JP4832860B2

JP4832860B2 - 成形機及びバリ検出方法

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Publication number: JP4832860B2
Application number: JP2005332721A
Authority: JP
Inventors: 宏司横山; 三郎野田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: JP2007136494A; CN1974067A; US7766072B2; US20080206382A1; CN1974067B; JP2007136493A; JP4832859B2; KR100806006B1; KR20070052666A

Description

本発明は、成形機及びバリ検出方法に関する。

ダイカストマシン等の成形機では、金型の合わせ面から溶湯が吹き出してバリが生じることがあり、このバリを検出する技術が種々提案されている。バリは、例えば、金型合わせ面に異物があることにより、あるいは、金型のキャビティに射出充填された溶湯の圧力による型開力が型締力を局所的に上回ることにより生じる。
特許文献１では、型締完了時におけるタイバーの伸長量と、射出完了時におけるタイバーの伸長量とを比較して、バリの発生を検知する技術が開示されている。
特公平１−５５０６９号公報

特許文献１では、タイバーが固定ダイプレートに完全に固定されるとともに、タイバーの固定ダイプレートに固定された端部においてタイバーの伸長量を検出している。すなわち、歪ゲージ等により、タイバーの一部における伸長量を検出している。一方、タイバーは、移動ダイプレートと固定ダイプレートとに掛架された全体において、バリの厚さ相当だけ伸長量が変化する。従って、特許文献１では、バリの厚さ相当の一部のみを検出しており、伸長量の検出器は高精度なものにより構成されなければならない。なお、特許文献１の型締装置では、タイバーが固定ダイプレートに完全に固定されていることから、トグル式の型締装置であると考えられる。

本発明の目的は、バリを精度よく検出可能な成形機及びバリ検出方法を提供することにある。

本発明の成形機は、型締された固定金型及び移動金型により規定されるキャビティに溶湯を射出する成形機であって、前記固定金型を保持する固定ダイプレートと、前記移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの一方に結合するための被結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの他方に収容され、型締力を発生させるためのピストンとを備えた複数のタイバーと、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記一方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部に対して結合又は解放可能な複数の結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記他方に備わり、前記複数のタイバーのピストンを収容するシリンダ室と、型締力を発生させるための作動液を前記シリンダ室に供給する少なくとも２つの作動液供給口とを備えた複数の型締用シリンダと、前記型締用シリンダによる型締完了後に前記キャビティに溶湯を射出する射出装置と、前記複数のタイバーの前記ピストンの位置を検出する位置センサと、前記射出装置による射出が開始されてから射出が完了するまでに前記位置センサにより検出された前記複数のタイバーの前記ピストンの変位量が所定の許容範囲内か否かにより、バリの発生を検出するバリ検出手段と、を備える。

好適には、型締完了時までに前記固定金型と前記移動金型との間の異物を検出する異物検出手段と、前記異物検出装置により異物が検出された場合は、前記キャビティに溶湯が射出されないように前記射出装置を制御する制御装置と、を備える。

好適には、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の少なくとも一方の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出される圧力が所定の型締完了圧力に達するように前記弁の動作を制御する制御装置と、を備え、前記異物検出手段は、前記圧力センサにより検出される圧力が所定の型締完了圧力に達したときに前記位置センサにより検出された前記複数のタイバーのピストンの位置と、所定の基準位置との差が所定の許容範囲内か否かの判定により、金型間における異常を検出する。

本発明のバリ検出方法は、型締された固定金型及び移動金型により規定されるキャビティに溶湯を射出する成形機のバリ検出方法であって、前記成形機には、前記固定金型を保持する固定ダイプレートと、前記移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの一方に結合するための被結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの他方に収容され、型締力を発生させるためのピストンとを備えた複数のタイバーと、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記一方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部に対して結合又は解放可能な複数の結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記他方に備わり、前記複数のタイバーのピストンを収容するシリンダ室と、型締力を発生させるための作動液を前記シリンダ室に供給する少なくとも２つの作動液供給口とを備えた複数の型締用シリンダと、が設けられ、前記複数のタイバーの前記ピストンの位置を検出し、射出が開始されてから射出が完了するまでに検出された前記複数のタイバーの前記ピストンの変位量が所定の許容範囲内か否かにより、バリの発生を検出する。

本発明によれば、バリを精度良く検出できる。

図１は本発明の一実施形態に係るダイカストマシン（成形機）ＤＣ１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り、型厚調整前の状態を示している。また、図２は図１のダイカストマシンＤＣ１を上方から見た図である。図３は、ダイカストマシンＤＣ１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り、型締完了後に溶融金属ＭＬを射出している状態を示している。
ダイカストマシンＤＣ１は、型締を行う型締装置１と、型締装置１に溶湯を供給する射出装置５９とを備えている。
型締装置１は、いわゆる複合式型締装置として構成されており、主として型開閉に利用される移動機構４０と、主として型締に利用される型締用シリンダ９とを備えている。また、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、ハーフナット２０とを備えている。
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。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。具体的には、ベース２上に固定された摺動板１１と、移動ダイプレート４の下方に固定され、摺動板１１に対して摺動可能な摺動板１２とによりスライダが構成されることにより、移動ダイプレート４は移動可能にベース２に対して支持されている。また、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が嵌合している。プランジャチップ６１は、プランジャロッド６２の先端部に設けられている。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を進退させる。
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。
なお、各部６０〜６５を含んで射出装置５９が構成されている。

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は４本設けられ、それぞれ移動ダイプレート４の４隅に設けられた貫通孔４ｈに挿入可能である。
なお、以下では、４本のタイバー７、及び、４本のタイバー７に対応して４つ設けられた構成要素等にＡ〜Ｄ、あるいは、１〜４の付加記号を付すことがある。
タイバー７の移動ダイプレート４側の自由端部には、被結合部７ａが形成されている。被結合部７ａは、たとえば、タイバー７の外周において周方向に延びる溝部がタイバー７の軸方向に複数配列されて形成されている。なお、溝部は螺旋状に形成されていてもよい。
タイバー７の他方の端部には、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、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、ベース２に対して固定され、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、ベース２に対して固定されたサーボモータ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。
移動ダイプレート４の位置は、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特定される。

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の被結合部７ａと係合する不図示の突条部を有している。換言すれば、被結合部７ａ及びハーフナット２０は鋸刃状に形成されており互いに噛合する。
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の被結合部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。

図４は、ダイカストマシンＤＣ１の信号処理系の構成を示すブロック図であり、特に型締装置１における信号処理系の構成を示している。
ダイカストマシンＤＣ１は、種々の検出器等からの信号に基づいて種々の処理を実行する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、図示した信号処理以外に、射出シリンダ６５の駆動制御なども行い、ダイカストマシンＤＣ１全体の制御を行う。また、型閉時、昇圧時、射出時における異常（異物、バリ）検出手段として機能する。
型締用シリンダ９Ａには、油圧回路１１０Ａが接続されている。なお、他の３つの型締用シリンダ９Ｂ〜９Ｄには、油圧回路１１０Ａと同一構成の油圧回路１１０Ｂ〜１１０Ｄが接続されている。
この油圧回路１１０Ａは、圧力制御バルブＰＣＶ１および方向制御バルブＤＣＶ１を備えている。

方向制御バルブＤＣＶ１は、油圧源１５０から供給される高圧の作動油を、制御装置７０からの制御指令に応じて、型締用シリンダ９Ａのシリンダ室９ａおよび９ｂの一方に供給する。この方向制御バルブＤＣＶ１の主な役割は、型締用シリンダ９Ａのシリンダ室９ａおよび９ｂの一方に作動油を供給することで、ピストン８の位置調整を行う。
例えば、方向制御バルブＤＣＶ１は、ハーフナット２０がタイバー７の被結合溝７ａに噛合可能な位置に、ピストン８を位置決めする。
なお、方向制御バルブＤＣＶ１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。

圧力制御バルブＰＣＶ１は、型締時において、方向制御バルブＤＣＶ１を通じて供給される油圧源１５０からの作動油の圧力を、制御装置７０からの制御指令に応じて型締に必要な圧力に調整し、シリンダ室９ａへ供給する。

型締用シリンダ９Ａのシリンダ室９ａには、圧力センサＰＲＳ１が設けられている。なお、他の型締用シリンダ９Ｂ〜９Ｄのシリンダ室９ａにも、圧力センサＰＲＳ１と同一の圧力センサＰＲＳ２〜ＰＲＳ４が設けられている。
圧力センサＰＲＳ１は、シリンダ室９ａ内の作動油の圧力を検出し、検出した圧力を制御装置７０にフィードバックする。
なお、シリンダ室９ａと、シリンダ室９ｂとの圧力差によって型締力が規定されるから、圧力センサＰＲＳ１は型締力を検出していることにもなる。また、シリンダ室９ｂの圧力も検出するように圧力センサを設けてもよい。

型締用シリンダ９Ａのシリンダ室９ｂ側には、タイバー７Ａの後端部の位置を検出する位置センサＰＯＳ１が設けられている。なお、他のタイバー７Ｂ〜７Ｄについても、位置センサＰＯＳ１と同一の位置センサＰＯＳ２〜ＰＯＳ４が設けられている。位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４は、例えば、磁気を利用したリニアセンサにより構成されている。
位置センサＰＯＳ１により、タイバー７Ａの後端部の位置を検出することで、ピストン８の位置を検出することができる。すなわち、タイバー７Ａのピストン８と被結合溝７ａとの間は型締時に弾性変形するが、タイバー７Ａの後端部は型締時に変形しないので、この後端部の位置を検出することによりピストン８の位置を正確に特定できる。
位置センサＰＯＳ１の検出したピストン８の位置情報は、制御装置７０にフィードバックされる。

制御装置７０は、主制御部７１、金型情報設定部７２、タイバー変位検出部７３、異常判別部７４、表示部（報知手段）７５を有する。
制御装置７０の各機能はプロセッサ等の所要のハードウエアおよびソフトウエアによって構成される。

主制御部７１は、各型締用シリンダ９Ａ〜９Ｄのシリンダ室９ａ内の作動油の圧力が所望の圧力となるように、各圧力制御バルブＰＣＶ１〜ＰＣＶ４を独立に制御する制御指令を出力する。
また、主制御部７１は、各方向制御バルブＤＣＶ１〜ＤＣＶ４をそれぞれ独立に制御する制御指令を出力し、各タイバー７Ａ〜７Ｄのピストン８の位置制御を行う。

金型情報設定部７２は、固定金型５および移動金型６の形状情報やこれらの固定ダイプレート３および移動ダイプレート４に対する取付け位置の情報等の金型に関する情報を設定する。これらの情報は、固定金型５および移動金型６に作用する力の分布や、これらに発生する変形量を算出するのに用いられる。
なお、主制御部７１は、金型情報設定部７２によって設定された金型に関する情報を利用して、各タイバー７Ａ〜７Ｄに与えるべき、タイバーロードの配分を決定する。

変位検出部７３は、位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４の検出するピストン８の位置情報から、各タイバー７Ａ〜７Ｄのピストン８の変位Ｄ１〜Ｄ４を検出する。

異常判別部７４は、サーボモータ４３から出力される負荷情報やエンコーダ８０から出力される位置情報に基づいて、型閉工程における異常の有無を判定する。また、タイバー変位検出部７３から出力される変位Ｄ１〜Ｄ４に基づいて、型締工程及び射出工程における異常の有無を判別する。異常判別部７４は、異常の有無を示す判別信号ＡＮを主制御部７１へ出力する。

表示部７５は、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイ、あるいは、点滅可能なランプにより構成されており、異常判別部７４から出力される信号に基づいて異常の有無を表示する。

図５は、ダイカストマシンＤＣ１における成形サイクルの概要を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、移動ダイプレート４を移動機構４０により図１及び図２に示す型開位置から図３に示す型閉位置まで移動させる型閉工程が行われる。
ステップＳ２では、型締用シリンダ９によりタイバー７を伸長させて型締力を発生させる型締工程が行われる。
ステップＳ３では、射出シリンダ６５により固定金型５及び移動金型６のキャビティに溶湯を射出する射出工程が行われる。
ステップＳ４では、移動ダイプレートを移動機構４０により型開位置まで移動させる型開工程が行われる。

図６は、型閉工程（図５のステップＳ１）における型締装置１の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、型締装置１は型閉を開始する。具体的には、制御装置７０が移動機構４０のサーボモータ４３に制御信号を出力して、移動ダイプレート４を型閉方向Ａ２へ移動させるようにサーボモータ４３を回転駆動する。この際、制御装置７０は、エンコーダ８０からの検出値に基づいて、移動ダイプレート４が設定された速度で移動するようにフィードバック制御を行う。例えば、制御装置７０は、エンコーダ８０からの検出値に基づいて移動ダイプレート４の位置を特定し、移動ダイプレート４が型開位置から所定の中間位置にあるときは比較的高速で、中間位置から型接触位置までは比較的低速で移動するようにサーボモータ４３の制御を行う。

ステップＳ１２では、制御装置７０により異常の有無が判定される。制御装置７０は、例えば、以下のような判定のいずれか、又は、その組み合わせを行う。

制御装置７０は、エンコーダ８０の検出値に基づく移動ダイプレート４の速度を監視し、移動ダイプレート４の停止を検出する。そして、その停止時の位置が、固定金型５と移動金型６とが接触する型接触位置に到達しているか否かを判定する。例えば、金型間に異物があるなどすれば、停止時の位置は型接触位置に到達せず、異常が検出されることになる。

制御装置７０は、エンコーダ８０の検出値に基づく移動ダイプレート４の速度を監視し、所定の閾値を超える速度変化が生じているか否かを判定する。例えば、中子の脱落や付属装置等の異常動作による金型間への侵入がある場合、移動ダイプレート４が型接触位置に到達するまでに移動ダイプレート４の急激な速度上昇又は低下が生じ、異常が検出されることになる。

制御装置７０は、サーボモータ４３から出力される負荷情報を監視し、所定の閾値を超える負荷、あるいは、負荷変動が生じていないか判定する。例えば、中子の脱落や付属装置等の異常動作による金型間への侵入がある場合、移動ダイプレート４の負荷が減少又は増大することから、異常が検出されることになる。なお、サーボモータ４３の負荷は、例えば、サーボモータ４３に出力された電流、そのときのエンコーダ８０により検出された回転数、サーボモータ４３のＴ−ｎ特性（トルク−回転数の特性）に基づいて算出される。また、型閉開始から移動ダイプレート４の停止までの負荷の積算値が所定の閾値を超えたか否かを判定してもよい。

制御装置７０は、型閉を開始してから移動ダイプレート４が停止するまでの時間を計測し、計測した時間が所定の閾値を超えていないか否か判定する。例えば、金型間に異物が存在するなどすれば、移動ダイプレート４の型閉開始から移動ダイプレート４の停止までの時間が長くなることから、異常が検出されることになる。

ステップＳ１２において異常が発生していないと判定される場合には、移動ダイプレート４は型接触位置に到達する（ステップＳ１３）。その後、ハーフナット２０とタイバー７の被結合部７ａとが結合されるとともに、サーボモータ４３はトルクフリーの状態とされ（ステップＳ１４）、型閉工程は正常終了する。

なお、ハーフナット２０と被結合部７ａの結合の際には、制御装置７０は、方向制御バルブＤＣＶ１〜ＤＣＶ４等に制御信号を出力し、ハーフナット２０と被結合部７ａとが噛合可能な位置へタイバー７の位置を微調整する。また、ハーフナット２０と被結合部７ａとの結合は、タイバー７を移動ダイプレート４に同期させて移動させ、移動ダイプレート４の移動中（型接触前）に行ってもよい。

ステップＳ１２において異常が発生していると判定された場合には、異常が発生したことを使用者に報知するための処理が実行される（ステップＳ１５）。例えば、表示部７５に異常が発生したことを知らせる画像が表示される。報知音を出力するようにしてもよい。

その後、型締装置１では停止処理が行われ（ステップＳ１６）、型閉工程は異常終了する。停止処理は、例えば、その場停止を行う処理であり、例えば、制御装置７０は、サーボモータ４３を停止、さらにはトルクフリーの状態にする。また、制御装置７０は、型締工程や射出工程における動作のための制御信号は出力しない。なお、異常終了の後、型開を行って再度型閉工程を行うようにしてもよい。

図７は、型締工程（図５のステップＳ２）における型締装置１の動作を示すフローチャートである。なお、型締工程は、図６の型閉工程が正常終了した場合に行われ、異常終了した場合には行われない。

ステップＳ２１では、型締装置１は型締を開始する。具体的には、制御装置７０が圧力制御バルブＰＣＶ１〜ＰＣＶ４等へ制御信号を出力し、タイバー７Ａ〜７Ｄを伸長させる方向へピストン８Ａ〜８Ｄを駆動する。

なお、上述のように、各タイバー７Ａ〜７Ｄに与えるべきタイバーロードは、金型情報設定部７２によって設定された金型に関する情報を利用して決定され、当該タイバーロードに基づいて型締用シリンダ９Ａ〜９Ｄにおける目標圧力（型締完了圧力）もそれぞれ別個に設定される。そして、型締用シリンダ９Ａ〜９Ｄの制御は、制御装置７０により別個独立に行われる。これにより、金型のキャビティ形状の非対称性等に起因する金型分割面の圧力分布を均一化してバリの発生が効率的に抑制される。

ステップＳ２２では、制御装置７０により、圧力センサＰＲＳ１〜ＰＲＳ４により検出される圧力が型締完了圧力に達したか否かが判定され、達したと判定されるまで、昇圧が行われる。型締完了圧力に達したと判定された場合は、型締昇圧は完了する（ステップＳ２４）。なお、制御装置７０は、ステップＳ２４の後も、後述する射出が完了するまで、検出される圧力が型締完了圧力に維持されるように圧力制御バルブＰＣＶ１〜ＰＣＶ４等の制御を行う。

ステップＳ２５では、位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４により検出されるピストン８の位置と、予め設定された基準位置との差が、予め設定された許容範囲内か否かを判定する。基準位置は、金型間に異物がない場合の位置である。許容範囲は異物の有無の判定基準であり、計測誤差等、金型間に異物がない場合であっても生じる微小な誤差を含むように設定されている。基準位置や許容範囲は、例えば、型締装置１を用いたトライアルの成形などにおける計測結果に基づいて設定される。なお、基準位置や許容範囲は、タイバー７毎に設定されるとともに、許容範囲内か否かの判定もタイバー７毎に行われる。

図６の型閉工程において、固定ダイプレート３及び移動ダイプレート４の平行度が保たれていないことなどにより、型接触しても金型合わせ面に隙間があり、当該隙間に異物が入り込んだ場合には、ステップＳ１２の異常判定では異物が検出されないことがある。しかし、ステップＳ２５の判定により、隙間に入り込んだ異物も検出される。

すなわち、異物がない場合には、型締の進行に伴うピストン８の型閉方向Ａ２への移動により金型間の隙間は縮小され、ピストン８は基準位置に到達するが、隙間に異物がある場合は、異物の厚みにより、ピストン８は基準位置に到達しない。そして、４本のタイバー７Ａ〜７Ｄのピストン８Ａ〜８Ｄにそれぞれについて、検出されたピストン８の位置と基準位置との差が許容範囲内か否かが判定されるから、異物がいずれの位置にあっても異物が検出される。

ステップＳ２４において、いずれのピストン８Ａ〜８Ｄにおいても、検出された位置と、基準位置との差が許容範囲内であると判定された場合には、その検出された位置に基づいて基準位置を更新し（ステップＳ２５）、型締工程を正常終了する。

基準位置の更新は、成形サイクルが進行しても、異物検出の精度を保つために行う。すなわち、異物がない場合のピストン８の位置は、成形サイクルを繰り返す間に、金型の熱膨張等の種々の要因により変化する。従って、基準位置を一定にすると、異物がないにも関らず、異物があると判定されてしまうおそれや、その逆に、異物があるにも関らず異物がないと判定されてしまうおそれがある。そこで、異物がないと判定された場合において、型締完了時に検出されたピストン８の位置に基づいて基準位置を更新していくことにより、異物がない場合のピストン８の位置における、金型の熱膨張等に起因する変化に対応する。

例えば、ステップＳ２４において異物がないと判定された場合、そのサイクルにおいて検出されたピストン８の位置を、次回のサイクルにおける基準位置として設定する。あるいは、異物がないと判定された、間直の複数回のサイクルにおいて検出されたピストン８の位置を平均するなど、複数回のサイクルにおいて検出されたピストン８の位置に基づいて基準位置を設定する。なお、基準位置の更新は、複数回のサイクルに１回行なうようにしてもよい。

ステップＳ２４において、ピストン８の検出位置と基準位置との差が許容範囲を超えていると判定された場合、異常が発生したことを使用者に報知するための処理が実行される（ステップＳ２６）。例えば、表示部７５に異常が発生したことを知らせる画像が表示される。報知音を出力するようにしてもよい。

その後、型締装置１では停止処理が行われ（ステップＳ２７）、型締工程は異常終了する。停止処理は、例えば、その場停止をするための処理であり、制御装置７０は、圧力制御バルブＰＣＶ１〜ＰＣＶ４への制御信号の出力を停止する。また、制御装置７０は、射出工程における動作のための制御信号は出力しない。なお、異常終了の後、型開を行って、再度型閉工程及び型締工程を行うようにしてもよい。

図８は、射出工程（図５のステップＳ３）におけるダイカストマシンＤＣ１（型締装置１）の動作を示すフローチャートである。なお、射出工程は、図７の型締工程が正常終了した場合に行われ、異常終了した場合には行われない。

ステップＳ３１では、制御装置７０により、位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４により検出される現在のピストン８Ａ〜８Ｄの位置Ｓ_０がそれぞれ記憶される。

ステップＳ３２では、スリーブ６０に溶湯が供給されるとともに、射出シリンダ６５によりプランジャチップ６１が前進して、固定金型５及び移動金型６により形成されたキャビティへの溶湯の射出が開始される。

プランジャチップ６１は、例えば所定の位置までは低速で、所定の位置からは高速で駆動されて溶湯をキャビティ内へ射出、充填する。さらに、プランジャチップ６１を介して射出シリンダ６５の圧力が溶湯へ伝達されることにより、溶湯は昇圧される。この際、溶湯の圧力による型開の力が型締力を局所的に或は全体的に上回ると、ピストン８が型開方向Ａ１へ移動して固定金型５と移動金型６との間に隙間が生じ、バリが発生することになる。従って、ピストン８の位置に基づいてバリの発生を検出できる。

ステップＳ３３では、ステップＳ３１にて記憶された射出開始前のピストン８Ａ〜８Ｄの位置Ｓ_０と、位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４により検出される現在のピストン８Ａ〜８Ｄの位置とに基づいて、位置Ｓ_０からのピストン８Ａ〜８Ｄの変位量ｄＳｆが制御装置７０により演算される。

ステップＳ３４では、制御装置７０により、変位量ｄＳｆが予め設定された許容値Ｎｆ未満であるか否かが判定される。許容値Ｎｆは、例えば、実験やトライアルの成形に基づいて、測定誤差等のバリが発生していない場合においても生じ得る変位量を含んで設定される。なお、ステップＳ３３及びＳ３４は、射出開始後から昇圧が終了するまで、適宜な時間間隔で繰り返し実行してもよい。

ステップＳ３４において、変位量ｄＳｆが許容値Ｎｆ未満であると判定された場合には、やがて溶湯の射出（昇圧）が終了し（ステップＳ３５）、正常終了する。

一方、ステップＳ３４において、変位量ｄＳｆが許容値Ｎｆ未満でないと判定された場合には、バリが発生したことを使用者に報知するための処理が実行される（ステップＳ３６）。例えば、表示部７５に異常が発生したことを知らせる画像が表示される。報知音を出力するようにしてもよい。

その後、型締装置１では、停止処理が行われ（ステップＳ３７）、射出工程は異常終了する。停止処理は、例えば、成形サイクルの繰り返しを停止するための処理であり、制御装置７０は、バリが発生したことを示すフラグを立てる。その後、溶湯が固化し、型開が行われたとき、制御装置７０はフラグが立てられているか否かを判定し、フラグが立てられている場合には、次の成形サイクルのための制御信号を出力しない。

以上の実施形態によれば、射出が開始されてから射出が完了するまでに位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４により検出された複数のタイバー７Ａ〜７Ｄのピストン８Ａ〜８Ｄの変位量が許容範囲内か否かにより、バリの発生を検出する（図８のステップＳ３４）から、バリの厚さ相当の変位量に基づいてバリの発生の判定がなされることになり、検出精度が向上するとともに、許容範囲の設定も簡便となる。

射出開始から射出完了までにピストンが移動して（タイバーが伸長して）バリが発生する場合、何らかの原因によって溶湯の圧力による型開力が型締力を上回ることによって生じるが、型開力が型締力を上回る原因として、金型合わせ面に異物が存在することが考えられる。すなわち、異物が金型合わせ面に存在すると、異物によって生じた隙間に溶湯が流れ込むことにより、金型は、溶湯の圧力を受ける面積、形状が変化する。そして、溶湯の圧力の総和としての型開力は、想定されていたものから変化し、局所的に型締力を上回る。

上述の実施形態では、型締完了時までに固定金型と移動金型との間の異物を検出し（図６のステップＳ１２、図７のステップＳ２４）、異物が検出された場合にはキャビティに溶湯が射出されないようにしているから、換言すれば、図８のステップＳ３４でバリが検出されるのは異物がないことが前提となっているから、バリの発生原因から異物を排除することができ、バリの発生原因を特定することが容易である。

型締完了時までの異物検出を、型締完了時の位置センサＰＯＳ１〜ＰＯＳ４により検出された複数のタイバー７Ａ〜７Ｄのピストン８Ａ〜８Ｄの位置と、基準位置との差が所定の許容範囲内か否かの判定（図７のステップＳ２４）により行っていることから、金型合わせ面の前面において異物検出をすることができる。

すなわち、タイバーは、通常、キャビティに溶湯を供給してから溶湯が固化するまで金型の平行度が保たれるように、金型の平行度に対してセンシティブになる位置に設けられている。換言すれば、金型合わせ面の全面に亘る型開閉方向の位置の変化に対してセンシティブになるように設けられている。例えば、実施形態では、タイバー７Ａ〜７Ｄは金型の周囲において４隅に設けられている。そして、当該タイバー７Ａ〜７Ｄの端部（ピストン）の位置に基づいて、金型合わせ面の位置の異常を生じさせる異物が検出されることから、金型合わせ面の広い範囲に亘って異物を検出される。例えば、固定ダイプレート３及び移動ダイプレート４の平行度が保たれておらず、型接触時に金型間に隙間が生じ、当該隙間に異物が存在するような場合でも、異物を検出することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。

本発明が適用される成形機はダイカストマシンに限定されない。成形機には、金属成形機、プラスチック射出成形機、木粉等の成形機が含まれる。木粉等の成形機には、例えば木粉に熱可塑性樹脂を混合させた材料を成形するものが含まれる。

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。

タイバーは複数であればよく、４本に限定されない。ただし、金型の上下方向及び左右方向の平行度を保つためには、３本以上のタイバーを設けることが好ましく、また、３本以上にすることにより、異常の検出精度も向上する。

結合部及び被結合部は互いに結合し、固定ダイプレート又は移動ダイプレートに対するタイバーの軸方向の移動を規制できるものであればよく、ハーフナットとタイバーに設けられた溝に限定されない。例えばタイバーの軸方向に直交する孔部をタイバーに設け、当該孔部にボルトを挿通してタイバーをダイプレートに対して固定してもよい。
作動液は油に限定されず、例えば水でもよい。

本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図。図１のダイカストマシンを上方から見た図。図１のダイカストマシンの型締完了時の状態を示す図。図１のダイカストマシンの信号処理系の構成を示すブロック図。図１のダイカストマシンの動作の概略を示すフローチャート。図５の型閉工程の詳細を示すフローチャート。図５の型締工程の詳細を示すフローチャート。図５の射出工程の詳細を示すフローチャート。

符号の説明

ＤＣ１…ダイカストマシン、１…型締装置、３…固定ダイプレート、４…移動ダイプレート、５…固定金型、６…移動金型、７…タイバー、７ａ…被結合部、８…ピストン、２０…ハーフナット（結合部）、９…型締用シリンダ、９ａ，９ｂ…シリンダ室、５９…射出装置、７０…制御装置、ＰＯＳ…位置センサ、ＰＣＶ…圧力制御バルブ、ＤＣＶ…方向切換バルブ、ＰＲＳ…圧力センサ。

Claims

型締された固定金型及び移動金型により規定されるキャビティに溶湯を射出する成形機であって、
前記固定金型を保持する固定ダイプレートと、
前記移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの一方に結合するための被結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの他方に収容され、型締力を発生させるためのピストンとを備えた複数のタイバーと、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記一方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部に対して結合又は解放可能な複数の結合部と、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記他方に備わり、前記複数のタイバーのピストンを収容するシリンダ室と、型締力を発生させるための作動液を前記シリンダ室に供給する少なくとも２つの作動液供給口とを備えた複数の型締用シリンダと、
前記複数の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のシリンダ室への前記作動液の供給を制御するため、前記作動液供給口に接続される複数の弁と、
前記複数の型締用シリンダの、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の少なくとも型締時に作動液が供給されるシリンダ室の圧力を検出する複数の圧力センサと、
前記複数の圧力センサにより検出される圧力それぞれが所定の型締完了圧力に達し、且つ維持されるように前記複数の弁の動作を制御する制御装置と、
前記型締完了圧力に維持される制御が行われている間に前記キャビティに溶湯を射出する射出装置と、
前記複数のタイバーの前記ピストンの位置を検出する複数の位置センサと、
前記複数のタイバーそれぞれについて、前記射出装置による射出が開始されてから射出が完了するまでに前記位置センサにより検出された前記ピストンのタイバー伸長時の移動方向とは逆方向への変位量が所定の許容範囲内か否かを判定することにより、バリの発生を検出するバリ検出手段と、
を備えた成形機。
前記複数のタイバーそれぞれについて、前記圧力センサにより検出される圧力が前記型締完了圧力に達したときに前記位置センサにより検出された前記ピストンの位置と、所定の基準位置との差が所定の許容範囲内か否かの判定を行うことにより、型締完了時までに前記固定金型と前記移動金型との間の異物を検出する異物検出手段と、
前記異物検出装置により異物が検出された場合は、前記キャビティに溶湯が射出されないように前記射出装置を制御する制御装置と、
を備えた請求項１に記載の成形機。
型締された固定金型及び移動金型により規定されるキャビティに溶湯を射出する成形機のバリ検出方法であって、
前記成形機には、
前記固定金型を保持する固定ダイプレートと、
前記移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの一方に結合するための被結合部と、前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの他方に収容され、型締力を発生させるためのピストンとを備えた複数のタイバーと、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記一方に備わり、前記複数のタイバーの被結合部に対して結合又は解放可能な複数の結合部と、
前記固定ダイプレート及び前記移動ダイプレートの前記他方に備わり、前記複数のタイバーのピストンを収容するシリンダ室と、型締力を発生させるための作動液を前記シリンダ室に供給する少なくとも２つの作動液供給口とを備えた複数の型締用シリンダと、
前記複数の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のシリンダ室への前記作動液の供給を制御するため、前記作動液供給口に接続される複数の弁と、
前記複数の型締用シリンダの、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の少なくとも型締時に作動液が供給されるシリンダ室の圧力を検出する複数の圧力センサと、
前記複数の圧力センサにより検出される圧力それぞれが所定の型締完了圧力に達し、且つ維持されるように前記複数の弁の動作を制御する制御装置と、
前記型締完了圧力に維持される制御が行われている間に前記キャビティに溶湯を射出する射出装置と、
が設けられ、
前記複数のタイバーの前記ピストンの位置を検出し、
前記複数のタイバーそれぞれについて、射出が開始されてから射出が完了するまでに検出された前記ピストンのタイバー伸長時の移動方向とは逆方向への変位量が所定の許容範囲内か否かを判定することにより、バリの発生を検出する
バリ検出方法。