JP5500641B2

JP5500641B2 - 電動竪型射出成形機および電動竪型射出成形機の異物検出方法

Info

Publication number: JP5500641B2
Application number: JP2010076917A
Authority: JP
Inventors: 晋一石橋; 哲菊池
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011207038A

Description

本発明は、電動竪型射出成形機および電動竪型射出成形機の異物検出方法に関する。

従来、金型を移動させる型締機構の駆動源にサーボモータを使用した電動竪型射出成形機の型締装置において、可動盤を型締方向へ移動させた際における可動型と固定型間に挟まった異物を検出する方法が特許文献１に記載されている。

特許文献１で開示される検出方法は、型締動作中、金型保護開始位置に金型が来たならＮＣ制御装置からトルクリミット指令を出力し、低トルクで金型を移動させ、移動指令と位置検出器で検出される位置のフィードバック信号との偏差が所定値以上になったなら、異物が挟まったものとして検出するものである。

特開平４−２９８３１７号公報

連続したフープ状の部材等に樹脂成形を施す場合、図４に示すような竪型の射出成形機を用いるのが一般的である。電動竪型射出成形機は可塑化装置１とシリンダ２がタイバー３で支えられた成形金型４の上に設置された状態で構成される。通常、ワーク（中間製品等）の樹脂成形は成形金型４の構成部分である中間プレートと下型の間で処理されるため、このエリアに異物が残存する場合が非常に多い。

従来技術では、可動プラテンを下降させるサーボモータの位置により金型保護開始区間を検出し、サーボモータのトルク偏差で異物検出を行っている。しかしこの検出方法は、中間プレートと下型間に異物が挟まり、それによるトルク偏差が発生するまでに、偏差分の移動時間がかかり、異物を挟んだまま上型が中間プレートに接触し金型を損傷するまで型締動作が停止されない場合がある。更に、非常に小さな異物がある場合、その異物によるトルク偏差が、正常時のトルク偏差の誤差内に埋もれてしまい、検出できない場合がある。

また、竪型の射出成形機では省スペースを図る上で可塑化装置を可動プラテンの上部に積載した形になり、成形時の可動部分の重量が増加する傾向にある。この場合、金型部の慣性が大きくなるため制動動作（異物を感知して、型締めを停止するまでの所要時間）のレスポンスが悪く、実際に型締め動作、いわゆる中間プレートと下型が接触し、更に可動プラテンが中間プレートに近接した段階では間に合わない場合が生じている。（最悪は金型が破損する事態となる）

１つの距離センサによって、予め、異物が存在しない場合での中間プレートと下型間の距離の閾値を設定し、低トルクで金型を移動させ、ある時間を超えても閾値に達しない場合（閾値に達するタイマー設定を越える場合）には異物が存在すると判断することは原理的に可能である。しかし、成形の作り込み条件によっては型締速度の変更を行うことがあり、その都度、成形条件に合わせたタイマー設定にする必要が生じ、工数が増加してしまうという問題がある。

そこで、本発明では異物検出から型締動作停止までのレスポンスを早めることが出来、更に検出精度を向上させることが可能となる電動竪型射出成形機を提供することにある。

また、本発明では成形の作り込み条件の違いで型締速度の変更が発生しても、その都度、成形条件に合わせたタイマー設定を行う必要が無く、工数を削減した異物検出法を提供することにある。

上記の課題を解決する為に、本発明は上型を取り付ける為の可動プラテンと、前記上型とばねにて接続された中間プレートと、前記上型と中間プレートを挟み込むように設置した下型を有し、前記可動プラテンに対向させて配設され、前記可動プラテンの型締方向への移動距離を検出する第一の距離センサと、中間プレートと下型の距離を測定する第二の距離センサを有する電動竪型射出成形機であって、前記第一の距離センサは前記第二の距離センサの測定動作のタイミングを決定し、前記第一の距離センサから出される、測定を開始または中止を指示する信号によって中間プレートと下型の距離の測定を開始または中止する第二の距離センサを備えたことを特徴とする。

本発明は前記第一の距離センサが前記第二の距離センサに出力する前記測定開始の信号は、前記第二の距離センサが測定する前記中間プレートと前記下型の距離が前記第二の距離センサの測定可能範囲に達した時に出力し、前記測定中止の信号は、前記中間プレートと前記下型が密着した時に出力することを特徴とする。

本発明の電動竪型射出成形機の異物検出方法は上型を取り付ける為の可動プラテンと、前記上型とばねにて接続された中間プレートと、前記上型と中間プレートを挟み込むように設置した下型を有し、前記可動プラテンに対向させて配設され、前記可動プラテンの型締方向への移動距離を検出する第一の距離センサと、中間プレートと下型の距離を測定する第二の距離センサを有し、前記第二の距離センサにより、前記中間プレートと前記下型の距離が予め設定した閾値に達した場合、異物の検出とみなしサーボモータへ停止信号を送り、前記上型が前記中間プレートに接する前に駆動を停止させることを特徴とする。

本発明は、可動プラテンと下型間の距離を第一の距離センサで測定し、更に異物が存在する可能性が高い中間プレートと下型間の距離を第二の距離センサによって直接測定することによって、異物検出から型締動作停止までのレスポンスを早めることが出来、更に検出精度を向上させた電動竪型射出成形機を提供することが可能になる。これにより異物による成形金型の破損を従来よりも減らすことが出来る。

更に、本発明では型締動作を行う可動プラテンと下型間の距離を第一の距離センサで測定し、更に異物が存在する可能性が高い中間プレートと下型間の距離を第二の距離センサによって直接測定することにより、成形の作り込み条件の違いで型締速度の変更が発生しても、その都度、成形条件に合わせたタイマー設定等を行う必要が無く、工数を削減し、かつ設備の稼働率を向上させた異物検出法を提供することが可能となる。

本発明の電動竪型射出成形機内の成形部分（成形金型部分）を示す図であり、図１（ａ）は成形動作（可動プラテン降下）開始時の状態を示す図、図１（ｂ）は成形動作（可動プラテン降下）を継続している状態を示す図、図１（ｃ）は中間プレートが下型へ接触した状態を示す図、図１（ｄ）は成形部位の正常な型締状態を示す正面図、図１（ｅ）は成形部分である中間プレートと下型の間に異物が存在し、型締め動作を中止した状態を示す正面図。本発明の電動竪型射出成形機の全体を示す正面図。本発明の電動竪型射出成形機の異物検出の動作処理を示すフロー図。従来技術の電動竪型射出成形機の一例を示す正面図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

まず、本発明の電動竪型射出成形機と成形部の構成について、図を参照して説明する。

図２に示すように本発明の電動竪型射出成形機は、図４で示した竪型の射出成形機と同様に可塑化装置１とシリンダ２がタイバー３で支えられた成形金型４の上に設置された状態で構成され、更に第一の距離センサ６、第二の距離センサ９を備えている。

図１（ａ）は電動竪型射出成形機の成形部を示しており、被成形物（図示なし）が中間プレート１２と下型１３の間に配置され樹脂成形を開始する状態である。成形部は主に上型１０、中間プレート１２を押さえつけるばね１１、中間プレート１２、下型１３、下型を固定する固定プラテン１４で構成される。又、矢印は型締め時降下方向１６を示している。

異物を検出する部分として可動プラテン５の位置を検出する第一の距離センサ６、中間プレートと下型間を測定する第二の距離センサ９、第一の距離センサを可動プラテンに対向した位置に固定する為の固定台７、中間プレート底面と同じ位置に並設するレーザー光の反射板または渦電流を発生させるための板、すなわち中間プレート位置検出板８で構成される。

次に成形時の金型の動作を図を用いて説明する。

まず、図１（ａ）の状態から成形動作を開始し、上型１０を固定する可動プラテン５が下降を開始し型締方向に移動する（図１（ｂ））。下降に伴い、上型にばね１１で連結された中間プレート１２が下型１３に接触する（図１（ｃ））。その後、上型１０がばね１１を押し続け、中間プレート１２に接触し型締めされる（図１（ｄ））。この段階で加熱され液状化した樹脂が可動プラテン５を通り、中間プレート１２を経由して、中間プレート１２と下型１３の間に固定された被成形物を成形する。

射出した樹脂が固化する時間を経た後、図１（ｄ）→図１（ａ）の逆の動作を行うことにより、被成形物とランナーが分離され作業が完了する。

続いて、異物検出の動作を図１および図３のフロー図を用いて説明する。

まず、図１（ｂ）に示すように中間プレートと下型の間の距離が第二の距離センサ９における測定可能範囲になるときの、可動プラテン５と第一の距離センサ６との距離（第一の距離センサが測定する型締方向の距離）をＬｓとする。また、図１（ｃ）に示すように中間プレート１２と下型１３との間に異物が無く中間プレートと下型が閉じたときの、可動プラテン５とレーザーセンサ６の距離をＬｃとする。

次に図１（ａ）に戻って説明する。可動プラテン５に対向して設置する第一の距離センサ６は、可動プラテン５が型締方向への降下している時の距離Ｌ１を測定する。更に可動プラテン５が型締方向への降下し中間プレート８と下型１３間の距離Ｌ２が第二の距離センサ９の測定可能距離範囲（測定動作開始タイミングＬｘ）に達したとき（Ｌ１＝Ｌｓ）、第一の距離センサ６は第二の距離センサ９に測定開始の信号を出力する（図１（ｂ）、図３（ａ））。その信号により第二の距離センサ９は中間プレート８と下型１３間の距離Ｌ２の測定を開始する（図３（ｂ））。

尚、第二の距離センサ９は第一の距離センサ６から測定開始の信号が出力されるまでと、測定終了以後は待機状態となり、電力の消費は抑制された状態となっている。第二の距離センサ９の測定可能距離範囲（測定動作開始タイミングＬｘ）は第二の距離センサ９の距離測定の分解能等を基に最適な値に設定する。

この時、第二の距離センサ９には閾値（Ｔ）（通常、距離センサー等の測定誤差を考慮し、決定）を設定している。

更に可動プラテン５が型締方向へ降下し、可動プラテン５と第一の距離センサ６の距離Ｌ１がＬｃと等しくなった位置を検出した時点（図１（ｃ）、図３（ｃ））で第一の距離センサ６は第二の距離センサ９に測定終了の信号を出力する（図３（ｄ））。

ここで第二の距離センサ９はＬ２の測定値と予め設定されている閾値（Ｔ）とを比較し、Ｌ２＞Ｔの場合は異物が存在すると判断し、上型と中間プレートが閉じる前に型締めは中止され、異物検出アラームを発生させる（図１（ｅ）、図３（ｅ））。それにより、従来よりも異物による金型損傷を確実に防ぐことが出来る。Ｌ２≦Ｔの場合は異物がないと判断し、型締めが実施され（図１（ｄ））、樹脂が金型内に送り込まれ成形が完了となる。

距離Ｌ１の測定に使用する第一の距離センサ６は、可動プラテン５の可動範囲で行わなければならず、レーザー光線を利用したセンサが、精度及び測定距離の面で好ましい。また、中間プレートと下型間の距離Ｌ２の測定に使用する第二の距離センサ９は異物が挟まらなければ密着するものであり、測定距離の短い渦電流センサが価格と精度の観点から好ましい。

尚、本発明では第二の距離センサ９を下型に直に埋め込まず下型の側面に配置している。更に中間プレートの側面に渦電流を発生させる金属板、または反射板（中間プレート位置検出板）を設置している。通常、射出成形装置では樹脂を良好に流動化させるために金型部分を１５０℃程度に保持している。第二の距離センサ９を下型に直に埋め込んだ場合、熱による膨張や型締めによる応力等の影響を受ける場合が多い。これらを極力排除することと、下型での成形製品を形成する範囲を大きくするため第二の距離センサ９を側面に設置している。

また、中間プレートの側面に設置する中間プレート位置検出板を同一の材質にすることにより、中間プレートを検出物とした場合に生じる材質の違いによる出力の補正を行わずに済み、作業性の効率化を図ることができる。

尚、可動プラテン５の型締方向の下降距離Ｌ１を測定するセンサであるがレーザセンサと同様の性能を有し、成形動作中の測定結果を連続して得ることができるセンサであれば、他の非接触センサを用いても構わない。同様に、中間プレート１２と下型１５間の距離であるＬ２を測定するセンサであるが渦電流センサと同様の性能を有し、成形動作中の測定結果を連続して得ることができるセンサであれば、他の非接触センサを用いても構わない。

続いて、本発明の実施例の詳細を図１および図３のフロー図を用いて説明する。

本発明において、可動プラテン５の型締方向の降下距離であるＬ１の測定に用いたレーザーセンサ６は測定範囲が４５０ｍｍ程度、分解能が１ｍｍ程度の物を用いた。中間プレート１２と下型１５間の距離であるＬ２の測定に用いた渦電流センサ９は測定範囲が１．５ｍｍ程度、分解能が１μｍ程度の物を用いた。尚、渦電流センサ９の閾値（Ｔ）は６０μｍと設定した。

また、中間プレート位置検出板８は形状が縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み５ｍｍとし、材質はＳ４５Ｃで作製した。

まず、本願のレスポンス時間を評価するために大きさが３辺５ｍｍの立方体の異物（純鉄板）を中間プレート１２と下型１５間に配置し、図３の動作処理フローの手順で異物検出を行った。

次に、本願の異物検出精度を評価するために大きさが３辺７０μｍの立方体の異物（純鉄薄板）を中間プレート１２と下型１５間に配置し、図３の動作処理フローの手順で異物検出を行った。

（比較例）
比較例として従来技術であるサーボモータのトルク偏差による異物検出を用いて同様の評価を行った。異物（純鉄板、純鉄薄板）の大きさは実施例と同様とした。

表１に実施例と比較例における金型停止までの所要時間（レスポンス時間）と異物検出の分解能の評価結果を示す。

※レスポンス時間：中間プレートと下型間の異物挟み込みから型締め動作停止までの所要時間である。
※レスポンス時間の評価は３辺５ｍｍの立方体の純鉄板で実施した。
※検知可能：異物を検知し型締めを停止できた状態。
※検知不可：異物を検知できず型締めを実施した状態。

表１に示すとおり実施例は比較例より、レスポンス時間、異物検出性能が向上していることが判り、本発明の効果が伺われる。

また、本発明では型締動作を行う可動プラテンと下型間の距離を第一の距離センサで測定し、更に異物が存在する可能性が高い中間プレートと下型間の距離を第二の距離センサによって直接測定することにより、成形の作り込み条件の違いで型締速度の変更が発生した場合でも、その都度、成形条件に合わせたタイマー設定を行う必要が無くなったため、工数を２％削減し、設備の稼働率を１０％向上させた電動竪型射出成形機と異物検出法を提供することが可能となった。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

１可塑化装置
２シリンダ
３タイバー
４成形金型
５可動プラテン
６第一の距離センサ
７第一の距離センサの固定台
８中間プレート位置検出板
９第二の距離センサ
１０上型
１１ばね
１２中間プレート
１３下型
１４固定プレート
１５異物
１６型締め時降下方向

Claims

上型を取り付ける為の可動プラテンと、前記上型とばねにて接続された中間プレートと、前記上型と中間プレートを挟み込むように設置した下型を有し、前記可動プラテンに対向させて配設され、前記可動プラテンの型締方向への移動距離を検出する第一の距離センサと、中間プレートと下型の距離を測定する第二の距離センサを有する電動竪型射出成形機であって、前記第一の距離センサは前記第二の距離センサの測定動作のタイミングを決定し、前記第二の距離センサは前記第一の距離センサから出される、測定を開始または中止を指示する信号によって中間プレートと下型の距離の測定を開始または中止することを特徴とする電動竪型射出成形機。
前記第一の距離センサが前記第二の距離センサに出力する前記測定開始の信号は、前記第二の距離センサが測定する前記中間プレートと前記下型の距離が前記第二の距離センサの測定可能範囲に達した時に出力し、前記測定中止の信号は、前記中間プレートと前記下型が密着した時に出力することを特徴とする請求項１に記載の電動竪型射出成形機。
上型を取り付ける為の可動プラテンと、前記上型とばねにて接続された中間プレートと、前記上型と中間プレートを挟み込むように設置した下型を有し、前記可動プラテンに対向させて配設され、前記可動プラテンの型締方向への移動距離を検出する第一の距離センサと、中間プレートと下型の距離を測定する第二の距離センサを有する電動竪型射出成形機の異物検出方法であって、前記第二の距離センサにより、前記中間プレートと前記下型の距離が予め設定した閾値に達した場合、異物の検出とみなしサーボモータへ停止信号を送り、前記上型が前記中間プレートに接する前に駆動を停止させることを特徴とする電動竪型射出成形機の異物検出方法。