JP4058877B2 - 加圧機構および型締装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧機構および型締装置に係り、特に油漏れを防止する必要のある油圧を利用した加圧機構と、この加圧機構を用いて射出成形機やダイカスト成形機等における型締作用を行なわせるのに好適な型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機やダイカスト成形機等の型締装置は直圧式型締装置、トグル式型締装置等の油圧駆動方式が主流であったが、近年、省エネ化やクリーン化の要求に応えて、サーボモータの回転運動をボールねじナットにより直線運動に変換して型開閉駆動を行なう電動駆動方式の型締装置が小型成形機を中心に普及してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動駆動方式を用いた小型の型締装置では所望の省エネ化やクリーン化の要求に応えられるものの、そのままサイジングアップして大型の型締装置に適用しようとしても、サーボモータおよびボールねじの大型化に限界があるので、型締装置の大型化が制限されるという問題がある。そこで、型開閉駆動手段に電動駆動方式を用いると共に型締力発生手段に油圧方式を併用したハイブリッド型締装置が考案されるようになった。
【０００４】
例えば特開平６−２４６８０６号公報には、金型の開閉を交流サーボモータにより可動プラテンを雄ねじの螺進運動により行なわせ、型閉後に行なう型締を液圧で行なわせるようにしたハイブリッド型締装置の例が開示されている。この液圧による型締装置は、可動プラテンの背面部に液が封入された密封袋を閉鎖室に配設した液圧作動盤を配置し、可動プラテンとともに液圧作動盤の移動をロックした後、前記雄ねじ部材を電動モータで更に移動させることにより密封袋を加圧し、ピストンにより可動プラテンを介して成形金型に型締力を作用させるようにしたものである。
【０００５】
上記のような従来のハイブリッド型締装置では、密封袋を閉鎖室内で雄ねじにより加圧する構成を採用しているため、密封袋内に作動液を封入する際には完全に空気を抜き去らなければ型締力が適確に作用しない。しかし、固定された閉鎖室の体積に合わせて作動液が封入された密封袋を形成することは極めて困難であるとともに、密封袋を凹陥変形させるために袋破損による作動液が漏出してしまう可能性があり、型締力を大きくすることができない。
【０００６】
また、型締力を作用させている間は駆動源である電動モータを常に負荷状態にする必要があるため十分な省エネ性を発揮できない上に、電動駆動と油圧方式の併用に伴なって型締装置の構造が複雑になり故障頻度が増大するという問題があった。
【０００７】
また、型締装置に限らず、上記のような密封袋に液圧を導入することによって、一般的な油圧シリンダ機構などの加圧機構においても、適正な加圧力を発生させるために空気を完全に抜き去って作動液を封入することができれば、作動油の漏洩を防止した加圧機構として有効である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、作動油を封入してその膨張収縮により加圧する機構であって、特に空気抜きを完全に行なわせることができる構造とした加圧機構と、これを利用した型締装置を提供することに加えて、十分な省エネ性を実現しつつ小型で大きな型締力を発揮させることができる前記加圧機構を利用した型締装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る加圧機構は、シリンダ部とこれに内蔵されて出入り可能とされたピストンを具備し、前記シリンダ部に作動油給排により膨張収縮する袋体を収容して前記ピストンを押出し可能とし、この袋体には当該袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を内蔵させ、前記袋体の開口縁部を前記入子とシリンダ部側との間で圧着して固定し、前記入子に形成した油圧通路を通じて袋体に圧油を供給可能としたものである。この場合において、前記袋体に突起部を設けるとともに前記入子には前記突起部との係合溝を形成して固定することにより抜け止めを図れば良く、また、前記袋体を押圧するピストンの袋体との対面部周縁に切欠段部を形成し、この切欠段部に柔軟性保護部材を装着して前記袋体の押付周縁部に対面させるようにすればよい。さらに、前記シリンダ部におけるピストン摺動面に油漏れ検知手段を設けて前記袋体の破損検出を可能とすることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る型締装置は、タイロッドにより連繋され金型が取付けられる固定プラテンまたは可動プラテンをプラテン本体と当該プラテン本体に対して少なくとも型締ストロークの範囲で接離可能に取付けられた加圧プレートとにより構成し、これらプラテン本体と加圧プレート間に型締用の加圧機構を備えた型締装置であって、前記加圧機構をシリンダ部に収容されて圧油が導入可能とされた袋体の膨張収縮によりピストンを押出し可能に形成した構成とするとともに、前記袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を当該袋体に内蔵させて固定し、前記入子に油圧通路を形成した構成とした。この型締装置として構成した場合においても、前記袋体に突起部を設けるとともに前記入子には前記突起部との係合溝を形成して固定することにより抜け止めを図れば良く、また、前記袋体に押圧するピストンの袋体との対面部周縁に切欠段部を形成し、この切欠段部に繊維材料などの柔軟性材料からなるピストンリングを装着して前記袋体の押付周縁部に対面させるようにすればよい。さらに、前記シリンダ部におけるピストン摺動面に油漏れ検知手段を設けて前記袋体の破損検出を可能とすることが望ましい。
【００１１】
より具体的には、タイロッドにより連繋され金型が取付けられる固定プラテンまたは可動プラテンをプラテン本体と当該プラテン本体に対して少なくとも型締ストロークの範囲で接離可能に取付けられた加圧プレートとにより構成し、これらプラテン本体と加圧プレート間に型締用の加圧機構を備えた型締装置であって、前記加圧機構を前記プラテン本体に形成されたシリンダ部に摺動可能に装着されたピストンと、このピストンの背面部に圧油が給排可能とされ膨張収縮により前記ピストンを押出し可能にした袋体とから構成し、前記袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を当該袋体に内蔵させ、前記袋体の開口縁部分を前記入子とプラテン本体とにより圧着固定し、この圧着固定部にて前記袋体に突起部を設けるとともに前記入子とプラテン本体には前記突起部との係合溝を形成して固定することにより抜け止めし、前記入子には前記袋体内部へ圧油を供給する油圧通路を形成した構成とすればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る加圧機構および型締装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る型締装置の模式的に示した縦断面図、図２〜５は前記型締装置に備えられた加圧機構の断面図であり、図４は油圧供給前、図５は油圧供給後の加圧機構の詳細断面図を示している。
【００１３】
まず、図１に示すように、実施形態に係る型締装置１０は、マシンベース１２の一端部上に基部をキー止めされて立設された固定プラテン１４を備え、この固定プラテン１４に対向して配置され、前記マシンベース１２上にガイドシュー１６によって摺動移動可能とされた可動プラテン１８を備えている。固定プラテン１４と可動プラテン１８には、それぞれ固定金型２０と可動金型２２が取り付けられ、固定プラテン１４に対して可動プラテン１８を接離移動させることによって型開閉をなすものとしている。そして、固定プラテン１４のセンターには射出装置進入用空間２４が装着できるようになっており、金型２０、２２によって形成されるキャビティ内に溶融樹脂を供給可能としている。また、可動プラテン１８側のセンターには製品押出し装置２６が設けられ、開かれた金型から成形品を押出し離脱させるようにしている。
【００１４】
前記固定プラテン１４の４隅にはロッド孔が穿設されていて、これらのロッド孔のそれぞれにはタイロッド２８の一端が固定装着されている。同様に、可動プラテン１８の４隅にもロッド孔が穿設され、これに前記タイロッド２８を貫通させている。このため、可動プラテン１８はマシンベース１２上をタイロッド２８をガイドとして固定プラテン１４に向けて摺動移動することができる。
【００１５】
このような基本要素からなる型締装置による成形作業では、可動プラテン１８の移動により金型２０，２２の型合わせをなし、可動プラテン１８が動かないようにタイロッド２８にロックし、次いで射出時に型開が生じないように大きな力で金型２０，２２を圧接する型締をなす。そして、射出成形の後に型締力の１５分の１程度の力で金型２０，２２を離型した後、型開を行ない、成形品を取り出す。これらの一連の作業のため、上記装置には、可動プラテン１８を型開位置と型閉位置との間で移動させるための型開閉装置１００、可動プラテン１８を型閉位置にてタイロッド２８に固定するための割ナットを利用したロック装置２００、金型２０，２２の型閉位置にて型締力を発生させるための加圧機構３００、加圧のために圧油を供給する油圧回路４００およびその制御手段５００が装備されている。そして、本実施形態の型締装置では、型開閉装置１００を電動駆動により行なわせ、型締を油圧によって行なわせるハイブリッド構造としている。
【００１６】
以下の説明では、成形作業の手順にしたがって、最初に型開閉装置１００の説明をなし、プラテンロック装置２００、加圧機構３００を順に説明し、最後に油圧回路４００を説明する。
【００１７】
まず、型開閉装置１００は電動駆動型ボールねじ機構によって実現しており、これは次のように構成されている。前記固定プラテン１４に回転自在にボールねじ部材１０２が取付支持されており、これがタイロッド２８と平行に配置されて可動プラテン１８側に伸びている。該ボールねじ部材１０２の先端に対向する前記可動プラテン１８には、ボールねじ部材１０２が出入り可能な貫通孔１０４が穿設されている。該貫通孔１０４の開口部に形成された段付き部分には、前記ボールねじ部材１０２のねじ部１０６に螺合するボールナット１０８がボルト止めされている。これによりボールねじ部材１０２を固定プラテン１４の定位置で回転駆動することにより、ボールナット１０８とともに可動プラテン１８が固定プラテン１４に対して接近離反移動することができる。
【００１８】
このようなボールねじ機構はプラテン１４，１８の対角線上の２個所に配置され、同期をとって回転駆動させるようにしている。このため、ボールねじ部材１０２にプーリ１１０を取り付けておき、固定プラテン１４に別途に取り付けられた型開閉駆動用のサーボモータ１１２からベルト１１４を引き回してプーリ１１０に巻き付けて回転させるようにしている。
【００１９】
こうすることにより、サーボモータ１１２を作動してボールねじ部材１０２を回動させると、ボールナット１０８のねじ作用により可動プラテン１８はガイドシュー１６と一体となって固定プラテン１４に対し遠近方向に進退し、可動プラテン１８に取付けられた可動金型２２を固定金型２０に対して開閉させることができる。
【００２０】
次に、型閉の後、型閉位置を保持するべく可動プラテン１８をタイロッド２８に固定保持するプラテンロック装置２００を説明する。この装置は可動プラテン１８の背面部におけるタイロッド２８の貫通箇所に設けられている。前記タイロッド２８の中間部外周面には複数個のリング溝２０２が等間隔に刻設されており、他方、可動プラテン１８の背面部に割ナット２０４を前記タイロッド２８の半径方向に沿って移動するよう規制されて可動プラテン１８に取り付けている。割ナット２０４には前記リング溝２０２に係合可能な噛合歯が形成されており、一対の割ナット２０４をタイロッド２８を挟み込むように移動させることにより、タイロッド２８のリング溝２０２に噛み合わせ、これによって可動プラテン１８をタイロッド２８に位置決め固定するものとしている。一対の割ナット２０４は図示しないナットシリンダの駆動によりタイロッド２８の半径方向に開閉移動可能とされ、可動プラテン１８および可動金型２２を開閉移動する時には一対の割ナット２０４を互いに分離するように開いてタイロッド２８との係合を外して保持すると共に、型締力を負荷する時には一対の割ナット２０４を閉じ込み移動させて噛合歯をタイロッド２８のリング溝２０２に噛合させることにより、可動プラテン１８とタイロッド２８とを係合位置に保持するようにしている。
【００２１】
ところで、上記プラテンロック装置２００において、タイロッド２８におけるリング溝２０２と割ナット２０４における噛合歯とのピッチは同一となっているが、可動金型２２が固定金型２０に接触した状態において、リング溝２０２の位置が割ナット２０４の噛合歯に噛合する適正な位置に一致していなければ、可動プラテン１８とタイロッド２８とを係合状態に保持することができない。このため、金型を交換した際には、成形に先立って金型厚さ(ダイハイト)に応じて噛合い位置に調整する、いわゆるダイハイト調整が必要となる。
【００２２】
この実施形態では、一対の割ナット２０４のユニットをタイロッド２８の軸方向に沿って移動できるように可動プラテン１８に取り付けておき、可動プラテン１８と割ナットユニットとの間に介在され、楔作用により厚さを変更できるようにしたダイハイト調整機構２０６を設けている。すなわち、互いに斜面接合する固定ウェッジ２０８と可動ウェッジ２１０を可動プラテン１８と割ナットユニットとの間に介在させ、両ウェッジ２０８，２１０の合計厚さにより可動プラテン１８に対して割ナットユニットの位置が変更できるようにしている。固定ウェッジ２０８を割ナットユニット側に取り付け、一方、可動ウェッジ２１０をタイロッド２８の半径方向に沿って可動にし、固定ウェッジ２０８に対してアリ溝結合などにより両ウェッジ２０８，２１０を連結した状態で、当該可動ウェッジ２１０を可動プラテン１８と固定ウェッジ２０８との隙間に出入操作できるように取り付けている。このようにすることで固定ウェッジ２０８と可動ウェッジ２１０の接合厚さを可変とし、割ナットユニットをタイロッド２８の軸方向に移動調整できるようにしている。したがって、単に可動ウェッジ２１０をタイロッド２８の半径方向に移動操作することによって割ナットユニットと可動プラテン１８との間の距離を可変としているのである。これによりウェッジ２１０の単純な出入操作により噛合い位置調整ができ、ダイハイト変更に簡単に追従させることができる。
【００２３】
次に、本発明の特徴的な部分である型締装置に型締力を発生させる加圧機構３００の構成を以下に説明する。図１に示されているように、前記固定プラテン１４はマシンベース１２に直接固定されるプラテン本体３０２と、固定金型２０が取り付けられる加圧プレート３０４とから構成され、加圧プレート３０４が型締ストロークの範囲でプラテン本体３０２から離反できるように設定されている。加圧プレート３０４は、その４隅に穿設されたタイロッド穴に前記タイロッド２８を貫通させると共に、加圧プレート３０４における可動プラテン１８との対面部中央に固定金型２０を取り付けるようにしている。さらに、図２に詳細を示しているように、加圧プレート３０４の金型取付面側から穿設された段付き貫通孔３０６が円周方向に沿って複数設けられ、この貫通孔３０６に連結ボルト３０８を挿通してプラテン本体３０２に螺着結合している。段付き貫通孔３０６の段部と連結ボルト３０８の頭部との間には皿ばね３１０が収納されており、該皿ばね３１０の作用によって通常は前記加圧プレート３０４をプラテン本体３０２に接合状態に保持し、型締作用力を発生させた場合に皿ばね３１０が撓んで加圧プレート３０４を型締ストローク分だけ型締方向に移動させることができる。
【００２４】
前記加圧プレート３０４に型締作用を行なわせるため、プラテン本体３０２に円環溝状のシリンダ部３１２が形成され、加圧プレート３０４の対面部に開口させている。実際には、図２〜３に示しているように、射出装置進入用空間２４（図１参照）を取り囲むように環状に形成されたシリンダブロック３１４をプラテン本体３０２に結合一体化し、このシリンダブロック３１４にシリンダ部３１２を形成している。シリンダ部３１２には、その開口部分から出入可能にピストン３１６を摺動可能に装着し、このピストン３１６の押圧作用により加圧プレート３０４に型締作用を行なわせるようにしている。当該ピストン３１６は油圧により押出し移動可能とされ、このためシリンダ部３１２の底部とピストン３１６で囲まれる油圧室となる空間内には作動油の給排により膨張収縮する袋体（以下ブラダという）３１８を収容して前記ピストン３１６を押出し可能としている。このブラダ３１８は耐油性のゴム材料、例えばＯリング材料として用いられるニトリルゴムなどの伸縮性材料から形成し、油圧室となる空間内に隙間なく収納され、後述する油圧回路４００により加圧・制御させた作動油を当該ブラダ３１８の内部に給排させて膨張収縮をなすことで前記ピストン３１６を出入させるように構成されている。
【００２５】
ところで、上述型締装置の如く、金型２０，２２を水平方向に型締をなすようにブラダ３１８を用い、このブラダ３１８により密閉された空間内部に作動油を給排させて加圧力を発生させる場合には、ブラダ３１８内に作動油を封入する際には完全に空気を抜き去らなければ型締力が適確に作用せず、固定された閉鎖空間の体積に合わせて作動液が封入されるブラダ３１８を形成することは極めて困難であるとともに、ブラダを変形させるために袋破損による作動液が漏出してしまう可能性があり、型締力を大きくすることができない。
【００２６】
そこで、本実施形態では、ブラダ３１８に当該ブラダ３１８の内部形状と同等な形状を有する入子３２０を内蔵させ、前記ブラダ３１８の開口縁部を前記入子３２０とシリンダ部３１２側との間で圧着して固定し、前記入子３２０に形成した油圧通路３２２を通じてブラダ３１８に圧油を供給可能としたのである。
【００２７】
図４〜図５はブラダ３１８を組み込んだ加圧機構３００の詳細図であり、図４は作動油の供給前の非加圧状態を、図５は作動油を供給した加圧状態を示している。シリンダブロック３１４に形成されたシリンダ部３１２の開口側にピストン３１６が嵌入され、このピストン３１６の背面部空間内にはシリンダブロック３１４に締付ボルト３２４によって固定された入子３２０を収容している。入子３２０は前記空間の体積の殆どを占有する形状とされ、前記空間内壁面に沿う断面形状がほぼＣ型の薄い隙間を形成している。そして、このＣ型断面隙間を埋める肉厚のゴム材料によって形成されたブラダ３１８が前記入子３２０の外周面に装着され、入子３２０とシリンダ部３１２とにより固定されている。
【００２８】
前記ブラダ３１８と入子３２０の外観を図６〜図７に示す。図６に示しているように、ブラダ３１８は射出装置進入用空間２４（図１参照）の周囲を囲繞するように全体として円環状に形成されている。これはピストン３１６に直接圧接されるピストン当接部３２６と、その内周縁と外周縁から直交するように折り返されてシリンダ部３１２壁面と接触可能な内周面部３２８、外周面部３３０とを有している。更に当該内周面部３２８、外周面部３３０の各端縁から内向きにピストン当接部３２６と平行に折り返された一対の耳片部３３２が設けられ、対向する耳片部３３２の間を開口させ、この開口から入子３２０を装着できるようにしている。
【００２９】
また、図７に示しているように、前記入子３２０は、ピストン当接部３２６、内周面部３２８、外周面部３３０、および耳片部３３２によって囲まれるブラダ自由形状における空間体積をもつ入子本体３３４を有し、ブラダ３１８の開口部から突出してシリンダブロック３１４への取付面を形成する凸条部３３６が設けられている。したがって、入子３２０は全体として凸形断面のリング形状とされている。このような入子３３２はブラダ３１８の内部に挿入され密着状態とされているが、ブラダ３１８のピストン当接部３２６内面に向けて凸条部３３６から穿設された油圧通路３２２が開口されている。この油圧通路３２２は図７に示すように、環状入子３２０の円周線に沿って適宜間隔で複数設けられている（図示の例は４個所）。この油圧通路３２２を通じて圧油を供給することによりブラダ３１８を膨張させることができる。
【００３０】
入子３２０を内蔵したブラダ３１８はシリンダ部３１２の底部に固定されるが、図４〜図５に示しているように、シリンダ部３１２の底部には受入凹部３４０が形成され、ここに入子３２０の凸条部３３６を嵌合して締付ボルト３２４によって固定し、凸条部３３６の両側の段部にてブラダ３１８の耳片部３３２を挟着し、ブラダ３１８の内部が密閉空間となるようにしている。入子３２０とシリンダ部３１２の底部との間に挟着されるブラダ耳片部３３２の表裏面には、図６に一部を示すように、耳片部３３２と十字状に直交するように形成された突起部３４４が一体に設けられ、一方、これを挟着する入子３２０側に前記突起部３４４を受け入れる係合溝３４６が形成され（図７）、同様に、シリンダ部３１２の底部にも係合溝３４８が形成されている（図４参照）。これによって圧油が供給されるブラダ３１８が入子３２０から抜け出ることを防止している。また、締付ボルト３２４による締め代はブラダ耳片部３３２の肉厚より小さくなるようにして、締付部での油圧シール機能を持たせている。
【００３１】
このように入子３２０を内蔵するブラダ３１８は、図４に示すようにシリンダ部３１２内に取り付けられる。ブラダ３１８のピストン当接部３２６の内面部分に圧油を供給することにより、ブラダ３１８がシリンダ部３１２内で膨張し、図５に示されるように、ピストン当接部３２６が前進してピストン３１６を押出すことができる。前述した油圧通路３２２を通じて圧油が供給されるが、これは図４〜５に示しているように、シリンダブロック３１４の受入凹部３４０に環状油路３５０を形成し、あるいは図２〜３に示すようにブラダ３１８のピストン当接部３２６に対面している入子本体３３４の表面に環状油路３５２を形成し、複数の油圧通路３２２の連通を図っておく。そして、図３に示すように、シリンダブロック３１４に形成した供給油路３５４を通じて圧油を導入する。供給油路３５４は後述する油圧回路４００に接続される。また、図２に示しているように、少なくとも、シリンダブロック３１４の上部側には、近傍油圧通路３３８に連通する空気抜き通路３５６を設け、初期の油圧導入に際しての空気抜きをここで行なうようにし、初期圧油導入後は空気抜き通路３５６に施栓するようにしている。
【００３２】
また、この実施形態では、図４に示すように、シリンダ部３１２に内挿されたピストン３１６には、前記ブラダ３１８のピストン当接部３２６の内外縁コーナに対面する周縁にそれぞれ切欠段部３５８、３６０を形成し、この切欠段部３５８、３６０に柔軟性材料、例えば繊維材料を編み込んで形成されたピストンリング３６２、３６４を装着し、これにてブラダ３１８の内外周縁からの押出し圧力を受けるようにしている。膨張収縮を繰り返すゴム製ブラダ３１８はそのコーナ部分での劣化が激しく、直接ピストン３１６で受圧してシリンダ壁面を摺動すると破損する虞がある。柔軟性のある上記繊維編み込みピストンリング３６２、３６４でブラダコーナ部分を受けることにより、ブラダ３１８の劣化、破損を大幅に軽減することができる。
【００３３】
また、この実施形態では、図３に示すように、シリンダ部３１２の特にピストン３１６の摺動面部分に油漏洩検査油路３６６を設けており、ブラダ３１８の破損により漏出した油がこの検査油路３６６を通じて検出されるため、早期発見が可能となっている。
【００３４】
なお、上記ブラダ３１８は射出装置進入用空間２４の存在により円環状とされている例を示したが、小型の円盤ブラダとして射出装置進入用空間２４の周囲に複数配置するように構成してもよい。もちろん射出装置進入用空間２４などの障害構造物がない場合には、図８に示されるように、大型円盤ブラダ３１８Ａ構造として固定プラテンの中央前面に配置することも可能である。
【００３５】
次に、上述加圧機構３００に圧油を供給するための油圧回路４００を図９を参照して説明する。図示のように、この油圧回路４００は正逆回転駆動可能なモータ４０２によって作動するトルク一定制御が可能な可変ピストンポンプ手段によって圧油をブラダ３１８に供給するようにしている。実施形態では可変ピストンポンプ手段として斜板ポンプ４０４により構成しているが、斜軸ポンプを利用することもできる。前記斜板ポンプ４０４の圧油供給油路４０６が加圧機構３００の供給油路３５４に接続され、途中に介装した第１ソレノイドバルブ４０８の開閉作用により圧油の供給路を開閉できるようにしている。前記第１ソレノイドバルブ４０８の出口側にはタンク４１０への第２ソレノイドバルブ４１２を介装した戻り油路４１４が接続され、第２ソレノイドバルブ４１２を開閉させることによりブラダ３１８とタンク４１０との流路を遮断開放させることができるようにしている。第１ソレノイドバルブ４０８は常閉バルブ構造とされ、第２ソレノイドバルブ４１２は常開バルブ構造とされている。また、第２ソレノイドバルブ４１２に並列にリリーフバルブ４１６が設けられ、射出圧によりブラダ３１８の内圧が異常に昇圧した状態となったときにブラダ３１８の圧力をタンク４１０側に開放できるようにしている。
【００３６】
前記斜板ポンプ４０４はトルク一定制御のために、ポンプ出口圧が昇圧したときに斜板角を自動的に変更してトルクを調整できるように斜板角調整バルブ４１８を内蔵している。図９の斜板ポンプ４０４部分において、４２０は斜板角調整バルブ４１８と並列配置されたリリーフバルブ、４２２は斜板角をメカニカルに検出して斜板角調整バルブ４１８の作動バランスを調整するバランス調整バルブである。
【００３７】
このような構成の油圧回路４００は制御手段５００（図１参照）により、前記ブラダ３１８へ圧油を供給して型締力を発生するが、この昇圧のための制御フローを図１０に示す。図示のように、型締開始条件が整ったときに、最初に第１、第２ソレノイドバルブ４０８（ＳＯＬＤ１）、４１２（ＳＯＬＤ２）をＯＮにする（ステップ１１００）。これによって圧油供給油路４０６はブラダ３１８に連通される。モータ４０２を正転してポンプ吐出状態となすことにより（ステップ１１０２）、圧油がブラダ３１８に充填され、加圧プレート３０４が押圧されて型締を開始する。圧力センサ４２４（ＰＰ１）が第１ソレノイドバルブ４０８の出口に配置され、ブラダ３１８の圧力を監視するようにしている（ステップ１１０４）。このセンサ４２４によりブラダ圧が設定型締圧に達したことを受けて（ステップ１１０６）、第１ソレノイドバルブ４０８をＯＦＦとして油路を遮断し、ブラダ３１８側の圧力経路を遮断するとともに、モータ４０２を停止し斜板ポンプ４０４による供給を停止する（ステップ１１０８）。これによって型締が完了し、この後に射出成形がなされる。ブラダ３１８側の圧力経路を遮断した後、今度はモータ４０２を逆転操作することによって、第１ソレノイドバルブ４０８より上流（ポンプ側）の油路からの吸込動作を行なわせる（ステップ１１１０）。そして、第１ソレノイドバルブ４０８の入口側にはポンプ出口圧を検出する圧力センサ４２６により、ポンプ出口圧が監視され（ステップ１１１１）、この圧力がゼロとなったことを検知した後（ステップ１１１２）、モータ４０２を停止させるようにしている（ステップ１１１４）。
【００３８】
また、成形作業の終了後は、ブラダ３１８の降圧処理を行なうが、この降圧のための制御フローを図１１に示す。成形作業の終了直後は、第１ソレノイドバルブ４０８が閉止され、ブラダ３１８側の圧力経路を遮断された状態にあるが、この状態から降圧作業に入る。まず、最初に第１ソレノイドバルブ４０８の前後で圧力が異なるため、急激に開放してタンク４１０に圧油を戻すとキャビテーションによる振動や油温上昇による不具合を発生する。そこで、最初にモータ４０２を正転してブラダ３１８の圧力まで上昇させるようにしている（ステップ１２００）。第１ソレノイドバルブ４０８の前後圧力を圧力センサ４２４（ＰＰ１）、４２６（ＰＰ２）で監視し、両圧力が等しくなったことを確認して（ステップ１２０２）、第１、第２ソレノイドバルブ４０８をＯＮにする（ステップ１２０４）。これによって圧油供給油路４０６はブラダ３１８側と連通状態とされる。その後、モータ４０２を逆転駆動しポンプ吸込状態となすようにしている（ステップ１２０６）。これにより、ブラダ３１８に供給された作動油が斜板ポンプ４０４を通じてタンク４１０に戻され、急激な圧力変動によるキャビテーションの発生を抑制し、油温の上昇をモータ４０２の回生抵抗により吸収することができる。ブラダ３１８側の圧力がタンク４１０に開放しても支障のない圧力まで低下したことを、例えば設定圧１ＭＰａよりも低下したか否かでチェックし（ステップ１２０８）、モータ４０２を停止させると同時に（ステップ１２１０）、第２ソレノイドバルブ４１２をＯＦＦ状態に切り替えるとともに（ステップ１２１２）、第１ソレノイドバルブ４０８をＯＦＦとして（ステップ１２１４）、ブラダ３１８をタンク４１０に連通させ、残りの作動油をタンク４１０に戻すのである。
【００３９】
なお、本実施形態では、上記油圧回路４００にて、型締による成形処理を完了してブラダ３１８を降圧した後に、金型２０，２２を離型する作業を前記斜板ポンプ４０４を利用して行なわせるようにしている。離型作業は型締力の１５分の１程度の離型力を必要とするが、この離型力を前述した型開閉装置１００によって行なわせる。このため、前記ボールねじ部材１０２を軸方向に移動させる油圧による離型シリンダ機構１１６が設けられている。この離型シリンダ機構１１６は、図１に模式的に示しているように、固定プラテン１４に装備されており、ピストンロッドをボールねじ部材１０２に連結して、ボールねじ部材１０２を油圧力で強制的に可動プラテン１８側に押出すことで実行させている。ボールねじ部材１０２を単純に軸方向に移動させると、ボールナット１０８の作用により回転してしまうため、例えばスプライン機構により回転伝達を確保しつつ軸方向にのみ移動できるように固定プラテン１４側に取り付け支持しつつ、図示しないが電磁ブレーキによって回転を阻止するように構成されている。
【００４０】
このような構造の離型シリンダ機構１１６を作動させるために、図９に示すように、油圧回路４００のポンプ出口の圧油供給油路４０６から分岐してポンプ圧を導入する第１分岐油路４２８と、タンク４１０側に通じる戻り油路４１４から分岐された第２分岐油路４３０を設け、これらを４ポート３位置切換バルブからなる方向制御バルブ４３２を介して離型シリンダ機構１１６のヘッド側油圧室１１８に通じる前進用油圧通路４３４とロッド側油圧室１２０に通じる後退用油圧通路４３６に接続している。したがって、前記方向制御バルブ４３２の切換操作により、離型シリンダ機構１１６へ斜板ポンプ４０４により離型を行なわせ、引き続き可動プラテン１８を固定プラテン１４から離反させる型開操作に連続して移行できるようにしている。
【００４１】
このように構成された実施形態に係る加圧機構３００とこれを備えた型締装置１０の作用は次のようになる。
まず、型開状態から型開閉装置１００を作動させる。駆動用のサーボモータ１１２を駆動させてボールねじ部材１０２を回転させることにより、可動プラテン１８側に取り付けてあるボールナット１０８が螺進し、可動プラテン１８を固定プラテン１４側に移動させる。可動金型２２が固定金型２０に接触した時点でサーボモータ１１２の作動を停止させることにより型閉状態となる。次いで、プラテンロック装置２００を作動させる。これは型開閉の際に開放されている一対の割ナット２０４をナットシリンダの駆動によりタイロッド２８の半径方向に閉じ移動させ、割ナット２０４の内周に形成された噛合歯をタイロッド２８の外周面に形成したリング溝２０２に噛合させることにより、可動プラテン１８とタイロッド２８とを係合状態に保持する。
【００４２】
このような型閉状態が完了した後に加圧機構３００を作動させるのである。最初に斜板ポンプ４０４と第１、第２ソレノイドバルブ４０８、４１２をＯＮして連通状態とし、ブラダ３１８に作動油を供給可能に油圧経路を連通される。モータ４０２を正転してポンプ吐出状態にして作動油をブラダ３１８に供給する。当初内部に装填されている入子３２０と密着状態にあるブラダ３１８の内部に油圧通路３２２を通じて作動油が充填されると、ブラダ３１８のピストン当接部３２６以外の部分は周囲の壁面に移動規制されているので、ブラダ３１８はピストン３１６側に膨張してピストン３１６を押出し、加圧プレート３０４が押圧されて型締を開始する。圧力センサ４２４によりブラダ圧が設定型締圧に達したことを受けて、ブラダ３１８側の圧力経路を遮断するとともに、モータ４０２を停止し斜板ポンプ４０４による供給を停止する。これによって型締が完了し、この後に射出成形がなされる。
【００４３】
一方、型開動作を行なう際には、先ず、ブラダ３１８の内部に封入された作動油の圧力を漸次低下させて型締力を低減させる。ブラダ３１８側の圧力経路を遮断し封じ込めた状態から、封じ込め圧に達するまでモータ４０２を正転して斜板ポンプ４０４から第１ソレノイドバルブ４０８までの油路圧を昇圧し、その後に第１ソレノイドバルブ４０８を開く。そして今度はモータ４０２を逆転駆動し、ブラダ３１８に充填されている作動油を斜板ポンプ４０４を通じてタンク４１０に戻し、これによって封入された作動油の圧力を漸次低下させて急激な圧力変動によるキャビテーションの発生を抑制し、油温の上昇をモータ４０２の回生抵抗により吸収させているのである。ブラダ３１８側の圧力がタンク４１０に開放しても支障のない圧力まで低下したならば、モータ４０２を停止させ、今度は第１、第２ソレノイドバルブ４０８、４１２を切り替え操作して、ブラダ３１８をタンク４１０に連通させ、残りの作動油をタンク４１０に戻す。すると、加圧プレート３０４は皿ばね３１０の復元力によりプラテン本体３０２側に引き戻され、加圧プレート３０４およびピストン３１６の位置関係は自動的に型締力作用前の位置関係に戻される。
【００４４】
続いて、型締状態から開放された金型２０，２２は結合状態にあり、これを離型させるにも型締力の１５分の１程度の比較的な大きな力が必要である。この離型力は前述した型開閉装置１００のボールねじ部材１０２を用いて行なう。割ナット２０４を開放して可動プラテン１８とタイロッド２８の結合を解いた後、ボールねじ部材１０２を軸方向に移動させるように取り付けられた離型シリンダ機構１１６に斜板ポンプ４０４から吐出される作動油を導入させ、ボールねじ部材１０２の回転を阻止した状態で油圧力で強制的に可動プラテン１８側に押出す。これにより離型が行なわれる。その後に、ボールねじ部材１０２を原位置に復帰させ、サーボモータ１１２の逆転駆動により可動プラテン１８が型開限度位置まで移動されるのである。
【００４５】
このように実施形態に係る加圧機構と型締装置では、ブラダ３１８内に封入された作動油の圧力を制御するだけで型締力制御が行なえるので、油圧制御技術を活用した高精度な型締力制御が可能となり、しかも、型締装置１０の固定プラテン１４側にシリンダ部３１２を形成してブラダ３１８を収納するだけのシンプルな加圧機構であるので、故障がなく耐久性に優れている。ボールねじ電動駆動式の開閉機構とあいまって、射出成形機やダイカスト成形機等の型締装置として好適な、省エネ性と制御精度に優れクリーンなハイブリッド型締装置が得られる。
【００４６】
特に、この実施形態では、固定プラテン１４をプラテン本体３０２と加圧プレート３０４によって構成しつつ、これらの間に密閉袋体であるブラダ３１８への油圧導入により膨張収縮する作用でピストン３１６を押出して型締をなすものとし、かつブラダ３１８内部に当該ブラダ３１８の内部形状と同等な形状を有する入子３２０を内蔵させた構成を採用している。入子３２０とブラダ３１８とは非加圧状態では密着状態とされて入子３２０に形成した油圧通路３２２の開口部がブラダ３１８により閉塞状態にある。この結果、作動油の使用油量が極めて少なくできる利点がある。ブラダ３１８の容積を埋めるだけの作動油は必要でなく、型締のための膨張容積分だけ作動油を供給することで足りる。また、この加圧機構３００では、特に、型締のために作動油を供給する際にブラダ３１８の内部に空気が残留することが有効に防止される。すなわち、型締に先立って、油圧回路４００から作動油を供給すると、加圧機構３００の下位に位置する供給油路３５４から導入され、環状油路３５２を経由しつつこれに連通された複数の油圧通路３２２まで充填され、型締機構３００の上位に形成されている空気抜き通路３５６から油圧経路中の空気抜きが完全に行われる。入子３２０に形成されている油圧通路３２２のブラダ３１８側開口部は当該ブラダ３１８により閉塞されているので、油圧通路３２２の開口部より上位にブラダ３１８の膨張空間が形成可能であっても、初期作動油の供給によってこのような箇所に空気溜りができないのである。斯かる状態で空気抜き通路３５６を閉塞することにより、型締油圧経路中に気泡がなくなり、型締作用を行なっても精度が高く応答性に優れた型締作用を行なわせることができるのである。したがって、密閉袋体としてのブラダ３１８を用いることにより金型２０，２２の周囲へ作動油が漏れ出ることがなくなる利点を生かしつつ、空気残留に伴う型締作用力が適正に作用しなくなることを完全に防止できるのである。
【００４７】
実施形態では入子３２０に形成した油圧通路３２２に直接連通するシリンダブロック３１４側に同心的に形成した供給油路３３８部分は入子３２０側の油圧通路３２２の直径より大きく形成して空気抜きが円滑に行なわれるようにすればよい。
【００４８】
また、この実施形態では、ブラダ３１８の耳片部３３２に突起部３４４を一体的に設け、これを入子３２０とシリンダブロック３１４とに形成した係合溝３４６、３４８に係合嵌着させて締め付け固定するようにしている。このため、高い油圧が作用してブラダ３１８が膨張しても、ブラダ３１８が入子３２０から離脱するようなことが阻止され、油漏れの発生がない。ブラダ耳片部３２２は締付ボルト３２４によりブラダ耳片部３３２の肉厚より小さくなるように締め付けられて圧着されているので、締付部での油圧シール機能が当該ブラダ３１８自体によって行われ、別途に油圧シールを取り付ける必要がない。
【００４９】
また、ブラダ３１８に押圧されるピストン３１６には、ブラダ３１８のコーナ部分との対面部に切欠段部３５８、３６０を形成し、この切欠段部３５８、３６０に繊維材料からなるピストンリング３６２、３６４を装着している。柔軟性のある上記繊維編み込みピストンリング３６２、３６４でブラダコーナ部分を受けることにより、ブラダ３１８の劣化、破損が大幅に軽減され、耐久性が向上している。
【００５０】
更に、シリンダ部３１２におけるピストン摺動面に油漏洩検査油路３６６を設けて油漏れ検知をなすようにしているため、ブラダ３１８の破損検出が可能となり、加圧機構３００からの油漏洩以前に対策を講じることができる。これによって安全の高い型締装置１０とすることができる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、加圧機構３００を型締装置１０に適用した例を示しているが、これは液圧作動によりピストンを押出して作用させる機構に適用でき、例えば車両に適用されるディスクブレーキ装置ではパッド加圧のために同様のピストンシリンダ機構を採用する。液圧発生部分に入子３２０を内蔵したブラダ３１８を装着してブレーキ液圧を発生させるようにすることができるのである。これによって油漏れ対策と同時に、気泡残留を有効に防止し、高い安全性が要求されるブレーキ作用を適確に発生させることができるのである。このような装置以外に油圧によるピストン押圧作用をなす装置に適用できるのはいうまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、シリンダ部とこれに内蔵されて出入り可能とされたピストンを具備し、前記シリンダ部に作動油給排により膨張収縮する袋体を収容して前記ピストンを押出し可能とし、この袋体には当該袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を内蔵させ、前記袋体の開口縁部を前記入子とシリンダ部側との間で圧着して固定し、前記入子に形成した油圧通路を通じて袋体に圧油を供給可能とした加圧機構と、これを具備した型締装置としたので、加圧のために袋体に作動油を供給充填するに際して空気抜きを完全に行なわせて有効な加圧作用による型締をなすことができ、同時に十分な省エネ性を実現しつつ小型で大きな型締力を発揮させることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る加圧機構を有する型締装置の縦断面図である。
【図２】型締装置の上位部分における加圧機構部分の断面図である。
【図３】型締装置の下位部分における加圧機構部分の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る加圧機構の非加圧状態の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る加圧機構に作動油を供給した加圧状態の拡大断面図である。
【図６】ブラダ（袋体）の部分断面斜視図である。
【図７】入子の部分断面斜視図である。
【図８】ブラダ（袋体）の他の実施形態の部分断面斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る型締装置の油圧回路である。
【図１０】加圧機構に型締力を発生させる昇圧制御のフローチャートである。
【図１１】加圧機構の降圧制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１０………型締装置、１２………マシンベース、１４………固定プラテン、
１６………ガイドシュー、１８………可動プラテン、２０………固定金型、
２２………可動金型、２４………射出装置進入用空間、
２６………押出し装置、２８………タイロッド、
１００………型開閉装置、１０２………ボールねじ部材、
１０４………貫通孔、１０６………ねじ部、１０８………ボールナット、
１１０………プーリ、１１２………サーボモータ、１１４………ベルト、
１１６………離型シリンダ機構、１１８………ヘッド側油圧室、
１２０………ロッド側油圧室、２００………プラテンロック装置、
２０２………リング溝、２０４………割ナット、
２０６………ダイハイト調整機構、２０８………固定ウェッジ、
２１０………可動ウェッジ、３００………加圧機構、
３０２………プラテン本体、３０４………加圧プレート、
３０６………段付き貫通孔、３０８………連結ボルト、３１０………皿ばね、
３１２………シリンダ部、３１４………シリンダブロック、
３１６………ピストン、３１８………袋体（ブラダ）、
３１８Ａ………円盤ブラダ、３２０………入子、３２２………油圧通路、
３２４………締付ボルト、３２６………ピストン当接部、
３２８………内周面部、３３０………外周面部、３３２………耳片部、
３３４………入子本体、３３６………凸条部、３３８………油圧通路、
３４０………受入凹部、３４４………突起部、３４６………入子側係合溝、
３４８………シリンダ側係合溝、３５０………環状油路、
３５２………環状油路、３５４………供給油路、３５６………空気抜き通路、
３５８………切欠段部、３６０………切欠段部、３６２………ピストンリング、
３６４………ピストンリング、３６６………油漏洩検査油路、
４００………油圧回路、４０２………モータ、４０４………斜板ポンプ、
４０６………圧油供給油路、４０８………第１ソレノイドバルブ、
４１０………タンク、４１２………第２ソレノイドバルブ、
４１４………戻り油路、４１６………リリーフバルブ、
４１８………斜板角調整バルブ、４２０………リリーフバルブ、
４２２………バランス調整バルブ、４２４………ブラダ圧監視用圧力センサ、
４２６………ポンプ出口圧監視用圧力センサ、４２８………第１分岐油路、
４３０………第２分岐油路、４３２………方向制御バルブ、
４３４………前進用油圧通路、４３６………後退用油圧通路、
４３８………シーケンス制御バルブ、５００………制御手段

Claims (6)

1. シリンダ部とこれに内蔵されて出入り可能とされたピストンを具備し、前記シリンダ部に作動油給排により膨張収縮する袋体を収容して前記ピストンを押出し可能とし、この袋体には当該袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を内蔵させ、前記袋体の開口縁部を前記入子とシリンダ部側との間で圧着して固定し、前記入子に形成した油圧通路を通じて袋体に圧油を供給可能としてなることを特徴とする加圧機構。
2. 前記袋体に突起部を設けるとともに前記入子には前記突起部との係合溝を形成して固定することにより抜け止めをなしてなることを特徴とする請求項１に記載の加圧機構。
3. 前記袋体を押圧するピストンにおける袋体との対面部周縁に切欠段部を形成し、この切欠段部に柔軟性保護部材を装着して前記袋体の押付周縁部に対面させたことを特徴とする請求項１に記載の加圧機構。
4. 前記シリンダ部におけるピストン摺動面に油漏れ検知手段を設けて前記袋体の破損検出を可能としたことを特徴とする請求項１に記載の加圧機構。
5. タイロッドにより連繋され金型が取付けられる固定プラテンまたは可動プラテンをプラテン本体と当該プラテン本体に対して少なくとも型締ストロークの範囲で接離可能に取付けられた加圧プレートとにより構成し、これらプラテン本体と加圧プレート間に型締用の加圧機構を備えた型締装置であって、前記加圧機構をシリンダ部に収容されて圧油が導入可能とされた袋体の膨張収縮によりピストンを押出し可能に形成した構成とするとともに、前記袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を当該袋体に内蔵させて固定し、前記入子に油圧通路を形成したことを特徴とする型締装置。
6. タイロッドにより連繋され金型が取付けられる固定プラテンまたは可動プラテンをプラテン本体と当該プラテン本体に対して少なくとも型締ストロークの範囲で接離可能に取付けられた加圧プレートとにより構成し、これらプラテン本体と加圧プレート間に型締用の加圧機構を備えた型締装置であって、
   前記加圧機構を前記プラテン本体に形成されたシリンダ部に摺動可能に装着されたピストンと、このピストンの背面部に圧油が給排可能とされ膨張収縮により前記ピストンを押出し可能にした袋体とから構成し、
   前記袋体の内部形状と同等な形状を有する入子を当該袋体に内蔵させ、前記袋体の開口縁部分を前記入子とプラテン本体とにより圧着固定し、
   この圧着固定部にて前記袋体に突起部を設けるとともに前記入子とプラテン本体には前記突起部との係合溝を形成して固定することにより抜け止めし、
   前記入子には前記袋体内部へ圧油を供給する油圧通路を形成してなることを特徴とする型締装置。

Images