器５４によって間接的に
型締め力を検出し、その検出値をサーボ制御部５２にフ
ィードバックするセミクローズドループが構成されてい
る。型締め力の目標値を与える信号と、このフィードバ
ック信号とが比較されて、その偏差がサーボアンプ５６
に入力される。このサーボアンプ５６は、偏差をゼロに
するようにサーボモータ５０に指令する。したがって、
検出した型締め力が目標値に足りないときには、サーボ
モータ５０は、プランジャ４８を前進させる方向にボー
ルネジ４９を回転させ、目標値に一致するように型締め
力が制御されるようになっている。

【００２５】次に、以上のように構成される型締め装置
の作用について説明する。まず、型締め動作を説明す
る。電動機２６に駆動されて、ボールネジ３０が図１に
おいて下方に前進すると、トグルリンク２５が伸びるた
め、移動ダイプレート１４を前進させる。図２は、トグ
ルリンク２５が伸びて、リンク２３、２４が一直線とな
って死点に達した状態を示している。このとき、移動金
型１３は、固定金型１２に接触するようになっている。
また、この型閉じしたときに、トグルリンク２５から加
えられる型締め力は、設定型締め力の１／５以下になる
ようになっていることが好ましい。この程度であれば、
ボールネジ３０には強大な型締め力が作用せずにすむの
で、負荷容量の小さなボールネジ３０でも、トグルリン
ク２５を作動させるために十分な機能を発揮する。この
ような調整は、リンクプレート３３の位置を調整するこ
とにより簡単に精度良く行うこができる。

【００２６】なお、リンク２３、２４が一直線になって
死点に達したときがちょうど型閉じのときで、トグルリ
ンク２５では型締め力が発生しなくてもよい。また、死
点位置で、移動金型１３が固定金型１２からわずかに離
れていても、次に説明するように型締めシリンダ１６に
より適正な型締めが行われるので、差し支えない。

【００２７】こうして型閉じ動作が完了すると、精密加
圧装置２０のサーボモータ５０が起動される。サーボモ
ータ５０は、プランジャ４８を前進せしめる。このプラ
ンジャ４８の前進によって、シリンダ室４５内の作動油
の圧力が上昇する。このシリンダ室４５と型締めシリン
ダ１６の液室１８とは通路４６を介して連通しているの
で、シリンダ室４５で発生した圧力は、大きな加圧面積
をもつ型締めピストン１７に作用し、必要な型締め力を
発生させることになる。また、油圧式直圧型型締め装置
と同じように、均一に分布した型締め力により金型を型
締めできるので、金型を局部的に変形させたり、局部的
に高い応力を発生させたりということをなくすことが可
能になる。

【００２８】さらに、精密加圧装置２０では、プランジ
ャ４８をサーボモータ５０により駆動し、圧力検出器５
４の出力をフィードバックして、型締め力の大きさを設
定した型締め力に制御するので、サーボモータ５０の特
徴である精密な位置制御、トルク制御の利点を活かして
高精度の型締め力の制御を小容量のサーボモータ５０と
ボールネジ４９で応答性良く実現することができる。

【００２９】以上、本発明について、射出成形機に適用
した実施形態を挙げて説明したが、本発明は、金型内に
成形材料を充填して製品を成形するプレス成形機に広く
適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、金型を閉鎖したときに型締力を発生する型締
めシリンダと、型締めシリンダに連結され電動機駆動に
より前記金型を開閉するトグルリンク装置と、サーボモ
ータ駆動により作動油を精密に加圧して前記型締めシリ
ンダに供給する精密加圧装置と、記型締めシリンダから
金型に作用する型締力を予め設定された所定の型締力に
なるように制御する型締力制御手段を備えているので、
精密で正確な型締力の制御を応答性良く、小容量のサー
ボモータなどで簡易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による型締め装置の一実施形態を示す断
面図。

【図２】同型締め装置が型閉じ動作した状態を示す断面
図。

【符号の説明】

１０ ベース １１ 固定ダイプレート １２ 固定金型 １３ 移動金型 １４ 移動ダイプレート １５ タイバー １６ 型締めシリンダ １７ 型締めピストン １８ 液室 ２０ 精密加圧装置 ２２ トグルリンク装置 ２６ 電動機 ３３ リンクプレート ４０ 電動機 ４４ シリンダ ４８ プランジャ ５０ サーボモータ ５４ 圧力検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型の開閉をトグル式により型締め動作を
   直圧式により行うようにしたプレス成形機の型締装置に
   おいて、 前記金型を閉鎖したときに型締力を発生する型締めシリ
   ンダと、 前記型締めシリンダに連結され電動機駆動により前記金
   型を開閉するトグルリンク装置と、 サーボモータ駆動により作動油を精密に加圧して前記型
   締めシリンダに供給する精密加圧装置と、 前記型締めシリンダから金型に作用する型締力を予め設
   定された所定の型締力になるように制御する型締力制御
   手段と、を具備することを特徴とするプレス成形機の型
   締装置。
2. 【請求項２】前記精密加圧装置は、 前記作動油を加圧するための液室を有し前記型締めシリ
   ンダよりも小径のシリンダと、 前記シリンダ内を移動し作動油を所定の圧力に加圧する
   プランジャと、 前記プランジャを駆動するサーボモータと、 を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形
   機の型締装置。
3. 【請求項３】前記型締力制御手段は、 型締め力を検出する型締め力検出手段と、 前記型締め力検出手段によって検出した型締め力の大き
   さと目標値とを比較し、型締め力が目標値に一致するよ
   うに前記サーボモータを操作し型締め力を制御するサー
   ボ制御手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形
   機の型締装置。
4. 【請求項４】前記トグルリンク装置は、 前記型締めシリンダの背面に連結されたトグルリンク
   と、 電動モータと、 前記電動モータの回転力をトグルリンクに伝達するボー
   ルネジ機構と、 金型が閉じるときのトグルリンクの位置を調整する手段
   と、を有することを特徴とする請求項３に記載のプレス
   成形機の型締装置。
5. 【請求項５】前記トグルリンク装置は、トグルリンクが
   死点に達したときに金型が閉鎖されるか、若しくは、金
   型が閉鎖されたときにトグルリンクから金型に作用する
   型締め力が設定した型締め力の１／５以下になるように
   トグルリンクの位置を調整するようにしたことを特徴と
   する請求項４に記載のプレス成形機の型締装置。