JP5248243B2

JP5248243B2 - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JP5248243B2
Application number: JP2008220779A
Authority: JP
Inventors: 秀也武信; 俊幸外池
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP2010052319A

Description

この発明は、射出成形機と後工程機とを連動させ、後工程機の異常時において、後工程機が復旧するまで射出成形機の成形サイクルを遅延させるように制御する射出成形機の制御方法に関するものである。

従来、射出成形機においては、射出装置の加熱筒内において加熱された溶融樹脂を金型装置のキャビティに充填し、冷却固化した成形品を金型装置から取り出す成形サイクルを繰り返すものであって、この種の射出成形機の成形サイクルとして、まず、計量工程が行われ、加熱筒内において樹脂を蓄え、金型装置の型閉めが行われた状態で加熱筒内の溶融樹脂の射出工程が行われる。射出ノズルから射出された樹脂は、金型装置内のキャビティ空間に充填され、次に、キャビティ空間内の樹脂の圧力を保持する保圧工程を経て金型装置を冷却させてキャビティ空間内の樹脂を冷却する冷却工程を行い、キャビティ内の樹脂が固化した成形品を型開工程後、金型装置から成形品が取り出す成形サイクルを繰り返す。

前記射出成形機において、例えば、ＤＶＤ等のディスク基板を成形する場合、並設した２台の射出成形機を運転してそれぞれディスク基板を成形し、これら各射出成形機と連動して各射出成形機から取り出された２枚のディスク基板を後工程機によって貼り合わせてＤＶＤとして製造する。すなわち、射出成形機と、この射出成形機で成形した製品に対して後加工を行う後工程機とは、互いに同期させて運転させるように制御する必要がある。このため、後工程機が故障などによって異常が発生して一時的に停止した場合、射出成形機も後工程機と連動させて停止させる必要がある。しかし、射出成形機を停止させた場合、金型装置が冷えて再び運転を開始する際に、正常な成形サイクルを行うまで時間がかかり、成型効率が著しく悪くなってしまう。

このため、例えば、特許文献１には、後工程機にトラブルが発生した場合、射出工程の次の冷却工程の時間、あるいはディスク基板の取出しが終了した後、型閉工程が開始されるまでの休止時間を延長することによって、後工程機の異常時において、通常の成形サイクルより長くした射出成形システムの制御方法が開示されている。

特許第３５８９５９８号公報

しかしながら、前記特許文献１のように冷却工程の時間あるいは型閉じが開始されるまでの休止時間を遅延させたとして射出成形機が遅延できる時間には限度がある。すなわち、この種のＤＶＤなどのディスク基板を成形する１ショットの成形サイクルの時間は３．５〜４秒であるのに対し、冷却工程の時間あるいは型閉じが開始されるまでの休止時間を遅延させたとしても１ショットの成形サイクルの時間は１６秒程度である。このため、後工程機が復旧するまでの時間が長くなると、射出成形機の運転が困難となり、射出成形機を停止せざるを得ず、生産性の低下を招く、という課題を有していた。

本発明は、前記従来の射出成形機の課題を解決して、後工程機にトラブルが発生している状態において射出成形機が停止しない速度で運転を維持して射出成形機の１ショットの成形サイクルの時間をできるだけ延長することが可能な射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の射出成形機の制御方法は、加熱筒内で加熱された溶融樹脂を金型装置のキャビティに射出し、キャビティ内で冷却固化した成形品を取り出す射出成形機と、この射出成形機と連動して該射出成形機から取り出した成形品に対して加工を行う後工程機と、この後工程機からの異常信号に基づいて前記射出成形機を通常サイクルモードから遅延サイクルモードに切り換える制御手段を備え、前記遅延サイクルモードでは前記制御手段により、金型装置の型閉時間、加熱筒から金型装置に射出する一次射出時間、金型装置の型開時間の変更及び計量動作後のノズルバック動作、サックバック遅延の追加により、金型装置内での溶融樹脂の冷却時間を延長して１ショットの成形サイクルを１〜１０分に延長する成形条件に設定するように制御したことを特徴とする。

請求項１記載の射出成形機の制御方法によれば、制御手段により、1ショットの成形サイクルを１〜１０分に延長する成形条件に設定することにより、長い冷却時間においても安定した連続成形を可能とし、1ショットの成形サイクルにかかる成形時間を延長する。さらに、射出成形機は、成形が開始すると、金型装置の型閉工程、射出ノズルが前進して加熱筒から金型装置に射出する一次射出工程、金型装置内での溶融樹脂の冷却時間、金型装置の型開工程、成形品の取出という一連の射出成形機の作動が開始するが、遅延サイクルモードでは冷却時間を延ばし、一連の射出成形機の作動を遅延させて射出成形機が停止しない速度まで減速させて、1ショットの成形サイクルにかかる成形時間を延長する。

請求項２の射出成形機の制御方法は、前記遅延サイクルモードでは、金型装置の型開速度を減速させて型開するように制御したことを特徴とする。

請求項２の射出成形機の制御方法によれば、金型装置の型開速度を落すことによって冷却時間を延長しても安定した連続成形が可能となるように制御し、金型装置の型開時間を延長することができるとともに、型開速度が緩やかとなり、型開する際、キャビティ空間の内周面に貼り付いた基板の取出しが容易になる。

請求項３の射出成形機の制御方法は、前記後工程機からの復旧信号を受けると通常サイクルモードより長く、遅延サイクルモードより短い調整サイクルモードを予め設定されたショット数繰り返してから通常サイクルモードに復帰するように構成したことを特徴とする。

請求項３の射出成形機の制御方法によれば、後工程機が復旧すると、通常サイクルモードより長く、遅延サイクルモードより短い成形時間に設定された調整サイクルモードを予め設定されたショット数の成形を行った後、通常サイクルモードに復帰する。

請求項１記載の射出成形機の制御方法によれば、加熱筒内で加熱された溶融樹脂を金型装置のキャビティに射出し、キャビティ内で冷却固化した成形品を取り出す射出成形機と、この射出成形機と連動して該射出成形機から取り出した成形品に対して加工を行う後工程機と、この後工程機からの異常信号に基づいて前記射出成形機を通常サイクルモードから遅延サイクルモードに切り換える制御手段を備え、前記遅延サイクルモードでは前記制御手段により、金型装置の型閉時間、加熱筒から金型装置に射出する一次射出時間、金型装置の型開時間の変更及び計量動作後のノズルバック動作、サックバック遅延の追加により、金型装置内での溶融樹脂の冷却時間を延長して１ショットの成形サイクルを１〜１０分に延長する成形条件に設定するように制御したものであるから、冷却時間を延長し、射出成形機が停止しない速度まで減速させて、後工程機が復旧まで可及的に射出成形機の１ショットの成形サイクルにかかる成形時間を可及的に延長することができ、後工程機が復旧するまで射出成形機の運転を維持することで後工程機が復旧した時点で通常のサイクルモードへと短時間で復帰できるため、生産性を高めることができる。

請求項２の射出成形機の制御方法によれば、前記遅延サイクルモードでは、金型装置の型開速度を減速させて型開するように制御したことによってキャビティ空間の内周面に貼り付いた基板の離型安定性を高めることができる。

請求項３の射出成形機の制御方法によれば、前記後工程機からの復旧信号を受けると通常サイクルモードより長く、遅延サイクルモードより短い調整サイクルモードを予め設定されたショット数繰り返してから通常サイクルモードに復帰するように構成したものであるから、予め設定されたショット数、調整サイクルモードで成形を繰り返すことで金型装置を正常な温度まで戻し、その後の通常サイクルモードへの変更を円滑に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。なお、本実施例では成形品としてＤＶＤなどの記憶媒体として用いるディスク基板を成形する射出成形機を例として説明する。

図１は本実施例における射出成形機の概念図、図２は射出成形機の動作を示すフローチャート、図３は射出成形機の成形サイクルを示すタイムチャート、図４は設定画面を示す説明図である。

図１において、１は射出成形機であり、図示しない成形用金型のキャビティに溶融樹脂を充填するための射出装置２と、フロントプレート３とリヤプレート４との間に連結したタイバー５と、加熱筒６の内部に軸方向に進退自在にかつ周方向に回転自在に挿入されるスクリュ７と、前記スクリュ７の基端部が回転自在に支持されるプッシャープレート８と、前記リヤプレート４に回転自在に支持されたボールねじ軸９と、このボールねじ軸９と螺合するように前記リヤプレート４に固定されたボールナット１０と、ベルト１１とプーリ１２を介して前記ボールねじ軸９を回転させることによって前記スクリュ７を軸方向に進退移動させる射出用サーボモータ１３と、ベルト１４とプーリ１５を介して前記スクリュ７を回転させる計量用サーボモータ１６、溶融樹脂の圧力を検出するロードセル１８と、前記スクリュ７の回転によって前記加熱筒６の先端部に供給される溶融樹脂の圧力により後退する前記スクリュ７の後退速度を検出するエンコーダ１９と、演算装置としての図示されないＣＰＵから成り、各種のデータに基づいて射出成形機１を制御する制御手段２０などによって構成されている。また、本実施例では成形するディスク基板に穴開加工するカットパンチ（図示しない）と、成形品を取り出すエジェクタピン（図示しない）が進退可能に設けられており、成形サイクル開始信号が出力されると、型閉、ノズル前進、型閉、射出、冷却、型開、取出という一連の成形作動を開始する。

次に、図２のフローチャートを参照して射出成形機１の制御について説明する。本実施例における射出成形機１は、該射出成形機１から取り出した成形品に対して後加工を行う図示しない後工程機（図示しない）を備え、後工程機からの信号に基づいて射出成形機１を制御する。まず、射出成形機１を自動運転する際（ステップＳ１）、後工程機が停止状態にある時（ステップＳ２）、後工程機からの後工程機準備完了信号がＯＦＦでサイクル遅延信号がＯＦＦの場合（ステップＳ３）、所定ショット数、射出成形機１の自動運転を継続し（ステップＳ４）、所定ショット数に達する前に後工程機準備完了信号がＯＮとなった場合（ステップＳ５）、射出成形機１を通常サイクルで自動運転する（ステップＳ６）。

一方、所定ショット数に達しても後工程機準備完了信号がＯＦＦの場合（ステップＳ７）、射出成形機１を自動停止する（ステップＳ８）。そして、後工程機が復旧した場合、すなわち、後工程機から後工程機準備完了信号がＯＮ、サイクル遅延信号のＯＦＦの場合、射出成形機１を手動操作に切り換え（ステップＳ９）、自動運転を再開する（ステップＳ１０）。

また、後工程機準備完了信号がＯＦＦ、サイクル遅延信号のＯＮの場合（ステップＳ１１）、射出成形機１を所定時間、例えば１〜３分、遅延サイクルモードで運転し（ステップＳ１２）、この間に後工程機が復旧してサイクル遅延信号のＯＦＦとなったら（ステップＳ１３）、所定ショット、例えば１５ショット成形した後、自動運転を再開する（ステップＳ１４）。所定時間、例えば１０〜１５分経過してもサイクル遅延信号のＯＦＦのままの場合（ステップＳ１５）、遅延サイクルモードを所定時間、例えば５〜１０分、延長する（ステップＳ１６）。この時間内に後工程機が復旧し、後工程機から後工程機準備完了信号がＯＮ、サイクル遅延信号のＯＦＦとなった場合（ステップＳ１７）、所定ショット、例えば１５ショット成形した後、射出成形機１の自動運転を再開する（ステップＳ１８）。しかし、ステップＳ１６で遅延サイクルモードの延長時間を経過し（ステップＳ１９）、それでもサイクル遅延信号のＯＮがない場合、射出成形機１を自動停止する（ステップＳ２０）。その後、手動操作に切り換え（ステップＳ２１）、後工程機が復旧した場合、すなわち、後工程機から後工程機準備完了信号がＯＮ、サイクル遅延信号がＯＦＦとなった場合、射出成形機１を自動運転する（ステップＳ２２）。

次に図３を参照して遅延サイクルモードでの射出成形機１の制御について説明する。遅延サイクルモードでは、制御手段２０によって、加熱筒６内のスクリュ７を前進して加熱筒６から金型装置に射出する一次射出時間、金型装置の型開時間、金型装置内の溶融樹脂の冷却時間、加熱筒６の内部へ溶融樹脂を供給する計量時間を延長して射出成形機１が安定して連続成形できる長いサイクルで運転する。

まず、タイミングｔ0で型閉工程が開始され、型閉工程が終了したタイミングｔ1で加熱筒６内のスクリュ７を前進させて加熱筒６から金型装置に溶融樹脂を射出（一次射出）する射出工程が開始されるが、遅延サイクルモードでは制御手段２０によってスクリュ７を駆動する射出用サーボモータ１３の回転を通常サイクルモードの５０%の速度に減速して低速回転させることによって射出時間を延長する。金型装置内に射出された溶融樹脂を所定時間、保圧し、保圧が完了したタイミングｔ３で金型装置を冷却して金型装置に射出された溶融樹脂を可塑化する。遅延サイクルモードでは、通常成形サイクルで設定された冷却時間に達したタイミングｔ４で６０．０秒、冷却時間を延長する。

金型装置内の樹脂の冷却工程と並行してノズルを後退させるノズルバックを行うが、金型装置からノズルを離した後、ノズルから溶融樹脂が漏れる所謂、鼻たれが起こりやすくなるため鼻たれを防止するサックバックを行う。遅延サイクルモードは冷却工程を延長することから、遅延サイクルモードでは可塑化後のタイミングｔ５から４０．００秒遅らせたタイミングｔ６からサックルバックを開始するとともに、ノズルバックは３５．００秒遅らせてタイミングｔ７から開始する。すなわち、ノズルバックが完了して５秒経過したタイミングｔ６からサックバックを開始する。なお、遅延サイクルモードにおいてサックバック幅は６．００ｍｍ、ノズルバックのストロークは１０．０ｍｍに設定している。サックバックが完了したタイミングｔ８で加熱筒６内の樹脂の圧力を調整して加熱筒６に所定量の樹脂を供給する計量工程を行う。

冷却工程が完了したタイミングｔ９で型開が開始されるが、冷却工程が長くなると、金型装置及び樹脂の温度が安定せず、通常成形サイクルの同じ速度で金型装置を高速で型開すると、キャビティ空間の内周面に固化した樹脂が貼り付きやすくなるため型開を開始するタイミングｔ９で５０％減速させて金型装置の型開速度を落とした状態で型開し、所定時間が経過したタイミングｔ１０で速度を戻して型開きする。また、本実施例では成形するディスク基板に対してパンチ（図示せず）による穴明加工を行う。この穴明工程は、冷却工程と並行して行われるが、前述したように、遅延サイクルモードでは、冷却工程を延長することから、冷却工程を延長に伴ってパンチの前進位置での停止時間も所定時間遅延させる。そして、パンチの前進が終わって穴開工程が終了した後、タイミングｔ９で金型装置の型開が開始されるとともに、パンチを後退させるが、金型装置の型開速度を減速するのに伴ってパンチの後退するタイミングも遅延する。そして、金型装置の型開が完了したタイミングｔ１２でエジェクトピンを前進させてキャビティ内の樹脂を取り出した後、エジェクトピンを後退させる。このエジェクトピンの後退が完了したタイミングｔ１３で１ショットの成形サイクルが終了する。この後、エジェクトピンの後退が完了したタイミングｔ１３で型閉するとともにノズルを前進させて金型装置に接触させるノズルタッチと加熱筒６内のスクリュ７を前進させて加熱筒６から金型装置に溶融樹脂を射出する射出工程とを開始するが射出工程は、０.６０秒遅らせたタイミングｔ１４で開始し、以後、同様な成形サイクルを繰り返す。

以上のように、遅延サイクルモードでは、１ショットの成形サイクルの時間をできるだけ延ばして後工程機が復旧するまで遅延サイクルモードを繰り返すことによって、後工程機が復旧した後に成形機が通常サイクルモードへ復帰するまでの時間を大幅に短くすることが可能である。すなわち、ＤＶＤなどのディスク基板を成形する射出成形機１においては、通常サイクルモードでは１ショットの成形サイクルが２〜３秒であるに対し、遅延サイクルモードでは加熱筒６内のスクリュ７を前進して加熱筒６から金型装置に射出する一次射出時間、金型装置の型開時間、金型装置内の溶融樹脂の冷却時間、加熱筒６の内部へ溶融樹脂を供給する計量時間のそれぞれを延長することによって、１ショットの成形サイクルの時間を１〜１０分まで延長することが可能である。このように、射出成形機１が安定した連続成形可能な延長サイクル、すなわち、１ショットの成形サイクルの時間を１〜１０分まで遅延させることにより、後工程機が復旧するまで射出成形機１を極めて遅い速度で運転を維持することができる。なお、１ショットの成形サイクルの時間が１０分を超えると、加熱筒６内において樹脂焼けが発生し、加熱筒６の内壁に炭化した樹脂膜が貼り付く、あるいは炭化した樹脂粉が金型装置内に混入するなど、射出成形機１の故障を引き起こすから、成形サイクルの延長時間は最長で１０分に設定する。換言すれば１０分以内であれば、射出成形機１に悪影響を与えないで１ショットの成形サイクルの時間を最大限、延長することができる。また、後工程機が復旧した場合、後工程機が復旧した時点から通常サイクルモードに移行するまで予め設定されたショット数、調整サイクルモードで成形動作を行う。調整サイクルモードでは、加熱筒６内のスクリュ７を前進させて加熱筒６から金型装置に溶融樹脂を射出（一次射出）する射出工程から保圧、可塑化、サックバックを経て加熱筒６内のスクリュ７を後退させて加熱筒６内に所定の溶融樹脂を供給する計量工程までの時間を通常サイクルモードよりやや長くなるように設定し、その調整サイクルモードを予め設定されたショット数、繰り返すことによって、正常な通常サイクルモードへと安定して移行できる。すなわち、遅延サイクルモードでは、冷却工程が長く、金型装置の温度が必要以上に低下してしまうが、予め設定されたショット数、調整サイクルモードで成形を繰り返すことで金型装置を正常な温度まで戻すことができで、通常サイクルモードへの変更が円滑に行うことができる。

以上のように、本実施例では、遅延サイクルモードにおいて射出成形機１が停止しない程度の成形条件で運転するように制御して１ショットの成形サイクル時間をできるだけ延長する。すなわち、この種のＤＶＤなどのディスク基板を成形する射出成形機１において、射出成形機１が安定した連続成形可能な延長サイクルに必要な成形条件で運転される遅延サイクルモードでは、金型装置から取り出される成形品は不良品となるものの、後工程機が復旧するまで射出成形機１が停止しない程度の極めて長い成形時間を掛けて射出成形機１を運転することができ、通常サイクルモードへと移行する時間を短縮化でき、生産性を高めることができる。また、後工程機が復旧すると、後工程機から復旧信号が送られ、通常サイクルモードに戻るが、予め設定されたショット数の成形を行う調整サイクルモードを経て通常サイクルモードに復帰する。調整サイクルモードでは通常サイクルモードより長く、遅延サイクルモードより短くなるように設定する。このように、予め設定されたショット数、調整サイクルモードで成形を繰り返すことによって、正常な通常サイクルモードへと安定して移行できる。すなわち、遅延サイクルモードでは、冷却工程が長く、金型装置の温度が必要以上に低下してしまうが、予め設定されたショット数、調整サイクルモードで成形を繰り返すことで金型装置を正常な温度まで戻し、その後の通常サイクルモードへの変更を円滑に行うことができる。

以上、本発明の前記実施について詳述したが、本発明は前記実施例にお限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である、例えば、前記実施例ではＤＶＤなどのディスク基板を成形した例を示したが、成形品としてはディスク基板に限定されるものではなく、各種の成形品を成形する射出成形機に適用可能であって、射出成形機の基本的構成も適宜選定すればよい。

本発明の実施の形態における射出成形機の概念図である。本発明の実施の形態における射出成形機の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態における射出成形機の成形サイクルを示すタイムチャートである。本発明の実施の形態における設定画面を示す説明図である。

符号の説明

１射出装置
６加熱筒
２０制御手段

Claims

加熱筒内で加熱された溶融樹脂を金型装置のキャビティに射出し、キャビティ内で冷却固化した成形品を取り出す射出成形機と、この射出成形機と連動して該射出成形機から取り出した成形品に対して加工を行う後工程機と、この後工程機からの異常信号に基づいて前記射出成形機を通常サイクルモードから遅延サイクルモードに切り換える制御手段を備え、前記遅延サイクルモードでは前記制御手段により、金型装置の型閉時間、加熱筒から金型装置に射出する一次射出時間、金型装置の型開時間の変更及び計量動作後のノズルバック動作、サックバック遅延の追加により、金型装置内での溶融樹脂の冷却時間を延長して１ショットの成形サイクルを１〜１０分に延長する成形条件に設定するように制御したことを特徴とする射出成形機の制御方法。
前記遅延サイクルモードでは、金型装置の型開速度を減速させて型開するように制御したことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
前記後工程機からの復旧信号を受けると通常サイクルモードより長く、遅延サイクルモードより短い調整サイクルモードを予め設定されたショット数繰り返してから通常サイクルモードに復帰するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機の制御方法。