JP2013188875A - 射出成形機のノズルタッチ力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機の金型エリアの安全ドアが開いたことを検出するとノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型内での作業の安全性を確保する射出成形機のノズルタッチ力制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ホットランナ金型５を装着可能な射出成形機は、収縮することによって所定のノズルタッチ力を発生させるバネ１４やボールねじ１６などによって構成されるノズルタッチ機構とノズル前後進用サーボモータ１７によってノズルタッチ力を発生させ、ブレーキ、トルクあるいは位置制御によってノズルタッチ力を維持し、安全ドア位置検出用スイッチ９によって安全ドアが開いたことを検知すると、ノズルタッチ力が発生しないように、ブレーキをオフ、トルクあるいは位置制御によってノズルタッチ力が発生していない状態までノズルを後退させることにより、作業者の安全を確保する。
【選択図】図５

Description

ホットランナ金型で成形を行う射出成形機のノズルタッチ力制御装置に関する。

射出成形機の金型の種類にホットランナ金型と呼ばれる金型がある。ホットランナ金型では金型内の樹脂流路をヒータで暖め、成形中は金型内の樹脂が溶融した状態を維持する（例えば、特許文献１参照）。これによりランナが無い成形品を製造することができるため、成形品の無駄が無くコスト的に有利であるという利点がある。

ホットランナ金型では、樹脂流路中の樹脂は常に溶融しており、金型を開くと溶融した樹脂の流出部が金型表面に露出した状態となる。このため作業者が成形運転を中断して金型エリアの安全ドアを開いて金型内に残留した成形品を取り除く作業を行う場合には、金型表面からの高温の樹脂の噴出に十分注意する必要がある。特に射出成形機のノズルがノズルタッチ力を発生させて金型に密着している場合には、射出成形機の射出シリンダ内の樹脂圧がノズルを介して前記の樹脂流路に直接伝わるため、樹脂流路内は高圧となり、金型表面から樹脂が噴出する危険性が高まる。

上述したような危険を避けるため、金型エリアの安全ドアを開いて金型内での作業を行う場合には予め手動操作でノズルを金型から離し、シリンダ内の樹脂圧が金型内の樹脂流路に伝わらないようにする必要がある。特許文献２には射出成形機の運転状態が変わった際にノズルを自動的に後退させる技術が開示されている。また、特許文献３にはバネを備えたノズルタッチ機構において、異常時にはノズルを金型から離間させる方向にモータを回転させたり、ノズルタッチ力を維持するブレーキを解除してノズルを後退させることが開示されている。

特開平６−５５５８４号公報 特開平５−３３７９４６号公報 特開２００６−２７２４８号公報

しかしながら金型エリアの安全ドアを開く度に手動でノズルを金型から離す作業は、手間がかかり、しかも操作を忘れるというヒューマンエラーの可能性が有る。対策として、金型エリアの安全ドアを開いた際にはノズルを自動的に後退させることで、このような手間とヒューマンエラーを無くすことが考えられる。しかしながら、ノズル後退量が大きすぎると、金型内での作業を終えて成形運転を再開する際のノズル前進量も大きくなる。これにより、成形運転再開までに余分な時間が発生することとなり、作業効率を低下させてしまうという課題がある。

したがって、金型内での作業を行う際には、ノズルタッチ力が発生していない、あるいは発生していても金型内の樹脂圧力が高い場合には容易に金型とノズル間から樹脂が漏れる程度のわずかなノズルタッチ力となる位置までノズルを後退させ、安全性と作業効率を両立させることが望ましい。

なお、特許文献２には、金型エリアの安全ドアと連動してノズルを後退させることは開示されていない。また、特許文献３には、金型エリアの安全ドアと連動してノズルを後退させることは開示されていない。

そこで本発明は、射出成形機の金型エリアの安全ドアが開いたことを検出するとノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型内での作業の安全性を確保する射出成形機のノズルタッチ力制御装置を提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、ホットランナ金型を装着可能な射出成形機において、前記射出成形機は弾性部材を収縮することによって所定のノズルタッチ力を発生させるノズルタッチ力発生部と、該射出成形機の金型エリアの安全ドアが開いたことを検出する安全ドア位置検出用スイッチと、前記安全ドア位置検出用スイッチにより前記安全ドアが開いたことが検知された場合、前記ノズルタッチ力が発生していない状態までノズルを後退させるノズル後退部と、を有することを特徴とする射出成形機のノズルタッチ力制御装置である。
請求項２に係る発明は、前記ノズルタッチ力発生部は、ノズルタッチ位置からモータを所定時間前進させてノズルタッチ機構の前記弾性部材を収縮させ前記ノズルタッチ力を発生させ、さらにブレーキによってノズルタッチ力の発生状態を維持する手段であり、前記ノズル後退部は、前記ブレーキを解除し、前記弾性部材を伸張させ、ノズルタッチ力が発生していない状態とする手段であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置である。
請求項３に係る発明は、前記ノズルタッチ力発生部は、モータの前進トルクによってノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させて所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータのトルクを維持することによってノズルタッチ力の発生状態を維持する手段であり、前記ノズル後退部は、ノズルタッチ力が発生しなくなるまでモータトルクを下げてノズルタッチ力が発生していない状態とすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置である。
請求項４に係る発明は、前記ノズルタッチ力発生部は、モータをノズルタッチ位置からさらに前進させてノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させることによって所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータの位置を保持することによってノズルタッチ力発生状態を維持する手段であり、前記ノズル後退部は、モータをノズルタッチ位置まで後退させてノズルタッチ力が発生していない状態とすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置である。

本発明により、射出成形機の金型エリアの安全ドアが開いたことを検出するとノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させ、作業効率を損なわずにホットランナ金型内での作業の安全性を確保する射出成形機のノズルタッチ力制御装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態を説明する図である。 図１に示される本発明の第１の実施形態における処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を説明する図である。 図３に示される本発明の第２の実施形態における処理を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を説明する図である。 図５に示される本発明の第３の実施形態における処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明では、金型エリアの安全ドアを開いた際には、ノズルをノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型の金型内での作業の安全を確保する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態を説明する図である。
本発明の第１の実施形態は、ノズルタッチ位置からモータを所定時間前進させてノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させることにより所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにブレーキによってノズルタッチ力発生状態を維持するノズルタッチ力発生装置の場合には、金型エリアの安全ドアを開くのと連動してブレーキを解除して弾性部材を伸張せしめ、ノズルタッチ力が発生していない状態とする射出成形機のノズルタッチ力制御装置である。

射出成形機Ｍは、機台Ｍｂ上に型締部Ｍｃおよび射出部Ｍｉを備える。射出部Ｍｉは、射出部Ｍｉは、樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂をホットランナ金型５のキャビティ内に射出するものである。型締部Ｍｃは主に装着可能なホットランナ金型５（可動側ホットランナ金型５ａ，固定側ホットランナ金型５ｂ）の開閉を行うものである。

射出部Ｍｉを説明する。射出シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられている。射出シリンダ１内には、スクリュ３が挿通されている。スクリュ３は、図示しないスクリュ回転用サーボモータにより、回転駆動される。また、スクリュ３は、スクリュ前後進用サーボモータによって、スクリュ３の軸方向に移動させられる。

射出部Ｍｉは、ホットランナ金型５の固定側ホットランナ金型５ｂを取り付けた固定プラテン７にノズル２を圧接（ノズルタッチ）するため、射出ユニット１９を型締部Ｍｃ側に前進させるためのノズルタッチ駆動装置を備えている。ノズルタッチ駆動装置は、機台Ｍｂに取り付けられたノズル前後進用汎用モータ１０、ノズルタッチ機構を備え、該ノズルタッチ機構として、一端をノズル前後進用汎用モータ１０の負荷軸に連結され、他端を固定プラテン７に回転自在に支持されたボールねじ１６、該ボールねじに螺合されたナット１１、該ナット１１に取り付けられた第１の受圧板１２、射出部Ｍｉの射出ユニット１９に取り付けられた第２の受圧板１３、第１の受圧板１２と第２の受圧板１３の間に配設されたバネ１４、第２の受圧板１３にノズルタッチを確認するためのノズルタッチ確認スイッチ１５が固定されている。
ノズルタッチ駆動装置は、ノズル前後進用汎用モータ１０を回転させ、ボールねじ１６を回転させることによって、ナット１１を固定プラテン７に対して前後進させる。

第１の受圧板１２と第２の受圧板１３との間隔は、ノズル２が固定プラテン７にタッチするまでは一定間隔であり、タッチした後は第１の受圧板１２と第２の受圧板１３の間隔が狭くなる。ノズルタッチ確認スイッチ１５は、この間隔の変化を検出することでノズル２が固定プラテン７にタッチしたことを確認することができる。

ナット１１の前後進によって第１の受圧板１２と第２の受圧板１３との間隔を調整し、バネ１４の弾性力を調節する。本発明の第１の実施形態では、ノズル前後進用汎用モータ１０を、ノズルタッチ確認スイッチ１５によってノズルタッチが検出されてから、ノズル前後進用汎用モータ１０を所定時間前進させてノズルタッチ機構のバネ１４を収縮させることにより、所定のノズルタッチ力を発生させる。ノズルタッチ確認スイッチ１５により検出されたノズルタッチ検出信号は、インタフェース３０を介してＣＮＣＣＰＵ３５に送られる。

さらに、ＰＭＣＣＰＵ３２からの指令によってブレーキオンとオフの切り替えがなされるブレーキによってノズルタッチ力の発生状態を維持する射出成形機Ｍのノズルタッチ力制御装置の場合には、金型エリアの安全ドア８が開く動作に連動して、ブレーキを解除し、バネ１４を伸張させ、ノズルタッチ力を発生しない状態とする。安全ドア８が開いたことを検知するための安全ドア位置検出用スイッチ９によって安全ドア８が開いたことを検知すると、安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号がインタフェース３０を介してＰＭＣＣＰＵ３２に送られる。ＰＭＣＣＰＵ３２は安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号を受け取ると、ブレーキをオフする。ブレーキがオフ状態になると、バネ１４の弾性力によって第１の受圧板１２と第２の受圧板１３との間隔が開き、ノズル２が固定側ホットランナ金型５ｂから離れる方向に射出ユニット１９が後退し、ノズルタッチ力が発生しないようになる。
これによって、射出成形機Ｍの金型エリアの安全エリアの安全ドア８が開いたことを検知すると、ノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型の金型内での作業の安全性が確保される。

図２は図１に示される本発明の第１の実施形態における処理を説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］ブレーキでノズルタッチ力を維持する。
●［ステップＳＡ０２］金型エリアの安全ドアが開いたか否か判断し、安全ドアが開いた場合にはステップＳＡ０３へ移行し、安全ドアが開いていない場合にはステップＳＡ０１へ戻る。
●［ステップＳＡ０３］ブレーキを解除し、処理を終了する。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、モータの前進トルクによってノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させて所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータのトルクを維持することによってノズルタッチ力発生状態を維持するノズルタッチ力発生装置の場合には、金型エリアの安全ドアを開くのと連動してノズルタッチ力が発生しなくなるまでモータトルクを下げてノズルタッチ力が発生していない状態とする。

図３は本発明の第２の実施形態を説明する図である。図１の第１の実施形態との相違点は、モータとしてノズル前後進用サーボモータ１７を用いる。ノズル前後進用サーボモータ１７は、サーボＣＰＵ４１によりサーボアンプ２１を介して駆動制御される。サーボＣＰＵ４１には、位置ループ，速度ループ，電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ４２およびデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ４３が接続されている。

第２の実施形態では、ＣＮＣＣＰＵ３５からの指令による前進トルクによってサーボＣＰＵ４１を介してノズル前後進用サーボモータ１７を駆動し、ノズルタッチ機構（図１と同様）のバネ１４を収縮させるように射出ユニット１９を固定プラテン７方向に前進させる。バネ１４の収縮によって所定のノズルタッチ力が発生する。そして、ノズル前後進用サーボモータ１７のトルクを維持することによって、ノズルタッチ力の発生状態を維持する。

さらに、安全ドア８が開いたことを検知するための安全ドア位置検出用スイッチ９によって安全ドア８が開いたことを検知すると、安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号がインタフェース３０を介してＣＮＣＣＰＵ３５に送られる。ＣＮＣＣＰＵ３５は安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号を受け取ると、サーボＣＰＵ４１を介して前進トルクをノズルタッチ力が発生しない大きさまで低下させる。そうすると、バネ１４の弾性力によって第１の受圧板１２と第２の受圧板１３との間隔が開き、ノズル２が固定側ホットランナ金型５ｂから離れる方向に射出ユニット１９が後退し、ノズルタッチ力が発生しないようになる。
これによって、射出成形機Ｍの金型エリアの安全エリアの安全ドア８が開いたことを検知すると、ノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型の金型内での作業の安全性が確保される。

図４は図３に示される本発明の第２の実施形態における処理を説明するフローチャートである。
●［ステップＳＢ０１］ノズル前後進用サーボモータの前進トルクでノズルタッチ力を維持する。
●［ステップＳＢ０２］金型エリアの安全ドアが開いたか否か判断し、安全ドアが開いた場合にはステップＳＢ０３へ移行し、安全ドアが開いていない場合にはステップＳＢ０１へ戻る。
●［ステップＳＢ０３］ノズルタッチ力が発生しなくなるまでノズル前後進用サーボモータのモータトルクを下げて、処理を終了する。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態は、モータをノズルタッチ位置からさらに前進させてノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させることによって所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータの位置を保持することによってノズルタッチ力発生状態を維持するノズルタッチ力発生装置の場合には、金型エリアの安全ドアを開くのと連動してモータをノズルタッチ位置まで後退させてノズルタッチ力が発生していない状態とする。

ノズルタッチ力を発生させるための射出ユニット１９の前進および後退は第２の実施形態と同様に、ノズル前後進用サーボモータ１７を用いる。ノズル前後進用サーボモータ１７には位置検出器１８が内蔵されており、ノズル前後進用サーボモータ１７の位置データはサーボアンプ２１を介してサーボＣＰＵ４１にフィードバックされる。

第３の実施形態では、ノズルタッチ確認スイッチ１５によってノズルタッチ位置が検出され、ノズルタッチ位置の検出信号はインタフェース３０を介してＣＮＣＣＰＵ３５に送られる。ＣＮＣＣＰＵ３５は、検出されたノズルタッチ位置からさらに、射出ユニット１９が前進するようにノズル前後進用サーボモータ１７をサーボＣＰＵ４１，サーボアンプ２１を介して駆動し、ノズルタッチ機構の弾性部材であるバネ１４を収縮させることによって所定のノズルタッチ力を発生させる。さらに、ノズル前後進用サーボモータ１７の位置を保持する制御を行うことによってノズルタッチ力の発生状態を維持する。

さらに、安全ドア８が開いたことを検知するための安全ドア位置検出用スイッチ９によって安全ドア８が開いたことを検知すると、安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号がインタフェース３０を介してＣＮＣＣＰＵ３５に送られる。ＣＮＣＣＰＵ３５は安全ドア位置検出用スイッチ９から安全ドア開信号を受け取ると、サーボＣＰＵ４１を介してノズル前後進用サーボモータ１７を後退させ（つまり射出ユニット１９を後退させ）る。そうすると、バネ１４の弾性力によって第１の受圧板１２と第２の受圧板１３との間隔が開き、ノズル２が固定側ホットランナ金型５ｂから離れる方向に射出ユニット１９が後退し、ノズルタッチ力が発生しないようになる。

これによって、射出成形機Ｍの金型エリアの安全エリアの安全ドア８が開いたことを検知すると、ノズルタッチ力が発生しない位置までノズルを後退させることで、作業効率を損なわずにホットランナ金型の金型内での作業の安全性が確保される。

図６は図５に示される本発明の第３の実施形態における処理を説明するフローチャートである。
●［ステップＳＣ０１］ノズル前後進用サーボモータの位置でノズルタッチ力を維持する。
●［ステップＳＣ０２］金型エリアの安全ドアが開いたか否か判断し、安全ドアが開いた場合にはステップＳＣ０３へ移行し、安全ドアが開いていない場合にはステップＳＣ０１へ戻る。
●［ステップＳＣ０３］ノズルタッチ位置までノズル前後進用サーボモータを後退させ、処理を終了する。

なお、上記の本発明の実施形態の説明において、ノズルタッチ力が発生していない状態とは、ノズルタッチ力が全く発生していない、あるいは発生していても金型内の樹脂圧力が高い場合には容易に金型とノズル間から樹脂が漏れる程度のわずかなノズルタッチ力である状態を指している。また、ノズルタッチ位置とは、ノズルが金型にタッチする直前のノズルタッチ力が全く発生していない位置、あるいはノズルと金型が接触したのみで金型内の樹脂圧力が高い場合には容易に金型とノズル間から樹脂が漏れる程度のわずかなノズルタッチ力が発生している位置を指している。
また、上記実施形態において用いられる弾性部材は、バネ１４以外に油圧シリンダ、空圧シリンダでもよい。

Ｍ 射出成形機
Ｍｂ 機台
Ｍｃ 型締部
Ｍｉ 射出部

１ シリンダ
２ ノズル
３ スクリュ
４ ホッパ
５ ホットランナ金型
５ａ 可動側ホットランナ金型
５ｂ 固定側ホットランナ金型
６ 可動プラテン
７ 固定プラテン
８ 安全ドア
９ 安全ドア位置検出用スイッチ
１０ ノズル前後進用汎用モータ
１１ ナット
１２ 第１の受圧板
１３ 第２の受圧板
１４ バネ
１５ ノズルタッチ確認スイッチ
１６ ボールねじ

１９ 射出ユニット

２０ インバータ
２１ サーボアンプ

３０ インタフェース
３１ バス
３２ ＰＭＣＣＰＵ
３３ ＲＯＭ
３４ ＲＡＭ
３５ ＣＮＣＣＰＵ
３６ ＲＯＭ
３７ ＲＡＭ
３８ 成形データ保存用ＲＡＭ
３９ ＬＣＤ表示回路
４０ ＬＣＤ／ＭＤＩ
４１ サーボＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ

Claims (4)

1. ホットランナ金型を装着可能な射出成形機において、
   前記射出成形機は弾性部材を収縮することによって所定のノズルタッチ力を発生させるノズルタッチ力発生部と、
   該射出成形機の金型エリアの安全ドアが開いたことを検出する安全ドア位置検出用スイッチと、
   前記安全ドア位置検出用スイッチにより前記安全ドアが開いたことが検知された場合、前記ノズルタッチ力が発生していない状態までノズルを後退させるノズル後退部と、
   を有することを特徴とする射出成形機のノズルタッチ力制御装置。
2. 前記ノズルタッチ力発生部は、ノズルタッチ位置からモータを所定時間前進させてノズルタッチ機構の前記弾性部材を収縮させ前記ノズルタッチ力を発生させ、さらにブレーキによってノズルタッチ力の発生状態を維持する手段であり、
   前記ノズル後退部は、前記ブレーキを解除し、前記弾性部材を伸張させ、ノズルタッチ力が発生していない状態とする手段であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置。
3. 前記ノズルタッチ力発生部は、モータの前進トルクによってノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させて所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータのトルクを維持することによってノズルタッチ力の発生状態を維持する手段であり、
   前記ノズル後退部は、ノズルタッチ力が発生しなくなるまでモータトルクを下げてノズルタッチ力が発生していない状態とすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置。
4. 前記ノズルタッチ力発生部は、モータをノズルタッチ位置からさらに前進させてノズルタッチ機構の弾性部材を収縮させることによって所定のノズルタッチ力を発生させ、さらにモータの位置を保持することによってノズルタッチ力発生状態を維持する手段であり、
   前記ノズル後退部は、モータをノズルタッチ位置まで後退させてノズルタッチ力が発生していない状態とすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のノズルタッチ力制御装置。

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