JP2000000862A - 電動射出成形機の型締制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動射出成形機における型締装置による型締
動作に際しての型締トルクの設定を、射出装置の射出動
作に伴う射出トルクに沿って連動させることにより、オ
ーバーパック等による不良品の成形品の発生を防止する
と共に、型締力を保持する際のタイバー疲労等による機
械劣化を防止することができる電動射出成形機の型締制
御方法を提供する。 【解決手段】 トグル式型締機構４６を使用して金型４
０の型開閉および型締動作を型締用サーボモータ４８に
より行うと共に、射出装置の射出動作を射出用サーボモ
ータ１８により行うように構成し、型締用サーボモータ
による型閉じの開始から射出ノズル１４ａを金型に当接
し金型キャビティ４０ａ内へ溶融樹脂を射出して型締め
を完了するに至る電動射出成形機の型締制御方法におい
て、射出用サーボモータ１８による溶融樹脂の金型キャ
ビティ４０ａへの射出動作に際して、型締用サーボモー
タ４８による型締動作を前記射出用サーボモータ１８の
射出トルクに比例するように設定した型締トルクにより
連動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トグル式型締機構
を備えた電動射出成形機の型締制御方法に係り、特に適
正な型締トルク制御を行うことにより、成形品のオーバ
ーパックを防止しかつ型締力の保持をタイバー疲労の少
ない位置で行って、常に良品質の成形品を得ると共に機
械劣化を防止することができる型締制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形においては、金型を交
換する場合、金型の厚さに応じて型厚調整操作を行っ
て、型締力を調整設定する必要がある。この型厚調整操
作に際しては、型締力が強いとタイバーに応力が掛り過
ぎて破損する惧れが有り、また型締力が弱わ過ぎると良
品質の成形品を得ることができない難点がある。

【０００３】そこで、射出成形機により特に精密成形を
行う場合には、その型締力を適切に調整することが必要
となることから、十分な型締力を発揮させることがで
き、しかもその型締力を容易に調整することができる型
締装置として、従来よりトグル式型締機構が使用されて
いる。

【０００４】このトグル式型締機構を使用した射出成形
機として、その駆動源をサーボモータにより構成すると
共に、射出装置の駆動源もサーボモータで構成した電動
射出成形機が知られている。

【０００５】しかるに、この種の電動射出成形機におい
て、型厚調整を適正かつ自動的に行う手段として、トグ
ル式型締機構のトグル機構を支持するトグル機構支持盤
を、誘導電動機等のギヤドモータを使用して移動させる
ようにした射出成形機の型厚調整方法が提案されている
（特公平４−１９０１１号公報）。

【０００６】この提案に係る型厚調整方法は、トグル式
型締機構を備え、トグル機構支持盤を移動させるギヤド
モータと、前記トグル式型締機構を駆動し可動盤を移動
させる型締用サーボモータを有する射出成形機におい
て、前記サーボモータを駆動して設定型締力を生じる可
動盤の位置に対応する位置に前記トグル式型締機構のク
ロスヘッドを位置決めすると共に、前記ギヤドモータを
駆動して金型が開いた状態にし、次いで型締用サーボモ
ータにトルク制限をかけ、ギヤドモータを駆動してトグ
ル機構支持盤および可動盤を前進させ、前記型締用サー
ボモータの回路内のエラーレジスタの値が設定量を越え
ると金型が当接したと判断し、その時点でギヤドモータ
の駆動を停止し、その後ギヤドモータを設定時間逆転し
てトグル機構支持盤および可動盤を後退させ、金型当接
を解除させることによってエラーレジスタに蓄積されて
いたエラー量分だけ型締用サーボモータが駆動して、可
動盤が設定型締力に対応する位置に自動的に復帰させ、
さらに型締用サーボモータにかけたトルク制限を解除し
て、ギヤドモータを駆動しトグル機構支持盤および可動
盤を前記設定時間よりもやや大きく設定した時間だけ前
進させて金型当接を起こさせてトグル機構支持盤の位置
を固定するように構成したものである。

【０００７】また、この種の電動射出成形機において、
射出装置による射出動作を行う場合、型閉じ工程におけ
る型締動作を完了させ、保圧を含む射出の全工程に耐え
得るだけの型締力を予め金型に与えてから、溶融樹脂の
射出動作を開始させるように設定されている。この結
果、可動金型および固定金型が射出の初期段階から強力
に圧着され、金型キャビティからのガス抜けが悪く、溶
融樹脂の充填に支障を来して焼け等の成形不良を引き起
こすことがあるばかりでなく、型締操作を完了させてか
ら射出動作を開始させる必要上、成形サイクルの高速化
にも制限を伴う難点がある。

【０００８】このような観点から、型閉じ工程における
金型タッチから型締完了までの期間において、金型キャ
ビティのパーティング面に作用する樹脂圧力の総和がそ
の時点で出力される型締力を越えないように、射出開始
タイミングおよび型締速度を設定し、あるいは射出開始
タイミングと射出圧力、または射出開始タイミングと型
締速度ならびに射出圧力を調整して、型締めおよび射出
動作を行うように構成した射出成形機の射出成形制御方
法が提案されている（特開平７−２５６７２２号公
報）。

【０００９】この提案に係る射出成形制御方法によれ
ば、金型タッチから型締完了までの型締力の弱い期間で
射出動作が開始されるので、金型にガスベントを刻設し
なくても金型キャビティからのガス抜けが容易となり、
樹脂の充填不良や焼けが未然に防止され、また型締めお
よび射出動作が重複して行われるので、型締めおよび射
出工程に必要とされる総合的な所要時間が短縮されて、
成形サイクルが高速化され、さらに型締完了後は金型が
協力に圧着されるので、強力な保圧圧力を加えることが
可能となり、成形品の肉厚部のヒケ等も防止することが
できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては、射出成形制御においてそれぞれ部分
的な利点は得られるが、全体的な射出成形制御として良
品質の成形品を安定に得ることと、機械劣化を防止し得
るという点において、依然として満足すべきものではな
かった。

【００１１】すなわち、前記提案に係る前者の射出成形
機における型厚調整方法においては、型厚調整を自動的
に行うことができる利点はあるが、これにより常に良品
質の成形品を得ることができるという保障はなく、また
トグル機構によるタイバーに対する過大な応力が負荷さ
れることによる機械劣化を避けることができない等の難
点がある。

【００１２】また、前記提案に係る後者の射出成形機に
おける射出成形制御方法においては、常に良品質の成形
品を得ることができる利点はあるが、トグル機構による
タイバーに対する過大な応力が負荷されることによる機
械劣化を避けることができない難点がある。

【００１３】そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検
討を重ねた結果、トグル式型締機構を使用して金型の型
開閉および型締動作を型締用サーボモータにより行うと
共に、射出装置の射出動作を射出用サーボモータにより
行うように構成し、型締用サーボモータによる型閉じの
開始から射出ノズルを金型に当接して金型キャビティ内
へ溶融樹脂を射出して型締めを完了するに至る型締制御
を行うように構成した電動射出成形機において、前記射
出用サーボモータによる溶融樹脂の金型キャビティへの
射出動作に際して、型締用サーボモータによる型締動作
を、前記射出用サーボモータの射出トルクに比例するよ
うに設定した型締トルクにより連動させることにより、
成形品のオーバーパック等による不良品の発生を防止す
ることができると共に、型締力を保持する際のタイバー
疲労等による機械劣化を防止することができることを突
き止めた。

【００１４】従って、本発明の目的は、電動射出成形機
における型締装置による型締動作に際しての型締トルク
の設定を、射出装置の射出動作に伴う射出トルクに沿っ
て連動させることにより、オーバーパック等による不良
品の成形品の発生を防止すると共に、型締力を保持する
際のタイバー疲労等による機械劣化を防止することがで
きる電動射出成形機の型締制御方法を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電動射出成形機の型締制御方法は、ト
グル式型締機構を使用して金型の型開閉および型締動作
を型締用サーボモータにより行うと共に、射出装置の射
出動作を射出用サーボモータにより行うように構成し、
型締用サーボモータによる型閉じの開始から射出ノズル
を金型に当接し金型キャビティ内へ溶融樹脂を射出して
型締めを完了するに至る電動射出成形機の型締制御方法
において、射出用サーボモータによる溶融樹脂の金型キ
ャビティへの射出動作に際して、型締用サーボモータに
よる型締動作を前記射出用サーボモータの射出トルクに
比例するように設定した型締トルクにより連動させるこ
とを特徴とする。

【００１６】この場合、前記型締用サーボモータに設定
する型締トルクは、トグル式型締機構に疲労が発生しな
い範囲で、射出用サーボモータの射出トルク値より増減
演算して設定することができる。

【００１７】また、前記トグル式型締機構に対し、予め
型締力が大きくなるトグル特性範囲となるように型厚調
整を行えば好適である。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る電動射出成形
機の型締制御方法の実施例につき、添付図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る電動射出成形機の型
締制御方法を実施する型締制御装置の一構成例を示すも
のである。図１において、参照符号１０は電動射出成形
機を示し、この電動射出成形機１０は、ホッパ１２を備
えた加熱シリンダ１４内に、射出スクリュ１６を回転自
在にかつ進退可能に挿通配置した構成からなる。

【００２０】しかるに、前記スクリュ１６の後端部に
は、これを進退駆動するための射出用サーボモータ１８
が設けられている。すなわち、この射出用サーボモータ
１８の回転駆動力は、プーリ２０、タイミングベルト２
１、タイミングプーリ２２からなる伝達手段を介して、
サポートブラケット２４に回転自在に結合されたボール
ねじ軸２６に伝達するように構成されている。また、前
記ボールねじ軸２６に螺合したボールナット２８が、ス
ラストボックス３０にボルト結合されている。さらに、
前記スラストボックス３０には、Ｓ軸３２がベアリング
３３を介して回転自在に結合されると共に、前記Ｓ軸３
２には前記スクリュ１６がキー結合されている。

【００２１】また、前記スクリュ１６の前端部は、加熱
シリンダ１４の先端に形成された射出ノズル１４ａを金
型４０のノズル口へ押圧当接させた際に、前進動作させ
て加熱シリンダ１４内で生成した溶融樹脂を金型キャビ
ティ４０ａ内へ射出充填するように構成されている。

【００２２】さらに、前記金型４０の開閉ならびに型締
めを行う型締手段として、金型４０の一方を支持する固
定盤４２に対し、タイバー４３を介して金型４０の他方
を支持する可動盤４４を移動自在に設けると共に、金型
４０の開閉および型締めを行う手段としてトグル式型締
機構４６をトグル機構支持盤４７を介して前記可動盤４
４に対して取付け、前記トグル式型締機構４６を駆動す
るための型締用サーボモータ４８が設けられている。な
お、前記トグル機構支持盤４７に対して電動式型厚調整
機構５０が設けられている。

【００２３】このように構成された電動射出成形機１０
は、前記射出用サーボモータ１８の回転力が、ボールね
じ軸２６の回転力として伝達され、次いでボールねじ軸
２６に螺合するボールナット２８の直進力として伝達さ
れると共に、前記スクリュ１６の直進力として伝達され
る。従って前記射出用サーボモータ１８の回転運動は、
前記スクリュ１６の進退運動となり、射出用サーボモー
タ１８の駆動により射出動作を行うことができる。

【００２４】一方、前記スラストボックス３０に回転自
在に結合されているＳ軸３２に対し、タイミングプーリ
３４を結合配置し、このタイミングプーリ３４とタイミ
ングベルト３５とプーリ３６とからなる伝達手段を介し
て計量用サーボモータ３８が結合され、この計量用サー
ボモータ３８の回転駆動力を前記Ｓ軸３２に伝達するよ
うに構成されている。従って、この計量用サーボモータ
３８の回転運動は、前記スクリュ１６の計量動作を行う
ための回転運動として伝達される。

【００２５】次に、前記構成からなる電動射出成形機に
よる型締制御方法について、図２に示す制御プログラム
を併せ参照しながら説明する。

【００２６】まず、成形条件設定部５２に設定された所
定の成形条件に基づき、成形スタート条件５４が整った
時点において、連動演算部５６および型締サーボ制御部
６０を介して型締用サーボモータ４８を駆動し、型閉じ
を開始すると共に、射出成形機の射出ノズル１４ａを金
型４０のノズル口へ当接する。次いで、この射出ノズル
１４ａが金型４０に当接した後、連動演算部５６および
射出サーボ制御部５８を介して射出用サーボモータ１８
を駆動し（ＳＴＥＰ−１）、射出スクリュ１６を前進さ
せて金型キャビティ４０ａ内に溶融樹脂の射出充填を行
う。この時の射出用サーボモータ１８による溶融樹脂の
射出力は、図３に示すように、成形条件設定部５２で予
め設定された射出トルク特性曲線Ａに基づいて、時間の
経過と共に漸次増大するように発生する（ＳＴＥＰ−
２）。

【００２７】そこで、本発明においては、前記射出用サ
ーボモータ１８の駆動によって発生する射出力に対応す
る電流値Ａ′を検出し（ＳＴＥＰ−３）、この電流検出
値Ａ′に基づいて、所要の許容値αを付加した型締用サ
ーボモータ４８の型締トルクに相当する電流値Ｂ′を、
連動演算部５６において換算する（ＳＴＥＰ−５）。

【００２８】なお、この検出された射出力に対応する電
流値Ａ′は、適宜射出用サーボモータ１８に対する制御
信号としてフィードバックを行う（ＳＴＥＰ−４）。

【００２９】このようにして換算される型締トルク特性
曲線Ｂは図３に示す通りである。なお、従来の射出成形
機の型締制御における型締トルク特性Ｃ1 、Ｃ2 は、図
３に示す通り常に一定であるため、低トルク特性Ｃ1 で
はオーバーパック等による不良品を発生すると共に、高
トルク特性Ｃ2 ではバリやヒケ等による不良品を発生す
る欠点がある。

【００３０】しかるに、本実施例においては、図４に示
すトグル式型締機構４６の型締力特性に基づいて、型締
力が強くなる点（Ｐ1 〜Ｐ2 の範囲）に型締めが完了す
るように、連動演算部５６において型厚調整位置（Ｓ1
〜Ｓ2 の範囲）を演算し（ＳＴＥＰ−６）、型厚調整制
御部６２を介して型厚調整機構５０を駆動して型厚調整
を行う（ＳＴＥＰ−７）。

【００３１】前述した射出用サーボモータ１８の駆動と
型厚調整機構５０の駆動とにより、連動演算部５６にお
いて演算される型締用サーボモータ４８の型締トルクに
相当する電流値Ｂ′に基づいて、前記型締用サーボモー
タ４８を駆動する（ＳＴＥＰ−８）。この結果、トグル
式型締機構４６においては、前記型締用サーボモータ４
８の駆動により演算された型締トルクに基づく型締力を
発生し（ＳＴＥＰ−９および図３の型締トルク特性曲線
Ｂ参照）、常に安定した良品質の成形品を成形すること
ができる。

【００３２】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電動
射出成形機の型締制御方法は、トグル式型締機構を使用
して金型の型開閉および型締動作を型締用サーボモータ
により行うと共に、射出装置の射出動作を射出用サーボ
モータにより行うように構成し、型締用サーボモータに
よる型閉じの開始から射出ノズルを金型に当接し金型キ
ャビティ内へ溶融樹脂を射出して型締めを完了するに至
る電動射出成形機の型締制御方法において、射出用サー
ボモータによる溶融樹脂の金型キャビティへの射出動作
に際して、型締用サーボモータによる型締動作を前記射
出用サーボモータの射出トルクに比例するように設定し
た型締トルクにより連動させることにより、オーバーパ
ック等による不良品の成形品の発生を防止すると共に、
型締力を保持する際のタイバー疲労等による機械劣化を
有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る型締制御方法を実施する電動射出
成形機の型締制御装置の一構成例を示す概略構成とその
制御系統図である。

【図２】本発明に係る電動射出成形機の型締制御方法を
実施するための制御プログラムを示すフローチャート図
である。

【図３】図１に示す電動射出成形機における射出用サー
ボモータにより出力される射出トルクと型締用サーボモ
ータに設定される型締トルクとの関係を示すトルク特性
線図である。

【図４】本発明に係る電動射出成形機の型締制御方法を
実施するためのトグル式型締機構の型締力特性線図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電動射出成形機 １２ ホッパ １４ 加熱シリンダ １４ａ 射出ノズル １６ 射出スクリュ １８ 射出用サーボモータ ２０ プーリ ２１ タイミングベルト ２２ タイミングプーリ ２４ サポートブラケット ２６ ボールねじ軸 ２８ ボールナット ３０ スラストボックス ３２ Ｓ軸 ３３ ベアリング ３４ タイミングプーリ ３５ タイミングベルト ３６ プーリ ３８ 計量用サーボモータ ４０ 金型 ４０ａ 金型キャビティ ４２ 固定盤 ４３ タイバー ４４ 可動盤 ４６ トグル式型締機構 ４７ トグル機構支持盤 ４８ 型締用サーボモータ ５０ 型厚調整機構 ５２ 成形条件設定部 ５４ 成形スタート条件 ５６ 連動演算部 ５８ 射出サーボ制御部 ６０ 型締サーボ制御部 ６２ 型厚調整制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 潔 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 飯村 幸生 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 小池 純 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 玉木 正弘 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 山口 穣 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 Ｆターム(参考） 4F202 AM32 AP06 AP15 AR07 CA11 CB01 CL22 CL32 CL39 CL42 CP05 CR06 4F206 AM32 AP064 AP15 AR074 JA07 JL05 JM02 JM06 JN36 JP13 JQ81

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トグル式型締機構を使用して金型の型開
   閉および型締動作を型締用サーボモータにより行うと共
   に、射出装置の射出動作を射出用サーボモータにより行
   うように構成し、型締用サーボモータによる型閉じの開
   始から射出ノズルを金型に当接し金型キャビティ内へ溶
   融樹脂を射出して型締めを完了するに至る電動射出成形
   機の型締制御方法において、 射出用サーボモータによる溶融樹脂の金型キャビティへ
   の射出動作に際して、型締用サーボモータによる型締動
   作を前記射出用サーボモータの射出トルクに比例するよ
   うに設定した型締トルクにより連動させることを特徴と
   する電動射出成形機の型締制御方法。
2. 【請求項２】 型締用サーボモータに設定する型締トル
   クは、トグル式型締機構に疲労が発生しない範囲で、射
   出用サーボモータの射出トルク値より増減演算してなる
   請求項１記載の電動射出成形機の型締制御方法。
3. 【請求項３】 トグル式型締機構に対し、予め型締力が
   大きくなるトグル特性範囲となるように型厚調整を行う
   ことからなる請求項１または２記載の電動射出成形機の
   型締制御方法。