JP2013132804A

JP2013132804A - 射出成形機

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Publication number: JP2013132804A
Application number: JP2011284096A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shibata; 達也柴田; Tonro Tamura; 惇朗田村; Tomohiro Moriya; 知寛森谷
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: TW201325867A; TWI533995B; CN103171106A; KR101339972B1; JP5749153B2; KR20130079222A; CN103171106B

Abstract

【課題】成形品の生産効率に優れた射出成形機を提供すること。
【解決手段】所定の型締力を発生させる電磁石４９を備える射出成形機１０は、電磁石４９のコイル４８に直流電流を供給する電流供給部７０と、電流供給部７０を制御する制御部６０を備える。制御部６０は、所定の型締力を解除するとき、所定の型締力を発生させる方向と逆方向の直流電流を電磁石４９のコイル４８に流すことを特徴とする。
【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、金型装置のキャビティ空間に溶融した樹脂を充填し、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、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。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、型開閉動作にはリニアモータを用い、型締動作には電磁石を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０５／０９００５２号パンフレット

従来、型開き前に型締力を解除するとき、電磁石への電流供給を遮断していた。このとき、電磁石（例えば電磁石のコア等）に残る磁場の影響で、型締力は直ちに０（ゼロ）に低下せず、リニアモータ等の型開閉駆動部による型開きが可能となるまである程度の時間を要していた。そのため、生産効率に改善の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形品の生産効率に優れた射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による射出成形機は、
所定の型締力を発生させる電磁石を備える射出成形機において、
前記電磁石のコイルに直流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部を備え、
該制御部は、前記所定の型締力を解除するとき、前記所定の型締力を発生させる方向と逆方向の直流電流を前記電磁石のコイルに流すことを特徴とする。

本発明によれば、成形品の生産効率に優れた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である。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。本発明の一実施形態による射出成形機の制御系を示す図である。電磁石のコイルへの供給電流の経時変化、及び電磁石による型締力の経時変化を示す図（１）である。電磁石のコイルへの供給電流の経時変化、及び電磁石による型締力の経時変化を示す図（２）である。

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。

図において、１０は射出成形機、Ｆｒは射出成形機１０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。尚、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。尚、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。尚、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、キャビティ空間に溶融した樹脂が充填される。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。尚、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ロッド孔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。尚、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。尚、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５３が配置される。

リニアモータ２８のコイル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５３の検出結果に基づいてフィードバック制御される。

尚、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。

尚、型開閉駆動部として、リニアモータ２８の代わりに、回転モータ及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、又は油圧シリンダ若しくは空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ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との間に吸着力を生じさせる。この吸着力は、ロッド３９を介して可動プラテン１２に伝達し、可動プラテン１２と固定プラテン１１との間に型締力が生じる。

尚、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が構成される。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された型締駆動部としての電磁石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の吸着面（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の吸着面（後端面）の所定の部分、例えば、ロッド３９のまわりには、電磁石４９のコイル４８を収容する溝４５が形成される。溝４５より内側にコア４６が形成される。コア４６の周りにコイル４８が巻装される。リヤプラテン１３のコア４６以外の部分にヨーク４７が形成される。

尚、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。また、電磁石４９のコイル４８の数は、複数であってもよい。

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。

図３は、本発明の一実施形態による射出成形機の制御系を示す図である。制御部６０は、例えばＣＰＵ、及びメモリ等を備え、メモリに記録された制御プログラムをＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石４９の動作を制御する。尚、リニアモータ２８の動作は、一般的なものであるので、説明を省略する。

制御部６０は、電磁石４９のコイル４８に直流電流を供給する電流供給部７０を制御する型締処理部６２を備える。型締処理部６２は、電磁石４９のコイル４８に供給する直流電流を示す信号を電流供給部７０に出力する。

電流供給部７０は、例えば複数のパワーモジュールを含むインバータ等によって構成され、型締処理部６２から供給される信号に応じた直流電流を電磁石４９のコイル４８に供給する。電流供給部７０は、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の方向、及び強さ（大きさ）を変える機能を有する。

電流供給部７０には、直流電源８０が接続されている。直流電源８０は、交流電源９０の交流電流を直流電流に変換するダイオード等の整流器８２、整流器８２から出力される直流電流を平滑化するコンデンサ８４等で構成される。

制御部６０は、型締力を検出する型締力検出部６３を備える。型締力検出部６３は、例えば型締力に応じて伸びるタイバー１４の歪み（伸び量）を検出する歪みセンサ５５と接続されており、歪みセンサ５５の検出結果に基づいて型締力を検出する。型締力の検出には、タイバー１４の歪みを検出する歪みセンサ５５の代わりに、ロッド３９にかかる荷重を検出するロードセル等の荷重センサ、電磁石４９の磁場を検出する磁気センサが用いられてもよく、型締力の検出に用いられるセンサの種類は多種多様であってよい。例えば、歪みセンサはタイバー１４だけでなくロッド３９にも適用可能である。ロッド３９の歪み（縮み量）は型締力に比例するからである。

制御部６０は、型締力を解除するとき、型締力が所定範囲内であるか否かを判定する型締力判定部６６をさらに備えてよい。型締力判定部６６は、型締力検出部６３によって検出された型締力を用いて判定を行う。

次に、上記構成の射出成形機１０の動作について説明する。射出成形機１０の各種動作は、制御部６０による制御下で行われる。

制御部６０は、型閉じ工程を制御する。図２の状態（型開きの状態）において、制御部６０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δ０が形成される。尚、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、制御部６０は、型締処理部６２によって型締め工程を制御する。型締処理部６２は、電流供給部７０を制御して、電磁石４９のコイル４８に直流電流を供給し、電磁石４９に吸着部５１を吸着する。この吸着力は、ロッド３９を介して可動プラテン１２に伝達し、可動プラテン１２と固定プラテン１１との間に型締力が生じる。

型締め状態の金型装置１９のキャビティ空間に溶融した樹脂が充填される。樹脂が冷却固化すると、型締処理部６２は、電流供給部７０を制御して、電磁石４９のコイル４８に供給する直流電流を調整し、型締力を解除する。

次いで、制御部６０は、型開き工程を制御する。制御部６０は、リニアモータ２８のコイル３５に電流を供給して、可動プラテン１２を後退させる。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、図４に基づいて、型締処理部６２による型締力の解除処理について説明する。以下の処理は、所定の型締力を金型装置１９に加えた後、型開きの前に行われる。

図４（ａ）は電磁石のコイルへの供給電流の経時変化を示し、図４（ｂ）は電磁石による型締力の経時変化を示す。図４において、実線は本実施形態の一例、１点鎖線は本実施形態の他の一例、破線は従来例をそれぞれ表す。いずれの例においても、型締処理部６２は、時刻ｔ_０まで、電磁石４９のコイル４８に一定の直流電流Ｉ_０を供給することにより、所定の型締力Ｐ_０を発生させている（図４において時刻ｔ_０までの経時変化は従来例のみ図示）。

型締処理部６２は、所定の型締力Ｐ_０を解除するとき、図４（ａ）に実線で示すように時刻ｔ_０で直流電流の方向を反転させ、所定の型締力Ｐ_０を発生させる方向と逆方向の直流電流Ｉ_１を電磁石４９のコイル４８に流す。よって、図４（ａ）に破線で示すように時刻ｔ_０でコイル４８への供給電流を遮断した場合に電磁石４９に残る磁場を、打ち消す方向の磁場が形成され、図４（ｂ）に実線で示すように型締力の低下が促進される。そのため、型開きまでの待ち時間を短縮することができる。

逆方向の直流電流Ｉ_１の強さ（大きさ）が大きくなるほど、型開きまでの待ち時間が短くなる。この待ち時間が短くなるほど、生産効率が良くなる反面、型締力の低下速度が速くなり、金型装置１９等にかかる負荷の変動が急激になる。そこで、逆方向の直流電流Ｉ_１の強さは、生産効率と、金型装置１９等にかかる負荷の変動の両方を考慮して試験等によって予め定められる。また、逆方向の直流電流Ｉ_１の強さは、所定の型締力Ｐ_０を発生させるときの直流電流Ｉ_０の強さに基づいて定められてもよい。

ところで、逆方向の直流電流Ｉ_１を流す時間が長くなると、電磁石４９と吸着部５１とが再吸着するので、図４（ｂ）に１点鎖線で示すように、型締力が再び増加する。尚、型締力がゼロに戻る前に再び増加するのは、電磁石４９に残る磁場にムラがあり、場所によって磁場の消えるタイミングが異なるためと推定される。

そこで、型締力の再増加を抑制するため、型締力を解除するとき、制御部６０に備えられる型締力判定部６６によって型締力が所定範囲内（Ｐｍｉｎ〜Ｐｍａｘ）にあるか否かを判定してもよい。この判定は、所定時間毎に繰り返し行われてよい。

型締力が所定範囲内にあると型締力判定部６６が判定したとき、型締処理部６２は電磁石４９のコイル４８への電流供給を遮断してよい。電磁石４９のコイル４８への電流供給を遮断するタイミングは、型締力の再増加の途中でもよいが、型締力の低下の途中であることが好ましい。電磁石４９のコイル４８への電流供給を遮断した後、コイル４８には電流が流れないので、型締力は電磁石４９の応答遅れに応じた速度で低下する。

型締め力が所定範囲内にあると型締力判定部６６が判定したとき、又は電磁石４９のコイル４８への電流供給を遮断したとき、制御部６０はリニアモータ２８の型開き動作を許容する。型締力が低い状態で型開き動作が行われるので、型開き動作のための消費電力を低減することができると共に、型開き動作を安定化することができる。

次に、図５に基づいて、型締処理部６２による型締力の解除処理の変形例について説明する。以下の処理は、所定の型締力を金型装置１９に加えた後、型開きの前に行われる。

図５（ａ）は電磁石のコイルへの供給電流の経時変化を示し、図５（ｂ）は電磁石による型締力の経時変化を示す。

図５に示す変形例では、所定の型締力Ｐ_０を解除するとき、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の強さを時刻ｔ_０から徐々に減少し、時刻ｔ_１１でゼロにした後、直流電流の方向を変えて直流電流の強さを徐々に増加する。そうして、所定の型締力Ｐ_０を発生させる方向と逆方向の直流電流Ｉ_１１を電磁石４９のコイル４８に流した後、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の方向を１回以上反転させる。反転の度に、直流電流の強さの最大値は小さく設定されてよい（Ｉ_１１＞Ｉ_１２＞Ｉ_１３＞Ｉ_１４＞Ｉ_１５）。反転のタイミング（ｔ_１２＜ｔ_１３＜ｔ_１４＜ｔ_１５）は、電磁石４９と吸着部５１の再吸着が始まる直前、即ち、型締力の増加が始まる直前であってよい。

このように、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の方向を反転させることによって、電磁石４９に残る磁場のムラの影響を低減することができ、型締力の低下をさらに促進することができ、生産効率をより向上することができる。

また、電流供給時間が長く、型締力が再び増加した場合に、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の方向を反転させることによって、型締力を再度低下させることができる。そのため、パターン設定の自由度が高く、制御が容易である。

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

例えば、図４に実線で示す例では、電磁石４９のコイル４８に流す直流電流の方向を時刻ｔ_０で反転させるが、時刻ｔ_０で電磁石４９への電流供給を一旦停止し、所定の時間をおいた後、逆方向の直流電流I_１を電磁石４９のコイル４８に供給してもよい。

１０射出成形機
１５固定金型
１６可動金型
４８電磁石のコイル
４９電磁石
５５歪みセンサ
６０制御部
６２型締処理部
６３型締力検出部
６６型締力判定部
７０電流供給部

Claims

所定の型締力を発生させる電磁石を備える射出成形機において、
前記電磁石のコイルに直流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部を備え、
該制御部は、前記所定の型締力を解除するとき、前記所定の型締力を発生させる方向と逆方向の直流電流を前記電磁石のコイルに流すことを特徴とする射出成形機。
前記制御部は、前記所定の型締力を解除するとき、前記所定の型締力を発生させる方向と逆方向の直流電流を前記電磁石のコイルに流した後、前記電磁石のコイルに流す直流電流の方向を１回以上反転させる請求項１に記載の射出成形機。
前記制御部は、前記所定の型締力を解除するとき、型締力が所定範囲内にあるか否かを判定する型締力判定部を含み、該型締力判定部によって型締力が所定範囲内にあると判定されたとき、前記電流供給部による前記電磁石への電流供給を遮断する請求項１又は２に記載の射出成形機。
前記制御部は、前記型締力判定部で型締力が所定範囲内にあると判定されたとき、又は前記電磁石への電流供給を遮断したとき、型開閉駆動部の型開き動作を許容する請求項３に記載の射出成形機。