JP5734366B2 - 射出成形機の型締力測定機構 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機における型締力測定機構に関する。

射出成形機は、ベースフレームに固定された固定プラテンに対し、垂直に配置された複数本のタイバーに沿って移動する可動プラテンを有している。また、射出成形機の型締機構においては、可動プラテンとリアプラテンがトグル機構によって連結されており、トグル機構のリンクを伸長することによってタイバーを伸ばして型締力を発生させる。

射出成形機において良好な製品を得るには型締力を所定値に保つことが重要である。従来、型締力を測定するために、型締力発生時のタイバーや型締機構部品の弾性変形時の歪み量を測定することで求めることが行われている。

特許文献１には、型締機構のリンクを伸ばして型締力が発生すると、タイバーナットには型締力低下の方向に回転させようとする回転力が発生すること、この回転力がブレーキ付き電動機に伝達されて、そのブレーキで回転力を制止すること、及び、それに代えてタイバーギヤの回転をロックするロック装置によって回転力を制止する技術が開示されている。
また、特許文献２には、各タイバーの伸びや張力を検出し、タイバーに作用する型締反力を維持するように調整する機構を備えた射出成形機のバランス調整方法の技術が開示されている。

特開２００２−３６１６９８号公報 特開平８−２５８１０２号公報

従来技術の型締力発生時のタイバーや型締機構部品の弾性変形時の歪み量を測定する技術を適用するためには、専用の測定装置が必要となるため、射出成形機のコストが上がるおそれがある。

特許文献１に開示されている技術は、ブレーキ付き電動機による制止の場合は、型締力が大きくなってくると、ブレーキ付き電動機によるブレーキでは回転力が十分に制止できないことがある。その結果、設定した型締力が発生しなくなり、成形品にバリが生じたり、成形不能となったりする不具合が生じる場合がある。また、タイバーギヤの回転をロックするロック装置によって回転力を制止するためには、ロックするロック機構を別途設ける必要があり、射出成形機のコストが上がるおそれがある。

特許文献２に開示されている技術は、各タイバーの伸びや張力を検出して調整を行っているため、各タイバーに伸びや張力を検出する検出手段が必要となるため、射出成形機のコストが上がるおそれがある。

そこで本発明は、専用の測定装置を使用せずに型締力を求めることを可能とすることによって、コストアップを抑えた射出成形機を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、ベースフレームと、該ベースフレーム上に固定された固定プラテンと、該ベースフレームに対して垂直に配置された複数本のタイバーと、該タイバーに沿って移動する可動プラテンと、前記可動プラテンの、前記固定プラテンと反対側に設けられたトグル機構と、前記トグル機構によって前記可動プラテンと連結されるリアプラテンと、を備え、前記リアプラテンに回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられたダイハイトナットを、各タイバーに形成されたネジに螺合させ、前記ダイハイトナットの回転によって前記トグル機構の位置を調整できるようにした射出成形機において、前記ダイハイトナットを駆動する型厚調整サーボモータと、前記型厚調整サーボモータの回転位置を保持する回転位置保持制御部と、前記型厚調整サーボモータの回転トルクを検出する回転トルク検出部と、型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係を記憶する記憶部と、型締力算出部と、を備え、前記型締力算出部は、型締力発生時に、前記回転位置保持制御部が前記型厚調整サーボモータの回転位置を保持した状態で前記回転トルク検出部が検出した前記型厚調整サーボモータの回転トルクと、前記記憶部に記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係から型締力を算出することを特徴とする射出成形機の型締力測定機構が提供される。

請求項１に係る発明では、型締力発生時の型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係を記憶しておき、型厚調整サーボモータの回転位置を保持した状態で回転トルク検出部が検出した型厚調整サーボモータの回転トルクと、記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係とから型締力を算出するようにしたことによって、型厚調整サーボモータの回転トルクの検出のみで型締力が算出できるため、専用の測定装置を使用せずに型締力を算出することができるため、射出成形機のコストアップを抑えることが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、前記記憶部に記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係は、型締力として、型締力がダイハイトナットを介して型厚調整サーボモータに回転トルクとして伝わる際の伝達機構における摩擦分を含んだものであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の型締力測定機構が提供される。
本願の請求項３に係る発明では、型締力算出部は、型締力がダイハイトナットを介して型厚調整サーボモータに回転トルクとして伝わる際の伝達機構における摩擦分を加えて型締力を算出することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の型締力測定機構が提供される。

請求項２に係る発明や請求項３に係る発明では、記憶部に記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係や、型締力算出部における型締力の算出の際に、型締力に加えて、型締力がダイハイトナットを介して型厚調整サーボモータに回転トルクとして伝わる際の伝達機構における摩擦分を加えて、記憶や算出を行うようにしているため、使用条件の相違による摩擦力の違いを加味して、型締力の算出を行うことが可能となり、より正確な型締力の算出を行うことが可能となる。

本願の請求項４に係る発明では、複数本のタイバーに形成されたネジに螺合したダイハイトナットのそれぞれを駆動する個別の型厚調整サーボモータと、それぞれの型厚調整サーボモータの回転トルクを検出する回転トルク検出部とを備え、前記型締力算出部は各タイバーが発生する型締力を個別に算出することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の射出成形機の型締力測定機構が提供される。
請求項４に係る発明では、複数本のタイバーに形成されたダイハイトナットのそれぞれを駆動する個別の型厚調整サーボモータを備え、それぞれの型厚調整サーボモータで検出された回転トルクを用いて、各タイバーが発生する型締力を個別に算出するようにしたことによって、タイバーの箇所ごとに個別に型締力を算出することが可能となり、より細かい型締力の算出が可能となる。

本願の請求項５に係る発明では、前記型締力は以下の計算式で算出することを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の射出成形機の型締力測定機構が提供される。
Ｆｃ＝ｋ・Ｔｒ／Ｌ（Ｆｃ：型締力、ｋ：係数、Ｔｒ：回転トルク、Ｌ：ネジのリード）
請求項５に係る発明では、型締力の算出を回転トルクとネジのリードを用いた計算式を用いて算出するようにしたことによって、型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係をテーブル形式で記憶部に持つ必要がなくなり、記憶部におけるメモリ消費量を節約することが可能となる。

本発明により、専用の測定装置を使用せずに型締力を求めることを可能とすることによって、コストアップを抑えた射出成形機を提供することができる。

本発明の実施形態における射出成形機の構成図である。 図１におけるダイハイトナット部の拡大図である。 本発明の実施形態における、ダイハイトナットとダイハイトモータ用歯車との関係を示した図である。 本発明の別の実施形態における、ダイハイトナットとダイハイトモータ用歯車との関係を示した図である。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施形態における射出成形機の構成図であり、図２は図１におけるダイハイトナット７部の拡大図である。固定されたベースフレーム１１上に固定プラテン１が固定されており、固定プラテン１と対向した位置に可動プラテン３が設けられており、固定プラテン１と可動プラテン３とは複数のタイバー２で連結されている。また、固定プラテン１と可動プラテン３の互いに対向する面には、それぞれ固定側金型３１、可動側金型３２が設けられており、可動プラテン３の移動によって、両金型の型開き、型閉じ、型締めが行われる。

可動プラテン３の、固定プラテン１と反対側の面にはリアプラテン５が設けられており、可動プラテン３とリアプラテン５とはトグル機構４によって連結されている。
リアプラテン５には、カラー９にはめ込まれ、回転可能で軸方向に移動不能となるようにダイハイトナット７が取り付けられている。ダイハイトナット７はタイバー２に形成された雄ネジ６と螺合し、ダイハイトナット７の回転により、リアプラテン５、トグル機構４、可動プラテン３とで構成された型締機構がタイバー２に沿って移動可能に構成されている。

ダイハイトナット７はその先端にダイハイトナット用歯車１２が組みつけられている。図３は、本実施形態におけるダイハイトナット７とダイハイトモータ用歯車１３との関係を示した図である。本実施形態においては、４か所のダイハイトナット用歯車１２にかみ合うように、４か所のダイハイトナット用歯車の中心部にセンター歯車１０を設け、センター歯車１０をダイハイトモータ８に取りつけられたダイハイトモータ用歯車１３で駆動することで、ダイハイトナット７を駆動するようにしている。

図１に戻り、ダイハイトモータ８の内部には、型締力発生時などに、ダイハイトモータ８の回転位置の保持制御を行う回転位置保持制御部２３、及び、ダイハイトモータ８の回転トルクを検出する回転トルク検出部２４を備えている。
また、射出成形機の外部には制御装置２０が設けられており、ダイハイトモータ８の回転トルク検出部２４と接続されている。そして、制御装置２０内には、型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係を記憶する記憶部２１、及び、記憶部２１に記憶された型締力とダイハイトモータ８との関係と、ダイハイトモータ８の回転トルク検出部２４において検出された回転トルクの値から、型締力を算出する算出部を備えている。

本実施形態においては、制御装置２０の記憶部２１に記憶する型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係として、両者の関係を表形式で記憶部２１に記憶している。そして、型締力発生時に、ダイハイトモータ８の回転位置保持制御部２３によって、ダイハイトモータ８の回転位置の保持制御を行い、回転トルク検出部２４において、そのときのダイハイトモータ８の回転トルクを検出して、制御装置２０の記憶部２１に記憶された型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係から、そのときの型締力を算出する。記憶部２１に記憶する型締力とダイハイトモータ８の回転トルクの関係において、後述する機構部の摩擦を考慮に入れて、補正した数値で記憶することもできる。また、型締力とダイハイトモータ８の回転トルクの関係とは別に、機構部の摩擦を補正するための係数を記憶しておき、記憶部から読み取った型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係に、補正係数を用いて補正を行うようにすることもできる。

本発明の別の実施形態としては、制御装置２０の記憶部２１に、型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係を表形式で記憶することに代えて、両者の関係の換算式を記憶することができる。具体的には、以下のような換算式で記憶している。
Ｆｃ＝α×β×２π×Ｔｒ／Ｌ
ここで、αは換算係数、βは補正係数、Ｌはネジのリード、Ｔｒは回転トルクである。

換算係数αは、タイバー２に装着された型締力センサで所定の型締力の発生を確認し、その状態で生じるダイハイトナット７の逆回転トルクから、摩擦分の補正係数β＝１として予め求めておく。
補正係数βは、機構部の摩擦を補正するための係数である。型締力発生時のダイハイトナット７の逆回転トルクは、潤滑の状態や長期使用によるダイハイトナット７の摩耗などにより変化する。一般に、潤滑の状態が良好な場合にはダイハイトナット７とリアプラテン５との当たり面の摩擦力は低下し、ハイサイクル成形などの厳しい使用条件で使用される場合には潤滑不良が起きて摩擦力が上昇する。このような摩擦力の変化を補正するために、補正係数βを使用する。

補正係数βは、潤滑が正常な状態を１とする。潤滑が正常な状態でダイハイトナット７を駆動し、型締機構を移動する際のトルクをダイハイトモータ８内の回転トルク検出部２４で検出し、その値をＴｒ０として記憶する。次に実際の金型を装着し、金型の厚さに合わせて型締機構の位置を調整し、ダイハイトモータ８の回転位置保持制御部２３によって回転位置を保持した上で、回転トルク検出部２４において、ダイハイトナット７の回転トルクを検出し、その値をＴｒｔとする。潤滑状態が不良で、摩擦力が大きい場合には、Ｔｒｔの値はＴｒ０よりも大きい値となる。

このような摩擦力が大きい状態で型締力を発生させると、ダイハイトナット７の回転トルクが摩擦力の増加分低下することとなる。そのため、補正をした上で算出しないと型締力が低いものと判断されることとなる。これらの補正のために、補正係数βをＴｒ０とＴｒｔの値から求めておくことができる。補正係数βの値は、一定値としておくこともできるし、機構部の使用に伴う摩擦力の変化等に応じて、所定期間ごとに変更することもできる。また、換算係数αと、補正係数βをまとめてひとつの係数とすることもできる。

図４は、別の実施形態におけるダイハイトナット７とダイハイトモータ用歯車１３との関係を示した図である。本実施形態においては、図４に示されているように、４か所あるダイハイトナット７のダイハイトナット用歯車１２に、それぞれ個別にダイハイトモータ用歯車１３がかみ合うように配置され、ダイハイトナット７を駆動するようにしている。ダイハイトモータ８の回転トルクの値から、型締力を求める方法としては、これまでの実施形態と同様に、制御装置２０の記憶部２１に型締力とダイハイトモータ８の回転トルクとの関係を表の形式で記憶しておくか、又は型締力と回転トルクとの関係を換算式の形で記憶しておいて、換算式に基づいて算出するようにすることもできる。また、その際に機構部の摩擦の影響を補正するために、表の形式で記憶する際に摩擦の影響を考慮して記憶しておいたり、換算式において摩擦の影響を補正するための補正係数を用いることもできる。
本実施形態においては、４か所あるダイハイトナット７を駆動する個別のダイハイトモータ８の回転トルクの値から型締力を算出するようにしているため、場所に応じた型締力の値を算出することが可能となる。

これらの実施形態においては、ダイハイトナット７にはダイハイトナット用歯車１２を介して回転動力が伝達されるようになっているが、歯車の代わりにプーリ等を使用して、ベルトを介してトルクを伝達できるようにすることもできる。また、これらの実施形態によって型締力を求めた後、型締力を調整するために、ダイハイトナットの回転を調整するなどして、型締機構の調整を適宜行うようにすることもできる。

１ 固定プラテン
２ タイバー
３ 可動プラテン
４ トグル機構
５ リアプラテン
６ 雄ネジ
７ ダイハイトナット
８ ダイハイトモータ
９ カラー
１０ センター歯車
１１ ベースフレーム
１２ ダイハイトナット用歯車
１３ ダイハイトモータ用歯車
２０ 制御装置
２１ 記憶部
２２ 算出部
２３ 回転位置保持制御部
２４ 回転トルク検出部
３１ 固定側金型
３２ 可動側金型

Claims (5)

1. ベースフレームと、
   該ベースフレーム上に固定された固定プラテンと、
   該ベースフレームに対して垂直に配置された複数本のタイバーと、
   該タイバーに沿って移動する可動プラテンと、
   前記可動プラテンの、前記固定プラテンと反対側に設けられたトグル機構と、
   前記トグル機構によって前記可動プラテンと連結されるリアプラテンと、を備え、
   前記リアプラテンに回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられたダイハイトナットを、各タイバーに形成されたネジに螺合させ、前記ダイハイトナットの回転によって前記トグル機構の位置を調整できるようにした射出成形機において、
   前記ダイハイトナットを駆動する型厚調整サーボモータと、
   前記型厚調整サーボモータの回転位置を保持する回転位置保持制御部と、
   前記型厚調整サーボモータの回転トルクを検出する回転トルク検出部と、
   型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係を記憶する記憶部と、
   型締力算出部と、を備え、
   前記型締力算出部は、
   型締力発生時に、前記回転位置保持制御部が前記型厚調整サーボモータの回転位置を保持した状態で前記回転トルク検出部が検出した前記型厚調整サーボモータの回転トルクと、前記記憶部に記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係から型締力を算出することを特徴とする射出成形機の型締力測定機構。
2. 前記記憶部に記憶された型締力と型厚調整サーボモータの回転トルクとの関係は、型締力として、型締力がダイハイトナットを介して型厚調整サーボモータに回転トルクとして伝わる際の伝達機構における摩擦分を含んだものであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の型締力測定機構。
3. 型締力算出部は、型締力がダイハイトナットを介して型厚調整サーボモータに回転トルクとして伝わる際の伝達機構における摩擦分を加えて型締力を算出することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の型締力測定機構。
4. 複数本のタイバーに形成されたネジに螺合したダイハイトナットのそれぞれを駆動する個別の型厚調整サーボモータと、それぞれの型厚調整サーボモータの回転トルクを検出する回転トルク検出部とを備え、前記型締力算出部は各タイバーが発生する型締力を個別に算出することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の射出成形機の型締力測定機構。
5. 前記型締力は以下の計算式で算出することを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の射出成形機の型締力測定機構。
   Ｆｃ＝ｋ・Ｔｒ／Ｌ
   Ｆｃ：型締力
   ｋ：係数
   Ｔｒ：回転トルク
   Ｌ：ネジのリード

Images