JPH11291312A - トグル式型締装置の型開閉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、油圧利用のトグル
式型締装置において、メカニカルストッパを使用する事
なく、型開完了位置への高精度で且つ滑らかな減速停止
を電気的フィードバック制御方式にて可能にする事にあ
る。 【解決手段】 金型(1)を装着するダイプレート(2)
(3)と、ダイプレート(2)(3)の一方(3)を往復移動させて
型開閉させるトグル機構(T)と、トグル機構(T)を作動さ
せる型締シリンダ(7)と、型締シリンダ(7)に供給される
圧油を制御する方向・流量制御弁(18)と、方向・流量制
御弁(18)用の制御回路(17)とで構成され、クロスヘッド
(4)にてトグル機構(T)のリンク(R)に型締シリンダ(7)の
作動力を伝達するトグル式型締装置(A)の型開閉方法で
あって、制御回路(17)内で方向・流量制御弁(18)の非線
形特性を線形特性に変換して型開閉における加減速パタ
ーン通りにクロスヘッド(4)をフィードバック制御する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形機やダイカ
ストマシン等に用いられる油圧利用のトグル式型締装置
の型開方法に関するもので、更に言えば油圧利用である
にも拘わらずサーボーモータと同様の制御が出来るよう
にすることにある。

【０００２】

【従来の技術】樹脂の射出成形やダイカストでは、一般
的に、型閉、型締、射出充填、保圧、冷却、
型開、製品取り出し、という工程が取られている。
このような成形機において、大型締圧力が容易に得られ
るとして油圧駆動方式がトグル型締装置に採用されてい
るが、このような方式の型締装置を持つ成形機に対して
も生産性向上への要求がますます高まっており、更なる
ハイサイクル化を推し進めなければならないのが現状で
ある。

【０００３】そこでハイサイクル化の１つの手段として
型開閉動作の高速化がある。油圧利用の成形機にあって
は、型開閉動作の基準となるのは型開完了停止位置（ト
グル機構(T')のリンク(R')を収縮させた状態）でのクロ
スヘッド(4')の位置である。この位置が型開完了位置
(h')となって型開閉動作が開始する。

【０００４】油圧利用の場合にはクロスヘッド(4')の型
開完了位置(h')の位置が一定しない。このように型開完
了位置(h')の位置がバラツクと、後工程の取出機への製
品受け渡しが不安定となる。それ故、停止位置精度はハ
イサイクル化した場合でも特に重要な問題となる。そこ
で、図２に示すように型締シリンダ(7')にメカニカルス
トッパ(40')を装着して強制的にピストンロッド(8')を
型開完了位置(h')に停止させねばならない。処が、メカ
ニカルストッパ(40')装着の型締シリンダ(7')を用いた
トグル機構(T')を高速で作動させると、 直接、メカニカルストッパ(40')にピストンロッド
(8')を突き当てさせると大きな衝撃音が発生する。そし
て如何にハイサイクル化を達成し得たとしても衝撃音の
でるような機構ではユーザが採用する事はあり得ず、衝
撃音を生じることなくハイサイクル化を達成しなければ
意味がないことになる。 そこで衝撃音の発生をなくそうとするとクッション
付きのメカニカルストッパ(40')としなければならず、
非常に特殊なものとなる。 型開完了位置(h')を変えようとするとメカニカルス
トッパ(40')を再調整しなければならない。しかもこの
再調整は再現性が悪い。というような問題があり、メカ
ニカルストッパ(40')方式での高速化には限界があっ
た。

【０００５】そこで、型開完了位置(h')に近づくに従っ
て速度が滑らかに遅くなって行くように速度指令を行う
方法（換言すれば、例えばクロスヘッド(4')などの型開
位置を刻々検出して制御を行う方法）などがあるが、こ
の方法では型開完了位置(h')での停止精度は多少向上す
るものの油温や設定速度が変わると停止位置も変化し速
度設定によって停止位置にバラツキが生じるという問題
があった。

【０００６】そのため、サーボモータの加速・減速位置
決め制御方式を油圧方式に応用する事が試みられた。し
かしながら、後述するように方向・流量制御弁(18')の
ゼロ点（圧油の流量が発生する指令位置）の不正確さや
方向・流量制御弁(18)の非線形特性のために単なるサー
ボモータの加速・減速位置決め制御方式を適用しただけ
では油圧方式の場合には正確な位置制御が不可能であっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上をまとめると、
型開閉をより高速にする事、より詳しくは加速・減速時
間をより短くする事で、マシンのハイサイクル化を推し
進める事であるが、いかにハイサイクル化を達成したと
してもショックやオーバーラン或いは型開完了位置での
停止位置精度にバラツキがあればその成形機は不採用と
なってしまうため、本発明としては、油圧利用のトグル
式型締装置において、メカニカルストッパを使用する事
なく、型開完了位置への高速且つ高精度で且つ滑らかな
減速停止を電気的フィードバック制御方式にて可能にす
る事をその課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るトグル式型締装置(A)の型開閉方法は『金型(1)を
装着するダイプレート(2)(3)と、ダイプレート(2)(3)の
一方(3)を往復移動させて型開閉させるトグル機構(T)
と、トグル機構(T)を作動させる型締シリンダ(7)と、型
締シリンダ(7)に供給される圧油を制御する方向・流量
制御弁(18)と、方向・流量制御弁(18)用の制御回路(17)
とで構成され、クロスヘッド(4)にてトグル機構(T)のリ
ンク(R)に型締シリンダ(7)の作動力を伝達するトグル式
型締装置(A)の型開閉方法であって、制御回路(17)内で
方向・流量制御弁(18)の非線形特性を線形特性に変換し
て型開閉における加減速パターン通りにクロスヘッド
(4)をフィードバック制御する』ことを特徴とする。

【０００９】これによれば、制御回路(17)内で方向・流
量制御弁(18)の非線形特性を線形特性に変換して型開閉
における加減速パターン通りにクロスヘッド(4)をフィ
ードバック制御することで、油圧方式のトグル式型締装
置(A)であるにも拘わらず、サーボモータ方式と同様の
フィードバック制御が可能となる。その結果、メカニカ
ルストッパを使用する事なく、型開完了位置への高速且
つ高精度で且つ滑らかな減速停止が可能となった。

【００１０】請求項２は制御方法を更に詳しく規定した
もので『請求項１に記載のトグル式型締装置(A)の型開
閉方法であって、制御回路(17)に設定された型開閉の加
減速パターンの指令パルスと、移動側に設定されたセン
サ(S)からの検出データの変化量を演算した偏差にゲイ
ン(G)を乗じ、方向・流量制御弁(18)の非線形特性の逆
関数（１/ｆ）を掛けて得た線形特性データにより方向
・流量制御弁(18)をフィードバック制御する』事を特徴
とする。

【００１１】

【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て詳述する。図１はトグル機構(T)を備えた金型機構部
(A)の概略断面図で、図中、金型(1)は移動・固定金型(1
a)(1b)で構成されており、固定ダイプレート(2)に固定
金型(1b)が装着され、移動ダイプレート(3)に移動金型
(1a)が装着されている。そして、固定ダイプレート(2)
と後述するテイルストック(5)との間にタイバー(6)が架
設されており、タイバー(6)に移動ダイプレート(3)がス
ライド自在に取り付けられている。

【００１２】次に、図１の金型開閉トグル機構(T)に付
いて説明する。テイルストック(5)には型締シリンダ(7)
が取り付けられており、そのピントンロッド(8)がトグ
ル機構(T)のクロスヘッド(4)に取り付けられている。金
型開閉トグル機構(T)のリンク(R)は、長短各リンクアー
ム(9)(10)(11)をリンク機構に接続したもので、リンク
アーム(9)の一端はテイルストック(5)に回転軸(12)にて
回動自在に接続され、リンクアーム(10)の一端は移動ダ
イプレート(3)に回転軸(13)にて回動自在に接続され、
更にリンクアーム(9)とリンクアーム(10)とが回転軸(1
4)にて接続されている。また、リンクアーム(9)は、リ
ンクアーム(11)を介してクロスヘッド(4)と接続されて
おり、リンクアーム(9)とリンクアーム(11)とは回転軸
(15)にて接続されており、リンクアーム(11)とクロスヘ
ッド(4)とは回転軸(16)にて接続されている。

【００１３】(18)は方向・流量制御弁（例えば、高速比
例弁、油圧サーボ弁、ＥＨ比例弁など）で、圧油配管(2
2)(23)(22a)(23a)を介して型締シリンダ(7)、及び圧油
タンク(21)、安定した油圧源（勿論、油圧ポンプを使用
してもよい）としてのアキュムレータ(20)に接続されて
いる。前記方向・流量制御弁(18)の作動部(18a)は、制
御部(cont)のアナログ出力インターフェース(17i)から
アナログ制御信号(a)を受けるようになっている。

【００１４】(S)は型開閉におけるクロスヘッド(4)の位
置(P)や速度(V)を検出するセンサで、移動ダイプレート
(5)（或いはクロスヘッド(4)やピストンロッド(8)など
の適所）に装着されており、例えばエンコーダやポテン
ショメータなどが使用される。そして、このセンサ(S)
の位置データを微分することで速度データが得られ、２
回微分することで加速度データも得る事が出来る。

【００１５】次に制御部(cont)について説明する。制御
部(cont)は、キーボード(25)、表示装置(24)、制御回路
(17)とで構成されている。

【００１６】制御回路(17)は、 キーボード(25)からの設定値（例えば、ピストンロ
ッド(8)《又は、クロスヘッド(4)》の移動速度(v)や、
クロスヘッド(4)の位置(p)の入力を受けるキー入力設定
回路(17a)、 キー入力設定回路(17a)に入力した設定値(p)(v)を
記憶し、キーボード(25)からの入力に応じて記憶内容
(p)(v)を速度パターン発生回路(17c)に出力する記憶回
路(17b)、 記憶回路(17b)から出力されたデータに基づきクロ
スヘッド(4)《即ち、移動ダイプレート(3)或いは移動金
型(1a)》を目標位置《型開完了位置、型締完了位置、そ
の他成形上の必要位置》に向かって加減速パターンを発
生させる加減速パターン発生回路(17c)、

【００１７】 クロスヘッド(4)《即ち、移動ダイプ
レート(3)或いは移動金型(1a)》の位置のデータをセン
サ(S)から取り込み、その変化量を偏差カウンタ(17f)に
出力する位置データ変換回路(17d)、 前記位置データ変換回路(17d)からの位置変化デー
タと、加減速パターン発生回路(17c)の出力値（位置指
令パルス）とを取り込んで偏差を出力する偏差カウンタ
(17f)、

【００１８】 偏差カウンタ(17f)から偏差にゲイン
を乗じた値に方向・流量制御弁(18)の非線形特性の逆関
数（１/ｆ）を掛けて線形特性変換を行う線形特性変換
回路(17g)、 線形特性変換回路(17g)の出力を速度指令電圧に変
換するＤ/Ａデータ変換回路(17h)、 Ｄ/Ａデータ変換回路(17h)からの値を方向・流量制
御弁(18)に電圧値又は電流地として出力するアナログ出
力インターフェース(17i)とで構成されている。

【００１９】線形特性変換回路(17g)では、前述ので
述べたように、偏差カウンタ(17f)からのゲイン(G)に方
向・流量制御弁(18)の非線形特性の逆関数１/ｆを掛け
て線形特性変換を行うのであるが、この特性関数は予め
方向・流量制御弁(18)に段階的に指令を与えて実際のク
ロスヘッド(4)の速度を検出する事によって集められた
データを用いて特性関数を作成する。

【００２０】前記制御部(cont)による本装置(A)の動作
を簡単に説明する。前記記憶回路(17b)にはその時成形
機に取り付けられている金型(1)の各工程のデータが入
力されており、その工程のデータが記憶回路(17b)から
読み取られ、速度パターン発生回路(17c)に出力され
る。これにより各工程の各時刻における速度が決定され
る。

【００２１】一方、センサ(S)からは各工程における各
時刻のクロスヘッド(4)の位置データが検出され、位置
データ変換回路(17d)に取り込まれ、位置変化データが
偏差カウンタ(17f)へ出力される。

【００２２】偏差カウンタ(17f)では、速度パターン発
生回路(17c)から出力された速度指令パルスを加算する
と共に、前記位置変化データを減算して偏差カウンタデ
ータを演算し、この偏差にゲインを乗じた値に予め測定
しておいた方向・流量制御弁(18)の非線形特性の逆関数
１/ｆを掛けて線形特性変換を行い、Ｄ/Ａデータ変換回
路(17h)によって速度指令電圧に変換し、アナログ出力
インターフェース(17i)を通って方向・流量制御弁(18)
に電圧又は電流を出力する。これにより油圧方式である
にも拘わらず、流量制御を行って速度パターンに合うよ
うにクロスヘッド(4)の動きをフィードバック制御する
事が出来るようになった。

【００２３】ロット生産が終了し、金型交換する時に交
換された金型の金型番号を入力すれば、その金型番号の
データが前述同様、記憶装置(17b)から読み取られその
金型の各工程ににおける最適フィードバック制御が行わ
れる。尚、以上で設定データや検出データとして速度や
位置を挙げたが勿論これらに限られるものでなく、いず
れか１つでもよいし、或いは他のもの、例えば加速度な
どをデータとして採用してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上本発明方法によれば、油圧方式のト
グル機構であるにも拘わらず、制御が可能となり、無衝
撃、型開完了位置への高精度減速停止、滑らかな型開閉
動作を達成し得且つハイサイクル化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧式の制御ブロック図を含む配
管系統図

【図２】従来例の配管系統図

【図３】本発明の方向・流量制御弁の非線形特性グラフ

【符号の説明】

(1)…金型 (1a)…移動金型 (1b)…固定金型 (2)…固定ダイプレート (3)…移動ダイプレート (4)…クロスヘッド (5)…テイルストック (6)…タイバー (7)…型締シリンダ (8)…ピストンロッド (8a)…外面に雄ネジを螺設したロッド (9)(10)(11)…リンクアーム (12)(13)(14)(15)(16)…回転軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型を装着するダイプレート
   と、ダイプレートの一方を往復移動させて型開閉させる
   トグル機構と、トグル機構を作動させる型締シリンダ
   と、型締シリンダに供給される圧油を制御する方向・流
   量制御弁と、方向・流量制御弁用の制御回路とで構成さ
   れ、クロスヘッドにてトグル機構のリンクに型締シリン
   ダの作動力を伝達するトグル式型締装置の型開閉方法で
   あって、 制御回路内で方向・流量制御弁の非線形特性を線形特性
   に変換して型開閉における加減速パターン通りにクロス
   ヘッドをフィードバック制御することを特徴とするトグ
   ル式型締装置の型開閉方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトグル式型締
   装置の型開閉方法であって、 制御回路に設定された型開閉の加減速パターンの指令パ
   ルスと、移動側に設定されたセンサからの検出データの
   変化量を演算した偏差にゲインを乗じ、方向・流量制御
   弁の非線形特性の逆関数を掛けて得た線形特性データに
   より方向・流量制御弁をフィードバック制御する事を特
   徴とするトグル式型締装置の型開閉方法。