JP5614898B2 - 射出成形機の制御方法および射出成形機 - Google Patents

射出成形機の制御方法および射出成形機 Download PDF

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Description

本発明は、射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法および射出成形機に関するものである。
射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャが設けられた射出成形機については、各国や国内の安全規則により安全扉を開放した際に、内部の機構が停止され、作業者等を保護するようになっている。そのような制御方法を記載したものとして、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1は、安全扉の開信号が付与されたら可動部を移動させる駆動モータに対して停止制御を行うようになっている。
ところが安全扉の開放に際して可動部を停止のみを行った状態では安全が確保されにくくなる場合も想定される。例えば、安全扉の開放によりノズルを固定金型に向けて押圧している射出装置の前進も停止される。射出装置の前進を停止すると、ノズルを固定金型に向けて押圧する圧力が低下するが、加熱筒内の溶融樹脂の残圧が高い場合にはノズルとノズルタッチ部の間から溶融樹脂の噴出や漏れが発生する危険性がある。
一方、固定金型に当接したノズルからの樹脂漏れ対策に関するものとしては、特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献2では、射出時の保圧切換時の射出圧力が実測データを下回った場合に樹脂漏れと判断している。しかしながら特許文献2は、実際に樹脂漏れが発生したのを後追いで検出するものに過ぎず、安全扉を開放した際の作業員の安全確保などの面で活用できるものでは無かった。更に特許文献2は、連続成形時の問題に関するものであり、安全扉の開放や射出装置の前進指令停止時の問題とは技術的に相違している。
特開平10−296818号公報(請求項1、図2) 特開平4−278320号公報(請求項1、図2)
上記特許文献1および特許文献2は、安全扉を開いた際などでノズル押圧機構のノズル前進指令が停止された際に、ノズルとノズルタッチ部との間から樹脂漏れや噴出の発生を防止することについての解決策を示したものではなかった。また射出装置後退開始時に加熱筒内の内圧が高くて溶融樹脂が飛散することを防止することについての解決策も示したものではなかった。
そこで本発明は、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機において、ノズル押圧機構のノズル前進指令が停止された際にも、溶融樹脂がノズルとノズルタッチ部の間から樹脂漏れすることを防止することができる射出成形機の制御方法および射出成形機を提供することを目的とする。または射出装置後退開始時に加熱筒内の内圧が高くて溶融樹脂が飛散することを防止することができる射出成形機の制御方法および射出成形機を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の射出成形機の制御方法は、射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法において、ノズルがノズルタッチ部に当接した状態で、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、スクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の射出成形機の制御方法は、請求項1において、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、加熱筒内の溶融樹脂の圧力を検出し、前記圧力が所定値以上である場合にスクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする
本発明の請求項3に記載の射出成形機の制御方法は、射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法において、手動操作時にノズルがノズルタッチ部に当接した状態から射出装置を後退させる際に、作業者が設定・操作部から射出装置の後退入力をすると、後退指令の開始前に、加熱筒内の溶融樹脂の圧力を検出し、前記圧力が所定値以上であると判断された場合にスクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする
本発明の請求項4に記載の射出成形機は、射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機において、ノズルがノズルタッチ部に当接した状態で、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、スクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする。
本発明の射出成形機の制御方法は、射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法において、ノズルがノズルタッチ部に当接した状態で、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、スクリュまたはプランジャのサックバックを行うので、ノズルとノズルタッチ部の間からの溶融樹脂の樹脂漏れや、射出装置後退開始時に加熱筒内の内圧が高くて溶融樹脂が飛散を防止することができる。
本実施形態の射出成形機を示す概略説明図である。 本実施形態の射出成形機の要部を示す概略説明図である。 本実施形態の安全扉を開放する際の制御方法を示すフローチャート図である。 本実施形態の射出装置を後退させる際の制御方法を示すフローチャート図である。 別の実施形態の射出成形機を示す概略説明図である。
本実施形態の射出成形機11について、図1、図2を参照して説明する。射出成形機11は、ベッド12上に型締装置13と射出装置14とを備えている。型締装置13は、固定金型15が取付けられる固定盤16に対して可動金型17が取付けられる可動盤18が型開閉方向に移動自在に設けられている。また固定盤16と受圧盤19の間にはタイバ20がそれぞれ設けられ、前記タイバ20およびベッド12上に敷設されたリニアガイド等にガイドされて可動盤18は移動されるようになっている。可動盤18と受圧盤19の間には型締を行うトグルリンク機構21が設けられ、受圧盤19にはトグルリンク機構21を駆動する型締用サーボモータ22が取付けられている。なお型締装置13は、別の機構からなるものでもよい。型締装置13は、遮蔽プレート23に囲まれており、操作側の側面には、安全扉24aが、反操作側の側面には安全扉24bがそれぞれ開閉可能に取付けられている。安全扉24a,24bの近傍には、リミットスイッチ25a,25bが取付けられている。そして安全扉24a,24bが開放されたことは前記リミットスイッチ25a,25bにより検出可能となっている。また安全扉24a,24bの少なくとも一方が開放されている際は、機械が作動しないようインターロック回路が組まれている。なお安全扉は、射出装置の側にも設けてもよい。また固定盤16の操作側には、手動運転、半自動運転、全自動運転時等の装置の制御内容を入力する入力したり、手動運転時や半自動運転時に手動操作を行う設定・操作部26が取付けられている。
射出装置14は、図示しないヒータが取付けられた加熱筒31(シリンダヘッドを含む)の内孔に、前方にスクリュヘッドや逆流防止弁を備えたスクリュ32が前後進および回転可能に設けられている。そして図2に拡大図示されるように加熱筒31の前部には内部に樹脂通路34が設けられたノズル33が取付けられている。ノズル33内の樹脂通路34は、ノズル先端のノズル孔35に連通している。そしてノズル先端のノズル孔35の周囲の部分が固定金型15のノズルタッチ部36に当接されるようになっている。本実施形態のノズル33は、シャットオフバルブ等のバルブが取付けられていないので、構造が複雑化せず、コストも比較的低額である。固定金型15のノズルタッチ部36は、スプルブッシュを介してキャビティに連通している。なおノズル33が当接されるノズルタッチ部36は、一般的な射出成形機では固定金型15に設けられるが、可動金型、固定盤、可動盤等にノズルタッチ部が設けられたものでもよい。また場合によっては加熱筒31の内孔の前方またはノズル33の流路内には溶融樹脂の圧力を検出する樹脂圧センサが取付けられることもある。
固定盤16にはノズル33が挿入される凹部37が形成され、凹部37の周囲の射出装置14側には、ノズルガード38が固定されている。ノズルガード38は、ノズル33のノズル孔35から溶融樹脂が操作側や反操作側の作業員等に向けて飛散するのを防止するためのものである。ノズルガード38は、ノズル33を取り囲むように固定的に遮蔽プレート39が設けられ、前記遮蔽プレート39の操作側には蝶番によって開閉可能な開閉扉40が設けられている。ノズルガード38の開閉扉40は、安全扉の一種であり、反操作側にも設けてもよい。ノズルガード38には、開閉扉40が開放されたことを検出するリミットスイッチ41等が設けられ、開閉扉40が開放されたことが検出可能となっている。そして開閉扉40が開放されている際は、機械が作動しないようインターロック回路が組まれている。安全扉の検出手段については、開閉扉40が閉鎖されたことを検出するものでもよい。またノズルガード38は固定盤16に取付けられることが一般的であるが、射出装置14の側に取付けてもよい。
加熱筒31の後部寄りには前部プレート42(ハウジングプレート)が固定されている。前部プレート42の上部には樹脂材料を供給する投入口42aが設けられ、図示しない材料供給装置に接続されている。また前部プレート42の前面における加熱筒31の両側近傍部分にはノズル押圧機構である油圧シリンダ43のシリンダ部43aがそれぞれ取付けられている。そして油圧シリンダ43のロッド部43bは、固定盤16に取付けられている。油圧シリンダ43に対してはポンプ46から四方切換弁47等を介して作動油が供給されるようになっている。なお図1における油圧回路は要部以外を省略して記載されており、また上記に限定されない。またノズル押圧機構の油圧シリンダ43の数についても1以上であれば限定されない。更にはノズル押圧機構は、サーボモータとボールネジ等を使用したものでもよい。またノズル押圧機構は、射出装置14とベッド12を接続して、または射出装置14と固定金型15を接続して設けられたものでもよい。
前部プレート42に対して後方(反型締装置13側)に設けられた後部プレート48との間には、中間プレート49がリニアガイド等によってガイドされて前後進可能に設けられている。そしてスクリュ32の後端部はカップリング等を介して中間プレート49に軸支される回転軸に連結され、前記回転軸にはプーリが固定されている。中間プレート49には計量用サーボモータ50が搭載され、計量用サーボモータ50の駆動軸と、前記プーリとがベルトを介して接続されている。従って計量用サーボモータ50を作動させることにより、前記機構を介してスクリュ32が回転可能となっている。また中間プレート49にはスクリュ32へ加えられる荷重や樹脂圧を検出するロードセル51が設けられ、ロードセル51を介してボールネジナット52が固定されている。一方後部プレート48には射出用サーボモータ53が搭載されている。また後部プレート48には回転可能にボールネジ54が軸支され、ボールネジ54に固定されたプーリと射出用サーボモータ53の駆動軸がベルトを介して接続されている。またボールネジ54は中間プレート49に固定されたボールネジナット52に挿通されている。従って射出用サーボモータ53が作動させることにより、前記機構を介して、中間プレート49およびスクリュ32が前後進移動する。また射出用サーボモータ53に取付けられたロータリエンコーダにより加熱筒31に対するスクリュ32の位置が検出可能となっている。なお射出装置14は別の機構からなるものでもよい。
また射出成形機11には制御装置55が搭載されている。制御装置55は、射出成形機11全体の制御を司る部分であり、各センサ、バルブ、サーボモータ50,53(サーボアンプを含む)等や外部機器に接続されている。ここでは本発明に関連する部分だけを説明すると、安全扉24a,24b,40が開放(または閉鎖)されたことを検出可能なセンサであるリミットスイッチ25a,25b,41は、制御装置55に接続されている。また射出圧を検出可能なロードセル51も制御装置55に接続されている。更にはサックバックの際にスクリュ32を後退させる射出用サーボモータ53(サーボアンプを含む)も制御装置55からの指令信号が送出可能に接続されている。また射出用サーボモータ53のロータリエンコーダの信号も制御装置55に入力されるようになっている。更にはノズル押圧機構の油圧シリンダ43を制御する四方切換弁47のソレノイドも制御装置55からの信号により作動可能となっている。
次に本発明の射出成形機11の制御方法について説明する。作業員が操作を行う手動操作、または安全扉24a等を閉鎖した際のみに機械側が順に操作を行う半自動操作時は、作業員が成形品の取出し等のために安全扉24a,24bを開くことがよくある。更には全自動操作時であっても、例えば成形品の取残し等のため突然作業を中断して安全扉24a,24bを開く場合もある。これら安全扉24a,24bを開放するとリミットスイッチ25a,25bにより検知されて安全扉開き信号が制御装置に送られる(S1)。そして制御装置55から四方切換弁47のソレノイドに射出装置(ノズル)の前進指令の停止信号が送られ、ノズル押圧機構の油圧シリンダ43によるノズルタッチ部36へのノズル33の押圧が停止される(S2)。またノズル33のノズル孔35からパージされた溶融樹脂の状態を点検したり、ノズル33とノズルタッチ部36の当接状態を点検するために、ノズルガード38の開閉扉40を開くこともある。安全扉である開閉扉40を開放した場合も、同様にリミットスイッチ41により検知され安全扉開き信号が制御装置55に送られて(S1)、制御装置55から四方切換弁47のソレノイドに射出装置(ノズル)の前進指令の停止信号が送られ、ノズル押圧機構の油圧シリンダ43によるノズルタッチ部36へのノズル33の押圧が停止される(S2)。
次にノズル33がノズルタッチ部36にノズルタッチされているかが図示しない図示しないリミットスイッチにより検出される(S3)。この際にノズル33がノズルタッチしていない場合(NO)の場合は、制御を終了する。ノズル33がノズルタッチしている場合(YES)は、次にロードセル51の値から換算して加熱筒内の射出圧(樹脂圧)が高い状態となっているかが判断される(S4)。本実施形態では、加熱筒内の射出圧が、樹脂圧換算で5MPa以上であると判断される(YES)と、射出用サーボモータ53へ信号を送り、スクリュ32を後退させるサックバックが行われる(S5)。なお本実施形態ではサックバックを行う際の樹脂圧は、5MPaであるが、一例にすぎず、射出成形機11の種類や使用する樹脂によって適宜に設定される。また樹脂圧センサによって検出された樹脂圧を用いて制御を行う場合は、樹脂圧換算の演算は不要となる。またはロードセル51の検出値を、そのままサックバックが必要かどうかの判断に用いてもよい。更には樹脂圧を検出せずにサックバックを行うようにしてもよい。
サックバックの際のスクリュ32の後退制御は、射出用サーボモータ53のロータリエンコーダの位置検出によりスクリュ32の位置を検出し、クローズドループ制御により行われ、所定位置まで後退すると、スクリュ32が後退停止される(S6)。サックバック(S5)の際のスクリュ32の後退距離は、一例として1mmであるが、0.5mmないし3mm程度が好適である。また加熱筒31内の射出圧が樹脂圧換算で5MPaより低い場合(S4がNO)は、ノズル33とノズルタッチ部36の間から樹脂が噴出する可能性が無いとしてそのままスクリュ32は停止される(S5)。本実施形態では、サックバックは1回だけ行われるが、樹脂圧を検出して所定の圧力よりも低下するまで、複数回行うようにしてもよい。そして本発明では、このような制御がなされることにより、安全扉24a,24b,40の開放により射出装置(ノズル)の前進指令が停止されても、加熱筒内の圧力が一定以下となり、ノズル33と金型15のノズルタッチ部36との間から溶融樹脂が噴出することなく、作業員の安全は守られる。なお安全扉24a,24b,40を開放に伴い射出装置(ノズル)の前進指令が停止されるが、その際に樹脂圧等に関係なく、スクリュ32のサックバックを行うようにしてもよい。
なお上記の例では、スクリュ32のサックバックは、射出装置14の前進指令の停止後に行うという順序のフローチャート図で説明したが、射出装置14の前進指令の停止と、サックバックの開始は、実質的にはほとんど時間的に差がない。または制御上も前進指令の停止時に同時にサックバックを行うようにしてもよい。その場合、射出圧は検出せずに、無条件でサックバックが行われる。
また本発明は、安全扉24a,24b,40の開放を行う場合だけでなく、手動操作時等に、射出装置14を後退させて固定金型15のノズルタッチ部36からノズル33の先端を離す場合について用いるようにしてもよい。この場合計量完了後や射出完了後であっても加熱筒内のスクリュ32前方に貯留される溶融樹脂が高い残圧を保っている場合がある。この際も図4のフローチャートに示されるように、作業者が設定・操作部26から射出装置(ノズル)後退を入力する(s1)と、リミットスイッチ等によりノズルタッチがなされているか(s2)が確認される。ノズルタッチがなされている場合(YES)、次に加熱筒内の射出圧が所定値(5MPa)以上かどうか(s3)が判断される。そして射出圧が所定値(5MPa)以上の場合(YES)は、スクリュ32をサックバックさせ(s4)、設定されたサックバック修了位置でスクリュ32を停止させる(s5)。(この工程は、射出圧が5MPa以下となるまで繰り返し行われる。)一方、射出圧が5MPaよりも低い場合(サックバックにより低下した場合を含む)(NO)は、制御装置55から射出装置(ノズル)の後退指令を四方切換弁47等に出して、油圧シリンダ43を制御して射出装置14(ノズル33)を後退させる(s6)。またノズルタッチがなされているか(s2)が確認された際に、ノズルタッチが確認されなかった(NO)の場合も射出装置の後退指令を開始する。このように射出装置14の後退入力後であって射出装置14の後退指令開始前にスクリュ32のサックバックを行うことにより射出装置後退時には確実に加熱筒内圧が下がった状態でノズル33を後退させることができ、ノズル33後退時に不意に溶融樹脂が飛散することを防止することができる。
また本発明は、図5に示されるような別の実施形態の射出成形機58であってもよい。図5に示される射出成形機58の型締装置62は、固定金型63が取付けられる固定盤64と可動金型65が取付けられる可動盤66が縦方向に開閉可能に設けられている。また前記型締装置62の側方にのベッド61上には、射出装置67が設けられている。射出装置67は、加熱筒68やノズル69が水平方向に設けられている。そして射出装置67の基台79と固定盤64の間には、ノズル押圧機構である油圧シリンダ70が設けられている。油圧シリンダ70は、ポンプ71から四方切換弁72を介して制御される。図5に示される射出成形機58では、型締装置62および射出装置67の作動も、油圧により行われる。
従って射出装置67のスクリュ59の前進は、射出用シリンダ73によりなされ、射出用シリンダ73もポンプ71から作動油が四方切換弁80を介して供給される。また射出用シリンダ73の少なくともロッド側油室か前記油室に至る管路には油圧センサ74が設けられ、油圧を検出することにより、スクリュ59の後退力(射出力)が前記油圧センサ74により検出可能となっている。また図5の例においても、加熱筒内に樹脂圧センサを設け、前記樹脂圧センサにより溶融樹脂の圧力を直接検出してもよい。また加熱筒68内におけるスクリュ59の位置は、位置センサ81により測定可能となっている。
型締装置62の周囲の側面には安全フェンス75が設けられ、その一部が水平方向に移動する安全扉76となっている。安全フェンス75と安全扉76は、射出装置67側にも設けてもよい。またノズル69の周囲には、図示しないノズルガードやその開閉扉(安全扉)が設けられるようにしてもよい。安全フェンス75には安全扉76が開閉したことを検出可能なリミットスイッチ77が取付けられている。また射出成形機58には、制御装置60が設けられ、リミットスイッチ77や油圧センサ74等の検出値が入力可能となっている。また制御装置60からは、油圧シリンダ70を制御する四方切換弁72や射出用シリンダ73を制御する四方切換弁80などの弁の制御が可能となっている。
射出成形機58の制御方法は、射出成形機11の制御の際に説明した、図3、図4のフローチャート図とほぼ同じであるが、樹脂圧(射出圧)の検出は、射出用油圧シリンダ73の油圧を油圧センサ74により検出し、スクリュ59が受ける樹脂圧に換算して行われる。またスクリュ59の位置は、位置センサ81により検出され、スクリュ59がサックバックされる際のクローズドループ制御がなされる。この縦方向に型締される型締装置62の金型63,65の側面のノズルタッチ部78に対して横方向から射出装置67のノズル69が当接されるタイプの射出成形機58では、安全扉76を開放した際の内側部分が金型63,65の開閉スペースでもあり、ノズル69から溶融樹脂が射出されるスペースでもあるので、本発明は特に有効である。
また縦型の射出成形機については、型締装置については、固定盤64または可動盤66にロータリ盤が設けられ、ロータリ盤が回転や反転されるものでもよい。更には下盤が可動盤として昇降されるものでもよい。また射出装置については、上固定盤の上方に縦方向にノズルが下向きに設けられ、射出装置全体が昇降移動するものでもよい。
また更には加熱筒内で本発明のサックバック動作や射出を行うのは、スクリュ59ではなくてフライトの無いプランジャであってもよい。この場合フライトを有するスクリュが設けられた可塑化装置の加熱筒から、前後進のみ行うプランジャが内蔵された加熱筒へ溶融樹脂が供給され、プランジャを前進させノズルを介して射出を行うプリプラ(登録商標)式の射出装置が用いられる。
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明に用いられる成形材料は、限定されず、金属材料、セラミックス、含水有機材料等の成形材料であってもよい。
11,58 射出成形機
13,62 型締装置
14,67 射出装置
24a,24b,40,76 安全扉
31,68 加熱筒
32,59 スクリュ
33,69 ノズル
36,78 ノズルタッチ部
43,70 油圧シリンダ(ノズル押圧機構)
25a,25b,41,77 リミットスイッチ

Claims (4)

  1. 射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、
    前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、
    前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法において、
    ノズルがノズルタッチ部に当接した状態で、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、スクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする射出成形機の制御方法。
  2. 安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、加熱筒内の溶融樹脂の圧力を検出し、前記圧力が所定値以上である場合にスクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする請求項1に記載の射出成形機の制御方法。
  3. 射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、
    前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、
    前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機の制御方法において、
    手動操作時にノズルがノズルタッチ部に当接した状態から射出装置を後退させる際に、作業者が設定・操作部から射出装置の後退入力をすると、後退指令の開始前に、加熱筒内の溶融樹脂の圧力を検出し、前記圧力が所定値以上であると判断された場合にスクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする射出成形機の制御方法。
  4. 射出装置の加熱筒内を前後進可能なスクリュまたはプランジャと、
    前記加熱筒の前方に取付けられ溶融樹脂を射出するノズルと、
    前記ノズルを前後進方向に移動させノズルタッチ部に当接および離脱可能なノズル押圧機構とを有する射出成形機において、
    ノズルがノズルタッチ部に当接した状態で、安全扉の開放に伴う射出装置の前進指令の停止時または停止後に、スクリュまたはプランジャのサックバックを行うことを特徴とする射出成形機。
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