JP4883642B2 - ハーフナットを有する型締装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハーフナットを有する型締装置における強力型開きの制御方法に関するものである。

ハーフナットを有する型締装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示がある。特許文献１は、移動ダイプレートと固定ダイプレートをタイバーとハーフナットを介して結合加圧する型締手段であって、大径シリンダと小径シリンダの２段から成る型締シリンダと、大径ラムと小径ラムの２段に形成されたラムを備え、大径ラムは大径シリンダに嵌挿され、小径ラムは小径シリンダに嵌挿され、小径ラムにはタイバーの基部が直結され、大径ラムの両側には大油室をそれぞれ設け、小径ラムのタイバー結合側には小油室を設け、上記型締シリンダの各大油室と小油室へ適宜油圧を供給してタイバーを適宜移動させる油圧供給手段を設けた構成としている。そして、大油室の型締昇圧前にタイバーが移動するまでのむだ時間と、タイバーのリング溝とハーフナットのリング溝との間の遊隙をなくすためのむだ時間とを解消するため、小油室に油圧を供給して短時間でタイバーをハーフナットと隙間なく結合させるようにしたものである。

また、特許文献２は、固定プラテンに進退自在に設けられたタイバーと、前記タイバーを進退させるハーフナット位置決め用サーボモータと、移動プラテンに設けられ前記タイバーと係合することで移動プラテンと前記タイバーとを固定するハーフナットと、前記ハーフナットを前記タイバーに係合させる係合機構と、前記固定プラテンと前記移動プラテンを押圧する油圧型締シリンダと、前記ハーフナット位置決め用サーボモータと前記油圧型締シリンダを制御する制御装置を備えた型締装置であって、前記制御装置は、前記油圧型締シリンダによる型締工程前に、前記ハーフナット位置決め用サーボモータを駆動して前記ハーフナットと前記タイバーの係合溝との隙間をなくすように制御するものである。

このように、特許文献１，２は、共にハーフナットとタイバーの係合溝との隙間を予めなくしてむだ時間を解消する点で本願発明の課題と共通する。しかしながら、ハーフナットを用いた強力型開きを実施する型締装置において、強力型開きの開始時点ではハーフナットとタイバーの係合溝との隙間は、型締状態から型開き状態まで移動する必要があるため、その構成上の間隙の最大のものとなっている。そのため、間隙を無くすための移動距離は型締工程前のそれより大となり、むだ時間も無視できないほど大きなものとなる。また、成形品の離型を良好にするため強力型開きの速度を比較的低速に設定する場合には、むだ時間はさらに増大するのである。特許文献１，２において課題とし解決しているのは型締工程前のハーフナットとタイバーの係合溝との隙間に関してのみであり、強力型開き前のハーフナットとタイバーの係合溝との隙間に関する記載はない。
特開２００２−１２７２１６号公報 特開２００５−２３８８３０号公報

本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、ハーフナットと型締ラム（タイバ）の係合溝との間隙に起因する強力型開き開始時のむだ時間を解消する制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、可動盤に固着した型締ラムの係合溝又はタイバの係合溝に係合するハーフナットを介して型締ピストンの型締力を、固定盤に取付けた固定型と前記可動盤に取付けた可動型とに付与する型締装置の制御方法であって、前記固定型と前記可動型内で成形された成形品が冷却されて型開き開始するとき、前記ハーフナットと前記係合溝との係合部における型開き方向の間隙が消滅するまでの距離の間、強力型開きの移動速度より速い速度で型締ラム又はタイバを移動させるハーフナットを有する型締装置の制御方法に関する。

本発明のハーフナットを有する型締装置の制御方法によれば、ハーフナットと型締ラム（タイバ）の係合溝との間隙に起因する強力型開き開始時のむだ時間を解消することができる。

図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を実施する型締装置とその制御系の概要を示す説明図である。図２は、ハーフナットと型締ラムとの係合状態を示す係合部の断面図である。図３は、本発明を実施する他の型締装置を示す部分断面図である。

図１に示すように、型締装置１は、固定盤２に取付けた固定型３に対し可動盤５に取付けた可動型４を、固定盤２に固着したサーボモータ７で駆動するボール螺子８と可動盤５に取付けたボールナット１０とによって近接させ型合わせするように型閉じ移動させる。そして、可動盤５の可動型４を取付けた面の裏面に連結箱２５を介して固着した型締ラム１３は、型閉じ前進に伴って型締ピストン１２の中心貫通孔を遊貫して移動する。固定型３と可動型４が密着する位置又はその所定距離手前の位置において、型締ラム１３の後部に刻設した係合溝２６にハーフナット１５，１５の係合溝３４が容易に進入して係合するように、型締ピストン１２の可動盤５側端面にハウジング２１を介して固着したロックシリンダ１４，１４がハーフナット１５，１５を前進駆動させる。このときの係合溝２６と係合溝３４との係合部の係合状態は、図２の（ａ）に示す。すなわち、係合溝２６と係合溝３４とは互いにその壁面が当接しないような間隙Ｇ１をもって係合する。ここで、係合溝２６と係合溝３４は、多条のものとして例示したが、一条のものであってもよい。その場合、一方の係合溝は存在せず突出部のみとなる。また、係合溝の断面形状は型締側が垂直で型開き側が傾斜した台形状で例示したが、矩形状、鋸刃状、三角形状等いかなる形状であってもよい。なお、固定盤２と型締シリンダ１１の四隅の間には可動盤５の四隅を貫通して摺動させるタイバ６が張設されている。また、ボール螺子支持部１６は、型締シリンダ１１の両側面に固着されボール螺子８の端部を回転自在に支持する。さらに、蛇腹９は、ボール螺子８を保護するため、ボール螺子８のサーボモータ７とボールナット１０間に設けたものである。

ハーフナット１５が係合溝２６に係合した後、制御装置３２は、可変ポンプ３０が制御装置３２の指令信号に応じてタンク３１から吸引して吐出した圧油を、ソレノイド２９が励磁されて切換えられた方向切換弁２７を経由して、型締シリンダ１１の中心貫通穴と型締ピストン１２の反可動盤５側の後部とパッキン押え３５とで形成される型締室２０へ供給する。その結果、型締ピストン１２は前進し、ハーフナット１５を介して型締ラム１３を前進させ、連結箱２５と可動盤５を介して可動型４を型閉じさせる。そして、可動型４が固定型３に密着してさらに可変ポンプ３０の吐出が継続するので、型締室２０内の油圧は上昇し、図示しないリリーフ弁等で規定された型締油圧まで到達して型締が実行される。このときの係合溝２６と係合溝３４との係合部の係合状態は、図２の（ｂ）に示す。すなわち、係合溝２６と係合溝３４とは型締方向で当接し型開き方向に間隙Ｇ２を有するように係合する。

続いて、固定型３に当接する図示しない射出装置から溶融原料が、型合わせした固定型３と可動型４で形成されるキャビティに射出される。キャビティに充填された溶融原料は冷却・固化して成形品となる。成形品は、冷却に伴う収縮に基づいてキャビティ表面に締着又は密着するので、成形品をキャビティ面から離型させるための型開き開始時には、比較的大きな力が必要になる。すなわち、サーボモータ７、ボール螺子８及びボールナット１０による型開きでは力不足となるため、型締シリンダ１１の中心貫通穴と型締ピストン１２の可動盤５側の前部とパッキン押え２２とで形成される型開室１９へ、可変ポンプ３０が制御装置３２の指令信号に応じてタンク３１から吸引して吐出した圧油を、ソレノイド２８が励磁されて切換えられた方向切換弁２７を経由して供給するようにして作動する強力型開きを実行するのである。このときの係合溝２６と係合溝３４との係合部の係合状態は、図２の（ｃ）に示す。すなわち、係合溝２６と係合溝３４とは型開き方向で当接し型締方向に間隙Ｇ３を有するように係合する。

強力型開きは、制御装置３２で設定された射出充填に続く射出保持圧力制御が終了したとき計時開始する冷却時間タイマの計時が終了した時点から開始する。すなわち、図２（ｂ）の状態から図２（ｃ）の状態に至るためには、型締ピストン１２とハーフナット１５は間隙Ｇ２に相当する距離を移動しなければならない。Ｇ２（Ｇ３）は、例えば型締力６３７４ｋＮの型締装置において２ｍｍである。ところで、強力型開きは、成形品の形状や樹脂原料の種類によっては極めて低速にしないと良好な離型が行われないことがある。そのような低速で２ｍｍ移動させるときには数秒の時間を要することがあり、成形サイクル時間の延滞を招くことになる。そこで、制御装置３２は、位置センサ１８で検出したハーフナット１５の係合溝３４の位置とサーボモータ７のエンコーダで検出した型締ラム１３の係合溝２６の位置とに基づいて間隙Ｇ２を演算して求める。そして、制御装置３２は、可変ポンプ３０の吐出量がその最大吐出量又はそれに近くかつ、強力型開きに必要な小吐出量よりも多い吐出量となるような信号を出力する。そのようにして、比較的高速で型開き方向に移動する型締ラム１３にハウジング２１を介して駆動されたハーフナット１５は、間隙Ｇ２の距離の中間に予め設定した減速位置で減速制御され所定の強力型開き速度になって図２（ｃ）の状態となる。そして、その状態においてハーフナット１５は一旦停止するかまたはさらに継続して型開き方向へ移動することにより、強力型開きが実行される。

前記した間隙Ｇ２の距離の中間に予め設定した減速位置は、例えば、間隙Ｇ２が２ｍｍの場合１．５ｍｍのように設定される。すなわち、間隙Ｇ２が消滅する目標位置ではハーフナット１５の移動速度は強力型開きの速度以下に減速されていないと離型に悪影響を及ぼすので、減速位置は、減速制御が十分に行われ、さらに減速制御の制御ばらつきのための余裕をも含めたものとして設定されるのである。この減速制御の制御ばらつきを解消するために、位置センサ１８で検出する位置信号に応じてソレノイド２８とソレノイド２９を交互に適宜切換えて方向切換弁２７を切換え制御することが効果的である。また、方向切換弁２７をサーボ弁に置き換え、位置センサ１８で検出する型締ピストン１２の位置が目標位置と一致するように制御装置３２がサーボ弁をクローズドループで位置決め制御するようにしてもよい。

係合溝２６と係合溝３４とが型開き方向に当接した位置から所定距離の間強力型開きした後、ロックシリンダ１４を後退駆動してハーフナット１５の型締ラム１３との係合を解除する。次に、サーボモータ７でボール螺子８を型閉じとは逆方向に回転駆動して可動盤５を型締ラム１３とともに型開き後退させる。所定の型開き停止位置でサーボモータ７の回転を停止させて型開きを完了させる。そして、その前後に、型締ラム１３の可動盤５側端部に埋設したエジェクタシリンダ１７を前進させ、エジェクタシリンダ１７のロッドに固着されエジェクタピン２４を立設するエジェクタバー２３を前進させ、可動型４に付着した成形品をエジェクタピン２４で突き出して取出す。

次に、型締装置１の他の態様である型締装置１０１について説明する。型締装置１０１は、固定型１０３を取付ける固定盤１０２と、固定盤１０２の四隅に設けた型締シリンダ１１１と、型締シリンダ１１１に往復移動可能に嵌挿した型締ピストン１１２を固定盤１０２側の端部に備え他端部近傍に係合溝１２６を備えるタイバ１０６と、可動型１０４を取付けタイバ１０６を四隅で貫通して摺動させる可動盤１０５と、可動盤１０５の可動型１０４取付け面の裏面にハウジング１２１を介して固着されたロックシリンダ１１４と、ロックシリンダ１１４のロッドに取付けられハウジング１２１内を前進して係合溝１２６と係合するハーフナット１１５と、固定盤１０２と可動盤１０５間に架設され可動盤１０５を開閉駆動する型開閉シリンダ３３とからなる。型締ピストン１１２の可動盤１０５側と型締シリンダ１１１とで型締室１２０が、型締ピストン１１２の固定盤１０２側と型締シリンダ１１１とで型開室１１９がそれぞれ形成される。ロックシリンダ１１４が前進しハーフナット１１５の係合溝１３４がタイバ１０６の係合溝１２６に進入して係合し、型締室１２０に圧油が供給されると、型締ピストン１１２は可動盤１０５を固定盤１０２側に牽引して固定型１０３と可動型１０４が型締される。係合溝１２６と係合溝１３４が係合した状態で型開室１１９に圧油が供給されると、強力型開きが実行される。このとき、型締ピストン１１２はタイバ１０６を押圧し、その力は係合溝１２６、係合溝１３４、ハーフナット１１５、ハウジング１２１を経由して可動盤１０５に伝達され、可動型１０４を固定型１０３から強力に離隔させる。このように、型締装置１０１は、型締シリンダ、型締ピストン及び係合溝の配設位置が型締装置１と相違するが、ハーフナットの係合溝と他の係合溝との係合部における間隙は両者で同様に存在する。したがって、型締装置１における発明は型締装置１０１にも有効に適用できるのである。

ところで、成形品の形状、成形原料の種類、成形条件等に依存して、射出保持圧力制御後の成形品冷却時間中に型締力を解除しても成形品に何ら悪影響を及ぼさない成形状態がある。そのようなときには、射出保持圧力制御の終了時点から冷却時間タイマの計時完了時点までの任意の時点で型締力を解除するとともに、係合溝２６とハーフナット１５の係合溝３４又は、係合溝１２６とハーフナット１１５の係合溝１３４との係合部において型締時に形成された型開き方向の間隙Ｇ２が消滅し強力型開き開始の状態となるように、強力型開きに先立ってハーフナット１５又はタイバ１０６を予め移動させておく。このように制御することにより、冷却時間後に係合溝の間隙を消滅させるようなむだ時間を回避でき、成形サイクル時間の短縮を図ることができる。

この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、型締装置は上記実施の形態で説明したもの以外に多くの形態のものがあるが、ハーフナットを有するものであればそれは全て本発明の範囲に含まれる。

本発明を実施する型締装置とその制御系の概要を示す説明図である。 ハーフナットと型締ラムとの係合状態を示す係合部の断面図である。 本発明を実施する他の型締装置を示す部分断面図である。

符号の説明

１，１０１ 型締装置
２，１０２ 固定盤
３，１０３ 固定型
４，１０４ 可動型
５，１０５ 可動盤
６，１０６ タイバ
７ サーボモータ
８ ボール螺子
９ 蛇腹
１０ ボールナット
１１，１１１ 型締シリンダ
１２，１１２ 型締ピストン
１３ 型締ラム
１４，１１４ ロックシリンダ
１５，１１５ ハーフナット
１６ ボール螺子支持部
１７ エジェクタシリンダ
１８ 位置センサ
１９，１１９ 型開室
２０，１２０ 型締室
２１，１２１ ハウジング
２２，３５ パッキン押え
２３ エジェクタバー
２４ エジェクタピン
２５ 連結箱
２６，３４，１２６，１３４ 係合溝
２７ 方向切換弁
２８，２９ ソレノイド
３０ 可変ポンプ
３１ タンク
３２ 制御装置
３３ 型開閉シリンダ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 間隙

Claims (2)

1. 可動盤に固着した型締ラムの係合溝又はタイバの係合溝に係合するハーフナットを介して型締ピストンの型締力を、固定盤に取付けた固定型と前記可動盤に取付けた可動型とに付与する型締装置の制御方法であって、
   前記固定型と前記可動型内で成形された成形品が冷却されて型開き開始するとき、前記ハーフナットと前記係合溝との係合部における型開き方向の間隙が消滅するまでの距離の間、強力型開きの移動速度より速い速度で型締ラム又はタイバを移動させることを特徴とするハーフナットを有する型締装置の制御方法。
2. 可動盤に固着した型締ラムの係合溝又はタイバの係合溝に係合するハーフナットを介して型締ピストンの型締力を、固定盤に取付けた固定型と前記可動盤に取付けた可動型とに付与する型締装置の制御方法であって、
   射出保持圧力制御の終了時点から計時開始する冷却時間タイマの計時中に型締力を解除し、前記係合溝と前記ハーフナットとの係合部において型締時に形成された型開き方向の間隙が消滅し強力型開き開始の状態となるように強力型開きに先立ってハーフナット又はタイバを移動させることを特徴とするハーフナットを有する型締装置の制御方法。

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