JP4836611B2 - 発泡樹脂成形機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、発泡成形品を製造するための発泡樹脂成形機の運転方法に関するものである。

従来、発泡成形の分野で用いられている発泡樹脂成形機は、特許文献１に開示されているように、固定ダイプレートに対して移動ダイプレートをピストン駆動により近接・離間させてこれらのダイプレートを開閉する構造のものが多い。具体的には、図５に示すような金型開閉装置を備えたものが挙げられるが、このものは、前面に移動型４が取り付けられた移動ダイプレート２にピストン５１を取り付け、このピストン５１を駆動シリンダ５２で駆動することにより、移動型４を固定ダイプレート１に取り付けられた固定型３に対して近接・離間させるようにしたものである。

以上のような発泡樹脂成形機においては、発泡成形される製品に対応して、固定型３、移動型４とからなる金型が取り替え、装着されるので、固定型３と移動型４とが接したときのダイ間隔（以下、型厚という）Ｓは広狭に変動することとなる。型厚Ｓが狭くなったような場合においてもピストン５１のストロークが十分大きい場合には移動型４を固定型３に確実に当接させることができる。しかしながら、型厚Ｓがピストン５１のストローク以上に狭くなったような場合には移動型４を固定型２に当接させることができないので、図５に示すように、ピストン５１の先端にディスタンスピース５３を装着して、ストロークの不足分を補っていた。一方、金型を交換して型厚Ｓが過度に広くなったような場合には、逆にディスタンスピース５３を取り外す必要があった。このディスタンスピース５３を着脱する作業は狭い空間で行わねばならず、作業に手間取ったり、作業員が油に汚れたりするなどたいへん煩わしい作業である。

また、以上のような金型開閉装置においては、通常、移動ダイプレート４を近接作動する過程において、金型に形成されるキャビティに発泡性樹脂原料（ビーズ）を充填するために、これらの間に所定のクラッキング間隙を確保して一旦停止させ、原料充填後にさらに近接させて型締めを行うように構成されている。クラッキング間隙は、エアの流れにより原料を金型内に投入する際の、エアの逃げ道として重要である。
しかしながら、従来の油圧シリンダを用いる方式の金型開閉装置においては、油の粘度、温度、移動ダイプレート４の速度、移動型４の重量により、移動ダイプレート４の押圧力が変動するので、移動ダイプレート４の停止位置の制御が不安定でクラッキング間隙が設定値に対して±０．５〜１．０ｍｍ誤差が生じて、成形条件がばらつくという問題があった。

また、成形品を金型から離型する場合には、成形品に対応して５〜５０ｍｍのクラッキング間隙を設定して移動ダイプレート４を開いて行うが、このとき成形品を金型から浮かせるためにエアを金型に吹き込んでいる。しかしながら、従来の油圧シリンダ方式の金型開閉装置においては、エアの吹き込み圧の煽りによりクラッキング間隙が変動して、設定クラッキング間隙に対して±５０〜１００ｍｍの誤差が生じてしまうことが多い。このような大きな誤差が生ずると成形品が対向する金型に乗り移ることができず、成形品を円滑に取り出すことができないという問題があった。さらに、成形品の変形、破損、エジェクトピンによる突き破りが発生するという問題もあった。
特開平０５−１５４９３０号公報

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、ディスタンスピースの着脱作業が不要であるうえに、原料充填時並びに離型時におけるクラッキング間隙を高精度に制御可能な発泡樹脂成形機の運転方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明に係る発泡樹脂成形機の運転方法は、発泡樹脂成形機を用いて型締めを行う発泡樹脂成形機の運転方法であって、
前記発泡樹脂成形機は、固定型を有する固定ダイプレートと、移動型を有する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固体ダイプレートに対して開閉させる金型開閉装置とを備え、
前記金型開閉装置は、移動ダイプレートと型締めハウジングとの間に対向配置されるトグルリンクと、当該トグルリンクを屈伸させるクロスヘッドと、型締めハウジングを貫通してクロスヘッドに螺入された電動式のボールネジと、からなり、
この金型開閉装置に、型締めハウジングを移動させて型締めされた金型の型厚を調整するための型厚調整手段と、型締め、型開き時に移動型をクラッキング位置に停止させてクラッキング間隙の一定制御を行うためのボールネジ回転制御手段と、を備えて、
この発泡樹脂成形機を用いて、
交換された金型の型厚に対応して、型厚調整手段により型締めハウジングを移動させて型厚を予め設定した後に、
型締め限における型締め力を求めて、その測定結果に基づき型厚調整手段により前記型厚を微調整したうえに、
一旦型開きしてその後型締めを行う際に、ボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの伸長を制御して原料充填時のクラッキング間隙を一定に制御することを特徴とするとするものである。

また、本発明に係る発泡樹脂成形機の運転方法は、発泡樹脂成形機を用いて型締めを行う発泡樹脂成形機の運転方法であって、
前記発泡樹脂成形機は、固定型を有する固定ダイプレートと、移動型を有する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固体ダイプレートに対して開閉させる金型開閉装置とを備え、
前記金型開閉装置は、移動ダイプレートと型締めハウジングとの間に対向配置されるトグルリンクと、当該トグルリンクを屈伸させるクロスヘッドと、型締めハウジングを貫通してクロスヘッドに螺入された電動式のボールネジと、からなり、
この金型開閉装置に、型締めハウジングを移動させて型締めされた金型の型厚を調整するための型厚調整手段と、型締め、型開き時に移動型をクラッキング位置に停止させてクラッキング間隙の一定制御を行うためのボールネジ回転制御手段と、を備えて、
この発泡樹脂成形機を用いて、
成形品を成形後に、固定型にエアを入れながらボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの屈曲を制御して、移動型を離型型開きクラッキング位置まで型開きして、成形品をエアで浮かせて可動型に預け、
次いで、可動型にエアを入れながらボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの伸長を制御して、移動型を離型型締めクラッキング位置まで型締めして、成形品をエアで浮かせて固定型に預けた後に、
引き続いて、型開きをしながらエジェクトピンで成形品を押し出して落下させることを特徴とするものである

上記した発明において、型厚調整手段は、型締めハウジングを移動させる型厚調整モータと、この移動ダイプレートの位置を検出するロータリエンコーダと、型厚調整モータを駆動するコントローラとからなる発泡樹脂成形機を用いることができる。

また、ボールネジ回転制御手段は、ボールネジの回転を行う電動モータと、この電動モータの回転数を検出するロータリエンコーダと、電動モータを駆動するコントローラとからなる発泡樹脂成形機を用いることができる。

請求項１に係る発明は、型厚調整手段により型締めハウジングの位置を調整するので、型締め力に過不足が生ずることがない。トグルリンクの伸長をボールネジの回転とボールネジ回転制御手段とにより行うので、原料充填時のクラッキング間隙を一定に制御して原料充填条件の変動を防止することができる。

請求項２に係る発明は、離型時のトグルリンクの屈曲と伸長をボールネジの回転とボールネジ回転制御手段とにより行うので、離型型開き、型締めにおけるクラッキング間隙を一定に制御することができて、従来の油圧シリンダ方式のようなエアの吹き込みによりクラッキング間隙の大幅な変動を生ずることがなく、成形品を円滑に取り出すことができる。

請求項３に係る発泡成形機は、型厚調整モータを作動させることによって、型締めハウジングを前後方向に移動させて、金型を交換した際の型厚を調整することができる。

請求項４に係る発泡成形機は、型締め時の負荷トルクを検出して、その結果に基づき型厚を設定値に調整することができる。ロータリエンコーダで電動モータの回転数を検出して、クロスヘッドの位置をコントローラが制御するので、クラッキング位置を正しく制御することができる。

以下に本発明の実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は金型開閉装置を備えた発泡樹脂成形機を示す概略構成図である。図１において、固定ダイプレート１に対向して移動ダイプレート２が配置され、移動ダイプレート２の図中右側には型締めハウジング８が配置されている。

固定ダイプレート１には固定型３、移動ダイプレート２には移動型４が取り付けられている。固定型３と移動型４とからなる金型の間にはキャビティ１３が形成されている。固定型３には固定ダイプレート１を貫通して、原料供給装置１６と、成形品を押し出すためのエジェクトピン１７が配設されている。さらに、固定型３と移動型４には、その内部に水、スチーム、エアなどを導入する配管１８が配設されている。

移動ダイプレート２および型締めハウジング８を貫通して４本のタイバー１４が配置され、タイバー１４の端部に螺合されている調整ナット１０によって、型締めハウジング８は位置決めされている。調整ナット１０に対して同軸上に小ギア３１が設けられ、この４本のタイバー１４の小ギア３１は大ギア３５と歯合している。なお、ギアに代えてチェーンを用いることができる。

締め付けハウジング８の近傍には型厚調整手段９が配設されている。型厚調整手段９は、型厚調整モータ９３と、移動ダイプレート２の位置を検出するロータリエンコーダ９２を備え、調整モータ９３の回転軸に装着された駆動ギア９１が中間ギア３４を介して大ギア３５と歯合している。以上のような構成としたことにより、型厚調整モータ９３を作動させれば、駆動ギア９１の回転が大ギア３５に伝達され、各小ギア３１は同時に一体回転する。各調整ナット１０は、各タイバー１４のねじ部に沿って進退移動するため、移動ダイプレート２も進退移動し、その前後方向位置を調整することができる。なお、ロータリエンコーダ９２は型厚調整モータ９３の回転数を検出することにより移動ダイプレート２の位置を検出することができる。あるいは移動ダイプレート２にロータリエンコーダ９２を取付け、ラック・ピニオンの形でロータリエンコーダ９２を回転させることにより、移動ダイプレート２の位置を検出することができる。

発泡樹脂成形機の金型として、射出成形機やダイカストマシンの場合の鉄製と異なり、アルミニウム製のものを用いる。理由は、蒸気を使用するために鉄では腐食の問題が生ずるからであり、また、成形後型開前の冷却時間を短くするために熱伝導が良いアルミニウムを使用する必要があるからである。しかし、アルミニウム製であるために鉄製と比較して磨耗やへたりが大きいので、型締時の型厚調整を小刻みに行う必要がある。これを怠ると、蒸気がパーティング面から噴き出したり、成形品の寸法精度が劣ることとなる。以上のような理由から、型厚調整手段９を用いて型厚Ｓの調整を小刻みに丁寧に行う必要があるのである。

そして、型締めハウジング８と移動ダイプレート２は、トグルリンク５が対向して配置され、これらのトグルリンク５はクロスヘッド６に接続されている。トグルリンク５は、移動ダイプレート２につながるリンクＡと、リンクＡと型締めハウジング８とにつながるリンクＢと、リンクＢとクロスヘッド６とにつながるリンクＣとからなる。

クロスヘッド６にはボールナット１５が固定され、このボールナット１５にボールネジ７が螺入されている。ボールネジ７は回転可能な状態で型締めハウジング８を貫通して螺合されている。ボールネジ７のクロスヘッド６と反対側の端部にはカップリング１１を介してボールネジ回転用の電動モータ１２が接続されている。

トグルリンク５には、型締め、型開き時に移動型４をクラッキング位置に停止させてクラッキング間隙を一定に制御するためのボールネジ回転制御手段２０が備えられている。当該ボールネジ回転制御手段２０は、クロスヘッド６を前後動させてトグルリンク５を屈伸する電動モータ１２と、電動モータ１２に取り付けられてクロスヘッド６の位置を検出することができるロータリエンコーダ３２と、ロータリエンコーダ３２に接続されてクロスヘッド６の位置制御を行うコントローラ３３とからなる。電動モータ１２は、型締め力としての負荷トルクを検出することもできる。

ボールネジ回転制御手段２０を以上のように構成したことにより、型締め時における負荷トルクを型締め力として測定することができ、その結果に基づき型厚調整手段９により型締めハウジング８を前後に位置微調整することができる。また、ボールネジ回転制御手段２０によりトグルリンク５の屈伸を制御するので、クラッキング位置を正しく設定することができる。また、ボールネジ７の位置保持機能により、クラッキング位置を正しく保持することができる。

以下に、上記した発泡樹脂成形機の運転方法を説明する。
図４はその工程フロー図である。また、図２は、トグルリンク５が屈曲されて移動ダイプレート２が固体ダイプレート１から最大離間された状態を示す図であって、この状態において製造する成形品に対応して金型が交換、取り付けされる。

金型交換後は、交換した型厚Ｓに見合うように型厚調整モータ９３の駆動により型締めハウジング８が予め位置調整される。そして、トグルリンク５を伸長させて型締め限まで型締めを行って、型締め力測定手段により型締め力を測定する。例えば型締めに伴う電動モータ１２の負荷トルクを型締め力として測定する。その後、一旦型開きを行うのであるが、このとき型締め力が設定値どおりであるかどうかをコントローラ３３が判定する。型締め力に過不足がある場合には型締めハウジング８が前後に位置を微調整されて型締め力が設定値に調整される。なお、型締め力の測定は、タイバー１４に取り付けたストレンゲージによりタイバー１４の伸びを検出することによっても行うことができるし、また、直接タイバー１４の伸びを検出することによっても行うことができる。

型締め力が設定値である場合には、トグルリンク５の伸長により型締めが開始されクラッキング間隔Ｌを残した位置で型締めが停止される（図３）。通常クラッキング位置は型締め限の０．１〜１０ｍｍ程度手前である。本発明においては、型締めをトグルリンク５で行うので、クラッキング位置付近で移動ダイプレート２の移動速度が自ずと減速されるので、移動ダイプレート２の移動を全体として高速で行うことができる。そして、ボールネジ回転制御手段２０によりトグルリンク５の屈伸を制御するので、クラッキング位置を正しく設定することができる。また、電動式のボールネジ７を採用しているので、ボールネジ７の位置保持機能により、クラッキング位置を正しく保持することができる。

クラッキング位置に移動型４を停止させた後は、原料供給装置１６により原料をキャビティ１３内に充填開始し、原料供給装置１６に設けたタイマーのカウントアウトにより原料の充填を終了する。

次いで、型締め限まで再型締めを行った後に（図１）、固定型３、移動型４内にスチーム用配管からスチームを導入する。そして、スチーム導入用タイマーのカウントアウトによりスチームの導入を停止する。キャビティ１３内の原料は膨張融着される。その後、固定型３、移動型４内に送水用配管から冷却水を注入し、注水用タイマーのカウントアウトで注入を停止する。膨張された原料は冷却されて固着し成形が完了する。

成形後はトグルリンク５の特性上低い初速で型開きが開始され、型締め限から２〜３ｍｍ型開きされた位置でやや速い中速型開きに移行するが、型開き開始と同時或いは型開き開始前から固定型３にエアを入れながら型開きをし、離型型開きのクラッキング位置で型開きを停止させて、成形品をエアで浮かせて可動型４側に預ける。次いで、可動型４にエアを入れながら離型型締めのクラッキング位置まで中速型締めして、型締めを停止し、成形品を固定型３に預ける。その後、高速で型開きをしながらエジェクトピン１６で成形品を押し出すことにより成形品を下方に落下させて取り出すことができる。

なお、型開き時においては、予めクラッキング位置を設定しておかずに、キャビティ１３に入れるエアの圧力を検知して、ある圧力より下がったら停止させるという、制御装置の判断による個々の金型にあった適性位置で停止させる方法を採用することも可能である。また、予めクラッキング位置を設定することによって、型開き位置をパラメータとしエアの圧力や型開閉速度を変化させて行うこともできる。位置、エア圧、開閉速度の加減速の三点が、成形品の深さ・形状・離型性に合わせた好ましい離型条件を、ボールネジ回転制御手段２０により、毎回の成形サイクルに繰り返し再現適用できる。よって、成形品の安定した取り出しができ、離型不良を大幅に削減できる。離型・取り出しエアの使用量を半減できるという効果が生ずる。

以上のようにして、１サイクルの成形品の成形が完了する。引き続いて同一成形品を成形する場合には、型開き限まであるいは途中まで型開きを行ったうえ、原料充填のための型締めを開始する。

金型を交換する場合には、型開き限まで型を開いたうえで、型厚調整モータ９を駆動させて、型締めハウジング８を金型交換位置まで後退させる。この操作によって、金型の交換作業を行うことができる。

以上に説明したように、本発明の発泡樹脂成形機は以下のような特徴を有する。
（１）型締めをトグルリンクに接続された電動モータにより行うので、従来の油圧シリンダ方式よりも、原料充填時のクラッキング位置を高精度に制御することができる。トグルリンクを採用したことにより、型締限手前で移動ダイプレートを自ずと低速にすることができて、移動ダイプレートの停止精度を高いものとすることができる。したがって、クラッキング位置を常に一定に設定して、原料充填不良の発生を防止することができる。

（２）成形後の型開きをトグルリンクに接続された電動モータにより行うので、キャビティの形状、深さ、抜き勾配等が異なる金型に対応して、クラッキング位置を最適に制御することができる。したがって、エアの抜けすぎなどにより成形品の離型不良を発生させることがない。
また、トグルリンクを採用したことにより、固定型から離型するまでは成形品を低速で離型させることができ、離型した後は高速で型開きすることができるので、サイクルタイムを短縮することができる。

（３）金型開閉にトグルリンク方式を採用したことにより、移動ダイプレートの開閉を４本のタイバーに支持させて行うことができる。離型をする時は成形品と金型との圧着具合や固定型と可動型の接触面の場所における摩擦力の違いにより、移動ダイプレートが固定ダイプレートと平行ではなく揺れながら型開きされることがある。このような場合にも、リンクＡの取付け部が各タイバーに近いので揺れを防止して型開きすることができる。したがって、従来のような移動ダイプレートの中央に設けた一本の油圧シリンダによる開閉よりも揺れを小さくして、成形品の変形などの不良を発生させることなく離型できるという大きな利点がある。

金型開閉装置を備えた発泡樹脂成形機の概略構成図である。 型開き限まで型開きされた発泡樹脂成形機の概略構成図である。 原料投入時のクラッキング位置に移動型が停止された状態の発泡樹脂成形機の概略構成図である。 発泡成形品を製造する工程フロー図である。 従来の金型開閉装置を備えた発泡樹脂成形機の概略構成図である。

１ 固定ダイプレート、２ 移動ダイプレート、３ 固定型、４ 移動型、５ トグルリンク、６ クロスヘッド、７ ボールネジ、８ 型締めハウジング、９ 型厚調整手段、１０ 調整ナット、１１ カップリング、１２ 電動モータ、１３ キャビティ、１４ タイバー、１５ ボールナット、１６ 原料供給装置、１７ エジェクトピン、１８ 配管、２０ ボールネジ回転制御手段、３２ ロータリエンコーダ、３３ コントローラ、９２ ロータリエンコーダ、９３ 型厚調整モータ

Claims (4)

1. 発泡樹脂成形機を用いて型締めを行う発泡樹脂成形機の運転方法であって、
   前記発泡樹脂成形機は、固定型を有する固定ダイプレートと、移動型を有する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固体ダイプレートに対して開閉させる金型開閉装置とを備え、
   前記金型開閉装置は、移動ダイプレートと型締めハウジングとの間に対向配置されるトグルリンクと、当該トグルリンクを屈伸させるクロスヘッドと、型締めハウジングを貫通してクロスヘッドに螺入された電動式のボールネジと、からなり、
   この金型開閉装置に、型締めハウジングを移動させて型締めされた金型の型厚を調整するための型厚調整手段と、型締め、型開き時に移動型をクラッキング位置に停止させてクラッキング間隙の一定制御を行うためのボールネジ回転制御手段と、を備えて、
   この発泡樹脂成形機を用いて、
   交換された金型の型厚に対応して、型厚調整手段により型締めハウジングを移動させて型厚を予め設定した後に、
   型締め限における型締め力を求めて、その測定結果に基づき型厚調整手段により前記型厚を微調整したうえに、
   一旦型開きしてその後型締めを行う際に、ボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの伸長を制御して原料充填時のクラッキング間隙を一定に制御することを特徴とする発泡樹脂成形機の運転方法。
2. 発泡樹脂成形機を用いて型締めを行う発泡樹脂成形機の運転方法であって、
   前記発泡樹脂成形機は、固定型を有する固定ダイプレートと、移動型を有する移動ダイプレートと、移動ダイプレートを固体ダイプレートに対して開閉させる金型開閉装置とを備え、
   前記金型開閉装置は、移動ダイプレートと型締めハウジングとの間に対向配置されるトグルリンクと、当該トグルリンクを屈伸させるクロスヘッドと、型締めハウジングを貫通してクロスヘッドに螺入された電動式のボールネジと、からなり、
   この金型開閉装置に、型締めハウジングを移動させて型締めされた金型の型厚を調整するための型厚調整手段と、型締め、型開き時に移動型をクラッキング位置に停止させてクラッキング間隙の一定制御を行うためのボールネジ回転制御手段と、を備えて、
   この発泡樹脂成形機を用いて、
   成形品を成形後に、固定型にエアを入れながらボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの屈曲を制御して、移動型を離型型開きクラッキング位置まで型開きして、成形品をエアで浮かせて可動型に預け、
   次いで、可動型にエアを入れながらボールネジ回転制御手段によりトグルリンクの伸長を制御して、移動型を離型型締めクラッキング位置まで型締めして、成形品をエアで浮かせて固定型に預けた後に、
   引き続いて、型開きをしながらエジェクトピンで成形品を押し出して落下させることを特徴とする発泡樹脂成形機の運転方法。
3. 型厚調整手段は、型締めハウジングを移動させる型厚調整モータと、この移動ダイプレートの位置を検出するロータリエンコーダと、型厚調整モータを駆動するコントローラとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡樹脂成形機の運転方法。
4. ボールネジ回転制御手段は、ボールネジの回転を行う電動モータと、この電動モータの回転数を検出するロータリエンコーダと、電動モータを駆動するコントローラとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡樹脂成形機の運転方法。

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