JP5244886B2 - 射出成形機及びストローク制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉛直方向に昇降動作する型開閉装置及び射出装置を備える竪型の射出成形機及びストローク制御方法に関する。

金型を開閉するときに鉛直方向に動作する竪型の型開閉装置と、型開閉装置の上部に配置されて鉛直方向に動作する射出装置とを備える竪型射出成形機が知られている。また、竪型射出成形機には、鉛直方向の金型厚さが異なる複数種類の金型に対応するために、金型が取り付けられる固定盤と上可動盤との間隔を鉛直方向に対して調整する型厚調整装置を備えるものがある。

このような竪型射出成形機では、型開動作したときに型開閉装置が鉛直方向に上昇すると共に、射出装置及び型厚調整装置が鉛直方向にそれぞれ上昇する。したがって、竪型射出成形機では、型開閉装置、射出装置及び型厚調整装置がそれぞれ上昇する移動量の合計が上昇トータルストロークとなるので、機械全高が高くなってしまう。このため、型開閉装置、射出装置及び型厚調整装置がそれぞれ最大に上昇した場合、竪型射出成形機の設置環境によっては、竪型射出成形機と天井とが干渉するおそれがあるので、型開閉装置や射出装置の移動量を制限して使用することがある。すなわち、竪型射出成形機では、上述の上昇トータルストロークを制限する必要がある。

上昇トータルストロークを制限する構成としては、射出装置の上昇ストロークを、通常の成形時のストローク範囲（通常ストローク）と、射出装置のメンテナンスを行うためのストローク範囲（メンテナンスストローク）とに区分する構成が開示されている（特許文献１参照）。この構成では、メンテナンスストロークの上昇動作を行う場合、型開閉装置が上昇されていない型閉状態であるときのみ、メンテナンスストロークの上昇動作を行うことができるように射出装置の上昇動作を制御するインターロック機構が設けられている。また、このインターロック機構では、通常ストロークを検出するスイッチと、メンテナンスストロークを検出するスイッチとが用いられている。このようなインターロック機構によって、メンテナンスストロークの上昇動作を行う場合であっても、機械全高を低く抑えることが可能にされている。

また、このようなインターロック機構を備える構成に加えて、射出装置の最大上昇位置と最大下降位置との間に更に配置された中間停止越え検出スイッチを用いて、メンテナンスストロークの上昇動作を行うときに射出装置の動作を制御する構成が開示されている（特許文献２参照）。この構成では、メンテナンスストロークの上昇動作を行っているときに、予期せぬ停電等によって検出スイッチによる検出が不能に陥った場合であっても、射出装置の位置を検出した状態に復帰することが可能となり、型開閉装置の誤作動が防止されている。

特許第３９９９７６１号公報 特許第３９９７４３５号公報

上述した特許文献１、２におけるインターロック機構は、複数の検出スイッチを用いて検出された射出装置の上昇位置と、型開閉装置が備える型開ストローク（上昇ストローク）検出器を用いて検出された型開位置とに基づいて、射出装置の上昇動作を制御するように構成されている。このため、特許文献１、２の構成において、射出装置をメンテナンスストローク分だけ上昇動作を行う場合には、型閉完了位置の付近まで型開閉装置を下降動作させる必要がある。この型閉完了位置の付近の位置範囲は、射出成形機の使用環境における機械全高に基づいて算出された位置範囲となる。したがって、メンテナンスなどで射出装置の上昇動作を行う場合、射出成形機の使用者は、上述した型閉完了位置の付近の位置範囲に型開閉装置が位置するように型閉動作を行う必要があり、メンテナンス時の作業性が乏しい。

また、竪型射出成形機における機械全高に影響を及ぼす上昇トータルストロークには、上述した型厚調整装置が上昇する移動量も含まれている。しかし、特許文献１、２の構成では、型厚調整装置が上昇する移動量を考慮していないので、型厚調整装置が最大に上昇する最大移動量分だけ、機械全高を予め低く設定しておく必要がある。このため、実際に使用する金型の型厚が小さい場合であっても、型厚調整装置による最大移動量分を含めて算出された型閉完了位置の付近の位置範囲まで型開閉装置を下降動作させることが必要なため、作業性が不必要に損なわれてしまう。

さらに、特許文献１、２の構成では、射出装置の上昇位置を複数の検出スイッチによって検出するために、各検出スイッチにそれぞれ対応する複数種類のカムが用いられている。このため、カムの設置位置やカムの形状としては、機械全高とカムとの組み合わせ、射出装置とカムとの組み合わせのパターンを考慮することで、多数種類のカムを用意する必要が生じており、生産性の効率化を妨げる要因になっている。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、射出成形機が鉛直方向に上昇したときの機械全高を容易かつ確実に制限することができる射出成形機、及びストローク制御方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る射出成形機は、上金型及び下金型を支持する可動盤及び固定盤と、固定盤に対して可動盤を鉛直方向に移動可能に支持するガイド軸とを有し、型開動作及び型閉動作を行う型開閉装置と、
型開閉装置の上方に配置され、上金型及び下金型の内部に成形材料を射出するノズル部を有し、ノズル部が鉛直方向に対して昇降動作する射出装置と、を備える。

また、射出成形機は、射出装置のノズル部が型開閉装置に対して上昇したときのノズル部の移動量を検出する第１の検出器と、型開閉装置によって固定盤に対して可動盤が鉛直方向に離されたときの可動盤の移動量を検出する第２の検出器と、予め設定された所定の上昇ストローク制限値を記憶する記憶部と、第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出された、射出装置によるノズル部の移動量と型開閉装置による可動盤の移動量との合計値が、上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、射出装置及び型開閉装置の移動量を制御する制御部と、を備える。

また、本発明に係る射出成形機は、上金型及び下金型の鉛直方向の厚みに応じて、ガイド軸の軸方向に可動盤を移動させることによって可動盤と固定盤との間の距離を調整する型厚調整装置と、型厚調整装置によって固定盤から離れる方向に移動された可動盤の移動量を検出する第３の検出器と、を備える。制御部は、第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出されたノズル部の移動量及び可動盤の移動量と、第３の検出器によって検出された型厚調整装置による可動盤の移動量の合計値が、上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、射出装置、型開閉装置及び型厚調整装置の移動量を制御する。

また、本発明に係るストローク制御方法は、上金型及び下金型を支持する可動盤及び固定盤と、固定盤に対して可動盤を鉛直方向に移動可能に支持するガイド軸とを有し、型開動作及び型閉動作を行う型開閉装置と、
型開閉装置の上方に配置され、上金型及び下金型の内部に成形材料を射出するノズル部を有し、ノズル部が鉛直方向に対して昇降動作する射出装置と、を備える射出成形機のストローク制御方法であって、
射出装置によってノズル部が型開閉装置に対して上昇したときのノズル部の移動量と、型開閉装置によって固定盤に対して可動盤が鉛直方向に離されたときの可動盤の移動量との合計値が、予め設定された所定の上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、射出装置及び型開閉装置の移動量を制御する。

また、本発明に係るストローク制御方法は、射出装置によるノズル部の移動量及び型開閉装置による可動盤の移動量と、上金型及び下金型の鉛直方向の厚みに応じて可動盤と固定盤との間の距離を調整する型厚調整装置によって固定盤から離れる方向に移動された可動盤の移動量との合計値が、上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、射出装置、型開閉装置及び型厚調整装置の移動量を制御する。

本発明によれば、第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出されたノズル部の移動量と可動盤の移動量の合計値が、上昇ストローク制限値よりも小さくなるように制御部が射出装置及び型開閉装置の移動量を制御することによって、射出成形機が鉛直方向に上昇したときの機械全高を容易かつ確実に制限することができる。

第１の実施形態の射出成形機において、型開閉装置が型開動作し、射出装置及び型厚調整装置が鉛直方向に上昇した状態を示す正面図である。 第１の実施形態の射出成型機において、型開閉装置が型閉動作し、射出装置及び型厚調整装置が鉛直方向に下降した状態を示す正面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の射出成形機において、型開閉装置が型開動作し、射出装置及び型厚調整装置が鉛直方向に上昇した状態を示す正面図である。図２は、第１の実施形態の射出成形機において、型開閉装置が型閉動作し、射出装置及び型厚調整装置が鉛直方向に下降した状態を示す正面図である。

図１及び図２に示すように、第１の実施形態の射出成形機１は、上金型５及び下金型６と、上金型５及び下金型６の型開動作及び型閉動作を行う型開閉装置７と、型開閉装置７の上方に配置された射出装置８と、上金型５及び下金型６の鉛直方向の厚みに応じて固定盤１２と上可動盤１１との間の鉛直方向の距離を調整する型厚調整装置１０と、を備えている。

また、射出成形機１は、図１に示すように、射出装置８のノズル部８ａが型開閉装置７の上金型５に対して鉛直方向に上昇したときのノズル部８ａの移動量を検出する第１の検出器１３と、固定盤１２に対して上可動盤１１が鉛直方向に上昇したときの上可動盤１１の移動量を検出する第２の検出器１４と、型厚調整装置１０によって移動されたガイド軸２１の移動量を検出する第３の検出器１５と、を備えている。

また、射出成形機１は、鉛直方向に対して予め設定された所定の上昇ストローク制限値を記憶する記憶部１７と、第１〜第３の検出器１３，１４，１５による検出結果に基づいて上述の射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０の移動量をそれぞれ制御する制御部１８と、を備えている。

型開閉装置７は、上金型５及び下金型６を支持する上可動盤１１及び固定盤１２と、固定盤１２に対して上可動盤１１を鉛直方向に移動可能に支持する複数のガイド軸（タイバー）２１と、固定盤１２に対して上可動盤１１を昇降動作させるトグル機構２２と、を有している。上可動盤１１は、複数のガイド軸２１の上端部に固定されている。固定盤１２は、ベッド１９上に固定されており、固定盤１２に対して複数のガイド軸２１が軸方向に移動可能に挿入されている。トグル機構２２は、複数のガイド軸２１の下端部に設けられた下可動盤２０を有しており、駆動軸２３を回転するモータ（不図示）と制御部１８とは電気的に接続されている。

射出装置８は、上金型５及び下金型６の内部に成形材料を射出するノズル部８ａと、射出や可塑化を行う射出ユニット部８ｂと、ノズル部８ａ及び射出ユニット部８ｂを昇降動作させる昇降機構８ｃとを有している。昇降機構８ｃは、一対の駆動軸２３及びガイド軸２４を有しており、制御部１８と電気的に接続されている。昇降機構８ｃは、駆動軸２３の回転駆動に伴って射出ユニット部８ｂ及びノズル部８ａが駆動軸２３及びガイド軸２４に沿って移動され、上金型５に対してノズル部８ａが鉛直方向に移動可能にされている。

型厚調整装置１０は、ガイド軸２１の下端部に螺合されたナット（タイバーナット）１０ａと、このナット１０ａに固定されたスプロケット１０ｂと、このスプロケット１０ｂを回転させる駆動機構（不図示）と、を有している。駆動機構は、スプロケット１０ｂに掛け渡されたチェーン（不図示）と、チェーンを回転させる調整用モータ（不図示）とを有している。また、駆動機構の調整用モータは制御部１８と電気的に接続されている。型厚調整装置１０は、調整用モータによってチェーンを回転させてスプロケット１０ｂを回転させ、ナット１０ａを回転させる。ナット１０ａの回転に伴って、ナット１０ａが螺合されたガイド軸２１が移動され、ガイド軸２１の軸方向に対する下可動盤２０及び固定盤１２の間の距離を一定に保ったまま、上可動盤１１と固定盤１２との間の距離を調整する。

要するに、型厚調整装置１０は、ガイド軸２１の軸方向に上可動盤１１を移動させ、型閉完了時の固定盤１２と上可動盤１１との間の距離が、上金型５及び、下金型６の鉛直方向の厚みと等しくなるように、上可動盤１１と固定盤１２との間の距離の調整を行う。

第１〜第３の検出器１３，１４，１５としては、例えば位置センサが用いられており、位置センサによって検出した位置に基づいて、制御部１８が移動量を検出することが可能とされている。

第１の検出器１３は、ガイド軸２４近傍に配置されており、ガイド軸２４に沿って移動されたノズル部８ａの位置を検出して制御部１８に出力することで、射出装置８によるノズル部８ａの鉛直方向の移動量を制御部１８が検出する。

第２の検出器１４は、下可動盤２０の近傍に配置されており、下可動盤２０の位置を検出して制御部１８に出力することで、型開時に型開閉装置７によって固定盤１２に対して鉛直方向に移動された上可動盤１１の移動量を制御部１８が検出する。

第３の検出器１５は、下可動盤２０の近傍に配置されており、型厚調整装置１０によって固定盤１２に対して移動されるガイド軸２１の下端の位置を検出する。したがって、第３の検出器１５は、固定盤１２に対するガイド軸２１の位置を検出することで、ガイド軸２１の上端に取り付けられている上可動盤１１の位置、すなわち型厚調整位置を制御部１８が検出することになる。

記憶部１７は、例えば不揮発性の半導体メモリを有しており、射出成形機１の設置場所における機械全高に応じて算出された所定の上昇ストローク制限値が予め記憶されている。上昇ストローク制限値は、射出成形機１が鉛直方向に上昇したときの最大許容量、言い換えると、射出成形機１において鉛直方向に上昇する可動部分全体の移動可能な最大移動量を指している。記憶部１７は制御部１８と電気的に接続されており、制御部１８によって上昇ストローク制限値が読み出される。

制御部１８は、第１、第２及び第３の検出器１３，１４，１５がそれぞれ出力したノズル部８ａの移動量、上可動盤１１の移動量及び型厚調整装置１０による上可動盤１１の移動量の合計値が、記憶部１７に記憶されている上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０の移動量を制御する。

以上のように構成された実施形態の射出成形機１について、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０の移動量を制御する動作を説明する。

まず、射出成形機１は、図２に示す型閉状態から図１に示す型開状態に移行する場合、図示しないボールネジによってトグル機構２２が屈曲動作されることで、図１に示すように、型開閉装置７の上可動盤１１が上昇されると共に、上可動盤１１上に搭載された射出装置８も上昇する。また、型厚が比較的大きな金型を使用する場合、型厚調整装置１０は、上可動盤１１を固定盤１２に対して離れる方向に移動させる。

また、メンテナンスなどで射出装置８の上昇動作を行う場合も、射出成形機１は、型開閉装置７及び射出装置８が上昇すると共に、鉛直方向に対して射出成形機１の機械全高が高くなる。このとき、制御部１８は、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０のそれぞれの移動量を第１〜第３の検出器１３，１４，１５によって検出する。

そして、本実施形態の射出成形機１は、（第１の検出器１３の出力値Ａ）＋（第２の検出器１４の出力値Ｂ）＋（第３の検出器１５の出力値Ｃ）≦（上昇ストローク制限値Ｘ）のインターロック関係式（１）を満たすように、制御部１８が、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０の移動量を制御する。

したがって、型開閉装置７、射出装置８及び型厚調整装置１０のそれぞれを任意の移動量だけ移動させた場合であっても、所定の上昇ストローク制限値Ｘに対応する機械全高を超えて、射出成形機１が上昇することを防止することができる。

上述したように、第１の実施形態の射出成形機１は、第１の検出器１３が出力した、射出装置８によるノズル部８ａの移動量と、第２の検出器１４が出力した、型開閉装置７による上可動盤１１の移動量と、第３の検出器１５が出力した、型厚調整装置１０による上可動盤１１の移動量との合計値が、上昇ストローク制限値Ｘよりも小さくなるように、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０の移動量を制御する制御部１８を備える。制御部１８によって、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０がそれぞれ上昇動作したときの上昇ストロークを制御することができるので、射出成形機１の機械全高を容易かつ確実に制限することができ、射出装置８が天井に干渉することを防ぐことができる。

また、本実施形態では、上昇ストローク制限値Ｘと比較する合計値に、型厚調整装置１０による型厚調整時の上可動盤１１の移動量を算入して、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０がそれぞれ制御されている。このため、本実施形態では、射出装置８、型開閉装置７及び型厚調整装置１０を、そのときに移動可能な最大値まで容易に動作させることができる。

加えて、本実施形態では、第１〜第３の検出器１３，１４，１５によって移動量を検出するために上述した従来のような多数種類のカムの組み合わせパターンを用意する必要がなく、生産性の効率化を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の射出成形機について説明する。油圧直圧型のような型厚調整装置を備えていない構成の場合や、ノズル部８ａの移動量及び上可動盤１１の移動量に比べて型厚調整装置１０による上可動盤１１の移動量が小さい場合には、上述した第３の検出器１５が省かれた構成でもよい。第２の実施形態は、第３の検出器を備えていない点が第１の実施形態と異なっている。

本実施形態の射出成形機は、型厚調整装置を備えていない場合、（第１の検出器１３の出力値Ａ）＋（第２の検出器１４の出力値Ｂ）≦（上昇ストローク制限値Ｘ）であるインターロック関係式（２）を満たすように、制御部１８が、射出装置８及び型開閉装置７の移動量を制御する。

また、本実施形態の射出成形機は、型厚調整装置を備える構成であっても、射出装置８によるノズル部８ａの移動量及び型開閉装置７による上可動盤１１の移動量に比べて型厚調整装置による上可動盤１１の移動量が小さい場合、上金型５及び下金型６の鉛直方向の厚みに応じて固定盤１２に対して移動される上可動盤１１の移動量の最大値Ｄとすれば、（第１の検出器１３の出力値Ａ）＋（第２の検出器１４の出力値Ｂ）≦（上昇ストローク制限値Ｘ）−（型厚調整装置による上可動盤１１の移動量の最大値Ｄ）であるインターロック関係式（３）を満たすように、制御部１８が、射出装置８及び型開閉装置７の移動量を制御する。

上述したように、第２の実施形態の射出成形機は、第１の検出器１３が出力したノズル部８ａの移動量と第２の検出器１４が出力した上可動盤１１の移動量との合計値が、上昇ストローク制限値Ｘ、あるいは上昇ストローク制限値Ｘから型厚調整装置１０による上可動盤１１の移動量の最大値Ｄを減算した値よりも小さくなるように、型開閉装置７及び射出装置８の移動量を制御する制御部１８を備えている。

このように、制御部１８が上昇ストローク制限値Ｘと、ノズル部８ａの移動量及び上可動盤１１の移動量との比較に基づいて、射出装置８及び型開閉装置７を制御することによって、第１の実施形態と同様に、射出成形機の機械全高を容易かつ確実に制限することができる。

１ 射出成形機
５ 上金型
６ 下金型
７ 型開閉装置
８ 射出装置
１０ 型厚調整装置
１１ 上可動盤
１２ 固定盤
１３ 第１の検出器
１４ 第２の検出器
１５ 第３の検出器
１７ 記憶部
１８ 制御部
２０ 下可動盤
２１ ガイド軸

Claims (6)

1. 上金型及び下金型を支持する可動盤及び固定盤と、前記固定盤に対して前記可動盤を鉛直方向に移動可能に支持するガイド軸とを有し、型開動作及び型閉動作を行う型開閉装置と、
   前記型開閉装置の上方に配置され、前記上金型及び前記下金型の内部に成形材料を射出するノズル部を有し、前記ノズル部が鉛直方向に対して昇降動作する射出装置と、
   前記射出装置の前記ノズル部が前記型開閉装置に対して上昇したときの前記ノズル部の移動量を検出する第１の検出器と、
   前記型開閉装置によって前記固定盤に対して前記可動盤が鉛直方向に離されたときの前記可動盤の移動量を検出する第２の検出器と、
   予め設定された所定の上昇ストローク制限値を記憶する記憶部と、
   前記第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出された、前記射出装置による前記ノズル部の移動量と前記型開閉装置による前記可動盤の移動量との合計値が、前記上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、前記射出装置及び前記型開閉装置の移動量を制御する制御部と、を備える射出成形機。
2. 前記制御部は、前記第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出された前記ノズル部の移動量と前記可動盤の移動量の合計値が、前記上金型及び前記下金型の鉛直方向の厚みに応じて前記固定盤に対して離される前記可動盤の移動量の最大値を前記上昇ストローク制限値から減算した値よりも小さくなるように、前記射出装置及び前記型開閉装置の移動量を制御する、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記上金型及び前記下金型の鉛直方向の厚みに応じて、前記ガイド軸の軸方向に前記可動盤を移動させることによって前記可動盤と前記固定盤との間の距離を調整する型厚調整装置と、
   前記型厚調整装置によって前記固定盤から離れる方向に移動された前記可動盤の移動量を検出する第３の検出器と、を備え、
   前記制御部は、前記第１及び第２の検出器のそれぞれによって検出された前記ノズル部の移動量及び前記可動盤の移動量と、前記第３の検出器によって検出された前記型厚調整装置による前記可動盤の移動量の合計値が、前記上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、前記射出装置、前記型開閉装置及び前記型厚調整装置の移動量を制御する、請求項１に記載の射出成形機。
4. 上金型及び下金型を支持する可動盤及び固定盤と、前記固定盤に対して前記可動盤を鉛直方向に移動可能に支持するガイド軸とを有し、型開動作及び型閉動作を行う型開閉装置と、
   前記型開閉装置の上方に配置され、前記上金型及び前記下金型の内部に成形材料を射出するノズル部を有し、前記ノズル部が鉛直方向に対して昇降動作する射出装置と、を備える射出成形機のストローク制御方法であって、
   前記射出装置によって前記ノズル部が前記型開閉装置に対して上昇したときの前記ノズル部の移動量と、前記型開閉装置によって前記固定盤に対して前記可動盤が鉛直方向に離されたときの前記可動盤の移動量との合計値が、予め設定された所定の上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、前記射出装置及び前記型開閉装置の移動量を制御する、ストローク制御方法。
5. 前記ノズル部の移動量と前記可動盤の移動量の合計値が、前記上金型及び前記下金型の鉛直方向の厚みに応じて前記固定盤に対して離される前記可動盤の移動量の最大値を前記上昇ストローク制限値から減算した値よりも小さくなるように、前記射出装置及び前記型開閉装置の移動量を制御する、請求項４に記載のストローク制御方法。
6. 前記射出装置による前記ノズル部の移動量及び前記型開閉装置による前記可動盤の移動量と、前記上金型及び前記下金型の鉛直方向の厚みに応じて前記可動盤と前記固定盤との間の距離を調整する型厚調整装置によって前記固定盤から離れる方向に移動された前記可動盤の移動量との合計値が、前記上昇ストローク制限値よりも小さくなるように、前記射出装置、前記型開閉装置及び前記型厚調整装置の移動量を制御する、請求項４に記載のストローク制御方法。

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