JP5095317B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形機の型締装置に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンや射出成形機である。

移動ダイプレートを型開閉方向において移動させるための駆動機構や制御方式が種々知られている。例えば、特許文献１では、ボールネジ送り機構により移動ダイプレートを移動させ、ボールネジを回転させるモータの回転を検出するエンコーダの検出値に基づいてフィードバック制御を行っている。また、特許文献２では、ボールネジ送り機構と、バランスシリンダとを組み合わせた駆動機構により、移動ダイプレートを移動させる技術が開示されている。
特開２００２−１５４１４６号公報 特開２００７−０８３６３０号公報

ボールネジ送り機構は、油圧シリンダ等の駆動機構に比較して、駆動力が小さいものの、高精度な位置決めが可能である。しかし、ボールネジ送り機構により大きな駆動力を得るためには、ボールネジ送り機構を２つ以上設けたり、汎用性に乏しい大型のボールネジ送り機構を設けたりする必要があり、コストが高くなりやすい。また、ボールネジ送り機構は寿命も短い。

特許文献２の技術では、ボールネジ送り機構とバランスシリンダとを組み合わせることにより、ボールネジ送り機構による高精度な位置決めを可能としつつ、バランスシリンダの駆動力によりボールネジ送り機構の負担を軽減しているが、ボールネジ送り機構を無くしたわけではない。従って、鋳造工場等の環境次第では、ボールネジ送り機構の寿命が短くなり、ボールネジ送り機構の交換によるコストが発生する。

本発明の目的は、高精度な移動ダイプレートの移動制御をシリンダ装置により実現できる型締装置を提供することにある。

本発明の型締装置は、固定型を保持する固定ダイプレートと、移動型を保持し、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固定されたシリンダ部と、前記シリンダ部内を摺動可能なピストンと、前記ピストンに固定されるとともに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固定されたロッドと、前記ロッドの前記シリンダ部に対する変位量を検出可能な測長センサとを有し、前記移動ダイプレートを型開閉方向に駆動可能なシリンダ装置と、前記測長センサの検出値に基づいて前記シリンダ装置を制御する制御装置と、を有する。

好適には、前記シリンダ部内の前記ピストンにより区画される２つのシリンダ室のうち、前記ロッドが延出する側のロッド側室に連通するロッド側ポートと、前記２つのシリンダ室のうち前記ロッド側室とは反対側のヘッド側室に連通するヘッド側ポートとを有するポンプと、前記ポンプを駆動し、回転方向の切り換えにより前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータと、前記ピストンの前記ヘッド側室における受圧面積と前記ロッド側室における受圧面積との差に起因する前記シリンダ部内における作動油の過不足を補償する自給弁回路と、を有し、前記自給弁回路は、前記ヘッド側ポートと前記ヘッド側室とを接続するヘッド側接続流路と、前記ロッド側ポートと前記ロッド側室とを接続するロッド側接続流路と、前記ヘッド側接続流路と前記ロッド側接続流路とを接続する中間流路と、前記中間流路の中途に接続されたタンクと、前記中間流路において前記ヘッド側接続流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記ロッド側接続流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記ヘッド側接続流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記ヘッド側接続流路への流れを許容するヘッド側逆止弁と、前記中間流路において前記ロッド側接続流路と前記タンクとの間に設けられ、前記ロッド側接続流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記ロッド側接続流路への流れを許容するロッド側逆止弁と、を有する。

好適には、前記シリンダ装置、前記ポンプ、前記モータ及び前記自給弁回路の組み合わせは複数設けられ、前記複数のモータそれぞれに対応して、前記モータの回転を検出する回転検出器と、入力された制御信号と前記回転検出器の検出信号との偏差に応じた電力を前記モータに供給するドライバと、が設けられ、前記制御装置は、前記測長センサの検出値の前記複数のシリンダ装置間における差に基づいて、前記ロッドの変位量の前記複数のシリンダ装置間における差が縮小されるように、前記複数のモータそれぞれに対して個別に前記制御信号を生成し、その生成した制御信号を各モータに対応する前記ドライバに出力する。

好適には、前記制御装置は、前記固定型及び前記移動型の、寸法及び形状の少なくとも一方を含む型情報に基づいて、成形サイクル及び型交換時の少なくとも一方における、前記移動ダイプレートの移動に関するパラメータを設定する。

本発明によれば、高精度な移動ダイプレートの移動制御をシリンダ装置により実現できる。

図１は、本発明の実施形態に係る成形機としてのダイカストマシン１の、一部に断面図を含む上面図である。なお、図１は、ダイカストマシン１の型開き状態を示している。

ダイカストマシン１は、固定金型１０１及び移動金型１０３を保持する型締装置３と、固定金型１０１及び移動金型１０３により形成されるキャビティに溶湯を供給する射出装置５と、型締装置３及び射出装置５の動作を制御する制御装置７とを有している。なお、ダイカストマシン１は、この他にも、移動金型１０３若しくは固定金型１０１から成形品を押し出す押出装置等を備えるが、図示は省略する。

型締装置３は、不図示のベースと、ベース上に設けられ、固定金型１０１を保持する固定ダイプレート１１と、ベース上に設けられ、移動金型１０３を保持する移動ダイプレート１３と、固定ダイプレート１１及び移動ダイプレート１３に掛架される複数のタイバー１５とを有している。

固定ダイプレート１１及び移動ダイプレート１３は、互いに対向して配置されている。固定ダイプレート１１は、移動ダイプレート１３に対向する金型取付面に固定金型１０１を保持しており、不図示のベースに対して固定されている。一方、移動ダイプレート１３は、固定ダイプレート１１に対向する金型取付面に移動金型１０３を保持し、不図示のベースに対して、固定ダイプレート１１に近接離間する方向（型開閉方向）に移動可能に設けられている。

移動ダイプレート１３の固定ダイプレート１１に近接する方向（型閉じ方向）への移動により、固定金型１０１及び移動金型１０３の型閉じが行われる。また、移動ダイプレート１３の固定ダイプレート１１から離間する方向（型開き方向）への移動により、固定金型１０１及び移動金型１０３の型開きが行われる。

複数のタイバー１５は、例えば、固定金型１０１及び移動金型１０３の周囲に４本設けられている。４本のタイバー１５は、固定金型１０１及び移動金型１０３を中心に、上下対称（紙面貫通方向において対称）及び左右対称（紙面上下方向において対称）に配置されており、図１では、下方側の２本のタイバー１５は、上方側の２本のタイバー１５に隠れて不図示である。タイバー１５は、少なくとも型閉じ状態において固定ダイプレート１１及び移動ダイプレート１３に掛架可能（例えば、固定ダイプレート１１及び移動ダイプレート１３を貫通可能）な長さを有している。

型閉じ状態において、タイバー１５の一端を移動ダイプレート１３に対して固定し、タイバー１５の他端を固定ダイプレート１１に対して固定ダイプレート１１の背後側（移動ダイプレート１３とは反対側、紙面右側）に引っ張ることにより、タイバー１５を伸長させ、その伸長量に応じた型締力を発生させることができる。

なお、本願では、タイバー１５や後述するピストン２３等の部材の移動方向について、移動ダイプレート１３の移動方向との対応関係の把握が容易になるように、固定ダイプレート１１の背後側の位置における移動であっても、固定ダイプレート１１の背後側（紙面右側）への方向を型閉じ方向といい、移動ダイプレート１３側（紙面左側）への方向を型開き方向ということがある。

型締装置３は、いわゆる複合型の型締装置により構成されており、型開閉を行うための駆動手段と型締を行うための駆動手段とを別個に有している。具体的には、型締装置３は、型開閉を行う駆動手段としての型開閉シリンダ１７と、型締を行うための駆動手段としての型締シリンダ１９とを有している。

型開閉シリンダ１７は、複数本設けられている。例えば、型開閉シリンダ１７は、固定金型１０１及び移動金型１０３を中心に、左右対称（紙面上下方向において対称）に２本設けられている。なお、この場合、型開閉シリンダ１７の上下方向（紙面貫通方向）の位置は、適宜に設定されてよいが、例えば、不図示のベース上にて移動ダイプレート１３を支持する不図示のスライダ近傍に設定される。

型開閉シリンダ１７は、筒状のシリンダ部２１と、シリンダ部２１内を摺動可能なピストン２３（紙面上方側の型開閉シリンダ１７においてのみ図示する。）と、ピストン２３に連結されたロッド２５とを有している。ピストン２３は、シリンダ部２１内部を２つのシリンダ室に区画している。すなわち、シリンダ部２１内部は、紙面上方側の型開閉シリンダ１７において図示するように、ロッド２５が延出する側のロッド側室２１ｒと、その反対側のヘッド側室２１ｈとに区画されている。ロッド側室２１ｒ及びヘッド側室２１ｈのいずれかに選択的に圧油（作動液）が供給されることにより、ピストン２３及びロッド２５はシリンダ部２１に対して進退し、型開閉シリンダ１７は伸縮する。

型開閉シリンダ１７は、伸縮方向を型開閉方向に一致させて配置され、シリンダ部２１が固定ダイプレート１１に、ロッド２５が移動ダイプレート１３に対して固定されている。従って、型開閉シリンダ１７の伸縮により、移動ダイプレート１３は固定ダイプレート１１に対して型開閉方向に移動する。

また、型開閉シリンダ１７は、いわゆる測長機能付きのシリンダ装置により構成されており、ロッド２５のシリンダ部２１に対する変位量を検出し、その検出結果を制御装置７に出力する測長センサ２７を有している。測長センサ２７は、例えば、ロッド２５の延びる方向に沿ってロッド２５に設けられたスケール部２９と、スケール部２９に対向配置され、スケール部２９の移動を検出するセンサ部３１とを有するリニアエンコーダにより構成されている。

具体的には、例えば、測長センサ２７が磁気式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、スケール部２９は、ロッド２５の長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に配列されることにより構成される。センサ部３１は、例えば、ＭＲ素子やホールＩＣを含んで構成される。また、例えば、測長センサ２７が光学式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、スケール部２９は、ロッド２５の長手方向に沿って透過部や反射部等が配列されることにより構成される。センサ部３１は、受光素子により構成される。

型締シリンダ１９は、例えば、複数のタイバー１５に対応して、タイバー１５と同数設けられている。従って、一の型締シリンダ１９は、一のタイバー１５を他のタイバー１５とは独立して伸長させることが可能である。

型締シリンダ１９は、例えば、固定ダイプレート１１に内蔵されたシリンダ部３３と、シリンダ部３３内を摺動可能なピストン３５とを有している。

シリンダ部３３は、固定ダイプレート１１と一体的に形成され、若しくは、固定ダイプレート１１に内蔵される別部材により形成されている。ピストン３５は、シリンダ部３３内を２つのシリンダ室に区画しており、その２つのシリンダ室に選択的に圧油（作動液）が供給されることにより、ピストン３５は進退する。また、ピストン３５は、タイバー１５に対して固定的に設けられている。なお、ピストン３５は、タイバー１５と一体的に形成されてもよいし、タイバー１５とは別の部材として形成され、タイバー１５に固定されていてもよい。

型閉じ状態において、タイバー１５の一端を移動ダイプレート１３に対して固定し、ピストン３５を固定ダイプレート１１の背後側へ移動させることにより、タイバー１５は固定ダイプレート１１の背後側へ引っ張られて伸長する。

タイバー１５と移動ダイプレート１３との係合及びその解除は、ハーフナット３７により行われる。具体的には、以下のとおりである。タイバー１５の移動ダイプレート１３側の端部には、被係合部１５ａが形成されている。被係合部１５ａは、例えば、タイバー１５の外周面に、タイバー１５の周方向に延びる複数の溝が、タイバー１５の延びる方向に一定のピッチで形成されることにより構成されている。

一方、ハーフナット３７は、被係合部１５ａの溝に係合可能な突条部をタイバー１５の延びる方向に被係合部１５ａの溝と同一ピッチで有している。また、ハーフナット３７は、移動ダイプレート１３に設けられている。換言すれば、ハーフナット３７は、移動ダイプレート１３に対してタイバー１５の延びる方向において移動不可能に設けられている。

ハーフナット３７が閉じられることにより、ハーフナット３７がタイバー１５の被係合部１５ａに噛合して、タイバー１５と移動ダイプレート１３とはタイバー１５の延びる方向において互いに係合し、ハーフナット３７が開かれることにより、ハーフナット３７とタイバー１５の被係合部１５ａとの噛合が解除され、タイバー１５と移動ダイプレート１３とのタイバー１５の延びる方向における係合が解除される。

ハーフナット３７の開閉は、例えば、移動ダイプレート１３に設けられたハーフナット開閉シリンダ３９により行われる。ハーフナット開閉シリンダ３９は、移動ダイプレート１３に対して固定されている。

型締装置３は、型開閉シリンダ１７に作動油を供給する油圧源としてのポンプ４１と、ポンプ４１を駆動するモータ４３と、ポンプ４１と型開閉シリンダ１７との間に設けられた自給弁回路４５とを有している。

ポンプ４１、モータ４３、自給弁回路４５、及び、これらに付随する各種センサ（エンコーダ４７や圧力センサ５９）やドライバ（サーボアンプ４９）は、複数の型開閉シリンダ１７に対応して、複数の型開閉シリンダ１７と同数設けられている。

ポンプ４１は、いわゆる双方向回転ポンプにより構成されており、型開閉シリンダ１７のロッド側室２１ｒに連通するロッド側ポート４１ｒ、及び、ヘッド側室２１ｈに連通するヘッド側ポート４１ｈを有している。

ポンプ４１は、アキシャル式又はラジアル式のピストンポンプ、歯車ポンプ、ベーンポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。ポンプ４１は、特に図示しないが、ロッド側ポート４１ｒ及びヘッド側ポート４１ｈが形成されたケーシングと、ケーシング内に配置されたロータ又はピストンを有している。ポンプ４１に回転力が入力されると、ポンプ４１は、その回転力により駆動されるロータ又はピストンの作用により、ロッド側ポート４１ｒ及びヘッド側ポート４１ｈの一方から作動油をケーシング内に吸入し、吸入した作動油をロッド側ポート４１ｒ及びヘッド側ポート４１ｈの他方からケーシング外に吐出する。

ロッド側ポート４１ｒ及びヘッド側ポート４１ｈのいずれが吸入口又は吐出口となるかは、ポンプ４１に入力される回転力の方向により決定される。すなわち、ポンプ４１に一方向の回転力が入力されたときは、ロッド側ポート４１ｒが吸入口に、ヘッド側ポート４１ｈが吐出口になり、ポンプ４１に他方向の回転力が入力されたときは、ヘッド側ポート４１ｈが吸入口に、ロッド側ポート４１ｒが吐出口になる。

モータ４３は、直流モータでも交流モータでもよい。また、モータ４３は、誘導モータや同期モータ等の適宜なモータにより構成されてよい。モータ４３は、モータ４３が直流モータである場合にはモータ４３に印加される電圧の正負が切り換えられることにより回転方向が切り換えられ、モータ４３が交流モータである場合には印加される電圧の正相・逆相が切り換えられることにより回転方向が切り換えられる。モータ４３は、回転方向の切り換えによりロッド側ポート４１ｒ及びヘッド側ポート４１ｈの間で吸入口と吐出口とを切り換え可能である。

モータ４３は、例えば、サーボモータとして構成されており、モータ４３の回転を検出するエンコーダ４７及びモータ４３に電力を供給するサーボアンプ（サーボドライバ）４９と共にサーボ機構を構成している。エンコーダ４７は、例えば、モータ４３の回転に同期してパルス信号を出力する。サーボアンプ４９は、例えば、エンコーダ４７からのパルス信号を計数してモータ４３の回転数を検出する。そして、サーボアンプ４９は、制御装置７からサーボアンプ４９に入力された制御信号とエンコーダ４７の検出結果との偏差に基づいて、モータ４３の回転が、入力された制御信号に追従するようにフィードバック制御を行う。

自給弁回路４５は、型開閉シリンダ１７のシリンダ部２１内における作動油の過不足を補償するための油圧回路である。すなわち、ロッド側室２１ｒにおけるピストン２３の受圧面積は、ヘッド側室２１ｈにおけるピストン２３の受圧面積に比較して、ロッド２５の断面積分小さいことから、ピストン２３をロッド側室２１ｒ側へ移動させているときは、ロッド側室２１ｒからの作動液の排出量はヘッド側室２１ｈへの作動液の供給量よりも少なく、作動液が不足し、ピストン２３をヘッド側室２１ｈ側へ移動させているときは、ヘッド側室２１ｈからの作動液の排出量はロッド側室２１ｒへの作動液の供給量よりも多く、作動液が過剰となるところ、自給弁回路４５は、その過不足を補償する。自給弁回路４５の構成は、以下に例示するとおりである。

ポンプ４１のロッド側ポート４１ｒと型開閉シリンダ１７のロッド側室２１ｒとは、ロッド側接続流路５１Ｒにより接続されている。ポンプ４１のヘッド側ポート４１ｈと型開閉シリンダ１７のヘッド側室２１ｈとは、ヘッド側接続流路５１Ｈにより接続されている。ロッド側接続流路５１Ｒとヘッド側接続流路５１Ｈとは、中間流路５３により接続されている。なお、これらの流路は、可撓性の部材により構成されてもよいし、剛体の部材により構成されてもよい。

中間流路５３の中途には、作動油を貯蓄可能なタンク５５が接続されている。また、中間流路５３において、ロッド側接続流路５１Ｒとタンク５５との間にはロッド側逆止弁５７Ｒが設けられている。中間流路において、ヘッド側接続流路５１Ｈとタンク５５との間にはヘッド側逆止弁５７Ｈが設けられている。ロッド側逆止弁５７Ｒ及びヘッド側逆止弁５７Ｈは、いわゆるパイロット式の逆止弁であり、パイロット圧力が導入されることにより開状態となるものである。

ロッド側逆止弁５７Ｒは、パイロット圧力が導入されていないときは、ロッド側接続流路５１Ｒからタンク５５への流れを阻止するとともにタンク５５からロッド側接続流路５１Ｒへの流れを許容するように設けられている。また、パイロット圧力としてヘッド側接続流路５１Ｈの圧力が導入されている。

ヘッド側逆止弁５７Ｈは、パイロット圧力が導入されていないときは、ヘッド側接続流路５１Ｈからタンク５５への流れを阻止するとともにタンク５５からヘッド側接続流路５１Ｈへの流れを許容するように設けられている。また、パイロット圧力としてロッド側接続流路５１Ｒの圧力が導入されている。

なお、図１では、ロッド側逆止弁５７Ｒのパイロット圧力の導入のための流路がヘッド側接続流路５１Ｈに接続されている場合を例示しているが、ヘッド側接続流路５１Ｈの圧力の導入は、パイロット圧力の導入のための流路を、中間流路５３のうちヘッド側逆止弁５７Ｈよりもヘッド側接続流路５１Ｈ側の部分に接続すること等によっても可能である。同様に、ヘッド側逆止弁５７Ｈへのロッド側接続流路５１Ｒの圧力の導入は、適宜な位置から行われてよい。

自給弁回路４５（ロッド側接続流路５１Ｒ、ヘッド側接続流路５１Ｈ、中間流路５３、タンク５５、ロッド側逆止弁５７Ｒ及びヘッド側逆止弁５７Ｈ）は、以下のように動作する。

ポンプ４１が、ロッド側ポート４１ｒから作動油を吸入し、ヘッド側ポート４１ｈから作動油を吐出しているとき、すなわち、ロッド側室２１ｒからの作動液の排出量がヘッド側室２１ｈへの作動液の供給量よりも少なく、作動液が不足するとき、ヘッド側逆止弁５７Ｈは、ヘッド側接続流路５１Ｈからタンク５５への流れを阻止する。一方、ロッド側逆止弁５７Ｒは、ヘッド側接続流路５１Ｈから導入されるパイロット圧力により開状態となる。従って、負圧によりタンク５５の作動油が、ロッド側逆止弁５７Ｒを介して、ロッド側接続流路５１Ｒ経由でロッド側ポート４１ｒに供給され、不足分が補償される。

ポンプ４１が、ヘッド側ポート４１ｈから作動油を吸入し、ロッド側ポート４１ｒから作動油を吐出しているとき、すなわち、ヘッド側室２１ｈからの作動液の排出量がロッド側室２１ｒへの作動液の供給量よりも多く、作動液が過剰となるとき、ロッド側逆止弁５７Ｒは、ロッド側接続流路５１Ｒからタンク５５への流れを阻止する。一方、ヘッド側逆止弁５７Ｈは、ロッド側接続流路５１Ｒから導入されるパイロット圧力により開状態となる。従って、ヘッド側接続流路５１Ｈの作動油は、ヘッド側逆止弁５７Ｈを介して、タンク５５に排出される。

ポンプ４１から型開閉シリンダ１７までの間には、適宜な位置に、作動液の圧力を検出する圧力センサが設けられている。例えば、ロッド側接続流路５１Ｒの圧力を検出するロッド側圧力センサ５９Ｒ及びヘッド側接続流路５１Ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ５９Ｈ（以下、単に「圧力センサ５９」といい、これらを区別しないことがある。）が設けられている。

なお、型開閉シリンダ１７に作動液を供給する油圧回路には、上述した構成要素の他、油圧系を過度な圧力から保護する安全弁等の適宜な構成要素が設けられてよい。また、型締装置３は、上述した油圧回路の他にも、型締シリンダ１９等を駆動するための油圧回路を有するが図示は省略する。

射出装置５は、固定ダイプレート１１を貫通し、固定金型１０１を介してキャビティに連通する射出スリーブ６１、当該射出スリーブ内を摺動可能な不図示の射出プランジャ、当該射出プランジャを駆動する不図示の射出シリンダ等を含んで構成されている。

制御装置７は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等を有するコンピュータを含んで構成されている。制御装置７は、入力された各種の情報に基づいて、型締装置３、射出装置５、不図示の押出装置等を制御する。制御装置７に入力される情報は、例えば、ユーザや外部の機器により入力される制御指令、金型情報、同期移動情報、測長センサ２７や圧力センサ５９等の各種のセンサから入力される位置、速度、圧力の検出値の情報である。

金型情報は、固定金型１０１及び移動金型１０３に関する情報である。金型情報には、例えば、金型の取付位置、型厚や分割面の幅等の寸法、キャビティの形状や湯口の位置等の金型の形状の情報が含まれる。金型情報は、例えば、ユーザにより不図示の入力手段を介して制御装置７に入力されたり、固定金型１０１及び移動金型１０３のＣＡＤデータ等を保持する外部の機器から制御装置７へ入力されたりすることにより、入力される。

同期移動情報は、複数の型開閉シリンダ１７を同期させて移動させるのに利用される情報であり、後述する許容値を含む情報である。同期移動情報は、例えば、ユーザにより不図示の入力手段を介して制御装置７に入力される。なお、同期移動情報は、ダイカストマシン１の製造者において予め制御装置７に記憶させられていてもよい。

以上の構成を有するダイカストマシン１の概略動作を説明する。

まず、ダイカストマシン１の成形サイクルにおける動作を説明する。

成形サイクル開始時においては、図１に示すように、移動ダイプレートは、適宜に設定された型開き位置に位置しており、固定金型１０１と移動金型１０３とは離間している。型開閉シリンダ１７は、伸長した状態である。型締シリンダ１９のピストン３５は、この時点ではストローク内の適宜な位置に位置していてよいが、例えば、移動ダイプレート１３寄りに位置している。ハーフナット３７は開かれており、タイバー１５と移動ダイプレート１３とは互いに係合されていない。モータ４３は、電力が供給されておらず、停止している。

なお、移動ダイプレート１３の型開き位置は、後述する、成形品の押し出し、搬出等の工程が実行可能な位置に設定されている。また、移動ダイプレート１３の型開き位置及び当該型開き位置に対応するピストン２３の位置は、移動ダイプレート１３を支持するスライダの可動限やピストン２３の可動限に基づいて決定されたものであってもよいし、可動範囲内において製造者や使用者によって適宜に設定された位置であってもよい。

図１の型開き状態から、制御装置７は、型開閉シリンダ１７のロッド側室２１ｒに作動液が供給される方向へモータ４３を回転させるように、サーボアンプ４９に制御信号を出力する。これにより、型開閉シリンダ１７のピストン２３が紙面右側へ移動し、移動ダイプレート１３も型閉じ方向へ移動する。すなわち、型閉じが行われる。そして、固定金型１０１と移動金型１０３とは型接触する。

なお、移動ダイプレート１３の型閉じ方向への移動は、例えば、移動開始から型接触直前まではサイクルタイム短縮の観点から比較的高速で行われ、型接触直前から型接触までは、衝撃緩和の観点から比較的低速で行われる。制御装置７は、高速移動から低速移動に切り換えるべき切換位置に移動ダイプレート１３が到達したか否かを、測長センサ２７の検出値に基づいて判断する。

型接触すると、制御装置７は、型開閉シリンダ１７のロッド側室２１ｒへの作動液の供給を停止するように、サーボアンプ４９への制御信号の出力を停止する。これにより、モータ４３は停止する。また、制御装置７は、ハーフナット３７を閉じるように、不図示の油圧回路を介してハーフナット開閉シリンダ３９を制御する。これにより、ハーフナット３７はタイバー１５の被係合部１５ａに噛合し、移動ダイプレート１３とタイバー１５とは係合する。

なお、ハーフナット３７と被係合部１５ａとは、タイバー１５の延びる方向において、各々の溝部と突条部とがずれていると、適切に噛合できないことから、型接触前、及び／又は、型接触後において、制御装置７は、型締シリンダ１９を駆動して、ハーフナット３７と被係合部１５ａとを適切に噛合可能な位置へ、タイバー１５を移動させる。

ハーフナット３７により、移動ダイプレート１３とタイバー１５とが係合されると、制御装置７は、型締シリンダ１９のピストン３５を固定ダイプレート１１の背後側へ移動させるように、不図示の油圧回路を介して、型締シリンダ１９を制御する。これにより、タイバー１５は固定ダイプレート１１側の部分が固定ダイプレート１１の背後側へ引っ張られて伸長し、その伸長量に応じた型締力を生じる。

型締力が所定値に達して型締が完了すると、制御装置７は、キャビティに溶湯を供給するように射出装置５を制御する。すなわち、キャビティに連通する射出スリーブ６１にラドル等により溶湯を供給し、不図示の射出シリンダにより不図示の射出プランジャを射出スリーブ６１内で前進させる。これにより、溶湯がキャビティ内に射出、充填される。そして、キャビティ内に充填された溶湯が凝固することにより、成形品が形成される。なお、型締シリンダ１９は、溶湯の射出、充填中も所定の型締力を維持するように制御される。

溶湯が凝固して成形品が形成されると、制御装置７は、タイバー１５に加えていた張力を解除して型締力を無くすように、型締シリンダ１９のピストン３５を移動ダイプレート１３側へ移動させる。なお、このときの移動後の位置は、ハーフナット３７とタイバー１５の被係合部１５ａとを噛合させたときの位置でもよいし、その位置よりも移動ダイプレート１３側へ移動した位置であってもよい。

タイバー１５に加えていた張力の解除後、制御装置７は、ハーフナット３７を開き、タイバー１５とピストン３５との係合を解除する。そして、制御装置７は、型開閉シリンダ１７のヘッド側室２１ｈに作動油が供給される方向へモータ４３を回転させるように、サーボアンプ４９に制御信号を出力する。これにより、型開閉シリンダ１７のピストン２３が紙面左側へ移動し、移動ダイプレート１３も型開き方向へ移動する。すなわち、型開きが行われる。そして、図１に示す、型開き状態となる。

なお、型開きの際には、不図示の押出装置により、成形品は固定金型１０１又は移動金型１０３から押し出され、型締装置３から搬出される。また、型開き後は、固定金型１０１及び移動金型１０３の洗浄や離型剤の塗布等の次のサイクルの準備が行われる。そして、上述した型閉じから成形サイクルが再度開始される。

次に、ダイカストマシン１の金型交換時の動作について説明する。

金型交換の開始時においては、ダイカストマシン１は、成形サイクルが終了した状態、すなわち、図１の型開き状態にあるものとする。そして、制御装置７は、上記の成形サイクルにおける型閉じ工程と同様に、ハーフナット３７を開いた状態で移動ダイプレート１３を型閉じ方向へ移動させ、型接触させる。ただし、このときの移動ダイプレート１３の移動速度は、成形サイクルの型閉じ工程における移動速度と同一でもよいし、異なっていてもよい。

型接触後は、作業者等により、固定金型１０１と移動金型１０３とを互いに組み合わせた状態で搬送する準備がなされる。例えば、固定金型１０１と移動金型１０３とを共にクレーンに取り付けるとともに、固定金型１０１と固定ダイプレート１１との固定及び移動金型１０３と移動ダイプレート１３との固定が解除される。

作業者等により、固定金型１０１及び移動金型１０３のクレーンへの取付等の作業が終了したことを示す信号が制御装置７へ入力されると、制御装置７は、上記の成形サイクルにおける型開き工程と同様に、ハーフナット３７を開いた状態で移動ダイプレート１３を型開き方向へ移動させる。ただし、このときの移動ダイプレート１３の移動速度及び型開き位置は、成形サイクルの型開き工程における移動速度や型開き位置と同一でもよいし、異なっていてもよい。例えば、このときの型開き位置は、成形サイクルにおける型開き位置よりも型開き方向へ移動した位置であって、タイバー１５が移動ダイプレート１３から引き抜かれる位置であってもよい。

その後、固定金型１０１及び移動金型１０３は、互いに組み合わされたまま、クレーンなどにより上方や側方へ搬出される。そして、新たな固定金型１０１及び移動金型１０３が、互いに組み合わされたまま、クレーンなどにより固定ダイプレート１１と移動ダイプレート１３との間に搬入される。

新たな固定金型１０１及び移動金型１０３の搬入後、制御装置７は、型開閉シリンダ１７を前進させ、型閉じを行う。そして、作業者等により、固定金型１０１の固定ダイプレート１１への固定及び移動金型１０３の移動ダイプレート１３への固定がなされる。

図２は、制御装置７の、主として型開閉シリンダ１７の駆動に関る信号処理系の構成を示すブロック図である。

制御装置７は、入力された金型情報を保持する金型情報保持部６３と、金型情報保持部６３に保持されている情報等に基づいて、ダイカストマシン１の動作に関るパラメータを設定する動作設定部６５とを有している。当該パラメータは、例えば、成形サイクルや金型交換時における、移動ダイプレート１３の移動速度、停止位置、速度切換位置等の移動ダイプレート１３の移動を規定するものが含まれる。

例えば、動作設定部６５は、金型情報に基づいて、成形サイクルにおける移動ダイプレート１３の型開き位置を算出する。具体的には、例えば、金型情報に含まれる型厚と、予め制御装置７に保持されている、金型の洗浄や離型剤塗布に必要な距離とを加算することにより、固定ダイプレート１１を基準として、移動ダイプレート１３の型開き位置を算出する。

また、例えば、動作設定部６５は、金型情報に基づいて、成形サイクルの型閉じ時における、高速から低速への速度切換位置を算出する。具体的には、例えば、金型情報に含まれる型厚と、予め制御装置７に保持されている、減速に必要な距離とを加算することにより、固定ダイプレート１１を基準として、移動ダイプレート１３の速度切換位置を算出する。

また、例えば、動作設定部６５は、金型情報に基づいて、型接触状態でハーフナット３７とタイバー１５の被係合部１５ａとを噛合可能なタイバー１５の位置を算出する。具体的には、例えば、金型情報に含まれる型厚に基づいて、型接触時の固定ダイプレート１１を基準とした移動ダイプレート１３の位置を算出し、その算出した移動ダイプレート１３の位置、並びに、予め制御装置７に記憶されている、移動ダイプレート１３に対するハーフナット３７の位置、及び、タイバー１５に対する被係合部１５ａの位置に基づいて、ハーフナット３７と被係合部１５ａとが噛合可能なタイバー１５の位置を算出する。

なお、当該算出した位置へのタイバー１５の移動は、例えば、タイバー１５の位置を検出する不図示の位置センサの検出値を参照しつつ、型締シリンダ１９を駆動することにより行われる。当該移動は、型接触前や型接触後の適宜なタイミングで行われてよいが、型接触前に行われれば、成形サイクルの短縮に有利である。

また、例えば、動作設定部６５は、金型情報に基づいて、金型交換時における移動ダイプレートの型開き位置を算出する。具体的には、例えば、金型情報に含まれる型厚と、予め制御装置７に保持されている、金型交換の作業に必要な距離を加算したり、型厚に対して所定の係数（＞１）を乗じることにより、固定ダイプレート１１を基準として、移動ダイプレート１３の型開き位置を算出する。

また、制御装置７は、測長センサ２７の検出値における、複数の型開閉シリンダ１７間における差が所定の許容値内に収まるように、複数のモータ４３それぞれに対して個別に制御信号を生成し、その生成した制御信号を各モータ４３に対応するサーボアンプ４９に出力するように構成されている。具体的には以下に例示するとおりである。

基準速度算出部６７は、所定の周期で、現時点が成形サイクルや金型交換におけるいずれの工程に相当するのか特定する。例えば、基準速度算出部６７は、測長センサ２７の検出値に基づいて移動ダイプレート１３が速度切換位置に到達したか否かを判断し、現時点が移動ダイプレート１３を高速移動させる工程であるのか、低速移動させる工程であるのか特定する。そして、動作設定部６５の設定した各工程における速度を参照して、次の時点における移動ダイプレート１３（ロッド２５）の目標速度を算出する。

なお、基準速度算出部６７の算出する目標速度は、複数のロッド２５に共通の速度である。また、基準速度算出部６７が測長センサ２７の検出値に基づいて、現時点が、いずれの工程に相当するかを判断するときは、複数の測長センサ２７のいずれか一つの検出値に基づいて判断してもよいし、複数の測長センサ２７の全体（若しくは複数であって一部）の検出値（例えば平均値）に基づいて判断してもよい。

基準速度算出部６７により算出された移動ダイプレート１３の目標速度は、加算器６９を経て速度指令生成部７１に入力される。速度指令生成部７１は、複数の型開閉シリンダ１７に対応して、複数の型開閉シリンダ１７と同数設けられており、入力された移動ダイプレート１３の目標速度に対応する制御信号を生成して、自己に対応するサーボアンプ４９に出力する。

この際、速度指令生成部７１では、入力された移動ダイプレート１３の目標速度と、測長センサ２７の検出値に基づいて算出される移動ダイプレート１３の速度とを比較して、その偏差が縮小されるように、現時点において速度指令生成部７１が保持しているモータ４３の目標速度を増減させて次の時点のモータ４３の目標速度を算出する。これにより、移動ダイプレート１３の目標速度がモータ４３の目標速度に変換されるとともに、いわゆるフルクローズドのフィードバック制御が行われる。

サーボアンプ４９では、エンコーダ４７の検出値に基づいて、速度指令生成部７１から入力された制御信号にモータ４３の回転が追従するようにモータ４３に電力を供給する。例えば、速度指令生成部７１からサーボアンプ４９に入力される制御信号は、目標速度に応じた周波数のパルス信号であり、サーボアンプ４９は、速度指令生成部７１から入力されるパルス信号のパルス数をカウントするとともに、エンコーダ４７から入力されるパルス信号のパルス数をカウントし、これらのパルス数の差に応じて、モータ４３に供給する電力の電圧（直流モータの場合）又は周波数（交流モータの場合）を増減させる。

モータ４３の回転速度の制御により型開閉シリンダ１７のロッド２５の速度は制御される。ロッド２５の位置は、測長センサ２７により検出される。複数（ここでは２つを例示）の型開閉シリンダ１７の検出値（Ｓ_０、Ｓ_１）は、減算器７３に入力され、これらの差（Ｓ_０−Ｓ_１）が算出される。算出された差（Ｓ_２＝Ｓ_０−Ｓ_１）は、比較部７５に入力され、許容値保持部７７の保持している所定の許容値（Ｓ_３）と比較される。なお、許容値は、例えば、ユーザ等により不図示の入力装置を介して制御装置７に入力される。

速度補正量算出部７９は、比較部７５の比較結果に基づいて、複数の測長センサ２７間の検出値の差（Ｓ_２）が、許容値（Ｓ_３）内に収まるように、ロッド２５の目標速度の補正量を算出する。例えば、速度補正量算出部７９は、一方のロッド２５が他方のロッド２５よりも進んだ位置にあるときは、一方のロッド２５が減速され、及び／又は、他方のロッド２５が増速されるように、複数の測長センサ２７間の検出値の差（Ｓ_２）と、許容値（Ｓ_３）との差（Ｓ_３−Ｓ_２）に基づく、比例制御、ＰＤ制御、又は、ＰＩＤ制御を行う。

補正量は、複数の型開閉シリンダ１７間のロッド２５の位置の差を縮小するものであるから、複数の型開閉シリンダ１７毎に異なる補正量が算出される。そして、その算出された補正量は、各型開閉シリンダ１７に対応する加算器６９により、基準速度算出部６７が算出した複数のロッド２５に共通の目標速度に加算され、速度指令生成部７１に入力される。

以上の実施形態によれば、型締装置３において、型開閉シリンダ１７は、固定ダイプレート１１に固定されたシリンダ部２１と、シリンダ部２１内を摺動可能なピストン２３と、ピストン２３に固定されるとともに移動ダイプレート１３に固定されたロッド２５と、ロッド２５のシリンダ部２１に対する変位量を検出可能な測長センサ２７とを有し、制御装置７は、測長センサ２７の検出値に基づいて型開閉シリンダ１７を制御することから、シリンダ装置により移動ダイプレート１３を精度よく移動、位置決めすることができる。その結果、ボールネジ機構により移動ダイプレート１３を移動させる場合に比較して、安価に装置を構成したり、装置の寿命を長くすることができる。

型締装置３は、シリンダ部２１内のロッド側室２１ｒに連通するロッド側ポート４１ｒと、ヘッド側室２１ｈに連通するヘッド側ポート４１ｈとを有するポンプ４１と、ポンプ４１を駆動し、回転方向の切り換えによりヘッド側ポート４１ｈ及びロッド側ポート４１ｒの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータ４３と、ヘッド側室２１ｈとロッド側室２１ｒとの間のピストン２３の受圧面積の差に起因するシリンダ部２１内における作動油の過不足を補償する自給弁回路４５とを有することから、作動液の供給が必要なときだけモータ４３を回転させればよく、省エネルギー化が図られ、また、モータ４３の回転方向の切り換えにより、型開閉シリンダ１７のロッド２５の移動方向を切り換えることができ、制御が簡便化される。さらに、作動油の過不足を適切に補償して作動液をポンプ４１に還流させることができ、使用油量の低減を図ることができる。

型開閉シリンダ１７、ポンプ４１、モータ４３及び自給弁回路４５の組み合わせは複数設けられ、複数のモータ４３それぞれに対応して、モータ４３の回転を検出するエンコーダ４７と、入力された制御信号とエンコーダ４７の検出信号との偏差に応じた電力をモータ４３に供給するサーボアンプ４９とが設けられ、制御装置７は、複数の型開閉シリンダ１７の測長センサ２７の検出値に基づいて、複数の型開閉シリンダ１７間におけるロッド２５の変位量の差が縮小されるように、複数のモータ４３それぞれに対して個別に制御信号を生成し、その生成した制御信号を各モータ４３に対応するサーボアンプ４９に出力することから、複数の型開閉シリンダ１７により大きな駆動力を得て、高速での移動を可能としつつ、移動ダイプレート１３の傾斜を防止して、摺動抵抗を低減したり、正確に型接触を行ったりすることができる。

制御装置７は、固定金型１０１及び移動金型１０３の、寸法及び形状の少なくとも一方を含む金型情報に基づいて、成形サイクル及び金型交換時の少なくとも一方における、移動ダイプレート１３の移動に関するパラメータを設定することから、測長センサ２７に基づく高精度な位置決めを有効利用することができる。例えば、型開き位置における停止や速度切換位置における速度切換を正確に行うことにより、成形サイクルをより適切なものとすることができる。

なお、以上の実施形態において、固定金型１０１は本発明の固定型の一例であり、移動金型１０３は本発明の移動型の一例であり、型開閉シリンダ１７は本発明のシリンダ装置の一例であり、エンコーダ４７は本発明の回転検出器の一例であり、サーボアンプ４９は本発明のドライバの一例である。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形機は、ダイカストマシンに限定されない。例えば、成形機は、他の金属成形機であってもよいし、プラスチック射出成形機であってもよいし、木粉に熱可塑性樹脂等を混合させた材料を成形する成形機であってもよい。

タイバーは、４本に限定されない。例えば、１本でもよいし、３本、５本以上であってもよい。同様に、シリンダ装置（実施形態の型開閉シリンダ１７）は、２本に限定されない。１本でもよいし、３本以上であってもよい。また、シリンダ装置（実施形態の型開閉シリンダ１７）は、シリンダ部が移動ダイプレートに、ロッド部が固定ダイプレートに固定されていてもよい。

シリンダ装置は、油圧シリンダに限定されない。例えば、空圧シリンダであってもよい。また、作動液は油に限定されない。シリンダ装置の測長センサは、シリンダ装置のロッドにスケール部が設けられたものに限定されない。例えば、ロッドと共に移動するセンサ部と、ロッド近傍に配置され、シリンダ部に固定されたスケール部とを有するものであってもよいし、レーザー測長器であってもよい。

自給弁回路のロッド側逆止弁は、パイロット式のものでなくてもよい。ロッド側逆止弁がパイロット式のものでなくても、ヘッド側室へ作動液を供給して作動液が不足しているときには、ロッド側逆止弁は、タンクからロッド側接続流路への作動液の流れを許容する。

複数のシリンダ装置の測長センサ間の検出値の差を縮小する制御は、当該差が許容値内に収まるようにする制御に限定されない。多少なりとも差を縮小するための制御が行われればよい。また、検出値の差が許容値内に収まるようにする場合には、補正量は、検出値の差と許容値との差の変化に応じて大きさが連続的に変化するものに限定されない。例えば、複数の測長センサ間の検出値の差が、許容値を超えたときには、一定の大きさの補正量が算出され、複数の測長センサ間の検出値の差が、許容値を超えないときには、補正量が０とされてもよい。

型情報（金型情報）は、ユーザや外部の機器から入力されるものに限定されず、ダイカストマシンにおいて測定されてもよい。例えば、型厚は、移動ダイプレートを型閉じ方向へ移動させて型接触させるとともに、位置センサにより移動ダイプレートの位置を監視し、移動ダイプレートが停止したとき（型接触したとき）の検出値に基づいて算出されてもよい。

本発明の実施形態のダイカストマシンの構成を型開き状態において示す一部に断面図を含む上面図。 図１のダイカストマシンの主として型開閉に係る信号処理系の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…ダイカストマシン（成形機）、３…型締装置、７…制御装置、１１…固定ダイプレート、１３…移動ダイプレート、１５…タイバー、１７…型開閉シリンダ（シリンダ装置）、２７…測長センサ、１０１…固定金型、１０３…移動金型。

Claims (2)

1. 固定型を保持する固定ダイプレートと、
   移動型を保持し、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固定されたシリンダ部と、前記シリンダ部内を摺動可能なピストンと、前記ピストンに固定されるとともに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固定されたロッドと、前記ロッドの前記シリンダ部に対する変位量を検出可能な測長センサとを有し、前記移動ダイプレートを型開閉方向に駆動可能なシリンダ装置と、
   前記シリンダ部内の前記ピストンにより区画される２つのシリンダ室のうち、前記ロッドが延出する側のロッド側室に連通するロッド側ポートと、前記２つのシリンダ室のうち前記ロッド側室とは反対側のヘッド側室に連通するヘッド側ポートとを有するポンプと、
   前記ポンプを駆動し、回転方向の切り換えにより前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートの間で吸入口と吐出口とを切り換えるモータと、
   前記モータの回転を検出する回転検出器と、
   入力された制御信号と前記回転検出器の検出信号との偏差に応じた電力を前記モータに供給するドライバと、
   前記ピストンの前記ヘッド側室における受圧面積と前記ロッド側室における受圧面積との差に起因する前記シリンダ部内における作動油の過不足を補償する自給弁回路と、
   前記測長センサの検出値に基づいて前記制御信号を生成して前記ドライバに出力することにより前記シリンダ装置を制御する制御装置と、
   を有し、
   前記自給弁回路は、
   前記ヘッド側ポートと前記ヘッド側室とを接続するヘッド側接続流路と、
   前記ロッド側ポートと前記ロッド側室とを接続するロッド側接続流路と、
   前記ヘッド側接続流路と前記ロッド側接続流路とを接続する中間流路と、
   前記中間流路の中途に接続されたタンクと、
   前記中間流路において前記ヘッド側接続流路と前記タンクとの間に設けられたパイロット式の逆止弁であって、当該逆止弁を開くためのパイロット圧力として前記ロッド側接続流路の圧力が導入され、パイロット圧力が導入されていないときは、前記ヘッド側接続流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記ヘッド側接続流路への流れを許容するヘッド側逆止弁と、
   前記中間流路において前記ロッド側接続流路と前記タンクとの間に設けられ、前記ロッド側接続流路から前記タンクへの流れを阻止するとともに前記タンクから前記ロッド側接続流路への流れを許容するロッド側逆止弁と、
   を有し、
   前記シリンダ装置、前記ポンプ、前記モータ、前記回転検出器、前記ドライバ及び前記自給弁回路の組み合わせは複数設けられ、
   前記制御装置は、前記測長センサの検出値の前記複数のシリンダ装置間における差に基づいて、前記ロッドの変位量の前記複数のシリンダ装置間における差が縮小されるように、前記複数のモータそれぞれに対して個別に前記制御信号を生成し、その生成した制御信号を各モータに対応する前記ドライバに出力する
   型締装置。
2. 前記制御装置は、前記固定型及び前記移動型の、寸法及び形状の少なくとも一方を含む型情報に基づいて、成形サイクル及び型交換時の少なくとも一方における、前記移動ダイプレートの移動に関するパラメータを設定する
   請求項１に記載の型締装置。

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