JP2021059086A

JP2021059086A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2021059086A
Application number: JP2019185708A
Authority: JP
Inventors: 樽家　宏治; Koji Taruie; 宏治樽家; 匡英中田; Masahide Nakada
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP7388866B2

Abstract

【課題】成形品の生産効率の低下を効果的に抑制できる射出成形機の提供。【解決手段】射出成形機は、保圧動作において取得したクッション量に基づいて、キャビティ内の樹脂材料を冷却する冷却動作で用いる冷却時間Ｃの設定を変更する。具体的には、射出成形機は、クッション量が基準値以上のとき、冷却時間Ｃとして第１冷却時間Ｃ１を設定する。または、クッション量が基準値より小さいとき、冷却時間Ｃとして第１冷却時間Ｃ１より長い第２冷却時間Ｃ２を設定する。【選択図】図４

Description

本発明は、樹脂材料を金型のキャビティ内に射出して成形品を成形する射出成形機に関する。

特許文献１に従来の射出成形機が開示されている。特許文献１の射出成形機は、加熱シリンダ内にスクリューを回転および前後進可能に配置している。射出成形機は、スクリューの後端側に供給された樹脂材料を可塑化しながら前方に移送して、スクリューの先端側に可塑化した樹脂材料を貯える。射出成形機は、スクリューを前進させて、可塑化した樹脂材料を金型のキャビティ内に射出する。そして、射出成形機は、スクリューの先端側に残存したクッション量と称される樹脂材料を介して、スクリューからキャビティ内の樹脂材料に保圧力を付与する。

このような射出成形機では、クッション量により成形品の良否判定を行うことがある。例えば、クッション量が少ない場合、キャビティの外側に樹脂材料が漏れ出ていることにより製品にバリが発生していたり、インサート成形においてインサート部品が欠落していることによりキャビティ内に樹脂材料が多く充填されていたりすることが考えられる。この場合、成形品が不良であると判断して、金型から成形品を取り出したあとに不良品として排除する。

特開２００８−３０７８５７号公報

しかしながら、例えば、キャビティ内に樹脂材料が十分に充填されていない場合、金型と樹脂材料との接触面積が小さくなるので、金型との熱交換が適切に行われず、樹脂材料の冷却が不十分になることがある。また、キャビティ内に樹脂材料が多く充填されていた場合、樹脂材料の冷却により多くの時間を要するので、樹脂材料の冷却が不十分になることがある。そのため、型開きしたときに、自動機によって成形品が取り出される金型ではない方の金型に成形品がくっついてしまうことがあった。これにより、成形動作を一旦停止して成形品を取り除かなければならず、成形品の生産効率が低下してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、成形品の生産効率の低下を効果的に抑制できる射出成形機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る射出成形機は、固定側金型が取り付けられる固定ダイプレートと、可動側金型が取り付けられる可動ダイプレートと、前記固定側金型と前記可動側金型とで形成されるキャビティに樹脂材料を射出する射出装置と、を有する射出成形機であって、前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作、および、前記キャビティ内の樹脂材料に保圧力を加える保圧動作を実行するように前記射出装置を制御する制御装置を有し、前記制御装置が、前記保圧動作において取得したクッション量に基づいて、前記キャビティ内の樹脂材料を冷却する冷却動作で用いる冷却時間の設定を変更するように構成されていることを特徴とする。

本発明において、前記制御装置は、前記クッション量が基準値以上のとき、前記冷却時間として第１冷却時間を設定し、前記クッション量が基準値より小さいとき、前記冷却時間として前記第１冷却時間より長い第２冷却時間を設定することが好ましい。

本発明によれば、保圧動作において取得したクッション量に基づいて、キャビティ内の樹脂材料を冷却するための冷却時間の設定を変更する。このようにしたことから、例えば、クッション量に異常があった場合、型開したときに、自動機によって成形品が取り出される金型に成形品が残るように冷却時間を設定することができる。そのため、成形動作を一旦停止する必要がなくなり、成形品の生産効率の低下を効果的に抑制できる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機および自動機の正面図である。図１の射出成形機および自動機の平面図である。図１の射出成形機の機能ブロックおよび記憶装置を説明する図である。図１の射出成形機の動作の一例を説明するシーケンス図である。

以下、本発明の一実施形態に係る射出成形機について、図１〜図４を参照して説明する。

図１、図２は、本発明の一実施形態に係る射出成形機および自動機の正面図および平面図である。図３（ａ）は、図１の射出成形機の機能ブロックを説明する図である。図３（ｂ）は、図１の射出成形機の制御装置が有する記憶装置を説明する図である。図４は、図１の射出成形機の動作の一例を説明するシーケンス図である。

本実施形態の射出成形機１は、上側金型８１および下側金型８２により形成されるキャビティ８４に、可塑化した樹脂材料を射出充填し、冷却固化することで、樹脂材料とインサート部品とが一体化された成形品を成形する（インサート成形する）ものである。射出成形機１は、樹脂材料のみで構成された成形品を成形してもよい。なお、本実施形態は、鉛直方向に上側金型８１と下側金型８２とを開閉する射出成形機に本発明を適用した構成の一例を示すものである。これ以外にも、固定側金型が取り付けられる固定ダイプレートおよび可動側金型が取り付けられる可動ダイプレートを有し、水平方向に固定側金型と可動側金型とを開閉する射出成形機に本発明を適用してもよい。

射出成形機１は、図１〜図３に示すように、上側金型８１および下側金型８２を型締する型締装置１０と、キャビティ８４に樹脂材料を射出する射出装置２０と、型締装置１０および射出装置２０を制御する制御装置３０と、を有している。射出成形機１は、例えば、６軸の多関節型ロボットからなる自動機５０と連携して動作する。自動機５０は、後述する成形品取出ステーションＰ２において、下側金型８２から成形品を取り出すとともに下側金型８２にインサート部品Ｋを設置する。射出成形機１と自動機５０とで射出成形システムを構成する。下側金型８２には、エジェクタピンをキャビティ８４内に突出させて、キャビティ８４から成形品を押し出す図示しないエジェクタ機構が設けられている。下側金型８２は、型開きしたときに成形品が残るべき金型であって、成形品が取り出される取り出し金型である。

型締装置１０は、ロータリーテーブル１１と、ロータリーテーブル１１と鉛直方向に対向して配置された可動ダイプレート１２と、を有している。また、型締装置１０は、ロータリーテーブル１１を時計方向に所定角度ずつ間欠回転するように駆動する回転駆動機構１３と、ロータリーテーブル１１と可動ダイプレート１２により上側金型８１および下側金型８２を鉛直方向に締め付けて型締力を発生させる型締駆動機構１４と、を有している。ロータリーテーブル１１は、固定ダイプレートに相当する。上側金型８１は可動側金型に相当し、下側金型８２は固定側金型に相当する。

ロータリーテーブル１１の上面１１ａには、２つの下側金型８２が１８０度間隔で取り付けられている。なお、３つ以上の下側金型８２がロータリーテーブル１１の上面１１ａに取り付けられていてもよい。２つの下側金型８２は、射出ステーションＰ１および成形品取出ステーションＰ２の２つの作業ステーションに位置づけられる。可動ダイプレート１２の下面には、上側金型８１が取り付けられている。

射出ステーションＰ１は、上側金型８１および下側金型８２を型締して可塑化した樹脂材料をキャビティ８４に射出する射出位置である。また、射出ステーションＰ１において、キャビティ８４内の樹脂材料に所定の圧力（保圧力）が加えられ、樹脂材料が冷却されるように冷却時間Ｃが設定される。成形品取出ステーションＰ２は、射出ステーションＰ１を０時の位置としたときに６時の位置にあり、下側金型８２から成形品を取り出す成形品取出位置である。そして、成形品取出ステーションＰ２は、下側金型８２にインサート部品Ｋを設置する部品設置位置でもある。

射出装置２０は、型締装置１０に対して水平方向に進退可能に配置されている。射出装置２０は、加熱シリンダ２１と、加熱シリンダ２１に収容された図示しないスクリューと、を有している。射出装置２０は、射出ステーションＰ１にある下側金型８２（または上側金型８１）に加熱シリンダ２１のノズル２１ａをタッチさせ、スクリューを前進させて可塑化した樹脂材料をキャビティ８４に射出する（射出動作）。また、射出装置２０は、樹脂材料をキャビティ８４に射出したあと、スクリューを前方に押してキャビティ８４内の樹脂材料に保圧力を加える（保圧動作）。

また、射出装置２０は、スクリューの位置に応じた信号を出力する位置センサを有しており、位置センサからの信号に基づいてスクリューの位置を検出する。射出装置２０は、保圧動作中におけるスクリューの位置を検出し、クッション量を取得する。

制御装置３０は、射出成形機１全体の動作を司る。制御装置３０は、マイクロコンピュータを有して構成されている。制御装置３０は、型締装置１０の回転駆動機構１３および型締駆動機構１４、ならびに、射出装置２０などの各種駆動機構等の動作を制御する。制御装置３０は、自動機５０と連携している。

具体的には、制御装置３０は、成形動作において、
（１）ロータリーテーブル１１に設置された複数の下側金型８２を射出ステーションＰ１および成形品取出ステーションＰ２に移動するように回転駆動機構１３を制御し、
（２）射出ステーションＰ１にある上側金型８１および下側金型８２を型締するように型締駆動機構１４を制御し、
（３）型締された上側金型８１および下側金型８２のキャビティ８４に可塑化した樹脂材料を射出するように射出装置２０を制御し、
（４）キャビティ８４内の樹脂材料に保圧力を加えるように射出装置２０を制御し、
（５）保圧完了時から冷却時間Ｃ経過した後に、型締された上側金型８１および下側金型８２を型開きするように型締駆動機構１４を制御する。

また、制御装置３０は、
（６）自動機５０から、ロータリーテーブル１１の回転が可能なタイミングを示すテーブル回転タイミング信号Ｓａを受信し、
（７）成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２から成形品を取り出すべきタイミングを示す成形品取出タイミング信号Ｓｂを自動機５０に送信する。

本実施形態において、テーブル回転タイミング信号Ｓａは、電圧レベル（Ｈレベル／Ｌレベル）によってロータリーテーブル１１が回転可能なタイミングであるか否かを示す信号であるが、これに限定されるものではない。テーブル回転タイミング信号Ｓａは、例えば、所定の通信プロトコルにて用いられるメッセージ形式の信号であってもよい。成形品取出タイミング信号Ｓｂについても、テーブル回転タイミング信号Ｓａと同様である。

また、制御装置３０は、例えば、不揮発性メモリやハードディスク装置などで構成された記憶装置３１を有している。記憶装置３１は、第１冷却時間格納領域３１１と、第２冷却時間格納領域３１２と、を有している。

第１冷却時間格納領域３１１には、成形品が良品であると判断したときに冷却時間Ｃとして設定される第１冷却時間Ｃ１が格納される。第２冷却時間格納領域３１２には、成形品が不良品であると判断したときに冷却時間Ｃとして設定される第２冷却時間Ｃ２が格納される。第２冷却時間Ｃ２は第１冷却時間Ｃ１より長い（Ｃ２＞Ｃ１）。

次に、上述した本実施形態の射出成形機１における成形動作の一例について、図４を参照して説明する。

まず、自動機５０が、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２にインサート部品Ｋを設置したのち（Ｓ１１０）、射出成形機１の制御装置３０にテーブル回転タイミング信号Ｓａを送信する（Ｓ１２０）。制御装置３０は、型開きが完了しておりかつテーブル回転タイミング信号Ｓａを受信すると、回転駆動機構１３を制御してロータリーテーブル１１を１８０度回転させたのち（Ｓ１３０）、成形品取出タイミング信号Ｓｂを自動機５０に送信する（Ｓ１４０）。

次に、制御装置３０は、型締駆動機構１４を制御して、上側金型８１およびインサート部品Ｋが設置された下側金型８２を型締したのち、射出装置２０を制御して、型締された上側金型８１および下側金型８２のキャビティ８４に可塑化した樹脂材料を射出する（Ｓ１５０、射出動作）。制御装置３０は、射出装置２０を制御して、キャビティ８４内に充填された樹脂材料に保圧力を加える（Ｓ１６０、保圧動作）。

次に、制御装置３０は、保圧動作中にクッション量を取得し、取得したクッション量に基づいて冷却時間Ｃの設定を変更する（Ｓ１７０）。具体的には、制御装置３０は、取得したクッション量が所定の基準値以上のとき、成形品が良品であると判断して、冷却時間Ｃとして第１冷却時間Ｃ１を設定する。または、制御装置３０は、取得したクッション量が所定の基準値より小さいとき、成形品が不良品であると判断して、冷却時間Ｃとして第２冷却時間Ｃ２を設定する。

そして、制御装置３０は、保圧動作が完了してから冷却時間Ｃの間、キャビティ８４内の樹脂材料を冷却する（Ｓ１８０、冷却動作）。すなわち、成形品が良品であると、第１冷却時間Ｃ１の間、キャビティ８４内の樹脂材料を冷却する。または、成形品が不良品であると、第２冷却時間Ｃ２の間、キャビティ８４内の樹脂材料を冷却する。冷却時間Ｃ経過後、制御装置３０は、型締駆動機構１４を制御して、型締された上側金型８１および下側金型８２を型開きする。そして、制御装置３０は、型締駆動機構１４から型開き完了信号を受信すると、型開きが完了したことを認識する。

自動機５０は、成形品取出タイミング信号Ｓｂを受信すると、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２から成形品を取り出す（Ｓ１９０）。これ以降は、上記ステップＳ１１０〜Ｓ１９０を繰り返し実行する。

以上より、本実施形態の射出成形機１によれば、保圧動作において取得したクッション量に基づいて、キャビティ８４内の樹脂材料を冷却する冷却動作で用いる冷却時間Ｃの設定を変更する。具体的には、クッション量が基準値以上のとき、冷却時間Ｃとして第１冷却時間Ｃ１を設定する。または、クッション量が基準値より小さいとき、冷却時間Ｃとして第１冷却時間Ｃ１より長い第２冷却時間Ｃ２を設定する。このようにしたことから、クッション量が基準値より小さい場合、成形品が不良品であると判断して、型開したときに、下側金型８２に成形品が残るように冷却時間Ｃを設定することができる。そのため、成形動作を一旦停止する必要がなくなり、成形品の生産効率の低下を効果的に抑制できる。

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、本発明をダイカストマシンなどの成形機に適用してもよく、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…射出成形機、１０…型締装置、１１…ロータリーテーブル、１１ａ…上面、１２…可動ダイプレート、１３…回転駆動機構、１４…型締駆動機構、２０…射出装置、２１…加熱シリンダ、２１ａ…ノズル、３０…制御装置、３１…記憶装置、３１１…第１冷却時間格納領域、３１２…第２冷却時間格納領域、５０…自動機、８１…上側金型、８２…下側金型、８４…キャビティ、Ｓａ…テーブル回転タイミング信号、Ｓｂ…成形品取出タイミング信号、Ｃ…冷却時間、Ｃ１…第１冷却時間、Ｃ２…第２冷却時間

Claims

固定側金型が取り付けられる固定ダイプレートと、可動側金型が取り付けられる可動ダイプレートと、前記固定側金型と前記可動側金型とで形成されるキャビティに樹脂材料を射出する射出装置と、を有する射出成形機であって、
前記キャビティに樹脂材料を射出する射出動作、および、前記キャビティ内の樹脂材料に保圧力を加える保圧動作を実行するように前記射出装置を制御する制御装置を有し、
前記制御装置が、前記保圧動作において取得したクッション量に基づいて、前記キャビティ内の樹脂材料を冷却する冷却動作で用いる冷却時間の設定を変更するように構成されていることを特徴とする射出成形機。
前記制御装置は、
前記クッション量が基準値以上のとき、前記冷却時間として第１冷却時間を設定し、
前記クッション量が基準値より小さいとき、前記冷却時間として前記第１冷却時間より長い第２冷却時間を設定する、請求項１に記載の射出成形機。