JP2000167875A - 射出成形機のノズルタッチ・オフ方法及びその機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルタッチ状態の制御を位置制御でなく
ノズルの射出口への押圧圧力による制御にする。 【解決手段】 射出成形機の射出装置(1)におけるノ
ズルタッチ・オフ方法において、射出装置(1)のノズル
タッチ用駆動源が、ネジ機構(S)とノズルタッチ用サー
ボモータ(17)にて構成されており、ノズルタッチ状態の
制御をノズルタッチ用サーボモータ(17)のトルク制御に
よって行う事を特徴とする。

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のノズル
タッチ・オフ方法及びその機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルタッチ・オフ機構にサーボモータ
を利用した射出成形機として、例えば特公平４-５４５
７１号に記載のものがある。この射出成形機にあって
は、ノズルタッチ用駆動装置において、該駆動装置の１
構成部材として位置検出器を備えたサーボモータを用
い、射出シリンダを備えた射出装置を往復移動装置に搭
載して金型側に向けて往復移動可能に配設し、ノズルタ
ッチ動作において該サーボモータにて射出装置を金型側
に移動させ、サーボモータ付属の検出器でノズルタッチ
位置を検出し、ノズルタッチ位置でサーボモータの回転
を停止させ、その停止位置でノズルタッチ状態を保持
し、その保持状態で計量樹脂の射出充填を行うものであ
った。

【０００３】さて、計量樹脂の射出充填条件は、樹脂の
種類、金型温度、射出充填速度、キャビティやゲートの
形状その他の要因、或いは射出工程の各段階においても
変化するものであり、計量樹脂の射出充填条件は千変万
化である。そして、その都度作業者の経験や過去のデー
タに基づいて適切な条件が選択されるものであり、画一
的に定められるようなものではない。

【０００４】前記従来装置では、ノズルタッチ位置での
ノズル保持をサーボモータ付属の検出器によるノズルタ
ッチ位置の位置検出で行っており、停止後はその位置で
ノズルが移動しないようにサーボモータの回転を停止さ
せその位置でロータが回転しないようにキープしてノズ
ルタッチ位置の保持をさせていた。

【０００５】それ故、前記ノズルタッチ条件が不適切な
場合、或いは検出器による検出誤差が生じた場合、ノズ
ルと射出口との間から樹脂漏れを生じる可能性が有る
し、逆に、検出器によるノズルタッチ位置が不適正な場
合には射出口に高い押圧力でノズルが押しつけられ且つ
保持される事になり、ノズル先端或いは射出口を傷付け
る事があり、必ずしも適切なノズルタッチ・オフ方法と
は言えなかった。

【０００６】また、このような停止位置保持の間、サー
ボモータの回転は停止させておくとしても計量樹脂の射
出充填時の反作用に対してノズルが射出口から離脱しな
いように保持しておかねばならず、常時サーボモータに
ノズルタッチ位置保持のために電圧を印加しておかねば
ならないと言うような問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
(1)ノズルタッチを位置制御でなくノズルの射出口への
押圧圧力による制御に切り替えるようにする事、(2)ノ
ズルタッチ完了後サーボモータの出力を０に出来るよう
にする事、(3)付加的には射出成形機の全長を出来る限
りコンパクトに纏める事にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載のノ
ズルタッチ・オフ方法は「射出成形機の射出装置(1)に
おけるノズルタッチ・オフ方法において、射出装置(1)
のノズルタッチ用駆動源が、ネジ機構(S)とノズルタッ
チ用サーボモータ(17)にて構成されており、ノズルタッ
チ状態の制御をノズルタッチ用サーボモータ(17)のトル
ク制御によって行う」事を特徴とする。

【０００９】これによれば、ノズルタッチ状態の制御を
ノズルタッチ用サーボモータ(17)のトルク制御にて行う
のであるから、射出条件が変わったとしても或いは射出
充填中に射出圧や樹脂圧が変わったとしても、ノズル
(5)の射出口(22)への押圧圧力さえ定めておけば、ノズ
ルタッチの期間中設定圧力にて押圧保持される事にな
り、樹脂漏れなどを起こす事がない。

【００１０】「請求項２」は本発明で使用されるサーボ
モータ(17)を更に限定すると共にその使用法を規定した
もので「射出装置(1)のノズルタッチ用駆動源が、ネジ
機構(S)とブレーキ付きノズルタッチ用サーボモータ(1
7)にて構成されており、一定時間(t1)、ノズルタッチ状
態の制御をノズルタッチ用サーボモータ(17)のトルク制
御によって行い、設定時間(t1)の経過した後ブレーキを
掛けて最適のノズルタッチ状態を保持すると共にノズル
タッチ用サーボモータ(17)の出力を０にする」事を特徴
とする。

【００１１】これにより、設定時間(t1)が経過してノズ
ルタッチ状態が安定し射出条件が大きく変動しない処で
ブレーキを掛けるので、安定なノズルタッチ状態を保持
出来且つノズルタッチ用サーボモータ(17)の出力を０に
する事により、消費電力の削減が可能となる。

【００１２】「請求項３」は本発明で使用されるサーボ
モータ(17)の能力を更に規定したもので「請求項１又は
２に記載のノズルタッチ・オフ方法において、射出条件
に応じてサーボモータ(17)の出力トルクが可変制御可能
となっている」事を特徴とする。

【００１３】これにより、樹脂の種類、金型温度、射出
充填速度、キャビティやゲートの形状その他の要因、或
いは射出充填工程中の射出圧や樹脂圧の変動等により変
化する射出充填条件に十分対応する事が出来、それぞれ
のケースにおけるノズルタッチ時の最適のトルクが自動
的に選択され、その結果樹脂漏れをおこすようなことが
ない。

【００１４】「請求項４」は本発明方法を実施するため
の射出成形機のノズルタッチ・オフ機構に関し「射出成
形機の射出装置(1)を金型(21)側に向けて往復移動させ
てノズルタッチ・オフを行わせるネジ機構(S)と、前記ネ
ジ機構(S)を駆動し且つノズルタッチ状態での出力トル
ク制御が可能なノズルタッチ用サーボモータ(17)と、射
出装置(1)の金型(21)側に向けての往復移動を支持する
往復運動支持機構(L)とで構成されている。

【００１５】これによれば、ネジ機構(S)を作動させる
と往復運動支持機構(L)がスライドする事によって射出
装置(1)が金型(21)側に向けての移動し、ノズルタッチ
が行われる。そして、ノズルタッチ状態になった処でノ
ズルタッチ用サーボモータ(17)により出力トルク制御を
行い、過不足のない押圧圧力でノズルタッチ状態を保持
し、樹脂漏れを生じる事なく且つノズル先端や射出口に
傷を生じさせる事なく計量樹脂の射出充填を行う。

【００１６】「請求項５」は射出成形機のノズルタッチ
・オフ機構のサーボモータ(17)の種類を規定したもので
「請求項４に記載のサーボモータ(17)が、ブレーキ(17
a)付きサーボモータである。サーボモータ(17)にブレー
キ(17a)付きのものを選定する事で、ブレーキを掛けた
後はサーボモータ(17)の出力を０にする事が出来、消費
電力の削減を図ることが出来る。「請求項６」は請求項
４又は５に記載の射出成形機のノズルタッチ・オフ機構
の構造に関し「ノズルタッチ・オフ機構において、射出
装置の射出シリンダ(2)の両側にネジ機構(S)を構成する
駆動ネジ(12)と、この駆動ネジ(12)に螺装され、射出装
置(1)をノズルタッチ・オフさせる駆動ナット(6)とが配
設されており、駆動ネジ(12)或いは駆動ナット(6)の何
れかがノズルタッチ用サーボモータ(17)の駆動にて同期
して回転され、射出装置(1)をノズルタッチ・オフ往復
移動させるようになっている」事を特徴とする。

【００１７】これによれば、射出シリンダ(2)の両側に
ネジ機構(S)を構成する駆動ネジ(12)が配設される事に
なるので、従来のように駆動ネジ(12)が１本の場合に比
べてより円滑に前進・後退の往復運動が行われるように
なる。

【００１８】「請求項７」は射出成形機のノズルタッチ
・オフ機構の駆動ネジ(12)と射出機構部(1a)との位置関
係に関し「請求項６のノズルタッチ・オフ機構における
駆動ネジ(12)の金型側端部(12a)が回転自在に固定され
ており、他端が自由端となっていて駆動ネジ(12)間に射
出装置(1)の射出機構部(1a)が配設されている」事を特
徴とするもので、このようにすることで装置全体をコン
パクトにする事が出来る。

【００１９】

【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て説明する。図１において、(1)は射出装置であり、射
出シリンダ(2)を一体として有しており、前記射出シリ
ンダ(2)の後部上面部には成形材料を射出シリンダ(2)に
供給するためのホッパー(3)が立設されている。前記射
出シリンダ(2)の外周には計量のための成形樹脂を加熱
溶融するためのヒータ(4)が巻設されている。前記射出
シリンダ(2)の先端には溶融混練され且つ計量された成
形樹脂を金型(21)に射出するノズル(5)が設けられてい
る。

【００２０】射出シリンダ(2)の後端基部に取り付けら
れている基部ハウジング(2a)には射出シリンダ(2)の両
側において射出機構部(1a)を金型(21)方向に往復移動さ
せてノズルタッチ・オフさせるための一対（勿論、２以
上でもよい）の駆動ナット(6)がベアリングを介して回
転自在に配設されている。更に前記駆動ナット(6)の間
には伝達歯車(19)が配設されており、一方の駆動ナット
(6)が回転すると伝達歯車(19)を介して他方の駆動ナッ
ト(6)が同期して回転するようになっている。そして、
前記基部ハウジング(2a)の一側には射出装置(1)のノズ
ルタッチ用駆動源の一部を構成するノズルタッチ用サー
ボモータ(17)が配設されている。

【００２１】このノズルタッチ用サーボモータ(17)には
ブレーキ(17a)が併設されており、ノズルタッチ状態の
制御をノズルタッチ用サーボモータ(17)にてトルク制御
を行う他、ノズルタッチ状態において一定時間(t1)経過
した後に、ブレーキを掛け、続いてノズルタッチ用サー
ボモータ(17)の出力を０にし、ブレーキ(17a)のブレー
キ力を利用して安定的なノズルタッチを継続するように
なっている。そして、このサーボモータ(17)にはブレー
キ(17a)の他に例えばエンコーダのような検出器(17b)が
併設されており、図示しない制御装置との間で情報のや
り取りを行い、サーボモータ(17)の出力制御を行ってい
る。

【００２２】前記サーボモータ(17)にはブレーキ(17a)
を介して駆動歯車(18)が取り付けられており、前記駆動
ナット(6)の一方に噛合しており、前述のようにその駆
動力を両駆動ナット(6)に伝達している。

【００２３】前記両駆動ナット(6)には、駆動ナット(6)
と共にネジ機構(S)を構成する駆動ネジ(12)が螺装され
ており、その金型側端部(12a)が固定ダイプレート(13)
に固定されており、他端が自由端となっていて駆動ネジ
(12)間に射出装置(1)の射出機構部(1a)が配設されてい
る。

【００２４】図の実施例では、自由端側は射出機構部(1
a)に装着されている固定ブロック(25)に穿設されている
通孔(34)に挿通され、丁度射出機構部(1a)が駆動ネジ(1
2)に挟まれている状態になっている。前記駆動ネジ(12)
は、一般的にはボールネジにて構成されており、駆動ネ
ジ(12)のネジ溝内に一列で嵌まり込んでいるボール群が
駆動ナット(6)内で循環するようになっている。本実施
例では、駆動ネジ(12)は２本で構成されているが、勿論
これに限られず、従来のように１本で構成してもよい
し、３本以上としてもよい。

【００２５】射出機構部(1a)は公知の構造であり、射出
機構部(1a)の後端部分に設けられた固定ギアボックス(3
5)に射出駆動ネジ(20)が回転自在で軸方向には移動しな
いように取り付けられている。そしてこの射出駆動ネジ
(20)に、固定ブロック(25)に固定された射出駆動ナット
(24)が螺装されている。そして、この射出駆動ナット(2
4)の射出スクリュ(26)側の端部には射出駆動ナット(24)
に対しては回転可能であるが軸方向には移動しない射出
スクリュ取付ブロック(37)が配設されており、射出スク
リュ(26)がスプラインを介して射出スクリュ取付ブロッ
ク(37)に取り付けられている。

【００２６】前記固定ブロック(25)と基部ハウジング(2
a)の間には、射出スクリュ取付ブロック(37)に取り付け
られ、計量用サーボモータ(36)にて回転する計量用プー
リ(31)が設置されており、射出スクリュ取付ブロック(3
7)に取り付けられている射出スクリュ(26)に計量用サー
ボモータ(36)の回転力を伝達するようになっている。

【００２７】これにより、射出駆動ネジ(20)の回転に合
わせて射出駆動ナット(24)、固定ブロック(25)、計量用
サーボモータ(36)、射出スクリュ取付ブロック(37)、計
量用プーリ(31)及び射出スクリュ(26)が前進・後退する
ようになっている。

【００２８】前記固定ギアボックス(35)の一側には、射
出用サーボモータ(7)が設置されており、タイミングベ
ルト(15)を介して射出用サーボモータ(7)の駆動プーリ
(14)と、射出駆動ネジ(20)に接続している従動プーリ(1
6)とが接続されており、射出用サーボモータ(7)の回転
力が射出駆動ネジ(20)に伝達されるようになっている。
なお、この射出駆動ネジ(20)と射出駆動ナット(24)とは
ボールネジ機構にて構成されている。(8)は、射出用サ
ーボモータ(7)に取り付けられたエンコーダのようなパ
ルス発生装置である。

【００２９】前記射出装置(1)は、金型(21)側に向けて
の往復移動を支持する往復運動支持機構(L)上に搭載さ
れている。往復運動支持機構(L)は機台(9)に固定された
取付台(10)と、その上に設置されたレール(11)と、レー
ル(11)上を金型(21)側に向けての往復移動する移動台(3
3)とで構成されている。

【００３０】基部ハウジング(2a)と固定ギアボックス(3
5)との間にガイドバー(37)が架設されており、前記固定
ブロック(25)にスライド可能に挿通されている。

【００３１】次に、本発明の作用に付いて説明する。ノ
ズルオフ状態にある射出装置(1)は、後退限に位置し、
射出シリンダ(2)のノズル(5)は金型(21)の射出口(22)か
ら離間している。この状態でスクリュ回転用プーリ(31)
を回転させて射出シリンダ(2)内に配設されている射出
スクリュ(26)を回転させる。

【００３２】射出スクリュ(26)の回転とヒータ(4)の加
熱によって射出シリンダ(2)内の成形樹脂は溶融混練さ
れ、射出シリンダ(2)の先端方向に押し出され、その反
作用として射出スクリュ(26)は後退する。所定量の溶融
混練樹脂が射出シリンダ(2)の先端に貯留された処で計
量工程を終了し、ノズルタッチに移る。

【００３３】即ち、サーボモータ(17)を作動させて駆動
歯車(18)を回転させると、これに噛合している一方の駆
動ナット(6)が回転し、これに噛合している伝達歯車(1
9)を介して他の駆動ナット(6)が同期して回転する。前
記両駆動ナット(6)は固定ダイプレート(13)に取り付け
られている駆動ネジ(12)に螺装されているので、両駆動
ナット(6)の回転と共に移動台(33)上の射出装置(1)は、
レール(11)上を滑って金型(21)側に移動する。

【００３４】この金型(21)側への移動の立ち上がり時は
或る加速度(α＞０)にて移動するので、サーボモータ(1
7)にはトルク(T1)が発生する。速度が(V)に達すると定
速に切り替わり、加速度(α＝０)となり、サーボモータ
(17)には射出装置(1)を移動させるに必要な力だけが必
要となり、発生トルク(T0)は非常に小さくなる。

【００３５】ノズル(5)が射出口(22)に近づくと次第に
速度を下げてノズル(5)が射出口(22)にソフトタッチす
るように制御される。この期間の加速度は(α＜０)とな
るので、サーボモータ(17)にはマイナスのトルク(−T1)
が発生する。これらの速度切り替えは射出装置(1)の位
置を常時検出している図示しない位置センサの働きで順
次行われ、前述のようにノズル(5)が射出口(22)にソフ
トタッチするように制御される事になる。

【００３６】ノズル(5)が射出口(22)にソフトタッチす
ると、再度サーボモータ(17)に電圧が印加されてトルク
が発生し、ノズル(5)を射出口(22)に押圧する。しかし
ながらノズル(5)が射出口(22)に押圧された状態では射
出装置(1)は前進できないので、サーボモータ(17)側と
してはノズル(5)を更に前進させるべく印加電圧を上昇
させて発生トルクを急上昇させる。印加電圧を制御して
いる制御装置側では、この印加電圧を検出する事で、ノ
ズル(5)の射出口(22)への押圧圧力を知る事が出来る。

【００３７】印加電圧の検出を通じて前記押圧圧力を検
出し、この押圧圧力が所定の値となった処で、フィード
バック制御によりその押圧圧力を保持する。そして、所
定時間(t1)が経過し、押圧圧力が安定した処で、ブレー
キ(17a)を作動させて駆動歯車(18)をロックし、前記押
圧圧力にてノズル(5)が射出口(22)に押圧され続けるよ
うにする。そしてこの間に射出用サーボモータ(7)を作
動させて射出スクリュ(26)を前進させ、計量樹脂を金型
(21)内に射出充填する。

【００３８】射出充填が終了し、射出口(22)の樹脂が硬
化した時点でノズルタッチ用サーボモータ(17)を逆転さ
せて射出装置(1)を後退限まで後退させ次の計量に備え
る。

【００３９】なお、前述でノズルタッチの押圧圧力を
「印加電圧」で検出する場合を述べたが、勿論これだけ
に限られず、図示していないがノズル(5)部分に設けた
圧力センサ、或いは駆動ナット(6)内に設けた圧力セン
サなどノズルタッチの押圧圧力を直接、或いは間接に測
定できるようなものを設置しておき、このセンサからの
測定データに基づいて前記ノズルタッチの押圧圧力を検
出し、所定の値に到達した処でブレーキを掛けるという
ようにしてもよい。

【００４０】前述の場合は、ブレーキ(17a)が設置され
たノズルタッチ用サーボモータ(17)の場合に付いて説明
したが、ブレーキ(17a)を装備しないノズルタッチ用サ
ーボモータ(17)も勿論、使用できる。その場合は、ノズ
ルタッチ状態となった後、前記押圧圧力の制御をノズル
タッチ用サーボモータ(17)の出力トルクのフィードバッ
ク制御によって行う事になる。検出手段は前述と同じで
ある。

【００４１】この場合、ノズルタッチ状態に於ける押圧
圧力制御をノズルタッチ用サーボモータ(17)のトルク制
御にて行うのであるから、射出条件が変わったとしても
或いは射出充填中に射出圧や樹脂圧が変わったとして
も、ノズル(5)の射出口(22)への押圧圧力さえ定めてお
けば、ノズルタッチの期間中設定圧力にて押圧保持され
る事になり、樹脂漏れなどを起こす事がない。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルタッチ状態の制
御をノズルタッチ用サーボモータのトルク制御にて行う
のであるから、射出条件が変わったとしても或いは射出
充填中に射出圧や樹脂圧が変わったとしても、ノズルの
射出口への押圧圧力さえ定めておけば、ノズルタッチの
期間中設定圧力にて押圧保持される事になり、樹脂漏れ
などを起こす事がない。

【００４３】また、ノズルタッチ用サーボモータにブレ
ーキ付きサーボモータを使用し、ノズルタッチ後、一定
時間(t1)経過した後にブレーキを掛けて最適のノズルタ
ッチ状態を保持すると共にノズルタッチ用サーボモータ
の出力を０にする事で、消費電力の削減が可能となる。

【００４４】また、本発明で使用されるサーボモータの
出力トルクが、射出条件に応じて可変制御可能となって
いる場合には、それぞれのケースにおけるノズルタッチ
時の最適のトルクが自動的に選択され、その結果樹脂漏
れをおこすようなことがない。

【００４５】更に、駆動ネジを複数にし、射出シリンダ
(2)の両側に駆動ネジを配設する事で、駆動ネジが１本
の場合に比べてより円滑に前進・後退の往復運動が行わ
れるようになる。

【００４６】最後に、片持支持の駆動ネジの間に射出装
置の射出機構部を配設する事で装置全体をコンパクトに
する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズルタッチ時の射出装置の平面図

【図２】図１の正面図

【図３】本発明のノズルオフ時の射出装置の平面図

【図４】ノズルタッチ時のサーボモータの出力トルクと
ノズル移動速度との関係グラフ

【符号の説明】

(1) 射出成形機の射出装置 (17) ノズルタッチ用サーボモータ (S) ネジ機構

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機の射出装置におけるノ
   ズルタッチ・オフ方法において、 射出装置のノズルタッチ用駆動源が、ネジ機構とノズル
   タッチ用サーボモータにて構成されており、ノズルタッ
   チ状態の制御をノズルタッチ用サーボモータのトルク制
   御によって行う事を特徴とするノズルタッチ・オフ方
   法。
2. 【請求項２】 射出成形機の射出装置におけるノ
   ズルタッチ・オフ方法において、 射出装置のノズルタッチ用駆動源が、ネジ機構とブレー
   キ付きノズルタッチ用サーボモータにて構成されてお
   り、一定時間、ノズルタッチ状態の制御をノズルタッチ
   用サーボモータのトルク制御によって行い、設定時間の
   経過した後ブレーキを掛けてノズルタッチ状態を保持す
   ると共にノズルタッチ用サーボモータの出力を０にする
   事を特徴とするノズルタッチ・オフ方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のノズルタ
   ッチ・オフ方法において、射出条件に応じてノズルタッ
   チ用サーボモータの出力トルクが可変制御可能となって
   いる事を特徴とするノズルタッチ・オフ方法。
4. 【請求項４】 射出成形機の射出装置を金型側に
   向けて往復移動させてノズルタッチ・オフを行わせるネ
   ジ機構と、前記ネジ機構を駆動し且つノズルタッチ状態
   での出力トルク制御が可能なノズルタッチ用サーボモー
   タと、射出装置の金型側に向けての往復移動を支持する
   往復運動支持機構とで構成されている事を特徴とする射
   出成形機のノズルタッチ・オフ機構。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のノズルタッチ用
   サーボモータが、ブレーキ付きサーボモータである事を
   特徴とする射出成形機のノズルタッチ・オフ機構。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の射出成形
   機のノズルタッチ・オフ機構において、射出装置の射出
   シリンダの両側にネジ機構を構成する駆動ネジと、この
   駆動ネジに螺装され、射出装置をノズルタッチ・オフさ
   せる駆動ナットとが配設されており、駆動ネジ或いは駆
   動ナットの何れかがノズルタッチ用サーボモータの駆動
   にて同期して回転され、射出装置をノズルタッチ・オフ
   往復移動させるようになっている事を特徴とする射出成
   形機のノズルタッチ・オフ機構。
7. 【請求項７】 請求項６のノズルタッチ・オフ機
   構における駆動ネジの金型側端部が回転自在に固定され
   ており、他端が自由端となっていて駆動ネジ間に射出装
   置の射出機構部が配設されている事を特徴とする射出成
   形機のノズルタッチ・オフ機構。