JP2010110947A

JP2010110947A - 型締装置

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Publication number: JP2010110947A
Application number: JP2008284142A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Kuga; 和義久我; Takashi Mizuno; 貴司水野; Toshihiko Kariya; 俊彦苅谷; Nobuhiro Uchida; 信広打田; Koji Suzuki; 幸治鈴木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Plastic Techonologies Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; U MHI Platech Co Ltd
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: TWI378023B; CN101980851B; JP5460999B2; CN101980851A; EP2361747A4; TW201018565A; EP2361747A1; US8641400B2; WO2010052803A1; EP2361747B1; US20110052742A1

Abstract

【課題】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。
【解決手段】型内圧力が型盤中心に対し対称でない成形に対して、型内圧力による型開力を推定し、推定された型開力に対応するように、各タイバーに負荷する型締油圧値をそれぞれ決定し、この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る型締装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、射出成形機、ダイカストマシン等の成形機に用いられる型締装置に関する。

射出成形機、ダイカストマシン等の成形機に用いられる型締装置は、一対の金型の一方（固定金型）を保持する固定ダイプレートと、他方（移動金型）を保持する移動ダイプレートとを備えており、型締めの際には、固定ダイプレートと移動ダイプレートとの間に力を作用させて一対の金型の型締めを行う。この型締めに必要な型締力は、たとえば、固定ダイプレートと移動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与えられる。
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。

成形品の重心が型締装置の中心に対して偏心している場合には、固定金型と移動金型とで形成されるキャビティ内に作用する成形材料の圧力によって発生する金型を開こうとする力（固定金型と可動金型を離そうとする力）が、型締装置の中心に対して偏った位置に働くことになる。したがって、成形品の重心が型締装置の中心に対して偏心している場合に均等な型締力を与えると、成形品の重心が偏っている側の固定金型と移動金型との分割面に作用する力が不均一となり、前記分割面に隙間が生じて、バリが発生しやすくなる。
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。

金型の分割面からの成形材料の吹き出しを抑制することができ、かつ、金型の寿命を延ばすことができる型締装置が特許文献１に開示されている。この型締装置は、金型に関する情報に基づいて、複数のタイバーが各々負荷する型締力を決定し、決定した型締力となるように各型締用シリンダのシリンダ室の油の圧力を独立に制御する制御装置を備えている。

特開２００５−３２４２４９号公報

特許文献１に開示された型締装置によれば、複数のタイバーがそれぞれ分担する型締力が、金型の形状情報、取付け位置情報等の金型に関する情報に基づいて独立して調整され、金型の分割面に作用する圧力の分布が均一化され、バリの発生を抑制する。
しかるに、射出成形に用いられる溶融樹脂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。

かかる目的のもと、本発明は、成形時の型内圧力の分布に対応するように型締力を決定し、樹脂圧が作用していない状態においては金型の分割面に作用する力が不均一になるだろう状態で型締めをする。つまり型内圧力が高い領域の周辺の金型の分割面に作用する力が大きく、型内圧力が低い領域の周辺の金型の分割面に作用する力が小さくなるように、タイバーによる型締力を制御する。
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、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、型内圧力による型開力の重心を求め、この型開力の重心と、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して決定されることが好ましい。そうすることにより、キャビティ内樹脂圧による型開力の偏りがあっても、金型の分割面からの成形材料の吹き出しを抑制できる。
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。

本発明の型締装置において、型内圧力による型開力の推定を、所定の位置の型内圧力の測定値に基づいて行うこともできる。この型内圧力は、生産による射出成形の前に、試しに行う射出成形において測定してもよい。

この場合、流動解析により、所定の位置での型内圧力値と、型内圧力による型開力および型開力の重心を、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所定の位置での型内圧力値と、型開力、および当該型開力の重心に対し、型内圧力の測定値が予め求めた所定の位置での型内圧力値に到達した時点で、流動解析により予め求めた型内圧力による型開力および型開力の重心対して複数の各タイバーにより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、各タイバーに負荷する型締油圧値をそれぞれ決定し、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ことができる。

本発明の型締装置において、複数の型締シリンダに対応する複数の油圧源を備え、制御装置は、各型締シリンダに向けて油を供給する際に、昇圧当初は全ての油圧源から吐出された油を共通の配管を通して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共通の配管を通しての油圧源からの油の供給を停止するとともに、共通の配管とは独立した油圧源および油圧配管から油の供給を開始することが好ましい。

本発明によれば、型開力の分布に対応してタイバーによる型締力を決定することができるため、流動圧損が大きな薄肉部などが混在するなどの複雑な形状のキャビティによって型内圧力が大きく偏った場合でもバリの発生を抑制できる。また、成形工程の進捗に応じて型締力を切り換えると、必要十分な低型締力だけを金型に負荷すればよいので、金型の負荷を最低限に抑えることができ、金型寿命の延命化が可能となる。なお、本発明は、同一の形状もしくは異なった形状のキャビティを複数備える金型を用いた成形において、各キャビティの位置が各ダイプレートの中心に対し対象でない金型に対し各キャビティに順次充填する成形に対しても適用するのが有効である。

＜第１実施形態＞
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。シリンダ型締シリンダ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。

移動ダイプレート１３の移動方向に平行に設置され、固定ダイプレート１２に保持された軸受箱２０とベースフレーム１１に保持された軸受箱２１とによって回転可能に、軸方向を拘束して支えられ、サーボモータ２２により動力伝達ギア２３、２４を介して駆動されるボールねじ軸２５により移動ダイプレート１３の移動手段が構成される。ボールねじ軸２５は、図示しない制御装置によりサーボモータ２２を介して、回転数、回転速度が制御される。
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。

以上の型締装置１０は、固定金型１４と移動金型１５とが開いた状態から、図１に示すように、固定金型１４と移動金型１５が閉じた状態となるまで、サーボモータ２２で駆動されるボールねじ軸２５の回転によって移動ダイプレート１３が移動する。移動ダイプレート１３はこの過程でゆっくり加速し、一定速度で移動した後、減速して固定金型１４が移動金型１５に接触する寸前に停止するようになっている。

この移動ダイプレート１３の停止位置でハーフナット２９が作動してハーフナット２９の内側リング溝がタイバー１７の先端部のリング溝と係合してタイバー１７とハーフナット２９とが結合する。その後、型締シリンダ１８の型締側室１８１を昇圧して圧縮型締めを行う。このようにして型締めを行った後に、射出シリンダ３０から固定金型１４と移動金型１５とで形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を成形する。

図２は、型締装置１０に繋がる油圧配管を示している。
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。

切替弁３１ａに接続される主配管４０ａ、切替弁３１ｂに接続される主配管４０ｂ、切替弁３１ｃに接続される主配管４０ｃ、切替弁３１ｄに接続される主配管４０ｄは、主配管４０に集合した後に、主配管４１、４２に分岐する。さらに、主配管４１は主配管４１ａ、４１ｂに分岐し、主配管４２は主配管４２ｃ、４２ｄに分岐する。主配管４１ａ、４１ｂ、４２ｃ、４２ｄには、各々、開閉弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられている。主配管４１ａは、型締シリンダ１８ａの型締側室１８１ａに接続され、主配管４１ｂは、型締シリンダ１８ｂの型締側室１８１ｂに接続され、主配管４２ｃは、型締シリンダ１８ｃの型締側室１８１ｃに接続され、主配管４２ｄは、型締シリンダ１８ｄの型締側室１８１ｄに接続される。切替弁３１ａに接続される副配管４５ａは主配管４１ａに合流する。同様に、副配管４５ｂは主配管４１ｂに、副配管４５ｃは主配管４２ｃに、副配管４５ｄは主配管４２ｄに、各々合流する。なお、いずれかの配管上に、圧力制御弁、その他の弁を適宜設けてもよい。
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は、油圧配管の制御系を示している。なお、図３は、油圧源３０ａ、切替弁３１ａについてのみ示している。
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は、流動解析により型締力を決定する方法を説明する図であり、固定ダイプレート１２、固定金型１４の断面を模式的に示している。図４は、成形品Ｍ１を成形することを前提としている。
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。

そうすると、型開力重心座標（Ｘｇ，Ｙｇ）は式（１）で、また、型締力重心座標（Ｘｇ’，Ｙｇ’）は式（２）で与えられる。

さて、型締力重心と型開力重心とが一致する（Ｘｇ＝Ｘｇ’かつＹｇ＝Ｙｇ’）ように型締力Ｆ１〜Ｆ４を決定すれば、キャビティ内樹脂圧による型開力の偏りがあっても、金型の分割面からの成形材料の吹き出しを抑制できる。
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。

（１）Ｘｇ＝０かつＹｇ＝０の場合
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。

（２）Ｘｇ≠０かつＹｇ＝０の場合
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。

（３）Ｘｇ＝０かつＹｇ≠０の場合
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）Ｘｇ≠０かつＹｇ≠０の場合
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。

以上のように４つのケースに分けてＦ１〜Ｆ４を求め、型締装置１０の制御装置５０に以下のように反映させる。例えば、Ｘｇ≠０かつＹｇ＝０の場合、流動解析から、式（３）の上側の式の左辺（圧力の総和から求まる圧力重心位置）と下側の式の圧力総和（右辺）を求める。すると、式（３）は、未知数がαとＦ１の２つ、連立方程式が２つあるため、αとＦ１が求められる。そのことを、流動解析の時間履歴において、各時間でのαとＦ１を求める。その結果、例えば、この金型は（２）の制御で行い、射出開始からＴ＝０〜５ｓｅｃは、α＝６０％、Ｆ１＝４００ｔｏｎｆとし、Ｔ＝５〜１０ｓｅｃは、α＝７０％、Ｆ１＝７００ｔｏｎｆとする、という具合に制御する。

以上の流動解析は、射出開始時から射出完了時までの任意の経過時点毎に求める。つまり、射出開始時（Ｔ０ｓｅｃ後）、射出開始からＴ１ｓｅｃ後、射出開始からＴ２ｓｅｃ後…というように、経過時点毎に、型開力重心座標（Ｘｇ_Ｔ０、Ｙｇ_Ｔ０）、（Ｘｇ_Ｔ１、Ｙｇ_Ｔ１）、（Ｘｇ_Ｔ２、Ｙｇ_Ｔ２）…を求める。そして、各経過時における型締力重心座標（Ｘｇ’_Ｔ０、Ｙｇ’_Ｔ０）、（Ｘｇ’_Ｔ１、Ｙｇ’_Ｔ１）、（Ｘｇ’_Ｔ２、Ｙｇ’_Ｔ２）…と、型開力重心座標（Ｘｇ_Ｔ０、Ｙｇ_Ｔ０）、（Ｘｇ_Ｔ１、Ｙｇ_Ｔ１）、（Ｘｇ_Ｔ２、Ｙｇ_Ｔ２）…とが一致するように各タイバー１７ａ〜１７ｄによる型締力を決定すればよい。各経過時における型締力は、以下のように示される。これを、図示すると、図５、図６の通りである。
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

以上のようにして、流動解析により型締力を求めたならば、制御装置５０の条件設定部５２に入力、設定する。主制御部５１は、条件設定部５２に設定された型締力Ｆ１〜Ｆ４になるように、油圧源３０ａ〜３０ｄ、切替弁３１ａ〜３１ｄ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。例えば、Ｆ１_Ｔ１からＦ１_Ｔ２への型締力の切替えは、タイマ５３によるＴ１のタイムアップを主制御部５１が把握することにより行うことができる。

＜第２実施形態＞
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。

第２実施形態においては、固定金型１４のキャビティ面に圧力センサＮ１〜Ｎ３を設けておき、この圧力センサＮ１〜Ｎ３により、キャビティに射出された成形品Ｍ２による型内圧力を測定する。
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

図７に示すように、圧力センサＮ１〜Ｎ３、つまり３点で計測する場合、型開力重心の座標（Ｘｇ、Ｙｇ）は、以下の式（６）により求めることができる。

型開力重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）が求められたら、第１実施形態と同様に、式（２）で与えられる型締力重心座標（Ｘｇ’，Ｙｇ’）と型開力重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）とが一致する（Ｘｇ＝Ｘｇ’かつＹｇ＝Ｙｇ’）ようにＦ１〜Ｆ４を決定すればよい。

以上では、キャビティ内の３点で成形品Ｍ２による型内圧力を測定する例を示したが、任意の点数（ｉ点）で圧力を測定することができることは言うまでもない。この場合、型開力重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）は、以下の式（７）により求めることができる。

圧力センサ（Ｎｉ）を用いて型開力重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）を求める方法は、以上の通りであるが、この型開力重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）は、第１実施形態と同様に、射出開始時から射出完了時までの任意の経過時点毎に求める。つまり、射出開始時（０ｓｅｃ後）、射出開始からＴ１ｓｅｃ後、射出開始からＴ２ｓｅｃ後…というように、経過時点毎に、型開力重心座標（Ｘｇ_０、Ｙｇ_０）、（Ｘｇ_Ｔ１、Ｙｇ_Ｔ１）、（Ｘｇ_Ｔ２、Ｙｇ_Ｔ２）…を求める。そして、各経過時における型締力重心座標（Ｘｇ’_０、Ｙｇ’_０）、（Ｘｇ’_Ｔ１、Ｙｇ’_Ｔ１）、（Ｘｇ’_Ｔ２、Ｙｇ’_Ｔ２）…と、型開力重心座標（Ｘｇ_０、Ｙｇ_０）、（Ｘｇ_Ｔ１、Ｙｇ_Ｔ１）、（Ｘｇ_Ｔ２、Ｙｇ_Ｔ２）…とが一致するように型締力Ｆ１〜Ｆ４を決定すればよい。

以上のようにして、型締力を求めたならば、制御装置５０の条件設定部５２に入力、設定する。主制御部５１は、条件設定部５２に設定された型締力Ｆ１〜Ｆ４になるように、油圧源３０ａ〜３０ｄ、切替弁３１ａ〜３１ｄ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。例えば、Ｆ１_Ｔ１からＦ１_Ｔ２への型締力の切替えは、タイマ５３によるＴ１のタイムアップを主制御部５１が把握することにより行うことができる。

＜第３実施形態＞
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：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
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

一方、図８〜図１０に示すように、キャビティ内の任意の位置（●）において、圧力センサＮ４を設け、成形品を実際に射出成形する際に、圧力センサＮ４により型内圧力を経時的に測定する。そして、圧力センサＮ４により測定された圧力がＰ１に達したならば、射出開始からの時間がＴ１であるか否かに拘わらず、型開力重心が（Ｘｇ１、Ｙｇ１)に対応した型締力にする。また、圧力センサＮ４により測定された圧力がＰ２に達したならば、射出開始からの時間がＴ２であるか否かに拘わらず、型開力重心が（Ｘｇ２、Ｙｇ２)に対応した型締力にする。予め流動解析によって予測した型開力重心となる時間が、実測とずれる可能性もあるため、任意の点Ｎ４の圧力を計測し、その数値の変化から、型開力重心位置を推定するのである。

ここで、流動解析の圧力時間履歴と計測のそれがずれる可能性があることを前提としている。このずれは、溶融した樹脂の粘性や摩擦において、流動解析で用いた数値と実際の計測の数値に誤差があり、樹脂が金型内を流動する時間に差があることなどによる。ただし、計測だけとしてしまうと、以下の問題が生じる。
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。

第１〜３の実施形態では、各型締力Ｆ１〜Ｆ４を型締力重心座標と型開力重心座標が一致するように計算し、各型締シリンダ設定型締力の値として決定したが、実際の各型締シリンダの型締力値が、油圧制御の精度もしくは油圧のバラツキ・変動などにより、型締力重心座標と型開力重心座標が、本発明の本質を逸脱しない範囲で、厳密に一致する値とならなくても支障ない。

＜第４実施形態＞
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）
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、油が供給される。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への供給停止）
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への供給停止）
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への供給停止）
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、昇圧当初に主配管と副配管の両方の配管を通して油を供給しているが、これに代えて、昇圧当初は主配管のみを使い、各型締シリンダの型締油圧値が所定値に達した時点で、切替弁３１により油の供給配管を主配管から副配管に切り替えて油を供給しても良い。
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。

第４実施形態では、油圧配管の基本設計が、主配管（４０等）のみで構成されている場合に、副配管４５ａ等を加えることで、各型締シリンダ１８ａ〜１８ｄに油を独立して供給し、また供給量を制御することができる。これにより配管のレイアウト設計などに大幅な設計変更を必要としない上、昇圧当初の大流量の油を供給する大径の主配管は共有配管とし纏めることが出来、追加する配管は小流量の油を供給する小径配管のみであることから、スペース的にもコスト的にも小さく抑えることが出来る。
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。

本実施の形態における型締装置の構成を示す部分断面図である。図１に示す型締装置に繋がる油圧配管を示す図である。図２に示す油圧配管の制御系を示す図である。流動解析により型締力を特定する方法を説明する図である。射出開始からの経過時間とタイバーによる型締力の関係を示すグラフである。射出開始からの経過時間とタイバーによる型締力の関係を示すグラフである。型内圧力の測定値に基づいて型開力を推定する方法を説明する図である。（ａ）は射出開始時における、型内の射出状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は射出開始からＴ１ｓｅｃ経過時における、型内の射出状態を模式的に示す図である。射出開始からＴ２ｓｅｃ経過時における、型内の射出状態を模式的に示す図である。キャビティ内の任意の位置における圧力と射出開始時からの経過時間との関係を示す図である。（ａ）は全ての油圧源から吐出された油を全ての主配管、副配管を通って、型締シリンダに供給する様子を示す図、（ｂ）は型締シリンダ１８ａへの油の供給を停止する際の、主配管、副配管における油の通過状況を示す図である。（ａ）は型締シリンダ１８ｄへの油の供給を停止する際の、主配管、副配管における油の通過状況を示す図、（ｂ）は型締シリンダ１８ｃへの油の供給を停止する際の、主配管、副配管における油の通過状況を示す図である。（ａ）は型締シリンダ１８ｂへの油の供給を停止する際の、主配管、副配管における油の通過状況を示す図、（ｂ）は全ての型締シリンダ１８への油の供給を停止した際の、主配管、副配管における油の通過状況を示す図である。

符号の説明

１０…型締装置
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

Claims

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の型締め装置。
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対して前記複数の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油の供給を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の型締装置。
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油の供給を行うことを特徴とする型締装置。