JP2013176917A

JP2013176917A - 射出成形機

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Publication number: JP2013176917A
Application number: JP2012042530A
Authority: JP
Inventors: Koji Moriya; 幸次守谷; Tatsuya Shibata; 達也柴田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-09
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: TW201338959A; KR20130098923A; CN103286924B; KR101417602B1; CN103286924A; JP5726788B2; TWI524980B

Abstract

【課題】残留磁化の増加を抑制できる射出成形機を提供すること。
【解決手段】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とを備える。制御部６０は、電磁石４９のコア４６の着磁及び消磁を行う工程を第１の電流パターンで所定の回数制御した後、前記工程を第２の電流パターンで所定の回数制御する。第１の電流パターンと、第２の電流パターンとは、消磁工程で最後にコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きである。
【選択図】図４

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製造する。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

図６は、従来の射出成形機の電磁石の電流パターンを示す図である。

電磁石は、コアと、コアの周りに巻装されるコイルとで構成される。コイルに直流電流が供給されると、コイルを流れる直流電流によってコイル内に磁場が生じ、コアが着磁され、磁場が強化される。そして、所定のギャップをおいて対向する電磁石と軟磁性部材との間に吸着力が生じ、その吸着力によって型締力が生じる。

型締力を解除するときには、コアの消磁が行われる。コアの消磁は、先ず、着磁時とは逆向きの直流電流をコイルに供給し、次いで、コイルを流れる直流電流の方向を反転しながら、反転の度に最大電流値を徐々に小さく設定することで行われる。反転の度に通電時間を短く設定してもよい。コイルを流れる直流電流によってコイル内に発生する磁場は、向きが反転しながら、強さが減衰する。そのため、コアの各磁区の磁気モーメントがランダムになり、コアの磁化の強さが弱くなる。コアの消磁によって、型開き開始までの待ち時間が短くなる。消磁後のコアには磁化が僅かに残っている。

射出成形機では、型閉じ、型締め及び型開きが繰り返し行われ、電磁石のコアの着磁及び消磁が繰り返し行われる。型開き開始から型閉じ完了までの間、電磁石のコイルへの電流供給は遮断されている。

従来、着磁工程における直流電流の方向、及び消磁工程における直流電流の方向の反転数が毎回同じであったので、消磁後に毎回同じ方向に残留磁化が生じ、残留磁化が次第に増加していた。そのため、メンテナンス作業用の工具がコアに吸着され、メンテナンス作業の作業性が悪かった。残留磁化の増加は、コア周辺の部材（例えば、上記軟磁性部材）でも見られた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、残留磁化の増加を抑制できる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、
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とを備え、
該制御部は、前記電磁石のコアの着磁及び消磁を行う工程を第１の電流パターンで所定の回数制御した後、前記工程を第２の電流パターンで所定の回数制御し、
前記第１の電流パターンと、前記第２の電流パターンとは、消磁工程で最後に前記コイルに供給する直流電流の方向が逆向きであることを特徴とする。

本発明によれば、残留磁化の増加を抑制でき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。一実施形態による射出成形機の制御系を示す図である。一実施形態による射出成形機の電磁石の電流パターン（１）を示す図である。一実施形態による射出成形機の電磁石の電流パターン（２）を示す図である。従来の射出成形機の電磁石の電流パターンを示す図である。

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、軟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。コア３４は、固定子２９に向けて突出する複数の磁極歯３３を備える。複数の磁極歯３３は、型開閉方向と平行な方向に所定のピッチで配列される。コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。

固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に設けられる図示されない複数の永久磁石を備える。複数の永久磁石は、型開閉方向と平行な方向に所定のピッチで配列され、可動子３１側の磁極がＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。

可動子３１のコイル３５に所定の電流が供給されると、コイル３５を流れる電流によって形成される磁場と、永久磁石によって形成される磁場との相互作用で、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、型閉じ及び型開きが行われる。リニアモータ２８は、可動子３１の位置が目標値になるように、可動子３１の位置を検出する位置センサ５３の検出結果に基づいてフィードバック制御される。

尚、本実施の形態では、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。

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。

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。制御部６０は、コイル４８に供給する直流電流の方向及び電流値（大きさ）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る。電流供給部７０は、制御部６０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センサ５５と接続されており、型締力センサ５５の検出結果に基づいて、所定の型締力が生じるように、電流値を設定してよい。型締力センサ５５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であってよい。尚、型締力センサ５５としては、例えばロッド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使用可能であり、型締力センサ５５の種類は多種多様であってよい。

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（型開き状態）において、制御部６０は、リニアモータ２８を駆動して、可動プラテン１２を前進させる。図１に示すように、可動金型１６が固定金型１５に当接し、型閉じ工程が完了する。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、型締め工程を制御する。制御部６０は、図１の状態（型閉じ状態）で電流供給部７０を制御して、電磁石４９のコイル４８に直流電流を供給する。そうすると、コイル４８を流れる直流電流によってコイル４８内に磁場が生じ、コア４６が着磁され、磁場が強化される。そして、所定のギャップをおいて対向する電磁石４９と吸着部５１との間に吸着力が生じ、この吸着力がロッド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、冷却、固化され成形品となる。

続いて、制御部６０は、電流供給部７０を制御して、電磁石４９のコア４６を消磁する。コア４６の消磁は、先ず、着磁時とは逆向きの直流電流をコイル４８に供給し、次いで、コイル４８に供給する直流電流の方向を反転しながら、反転の度に最大電流値を徐々に小さく設定することで行われる。反転の度に通電時間を短く設定してもよい。コイル４８を流れる直流電流によってコイル４８内に発生する磁場は、向きが反転しながら、強さが減衰する。そのため、コア４６の各磁区の磁気モーメントがランダムになり、コア４６の磁化の強さが弱くなる。コア４６の消磁によって、型開き開始までの待ち時間が短くなる。尚、消磁工程の間、直流電流の方向が一方向に維持され、反転しなくてもよい。

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。可動金型１６が後退して型開きが行われる。型開き後、図示されないエジェクタ装置が可動金型１６から成形品を突き出す。

射出成形機１０では、型閉じ、型締め及び型開きが繰り返し行われ、電磁石４９のコア４６の着磁及び消磁が繰り返し行われる。型開き開始から型閉じ完了までの間、電磁石４９のコイル４８への電流供給は遮断されている。

図４は、一実施形態による射出成形機の電磁石の電流パターン（１）を示す図である。図４において、横軸は時間、縦軸は直流電流の方向及び電流値を表す。

制御部６０は、電磁石４９のコア４６の着磁及び消磁を行う工程を第１の電流パターンＰ１００で所定の回数制御した後、上記工程を第２の電流パターンＰ２００で所定の回数制御する。例えば、制御部６０は、上記工程を１回制御する度に、電流パターンを第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２００との間で変更する。

第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２００とは、消磁工程で最後にコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きである。消磁工程で最後にコイル４８によって生じる磁場の向きが反転するので、残留磁化の方向を反転することが可能であり、残留磁化の増加を抑制することができる。よって、メンテナンス作業用の工具のコア４６への吸着が抑制されるので、メンテナンス作業の作業性が良くなる。この効果は、コア４６だけでなく、コア４６周辺の部材（例えば吸着板２２）についても得られる。

また、第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２００とは、着磁工程でコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きである。コア４６の着磁方向が反転するので、残留磁化の増加をより抑制することができる。尚、第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２００とは、着磁工程でコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きであるので、消磁工程で最初にコイル４８に供給する直流電流の方向も逆向きとなる。

さらに、第２の電流パターンＰ２００は、第１の電流パターンＰ１００を反転したものであってよい。つまり、第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２００とは、（１）着磁工程における直流電流の最大電流値Ｉ_０、（２）着磁工程における直流電流の通電時間Δｔ_０、（３）消磁工程で直流電流の方向を反転する回数、（４）消磁工程で順方向又は逆方向の直流電流を流す各通電時間Δｔ_１〜Δｔ_５、及び（５）各通電時間Δｔ_１〜Δｔ_５における最大電流値Ｉ_１〜Ｉ_５が同じであってよい。第１の電流パターンＰ１００による着磁及び消磁の影響が、第２の電流パターンＰ２００による着磁及び消磁の影響と相殺される。

尚、第１及び第２の電流パターンＰ１００、Ｐ２００について、消磁工程の間、直流電流の方向が一方向に維持され、反転しなくてもよい。

図５は、一実施形態による射出成形機の電磁石の電流パターン（２）を示す図である。図５において、横軸は時間、縦軸は直流電流の方向及び電流値を表す。

制御部６０は、電磁石４９のコア４６の着磁及び消磁を行う工程を第１の電流パターンＰ１００で所定の回数制御した後、上記工程を第２の電流パターンＰ２０１で所定の回数制御する。例えば、制御部６０は、上記工程を１回制御する度に、電流パターンを第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２０１との間で変更する。

第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２０１とは、消磁工程で最後にコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きである。消磁工程で最後にコイル４８によって生じる磁場の向きが反転するので、残留磁化の方向を反転することが可能であり、残留磁化の増加を抑制することができる。よって、メンテナンス作業用の工具のコア４６への吸着が抑制されるので、メンテナンス作業の作業性が良くなる。この効果は、コア４６だけでなく、コア４６周辺の部材（例えば吸着板２２）についても得られる。

第２の電流パターンＰ２０１は、第１の電流パターンＰ１００に対して、着磁工程でコイル４８に供給する直流電流の方向が同じ向きであり、消磁工程における直流電流の方向の反転回数を１回増やすことで、消磁工程で最後にコイル４８に供給する直流電流の方向が逆向きとなっている。尚、消磁工程における直流電流の方向の反転回数は１回減ってもよく、奇数回増減していればよい。

第２の電流パターンＰ２０１は、第１の電流パターンＰ１００に対して、着磁工程の開始から消磁工程の途中まで同じパターンとなっている。つまり、第１の電流パターンＰ１００と第２の電流パターンＰ２０１とは、（１）着磁工程における直流電流の最大電流値Ｉ_０、（２）着磁工程における直流電流の通電時間Δｔ_０、（３）消磁工程で順方向又は逆方向の直流電流を流す各通電時間Δｔ_１〜Δｔ_５、及び（４）各通電時間Δｔ_１〜Δｔ_５における最大電流値Ｉ_１〜Ｉ_５が同じとなっている。

尚、第１及び第２の電流パターンＰ１００、Ｐ２０１のいずれか一方について、消磁工程の間、直流電流の方向が一方向に維持され、反転しなくてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、置換が可能である。

例えば、上記実施形態では、電磁石４９のコイル４８の電流パターンの変更を、電磁石４９のコア４６の着磁及び消磁を行う工程を１回制御する度に行うが、該工程を複数回制御する度に行ってもよい。また、一の電流パターンで該工程をＭ回（Ｍは１以上の自然数）行った後、他の一の電流パターンで該工程をＮ回（Ｎは１以上の自然数、但しＮ≠Ｍ）行い、更にその後、上記一の電流パターンで該工程をＮ回行った後、上記他の一の電流パターンで該工程をＭ回行い、これを繰り返してもよい。尚、該工程を１回制御する度に、電流パターンの変更を行うことで、残留磁化の増加を確実に抑制することができる。

１０射出成形機
１５固定金型
１６可動金型
１９金型装置
４６電磁石のコア
４８電磁石のコイル
４９電磁石
６０制御部
７０電流供給部

Claims

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とを備え、
該制御部は、前記電磁石のコアの着磁及び消磁を行う工程を第１の電流パターンで所定の回数制御した後、前記工程を第２の電流パターンで所定の回数制御し、
前記第１の電流パターンと、前記第２の電流パターンとは、消磁工程で最後に前記コイルに供給する直流電流の方向が逆向きであることを特徴とする射出成形機。
前記第１の電流パターンと、前記第２の電流パターンとは、着磁工程で前記コイルに供給する前記直流電流の方向、及び消磁工程で最初に前記コイルに供給する直流電流の方向が逆向きである請求項１に記載の射出成形機。
前記第２の電流パターンは、前記第１の電流パターンを反転したものである請求項１又は２に記載の射出成形機。
前記制御部は、前記電磁石のコアの着磁及び消磁を行う工程を１回制御する度に、該工程で前記電磁石のコイルに供給される電流の電流パターンを前記第１の電流パターンと前記第２の電流パターンとの間で変更する請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出成形機。