JP2673711B2 - 精密型合せ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主としてモデル型の製作に用いられる精密型
合せ装置に関するものである。

〔従来の技術とその技術的課題〕

樹脂成形金型、塑性加工金型、ダイキャスト金型等の
金型の製作にあたっては、マスターから雄・雌一組のモ
デル型を作り、そのモデル寸法のデータにより本型の加
工を行うのが通例であり、従って本型の精度や製作能率
は、モデル型の型合わせの良否に大きく依存される。

このようなモデル型の型合せは、一般にマイラー型図
などから雄型（上型）のマスターモデルを作り、このマ
スターモデルから樹脂や石膏でモデルを作り、通常、雄
型（上型）のモデルを基準として雌型（下型）を修正す
る手法がとられる。この場合、射出成形で代表される樹
脂成形型を例にとれば、キャビティ部から樹脂が外部に
漏れないようにパーティング部の当りを完全にすること
が重要であり、特に自動車部品たとえばバンパーのよう
にパーティング部の長さが大きい物品の場合には、正確
な当りが非常に重要になる。

この種モデルの型合せ手段として、ダイスポッテング
プレスが知られているが、従来のこの種プレスは、単に
フレームにギブガイド類を介して昇降自在なスライドを
設け、ベッド側にボルスタを固定した構造であり、この
ため、次のような問題があった。

機械的強度の弱い型を異常変形させやすい。この種モ
デル型の自重は700〜1000kgのものもあるが、従来のダ
イスポッテングプレスにおいては、スライドや上型重量
が下型に掛かり、型が歪み変形しやすい。ことに型合せ
途上では型のどの部分が当るか分からないため偏心荷重
となり、これによりスライドが傾き、型の変形が大きく
なる。また、モデル合わせがほぼ完了し、ある程度の荷
重で合わせ状態を見るときにも、極小荷重をコントロー
ルできないため、過大な荷重により折角修正した型を破
損しやすい。

精度の高い型合わせを行えない。

従来ではせいぜい上型モデルに施した着色剤の下型へ
の転写により当り具合を見る方法で、測定が専ら作業者
の経験と堪に頼る正確さに欠けるものであつたため、変
形量、変位量を数値的に把握しながら計算管理による的
確な型合わせを行えない。

の対策として、特開昭58−107229号公報に、モデル
をスライドに直接固定せず、スライドの下方にスプリン
グにより吊持させることが提案されているが、この手法
ではモデルの自重で型合せを行うため、モデル合せがほ
ぼ完了した段階での任意の荷重による合せを行えず、ス
プリングの取替えなどの煩雑な段取りを必要とする。ま
た、モデル位置やスライドの位置精度の保証がなく、し
かも当り状態の定量的検出ができないため、ラフな型合
せしか行えないという問題がある。

本発明は前記のような問題点を解消するために研究し
て創案されたもので、その目的とするところは、機械的
強度の低いモデルを、歪による破損を生じさせずに、微
少な荷重による合わせを含め精密に型合せすることがで
きる型合せ装置を提供することにある。

また、他の目的は、下型の変位量、変成量を数値的に
自動的に測定し、数値管理が容易なこの種精密型合せ装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、スプリングのよう
な手段を用いず、スライドと上型の重量を下型にかけず
に無負荷合せを実現できるようにするとともに、合せ時
の分力で下型を水平方向に移動させるようにしたもので
ある。

すなわち本発明の基本的特徴は、上型を取付けたスラ
イドを動かすボールスクリュー式などの精密駆動手段
と、前記スライドの下降時に対向力を作用させ、スライ
ドと上型の重量をキャンセルする機構と、下型を固定し
上他との接触時に生ずる分力により水平移動自由な下型
用テーブルとを備えたことにある。

また、本発明はさらに上型を取付けたスライドを動か
すボールスクリュー式などの精密駆動手段と、スライド
の位置を検出する手段及び加圧力を検出する手段と、そ
れら検出手段からの信号で対向力を作用させ、スライド
と上型の重量をキャンセルする機構と、下型を固定し上
型との接触時に生ずる分力により水平移動自由な下型用
テーブルとを備えたことを特徴とする。

また、好適には、下型用テーブルが下型変形量検出手
段を有し、かつ下型用テーブルの移動量が検出手段によ
り検出されるようになっている。

〔実 施 例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第７図は本発明による精密型合せ装置の
実施例を示している。

第１図ないし第３図において、１は高剛性のフレーム
であり、この実施例では下部フレーム1aに４本のサイド
フレーム1bを立設し、サイドフレーム上端を上部フレー
ム1cで結合している。

２は上型Ａを取付けるスライドであり、アルミニウム
合金などの軽比重材料で作られ、前記フレーム１に零ク
リアランスガイド1dを介して摺動自在に配されている。

零クリアランスガイド1dは、この実施例ではリニアガ
イドウエイを用い、セット時にプリロードを加えること
でクリアランスをなくしている。これに代えて、スライ
ドニードルベアリングを使用することもできる。また、
フレーム構造が別な場合には、他の方式を採用してもよ
い。すなわち、例えば４ガイドポスト構造の場合はリニ
アボールベアリング方式を、サイドコラムと４ガイドポ
スト構造の組合せの場合には、４点をリニアボールベア
リング、４点をボールスクリュー方式とし、または片側
２点をリニアボールベアリング式、片側２点をボールス
クリュー式、リニアガイドウエイ式、スライドニードル
ベアリング式とするなど任意である。

３はスライド２を高精度で上下作動するための駆動手
段であり、好適にはボールスクリュー3aと高精度モータ
3bが用いられる。ボールスクリュー3aは、この実施例で
は４本用いられ、それぞれサイドフレーム1bの位置に垂
直に配置され、上部フレーム1cに設けたギヤボックス30
aと伝導軸30bを介してベベルギヤボックス30c,30cに結
ばれ、減速機30dを介して直流または交流のサーボモー
タ、パルスモータなどの高精度モータ3bの出力軸と結ば
れ、同期駆動されるようになっている。

この実施例ではボールスクリューが４本のため、スラ
イド２の側部に剛結一体したブラケット2aが設けられ、
これらブラケット2aに設けた各めねじ部材2bにボールス
クリュー3aが螺通されている。そして、このボールスク
リュー3aの回転によるスライド２の位置を検出するため
の位置検出手段3eが配置されている。実施例では、第2a
図のようにマグネットスケール3eが用いられているが、
これに代えてエンコーダ類を用いてもよいのは言うまで
もない。なお、ボールスクリューはスライドの大きさ等
により、１点〜４点が適宜選択される。

４は重量キャンセル機構であり、バランスウエイトで
もよいが、この実施例では流体圧作動の２本のシリンダ
4a,4aが用いられており、それらシリンダ4a,4aは下部フ
レーム1aに固定され、それぞれピストンロッド40,40が
スライド２のブラケット2a,2aに連結され、スライダ２
を上号側に押圧するようになっている。前記シリンダ4
a,4aは、第４図のように、ヘッド側がキャンセル圧力設
定用のリリーフ弁40eを介して、ロッド側が可変絞り弁4
0dを介してそれぞれ電磁方向切換弁40eに結ばれ、これ
の上流側が保持用のリリーフ弁40bを介してポンプ40aに
結ばれている。そして、この重量キャンセル機構４の作
動を前記位置検出手段3eと協働して制御するため、ブラ
ケット2a,2aにはピストンロッド40,40に対向して加圧力
検出手段4cが配置されている。加圧力検出手段4cはロー
ドセルのような計算器が用いられる。上記重量キャンセ
ル機構４のキャンセル設定方法は、スライド２に上型Ａ
を取付け、シリンダ4a,4aのヘッド側圧力を寸動リモコ
ン弁で徐々に上昇させ、上昇する寸前の圧力に設定する
方法、スライド単体のバランス圧力を確認しておき、上
型重量をインプットして上型Ａを取付けた場合のバラン
ス圧力を自動設定する方法など任意である。

５は下型Ｂを取付け支持する下型用テーブルである。
この下型用テーブル５は、好ましくはアルミニウム合金
などの軽比重材料で作られ、通常のボルスタと同様に、
下部フレーム1aに設けた複数のクランパ54により下部フ
レーム1aに密着固定され、またリフター55により下部フ
レーム1aから押上げられ、コロにより下部フレーム上を
移動できるようになっている。

さらに、本発明においては、型合せ時に上型Ａとどこ
かが当ったときに、その分力で下型用テーブル５を下部
フレーム1a上を水平移動自由にする分力移動機構5aを備
えている。分力移動機構5aはボールベアリングでもよい
が、より摺動抵抗を減らしてスムーズに動けるようにす
るため、液体圧浮上形式としている。

第５図と第６図はその詳細を示しており、下型用テー
ブル５の下面側には所要の間隔で穴部50,50が形成さ
れ、各穴部50,50は通路51により互いに連通され、通路
の一端は第４図のように方向切換弁52を介して流体圧
（たとえば圧縮エア）の供給源53に接続されている。そ
して、各穴部50,50には微細なオープンポアを多数有す
る流体透過性部材56が嵌着されている。

前記下型用テーブル５は、図示しない中立復帰用スプ
リングにより、常態において下部フレーム中央位置に位
置決めされるようになっており、下型用テーブル５の外
側の下部フレーム上には、たとえばデジタルマイクロメ
ータ、デシタルゲージなど変位量検出手段5bが複数個設
けられ、下型用テーブル５に据付けた下型Ｂの変位量を
計測できるようになっている。

また、下型用テーブル５の上面には、デジタルマイク
ロメータ、デジタルゲージなどからなる変形量検出手段
5cが複数個設置され、合せ時の下型Ｂの大きさ、高さ等
の寸法変化を自動測定するようになっている。なお、ス
ライド２の上下位置偏差は、前記位置検出手段3cで検出
されるか、または、スライド２の４隅にデジタルマイク
ロメータ類を設置して、スライド４点の偏差量を測定す
る。

この実施例では、下型用テーブル５に方向性のないも
のを使用しているが、これに代え、Ｘ方向に移動自在な
テーブルとＹ方向に移動自在なテーブルの重合形式とし
てもよいことは勿論である。この場合、上側のテーブル
に変形量検出手段5cが配置される。

第７図は本発明装置を応用した型合せ作業表示、記録
システムを例示するもので、６はコンピュータ、７はデ
ィスプレイ装置、８はプリンタであり、コンピュータ６
には高精度モータ3bからの駆動量信号、加圧力検出手段
4cからの荷重（加圧力）信号、位置検出手段3eからのス
ライド位置信号、下型用テーブル５上の変形量検出手段
5cからの変形量計測信号および下型用テーブルの変位量
検出手段5bからの変位量計測信号が入力され、演算部で
演算されることにより、ディスプレイ装置７に型全体の
下型用量変形量および方向が表示され、かつプリンタ８
に記録されるようになっている。また、スライド２ない
し上型Ａの位置も表示されるようになっている。さら
に、前記コンピュータ６の出力は制御装置９に導かれ、
高精度モータ3bおよびキャンセル機構４の回路に制御信
号を送るようになっている。

〔実施例の作用〕

モデル合せを行うにあたっては、マスターモデルから
作成したモデルの上型Ａと下型Ｂを下型用テーブル５に
乗せ、スライド２を降下して上型Ａを固定し、クランパ
54により下型用テーブル５を下部フレーム1aに固定す
る。そして、基準ピンを使用し平行を出すと共に、Ｘ−
Ｙの位置を合せる。このときの下型Ｂの寸法と下型用テ
ーブル５の位置を変形量計測手段5cと移動量計測手段5b
により計測し、リセット後、基準ピンを取外し、型同士
の位置決めを行う。

また、スライド下限位置を前記変形量計測手段5cから
の情報で求め、高精度モータ3bの駆動部に駆動量をプリ
セットし、それと共に重量キャンセル機構４の回路にキ
ャンセル出力をプリセットする。そして、方向切換弁52
により加圧流体を下型用テーブル５に供給する。これに
より下型用テーブル５は下部テーブル面から浮上する。

次いで高精度モータ3bを駆動すれば、ベベルギヤボッ
クス30c,30c、伝導軸30b,ギヤボックス30aを介して各ボ
ールスクリュー3aが同期回転する。ボールスクリュー3a
はスライド２両側のブラケット2aに設けためねじ部材2b
に噛合っているため、スライド２は下降する。

スライド２は零クリアランスガイド1dにより摺動ガイ
ドされるため静的精度が高く、かつ高精度モータ3bとボ
ールスクリュー3aにより作動されるため動的精度も高
く、位置検出手段3eによる位置検出信号で高精度モータ
3bの駆動が制御されることにより、位置決め精度がきわ
めて高い。

そして、スライド２の下降と共にピストンロッド40に
加圧力検出手段4cを介してスライド２と上型Ａの重量が
作用し、加圧力検出手段4cからの信号が前記プリセット
出力に達すると電磁方向切換弁40cが作動し、それによ
りスライド２と上型Ａの重量に対応した上昇力がピスト
ンロッド40に加えられる。これにより無負荷状態が形成
されると共に、偏心荷重そのものも小さくなり、その状
態で上型Ａが下型Ｂにソフトタッチする。このため、下
型Ｂの変形が完全に回避される。

このように上型Ａと下型Ｂが接触したとき、下型Ｂを
固定している下型用テーブル５はさきのように下部フレ
ーム1a上で浮上しているため、上型Ａと下型Ｂのどこか
が当った場合、その分力により下型用テーブル５は水平
移動し、その変位量が変位量検出手段5bにより検出さ
れ、コンピュータ６で演算処理され、ディスプレイ装置
７に表示される。また、同時に変形量検出手段5cで下型
Ｂの変形状態も監視され、この時のスライド２に位置も
位置検出手段3eにより検出されて、コンピュータ６に記
憶される。

次いで高精度モータ3bの逆転駆動により、スライド２
が上昇された後、流体圧供給の停止とクランパ54の作動
により下型用テーブル５は下部フレーム1aに固定され
る。さきの下型用量計測手段5bからの情報とその処理に
より下型Ｂの当り位置と大きさが自動的に検出されてい
るため、修正はきわめて迅速、的確に行える。

このように修正を行った後、再び上記操作でスライド
２を下降する。この下降位置は前記のように予め設定さ
れているため、上型Ａは前回と同じ位置で止まり、上型
Ｂと接触する。このときには下型用テーブル５は浮上状
態にあり、下型用量が再び測定される。

この下降位置での下型用テーブル５の下型用量が零に
なれば、スライド２の下降位置を少し下げ、上記操作を
繰返し、以後スライド２の下降位置が予め設定した目標
点に到達するまで実施することで、合せ作業が完了す
る。

以上のようにモデル合せがほぼ完了し、ある程度の荷
重で合せ状態を見るときには、下型用テーブル５を固定
状態にし、スライド２を下降すれば、加圧力検出手段4c
により下型Ｂへの加圧力が検出され、その信号により重
量キャンセル機構４の出力が調整され、あるいは高精度
モータ3bの出力トルクが規制されるため、加圧力が自動
的に微少コントロールされ、希望する荷重で完全に合せ
状態を見ることができる。このときに下型の変形量は検
出手段5cにより検出され、一定値を超える歪であるとき
には、自動的にスライド２の下降が停止される。

なお、本発明は強度の乏しい型の型合せに好適である
ほか、通常の金型の型合せに適用できるのは勿論であ
る。この場合、スライド２や下型用テーブル５の材質を
変更すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によるときには、キャンセル機構
によりスライドと上型重量をキャンセルし、無負荷で型
合せ作業を行えるため、型を変形させることがなく、し
かもスライドおよび上型の静的、動的な精度ならびに位
置決め精度が良好であると共に、下型を付けた下型用テ
ーブルが上型との当り分力で移動することによりスラス
ト偏位量を計測できるため、精密な型合せを行え、これ
により本型加工数と合せ工数を大きく短縮することがで
きる。

また、ある程度の荷重で合せ状態を見るときにも煩雑
な段取りを要さず、加圧力を所定値にコントロールでき
るなどのすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による精密型合せ装置の一例を示す正面
図、第２図は同じくその平面図、第2a図はその一部拡大
図、第３図は同じく側面図、第４図は本発明装置の駆動
系を示す回路図、第５図は下型用テーブルの背面図、第
６図は第５図VI−VI線に沿う断面図、第７図は本発明装
置を適用した計数管理システムの一例を示す説明図であ
る。 １……フレーム、２……スライド、３……スライド駆動
手段、3a……ボールスクリュー、3b……高精度モータ、
４……重量キャンセル機構、５……下型用テーブル、5b
……変位量検出手段、5c……変形量検出手段、Ａ……上
型、Ｂ……下型。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸高 信彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−54429（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上型を取付けたスライドを動かすボールス
   クリュー式などの精密駆動手段と、前記スライドの下降
   時に対向力を作用させ、スライドと上型の重量をキャン
   セルする機構と、下型を固定し上型との接触時に生ずる
   分力により水平移動自由な下型用テーブルとを備えたこ
   とを特徴とする精密型合せ装置。
2. 【請求項２】上型を取付けたスライドを動かすボールス
   クリュー式などの精密駆動手段と、スライドの位置を検
   出する手段及び加圧力を検出する手段と、それら検出手
   段からの信号で対向力を作用させ、スライドと上型の重
   量をキャンセルする機構と、下型を固定し上型との接触
   時に生ずる分力により水平移動自由な下型用テーブルと
   を備えたことを特徴とする精密型合せ装置。
3. 【請求項３】下型用テーブルが下型変形量検出手段を有
   し、かつ下型用テーブルの移動量が検出手段により検出
   されるようになっているものを含む特許請求の範囲第１
   項または第２項いずれかに記載の精密型合せ装置。