JP4836742B2

JP4836742B2 - 発泡成形機及びその運転方法

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Publication number: JP4836742B2
Application number: JP2006276185A
Authority: JP
Inventors: 彰彦津田; 冨男中嶋; 智広大嶋; 泰三三尾
Original assignee: 株式会社ダイセン工業
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008093885A

Description

本発明は、移動ダイプレートを電動ボールネジの回転によって移動して、型閉め、型開きを行う発泡成形機及びその運転方法に関するものである。

従来の熱可塑性発泡樹脂成形機（以下、発泡成形機という）として、例えば特許文献１に開示されたような油圧シリンダー方式のものがある。このものは、原料充填工程または離型工程におけるクラッキング停止位置への移動ダイプレートの移動を油圧シリンダーの駆動により行うことができる。図５には、クラッキング間隙の説明図を示すが、クラッキング間隙Ｓは固定型３と移動型４との間に形成される小さい隙間であって、原料充填時又は成形後の離型時においてインジェクションエアや離型用エアを逃がすためのものである。

上記油圧シリンダー方式の発泡成形機において、油圧シリンダーの駆動に用いる作動液の粘性は、工場の休み明けや、機械の稼働と停止の繰り返し、油の劣化の進行、夏冬の季節、駆動に使用される油量等によって変動する。したがって、油圧シリンダー方式のものにおいては、作動液の粘性変動によって移動ダイプレートの停止位置が変動しやすく、クラッキング間隙Ｓの設定精度が劣るという問題があった。また、実生産中にクラッキング停止位置に大きな異常が生じても、この異常を自動的に検知して寸法精度や内部品質に優れた製品を製造することができないという問題もあった。
特開平５−１５４９３０号公報 (図１)

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、移動ダイプレートの移動速度、クラッキング停止位置等の成形パラメータを高精度に制御して、良好な製品を安定して製造することができる発泡成形機及びそ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の発泡成形機は、固定ダイプレートと移動ダイプレートとを備える成形機本体と、この成形機本体に接続された成形工程制御装置とからなる発泡成形機であって、
成形機本体は、移動ダイプレートを移動させる電動ボールネジを備えており、
成形工程制御装置は、成形機本体の成形プログラムの各成形パラメータを表示させてモニター画面上で成形プログラムをチェックする空運転と、成形品を自動生産する実運転とを切り替えて行うための、タッチパネルを備えており、
成形パラメータは、電動ボールネジの駆動による移動ダイプレートの移動速度と、電動ボールネジの停止による移動ダイプレートのクラッキング停止位置とを含むことを特徴とするものである。

上記した発明において、成形パラメータを、原料供給のインジェクションエア及び離型用エアの吐出タイミングと吐出時間と圧力とを含むものとすることができる。

また、モニター画面を、空運転される成形機本体の一部の等倍表示又は拡大、縮小表示と、各成形パラメータの数値の繰り上げ又は繰り下げ表示との、少なくとも一方を実行可能なものとすることができ、このモニター画面を、チェックした結果を、早送り又は遅送りで表示可能なもの、又は、１サイクルのチェック結果を一覧表示可能なものとすることができる。

また、本発明の発泡成形機の運転方法は、請求項１〜４の何れかに記載の発泡成形機の運転方法であって、
タッチパネルにおいて空運転を選択して、成形プログラムをチェックするモニター画面上で、電動ボールネジの駆動による移動ダイプレートの移動速度と、電動ボールネジの停止による移動ダイプレートのクラッキング停止位置のチェックを行うとともに、原料供給のインジェクションエア及び離型用エアを吐出させて、これらのエアの吐出タイミングと吐出時間と圧力とを、少なくともチェックすることを特徴とするものである。

上記した発明において、空運転による成形プログラムのチェックの後に、タッチパネルにおける選択により実運転に移行することができ、また、実運転の途中において、クラッキング停止位置の設定値と実績値とずれをモニター画面に表示するとともに、限界を超える位置異常が生じたときに、警報を発するか、または、運転を停止させることができる。

請求項１に係る発明は、タッチパネルにおける選択により、モニター画面上で成形プログラムの各パラメータをチェックする空運転と、成型品を自動生産する実運転とを切り替えて行うことができる。また、移動ダイプレートの移動速度とクラッキング停止位置とを、空運転のモニター画面上で確認して、これらの成形パラメータを高精度に制御することができる。

請求項２に係る発明は、型締め、型開きの状況に対応して、原料供給のインジェクションエア及び離型用エアの吐出タイミングと吐出時間と圧力とを含む成形パラメータを高精度に制御することができる。

請求項３に係る発明は、クラッキング停止位置を拡大表示したり、型締め時、型開き時に、高速、低速で移動する移動ダイプレートの移動速度の表示数値の桁数を減少、増加させたりして、成形パラメータを目標値に正確に調整することができる。

請求項４に係る発明は、モニター画面により成形プログラムをチェックした結果を、早送り又は遅送りで確認でき、また、チェック結果を一覧表などに表示して目標値のずれを確認して補正することができる。

請求項５に係る発明は、予めモニター画面上で、移動ダイプレートの移動速度、クラッキング停止位置、インジェクションエア、離型用エアの吐出タイミング、吐出時間、圧力等の成形パラメータを確認して目標値に設定することができる。

請求項６に係る発明は、空運転において成形パラメータを最適に設定するので、実生産の開始初期から良好な製品を製造することができる。

請求項７に係る発明は、限界値を超える異常が発生したときにも、不良品発生の増加を防止することができる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１、２は本発明の発泡成形機における第１の実施形態の成形機本体を示す図である。この成形機本体に係る発明は、特願２００６−２３８７４３号として出願済みである。図において、固定ダイプレート１に対向して移動ダイプレート２が配置されている。それぞれのダイプレート１、２は、固定型３と移動型４とを有している。移動ダイプレート２の左右の両端部、即ち移動型４を挟んで相対峙する位置には、２本の電動ボールネジ５、６がナット部７を介して装着されている。電動ボールネジ５、６は上下方向位置が移動ダイプレート２の中央の高さにして、左右方向には移動ダイプレート２の中央から等間隔に離間させてあって、型閉め力が固定型３に対して不均一にならないようにしてある。電動ボールネジ５、６の先端は軸受け２０に支持されている。

一方の電動ボールネジ５の端部には、移動ダイプレート２の高速移動機構８が配設され、他方の電動ボールネジ６の端部には、移動ダイプレート２の低速移動機構９が配設されている。
これらの電動ボールネジ５、６の間には、一方の電動ボールネジ５又は６の回転を他方に伝える動力伝達部材１１、例えばベルトやチェーンなどが介装されている。

高速移動機構８は、モータ軸１２が電動ボールネジ５に直結されたモータ１３を備えている。電動ボールネジ５は、図示していないベアリングに回転自在に支持されている。モータ軸１２の回転は直接電動ボールネジ５に伝達されるので、モータ軸１２を高速回転させることによって電動ボールネジ５は高速回転される。このとき、電動ボールネジ６も動力伝達部材１１を介して電動ボールネジ５と同じ速度で回転される。よって、移動ダイプレート２を２本の電動ボールネジ５、６にて高速で型閉め方向に移動させることができる。

低速移動機構９は、モータ２１と、モータ２１に接続された減速機２２と、減速機２２の回転を電動ボールネジ６の一端に伝達するギア２４とを備えている。モータ２１の回転は減速機２２によって減速され、電動ボールネジ５，６が低速回転される。なおギア２４は、減速機２２と係脱可能であるので、高速回転時の電動ボールネジ６の回転を減速機２２やモータ２１へ非伝達とすることができる。

図３には、第２の実施形態の成形機本体を示す。この形態のものは、特願２００６−５６２２０として出願済みであるが、トグルリンク６１が電動ボールネジ６２により屈伸されることにより移動ダイプレート２が移動される。即ちモータ１３の駆動により型締めハウジング６３に挿通された電動ボールネジ６２が回転され、これによってクロスヘッド６４が移動されて、トグルリンク６２が屈伸される。トグルリンク６２はその構造上型締め初期では移動ダイプレート２を高速で移動させ、型締め限近くでは移動ダイプレート２を低速で移動させることができるので、移動ダイプレート２の駆動方式として好ましいものである。

図４に発泡成形機の主要構成を示す。図において、１０は製造工程制御装置であって、この制御装置１０にはＣＰＵ５０と、システムプログラム及びユーザプログラムを格納しておくメモリとが内蔵されている。ＣＰＵ５０には、液晶などの成形機本体の作動状態を表示するモニター画面５２と、キーボードを含むタッチパネル５３とが接続されている。また、ＣＰＵ５０には、インターフェイス５５を介してロータリエンコーダなどの位置検出器５４が接続され、この位置検出器５４は、モータ１３（又はモータ２１）に接続されて移動ダイプレート２の現在位置を検出する。モータ１３（２１）はインターフェイス５６を介してＣＰＵ５０に接続され、ＣＰＵ５０の指令により、駆動開始、駆動停止、回転速度調整等される。

また、ＣＰＵ５０には、圧縮空気によって原料ビーズをキャビティ内に充填するための原料供給機５７がインターフェイス５８を介して接続され、さらに、固定型３、移動型４の蒸気室に蒸気又はエア又は水を給排するための給排機構５９が、インターフェイス６０を介して接続されている。さらに、ＣＰＵ５０には、異常を報知するための警報機（図示していない）を接続しておくことができる。

上記したモニター画面５２を、空運転される成形機本体の一部、例えば、形成されたクラッキング間隙の部分のみを等倍であるいは拡大して表示したり、移動ダイプレート２を、縮小して表示可能なものとすることができる。また、型締め時、型開き時に低速、高速で移動する移動ダイプレートの移動速度の数値の桁数を増減させて表示させたりして、これによって成形プログラムを正確に確認することができる。

また、モニター画面を、チェックした結果を、等速又は早送り又は遅送りで表示可能なもの、又は、１サイクルのチェック結果、例えば、クラッキング間隙、エア圧力などの成形パラメータのチェック結果を一覧表などに表示可能なものとして、成形プログラムの確認を正確、且つ簡便に行うことができる。

次に、成形プログラムのチェック動作について説明する。先ず、空運転のモニターチェックについて説明する。空運転（ドライラン）とは、原料を充填したりする実生産を行うことなく成形プログラムの指令を実行し、移動ダイプレート２の動きなどを確認するものである。即ち、タッチパネル５３から空運転を指定し、成形プログラムをスタートすると実生産を行う指令が発せられないだけで、その他の指令は実行される。

チェックする作業者は、移動ダイプレート２のクラッキング停止位置、移動ダイプレート２の高速移動速度、低速移動速度、原料充填時におけるインジェクションエアの吐出タイミングと吐出時間と圧力、成形工程における固定型３，移動型４内への蒸気、水、離型用エアの吐出タイミング、吐出時間、圧力等の成形パラメータをモニター画面の表示により監視して、成形プログラムが意図したものかどうかを判断する。成形プログラムにクラッキング停止位置のずれなどの不具合があった場合には、キーボードの設定によりそのずれを補正し、再び空運転によるモニターチェックを行って、成形プログラムを意図したものに設定することができる。

なお、空運転を伴うモニターチェックに替えて、空運転を伴わない、即ち成形機本体の駆動が全くなくモニター画面上のみでのチェックを行うこともできる。タッチパネル５３にはそのための切替スイッチを設けておくのが望ましい。

以上のモニターチェックを行った後に、タッチパネルにおける選択により実運転に移行することができる。実運転の工程を第１の実施形態の成形機本体を用いて図４に基づき以下に詳細に説明する。なお、原料ビーズの充填方法及び成形品の離型方法に係る発明は、特願２００６−２２１３６４、特願２００６−２１６３２３として出願済みである。

初めに、移動ダイプレート２が型開き限界まで型開きされた状態（Ｓ１）で、ＣＰＵ５０がモータ１３を駆動し電動ボールネジ５、６を高速で回転させる。これによって位置検出装置５４が移動ダイプレート２の位置を検出しつつ、移動ダイプレート２を固定ダイプレート１の方に高速で移動させる（Ｓ２）。

移動ダイプレート２が、原料の充填を開始するクラッキング停止位置近傍に達するとＣＰＵ５０がモータ１３の回転速度を落とし、移動ダイプレート２を低速で移動させてクラッキング停止位置で停止させる（Ｓ３）。次に、原料供給機５７にインジェクションエアを吹き込み、これによって原料ビーズを吸引してキャビティ内に原料ビーズを送入する（Ｓ４）。このとき、ＣＰＵ５０の指令により充填の進行に伴ってモータ２１を駆動し電動ボールネジ５，６を低速回転させてクラッキング間隙Ｓを狭めつつ原料ビーズを充填する。充填中には、クラッキング間隙Ｓの拡大と縮小とを繰り返し行ったり、インジェクションエアの圧力を高低に変化させたりして、キャビティ内に原料ビーズが均一に充填されるようにすることができる。そして、キャビティに所定量の原料ビーズが充填されたときに、クラッキング間隙Ｓを完全に閉鎖して型閉め限まで型締めを行う（Ｓ５）。型締め後は、必要に応じてさらに原料ビーズを充填し、ＣＰＵ５０に内蔵された充填用タイマーのカウントアウトによって原料ビーズの送入を停止する。

原料ビーズの充填後に、固定型３、移動型４の蒸気室内に給排機構５９のスチーム用配管からスチームを導入する（Ｓ６）。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内に給排機構５９の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（Ｓ７）。膨張された原料は冷却されて固着し成形が完了する。

成形後には、低速で型開きを開始し（Ｓ８）、型締め限から２〜３ｍｍ型開きされたクラッキング停止位置にて移動ダイプレート２を停止させる。このとき、型開き開始と同時に固定型３の蒸気室に離型用エアを入れながら型開きをして（Ｓ１０）、成形品をエアで浮かせて移動型４側に預ける。次いで、移動型４の蒸気室に離型用エアを入れながら離型型締めのクラッキング停止位置まで中速で型締めして（Ｓ１１）、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（Ｓ１２）、エジェクトピン１６で成形品を押し出す（Ｓ１３）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。

そして、移動ダイプレート２を型開き限界まで再び開いて（Ｓ１）、Ｓ２以下の工程を繰り返し自動運転することができる。
以上の実生産の工程は、原料充填等をする実生産を行わない場合には空運転の工程と同じである。

なお、実生産の途中において、クラッキング停止位置の設定値と実績値との間に、限界を超える位置異常が生じたときに、警報機から警報を発するか又はＣＰＵ５０の指令により運転を停止させて、不良品の大量発生を防止するのが望ましい。

また、第２の実施形態の成形機本体を用いたばあいにも、タッチパネル５３において空運転を選択し、空運転のモニター画面５２上でクラッキング停止位置まで移動ダイプレート２を移動させて、移動ダイプレート２の移動速度、クラッキング停止位置等の成形パラメータの精度を確認した後に、タッチパネル５３における切替によって、上記したような工程によって成形品を自動的に実生産することができる。

以上にように、空運転のモニター画面上でクラッキング停止位置まで移動型を移動させて、クラッキング停止位置の精度と移動型の移動速度等の成形パラメータを確認した後に、タッチパネルにおける切替によって、成形品を自動的に実生産することによって、不良のない成形品を安定して製造することができる。移動ダイプレート２の位置、インジェクションエアと離型用エアのエア圧、移動ダイプレート２の移動速度の増減との三点を調整することによって、成形品の深さ・形状・離型性に合わせた好ましい成形条件を、毎回の成形サイクル毎に繰り返し再現して適用することができる。

また、従来の充填工程におけるインジェクションエアの圧力は一定の値に設定されていたが、本発明に係る発泡成形機においては、クラッキング停止位置からの移動ダイプレート２の位置に対応して多段階で又は連続的に小さくするなど変化させて原料ビーズをキャビティ内に均一に吹き込むことが可能である。

また、従来の離型工程における離型用エアの圧力も一定の値に設定されていたが、本発明に係る発泡成形機においては、型開きの位置と速度に対応して多段階で又は連続的に大きくするなど変化させて離型不良を招くことなく成形品を円滑に離型することができる。
したがって、本発明は、不良品の発生を防止して成形品を安定して製造することができるという大きな利点がある。

第１の実施形態の成形機本体を示す平面図である。図１の成形機本体の正面図である。第２の実施形態の成形機本体を示す平面図である。発泡成形機の主要構成図である。成形品の製造工程を示すフロー図である。クラッキング間隙の説明図である。

符号の説明

１０成形工程制御装置、５２モニター画面、５３タッチパネル

Claims

固定ダイプレートと移動ダイプレートとを備える成形機本体と、この成形機本体に接続された成形工程制御装置とからなる発泡成形機であって、
成形機本体は、移動ダイプレートを移動させる電動ボールネジを備えており、
成形工程制御装置は、成形機本体の成形プログラムの各成形パラメータを表示させてモニター画面上で成形プログラムをチェックする空運転と、成形品を自動生産する実運転とを切り替えて行うための、タッチパネルを備えており、
成形パラメータは、電動ボールネジの駆動による移動ダイプレートの移動速度と、電動ボールネジの停止による移動ダイプレートのクラッキング停止位置とを含むことを特徴とする発泡成形機。
成形パラメータは、原料供給のインジェクションエア及び離型用エアの吐出タイミングと吐出時間と圧力とを含む請求項１に記載の発泡成形機。
モニター画面は、空運転される成形機本体の一部の等倍表示又は拡大、縮小表示と、各成形パラメータの数値の繰り上げ又は繰り下げ表示との、少なくとも一方を実行可能なものである請求項１又は２に記載の発泡成形機。
モニター画面は、チェックした結果を、早送り又は遅送りで表示可能なもの、又は、１サイクルのチェック結果を表示可能なものである請求項１〜３の何れかに記載の発泡成形機。
請求項１〜４の何れかに記載の発泡成形機の運転方法であって、
タッチパネルにおいて空運転を選択して、成形プログラムをチェックするモニター画面上で、電動ボールネジの駆動による移動ダイプレートの移動速度と、電動ボールネジの停止による移動ダイプレートのクラッキング停止位置のチェックを行うとともに、原料供給のインジェクションエア及び離型用エアを吐出させて、これらのエアの吐出タイミングと吐出時間と圧力とを、少なくともチェックすることを特徴とする発泡成形機の運転方法。
空運転による成形プログラムのチェックの後に、タッチパネルにおける選択により実運転に移行する請求項５に記載の発泡成形機の運転方法。
実運転の途中において、クラッキング停止位置の設定値と実績値とずれをモニター画面に表示するとともに、限界を超える位置異常が生じたときに、警報を発するか、または、運転を停止させる請求項６に記載の発泡成形機の運転方法。