JP4531436B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカストマシンに用いる型締装置に関する。

ダイカストマシン等の成形機の型締装置は、溶融金属を金型内に射出、充填したしたときに、金型内の圧力によって金型が開くのを抑えるために、金型を必要な型締力で締めつけるのに用いられる。この型締装置としては、金型の開閉移動と金型の型締とを独立のアクチュエータを用いて行ういわゆる複合型締装置が知られている（たとえば、特許文献１，２）。
複合型締装置では、たとえば、金型を保持するダイプレートにハーフナットを設けるとともに、タイバーに当該ハーフナットと噛合可能な被結合部を設け、金型を型閉した状態でタイバーの被結合部とハーフナットとを噛合せたのち、タイバーに型締力を与える。
異なる厚さの金型に交換したときは、型閉したときのハーフナットとタイバーの被結合部との位置関係が変わる。ハーフナットとタイバーの被結合部との位置関係が変わると、ハーフナットとタイバーの被結合部とが噛合しない可能性があり、ハーフナットとタイバーの被結合部との位置関係を噛合可能な位置関係に調整する必要がある。すなわち、金型の型厚にあわせてハーフナットとタイバーの被結合部との位置関係を調整する、いわゆる型厚調整を行う必要がある。
特開平１０−２９６７３９号公報 特開平８−２７６４８２号公報

ところで、型厚調整をするには、ハーフナットおよびタイバーの一方の位置を変更する必要があるが、これらの位置を変更するためのアクチュエータが必要となる。
しかしながら、型厚調整を行うためにのみ用いる専用のアクチュエータを型締装置に設けると、装置構成が複雑化するとともに、装置コストが上昇するという不利益が存在した。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、構造が簡素であり、コストが低減されたダイカストマシンの型締装置を提供することにある。

本発明は、ベース上に固定され、固定金型を保持する固定ダイプレートと、移動金型を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、ピストンと被結合部とを備え、当該ピストンと被結合部との間で前記金型に与える型締力を分担するタイバーと、前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの一方に備わり、前記タイバーのピストンを内蔵し、前記型締力を発生させるための昇圧された作動液が供給される型締用シリンダと、前記固定ダイプレートおよび前記移動ダイプレートの他方に備わり、前記タイバーの被結合部に噛合することにより、前記タイバーと解放可能に結合する結合手段と、前記タイバーの移動方向の位置を検出する位置検出器と、前記型締用シリンダの前記ピストンで区画される第１のシリンダ室および第２のシリンダ室の間で前記作動液の供給先を切り換える方向切換弁と、前記移動金型と固定金型とが接触した状態において、前記位置検出器の検出する前記タイバーの位置を参照しながら前記方向切換弁を制御することにより、前記タイバーの位置を前記結合手段と前記タイバーの被結合部とが噛合可能な位置に位置決めする制御手段とを有する。

本発明では、移動金型と固定金型が型閉した状態におけるタイバーの被結合部と結合手段との間の位置関係の調整、すなわち、型厚調整が、型締に用いる昇圧された作動液を用いて型締用シリンダの有する第１のシリンダ室および第２のシリンダ室への作動液の供給制御により行われる。

本発明によれば、型厚調整のために新たなアクチュエータが必要なく、低コストで型厚調整が可能な型締装置が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る型締装置の機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図である。また、図２は図１に示す型締装置を上方から見た図である。
なお、本実施形態に係る型締装置は、ダイカストマシンに適用される。
型締装置１は、固定ダイプレート３と、移動ダイプレート４と、タイバー７と、型締用シリンダ９と、移動機構４０と、ハーフナット２０とを有する。
なお、ハーフナット２０は本発明の結合手段の一実施態様である。

固定ダイプレート３は、ベース２上に固定されている。この固定ダイプレート３は、固定金型５を前面側に保持している。
移動ダイプレート４は、移動金型６を前面（固定ダイプレート３に対向する側）に保持している。この移動ダイプレート４は、ベース２上に型開方向Ａ１および型閉方向Ａ２に移動可能に設けられている。移動ダイプレート４には、タイバー７が挿入される貫通孔４ｈが形成されている。この貫通孔４ｈは、たとえば、移動ダイプレート４の四隅に形成されている。
固定金型５と移動金型６の一対の金型が型閉されることにより、固定金型５の凹部５ａと移動金型６の凹部６ａとの間にキャビティが形成される。

固定ダイプレート３の背面には、スリーブ６０が設けられている。スリーブ６０には、プランジャチップ６１が嵌合しており、このプランジャチップ６１が先端部に連結されたプランジャロッド６２は、カップリング６３を介して射出シリンダ６５のピストンロッド６４と連結されている。
射出シリンダ６５は、油圧によって駆動され、ピストンロッド６４を伸縮させる。
供給口６０ａを通じてスリーブ６０に溶融金属ＭＬが供給された状態で、ピストンロッド６４を前進させることにより、型締された固定金型５と移動金型６の間に形成されるキャビティＣに成形材料としての溶融金属ＭＬが射出、充填される。

タイバー７は、固定ダイプレート３によって水平に支持されている。
タイバー７の移動ダイプレート４側の自由端部には、たとえば、鋸歯状の被結合溝７ａが形成されている。なお、被結合溝７ａは本発明の被結合部の一実施態様である。
タイバー７の中途には、型締用シリンダ９に内蔵されるピストン８が設けられている。

型締用シリンダ９は、固定ダイプレート３の内部に形成されており、この固定ダイプレート３にピストン８が移動可能に内蔵されている。型締用シリンダ９のシリンダ室に高圧の作動油を供給することにより、固定ダイプレート３とタイバー７との間に力が作用し、タイバー７が固定ダイプレート３に対して駆動される。
タイバー７に連結されたピストン８の可動範囲、すなわち、型締用シリンダ９のもつストロークの範囲内で、タイバー７は固定ダイプレート３に対して移動可能である。

移動機構４０は、ベース２の内部に内蔵されており、ねじ軸４１と、支持部材４２と、サーボモータ４３と、可動部材４４とを有する。
支持部材４２は、ねじ軸４１の一端部を回転自在に支持している。
ねじ軸４１の他端部は、サーボモータ４３に接続されている。
ねじ軸４１は、可動部材４４にねじ込まれている。
可動部材４４は、図２に示すように、移動ダイプレート４の両側に固定されている。

この移動機構４０では、サーボモータ４３を回転制御することにより、ねじ軸４１が回転し、このねじ軸４１の回転が可動部材４４の直線運動に変換される。これにより、移動ダイプレート４が型開方向Ａ１または型閉方向Ａ２に駆動される。

サーボモータ４３のエンコーダ８０で可動部材４４の位置を検出することによって、移動ダイプレート４の位置がわかり、移動ダイプレート４の位置からハーフナット２０の位置が特定できる。

ハーフナット２０は、移動ダイプレート４の貫通孔４ｈの背後に配置されている。このハーフナット２０は、タイバー７の被結合溝７ａと噛合する図示しない溝が形成されている。
ハーフナット２０は、ハーフナット開閉シリンダ２１によって開閉され、ハーフナット２０が閉じてタイバー７の被結合溝７ａと噛合（結合）すると、タイバー７と移動ダイプレート４とが連結される。ハーフナット２０が開くと、タイバー７と移動ダイプレート４との連結が解かれる。

ここで、図３に、型締装置１の型締用シリンダ９の周辺、ハーフナット２０とタイバー７の被結合溝７ａの周辺の構造、および、制御装置７０の構成を示す。

図３に示すように、型締用シリンダ９のピストン８によって区画されるシリンダ室９ａおよび９ｂには、管路を通じて方向切換弁ＤＣＶに接続されている。
方向切換弁ＤＣＶは、油圧源１５０から供給される高圧の作動油を、制御装置７０からの制御指令７１ｓに応じて、型締用シリンダ９のシリンダ室９ａおよび９ｂの一方に供給する。
具体的には、方向切換弁ＤＣＶは、型締時には、シリンダ室９ａへ作動油を供給し、型厚調整時には型締用シリンダ９のシリンダ室９ａまたは９ｂに切り換えて作動油を供給することで、タイバー７の被結合溝７ａとハーフナット２０とが噛み合うように、ピストン８（タイバー７）の位置を変更する。
なお、方向切換弁ＤＣＶは、ピストン８を駆動しないときには、油圧源１５０からの作動油をタンク１５１に向けて流す。
油圧源１５０は、型締に必要な圧力に昇圧された作動油を方向切換弁ＤＣＶへ供給する。

図３に示すように、タイバー７の後端部７ｃには、スケール９１が形成されており、このスケール９１に対向する位置に位置センサ９０が設けられている。
位置センサ９０は、タイバー７の位置Ｐｔを検出し、制御装置７０へ出力する。位置センサ９０は、たとえば、光学的あるいは磁気的に位置検出を行うものを用いることができる。

制御装置７０は、主制御部７１と、型厚調整部７２とを有する。なお、制御装置７０の機能はプロセッサ等のハードウエアと所要のソフトウエアによって構成される。
型厚調整部７２は、サーボモータ４３のエンコーダ８０の検出する移動ダイプレート４の位置Ｐｍを取得し、この情報に基づいて、タイバー７の被結合溝部７ａをハーフナット２０に噛合可能な位置に位置決めするための目標位置Ｔｐを決定し、これを主制御部７１に出力する。

主制御部７１は、型締装置１を総合的に制御するために種々の処理を行うが、型締調整時には、型厚調整部７２から目標位置Ｔｐを受けて、この目標位置Ｔｐにタイバー７を位置決めするための制御指令７１ｓを位置センサ９０の検出するタイバー７の位置Ｐｔを参照しながら生成し、方向制御弁ＤＣＶへ出力する。
また、主制御部７１は、型締時には、型締用シリンダ９のシリンダ室９ａへ作動油を供給させる制御指令７１ｓを方向切換弁ＤＣＶへ出力する。

次に、型締装置１の動作の一例について説明する。
図１および図２に示した状態の型締装置１は、移動ダイプレート４が所定の型開位置に移動した状態にある。この状態において、ピストン８は型締用シリンダ９において所定位置に位置決めされている。

この状態から、サーボモータ４３を駆動して、移動ダイプレート４を型閉方向Ａ２に向けて移動させる。移動ダイプレート４の移動速度は、サイクルタイムの短縮化の観点から高速で行う。
そして、移動ダイプレート４を型閉方向Ａ２に移動させていき、図４に示すように、固定金型５と移動金型６が接触する手前位置で減速させ、低速で固定金型５と移動金型６とを接触させる。
これにより、固定金型５と移動金型６の型閉が完了する。

この状態で、型厚調整を行うとともに、スリーブ６０への溶融金属ＭＬの供給を開始する。
固定金型５と移動金型６とが接触した状態においては、タイバー７の被結合溝７ａは移動ダイプレート４に形成された貫通孔を貫通し、開放状態のハーフナット２０に対向する位置にある。

ここで、型厚調整における制御装置７０における処理の一例を図５に示すフローチャートを参照して説明する。
制御装置７０では、固定金型５と移動金型６が接触したかを判断し（ステップＳ１）、接触したと判断した場合には、サーボモータ４３のエンコーダ８０を通じて移動ダイプレート４の位置Ｐｔを取得する（ステップＳ２）。

制御装置７０では、取得した移動ダイプレート４の位置Ｐｔからハーフナット２０の位置を取得する。
制御装置７０は、ハーフナット２０の移動ダイプレート４に対する取付位置情報およびハーフナット２０の寸法情報を予め取得することができるので、これらの情報を用いて移動ダイプレート４の位置Ｐｔからハーフナット２０の基準位置からの相対位置を正確に特定することができる。

制御装置７０では、ハーフナット２０の位置を特定したのち、タイバー７を位置決めすべき目標位置Ｔｐを決定する（ステップＳ３）。
目標位置Ｔｐの決定は、たとえば、まず、型締を行う際に、型締用シリンダ９内でタイバー７のピストン８に必要なストロークを確保できる目標位置Ｔｐａを決定する。すなわち、型締の際には、型締用シリンダ９の一方のシリンダ室９ａに昇圧された作動油が供給され、ピストン８が他方のシリンダ室９ｂ側へ移動するため、この移動量を確保する必要がある。

この目標位置Ｔｐａにタイバー７を位置決めしたとしても、たとえば、図６（ａ）に示すように、ハーフナット２０の凸部２０ａとタイバー７の被結合溝部７ａとが互いに対向し、タイバー７の被結合溝部７ａとハーフナット２０とが噛合できない可能性がある。
このため、目標位置Ｔｐａからタイバー７の被結合溝７ａがハーフナット２０に噛合可能な位置であって、最も近い位置までの移動距離ΔＴｐを算出する。
なお、制御装置７０は、予めタイバー７の被結合溝７ａおよびハーフナット２０の寸法情報を取得することができるので、タイバー７の被結合溝７ａがハーフナット２０に噛合可能な位置であって、最も近い位置までの移動距離ΔＴｐを正確に算出することができる。
そして、目標位置Ｔｐａに移動距離ΔＴｐを加えたものを最終的な目標位置Ｔｐとする。

次いで、制御装置７０の主制御部７１は、現在のタイバー７の位置Ｐｔを位置センサ９０から取得する（ステップＳ４）。
次いで、取得したタイバー７の現在位置Ｐｔと決定された目標位置Ｔｐとの偏差を算出し（ステップＳ５）、この偏差に基づいて、方向切換弁ＤＣＶを制御する制御指令７１ｓを生成し、出力する（ステップＳ６）。
制御装置７０は、上記の偏差がなくなったかを判断し（ステップＳ７）、偏差が残っている間は、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を繰り返し行い、偏差がなくなった場合には、タイバー７の位置決めが完了し、型厚調整が終了する。

タイバー７が目標位置Ｔｐに位置決めされると、図６（ｂ）に示すように、タイバー７の被結合溝７ａとハーフナット２０とが噛合可能な状態となっている。
この状態で、ハーフナット２０を閉じると、タイバー７の被結合溝７ａとハーフナット２０とが結合し、型厚調整が完了する。

型厚調整が完了した後は、型締用シリンダ９の一方のシリンダ室９ａに昇圧された作動油が方向切換弁ＤＣＶを通じて油圧源１５０から供給され、型締が行われる。
上記の型厚調整工程と型締工程とが行われている間に、スリーブ６０への金属溶湯ＭＬの供給が行われているので、スリーブ６０への金属溶湯ＭＬの供給が完了したところで、型締された固定金型５と移動金型６との間に形成されるキャビティＣに金属溶湯ＭＬが射出充填され、製品が成形される。

なお、本実施形態では、固定金型５と移動金型６を交換するしないにかかわらず、鋳造サイクル毎に上記の型厚調整を行う。本実施形態の型締装置１は、タイバー７は移動可能になっており、タイバー７を一定位置に機械的に位置決めする手段を備えていないからである。但し、本実施形態では、鋳造サイクル毎に型締調整を行ったとしても、型締調整をスリーブ６０への金属溶湯ＭＬの供給と並行して行うため、鋳造サイクルが延びることはない。

以上のように、本実施形態によれば、型締用シリンダ９を用いてタイバー７の位置決めを行うので、型厚調整のために新たなアクチュエータが必要なく、低コストで型厚調整が可能な型締装置１が得られる。

本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、位置センサ９０をタイバー７の後端部に設けた場合について説明したが、その他の場所に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、固定ダイプレート３に型締用シリンダ９を設け、移動ダイプレート４にハーフナット２０を設けた場合について説明したが、移動ダイプレート４に型締用シリンダ９を設け、固定ダイプレート３にハーフナット２０を設ける構成とすることも可能である。

本発明の一実施形態に係る型締装置の機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図である。 図１に示す型締装置を上方から見た図である。 型締用シリンダ、ハーフナットとタイバーの被結合溝の周辺、および、制御装置の構成を示す図である。 型厚調整時の型締装置の状態を示す図である。 型厚調整時の制御装置における処理の一例を示すフローチャートである。 噛合不能なハーフナットとタイバーの被結合溝との関係と、噛合可能なハーフナットとタイバーの被結合溝との関係を示す図である。

符号の説明

１…型締装置
７…タイバー
７ａ…被結合溝部（被結合部）
８…ピストン
９…型締用シリンダ
９ａ，９ｂ…シリンダ室
２０…ハーフナット
７０…制御装置
８０…サーボモータのエンコーダ
ＤＣＶ…方向切換弁
１５０…油圧源

Claims (1)

1. ベース上に固定され、固定金型を保持する固定ダイプレートと、
   移動金型を保持し、前記ベース上に型開閉方向に移動可能に設けられた移動ダイプレートと、
   ピストンと被結合部とを備え、当該ピストンと被結合部との間で前記金型に与える型締力を分担するタイバーと、
   前記固定ダイプレートに備わり、前記タイバーのピストンを内蔵し、前記型締力を発生させるための昇圧された作動液が供給される型締用シリンダと、
   前記移動ダイプレートに備わり、前記タイバーの被結合部に噛合することにより、前記タイバーと解放可能に結合する結合手段と、
   前記移動ダイプレートの前記ベース上の位置を検出するダイプレート位置検出センサと、
   前記タイバーの移動方向の位置を検出する位置検出器と、
   前記型締用シリンダの前記ピストンで区画される第１のシリンダ室および第２のシリンダ室の間で前記作動液の供給先を切り換える方向切換弁と、
   鋳造サイクル毎に、前記移動金型と固定金型とが接触した状態において、前記ダイプレート位置検出センサの検出結果に基づいて型締に必要なストロークが確保されるとともに前記結合手段と前記被結合部とが噛合可能な前記タイバーの位置を特定し、前記位置検出器の検出する前記タイバーの位置を参照しながら前記方向切換弁を制御することにより、前記タイバーを、特定した前記噛合可能な位置に位置決めする制御手段と
   を有する型締装置。

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