JP2005280047A - トグル式射出成形機の型締力調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単でより正確な型締力が得られる型締力調整装置を得る。
【解決手段】 トグル機構を収縮し設定型締力が得られる状態（Ｗ）に保持する（図３(
ａ)）。この状態で型厚調整機構を駆動し、リアプラテン１１を前進させて金型を密着させる（図３(ｂ)）。この密着を型厚調整機構を駆動するモータの過負荷電流等により検出し、リアプラテンの前進を停止する。トグル機構１４を収縮すると金型の密着でΔＬだけ伸びていたタイバー１５は元に戻る（図３(ｃ)）。伸び量ΔＬは、金型の密着を検出したときの前記モータの過負荷電流による力に対応する量であり一定である。この伸び量ΔＬを設定記憶しておき、密着を検出した後、ΔＬだけリアプラテンを後退させれば（図３(ｄ)）、トグル機構が設定型締力が得られる状態（Ｗ）で金型が型締力がほとんど「０」の状態で密着した状態が得られる。よって、設定型締力を正確に発生させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明はトグル式型締機構を有する射出成形機の型締力調整装置に関する。

トグル式型締機構を有する射出成形機においては、トグル式型締機構のトグル機構を収縮した状態で可動側金型と固定側金型を密着させ、その後、トグル機構を伸長させて、固定プラテンとリアプラテン間を連結するタイバーを伸ばし、金型に型締力を与えるものである。金型が密着してからトグル機構が伸びて設定型締力が発生する位置として想定されている状態（以下この状態をロックアップ状態という）になるまでタイバーを伸ばし、その反力で設定型締力を発生させるものである。そのため、設定型締力を発生させるために必要なトグル機構１４の伸縮状態で金型が密着するようにリアプラテンの位置を調整する型締力調整装置を必要とする。

この型締力調整方法、装置として、いくつかの方法、装置が提案されている。
設定型締力が発生する状態にトグル式型締機構のトグル機構を収縮しておき、該トグル式型締機構を駆動するサーボモータにトルク制限を与えて、リアプラテンを駆動するギヤードモータを前進させ、トグル式型締機構を駆動するサーボモータは、その出力トルクが制限されていることから、金型が密着すると、トグル機構は収縮されサーボモータは回転してエラーレジスタの値（エラー値）が増大する。このエラー値が設定値に達すると、ギヤードモータの駆動を停止し、その後、ギヤードモータを逆転させてリアプラテン、可動プラテン（可動側金型）を後退させ、金型を開かせた後、エラー値分可動プラテンを前進させ、さらに、サーボモータのトルク制限を解いて、ギヤードモータを所定時間の正転させてリアプラテン、可動プラテン（可動側金型）を前進させて、リアプラテンの位置を決定して型締力を調整する方法、装置が知られている（特許文献１参照）。

又、該トグル式型締機構のトグルサポートを駆動する型厚調整用モータの過大電流を検出するサーマルリレーを設けておき、トグル式型締機構のトグル機構を設定型締力が発生する伸縮状態として、前進させて、金型が密着して、型厚調整用モータの過大電流を検出するサーマルリレーがオフとなることによって、型厚調整用モータの駆動が停止されて型厚調整を終了するようにした発明も公知である（特許文献２参照）
又、トグル式型締機構のトグル機構を駆動して、ある押し付け圧で金型タッチさせたときのタイバーの伸びを求めておき、該タイバーの伸び量を補正してリアプラテンの位置を決定する型締力設定方法も知られている（特許文献３、４）。

特公平４−１９０１１号公報 実公平７−３２０２４号公報 特開平１０−２７８０８４号公報 特開２００１−２３９５６２号公報

トグル式型締機構の場合、金型が密着した時（金型タッチ時）からロックアップ状態となるまでの可動プラテンの移動により設定型締力を発生させるものである。そのため、金型が密着した位置（金型タッチ位置）を正確に検出しなければ、設定型締力は発生しないことになる。金型密着位置として検出した位置で、すでにタイバーが伸び、型締力が発生していては、その分発生型締力が設定型締力よりも増大することになる。上述した特許文献１，２に記載の発明では、金型を密着させたとき、すでに金型には型締力が加えられており、該密着状態より設定型締力を発生させる分だけトグル機構を駆動して、可動プラテンを移動させても、実際は設定型締力よりも大きい型締力が発生することになる。

一方、特許文献３，４に記載の発明では、金型を密着させたとき発生するタイバーの伸びを補正して設定型締力が得られるようにリアプラテンの位置を決定しているが、この特許文献３，４に記載の発明は、補正量を求めるために金型を密着させるとき、トグル機構を駆動するモータを駆動して金型を密着させている。トグル機構では、そのトグルの屈曲状態によって、発生する金型への押し付け力（型締力）が異なり一定ではない。そのため、金型の厚さによって、この補正量が異なり、金型の厚さに応じて調整する型締力調整毎にこの補正量を測定して求める必要があり、型締力調整作業に時間と労力を必要とする。

そこで、本発明の目的は、簡単でより正確な型締力が得られる型締力調整装置を提供することにある。

本願請求項１に係わる発明は、トグル式型締機構を有する射出成形機において、型締力に相当する分だけトグル機構を収縮させた状態で型厚調整機構を前進させ固定側金型と可動側金型を密着したことを検出し、その後、密着した時に発生した圧縮力に相当する分、型厚調整機構を後退させることを特徴とする型締力調整装置である。
また、請求項２に係わる発明は、設定型締力を発生するときの状態までトグル機構を伸ばした状態で型厚調整機構を前進させ、固定側金型と可動側金型を密着したことを検出し、その後、密着した時に発生した圧縮力に相当する分の型厚調整機構の後退と任意の位置までのトグル機構の収縮を行い、更に設定型締力に相当する分型厚調整機構を前進することを特徴とする型締力調整装置である。
そして、請求項３に係わる発明は、前記型厚調整機構の後退量は型厚調整機構の位置によって制御するものであり、請求項４に係わる発明は、型厚調整機構の後退量を、型厚調整機構を後退させる時間によって調整するものである。

本発明は、設定型締力をより正確に、且つ簡単に発生させることができる。

図１は本発明の一実施形態の説明図である。図１において、符号１はトグル式型締機構であり、符号２はこのトグル式型締機構を備えた射出成形機の制御装置である。固定プラテン１０とリアプラテン１１とは複数のタイバー１５で連結されており、該タイバー１５にガイドされるように可動プラテン１２が固定プラテン１０とリアプラテン１１の間に配置されている。固定プラテン１０には固定側金型１３ａが取り付けられ、可動プラテン１２には可動側金型１３ｂが取り付けられるようになっている。又、リアプラテン１１と可動プラテン１２の間には、トグル機構１４が配置され、リアプラテン１１には、このトグル機構１４を駆動する型締用サーボモータ１８、およびボールねじ１９が設けられている。ボールねじ１９はリアプラテン１１に回転自在で軸方向移動不能に取り付けられ、その後端（リアプラテン１１の反可動プラテン１２側）には従動プーリ２２を備えている。リアプラテン１１に設けられた型締用サーボモータ１８の出力軸には駆動プーリ２１が設けられている。駆動プーリ２１と従動プーリ２２との間にタイミングベルト２３がかけられており、ボールねじ１９は型締用サーボモータ１８で回転駆動されるようになっている。また、ボールねじ１９の先端部には、トグル機構１４のクロスヘッド２０に固定されたナットが螺合しており、ボールねじ１９の回転によってナット、クロスヘッド２０が図中左右に移動してトグル機構１４を伸縮させて可動プラテン１２をタイバー１５に沿って前後進（図中左右方向）させて、型閉じ、型締め、型開き動作をさせるものである。なお符号２４は型締用サーボモータ１８の位置、速度を検出する位置・速度検出器である。

リアプラテン１１の後端面側（リアプラテン１１の反可動プラテン１２側）には、タイバー１５に設けられたねじと螺合するナットと歯車で構成された回転部材１６が回転自在で軸方向移動不能にリアプラテン１１に取り付けられている。さらに、リアプラテン１１には型厚調整用モータ１７が取り付けられており、該型厚調整用モータ１７の出力軸に設けた歯車と各タイバー１５とそれぞれ螺合する回転部材１６の歯車は歯車伝動機構により連結されている。

型厚調整用モータ１７を駆動することによって、回転部材１６を回転させてタイバー１５に沿ってリアプラテン１１を前進、後退させることにより、型締力の調整を行うものであり、リアプラテン１１，型厚調整用モータ１７、駆動プーリ２１、ベルト、回転部材１６、タイバー１５のねじ部等で締力調整装置の機構部である型厚調整機構を構成する。

制御装置２は、射出成形機を制御するプロセッサ３０とシステムプログラムを記憶するＲＯＭ３７、データの一次記憶や各種制御プログラムを記憶するＲＡＭ３８、サーボインターフェース３３、入出力回路３５、表示器／入力手段３２のインタフェース３１がバス３９で接続されている。サーボインターフェース３３にはサーボアンプ３４を介してトグル式型締機構１を駆動する型締用サーボモータ１８が接続されている。なお、同様に射出成形機の各種サーボモータも該制御装置２には接続されるものであるが、本発明と直接関係がないことから、図１では省略している。
又、入出力回路３５には型厚調整用モータ１７を駆動するインバータ３６が接続されている。インタフェース３１に接続された表示器／入力手段３２は液晶ディスプレイとキーボード等で構成されている。

以上の構成によって、制御装置２のプロセッサ３０は、型締め動作のプログラムを実行し、移動指令をサーボインターフェース３３に出力する。サーボインターフェース３３は、該移動指令と型締用サーボモータ１８に取り付けられた位置・速度検出器２４からの位置、速度フィードバック信号に基づいて、位置、速度ループ制御処理を行い、型締用サーボモータ１８を駆動制御する。型締用サーボモータ１８の駆動によりトグル機構１４のクロスヘッド２０が移動して、可動プラテン１２が移動し、型閉じ、型締め、型開き動作がなされる。また、入出力回路３５を介してインバータ３６により型厚調整用モータ１７を駆動し、リアプラテン１１等の型厚調整機構を前後進させて型締力の調整を行うもので、型締力調整装置としては、この射出成形機の制御装置２が型締力調整装置の制御装置を兼ねており、上述したリアプラテン１１、型厚調整用モータ１７、駆動プーリ２１、ベルト、回転部材１６、タイバー１５のねじ部等で構成される型厚調整機構と、制御装置２、該制御装置２が実行する後述する型締力調整のためのソフトウェアで構成されている。

図２は、トグル式型締め装置１による型締力の発生を示す説明図である。
図２（ａ）は、トグル式型締め装置１のトグル機構１４が収縮している状態で可動側金型１３ｂが固定側金型１３ａと密着した状態を示しているものであり、この状態から、図２（ｂ）に示すようにクロスヘッド２０をＰだけ前進させ、トグル機構１４を伸ばし、ロックアップ状態とすると、固定プラテン１０とリアプラテン１１間に設けられたタイバー１５は伸びて、その反力で金型を締めつけ、型締力を発生させる。図２（ａ）の状態で、金型は密着しているが、タイバー１５は伸びておらず型締力が発生していない。且つトグル機構の屈曲状態（クロスヘッド２０の位置又はリアプラテン１１に対する可動プラテン１２の位置）が設定型締力発生可能位置とするならば、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態となることによって設定型締力を発生させることができる。しかし、図２（ａ）の金型密着位置（金型タッチ位置）の状態ですでにタイバー１５が伸び、ある程度の型締力が発生していれば、図２（ｂ）のロックアップ状態（設定型締力発生位置として設定されている位置）にしても、設定型締力は得られず、設定型締力よりも大きい型締力が発生することになる。

しかも、図２（ａ）で示す金型密着位置で型締力が「０」となるようにすることは難しい。金型を押圧せずに金型の密着位置に金型を位置決めすることは難しい。そこで、本発明は、この金型密着位置でのタイバー１５の伸び量（発生型締力）を補正量として求めておき、型締力調整時にこの補正量を補正して正確な設定型締力を得るようにしたものである。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態における型締力調整動作の説明図である。
図３（ａ）に示すように、固定プラテン１０と可動プラテン１２に金型をそれぞれ取り付け、型締用サーボモータ１８を駆動してトグル式型締装置１のトグル機構１４を収縮させ、設定型締力を発生する位置に可動プラテン１２を位置決めする（型締用サーボモータ１８、クロスヘッド２０、可動側金型１３ｂの位置決め）。このときのリアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離を「Ｗ」とする。

図３（ｂ）に示すように、リアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離Ｗを保持して（型締用サーボモータ１８の位置決めしておけば、型締用サーボモータ１８はその位置決め位置を保持するから、クロスヘッド、可動プラテン１２のリアプラテン１１に対する相対移動はない）、型厚調整用モータ１７を駆動して型厚調整機構（リアプラテン）を前進させて、可動側金型１３ｂを固定側金型１３ａに密着させ、この密着が検出されると型厚調整用モータ１７の駆動を停止する。この金型の密着の検出は、本実施形態では、インバータ３６を介して型厚調整用モータ１７を駆動しているので、このインバータ３６から過負荷信号（過電流信号）が発生したときとしている。金型が密着し、過負荷信号（過電流信号）が発生したことは、金型がこの過負荷信号（過電流信号）発生レベルの力で押圧され、タイバー１５を伸ばし、型締力を発生させていることを意味し、加えられる力が一定であるから、この過負荷信号（過電流信号）が発生して型厚調整用モータ１７の駆動を停止したとき、このタイバー１５の伸び量は一定である。その伸び量をΔＬとする。

次に図３（ｃ）に示すように、型締用サーボモータ１８を駆動してトグル機構１４を収縮させて、リアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離を設定型締力に対応する距離Ｗより短くすれば、リアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離が短くなるから、金型は開き、可動側金型１３ｂは固定側金型１３ａから分離する。その結果型締力がなくなることからタイバー１５の伸びはなくなり、ΔＬだけ伸びていたタイバー１５はΔＬだけ縮小し、型厚調整機構（リアプラテン１１）もこの分前進する。

そこで、図３（ｄ）に示すように、型厚調整用モータ１７を駆動してタイバー１５の伸び量ΔＬだけ型厚調整機構（リアプラテン１１）を後退させる。これにより、型締力調整動作は終了する。

図３（ｂ）に示すように、設定型締力に対応するリアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離Ｗを保持して金型を密着したとき、タイバー１５が伸びた量ΔＬだけ、金型が密着したときのリアプラテン１１の位置より型厚調整機構（リアプラテン１１）を後退させれば、該リアプラテン１１の位置で、設定型締力に対応するリアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離Ｗに可動プラテン１２を位置決めすることによって、金型は密着し、型締力はほとんど「０」に近い値にすることができるものである。この位置よりトグル機構１４をロックアップ状態にすることにより正確な設定型締力を発生させることができる。

図５は、型締力とトグル機構１４を収縮させる追い込み量ＣＰとの関係を表すグラフである。すなわち、トグル機構１４のロックアップ状態から、型締力を発生するために必要な可動プラテン１２の後退量に対応する型締用サーボモータ１８の移動量（クロスヘッド２０の移動量）である。この型締力とトグル機構１４の追い込み量ＣＰの関係は、予め実験により求めておき、そのデータを制御装置２のＲＡＭ３８の不揮発性部分に格納しておく。又、この関係のグラフより作業者が設定型締力に応じてこの追い込み量ＣＰを設定入力するようにしてもよい。

また、型厚調整用モータ１７を駆動して可動側金型１３ｂを固定側金型１３ａに押圧し、インバータ３６から発生した過負荷信号（過電流信号）検出したときのタイバー１５の伸び、すなわち図３（ｂ）で説明した伸び量ΔＬを予め実験で求め、さらに、この伸び量ΔＬだけリアプラテン１１を後退するに必要な型厚調整用モータ１７の駆動時間ΔＴを実験で求めておき、制御装置２に設定しておく。

図４は、型締力調整動作処理のフローチャートである。
制御装置２のプロセッサ３０は、型締力調整指令が入力されると、図４の処理を開始する。まず、入出力回路３５を介して型厚調整用モータ１７、型厚調整機構（リアプラテン１１）を設定後退端まで後退させる（ステップＳ１）。次に、型締力とトグル機構１４の追込み量ＣＰの関係データより設定型締力に対応する追込み量を求める（ステップＳ２）。求めた追い込み量の位置に型締用サーボモータ１８を駆動し、トグル機構１４、可動プラテン１２を位置決めする（ステップＳ３）。このときの状態は、図３（ａ）の状態である。次に、型厚調整機構（リアプラテン１１）を前進させる（ステップＳ４）。すなわち、型厚調整用モータ１７を駆動してリアプラテン１１を前進させる。そして、該型厚調整用モータ１７を駆動するインバータより過負荷信号（過電流信号）が発生したか監視し（ステップＳ５）、過負荷信号（過電流信号）が検出されたとき、型厚調整用モータ１７の駆動を停止し、型厚調整機構の前進を停止させる（ステップＳ６）。このときの状態は、図３（ｂ）で示すタイバー１５がΔＬ伸びた状態である。次に、型厚調整用モータ１７を設定時間ΔＴだけ駆動して型厚調整機構すなわちリアプラテン１１を後退（ΔＬの後退）させる（ステップＳ７）。これにより、リアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離は設定型締力に対応する距離Ｗに保持され、且つ金型は密着した状態が得られ、型締力調整動作は終了する。

図６，図７は、本発明の効果を見るための実験結果を表す図である。任意の型締力を設定し、設定型締力に相当する分、トグル機構１４を収縮させた状態で、型厚調整機構（リアプラテン）を前進させて、金型の密着を検出して型厚調整機構（リアプラテン１１）を停止させ、その後、トグル機構を駆動して可動プラテンを前進させてロックアップ位置まで移動させたときの型締力を検出したもので、図６中、実型締力は測定して得られた実際の型締力である。
この図６に示すように、設定型締力と実際に発生する型締力は概略一定の差があり、実際の型締力が設定型締力を上回っている。

一方、図７は、本発明による補正を行ったときの実験結果である。すなわち、任意の型締力を設定し、設定型締力に相当する分トグル機構を収縮させた状態で、型厚調整機構（リアプラテン）を前進させて、金型の密着を検出して型厚調整機構（リアプラテン）を停止させ、その後、予め設定されている補正量ΔＬだけ型厚調整機構（リアプラテン）を後退させ位置決めし、次に、トグル機構を駆動して可動プラテンを前進させてロックアップ位置まで移動させたときの型締力を検出したもので、実際の型締力（実型締力）がほぼ設定型締力と一致していることが分かる。

上述した実施形態では、金型が密着したことを検出する方法として、インバータから出力される過負荷信号（過電流信号）によって密着を検出するようにしたが、型厚調整機構の駆動手段としてギヤードモータが使用される場合には、ギヤードモータ駆動回路に組み込まれているサーマルリレーからの電流超過信号の発生によって金型の密着を検出するようにしてもよい。又、型厚調整機構が油圧機構で駆動される場合には、油圧装置からの圧力が所定レベルまで達したことを示す圧力上昇信号によって金型の密着を検出するようにしてもよい。いずれの検出方法においても、金型の密着検出信号が出力されるときの金型の押圧力は、金型の厚さには関係なく所定レベルの一定であるので、この一定の押圧力によるタイバー１５の伸びも一定な量ΔＬとして求められ、これを補正量とすればよいものである。

又、本実施形態では、図４のステップＳ７での型厚調整機構（リアプラテン）の後退量を時間で決めていた。しかし、型厚調整機構（リアプラテン）の位置を検出する位置センサを備える場合には、時間ではなく位置センサで検出される移動量によって型厚調整機構（リアプラテン）の後退量（ΔＬ）を決めるようにしてもよいものである。

さらに、上述した実施形態では、図４の（ステップＳ２）で示すように、最初に設定型締力が得られる分だけトグル機構１４を収縮した状態として、金型密着を検出するようにしたが、型厚調整機構（リアプラテン）の位置を検出する位置センサ等を備える型厚調整機構であれば、必ずしも設定型締力に相当する分だけトグル機構１４を収縮した状態にする必要はない。
例えば、トグル機構１４を設定型締力が発生させるときの状態であるロックアップ状態にし、この状態を保持して、型厚調整機構（リアプラテン）を前進させて金型の密着を検出し、このときのタイバー１５の伸び量ΔＬ（この値は、トグル機構１４の状態に関係なく一定である）だけ型厚調整機構（リアプラテン）を後退させる。これによって、タイバー１５の伸びはなくなり、且つ金型は密着した状態が得られる。そこで、トグル機構１４を収縮させて、設定型締力対応する追い込み量だけ型厚調整機構（リアプラテン）を前進させる。これによって、より正確な設定型締力が得られる。

さらに、トグル式型締機構において、リアプラテン１１の移動量を検出する位置センサを有し、更にリアプラテン１１と可動プラテン間の距離を位置センサあるいは位置速度検出器２４より計算で求めるものであれば、金型が密着されるときのトグル機構１４の状態はどのような状態でもよい。トグル機構１４が任意の伸縮状態で金型が密着したときのリアプラテン１１と可動プラテン１２の距離Ｗ１を位置センサあるいは位置速度検出器２４から求める。次に設定型締力に相当する分トグル機構が収縮した状態のリアプラテン１１と可動プラテン１２間の距離Ｗ０を関係データより求める。金型密着によるタイバー１５の伸びΔＬだけ型厚調整機構（リアプラテン）を後退させた後、Ｗ０−Ｗ１の移動量だけ型厚調整機構（リアプラテン）を移動すれば設定型締力が得られることになる。

本発明の一実施形態の説明図である。 トグル機構による型締力の発生を示す説明図である。 本発明の実施形態における型締力調整動作の説明図である。 同実施形態における型締力調整動作処理のフローチャートである。 型締力とトグル機構を収縮させる追い込み量との関係を表すグラフである。 金型密着時のタイバーの伸びを補正せずに設定型締力を設定したときの発生する型締力と設定型締力を表す図である。 本発明の金型密着時のタイバーの伸びを補正して、型締力を設定したときの発生する型締力と設定型締力を表す図である。

符号の説明

１ トグル式型締機構
２ 制御装置
１０ 固定プラテン
１１ リアプラテン
１２ 可動プラテン
１３ａ 固定側金型
１３ｂ 移動側金型
１４ トグル機構
１５ タイバー
１６ 回転部材
１７ 型厚調整用モータ
１８ 型締用サーボモータ
１９ ボールねじ
２０ クロスヘッド
２１ 駆動プーリ
２２ 従動プーリ
２３ タイミングベルト
２４ 位置・速度検出器

Claims (4)

1. トグル式型締機構を有する射出成形機において、型締力に相当する分だけトグル機構を収縮させた状態で型厚調整機構を前進させ固定側金型と可動側金型を密着したことを検出し、その後、密着した時に発生した圧縮力に相当する分、型厚調整機構を後退させることを特徴とする型締力調整装置。
2. トグル式型締機構を有する射出成形機において、設定型締力を発生するときの状態までトグル機構を伸ばした状態で型厚調整機構を前進させ固定側金型と可動側金型を密着したことを検出し、その後、密着した時に発生した圧縮力に相当する分の型厚調整機構の後退と任意の位置までのトグル機構の収縮を行い、更に設定型締力に相当する分型厚調整機構を前進することを特徴とする型締力調整装置。
3. 型厚調整機構の後退量は型厚調整機構の位置によって制御する請求項１または請求項２の型締力調整装置。
4. 型厚調整機構の後退量は型厚調整機構を後退させる時間によって調整する請求項１または請求項２の型締力調整装置。
   

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