JP4374025B2

JP4374025B2 - 成形機

Info

Publication number: JP4374025B2
Application number: JP2007001275A
Authority: JP
Inventors: 裕昌山崎
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2007106129A

Description

本発明は、成形機のエジェクト部材と金型側の金型エジェクトプレートとを連結固定してなるプルバック方式のエジェクト機構を採用した、射出成形機やダイカストマシン等の成形機に関するものである。

射出成形機等の成形機におけるエジェクト機構には、金型側に設けられた金型ダイプレートがリターンスプリングの力で後退完了位置に自己復帰するスプリングリターン方式のエジェクト機構と、成形機のエジェクト部材と金型側の金型エジェクトプレートとを連結固定したプルバック方式のエジェクト機構とがある。

図５は、スプリングリターン方式のエジェクト機構を示す図で、同図において、１１は固定ダイプレート、１２は固定ダイプレート１１に搭載された固定側金型、１３は、固定ダイプレート１１と図示せぬ保持プレートとの間に架け渡されたタイバー、１４は、タイバー１３に挿通され、保持プレートに搭載された図示せぬ型開閉駆動源によって前後進駆動される可動ダイプレート、１５は可動ダイプレート１４に搭載された可動側金型、１６は、可動側金型１５内に前後進可能であるように配設された金型エジェクトプレート、１７は、金型エジェクトプレート１６と一体に可動するように該プレート１６に植設され、その先端面で成形品を押し出すエジェクトピン、１８は、金型エジェクトプレート１６に後退方向の偏寄習性を付与するリターンスプリング、１９は可動ダイプレート１４に搭載されたエジェクト用電動サーボモータ（以下、ＥＪ用サーボモータと記す）、２０は、可動ダイプレート１４に搭載され、ＥＪ用サーボモータ１９の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、２１は、可動ダイプレート１４に前後進可能であるように搭載され、ボールネジ機構２０によって前後進駆動されるマシン側エジェクトプレート、２２は、マシン側エジェクトプレート２１と一体に可動するように該プレート２１に植設され、その先端面で金型エジェクトプレート１６を押圧可能なエジェクトロッドである。

このスプリングリターン方式のエジェクト機構では、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際には、図５に示すように、エジェクトロッド２１の先端面は金型エジェクトプレート１６から所定量離間しており、このとき、金型エジェクトプレート１６は、リターンピン１８のバネ力で可動側金型１５の受け面に当接したメカエンド位置をとっており、可動ダイプレートの移動、停止などによる慣性等により、金型エジェクトプレート１６やエジェクトピン１７が前進方向に移動する虞がないものとなっている。しかし、このスプリングリターン方式のエジェクト機構においては、リターンスプリング１８を必要として機構が複雑となり、また、安全性のため、金型エジェクトプレート１６が確実にメカエンドに戻ったかどうかを検知するためのリターン検知センサを、金型に設置することが必要となる。

これに対して、プルバック方式のエジェクト機構では、上記のリターンスプリングやリターン検知センサを必要としない。図３、図４は、プルバック方式のエジェクト機構の構成を示す図で、図３は、金型エジェクトプレートが後退限位置にある待機状態を示しており、図４は、金型エジェクトプレートが前進限位置にある突き出し完了状態を示している。なお、図３、図４において、図５と均等な構成要素には同一符号を付してある。図３、図４において、２３は、マシン側エジェクトプレート２１と金型エジェクトプレート１６とを一体に連結固定する連結ロッドである。

このプルバック方式のエジェクト機構においては、マシン側エジェクトプレート２１と金型エジェクトプレート１６とが不可分一体であるため、エジェクト後退動作時には、ＥＪ用サーボモータ１９によってボールネジ機構２０を介して、マシン側エジェクトプレート２１と共に金型エジェクトプレート１６を後退限位置まで後退駆動する必要がある。ところで、このようなプルバック方式のエジェクト機構では、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に当接したメカエンド位置をとった際に、これを金型エジェクトプレート１６の後退限位置と規定することが通常行われている。これは、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に当接した状態で、エジェクトピン１７の先端面が射出成形時の待機位置となるような（例えば、エジェクトピン１７の先端面が可動側金型１５のキャビティ形成面と面一になるような）設計を行っておけば、金型交換の際に、マシン側エジェクトプレート２１と金型エジェクトプレート１６との間に軸方向の取り付け寸法誤差が生じても、金型エジェクトプレート１６を可動側金型１５の受け面に当接させさえすれば、必ず、エジェクトピン１７の先端面が可動側金型１５のキャビティ形成面と面一になるからである。

ところで、プルバック方式のエジェクト機構において、上述したように、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に当接したメカエンド位置を、金型エジェクトプレート１６の後退限位置に設定するようにした場合、この後退限位置を非常に正確に設定しないと、次のような問題を生じる。つまり、金型エジェクトプレート１６の後退限位置を、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に当接するメカエンド位置よりも、僅かでもさらに後退方向に設定した場合には、ＥＪ用サーボモータ１９には後退方向への駆動指令が与えられ続けることになり、ＥＪ用サーボモータ１９が無理矢理に速度（あるいは位置）を出そうと、最大トルクに近い過大トルクを出し続けることにより、モータの過負荷による運転停止の虞が生じる。しかしながら、金型エジェクトプレート１６の後退限位置を前記したメカエンド位置に正確に一致させることは、非常に困難である。何となれば、ＥＪ用サーボモータ１９に付設される回転量検出用のエンコーダの１パルスは、直線移動量に換算して１／数１００〜１／１０００ｍｍ程度の分解能をもつが、金型機構の熱膨張や、型締め時と型開き時との金型機構のたわみ変化などにより、成形運転前に設定した後退限位置と、成形運転時の実際のメカエンド位置との間には、回転量検出用のエンコーダの数１０パルス分の差は容易に発生してしまうからである。

そこで、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際にはＥＪ用サーボモータ１９をフリーにして（つまり、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置に到達したと見なされる時点以降は、ＥＪ用サーボモータ１９への通電を断つようにして）、モータに過負荷がかかることを防止することも考えられるが、このようにすると、金型エジェクトプレート１６の位置決めが切られるので、型閉じ等の可動ダイプレート１４の動作時に、可動ダイプレート１４の移動、停止に伴う慣性等により、金型エジェクトプレート１６やエジェクトピン１７が前進方向に移動する虞が生じる。

なお、特開２０００−３４３５６９号公報には、電動駆動式のプルバック方式のエジェクト機構をもつ射出成形機において、エジェクタピンの先端が金型の成形面内に収納される位置である収納位置Ａまでは、エジェクタロッドを大きな後退トルクで駆動し、収納位置Ａから、駆動側のメカエンド位置である後退限位置Ｂまでは、エジェクタロッドを小さな後退トルク（安全トルク）で駆動するようにした技術が開示されているが、この公開公報に記載された技術では、エジェクト系メカニズムの後退メカエンドにおいて、エジェクトピンの先端面の位置を金型の成形面と面一にさせる（エジェクトピンの先端面の位置を射出成形時の待機位置とする）構造をとっていないので、エジェクタロッドが小さなトルクで位置保持される状態では、エジェクトピンの先端面の位置を、金型の成形面と面一であるような射出成形時の待機位置とすることができず、このままでは型締め・成型時に支障を生じる。また、エジェクタロッドが後退限位置Ｂまで達すると、サーボモータを停止させるようになっているので、この場合には、慣性等によるエジェクタピンの位置ズレの虞がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、プルバック方式のエジェクト機構をもつ成形機において、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際に、ＥＪ用サーボモータに過負荷をかけることなく、金型エジェクトプレートをメカエンド位置に確実に保持させることによって、金型エジェクトプレートに植設されたエジェクトピンの先端面を所期位置に維持できるようにすることにある。また、本発明の目的とするところは、エジェクト後退動作において、金型エジェクトプレートが金型に当接する際の衝撃を可及的に緩和できるようにすることにある。また、本発明の目的とするところは、エジェクト後退動作における数値設定が容易・確実なユーザフレンドリィな成形機とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するために、本発明による代表的な１つの発明では、ＥＪ用サーボモータ（エジェクト用電動サーボモータ）の駆動力により前後進駆動される成形機のエジェクト部材と、金型側の金型エジェクトプレートとを、連結固定した構成をとる成形機において、
エジェクト後退動作時には、前記エジェクト用電動サーボモータを、高トルクが出力可能な状態にして、まず、後退開始位置Ｂから、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置までは、高速の速度フィードバック制御により駆動して高速の後退動作を行わせ、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置から、前記金型エジェクトプレートが金型に当接するメカエンド位置Ａに達する手前の前記一時停止位置Ｃまでは、減速停止用速度設定値の速度フィードバック制御により駆動して、前記一時停止位置Ｃにおいて後退動作を一時停止させ、停止後、低速の速度フィードバック制御によって再び後退動作を行わせて、前記金型エジェクトプレートが金型に当接した前記メカエンド位置Ａに略達した時点以後は、前記エジェクト用電動サーボモータを低トルク制御に切り換え、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際には、前記金型エジェクトプレートが金型に当接した前記メカエンド位置Ａを保つように、低トルク規制の低速フィードバック制御で前記エジェクト用電動サーボモータを駆動し続けることにより、前記金型エジェクトプレートを金型に押し付け保持するように、制御する手段を設け、
前記エジェクト用電動サーボモータを高トルク制御から低トルク制御に切り換えるタイミングは、前記金型エジェクトプレートが前記一時停止位置Ｃで後退動作を一時停止させた時点でスタートするタイマーがアップしたタイミングとされるように、構成される。

本発明によれば、プルバック方式のエジェクト機構をもつ成形機において、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際に、ＥＪ用サーボモータに過負荷をかけることなく、金型エジェクトプレートをメカエンド位置に確実に保持させることによって、金型エジェクトプレートに植設されたエジェクトピンの先端面を所期位置に確実に保持することができる。また、エジェクト後退動作において、金型エジェクトプレートが金型に当接する際の衝撃を可及的に緩和することができる。また、エジェクト後退動作における数値設定が容易・確実なユーザフレンドリィな成形機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る射出成形機における、エジェクト駆動制御系の構成を示すブロックである。なお、本実施形態の射出成形機のエジェクト機構は、図３、図４に示したものと同一のプルバック方式のエジェクト機構を採用しており、その説明は重複を避けるため割愛する。

図１において、１は、エジェクト機構（エジェクト系メカニズム）の各種運転制御条件データを格納したエジェクト運転条件設定格納部、２は、上位コントローラからの指令にしたがって、エジェクト運転条件設定格納部１の設定データや、実測位置（実測速度）、実測トルクを参照しつつ、サーボドライバに指令値を出力するエジェクト運転制御部、３は、前記したＥＪ用サーボモータ１９をフィードバック制御（ここでは速度フィードバック制御）するサーボドライバ、４は、ＥＪ用サーボモータ１９に付設された回転量検出用のエンコーダ、５は、ＥＪ用サーボモータ１９に付設されたトルク検出センサ（駆動電流値からトルク値を算出するセンサ）、６は、上位コントローラからの指令にしたがって、後述するエジェクト後退動作時の一時停止位置、および、一時後退停止した時点でスタートするタイマにセットするための時間、および、後述する後退押し付け制御するための後退完了目標位置を、エンコーダ４の出力を参照して自動算出し、これらの算出値を、図示せぬ入力手段を用いた操作者の操作入力を受けて、エジェクト運転条件設定格納部１に設定する位置／時間演算部である。

図２は、本実施形態のエジェクト駆動制御系によるエジェクト後退動作時の制御の様子を示す図であり、同図の横軸は位置を表し、同図の縦軸は速度およびトルクを表している。

図２において、Ａは、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に当接したメカエンド位置（後退メカエンド位置）であり、このメカエンド位置Ａにおいては、前述したように、金型エジェクトプレート１６に植設されたエジェクトピン１７の先端面が射出成形時の待機位置となるようになっている（ここでは、エジェクトピン１７の先端面が可動側金型１５のキャビティ形成面と面一になるようになっている）。このメカエンド位置Ａは、成形運転前の手動操作による低トルクかつ低速の運転モードによって、金型エジェクトプレート１６にメカエンド位置をとらせた際の、エンコーダ４の出力により絶対位置（もしくはある基準位置からの相対位置）を認知する位置／時間演算部６からの出力に基づいて、エジェクト運転条件設定格納部１に設定される。Ｂは、金型エジェクトプレート１６（エジェクトピン１７）の前進限位置たる後退開始位置であり、この後退開始位置Ｂは、例えばメカエンド位置Ａからの全前進ストローク（＝全後退ストローク）としての値を、操作者が入力することによって、エジェクト運転条件設定格納部１に設定される。Ｃは、後退動作時に金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置に達する手前で、金型エジェクトプレート１６を一時停止させる一時停止位置であり、この一時停止位置Ｃは、上記のようにしてメカエンド位置Ａを認知した位置／時間演算部６によって、メカエンド位置Ａに達する手前の所定位置として、エジェクト運転条件設定格納部１に設定される（ここでは、金型エジェクトプレート１６が金型に当接することがないことが保証される、メカエンド位置Ａの近傍手前の値として、メカエンド位置Ａの１．００ｍｍ手前の位置が設定されるようになっている）。Ｄは、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに達した後も、金型エジェクトプレート１６を可動側金型１５の受け面に押し付け保持するように制御するための後退完了目標位置で、この後退完了目標位置Ｄも、上記のようにしてメカエンド位置Ａを認知した位置／時間演算部６によって、メカエンド位置Ａをさらに後退方向に超えた所定位置として、エジェクト運転条件設定格納部１に設定される（ここでは、金型機構の熱膨張や、型締め時と型開き時との金型機構のたわみ変化などがあっても、必ず、後退押し付け動作することが保証される値として設定されるようになっている）。

図２に示すように、後退開始位置Ｂから一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前までは、エジェクト後退動作の大部分が高速に行われるように、高速の速度設定値Ｖ_Ｈ（例えば、速度６０％〜１００％）が設定され、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置から一時停止位置Ｃまでは、後退速度の減速カーブが一時停止位置Ｃにおいて０に収斂するように、速度０の速度設定値Ｖ_０が設定され、一時停止位置Ｃから後退完了目標位置Ｄまでは、低速の速度設定値Ｖ_Ｌ（例えば、速度数％〜２０％）が設定される。また、後退開始位置Ｂからメカエンド位置（後退メカエンド位置）Ａまでは、速度フィードバック制御により設定速度に倣った実測速度が出せることが十分に保証できるように、高トルクのトルク規制値Ｔ_Ｈ（例えば、トルク８０％〜１００％）が設定され、金型エジェクトプレート１６が一時停止した時点からスタートするタイマがアップした時点（このタイマがアップする時点は、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに達するタイミングと略一致するように、距離１．００ｍｍや速度からＶ_Ｌから位置／時間演算部６が算出する）以後は、低トルクのトルク規制値Ｔ_Ｌ（例えば、トルク２０％〜４０％）が設定される。なお、図２において、Ｖｍは速度実測値、Ｔｍはトルク実測値である。

本実施形態では、エジェクト後退動作の開始タイミングに至ると、上位コントローラからの指令を受けたエジェクト運転制御部２が、サーボドライバ３を介して、ＥＪ用サーボモータ１９を速度フィードバック制御によって後退方向に回転駆動を開始させる。これによって、後退開始位置Ｂからエジェクト後退動作が開始されて、金型エジェクトプレート１６が後退急加速され、実測速度Ｖｍが高速の速度設定値Ｖ_Ｈに達した後は、実測速度Ｖｍが高速の速度設定値Ｖ_Ｈに倣うように速度フィードバック制御される。そして、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置に至ると、ＥＪ用サーボモータ１９は急減速されて、金型エジェクトプレート１６は前記一時停止位置Ｃにおいて一旦停止される。この一時停止位置Ｃは、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに達することがないことが保証される位置となっているので、エジェクト後退動作の大部分を高速で行って、かつ急減速を行っても、金型エジェクトプレート１６が可動側金型１５の受け面に衝撃をもって突き当たることを完全に防止できるようになっている。

一時停止した後、ＥＪ用サーボモータ１９は、速度フィードバック制御によって再び後退方向に回転駆動を開始され、これによって、一時停止位置Ｃから低速の速度設定値Ｖ_Ｌに倣うようにＥＪ用サーボモータ１９は駆動制御されて、金型エジェクトプレート１６はメカエンド位置Ａに至って、ソフトタッチで金型エジェクトプレート１６は可動側金型１５の受け面に当接する。なお、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに至るまでは、高トルクのトルク規制値Ｔ_Ｈが設定されているので、金型エジェクトプレート１６はメカエンド位置Ａに確実に移動することが保証される（ここでは、１．００ｍｍの後退移動は確実に保証される）。

金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに略至った時点では、前記したタイマがアップして、低トルクのトルク規制値Ｔ_Ｌに切り換えられ、これによって、タイマがアップした以後は、ＥＪ用サーボモータ１９は、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａを保つように、低トルクのトルク規制値Ｔ_Ｌによる、低速の速度設定値Ｖ_Ｌの速度フィードバック制御が継続される。したがって、金型エジェクトプレート１６がメカエンド位置Ａに達した後は、低トルク規制の低速フィードバック制御のＥＪ用サーボモータ１９の駆動力によって、金型エジェクトプレート１６は可動側金型１５の受け面に押し付け保持され、確実にメカエンド位置Ａに位置決め保持されることとなる。このＥＪ用サーボモータ１９による位置決め保持は、低トルク規制の低速フィードバック制御によってなされるので、ＥＪ用サーボモータ１９に過負荷をかける虞は一切なく、かつ、金型エジェクトプレート１６はＥＪ用サーボモータ１９の駆動力でメカエンド位置Ａを維持されているので、可動ダイプレート１４の移動、停止に伴う慣性等により、金型エジェクトプレート１６やエジェクトピン１７が前進方向に移動する虞はなく、エジェクトピン１７の先端面の位置を金型の成形面と面一に保持することができる（エジェクトピン１７の先端面の位置を射出成形時の待機位置に保持することができる）。

本発明の一実施形態に係る射出成形機における、エジェクト駆動制御系の構成を示すブロックである。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、エジェクト駆動制御系によるエジェクト後退動作時の制御の様子を示す説明図である。本発明の一実施形態が適用されるプルバック方式のエジェクト機構の説明図である。本発明の一実施形態が適用されるプルバック方式のエジェクト機構の説明図である。スプリングリターン方式のエジェクト機構の説明図である。

符号の説明

１エジェクト運転条件設定格納部
２エジェクト運転制御部
３サーボドライバ
４エンコーダ
５トルク検出センサ
６位置／時間演算部
１１固定ダイプレート
１２固定側金型
１３タイバー
１４可動ダイプレート
１５可動側金型
１６金型エジェクトプレート
１７エジェクトピン
１８リターンスプリング
１９エジェクト用電動サーボモータ（ＥＪ用サーボモータ）
２０ボールネジ機構
２１マシン側エジェクトプレート
２２エジェクトロッド
２３連結ロッド

Claims

エジェクト用電動サーボモータの駆動力により前後進駆動される成形機のエジェクト部材と、金型側の金型エジェクトプレートとを、連結固定した構成をとる成形機において、
エジェクト後退動作時には、前記エジェクト用電動サーボモータを、高トルクが出力可能な状態にして、まず、後退開始位置Ｂから、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置までは、高速の速度フィードバック制御により駆動して高速の後退動作を行わせ、一時停止位置Ｃの所定距離Ｌｃだけ手前の位置から、前記金型エジェクトプレートが金型に当接するメカエンド位置Ａに達する手前の前記一時停止位置Ｃまでは、減速停止用速度設定値の速度フィードバック制御により駆動して、前記一時停止位置Ｃにおいて後退動作を一時停止させ、停止後、低速の速度フィードバック制御によって再び後退動作を行わせて、前記金型エジェクトプレートが金型に当接した前記メカエンド位置Ａに略達した時点以後は、前記エジェクト用電動サーボモータを低トルク制御に切り換え、エジェクト系メカニズムが待機状態にある際には、前記金型エジェクトプレートが金型に当接した前記メカエンド位置Ａを保つように、低トルク規制の低速フィードバック制御で前記エジェクト用電動サーボモータを駆動し続けることにより、前記金型エジェクトプレートを金型に押し付け保持するように、制御する手段を設け、
前記エジェクト用電動サーボモータを高トルク制御から低トルク制御に切り換えるタイミングは、前記金型エジェクトプレートが前記一時停止位置Ｃで後退動作を一時停止させた時点でスタートするタイマーがアップしたタイミングとされることを特徴とする成形機。
請求項１に記載の成形機において、
成形運転前の手動操作による低トルクかつ低速の運転モードによって、前記金型エジェクトプレートが金型に当接した前記メカエンド位置Ａをとらせて、このメカエンド位置Ａを基準にして、前記一時停止位置Ｃ、および、前記金型エジェクトプレートを金型に押し付け保持するように前記エジェクト用電動サーボモータを低トルク規制の低速フィードバック制御で駆動し続けるための後退完了目標位置Ｄを、自動算出して設定する手段を設けたことを特徴とする成形機。