JP2015186858A

JP2015186858A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2015186858A
Application number: JP2014064653A
Authority: JP
Inventors: 竜一徳能; Ryuichi Tokuno; 浩基常深; Hiromoto Tsunemi; 隆幸増田; Takayuki Masuda
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: KR102261446B1; JP6400314B2; KR20150111836A; KR20170017968A; CN104943100B; CN104943100A

Abstract

【課題】型閉工程中の金型装置の異常の有無の検知精度を向上できる、射出成形機の提供。
【解決手段】固定金型が取り付けられる固定プラテンと、可動金型が取り付けられる可動プラテンと、前記固定プラテンに対して前記可動プラテンを移動させる駆動部と、型閉工程において該駆動部を制御する制御装置とを備え、金型保護区間は、第１区間および該第１区間に続く第２区間を含み、前記制御装置は、型閉工程中の設定速度を、前記第２区間において前記第１区間よりも小さく設定する、射出成形機。
【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、金型装置の型閉、型締、型開を行う型締装置を有する。金型装置は、例えば固定金型と可動金型とで構成される。型締装置は、固定金型が取り付けられる固定プラテンと、可動金型が取り付けられる可動プラテンとを有する。固定プラテンに対して可動プラテンを進退させることにより、型閉工程、型締工程、型開工程が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８３７０５号公報

型閉工程中の金型装置の異常の有無の検知精度が低かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、型閉工程中の金型装置の異常の有無の検知精度を向上できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
固定金型が取り付けられる固定プラテンと、
可動金型が取り付けられる可動プラテンと、
前記固定プラテンに対して前記可動プラテンを移動させる駆動部と、
型閉工程において該駆動部を制御する制御装置とを備え、
金型保護区間は、第１区間および該第１区間に続く第２区間を含み、
前記制御装置は、型閉工程中の設定速度を、前記第２区間において前記第１区間よりも小さく設定する、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、型閉工程中の金型装置の異常の有無の検知精度を向上できる、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工程開始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締時の状態を示す図である。本発明の一実施形態による制御装置の処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による固定金型と可動金型との間に異物がない場合のクロスヘッド位置および型締力の時間変化を示す図である。本発明の一実施形態による固定金型と可動金型との間に異物がある場合のクロスヘッド位置および型締力の時間変化を示す図である。

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。型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１３の移動方向（図１中左方向）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工程開始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締時の状態を示す図である。

射出成形機は、型締装置１０、および制御装置８０を有する。型締装置１０は、例えば図１に示すように、フレーム１１、固定プラテン１２、可動プラテン１３、リヤプラテン１５、タイバー１６、トグル機構２０、および型締モータ２６を有する。

固定プラテン１２は、フレーム１１に対して固定される。固定プラテン１２における可動プラテン１３との対向面に固定金型３２が取り付けられる。

可動プラテン１３は、フレーム１１上に敷設されるガイド（例えばガイドレール）１７に沿って移動自在とされ、固定プラテン１２に対して進退自在とされる。可動プラテン１３における固定プラテン１２との対向面に可動金型３３が取り付けられる。固定金型３２と可動金型３３とで金型装置３０が構成される。

固定プラテン１２に対して可動プラテン１３を進退させることにより、型閉工程、型締工程、型開工程が行われる。

リヤプラテン１５は、複数本（例えば４本）のタイバー１６を介して固定プラテン１２と連結され、フレーム１１上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン１５は、フレーム１１上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。リヤプラテン１５のガイドは、可動プラテン１３のガイド１７と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレーム１１に対して固定され、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して固定され、固定プラテン１２がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。

タイバー１６は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１６には型締力検出器１８が設けられる。型締力検出器１８は、例えば歪みゲージ式であって、タイバー１６の歪みを検出することによって型締力を検出し、その型締力を示す信号を制御装置８０に出力する。

トグル機構２０は、可動プラテン１３とリヤプラテン１５との間に配設され、可動プラテン１３およびリヤプラテン１５にそれぞれ取り付けられる。トグル機構２０が型開閉方向に伸縮することにより、リヤプラテン１５に対して可動プラテン１３が進退する。

トグル機構２０は、クロスヘッド２１、第１トグルレバー２２、第２トグルレバー２３、およびトグルアーム２４を有する。クロスヘッド２１は、駆動軸２５に取り付けられ、駆動軸２５と共に進退する。第１トグルレバー２２はリヤプラテン１５に、第２トグルレバー２３はクロスヘッド２１に、トグルアーム２４は可動プラテン１３にそれぞれ揺動自在に取り付けられる。第１トグルレバー２２と第２トグルレバー２３とが揺動自在に連結され、第１トグルレバー２２とトグルアーム２４とが揺動自在に連結される。トグル機構２０は、いわゆる、内巻５節点ダブルトグル機構であり、上下対称な構成である。尚、トグル機構２０は、外巻式トグルでもよいし、シングルトグルでもよいし、４節点トグルでもよい。

型締モータ２６は、トグル機構２０を介して可動プラテン１３を移動させる駆動部である。型締モータ２６と駆動軸２５との間には、型締モータ２６の回転運動を直線運動に変換して駆動軸２５に伝達する運動変換部としてのボールねじ機構が設けられる。

駆動軸２５と共にクロスヘッド２１が進退されることによって、トグル機構２０が作動される。可動プラテン１３が前進されると、型閉工程が行われる。そして、型締モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が生じ、型締力によって型締工程が行われる。トグル倍率は、トグル機構２０の入力を１としたときのトグル機構２０の出力のことである。可動プラテン１３が後退されると、型開工程が行われる。

型締モータ２６はエンコーダ２６ａを有する。エンコーダ２６ａは、型締モータ２６の出力軸の回転角や回転数を検出し、その回転角や回転数を示す信号を制御装置８０に出力する。型締モータ２６の出力軸の回転角は、クロスヘッド２１の位置や可動プラテン１３の位置を表す。また、型締モータ２６の出力軸の回転数は、クロスヘッド２１の速度や可動プラテン１３の速度を表す。

また、型締モータ２６には負荷検出器２７が接続される。負荷検出器２７は、型締モータ２６の電流を検出し、その電流を示す信号を制御装置８０に出力する。型締モータ２６の電流は、型締モータ２６の負荷（例えばトルク）を表す。

制御装置８０は、メモリなどの記憶部８１およびＣＰＵ（Central Processing Unit）８２を有し、記憶部８１に記憶される制御プログラムをＣＰＵ８２に実行させることにより、型締モータ２６を制御する。

図３は、本発明の一実施形態による制御装置の処理を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態による固定金型と可動金型との間に異物がない場合のクロスヘッド位置および型締力の時間変化を示す図である。図５は、本発明の一実施形態による固定金型と可動金型との間に異物がある場合のクロスヘッド位置および型締力の時間変化を示す図である。

制御装置８０は、型閉工程において、クロスヘッド２１の速度を制御量として用いる。制御装置８０は、クロスヘッド２１の速度が設定速度となるように、型締モータ２６を制御する。ここで、「速度」は、型閉方向の速度であり、ゼロ以上である。

制御装置８０は、図４および図５に示すようにクロスヘッド２１の設定速度を段階的に小さくしてよい。クロスヘッド２１の設定速度は、クロスヘッド２１の位置（以下、「クロスヘッド位置」ともいう）に応じて設定される。クロスヘッド２１は、型閉工程開始時よりも設定速度の小さい金型保護区間を経て、型タッチ位置に到達する。型タッチ位置は、可動金型３３と固定金型３２との間に異物がない場合に、可動金型３３と固定金型３２とが当接する位置である。

金型保護区間は、型タッチ位置の手前（後方）に設定される。金型保護区間では、型締モータ２６の負荷Ｌに上限値Ｌ０が設定される。

金型保護区間は、第１区間、および該第１区間に続く第２区間を含む。第２区間の設定速度は、第１区間の設定速度よりも小さい。第２区間の設定速度はゼロでもよく、この場合、図４および図５に示すように第２区間は点であって第１区間終了位置と同じ位置となる。

図３に示すステップＳ１１において、制御装置８０はクロスヘッド２１の設定速度Ｖを第１速度Ｖ１に設定する。続いて、制御装置８０は、クロスヘッド位置が第１区間であるか否かをチェックする（ステップＳ１３）。クロスヘッド位置が第１区間よりも手前の場合（ステップＳ１３、ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１以降の処理を続行する。尚、第１区間よりも手前の区間における設定速度Ｖは多段で設定されてもよい。

一方、クロスヘッド位置が第１区間の場合（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、制御装置８０はクロスヘッド２１の設定速度Ｖを第２速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）に設定すると共に、型締モータ２６の負荷Ｌに上限値Ｌ０を設定する（ステップＳ１５）。

第１区間において金型装置３０に異常がなければ、型締モータ２６の負荷Ｌは上限値Ｌ０以下となる。この場合、クロスヘッド２１の速度が設定速度になるように制御装置８０が型締モータ２６を制御する。

一方、第１区間において金型装置３０に異常がある場合、例えば異物を介して可動金型３３と固定金型３２とが接触する場合、反力が生じる。そのため、型締モータ２６の負荷Ｌが上限値Ｌ０を超えないように、制御装置８０が型締モータ２６を制御する。クロスヘッド２１の速度は設定速度よりも小さく、型閉時間が長くなる。

第１区間において、制御装置８０は、型閉時間Ｔが閾値Ｔ０以下か否かを監視する（ステップＳ１７）。型閉時間Ｔが閾値Ｔ０を超える場合（ステップＳ１７、ＮＯ）、制御装置８０は型締モータ２６を停止させ、型閉工程を中断する（ステップＳ２７）。金型装置３０が異物を挟んだ状態で型締工程が行われないため、金型装置３０の破損が防止できる。制御装置８０は、型閉工程を中断した後、続いて、型開工程を行ってもよい。また、型閉時間Ｔが閾値Ｔ０を超える場合（ステップＳ１７、ＮＯ）、制御装置８０はスピーカやディスプレイなどの出力装置にアラームを出力させてよい。

ところで、型締モータ２６の負荷Ｌには、機械のガタなどによるノイズがのる。ノイズによる誤判定を防止するため、上限値Ｌ０はノイズよりも大きい。そのため、異物が紙などのシート状物である場合、型締モータ２６の負荷Ｌが上限値Ｌ０を超えない場合がありうる。

そこで、型閉時間Ｔが閾値Ｔ０以下の場合（ステップＳ１７、ＹＥＳ）、制御装置８０はクロスヘッド位置が第２区間であるか否かをチェックする（ステップＳ１９）。クロスヘッド位置が第２区間よりも手前の場合（ステップＳ１９、ＮＯ）、ステップ１５に戻り、ステップＳ１５以降の処理を続行する。

そうして、クロスヘッド位置が第１区間に続く第２区間になると（ステップＳ１９、ＹＥＳ）、制御装置８０はクロスヘッド２１の設定速度Ｖを第３速度Ｖ３（Ｖ３＜Ｖ２）に設定する（ステップＳ２１）。クロスヘッド２１の速度が小さいため、機械のガタなどによるノイズが小さく、金型装置３０の異常の有無が精度良く検知できる。

第２区間における設定速度（第３速度Ｖ３）は、ゼロであってよい。クロスヘッド２１が停止するため、機械のガタなどによるノイズがほとんど生じない。クロスヘッド２１の停止時間は、金型装置３０の異常の有無の検知に要する時間よりも長ければよく、成形サイクル短縮のためできるだけ短く設定されてよい。尚、第３速度Ｖ３がゼロより大きい場合も成形サイクル短縮のため、第２区間の距離はできるだけ短く設定されてよい。

制御装置８０は、型締力検出器１８の検出値Ｆが閾値Ｆ０以下であるか否かをチェックすることで、金型装置３０の異常の有無を検知する（ステップＳ２３）。閾値Ｆ０は、固定金型３２と可動金型３３との間に紙などのシート状物が挟まれた場合に、制御装置８０が異常を検知できる程度に設定されてよい。第３速度Ｖ３も同様に定されてよい。

第２区間において金型装置３０に異常がなければ、図４に示すように型締力検出器１８の検出値Ｆが閾値Ｆ０以下となる。この場合（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、制御装置８０はクロスヘッド位置が第２区間終了位置か否かをチェックする（ステップＳ２５）。クロスヘッド位置が第２区間終了位置の場合（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、型閉工程が終了される。一方、クロスヘッド位置が第２区間終了位置に達していない場合（ステップＳ２５、ＮＯ）、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１以降の処理を続行してよい。

尚、第３速度Ｖ３がゼロの場合、金型装置３０の異常の有無を検知する時点（ステップＳ２３）でクロスヘッド位置が第２区間終了位置に達しているため、制御装置８０はステップＳ２５を行うことなく、型閉工程を終了してよい。

一方、第２区間において金型装置３０に異常がある場合、例えば異物を介して可動金型３３と固定金型３２とが接触する場合、図５に示すように型締力検出器１８の検出値Ｆが閾値Ｆ０を超える。この場合（ステップＳ２３、ＮＯ）、制御装置８０は型締モータ２６を停止させ、型閉工程を中断する（ステップＳ２７）。金型装置３０が異物を挟んだ状態で型締工程が行われないため、金型装置３０の破損が防止できる。制御装置８０は、型閉工程を中断した後、続いて、型開工程を行ってもよい。また、検出値Ｆが閾値Ｆ０を超える場合、制御装置８０はスピーカやディスプレイなどの出力装置にアラームを出力させてよい。

型締力検出器１８の検出値Ｆには、異常の有無に関係なく、ノイズΔＦ（図４参照）がのる。ノイズΔＦの原因としては、例えば、可動金型３３と固定金型３２との位置決めに用いられる位置決めピンのかじり、型開閉によりスライドコアを移動させるアンギュラピンのかじり、可動金型３３と固定金型３２との片当たりなどが挙げられる。閾値Ｆ０は、ノイズΔＦによる誤検知を防止するため、ノイズΔＦよりも大きく設定される。

尚、本実施形態の第２区間における金型装置３０の異常検知には、型締力検出器１８の検出値Ｆが用いられるが、負荷検出器２７の検出値が用いられてもよく、両方の検出値が用いられてもよい。

負荷検出器２７の検出値は、第２区間における設定速度（第３速度Ｖ３）がゼロよりも大きい場合に用いられてよい。この場合、金型装置３０に異常があると、第１区間と同様に、反力が生じ、型締モータ２６の負荷が閾値を超える。

尚、本実施形態では、金型保護区間が第１区間および第１区間に続く第２区間を含み、第２区間の設定速度は第１区間の設定速度よりも小さく、制御装置は第２区間の間に金型装置の異常の有無を検知するが、本発明はこれに限定されない。例えば型タッチ位置の手前に、金型保護区間に続いて低速区間があり、低速区間の設定速度は金型保護区間の設定速度よりも小さく、制御装置は低速区間の間に金型装置の異常の有無を検知してもよい。この場合、図３〜図５の説明において、第１区間を金型保護区間と読み替え、第２区間を低速区間と読み替えてよい。

以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等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、改良が可能である。

例えば、上記実施形態の射出成形機は、型開閉方向が水平方向の横型であるが、型開閉方向が上下方向の竪型であってもよい。

また、上記実施形態の型閉工程における制御量は、クロスヘッド２１の速度であるが、可動プラテン１３の速度でもよい。制御装置８０は、可動プラテン１３の速度が設定速度となるように型締モータ２６を制御してもよい。

また、上記実施形態の型締モータ２６は、トグル機構２０を介して可動プラテン１３を移動させるが、トグル機構２０はなくてもよい。この場合、駆動軸２５の速度と可動プラテン１３の速度とは同一となる。

また、上記実施形態の型締装置は、可動プラテン１３の駆動部として、型締モータ２６を有するが、型締モータ２６の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１０は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

また、上記実施形態の型締力検出器１８は、歪みゲージ式であるが、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取り付け位置もタイバー１６に限定されない。

また、上記実施形態の制御装置は、金型保護区間において、型締モータ２６の負荷Ｌに上限値Ｌ０を設定することで金型装置３０を保護するが、ショット毎に型締モータ２６の負荷を監視することで金型装置３０を保護してもよい。この場合、今回のショットにおける負荷と比較するものは、前回のショットにおける負荷でもよいし、過去数回のショットにおける負荷の平均でもよく、予め定められた基準負荷（例えば良品時の負荷）でもよい。負荷が所定範囲内の場合、金型装置３０に異常がないとされ、制御装置８０は型閉工程を続行する。負荷が所定範囲外の場合、金型装置３０に異常があるとされ、制御装置８０は型閉工程を中断し、アラームを出力させる。

１０型締装置
１２固定プラテン
１３可動プラテン
１５リヤプラテン
１６タイバー
１８型締力検出器
２０トグル機構
２６型締モータ
２６ａエンコーダ
２７負荷検出器
３０金型装置
３２固定金型
３３可動金型
５０射出装置
８０制御装置
８１記憶部
８２ＣＰＵ

Claims

固定金型が取り付けられる固定プラテンと、
可動金型が取り付けられる可動プラテンと、
前記固定プラテンに対して前記可動プラテンを移動させる駆動部と、
型閉工程において該駆動部を制御する制御装置とを備え、
金型保護区間は、第１区間および該第１区間に続く第２区間を含み、
前記制御装置は、型閉工程中の設定速度を、前記第２区間において前記第１区間よりも小さく設定する、射出成形機。
前記第２区間における前記設定速度はゼロである、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御装置は、前記第２区間の間に金型装置の異常の有無を検知する、請求項１または２に記載の射出成形機。
固定金型が取り付けられる固定プラテンと、
可動金型が取り付けられる可動プラテンと、
前記固定プラテンに対して前記可動プラテンを移動させる駆動部と、
該駆動部を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、型閉工程中の設定速度を、金型保護区間に続く低速区間において前記金型保護区間よりも小さく設定する、射出成形機。
前記低速区間における前記設定速度はゼロである、請求項４に記載の射出成形機。
前記制御装置は、前記低速区間の間に金型装置の異常の有無を検知する、請求項４または５に記載の射出成形機。
型締力を検出する型締力検出器を備え、
前記制御装置は、前記型締力検出器の検出値に基づいて前記異常の有無を検知する、請求項３または６に記載の射出成形機。
前記駆動部の負荷を検出する負荷検出器を備え、
前記制御装置は、前記負荷検出器の検出値に基づいて前記異常の有無を検知する、請求項３、６、７のいずれか１項に記載の射出成形機。