JP2011240598A - ロータリ式射出成形機及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型合わせ時のカジリの発生を適切に防止して金型の寿命を延ばすこと。
【解決手段】本発明によるロータリ式射出成形機１は、ロータリテーブルの回転軸まわりに搭載される第１金型３２と、第１金型と型閉じされる第２金型１２と、ロータリテーブルを所定回転角度回転させて位置決めするテーブル位置決め手段（２１Ｌ，２１Ｒ，２４、５２）と、第１金型と第２金型との型閉じの際にこれらを位置合わせさせる金型位置合わせ手段（３２Ｌ，３２Ｒ，１４）と、ロータリテーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段５３と、を備え、テーブル位置決め手段は、金型位置合わせ手段が機能する前にロータリテーブルの位置決めが解除されるように構成され、回転角度検出手段は、金型位置合わせ手段による位置合わせ完了後のロータリテーブルの回転角度を検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転軸まわりに複数の金型が搭載されるロータリテーブルを備えるロータリ式射出成形機及び射出成形方法に関する。

従来から、位置決めピンによりロータリテーブルを位置決めさせた状態で型閉じを行うロータリ式射出成形機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２６４２００号公報

ところで、この種のロータリ式射出成形機は、型合わせされる金型間にずれがあった場合にも、ガイドピンと係合穴とからなる位置合わせ手段によって、ある程度のずれであれば型合わせが問題なく実現されるように構成されている。

しかしながら、上述の特許文献１に記載のロータリ式射出成形機ように、ロータリテーブルが位置決めされた状態で型閉じを行う構成では、ロータリテーブルの回転が拘束されているが故に、型合わせ時にガイドピンと係合穴との間でカジリが発生しやすく、金型の寿命が短くなってしまう。

そこで、本発明は、型合わせ時のカジリの発生を適切に防止して金型の寿命を延ばすことができる射出成形機及び射出成形方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、ロータリテーブルの回転軸まわりに搭載される第１金型と、
前記第１金型と型閉じされる第２金型と、
前記ロータリテーブルを所定回転角度回転させて位置決めするテーブル位置決め手段と、
前記第１金型と前記第２金型との型閉じの際にこれらを位置合わせさせる金型位置合わせ手段と、
前記ロータリテーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、を備え、
前記テーブル位置決め手段は、前記金型位置合わせ手段が機能する前に前記ロータリテーブルの位置決めが解除されるように構成され、
前記回転角度検出手段は、前記金型位置合わせ手段による位置合わせ完了後の前記ロータリテーブルの回転角度を検出することを特徴とする、ロータリ式射出成形機が提供される。

本発明のその他の一局面によれば、回転軸まわりに第１金型が搭載されるロータリテーブルを所定回転角度回転させて当該ロータリテーブルを位置決めし、
前記ロータリテーブルの位置決めを解除して、前記第１金型と第２金型とを位置合わせし、
前記第１金型と第２金型との位置合わせ完了後のロータリテーブルの回転角度を検出することを特徴とする、射出成形方法が提供される。

本発明によれば、型合わせ時のカジリの発生を適切に防止して金型の寿命を延ばすことができる射出成形機及び射出成形方法が提供される。

本発明の一実施例によるロータリ式射出成形機１の機械的構成の要部構成を示す概略図である。 型開閉方向に沿って可動プラテン２０側を視た図１のＹ視を示す概略図である。 図２に示す状態からロータリテーブル２２が反転した状態を示す概略図である。 本実施例のロータリ式射出成形機１の駆動系及び制御系の要部構成を示す図である。 本実施例のメインコントローラ４０により実現される主要処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の一実施例によるロータリ式射出成形機１の機械的構成の要部構成を示す概略図である。ロータリ式射出成形機１は、固定プラテン１０と、可動プラテン２０とを備える。固定プラテン１０には、固定金型１２が固定される。可動プラテン２０には、ロータリテーブル２２を介して可動金型３０が搭載される。ロータリテーブル２２は、可動プラテン２０に回転可能に設置され、可動金型３０は、ロータリテーブル２２に固定される。これにより、可動金型３０は、可動プラテン２０に対して回転可能に搭載される。

図２は、型開閉方向に沿って可動プラテン２０側を視た図１のＹ視を示す概略図である。可動金型３０は、ロータリテーブル２２の回転軸３４まわりに略同心状に複数の金型（本例では、２個の金型３１Ｌ，３１Ｒ）を備える。金型３１Ｌ，３１Ｒは、それぞれ、固定金型１２と協動して所定の成形品を成形するために、固定金型１２と型合わせされる。例えば、金型３１Ｌは、固定金型１２と協動して所定の成形品の一部を成形するために、固定金型１２と型合わせされ、金型３１Ｒは、固定金型１２と協動して所定の成形品の残りの部分を成形するために、固定金型１２と型合わせされる。固定金型１２は、可動金型３０の金型３１Ｌ，３１Ｒと同様の態様で複数個設けられた金型を有してもよいし、若しくは、可動金型３０の金型３１Ｌ，３１Ｒよりも少ない数（例えば１つ）の金型のみを有してもよい。

金型３１Ｌには、固定金型１２と型合わせされる際に、固定金型１２に形成された係合穴１４と係合されるガイドピン３２Ｌが設けられる。また、同様に、金型３１Ｒには、固定金型１２と型合わせされる際に、固定金型１２に形成された係合穴１４と係合されるガイドピン３２Ｒが設けられる。ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４は、協動して、固定金型１２と型合わせされる際に固定金型１２に対して金型３１Ｌ，３１Ｒが位置合わせさせる金型位置合わせ手段として機能する。尚、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４は、逆に設けられてもよい。即ち、固定金型１２側にガイドピンを設け、金型３１Ｌ，３１Ｒ側に係合穴を設けてもよい。

ロータリテーブル２２は、外周部の所定位置に突起部２４を有する。また、可動プラテン２０には、ロータリテーブル２２の突起部２４とロータリテーブル２２の回転方向で係合する２つのストッパ２１Ｌ，２１Ｒが設けられる。ロータリテーブル２２は、可動プラテン２０の２箇所のストッパ２１Ｌ，２１Ｒの間で回転可能となる。即ち、２つのストッパ２１Ｌ，２１Ｒは、ロータリテーブル２２の回転可能な範囲を画成する。ロータリテーブル２２の回転可能な範囲は、本例では略１８０度である。尚、図示の状態は、ロータリテーブル２２の突起部２４が可動プラテン２０のストッパ２１Ｌに係止された状態であり、この状態からロータリテーブル２２の更なる反時計回りの回転が規制される。

図３は、図２に示す状態からロータリテーブル２２が反転した状態（約１８０度時計回りに回転した状態）を示す。図示の状態は、ロータリテーブル２２の突起部２４が可動プラテン２０のストッパ２１Ｒに係止された状態であり、この状態からロータリテーブル２２の更なる時計回りの回転が規制される。

尚、図２及び図３に示す状態は、即ちロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌ及び２１Ｒに係止された状態は、いずれも、型閉工程を開始できる状態に対応する。即ち、図２及び図３に示す状態は、それぞれ、可動金型３０と固定金型１２とが互いに型合わせされるようにロータリテーブル２２の位置が位置決めされ且つその位置が維持された状態となっている。

図４は、本実施例のロータリ式射出成形機１の駆動系及び制御系の要部構成を示す図である。

ロータリ式射出成形機１は、メインコントローラ４０を備える。メインコントローラ４０は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。

メインコントローラ４０には、型開閉用サーボモータ５０、反転用サーボモータ５２を含む各種駆動装置が接続される。型開閉用サーボモータ５０は、型開閉動作のための動力を発生する。即ち、型開閉用サーボモータ５０は、トグル機構（図示せず）を作動させ、型閉時には固定プラテン１０に近接する方向に可動プラテン２０を移動させると共に、型開時には固定プラテン１０から離反する方向に可動プラテン２０を移動させる。反転用サーボモータ５２は、ロータリテーブル２２の回転軸３４まわりの回転動作（反転動作）のための動力を発生する。反転用サーボモータ５２は、例えば適切なギア機構（図示せず）を作動させて、ロータリテーブル２２を回転させる。

型開閉用サーボモータ５０及び反転用サーボモータ５２にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ５１、５３が備えられている。エンコーダ５１、５３で検出された回転数はそれぞれメインコントローラ４０に入力される。

メインコントローラ４０には、ユーザインターフェース４２が接続される。ユーザインターフェース４２は、表示器及び入力装置を含んでよい。メインコントローラ４０は、ユーザインターフェース４２を通してユーザによりあらかじめ設定された各種設定値に応じて各種成形工程を実現する。

図５は、本実施例のメインコントローラ４０により実現される主要処理の一例を示すフローチャートである。

ステップ５００では、型閉工程が開始される。具体的には、メインコントローラ４０は、型開閉用サーボモータ５０を制御して、固定プラテン１０に近接する方向に可動プラテン２０を移動させ始める。ここでは、一例として、図２に示す状態から型閉工程が開始される場合を説明する。即ち、ロータリテーブル２２が第１の所定回転角度に維持された状態で型閉工程が開始される場合を説明する。

ステップ５０２では、メインコントローラ４０は、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態が維持されるように、反転用サーボモータ５２を制御する。即ち、メインコントローラ４０は、可動プラテン２０の移動に伴う外乱によりロータリテーブル２２の位置決め状態が損なわれるのを防止すべく、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態を維持しつつ、型閉工程を開始する。尚、ロータリテーブル２２の突起部２４によるストッパ２１Ｌへの押し付け力の維持は、型開閉用サーボモータ５０が所定の回転トルク（図２の例では、反時計方向の所定の回転トルク）を発生した状態を維持することにより実現される。

ステップ５０４では、メインコントローラ４０は、型開閉用サーボモータ５０に係るエンコーダ５１の出力値を監視し、エンコーダ５１の出力値に基づいて、可動金型３０が固定金型１２に合わせられる直前位置に達したか否かを判定する。より具体的には、メインコントローラ４０は、エンコーダ５１の出力値に基づいて、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが、対応する固定金型１２の係合穴１４に到達する直前位置に達したか否かを判定する。ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが、対応する固定金型１２の係合穴１４に到達する直前位置とは、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４との間の距離Ｌ（図１参照）が略ゼロになる位置である。但し、可動金型３０が固定金型１２に合わせられる直前位置は、制御の応答性等を考慮して適切に決定される。このようにして、型閉工程が開始されると、型閉工程中、メインコントローラ４０は、型開閉用サーボモータ５０に係るエンコーダ５１の出力値を監視しつつ、可動金型３０が固定金型１２に合わせられる直前位置を検出する。

本ステップ５０４において、可動金型３０が固定金型１２に合わせられる直前位置に達していない場合は、ステップ５０２に戻り、可動金型３０が固定金型１２に合わせられる直前位置に達した場合は、ステップ５０６に進む。

ステップ５０６では、メインコントローラ４０は、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態を解除する。即ち、メインコントローラ４０は、反転用サーボモータ５２の動作を停止させ、ロータリテーブル２２をフリーな状態にする。これにより、ロータリテーブル２２は、可動プラテン２０に対する回転方向の拘束（図２の時計回り方向の回転の拘束）が解除され、位置決め状態が解除される。

ステップ５０８では、メインコントローラ４０は、型閉工程を完了する。尚、ステップ５００からステップ５０８までの型閉工程は、上記ステップ５０４、５０６の処理の介在により特段の影響を受けることなく実施される。即ち、上記ステップ５０４、５０６の処理は、既存の型閉工程内に追加される形で導入されればよく、例えば上記ステップ５０４、５０６の処理のための型閉じ速度を一時的に低下させたり型閉じ速度を変更したりする必要はない。

このように本実施例では、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態で、可動金型３０と固定金型１２との間に僅かなずれ（ずれ角度）が存在する場合であっても、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが、対応する固定金型１２の係合穴１４に到達する直前位置に、ロータリテーブル２２がフリーな状態とされるので、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが、対応する固定金型１２の係合穴１４内にスムーズに入り、カジリの発生が効果的に防止される。

ステップ５１０では、メインコントローラ４０は、型閉工程が完了した際のエンコーダ５３の出力値に基づいて、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（即ち可動金型３０が固定金型１２に合わされた後のロータリテーブル２２の回転角度）を検出・監視する。この際、メインコントローラ４０は、例えば、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態の回転角度（第１の所定回転角度）に対する変化角度（ずれ角度）を検出・監視する。このずれ角度は、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが固定金型１２の係合穴１４に入ることで補償されたずれ角度、即ちロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌに押し付けられた状態における可動金型３０と固定金型１２との間のずれ角度に対応する。

このようにして検出された型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（ずれ角度）は、記憶装置（例えばＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ）に記憶されてよい。記憶値は、例えば型閉工程毎に、ユーザインターフェース４２の表示器に表示されてもよい。或いは、ユーザからの要求時に、各型閉工程で得られた各記憶値がユーザインターフェース４２の表示器に表示されてもよい。この際、各記憶値の平均値や最大値等が表示されてもよいし、初期値（段取り後の１回目の型閉じの際の記憶値）に対するずれ角度が算出され表示されてもよい。

このようにして本実施例では、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度が記憶・出力されるので、ユーザは、この出力値を見て、ストッパ２１Ｌ，２１Ｒとロータリテーブル２２の突起部２４による位置決め状態が正確に実現されているか否か（可動金型３０のロータリテーブル２２への取り付け状態に問題が無いか否か）をチェックすることができる。例えば、可動金型３０のロータリテーブル２２への取り付けに大きなずれが存在する場合、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４の金型位置合わせ手段がその分だけ大きく働き、その分だけ大きなずれ角度が検出される。従って、ユーザは、ずれ角度が許容範囲内であるかどうかをチェックし、必要であれば、可動金型３０のロータリテーブル２２への取り付けを修正するなどの手当てを行うことができる。このようにして、ずれ角度に起因して生ずる型合わせ時のカジリ（ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４の間のカジリ）を早期に検出して防止することができる。これにより、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒ（可動金型３０）の寿命を延ばすことができる。

尚、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（ずれ角度）の監視機能は、メインコントローラ４０により実現されてもよい。例えばユーザインターフェース４２を介してユーザによりロータリテーブル２２のずれ角度の許容最大値を予め設定しておき、又は、メーカーによりデフォルト値としてロータリテーブル２２のずれ角度の許容最大値を予め設定しておき、メインコントローラ４０は、この許容最大値を基準として、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（ずれ角度）を評価（監視）してもよい。例えば、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２のずれ角度が、許容最大値を超えた場合に、その旨を知らせる情報をユーザインターフェース４２を介して出力してもよい。この出力態様は、音響的及び／又は視覚的な出力態様であってよい。例えば、警報用のインジケータを点灯させてもよいし、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２のずれ角度の表示を強調（点滅）させてもよい。尚、ずれ角度の許容最大値は、例えばガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４の間で寿命に大きく影響を与えるカジリが発生する際のずれ角度に基づいて設定されてもよい。

また、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（ずれ角度）は、以降のロータリテーブル２２の回転軸３４まわりの回転動作（第１の所定回転角度）を修正するために利用（フィードバック制御）されてもよい。例えば、メインコントローラ４０は、次のサイクルで図２に示す状態を形成する際に、ずれ角度分だけ修正された第１の所定回転角度（＝型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度）までロータリテーブル２２を回転させて停止させるように制御してもよい。これにより、ずれ角度を事前に修正することができ、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４の金型位置合わせ手段による位置ずれ修正量を低減することができる。

ステップ５１２では、可動金型３０と固定金型１２とが型締めされて樹脂の射出成形が実行される。射出成形が終了すると、ステップ５１４に進む。

ステップ５１４では、メインコントローラ４０は、型開工程を実行する。この際、メインコントローラ４０は、型閉工程が完了した際のエンコーダ５３の出力値（上記ステップ５１０の検出値）に対応するロータリテーブル２２の回転角度が維持される状態で、型開工程を実行する。即ち、ずれ角度がゼロで無い場合はそのずれ角度分だけロータリテーブル２２が第１の所定回転角度から回転した状態で、型開工程を実行する。これにより、型開き時のガイドピン３２Ｌ、３２Ｒと係合穴１４の間で生じうる磨耗を防止することができる。型開工程が終了すると、ステップ５１６に進む。

ステップ５１６では、メインコントローラ４０は、ロータリテーブル２２が反転されるように、反転用サーボモータ５２を制御する。即ち、本例では、図２に示す状態から図３に示す状態へとロータリテーブル２２が反転されるように、反転用サーボモータ５２を制御する。即ち、ロータリテーブル２２が第１の所定回転角度で維持された状態から第２の所定回転角度で維持される状態へと反転される。この反転が終了すると、再度、ステップ５００の処理から開始される。この場合は、ステップ５１０において、型閉工程が完了した際のロータリテーブル２２の回転角度（即ち可動金型３０が固定金型１２に合わされた後のロータリテーブル２２の回転角度）を検出することで、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｒに押し付けられた状態（図３参照）の回転角度（第２の所定回転角度）に対する変化角度（ずれ角度）が検出・監視されることになる。

このようにして、ロータリテーブル２２を反転させながら樹脂の射出成形が連続的に実行される。

尚、上述した実施例においては、ロータリテーブル２２の突起部２４、可動プラテン２０のストッパ２１Ｌ又はストッパ２１Ｒ、及び、反転用サーボモータ５２が協動して、ロータリテーブル２２を所定回転角度（第１又は第２の所定回転角度）回転させて位置決めするテーブル位置決め手段として機能している。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌ又はストッパ２１Ｒに押し付けられる方向に反転用サーボモータ５２の駆動力（回転トルク）を発生させることで、ロータリテーブル２２（ひいてはそこに搭載される可動金型３０）の回転角度を機械的に拘束しているが、本発明は、このような拘束態様に限られず適用可能である。例えば、突起部２４とストッパ２１Ｌ、２１Ｒによるテーブル位置決め手段に代えて、ロータリテーブル２２の外周側面又はロータリテーブル２２の表面に位置決め穴を設け、位置決め穴に位置決めピンを差し込むことにより、ロータリテーブル２２（ひいてはそこに搭載される可動金型３０）の回転角度を機械的に拘束してもよい。この場合は、位置決め穴に位置決めピンを差し込んだ状態で型閉じを開始し、その後、ガイドピン３２Ｌ、３２Ｒが、対応する固定金型１２の係合穴１４に到達する直前位置に達したときに、位置決めピンを位置決め穴から抜くことで、ロータリテーブル２２のフリーな状態を形成することとしてよい。

また、上述した実施例では、ロータリテーブル２２の突起部２４がストッパ２１Ｌ又はストッパ２１Ｒに押し付けられる方向に反転用サーボモータ５２の駆動力（回転トルク）を発生させることで、ロータリテーブル２２の位置決め状態を実現し且つその状態を維持しているが、本発明はこれに限定されない。即ち、ロータリテーブル２２の位置決め及びその状態の維持は、ロータリテーブル２２の位置が維持されるのであれば、機械的な拘束でもサーボモータで制御（電気）的に維持するようにしてもよい。

また、上述した実施例では、金型位置合わせ手段が機能する直前にロータリテーブル２２の位置決めを解除しているが（図５のステップ５０６参照）、金型位置合わせ手段が機能する前であれば直前である必要はない。例えば型閉じ開始時等にロータリテーブル２２の位置決めを解除してもよい。

１ ロータリ式射出成形機
１０ 固定プラテン
１２ 固定金型
１４ 係合穴
２０ 可動プラテン
２１Ｌ、２１Ｒ ストッパ
２２ ロータリテーブル
２４ 突起部
３０ 可動金型
３１Ｌ，３１Ｒ 金型
３２Ｌ，３２Ｒ ガイドピン
３４ 回転軸
４０ メインコントローラ
４２ ユーザインターフェース
５０ 型開閉用サーボモータ
５１ エンコーダ
５２ 反転用サーボモータ
５３ エンコーダ

Claims (4)

1. ロータリテーブルの回転軸まわりに搭載される第１金型と、
   前記第１金型と型閉じされる第２金型と、
   前記ロータリテーブルを所定回転角度回転させて位置決めするテーブル位置決め手段と、
   前記第１金型と前記第２金型との型閉じの際にこれらを位置合わせさせる金型位置合わせ手段と、
   前記ロータリテーブルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、を備え、
   前記テーブル位置決め手段は、前記金型位置合わせ手段が機能する前に前記ロータリテーブルの位置決めが解除されるように構成され、
   前記回転角度検出手段は、前記金型位置合わせ手段による位置合わせ完了後の前記ロータリテーブルの回転角度を検出することを特徴とする、ロータリ式射出成形機。
2. 前記回転角度検出手段によって検出された前記ロータリテーブルの回転角度と、前記所定回転角度とを比較する回転角度比較手段を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のロータリ式射出成形機。
3. 前記回転角度検出手段によって検出された前記ロータリテーブルの回転角度に基づいて、前記所定回転角度を修正する回転角度修正手段を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のロータリ式射出成形機。
4. 回転軸まわりに第１金型が搭載されるロータリテーブルを所定回転角度回転させて当該ロータリテーブルを位置決めし、
   前記ロータリテーブルの位置決めを解除して、前記第１金型と第２金型とを位置合わせし、
   前記第１金型と第２金型との位置合わせ完了後のロータリテーブルの回転角度を検出することを特徴とする、射出成形方法。

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