JP2010162805A - トグル式電動型締装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トグル機構27におけるクロスヘッド32の位置xと、可動盤25の位置yとに基づく、トグル機構27のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率に基づいて型締めモータのトルクリミットを制御することで、型開力の上限値を制御するようにする。
【選択図】図4
Description
このような電動式の型締装置としては、例えば図5に示すようなトグル式電動型締装置1がある。このトグル式電動型締装置1は、基盤2上に固設された固定盤3と、固定盤3と対向して配設し、進退動可能に配設した可動盤4を具備する。
この固定盤3から所定の距離離隔した位置には、基盤2に対して移動可能に配設されたリンクハウジング5とを備えている。また、固定盤3と可動盤4間には、固定金型6a及び可動金型6bとからなる金型6が図6、図7のように、ダイクランプaや取付ねじbを介して取り付けられている。そして、可動盤4とリンクハウジング5との間にトグル機構7を設けて、リンクハウジング5の後端にはトグル機構7を作動させる型締モータ8を図示せぬ取付部品によって配設している。
トグル機構7は、駆動軸であるねじシャフト9にナット部材10を介して取り付けたクロスヘッド11、このクロスヘッド11に揺動可能に取り付けた第1トグルリンク12、リンクハウジング5に揺動可能に取り付けた第2トグルリンク13、及び、可動盤4に揺動可能に取り付けた第3トグルリンク14を具備している。
以上のような構成において、型締モータ8を駆動してねじシャフト9を回転し、ナット部材10を介してクロスヘッド11を前進させることでトグル機構7を作動させ、可動盤4が前進して型締めを行う構成である。この場合、型締モータ8によるクロスヘッド11の推進力より大きな型締力を発生させることができ、金型6に大きな型締力を負荷することが可能となる。
次に、再度ダイハイト装置を駆動してリンクハウジング5、トグル機構7、及び可動盤4を前進させて、固定型6aと可動型6bをタッチさせる。その後、型締モータ8を駆動して、トグル機構7を屈曲させる。
最後に、ダイハイト装置を駆動し、可動ナット4bおよびリングハウジング5を設定型締力に対応した送り込み量だけ前進させる。この送り込み量は、所望する型締力を発生させるためのタイバー4の伸び量であり、設定型締力及びタイバー4の長さと断面積と弾性係数から算出することができる。
金型6に型締力が負荷されている状態で、図示せぬ射出装置より、溶融状態の樹脂あるいは金属が金型6のキャビティ内に高圧で射出充填される。そして、樹脂や金属が冷却固化した後、クロスヘッド11を後退して型締力を除去し、そして金型を開いて成形された製品を取り出す。
この型締力を除去した後の固定型6aと可動型6bを開く瞬間に型開力が必要となる。これは冷却固化した樹脂や金属が固定型6aと強く接触しているためであり、それらを引き離すために要する力である。
この型開力は、正常な成形状態では、あまり大きな力ではないが、射出充填が過剰に行われ、金型6内でバリが発生した場合には、大きな力となる。
そこで、金型メカニズムの破損を防ぐため(金型メカニズムの保護のため)、型開き行程中には電動サーボモータの出力トルクを制限することが多い。すなわち、型開き行程中には電動サーボモータにトルクリミットをかけて、これにより、型開閉機構に過大な力が作用することを抑止して、金型メカニズムの破損を防止するようにしていた。
本発明は、以上のような不都合を改善するために提案されたものであって、トグル式電動型締装置において、設定型締力を変化させても、トグル倍率を自動認識して、型開力の上限を制御可能とした、トグル式電動型締装置を提供することを目的とする。
トグル式電動型締装置20は、基盤21上に固設された固定金型支持装置としての固定盤22と、この固定盤22から所定の距離離隔した位置において、基盤21に対して移動可能に配設されたリンクハウジング23とを備えている。なお、かかる固定盤22とリンクハウジング23との間には複数、例えば、四本のタイバー24を配設している。
さらに、固定盤22と可動盤25間には、金型装置26を配設している。かかる金型装置26は、固定金型26a及び可動金型26bとからなる。固定金型26aは、固定盤3における可動盤25と対向する金型取付面に取り付ける一方、可動金型26bは、可動盤25における固定盤22と対向する金型取付面に取り付けている。固定金型26aと可動金型26bの間には、溶融状態の樹脂や金属を充填するための空間であるキャビティが形成される。
型締モータ28は、図示せぬ取付部品によりリンクハウジング23に固設され、伝達手段であるベルト29、プーリ30を介して、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構31に動力を伝達するようになっている。
ボールねじ機構31は、駆動軸であるねじシャフト31aにナット部材31bを螺着したもので、ナット部材31bに取り付けたクロスヘッド(後述)を進退動(図における左右方向に移動)させることによって、トグル機構27を作動させるようにしている。なお、型締モータ28は、サーボモータであることが望ましい。
そして、第2トグルリンク34と第1トグルリンク33と、並びに、第2トグルリンク34と第3トグルリンク35とは、それぞれ、リンク結合している。
ここで、リンクハウジング23には、図示されないタイバー挿通孔を複数、例えば、四つ形成し、タイバー24の図における左端を、それぞれのタイバー挿通孔に挿通し、可動ナット24bにより連結している。
タイバー24の図示されない右端は、固定ナット24aによって固定盤22に固定している。
図3の状態から、クロスヘッド32が前進(右方向へ)すると、第2トグルリンク34と第3トグルリンク35が一直線上に伸びて金型に大きな型締力が負荷される。
設定型締力をZ(kN)とし、設定型締力がZ(kN)のときの金型タッチ位置(型開き位置)でのトグル倍率をfz{=1/(dy/dx)}とし、クロスヘッド用ボールねじのリードをL(mm)とし、ベルトプーリの減速比をε(例えば1/3)とし、型締モータのトルクリミットをTm(N・m)とし、クロスヘッドの推力をFc(kN)とし、クロスヘッド用ボールねじの回転トルクをTc(N・m)
とすると、
Fo=Fc×fz……(1)
(Fc×1000)×(L×1/1000)=2π×Tc……(2)
Tc=(1/ε)×Tm……(3)
(1)、(2)、(3)式より、FcとTcを消去すると、
Tm=(1/2π)・ε・L・Fo・(1/fz)
となり、型締めモータのトルクリミット(Tm)を算出することができる。
かかる一連の動作を行うために、このトグル式電動型締装置20では、トグル機構27におけるクロスヘッド32の位置(x)と、可動盤25の位置(y)との幾何学的関係から、トグル機構27のトグル倍率{1/(dy/dx)}(yをxで微分した値の逆数)を求め、設定型締力(ZkN)に対応した型開き位置でのトグル倍率fz{=1/(dy/dx)}を把握して、かかるトグル倍率fzと型締モータ28のトルクリミットTm(Nm)とから、型開力の上限値Foを制御するようにした制御手段(図示省略)を具備している。
すなわち、制御手段には、前述した知見に基づいて、Tm=(1/2π)・ε・L・Fo・(1/fz)なる演算を実行するソフトウェアが格納されている。また、ソフトウェアには、設定型締力に対応する金型タッチ位置(型開位置)でのトグル倍率fzを把握するためのデータも格納されている。
かかるグラフにより、型締め完了位置近くになると、トグル倍率は急激に増大し、型締め完了位置で無限大となることがわかる。
型締め動作において、例えば設定型締力8000kNにより、型締め動作を行うには、型締め開始位置(金型タッチ位置)、すなわちクロスヘッド32の位置xaは、設定型締力4000kNの型締め開始位置(金型タッチ位置)、すなわちクロスヘッド32の位置xbに比較して、型開き限界位置に近い位置にあり、より大きな型締力を設定するには、型締め開始から型締め完了位置までの送り込み量をより大きくとる必要があることがわかる。
しかしながら、制御手段において、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率fzが把握できるため、Tm=(1/2π)・ε・L・Fo・(1/fz)なる演算から、型開中の型締モータ28のトルクを監視し、トルクリミットTmに達した場合、非常停止することにより、型開力をFo以下に制御することができる。
よって、大きなバリが発生して型開力が大きくなり、型締モータのトルクがTmまで達すると、制御手段は、即座に型開動作を非常停止することにより、金型や金型メカニズムの破損を回避することができる。
21 基盤
22 固定盤
23 リンクハウジング
24 タイバー
24a 固定ナット
24b 可動ナット
25 可動盤
26 金型装置
26a 固定金型
26b 可動金型
27 トグル機構
28 型締モータ
29 ベルト
30 プーリ
31 ボールねじ機構
31a ねじシャフト
31b ナット部材
32 クロスヘッド
33 第1トグルリンク
34 第2トグルリンク
35 第3トグルリンク
Claims (2)
- リンクハウジング(23)と固定盤(22)とをタイバー(24)で連結すると共に、前記タイバー(24)を案内として前記リンクハウジング(23)と前記固定盤(22)との間に、往復動可能に配設した可動盤(25)をトグル機構(27)を介して作動させると共に、前記リンクハウジング(23)を、設定型締力に応じて予め型厚調整すべく前記タイバー(24)に沿って移動調整して、型締め、型開きを行うトグル式電動型締装置において、
前記トグル機構(27)におけるクロスヘッド(32)の位置(x)と、前記可動盤(25)の位置(y)とに基づく、前記トグル機構(27)のトグル倍率から、設定型締力に対応した型開き位置でのトグル倍率を把握して、このトグル倍率より型締めモータのトルクリミットを設定し、型開力の上限値を制御する制御手段を具備してなることを特徴とするトグル式電動型締装置。 - 前記制御手段は、
Tm=(1/2π)・ε・L・Fo・(1/fz)なる演算に基づいて、型締めモータのトルクリミットを算出する[ただし、Tmは型締めモータのトルクリミット、εはベルトプーリの減速比、Lはクロスヘッド用ボールねじのリード、Foは型開力の上限値、Zは設定型締力、fzは設定型締力がZkNのときの金型タッチ位置(型開き位置)でのトグル倍率]ことを特徴とする請求項1に記載のトグル式電動型締装置。
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