JP2013056461A

JP2013056461A - 射出成形機

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Publication number: JP2013056461A
Application number: JP2011195721A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakazaki; 修中▲崎▼; Koji Moriya; 幸次守谷; Hiroyuki Mizuno; 博之水野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: KR101395415B1; KR20130028003A; TW201325868A; JP5774420B2; CN102990883A; CN102990883B; TWI558534B

Abstract

【課題】制御装置による制御下での電磁石のコイルへの電流供給を停止した状態において金型装置の取り付けを可能とする射出成形機を提供すること。
【解決手段】射出成形機は、電磁石４９による吸着力で型締力を発生させる型締力発生機構を備える。型締力発生機構は、電磁石４９のコイル４８に電流を供給する電流供給部１００と、電流供給部１００を制御する制御装置６０とを含む。制御装置６０による制御下での電流供給部１００によるコイル４８への電流供給を停止した状態でコイル４８に電流を供給する電気回路２００が設けられることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、溶融樹脂を射出装置から射出して金型装置のキャビティに充填し、固化させることによって成形品を成形する。金型装置は固定金型及び可動金型で構成される。金型装置の型閉じ、型締め、及び型開きは型締装置によって行われる。

型締装置として、モータなどの駆動源とトグル機構とを用いる方式のものが広く用いられているが、トグル機構の特性上、型締力を変更することが困難であり、応答性や安定性が悪い。また、トグル機構の動作時に曲げモーメントが発生し、金型装置を取り付ける取り付け面などが歪むことがある。

そこで、型開閉動作にはリニアモータを用い、型締め動作に電磁石の吸着力を利用した型締装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。型締装置において、電磁石のコイルへの電流供給は制御装置による制御下で行われる。

国際公開第０５／０９００５２号パンフレット

金型装置は、成形品の種類に応じて交換される。新しい金型装置を取り付けるとき、金型装置は取り付け面にボルトで仮止めされた後、型閉じされ、型締め状態でボルトを増し締めして本止めされる。ボルトの代わりに、油圧や磁力を利用したクランプ装置などが用いられてもよい。

本止め作業は、射出成形機のカバーに設置されるドアを開けて行われるので、制御装置による誤作動を排除するため、ドアが開いている状態では型締装置への電流供給が停止される。

この状態において、トグル機構を用いる方式は予め発生させた型締力を保持できるが、電磁石を用いる方式は型締力を保持できなかった。制御装置による電磁石のコイルへの電流供給が遮断されるためである。そのため、電磁石を用いる方式では、本止め作業が困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、制御装置による制御下での電磁石のコイルへの電流供給を停止した状態において金型装置の取り付けを可能とする射出成形機の提供を目的とする。

上記目的を解決するため、本発明の一の態様による射出成形機は、
固定金型が取り付けられる第１の固定部材と、
可動金型が取り付けられる第１の可動部材と、
該第１の可動部材と共に移動する第２の可動部材と、
前記第１の可動部材と前記第２の可動部材との間に配設される第２の固定部材と、
該第２の固定部材と前記第２の可動部材との間に電磁石による吸着力で型締力を発生させる型締力発生機構と、を備え、
該型締力発生機構は、前記電磁石のコイルに電流を供給する電流供給部と、該電流供給部を制御する制御装置とを含み、
該制御装置による制御下での前記電流供給部による前記コイルへの電流供給を停止した状態で前記コイルに電流を供給する電気回路が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、制御装置による制御下での電磁石のコイルへの電流供給を停止した状態において金型装置の取り付けを可能とする射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機の型閉じ時の状態を示す図本発明の一実施形態による射出成形機の型開き時の状態を示す図本発明の一実施形態による射出成形機の電磁石のコイルに電流を供給する回路を示す図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方として説明する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機の型閉じ時の状態を示す図である。図２は、本発明の一実施形態による射出成形機の型開き時の状態を示す図である。図３は、本発明の一実施形態による射出成形機の電磁石のコイルに電流を供給する回路を示す図である。

図において、１０は型締装置、Ｆｒは射出成形機のフレーム、Ｇｄは該フレームＦｒ上に敷設される２本のレールよりなるガイド、１１は固定プラテン（第１の固定部材）である。固定プラテン１１は、型開閉方向（図において左右方向）に延びるガイドＧｄに沿って移動可能な位置調整ベースＢａ上に設けられてよい。なお、固定プラテン１１はフレームＦｒ上に載置されてもよい。

固定プラテン１１と対向して可動プラテン（第１の可動部材）１２が配設される。可動プラテン１２は可動ベースＢｂ上に固定され、可動ベースＢｂはガイドＧｄ上を走行可能である。これにより、可動プラテン１２は、固定プラテン１１に対して型開閉方向に移動可能である。

固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と平行にリヤプラテン（第２の固定部材）１３が配設される。リヤプラテン１３は、脚部１３ａを介してフレームＦｒに固定される。

固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本の連結部材としてのタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。タイバー１４を介して固定プラテン１１がリヤプラテン１３に固定される。タイバー１４に沿って可動プラテン１２が進退自在に配設される。可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。なお、ガイド穴の代わりに、切欠部を形成するようにしてもよい。

タイバー１４の前端部（図において右端部）には図示されないネジ部が形成され、該ネジ部にナットｎ１を螺合して締め付けることによって、タイバー１４の前端部が固定プラテン１１に固定される。タイバー１４の後端部はリヤプラテン１３に固定される。

固定プラテン１１には固定金型１５が、可動プラテン１２には可動金型１６がそれぞれ取り付けられ、可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置１７の射出ノズル１８から射出された図示されない溶融樹脂がキャビティ空間に充填される。固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

吸着板２２（第２の可動部材）は、可動プラテン１２と平行に配設される。吸着板２２は取付板２７を介してスライドベースＳｂに固定され、スライドベースＳｂはガイドＧｄ上を走行可能である。これにより、吸着板２２は、リヤプラテン１３よりも後方において進退自在となる。吸着板２２は、磁性材料で形成されてよい。なお、取付板２７はなくてもよく、この場合、吸着板２２はスライドベースＳｂに直に固定される。

ロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、ロッド３９は、型閉じ時に吸着板２２が前進するのに伴って前進させられて可動プラテン１２を前進させ、型開き時に吸着板２２が後退するのに伴って後退させられて可動プラテン１２を後退させる。そのために、リヤプラテン１３の中央部分にロッド３９を貫通させるための穴４１が形成される。

リニアモータ２８は、可動プラテン１２を進退させるための型開閉駆動部であって、例えば可動プラテン１２に連結された吸着板２２とフレームＦｒとの間に配設される。なお、リニアモータ２８は可動プラテン１２とフレームＦｒとの間に配設されてもよい。

リニアモータ２８は、固定子２９、及び可動子３１を備える。固定子２９は、フレームＦｒ上において、ガイドＧｄと平行に、かつ、スライドベースＳｂの移動範囲に対応させて形成される。可動子３１は、スライドベースＳｂの下端において、固定子２９と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。

可動子３１は、コア３４及びコイル３５を備える。そして、コア３４は、固定子２９に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯３３を備え、コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。なお、磁極歯３３は可動プラテン１２の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を交互に着磁させることによって形成される。可動子３１の位置を検出する位置センサ７５が配置される。

コイル３５に所定の電流を供給することによってリニアモータ２８を駆動すると、可動子３１が進退させられる。それに伴って、吸着板２２及び可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。リニアモータ２８は、可動子３１の位置が設定値になるように、位置センサ７５の検出結果に基づいてフィードバック制御される。

なお、本実施の形態においては、固定子２９に永久磁石を、可動子３１にコイル３５を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ２８が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。

なお、型開閉駆動部として、リニアモータ２８の代わりに、回転モータおよび回転モータの回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構などが用いられてもよい。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３と吸着板２２との間に電磁石による吸着力で型締力を生じさせる。この吸着力は、ロッド３９を介して可動プラテン１２に伝達する。

なお、固定プラテン１１、可動プラテン１２、リヤプラテン１３、吸着板２２、リニアモータ２８、電磁石ユニット３７、ロッド３９などによって型締装置１０が構成される。また、電磁石ユニット３７などで型締力発生機構が構成される。型締力発生機構は、電磁石４９のコイル４８に電流を供給する電流供給部１００（図３参照）と、電流供給部１００を制御する制御装置６０とを含む。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された吸着部５１からなる。吸着部５１は、吸着板２２の前端面の所定の部分、例えば、吸着板２２においてロッド３９を包囲し、かつ、電磁石４９と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン１３の後端面の所定の部分、例えば、ロッド３９のまわりに溝４５が形成され、溝４５より内側にコア４６、溝４５より外側にヨーク４７が形成される。そして、溝４５内でコア４６まわりにコイル４８が巻装される。

なお、本実施形態においては、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されるが、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成してもよい。また、電磁石と吸着部の配置は逆であってもよい。例えば、吸着板２２側に電磁石４９を設け、リヤプラテン１３側に吸着部５１を設けてもよい。

電磁石ユニット３７において、コイル４８に電流を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、型締力を発生させることができる。

型締装置１０のリニアモータ２８及び電磁石４９の駆動は、制御装置６０によって制御される。制御装置６０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備え、ＣＰＵによって演算された結果に応じて、リニアモータ２８のコイル３５や電磁石４９のコイル４８に電流を供給する。制御装置６０には、荷重検出器５５が接続される。荷重検出器５５は、型締装置１０において、少なくとも１本のタイバー１４の所定の位置（固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間における所定の位置）に設置され、当該タイバー１４にかかる荷重を検出する。荷重検出器５５は、例えばタイバー１４の伸び量を検出するセンサによって構成される。荷重検出器５５によって検出された荷重は、制御装置６０に送られる。

制御装置６０は、図３に示すように、電磁石４９のコイル４８に電流を供給する電流供給部（ドライバ）１００と接続されており、電流供給部１００を制御する。電流供給部１００の制御は、後述の型締め処理部６２によって行われる。

電流供給部１００は、ＤＣ電源（例えば、充電器）ＰＷと接続されており、制御装置６０からの制御信号に応じた電流値の電流を電磁石４９のコイル４８に供給する。電流供給部１００は、例えばパワーモジュールなどを含む。

電流供給部１００は、射出成形機のカバーに設置されるドアが閉じたときのみ電磁石４９のコイル４８への電流供給を許容するオン状態となる図示されない開閉監視スイッチを含んでよい。開閉監視スイッチがオフ状態となると、電流供給部１００による電磁石４９のコイル４８への電流供給が遮断される。

なお、開閉監視スイッチは、電流供給部１００に含まれず、制御装置６０に接続されていてもよい。この場合、制御装置６０は、開閉監視スイッチの状態がオフ状態になると、電流供給部１００による電磁石４９のコイル４８への電流供給を遮断する。

次に、型締め装置１０の動作について説明する。

制御装置６０の型開閉処理部６１によって型閉じ工程が制御される。図２の状態（型開きの状態）において、型開閉処理部６１は、コイル３５に電流を供給して、リニアモータ２８を駆動する。可動プラテン１２が前進して、図１に示すように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、即ち電磁石４９と吸着部５１との間には、ギャップδが形成される。なお、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

続いて、制御装置６０の型締め処理部６２は、型締め工程を制御する。型締め処理部６２は、電磁石４９のコイル４８に電流を供給し、電磁石４９に吸着部５１を吸着する。それに伴って、吸着板２２及びロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。

型締力は荷重検出器５５によって検出される。検出された型締力は制御装置６０に送られ、型締力が設定値になるように型締め処理部６２が電流供給部１００を制御して、コイル４８に供給される電流を調整し、フィードバック制御する。この間、射出装置１７において溶融させられた溶融樹脂が射出ノズル１８から射出され、金型装置１９のキャビティ空間に充填される。

キャビティ空間内の樹脂が冷却固化すると、型開閉処理部６１は、型開き工程を制御する。型締め処理部６２は、図１の状態において、電磁石４９のコイル４８への電流供給を停止する。それに伴って、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が後退し、図２に示すように、可動金型１６が後退して型開きが行われる。

次に、金型装置１９の交換時の型厚調整について説明する。
金型装置１９の交換に伴い、新しい金型装置１９が取り付けられると、金型装置１９の厚さが変わり、型閉じが終了した時点でリヤプラテン１３と吸着板２２との間に形成されるギャップδが変わる。

そこで、射出成形機は、金型装置１９の厚さに応じてギャップδを調整する型厚調整装置７０を備える。型厚調整装置７０は、型厚調整用モータ７１、ギヤ７２、ナット７３、ロッド３９などによって構成される。ロッド３９は吸着板２２の中央部分を貫通し、ロッド３９の後端部にねじ４３が形成される。ねじ４３と、吸着板２２に対して回転自在に支持されたナット７３とが螺合させられる。ナット７３の外周面に図示されない大径のギヤが形成され、このギヤと、型厚調整用モータ７１の出力軸７１ａに取り付けられた小径のギヤ７２が噛合させられる。ナット７３及びねじ４３によって運動方向変換部が構成され、該運動方向変換部において、ナット７３の回転運動がロッド３９の直進運動に変換される。

金型装置１９の厚さに対応させて、型厚調整用モータ７１を駆動し、ナット７３をねじ４３に対して所定量回転させると、吸着板２２に対するロッド３９の位置が調整され、固定プラテン１１及び可動プラテン１２に対する吸着板２２の位置が調整されて、ギャップδを最適な値にすることができる。即ち、可動プラテン１２と吸着板２２との間の型開閉方向（図において左右方向）における距離を変えることによって、型厚の調整が行われる。

型厚調整用モータ７１は、サーボモータであってよく、エンコーダ部７１ｂを含んでよい。エンコーダ部７１ｂは、型厚調整用モータ７１の出力軸７１ａの回転量などを検出し、検出結果を制御装置６０に送信する。制御装置６０は、ギャップδが設定値になるように、型厚調整用モータ７１をフィードバック制御する。

次に、金型装置１９の取り付けについて説明する。
新しい金型装置１９を取り付けるとき、金型装置１９は、クレーンなどで吊持された状態で、固定プラテン１１にボルトで仮止めされる。その後、可動プラテン１２が前進して金型装置１９に接触し、続いて、金型装置１９が型締めされる。型締め状態で、固定金型１５が固定プラテン１１に、可動金型１６が可動プラテン１２にそれぞれボルトで本止めされる。ボルトの代わりに、油圧や磁力を利用したクランプ装置などが用いられてもよい。

本止め作業は、射出成形機のカバーに設置されるドアを開けて行われるので、電流供給部１００による電磁石４９のコイル４８への電流供給を停止した状態（以下、「停止状態」ともいう）で行われる。制御装置６０による誤作動を排除するためである。

停止状態は、各種検出器の検出結果に基づいて動作がフィードバック制御される駆動源（例えば、電磁石４９、リニアモータ２８、及び型厚調整用モータ７１を含む）の駆動制御が自動で停止されるサーボオフ状態であってよい。

本実施形態の射出成形機は、停止状態で、電磁石４９のコイル４８に電流を供給する電気回路２００を備える。

電気回路２００は、図３に示すように、電磁石４９のコイル４８とＤＣ電源（例えば、充電器）ＰＷとを接続し、電流供給部１００とは独立に電磁石４９に電流を供給する。電気回路２００は、電流供給部１００とは異なり、制御装置６０に接続されておらず、制御装置６０による制御を受けない。

電気回路２００が電磁石４９のコイル４８に電流を供給することにより、電磁石４９が吸着部５１を吸着する。それに伴って、吸着板２２及びロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。よって、停止状態において型締力を発生させることができ、金型の本止め作業を行うことができる。

電気回路２００は、例えば、手動スイッチ２０２、ギャップ監視スイッチ２０４、及び可変抵抗器２０６などで構成される。手動スイッチ２０２及びギャップ監視スイッチ２０４の両方がコイル４８への電流供給を許容するオン状態のとき、可変抵抗器２０６の抵抗値に応じた電流値の電流が電磁石４９のコイル４８に供給され、電磁石４９が吸着部５１を吸着する。

手動スイッチ２０２は、電磁石４９のコイル４８への電流供給を許容するオン状態と禁止するオフ状態とに手動で切り換えられるスイッチである。電気回路２００による電流供給をユーザの意思で開始、終了することができる。

ギャップ監視スイッチ２０４は、電磁石４９と吸着部５１との間に形成されるギャップδが所定値δ０以下のときのみ電流供給を許容するオン状態となり、ギャップδが所定値δ０を超えるときに電流供給を禁止するオフ状態となる。ギャップδが所定値δ０以下のときのみ、電気回路２００による電流供給が許容されるので、電磁石４９が吸着部５１を吸着するとき、吸着板２２や可動プラテン１２、可動金型１６などの前進を制限することができる。所定値δ０は、例えば１．０ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内で設定される。

ギャップ監視スイッチ２０４は、リヤプラテン１３側に設置され、吸着板２２側に設置される操作片によって操作される操作スイッチであってよい。また、ギャップ監視スイッチ２０４は、操作スイッチの操作に応じて、オン状態とオフ状態とに切り換えられる電磁接触器などでもよい。

なお、操作スイッチと操作片の配置は逆でもよく、操作スイッチが吸着板２２側に配置され、操作片がリヤプラテン１３側に配置されてもよい。また、操作スイッチの代わりに、非接触式の近接スイッチを用いてもよい。

可変抵抗器２０６は、電磁石４９のコイル４８に供給される電流の電流値を可変とするものであって、手動で抵抗値が変わる。抵抗値が低くなるほど、電流値が上昇し、電磁石４９の吸着力が強くなる。よって、可変抵抗器２０６を用いて型締力を調節することが可能である。

次に、上記構成の射出成形機を用いた金型装置１９の取り付け方法（本止め作業）について説明する。

先ず、仮止め作業後、リニアモータ２８を駆動し、可動プラテン１２を可動金型１６に当接させる。このとき、電磁石２０と吸着部５１との間に形成されるギャップδ（＞０）は所定値δ０以下となり、ギャップ監視スイッチ２０４がオン状態となる。ギャップδが所定値δ０以下となるよう、リニアモータ２８の駆動後または駆動前に、型厚調整装置７０を用いて、吸着板２２と可動プラテン１１との間の距離を調整してよい。

次いで、射出成形機のドアを開けると、射出成形機が停止状態となり、電流供給部１００による電磁石４９のコイル４８への電流供給が遮断される。

次いで、電気回路２００によって電磁石４９のコイル４８に電流を供給する。先ず、手動スイッチ２０２をオン状態とし、次いで、可変抵抗器２０６の抵抗値を徐々に下げ、コイル４８に流す電流値を設定値まで徐々に上げる。よって、電磁石４９が吸着部５１を吸着し、吸着板２２及びロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。従って、型締め状態で本止め作業を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態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、上記の実施形態に種々の変形や置換を加えることができる。

例えば、上記実施形態の電気回路２００は、射出成形機が停止状態のとき電磁石４９のコイル４８への電流供給を許容し、停止状態が解除されたときコイル４８への電流供給を禁止するスイッチを含んでよい。電気回路２００及び電流供給部１００の両方が同時に電磁石４９のコイル４８に電流供給するのを回避することができる。

１０型締装置
１１固定プラテン（第１の固定部材）
１２可動プラテン（第１の可動部材）
１３リヤプラテン（第２の固定部材）
１５固定金型
１６可動金型
２２吸着板（第２の可動部材）
３７電磁石ユニット（型締力発生機構）
４８コイル
４９電磁石
６０制御装置
１００電流供給部
２００電気回路
２０４ギャップ監視スイッチ
２０６可変抵抗

Claims

固定金型が取り付けられる第１の固定部材と、
可動金型が取り付けられる第１の可動部材と、
該第１の可動部材と共に移動する第２の可動部材と、
前記第１の可動部材と前記第２の可動部材との間に配設される第２の固定部材と、
該第２の固定部材と前記第２の可動部材との間に電磁石による吸着力で型締力を発生させる型締力発生機構と、を備え、
該型締力発生機構は、前記電磁石のコイルに電流を供給する電流供給部と、該電流供給部を制御する制御装置とを含み、
該制御装置による制御下での前記電流供給部による前記コイルへの電流供給を停止した状態で前記コイルに電流を供給する電気回路が設けられることを特徴とする射出成形機。
前記電気回路は、前記コイルに供給される電流の電流値を可変とする可変抵抗器を含む請求項１に記載の射出成形機。
前記電気回路は、前記電磁石と前記電磁石に吸着される吸着部との間に形成されるギャップが所定値以下のときに前記コイルへの電流供給を許容し、前記ギャップが所定値を超えるときに前記コイルへの電流供給を禁止するスイッチを含む請求項１または２に記載の射出成形機。