JP6289917B2 - 射出成形機 - Google Patents

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Description

本発明は、射出成形機に関する。
射出成形機は、型締状態の金型装置内のキャビティ空間に液状の成形材料を充填し、充填した成形材料を固化させることにより成形品を成形する(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−183705号公報
射出成形機は、金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサを有する。従来、型締力センサの検出値が十分に活用されていなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、型締力センサの検出値を活用できる、射出成形機の提供を主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、
該可動部材を移動させる駆動部と、
前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、
前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、
該型締力監視部は、前記駆動部の作動による充填工程および保圧工程中における前記型締力センサの検出値に基づいて、成形品の重量を評価する、射出成形機が提供される。
本発明の一態様によれば、型締力センサの検出値を活用できる、射出成形機が提供される。
本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。射出成形機2は、例えば図1に示すように、型締装置10、射出装置50、エジェクタ装置60、入力装置71、画像表示装置72、および制御装置80を有する。
型締装置10は、型閉工程、型締工程、型開工程を行う。型閉工程は金型装置30を閉じる工程、型締工程は金型装置30を締め付ける工程、型開工程は金型装置30を開く工程である。
射出装置50は、充填工程、保圧工程、計量工程を行う。充填工程は型締状態の金型装置30内のキャビティ空間34に液状の成形材料を充填する工程、保圧工程は型締状態のキャビティ空間34内の成形材料に圧力をかける工程、計量工程は次のショットのための成形材料を計量する工程である。
エジェクタ装置60は、突き出し工程を行う。突き出し工程は、型開後の金型装置30から成形品を突き出す工程である。
入力装置71は、ユーザの入力操作を受け付け、ユーザの入力操作に応じた操作信号を制御装置80に出力する。
画像表示装置72は、制御装置80による制御下で、画像を表示する。尚、本実施形態では、入力装置71と画像表示装置とは、別々に設けられるが、一体に設けられてもよく、タッチパネルで構成されてもよい。
制御装置80は、メモリなどの記憶部およびCPUを有し、記憶部に記憶される制御プログラムをCPUに実行させることにより、型締装置10、射出装置50、エジェクタ装置60、および画像表示装置72を制御する。
射出成形機2は、制御装置80による制御下で、例えば型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、計量工程、冷却工程、型開工程、および突き出し工程を自動的に繰り返し行うことにより、成形品を自動的に繰り返し製造する。冷却工程は、キャビティ空間34内の成形材料を固化させる工程である。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
次に、型締装置10について説明する。型締装置10の説明では、型閉時の可動プラテン13の移動方向(図1中右方向)を前方とし、型開時の可動プラテン13の移動方向(図1中左方向)を後方として説明する。
型締装置10は、例えば図1に示すように、フレーム11、固定プラテン12、可動プラテン13、リヤプラテン15、タイバー16、トグル機構20、および型締モータ26を有する。
固定プラテン12は、フレーム11に固定される。固定プラテン12における可動プラテン13との対向面に固定金型32が取り付けられる。
可動プラテン13は、フレーム11上に敷設されるガイド(例えばガイドレール)17に沿って移動自在とされ、固定プラテン12に対して進退自在とされる。可動プラテン13における固定プラテン12との対向面に可動金型33が取り付けられる。
固定プラテン12に対して可動プラテン13を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型32と可動金型33とで金型装置30が構成される。
リヤプラテン15は、複数本(例えば4本)のタイバー16を介して固定プラテン12と連結され、フレーム11上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン15は、フレーム11上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。リヤプラテン15のガイドは、可動プラテン13のガイド17と共通のものでよい。
尚、本実施形態では、固定プラテン12がフレーム11に固定され、リヤプラテン15がフレーム11に対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン15がフレーム11に固定され、固定プラテン12がフレーム11に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。
タイバー16は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも1本のタイバー16には型締力センサ18が設けられる。型締力センサ18は、例えば歪みセンサであって、タイバー16の歪みを検出することによって型締力の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置80に出力する。制御装置80は、型締力の実績値と設定値との偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。
尚、型締力センサ18は、タイバー16の歪みを検出する歪みセンサに限定されない。例えば、型締力センサとして、ロードセルが用いられてもよい。
トグル機構20は、可動プラテン13とリヤプラテン15との間に配設され、可動プラテン13およびリヤプラテン15にそれぞれ取り付けられる。トグル機構20が型開閉方向に伸縮することにより、リヤプラテン15に対して可動プラテン13が進退する。
型締モータ26は、トグル機構20を駆動させることにより可動プラテン13を移動させる。型締モータ26とトグル機構20との間には、型締モータ26の回転運動を直線運動に変換してトグル機構20に伝達する運動変換部としてのボールねじ機構が設けられる。
型締モータ26はエンコーダ26aを有する。エンコーダ26aは、型締モータ26の出力軸の回転角の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置80に出力する。制御装置80は、回転角の実績値と設定値の偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。
型閉工程では、型締モータ26を駆動してトグル機構20を作動させ、可動プラテン13を前進させる。可動金型33が固定金型32に対して接近する。
型締工程では、可動金型33と固定金型32とが接触した状態で型締モータ26を駆動し、型締モータ26による推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。型締状態の固定金型32と可動金型33との間にキャビティ空間34が形成される。型締工程中に、充填工程、保圧工程、冷却工程、計量工程が行われてよい。
型開工程では、型締モータ26を駆動してトグル機構20を作動させ、可動プラテン13を後退させる。その後、突き出し工程が行われてよい。
尚、型締装置10は、可動プラテン13の駆動部として、型締モータ26の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置10は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。電磁石の吸着力によって型締力を発生させる場合、型締力センサとして、電磁石周辺の磁場の強さを検出する磁気センサが用いられてもよい。また、本実施形態では型締モータ26による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が生じるが、トグル機構20はなくてもよく、型締モータ26による推進力が増幅されずにそのまま可動プラテン13に伝達されてもよい。
次に、図1を再度参照して、射出装置50について説明する。射出装置50の説明では、型締装置10の説明と異なり、充填時のスクリュ52の移動方向(図1中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ52の移動方向(図1中右方向)を後方として説明する。
射出装置50は、シリンダ51、スクリュ52、計量モータ53、射出モータ54、および圧力センサ55を有する。本実施形態では、スクリュ52が特許請求の範囲に記載の可動部材に、射出モータ54が特許請求の範囲に記載の駆動部にそれぞれ相当する。
シリンダ51は供給口51aから供給された成形材料を加熱する。供給口51aはシリンダ51の後部に形成される。シリンダ51の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。シリンダ51の前端にはノズル56が設けられる。
スクリュ52は、シリンダ51内において回転自在に且つ進退自在に配設される。
計量モータ53は、スクリュ52を回転させる。計量モータ53はエンコーダ53aを有してよい。エンコーダ53aは、計量モータ53の出力軸の回転数の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置80に出力する。制御装置80は、計量工程において、回転数の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
射出モータ54は、スクリュ52を進退させる。スクリュ52と射出モータ54との間には、射出モータ54の回転運動をスクリュ52の直線運動に変換する運動変換部が設けられる。射出モータ54はエンコーダ54aを有してよい。エンコーダ54aは、射出モータ54の出力軸の回転数の実績値を検出することによりスクリュ52の前進速度の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置80に出力する。制御装置80は、充填工程において、スクリュ52の前進速度の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
圧力センサ55は、スクリュ52の背圧(スクリュ52が押す樹脂の圧力)の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置80に出力する。制御装置80は、保圧工程において、スクリュ52の背圧の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
充填工程では、射出モータ54を駆動してスクリュ52を前進させ、スクリュ52の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置30のキャビティ空間34に充填させる。スクリュ52の前進速度の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。スクリュ52が所定位置(所謂V/P切換位置)まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。
保圧工程では、射出モータ54を駆動してスクリュ52を前方に押し、キャビティ空間34内の成形材料に圧力をかける。成形材料の冷却による体積収縮分の成形材料が補充できる。スクリュ52の背圧の設定値は、一定でもよいし、経過時間などに応じて段階的に変更されてもよい。キャビティ空間34の入口(所謂ゲート)がシールされ、キャビティ空間34からの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。冷却工程中に計量工程が行われてよい。
計量工程では、計量モータ53を駆動してスクリュ52を回転させ、スクリュ52に形成される螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ52の前方に送られシリンダ51の前部に蓄積され、スクリュ52が後退させられる。スクリュ52の回転数の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。
計量工程では、スクリュ52の急激な後退を制限すべく、射出モータ54を駆動してスクリュ52に対して所定の背圧を加えてよい。スクリュ52が所定位置まで後退し、スクリュ52の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。
次に、制御装置80について説明する。制御装置80は、型締力センサ18の検出値を監視する型締力監視部として機能する。尚、制御装置80とは別に、型締力監視部が設けられてもよい。
射出モータ54を作動させて型締状態の金型装置30内に成形材料を押し込むと、キャビティ空間34に成形材料が流れ込み、キャビティ空間34の成形材料の圧力が高くなる。その圧力によって金型装置30が僅かに開くと、その分、タイバー16が伸びる。タイバー16が伸びると、型締力センサ18の検出値が変化する。従って、射出モータ54の作動中における型締力センサ18の検出値と、キャビティ空間34の成形材料の圧力とには相関がある。キャビティ空間34の成形材料の圧力が高いほど、成形品の重量が重い。そのため、射出モータ54の作動中における型締力センサ18の検出値と、成形品の重量とには相関がある。
そこで、制御装置80は、射出モータ54の作動中における型締力センサ18の検出値に基づいて、成形品の重量を評価する。型締力センサ18の検出値や評価結果は、画像表示装置72に表示されてよい。また、各ショットにおける型締力センサ18のピーク値の変動が、グラフとして、画像表示装置72に表示されてもよい。
例えば、制御装置80は、各ショットにおける型締力センサ18のピーク値の変動に基づいて、成形品の重量安定性を評価してよい。例えば、制御装置80は、ピーク値の変動幅が基準値以下である場合に重量安定性が良いと評価し、ピーク値の変動幅が基準値を超える場合に重量安定性が悪いと評価する。
また、制御装置80は、各ショットにおける型締力センサ18のピーク値に基づいて、各成形品の重量が規格内であるか否かを評価してよい。例えば、制御装置80は、ピーク値が基準範囲内である場合に成形品の重量が規格内であると評価し、ピーク値が基準範囲外である場合に成形品の重量が規格外であると評価する。基準範囲は、試験などによって求められ、制御装置80の記憶部に記憶されたものを読み出して用いる。
このように、本実施形態によれば、型締力センサ18の検出値に基づいて成形品の重量を評価するので、射出成形に有用な情報が得られる。
尚、本実施形態の評価には、型締力センサ18のピーク値が用いられるが、ピーク値以外の値が用いられてもよい。例えば、スクリュ位置が所定位置に達した時点の値、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値、保圧工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値などが用いられてもよい。
制御装置80は、射出モータ54の作動中における型締力センサ18の検出値に基づいて、射出モータ54の制御に用いられる設定値を変更してもよい。制御装置80は、設定値の変更の前に、確認メッセージを画像表示装置72に表示させてよい。その後、入力装置71がユーザによる所定の入力操作を受け付けた場合に制御装置80は設定値を変更し、ユーザによる所定の入力操作が確認できない場合に制御装置80は設定値を変更しなくてよい。
例えば、制御装置80は、n回目のショットにおける型締力センサ18のピーク値が基準値よりも小さい場合、キャビティ空間34の成形材料の充填重量が小さいので、n回目以降(n回目も含む)のショットにおける射出モータ54の制御に用いられる設定値を変更する。設定値を補正することができる。制御装置80は、あるショットの型締力センサ18の検出値に基づいて、あるショットまたは次のショットの射出モータ54の制御に用いられる設定値を補正してよい。制御装置80は、リアルタイムに設定値を補正してもよいし、ショット間で設定値を補正してもよい。補正する設定値としては、例えば、充填工程におけるスクリュ52の前進速度、保圧工程におけるスクリュ52の背圧などが挙げられる。充填工程におけるスクリュ52の前進速度が速くなると、成形材料を押す圧力が強くなり、キャビティ空間34の成形材料の充填重量が大きくなる。また、保圧工程におけるスクリュ52の背圧が高くなると、キャビティ空間34の成形材料の充填重量が大きくなる。
尚、本実施形態の設定値の変更には、型締力センサ18のピーク値が用いられるが、ピーク値以外の値が用いられてもよい。例えば、スクリュ位置が所定位置に達した時点の値、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値、保圧工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値などが用いられてもよい。
以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
例えば、上記実施形態の射出成形機は、型開閉方向が水平な横型であるが、型開閉方向が垂直な竪型であってもよい。
また、上記実施形態の射出装置は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。プリプラ方式の場合、プランジャが特許請求の範囲に記載の可動部材に相当し、プランジャを移動させるモータが特許請求の範囲に記載の駆動部に相当する。
2 射出成形機
10 型締装置
11 フレーム
12 固定プラテン
13 可動プラテン
15 リヤプラテン
16 タイバー
18 型締力センサ
20 トグル機構
26 型締モータ
26a エンコーダ
30 金型装置
32 固定金型
33 可動金型
34 キャビティ空間
50 射出装置
51 シリンダ
52 スクリュ
53 計量モータ
54 射出モータ
56 ノズル
71 入力装置
72 画像表示装置
80 制御装置

Claims (3)

  1. 型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、
    該可動部材を移動させる駆動部と、
    前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、
    前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、
    該型締力監視部は、前記駆動部の作動による充填工程および保圧工程中における前記型締力センサの検出値に基づいて、成形品の重量を評価する、射出成形機。
  2. 前記型締力監視部は、各ショットの充填工程および保圧工程中における前記型締力センサのピーク値の変動に基づいて、成形品の重量安定性を評価する、請求項1に記載の射出成形機。
  3. 前記型締力監視部は、前記駆動部の作動による充填工程および保圧工程中における前記型締力センサの検出値に基づいて、前記駆動部の制御に用いられる設定値を変更する、請求項1または2に記載の射出成形機。
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