JP5792278B2

JP5792278B2 - 成形機

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Publication number: JP5792278B2
Application number: JP2013503521A
Authority: JP
Inventors: 修中▲崎▼; 山本　泰三; 泰三山本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: CN103328173B; JPWO2012121173A1; EP2684662A1; WO2012121173A1; CN103328173A; EP2684662A4

Description

本発明は、成形機に関する。

従来、射出成形機においては、樹脂を射出装置の射出ノズルから射出して固定金型と可動金型との間のキャビティ空間に充填（てん）し、固化させることによって成形品を得るようになっている。そして、固定金型に対して可動金型を移動させて型閉じ、型締め及び型開きを行うために型締装置が配設される。

該型締装置には、油圧シリンダに油を供給することによって駆動される油圧式の型締装置、及び電動機によって駆動される電動式の型締装置があるが、該電動式の型締装置は、制御性が高く、周辺を汚すことがなく、かつ、エネルギー効率が高いので、多く利用されている。この場合、電動機を駆動することによってボールねじを回転させて推力を発生させ、該推力をトグル機構によって拡大し、大きな型締力を発生させるようにしている。

ところが、電動式の型締装置においては、トグル機構を使用するようになっているので、該トグル機構の特性上、型締力を変更することが困難であり、応答性及び安定性が悪く、成形中に型締力を制御することができない。そこで、ボールねじによって発生させられた推力を直接型締力として使用することができるようにした型締装置が提供されている。この場合、電動機のトルクと型締力とが比例するので、成形中に型締力を制御することができる。

しかしながら、従来の型締装置においては、ボールねじの耐荷重性が低く、大きな型締力を発生させることができないだけでなく、電動機に発生するトルクリップルによって型締力が変動してしまう。また、型締力を発生させるために、電動機に電流を常時供給する必要があり、電動機の消費電力量及び発熱量が多くなるので、電動機の定格出力をその分大きくする必要があり、型締装置のコストが高くなってしまう。

そこで、型開閉動作にはリニアモータを使用し、型締動作には電磁石の吸着力を利用した型締装置が考えられる（例えば、特許文献１）。

国際公開第０５／０９００５２号パンフレット

ところで、リニアモータを使用して型開閉動作を行う場合、可動側と固定側の金型が衝突し破損しないように、リニアモータで高精度の位置制御を行うことが必要となる。このための位置検出用センサとしては、光学式のリニアエンコーダが使用される。しかしながら、このようなリニアエンコーダは高価であると共に、取り付けが困難であるという問題点がある。特に取り付けに関しては、可動側と固定側のうちのそれぞれいずれか一方にリニアエンコーダベースとリニアエンコーダヘッドとを近接して取り付ける必要があるが、型開閉動作時の可動範囲（型開閉時の移動距離）が比較的長く、かかる可動範囲内でリニアエンコーダベースとリニアエンコーダヘッドとの間で干渉が生じないように取り付けることは困難である。

また、リニアモータを使用した型締装置に限られず、他の型締装置（例えば電動式の型締装置）においても、取り付けが比較的容易で且つ安価な構成で、型開閉動作を行う際の可動側の位置を検出できるのは有用である。更には、取り付けが比較的容易で且つ安価な構成で、射出装置を移動させる際の射出装置の位置を検出できるのは有用である。

そこで、本発明は、取り付けが比較的容易で且つ安価な構成で位置検出機能を実現する成形機の提供を目的とする。

本発明の一局面によれば、所定方向に相対的に移動する可動部材と固定部材とを備える成形機であって、
前記可動部材、及び、前記固定部材のうちのいずれか一方に形成される構造特徴部であって、前記所定方向に沿って所定のパターンで形成される構造特徴部と、
前記可動部材、及び、前記固定部材のうちの他方に設けられ、前記構造特徴部の前記所定のパターンを検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記所定のパターンに基づいて、前記可動部材の位置を検出する位置検出部とを備え、
前記所定のパターンは、前記検出部との距離が前記所定方向に沿って変化するように形成されることを特徴とする、成形機が提供される。

本発明によれば、取り付けが比較的容易で且つ安価な構成で位置検出機能を実現する成形機が得られる。

本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図である。本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。一実施例による位置検出手段１００を概略的に示す図である。可動プラテン１２の移動量に対応する磁気センサ１０４の磁束密度変化パターン（出力）を示す図である。他の一実施例による位置検出手段２００を概略的に示す図である。可動プラテン１２の移動量に対応する磁気センサ２０４Ａの磁束密度変化パターン（出力）を示す図である。他の一実施例による位置検出手段３００を概略的に示す図である。他の一実施例による位置検出手段４００を概略的に示す図である。本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び型締装置の他の実施例を示す図である。本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び射出装置の他の実施例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。尚、本実施の形態において、型締装置については、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方とし、射出装置については、射出を行う際のスクリュの移動方向を前方とし、計量を行う際のスクリュの移動方向を後方として説明する。

図１は本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図、図２は本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。

図において、１０は型締装置、Ｆｒは射出成形機のフレーム（架台）、Ｇｄは、該フレームＦｒに対して可動なガイド、１１は、図示されないガイド上又はフレームＦｒ上に載置された固定プラテンであり、該固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と対向させてリヤプラテン１３が配設され、固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本のタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。尚、リヤプラテン１３は、フレームＦｒに対して固定される。

そして、タイバー１４に沿って固定プラテン１１と対向させて可動プラテン１２が型開閉方向に進退自在に配設される。そのために、可動プラテン１２がガイドＧｄに固定され、可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。尚、ガイドＧｄには、後述の吸着板２２も固定される。

また、固定プラテン１１には固定金型１５が、可動プラテン１２には可動金型１６がそれぞれ固定され、可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。尚、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置１７の射出ノズル１８から射出された図示されない樹脂がキャビティ空間に充墳される。また、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

吸着板２２は、可動プラテン１２と平行にガイドＧｄに固定される。これにより、吸着板２２は、リヤプラテン１３より後方において進退自在となる。

リニアモータ２８は、可動プラテン１２を進退させるため、ガイドＧｄに設けられる。リニアモータ２８は、固定子２９、及び可動子３１を備え、固定子２９は、フレームＦｒ上において、ガイドＧｄと平行に、かつ、可動プラテン１２の移動範囲に対応させて形成され、可動子３１は、可動プラテン１２の下端において、固定子２９と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。

可動子３１は、コア３４及びコイル３５を備える。そして、コア３４は、固定子２９に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯３３を備え、コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。尚、磁極歯３３は可動プラテン１２の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を交互に着磁させることによって形成される。コイル３５に所定の電流を供給することによってリニアモータ２８を駆動すると、可動子３１が進退させられ、それに伴って、ガイドＧｄにより可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。

尚、本実施の形態においては、固定子２９に永久磁石を、可動子３１にコイル３５を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ２８が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。

尚、ガイドＧｄに可動プラテン１２と吸着板２２を固定する構成に限られず、可動プラテン１２又は吸着板２２にリニアモータ２８の可動子３１を設ける構成としてもよい。また、型開閉機構としては、リニアモータ２８に限定されず、油圧式や電動式等であってもよい。

可動プラテン１２が前進させられて可動金型１６が固定金型１５に当接すると、型閉じが行われ、続いて、型締めが行われる。そして、型締めを行うために、リヤプラテン１３と吸着板２２との間に、電磁石ユニット３７が配設される。そして、リヤプラテン１３及び吸着板２２を貫通して延び、かつ、可動プラテン１２と吸着板２２とを連結するセンターロッド３９が進退自在に配設される。該センターロッド３９は、型閉じ時及び型開き時に、可動プラテン１２の進退に連動させて吸着板２２を進退させ、型締め時に、電磁石ユニット３７によって発生させられた型締力を可動プラテン１２に伝達する。

尚、固定プラテン１１、可動プラテン１２、リヤプラテン１３、吸着板２２、リニアモータ２８、電磁石ユニット３７、センターロッド３９等によって型締装置１０が構成される。

電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された吸着部５１から成り、該吸着部５１は、吸着板２２の前端面の所定の部分、本実施の形態においては、吸着板２２においてセンターロッド３９を包囲し、かつ、電磁石４９と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン１３の後端面の所定の部分、本実施の形態においては、センターロッド３９まわりに溝４５が形成され、溝４５よりも内側にコア（内極）４６、及び溝４５よりも外側にヨーク（外極）４７が形成される。そして、溝４５内でコア４６まわりにコイル４８が巻装される。尚、コア４６及びヨーク４７は、鋳物の一体構造で構成されるが、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成され、電磁積層鋼板を構成してもよい。

尚、本実施の形態において、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されもよいし、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成してもよい。また、電磁石と吸着部の配置は、逆であってもよい。例えば、吸着板２２側に電磁石４９を設け、リヤプラテン１３側に吸着部を設けてもよい。

電磁石ユニット３７において、コイル４８に電流を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、型締力を発生させることができる。

センターロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、センターロッド３９は、型閉じ時に可動プラテン１２と共に前進させられて吸着板２２を前進させ、型開き時に可動プラテン１２と共に後退させられて吸着板２２を後退させる。そのために、リヤプラテン１３の中央部分に、センターロッド３９を貫通させるための穴４１が形成され、穴４１の前端部の開口に臨ませて、センターロッド３９を摺動自在に支持するブッシュ等の軸受部材Ｂｒ１が配設される。

型締装置１０のリニアモータ２８及び電磁石４９の駆動は、制御部６０によって制御される。制御部６０は、ＣＰＵ及びメモリ等を備え、ＣＰＵによって演算された結果に応じて、リニアモータ２８のコイル３５や電磁石４９のコイル４８に電流を供給するための回路も備える。制御部６０には、また、荷重検出器５５が接続される。荷重検出器５５は、型締装置１０において、少なくとも１本のタイバー１４の所定の位置（固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間における所定の位置）に設置され、当該タイバー１４にかかる荷重を検出する。図中では、上下二本のタイバー１４に荷重検出器５５が設置された例が示されている。荷重検出器５５は、例えば、タイバー１４の伸び量を検出するセンサによって構成される。荷重検出器５５によって検出された荷重は、制御部６０に送られる。また、制御部６０には、後述の位置検出手段１００が接続される。尚、制御部６０は、図２においては便宜上省略されている。

次に、構成の型締装置１０の動作について説明する。

制御部６０の型開閉処理部６１によって型閉じ工程が制御される。図２の状態（型開き時の状態）において、型開閉処理部６１は、コイル３５に電流を供給して、リニアモータ２８を駆動する。このとき、型開閉処理部６１は、後述の位置検出手段１００からの情報に基づいて、可動プラテン１２の位置を判断し、所定の前進位置まで可動プラテン１２が前進されるまでリニアモータ２８を駆動する（可動プラテン１２の位置制御）。この所定の前進位置では、図１に示されるように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、すなわち、電磁石４９と吸着部５１との間には、ギャップδが形成される。尚、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

続いて、制御部６０の型締処理部６２は、型締工程を制御する。型締処理部６２は、コイル４８に電流を供給し、吸着部５１を電磁石４９の吸着力によって吸着する。それに伴って、吸着板２２及びセンターロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。型締め開始時等、型締力を変化させる際に、型締処理部６２は、当該変化によって得るべき目標となる型締力、すなわち、定常状態で目標とする型締力型締力を発生させるために必要な定常的な電流の値をコイル４８に供給するように制御している。

尚、型締力は荷重検出器５５によって検出される。検出された型締力は制御部６０に送られ、制御部６０において、型締力が設定値になるようにコイル４８に供給される電流が調整され、フィードバック制御が行われる。この間、射出装置１７において溶融させられた樹脂が射出ノズル１８から射出され、金型装置１９の各キャビティ空間に充墳される。

各キャビティ空間内の樹脂が冷却されて固化すると、型開閉処理部６１は、型開き工程を制御する。型締処理部６２は、図１の状態において、コイル４８への電流の供給を停止する。それに伴って、型開閉処理部６１は、リニアモータ２８を駆動し始める。このとき、型開閉処理部６１は、後述の位置検出手段１００からの情報に基づいて、可動プラテン１２の位置を判断し、所定の後退位置まで可動プラテン１２が後退されるまでリニアモータ２８を駆動する（可動プラテン１２の位置制御）。所定の後退位置では、図２に示されるように、可動金型１６が固定金型１５から離反され、型開きが実現される。

ここで、図３以降を参照して、本発明の特徴的な構成について説明する。

図３は、一実施例による位置検出手段１００を概略的に示す図である。尚、図３は、位置検出手段１００を説明する都合上、図１及び図２に示す成形機の要部のみを簡略的に示している。また、図１及び図２には、図の複雑化を防止する観点から、以下で説明する位置検出手段１００の各種構成は図示されていない。図３（Ａ）は、可動プラテン１２が所定の前進位置にある状態（型閉じ時の状態）を示し、図３（Ｂ）は、可動プラテン１２が所定の後退位置にある状態（型開き時の状態）を示す。

図３に示す実施例による位置検出手段１００は、永久磁石１０２と、磁気センサ１０４と、磁性材料からなるセンターロッド３９の周面部３９ａとからなる。永久磁石１０２は、リヤプラテン１３側に、センターロッド３９の周面部３９ａを囲繞するように設けられる。磁気センサ１０４は、リヤプラテン１３側に永久磁石１０２に近接して設けられる。磁気センサ１０４は、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。センターロッド３９の周面部３９ａは、図３に示すように、リヤプラテン１３側の対向面に対して傾斜が形成される。即ち、センターロッド３９の周面部３９ａは、リヤプラテン１３側の対向面の永久磁石１０２との距離Ｄが型開閉方向（図の左右方向）に沿って変化するように構成される。

ここで、センターロッド３９は、上述の如く型開閉動作時に、可動プラテン１２と共に移動するため、センターロッド３９の周面部３９ａと永久磁石１０２との間の距離Ｄが、可動プラテン１２の移動に伴い変化する。センターロッド３９の周面部３９ａと永久磁石１０２との間の距離Ｄが変化すると、磁気センサ１０４が検出する磁束密度が変化する。即ち、磁気センサ１０４が検出する磁束密度は、センターロッド３９の周面部３９ａと永久磁石１０２との間の距離Ｄの変化パターンに応じたパターンで変化する（図４参照）。図４は、横軸に可動プラテン１２の移動量（原点は、可動プラテン１２が所定の後退位置にある状態に対応）を示し、横軸に磁気センサ１０４が検出する磁束密度を示す。図4に示すように、センターロッド３９の周面部３９ａと永久磁石１０２との間の距離Ｄが大きくなるに従って（可動プラテン１２が図３（Ｂ）に示す型閉め用の所定の前進位置に近づくにつれて）、磁束密度が小さくなる傾向を示す。従って、可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）と磁束密度の変化パターンとの対応関係を予め求めておくことで、可動プラテン１２の位置検出が可能となる。

尚、図３に示す実施例では、リヤプラテン１３側に永久磁石１０２及び磁気センサ１０４を設け、センターロッド３９側に傾斜面（周面部３９ａ）を設けているが、逆の構成であってもよい。即ち、リヤプラテン１３側に傾斜面を設け、センターロッド３９側に永久磁石１０２及び磁気センサ１０４を設けてもよい。また、センターロッド３９の周面部３９ａは、吸着板２２側に向かうにつれて上昇する傾きで傾斜が付けられているが、傾斜の方向は逆であってもよい。即ち、センターロッド３９の周面部３９ａは、可動プラテン１２側に向かうにつれて上昇する傾きで傾斜が付けられてもよい。

また、図３に示す実施例では、永久磁石１０２及び磁気センサ１０４は、リヤプラテン１３における可動プラテン１２側端部付近に設けられているが、永久磁石１０２及び磁気センサ１０４は、センターロッド３９の周面部３９ａに対向する位置であれば、リヤプラテン１３における任意の場所に設置されてもよい。

また、図３に示す実施例では、センターロッド３９の構造特徴部（本例では傾斜）を磁気センサ１０４で検出しているが、他の検出原理に基づく非接触距離センサ（例えば、渦電流センサ、レーザ変位計、静電容量式変位計等）を用いてセンターロッド３９の構造特徴部を検出してもよい。

図３に示す実施例によれば、センターロッド３９の周面部３９ａに構造特徴部（傾斜）を形成するための加工を行うだけ、安価な磁気センサ１０４を用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ１０４が検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）との関係を把握してから位置制御を行うことが可能であり、高い加工精度や取り付け精度も必要としない。

図５は、他の一実施例による位置検出手段２００を概略的に示す図である。尚、図５は、位置検出手段２００を説明する都合上、図１及び図２に示す成形機の要部のみを簡略的に示している。また、図１及び図２には、図の複雑化を防止する観点から、以下で説明する位置検出手段２００の各種構成は図示されていない。図５（Ａ）は、可動プラテン１２が所定の前進位置にある状態（型閉じ時の状態）を示し、図５（Ｂ）は、可動プラテン１２が所定の後退位置にある状態（型開き時の状態）を示す。

図５に示す実施例による位置検出手段２００は、永久磁石２０２と、磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂと、磁性材料からなるセンターロッド３９の周面部に形成された凹部列３９ｂ、３９ｃとからなる。永久磁石２０２は、リヤプラテン１３側に、センターロッド３９の周面部３９ａを囲繞するように設けられる。磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、リヤプラテン１３側に永久磁石２０２に近接して設けられる。磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、図５に示すように、軸方向に視て互いに対して対角な周位置に設けられてよい。磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、センターロッド３９の周面部に形成された凹部列３９ｂ、３９ｃにそれぞれ対向するように設けられる。凹部列３９ｂ及び３９ｃは、それぞれ、型開閉方向（図の左右方向）に沿って等間隔（等しいピッチ）に並んだ複数個の凹部から構成される。凹部列３９ｂと凹部列３９ｃは、図５（Ｂ）に示すように、互いに対して型開閉方向に沿って位相がずれた周期で形成されてもよい。この位相ずれ量ｄは、例えば凹部列３９ｂの各凹部間の間隔（ピッチ）に対して非対称な量（１／２ピッチ以外であり、例えば１／４ピッチ）であってもよい。

ここで、図３に示した実施例と同様に、センターロッド３９は、上述の如く型開閉動作時に、可動プラテン１２と共に移動するため、センターロッド３９の周面部３９ａと永久磁石２０２との間の距離が、凹部列３９ｂ，３９ｃに起因して可動プラテン１２の移動に伴い変化する。図６は、横軸に可動プラテン１２の移動量（原点は、可動プラテン１２が所定の後退位置にある状態に対応）を示し、横軸に磁気センサ２０４Ａが検出する磁束密度を示す。図６に示すように、１組の凹凸（例えば、凹部列３９ｂの１つの凹部とそれに隣接した凸部）を磁気センサ２０４Ａが通過した場合、磁気センサ２０４Ａの出力は１つの正弦波状となる。従って、複数組の凹凸を形成することで、位置分解能を高めることができる。また、図３に示す実施例では、凹部列３９ｂと凹部列３９ｃとが上述の如く位相がずれて配置されているので、磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂの出力も位相がずれた正弦波となり、可動プラテン１２の進行方向（前進又は後退）を判断することも可能である。

尚、図５に示す実施例では、リヤプラテン１３側に永久磁石２０２及び磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂを設け、センターロッド３９側に凹部列３９ｂ及び３９ｃを設けているが、逆の構成であってもよい。即ち、リヤプラテン１３側に凹部列３９ｂ及び３９ｃを設け、センターロッド３９側に永久磁石２０２及び磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂを設けてもよい。

また、図５に示す実施例では、永久磁石２０２及び磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、リヤプラテン１３における可動プラテン１２側端部付近に設けられているが、永久磁石２０２及び磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂは、センターロッド３９の凹部列３９ｂ及び３９ｃに対向する位置であれば、リヤプラテン１３における任意の場所に設置されてもよい。

また、図５に示す実施例では、センターロッド３９の構造特徴部（本例では凹部列３９ｂ及び３９ｃ）を磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂで検出しているが、他の検出原理に基づく非接触距離センサ（例えば、渦電流センサ、レーザ変位計、静電容量式変位計等）を用いてセンターロッド３９の構造特徴部を検出してもよい。

図５に示す実施例によれば、センターロッド３９の周面部に構造特徴部（凹部列３９ｂ及び３９ｃ）を形成するための加工を行うだけ、安価な磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂを用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂが検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）との関係を把握してから位置制御を行うことが可能であり、高い加工精度や取り付け精度も必要としない。

また、図５に示す実施例は、上述の図３に示す実施例と有効に組み合わせることが可能である。即ち図５に示す実施例による位置検出手段２００と、上述の図３に示す実施例による位置検出手段１００とは、センターロッド３９の周方向で互いにオフセットした位置に独立して設けられてもよい（但し、永久磁石２０２は共用されてもよい。）
図７は、他の一実施例による位置検出手段３００を概略的に示す図である。尚、図７は、位置検出手段３００を説明する都合上、図１及び図２に示す成形機の要部のみを簡略的に示している。また、図１及び図２には、図の複雑化を防止する観点から、以下で説明する位置検出手段３００の各種構成は図示されていない。図７は、可動プラテン１２が所定の前進位置にある状態（型閉じ時の状態）を示す。

図７に示す実施例による位置検出手段３００は、永久磁石３０２と、磁気センサ３０４と、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に形成された傾斜面３０６とからなる。永久磁石３０２は、ガイドＧｄ側に、フレームＦｒに対向して設けられる。磁気センサ３０４は、ガイドＧｄ側に永久磁石３０２に近接して設けられる。磁気センサ３０４は、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。フレームＦｒの傾斜面３０６は、図７に示すように、ガイドＧｄ側の対向面に対して傾斜が形成される。即ち、フレームＦｒの傾斜面３０６は、ガイドＧｄ側の対向面の永久磁石３０２との距離Ｄが型開閉方向（図の左右方向）に沿って変化するように構成される。傾斜面３０６は、リニアモータ２８等のような他の構成部品の設置されていない位置に形成される（即ち図の紙面鉛直方向でリニアモータ２８等に対してオフセットして形成される）。

ここで、ガイドＧｄは、上述の如く型開閉動作時に移動するため、フレームＦｒの傾斜面３０６と永久磁石３０２との間の距離Ｄが、ガイドＧｄの移動（及びそれによる可動プラテン１２の移動）に伴い変化する。フレームＦｒの傾斜面３０６と永久磁石３０２との間の距離Ｄが変化すると、磁気センサ３０４が検出する磁束密度が変化する。即ち、磁気センサ３０４が検出する磁束密度は、フレームＦｒの傾斜面３０６と永久磁石３０２との間の距離Ｄの変化パターンに応じたパターンで変化する（図４参考）。従って、可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）と磁束密度の変化パターンとの対応関係を予め求めておくことで、可動プラテン１２の位置検出が可能となる。

尚、図７に示す実施例では、ガイドＧｄ側に永久磁石３０２及び磁気センサ３０４を設け、フレームＦｒ側に傾斜面３０６を設けているが、逆の構成であってもよい。即ち、ガイドＧｄ側に傾斜面を設け、フレームＦｒ側に永久磁石３０２及び磁気センサ３０４を設けてもよい。また、フレームＦｒの傾斜面３０６は、吸着板２２側に向かうにつれて下降する傾きで傾斜が付けられているが、傾斜の方向は逆であってもよい。即ち、フレームＦｒの傾斜面３０６は、吸着板２２側に向かうにつれて上昇する傾きで傾斜が付けられてもよい。

また、図７に示す実施例では、傾斜面３０６は、フレームＦｒの上面よりも下方（フレームＦｒ内）に形成されているが、フレームＦｒの上面よりも上に形成されてもよい。例えば、傾斜面３０６は、フレームＦｒの上面に取り付けられる部材（又はフレームＦｒの突出部）により構成されてもよい。

また、図７に示す実施例では、永久磁石３０２及び磁気センサ３０４は、ガイドＧｄにおけるリヤプラテン１３の下方位置付近に設けられているが、永久磁石３０２及び磁気センサ３０４は、フレームＦｒの傾斜面３０６に対向する位置であれば、ガイドＧｄにおける任意の場所に設置されてもよい。また、フレームＦｒの傾斜面３０６は、可動プラテン１２の下方位置付近に設けられてもよい。例えば、フレームＦｒの傾斜面３０６は、リニアモータ２８の関連部材から型開閉方向でオフセットして設けられてもよい。

また、図７に示す実施例では、フレームＦｒの構造特徴部（本例では傾斜）を磁気センサ３０４で検出しているが、他の検出原理に基づく非接触距離センサ（例えば、渦電流センサ、レーザ変位計、静電容量式変位計等）を用いてフレームＦｒの構造特徴部を検出してもよい。

図７に示す実施例によれば、フレームＦｒの傾斜面３０６に構造特徴部を形成するための加工又は取り付けを行うだけ、安価な磁気センサ３０４を用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ３０４が検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）との関係を把握してから位置制御を行うことが可能であり、高い加工精度や取り付け精度も必要としない。

図８は、他の一実施例による位置検出手段４００を概略的に示す図である。尚、図８は、位置検出手段４００を説明する都合上、図１及び図２に示す成形機の要部のみを簡略的に示している。また、図１及び図２には、図の複雑化を防止する観点から、以下で説明する位置検出手段４００の各種構成は図示されていない。図８は、可動プラテン１２が所定の前進位置にある状態（型閉じ時の状態）を示す。

図８に示す実施例による位置検出手段４００は、永久磁石４０２と、磁気センサ４０４と、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に形成された凹部列４０６とからなる。永久磁石４０２は、ガイドＧｄ側に、フレームＦｒに対向して設けられる。磁気センサ４０４は、ガイドＧｄ側に永久磁石４０２に近接して設けられる。磁気センサ４０４は、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。フレームＦｒの凹部列４０６は、図８に示すように、型開閉方向（図の左右方向）に沿って等間隔（等しいピッチ）に並んだ複数個の凹部から構成される。凹部列４０６は、図５に示した実施例と同様に、２列で形成されてもよい。この場合、磁気センサ４０４も対応して2つ設けられる。また、この場合、２列の凹部列４０６は、図５（Ｂ）に示した実施例と同様、互いに対して型開閉方向に沿って位相がずれた周期で形成されてもよい。この位相ずれ量は、例えば凹部列４０６の各凹部間の間隔（ピッチ）に対して非対称な量（１／２ピッチ以外であり、例えば１／４ピッチ）であってもよい。凹部列４０６は、リニアモータ２８等のような他の構成部品の設置されていない位置に形成される（即ち図の紙面鉛直方向でリニアモータ２８等に対してオフセットして形成される）。

ここで、ガイドＧｄは、上述の如く型開閉動作時に移動するため、フレームＦｒの上面と永久磁石４０２との間の距離が、凹部列４０６に起因してガイドＧｄの移動（及びそれによる可動プラテン１２の移動）に伴い変化する。例えば、１組の凹凸（例えば、凹部列４０６の１つの凹部とそれに隣接した凸部）を磁気センサ４０４が通過した場合、磁気センサ４０４の出力は１つの正弦波状となる（図６参照）。また、２列の凹部列４０６が列毎に位相がずれて配置されている場合には、２つの磁気センサ４０４の出力も位相がずれた正弦波となるので、可動プラテン１２の進行方向（前進又は後退）を判断することも可能である。

尚、図８に示す実施例では、ガイドＧｄ側に永久磁石４０２及び磁気センサ４０４を設け、フレームＦｒ側に凹部列４０６を設けているが、逆の構成であってもよい。即ち、ガイドＧｄ側に凹部列を設け、フレームＦｒ側に永久磁石４０２及び磁気センサ４０４を設けてもよい。

また、図８に示す実施例では、凹部列４０６は、フレームＦｒの上面よりも下方（フレームＦｒ内）に形成されているが、フレームＦｒの上面よりも上に形成されてもよい。例えば、凹部列４０６は、フレームＦｒの上面に取り付けられる部材（又はフレームＦｒの突出部）により構成されてもよい。また、フレームＦｒに溝を形成し、その溝の中に、凹部列４０６を形成した磁性体部材を取り付けてもよい。

また、図８に示す実施例では、永久磁石４０２及び磁気センサ４０４は、ガイドＧｄにおけるリヤプラテン１３の下方位置付近に設けられているが、永久磁石４０２及び磁気センサ４０４は、フレームＦｒの凹部列４０６に対向する位置であれば、ガイドＧｄにおける任意の場所に設置されてもよい。また、フレームＦｒの凹部列４０６は、可動プラテン１２の下方位置付近に設けられてもよい。例えば、フレームＦｒの凹部列４０６は、リニアモータ２８の関連部材から型開閉方向でオフセットして設けられてもよい。

また、図８に示す実施例では、フレームＦｒの構造特徴部（本例では凹凸）を磁気センサ４０４で検出しているが、他の検出原理に基づく非接触距離センサ（例えば、渦電流センサ、レーザ変位計、静電容量式変位計等）を用いてフレームＦｒの構造特徴部を検出してもよい。

図８に示す実施例によれば、フレームＦｒの上面に構造特徴部（凹部列４０６）を形成するための加工又は取り付けを行うだけ、安価な磁気センサ４０４を用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ４０４が検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）との関係を把握してから位置制御を行うことが可能であり、高い加工精度や取り付け精度も必要としない。

また、図８に示す実施例は、上述の図７に示す実施例と有効に組み合わせることが可能である。即ち図８に示す実施例による位置検出手段４００と、上述の図７に示す実施例による位置検出手段３００とは、互いに機械横断方向（図の紙面鉛直方向）でオフセットした位置（例えば機械横断方向でフレームＦｒの両側）に独立して設けられてもよい（但し、永久磁石４０２は共用されてもよい。）
図９は、本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び型締装置の他の実施例を示す図である。本実施例の型締装置１０Ａは、トグル機構を使用して型開閉動作を行う型締装置である。図１等に示した型締装置１０と同様であってよい構成要素については、同一の参照符合を付して説明を省略する。

トグルサポート１１５は、固定プラテン１１との間に所定の距離を置いて、フレームＦｒに対して移動可能に配設される。タイバー１４は、固定プラテン１１とトグルサポート１１５との間に架設される。可動プラテン１２とトグルサポート１１５との間には、トグル機構１２０が取り付けられる。トグルサポート１１５の後端にはトグル機構１２０を作動させる型締モータ１２６が配設される。型締モータ１２６は、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構等から成る図示されない運動方向変換装置を備え、駆動軸１２５を進退（図における左右方向に移動）させることによって、トグル機構１２０を作動させることができる。尚、トグル機構１２０は油圧により駆動されてもよい。

トグル機構１２０は、駆動軸１２５に取り付けられたクロスヘッド１２４、該クロスヘッド１２４に揺動可能に取り付けられた第２トグルレバー１２３、トグルサポート１１５に揺動可能に取り付けられた第１トグルレバー１２１、及び、可動プラテン１２に揺動可能に取り付けられたトグルアーム１２２から成る。そして、第１トグルレバー１２１と第２トグルレバー１２３との間、及び、第１トグルレバー１２１とトグルアーム１２２との間が、それぞれ、リンク結合される。なお、図示の例では、トグル機構１２０は、いわゆる、内巻五節点ダブルトグル機構であり、上下が対称の構成を有するが、トグル機構１２０の構成は任意である。

型締モータ１２６が駆動して、クロスヘッド１２４を進退させることによって、トグル機構１２０を作動させることができる。この場合、クロスヘッド１２４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン１２が前進させられて型閉が行われる。そして、型締モータ１２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締力によって型締が行われる。

トグルサポート１１５には、図示されないタイバー挿通孔が複数、例えば、四つ形成され、タイバー１４の図における左端が、それぞれのタイバー挿通孔に挿入される。なお、タイバー１４の図示されない右端は、固定ナット１４ａによって固定プラテン１１に固定されている。また、可動プラテン１２の四隅の角部には、図示されない切欠き又は挿通孔が複数、例えば、四つ形成され、タイバー１４が挿通される。

成形機は、図９に示すように、図７で説明した位置検出手段３００を備える。位置検出手段３００は、永久磁石３０２と、磁気センサ３０４と、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に形成された傾斜面３０６とからなる。永久磁石３０２は、可動プラテン１２側に、フレームＦｒに対向して設けられる。磁気センサ３０４は、可動プラテン１２側に永久磁石３０２に近接して設けられる。磁気センサ３０４は、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。フレームＦｒの傾斜面３０６は、図９に示すように、可動プラテン１２側の対向面に対して傾斜が形成される。即ち、フレームＦｒの傾斜面３０６は、可動プラテン１２側の対向面の永久磁石３０２との距離Ｄが型開閉方向（図の左右方向）に沿って変化するように構成される。傾斜面３０６は、ガイド等のような他の構成部品の設置されていない位置に形成される（即ち図の紙面鉛直方向でガイド等に対してオフセットして形成される）。位置検出手段３００に関して各種取りうる変形例は、上述の通りである。

図９に示す実施例によれば、フレームＦｒの傾斜面３０６に構造特徴部を形成するための加工又は取り付けを行うだけ、安価な磁気センサ３０４を用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ３０４が検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動プラテン１２の移動距離（ひいては可動プラテン１２の位置）との関係を把握し、稼動時にこの関係に基づいて位置検出を行うことが可能である。

尚、図示の例では、成形機は、位置検出手段３００を備えているが、上述した他の位置検出手段１００，２００，４００のいずれかを備えてもよい。図３等を参照して上述した位置検出手段１００を備える場合、タイバー１４側に周面部３９ａを形成し、永久磁石１０２及び磁気センサ１０４を可動プラテン１２側（例えば四隅の切欠き又は挿通孔のいずれか）に、周面部３９ａに対向して設ければよい。図５等を参照して上述した位置検出手段２００を備える場合、タイバー１４側に凹部列３９ｂ、３９ｃを形成し、永久磁石２０２及び磁気センサ２０４Ａ，２０４Ｂを可動プラテン１２側（例えば四隅の切欠き又は挿通孔のいずれか）に、凹部列３９ｂ、３９ｃに対向して設ければよい。図８を参照して上述した位置検出手段４００の場合、フレームＦｒの傾斜面３０６に代えて、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に凹部列４０６を形成すればよい。位置検出手段１００，２００，４００に関して各種取りうる変形例は、上述の通りである。

図１０は、本発明の実施の形態の成形機における金型装置及び射出装置の他の実施例を示す図である。図１等に示したものと同様であってよい構成要素については、同一の参照符合を付して説明を省略する。また、図１０では、型締装置の図示は省略されている。

可塑化移動装置は、成形機に設けられた射出装置２１０を移動するために設けられる。射出装置２１０は成形機のフレームＦｒ上で、固定金型１５を支持する固定プラテン１１に対して可動ガイド２３０を介して移動可能に支持される。可動金型１６は、上述の実施例と同様に固定金型１５に対して移動可能に設けられ、可動金型１６を固定金型１５に押し付けて金型を閉じた状態で樹脂充填工程及び保圧工程が行なわれ、可動金型１６を固定金型１５から離して金型を開いた状態で成形品の取り出し工程及び樹脂計量工程が行われる。

射出装置２１０は溶融した樹脂を計量して押し出すためのスクリュ２１２を有しており、スクリュ２１２の先端にノズル２１４が設けられている。このノズル２１４の先端から溶融樹脂が吐出される。溶融樹脂を金型に注入し充填する充填工程では、射出装置２１０を固定プラテン１１に向けて移動し、ノズル２１４を固定金型１５又は固定プラテン１１の注入部に対して押し付ける（ノズルタッチ）。

可塑化移動装置は、射出装置２１０を移動するための移動機構であり、油圧シリンダ２２０と、油圧シリンダ２２０に作動媒体である作動油を供給する油圧回路（図示せず）とを含む。油圧シリンダ２２０のシャフト２２０ａの先端は固定プラテン１１に固定されており、油圧シリンダ２２０の前側に作動油を供給することで、可動ガイド２３０（それに伴い可動ガイド２３０に支持された射出装置２１０全体）は固定プラテン１１（すなわち金型）に向かって移動する。一方、油圧シリンダ２２０の後側に作動油を供給することで、可動ガイド２３０（それに伴い可動ガイド２３０に支持された射出装置２１０全体）は固定プラテン１１（すなわち金型）から離れる方向に移動する。

成形機は、図１０に示すように、図７で説明した位置検出手段３００を備える。位置検出手段３００は、永久磁石３０２と、磁気センサ３０４と、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に形成された傾斜面３０６とからなる。永久磁石３０２は、可動ガイド２３０側に、フレームＦｒに対向して設けられる。磁気センサ３０４は、可動ガイド２３０側に永久磁石３０２に近接して設けられる。磁気センサ３０４は、任意の種類のセンサであってよく、例えばホールセンサやＭＲ素子等であってよい。フレームＦｒの傾斜面３０６は、図１０に示すように、可動ガイド２３０側の対向面に対して傾斜が形成される。即ち、フレームＦｒの傾斜面３０６は、可動ガイド２３０側の対向面の永久磁石３０２との距離Ｄが射出装置移動方向（図の左右方向）に沿って変化するように構成される。位置検出手段３００に関して各種取りうる変形例は、上述の通りである。

図１０に示す実施例によれば、フレームＦｒの傾斜面３０６に構造特徴部を形成するための加工又は取り付けを行うだけ、安価な磁気センサ３０４を用いて位置検出を実現することができる。また、リニアエンコーダを用いる場合に比べて取り付けが容易であり、また、実装後の磁気センサ３０４が検出する磁束密度の変化パターンに基づいて、当該磁束密度の変化パターンと可動ガイド２３０の移動距離（ひいてはノズル２１４の位置）との関係を把握し、稼動時にこの関係に基づいて位置検出を行うことが可能である。

尚、図示の例では、成形機は、位置検出手段３００を備えているが、図８を参照して上述した位置検出手段４００を備えてもよい。この場合、フレームＦｒの傾斜面３０６に代えて、磁性材料からなるフレームＦｒの上面に凹部列４０６を形成すればよい。位置検出手段４００に関して各種取りうる変形例は、上述の通りである。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、型開閉動作時に可動する可動部材、及び、固定部材の組み合わせは、センターロッド３９とリヤプラテン１３の組み合わせ（図３及び図５）、ガイドＧｄとフレームＦｒの組み合わせ（図７及び図８）であるが、本発明は、他の任意の組み合わせ（例えば可動プラテン１２とタイバー１４の組み合わせ）に対して適用可能である。さらには、本発明は、成形機全体における任意の可動部材と任意の固定部材との組み合わせに対して適用することができる。

また、上述した実施例では、磁気センサと永久磁石とがセットとして用いられている（例えば図３に示す位置検出手段１００の場合、永久磁石１０２及び磁気センサ１０４）、磁気センサ自体に磁束を発生させる機能を持たせる場合には、永久磁石を省略することも可能である。また、永久磁石に代えて電磁石を用いることも可能である。

尚、本国際出願は、２０１１年３月８日に出願した日本国特許出願２０１１−０５０７９１号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

Ｂｒ１軸受部材
Ｆｒフレーム
Ｇｄガイド
１０型締装置
１１固定プラテン
１２可動プラテン
１３リヤプラテン
１４タイバー
１５固定金型
１６可動金型
１７射出装置
１８射出ノズル
１９金型装置
２２吸着板
２８リニアモータ
２９固定子
３１可動子
３３磁極歯
３４コア
３５コイル
３７電磁石ユニット
３９センターロッド
３９ａ周面部
３９ｂ、３９ｃ凹部列
４１穴
４５溝
４６コア
４７ヨーク
４８コイル
４９電磁石
５１吸着部
５５荷重検出器
６０制御部
６１型開閉処理部
６２型締処理部
１００，２００，３００，４００位置検出手段
１０２，２０２，３０２，４０２永久磁石
１０４，３０４，４０４磁気センサ
２０４Ａ，２０４Ｂ磁気センサ
３０６傾斜面
４０６凹部列

Claims

所定方向に相対的に移動する可動部材と固定部材とを備える成形機であって、
前記可動部材、及び、前記固定部材のうちのいずれか一方に形成される構造特徴部であって、前記所定方向に沿って所定のパターンで形成される構造特徴部と、
前記可動部材、及び、前記固定部材のうちの他方に設けられ、前記構造特徴部の前記所定のパターンを検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記所定のパターンに基づいて、前記可動部材の位置を検出する位置検出部とを備え、
前記所定のパターンは、前記検出部との距離が前記所定方向に沿って変化するように形成されることを特徴とする、成形機。
型開閉動作を行う型締装置を備え、
前記可動部材及び前記固定部材は、型開閉動作時に前記所定方向に相対的に移動し、前記所定方向は、型開閉方向に対応し、
前記位置検出部は、前記検出部により検出された前記所定のパターンに基づいて、型開閉動作時における前記可動部材の位置を検出する、請求項１に記載の成形機。
前記型締装置は、リニアモータを使用して型開閉動作を行う型締装置、又は、トグル機構を使用して型開閉動作を行う型締装置である、請求項２に記載の成形機。
前記型締装置は、リニアモータを使用して型開閉動作を行う型締装置であり、
前記検出部により検出された前記所定のパターンに基づいて、型開閉動作時における前記可動部材の位置を制御する制御部を更に備える、請求項２に記載の成形機。
射出装置を備え、
前記可動部材及び前記固定部材は、前記射出装置を当該成形機の固定金型に対して移動させる時に前記所定方向に相対的に移動し、
前記位置検出部は、前記検出部により検出された前記所定のパターンに基づいて、前記射出装置の移動時における前記可動部材の位置を検出する、請求項１に記載の成形機。