JP2008265184A - 射出成形機の型締制御方法および型締制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正確かつ精密な型締力制御を可能とする射出成形機の型締制御方法および型締制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の型締制御装置は、駆動装置１０７の駆動を制御する制御装置１１０、前進速度や切換位置、設定型締圧力を設定する設定器１１１と、タイバ１０４に型締力によって発生する歪みを測定する歪みセンサ１１４と、歪みセンサ１１４によって検出されたタイバ１０４の歪み量から型締力を演算する演算器１１５と、型閉工程では位置検出装置１０９により検出されたクロスヘッド１０５の位置と設定器１１１の設定値とを比較して切換信号を制御装置１１０に指令し、型締工程では演算器１１５の演算した型締力と設定器１１１で設定された設定型締力とを比較して切換信号を制御装置１１０に指令する比較器１１３とから構成される。また、演算器１１５で演算された型締力と位置検出装置１０９から検出された値を比較して型厚調整量を型調演算器１１６により演算し、型厚制御装置１２７に指令するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トグル式型締装置を有する射出成形機の可動盤位置を、クロスヘッド位置と前記可動盤位置の幾何学的関係に基づく前記クロスヘッドの位置制御によって制御する射出成形機の型締制御方法及び型締制御装置に関する。

図３は、従来用いられていた射出成形機のトグル式型締装置の構成を示す図である。図３において、３０１ａは固定金型、３０１ｂは可動金型、３０２は固定金型３０１ａを保持する固定盤、３０３は可動金型３０１ｂを保持する可動盤、３０６は型締ハウジング、３０４は固定盤３０２と型締ハウジング３０６を連結し固定するとともに可動盤３０３を滑動自在にガイドするタイバ、３０７は型締ハウジング３０６に保持され可動部の先端がクロスヘッド３０５に固定される駆動装置である。クロスヘッド３０５は、駆動装置３０７の可動部に固定されている。

また、図３において、３０８は先端部が可動盤３０３、クロスヘッド３０５、型締ハウジング３０６のそれぞれと回転自在に連結されたトグル機構、３０９は直接、あるいはクロスヘッド３０５の位置から、あるいは駆動装置３０７の駆動電動機の回転角度から可動盤３０３の位置を検出する位置検出器装置である。

さらに、図３において、３０８ａは型開位置の、３０８ｂは金型タッチ位置の、３０８ｃは型締完了位置のそれぞれのクロスヘッド位置を示す。

以上の構成において、射出成形機のトグル式型締装置は、駆動装置３０７によってクロスヘッド３０５が前進すると、トグル機構の動作によって可動金型３０１ｂを固定した可動盤３０３が初期段階は高速で、型締完了が近づくに従って速度が減少するとともに型締圧力が増大しながら前進し、固定金型３０１ａに圧着して型締を行う。

また、図３において、３２０は型厚調整モータであり、モータギア３２１が固定され、型厚設定器３２５による設定位置と型厚センサ３２８からの検出位置を型厚比較器３２６で比較しながら型厚制御装置３２７指令により型厚調整モータ３２０を作動させることによって、モータギア３２１、センタギア３２２を介してタイバギア３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄを回転させて、各タイバギアと固定されタイバ３０４に対しネジ締結され型締ハウジング３０６に回転自在に取付けられたナット３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄが回転し、型締ハウジング３０６を移動させることができる。

一般的に型厚調整はクロスヘッド３０５を金型タッチ位置３０８ｂに位置決めし、型厚調整モータ３２０を回転させて型締ハウジング３０６を移動させて固定金型３０１ａと可動金型３０１ｂが圧着したことを確認して終了する。

従来の型締制御装置は、駆動装置３０７の駆動を制御する制御装置３１０、前進速度や切換位置を設定する設定器３１１と、位置検出装置３０９により検出されたクロスヘッド３０５の位置と設定器３１１の設定値とを比較して切換信号を制御装置３１０に指令する比較器３１３から構成される。

型開位置３０８ａから金型タッチ位置３０８ｂまでの型閉工程中においては、比較器３１３は位置検出装置３０９により検出されたクロスヘッド３０５の位置と設定器３１１に設定された前進速度等の切換位置とを比較しながら切換信号を制御装置３１０に指令し、制御装置は比較器３１３の指令で駆動装置を制御してクロスヘッド３０５を前進させる。

金型タッチ位置３０８ｂから型締完了位置３０８ｃまでの型締工程でも同様に、比較器３１３は位置検出装置３０９により検出されたクロスヘッド３０５の位置と設定器３１１に設定された前進速度等の切換位置とを比較しながら切換信号を制御装置３１０に指令し、制御装置は比較器３１３の指令で駆動装置を制御してクロスヘッド３０５を前進させ、型締完了位置３０８ｃに達すると駆動装置を停止させるようにオープン制御を行っている。

なお、下記特許文献１に開示された自動型締力補正方法では、目標型締力に対応するクロスヘッド位置を決定するために型締力測定装置を設けて目標型締力が測定されたクロスヘッド位置を目標クロスヘッド位置として決定しているが、目標位置決定後の駆動制御はオープン制御となっている。
特開平４−１６１３０６公報

上述した従来の型締制御においては、いずれもクロスヘッドの目標位置を設定してクロスヘッドを目標位置で停止させるオープン制御であるために、次のような問題点がある。
１）型厚が異なると発生型締力が微妙に変化する。
２）金型や機械自体の温度変化によって、発生型締力が微妙に変化する。

本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、正確かつ精密な型締力制御を可能にする型締制御方法および型締制御装置を提供することを目的とする。

本発明の制御方法では、トグル式型締装置を有する射出成形機の可動盤位置を、クロスヘッド位置と可動盤位置の幾何学的関係に基づいて、クロスヘッドの位置を制御することによって制御する型締制御方法において、金型タッチから型締完了までの型締工程中は、型締装置に取り付けられた型締力検出手段により検出して演算された検出型締力と予め設定された設定型締力とを比較して、検出型締力が設定型締力より小さい場合は両者が一致するまで前記クロスヘッドを型閉方向に前進させ、検出型締力が設定型締力より大きい場合は両者が一致するまで前記クロスヘッドを型開方向に後退させるように、クローズド制御を行う。

また、クローズド制御を行った結果、クロスヘッド位置が予め設定された範囲を超えて、検出型締力と設定型締力が一致した場合には、型厚調整装置を型厚増方向へ作動させ、クロスヘッド位置が型締完了位置で検出型締力が設定型締力より小さい場合には型厚調整装置を型厚減方向へ作動させる。

本発明の型締制御装置では、トグル式型締装置を有する射出成形機の型締制御装置において、型締装置に取り付けられた型締力検出手段と、型締力検出手段で検出された検出値から型締力を演算する演算手段と、設定型締力を設定するための設定手段と、演算手段で演算された検出型締力と設定手段で設定された設定型締力とを比較して両者を一致させるためのクローズド制御の信号を型締装置のクロスヘッド駆動用の駆動装置の制御手段に出力する比較手段とを有する。

型締検出手段は、型締力が付加されたときに歪みを生じる前記型締装置の構成部材に取り付けられた歪みセンサであってもよい。

本発明によれば、正確かつ精密な型締力制御を可能にする型締制御方法および型締制御装置を提供することができる。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の射出成形機のトグル式型締装置の構造とブロック機能を示す構成図、図２は本発明の実施の形態の型閉じ工程と型締工程と補正工程の動作を示すフローチャートである。

図１において、１０１ａは固定金型、１０１ｂは可動金型、１０２は固定金型１０１ａを保持する固定盤、１０３は可動金型１０１ｂを保持する可動盤、１０４は固定盤１０２と型締ハウジング１０６を連結し固定するとともに可動盤１０３を滑動自在にガイドするタイバである。

また、図１において、１０５は駆動装置１０７の可動部に固定されたクロスヘッド、１０６は型締ハウジング、１０７は型締ハウジング１０６に保持され可動部の先端がクロスヘッド１０５に固定される駆動装置、１０８は先端部が可動盤１０３、クロスヘッド１０５、型締ハウジング１０６のそれぞれと回転自在に連結されたトグル機構、１０９は直接、あるいはクロスヘッド１０５の位置から、あるいは駆動装置１０７の駆動電動機の回転角度から可動盤１０３の位置を検出する位置検出装置である。

また、図１において、１０８ａは型開位置の、１０８ｂは金型タッチ位置のクロスヘッド位置、１０８ｃは型締完了位置のそれぞれのクロスヘッド位置を示す。駆動装置１０７によってクロスヘッド１０５が前進するとトグル機構の動作によって可動金型１０１ｂを固定した可動盤１０３が初期段階は高速で、型締完了が近づくに従って速度が減少するとともに型締圧力が増大しながら前進し、固定金型１０１ａに圧着して型締を行う。

また、図１において、１２０は型厚調整モータでモータギア１２１が固定され、型厚設定器１２５による設定位置と型厚センサ１２８からの検出位置を型厚比較器１２６で比較しながら型厚制御装置１２７を介して型厚調整モータ１２０を作動させることによって、モータギア１２１、センタギア１２２を介してタイバギア１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄを回転させて、各タイバギアと固定されタイバ１０４に対しネジ締結され型締ハウジング１０６に回転自在に取付けられたナット１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄが回転し、型締ハウジング１０６を移動させることができる。

一般的に型厚調整はクロスヘッド１０５を金型タッチ位置１０８ｂに位置決めし、型厚調整モータ１２０を回転させて型締ハウジング１０６を移動させて固定金型１０１ａと可動金型１０１ｂが圧着したことを確認して終了する。

本実施の形態の型締制御装置は、駆動装置１０７の駆動を制御する制御装置１１０、前進速度や切換位置、設定型締圧力を設定する設定器１１１と、タイバ１０４に型締力によって発生する歪みを測定する歪みセンサ１１４と、歪みセンサ１１４によって検出されたタイバ１０４の歪み量から型締力を演算する演算器１１５と、型閉工程では位置検出装置１０９により検出されたクロスヘッド１０５の位置と設定器１１１の設定値とを比較して切換信号を制御装置１１０に指令し、型締工程では演算器１１５の演算した型締力と設定器１１１で設定された設定型締力とを比較して切換信号を制御装置１１０に指令する比較器１１３とから構成される。

また、演算器１１５で演算された型締力と位置検出装置１０９から検出された値を比較して型厚調整量を型調演算器１１６により演算し、型厚制御装置１２７に指令するように構成される。

次に本実施の形態の制御方法を図１、図２を用いて説明する。

この制御は型開き状態から制御が開始される（Ｓ２０１）。型開位置１０８ａから金型タッチ位置１０８ｂまでの型閉工程中（Ｓ２０１〜Ｓ２０９）は、比較器１１３は位置検出装置１０９により検出された（Ｓ２０２）クロスヘッド１０５の位置と設定器１１１に設定された前進速度等の切換位置とを比較しながら（Ｓ２０３）、切換信号を制御装置１１０に指令し、制御装置は比較器１１３の指令で駆動装置を制御してクロスヘッド１０５と可動盤１０３を前進させ（Ｓ２０４、Ｓ２０５）、金型タッチ位置１０８ｂに到達するまで型閉工程を繰り返し（Ｓ２０６）、金型タッチで型閉工程を終了する（Ｓ２０９）。

金型タッチ位置１０８ｂから型締完了位置１０８ｃまでの型締工程では、タイバ１０４に取付けられた歪みセンサ１１４の検出歪み量を読み取り（Ｓ２１０）、現在の型締力を計算し（Ｓ２１１）する。型締完了位置が判断され（Ｓ２２１）、型締完了位置以下となっていない場合は（Ｓ２２１，Ｎｏ）、設定器１１１に予め設定された設定型締力とを比較する（Ｓ２１２）。

そして、設定型締力より検出型締力が小さい場合は（Ｓ２１２，＜）、制御装置１１０に指令してクロスヘッドを型閉方向に前進させる（Ｓ２１３）。一方、設定型締力より検出型締力が大きい場合は()Ｓ２１２，＞）、制御装置１１０に指令してクロスヘッドを型開方向に後退させる（Ｓ２１４）。このクローズド制御によって設定型締力と検出型締力とを一致させ（Ｓ２１２、＝）、その時のクロスヘッド位置を記憶して（Ｓ２２０）、型締工程を完了させる（Ｓ２１９）。

一方、設定型締力と検出型締力とを一致させる前にクロスヘッド１０５が型締完了位置１０８ｃに達した場合は（Ｓ２２１，ＹＥＳ）、その時の検出型締力を記憶して（Ｓ２２２）、型締工程を完了させる（Ｓ２１９）。

型締工程完了（Ｓ２１９）後、射出−冷却−可塑化−型開−エジェクタと通常の工程を経て補正工程に移行する（Ｓ２２３）。

補正工程では、型締工程完了（Ｓ２１９）時のクロスヘッド位置記憶値Ｘ（Ｓ２２０）が型締完了位置１０８ｃ以下であれば（Ｓ２２４，Ｘ≦型締完了位置）、型調モータを減方向に回転させ（Ｓ２２５）る。一方、クロスヘッド位置記憶値Ｘ（Ｓ２２０）が予め設定された値Ｙ以上ならば（Ｓ２２４，Ｘ＞Ｙ）、型調モータを増方向に回転させ（Ｓ２２６）、また、範囲内であれば（Ｓ２２４、Ｙ）、次サイクル信号（Ｓ２２７）を発して補正工程を終了する。

尚、型調モータの減方向（Ｓ２２５）、増方向（Ｓ２２６）の回転数は、型締完了時に記憶した検出型締力（Ｓ２２２）およびクロスヘッド位置記憶値Ｘ（Ｓ２２０）から型調演算器１１６によって演算し決定する。

上記実施の形態において、駆動装置１０７は電動式でも油圧式でもよい。また、歪みセンサ１１４はタイバ１０４以外の箇所、例えばトグル機構１０８のレバーに設置してもよく、型締力を検出する方法は歪みセンサ以外であってもよい。また、補正工程はエジェクタ完了後でなくてもよく、カウンタ等を用いて同一方向の補正指令が複数回連続で発生した場合に補正を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態における射出成形機の型締制御方法と型締制御装置では、金型タッチから型締完了までの型締工程中において、従来技術のクロスヘッドの位置による型締力の間接オープン制御ではなく、型締検出手段によって直接現在の型締力を演算し、目標の設定型締力と比較して検出型締力が設定型締力と一致するようにクロスヘッド位置をクローズド制御するので正確かつ精密な型締力の制御が行われる。

また、クローズド制御を行った結果、クロスヘッド位置が予め設定された範囲を超えて、検出型締力と設定型締力が一致した場合には、型厚調整装置を型厚増方向へ作動させ、クロスヘッド位置が型締完了位置で検出型締力が設定型締力より小さい場合には型厚調整装置を型厚減方向へ作動させるので、駆動装置の駆動電動機などの負荷を低減できる。

さらに、本発明の実施の形態における射出成形機の型締制御方法と型締制御装置は、型締工程で、検出した型締力と設定した型締力を比較し、その差をフィードバックさせるクローズド制御を行い、クローズド制御を行った結果、クロスヘッド位置が予め設定された範囲を超えて、検出型締力と設定型締力が一致した場合またはクロスヘッド位置が型締完了位置で検出型締力が設定型締力より小さい場合には補正工程を行い、そのための歪みセンサ、型締力演算器、比較器、型調演算器を有するので次に記載する効果を得ることができる。

１）実際に発生している型締力をフィードバックするクローズド制御であるため、精密な型締力制御が可能となる。
２）型厚が異なる場合でも発生型締力は変化しない。
３）型締完了時のクロスヘッド位置と検出型締力により、補正工程を実施するため駆動装置の駆動電動機の負荷を低減できる。

本発明の実施の形態の射出成形機のトグル式型締装置の構造と制御ブロックを示す構成図である。 本発明の実施の形態の型閉じ工程と型締工程と補正工程の動作を示すフローチャートである。 従来用いられていた射出成形機のトグル式型締装置の構造と制御ブロックを示す構成図である。

符号の説明

１０１ａ、３０１ａ 固定金型、１０１ｂ、３０１ｂ 可動金型、１０２、３０１ 固定盤、１０３、３０３ 可動盤、１０４、３０４ タイバ、１０５、３０５ クロスヘッド、１０６、３０６ 型締ハウジング、１０７、３０７ 駆動装置、１０８、３０８ トグル機構、１０８ａ、３０８ａ 型開位置、１０８ｂ、３０８ｂ 金型タッチ位置、１０８ｃ、３０８ｃ 型締完了位置、１０９、３０９ 位置検出装置、１１０、３１０ 制御装置、１１１、３１１ 設定器、１１３、３１３ 比較器、１１４ 歪みセンサ、１１５ 演算器、１１６ 型調演算器、１２０、３２０ 型厚調整モータ、１２１、３２１ モータギア、１２２、３２２ センタギア、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ、３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄ タイバギア、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ、３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄ ナット、１２５、３２５ 型厚設定器、１２６、３２６ 型厚比較器、１２７、３２７ 型厚制御装置、１２８、３２８ 型厚センサ。

Claims (6)

1. トグル式型締装置を有する射出成形機の可動盤位置を、クロスヘッド位置と前記可動盤位置の幾何学的関係に基づく前記クロスヘッドの位置制御によって制御する射出成形機の型締制御方法であって、
   金型タッチから型締完了までの型締工程において、
   前記型締装置に取り付けられた型締力検出手段により検出して演算された検出型締力と予め設定された設定型締力とを比較し、
   前記検出型締力が前記設定型締力より小さい場合は、両者が一致するまで前記クロスヘッドを型閉方向に前進させ、
   前記検出型締力が前記設定型締力より大きい場合は、両者が一致するまで前記クロスヘッドを型開方向に後退させるようにクローズド制御を行うことを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
2. 請求項１に記載の射出成形機の型締制御方法において、
   前記検出型締力が前記設定型締力と一致した時のクロスヘッド位置を記憶することを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
3. 請求項１に記載の射出成形機の型締制御方法において、
   クロスヘッド位置が型締完了位置となった時点における検出型締力を記憶することを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
4. 請求項１に記載の射出成形機の型締制御方法において、
   記憶したクロスヘッド位置が予め設定された範囲を超えて、前記検出型締力と前記設定型締力が一致した場合には、型厚を調整するための型厚調整装置を型厚増方向へ作動させ、クロスヘッド位置が型締完了位置で前記設定型締力より小さい場合には、前記型厚調整装置を型厚減方向へ作動させることを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
5. 請求項４に記載の射出成形機の型締制御方法において、
   型厚調整装置の作動量は記憶したクロスヘッド位置および検出型締力から演算させることを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
6. トグル式型締装置を有する射出成形機の可動盤位置を、クロスヘッド位置と前記可動盤位置の幾何学的関係に基づく前記クロスヘッドの位置制御によって制御する射出成形機の型締制御装置であって、
   前記型締装置に取り付けられた型締力検出手段と、
   前記型締力検出手段で検出された検出値から型締力を演算する演算手段と、
   設定型締力を設定するための設定手段と、
   前記演算手段で演算された検出型締力と前記設定手段で設定された設定型締力とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較値に基づいて、前記検出型締力と前記設定型締力とが一致するように、前記クロスヘッドの位置をクローズド制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする射出成形機の型締制御装置。

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