JP6686365B2 - トグル式型締機構の型締異常判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカストマシンや射出成形機等に用いられる、トグル式型締機構の型締異常判定方法に関する。

ダイカストマシンや射出成形機においては、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、型閉じ、型締め及び型開きさせる型締機構により、これら２つの金型の型開閉を行わせ、型閉じさせた金型に型締力を付与させる。そして、射出機構により、溶融状態の軽金属や樹脂を、型閉じさせた金型内部に形成される金型キャビティ（空間）内に射出充填させて、金型キャビティ内の軽金属や樹脂の冷却固化後にこれら２つの金型を開いて、所望の形状の成形品を得ることができる。

このような型締機構には、大きく分けて直圧式型締機構とトグル式型締機構とがある。後者のトグル式型締機構は、トグルリンクを屈曲・伸張させて、上記可動型の型閉じ、型締め及び型開きを行わせる型締機構であり、型開閉と型締めとを１つの駆動源（直動アクチュエータ）で行える点や、所望される型締力を、それよりも小さな駆動力を有する駆動源により得られる（倍力特性）点や、最大型締力が得られる、トグルリンクを完全に伸張させた状態（ロッキング状態）においては、これを維持するのに駆動源の出力維持を必要としない点等のメリットがある。

図１他を用いて、一般的なトグル式型締機構１０について説明する。図１のトグル式型締機構１０は油圧駆動式である。マシンベース１３上には、固定盤１４が固定キー１４ａを介して固定的に載置されている。可動盤１５は、マシンベース１３上に、摺動移動可能に載置されている。固定盤１４及び可動盤１５間には、固定型１２ａと可動型１２ｂとからなる金型１２が取り付けられており、可動盤１５を前後方向（型開閉方向／図１の左右方向）に移動させることにより、固定型１２ａに対して可動型１２ｂを型開閉させることができる。

可動盤１５の後方（図１の左側）には、トグルリンクが装着されている。可動盤１５の上方側には、トグルピン４０を介してトグルリンク２２の一端が連結され、更に、同他端にはミッドリンク２３の一端が連結されている。ミッドリンク２３の他端は、リンクハウジング１６の上方側にトグルピンを介して連結されると共に、同ミッドリンク２３の略中間部が、クロスヘッドリンク２４の一端ともトグルピンを介して連結される。クロスヘッドリンク２４の他端はクロスヘッド２５の上方側と連結されている。一方、可動盤１５及びリンクハウジング１６の下方側間にも上記と同様のトグルリンクが構成され、下方側のクロスヘッドリンク２４の他端がクロスヘッド２５の下方側と連結されている。そして、リンクハウジング１６に固定されている型締シリンダー２０（直動アクチュエータ）のシリンダーロッド２１の可動盤１５側の端部（図１の右側）が、クロスヘッド２５と結合されている。尚、トグルピンは全て符号４０で示すものとするが、図１においては、代表して、トグルリンク２２の一端側（可動盤１５側）のトグルピン４０のみ表記する。また、トグルリンク２２、ミッドリンク２３及びクロスヘッドリンク２４を総称してトグルリンクと呼称することがある。

固定盤１４、可動盤１５及びリンクハウジング１６には、４本のタイバー１７が貫通しており、それぞれのタイバー１７は、固定ナット１８により固定盤１４にねじ固定され、可動ナット１９によりリンクハウジング１６にねじ固定される。
また、可動盤１５と同様に、リンクハウジング１６もマシンベース１３上に、摺動移動可能に載置されている。ここで、可動ナット１９は、リンクハウジング１６の可動ナット１９と同じ面に配置される図示せぬダイハイト調整装置によって回転させることが可能である。この構成により、ダイハイト調整装置によって可動ナット１９を回転させ、金型１２の型厚及び所望する型締力に応じてリンクハウジング１６及び、トグルリンクでリンクハウジング１６と連結された可動盤１５の、マシンベース１３上の型開閉方向の位置を調整することができる。

型締シリンダー２０には、図示せぬ油圧装置から高圧の作動油を供給させて、シリンダーロッド２１を前進（図１の右側）させたり（ヘッド室２０ａに作動油を供給）、後退（図１の左側）させたり（ロッド室２０ｂに作動油を供給）することができる。この動作によって、クロスヘッド２５を型開閉方向に移動させると共に、トグルリンクを屈曲・伸張させて、可動盤１５を型開閉方向に移動させることができる。

図２は、可動盤１５を後退（図２の左側）させ、固定型１２ａから可動型１２ｂを型開きさせた状態を示す。型締シリンダー２０のロッド室２０ｂに作動油を供給させて、シリンダーロッド２１を後退させて、トグルリンクを屈曲させることによって可動盤１５を後退させる。この型開き状態において、金型１２内で成形された成形品を図示しない取出手段により金型から取り外し、機外へと搬送させる。この状態において、トグルリンク２２及びミッドリンク２３は最大屈曲状態であり、固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬである。

図２の状態から、型締シリンダー２０のヘッド室２０ａに作動油を供給させ、シリンダーロッド２１を前進（図２の右側）させると、トグルリンクを伸張させて、可動盤１５を前進させることができる。そして、図１に示すように、可動型１２ｂを固定型１２ａに接触（型タッチ）させる。この状態において、トグルリンク２２及びミッドリンク２３は屈曲状態であり、固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬである。

この状態から、更に、シリンダーロッド２１を前進（図１の右側）させると、クロスヘッド２５も前方に移動し、図３に示すように、トグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線（固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬ＋α（アルファ））となり、金型１２に型締力が付与される状態になる。このように、図１の状態（トグルリンク２２及びミッドリンク２３は屈曲状態）から図３の状態（トグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線）にさせることによって、その両端が、固定盤１４及びリンクハウジング１６に固定されているタイバー１７を長さαだけ伸張（弾性変形）させて、その反力として、タイバー１７の伸張量に準じた型締力を金型１２に付与させることができる。尚、図１の状態から図３の状態にさせる間、４本のタイバー１７が、均一に伸張されるよう、また、所望する伸張量（所望する型締力）を得られるように、それぞれの可動ナット１９を回転させて、マシンベース１３上のリンクハウジング１６の型開閉方向の位置は予め調整されている。

このようなトグル式型締機構においては、クロスヘッド２５の位置により、型締シリンダー２０の駆動力に対する、可動盤１５が金型１２を押圧させる押圧力の比率（トグル倍率）が変化する。具体的には、クロスヘッド２５を固定盤１４側へ移動させて、トグルリンク２２及びミッドリンク２３の屈曲状態を伸張状態へと移行させ、両リンクを一直線に近づけるに連れてトグル倍率が大きくなる。すなわち、両リンクを一直線にさせる型締状態において、型締シリンダー２０の駆動力に対して、可動盤１５が金型１２を押圧させる押圧力を最も大きくさせることができるので、型締シリンダー２０の駆動力に対して、同駆動力より大きな型締力を発生させることできる（倍力特性）。

図４に、正常な型締動作を示す。図４（ａ）に示す型締途中（型締力が上昇中）においては、クロスヘッド２５を前進（図４の右側）させることにより、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を一直線になるまで伸張させる。この時、トグルリンク２２、ミッドリンク２３及びクロスヘッドリンク２４には、それぞれのリンク両端のトグルピンから矢印で示す圧縮力が作用している。そして、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を一直線にさせた、図４（ｂ）に示す型締完了時において、トグルリンク２２及びミッドリンク２３の、それぞれのリンク両端のトグルピンから作用する圧縮力は最大になる一方、クロスヘッドリンク２４に、その両端のトグルピンからの圧縮力や引張力が作用しない状態となる。そのため、先に説明したように、この状態（ロッキング状態）を維持するのに、型締シリンダー２０のヘッド室２０ａに作動油の供給を継続させて、型締シリンダー２０に出力維持させる必要がない。

図５に、リンクハウジング１６とミッドリンク２４を連結する、トグルピン４０とブッシュ４０ａを示す。トグルピン４０は、図示しないトグルピンカバーによってリンクハウジング１６側に固定されており、またブッシュ４０ａはミッドリンク２４に嵌め込まれて固定されている。型開閉時のトグルリンクの屈曲・伸張動作においては、トグルピン４０を回転中心としてミッドリンク２４が回転する。その時、トグルピン４０とブッシュ４０ａの間には潤滑油が供給されているので、大きな型締力が作用している状態でも、滑らかに回転することができる。

しかしながら、潤滑油の供給が不適切な場合、あるいは、潤滑油の供給が適切であったとしても、型開閉時のトグルリンクの屈曲・伸張動作は、負荷を伴う各リンクの回転摺動であるため、長期間の使用により、全てのリンクピン４０と組み合わされるブッシュの摩耗の進行は回避し得ない。例えば、リンクハウジング１６とミッドリンク２４を連結するトグルピン４０及びブッシュ４０ａについては、図５に示すように、トグルピン４０がブッシュ４０ａの固定盤１４側（図５の右側）に食い込むようにブッシュ４０ａの磨耗（図５の磨耗部分）が進行する。その結果、型開閉時のトグルリンクの屈曲・伸張動作において、それぞれのトグルリンクの回転運動にガタツキが生じ、可動盤１５とリンクハウジング１６との相対的な位置関係にも影響を及ぼす。

トグル式型締機構１０によって、型締状態から型開き工程に移行する時の状態を、図６に示す。図６（ａ）はトグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線となる正常な型締状態から、型開き工程に移行する場合である。各リンクのトグルピン４０と組み合わされるブッシュ４０ａの磨耗が進行しておらず、各リンクのガタツキのない正確な回転摺動が確保されているため、上方側のトグルリンク２２及びミッドリンク２３と、下方側のトグルリンク２２及びミッドリンク２３とが、クロスヘッド２５の後退（図６の左側）動作に伴い、共に中心線側に対称に内側へ屈曲を開始し、スムーズな型開き工程が実施できる。

しかしながら、ブッシュ４０ａの磨耗が進行し、各リンクの回転摺動にガタツキが生じると、型締状態であっても、トグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線にならず、図６（ｂ）に示すような、上方側及び下方側のトグルリンク２２及びミッドリンク２３が、それぞれのリンクの自重により、下方側へ僅かに突出する屈曲状態となる。また、この上下各リンクの下方側へ突出する屈曲状態により、クロスヘッド２５は、上方のクロスヘッドリンク２４からは同自重分、下方に押圧され、下方のクロスヘッドリンク２４からは同自重分、下方への引張力を受け、クロスヘッド２５全体として下方への荷重を受ける。

一方、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１と平行に、同シリンダーロッド２１の左右（図６の図面奥及び図面手前）に、リンクハウジング１６側から水平支持された図示しないガイドロッドが配置されている。そして、クロスヘッド２５も、同ガイドロッドに、図示しないガイドロッドブッシュを介して、型開閉方向の移動を案内及び支持されている。そのため、ガイドロッドブッシュが磨耗していない状態においては、上記のような下方への荷重に対して型開閉方向の移動が支持されるが、ガイドロッドブッシュの磨耗が進行すると、正規の型開閉動作における水平位置より下方を摺動したり、ガタツキが生じて傾きを生じたりする。

また、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１については、型締シリンダー２０の本体内の、同ロッドのヘッド室２０ａ側のピストン（図示せず）と、同ロッドの、型締シリンダー２０のクロスヘッド２５側の摺動部（図示せず）とが所定距離だけ離間している状態においては水平に２点支持される。そのため、シリンダーロッド２１の可動盤１５側の端部（図６の右側）に結合されているクロスヘッド２５に、下方への荷重が作用しても、上記２点支持の距離が所定距離確保されている状態においては、シリンダーロッド２１を水平に支持させることができる。しかしながら、型締状態においては、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１は、同ロッドを最も前進（図６の右側）させた状態であるため、上記２点支持の距離が最短となり、クロスヘッド２５を介してシリンダーロッド２１先端に作用する下方への荷重を支持することが困難である。従って、トグルピンのブッシュ４０ａの磨耗や、ガイドロッドブッシュの磨耗の進行に伴い、上下両方のクロスヘッドリンク２４から下方への荷重を受けるクロスヘッド２５には、傾いた姿勢での型締状態が発生する。

このような、型締時において、クロスヘッド２５が傾き、上下双方のトグルリンクが共に下方に屈曲された状態における、下方のトグルリンクの状態を逆トグル状態と呼称する。このような逆トグル状態（図６（ｂ）のＰ部）が発生した場合、逆トグル状態の程度にもよるが、クロスヘッド２５を後退（図６の左側）させて型開き工程を行なおうとしても、既に下方のトグルリンク２２とミッドリンク２３とが下方に屈曲状態であるため、これら２つのリンクをトグル式型締機構１０の中心線側（図６の上方）に屈曲させることが困難となる。これをロックアップ状態と呼称する。

また、このように、下方のトグルリンクに逆トグル状態が発生した場合、上方のトグルリンク２２及びミッドリンク２３は、下方に屈曲された状態から一直線になる手前で型締め状態となり、下方のトグルリンク２２及びミッドリンク２３は、上方に屈曲された状態から、一直線になるロッキング状態を一度経由して、更に、下方へと屈曲されて型締め状態となっている。そのため、図６（ｂ）に示す状態においては、上方及び下方のいずれのタイバー１７も、設定型締力を発生させるために必要なタイバー１７の伸張量αまで伸張されず、後述するような伸張量α”や伸張量β（ベータ）（α”＜α、β＜α）までの伸張に留まっており、型開きが困難なばかりか、型締め状態において、金型１２に設定型締力を付与させることも困難となる。

更に、型締シリンダー２０が油圧式の場合、型開き動作時に、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１を後退（図６の左側）させる、すなわち、受圧面積がヘッド室２０ａよりも小さなロッド室２０ｂ側に作動油を供給させることが一般的であるため、型締動作時のシリンダーロッド２１の前進力に対して、シリンダーロッド２１の後退力は小さい。その結果、型閉じから型締状態へとトグルリンクを伸張させる際に、ロックアップ状態を発生させることあっても、型締め状態から型開きさせる際に、このロックアップ状態を解消させることが困難な場合が多い。ロックアップ状態が発生すると、鋳造運転を即座に停止し、型締装置を分解するなどして修復をする必要がある。

尚、これまで説明したように、トグルリンク２２及びミッドリンク２３の自重が下方に作用するため、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗の進行を主要因とする逆トグル状態は下方のトグルリンクに発生する場合が多い。しかしながら、逆トグル状態は、タイバー１７に案内されて型開閉方向に移動される可動盤１５のマシンベース１３に対する高さ調整や、固定盤１４（の金型取付面）に対する可動盤１５（の金型取付面）の平行度の調整が適正でない場合にも発生する。このような場合、これとは逆に、上下方向のトグルリンクがそれぞれ上方に屈曲状態となり、上方のトグルリンクが逆トグル状態になったり、ブッシュ類が磨耗した場合と同様に、下方のトグルリンクが逆トグル状態になったりする場合もある。また、このように、可動盤１５の高さや、固定盤１４に対する可動盤１５の平行度の調整が適正でない場合、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗を正常時よりも早く進行させたり、偏磨耗状態を発生させたりするような、可動盤１５に関する適正でない調整とブッシュ類の磨耗の進行との複合的な要因で逆トグル状態が発生する場合もある。すなわち、逆トグル状態は、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性が許容範囲内で確保されていない場合に発生するものであって、逆トグル状態の要因によらず、いずれの逆トグル状態の場合もロックアップ状態となり、型開きが困難になる。

このような、トグル式型締機構の逆トグル状態の発生や、逆トグル状態の発生に起因するロックアップ状態の発生を防止するため、出願人は、特許文献１（トグル式型締装置におけるトグル機構の劣化診断方法及び装置）を考案している。具体的には、トグル式型締機構を構成する各構成部品の相対位置関係を非接触式変移センサーで測定し、基準値からの差異で劣化を診断させるものである。

特開２０１１−００５７９６号公報

特許文献１においては、トグル式型締機構を構成する各構成部品の相対位置関係として、クロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離を挙げている。これらの相対的位置関係を非接触式変移センサーで測定するため、型開閉動作毎に可動する各構成部品に、直接センサー類を配置させる必要がなく、センサー類の取付位置や配線の取り回しの制約が少ないため、型締状態における、下方のトグルリンクの逆トグル状態や、その程度を測定することが容易である。

しかしながら、ダイカストマシンや射出成形機のトグル式型締機構は、複数の構成部材から構成される機構であるため、構成部材であるクロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離には僅かな機械的誤差や機差が生じる。これら機械的誤差や機差を許容範囲内とすることで、トグル式型締機構の品質が維持されるが、特許文献１のトグル式型締装置におけるトグル機構の劣化診断方法及び装置においては、これらのクロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離を計測して、その計測値と予め設定する基準値（許容値）と比較して劣化を診断させる。すなわち、基準となる正常な状態のクロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離に、許容範囲内であっても機械的誤差や機差があるため、同じ仕様のトグル式型締機構であっても、劣化診断を行なわせる基準値を一律に設定することができないという問題がある。

また、上記のような機構毎の機械的誤差や機差があるため、逆トグル状態となるクロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離を机上の計算で求めたとしても、実際に逆トグル状態となるこれら計測値が机上の計算と異なる場合がある。そのため、先に説明した、正常な状態における基準となるこれら計測値が一様でない点と合わせて、実際に逆トグル状態を診断（判定）させる基準値（許容値）を設定するためには、そのトグル式型締機構の運転実績や、その運転実績中におけるロックアップ状態発生時のこれら計測値の記録データが必要となるため、これらデータが蓄積されるまでは、好適な基準値（許容値）の設定が難しいという問題がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、逆トグル状態の発生を容易に判定して、ロックアップ状態の発生を防止することができる、トグル式型締機構の型締異常判定方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、トグルリンクを屈曲・伸張させて、型閉じ、型締め及び型開きさせるトグル式型締機構の型締異常判定方法であって、
前記型閉じ、前記型締め及び前記型開きの間、前記可動盤を型開閉方向に案内させる複数のタイバーの動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量検出手段により計測させて、該動ひずみ量から算出させる型締力を監視させると共に、
前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における型締力１が、前記型締め状態の中期における型締力２よりも許容値１より大きい場合に逆トグル状態の発生であると判定させる、トグル式型締機構の型締異常判定方法によって達成される。

そして、このトグル式型締機構の型締異常検出方法においては、１回目の型締異常判定時に警報を発信させ、
２回目以降の型締異常判定時に、前記型締力１と前記型締力２との差異が許容値２より大きい場合に次サイクルを開始させないことが好ましい。

また、本発明の上記目的は、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、トグルリンクを屈曲・伸張させて、型閉じ、型締め及び型開きさせるトグル式型締機構の型締異常判定方法であって、
前記型閉じ、前記型締め及び前記型開きの間、前記可動盤を型開閉方向に案内させる複数のタイバーの動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量検出手段により計測させて、該動ひずみ量を監視させると共に、
前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における動ひずみ量１が、前記型締め状態の中期における動ひずみ量２よりも許容値１より大きい場合に逆トグル状態の発生であると判定させる、トグル式型締機構の型締異常判定方法によっても達成される。

そして、このトグル式型締機構の型締異常検出方法においても、１回目の型締異常判定時に警報を発信させ、
２回目以降の型締異常判定時に、前記動ひずみ量１と前記動ひずみ量２との差異が許容値２より大きい場合に次サイクルを開始させないことが好ましい。

また、上記いずれのトグル式型締機構の型締異常検出方法であっても、前記型締異常が、前記型締め状態において、前記トグルリンクが伸張状態を越えて、通常の屈曲方向と逆に屈曲する状態の発生であるものとする。

本発明に係る、トグル式型締機構の型締異常検出方法は、固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、トグルリンクを屈曲・伸張させて、型閉じ、型締め及び型開きさせるトグル式型締機構の型締異常判定方法であって、
前記型閉じ、前記型締め及び前記型開きの間、前記可動盤を型開閉方向に案内させる複数のタイバーの動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量検出手段により計測させて、該動ひずみ量から算出させる型締力を監視させると共に、
前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における型締力１が、前記型締め状態の中期における型締力２よりも許容値１より大きい場合に型締異常と判定させるため、逆トグル状態の発生を容易に判定して、ロックアップ状態の発生を防止することができる。

また、本発明に係る、トグル式型締機構の型締異常検出方法は、複数のタイバーの動ひずみ量から算出させる型締力の代わりに、
前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における動ひずみ量１が、前記型締め状態の中期における動ひずみ量２よりも許容値１より大きい場合に型締異常と判定させるため、逆トグル状態の発生を容易に判定して、ロックアップ状態の発生を防止することができる。

ダイカストマシンや射出成形機に用いられる、一般的な油圧駆動のトグル式型締機構を示す図である。 トグル式型締機構の、金型を開いた状態を示す図である。 トグル式型締機構の、金型に型締力を付与させている状態を示す図である。 トグル式型締機構における正常なトグル型締状態を示す図である。 トグル式型締機構のブッシュが摩耗している状態を示す図である。 トグル式型締機構の、正常な型締状態、及び、逆トグル状態が発生した型締状態からの型開き開始時を示す図である。 トグル式型締機構において、型閉じ、型締め及び型開きさせる間の時間経過に伴う型締力の増減を示す図（グラフ）である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図７を参照しながら本発明の実施例１に係る、トグル式型締機構の型締異常判定方法を説明する。本実施例１に係る、トグル式型締機構の型締異常判定方法を行うために、先に、図１他を用いて説明した一般的なトグル式型締機構１０に特殊な構成は必要ない。必要な構成は、タイバーの動ひずみ量（伸張量）をリアルタイムで計測可能なタイバー動ひずみ量計測手段のみである。

このようなタイバー動ひずみ量計測手段は各種市販されているが、タイバーゲージやリニアゲージ（リニアスケール）が一般的である。

まず、タイバーゲージは、ベース部に貼り付けたひずみゲージを、フィルム等の保護カバー及び同ベースを介して、タイバー１７表面に金属製ベルト等で圧着させるものであり、計測値を別体の受信機やパソコン等に有線・無線で送信することができる。タイバーゲージに使用されるひずみゲージは、一般的には、薄い絶縁体上に金属の導体を櫛歯状に配置した等方性導体であり、これを測定対象に圧着させた状態で通電させる。通電中に被測定対象に応力が加わり変形する（ひずみが生じる）と、ひずみゲージ中の櫛歯状に配置された金属の導体も、非計測対象と同様に変形するため、この導体の電気抵抗率が変化し、電流値や電圧値も変化する。これを測定することによって被測定対象の１方向の変形量（タイバー１７の伸張量）を測定できる。

簡易的には、出荷前のトグル式型締機構１０の型締力調整等において、単体のひずみゲージを、測定したいひずみ方向（タイバー１７の伸張量）に合わせて、瞬間接着剤等で複数のタイバー１７それぞれの同じ位置に貼り付け、型締時のタイバー１７毎の伸張量を計測して、型締状態において、すべてのタイバー１７が許容範囲内で略均等に伸張するように調整する（具体的には、各タイバー１７に対する可動ナット１９の位置調整）ために使用される。一方、鋳造中も含め、常時、型締力を監視させたい場合等には、タイバーゲージが採用される。

また、常時、タイバー１７の伸張量を監視させたい場合等には、リニアゲージ（リニアスケール）が採用される場合もある。リニアゲージは、寸法検出部分に光または磁気を使用したデジタルスケールを用い、光パルスあるいは磁気パルスをデジタルカウンターで検出・カウントする棒状の精密測長器である。例えば、固定盤１４側に突出したタイバー１７の端面に、装着するリニアゲージのデジタルスケールが挿入可能な軸心方向の孔を加工し、同端面側にリニアゲージの一端を固定すると共に、リニアゲージの他端（デジタルスケールの寸法検出部）を加工した孔の底部に固定する。リニアゲージの一端が固定されたタイバー１７の端面は、型締め状態や射出充填工程中においても、タイバー１７の伸張量の影響を受けることはない。そのため、タイバー１７が伸張されると、加工した孔の底部に固定されたリニアゲージの他端の位置もタイバー１７の伸張方向（軸方向）に移動するため、リニアゲージ全体が挿入された孔の長さの伸張量を直接、正確に測定できる。

リニアゲージは、ひずみゲージやタイバーゲージに比べれば高価格であり、タイバー１７端に孔加工が必要になる等のデメリットがある一方、タイバー１７の外周面にセンサーや電気配線が露出せず、外部環境の影響を受け難いため、恒久的にセンサーを装着したい場合により好適である。

また、タイバー動ひずみ量計測手段は、タイバーゲージやリニアゲージだけでなく、レーザーや赤外線等の各種光線や超音波等を使用して、正確に２点間の距離を計測可能な距離センサーを、固定盤１４及び可動盤１５の各タイバー１７近傍に配置させ、固定盤１４及び可動盤１５間距離をリアルタイムで計測させて、この盤間距離の変化を各タイバー１７の伸張量とする形態でもあっても良い。更に、同様の計測は、固定型１４及び可動型１５の金型側面に対向するように配置させた各種距離センサーにより、固定型１４及び可動型１５間距離を計測することによっても行うことができる。タイバー動ひずみ量計測手段にどのような手段やセンサーを採用するかは、適宜選択されればよい。

ここで、トグル式型締機構１０のタイバー１７のヤング率や直径等の情報があれば、タイバーの軸方向の動ひずみ量、すなわち、タイバー１７の伸張量から、その反力として発生するタイバー１７毎の型締力の算出は、トグル式型締機構１０を有するダイカストマシンや射出成形機の制御装置内において容易に行わせることができる。すなわち、タイバー１７の動ひずみ量とその動ひずみ量に対応する型締力は１対１の関係にあり、両数値は同等の意味合いを有する。本実施例１においては、複数のタイバー１７の動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量計測手段によりリアルタイムで計測させて、その動ひずみ量から型締力を算出させる構成であり、算出させた型締力をリアルタイムで監視させるものとする。尚、図を簡単にするために、図１他に、タイバー動ひずみ量計測手段は図示していない。

図７は、トグル式型締機構１０において、型閉じ、型締め及び型開きさせる間の時間経過に伴う、１本のタイバー１７に生じる型締力の増減を示す図（グラフ）である。グラフの左下が原点であり、横軸が時間経過（ｓｅｃ．）、縦軸が設定型締力を１００％とした型締力（％）を示している。図７（ａ）は、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性が許容範囲内で確保されており、且つ、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗が進行しておらず、近傍のトグルリンクに逆トグル状態が発生しない、正常な型閉じ、型締め及び型開きが行われる場合の時間経過に伴う型締力の増減を示している。

可動型１２ｂを固定型１２ａに型閉じさせて、接触（型タッチ）させるまで（型閉じ工程Ａ）は、タイバー１７が伸張されることはなく型締力は発生していない（型締力０％）。図１や図４（ａ）に示す型タッチ状態において、トグルリンク２２及びミッドリンク２３は屈曲状態であり、固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬである。

この状態から、更に、シリンダーロッド２１を前進（図１の右側）させると、クロスヘッド２５も前方に移動し、図３に示すように、トグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線（固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬ＋α（アルファ））となり、金型１２に設定型締力が付与される状態になる。この型締め状態への移行の間、図７（ａ）に示すように、型締力が発生して、設定型締力（型締力１００％）まで一気に到達する（型締力付与工程Ｂ）。先に説明したように、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を一直線にさせると、クロスヘッドリンク２４に、その両端のトグルピンから圧縮力や引張力は作用せず、型締シリンダー２０に出力維持させる必要はない。

予め設定させた型締時間（型締め工程Ｃ）が経過した後、図２に示すように、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１を後退させて、トグルリンクを屈曲させることによって可動盤１５を後退させる。この間、型締力は、設定型締力（型締力１００％）が開放されて、一気に型締力０％まで低下（型締力開放工程Ｄ）し、そのまま可動盤１５の後退が継続される（型開き工程Ｅ）。尚、本実施例においては、図７における型締力付与工程Ｂ、型締め工程Ｃ及び型締力開放工程Ｄを合わせて「型締め」と呼称し、特に、型締め工程Ｃを「型締め状態」と呼称するものとする。

このように、正常な型閉じ、型締め及び型開きが行われる場合の時間経過に伴う型締力の増減のグラフは、どのタイバーであっても、型締力付与工程Ｂに連続する型締め状態の初期、及び、型締力開放工程Ｄへと連続する型締め状態の末期における型締力（型締力１）が、型締め状態の中期の型締力（型締力２）と略直線状となり、その結果、この場合のグラフは略台形形状となり、型締力１≒型締力２≒設定型締力の関係が成立する。

一方、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗の進行や、可動盤１５の高さや平行度の調整に起因して、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性が許容範囲内で確保されない状態になり、下方もしくは上方いずれかのトグルリンクに逆トグル状態が発生すると、逆トグル状態が発生した近傍のタイバー１７において、型締め状態の初期及び末期において、図７（ｂ）のＱ部に示すように、型締め状態の中期の型締力（型締力２）を超える型締力（型締力１）が短時間発生する現象が発生する。これは、正常な型閉じ、型締め及び型開きが行われる図７（ａ）のグラフにはない現象であり、図７のように、型閉じ、型締め及び型開きさせる間の時間経過に伴う型締力の増減を示すグラフにおいて、明確なグラフ形状の差異として出現するため、目視での確認が容易である。尚、図７（ｂ）に示すこのグラフでは、逆トグル状態が発生したトグルリンク２２及びミッドリンク２３の通常の屈曲方向と逆への突出量（屈曲角度）がわずかであるため、正常な型閉じ及び型開きと同様に、型閉じ及び型開きが行われているものとする。

図７（ｂ）のＱ部に示す現象は、以下のような理由で発生するものと推測される。トグル式型締装置１０においては、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１を同シリンダーの機械的前進限まで前進させた状態で、図３に示すような、トグルリンク２２及びミッドリンク２３が一直線となり、設定型締力に対応する長さ（例えばα）だけタイバー１７が伸張されるロッキング状態になるように設計・型締力調整が成されている。そのため、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗の進行に起因して、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性が許容範囲内で確保されない状態になると、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１がその前進限位置に到達する手前で、逆トグル状態が発生するトグルリンクが図３に示すようなロッキング状態になる（型締め状態の初期）。

トグルピンのブッシュの磨耗は、型開閉方向に進行するため、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１がその前進限位置に到達する手前の、このロッキング状態における固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬ＋α’（α’＜α）である。型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１がこの位置に到達した時点（仮に仮想ロッキング状態とする）で、この状態における最大型締力（型締力１）が発生し、その後、同シリンダーロッド２１が機械的前進限まで前進する間（型締め状態の初期）は、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を、仮想ロッキング状態から逆トグル状態に移行させるだけなので、型締力（タイバー伸張量）は増加することなく減少し、同シリンダーロッド２１が機械的前進限に到達した状態（逆トグル状態が発生）では、図６（ｂ）に示すように、固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬ＋α”（α”＜α’）となり、このタイバー伸張量（α”）に対応する型締力（型締力２）が付与・維持される（型締め状態の中期）。当然ながら、この型締力２（タイバー伸張量α”）は、設定型締力（タイバー伸張量α）よりも型締力１（タイバー伸張量α’）よりも小さい。そのため、型締め状態の初期に、仮想ロッキング状態における型締力１が、型締め状態の中期における型締力２よりも大きなピーク値（Ｑ１）として発生する。

そして、予め設定させた型締時間が経過した後、図２に示すように、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１を後退させて、トグルリンクを屈曲させることによって可動盤１５を後退させる（型締め状態の末期）。この際も、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を、逆トグル状態から仮想ロッキング状態を経由して屈曲させるため、型締め状態の末期に、仮想ロッキング状態における型締力１が、型締め状態の中期における型締力２よりも大きなピーク値（Ｑ２）として発生する。

次に、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗は進行しておらず、可動盤１５の高さや平行度の調整に起因して、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性が許容範囲内で確保されない状態になる場合について説明する、この場合、ブッシュ類の磨耗が進行していないため、型締シリンダー２０のシリンダーロッド２１がその前進限位置に到達する手前の、仮想ロッキング状態における固定ナット１８及び可動ナット１９間距離は略Ｌ＋αであり、この状態における最大型締力（型締力１≒設定型締力）がピーク値（Ｑ１）として発生する。その後、同シリンダーロッド２１が機械的前進限まで前進する間（型締め状態の初期）は、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を、仮想ロッキング状態から逆トグル状態に移行させるだけなので、型締力（タイバー伸張量）は増加することなく減少し、同シリンダーロッド２１が機械的前進限に到達した状態（逆トグル状態）では、図６（ｂ）に示すように、固定ナット１８及び可動ナット１９間距離はＬ＋β（β＜α）となり、このタイバー伸張量（β）に対応する型締力（型締力２）が付与・維持される（型締め状態の中期）。

型締め状態の末期も、トグルリンク２２及びミッドリンク２３を、逆トグル状態から仮想ロッキング状態を経由して屈曲させるため、型締め状態の末期に、仮想ロッキング状態における型締力１（≒設定型締力）が、型締め状態の中期における型締力２よりも大きなピーク値（Ｑ２）として発生する。尚、可動盤１５に関する適正でない調整とブッシュ類の磨耗の進行との複合的な要因で逆トグル状態が発生する場合は、ブッシュ類の磨耗の進行に起因する場合に準ずる。このように、逆トグル状態の要因によらず、逆トグル状態の発生により、型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方の型締力１が、型締め状態の中期の型締力２よりも大きい、すなわち、型締め状態の初期及び末期のピーク値の発生が生じる。

尚、トグルリンクのトグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュは、上下方向だけでなく、左右方向にも複数配置されており、すべてのブッシュの磨耗が完全にバランスをとって進行することは考え難い。また、可動盤１５の調整が、高さのみ、あるいは、平行度が二次元的（左右方向や上下方向）にのみ、適正に調整されていない場合も考え難く、実際には、可動盤１５の左右の高さ調整が適正でない、あるいは、固定盤１４に対して可動盤１５が三次元的（左右方向及び上下方向の両方向）に適正に調整されていない場合が多い。そのため、このピーク値は、トグルリンクの幾何学的な上下の対称性の許容範囲からの逸脱の程度によって、型締め状態の初期及び末期の一方にだけ発生する可能性がある。出願人の経験に依れば、型締め状態の末期のみに発生する場合が多い。

特許文献１のように、トグル式型締機構を構成する各構成部品の相対位置関係として、クロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離を計測させて、これを基準値（許容値）と比較して劣化診断を行わせる方法では、このようなトグルリンクの逆トグル状態（仮ロッキング状態）が発生しても、これらの、クロスヘッドの傾きや、可動プラテンとリンクハウジングとの間の距離の基準値からの差異が微少な、通常の屈曲方向と逆に屈曲する、その突出量（屈曲角度）がわずかな段階で、逆トグル状態の発生を診断（判定）させることが難しい。

また、先に説明したように、逆トグル状態が発生する場合、型締め状態の中期における型締力２は、設定型締力や型締力１より低くなる。従って、型閉じ、型締め及び型開きさせる間、型締力をリアルタイムで監視せずとも、型締め状態の中期において発生する型締力２のみを監視させれば、設定型締力との比較により、このような逆トグル状態の発生を判定させることは不可能ではない。しかしながら、型締力の計測値には、金型間への異物のかみ込み等により、誤差が生じる場合があったり、先に説明したように、逆トグル状態の発生要因によっては、型締力１が、設定型締力と略同じ場合や、設定型締力よりも小さい場合があったりするため、型締力２と設定型締力との比較ではその差異による判定が難しい。また、どの程度の差異で逆トグル状態が発生するかを判定するには、特許文献１と同様に、そのトグル式型締機構の運転実績や、その運転実績中におけるロックアップ状態発生時の型締力２と設定型締力や型締力１との差異等、計測値の記録データが必要となる。

一方、本実施例に係る、トグル式型締装置の型締異常判定方法においては、型閉じ、型締め及び型開きさせる間の型締力をリアルタイムで監視させて、その結果を、図７に示すような、時間経過に伴う型締力の増減を示すグラフで表示させることができるので、トグルリンクの逆トグル状態の発生を、型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方の型締力１が、型締め状態の中期の型締力２よりも大きい、すなわち、型締め状態の初期及び末期のピーク値の発生という、グラフ形状の差異の出現として目視での確認が容易である。

当然ながら、トグルリンクの逆トグル状態の発生から、型締め状態の初期及び末期の型締力１と、型締め状態の中期の型締力２との差異がどの程度になればロックアップ状態が発生するかは判定が難しい。しかしながら、本実施例に係る、トグル式型締装置の型締異常判定方法においては、そのトグル式型締機構の運転実績や、その運転実績中におけるロックアップ状態発生時の型締力２と型締力１との差異等の計測値の記録データがない場合であっても、且つ、通常の屈曲方向と逆に屈曲する、トグルリンクの突出量（屈曲角度）がわずかな逆トグル状態であっても、少なくともそのような逆トグル状態の発生そのものを、グラフ形状の差異の出現として目視で容易に判定することができる。尚、本実施例では、このような逆トグル状態の発生を型締異常と呼称する。

そこで、逆トグル状態の発生、すなわち、型締異常を判定させるための、型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における型締力１が、型締め状態の中期における型締力２よりも大きいと判定するための差異に関する許容値１を予め小さく設定させる。そして、１回目の型締異常判定時にまず警報を発信させることが好ましい。この警報により、トグル式型締機構を備えたダイカストマシンや射出成形機の操作者（オペレータ）は、同トグル式型締機構に逆トグル状態が発生し始めたことを把握できる。

ここで、図７（ｂ）に示すグラフのように、逆トグル状態が発生したからといって、すぐにロックアップ状態が発生する訳ではない。ロックアップ状態は、トグルピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗の進行や、可動盤１５の高さや平行度の適正でない調整により、逆トグル状態におけるトグルリンクの突出量（屈曲角度）が漸次増加し、ある限界を超えた時点で発生する。そこで、２回目以降の型締異常判定時に、型締力１と型締力２とのその差異が許容値２より大きい場合に次サイクルを開始させないようにすることが更に好ましい。許容値２を許容値１と略同じ値として、２回目の異常判定時に必ず、トグル式型締機構を備えたダイカストマシンや射出成形機をサイクル停止させるという、より安全な対応を行う選択肢も可能である。

しかしながら、そのトグル式型締機構の運転実績や、その運転実績中におけるロックアップ状態発生時の型締力２と型締力１との差異等、計測値の記録データがない、あるいは不十分な間は、ロックアップ状態を発生させないように、許容値２を許容値１より少しだけ大きく設定させることが好ましい。その場合、１回目の異常判定がなされた後、２回目以降の早い段階での異常判定時に、トグル式型締機構１０を備えたダイカストマシンや射出成形機が次サイクル停止される。その際、トグルリンクを伸張させて、目視や定められた方法により、リンクピンのブッシュやガイドロッドブッシュの磨耗の進行度合いを確認する。その結果によって、これらブッシュを交換する、あるいは、許容値２をもう少し大きく再設定させて、ダイカストマシンや射出成形機の運転を継続させる、等の判断を行えば良い。こうすることによって、予期せぬロックアップ状態の発生を防止すると共に、逆トグル状態の発生を把握しつつ、リンクピンのブッシュやガイドロッドブッシュの好適な交換タイミングまで、ダイカストマシンや射出成形機の運転を継続させることができる。

以上説明した実施例は、トグル式型締機構１０であれば、油圧駆動式でも電動駆動式でも両方に適用可能である。また、トグル式型締機構１０を備えたダイカストマシンあるいは射出成形機であれば、いずれにも適用することができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、本実施例においては、複数のタイバー１７の動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量計測手段によりリアルタイムで計測させて、その動ひずみ量から型締力を算出させる構成であり、算出させた型締力をリアルタイムで監視させるものとしたが、先に説明したように、タイバー１７の動ひずみ量とその動ひずみ量に対応する型締力は１対１の関係にあり、両数値は同等の意味合いを有する。

そのため、本実施例で説明した型締力を動ひずみ量に置き換えても、トグルリンクの逆トグル状態の発生を、型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方の動ひすみ量１が、型締め状態の中期の動ひずみ量２よりも大きい、すなわち、型締め状態の初期及び末期のピーク値の発生という、グラフ形状の差異の出現として目視での確認が容易であるため、本実施例と同様の効果を奏することができる。

１０ トグル式型締機構
１２ａ 固定型
１２ｂ 可動型
１４ 固定盤
１５ 可動盤
１７ タイバー
２２ トグルリンク
２３ ミッドリンク
２４ クロスヘッドリンク
２５ クロスヘッド
４０ トグルピン
４０ａ ブッシュ

Claims (4)

1. 固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、トグルリンクを屈曲・伸張させて、型閉じ、型締め及び型開きさせるトグル式型締機構の型締異常判定方法であって、
   前記型閉じ、前記型締め及び前記型開きの間、前記可動盤を型開閉方向に案内させる複数のタイバーの動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量検出手段により計測させて、該動ひずみ量から算出させる型締力を監視させると共に、
   前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における型締力１が、前記型締め状態の中期における型締力２よりも許容値１より大きい場合に逆トグル状態の発生であると判定させる、トグル式型締機構の型締異常判定方法。
2. １回目の型締異常判定時に警報を発信させ、
   ２回目以降の型締異常判定時に、前記型締力１と前記型締力２との差異が許容値２より大きい場合に次サイクルを開始させない、請求項１に記載のトグル式型締機構の型締異常判定方法。
3. 固定盤に取り付けられた固定型に対して、可動盤に取り付けられた可動型を、トグルリンクを屈曲・伸張させて、型閉じ、型締め及び型開きさせるトグル式型締機構の型締異常判定方法であって、
   前記型閉じ、前記型締め及び前記型開きの間、前記可動盤を型開閉方向に案内させる複数のタイバーの動ひずみ量を、タイバー動ひずみ量検出手段により計測させて、該動ひずみ量を監視させると共に、
   前記型締め状態の初期及び末期の少なくとも一方における動ひずみ量１が、前記型締め状態の中期における動ひずみ量２よりも許容値１より大きい場合に逆トグル状態の発生であると判定させる、トグル式型締機構の型締異常判定方法。
4. １回目の型締異常判定時に警報を発信させ、
   ２回目以降の型締異常判定時に、前記動ひずみ量１と前記動ひずみ量２との差異が許容値２より大きい場合に次サイクルを開始させない、請求項３に記載のトグル式型締機構の型締異常判定方法。

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