JP2006305945A - 射出成形機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、固定プラテンにノズルタッチ圧が加えらた状態において、固定プラテンを垂直な状態とすることができ、良好な金型開閉精度を維持することのできる射出成形機を提供することを課題とする。
【解決手段】 固定プラテン54は、ノズルタッチ圧が印加されていない状態において射出装置20側に傾斜している。駆動機構40は、射出装置20を駆動してノズルタッチ圧を発生させる。ノズルタッチ圧と固定プラテン54の傾斜量との関係を表す情報が記憶部71に格納される。制御部70は、固定プラテン54の傾斜量が所定の範囲内になるように、駆動機構40が発生させるノズルタッチ圧を制御する。
【選択図】 図3

Description

本発明は射出成形機に係り、特に型締装置に取り付けられた金型に射出装置の加熱シリンダのノズルを押し付けて樹脂射出を行なう射出成形機に関する。
型締装置及び射出装置がフレーム上に設けられた射出成形機では、一般的に射出装置の加熱シリンダは型締装置に対して移動可能に構成される。加熱シリンダ内で溶融した樹脂を型締装置に取り付けられた金型内に射出する際には、型締装置の固定プラテンに取り付けられた固定金型に加熱シリンダのノズルを接触させ(ノズルタッチ)、押圧力(ノズルタッチ圧)を加えながら溶融樹脂を金型内に注入する。
型締装置の固定プラテンは、通常、射出成形機のフレームに対して片持ち支持で固定される。すなわち、固定プラテンの底部がフレームに対して固定され、固定プラテンの上部は自由である。一方、射出装置の加熱シリンダは、フレーム上で水平移動可能に構成され、加熱シリンダを型締装置(固定プラテン)側に移動することにより、上述のノズルタッチが行なわれ、ノズルタッチ圧が加えられる。
ノズルタッチ圧を検出する技術として、加熱シリンダ等の駆動部分と射出成形機のフレームとの間にスプリング等の弾性部材を配置し、弾性部材を介して加熱シリンダに押圧力を印加して弾性部材の歪み量を検出し、検出した歪み量をノズルタッチ圧に変換する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2000−71286号公報
通常、固定金型は固定プラテンの中央部分に固定され、加熱シリンダのノズルは固定金型の中央部分に設けられた樹脂注入口に対して押圧される。したがって、固定金型に加えられるノズルタッチ圧は、固定プラテンで受けることとなる。固定プラテンは上述のようにフレームに対してその底部が固定されているため、固定プラテンの中央にノズルタッチ圧が作用すると、固定プラテンは、固定された底部を中心として僅かではあるが傾斜する。
固定プラテンは、通常、外力が作用しない状態でフレームに対して精確に垂直となるように調整されて取り付けられる。固定プラテンの垂直な面に固定金型を取り付けることで、金型の開閉精度を維持するためである。ところが、上述のようにノズルタッチ圧により固定プラテンに倒れが生じると、固定金型にも倒れが生じてしまう。
通常、金型の開閉は、加熱シリンダを固定金型に押し付けた状態(ノズルタッチ状態)で行なわれるため、固定金型に倒れが生じた状態で金型開閉が行なわれることとなり、金型型開閉精度が悪化するという問題がある。
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、固定プラテンにノズルタッチ圧が加えらた状態において、固定プラテンを垂直な状態とすることができ、良好な金型開閉精度を維持することのできる射出成形機を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明によれば、ノズルタッチ圧が印加されていない状態において射出装置側に傾斜した固定プラテンと、射出装置を駆動してノズルタッチ圧を発生させる駆動機構と、ノズルタッチ圧と該固定プラテンの傾斜量との関係を表す情報に基づいて、前記固定プラテンの傾斜量が所定の範囲内になるように、該駆動機構が発生させるノズルタッチ圧を制御する制御部とを有することを特徴とする射出成形機が提供される。
上述の本発明による射出成形機において、前記関係を表す情報は、成形前に予め記憶部に格納されることが好ましい。また、前記関係を表す情報は、ノズルタッチ圧を加えながら前記固定プラテンの傾斜量を実測することにより得られた情報であることとしてもよい。あるいは、前記関係を表す情報は、前記固定プラテンに固定金型を取り付けた状態で得られた情報であることとしてもよい。また、前記関係を表す情報は、ノズルタッチ圧を加えることによる前記固定プラテンの傾斜量をシミュレーションにより推定することにより得られた情報であることとしてもよい。前記シミュレーションは、前記固定プラテンに取り付けられる固定金型の重量を考慮した条件に基づいて行なわれたこととすることもできる。
また、本発明による射出成形機において、前記関係を表す情報は、成形中に前記固定プラテンの傾斜量を実測しながら求められ、記憶部に格納されることとしてもよい。
さらに、本発明による射出成形機において、タイバーを介して前記固定プラテンに接続されたトグルサポート及び該タイバーに沿って移動可能な可動プラテンも、前記固定プラテンと同様に傾斜していることとしてもよい。
本発明による射出成形機では、ノズルタッチ圧が印加されたときに固定プラテンが垂直となるように、ノズルタッチ圧が印加されていない状態において固定プラテンが予め射出装置側に傾斜した状態とされる。成形動作において、ノズルタッチ圧が印加された状態において金閉じが行われるため、固定プラテンが垂直となった状態、すなわち固定金型の開閉面が垂直になった状態で、型閉じが行われる。これにより、型開閉の精度を損なうことなく型閉じを行なうことができ、信頼性のある成形動作を確実に行なうことができる。
本発明の一実施の形態による射出成形機について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明が適用される射出成形機の一例としての電動射出成形機の全体構成を示す側面図である。
図1に示す電動射出成形機は、フレーム10と、フレーム10上に配置された射出装置20及び型締装置50とから構成される。
射出装置20は、加熱シリンダ21を備え、加熱シリンダ21にはホッパ22が設けられる。加熱シリンダ21内にはスクリュー23が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュー23の後端は可動支持部24によって回転自在に支持される。可動支持部24にはサーボモータ等の計量モータ25が駆動部として取り付けられる。計量モータ25の回転は出力軸31に取り付けられたタイミングベルト26を介して被駆動部のスクリュー23に伝達される。出力軸31の後端には回転検出器32が接続されている。回線検出器32は、計量モータ25の回転数又は回転量を検出することで、スクリュー23の回転速度を検出する。
射出装置20はスクリュー23に平行なねじ軸27を有する。ねじ軸27の後端は、サーボモータ等の射出モータ29の出力軸33に取り付けられたタイミングベルト28を介して、射出モータ29に連結されている。したがって、射出モータ29によってねじ軸27を回転させることができる。ねじ軸27の前端は可動支持部24に固定されたナット30に係合している。射出モータ29を駆動し、タイミングベルト28を介してねじ軸27を回転させると、可動支持部24は前後進可能となり、その結果、被駆動部のスクリュー23を前後移動させることができる。射出モータ29の出力軸33の後端には位置検出器34が接続されている。位置検出器34は射出モータ29の回転数又は回転量を検出することで、スクリュー23の駆動状態を示すスクリュー23の位置を検出する。
ここで、可動支持部24は、スクリュー23の後部を図示されないベアリングを介して支持する前側可動支持部材44と、ナット30を固定する後側可動支持部材45とによって構成される。また、前側可動支持部材44と後側可動支持部材45との間には、スクリュー23に加えられた樹脂の圧力を検出するための圧力検出装置としてのロードセル35が備えられている。
射出装置20は、射出装置20を駆動してノズルタッチ圧を印加する駆動機構として可塑化移動装置40を備えており、フレーム10に対して移動することができる。可塑化移動装置40は、可塑化フレーム41を備えており、可塑化移動用の駆動部としての可塑化移動用モータ42が可塑化フレーム41に取り付けられている。ガイド43は可塑化フレーム41の長手方向に沿って配設され、前側可動支持部材44及び後側可動支持部材45の移動を案内する。
ボールねじ軸46は可塑化フレーム41に対して回転自在に取り付けられ、可塑化移動用モータ42により回転される。ボールねじ軸46にはボールナット47が係合しており、ボールねじ軸46が回転すると、ボールナット47はボールねじ軸の軸方向に移動する。加熱シリンダ21の後端には固定支持部材49が取り付けられている。固定支持部材49は付勢部材としてのスプリング48を介してボールナット47に接続されている。
上述の可塑化移動装置40において、可塑化移動用モータ42を駆動することにより、所定のタイミングで射出装置20を前進させて加熱シリンダ21のノズルを固定金型53に当接させ、ノズルタッチを行うことができる。
型締装置50は、可動金型51が取り付けられる可動プラテン52と、固定金型53が取り付けられる固定プラテン54とを有する。固定プラテン54はその下端部がフレーム10に対して固定されている。可動プラテン52と固定プラテン54とは、タイバー55によって連結される。可動プラテン52はタイバー55に沿って摺動可能である。また、型締装置50は、一端が可動プラテン52と連結し他端がトグルサポート56と連結するトグル機構57を有する。トグルサポート56の中央部において、ボールねじ軸59が回転自在に支持される。トグルサポート56は型締力が生じた際にタイバー55が伸長可能とするため、フレーム10には固定されていない。
ボールねじ軸59には、トグル機構57に設けられたクロスヘッド60に形成されたナット61が係合している。また、ボールねじ軸59の後端にはプーリー62が設けられ、サーボモータ等の型締モータ58の出力軸63とプーリー62との間には、タイミングベルト64設けられている。
型締装置50において、駆動部である型締モータ58を駆動すると、型締モータ58の回転がタイミングベルト64を介してボールねじ軸59に伝達される。そして、ボールねじ軸59及びナット61によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構57が作動する。トグル機構57の作動により、可動プラテン52はタイバー55に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。
型締モータ58の出力軸63の後端には、位置検出器65が接続されている。位置検出器65は、型締モータ58の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸59の回転に伴って移動するクロスヘッド60又はトグル機構57によってクロスヘッド60に連結された可動プラテン52の位置を検出する。
また、本実施の形態における射出成形機は、可塑化移動装置40の駆動源である可塑化移動用モータ42の動作を制御する制御部70を備えている。制御部70は、後述するように、可塑化移動用モータ42の動作を制御することで、ノズルタッチ圧を制御する。制御部70は、マイクロコンピュータ及びROMやRAM等のメモリにより構成される。制御部70は、射出成形機全体の動作を制御する制御装置に含まれることとしてもよい。また、制御部70は、その内部あるいは周辺にRAM等のメモリよりなる記憶部71を備えており、後述のように、ノズルタッチ圧を制御するために用いられる情報(データ)が記憶部71に格納される。
上述のような構成の射出成形機において、従来は、図2(a)に示すように、固定プラテン54がフレーム10に対して垂直になるように取り付けられていた。例えば、射出成形機の組み立て時に、フレーム10に対する固定プラテン54の垂直度を測定し、固定プラテン54の取り付け部分にシムを設けて垂直度が出るよう調整していた。したがって、射出成形機の工場出荷時は、図2(a)に示すように、固定プラテン54はフレーム10に対して垂直であった。
ところが、射出成形機が出荷されて出荷先で実際に稼動するときには、加熱シリンダ21のノズルが固定金型53に当接してノズルタッチ圧が印加され、固定プラテン54は、図2(b)に示すように、射出装置20とは反対方向に傾斜してしまう。固定プラテン54が傾斜すると、固定プラテン54に取り付けられている固定金型53も傾斜してしまい、金型開閉精度が悪化してしまう。
従来の射出成形機では、ノズルタッチ圧が加えられてもなるべく傾斜しないように、固定プラテン54のフレーム10への固定部に剛性を持たせることで対処していた。しかし、固定プラテン54の下端部のみをフレーム10に固定した、いわゆる片持ち支持構造では、固定プラテン54の傾斜は必ず生じてしまう。特に射出圧力が大きい樹脂ではノズルタッチ圧も大きくなり、固定プラテン54の傾斜も大きくなって金型開閉精度が悪化してしまう。
なお、図2は固定プラテン54、加熱シリンダ21及び可塑化移動装置40を簡略化して示す図であり、固定プラテン54の傾斜は実際よりも強調して大きく描かれている。また、以下に説明する図3も同様に固定プラテン54、加熱シリンダ21及び可塑化移動装置40を簡略化して示す図であり、固定プラテン54の傾斜は実際よりも強調して大きく描かれている。
上述の固定プラテン54の傾斜による金型開閉精度の悪化を防止するため、本実施の形態では、図3(a)に示すように、固定プラテン54を予め射出装置20側に傾斜させてフレーム10に取り付ける。予め傾斜してフレーム10に取り付けられた固定プラテン54は、ノズルタッチ圧が作用すると、射出装置20とは反対の方向に傾斜することとなる。すなわち、予め与えられた傾斜が減少し、フレーム10に対して垂直になる方向に傾斜する。
そこで、ノズルタッチ圧が加えられたときに、予め与えられた傾斜が相殺されて固定プラテン54が垂直となるように固定プラテン54を射出装置20側にノズルタッチ圧と固定プラテンの傾きとの関係に基づいて、予め傾斜させておく。図3(b)は、図3(a)に示すように固定プラテン54が予め傾斜している状態で、ノズルタッチ圧を加えたときの状態を示す図である。固定プラテン54の傾斜は戻されて、固定プラテン54はフレーム10に対して実質的に垂直になっている。この場合、固定プラテン54を完全に垂直にすることは難しいので、金型開閉精度への影響が無視できる程度の垂直に近い所定の角度範囲内となるように構成すればよい。
ここで、固定プラテン54の傾斜量とノズルタッチ圧との関係について図4を参照しながら説明する。図4はノズルタッチ圧を変化させた場合に固定プラテン54の傾斜量がどのように変化するかを示すグラフであり、図4(a)は傾斜量が直線近似曲線で表される場合であり、図4(b)は傾斜量は三次元近似曲線で表される場合のグラフである。
固定プラテン54の傾斜量は、様々な測定方法があるが、ここでは、固定プラテン54の自由端である上端部が水平方向に移動した距離を傾斜量とする。また、ノズルタッチ圧は、加熱シリンダ21の後端部と固定支持部材49との間にロードセルを配置して直接測定することができる。あるいは、可塑化移動用モータ42の出力トルク値はノズルタッチ圧に比例するので、このトルク値をノズルタッチ圧の代わりに用いてもよい。
例えば、固定プラテン54の傾斜量とノズルタッチ圧との関係が図4(a)に示すグラフで表される場合、ノズルタッチ圧として1.2tを固定金型53に加えると、固定プラテン54の傾斜量は20μmとなることがわかる。この場合、固定プラテン54を予め20μmだけ射出装置20側に傾斜した状態でフレーム10に取り付けて固定しておけば、1.2tのノズルタッチ圧が固定金型53に加えられた際に、固定プラテン54は20μmだけ射出装置20とは反対の方向に傾斜する。これにより、1.2tのノズルタッチ圧が固定金型53に加えられた際に、予め設けられていた射出装置20側への傾斜量20μmが相殺されて、固定プラテン54は垂直な状態となる。
したがって、ノズルタッチ圧を変化させながら傾斜量を実際に測定し、図4(a)や図4(b)に示すような傾斜量とノズルタッチ圧との関係を予め求めておく。そして、傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表す式を記憶部71に格納しておくことにより、制御部70は固定プラテン54を垂直にするために必要なノズルタッチ圧を演算により求めることができる。そして、制御部70は、求めたノズルタッチ圧をトルク値に換算し(傾斜量とトルク値との関係を表す式が格納されている場合は直接トルク値を求めることができる)、このトルク値が出力されるように、可塑化移動用モータ42の出力を制御する。
傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表す式を記憶部71に格納する代わりに、様々なノズルタッチ圧の値に対する傾斜量の値をテーブル情報あるいはマップデータのようなデータとして記憶部71に格納しておくことで、傾斜量からノズルタッチ圧(あるいはトルク値)を直接求めることとしてもよい。すなわち、傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表す情報を記憶部71に格納すればよい。
傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表す式は、射出成形機を出荷する前に予め求めて記憶部71に予め格納される。この場合、傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表す式は、固定プラテン54に固定金型53が取り付けられていない状態での傾斜量とノズルタッチ圧との関係を表すこととなる。
そこで、出荷先で実際に使用する固定金型53を取り付けた状態で、ノズルタッチ圧を加えながら固定プラテン54の傾斜量を実際に測定し、これにより求められた傾斜量とノズルタッチ圧との関係式を、記憶部71に格納することとしてもよい。固定プラテン54の傾斜量は、取り付ける固定金型53の重量に影響されることがあり、出荷先で実際の条件に近い条件で関係式を求めることにより、すなわち金型の重量を考慮して関係式を求めることにより、より精度よく固定プラテンを垂直にするためのノズルタッチ圧(トルク値)に制御することができる。
また、固定プラテン54の傾斜量を測定しながら実際の成形中に関係式を求め、記憶部71に格納された関係式を順次書き換えて更新することで、より実際に近い関係式に基づいて固定プラテンの傾斜量を制御することができる。例えば、成形中には金型温度が上昇して固定プラテンにも熱膨張等が発生し、傾斜量も次第に変化することがあるが、関係式を順次書き換えることでこのような傾斜量の変化に対応することができる。
上述のように、固定プラテン54の傾斜量を測定する手段は、例えば図5に示すように、固定プラテン54の上端部の位置の変化を、ダイヤルゲージ73のような精密距離計測装置により測定することにより達成できる。ダイヤルゲージ73はフレーム10、若しくは射出成形機が設置されている床に固定され、固定プラテン54の上端部の水平方向の移動距離を精確に測定することができる。なお、図5に示す例では固定プラテン54の上端部と下端部に対応する位置にダイヤルゲージ73を設けて位置ずれを測定し、上端部の位置ずれと下端部の位置ずれの差を傾斜量としている。これにより、ノズルタッチ圧により固定プラテン全体が僅かにずれた場合でも、そのずれは下端部のずれに反映されるため、精確に傾斜量を求めることができる。
傾斜量を測定する手段はダイヤルゲージに限られず、リニヤセンサ、ギャップセンサ、レーザー変位計等の既存の微小距離測定技術を用いることができる。また、上述の関係式は、実際に傾斜量を測定して求めること以外に、コンピュータシミュレーションを用いて推定した傾斜量に基づいて求めることもできる。
上述の実施の形態では、固定プラテン54に予め傾斜を設けることとしたが、固定プラテン54を傾斜させることに伴い、図5に示すように、タイバー55を介して接続されたトグルサポート56も傾斜させ、また、タイバー55に沿って移動する稼動プラテン52も傾斜させている。すなわち、上述の実施の形態では、固定プラテン54と同時に可動プラテン52及びトグルサポート56にも予め故意に傾斜が設けられることとなる。
本発明は上述の実施の形態に限られることなく、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変形例、改良例がなされるであろう。
本発明が適用される射出成形機の一例としての電動射出成形機の全体構成を示す側面図である。 固定プラテン、加熱シリンダ及び可塑化移動装置を簡略化して示す側面図である。 固定プラテン、加熱シリンダ及び可塑化移動装置を簡略化して示す側面図である。 ノズルタッチ圧を変化させた場合に固定プラテン54の傾斜量がどのように変化するかを示すグラフである。 固定プラテンの傾斜量を測定する手段の一例を簡略化して示す側面図である。
符号の説明
10 フレーム
20 射出装置
21 加熱シリンダ
40 可塑化移動装置
42 可塑化移動用モータ
50 型締装置
51 可動金型
52 可動プラテン
53 固定金型
54 固定プラテン
55 タイバー
56 トグルサポート
57 トグル機構
70 制御部
71 記憶部

Claims (8)

  1. ノズルタッチ圧が印加されていない状態において射出装置側に傾斜した固定プラテンと、
    射出装置を駆動してノズルタッチ圧を発生させる駆動機構と、
    ノズルタッチ圧と該固定プラテンの傾斜量との関係を表す情報に基づいて、前記固定プラテンの傾斜量が所定の範囲内になるように、該駆動機構が発生させるノズルタッチ圧を制御する制御部と
    を有することを特徴とする射出成形機。
  2. 請求項1記載の射出成形機であって、
    前記関係を表す情報は、成形前に予め記憶部に格納されることを特徴とする射出成形機。
  3. 請求項2記載の射出成形機であって、
    前記関係を表す情報は、ノズルタッチ圧を加えながら前記固定プラテンの傾斜量を実測することにより得られた情報であることを特徴とする射出成形機。
  4. 請求項2記載の射出成形機であって、
    前記関係を表す情報は、前記固定プラテンに固定金型を取り付けた状態で得られた情報であることを特徴とする射出成形機。
  5. 請求項2記載の射出成形機であって、
    前記関係を表す情報は、ノズルタッチ圧を加えることによる前記固定プラテンの傾斜量をシミュレーションにより推定することにより得られた情報であることを特徴とする射出成形機。
  6. 請求項5記載の射出成形機であって、
    前記シミュレーションは、前記固定プラテンに取り付けられる固定金型の重量を考慮した条件に基づいて行なわれたことを特徴とする射出成形機。
  7. 請求項1記載の射出成形機であって、
    前記関係を表す情報は、成形中に前記固定プラテンの傾斜量を実測しながら求められ、記憶部に格納されることを特徴とする射出成形機。
  8. 請求項1記載の射出成形機であって、
    タイバーを介して前記固定プラテンに接続されたトグルサポート及び該タイバーに沿って移動可能な可動プラテンも、前記固定プラテンと同様に傾斜していることを特徴とする射出成形機。
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