JP3808395B2 - トグル式型締装置の金型押圧力調整方法、およびトグル式型締装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機と組み合わせて用いられるトグル式型締装置の金型押圧力調整方法およびトグル式型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機は、型閉じされた金型のキャビティ内に溶融樹脂を高圧で射出することによって、所望の形状の製品を形成するものである。そのため、射出成形機は、高圧の溶融樹脂が金型から漏れ出さないように充分な型締力を加えることのできる型締装置を必要とする。この型締装置には、使用される金型、樹脂、射出条件等によって自在に型締力を変更できる機能が要求され、この型締装置として、いわゆるトグル式の型締装置が広く用いられている。
【０００３】
図１は一般的なトグル式型締装置の構成を一部を破断した状態で示す図、図２は図１に示したトグル式型締装置を図１の左側から見た図である。
【０００４】
トグル式型締装置は、固定側金型２２ａが取り付けられている固定盤２１と、可動側金型２２ｂが取り付けられている可動盤４と、可動盤４にトグルリンク機構５を介して連結されたエンドハウジング１８とを有している。固定盤２１はベッド１７上に固定されており、可動盤４とエンドハウジング１８はベッド１７上を軸方向に移動可能になっている。
【０００５】
固定盤２１とエンドハウジング１８とは、それらの四隅部において４本の平行なタイバー１５によって連結されている。それらのタイバー１５は、一方の端部が固定盤２１に固定され、可動盤４とエンドハウジング１８を貫通した他方の端部にタイバーねじ１６が形成されている。このタイバーねじ１６は先端側がタイバーねじナット１３とねじ結合されている。そのため、このタイバーねじナット１３を必要に応じて回転させることにより、エンドハウジング１８をタイバー１５に沿って必要に応じた距離だけ軸方向に移動させることができる。つまり、タイバーねじナット１３の回転量に応じて、エンドハウジング１８を固定盤２１に対して接近させる方向、または固定盤２１から離れる方向に移動させることができる。これらのタイバーねじナット１３には、従動ギア１２が設けられている。
【０００６】
トグルリンク機構５にはクロスヘッド３が設けられており、トグルリンク機構５は、このクロスヘッド３を軸方向に移動させることによって軸方向に屈伸するようになっている。クロスヘッド３にはボールねじナット１４が設けられており、ボールねじ軸２のねじ部が形成された一方の端部が、このボールねじナット１４にねじ結合されている。このボールねじ軸２は、軸方向に沿ってエンドハウジング１８がある方向に延びてエンドハウジング１８を貫通し、エンドハウジング１８に設けられた支持部材２６に回動自在に軸支されている。そして、ボールねじ軸２の他方の端部には従動プーリ６が設けられている。従動プーリ６はベルト７を介してサーボモータ１の駆動プーリ８に接続されており、サーボモータ１を駆動させて駆動プーリ８を回転させると、ベルト７を介して従動プーリ６が回転し、これによりボールねじ軸２が回転するようになっている。
【０００７】
図２に示されているように、型厚調整モータ９に設けられた駆動ギア１０と４つの従動ギア１２は、それぞれ連動ギア１１に噛み合っている。そのため、型厚調整モータ９を駆動して駆動ギア１０を回転させると、連動ギア１１が回転し、これに伴って４つの従動ギア１２が同じ回転量だけ回転する。
【０００８】
次に、上記に説明したトグル式型締装置の動作について説明する。
【０００９】
まず最初に、クロスヘッド３をエンドハウジング１８の方向へ所定の位置まで後退させて、トグルリンク機構５に所定の型締ストロークを持たせる。具体的には、サーボモータ１を駆動して駆動プーリ８を回転させ、その駆動力をベルト７、従動プーリ６、およびボールねじ軸２を介してボールねじナット１４に伝達させ、クロスヘッド３を図示左方向に所定の位置まで移動させる。このとき、クロスヘッド３の位置決めは、サーボモータ１の回転量と位置センサー１９の検出結果とに基づくフィードバック制御によって行う。
【００１０】
続いて、エンドハウジング１８から可動盤４までの構成を含む型締機構４，５，１８を固定盤２１に近づく方向（図示右方向）に移動させ、可動盤４に設けられた可動側金型２２ｂを固定盤２１に設けられた固定側金型２２ａに当接させる。なお、以下では金型２２ａ，２２ｂ同士の当接を「タッチ」と称する。
【００１１】
具体的には、この金型タッチは、型厚調整モータ９を駆動させて駆動ギア１０を回転させ、その駆動力を連動ギア１１から各従動ギア１２に伝達させて各タイバーねじナット１３を回転させて、型締機構４，５，１８を移動させることによって行われる。型厚調整モータ９は、可動側金型２２ｂが固定側金型２２ａにタッチしたことが確認されるまで駆動し、タッチしたことが確認された時点で停止するように制御されている。
【００１２】
従来は、金型がタッチしたことを確認する手段として、図４に示すように位置センサー２０に接続された速度検出装置２３が用いられていた。この速度検出装置２３は、型締機構４，５，１８の移動速度が設定器２５で予め設定された移動速度に達したかどうかを検出するものである。金型２２ａ，２２ｂ同士に押圧力が加えられると、型締機構４，５，１８の移動速度は低下する。そこでこの速度検出装置２３は、型締機構の移動速度が設定器２５で予め設定された移動速度まで低下したことを検出すると、型厚調整モータ９を停止させるように構成されている。したがって、型厚調整モータ９が停止したときには、可動側金型２２ｂは固定側金型２２ａに対して所定の押圧力をもって当接させられている。
【００１３】
次に、このように金型２２ａ，２２ｂ同士をタッチさせた状態からサーボモータ１を駆動させて、今度はエンドハウジング１８とクロスヘッド３との間隔が広げる方向にボールねじ軸２を回転させ、最終的にトグルリンク機構５を伸びきった状態にする。この間、固定側金型２２ａと可動側金型２２ｂとは接触状態にあり、可動盤４の移動は行われず、トグルリンク機構５の軸線方向の伸びはエンドハウジング１８が図示左方向に後退することにより吸収される。エンドハウジング１８が後退するときであってもタイバーねじナット１３は回転しないように維持されるので、４本のタイバー１５はエンドハウジング１８が後退する分だけ伸長する。その結果、その伸長に伴う反力が両金型２２ａ，２２ｂの間に加えられ、金型２２ａ，２２ｂが型締めされる。
【００１４】
このように、金型２２ａ，２２ｂは、型厚調整モータ９により型締機構４，５，１８を移動させて金型２２ａ，２２ｂ同士をタッチさせる際に生じる押圧力と、その後にトグルリンク機構５を伸ばすことで得られるタイバー１５の反力との合計である型締力で型締めされる。そのため、所定の型締力を得るためには、まず、金型２２ａ，２２ｂ同士を所定の押圧力でタッチさせる必要がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、型締機構４，５，１８を移動させるタイバーねじナット１３とタイバーねじ１６との間の回転摺動抵抗や、ベッド１７に対する可動盤４やエンドハウジング１８の摺動抵抗は、経時的に変化する。このように各部での摺動抵抗が変化すると、型締機構４，５，１８の移動速度が設定器２５で予め設定された移動速度まで低下したことを速度検出装置２３が検出して型厚調整モータ９が停止させられた場合であっても、金型２２ａ，２２ｂ同士に実際に加えられる押圧力は、各部の摺動抵抗力の変化分だけ変化してしまう。
【００１６】
このように、型締機構４，５，１８の移動速度を検出する速度検出装置２３を用いて金型２２ａ，２２ｂ同士のタッチを確認する構成では、タイバーねじナット１３とタイバーねじ１６との間の回転摺動抵抗や、ベッド１７に対する可動盤４やエンドハウジング１８の摺動抵抗等の、型厚調整モータ９により型締機構４，５，１８を移動させる際に生じうる摺動抵抗が経時的に変化すると、これに伴って金型２２ａ，２２ｂ同士に加えられる押圧力も変化してしまうという問題があった。
【００１７】
そこで本発明は、型厚調整モータにより型締機構を移動させる際に生じうる摺動抵抗が経時的に変化した場合であっても、金型同士に加えられる押圧力が変化せず、ひいては所定の型締力を得ることができるトグル式型締装置の金型押圧力調整方法およびトグル式型締装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のトグル式型締装置の金型押圧力調整方法は、ベッド上に固定され、固定側金型が取り付けられている固定盤と、可動側金型が取り付けられており、前記ベッド上を移動可能な可動盤と、該可動盤にトグルリンク機構を介して連結され、同じく前記ベッド上を移動可能なエンドハウジングとを含む型締機構とを有し、前記型締機構は型厚調整モータによって前記固定盤に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるように構成され、前記トグルリンク機構はサーボモータによって前記エンドハウジングに対して近接する方向および離間する方向に移動させられるクロスヘッドの移動に伴って屈伸するように構成されているトグル式型締装置の、前記固定側金型と前記可動側金型とを互いにタッチさせたときに前記金型同士に生じる押圧力を調整する、トグル式型締装置の金型押圧力調整方法において、前記型厚調整モータを駆動させて前記型締機構を前記固定盤に近づく方向に移動させ、前記固定側金型と前記可動側金型とを互いにタッチさせている工程中、前記金型同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッドが前記エンドハウジングに近づく方向に押圧されることで前記サーボモータに加えられるトルクに抗して、前記クロスヘッドを前記エンドハウジングに対する所定の位置に維持するように前記サーボモータを駆動させ、前記サーボモータが前記トルクに抗して発生するトルクが所定の値に達したか否かを検出し、前記所定の値に達したことを検出したときに前記型厚調整モータを停止させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のトグル式型締装置は、ベッド上に固定され、固定側金型が取り付けられている固定盤と、可動側金型が取り付けられており、前記ベッド上を移動可能な可動盤と、該可動盤にトグルリンク機構を介して連結され、同じく前記ベッド上を移動可能なエンドハウジングとを含む型締機構とを有し、前記型締機構は型厚調整モータによって前記固定盤に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるように構成され、前記トグルリンク機構はサーボモータによって前記エンドハウジングに対して近接する方向および離間する方向に移動させられるクロスヘッドの移動に伴って屈伸するように構成されているトグル式型締装置において、前記サーボモータは、前記型厚調整モータを駆動させて前記型締機構を前記固定盤に近づく方向に移動させ、前記固定側金型と前記可動側金型とを互いにタッチさせている工程中、前記金型同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッドが前記エンドハウジングに近づく方向に押圧されることで前記サーボモータに加えられるトルクに抗して、前記クロスヘッドを前記エンドハウジングに対する所定の位置に維持するように駆動させることができるように構成されており、前記サーボモータが前記トルクに抗して発生するトルクが所定の値に達したか否かを検出し、前記所定の値に達したことを検出したときに前記型厚調整モータを停止させるトルク検出装置が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
上記本発明によれば、金型同士をタッチさせたときに生じる押圧力が、サーボモータに及ぼされるトルクの値として直接的に検出されるので、従来技術のように型厚調整モータにより型締機構を移動させる際に生じうる摺動抵抗の経時変化による影響を受けることがなく、金型タッチ時に金型同士に加えられる押圧力の調整を経時的に安定して行うことができる。そのため、最終的に型締めされた金型同士の型締力を安定させることができるので、成型品を安定して製造することが可能となり、また、型締力が過大になって型締装置や金型を破損するおそれをなくすことが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明のトグル式型締装置は、前記クロスヘッドには、前記サーボモータによって回転駆動させられるボールねじ軸に形成されたねじ部分がねじ結合されるボールねじナットが設けられており、前記サーボモータに加えられるトルクは、前記金型同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッドが前記エンドハウジングに近づく方向に押圧されることで前記ボールねじナットが前記ボールねじ軸を回転させるように働くことで生じるように構成されていてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図３は、本発明のトグル式型締装置の一実施形態を説明するための構成図である。
【００２４】
本実施形態では、従来用いていた速度検出装置２３（図４参照）に代えてトルク検出装置２４を用いている。このトルク検出装置２４は、金型２２ａ，２２ｂ同士をタッチさせたときに生じる押圧力をサーボモータ１に及ぼされるトルクの値として検出するものであり、トルク値が設定器２５で予め設定された所定の値に達したことを検出すると型厚調整モータ９を停止させるように構成されている。
【００２５】
なお、本実施形態の金型押圧力調整方法も図１および図２を参照して説明したトグル式型締装置に適用されるので、トグル式型締装置に関しては本実施形態においても図１および図２を参照して説明する。ただし、本実施形態ではトグル式型締装置に関する詳しい説明は省略する。
【００２６】
次に、本実施形態のトグル式型締装置の動作について説明する。
【００２７】
まず最初に、クロスヘッド３をエンドハウジング１８の方向へ所定の位置まで後退させて、トグルリンク機構５に所定の型締ストロークを持たせる。具体的には、サーボモータ１を駆動させて駆動プーリ８を回転させ、その駆動力をベルト７、従動プーリ６、およびボールねじ軸２を介してボールねじナット１４に伝達させ、クロスヘッド３を図示左方向に所定の位置まで移動させる。このとき、クロスヘッド３の位置決めは、サーボモータ１の回転量と位置センサー１９の検出結果とに基づくフィードバック制御によって行う。
【００２８】
続いて、トグル式型締装置のエンドハウジング１８から可動盤４までの構成を含む型締機構４，５，１８を固定盤２１に近づく方向（図示右方向）に移動させ、可動盤４に設けられた可動側金型２２ｂを固定盤２１に設けられた固定側金型２２ａにタッチさせる。具体的には、この金型タッチは、型厚調整モータ９を駆動させて駆動ギア１０を回転させ、その駆動力を連動ギア１１から各従動ギア１２に伝達させて各タイバーねじナット１３を回転させ、型締機構４，５，１８を移動させることによって行われる。型厚調整モータ９は、可動側金型２２ｂが固定側金型２２ａにタッチしたことが確認されるまで駆動し、タッチしたことが確認された時点で停止するように制御されている。
【００２９】
このとき、金型２２ａ，２２ｂ同士の間には押圧力が生じ、その押圧力の反力が可動盤４からトグルリンク機構５を介してクロスヘッド３に作用する。クロスヘッド３は、この反力によってエンドハウジング１８の方向に押され、これにより、ボールねじナット１４がボールねじ軸２を回転させるトルクが生じる。このトルクは、従動プーリ６、ベルト７、および駆動プーリ８を伝達して、サーボモータ１を回転させようとする。
【００３０】
サーボモータ１がこの力によって回転すると、クロスヘッド３が所定の位置よりもさらにエンドハウジング１８側に後退し、金型２２ａ，２２ｂ同士の押圧力が低下してしまう。そのため、エンドハウジング１８に対するクロスヘッド３の位置を上記の所定の位置に維持するために、サーボモータ１の回転量と位置センサー１９の検出結果とに基づくフィードバック制御によるクロスヘッド３の位置決め制御を行い、サーボモータ１にこの力に抗するだけの駆動トルクを発生させる。そして、トルク検出装置２４は、サーボモータ１が発生したトルクが設定器２５で予め設定されたトルクに達したことを検出すると、型厚調整モータ９を停止させる。
【００３１】
このトルクの設定値は、金型２２ａ，２２ｂ同士に生じる押圧力（反力）とサーボモータ１に及ぶトルク値との相関関係を予め知得しておくことで定められる。したがって、サーボモータ１に発生させた駆動トルクの値が所定のトルク値に達したことをトルク検出装置２４で検出することにより、金型２２ａ，２２ｂ同士に所定の押圧力が加えられていることを確認することができる。
【００３２】
本実施形態におけるトルク検出装置２４は、このようにして、金型２２ａ，２２ｂ同士をタッチさせたときに生じる押圧力をサーボモータ１に及ぼされるトルクの値として直接的に検出する。
【００３３】
次に、このように金型２２ａ，２２ｂ同士をタッチさせた状態からサーボモータ１を駆動させて、今度はエンドハウジング１８とクロスヘッド３との間隔が広げる方向にボールねじ軸２を回転させ、最終的にトグルリンク機構５を伸びきった状態にすることにより、４本のタイバー１５の伸長に伴う反力が両金型２２ａ，２２ｂの間に加えられ、金型２２ａ，２２ｂが最終的に型締めされる。
【００３４】
このように、本実施形態では、金型２２ａ，２２ｂ同士に生じる押圧力（反力）を、クロスヘッド３およびボールねじ軸２を介してサーボモータ１に及ぶトルク値として直接的に検出するように構成されているので、従来技術のように型厚調整モータ９により型締機構４，５，１８を移動させる際に生じうる摺動抵抗の経時変化による影響を受けることがなく、金型タッチ時に金型２２ａ，２２ｂ同士に加えられる押圧力の調整を経時的に安定して行うことができる。そのため、最終的に型締めされた金型２２ａ，２２ｂ同士の型締力を安定させることができるので、成型品を安定して製造することができ、また、型締力が過大になって型締装置４，５，１８や金型２２ａ，２２ｂを破損するおそれをなくすことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、型厚調整モータを駆動させて型締機構を固定盤に近づく方向に移動させ、固定側金型と可動側金型とを互いにタッチさせている工程中、金型同士に生じる押圧力の反力によってクロスヘッドがエンドハウジングに近づく方向に押圧されることでサーボモータに加えられるトルクに抗して、エンドハウジングに対するクロスヘッドの所定の位置を維持するようにサーボモータを駆動させ、サーボモータがそのトルクに抗して発生するトルクが所定の値に達したか否かを検出し、その所定の値に達したことを検出したときに型厚調整モータを停止させるように構成されているので、型厚調整モータにより型締機構を移動させる際に生じうる摺動抵抗が経時的に変化した場合であっても、金型同士に加えられる押圧力が変化せず、ひいては所定の型締力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なトグル式型締装置の構成を、一部を破断した状態で示す図である。
【図２】 図１に示したトグル式型締装置を図１の左側から見た図である。
【図３】本発明のトグル式型締装置の一実施形態を説明するための構成図である。
【図４】従来のトグル式型締装置の金型押圧力調整方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ サーボモータ
２ ボールねじ軸
３ クロスヘッド
４ 可動盤
５ トグルリンク機構
６ 従動プーリ
７ ベルト
８ 駆動プーリ
９ 型厚調整モータ
１０ 駆動ギア
１１ 連動ギア
１２ 従動ギア
１３ タイバーねじナット
１４ ボールねじナット
１５ タイバー
１６ タイバーねじ
１７ ベッド
１８ エンドハウジング
１９，２０ 位置センサー
２１ 固定盤
２２ａ 固定側金型
２２ｂ 可動側金型
２３ 速度検出装置
２４ トルク検出装置
２５ 設定器
２６ 支持部材

Claims (3)

1. ベッド（１７）上に固定され、固定側金型（２２ａ）が取り付けられている固定盤（２１）と、
   可動側金型（２２ｂ）が取り付けられており、前記ベッド（１７）上を移動可能な可動盤（４）と、該可動盤（４）にトグルリンク機構（５）を介して連結され、同じく前記ベッド（１７）上を移動可能なエンドハウジング（１８）とを含む型締機構（４，５，１８）とを有し、
   前記型締機構（４，５，１８）は型厚調整モータ（９）によって前記固定盤（２１）に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるように構成され、前記トグルリンク機構（５）はサーボモータ（１）によって前記エンドハウジング（１８）に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるクロスヘッド（３）の移動に伴って屈伸するように構成されているトグル式型締装置の、前記固定側金型（２２ａ）と前記可動側金型（２２ｂ）とを互いにタッチさせたときに前記金型（２２ａ，２２ｂ）同士に生じる押圧力を調整する、トグル式型締装置の金型押圧力調整方法において、
   前記型厚調整モータ（９）を駆動させて前記型締機構（４，５，１８）を前記固定盤（２１）に近づく方向に移動させ、前記固定側金型（２２ａ）と前記可動側金型（２２ｂ）とを互いにタッチさせている工程中、前記金型（２２ａ，２２ｂ）同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッド（３）が前記エンドハウジング（１８）に近づく方向に押圧されることで前記サーボモータ（１）に加えられるトルクに抗して、前記クロスヘッド（３）を前記エンドハウジング（１８）に対する所定の位置に維持するように前記サーボモータ（１）を駆動させ、前記サーボモータ（１）が前記トルクに抗して発生するトルクが所定の値に達したか否かを検出し、前記所定の値に達したことを検出したときに前記型厚調整モータ（９）を停止させることを特徴とする、トグル式型締装置の金型押圧力調整方法。
2. ベッド（１７）上に固定され、固定側金型（２２ａ）が取り付けられている固定盤（２１）と、
   可動側金型（２２ｂ）が取り付けられており、前記ベッド（１７）上を移動可能な可動盤（４）と、該可動盤（４）にトグルリンク機構（５）を介して連結され、同じく前記ベッド（１７）上を移動可能なエンドハウジング（１８）とを含む型締機構（４，５，１８）とを有し、
   前記型締機構（４，５，１８）は型厚調整モータ（９）によって前記固定盤（２１）に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるように構成され、前記トグルリンク機構（５）はサーボモータ（１）によって前記エンドハウジング（１８）に対して近接する方向および離間する方向に移動させられるクロスヘッド（３）の移動に伴って屈伸するように構成されているトグル式型締装置において、
   前記サーボモータ（１）は、前記型厚調整モータ（９）を駆動させて前記型締機構（４，５，１８）を前記固定盤（２１）に近づく方向に移動させ、前記固定側金型（２２ａ）と前記可動側金型（２２ｂ）とを互いにタッチさせている工程中、前記金型（２２ａ，２２ｂ）同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッド（３）が前記エンドハウジング（１８）に近づく方向に押圧されることで前記サーボモータ（１）に加えられるトルクに抗して、前記クロスヘッド（３）を前記エンドハウジング（１８）に対する所定の位置に維持するように駆動させることができるように構成されており、
   前記サーボモータ（１）が前記トルクに抗して発生するトルクが所定の値に達したか否かを検出し、前記所定の値に達したことを検出したときに前記型厚調整モータ（９）を停止させるトルク検出装置（２４）が設けられていることを特徴とするトグル式型締装置。
3. 前記クロスヘッド（３）には、前記サーボモータ（１）によって回転駆動させられるボールねじ軸（２）に形成されたねじ部分がねじ結合されるボールねじナット（１４）が設けられており、
   前記サーボモータ（１）に加えられるトルクは、前記金型（２２ａ，２２ｂ）同士に生じる押圧力の反力によって前記クロスヘッド（３）が前記エンドハウジング（１８）に近づく方向に押圧されることで前記ボールねじナット（１４）が前記ボールねじ軸（２）を回転させるように働くことで生じるように構成されている、請求項２に記載のトグル式型締装置。

Images