(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを水平な型開閉方向に進退させる型開閉装置であって、
前記移動ダイプレートを型開閉方向に移動させる一つのみのボールねじ送り機構と、
前記ボールねじ送り機構の負荷を軽減する一つのみのバランスシリンダ装置と、
前記ボールねじ送り機構によって前記移動ダイプレートを移動させるようにフィードバック制御を行い、この際、前記移動ダイプレートの移動に対して生じる抵抗力と同等又はそれ未満の付勢力を前記バランスシリンダ装置によって前記移動ダイプレートにその移動方向へ付与するように、前記ボールねじ送り機構及び前記バランスシリンダ装置を制御する制御手段と、
を備えた型開閉装置。
【請求項２】
前記ボールねじ送り機構は、
前記型開閉方向に延び、前記固定ダイプレートに対して軸方向の移動が規制され、回転可能な一本のみのねじ軸と、
前記移動ダイプレートに固定され、前記ねじ軸が螺挿された可動部と、
前記ねじ軸を回転させて前記可動部を型開閉方向に移動させるモータと、
を備え、
前記バランスシリンダ装置は、
前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの一方に固定されたロッドと、
前記ロッドに固定されたピストンと、
前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの他方に固定され、前記ピストンを収容し、前記ピストンにより区画される第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を有する一本のみのシリンダと、
を備え、
前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室に流体を供給して前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の圧力を制御する流体圧力制御供給手段と、
前記モータ及び前記流体圧力制御供給手段の動作を制御する制御手段と、
を更に備えた請求項１に記載の型開閉装置。
【請求項３】
固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを水平な型開閉方向に進退させる型開閉装置であって、
前記型開閉方向に延び、前記固定ダイプレートに対して軸方向の移動が規制され、回転可能な一本のみのねじ軸と、前記移動ダイプレートに固定され、前記ねじ軸が螺挿された可動部と、前記ねじ軸を回転させて前記可動部を型開閉方向に移動させるモータと、を備え、前記移動ダイプレートを型開閉方向に移動させる一つのみのボールねじ送り機構と、
前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの一方に固定されたロッドと、前記ロッドに固定されたピストンと、前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの他方に固定され、前記ピストンを収容し、前記ピストンにより区画される第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を有する一本のみのシリンダと、を備え、前記ボールねじ送り機構の負荷を軽減する一つのみのバランスシリンダ装置と、
前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室に流体を供給して前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の圧力を制御する流体圧力制御供給手段と、
前記モータ及び前記流体圧力制御供給手段の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記モータの出力に基づいて、前記モータの負荷が所定の設定値に維持されるように前記流体圧力制御供給手段の動作を制御する
型開閉装置。
【請求項４】
前記流体圧力制御供給手段は、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の圧力の変化を緩やかにする空気タンク又はアキュムレータを備えている
請求項２又は３に記載の型開閉装置。
【請求項５】
固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを水平な型開閉方向に進退させる型開閉方法であって、
前記移動ダイプレートを型開閉方向に移動させる一つのみのボールねじ送り機構と、前記ボールねじ送り機構の負荷を軽減する一つのみのバランスシリンダ装置とを設け、
前記ボールねじ送り機構の駆動源であるモータの出力に基づいて、前記モータの負荷が所定の設定値に維持されるように前記バランスシリンダ装置の動作を制御する
型開閉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ダイカストマシンや成形機等に利用される型開閉装置及び型開閉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動ダイプレートをボールねじ送り機構により型開閉方向へ進退させ、型開閉を行う型開閉装置（型締装置）が知られている。特許文献１では、型開閉装置の両側の対称な位置に２つボールねじ送り機構を設けたものが開示されている。特許文献２では、ボール送りねじ機構を一つのみ設けた型開閉装置が開示されている。なお、油圧シリンダにより型開閉を行う型開閉装置も知られている。
【特許文献１】特開２００２−１５４１４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボールねじ送り機構は、油圧シリンダに比較して、一般に精密な制御が可能である一方で、高い駆動力を得ることが困難である。このため、例えば、高い駆動力を必要とする大型の型開閉装置などにおいてボールねじ送り機構を設けると、イニシャルコストが高くなることがある。すなわち、特許文献１のようにボールねじ送り機構を２つにして駆動力を得る場合には、ボールねじ送り機構が１つの場合よりもイニシャルコストが高くなり、また、特許文献２のようにボールねじ送り機構が一つの場合には、ボールねじ送り機構が大型化して汎用性を失い、ボールねじ送り機構の単価が高くなることがある。従って、ボールねじ送り機構の制御性における優位性を保ちつつ、ローコスト化を図るためには、ボールねじ送り機構の負荷を軽減する必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、移動ダイプレートを進退させるボールねじ送り機構の負荷を軽減可能な型開閉装置及び型開閉方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の型開閉装置は、固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを水平な型開閉方向に進退させる型開閉装置であって、前記移動ダイプレートを型開閉方向に移動させる一つのみのボールねじ送り機構と、前記ボールねじ送り機構の負荷を軽減する一つのみのバランスシリンダ装置とを備える。
【０００６】
好適には、前記ボールねじ送り機構は、前記型開閉方向に延び、前記固定ダイプレートに対して軸方向の移動が規制され、回転可能な一本のみのねじ軸と、前記移動ダイプレートに固定され、前記ねじ軸が螺挿された可動部と、前記ねじ軸を回転させて前記可動部を型開閉方向に移動させるモータとを備え、前記バランスシリンダ装置は、前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの一方に固定されたロッドと、前記ロッドに固定されたピストンと、前記移動ダイプレート及び固定ダイプレートの他方に固定され、前記ピストンを収容し、前記ピストンにより区画される第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を有する一本のみのシリンダとを備え、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室に流体を供給して前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の圧力を制御する流体圧力制御供給手段と、前記モータ及び前記流体圧力制御供給手段の動作を制御する制御手段とを更に備える。
【０００７】
好適には、前記制御手段は、前記モータの出力に基づいて、前記モータの負荷が所定の設定値に維持されるように前記流体圧力制御供給手段の動作を制御する。
【０００８】
好適には、前記流体圧力制御供給手段は、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室の圧力の変化を緩やかにする空気タンク又はアキュムレータを備えている。
【０００９】
本発明の型開閉方法は、固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを水平な型開閉方向に進退させる型開閉方法であって、前記移動ダイプレートを型開閉方向に移動させる一つのみのボールねじ送り機構と、前記ボールねじ送り機構の負荷を軽減する一つのみのバランスシリンダ装置とを設け、前記ボールねじ送り機構の駆動源であるモータの出力に基づいて、前記モータの負荷が所定の設定値に維持されるように前記バランスシリンダ装置の動作を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ボールねじ送り機構の負荷を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る型締装置（型開閉装置）１の構成を示す一部に断面図を含む上面図である。図２は、図１の型締装置１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の紙面下方から見た図）である。なお、図１及び図２は、型開状態を示している。
【００１２】
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３０と、主として型締に利用される型締シリンダ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、各種手段の動作を制御する制御装置７０とを備えている。
【００１３】
固定ダイプレート３は、ベース２の水平面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を鉛直な金型取付面に保持している。移動ダイプレート４は、移動金型６を鉛直な金型取付面に保持している。固定金型５及び移動金型６からなる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（図２参照）と移動金型６の凹部６ａ（図２参照）との間にキャビティが形成される。
【００１４】
移動ダイプレート４は、ベース２上において、水平な型開方向Ａ１および型閉方向Ａ２に型開位置と型閉位置との間で移動可能に設けられている。例えば、図２に示すように、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。なお、摺動板１１に型開閉方向に延びる突条部又は溝部からなる案内部を設け、摺動板１２に当該案内部に嵌合する被案内部を設けるなどしてもよい。
【００１５】
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。図２に示すように、スリーブ６０には、プランジャチップ６１が嵌合しており、このプランジャチップ６１が先端部に連結されたプランジャロッド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。
【００１６】
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に成形材料としての溶融金属ＭＬが射出、充填される。
【００１７】
なお、各部６０〜６５を含んで射出装置が構成され、型締装置１や射出装置を含んでダイカストマシン（成形機）が構成される。また、型締装置１のうち、型開閉機能に寄与する構成要素、例えば、移動機構３０及び制御装置７０を含んで型開閉装置が構成される。
【００１８】
タイバー７は、例えば固定金型５及び移動金型６の取付位置に対して対称な位置に４本設けられており、固定ダイプレート３によって水平に支持されている。なお、タイバー７の移動ダイプレート４側は自由端部となっており、移動ダイプレート４には、型閉めに伴ってタイバー７が挿入される貫通孔４ｈが形成されている。
【００１９】
タイバー７の固定ダイプレート３側の端部には、型締シリンダ９に内蔵されるピストン８が設けられている。タイバー７の移動ダイプレート４側の端部には、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。
【００２０】
型締シリンダ９は、固定ダイプレート３の内部に形成されており、この固定ダイプレート３にピストン８が移動可能に収容されている。型締シリンダ９のピストン８に区画された第１シリンダ室９ａ又は第２シリンダ室９ｂに高圧の作動油（作動液）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。なお、作動油の供給は、例えば、ピストン８によって区画された各シリンダ室への作動油の油路を開閉する不図示の制御バルブを、制御装置７０が制御することにより行われる。
【００２１】
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には、タイバー７の被結合部７ａと係合する不図示の突条部が形成されている。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。
【００２２】
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。
【００２３】
移動機構３０は、一つのボールねじ送り機構４０と、一つのバランスシリンダ装置５０と、バランスシリンダ装置５０の流体圧力を制御する油圧回路５５とからなる。
【００２４】
ボールねじ送り機構４０は、図１に示すように、型開閉方向に見て片側（図１の紙面下方）に設けられるとともに、図２に示すように、ベース２に設けられている。ボールねじ送り機構４０は、ねじ軸４１と、支持部材４２と、サーボモータ４３と、可動部材（ナット）４４とを有している。
【００２５】
ねじ軸４１は、ボールねじ送り機構４０に一本設けられ、水平方向に延びる。支持部材４２は、ベース２に対して固定され、換言すれば、固定ダイプレート３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。可動部材４４は、移動ダイプレート４に固定され、不図示の雌ねじ部にねじ軸４１が螺挿されている。
【００２６】
ボールねじ送り機構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、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。なお、図１及び図２では、ねじ軸４１がベース２に亘る長さを有している場合を例示しているが、ねじ軸４１は、型開閉動作における可動部材の移動範囲に亘る長さを有していればよい。
【００２７】
バランスシリンダ装置５０は、図１に示すように、型開閉方向に見て、ボールねじ送り機構とは反対側（図１の紙面上方）の対称な位置に設けられている。また、バランスシリンダ装置５０は、ベース２に設けられている。なお、図２では、バランスシリンダ装置５０は、ボールねじ送り機構４０に隠れて不図示である。バランスシリンダ装置５０は、ロッド部５１と、ピストン５２と、一本のシリンダ５３とを備えている。
【００２８】
ロッド部５１は、型開閉方向に延び、一端が移動ダイプレート４に固定されている。ロッド部５１の移動ダイプレート４への固定は、例えば、移動ダイプレート４に設けられた貫通孔にロッド部５１の縮径部が金型取付面側から挿通され、移動ダイプレート４の背面側（金型取付面の反対側）においてロッド部５１の縮径部に設けられた雄ねじ部にナット５４が螺合されることによりなされる。
【００２９】
ピストン５２は、ロッド部５１の固定ダイプレート３側の端部に固定されている。ピストン５２は、シリンダ５３のシリンダ室５３ａに収容され、シリンダ５３のシリンダ室５３ａを第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢに区画している。従って、ピストン５２は、第１シリンダ室ＣＡと第２シリンダ室ＣＢとの間の圧力差によってシリンダ室５３ａ内を摺動する。
【００３０】
シリンダ５３は、ベース２に対して固定されている。換言すれば、固定ダイプレート３に対して固定されている。また、シリンダ５３は、型開閉方向に延びている。従って、バランスシリンダ装置５０は、ピストン５２をシリンダ室５３ａ内で摺動させることにより、ロッド部５１を介して移動ダイプレート４を型開閉方向に付勢可能である。
【００３１】
ロッド部５１やシリンダ５３の長さ及び取付位置は、型閉位置から型開位置までの間において移動ダイプレート４を付勢可能に設定されている。例えば、型開位置においてピストン５２がシリンダ室５３ａの移動ダイプレート４側の端部付近に位置し、型閉位置においてピストン５２がシリンダ室５３ａの固定ダイプレート３側の端部付近に位置するように設定されている。
【００３２】
なお、図１及び図２では、ロッド部５１を移動ダイプレート４に固定し、シリンダ５３を固定ダイプレート３に対して固定した場合を例示したが、ロッド部５１を固定ダイプレート３に対して固定し、シリンダ５３を移動ダイプレート４に対して固定してもよい。
【００３３】
油圧回路（流体圧力制御供給手段）５５は、第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢの圧力を制御する。油圧回路５５は、不図示の油圧ポンプやアキュムレータなどからなる油圧供給部５６、不図示の方向切換弁等からなる油圧制御部５７、第１シリンダ室ＣＡに連通する油路５８Ａ及び第２シリンダ室ＣＢに連通する油路５８Ｂ（以下、単に「油路５８」といい、両者を区別しないことがある。）を含んでいる。油圧供給部５６では、不図示のエンジンまたは電気モータが油圧ポンプを回転させて油圧を発生し、不図示のアキュムレータに油圧エネルギーを蓄積する。油圧制御部５７では、油路５８Ａ及び５８Ｂにおける油圧の流れの方向、圧力、流量を制御する。
【００３４】
また、油圧回路５５は、油圧制御部５７の下流側において、油路５８Ａに連通するアキュムレータ５９Ａ、油路５８Ｂに連通するアキュムレータ５９Ｂ（以下、単に「アキュムレータ５９」といい、両者を区別しないことがある。）を備えている。アキュムレータ５９は、圧油室５９ｏとガス室５９ａとを区画する隔壁５９ｐを備えている。圧油室５９ｏは、油路５８に連通している。隔壁５９ｐは、圧油室５９ｏの圧力とガス室５９ａの圧力とが等しくなるまで、ガス室５９ａ内の気体（例えば空気）を圧縮又は膨張させるように移動する。なお、アキュムレータには、ブラダ型、ピストン型、ダイアフラム型等の適宜なものを用いることができる。
【００３５】
制御装置７０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、ダイプレート移動速度設定部７１と、サーボ制御部７２と、バランス圧力演算部７３とを備えている。
【００３６】
ダイプレート移動速度設定部７１は、移動ダイプレート４の移動速度の目標値を設定する。移動速度の設定は、例えば、記憶装置に保持されている移動速度の目標値をダイプレート移動速度設定部７１が読み出すことにより、あるいは、ダイプレート移動速度設定部７１が型開位置や型厚に応じて移動速度の目標値を算出することにより行われる。そして、ダイプレート移動速度設定部７１は、目標値をサーボモータ４３の回転速度に変換してサーボ制御部７２に出力する。
【００３７】
サーボ制御部７２は、ダイプレート移動速度設定部７１から出力された目標値に基づいてサーボモータ４３の動作を制御する。具体的には、サーボアンプ部７４は、サーボモータ４３のエンコーダ８０により検出された回転速度がダイプレート移動速度設定部７１から出力された目標値になるように、サーボモータ４３に出力する電流を制御する。
【００３８】
なお、エンコーダ８０は、例えば、光学式又は磁気式のエンコーダ８０により構成され、回転量に応じた数のパルスを出力する。制御装置７０は、エンコーダ８０からのパルス列を計数し、計数値を移動ダイプレート４の移動距離に変換することにより移動ダイプレート４の位置を特定でき、また、移動距離を微分することにより、移動速度を算出できる。
【００３９】
バランス圧力演算部７３は、移動ダイプレート４を型開閉方向へ移動させる際に生じる抵抗力と、バランスシリンダ装置５０の付勢力とをバランスさせるために、サーボアンプ部７４から出力されるサーボモータ駆動出力データ７５に基づいて、第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢにおける目標の圧力（バランス圧力）を算出する。
【００４０】
また、バランス圧力演算部７３には、第１シリンダ室ＣＡ内の圧力を検出する圧力センサ８２Ａ、第２シリンダ室ＣＡ内の圧力を検出する圧力センサ８２Ｂ（以下、単に「圧力センサ８２」といい、両者を区別しないことがある。）の検出値が入力される。バランス圧力演算部７３は、圧力センサ８２の検出値が、算出したバランス圧力になるように、油圧供給部５６及び油圧制御部５７に対してフィードバック制御を行う。
【００４１】
なお、バランス圧力演算部７３の制御信号はバランス圧力出力部７６に出力され、油圧供給部５６や油圧制御部５７の駆動量に対応した電圧に変換されて油圧回路５５に出力される。
【００４２】
以上の構成を有する型締装置１の動作を説明する。
【００４３】
図１および図２に示した状態の型締装置１は、移動ダイプレート４が所定の型開位置に移動した状態にある。この状態から、移動機構３０を駆動して、移動ダイプレート４を型閉方向Ａ２に向けて移動させる。
【００４４】
図３（ａ）は、移動ダイプレート４の移動速度の経時変化を示しており、縦軸が移動ダイプレート４の速度、横軸は時間である。移動ダイプレート４の移動速度は、サイクルタイムの短縮化の観点から、移動開始直後の時刻ｔ１から、移動金型６が固定金型５に接触する手前の時刻ｔ２までは比較的高速の速度ＶＨに設定され、型接触の手前の時刻ｔ３以後は、移動金型６及び固定金型５の保護の観点から比較的低速の速度ＶＬに設定される。そして、固定金型５と移動金型６とが接触して型閉が完了する。
【００４５】
次いで、ハーフナット２０を閉じて、タイバー７の被結合部７ａと噛合せる。これにより、各タイバー７と移動ダイプレート４とが結合される。なお、噛合の際には、ハーフナット２０とタイバー７の被結合部７ａとの間における結合溝のピッチよりも小さい位置ずれをなくすために、各タイバー７のピストン８の型締シリンダ９内での位置を型締シリンダ９のシリンダ室に作動油を供給することにより微調整する。
【００４６】
その後、型締シリンダ９の移動ダイプレート４側の第１シリンダ室９ａへ高圧の作動油を供給し、型締を行う。これにより、タイバー７が伸長し、タイバー７の伸長量に応じた型締力が発生する。この状態で、固定金型５と移動金型６との間に形成されるキャビティへスリーブ６０から溶融金属を射出、充填する。
【００４７】
キャビティ内で溶湯が凝固してダイカスト品が成形されると、型締シリンダ９の第１シリンダ室９ａへの圧油の供給を停止し、第２シリンダ室９ｂに圧油を供給することにより、型開の初期動作を行う。なお、この際、サーボモータ４３はトルクフリー状態にされている。所定量型開が行われると、第２シリンダ室９ｂへの圧油の供給を停止し、ハーフナット２０を開いてハーフナット２０と被結合部７ａとの結合を解除する。
【００４８】
次に、移動機構３０を駆動し、移動ダイプレート４を型開方向Ａ１に向けて移動させる。この際、型閉時と同様に、移動開始時には比較的高速で移動ダイプレート４を移動させ、所定位置に到達すると、減速して比較的低速で移動ダイプレート４を移動させる。その後、移動ダイプレート４が型開位置に到達し、成形品の取り出しや固定金型５及び移動金型６への離型剤の塗布等の処理が行われて成形のサイクルが終了する。
【００４９】
型開及び型閉の際には、移動機構３０は、バランスシリンダ装置５０による付勢力と移動ダイプレート４の抵抗力とをバランスさせつつ、ボールねじ送り機構４０により移動ダイプレート４を駆動して速度制御を行う。具体的には以下の通りである。
【００５０】
移動ダイプレート４を型開閉方向へ移動させる際の抵抗力には、型締装置１内部の機械的要素から生じる機械抵抗と、移動ダイプレート４の受ける空気抵抗とがあるが、支配的なのは機械抵抗である。また、機械抵抗のうち、支配的なのは移動ダイプレート４とベース２との間の摩擦抵抗やねじ軸４１と可動部材４４との間の摩擦抵抗等の摩擦抵抗である。
【００５１】
摩擦抵抗は、一般に、静止摩擦係数μの方が運動摩擦係数μ′よりも大きく、運動摩擦係数μ′の速度依存性や加速度依存性は微小である。従って、図３（ａ）に示すように、摩擦係数は、移動開始時に比較的大きい静止摩擦係数μとなり、移動開始後には、増速、減速に関らず、比較的小さい運動摩擦係数μ′に略保たれる。
【００５２】
しかし、微視的には、摩擦抵抗の速度依存性、摺動板１１及び１２の歪変形等に基づく抵抗力の位置依存性、ねじ軸４１及び可動部材４４の歪変形等に基づく抵抗力の位置依存性、潤滑油のばらつきに基づく抵抗力の位置依存性等の種々の要因により、移動ダイプレート４が移動を開始した後にも抵抗力は変動する。
【００５３】
従って、サーボモータ４３を駆動して移動ダイプレート４を移動させる際の抵抗力ＦＲは、概念的には、図３（ｂ）において実線で示すような経時変化を示す。図３（ｂ）の縦軸は抵抗力であり、図３（ｂ）の横軸は時間である。
【００５４】
すなわち、抵抗力ＦＲは、移動ダイプレート４の始動時には静止摩擦力の影響により比較的大きな値Ｆ１となり、その後、移動ダイプレート４の始動後には、運動摩擦力が静止摩擦力よりも小さいために、値Ｆ１よりも小さくなる。そして、速度依存性や位置依存性により、抵抗力ＦＲは比較的微小な幅で変動する。
【００５５】
そこで、型締装置１では、バランスシリンダ装置５０が移動ダイプレート４を付勢する付勢力ＦＣが、抵抗力ＦＲよりもｄＦだけ小さく維持されるように、油圧回路５５の動作を制御する。これにより、サーボモータ４３は、力ｄＦに相当するトルク（負荷トルク、摩擦トルク）を生じさせるとともに、移動ダイプレート４を加速するための加速トルクを出力すれば、移動ダイプレート４を駆動できる。すなわち、型締装置１では、サーボモータ４３の負荷（負荷トルク）が所定の設定値になるように、油圧回路５５の動作を制御する。
【００５６】
付勢力ＦＣを抵抗力ＦＲに一致させるように油圧回路５５を制御し、サーボモータ４３に加速トルクのみを出力させることもできる。すなわち、所定の設定値を０とすることもできる。ただし、この場合、例えば、制御の時間遅れ等に起因して付勢力Ｆｃが抵抗力ＦＲを上回ると、ねじ軸４１及び可動部材４４との間にバックラッシが生じ、サーボモータ４３による移動ダイプレート４の駆動制御の精度が低下するおそれがある。従って、力ｄＦは、そのような問題を解消するための余裕量であり、適宜な大きさに設定してよい。
【００５７】
図４は、型閉時に制御装置７０が実行する型閉制御の処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、前回の成形サイクルが終了したことを示す信号が入力されるなど、所定の型閉の開始条件が満たされたときに開始される。
【００５８】
まず、制御装置７０は、サーボアンプ部７４を介してサーボモータ４３への電力供給を開始する（ステップＳ１）。なお、その後、サーボアンプ部７４では、エンコーダ８０の検出結果に基づく速度が、ダイプレート移動速度設定部７１により設定された目標値になるようにフィードバック制御を行うが、図４では省略する。サーボアンプ部７４によるフィードバック制御は、後述するステップＳ６まで、ステップＳ２〜Ｓ５と並行して行われる。サーボ制御部７２は、速度ＶＨから速度ＶＬへの変速タイミング等を、例えば、エンコーダ８０の検出結果から特定される移動ダイプレート４の位置に基づいて特定でき、変速タイミングが到来した場合には、ダイプレート移動速度設定部７１からの信号に基づいて目標値を変更する。
【００５９】
ステップＳ２では、サーボモータ駆動出力データ７５に基づいてバランス圧力を算出する。例えば、サーボモータ駆動出力データ７５には、サーボアンプ部７４からサーボモータ４３に出力している電流から算出されるサーボモータ４３の発生トルクＴ１の情報が含まれる。制御装置７０のバランス圧力演算部７３は、サーボモータ４３の発生トルクの目標値Ｔ２を保持している。目標値Ｔ２は、上述のように、力ｄＦに相当する負荷トルクと、移動ダイプレート４の加速トルクとを加算したものである。なお、加速トルクは、移動ダイプレート４の変速に伴い変化するから、目標値Ｔ２も移動ダイプレート４の位置により変化する。バランス圧力演算部７３は、発生トルクＴ１と、目標値Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）を、バランスシリンダ装置５０の発生すべき付勢力ＦＣ（バランスシリンダ装置５０により打ち消されるべき抵抗力）として算出する。そして、バランスシリンダ装置５０は、付勢力ＦＣを発生させるために必要な第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢの圧力（バランス圧力）を算出する。
【００６０】
ステップＳ３では、第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢの圧力が、ステップＳ２で算出したバランス圧力になるように制御する。この制御は、フィードバック制御であり、圧力センサ８２からの検出結果と、算出したバランス圧力とに基づく制御量がバランス圧力出力部７６を介して油圧回路５５に出力される。
【００６１】
ステップＳ４では、ステップＳ３からΔｔだけ時間が経過するまで待機し、ステップＳ５では、エンコーダ８０からの検出結果に基づいて、移動ダイプレート４が型閉位置に到達したか否か判定する。型閉位置に到達していないと判定した場合は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。なお、ステップＳ５は、Δｔとは異なる長さの周期でステップＳ２〜Ｓ４に並行して行ってもよい。
【００６２】
ここで、ステップＳ４は、フィードバック制御において所定の時間間隔Δｔ毎に制御量が変更されることを明示したものである。時間間隔Δｔは、適宜な長さに設定してよい。
【００６３】
例えば、サーボアンプ部７４が移動ダイプレート４の速度をＶＨに維持するようにフィードバック制御を行っている場合、バランスシリンダ装置５０の付勢力ＦＣが増加すると、サーボアンプ部７４は、その増加分だけサーボモータ４３のトルクを減少させるように、サーボモータ４３への電流の出力を低下させる。すなわち、バランスシリンダ装置５０の付勢力ＦＣの変動は、サーボモータ４３により吸収され、これにより、移動ダイプレート４の速度は目標値に保たれる。しかし、例えば、サーボモータ４３の時間遅れが、バランスシリンダ装置５０の時間遅れに対してある程度小さくないと、サーボモータ４３によりバランスシリンダ装置５０の変動を吸収することができず、制御が不安定になってしまう。そこで、Δｔをサーボアンプ部７４のフィードバック制御の時間間隔に対して比較的長く設定してもよい。
【００６４】
ただし、一般に、サーボモータの時間遅れは油圧シリンダの時間遅れよりも小さいことから、Δｔを、油圧シリンダのフィードバック制御において一般的に使用されている時間長さに設定してもよい。
【００６５】
ステップＳ５において型閉位置に到達したと判定した場合は、サーボモータ４３への電力供給を停止する（ステップＳ６）。このとき、バランスシリンダ装置５０の付勢力ＦＣは抵抗力ＦＲよりも小さいことから、また、移動ダイプレート４が移動金型６及び固定金型５を介して固定ダイプレート３から反力を受けることから、移動ダイプレート４は停止する。ステップＳ７では、制御装置７０は、バランスシリンダ装置５０の付勢力ＦＣを０にするように、油圧回路５５の動作を制御し、処理を終了する。
【００６６】
なお、型開制御も型閉制御と同様に行えばよい。すなわち、型閉制御とはサーボモータ４３等の回転方向を逆方向とし、ステップＳ５では型開位置に到達したか否かを判定すればよい。
【００６７】
以上の実施形態によれば、移動機構３０は、一つのみのボールねじ送り機構４０、及び、一つのみのボールねじ送り機構の負荷を軽減する一のバランスシリンダ装置５０を備えることから、ボールねじ送り機構４０の数の削減及びボールねじ送り機構４０の負荷の軽減が図られる。この結果、ボールねじ送り機構の精密な制御を生かしつつ、ローコスト化を図ることができる。また、ねじ軸４１と可動部材４４との片当たりも防止できる。
【００６８】
制御装置７０は、サーボモータ駆動出力データに含まれるサーボモータ４３の出力の情報に基づいて、サーボモータ４３の負荷トルクが力ｄＦに相当するトルクになるように、換言すれば、サーボモータ４３の負荷が所定の設定値に維持されるように油圧回路５５の動作を制御するから、移動ダイプレート４を移動させる際の抵抗力の変動に応じて、バランスシリンダ装置５０の付勢力が最適に制御される。
【００６９】
油路５８に連通するアキュムレータ５９を油圧制御部５７の下流に設けていることから、油圧供給部５６及び油圧制御部５７からの油圧の急激な圧力変動がアキュムレータ５９により吸収される。これにより、例えば、バランスシリンダ装置５０の付勢力の増加に対して、サーボモータ４３の負荷の軽減が追従できなくなることが防止され、移動ダイプレート４の速度が目標値に維持される。
【００７０】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。
【００７１】
本発明の型締装置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。
【００７２】
バランスシリンダ装置は、シリンダ室内の流体の圧力を制御して駆動力を得るものであればよく、油圧式のものに限定されない。例えば、空圧式のバランスシリンダ装置であってもよい。なお、この場合、バランスシリンダ装置のシリンダ室の圧力の変化を緩やかにするために、アキュムレータに代えて、空気タンクを設けてもよい。
【００７３】
バランスシリンダ装置の制御は、ボールねじ送り機構のモータの負荷を軽減することができればよく、モータの出力に基づくフィードバック制御に限定されない。例えば、以下の図５〜図７に示すようにしてもよい。
【００７４】
図５は、バランスシリンダ装置５０の制御方法の変形例を示している。なお、型締装置１の構成は上述の実施形態と同様である。
【００７５】
ステップＳ２１では、制御装置７０は、バランスシリンダ装置による付勢力を０とした状態で、トライアルの型開閉を行う。この際、制御装置７０は、サーボアンプ部７４から出力されるサーボモータ駆動出力データを、移動ダイプレート４の位置と関連付けて記録する。
【００７６】
ステップＳ２２では、サーボモータ駆動出力データに基づいて、サーボモータ４３の負荷を算出する。負荷の算出は、例えば、サーボアンプ部７４からサーボモータ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）に基づいて算出する。
【００７７】
ステップＳ２３では、算出した負荷に基づいてバランス圧力を算出してデータ化する。例えば、算出した負荷と同等又は算出した負荷よりもｄＦだけ小さい付勢力をバランスシリンダ装置５０の発生すべき付勢力として算出し、バランス圧力を算出する。なお、このとき算出するバランス圧力は、移動ダイプレート４の位置の変化に伴って変化するものである。
【００７８】
その後、所定の終了条件が満たされるまで、成形サイクル（ステップＳ２４）を繰り返し実行する。各成形サイクルの型開閉では、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の位置を特定するとともに、その位置に対応するバランス圧力をステップＳ２３において生成したデータから読み取り、そのバランス圧力になるようにバランスシリンダ装置５０の動作を制御する。
【００７９】
図５の変形例の場合には、上述の実施形態に比較して、移動ダイプレートの抵抗力において個々の成形サイクル毎に生じる微小な変動に対してバランス圧力を追従させることはできないものの、静止摩擦係数と運動摩擦係数との差に起因する抵抗力の変化や、運動摩擦係数の速度依存性や移動ダイプレート４とベース２との間の抵抗力の位置依存性に起因する抵抗力の変化等の恒常的な変動に対してはバランス圧力を追従させることができる。
【００８０】
図６は、バランスシリンダ装置５０の制御方法の他の変形例を示している。図６に示すように、バランスシリンダ装置５０の付勢力Ｆｃを、静止摩擦係数と運動摩擦係数との差に対応させるように、予め設定された２段階の大きさに変化させるのみとしてもよい。例えば、バランスシリンダ装置５０の付勢力を、移動ダイプレート４の始動時には静止摩擦力に略等しいＦ５に設定し、エンコーダ８０の検出値から移動ダイプレート４の移動開始が確認された後には運動摩擦力に略等しいＦ６に設定する。この場合であっても、ボールねじ送り機構の負荷を軽減できる。
【００８１】
図７は、バランスシリンダ装置５０の制御方法の更に他の変形例を示している。図７に示すように、バランスシリンダ装置５０の付勢力Ｆｃを、予め設定された一定の値としてもよい。例えば、バランスシリンダ装置５０の付勢力を運動摩擦力に略等しいＦ６に保つ。この場合であっても、ボールねじ送り機構の負荷を軽減できる。なお、図７のようにバランスシリンダ装置５０の付勢力Ｆｃを一定に保つ場合でも、移動ダイプレート４の移動に伴ってバランスシリンダ装置５０のピストン５２が移動するから、移動ダイプレート４の移動中には、第１シリンダ室ＣＡ及び第２シリンダ室ＣＢの圧力を一定に保つ制御が必要であり、また、移動ダイプレート４の移動方向の変更や停止に伴って、圧力を変化させる制御が必要である。
【００８２】
流体圧力制御供給手段は、バランスシリンダ装置のシリンダ室の圧力の制御によりバランスシリンダ装置の駆動力を制御できるものであればよく、適宜に構成することができる。例えば、油圧供給部５６の蓄圧用のアキュムレータを省略したり、圧力の変化を緩やかにするためのアキュムレータ５９を油圧制御部５７の適宜な位置に設けるなどしてもよい。
【００８３】
ボールねじ送り機構は、ねじ軸が一本であれば、一つであるということができ、例えば、可動部やサーボモータが複数設けられていてもよい。バランスシリンダ装置は、シリンダが一つであれば、一つであるということができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態の型締装置を型開状態で示す一部に断面図を含む上面図である。
【図２】図１の型締装置を型開状態で示す一部に断面図を含む正面図である。
【図３】図１の型締装置の移動ダイプレートの速度及び抵抗力の経時変化を示す図である。
【図４】図１の型締装置の制御装置が実行する型開制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】バランスシリンダ装置の制御方法の変形例を示す図である。
【図６】バランスシリンダ装置の制御方法の他の変形例を示す図である。
【図７】バランスシリンダ装置の制御方法の更に他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…型締装置（型開閉装置）、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、３０…移動機構（駆動手段）、７０…制御装置（制御手段）、４０…ボールねじ送り機構、５０…バランスシリンダ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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