JPH10244566A

JPH10244566A - 型締装置

Info

Publication number: JPH10244566A
Application number: JP5045197A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishikawa; 篤石川
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】成形中に型締力を精度良く制御することができ
るようにする。【解決手段】固定プラテン１１と、固定金型１５と、第
１の電磁石１８を備えた第１の電磁石フレーム１３と、
可動プラテン１２と、可動金型１６と、第１の電磁石１
８と対向させて配設された第２の電磁石２２を備え、第
１の電磁石フレーム１３に対して移動自在に配設された
第２の電磁石フレーム２０と、第２の電磁石フレーム２
０と可動プラテン１２との間を連結するリンク機構と、
電動機と、第１、第２の電磁石１８、２２によって発生
させられた磁束の密度を検出する磁束密度検出器５１
と、設定された型締力に対応する磁束密度指令、及び磁
束密度検出器５１によって検出された磁束の密度に基づ
いて、型締力をフィードバック制御する制御装置とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、型締装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機においては、溶融させ
られた樹脂を、射出装置の射出ノズルから射出して、固
定金型及び該固定金型に対して進退自在に配設された可
動金型から成る金型装置のキャビティ空間に充填（て
ん）し、固化させることによって成形品を得ることがで
きるようになっている。そして、前記可動金型を移動さ
せて金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行うために
型締機構が配設される。

【０００３】該型締機構には、油圧シリンダに油を供給
することによって駆動される油圧式の型締機構、及び電
動機によって駆動される電動式の型締機構があるが、該
電動式の型締機構は、制御性が高いだけでなく、クリー
ンであり、エネルギー効率が高いことから次第に使用さ
れつつある。この場合、電動機を駆動してボールねじを
回転させて推力を発生させ、該推力をトグル機構によっ
て拡大し、大きな型締力を発生させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の型締機構においては、トグル機構の特性上、型締力
を変更することが困難であり、応答性及び安定性が低下
し、成形中に型締力を精度良く制御することができな
い。また、トグル機構のトグル倍率特性が、トグル機構
のガタ、摩擦、熱膨張等の影響を大きく受け、精度良く
型締力を発生させることができない。

【０００５】本発明は、前記従来の型締機構の問題点を
解決して、成形中に型締力を精度良く制御することがで
きる型締装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の型
締装置においては、固定プラテンと、該固定プラテンに
取り付けられた固定金型と、前記固定プラテンと所定の
間隔を置いて配設され、第１の電磁石を備えた第１の電
磁石フレームと、前記固定プラテンと第１の電磁石フレ
ームとの間に架設されたタイバーに沿って進退自在に配
設された可動プラテンと、該可動プラテンに取り付けら
れた可動金型と、前記第１の電磁石と対向させて配設さ
れた第２の電磁石を備え、前記第１の電磁石フレームに
対して移動自在に配設された第２の電磁石フレームと、
該第２の電磁石フレームと前記可動プラテンとの間を連
結するリンク機構と、該リンク機構に連結され、正方向
及び逆方向に駆動することができる電動機と、前記第
１、第２の電磁石によって発生させられた磁束の密度を
検出する磁束密度検出器と、設定された型締力に対応す
る磁束密度指令、及び前記磁束密度検出器によって検出
された磁束の密度に基づいて、型締力をフィードバック
制御する制御装置とを有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施の形態における型締装置の第１の状態図、図２は本
発明の実施の形態における型締装置の第２の状態図であ
る。図において、１１は固定プラテンであり、該固定プ
ラテン１１と所定の間隔を置いて第１の電磁石フレーム
１３が配設され、前記固定プラテン１１と第１の電磁石
フレーム１３との間に４本のタイバー１４（図において
は、２本のタイバー１４だけを示す。）が架設される。
そして、該タイバー１４に沿って固定プラテン１１と対
向させて可動プラテン１２が進退（図における左右方向
に移動）自在に配設される。

【０００８】また、前記固定プラテン１１には固定金型
１５が、前記可動プラテン１２には可動金型１６がそれ
ぞれ固定され、前記可動プラテン１２の進退に伴って固
定金型１５と可動金型１６とが接離させられる。なお、
前記固定金型１５と可動金型１６とが接触させられる
と、固定金型１５と可動金型１６との間に図示しないキ
ャビティ空間が形成され、図示しない射出装置の射出ノ
ズルから射出された樹脂が前記キャビティ空間に充填さ
れる。

【０００９】前記第１の電磁石フレーム１３の前面（図
における右面）には第１の電磁石１８が固定され、該第
１の電磁石１８は、電磁積層鋼板１９及び起磁力を発生
させるコイル２１から成る。そして、前記タイバー１４
に沿って移動自在に第２の電磁石フレーム２０が配設さ
れる。該第２の電磁石フレーム２０の背面（図における
左面）には前記第１の電磁石１８と対向させて第２の電
磁石２２が固定され、該第２の電磁石２２は、電磁積層
鋼板２３及び起磁力を発生させるコイル２４から成る。

【００１０】また、前記第２の電磁石フレーム２０の前
面には電動機としての減速機付サーボモータ２７が連結
され、該減速機付サーボモータ２７と可動プラテン１２
との間にはリンク機構としてシングルトグル式のトグル
機構３１が配設される。該トグル機構３１は、前記減速
機付サーボモータ２７の出力軸２８に固定された第１リ
ンク３２、前記可動プラテン１２に対して揺動自在に支
持された第２リンク３３、該第２リンク３３の中心軸に
なるシャフト３５、及び前記第１リンク３２と第２リン
ク３３とを連結するピン３６から成る。したがって、減
速機付サーボモータ２７を駆動することによってトグル
機構３１を伸縮させ、可動プラテン１２及び可動金型１
６を進退させて型開き及び型閉じを行うことができる。

【００１１】一方、第１の電磁石フレーム１３の背面に
は型厚調整ナット２５が配設され、該型厚調整ナット２
５と前記タイバー１４の後端に形成された型厚調整ねじ
１４ａとが螺（ら）合させられる。また、前記型厚調整
ナット２５は、軸方向において第１の電磁石フレーム１
３に拘束され、該第１の電磁石フレーム１３と共に移動
させられる。したがって、トグル機構３１を伸展させ、
固定金型１５と可動金型１６とを接触させた状態で、固
定金型１５及び可動金型１６の厚さに対応させて、図示
しないモータ、ギヤ等を介して前記型厚調整ナット２５
を回転させることによって、型厚を調整することができ
る。

【００１２】なお、本実施の形態においては、シングル
トグル式のトグル機構３１を使用しているが、ダブルト
グル式のトグル機構を使用することもできる。また、本
実施の形態においては、減速機付サーボモータ２７の回
転をトグル機構３１に直接伝達するようにしているが、
プーリベルト、ボールねじ等の別の伝動手段を使用する
こともできる。

【００１３】そして、前記第１、第２の電磁石１８、２
２は互いに対向させて配設され、型締め時においては、
図示しない制御装置によってコイル２１、２４に、互い
に逆向きの電流が供給される。このとき、前記第１、第
２の電磁石１８、２２が同じ極性になって反発力を発生
させ、該反発力は、トグル機構３１を介して型締力とし
て可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。ま
た、型閉じ時及び型開き時においては、前記制御装置に
よって、コイル２１、２４に、同じ向きの電流が供給さ
れる。このとき、前記第１、第２の電磁石１８、２２が
異なる極性になって吸引力が発生し、該吸引力は前記第
１、第２の電磁石１８、２２が離れないようにする。こ
の場合、必要な吸引力は、前記型締力に比べて十分小さ
くてもよい。したがって、コイル２１、２４の一方だけ
に電流を供給し、第１、第２の電磁石１８、２２の一方
を吸着板として使用することもできる。

【００１４】そして、前記第１、第２の電磁石１８、２
２間には、前記コイル２１、２４に電流を供給したとき
に第１、第２の電磁石１８、２２間に発生させられる磁
束の密度、すなわち、磁束密度を検出するための磁束密
度検出器５１が配設される。また、前記第２の電磁石フ
レーム２０に対する可動プラテン１２の位置を検出する
ために、位置検出器５２が配設される。該位置検出器５
２は、第２の電磁石フレーム２０に固定され、固定プラ
テン１１に向けて突出させて配設されたバー５３、及び
可動プラテン１２に固定され、前記バー５３の有無を検
出するセンサ５４から成る。

【００１５】次に、前記制御装置の型開閉制御部及び型
締力制御部について説明する。図３は本発明の実施の形
態における制御装置の型開閉制御部のブロック図、図４
は本発明の実施の形態における制御装置の型締力制御部
のブロック図である。図３において、２７は減速機付サ
ーボモータ、５２は位置検出器、５５はコントローラ、
５６は位置設定器、５７は減算器である。

【００１６】前記位置設定器５６は、オペレータによっ
て設定された型開位置及び設定速度に基づいて型閉じ時
及び型開き時の位置指令を発生させ、該位置指令を減算
器５７に対して出力する。そして、該減算器５７は、位
置検出器５２によって検出された可動プラテン１２（図
１）の位置と前記位置指令との差を求め、該差をコント
ローラ５５に対して出力する。該コントローラ５５は、
前記差に対応させて減速機付サーボモータ２７を駆動
し、第１リンク３２を回転させて可動プラテン１２を目
標位置に移動させる。このように、型開閉制御部におい
て可動プラテン１２の位置のフィードバック制御を行う
ことができる。なお、出力軸２８に図示しない回転角検
出器を配設し、該回転角検出器によって検出された出力
軸２８の回転角に従って前記可動プラテン１２の位置を
検出することもできる。

【００１７】また、図４において、５１は磁束密度検出
器、６１は型締力設定器、６２は型締力／磁束密度変換
器、６５は電磁石コントローラ、６６はコイル２１（図
１）に供給される電流の値及び方向から成る電流指令を
発生させる第１の電流指令発生器、６７はコイル２４に
供給される電流の値及び方向から成る電流指令を発生さ
せる第２の電流指令発生器、６８は減算器である。

【００１８】前記型締力設定器６１は、前記オペレータ
によって設定された型締力及び作動時間に基づいて型締
力指令を発生させ、該型締力指令を型締力／磁束密度変
換器６２に対して出力する。該型締力／磁束密度変換器
６２は、型締力指令を磁束密度指令に変換し、該磁束密
度指令を減算器６８に対して出力する。この場合、型締
力をＦとし、磁束密度をＢとしたとき、Ｆ∝Ｂ² の関係があるので、型締力指令をＦ_Sとし、磁束密度指
令をＢ_Sとすると、Ｂ_S＝ｋ×√（Ｆ_S）ｋ：磁束密度変換係数になる。

【００１９】そして、前記減算器６８は、磁束密度検出
器５１によって検出された磁束密度Ｂと、前記磁束密度
指令Ｂ_Sとの差を求め、該差を電磁石コントローラ６５
に対して出力する。該電磁石コントローラ６５は、前記
差に対応させて目標磁束密度を発生させ、該目標磁束密
度を第１、第２の電流指令発生器６６、６７に対して出
力する。該第１、第２の電流指令発生器６６、６７は、
前記目標磁束密度に基づいて、コイル２１、２４に供給
される各電流の各電流指令を発生させ、第１、第２の電
磁石１８、２２間に型締力Ｆを発生させる。このよう
に、型締力制御部において型締力Ｆのフィードバック制
御を行うことができる。

【００２０】次に、前記構成の型締装置の動作について
説明する。まず、前記制御装置は、コイル２１、２４に
同じ向きの電流を供給し、吸引力を発生させ、第１、第
２の電磁石１８、２２が離れない状態にするとともに、
前記トグル機構３１を伸展状態に置いて、型厚調整ナッ
ト２５を回転させ、第１、第２の電磁石フレーム１３、
２０、可動プラテン１２及び可動金型１６を前進させて
固定金型１５と可動金型１６とを接触させる。このよう
にして、型厚を調整することができる。

【００２１】次に、前記型開閉制御部は、減速機付サー
ボモータ２７を駆動し、トグル機構３１を収縮状態に置
き、可動プラテン１２及び可動金型１６を高速で所定位
置まで後退させる。このとき、前記制御装置は、コイル
２１、２４に同じ向きの電流を供給して吸引力を発生さ
せ、第１、第２の電磁石１８、２２が可動プラテン１２
の加減速による慣性力によって離れないようにする。

【００２２】続いて、前記型開閉制御部は、減速機付サ
ーボモータ２７を駆動し、トグル機構３１を伸展状態に
置き、可動プラテン１２及び可動金型１６を前進させ
る。その結果、図２に示すように、固定金型１５と可動
金型１６とが接触させられ、型閉じが行われる。このと
き、前記制御装置は、コイル２１、２４に同じ向きの電
流を供給して吸引力を発生させ、第１、第２の電磁石１
８、２２が可動プラテン１２の加減速による慣性力によ
って離れないようにする。

【００２３】なお、前記可動プラテン１２及び可動金型
１６を前進させるのに必要な力は型締力Ｆと比べて十分
に小さい。したがって、前記減速機付サーボモータ２７
に大きな負荷が加わることはない。次に、前記型締力制
御部は、前記第１、第２の電流指令発生器６６、６７に
よって発生させられた各電流指令に従って、コイル２
１、２４に互いに逆向きの電流を供給し、前記第１、第
２の電磁石１８、２２を同じ極性にして反発力を発生さ
せる。このとき、該反発力はトグル機構３１を介して可
動プラテン１２に型締力Ｆとして伝達され、可動金型１
６を固定金型１５に押し付け、型締めを行う。この状態
は型開きが行われるまで保持される。

【００２４】この場合、前記コイル２１、２４に供給さ
れる電流の値を変更することによって、成形中において
型締力Ｆを変更することができる。なお、前記反発力を
ｆとし、コイル２１、２４に供給する電流をＩとしたと
き、前記第１、第２の電磁石１８、２２を線形領域で使
用すると、反発力ｆと電流Ｉとは次の関係にある。

【００２５】ｆ∝Ｉ² そして、前記反発力ｆは、トグル機構３１が伸展状態に
置かれたときに発生させられるので、トグル機構３１の
トグル倍率特性が、トグル機構３１のガタ、摩擦、熱膨
張等の影響を受けることがない。したがって、精度良く
型締力Ｆを制御することができる。

【００２６】続いて、図示しないキャビティ空間に溶融
させられた樹脂が充填され、冷却されて固化すると、前
記型締力設定器６１において、型締力Ｆをオペレータに
よって設定された時間で０になるような型締力指令Ｆ_S
が、型締力／磁束密度変換器６２において、前記型締力
に対応する磁束密度指令Ｂ_Sがそれぞれ発生させられ
る。その結果、コイル２１、２４に供給されていた電流
は遮断され、反発力ｆ及び型締力Ｆは無くなる。次に、
この状態で減速機付サーボモータ２７を逆方向に駆動
し、トグル機構３１を収縮させると、可動プラテン１２
及び可動金型１６が後退させられる。そして、図１に示
すように、固定金型１５と可動金型１６とが離され、型
開きが行われる。このとき、前記制御装置は、コイル２
１、２４に同じ向きの電流を供給して吸引力を発生さ
せ、第１、第２の電磁石１８、２２が可動プラテン１２
の加減速による慣性力によって離れないようにする。

【００２７】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、型締装置においては、固定プラテンと、該固定プ
ラテンに取り付けられた固定金型と、前記固定プラテン
と所定の間隔を置いて配設され、第１の電磁石を備えた
第１の電磁石フレームと、前記固定プラテンと第１の電
磁石フレームとの間に架設されたタイバーに沿って進退
自在に配設された可動プラテンと、該可動プラテンに取
り付けられた可動金型と、前記第１の電磁石と対向させ
て配設された第２の電磁石を備え、前記第１の電磁石フ
レームに対して移動自在に配設された第２の電磁石フレ
ームと、該第２の電磁石フレームと前記可動プラテンと
の間を連結するリンク機構と、該リンク機構に連結さ
れ、正方向及び逆方向に駆動することができる電動機
と、前記第１、第２の電磁石によって発生させられた磁
束の密度を検出する磁束密度検出器と、設定された型締
力に対応する磁束密度指令、及び前記磁束密度検出器に
よって検出された磁束の密度に基づいて、型締力をフィ
ードバック制御する制御装置とを有する。

【００２９】この場合、電動機を駆動すると、リンク機
構が伸展状態に置かれ、可動プラテンは前進させられ、
固定金型と可動金型とが接触させられ、型閉じが行われ
る。次に、第１の電磁石のコイル及び第２の電磁石のコ
イルに互いに逆向きの電流を供給すると、反発力が発生
させられる。このとき、該反発力はリンク機構を介して
可動プラテンに型締力として伝達され、可動金型を固定
金型に押し付け、型締めを行う。

【００３０】したがって、設定された型締力に対応する
磁束密度指令に従い、前記コイルに供給される電流の値
を変更することによって、成形中において型締力を変更
することができる。また、前記反発力は、リンク機構が
伸展状態に置かれたときに発生させられるので、リンク
機構のトグル倍率特性が、リンク機構のガタ、摩擦、熱
膨張等の影響を受けることがない。したがって、型締力
をフィードバック制御することによって、型締力を精度
良く制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における型締装置の第１の
状態図である。

【図２】本発明の実施の形態における型締装置の第２の
状態図である。

【図３】本発明の実施の形態における制御装置の型開閉
制御部のブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態における制御装置の型締力
制御部のブロック図である。

【符号の説明】

１１固定プラテン１２可動プラテン１３第１の電磁石フレーム１４タイバー１５固定金型１６可動金型１８第１の電磁石２０第２の電磁石フレーム２２第２の電磁石２７減速機付サーボモータ３１トグル機構５１磁束密度検出器Ｂ磁束密度Ｂ_S 磁束密度指令Ｆ型締力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）固定プラテンと、（ｂ）該固定プ
ラテンに取り付けられた固定金型と、（ｃ）前記固定プ
ラテンと所定の間隔を置いて配設され、第１の電磁石を
備えた第１の電磁石フレームと、（ｄ）前記固定プラテ
ンと第１の電磁石フレームとの間に架設されたタイバー
に沿って進退自在に配設された可動プラテンと、（ｅ）
該可動プラテンに取り付けられた可動金型と、（ｆ）前
記第１の電磁石と対向させて配設された第２の電磁石を
備え、前記第１の電磁石フレームに対して移動自在に配
設された第２の電磁石フレームと、（ｇ）該第２の電磁
石フレームと前記可動プラテンとの間を連結するリンク
機構と、（ｈ）該リンク機構に連結され、正方向及び逆
方向に駆動することができる電動機と、（ｉ）前記第
１、第２の電磁石によって発生させられた磁束の密度を
検出する磁束密度検出器と、（ｊ）設定された型締力に
対応する磁束密度指令、及び前記磁束密度検出器によっ
て検出された磁束の密度に基づいて、型締力をフィード
バック制御する制御装置とを有することを特徴とする型
締装置。