WO2010052803A1 - 型締装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a mold clamping device used in a molding machine such as an injection molding machine or a die casting machine.
- a mold clamping device used in a molding machine such as an injection molding machine or a die casting machine includes a fixed die plate that holds one (a fixed mold) of a pair of molds, and a movable die plate that holds the other (a moving mold).
- a force is applied between the fixed die plate and the movable die plate to clamp the pair of molds.
- the mold clamping force necessary for the mold clamping is given by, for example, generating tension on a plurality of tie bars provided between the fixed die plate and the movable die plate.
- the plurality of tie bars are arranged at symmetrical positions with respect to the center of the fixed die plate and the movable die plate so that the distribution of the clamping force acting on the dividing surface of the mold is uniform, and each tie bar has the same size. Share the load (tie bar load).
- Patent Document 1 discloses a mold clamping device capable of suppressing blowing of a molding material from a divided surface of a mold and extending the life of the mold. This mold clamping device determines the mold clamping force applied to each of the plurality of tie bars based on the information on the mold, and adjusts the oil pressure in the cylinder chamber of each mold clamping cylinder so as to obtain the determined mold clamping force. A control device for independent control is provided.
- the mold clamping force shared by each of the plurality of tie bars is independently adjusted based on information about the mold such as mold shape information and mounting position information.
- the distribution of pressure acting on the dividing surface of the mold is made uniform, and the generation of burrs is suppressed.
- flow pressure loss occurs due to the influence of viscosity, and the resin pressure in the cavity does not become uniform and a large distribution occurs.
- each cylinder must be provided with a hydraulic circuit capable of supplying a large amount of oil with the same configuration, which is disadvantageous in terms of space and cost.
- the present invention has been made on the basis of such a technical problem, and even if a deviation in mold opening force due to the resin pressure in the cavity occurs, the blowout of the molding material from the divided surface of the mold is suppressed, and
- An object of the present invention is to provide a mold clamping device capable of extending the life of a mold.
- the present invention determines the clamping force so as to correspond to the distribution of the pressure in the mold at the time of molding, and in the state where the resin pressure is not acting, the force acting on the dividing surface of the mold is Clamp the mold in a state that would be uneven.
- the mold clamping by the tie bar is performed so that the force acting on the mold dividing surface around the area where the in-mold pressure is high is large and the force acting on the mold dividing surface around the area where the inside pressure is low is small. Control the power.
- the mold clamping device of the present invention includes a fixed die plate for holding a fixed mold, a moving die plate for holding a moving mold, a die plate moving means for moving the moving die plate forward and backward with respect to the fixed die plate, And a mold clamping means for coupling and pressurizing the fixed die plate and the movable die plate.
- the mold clamping means includes a plurality of mold clamping cylinders provided on either the fixed die plate or the movable die plate, and a ram of the mold clamping cylinder.
- a hydraulic source including a half nut, a hydraulic pipe communicating with each of the plurality of mold clamping cylinders, a hydraulic pump supplying oil to the hydraulic pipe, and an oil from the hydraulic source
- a control device that controls the supply of oil to the piping, and the control device responds to the mold opening force due to the estimated in-mold pressure with respect to molding in which the in-mold pressure is asymmetric with respect to the center of the mold platen. The supply of oil is controlled based on the determined clamping force by each of the plurality of tie bars.
- the mold clamping force by each tie bar is analyzed in advance to estimate the pressure inside the mold, and the center of gravity of the mold opening force due to the pressure inside the mold is obtained.
- the center of gravity of the clamping force by each of the plurality of tie bars is preferably determined so as to match. By doing so, even if there is a bias in the mold opening force due to the resin pressure in the cavity, the blowout of the molding material from the split surface of the mold can be suppressed.
- the center of gravity of the mold opening force is obtained in advance with respect to the progress of the injection process by flow analysis, and the center of gravity of the mold opening force that changes according to the progress of the injection process and the mold by a plurality of tie bars It is preferable to determine the mold clamping force by each tie bar so that the center of gravity of the clamping force coincides. This is to cope with the changing mold opening force and the center of gravity of the mold opening force in actual injection molding. In this case, switching of the mold clamping force by each of the plurality of tie bars according to the progress of the injection process can be performed by time-up of the timer corresponding to the injection process.
- the mold opening force based on the mold pressure can be estimated based on the measured value of the mold pressure at a predetermined position.
- This in-mold pressure may be measured in injection molding performed as a trial before injection molding by production.
- the in-mold pressure value at a predetermined position, the mold opening force due to the in-mold pressure and the center of gravity of the mold opening force are obtained with respect to the progress of the injection process, and change according to the progress of the injection process.
- the measured value of the mold pressure reaches the pressure value at the predetermined position determined in advance with respect to the mold pressure value at the predetermined position, the mold opening force, and the center of gravity of the mold opening force.
- Die loaded on each tie bar so that the center of gravity of the mold clamping force applied to the die plate by each of the plurality of tie bars coincides with the center of gravity of the mold opening force and mold opening force determined in advance by flow analysis.
- the clamping oil pressure value is determined, and the supply oil pressure to each tie bar can be distributed so that the determined mold clamping oil pressure value is obtained.
- the mold clamping apparatus of the present invention includes a plurality of hydraulic sources corresponding to a plurality of mold clamping cylinders, and the control device discharges from all the hydraulic sources at the beginning of pressure increase when supplying oil to each mold clamping cylinder.
- the oil is supplied to each clamping cylinder through a common pipe, and when a predetermined clamping hydraulic pressure value corresponding to each clamping cylinder is reached in the pressurization process, a common oil is supplied to the clamping cylinder. It is preferable to stop the supply of oil from the hydraulic source through the pipe and to start supplying oil from the hydraulic source and the hydraulic pipe independent of the common pipe.
- the mold clamping force by the tie bar can be determined corresponding to the distribution of the mold opening force, so that the pressure inside the mold is reduced by a cavity having a complicated shape such as a thin wall portion having a large flow pressure loss.
- the occurrence of burrs can be suppressed even when the deviation is significant.
- the mold clamping force is switched according to the progress of the molding process, it is only necessary to load the mold with a necessary and sufficient low mold clamping force, so that the mold load can be minimized and the mold life can be reduced. Can be extended.
- the cavities are sequentially filled into molds whose positions are not targeted with respect to the center of each die plate. It is effective to apply to molding.
- FIG. 1 It is a fragmentary sectional view which shows the structure of the mold clamping apparatus in this Embodiment. It is a figure which shows the hydraulic piping connected with the mold clamping apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the control system of the hydraulic piping shown in FIG. It is a figure explaining the method of specifying a mold clamping force by flow analysis. It is a graph which shows the relationship between the elapsed time from the start of injection, and the mold clamping force by a tie bar. It is a graph which shows the relationship between the elapsed time from the start of injection, and the mold clamping force by a tie bar. It is a figure explaining the method of estimating a mold opening force based on the measured value of the pressure in a mold.
- (A) is a figure which shows typically the injection state in a type
- (b) is a figure which shows typically the injection state in a type
- (A) is a figure which shows a mode that the oil discharged from all the hydraulic sources is supplied to a clamping cylinder through all main piping and sub piping, (b) is supply of the oil to the clamping cylinder 18a.
- (A) is a figure which shows the passage condition of the oil in main piping and sub piping when stopping the supply of oil to mold clamping cylinder 18b, (b) stops the supply of oil to all mold clamping cylinders 18 It is a figure which shows the passage condition of the oil in the main piping and sub piping at the time of doing.
- main piping 45a, 45b, 45c, 45d ... sub piping 50 ... control device 51 ... main control unit, 52 ... condition setting unit, 53 ... Timer M1, M2 ... Molded product, N1, N2, N3, N4 ... Pressure sensor
- FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a mold clamping device 10 in the present embodiment.
- a fixed die plate 12 that holds a fixed mold 14 is fixed to an upper surface on one end side of a base frame 11.
- a moving die plate 13 that holds the moving mold 15 is disposed so as to be movable forward and backward, facing the fixed die plate 12.
- a guide rail 26 is laid on the base frame 11, and a linear bearing 27 guided by the guide rail 26 supports the movable die plate 13 via a base 28.
- the fixed die plate 12 is provided with four hydraulic clamping cylinders 18 having small strokes and large cross-sectional areas at the four corners.
- the mold clamping cylinder 18 may be provided on the movable die plate 14.
- One end of a tie bar 17 is connected to one side of each of the rams 16 that slide in the mold clamping cylinder 18, and the tie bar 17 moves when the opposing moving die plate 13 approaches to close the die. It penetrates the four insertion holes opened in the.
- the mold clamping cylinder 18 is connected to a hydraulic pipe which will be described later. The hydraulic pipe supplies oil to the mold clamping side chamber 181 and the mold opening side chamber 182 of the mold clamping cylinder 18.
- each tie bar 17 is formed with a plurality of ring grooves (or thread grooves) with an equal pitch.
- a half nut 29 that meshes with the ring groove of each tie bar 17 is provided on the back surface of the movable die plate 13.
- the mold clamping device 10 described above is a servo motor from the state where the fixed mold 14 and the movable mold 15 are opened to the state where the fixed mold 14 and the movable mold 15 are closed as shown in FIG.
- the moving die plate 13 is moved by the rotation of the ball screw shaft 25 driven by the motor 22.
- the moving die plate 13 accelerates slowly in this process, moves at a constant speed, then decelerates, and stops immediately before the stationary mold 14 contacts the moving mold 15.
- the half nut 29 is operated at the stop position of the movable die plate 13, the inner ring groove of the half nut 29 is engaged with the ring groove at the tip of the tie bar 17, and the tie bar 17 and the half nut 29 are coupled. Thereafter, the mold clamping side chamber 181 of the mold clamping cylinder 18 is pressurized to perform compression mold clamping. After performing the mold clamping in this way, the molten resin is injected from the injection cylinder 30 into the cavity formed by the fixed mold 14 and the movable mold 15 to form a molded product.
- FIG. 2 shows hydraulic piping connected to the mold clamping device 10.
- the hydraulic piping is provided with four hydraulic sources 30a, 30b, 30c, 30d corresponding to each of the mold clamping cylinders 18 (18a, 18b, 18c, 18d).
- switching valves 31a, 31b, 31c, 31d are provided corresponding to the hydraulic power sources 30a, 30b, 30c, 30d.
- a main pipe 40a and a sub pipe 45a are connected to the switching valve 31a.
- the switching valve 31a selectively connects the main pipe 40a or the sub pipe 45a and the hydraulic source 30a. Further, the switching valve 31a disconnects the main pipe 40a and the sub pipe 45a from the hydraulic power source 30a.
- the relationship between the hydraulic source 30b and the switching valve 31b, the relationship between the hydraulic source 30c and the switching valve 31c, and the relationship between the hydraulic source 30d and the switching valve 31d are the same.
- the main pipe 40a connected to the switching valve 31a, the main pipe 40b connected to the switching valve 31b, the main pipe 40c connected to the switching valve 31c, and the main pipe 40d connected to the switching valve 31d are gathered in the main pipe 40.
- the main pipes 41 and 42 are branched.
- the main pipe 41 branches into main pipes 41a and 41b
- the main pipe 42 branches into main pipes 42c and 42d.
- the main pipes 41a, 41b, 42c, and 42d are provided with on-off valves 32a, 32b, 32c, and 32d, respectively.
- the main pipe 41a is connected to the mold clamping side chamber 181a of the mold clamping cylinder 18a
- the main pipe 41b is connected to the mold clamping side chamber 181b of the mold clamping cylinder 18b
- the main pipe 42c is connected to the mold clamping side chamber 181c of the mold clamping cylinder 18c.
- the main pipe 42d is connected to the mold clamping side chamber 181d of the mold clamping cylinder 18d.
- the sub pipe 45a connected to the switching valve 31a joins the main pipe 41a.
- the sub pipe 45b joins the main pipe 41b
- the sub pipe 45c joins the main pipe 42c
- the sub pipe 45d joins the main pipe 42d.
- a pressure control valve and other valves may be provided as appropriate on any of the pipes.
- FIG. 3 shows a control system for hydraulic piping.
- FIG. 3 shows only the hydraulic power source 30a and the switching valve 31a.
- the mold clamping device 10 includes a control device 50 that controls the operation of the hydraulic power source 30 a and the switching valve 31 a.
- the control device 50 includes a main control unit 51, a condition setting unit 52, and a timer 53.
- a mold clamping force of the mold clamping cylinder 18 (18a, 18b, 18c, 18d) obtained based on a flow analysis described later is set.
- the main control unit 51 controls the operation of the hydraulic pressure source 30a and the switching valve 31a based on the mold clamping force set in the condition setting unit 52, and supplies oil to the mold clamping cylinders 18 (18a, 18b, 18c, 18d). Supply.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a method of determining the mold clamping force by flow analysis, and schematically shows a cross section of the fixed die plate 12 and the fixed mold 14.
- FIG. 4 is based on the premise that the molded product M1 is molded.
- mold clamping cylinders 18a, 18b, 18c, 18d are formed at the four corners of the fixed die plate 12, and the mold clamping force of each cylinder 18a, 18b, 18c, 18d is expressed as F1, F2, F3, and F4. To do.
- the coordinates of the center positions of the tie bars 17a, 17b, 17c, 17d corresponding to the cylinders 18a, 18b, 18c, 18d are (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3), (X4, Y4). And The XY coordinates are as shown by arrows in FIG.
- the coordinates of the center of gravity of the force (die opening force) for opening the fixed die 14 and the movable die 15 by the pressure of the resin constituting the molded product M1 are (Xg, Yg), and the die at an arbitrary point
- the opening pressure (resin pressure) is Pi
- the area to which the mold opening pressure is applied is A
- the barycentric coordinates of the mold clamping force are (Xg ′, Yg ′).
- F1 to F4 are obtained by dividing into four cases and reflected in the control device 50 of the mold clamping device 10 as follows.
- the left side of the upper equation pressure center of gravity obtained from the sum of pressures
- the total pressure right side
- ⁇ and F1 are obtained from the flow analysis.
- ⁇ and F1 are obtained. That is, ⁇ and F1 at each time are obtained in the time history of flow analysis.
- the mold clamping force at each time is shown as follows. This is illustrated in FIGS. 5 and 6.
- the mold clamping force When the mold clamping force is obtained by the flow analysis as described above, it is input and set in the condition setting unit 52 of the control device 50.
- the main control unit 51 controls the operations of the hydraulic pressure sources 30a to 30d and the switching valves 31a to 31d so that the mold clamping forces F1 to F4 set in the condition setting unit 52 are obtained, so that the mold clamping cylinders 18 (18a, 18b, 18c, 18d).
- the mold clamping force can be switched from F1 T1 to F1 T2 when the main control unit 51 grasps the time up of T1 by the timer 53.
- pressure sensors N1 to N3 are provided on the cavity surface of the fixed mold 14, and the pressure in the mold by the molded product M2 injected into the cavity is measured by the pressure sensors N1 to N3.
- the positions (coordinates) of the pressure sensors N1 to N3 and the pressure in the mold are as follows. Further, the mold opening force center of gravity coordinates are (Xg, Yg).
- Pressure sensor N1 Coordinates (x1, y1)
- Pressure sensor N2 coordinates (x2, y2)
- Pressure sensor N3 coordinates (x3, y3), in-mold pressure P3
- the coordinates (Xg, Yg) of the mold opening force center of gravity can be obtained by the following equation (6).
- the pressure in the mold by the molded product M2 is measured at three points in the cavity has been shown, but it goes without saying that the pressure can be measured at an arbitrary number of points (i points).
- the mold opening force barycentric coordinates (Xg, Yg) can be obtained by the following equation (7).
- the method for obtaining the die opening force barycentric coordinates (Xg, Yg) using the pressure sensor (Ni) is as described above.
- the die opening force barycentric coordinates (Xg, Yg) are the same as in the first embodiment. This is obtained every arbitrary time point from the start of injection to the completion of injection. That is, the mold opening force barycentric coordinates (Xg 0 , Yg 0 ), (Xg T1 , Yg T1 ) at each elapsed time point, such as at the start of injection (after 0 sec), T1 sec after the start of injection, T2 sec after the start of injection, and so on. ), (Xg T2 , Yg T2 )...
- the mold clamping force barycentric coordinates (Xg ′ 0 , Yg ′ 0 ), (Xg ′ T1 , Yg ′ T1 ), (Xg ′ T2 , Yg ′ T2 )... 0, Yg 0), (Xg T1, Yg T1), may be determined (Xg T2, Yg T2) so ... and match clamping force F1 ⁇ F4.
- the mold clamping force When the mold clamping force is obtained as described above, it is input and set in the condition setting unit 52 of the control device 50.
- the main control unit 51 controls the operations of the hydraulic pressure sources 30a to 30d and the switching valves 31a to 31d so that the mold clamping forces F1 to F4 set in the condition setting unit 52 are obtained, so that the mold clamping cylinders 18 (18a, 18b, 18c, 18d).
- the mold clamping force can be switched from F1 T1 to F1 T2 when the main control unit 51 grasps the time up of T1 by the timer 53.
- ⁇ Third Embodiment> 8 to 10 show the injection molding state in the mold at the start of injection (after 0 sec), T1 sec after the start of injection, and T2 sec after the start of injection.
- the center of gravity coordinates (Xg, Yg) of the mold opening force at the start of injection (after 0 sec), after T1 sec from the start of injection, and after T2 sec from the start of injection, at any point The bar opening pressure Pi and the barycentric coordinates (Xg ′, Yg ′) of the mold clamping force are obtained.
- the mold clamping force at each time is as follows.
- T0 F1 T0 , F2 T0 , F3 T0 , F4 T0 T1: F1 T1 , F2 T1 , F3 T1 , F4 T1 T2: F1 T2 , F2 T2 , F3 T2 , F4 T2
- the pressure at any position in the cavity indicated by ⁇ in FIGS. 8 to 10 at the start of injection (after 0 sec), T1 sec after the start of injection, and T2 sec after the start of injection is as follows. This is illustrated by the solid line in FIG. T0: N1, T1: N1, T3: N2
- a pressure sensor N4 is provided at an arbitrary position ( ⁇ ) in the cavity, and when the molded product is actually injection molded, the pressure sensor N4 is used to change the pressure in the mold over time. To measure. If the pressure measured by the pressure sensor N4 reaches P1, the mold clamping force corresponds to (Xg1, Yg1) regardless of whether the time from the start of injection is T1 or not. To. Further, if the pressure measured by the pressure sensor N4 reaches P2, the mold opening force center of gravity corresponding to (Xg2, Yg2) regardless of whether the time from the start of injection is T2 or not. To. Since the time to be the mold opening force center of gravity predicted by the flow analysis in advance may be different from the actual measurement, the pressure at an arbitrary point N4 is measured, and the position of the mold opening force center of gravity is estimated from the change in the numerical value. .
- the flow analysis not only the flow analysis but also the actual measurement is combined to try to estimate the pressure.
- it may be controlled only by the flow analysis result, but there is a possibility that the time history of the pressure at a certain point obtained by the flow analysis may actually differ from the time history of the pressure measured at that point. Therefore, the operation is controlled from the measurement result.
- the control is performed based on the center of gravity obtained by the flow analysis. In this way, the analysis and the measurement result are combined and molded.
- the mold clamping forces F1 to F4 are calculated so that the coordinates of the center of gravity of the mold clamping force coincide with the coordinates of the center of gravity of the mold opening force, and are determined as the values of the mold clamping force set for each mold clamping cylinder.
- the actual clamping force value of each clamping cylinder is within the range where the clamping force center of gravity coordinates and the mold opening force center of gravity coordinates do not deviate from the essence of the present invention due to the accuracy of hydraulic control or variations and fluctuations in hydraulic pressure. There is no problem even if the values do not match exactly.
- FIGS. 11 to 13 An example of a procedure for supplying oil to the mold clamping cylinders 18a to 18d shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
- the oil supply is stopped in the order of the cylinders 18a, 18d, 18c, and 18d.
- piping through which oil passes is indicated by a solid line
- piping through which oil does not pass is indicated by a dotted line.
- each of the hydraulic power sources 30a to 30d is configured by a combination of a large pump having a large discharge amount and a small pump having a small discharge amount.
- a backflow prevention valve such as a ball check valve is provided between each of the hydraulic sources 30a to 30d and the switching valves 31a to 31d, and the auxiliary pipes 45a to 45d. Omitted.
- the hydraulic pressure source 30a is stopped, and the supply of oil to the mold clamping cylinder 18a passing through the auxiliary pipe 45a is stopped.
- the reason why the supply of oil to the mold clamping cylinder 18a is stopped in two stages in this way is that it is not easy to accurately stop the supply of oil at a large flow rate.
- oil is supplied through both the main piping and the sub piping at the beginning of boosting. Instead, only the main piping is used at the beginning of boosting, and the clamping hydraulic pressure value of each clamping cylinder is used.
- the oil supply pipe may be switched from the main pipe to the sub pipe by the switching valve 31 to supply the oil.
- the mold clamping hydraulic pressure value of the mold clamping cylinder reaches a predetermined value, the state in which the oil discharged from the small pump of the hydraulic power source is supplied only through the auxiliary pipe is maintained for a predetermined time. Thereafter, the hydraulic source is stopped.
- the supply of oil may be continued without stopping the hydraulic source.
- the auxiliary piping 45a etc. is added so that the oil is independently supplied to the mold clamping cylinders 18a to 18d. It is possible to supply and control the supply amount. This eliminates the need for significant design changes in piping layout design, etc., and large diameter main piping that supplies a large amount of oil at the beginning of boosting can be combined as a common piping, and additional piping can be combined with a small amount of oil. Since it is only a small-diameter pipe for supplying the gas, it can be kept small in terms of space and cost.
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Abstract
Description
通常、複数のタイバーは、金型の分割面に作用する型締力の分布が均一になるように、固定ダイプレートおよび移動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(タイバーロード)を分担させる。
成形サイクル中に成形材料が分割面から吹き出す問題に対して、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ことが考えられるが、この方法は金型に過剰な負荷を与え、金型の寿命を短縮させる可能性がある。
しかるに、射出成形に用いられる溶融樹脂には粘性の影響で流動圧損が発生し、キャビティ内の樹脂圧は均一にならずに大きな分布が発生する。このため、射出ゲートがキャビティの中心にない場合、または射出ゲートがキャビティの中心にあってもキャビティ厚さが複雑に変化し、流動圧損が大きな薄肉部がある場合などは、キャビティ内圧力(型内圧力)の分布も大きく偏ってしまう。この場合、金型の位置や強度の金型情報を考慮して複数のタイバーによる型締力を決定しても、それ以上のキャビティ内樹脂圧による型開力の偏りが発生してしまうため、樹脂の吹き出しによるバリが発生しやすい。更に言えば、特許文献1に開示された型締装置によれば、同一構成で大量の油を供給可能な油圧回路を各シリンダ毎に備えなければならず、スペース的にもコスト的にも不具合がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、キャビティ内樹脂圧による型開力の偏りが発生しても、金型の分割面からの成形材料の吹き出しを抑制し、かつ、金型の寿命を延ばすことができる型締装置を提供することを目的とする。
すなわち本発明の型締装置は、固定金型を保持する固定ダイプレートと、移動金型を保持する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固定ダイプレートに対して進退移動させるダイプレート移動手段と、固定ダイプレートと移動ダイプレートとを結合加圧する型締手段とを備え、型締手段は、固定ダイプレート又は移動ダイプレートのいずれか一方に設けられる複数の型締シリンダと、型締シリンダのラムに一端が接続され、他端に等ピッチの複数のリング溝又はねじ溝を有する複数のタイバーと、固定ダイプレート又は移動ダイプレートの他方に配設され複数のリング溝又はねじ溝に噛合可能なハーフナットと、複数の型締シリンダにそれぞれ連通する油圧配管と、油圧配管に油を供給する油圧ポンプを備える油圧源と、油圧源からの油圧配管への油の供給を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、型内圧力が型盤中心に対し非対称な成形に対して、推定された型内圧力による型開力に対応して決定された、複数の各タイバーによる型締力に基づいて、油の供給を制御することを特徴とする。
本発明の型締装置において、流動解析により、型開力の重心を射出工程の進捗に対して予め求めておき、射出工程の進捗により変化する型開力の重心と、複数の各タイバーによる型締力の重心とが一致するように、各タイバーによる型締力を決定することが好ましい。実際の射出成形において、変化する型開力、型開力の重心に対応するためである。この場合、射出工程の進捗に応じた複数の各タイバーによる型締力の切り換えが、射出工程に応じたタイマのタイムアップにより行うことができる。
11…ベースフレーム、12…固定ダイプレート、13…移動ダイプレート、14…固定金型、
15…移動金型、16…ラム、17、17a,17b,17c,17d…タイバー、
18,18a,18b,18c,18d…型締シリンダ、29…ハーフナット
30a,30b,30c,30d…油圧源、31a,31b,31c,31d…切替弁
32a,32b,32c,32d…開閉弁、
40,40a,40b,40c,40d,41,41a,41b,42,42c,42d…主配管
45a,45b,45c,45d…副配管
50…制御装置
51…主制御部、52…条件設定部、53…タイマ
M1、M2…成形品、N1、N2、N3、N4…圧力センサ
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は本実施の形態における型締装置10の構成を示す部分断面図である。なお、本実施形態では、型締装置10を射出成形機に適用した例について説明する。
図1において、ベースフレーム11の一端側上面には、固定金型14を保持する固定ダイプレート12が固設されている。
ベースフレーム11の他端側上面には、固定ダイプレート12に対向して、移動金型15を保持する移動ダイプレート13が進退移動可能に配設される。ベースフレーム11上には、ガイドレール26が敷設されており、このガイドレール26にガイドされたリニアベアリング27が、台28を介して移動ダイプレート13を支持している。
固定ダイプレート12にはストロークが小さくかつ断面積の大きな4基の油圧による型締シリンダ18が、その四隅に設けられている。なお、型締シリンダ18は、移動ダイプレート14に設けることもできる。型締シリンダ18の中を摺動するラム16はその一側面にそれぞれタイバー17の一端が接続され、このタイバー17は対向する移動ダイプレート13が型閉のため近づいてきたとき、移動ダイプレート13に開けられた4個の挿通孔を貫通する。
型締シリンダ18には、後述する油圧配管が接続されており、この油圧配管は、型締シリンダ18の型締側室181、型開側室182へ油を供給する。
各タイバー17の他端は、それぞれ等ピッチの複数のリング溝(又はねじ溝)が形成されている。移動ダイプレート13の背面には、各タイバー17のリング溝部と噛合するハーフナット29が設けられている。
油圧配管は、型締シリンダ18(18a、18b、18c、18d)の各々に対応して、4つの油圧源30a、30b、30c、30dが設けられている。また、油圧源30a、30b、30c、30dに対応して、切替弁31a、31b、31c、31dが設けられている。
切替弁31aには、主配管40aと副配管45aとが接続されている。切替弁31aは、主配管40a又は副配管45aと、油圧源30aとを選択的に接続する。また、切替弁31aは、主配管40a及び副配管45aと、油圧源30aとの接続を断つ。油圧源30bと切替弁31bの関係、油圧源30cと切替弁31cの関係、油圧源30dと切替弁31dの関係も同様である。
昇圧初期のように、型締シリンダ18(18a、18b、18c、18d)に大流量の油が必要なときには、主配管(41a…)および副配管(45a…)を通じて油を供給する。また、型締シリンダ18(18a、18b、18c、18d)に、小流量の油が要求される際には、副配管(45a…)を通じて油を供給する。主配管(41a…)は副配管(45a…)よりも流量が大きく、堅強に作られている。
図3に示すように、型締装置10は、油圧源30a及び切替弁31aの動作を制御する制御装置50を備えている。制御装置50は、主制御部51、条件設定部52及びタイマ53を備えている。条件設定部52には、後述する流動解析に基づいて得られた、型締シリンダ18(18a、18b、18c、18d)の型締力が設定される。主制御部51は、条件設定部52に設定された型締力に基づいて、油圧源30a、切替弁31aの動作を制御して、型締シリンダ18(18a、18b、18c、18d)へ油を供給する。
図4において、固定ダイプレート12の四隅に型締シリンダ18a、18b、18c、18dが形成されており、各シリンダ18a、18b、18c、18dによる型締力を、F1、F2、F3及びF4とする。各シリンダ18a、18b、18c、18dに対応するタイバー17a、17b、17c、17dの中心位置の座標を、(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)、(X4、Y4)とする。なお、X-Y座標は、図4に矢印で示す通りである。
また、成形品M1を構成する樹脂の圧力により、固定金型14と移動金型15を開こうとする力(型開力)の重心の座標を(Xg、Yg)、任意の点での型開圧力(樹脂圧力)をPi、型開圧力が付与される面積(成形品M1の投影面積)をA、型締力の重心座標を(Xg’、Yg’)とする。
そこで、キャビティに射出される樹脂について、予め流動解析を行なって、型開力重心座標(Xg,Yg)を求め、以下の4つのケースについて、型締力F1~F4を決定する。そして、実際の射出成形時には、この型締力F1~F4を、タイバー17を介して付与する。
F1=F2=F3=F4である、均等型締めとする。なお、固定金型14の中心を、X-Y座標の(0,0)とする。
F1=F2、F3=F4である、左右不均等型締めとする。
その際、F3=α*F1とし、以下の式(3)(連立方程式)からF1とαを導出する。なお、式(3)の左辺は、ΣFi=F1+F2+F3+F4となる。ここでは、F1=F2、F3=F4であるから、ΣFi=F1+F1+αF1+αF1=2(1+α)F1となる。
F1=F4、F2=F3である、上下不均等型締めとする。
その際、F2=β*F1とし、以下の式(4)(連立方程式)からF1とβを導出する。ここでは、F1=F4、F2=F3であるから、ΣFi=F1+βF1+βF1+F1=2(1+β)F1となる。
4隅(タイバー17a~17d)全て異なる不均等型締めとする。
その際、F2=β*F1、F3=α*β*F1、F4=α*F1とし、以下の式(5)(連立方程式)からF1とαとβを導出する。なお、本ケースは、上記(2)と(3)を重ね合わせたものである。
T0:F1T0、F2T0、F3T0、F4T0
T1:F1T1、F2T1、F3T1、F4T1
T2:F1T2、F2T2、F3T2、F4T2
次に、型開力の推定を、型内圧力の測定値に基づいて行なう形態について、図7を参照しつつ説明する。
なお、第2実施形態で用いる型締装置10の基本的な構成は、第1実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、図7において、図4と同一の構成部分には同一の符号を付している。
圧力センサN1~N3の位置(座標)、型内圧力を以下の通りとする。また、型開力重心座標を(Xg、Yg)とする。
圧力センサN1:座標(x1、y1)、型内圧力P1
圧力センサN2:座標(x2、y2)、型内圧力P2
圧力センサN3:座標(x3、y3)、型内圧力P3
射出開始時(0sec後)、射出開始からT1sec後、射出開始からT2sec後の、型内の射出成形状態が、図8~図10に示すものとする。
第1実施形態と同様にして、流動解析により、射出開始時(0sec後)、射出開始からT1sec後、射出開始からT2sec後の、型開力の重心座標(Xg、Yg)、任意の点での型開圧力Pi、型締力の重心座標(Xg’、Yg’)を求める。各経過時における型締力は、第1実施形態で示したように、以下となる。
T0:F1T0、F2T0、F3T0、F4T0
T1:F1T1、F2T1、F3T1、F4T1
T2:F1T2、F2T2、F3T2、F4T2
また、射出開始時(0sec後)、射出開始からT1sec後、射出開始からT2sec後の、図8~図10に●で示すキャビティ内の任意の位置における、圧力は以下の通りである。これを図示すると、図11の実線で示す通りである。
T0:N1、T1:N1、T3:N2
実際に計測する場合は、計測点は少ないことが予想され、最低だと1点となることもあるので、計測の圧力分布から圧力重心を求める精度が落ちる。従って、計測のみで圧力重心の推定が困難な場合があり得る。また、精度を上げるため、何十点もセンサを取り付けることは、金型に多くの細工が必要となり、事実上困難なことがある。
そこで、流動解析だけでなく、実際の計測を組み合わせて、圧力を推定しようというものである。例えば、流動解析の結果のみで制御してもよいが、流動解析で求めたある任意の点での圧力の時間履歴が、実際のその点で計測された圧力の時間履歴に差異が生じる可能性があるため、計測結果から動作を制御する。ところが、前述したとおり、計測点が少ない場合には、圧力重心が計測から求めることが困難なため、流動解析で求めた重心をもとに制御する。このように、解析と実測の結果を組み合わせて成形するのである。
図2に示した各型締シリンダ18a~18dに油を供給する手順の一例を、図11~図13を参照しながら説明する。なお、この手順の例は、シリンダ18a、18d、18c、18dの順に、油の供給を停止するものである。また、図11~図13において、油が通っている配管を実線で、油が通っていない配管を点線で示している。さらに、各油圧源30a~30dは、吐出量の大きな大ポンプと、吐出量の少ない小ポンプとの組合せで構成されているものとする。さらにまた、図12~14において、油圧源30a~30dと切替弁31a~31dの各々の間、副配管45a~45dには、ボールチェックバルブなどの逆流防止弁が設けられているが、記載を省略している。
昇圧当初は、図11(a)に示すように、全ての油圧源30a~30dから吐出された油は、全ての主配管40a…、副配管45a…を通って、各型締シリンダ18a~18dに供給される。昇圧当初は、大流量の油を各型締シリンダ18a~18dに迅速に供給するためである。このとき、各油圧源30a~30dは、各々大ポンプが運転されている。
(型締シリンダ18aへの供給停止)
タイバー17aによる型締力が所定値、つまり型締シリンダ18aの型締油圧値が所定値に達すると、型締シリンダ18aへの主配管40aを通しての油の供給を停止する。その場合には、図11(b)に示すように、油圧源30aについて、切替弁31aにより、主配管40aを通る油の供給を停止する。同時に、油圧源30aは、大ポンプの運転から小ポンプの運転に切り替える。また、開閉弁32aを閉じる。したがって、型締シリンダ18aには、油圧源30aの小ポンプから吐出される油が、副配管45aのみを通って供給される。型締シリンダ18b~18dには、従前通り、主配管40b…、副配管45b…を通って、油が供給される。
この状態を所定時間維持した後に、図12(a)に示すように、油圧源30aを停止して、副配管45aを通る型締シリンダ18aへの油の供給を停止する。このように、型締シリンダ18aへの油の供給停止を2段階にするのは、大流量の油の供給停止を精度よく行なうことが容易でないためである。
型締シリンダ18dの型締油圧値が所定値に達すると、油圧源30dについて、切替弁31dにより、主配管40dを通る油の供給を停止する。同時に、油圧源30dは、大ポンプの運転から小ポンプの運転に切り替える。また、開閉弁32dを閉じる。したがって、型締シリンダ18dには、油圧源30dの小ポンプから吐出される油が、副配管45dのみを通って供給される。型締シリンダ18b~18cには、従前通り、主配管40b…、副配管45b…を通って、油が供給される。この状態を所定時間維持した後に、図12(b)に示すように、油圧源30dを停止して、副配管45dを通る型締シリンダ18dへの油の供給を停止する。
型締シリンダ18cの型締油圧値が所定値に達すると、油圧源30cについて、切替弁31cにより、主配管40cを通る油の供給を停止する。同時に、油圧源30cは、大ポンプの運転から小ポンプの運転に切り替える。また、開閉弁32cを閉じる。したがって、型締シリンダ18cには、油圧源30cの小ポンプから吐出される油が、副配管45cのみを通って供給される。型締シリンダ18bには、従前通り、主配管40b…、副配管45b…を通って、油が供給される。この状態を所定時間維持した後に、図13(a)に示すように、油圧源30cを停止して、副配管45cを通る型締シリンダ18cへの油の供給を停止する。
型締シリンダ18bの型締油圧値が所定値に達すると、油圧源30bについて、切替弁31bにより、主配管40bを通る油の供給を停止する。同時に、油圧源30bは、大ポンプの運転から小ポンプの運転に切り替える。また、開閉弁32bを閉じる。したがって、型締シリンダ18bには、油圧源30bの小ポンプから吐出される油が、副配管45bのみを通って供給される。この状態を所定時間維持した後に、図13(b)に示すように、油圧源30bを停止して、副配管45bを通る型締シリンダ18cへの油の供給を停止する。これで、全ての型締シリンダ18a~18dへの油の供給が停止され、タイバー17a~17dによる型締力で固定金型14および移動金型15が型締される。
第4実施形態では、型締シリンダの型締油圧値が所定値に達した後、油圧源の小ポンプから吐出される油が、副配管のみを通って供給される状態を所定の時間維持した後、油圧源を停止しているが、型締シリンダの油圧を所定の型締油圧値に積極的に維持する為に、油圧源を停止せず油の供給を継続しても良い。
以上では、型締シリンダ18a、18d、18c、18bの順に、油の供給を停止する例について説明したが、この順に限るものでない。第1~第3実施形態に従って、各型締シリンダ18a~18dに油を供給できることはいうまでもない。また、油圧配管は、昇圧当初に全ての複数の油圧源から油の供給を行うことができ、その後、各油圧源からの油の供給を独立して制御できるものであれば、図2(図12~図14)に示すものに限らない。
Claims (8)
- 固定金型を保持する固定ダイプレートと、
移動金型を保持する移動ダイプレートと、
前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して進退移動させるダイプレート移動手段と、
前記固定ダイプレートと前記移動ダイプレートとを結合加圧する型締手段とを備え、
前記型締手段は、
前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートのいずれか一方に設けられる複数の型締シリンダと、
前記型締シリンダのラムに一端が接続され、他端に等ピッチの複数のリング溝又はねじ溝を有する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートの他方に配設され前記複数のリング溝又はねじ溝に噛合可能なハーフナットと、
複数の前記型締シリンダにそれぞれ連通する油圧配管と、
前記油圧配管に油を供給する油圧ポンプを備える油圧源と、
前記油圧源からの油圧配管への前記油の供給を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
型内圧力が型盤中心に対し対称でない成形に対して、推定された型内圧力による型開力に対応して決定された、複数の前記各タイバーによる型締力に基づいて、前記油の供給を制御することを特徴とする型締装置。 - 前記各タイバーによる型締力は、
予め流動解析を行って、型内圧力を推定すると共に、前記型内圧力による前記型開力の重心を求め、
前記型開力の重心と、複数の前記各タイバーによる前記型締力の重心とが一致するように決定されることを特徴とする請求項1の型締装置。 - 前記流動解析により、
前記型開力の重心を射出工程の進捗に対して予め求めておき、
前記射出工程の進捗により変化する前記型開力の重心と、複数の前記各タイバーによる前記型締力の重心とが一致するように、複数の前記各タイバーによる前記型締力が決定し、前記射出工程の進捗に応じて前記型締力を切り替え制御することを特徴とする請求項2の型締装置。 - 前記射出工程の進捗に応じた複数の前記各タイバーによる型締力の切り換えが、前記射出工程に応じたタイマのタイムアップにより行われることを特徴とする請求項3の型締装置。
- 前記型内圧力による型開力の推定を、所定の位置の前記型内圧力の測定値に基づいて行うことを特徴とする請求項1の型締装置。
- 流動解析により、所定の位置での型内圧力と、前記型内圧力による型開力の重心を、射出工程の進捗に対して求めておき、射出工程の進捗により変化する前記所定の位置での型内圧力値と、前記型開力、および当該型開力の重心に対し、前記型内圧力の測定値が予め求めた前記所定の位置での型内圧力値に到達した時点で、前記流動解析により予め求めた前記型内圧力による型開力および型開力の重心に対して複数の前記各タイバーにより前記ダイプレートに負荷する型締力の重心が一致するように、前記各タイバーに負荷する型締油圧値をそれぞれ決定し、前記決定した各型締油圧値になるように各タイバーへの供給油圧を分配する制御装置を備えたことを特徴とする請求項5の型締装置。
- 複数の前記型締シリンダに対応する複数の前記油圧源を備え、
前記制御装置は、
前記各型締シリンダに向けて前記油を供給する際に、
昇圧当初は全ての前記油圧源から吐出された前記油を共通の配管を通して前記各型締シリンダに供給し、
昇圧過程において、各型締シリンダに対応する所定の各型締油圧値に達した時点で、所定の型締油圧値に達した当該型締シリンダに対しては前記共通の配管を通しての前記油圧源からの前記油の供給を停止するとともに、前記共通の配管とは独立した油圧源および油圧配管のみから前記油の供給を行うことを特徴とする請求項1の型締装置。 - 固定金型を保持する固定ダイプレートと、
移動金型を保持する移動ダイプレートと、
前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して進退移動させるダイプレート移動手段と、
前記固定ダイプレートと前記移動ダイプレートとを結合加圧する型締手段とを備え、
前記型締手段は、
前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートのいずれか一方に設けられる複数の型締シリンダと、
前記型締シリンダのラムに一端が接続され、他端に等ピッチの複数のリング溝又はねじ溝を有する複数のタイバーと、
前記固定ダイプレート又は移動ダイプレートの他方に配設され前記複数のリング溝又はねじ溝に噛合可能なハーフナットと、
複数の前記型締シリンダにそれぞれ連通する油圧配管と、
前記油圧配管に油を供給する油圧ポンプを備え、複数の前記型締シリンダに対応する油圧源と、
前記油圧源から前記油圧配管への前記油の供給を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記各型締シリンダに向けて前記油を供給する際に、
昇圧当初は全ての前記油圧源から吐出された前記油を共通の配管を通して前記各型締シリンダに供給し、
昇圧過程において、各型締シリンダに対応する所定の各型締油圧値に達した時点で、当該型締シリンダに対しては前記共通の配管を通しての前記油圧源からの前記油の供給を停止するとともに、前記共通の配管とは独立した油圧源および油圧配管のみから前記油の供給を行うことを特徴とする型締装置。
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