JP4099922B2 - 型締装置および離型方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締装置および離型方法に係り、特に大型型締装置に用いられる油圧駆動方式と小型型締装置に用いられる電動駆動方式とを組合わせた、いわゆるハイブリッド型締装置における型締装置および離型方法に関する。
ここでいう離型とは、金型キャビティ内に溶融樹脂を充填し、冷却固化後、固定型と可動型を引き離す動作のことであり、型締力の１／１５程度の力を要す。
【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。型開は前記雄ねじ部材を逆転操作し、可動プラテンを引き込み移動するようにして行なっている。
【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つつ、加圧作用をボールねじ機構により交流サーボモータで雄ねじ部材を螺進させて加圧保持するとともに、離型・型開も同様に雄ねじ部材の螺進させて行なう構成を採用しているため、型開閉・型締力・離型操作を行なう作業時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り、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。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、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型締装置および離型方法を提供することを目的とする。また、特に離型力を油圧機構によって行なわせ、電動ボールねじ機構の消費エネルギを低減しつつ、電動と油圧を好適に組み合わせて型締離型工程における省エネ化を実現して、全消費エネルギにおいても大幅な省エネ化を達成することを目的とする。
【０００７】
【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と可動プラテンによる型開閉を電動ボールねじ機構により行わせるとともに、少なくとも一方のプラテンに油圧により膨張収縮をなす袋体または油圧により前後進するシリンダ機構に油圧を導入してピストンを押圧して型締をなす加圧機構を設けてなる型締装置であって、前記電動ボールねじ機構のねじ部材を軸方向移動可能に支持させ、前記ボールねじ部材に軸方向力を付与して離型力を発生させる離型シリンダ機構を設け、前記ボールねじ部材にブレーキ手段が付帯して離型操作時に回転拘束可能としてなることを特徴としている。この構成において、前記離型シリンダ機構には型締油圧回路の圧油を供給可能に接続する構成とし、また、前記離型シリンダ機構への油圧経路には前記ボールねじ部材の原点復帰位置となる前記離型シリンダ機構のピストンロッドの後退限位置にて前記ピストンロッドを移動拘束できる油圧封じ込め手段を設けて、前記ボールねじ部材の軸方向移動拘束可能に構成するのが望ましい。
【０００８】
また、本発明に係る型締装置の離型方法は、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と可動プラテンを電動ボールねじ機構により型開閉により行わせるとともに、少なくとも一方のプラテンに膨張収縮可能な袋体または油圧により前後進するシリンダ機構に油圧を導入してピストンを押圧して型締をなす型締装置の離型方法であって、予め前記電動ボールねじ機構のねじ部材を軸方向移動可能にプラテンに支持しつつ、ねじ部材を回転拘束し、前記ボールねじ部材を油圧力により軸方向移動させて離型力を発生させるように構成している。この場合において、離型開始に際してねじ部材の回転拘束をなすブレーキ手段を作動させ、型締油圧源からボールねじ部材を軸方向移動させる離型シリンダ機構に圧油を供給して離型操作を行なわせ、次いで前記ブレーキ手段を開放して電動操作により型開操作をなすようにすればよく、また、型開完了後に前記離型シリンダ機構のピストンロッドを原点位置である後退限位置に復帰移動させて後、離型シリンダ機構に圧油を封じ込めて前記ピストンロッドを可動防止するようにすればよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る型締装置および離型方法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は固定プラテンの背面図、図３〜４は型開閉装置の部分断面図を外観図である。
【００１０】
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が配設されており、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、開いた金型から成形品を押出し離脱させるようにしている。
【００１１】
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。
【００１２】
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とその制御手段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。
【００１３】
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。
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。
【００１４】
このようなボールねじ機構は、図２に固定プラテン１４の背面図に示したように、プラテン１４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。
【００１５】
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。
【００１６】
ところで、この型締装置１０では、後述する加圧機構３００によって型締が行われて射出成形がなされるが、この成形完了後においては金型２０，２２が密着状態にあるため、上記型開閉手段１００に離型させるための構成を持たせている。離型作業は型締力の１５分の１程度の離型力を必要とし、この離型力を発生させるため、前記ボールねじ部材１０２を軸方向に移動させる離型シリンダ機構１１６を設け、油圧力によりそのピストンロッド１１７を伸長作動させることにより、ボールねじ部材１０２を軸方向移動させて離型力を発生させるようにしている。
【００１７】
離型シリンダ機構１１６は、図４に外観を示しているように、前記ボールねじ部材１０２の回転機構伝達部の側部位置に併設配置されて、加圧プレート３０４に固定保持されている。一方、離型シリンダ機構１１６のピストンロッド１１７は、その伸縮方向をボールねじ部材１０２と平行に設定し、当該ボールねじ部材１０２をスライダブロック１２６を介して連結されている。スライダブロック１２６は固定プラテン１４の外面を摺動可能となっており、図３に示しているように、ボールねじ部材１０２を複列円錐コロ軸受１２８にて回転支持しつつ軸方向には固定状態となるように貫通させている。
【００１８】
また、ボールねじ部材１０２の回転制動をなす電磁ブレーキ手段１３０が設けられている。この電磁ブレーキ手段１３０は、固定ユニット１３２とクラッチユニット１３４とから構成される。固定ユニット１３２はボールねじ部材１０２を遊嵌貫通させてスライダブロック１２６と一体的に挙動するように取り付け支持されている。また、クラッチユニット１３４はボールねじ部材１０２にキー１３６を介して回り止め構造となって取り付けられている。したがって、クラッチユニット１３４が電磁入力に伴って固定ユニット１３２に吸着接合することにより、ボールねじ部材１０２の回転に制動が加えられる。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、電磁ブレーキ手段１３０によって回転を阻止し、円滑に軸力をボールナット１０８を通じて可動プラテン１８に離型力としての軸力を伝達するように構成されている。
【００１９】
一方、ボールねじ部材１０２の軸端部には、図３に示しているように、スプライン溝１３８が形成されており、前述したサーボモータ１１２からの回転をボールねじ部材１０２に伝達するために、プーリ１１０のボス孔とスプライン嵌合している。このため、ボールねじ部材１０２が上述した離型シリンダ１１６の作用により、軸方向移動しても、回転駆動系への影響がないようにしている。
このようなことから、実施形態では、離型作用をボールねじ部材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、図１に示しているように、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がタイロッド２８を挟み込むように移動されることにより、タイロッド２８のリング溝２０２に噛み合い、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、上記プラテンロック装置２００を作動させて型閉が完了した後に型締作業に入る。この型締装置１０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５、図６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５〜６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ている。
このように入子３２０を内蔵するブラダ３１８はシリンダ部３１２内に取り付けられる。ブラダ３１８内に油圧通路３２２を通じて圧油を供給することにより、ブラダ３１８がシリンダ部３１２内で膨張し、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、図６に示すようにブラダ３１８のピストン当接部に対面している入子３２０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、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５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。
【００２７】
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、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、大型円盤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。
【００２８】
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７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。
【００２９】
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７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。
【００３０】
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８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）。
【００３１】
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９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。
【００３２】
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、同じ油圧源を利用して、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。図７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の吐出圧を利用して離型を行なわせ、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。
【００３３】
このボールねじ機構による型開閉装置１００と斜板ポンプ４０４を利用した離型作業の制御フローを図１０に示す。制御手段５００は、射出成形が終了しブラダ３１８の降圧処理を完了させ（ステップ１４００）、プラテンロック装置２００を作動して割ナット２０４を開放させ、タイロッド２８と可動プラテン１８のロックが解かれたことを受けて（ステップ１４０２）、型開閉装置１００のボールねじ部材１０２に付帯した電磁ブレーキ１３０をＯＮさせる（ステップ１４０４）。これによりボールねじ部材１０２の回転が拘束され、軸方向移動のみが可能となる。そこで、離型シリンダ機構１１６への油圧通路に介在している方向制御バルブ４３２（ＳＯＬＲ１）を作動させ（ｂソレノイドＯＮ）、斜板ポンプ４０４から吐出作動油を第１分岐油路４２８を経て、前進用油圧通路４３４に導き、ヘッド側油圧室１１８に導入可能に回路を開かせるのである（ステップ１４０６）。その後、モータ４０２を正転駆動してポンプ４０４から作動油を吐出供給する（ステップ１４０８）。これによって離型シリンダ機構１１６がボールねじ部材１０２を押出し、ボールナット１０８を係合部材として可動プラテン１８を離型方向に押圧して離型作業を実施できる。一対の離型シリンダ機構１１６のピストンロッド１１７の前進限位置と後退限位置とにはそれぞれ位置検出センサ１２２，１２４が設けられており（図７参照）、離型動作によって押出されたピストンロッド１１７の前進限位置センサ１２２（ＬＳＤ１Ｆ、ＬＳＤ２Ｆ）がＯＮされたことに基づき（ステップ１４１０）、制御手段５００は斜板ポンプ４０４を定圧に保持し（ステップ１４１２）、ボールねじ部材１０２を通じてピストンロッド１１７が戻されることを防止する。この圧力保持は作動油のリーク分を補填する程度でよく、ポンプモータ４０２は少し回転する程度である。その後に継続して型開動作に入る。このため、電磁ブレーキ１３０を解除して回転拘束を解き（ステップ１４１４）、型開閉用のサーボモータ１１２（ＭＯＴＤ）を型開方向（逆転方向）に回転させる（ステップ１４１６）。可動プラテン１８の可動領域に設けた位置センサにより可動プラテン１８が型開位置に到達したか否かが検出され（ステップ１４１８）、最終的に型開閉用のサーボモータ１１２（ＭＯＴＤ）とポンプモータ４０２（ＭＯＴＰ）の停止を行ない、離型シリンダ機構１１６への油圧通路に介在している方向制御バルブ４３２（ＳＯＬＲ１）をＯＦＦにして作業を完了する（ステップ１４２０）。
【００３４】
上述した離型制御動作により、離型シリンダ機構１１６のピストンロッド１１７は前進限位置にあるが、これは次の型閉のために後退させておく必要がある。この原点復帰のための制御フローを図１１に示す。これは型開閉用のサーボモータ１１２（図１参照）を利用して前進限位置にある離型シリンダ機構の１１６のピストンロッド１１７を後退移動させるようにしており、当該型開閉用のサーボモータ１１２（ＭＯＴＤ）を可動プラテン１８を移動させない程度の低速・低トルクで軽く型開方向に回す（ステップ１５００）。離型シリンダ機構１１６のヘッド側油圧室１１８はタンク４１０に接続状態にあるため、軽い力でピストンロッド１１７を後退させることができる。このような移動によりピストンロッド１１７が後退限位置に達したことを後退限位置検出センサ１２４（ＬＳＤ１Ｂ、ＬＳＤ２Ｂ）が検知すると（ステップ１５０２）、前記当該型開閉用のサーボモータ１１２（ＭＯＴＤ）を停止させ（ステップ１５０４）、方向制御バルブ４３２（ＳＯＬＲ１）を作動して（ａソレノイドＯＮ）、ポンプ圧がロッド側油圧室１２０に導かれるように切り替える（ステップ１５０６）。そして、斜板ポンプ４０４を正転駆動して圧油をロッド側油圧室１２０に送給し（ステップ１５０８）、昇圧させる。後退用油圧通路４３６にはロッド側油圧室１２０を検出し、設定圧に到達した場合にＯＮ動作する圧力スイッチ４５２（ＰＳ１）が設けられている。ロッド側油圧室１２０が設定圧まで昇圧した後（ステップ１５１０）、方向制御バルブ４３２（ＳＯＬＲ１）をＯＦＦ状態にし（ステップ１５１２）、斜板ポンプ４０４を停止する（ステップ１５１４）。後退用油圧通路４３６には、前記方向制御バルブ４３２より下流側に位置してパイロットチェックバルブ４５４が設けられており、ロッド側油圧室１２０に圧力が封じ込められ、型開閉に際してボールねじ部材１０２の軸方向移動を強固に拘束し、可動プラテン１８の型締め移動を円滑に行なわせることができる。
【００３５】
このように構成された型締装置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。
【００３６】
このような型閉状態が完了した後に油圧回路４００と制御手段５００を用いて、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せる。モータ４０２を正転してポンプ吐出状態にし、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。
【００３７】
一方、型開動作を行なう際に際して、先ず最初に、ブラダ３１８の降圧処理を行なう。これはブラダ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までの管路圧を昇圧し、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。
【００３８】
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、電磁ブレーキ手段１３０を作動させてボールねじ部材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。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せ、その後に、ボールねじ部材１０２を原位置に復帰させるのである。
【００３９】
このように実施形態に係る型締装置では、特に、電動ボールねじ機構のねじ部材１０２を軸方向移動可能に支持させ、前記ボールねじ部材１０２に軸方向力を付与して離型力を発生させる離型シリンダ機構１１６を設け、前記ボールねじ部材１１６に電磁ブレーキ手段１３０を付帯させて離型操作時に回転拘束して離型処理を行なわせているので、効率的に電動操作と油圧操作を併用することができ、省エネ構造の型締装置とすることができる。また、離型シリンダ機構１１６には型締油圧回路４００の圧油を供給し、特に可変ピストンポンプを用いてトルク制御を行なって供給するようにしているので、装置の小型化を実施しつつ、型締にも離型にも併用できる利点が得られる。また、離型シリンダ機構１１６への油圧経路には油圧封じ込め手段としてのパイロットチェックバルブ４５４を設けて前記ボールねじ部材１０２を原点復帰位置にて保持でき、型開閉操作時に可動プラテン１８が振動するようなこともない。したがって、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。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、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と可動プラテンによる型開閉を電動ボールねじ機構により行わせるとともに、少なくとも一方のプラテンに油圧により膨張収縮をなす袋体に油圧を導入してピストンを押圧して型締をなす加圧機構を設けてなる型締装置であって、前記電動ボールねじ機構のねじ部材を軸方向移動可能に支持させ、前記ボールねじ部材に軸方向力を付与して離型力を発生させる離型シリンダ機構を設け、前記ボールねじ部材にブレーキ手段が付帯して離型操作時に回転拘束可能としてなるので、離型力を型開閉のための電動ボールねじ機構によって行なわせ、電動ボールねじ機構の消費エネルギを低減しつつ、電動と油圧を好適に組み合わせて型締工程における省エネ化を実現して、全消費エネルギにおいても大幅な省エネ化を達成することできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る型締装置の概要構造を示す縦断面図である。
【図２】型締装置の固定プラテン側背面図である。
【図３】型開閉装置の部分断面図である。
【図４】型開閉装置の部分外観図である。
【図５】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６】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７】油圧回路図である。
【図８】加圧機構による昇圧制御のフローチャートである。
【図９】加圧機構による降圧制御のフローチャートである。
【図１０】離型制御のフローチャートである。
【図１１】離型シリンダの原点復帰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、１１７………ピストンロッド、
１１８………ヘッド側油圧室、１２０………ロッド側油圧室、
１２２………前進限位置検出センサ、１２４………後退限位置検出センサ、
１２６………スライダブロック、１２８………複列円錐コロ軸受、
１３０………電磁ブレーキ手段、１３２………固定ユニット、
１３４………クラッチユニット、１３６………キー、
１３８………スプライン溝、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）、３２０………入子、
３２２………油圧通路、３２４………締付ボルト、３３８………油圧通路、
３５２………環状油路、３５４………供給油路、３５６………空気抜き通路、
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、４４０………バイパス油路、
４５２………圧力スイッチ（ＰＳ１）、
４５４………パイロットチェックバルブ、５００………制御手段

Claims (6)

1. 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と可動プラテンによる型開閉を電動ボールねじ機構により行わせるとともに、少なくとも一方のプラテンに油圧により膨張収縮をなす袋体または油圧により前後進するシリンダ機構に油圧を導入してピストンを押圧して型締をなす加圧機構を設けてなる型締装置であって、
   前記電動ボールねじ機構のねじ部材を軸方向移動可能に支持させ、前記ボールねじ部材に軸方向力を付与して離型力を発生させる離型シリンダ機構を設け、前記ボールねじ部材にブレーキ手段が付帯して離型操作時に回転拘束可能としてなることを特徴とする型締装置。
2. 前記離型シリンダ機構には型締油圧回路の圧油を供給可能に接続してなることを特徴とする請求項１に記載の型締装置。
3. 前記離型シリンダ機構への油圧経路には前記ボールねじ部材の原点復帰位置となる前記離型シリンダ機構のピストンロッドの後退限位置にて前記ピストンロッドを移動拘束できる油圧封じ込め手段を設けて、前記ボールねじ部材の軸方向移動拘束可能としてなることを特徴とする請求項１に記載の型締装置。
4. 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と可動プラテンを電動ボールねじ機構により型開閉により行わせるとともに、少なくとも一方のプラテンに膨張収縮可能な袋体または油圧により前後進するシリンダ機構に油圧を導入してピストンを押圧して型締をなす型締装置の離型方法であって、
   予め前記電動ボールねじ機構のねじ部材を軸方向移動可能にプラテンに支持しつつ、ねじ部材を回転拘束し、前記ボールねじ部材を油圧力により軸方向移動させて離型力を発生させることを特徴とする型締装置の離型方法。
5. 離型開始に際してねじ部材の回転拘束をなすブレーキ手段を作動させ、型締油圧源からボールねじ部材を軸方向移動させる離型シリンダ機構に圧油を供給して離型操作を行なわせ、次いで前記ブレーキ手段を開放して電動操作により型開操作をなすようにしたことを特徴とする請求項４に記載の型締装置の離型方法。
6. 型開完了後に前記離型シリンダ機構のピストンロッドを原点位置である後退限位置に復帰移動させて後、離型シリンダ機構に圧油を封じ込めて前記ピストンロッドを可動防止するようにしたことを特徴とする請求項５記載の型締装置の離型方法。

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