JP2009292062A

JP2009292062A - 成形機

Info

Publication number: JP2009292062A
Application number: JP2008148409A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Aoyama; 慶彦青山
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP5283431B2

Abstract

【課題】金型の加熱冷却タイミングを最適化でき、高品質の成形品を高能率に成形可能な成形機を提供する。
【解決手段】開閉可能に構成された金型１と、金型１を開閉動作させる金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置４と、金型１に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置５と、金型１に供給される加熱媒体の断続及び冷却媒体の断続を行うバルブコントロールユニット６と、制御装置７と、制御装置７に付設された入力装置８及び表示装置９とを備える。表示装置９に、１サイクル毎の金型温度変化、型開閉速度変化、射出圧力変化及び射出速度変化を同時に表示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、金型の型閉工程、金型の加熱工程、成形材料の射出工程及び保圧工程、金型の冷却工程、金型の型開工程、並びに成形品の取り出し工程からなる成形サイクルを繰り返す成形機に係り、特に、各成形サイクル中における成形機各部の状態をモニタする手段に関する。

一般に、プラスチック製品を成形する射出成形機、ブロー成形機、熱成形機や、金属製品を成形するダイカストマシン等の成形機は、上述した一連の工程を繰り返すことによって製品の成形が行われる。この種の成形機において、良品を高能率に成形するためには、各工程における金型温度を適正に制御する必要がある。

従来、金型温度を適正に制御する成形システムとして、金型の各部に配置した複数の温度検出部と、金型に蒸気等の加熱媒体を供給する加熱用ユニットと、金型に冷却水等の冷却媒体を供給する冷却用ユニットと、加熱媒体及び冷却媒体が流れる媒体路を切り換えるバルブユニットと、バルブユニットの切り換えを制御する制御手段と、制御手段に具備されたタイマーとを有し、制御手段は、前記複数の温度検出部の夫々の検出温度を判定し、この検出温度の判定結果と前記タイマーによる時間設定信号とを組み合わせて、バルブユニットの切り換えによる金型の加熱冷却制御、並びに金型内への成形材料の供給制御を行うものが提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の成形システムによれば、温度検出部の検出温度とタイマーによる時間設定信号との組み合わせでバルブユニットの切り換えを行うので、加熱工程における金型への加熱媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング、射出工程における金型への成形材料の射出開始タイミング、並びに冷却工程における金型への冷却媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング等を自由に変更することが可能となり、製品の成形に必要な最適な温度域で各工程を実施できて、成形品の品質の安定性を向上させることができる。
特開２００７−８３５０２号公報

ところで、この種の成形機を用いて成形される成形品の品質は、金型キャビティ内への成形材料の充填量に大きく依存するので、外形不良や寸法不良のない成形を行うためには、成形材料の射出及び保圧工程において金型キャビティ内に所定量の成形材料が充填される必要がある。また、１サイクルの成形に要する時間は、金型の加熱及び冷却のタイミングに大きく依存するので、１サイクルの成形時間を短縮し、成形品の生産性を高めるためには、金型キャビティ内に所定量の成形材料が充填されることを条件として、なるべく短時間のうちに加熱工程から冷却工程に切り換える必要がある。

しかるに、特許文献１に記載の成形システムは、装置各部の駆動タイミング制御において、金型キャビティ内への成形材料の充填量を何ら考慮しないので、適正品質の成形品を簡単な制御プログラムを用いて高能率に成形することが難しいという問題がある。即ち、特許文献１に記載の成形システムは、金型への加熱媒体の流入開始タイミング及び流入終了タイミング、金型への冷却媒体の流入開始タイミング及び流入終了タイミング、並びに金型キャビティ内への成形材料の射出タイミングを、タイマーの設定時間を変更することにより変更する構成であるので、金型キャビティ内に必要量の成形材料を充填するためには、タイマーの設定時間に応じて金型キャビティ内への成形材料の射出速度を制御しなくてはならず、成形機の制御プログラムが複雑になる。また、タイマーの設定時間は、設定時間の変更と成形品の品質評価を繰り返すことによって実験的に求められるが、実験データにはある程度のばらつきが生じるので、良品を高い歩留まりで成形するためには、タイマーの設定時間をばらつきの最長時間又はそれ以上に設定せざるを得ず、金型キャビティ内への成形材料の充填量に即して最短時間にすることができないことから、１サイクルの成形に要する時間が長くなって、成形品の生産性を高めることが難しい。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、金型キャビティ内への成形材料の充填量を容易に確認することができて、金型の加熱冷却タイミングを最適化することができ、高品質の成形品を高能率に成形可能な成形機を提供することにある。

本発明は、かかる課題を解決するため、第１に、開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出速度を検出する射出速度検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記射出速度検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化とを表示するという構成にした。

金型キャビティ内への成形材料の射出速度は、制御手段から射出手段への射出指令信号の出力時点から数秒間激しく変動し、その後は、次の射出指令信号の出力時点まで安定する。射出速度が激しく変動する期間が射出工程であり、安定期の初期段階が保圧工程である。そして、射出工程及び保圧工程における射出速度の変化をモニタすれば、金型キャビティ内への成形材料の充填量を把握することができる。したがって、表示手段に金型の温度変化と金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、制御手段から加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号及び加熱停止指令信号の出力タイミング、並びに、制御手段から冷却媒体供給手段への冷却開始指令信号及び冷却停止指令信号の出力タイミングの適否を判定することができて、適当でない場合には、それらの修正を容易に行うことができる。

このように、金型内への成形材料の充填量を作業員が判定して、加熱媒体供給手段から金型に供給される加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを修正すると、金型内への成形材料の充填量に応じた射出速度の制御を行うことなく、金型内に必要量の成形材料を充填することが可能になるので、成形機の制御プログラムを簡略化することができる。また、表示手段に表示された金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化から、金型内への成形材料の充填量を作業員が直接的に判定して、金型に供給される加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを修正することから、金型内への成形材料の充填量をタイマーの設定時間に置き換えて加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを制御する場合に比べて、これらの制御をより厳密に行うことができる。

本発明は第２に、開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出圧力を検出する射出圧力検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記射出圧力検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを表示するという構成にした。

金型キャビティ内への成形材料の射出圧力は、制御手段から射出手段への射出指令信号の出力から短時間でピークに達し、その後は、多段階に減圧されて安定状態となり、その安定状態は次の射出指令信号の出力時点まで継続する。射出圧力が上昇し始めてから安定状態に至るまでの期間が射出工程であり、安定期の初期段階が保圧工程である。そして、１次射出工程及び保圧工程における射出圧力の変化をモニタすれば、金型キャビティ内への成形材料の充填量を把握することができる。したがって、表示手段に金型の温度変化と金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、前述の射出速度をモニタする場合と同様に、加熱媒体供給手段の制御タイミング及び冷却媒体供給手段の制御タイミングの適否を判定することができて、適当でない場合には、それらの修正を容易に行うことができる。よって、成形機の制御プログラムを簡略化できると共に、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができる。

本発明は第３に、開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の型開閉速度を検出する型開閉速度検出手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記型開閉速度検出手段により検出された前記金型の型開閉速度変化とを表示するという構成にした。

型開速度は、制御手段から金型開閉手段に型開指令信号が出力された後、多段階に増速されてピークに達し、次いで、多段階に減速されて安定状態となり、その安定状態は次の型開指令信号の出力時点まで継続する。型閉速度もこれと同様であって、制御手段から金型開閉手段に型閉指令信号が出力された後、多段階に増速されてピークに達し、次いで、多段階に減速されて安定状態となり、その安定状態は次の型閉指令信号の出力時点まで継続する。型開指令信号の出力時又は型閉指令信号の出力時から射出工程の終了時又は保圧工程の開始時までの時間は既知であるので、射出工程の終了時又は保圧工程の開始時、ひいては、金型内への成形材料の充填量は、表示手段に表示される型開閉速度の変化をモニタすることによって知ることができる。したがって、表示手段に金型の温度変化と型開閉速度の変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、加熱媒体供給手段の制御タイミング及び冷却媒体供給手段の制御タイミングの適否を判定することができて、適当でない場合には、それらの修正を容易に行うことができる。よって、成形機の制御プログラムを簡略化できると共に、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができる。

本発明は第４に、開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の型開閉速度を検出する型開閉速度検出手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出速度を検出する射出速度検出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出圧力を検出する射出圧力検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記型開閉速度検出手段により検出された前記金型の型開閉速度変化と、前記射出速度検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化と、前記射出圧力検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを表示するという構成にした。

上述のように、表示手段に表示された型開閉速度変化、成形材料の射出速度変化、成形材料の射出圧力変化は、それぞれそれをモニタすることによって、金型キャビティ内への成形材料の充填量を把握することができる。そして、これら３つの変化を同時にモニタすれば、金型キャビティ内への成形材料の充填量をより正確に把握することができるので、表示手段にこれら３つの変化と金型の温度変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができ、加熱媒体供給手段の制御タイミング及び冷却媒体供給手段の制御タイミングの適否を判定することができる。よって、成形機の制御プログラムを複雑化することなく、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができる。

本発明の成形機は、表示手段に、１成形サイクル中の金型の温度変化と、同じ成形サイクル中の型開閉速度変化、成形材料の射出速度変化及び成形材料の射出圧力変化から選択される１乃至複数の変化とを同時に表示するので、金型キャビティ内への成形材料の充填量を容易に把握することができ、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができる。よって、加熱媒体供給手段の制御タイミング及び冷却媒体供給手段の制御タイミングの最適化を容易に行うことができるので、成形機の制御プログラムを複雑化することなく、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができ、成形品の生産性を高めることができる。

以下、本発明に係る成形機の一実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は実施形態に係る成形機のシステム構成図、図２は実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図、図３は実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図、図４は実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図、図５は実施形態に係る成形機に備えられるモニタの表示画面を示す図である。

図１に示すように、本例の成形機は、開閉可能に構成された金型１と、金型１を開閉動作させる金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置４と、金型１に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置５と、加熱媒体供給装置４から金型１に供給される加熱媒体の断続及び冷却媒体供給装置５から金型１に供給される冷却媒体の断続を行うバルブコントロールユニット６と、制御装置７と、制御装置７に付設された入力装置８及び表示装置９とから主に構成されている。

金型１は、図１に示すように、固定ダイプレート４１に取り付けられた固定側金型１ａと、可動ダイプレート４２に取り付けられた可動側金型１ｂとから構成されており、金型開閉装置２により可動側金型１ｂが開閉方向に駆動されるようになっている。固定側金型１ａ及び可動側金型１ｂの所定の位置には、それぞれ金型温度検出センサ１０（図４参照）が設定されており、各金型温度検出センサ１０の出力信号ｓ１，ｓ２は、制御装置７の入力部３１に入力される。

金型開閉装置２は、図２に示すように、一端が可動ダイプレート４２に連結され、他端が可動ダイプレート４２と対向に配置された固定部（テールストック）４３に連結されたトグルリンク機構４４と、このトグルリンク機構４４を伸縮させるボールネジ機構４５とからなる。

ボールネジ機構４５は、固定部４３に回転可能に設置された図示しないナット体と、このナット体に螺合された図示しないネジ軸とからなり、ナット体を型開閉用サーボモータ４６にて正転又は逆転することにより、その回転量に応じた直進移動量だけトグルリンク機構４４を介して可動ダイプレート４２に固定された可動側金型１ｂを移動させる。型開閉用サーボモータ４６は、制御装置７からの指令信号に応じてモータドライバ４７から出力されるモータ駆動信号により駆動される。また、型開閉用サーボモータ４６には、その回転量及び回転方向を検出するエンコーダ４８が付設されており、このエンコーダ４８の出力信号ｓ３は、図４に示すように、制御装置７の入力部３１に入力される。型開閉用サーボモータ４６は、ボールネジ機構４５、トグルリンク機構４４及び可動ダイプレート４２を介して可動側金型１ｂと機械的に連結されているので、型開閉用サーボモータ４６の回転量及び回転方向をエンコーダ４８にて検出することにより、可動側金型１ｂの位置を直接的に検出することができる。

なお、トグルリンク機構４４及びボールネジ機構４５は、周知に属するものであり、かつ本発明の要旨でもないので、詳細な説明を省略する。

射出装置３は、図３に示すように、図示しない射出ユニットベース盤上に所定距離をおいて対向に配設されたヘッドストック１１及び支持盤１２と、これらヘッドストック１１と保持プレート１２との間に架け渡された連結バー１３と、この連結バー１３に案内されてヘッドストック１１と保持プレート１２との間を前後進する直動ブロック１４と、基端部がヘッドストック１１に固定された加熱シリンダ１５と、加熱シリンダ１５の先端に取り付けられたノズル１６と、加熱シリンダ１５の外周に巻装されたバンドヒータ１７と、加熱シリンダ１５内に回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュー１８とを備えている。スクリュー１８の基端部は、回転体１９に保持され、回転体１９は、軸受を介して直動ブロック１４に回転可能に保持されている。また、回転体１９には、被動プーリ２０が固定されており、この被動プーリ２０には、直動ブロック１４に搭載された計量用サーボモータ２１の出力軸に固定された駆動プーリ２２との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して計量用サーボモータ２１により回転駆動される。

支持盤１２には、射出用サーボモータ２３が搭載されると共に、軸受を介してボールネジ機構２５のネジ軸２６が回転可能に保持される。ボールネジ機構２５は、ネジ軸２６と、このネジ軸２６に螺合されたナット体２７とから構成されており、ナット体２７の端部は、ロードセルユニット２８を介して直動ブロック１４に固定されている。ネジ軸２６の端部には、被動プーリ２９が固定されており、この被動プーリ２９には、射出用サーボモータ２３の出力軸に固定された駆動プーリ２４との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５、直動ブロック１４及び回転体１９を介して射出用サーボモータ２３により前後進される。ロードセルユニット２８は、金型１のキャビティ内への溶融樹脂の射出圧力を検出するものであり、このロードセルユニット２８の出力信号ｓ４は、制御装置７の入力部３１に入力される。

また、計量用サーボモータ２１の出力軸には、その回転量及び回転方向を検出するエンコーダ２１ａが付設されており、このエンコーダ２１ａの出力信号ｓ５は、図４に示すように、制御装置７の入力部３１に入力される。さらに、射出用サーボモータ２３の出力軸には、その回転量及び回転方向を検出するエンコーダ２３ａが付設されており、このエンコーダ２３ａの出力信号ｓ６は、図４に示すように、制御装置７の入力部３１に入力される。前述したように、射出用サーボモータ２３の出力軸は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５のネジ軸２６、ボールネジ機構２５のナット体２７、ロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に連結されているので、射出用サーボモータ２３の出力軸の回転をエンコーダ２３ａにて検出することにより、スクリュー１８の移動位置を検出することができる。

なお、図３中の符号１１ａ及び１５ａは、図示しないホッパーから落下・供給される成形材料を加熱シリンダ１５の後端部内に供給するために、ヘッドストック１１および加熱シリンダ１５の対応する位置に穿設された成形材料供給穴を示している。また、符号２５ａは、制御装置７からの指令に基づいて計量用サーボモータ２１を駆動制御するモータドライバ、符号２５ｂは、制御装置７からの指令に基づいて射出用サーボモータ２３を駆動制御するモータドライバを示している。

このように構成された本例の射出装置３は、計量用サーボモータ２１及び射出用サーボモータ２３の駆動停止を制御することにより、成形材料供給穴１１ａ，１５ａを通って供給される成形材料の計量と、計量された成形材料の可塑化及び混練と、可塑化及び混練された成形材料の金型１内への射出とを行う。

即ち、計量工程時には、制御装置７の指令に基づくモータドライバ２５ａからの出力により、計量用サーボモータ２１が所定方向に回転駆動され、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して、スクリュー１８が所定方向に回転駆動される。このスクリュー１８の回転により、図示しないホッパから原料供給穴１１ａ，１５ａを通して加熱シリンダ１５の内部後端側に原料樹脂が供給される。この原料樹脂は、可塑化及び混練されつつスクリュー１８のネジ送り作用によって前方に移送され、溶融樹脂となってスクリュー１８の前方側に貯えられる。スクリュー１８の前方側に溶融樹脂が送り込まれるにつれてスクリュー１８は後退するが、この際、制御装置７の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３を圧力フィードバック制御で駆動制御し、スクリュー１８の直線移動位置を制御することで、スクリュー１８には所定の背圧が付与される。そして、スクリュー１８の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用サーボモータ２１によるスクリュー１８の回転駆動は停止される。

一方、射出工程時には、計量が完了した後の適宜のタイミングで、制御装置７の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が速度フィードバック制御で駆動制御され、これにより、射出用サーボモータ２３の回転が、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９を介してボールネジ機構２５に伝えられ、ボールネジ機構２５により回転運動が直線運動に変換されて、直線運動がロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に伝達されることで、スクリュー１８が急速に前進駆動されて、スクリュー１８の先端側に貯えられた溶融樹脂が型締状態にある金型１のキャビティ内に射出充填され、一次射出工程が実行される。一次射出工程に引き続く保圧工程では、制御装置７の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が圧力フィードバック制御で駆動制御され、これにより、設定された保圧力がスクリュー１８から金型１内に充填された樹脂に付加される。

加熱媒体供給装置４は、防腐剤等の薬剤を注入した軟水を加熱媒体である蒸気に変換するボイラーと、このボイラーにて発生した蒸気を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される蒸気を金型１に供給する加熱媒体供給配管とから主に構成される。

一方、冷却媒体供給装置５は、熱交換により冷却媒体である水温が１０℃〜常温の冷却水を生成するクーリングタワーと、クーリングタワーにて冷却された冷却水を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される冷却水を金型１に供給する冷却媒体供給配管とから主に構成される。

コントロールバルブユニット８は、加熱媒体供給装置４と金型１とを繋ぐ加熱媒体供給配管に設けられる加熱媒体切替バルブ、及び冷却媒体供給装置５と金型１とを繋ぐ冷却媒体供給配管に設けられる冷却媒体切替バルブをユニット化したものであって、制御装置７からの制御信号により前記各切替バルブをオンオフ制御して、金型１への加熱媒体の供給及び冷却媒体の供給を断続する。

制御装置７は、図４に示すように、金型温度検出センサ１０から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２、型開閉用サーボモータ４６に付設されたエンコーダ４８の出力信号ｓ３、ロードセルユニット２８の出力信号ｓ４、計量用サーボモータ２１の出力軸に付設されたエンコーダ２１ａの出力信号ｓ５、射出用サーボモータ２３の出力軸に付設されたエンコーダ２３ａの出力信号ｓ６、及び入力装置８の出力信号ｓ７の入力部３１と、金型開閉装置２に送信される型開指令信号ｓ１１及び型閉指令信号ｓ１２、射出装置３に送信される計量指令信号ｓ１３及び射出指令信号ｓ１４、バルブコントロールユニット６の加熱媒体切替バルブに送信される加熱開始指令信号ｓ１５及び加熱停止指令信号ｓ１６、バルブコントロールユニット６の冷却媒体切替バルブに送信される冷却開始指令信号ｓ１７及び冷却停止指令信号ｓ１８、並びに表示装置９に送信される表示信号ｓ１９の出力部３２と、運転条件設定格納部３３と、測定値格納部３４と、運転プロセス制御部３５と、タイマー３６と、表示処理部３７とを備えている。

運転条件設定格納部３３には、入力装置８から入力された成形サイクルの各工程（型閉じ、計量、射出、型開き、加熱、冷却の各工程）の運転制御条件及び各種の設定値が書き換え可能に格納され、測定値格納部３４には、成形機の各部に備えられた金型温度検出センサ１０及びロードセルユニット２８並びに各種エンコーダ２１ａ，２３ａを含むセンサ群により検出された成形機各部の計測情報がリアルタイムで取り込まれて格納される。運転プロセス制御部３５は、予め用意された各工程の運転制御プログラムと、運転条件設定格納部３３に格納された各工程の運転条件の設定値とに基づき、測定値格納部３４中の計測情報や各部からの状態確認情報、それに自身の計時情報を参照しつつ、図示しないドライバ群を駆動制御して、各工程の運転を実行すると共に、表示装置９に表示信号ｓ１９に応じた所定のデータを表示する。

タイマー３６は、必要に応じて金型１の加熱終了タイミング及び冷却開始タイミングを遅延させるための遅延時間を設定するもので、遅延時間を設定する必要がない場合には、省略することもできる。

表示装置９には、図５に示すように、金型温度信号ｓ１，ｓ２に応じた固定側金型１ａ及び可動側金型１ｂの温度変化、エンコーダ４８の出力信号ｓ３に応じた型開閉速度変化、ロードセルユニット２８の出力信号ｓ４に応じた射出圧力変化、エンコーダ２３ａの出力信号ｓ６に応じた射出速度変化が、１成形サイクル毎に表示される。

以下、図５を参照しながら、制御装置７による成形機各部の駆動制御を説明する。

まず、金型１が型開状態にあり、金型１から成形品が取り出された後、制御装置７は、金型開閉装置２に型閉指令信号ｓ１２を出力して、可動側金型の型閉方向への移動を開始する。また、制御装置７は、これと同時に、バルブコントロールユニット６に加熱開始指令信号ｓ１５を出力して、加熱媒体供給装置４から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、金型温度が上昇する。

制御装置７は、金型温度が予め設定された射出開始温度に達したと判定すると、射出装置３に射出指令信号ｓ１０を出力して、金型１内への成形材料の充填を開始する。なお、金型温度が射出開始温度に達したか否かの判定は、予め定められた特定の金型温度検出センサ１０の出力値のみを基準として行うこともできるし、２個の金型温度検出センサ１０の出力値の平均値とすることもできる。

制御装置７から加熱媒体供給装置４への加熱停止指令信号ｓ１６の出力は、制御装置７が、金型温度検出センサ１０から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２に基づいて、金型温度は射出開始温度に達したと判定すると共に、出力信号ｓ３に応じた型開閉速度変化、出力信号ｓ４に応じた射出圧力変化、出力信号ｓ６に応じた射出速度変化から見て、金型キャビティ内に所定量の溶融樹脂が充填されたと判定される時点において行われる。これにより、金型キャビティ内への成形材料の十分な充填が確保され、高品質の成形品の成形が可能になる。

制御装置７は、バルブコントロールユニット６に加熱停止指令信号ｓ１６を出力すると同時、又はそれ以後に、バルブコントロールユニット６に冷却開始指令信号ｓ１７を出力し、冷却媒体供給装置５から金型１に冷却水を供給して、金型１を強制冷却する。そして、金型温度が型開に適した温度になったときに、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ１１を出力して、型開工程を実行する。

図５に示すように、金型キャビティ内への成形材料の射出速度は、制御装置７から射出装置３への射出指令信号ｓ１４の出力時点から数秒間激しく変動し、その後は、次の射出指令信号ｓ１４の出力時点まで安定する。射出速度が激しく変動する期間が射出工程であり、安定期の初期段階が保圧工程である。そして、射出工程及び保圧工程における射出速度の変化をモニタすれば、金型キャビティ内への成形材料の充填量を把握することができる。したがって、表示装置９に金型１の温度変化と金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、制御装置７から加熱媒体供給装置４への加熱開始指令信号ｓ１５及び加熱停止指令信号ｓ１６の出力タイミング、並びに、制御装置７から冷却媒体供給装置５への冷却開始指令信号ｓ１７及び冷却停止指令信号ｓ１８の出力タイミングの適否を判定することができ、適当でない場合には、入力装置８から所要の修正データを入力することにより、前記各信号の出力タイミングを容易に修正することができる。

このように、金型１内への成形材料の充填量を作業員が判定して、加熱媒体供給装置４から金型１に供給される加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを修正すると、金型１内への成形材料の充填量に応じた射出速度の制御を行うことなく、金型１内に必要量の成形材料を充填することが可能になるので、成形機の制御プログラムを簡略化することができる。また、表示装置９に表示された金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化から、金型内１への成形材料の充填量を作業員が直接的に判定して、金型１に供給される加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを修正することから、金型１内への成形材料の充填量をタイマーの設定時間に置き換えて加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングを制御する場合に比べて、これらの制御をより厳密に行うことができる。

また、図５に示すように、金型キャビティ内への成形材料の射出圧力は、制御装置７から射出装置３への射出指令信号ｓ１４の出力から短時間でピークに達し、その後は、多段階に減圧されて安定状態となり、その安定状態は次の射出指令信号ｓ１４の出力時点まで継続する。射出圧力が上昇し始めてから安定状態に至るまでの期間が射出工程であり、安定期の初期段階が保圧工程である。そして、保圧工程における射出圧力の変化をモニタすれば、金型キャビティ内への成形材料の充填量を把握することができる。したがって、表示装置９に金型１の温度変化と金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、前述の射出速度をモニタする場合と同様に、加熱媒体供給装置４の制御タイミング及び冷却媒体供給装置５の制御タイミングの適否を判定することができて、適当でない場合には、それらの修正を容易に行うことができる。よって、成形機の制御プログラムを簡略化できると共に、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができる。

さらに、図５に示すように、型開速度は、制御装置７から金型開閉装置２に型開指令信号ｓ１１が出力された後、多段階に増速されてピークに達し、次いで、多段階に減速されて安定状態となり、その安定状態は次の型開指令信号ｓ１１の出力時点まで継続する。型閉速度もこれと同様であって、制御装置７から金型開閉装置２に型閉指令信号ｓ１２が出力された後、多段階に増速されてピークに達し、次いで、多段階に減速されて安定状態となり、その安定状態は次の型閉指令信号ｓ１２の出力時点まで継続する。型開指令信号ｓ１１の出力時又は型閉指令信号ｓ１２の出力時から射出工程の終了時又は保圧工程の開始時までの時間は既知であるので、射出工程の終了時又は保圧工程の開始時、ひいては、金型１内への成形材料の充填量は、表示装置９に表示される型開閉速度の変化をモニタすることによって知ることができる。したがって、表示装置９に金型１の温度変化と型開閉速度の変化とを同時に表示することにより、射出工程及び保圧工程を含む各工程が最適な金型温度で行われたか否かを作業者が容易に判定することができるので、加熱媒体供給装置４の制御タイミング及び冷却媒体供給装置５の制御タイミングの適否を判定することができて、適当でない場合には、それらの修正を容易に行うことができる。よって、成形機の制御プログラムを簡略化できると共に、金型への加熱媒体の供給停止タイミング及び冷却媒体の供給停止タイミングをより厳密に制御することができる。

なお、図５に示す例においては、表示装置９に、固定側金型１ａの温度変化と、可動側金型１ｂの温度変化と、型開閉速度変化と、射出圧力変化と、射出速度変化を同時に表示したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、
（１）いずれか一方の金型の温度変化と射出速度変化のみを表示する、
（２）いずれか一方の金型の温度変化と射出圧力変化のみを表示する、
（３）いずれか一方の金型の温度変化と型開閉速度変化のみを表示する、
という構成にすることもでき、この場合にも上述の効果を得ることができる。

実施形態に係る成形機のシステム構成図である。実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図である。実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図である。実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図である。実施形態に係る成形機に備えられるモニタの表示画面を示す図である。

符号の説明

１金型
２金型開閉装置
３射出装置
４加熱媒体供給装置
５冷却媒体供給装置
６バルブコントロールユニット
７制御装置
８入力装置
９表示装置
１０金型温度検出センサ
２８ロードセルユニット
２１ａ，２３ａエンコーダ
４８エンコーダ

Claims

開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出速度を検出する射出速度検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、
前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記射出速度検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化とを表示することを特徴とする成形機。
開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出圧力を検出する射出圧力検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、
前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記射出圧力検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを表示することを特徴とする成形機。
開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の型開閉速度を検出する型開閉速度検出手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、
前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記型開閉速度検出手段により検出された前記金型の型開閉速度変化とを表示することを特徴とする成形機。
開閉可能に構成された金型と、金型の開閉操作を行う金型開閉手段と、金型の型開閉速度を検出する型開閉速度検出手段と、金型の温度を検出する金型温度検出手段と、型閉された金型により形成される金型キャビティ内に成形材料を射出する射出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出速度を検出する射出速度検出手段と、金型キャビティ内への成形材料の射出圧力を検出する射出圧力検出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記金型開閉手段、前記射出手段、前記加熱媒体供給手段及び前記冷却媒体供給手段の起動及び停止を制御して所定の成形サイクルを繰り返す制御手段と、前記所定の成形サイクルを実行したときの成形機各部の状態をモニタする表示手段とを備えた成形機において、
前記表示手段に、前記金型温度検出手段により検出された前記金型の温度変化と、前記型開閉速度検出手段により検出された前記金型の型開閉速度変化と、前記射出速度検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出速度変化と、前記射出圧力検出手段により検出された前記金型キャビティ内への成形材料の射出圧力変化とを表示することを特徴とする成形機。