JP3564681B2 - 射出成形機 - Google Patents
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- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
- B29C45/50—Axially movable screw
- B29C45/5008—Drive means therefor
- B29C2045/5032—Drive means therefor using means for detecting injection or back pressures
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機に関し、特に、射出成形機において射出時の圧力を監視するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機では、金型内に溶融樹脂を射出する際、駆動機構（例えば、ベアリング、ボールネジ、及びスクリュー）の破損等を防止するため、駆動機構にかかる圧力を監視する必要がある。
【０００３】
従来の射出成形機では、駆動機構にかかる圧力を監視して、この監視圧力値が予め設定された圧力値（監視設定圧力値）となって、さらに、その状態で設定の時間が継続すると、射出成形機を異常と判断して停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形機を製造する側（メーカー）では、瞬発的な極大圧力と定常的に高負荷が掛かる際の圧力とを監視するようにしたいが、現状ではこのような圧力監視は行われておらず、一方、射出成形機を使用する側（ユーザー）では、射出成形機が耐えられるとされる設定圧力の限界付近で射出成形機を使用している際に、何らかの突発的な要因で圧力限界を越えた場合においても、それが数回程度であれば、射出成形機を停止させたくないという要望がある。
【０００５】
さらに、射出成形機を立ち上げる際又は新規成形品の条件抽出（条件出し）を行う際にも、１、２回程度の定格圧力オーバーによって射出成形機が停止しないようにしたい。
【０００６】
従って、従来の射出成形機では、メーカー側及びユーザー側の要望をバランスさせることが難しいという問題点がある。さらに、従来の射出成形機では、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機（駆動機構）を保護することができないという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、圧力監視機能を設けて、メーカー側及びユーザー側の要望をバランスさせることができる射出成形機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機の駆動機構を保護することができる射出成形機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶融した樹脂を貯える加熱シリンダーと、該加熱シリンダー内に回転可能にしかも前進及び後退可能に配置されたスクリューと、前記スクリューを回転させる第１の駆動手段と、前記スクリューを前進させる第２の駆動手段とを有し、成形サイクルに可塑化／計量工程、射出工程、及び保圧工程を含み、前記可塑化／計量工程において前記スクリューの回転に応じて前記溶融樹脂を前記加熱シリンダーに貯えて、前記射出工程において前記スクリューの前進によって前記溶融樹脂を金型内に射出して、前記保圧工程を経て樹脂成形品を成形するようにした射出成形機であって、前記射出工程において、樹脂圧力を検出圧力値として検出する検出手段と、１成形サイクルで前記検出圧力値が予め定められた監視圧力値を越えた際カウンタを＋１し、１成形サイクルで前記検出圧力値が前記監視圧力値以下であると前記カウンタを−１して、前記カウンタのカウント値が予め定められた異常成形サイクル数を越えると射出成形機を停止する制御手段とを有することを特徴とする射出成形機が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について実施の形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１を参照して、本発明による圧力監視装置を備える射出成形機について説明する。なお、図示の射出成形機は所謂電動式射出成形機であるが、油圧式射出成形機においても、同様にして本発明を用いることができる。
【００１２】
電動式射出成形機は、サーボモータ駆動による射出装置を備えており、この射出装置においては、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直線運動に変換してスクリューを前進、後退させる。
【００１３】
図示の例では、射出用サーボモータ１１の回転は、ボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前進、後退するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６（通常、４本であるが、ここでは２本のみ図示）に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前進、後退運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュー２０に伝えられる。
【００１４】
スクリュー２０は、加熱シリンダー２１内に回転可能に、かつ軸方向に移動可能に配置されている。スクリュー２０の後部に対応する加熱シリンダー２１には、樹脂供給用のホッパー２２が設けられている。射出軸１９には、ベルト及びプーリ等の連結部材２３を介してスクリュー２０を回転させるための回転用サーボモータ２４の回転運動が伝達される。つまり、回転用サーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることによって、スクリュー２０が回転する。
【００１５】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダー２１の中でスクリュー２０が回転しながら後退することによって、スクリュー２０の前方、つまり、加熱シリンダー２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。スクリュー２０が後退するのは、スクリュー２０の前方に貯えられる溶融樹脂の量が除々に増加し、その圧力がスクリュー２０に作用するからである。
【００１６】
充填、射出工程においては、射出用サーボモータ１１の駆動によって、加熱シリンダー２１の中でスクリュー２０が前進することによって、スクリュー２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することによって成形が行われる。この際、溶融樹脂を押す力がロードセル１８により射出圧力として検出される。検出された圧力は、ロードセルアンプ２５によって増幅されて、制御装置２６に入力される。プレッシャプレート１４には、スクリュー２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は位置検出器アンプ２８により増幅されて制御装置２６に入力される。
【００１７】
制御装置２６は、表示／設定器３３によりマンマシンコントローラ３４を通して予め設定された設定値に応じて複数の各工程に応じたサーボモータの電流（トルク）指令をドライバー２９、３０に出力する。ドライバー２９では、射出用サーボモータ１１の駆動電流を制御して、射出用サーボモータ１１の出力トルクを制御する。ドライバー３０では、回転用サーボモータ２４の駆動電流を制御して回転用サーボモータ２４の回転数を制御する。射出用サーボモータ１１、回転用サーボモータ２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれ制御装置２６に入力される。特に、エンコーダ３２で検出された回転数は、スクリュー２０の回転数を知るために用いられる。
【００１８】
前述のように、制御装置２６には、表示／設定器３３にからマンマシンコントローラ３４を通して種々の設定値が入力されるが、この設定値には、機械性能として設定される最大充填圧力Ｐｍａｘ（ＭＰａ）、圧力監視比率（監視圧力値：Ｐｍａｘ×Ｄ％、Ｄは、例えば、１１０乃至１１５である）、異常として認識するまでの異常成形サイクル数Ｅ（ｓｈｏｔｓ）、例えば、１０ｓｈｏｔｓが含まれる。
【００１９】
ここで、制御装置による圧力監視について説明する。
【００２０】
前述のように、溶融樹脂を押す力がロードセル１８により射出圧力として検出されて、この検出圧力値は、ロードセルアンプ２５によって増幅されて、制御装置２６に入力されている。一回の成形サイクルで、検出圧力値（監視圧力値）が、圧力監視比率を越えると、制御装置２６は、監視圧力値を越えた際のサイクル数Ｆ（ｓｈｏｔｓ：保存サイクル数）を“＋１”する。つまり、保存カウンタを“＋１”する。一方、検出圧力値（監視圧力値）が、圧力監視比率以下であると、制御装置２６は、保存サイクル回数Ｆを“−１”する（保存カウンタを“−１”する）が、保存サイクル回数Ｆは“０”以下とはしない。そして、複数回の成形サイクルを実行して、保存サイクル回数Ｆが異常成形サイクル数Ｅに達すると、制御装置２６は、過負荷異常と判断して射出成形機を停止する。そして、射出成形機を停止させるタイミングは、１成形サイクルが終了した時点とする。
【００２１】
なお、通常、成形中の圧力のピークは、射出工程に現れるので、保圧工程における圧力監視の必要性は通常の場合であればないが、圧力制御系の応答遅れによってピーク値が保圧工程にずれ込む場合もある。このため、圧力監視は、射出工程だけでなく、保圧工程でも行うことが望ましい。
【００２２】
上述のように、本発明では、監視圧力値を越えた際のサイクル数を積算するだけでなく、減算も行うので、射出成形機の停止回数を減少させることができる。また、成形サイクル続行方向への監視が可能となり、この結果、定常的な高負荷に対して射出成形機の保護を行うことができる。
【００２３】
また、射出成形機性能の限界付近の圧力を用いて成形を行っている際、何らかの突発的な要因で、その限界値を越えても、すぐに射出成形機が異常停止することがなくなるという効果がある。
【００２４】
さらに、射出成形機の立ち上げ時又は新規成形品の条件出しの際に、数回程度の規定圧力オーバーがあっても、射出成形機が異常停止されないようにすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
このように、本発明では、突発的に発生する高負荷では、直ちに機械を停止させることなく、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機自体（駆動機構）を保護することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形機の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 射出用サーボモータ
１２ ボールネジ
１３ ナット
１４ プレッシャプレート
１５，１６ ガイドバー
１７ ベアリング
１８ ロードセル
１９ 射出軸
２０ スクリュー
２１ 加熱シリンダー
２２ ホッパー
２３ 連結部材
２４ 回転用サーボモータ
２５ ロードセルアンプ
２６ 制御装置
２７ 位置検出器
２８ 位置検出器アンプ
２９，３０ ドライバー
３１，３２ エンコーダ
３３ 表示／設定器
３４ マンマシンコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機に関し、特に、射出成形機において射出時の圧力を監視するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機では、金型内に溶融樹脂を射出する際、駆動機構（例えば、ベアリング、ボールネジ、及びスクリュー）の破損等を防止するため、駆動機構にかかる圧力を監視する必要がある。
【０００３】
従来の射出成形機では、駆動機構にかかる圧力を監視して、この監視圧力値が予め設定された圧力値（監視設定圧力値）となって、さらに、その状態で設定の時間が継続すると、射出成形機を異常と判断して停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形機を製造する側（メーカー）では、瞬発的な極大圧力と定常的に高負荷が掛かる際の圧力とを監視するようにしたいが、現状ではこのような圧力監視は行われておらず、一方、射出成形機を使用する側（ユーザー）では、射出成形機が耐えられるとされる設定圧力の限界付近で射出成形機を使用している際に、何らかの突発的な要因で圧力限界を越えた場合においても、それが数回程度であれば、射出成形機を停止させたくないという要望がある。
【０００５】
さらに、射出成形機を立ち上げる際又は新規成形品の条件抽出（条件出し）を行う際にも、１、２回程度の定格圧力オーバーによって射出成形機が停止しないようにしたい。
【０００６】
従って、従来の射出成形機では、メーカー側及びユーザー側の要望をバランスさせることが難しいという問題点がある。さらに、従来の射出成形機では、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機（駆動機構）を保護することができないという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、圧力監視機能を設けて、メーカー側及びユーザー側の要望をバランスさせることができる射出成形機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機の駆動機構を保護することができる射出成形機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶融した樹脂を貯える加熱シリンダーと、該加熱シリンダー内に回転可能にしかも前進及び後退可能に配置されたスクリューと、前記スクリューを回転させる第１の駆動手段と、前記スクリューを前進させる第２の駆動手段とを有し、成形サイクルに可塑化／計量工程、射出工程、及び保圧工程を含み、前記可塑化／計量工程において前記スクリューの回転に応じて前記溶融樹脂を前記加熱シリンダーに貯えて、前記射出工程において前記スクリューの前進によって前記溶融樹脂を金型内に射出して、前記保圧工程を経て樹脂成形品を成形するようにした射出成形機であって、前記射出工程において、樹脂圧力を検出圧力値として検出する検出手段と、１成形サイクルで前記検出圧力値が予め定められた監視圧力値を越えた際カウンタを＋１し、１成形サイクルで前記検出圧力値が前記監視圧力値以下であると前記カウンタを−１して、前記カウンタのカウント値が予め定められた異常成形サイクル数を越えると射出成形機を停止する制御手段とを有することを特徴とする射出成形機が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について実施の形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１を参照して、本発明による圧力監視装置を備える射出成形機について説明する。なお、図示の射出成形機は所謂電動式射出成形機であるが、油圧式射出成形機においても、同様にして本発明を用いることができる。
【００１２】
電動式射出成形機は、サーボモータ駆動による射出装置を備えており、この射出装置においては、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直線運動に変換してスクリューを前進、後退させる。
【００１３】
図示の例では、射出用サーボモータ１１の回転は、ボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前進、後退するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６（通常、４本であるが、ここでは２本のみ図示）に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前進、後退運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュー２０に伝えられる。
【００１４】
スクリュー２０は、加熱シリンダー２１内に回転可能に、かつ軸方向に移動可能に配置されている。スクリュー２０の後部に対応する加熱シリンダー２１には、樹脂供給用のホッパー２２が設けられている。射出軸１９には、ベルト及びプーリ等の連結部材２３を介してスクリュー２０を回転させるための回転用サーボモータ２４の回転運動が伝達される。つまり、回転用サーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることによって、スクリュー２０が回転する。
【００１５】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダー２１の中でスクリュー２０が回転しながら後退することによって、スクリュー２０の前方、つまり、加熱シリンダー２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。スクリュー２０が後退するのは、スクリュー２０の前方に貯えられる溶融樹脂の量が除々に増加し、その圧力がスクリュー２０に作用するからである。
【００１６】
充填、射出工程においては、射出用サーボモータ１１の駆動によって、加熱シリンダー２１の中でスクリュー２０が前進することによって、スクリュー２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することによって成形が行われる。この際、溶融樹脂を押す力がロードセル１８により射出圧力として検出される。検出された圧力は、ロードセルアンプ２５によって増幅されて、制御装置２６に入力される。プレッシャプレート１４には、スクリュー２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は位置検出器アンプ２８により増幅されて制御装置２６に入力される。
【００１７】
制御装置２６は、表示／設定器３３によりマンマシンコントローラ３４を通して予め設定された設定値に応じて複数の各工程に応じたサーボモータの電流（トルク）指令をドライバー２９、３０に出力する。ドライバー２９では、射出用サーボモータ１１の駆動電流を制御して、射出用サーボモータ１１の出力トルクを制御する。ドライバー３０では、回転用サーボモータ２４の駆動電流を制御して回転用サーボモータ２４の回転数を制御する。射出用サーボモータ１１、回転用サーボモータ２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれ制御装置２６に入力される。特に、エンコーダ３２で検出された回転数は、スクリュー２０の回転数を知るために用いられる。
【００１８】
前述のように、制御装置２６には、表示／設定器３３にからマンマシンコントローラ３４を通して種々の設定値が入力されるが、この設定値には、機械性能として設定される最大充填圧力Ｐｍａｘ（ＭＰａ）、圧力監視比率（監視圧力値：Ｐｍａｘ×Ｄ％、Ｄは、例えば、１１０乃至１１５である）、異常として認識するまでの異常成形サイクル数Ｅ（ｓｈｏｔｓ）、例えば、１０ｓｈｏｔｓが含まれる。
【００１９】
ここで、制御装置による圧力監視について説明する。
【００２０】
前述のように、溶融樹脂を押す力がロードセル１８により射出圧力として検出されて、この検出圧力値は、ロードセルアンプ２５によって増幅されて、制御装置２６に入力されている。一回の成形サイクルで、検出圧力値（監視圧力値）が、圧力監視比率を越えると、制御装置２６は、監視圧力値を越えた際のサイクル数Ｆ（ｓｈｏｔｓ：保存サイクル数）を“＋１”する。つまり、保存カウンタを“＋１”する。一方、検出圧力値（監視圧力値）が、圧力監視比率以下であると、制御装置２６は、保存サイクル回数Ｆを“−１”する（保存カウンタを“−１”する）が、保存サイクル回数Ｆは“０”以下とはしない。そして、複数回の成形サイクルを実行して、保存サイクル回数Ｆが異常成形サイクル数Ｅに達すると、制御装置２６は、過負荷異常と判断して射出成形機を停止する。そして、射出成形機を停止させるタイミングは、１成形サイクルが終了した時点とする。
【００２１】
なお、通常、成形中の圧力のピークは、射出工程に現れるので、保圧工程における圧力監視の必要性は通常の場合であればないが、圧力制御系の応答遅れによってピーク値が保圧工程にずれ込む場合もある。このため、圧力監視は、射出工程だけでなく、保圧工程でも行うことが望ましい。
【００２２】
上述のように、本発明では、監視圧力値を越えた際のサイクル数を積算するだけでなく、減算も行うので、射出成形機の停止回数を減少させることができる。また、成形サイクル続行方向への監視が可能となり、この結果、定常的な高負荷に対して射出成形機の保護を行うことができる。
【００２３】
また、射出成形機性能の限界付近の圧力を用いて成形を行っている際、何らかの突発的な要因で、その限界値を越えても、すぐに射出成形機が異常停止することがなくなるという効果がある。
【００２４】
さらに、射出成形機の立ち上げ時又は新規成形品の条件出しの際に、数回程度の規定圧力オーバーがあっても、射出成形機が異常停止されないようにすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
このように、本発明では、突発的に発生する高負荷では、直ちに機械を停止させることなく、定常的に高負荷が掛かる状態から射出成形機自体（駆動機構）を保護することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形機の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 射出用サーボモータ
１２ ボールネジ
１３ ナット
１４ プレッシャプレート
１５，１６ ガイドバー
１７ ベアリング
１８ ロードセル
１９ 射出軸
２０ スクリュー
２１ 加熱シリンダー
２２ ホッパー
２３ 連結部材
２４ 回転用サーボモータ
２５ ロードセルアンプ
２６ 制御装置
２７ 位置検出器
２８ 位置検出器アンプ
２９，３０ ドライバー
３１，３２ エンコーダ
３３ 表示／設定器
３４ マンマシンコントローラ
Claims (4)
- 溶融した樹脂を貯える加熱シリンダーと、該加熱シリンダー内に回転可能にしかも前進及び後退可能に配置されたスクリューと、前記スクリューを回転させる第１の駆動手段と、前記スクリューを前進させる第２の駆動手段とを有し、成形サイクルに可塑化／計量工程、射出工程、及び保圧工程を含み、前記可塑化／計量工程において前記スクリューの回転に応じて前記溶融樹脂を前記加熱シリンダーに貯えて、前記射出工程において前記スクリューの前進によって前記溶融樹脂を金型内に射出して、前記保圧工程を経て樹脂成形品を成形するようにした射出成形機であって、前記射出工程において、樹脂圧力を検出圧力値として検出する検出手段と、１成形サイクルで前記検出圧力値が予め定められた監視圧力値を越えた際カウンタを＋１し、１成形サイクルで前記検出圧力値が前記監視圧力値以下であると前記カウンタを−１して、前記カウンタのカウント値が予め定められた異常成形サイクル数を越えると射出成形機を停止する制御手段とを有することを特徴とする射出成形機。
- 前記検出手段は、前記保圧工程においても前記樹脂圧力を検出圧力値として検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
- 前記監視圧力値は最大充填圧力に基づいて設定されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。
- 前記検出手段は前記スクリューに掛かる負荷を検出するロードセルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の射出成形機。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000183354A JP3564681B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 射出成形機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP4585263B2 (ja) * | 2003-10-16 | 2010-11-24 | 東芝機械株式会社 | 射出成形機における監視方法 |
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2000
- 2000-06-19 JP JP2000183354A patent/JP3564681B2/ja not_active Expired - Fee Related
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