JP2022100649A

JP2022100649A - 成形機、成形品の押し出し方法

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Publication number: JP2022100649A
Application number: JP2020214747A
Authority: JP
Inventors: 幸生福田; Yukio Fukuda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-07-06
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: JP7543901B2; CN114653923A; US20220203590A1

Abstract

【課題】成形機において、押出ピンや成形品に過剰な押出力が付与されることを低減または防止することができる技術を提供する。【解決手段】成形機は、成形材料を用いて成形品を形成するための金型と、金型に挿通され、成形品を金型から離型させるための押出力を成形品に伝達する押出ピンと、押出ピンの押出力を制御可能な制御装置であって、予め設定される開始点からの経過期間が第一経過期間である場合には、開始点からの経過期間が第一経過期間より短い第二経過期間である場合よりも大きな押出力で押出ピンを動作させる制御装置と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、成形機、成形品の押し出し方法に関する。

押出ピンによる成形品の押し出しが開始された後、可動側金型から成形品が剥離されるまでの所定期間だけ、電動サーボモータを定格トルク以上の出力トルクで駆動し、その他の期間では電動サーボモータをそれよりも小さな出力トルクで駆動するダイカストマシンが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０－１２５０２号公報

電動サーボモータが押出ピンに過剰な押出力を付与すると、押出ピンや成形品の品質を低下させることがある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、成形機が提供される。この成形機は、成形材料を用いて成形品を形成するための金型と、前記金型に挿通され、前記成形品を前記金型から離型させるための押出力を前記成形品に伝達する押出ピンと、前記押出ピンの前記押出力を制御可能な制御装置であって、予め設定される開始点からの経過期間が第一経過期間である場合には、前記開始点からの経過期間が前記第一経過期間より短い第二経過期間である場合よりも大きな前記押出力で前記押出ピンを動作させる制御装置と、を備える。
この形態の成形機によれば、開始点からの経過期間が長くなる場合には、経過期間が短い場合に比較して成形品を離型させるための押出力が大きくなる。そのため、経過期間が長くなるにしたがって増加する成形品の金型への付着力に対応するように押出力を大きくさせることができる。したがって、経過期間によらず一定の押出力で成形品を押し出す成形機に比べて、押出ピンや成形品に過剰な押出力が付与されることを低減または防止することができる。
（２）上記形態の成形機において、前記経過期間は、少なくとも前記成形材料が前記金型に流入されるタイミング以降で設定される前記開始点から、前記成形品を前記成形機から取り出すための搬出装置に前記成形品が固定される時点までの期間であってよい。
この形態の成形機によれば、搬出装置の異常などによって発生する成形品の冷却期間のばらつきに起因する付着力のばらつきに対して適正な押出力を設定することができる。
（３）上記形態の成形機において、前記開始点は、前記金型に前記成形材料の充填が完了した時点であってよい。
この形態の成形機によれば、成形材料の充填が完了した時点を経過期間の開始点とすることにより、制御装置による時間計測が容易になる。
（４）上記形態の成形機において、前記制御装置は、前記経過期間が長くなるにしたがって、前記押出力が段階的に大きくなるように前記押出ピンを動作させてよい。
この形態の成形機によれば、押出力を段階的に調節することにより、押出力を無段階に調節する場合に比較して、制御装置による処理負担を軽減することができる。
（５）上記形態の成形機において、前記制御装置は、前記経過期間と、前記押出力との関係を示すマップを備えてよい。
この形態の成形機によれば、演算により押出力を決定する場合に比較して、制御装置による処理負担を軽減することができる。
（６）上記形態の成形機において、前記制御装置は、さらに、前記金型と、前記成形材料とが接触する面積が大きい場合には、前記面積が小さい場合に比べて大きな前記押出力で前記押出ピンを動作させてよい。
この形態の成形機によれば、成形材料と金型との付着力に影響を与える要因である金型と成形材料との接触面積を考慮することにより、押出力をより精度良く決定することができる。
本開示は、成形機以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、成形品の製造方法や成形機の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

型締めされた状態のダイカストマシンを示す説明図。型開きされた状態のダイカストマシンを示す説明図。成形品の押出しを行う状態のダイカストマシンを示す説明図。制御装置が実行する成形品の押出制御を示すフローチャート。トルクマップの一例を示す説明図。第２実施形態のダイカストマシンが備えるトルクマップを示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１から図３を用いて、本開示の第１実施形態のダイカストマシン５００の構成について説明する。図１は、型締めされた状態のダイカストマシン５００の構成を示す説明図である。図２は、型開きされた状態のダイカストマシン５００を示す説明図である。図３は、成形品の押出しを行う状態のダイカストマシン５００を示す説明図である。ダイカストマシン５００は、成形材料を金型５０内の空間に射出し、成形材料を金型５０内で凝固させることにより、成形品を製造する成形機である。成形材料とは、例えば、液状または固液共存状態である凝固前の金属材料である。凝固前の金属材料は、溶湯とも呼ばれる。金属材料には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、亜鉛合金やマグネシウム合金、銅合金などの種々の材料が含まれる。成形機には、ダイカストマシン５００のほか、樹脂材料を成形材料とする射出成形機などの種々の成形機が含まれる。

金型５０は、固定金型５１と、移動金型５２とを含んでいる。金型５０は、成形品ＰＤを形成するために用いられる。金型５０は、直彫り加工であってもよく、入れ子加工であってもよい。固定金型５１及び移動金型５２には、中子などが組み合わされてもよい。金型５０は、内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えてもよい。

ダイカストマシン５００は、型締装置２００と、射出装置３００と、押出装置１００と、制御装置９０とを有している。型締装置２００は、制御装置９０による制御のもとで、油圧シリンダ２２０の駆動力を利用して、金型５０の開閉および型締めを行う。金型５０の型締めとは、金型５０の型閉じ後に、型閉じ時の圧力よりも大きい圧力で、金型５０を閉じる向きに金型５０を加圧する工程を意味する。本実施形態において、型締装置２００は、油圧シリンダ２２０と図示しないトグル機構を組み合わせた構造を有している。型締装置２００は、トグル機構を備えず、油圧シリンダを用いた直圧式であってもよい。

射出装置３００は、制御装置９０による制御のもとで、金型５０内に凝固前の金属材料を圧入する。図１に示すように、型締めされた状態の金型５０内には成形品ＰＤと略同一形状の空間ＳＰが形成されている。空間ＳＰは、キャビティとも呼ばれる。射出装置３００は、空間ＳＰへ凝固前の金属材料を射出し、充填する。

射出装置３００は、金型５０内に通じるスリーブ３４０と、スリーブ３４０内を摺動可能なプランジャ３２０と、プランジャ３２０を駆動する射出駆動部３１０とを有している。型締装置２００による金型５０の型締めが完了すると、図示しない供給装置が１ショット分の成形材料を、スリーブ３４０の上面の図示しない供給口からスリーブ３４０内へと供給する。プランジャ３２０がスリーブ３４０内を空間ＳＰ側へ摺動することにより、スリーブ３４０内の成形材料が金型５０内に押し出される。空間ＳＰに充填された凝固前の成形材料は、金型５０に熱を奪われることにより冷却され、凝固する。この結果、成形品ＰＤが形成される。

型締装置２００は、リンクハウジング２１０と、油圧シリンダ２２０と、タイバー２３０と、移動ダイプレート２４０と、固定ダイプレート２５０とを備えている。固定ダイプレート２５０には、固定金型５１が固定されている。移動ダイプレート２４０には、移動金型５２が固定されている。移動ダイプレート２４０は、固定ダイプレート２５０に対向している。移動ダイプレート２４０は、タイバー２３０に沿って、固定ダイプレート２５０に対して近接する方向と、固定ダイプレート２５０から離間する方向とに移動可能である。型締装置２００は、油圧シリンダ２２０の駆動力によって移動ダイプレート２４０を移動させることによって、金型５０を開閉するための型閉じおよび型開きと、金型５０の型締めとを行う。

図２に示すように、空間ＳＰ内に射出された金属材料が凝固して成形品ＰＤが形成されると、型締装置２００は、油圧シリンダ２２０の駆動力により、移動ダイプレート２４０を固定ダイプレート２５０から離間する方向に移動させて、金型５０の型開きを行う。

図３に示すように、押出装置１００は、型開きされた状態の移動金型５２から成形品を押し出す。押出装置１００は、成形品を押し出すための押出ピン６２と、押出ピン６２を保持する押出板６０と、押出板６０に押出力を伝達する押出ロッド７２と、押出駆動部８０と、変換機構８７とを有している。

押出ピン６２は、軸状部材である。本実施形態では、押出ピン６２は、複数備えられる。押出ピン６２は、その軸方向が金型５０の開閉方向に沿った向きとなるように移動金型５２に挿通されている。これにより、押出ピン６２は、移動金型５２に対して金型５０の開閉方向に沿って移動することができる。押出ピン６２は、１本でもよく、空間ＳＰを含む金型５０内の形状等に応じて適宜な位置及び本数で設けられてよい。

押出板６０は、押出ピン６２を固定する板状部材である。押出板６０は、移動金型５２内の空間に収容されている。複数の押出ピン６２は、押出板６０の移動に伴って移動金型５２内を金型５０の開閉方向に沿って移動する。

押出ピン６２および押出板６０は、例えば、押出板６０が移動ダイプレート２４０に当接する位置まで退避することができる。押出板６０の退避位置を規制するために、移動ダイプレート２４０や移動金型５２に適宜なストッパ部材が設けられていてもよい。押出板６０が退避位置に配置されているとき、押出ピン６２の先端面は、移動金型５２の内壁面に一致している。

押出ロッド７２は、その軸方向が金型５０の開閉方向に沿った向きとなるように移動ダイプレート２４０に挿通されている。これにより、押出ロッド７２は、移動ダイプレート２４０に対して金型５０の開閉方向に沿って移動することができる。押出ロッド７２の一端は、押出板６０に固定されている。押出ロッド７２に駆動力を付与することによって、押出板６０および押出ピン６２を金型５０の開閉方向に沿って移動させることができる。押出ロッド７２は、１本でも複数でもよく、押出板６０の形状及び大きさ等に応じて適宜な位置および本数で設けられてよい。

押出駆動部８０は、制御装置９０による制御のもとで、成形品を移動金型５２から離型させるための押出力を押出ピン６２に付与する。押出駆動部８０は、ステータと、ステータに対して回転するロータとを有する電動モータである。制御装置９０は、図示しないモータドライバ回路を制御してモータの駆動電流の供給量を調節することによって、押出駆動部８０の出力トルクを調節することができる。押出駆動部８０は、複数の電動モータを備えてもよく、複数の電動モータを用いて出力トルクを調節してもよい。押出装置１００は、モータドライバ回路を備えなくてもよい。この場合には、制御装置９０は、押出駆動部８０のモータのタップの切り換えや電圧を調節することによって、直接的に押出駆動部８０の出力トルクを調節してもよい。本開示において、「制御装置９０が押出ピンの押出力を制御する」とは、直接的に押出ピン６２による押出力を調節する場合のみには限定されず、例えば、押出ピン６２による押出力を得るために必要な押出駆動部８０の出力トルクを調節する場合など、押出力を直接的または間接的に制御する場合が含まれる。

押出駆動部８０は、移動ダイプレート２４０に対して固定されている。押出駆動部８０の出力トルクは、後述するように、ねじ軸８２に伝達される。押出駆動部８０は、例えば、直流電動機、交流電動機、同期電動機、ならびに誘導電動機などの種々の形式であってもよい。押出駆動部８０の配置位置や向きは適宜に設定されてよい。

変換機構８７は、押出駆動部８０から伝達された回転を直線運動に変換する。変換機構８７は、例えば、ねじ機構により構成されている。ねじ機構は、ボールねじ機構であってもよく、すべりねじ機構であってもよい。変換機構８７は、ねじ軸８２と、ナット板７０とを備えている。ねじ軸８２は、移動ダイプレート２４０に対して軸回りに回転可能に支持されている。ナット板７０は、ねじ軸８２に螺合され、軸回りの回転が規制されている。

ナット板７０には、押出ロッド７２が固定されている。変換機構８７におけるナット板７０の移動方向は、押出ロッド７２の軸方向と平行であり、金型５０の開閉方向と平行である。押出駆動部８０の回転がねじ軸８２に伝達されると、ナット板７０は、ねじ軸８２の軸方向に沿って移動する。図３に示すように、ナット板７０が軸方向に沿って移動することにより、押出ロッド７２は、金型５０の開閉方向に沿って移動し、押出ロッド７２に固定されている押出板６０が金型５０の開閉方向に沿って移動する。押出板６０が金型５０に向かって移動すると、押出板６０に固定される押出ピン６２は、型開きされた状態の移動金型５２から成形品を押し出す。

図３には、押出装置１００によって金型５０から離型された状態の成形品ＰＤを搬出装置６００が把持する状態が示されている。搬出装置６００は、制御装置９０による制御のもとで、成形品ＰＤをダイカストマシン５００の外部へと搬出し、後工程へと搬送する装置である。搬出装置６００は、例えば、成形品ＰＤを吸着もしくは把持することによって成形品ＰＤを固定する。搬出装置６００は、吸着圧、把持力の計測結果、触覚センサなどを用いて成形品ＰＤの固定が完了したことを検出し、制御装置９０に通知する。

搬出装置６００は、固定した成形品ＰＤをダイカストマシン５００の外へと搬出し、例えば、冷却工程や、成形品ＰＤからランナ等を除去する工程などを含む後工程へと搬送する。搬出装置６００は、成形品ＰＤを後工程へ払い出すと、次に製造された成形品ＰＤを搬出するために再びダイカストマシン５００近傍の待機位置まで移動する。例えば、搬出装置６００による後工程への払い出しの遅れなどの搬出装置６００の異常が発生する場合には、搬出装置６００が待機位置やダイカストマシン５００内の成形品ＰＤを受け取るための位置に移動することができない、もしくは遅れることがある。この場合には、ダイカストマシン５００は、例えば、金型５０を型開きさせた状態で、押出装置１００による成形品ＰＤの押し出しを行うことなく待機する。その結果、ダイカストマシン５００による成形品ＰＤを形成するための経過期間が通常時に比べて長くなることがある。「成形品ＰＤを形成するための経過期間」は、ダイカストマシン５００を用いて一の成形品ＰＤの形成が開始されてから、その成形品ＰＤが金型５０から離型されるまでの間に含まれる期間を意味する。

図１から図３に示すように、制御装置９０は、論理演算を実行するマイクロプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとを備えるマイクロコンピュータである。マイクロプロセッサは、メモリに予め格納されるプログラムを実行することでダイカストマシン５００の押出装置１００、型締装置２００、射出装置３００などの各部の動作、ならびに搬出装置６００の動作を制御する。搬出装置６００やダイカストマシン５００の各部の機能の一部又は全部は、ハードウェア回路で実現されてもよい。

本実施形態では、制御装置９０は、トルクマップＴＭと、経過期間をカウントするためのタイマ９２とを備えている。タイマ９２は、ハードウェアまたはソフトウェアのいずれで構成されてもよい。制御装置９０は、タイマ９２に代えて、タイムサーバから経過期間を取得してもよい。

トルクマップＴＭは、制御装置９０のメモリ内に予め格納されている。本実施形態において、トルクマップＴＭには、後述するように、開始点としての金型５０に成形材料の充填が完了した時点からの経過期間と、押出駆動部８０が押出ピン６２に付与する押出力との対応関係が規定されている。この経過期間と、押出力との対応関係は、経過期間と押出力との対応関係のみには限定されず、例えば、押出ピン６２による押出力を得るために必要な押出駆動部８０の出力トルクなど、押出力を直接的または間接的に発生させる項目と、経過期間との対応関係が含まれる。制御装置９０は、トルクマップＴＭを備えず、演算によって押出力を決定してもよい。

図４および図５を用いて、本実施形態のダイカストマシン５００の制御装置９０が実行する成形品の押出制御について説明する。図４は、制御装置９０が実行する成形品の押出制御を示すフローチャートである。本フローは、例えば、型締装置２００による金型５０の型閉じが完了した時点に開始される。

ステップＳ１０では、制御装置９０は、型締装置２００を制御して金型５０の型締めを行う。制御装置９０は、型締装置２００の油圧シリンダ２２０を駆動させて、金型５０に所定の型締力を付与することによって型締めを実行する。ステップＳ２０では、制御装置９０は、射出装置３００を制御して、型締めされた状態の金型５０内の空間ＳＰに凝固前の成形材料を充填する。

ステップＳ３０では、制御装置９０は、タイマ９２により時間計測を開始する。押出駆動部８０の出力トルクを決定するための時間計測を制御装置９０が開始する時点を「開始点」とも呼ぶ。開始点は、押出駆動部８０の出力トルクを精度良く決定するために、成形材料が金型５０に熱が奪われ始める時点以降であることが好ましく、例えば、射出装置３００により成形材料が金型５０に流入されるタイミング以降で設定されることが好ましい。本実施形態では、開始点は、成形材料の充填が完了した時点で設定されている。成形材料の充填が完了した時点とは、例えば、プランジャ３２０が押し込み完了位置に到達した時点、もしくは射出装置３００に備えられる図示しない射出シリンダの内圧が充填完了に対応する所定値に到達した時点である。プランジャ３２０が押し込み完了位置に到達したことは、リミットスイッチなどを用いることにより検出できる。射出装置３００に備えられる図示しない射出シリンダの内圧が充填完了に対応する所定値に到達したことは、射出シリンダの内圧を検出する圧力センサなどを用いることにより検出できる。また、成形材料の充填が完了した時点は、これら以外であっても、成形材料の充填のタイミングに対応付けられた種々の信号を検出することによって特定されてもよい。開始点は、成形材料の充填が完了した時点のほか、例えば、成形材料の充填を開始する時点、成形材料の冷却を開始する時点、成形材料の冷却を完了する時点、金型５０の型開きを開始する時点、金型５０の型開きが完了する時点などで設定されてよく、これらの工程を実行している間の任意のタイミングで設定してもよい。開始点は、金型５０もしくは金型５０内に備えられる温度センサによって取得される成形材料の温度や温度の変化量などを用いて設定されてもよい。

ステップＳ４０では、制御装置９０は、成形材料の冷却を行う。具体的には、制御装置９０は、開始点から予め定められる冷却期間が経過するまで、金型５０を型締めした状態で保持することによって、成形材料の冷却を行う。冷却期間は、例えば、数十秒など、成形材料が充分に凝固するための時間を用いて設定することができる。冷却期間としては、例えば、成形品ＰＤの大きさや形状、成形材料、ならびに金型の材料に応じて任意に設定してよい。

ステップＳ５０では、制御装置９０は、金型５０の型開きを行う。具体的には、制御装置９０は、油圧シリンダ２２０を駆動して、移動ダイプレート２４０を固定ダイプレート２５０から離間する方向に移動させることによって、金型５０の型開きを行う。ステップＳ６０では、制御装置９０は、成形品ＰＤの取り出し準備を行う。本実施形態では、制御装置９０が搬出装置６００を駆動させて、移動金型５２に付着した成形品ＰＤを搬出装置６００に固定することで取り出し準備が完了する。

ステップＳ７０では、制御装置９０は、開始点からの時間計測を終了する。本実施形態では、制御装置９０は、ステップＳ６０が完了して、成形品ＰＤの取り出し準備が完了した時点で時間計測を終了する。制御装置９０は、例えば、搬出装置６００が出力する成形品ＰＤの固定が完了した旨の通知を受信することによって、成形品ＰＤの取り出し準備が完了したことを認識する。時間計測を終了するタイミングは、成形品ＰＤの取り出し準備が完了した時点のほか、例えば、成形材料の冷却を完了する時点、金型５０の型開きを開始する時点、金型５０の型開きが完了する時点などで設定されてよく、これらの工程を実行している間の任意のタイミングで設定してもよい。時間計測を終了するタイミングは、金型５０もしくは金型５０内に備えられる温度センサによって取得される成形材料の温度や温度の変化量などを用いて設定されてもよい。

ステップＳ８０では、制御装置９０は、計測した開始点からの経過期間に対応する押出力を決定する。本実施形態では、制御装置９０は、メモリ内に格納されているトルクマップＴＭを用いて、経過期間に対応する押出力を得るために必要な押出駆動部８０の出力トルクを決定する。ステップＳ９０では、押出駆動部８０は、決定したトルクで押出駆動部８０を駆動させる。本実施形態では、制御装置９０は、図示しないモータドライバ回路の制御により押出駆動部８０のモータに対する駆動電流の供給量を調節することによって、押出駆動部８０の出力トルクを調節する。この結果、移動金型５２に付着する成形品ＰＤが押出ピン６２により押し出されて離型される。成形品ＰＤの押し出しが完了すると、本フローは終了する。搬出装置６００は、固定した成形品ＰＤを後工程に搬出する。

図５を用いて、ステップＳ８０で制御装置９０が実行する押出駆動部８０の出力トルクの決定方法について説明する。図５は、制御装置９０のメモリに格納されているトルクマップＴＭの一例を示す説明図である。トルクマップＴＭには、図５に実線ＦＴ１で示すように、金型５０に成形材料の充填が完了した開始点からの経過期間と、押出駆動部８０の出力トルクとの対応関係が規定されている。

図５に示すように、押出駆動部８０の出力トルクは、例えば、開始点から経過期間Ｔ２が経過した場合には、開始点から経過期間Ｔ２より短い経過期間Ｔ１が経過した場合よりも大きい。同様に、押出駆動部８０の出力トルクは、例えば、開始点から経過期間Ｔ３が経過した場合には、開始点から経過期間Ｔ１や経過期間Ｔ２が経過した場合よりも大きい。換言すれば、押出駆動部８０の出力トルクは、開始点からの経過期間が長い場合には、経過期間が短い場合よりも大きくなるように設定されている。本開示において、開始点からの一の経過期間を、「第一経過期間」としたとき、第一経過期間より短い経過期間を、「第二経過期間」とも呼ぶ。図５の例では、経過期間Ｔ２を第一経過期間としたとき、経過期間Ｔ１は、第二経過期間である。経過期間Ｔ３が第一経過期間であるとき、経過期間Ｔ１または経過期間Ｔ２の少なくともいずれかが第二経過期間に該当する。開始点からの経過期間は、例えば、成形品ＰＤを受け取るための搬出装置６００の異常による成形品ＰＤの受け取りタイミングの遅延や、ダイカストマシン５００での異常による成形品ＰＤの冷却時の非常停止などによりばらつくことがある。「出力トルクは、開始点からの経過期間が長い場合には、経過期間が短い場合よりも大きくなる」とは、経過期間が長くなるにしたがって出力トルクが巨視的に大きくなることを意味し、例えば、経過期間に含まれるわずかな期間において出力トルクが一時的に減少し、一時的な減少が発生した後の出力トルクが一時的な減少が発生する前の出力トルクよりも大きくなる場合を含む。

図５には、技術の理解を容易にするために、経過期間と、移動金型５２に対する成形品ＰＤの付着力との対応関係が曲線ＴＳにより概念的に示されている。成形材料は、凝固時の冷却による熱収縮によって移動金型５２に付着する。そのため、移動金型５２から成形品ＰＤを離型するためには、移動金型５２に対する成形品ＰＤの付着力よりも大きい押出力を付与する必要がある。発明者は、曲線ＴＳで示すように、成形品ＰＤの冷却期間が長いほど成形品ＰＤの熱収縮量は大きくなり、移動金型５２への付着力は大きくなることを見出した。移動金型５２から成形品ＰＤを離型するために必要な押出力は、曲線ＴＳで示すように、成形品ＰＤの冷却期間が長いほど大きくなる。トルクマップＴＭでは、実線ＦＴ１で示すように、開始点からの経過期間ごとの出力トルクは、押出駆動部８０が出力可能なトルクの最大値を上限として、曲線ＴＳで示す移動金型５２への付着力以上となるように設定されている。実線ＦＴ１で示す経過期間ごとの出力トルクは、例えば、成形品ＰＤを離型可能な押出力を得られる押出駆動部８０の出力トルクを、開始点からの経過期間ごとに計測することによって実験的に求めることができる。

本実施形態では、押出駆動部８０の出力トルクは、さらに、開始点からの経過期間が長くなるにしたがって段階的に大きくなるように設定されている。具体的には、押出駆動部８０が出力可能なトルクの最大値を１００％とするとき、開始点から経過期間Ｔ１までは、押出駆動部８０による出力トルクは６０％で設定されている。経過期間Ｔ１から経過期間Ｔ２までは、出力トルクは８０％で設定され、経過期間Ｔ２から経過期間Ｔ３までは、出力トルクは１００％で設定されている。本実施形態では、出力トルクは、最小値を６０％とし、最大値を１００％とする範囲で２０％ごとに３段階で設定されているが、出力トルクは、２段階や４段階以上の複数の段階で段階的に大きくなるように設定されていてもよい。出力トルクの最小値は６０％には限らず１０％や２０％であってよく、５０％や７５％などの任意の数値で設定されてよい。出力トルクの最大値は、１００％には限定されず、９０％や７５％であってよく、５０％や２５％などの任意の数値で設定されてよい。

本実施形態において、１００％の出力トルクによって得られる押出力は、数十トン程度で設定されている。ここで、油圧シリンダを用いて押出力を得るダイカストマシンでは、押出力は、段階的に調節されることなく、開始点からの経過期間にかかわらず、成形品ＰＤを離型することができる最大値のみで設定されることがある。本実施形態のダイカストマシン５００が押出駆動部８０による１００％の出力トルクによって得られる押出力は、生産性を向上させる観点から、この油圧シリンダを用いて押出力を得るダイカストマシンで設定される押出力よりも小さく設定されることが好ましく、例えば、８０トン未満であることが好ましい。

経過期間Ｔ３を超えると、押出駆動部８０によって得られる押出力よりも成形品ＰＤの付着力の方が大きくなり、成形品ＰＤの離型はできなくなる。制御装置９０は、計測する経過期間が経過期間Ｔ３に到達した時点もしくは経過期間Ｔ３に到達する前に、ダイカストマシン５００の使用者や管理者に異常を報知してもよい。

以上、説明したように、本実施形態のダイカストマシン５００によれば、押出駆動部８０の出力トルクは、開始点からの経過期間が長い場合には、経過期間が短い場合よりも大きくなるように設定されている。本実施形態のダイカストマシン５００は、成形品ＰＤを形成するための経過期間が長くなるに従って増加する付着力に対応するように、成形品ＰＤの押出力が大きくなるように押出駆動部８０の出力トルクを調節する。そのため、例えば、開始点からの経過期間が短く成形品ＰＤの金型５０への付着力が小さいような場合には、押出駆動部８０の出力トルクを、経過期間によらず一定の押出力で成形品ＰＤを離型する場合に比べて小さくすることができる。したがって、押出ピン６２や成形品ＰＤに過剰な押出力が付与されることを低減または防止することができ、押出装置１００の各部の品質や成形品ＰＤの品質が低下することを低減または防止することができる。出力トルクを小さくすることにより、押出駆動部８０の消費電力を低減することができる。

本実施形態のダイカストマシン５００によれば、制御装置９０が計測する経過期間は、搬出装置６００に成形品ＰＤが固定される時点までの期間で設定される。したがって、搬出装置６００の異常などによって発生する成形品ＰＤの冷却期間のばらつきに起因する付着力のばらつきに対して適正な出力トルクを設定することができる。

本実施形態のダイカストマシン５００によれば、経過期間の開始点は、金型５０に成形材料の充填が完了した時点で設定される。成形材料の充填が完了した時点を開始点とすることにより、制御装置９０による時間計測が容易になる。また、成形材料の充填が完了した時点を開始点とすることにより、成形品ＰＤを形成するための成形材料が充填された時点、すなわち成形品ＰＤとしての冷却が開始されるタイミングを開始点とすることにより、冷却期間のばらつきの影響を低減し、押出駆動部８０の出力トルクを精度良く決定することができる。

本実施形態のダイカストマシン５００によれば、制御装置９０は、経過期間が長くなるに従って、押出力が段階的に大きくなるように押出駆動部８０を駆動する。押出駆動部８０の出力トルクを段階的に調節することにより、無段階に調節する場合に比較して、制御装置９０の処理負担を軽減することができる。

本実施形態のダイカストマシン５００は、金型５０に成形材料の充填が完了した時点からの経過期間と、押出駆動部８０が押出ピン６２に付与する押出力との対応関係が規定されているトルクマップＴＭを備えている。したがって、演算により押出力を決定する場合に比較して、制御装置９０の処理負担を軽減することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図６は、本開示の第２実施形態としてのダイカストマシン５００が備えるトルクマップＴＭを示す説明図である。本実施形態では、トルクマップＴＭは、図６に実線ＦＴ２で示すように、金型５０に成形材料の充填が完了した開始点からの経過期間と、押出駆動部８０の出力トルクとの対応関係が規定されている。破線による曲線ＴＳは、図５に示す第１実施形態でのトルクマップＴＭに示す曲線ＴＳと同じである。

図６には、破線による曲線ＴＳ２が示されている。曲線ＴＳ２は、曲線ＴＳに、空間ＳＰを形成する移動金型５２の内壁の表面積に基づく補正値を加えた曲線である。成形材料の金型５０への付着力は、成形材料と、金型５０との接触面積が大きくなるにしたがって大きくなる。本実施形態では、曲線ＴＳ２は、例えば、１．１倍のように、曲線ＴＳを実験的に得るために用いた金型５０の内表面の面積に対して、実際に使用する金型５０の内表面の面積の比率を曲線ＴＳに乗じることによって得られる。このように構成することにより、成形品ＰＤの種類ごとにトルクマップＴＭを実験的に生成する必要がなくなる。

曲線ＴＳ２は、金型５０と、成形材料とが接触する面積が大きい場合に、接触面積が小さい場合に比べて大きな押出力で押出ピン６２を動作させるように設定されていればよい。曲線ＴＳ２は、曲線ＴＳに押出力の比率を乗じることによって得られてもよい。曲線ＴＳ２は、例えば、金型の内表面の凹凸などの空間ＳＰの形状や、離型剤の塗布量などの成形材料と金型５０との付着力に影響を与える種々の因子を用いて、求められてもよい。なお、接触面積が大きい場合に、接触面積が小さい場合に比べて大きな押出力で押出ピン６２を動作させるように設定されているか否かは、２台のダイカストマシン５００を用いることによって検証することができる。具体的には、２台のダイカストマシン５００の開始点から押し出し開始までの経過期間を同じとした場合に、接触面積が大きい金型５０での離型を行っているダイカストマシン５００の方の押出力が大きければ、接触面積が小さい場合に比べて大きな押出力で押出ピン６２を動作させていると検証できる。

本実施形態では、押出駆動部８０の出力トルクは、曲線ＴＳ２に沿って大きくなるように設定されている。換言すれば、本実施形態では、押出駆動部８０の出力トルクは、開始点からの経過期間が長くなるにしたがって無段階で大きくなるように設定されている。このように構成することにより、出力トルクが段階的に大きくなるトルクマップＴＭを用いる場合に比較して、押出ピン６２や成形品ＰＤに過剰な押出力が付与されることをより低減または防止することができる。

本実施形態のダイカストマシン５００によれば、制御装置９０は、さらに、金型５０と、成形材料とが接触する面積が大きい場合に、接触面積が小さい場合に比べて大きな押出力で押出ピン６２を動作させるように押出駆動部８０を駆動する。成形材料と金型５０との付着力に影響を与える要因である金型５０と成形材料との接触面積を考慮したトルクマップＴＭを用いることにより、トルクマップＴＭにおける押出駆動部８０の出力トルクの精度を向上させることができる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

５０…金型、５１…固定金型、５２…移動金型、６０…押出板、６２…押出ピン、７０…ナット板、７２…押出ロッド、８０…押出駆動部、８２…ねじ軸、８７…変換機構、９０…制御装置、９２…タイマ、１００…押出装置、２００…型締装置、２１０…リンクハウジング、２２０…油圧シリンダ、２３０…タイバー、２４０…移動ダイプレート、２５０…固定ダイプレート、３００…射出装置、３１０…射出駆動部、３２０…プランジャ、３４０…スリーブ、５００…ダイカストマシン、６００…搬出装置、ＰＤ…成形品、ＳＰ…空間、ＴＭ…トルクマップ

Claims

成形機であって、
成形材料を用いて成形品を形成するための金型と、
前記金型に挿通され、前記成形品を前記金型から離型させるための押出力を前記成形品に伝達する押出ピンと、
前記押出ピンの前記押出力を制御可能な制御装置であって、予め設定される開始点からの経過期間が第一経過期間である場合には、前記開始点からの経過期間が前記第一経過期間より短い第二経過期間である場合よりも大きな前記押出力で前記押出ピンを動作させる制御装置と、を備える、
成形機。
請求項１に記載の成形機であって、
前記経過期間は、少なくとも前記成形材料が前記金型に流入されるタイミング以降で設定される前記開始点から、前記成形品を前記成形機から取り出すための搬出装置に前記成形品が固定される時点までの期間である、
成形機。
前記開始点は、前記金型に前記成形材料の充填が完了した時点である、請求項２に記載の成形機。
前記制御装置は、前記経過期間が長くなるにしたがって、前記押出力が段階的に大きくなるように前記押出ピンを動作させる、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の成形機。
前記制御装置は、前記経過期間と、前記押出力との関係を示すマップを備える、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成形機。
前記制御装置は、さらに、前記金型と、前記成形材料とが接触する面積が大きい場合には、前記面積が小さい場合に比べて大きな前記押出力で前記押出ピンを動作させる、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の成形機。
成形品の押し出し方法であって、
金型に前記成形品を形成するための成形材料を充填し、
前記成形品を前記金型から離型する際に、予め設定される開始点から第一経過期間が経過した場合には、前記開始点から前記第一経過期間より短い第二経過期間が経過した場合よりも大きな押出力を前記成形品に伝達する、
成形品の押し出し方法。