JP6453975B1

JP6453975B1 - 射出成形機

Info

Publication number: JP6453975B1
Application number: JP2017203861A
Authority: JP
Inventors: 藤健太郎佐; 木遼白; 本潤榎; 永亮二富
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: JP2019077055A; US20200269482A1; DE112018004656T5; CN111212720A; WO2019078312A1

Abstract

【課題】成形不良を改善するように成形制御を容易に設定することができる射出成形機を提供する。
【解決手段】本実施形態による射出成形機は、金型の内部に樹脂を射出することによって製品を成形する射出成形機であって、製品の成形工程に含まれる複数の動作工程と動作工程に関連する複数の成形制御との関係を示す情報、並びに、成形制御と製品の複数の成形不良との関係を示す情報を格納する記憶部と、複数の動作工程および複数の成形不良を表示する表示部であって、複数の動作工程のうち操作者によって選択された選択動作工程と複数の成形不良のうち操作者によって選択された選択成形不良とに関連する成形制御を関連成形制御として表示する表示部とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明による実施形態は、射出成形機に関する。

射出成形機は、型締めされた金型間にあるキャビティへ溶融樹脂を流し込むことによって樹脂を成形する。射出成形機において、成形不良が発生した場合、オペレータがその成形不良を解消するために適切な成形制御または成形条件を選択して設定し直す必要がある。

特開２００３−０９９５０１号公報

しかし、成形不良に対応する適切な成形制御を選択するためには、オペレータがその射出成形機および成形品のことを熟知している必要がある。成形制御の全体を把握していないような熟練していないオペレータが射出成形機の成形制御を設定し直しても、成形不良が改善しない場合がある。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、成形不良を改善するように成形制御を容易に設定することができる射出成形機を提供する。

本実施形態による射出成形機は、金型の内部に樹脂を射出することによって製品を成形する射出成形機であって、製品の成形工程に含まれる複数の動作工程と動作工程に関連する複数の成形制御との関係を示す情報、並びに、成形制御と製品の複数の成形不良との関係を示す情報を格納する記憶部と、複数の動作工程および複数の成形不良を表示する表示部であって、複数の動作工程のうち操作者によって選択された選択動作工程と複数の成形不良のうち操作者によって選択された選択成形不良とに関連する成形制御を関連成形制御として表示する表示部と、複数の動作工程および複数の成形不良から予め設定されたテーブルに基づいて、成形制御を関連成形制御として抽出する制御部とを備えている。

第１実施形態に従った射出成形機の構成例を示すブロック図。成形制御、動作工程、および、成形不良の関係を示すテーブル。成形制御とそれに対応する説明文とを示すテーブル。動作工程および成形不良から関連成形制御を表示させている表示部の画面。 “後退制御”の設定画面を示す図。 “計量制御”の設定画面を示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に従った射出成形機１の構成例を示すブロック図である。射出成形機１は、一連の射出成形動作を繰り返し実行可能な機械であり、例えば、成形品を１回成形する動作をサイクル動作として繰り返す。一連のサイクル動作を実行する時間をサイクルタイムという。

射出成形機１は、フレーム２と、固定盤３と、移動盤４と、タイバー５と、型締駆動機構６と、射出装置７と、制御部８と、押出機構９と、ヒューマン・マシン・インタフェース６０と、記憶部１１０と、射出圧力センサＳ１と、スクリュ位置センサＳ２とを備えている。

フレーム２は、射出成形機１の土台である。固定盤３は、フレーム２上に固定されている。固定盤３には、第１金型としての固定金型１１が取り付けられる。タイバー５の一端は、固定盤３に固定されており、その他端は、支持盤１０に固定されている。タイバー５は、固定盤３から移動盤４を通過して支持盤１０まで延びている。

移動盤４は、フレーム２に設けられたリニアガイド（図示せず）上に載置されている。移動盤４は、タイバー５またはリニアガイドに案内され、固定盤３に接近しあるいは固定盤３から離れるように移動することができる。移動盤４には、第２金型としての移動金型１２が取り付けられる。移動金型１２は、固定金型１１に対向しており、移動盤４とともに固定金型１１へ接近し、固定金型１１に組み合わされる。移動金型１２と固定金型１１とが合わされ接触することによって、移動金型１２と固定金型１１との間に製品形状に対応した空間が形成される。

型締駆動機構６は、トグル機構１３と、トグル機構駆動部１４とを備えている。トグル機構駆動部１４は、トグル機構１３を駆動するために、型締サーボモータ２１と、ボールねじ２２と、伝達機構２３とを備えている。ボールねじ２２の先端部には、クロスヘッド１５が取り付けられている。ボールねじ２２が回転することで、クロスヘッド１５が移動盤４に接近し、あるいは、移動盤４から離れるように移動する。伝達機構２３は、型締サーボモータ２１の回転をボールねじ２２に伝達し、クロスヘッド１５を移動させる。

トグル機構駆動部１４がクロスヘッド１５を移動させると、トグル機構１３が作動する。例えば、クロスヘッド１５が移動盤４へ向かって移動すると、移動盤４が固定盤３に向かって移動し、金型１１、１２の型締が行われる。逆に、クロスヘッド１５が移動盤４から離れる方向に移動すると、移動盤４が固定盤３から離れる方向に移動し、金型１１、１２の型開が行われる。

押出機構９は、成形後の製品を移動金型１２から取り外すために、押出サーボモータ７１と、ボールねじ７２と、伝達機構７３とを備えている。ボールねじ７２の先端部は、移動金型１２の内面に貫通している。ボールねじ７２が回転することによって、ボールねじ７２が移動金型１２の内面に付着した製品を押し出す。伝達機構７３は、押出サーボモータ７１の回転をボールねじ７２に伝達し、ボールねじ７２を図１の左右方向に移動させる。

射出装置７は、加熱バレル（バンドヒータ）４１と、スクリュ４２と、計量駆動部４３と、射出駆動部４４とを備えている。加熱バレル４１は、溶融状態の樹脂を、型締めされた金型のキャビティ内に注入するノズル４１ａを備える。加熱バレル４１は、ホッパ４５からの樹脂を加熱溶融しつつ貯えておき、その溶融樹脂をノズル４１ａから射出する。スクリュ４２は、加熱バレル４１の内部で回転しながらあるいは回転せずに移動可能に設けられている。計量工程において、スクリュ４２は回転し、スクリュ４２の回転量（移動距離）によってバレル４１から射出される溶融樹脂の射出量が計量され決定される。射出工程においては、スクリュ４２は、回転することなく移動し、溶融樹脂をノズル４１ａから射出する。

計量駆動部４３は、計量サーボモータ４６と、計量サーボモータ４６の回転をスクリュ４２に伝える伝達機構４７とを有する。計量サーボモータ４６が駆動され、加熱バレル４１内でスクリュ４２が回転されると、樹脂がホッパ４５から加熱バレル４１内に導入される。導入された樹脂は、加熱されかつ混練されながら加熱バレル４１の先端側に送られる。樹脂は、溶融されて加熱バレル４１の先端部分に貯えられる。計量時と逆方向にスクリュ４２を移動させることによって、溶融樹脂はバレル４１から射出される。このとき、スクリュ４２は、回転することなく移動し、溶融樹脂をノズルから押し出す。尚、本実施形態では、成形材料として溶融樹脂を用いているが、成形材料は溶融樹脂に限定されることはなく、金属、ガラス、ゴム、炭素繊維を含む炭化化合物などでもよい。

射出駆動部４４は、射出サーボモータ５１と、ボールねじ５２と、伝達機構５３とを有する。ボールねじ５２が回転することで、加熱バレル４１内でスクリュ４２が図１の左右方向に移動する。伝達機構５３は、射出サーボモータ５１の回転をボールねじ５２に伝達する。これにより、射出サーボモータ５１が回転すると、スクリュ４２が移動する。スクリュ４２が加熱バレル４１の先端部分に貯えられた溶融樹脂をノズル４１ａから押し出すことによって、溶融樹脂がノズル４１ａから射出される。

射出圧力センサＳ１は、バレル４１から金型へ溶融樹脂を充填する際の充填圧力や保圧工程における保圧圧力を検出する。射出工程においては、射出圧力センサＳ１は、バレル４１から金型への溶融樹脂料の射出圧力を検出する。保圧工程においては、射出圧力センサＳ１は、速度制御から圧力制御への保圧切替え後の溶融樹脂の保圧圧力を検出する。

スクリュ位置センサＳ２は、スクリュ４２の位置を検出する。スクリュ４２は、射出サーボモータ５１の回転に伴って移動するので、スクリュ位置センサＳ２は、射出サーボモータ５１の回転数や角度位置からスクリュ４２の位置を検出してもよい。所定の制御周期ごとにスクリュ４２の位置を検出することによって、スクリュ４２の速度や加速度が分かる。

ヒューマン・マシン・インタフェース（ＨＭＩ／Ｆ）６０は、射出成形機１に関する様々な情報を表示する。ＨＭＩ／Ｆ６０は、例えば、表示部およびキーボードを備えてもよく、あるいは、タッチパネル式ディスプレイであってもよい。ユーザは、ＨＭＩ／Ｆ６０を通じて、射出成形機１の動作に関する指令等の設定を入力することができる。例えば、射出成形の動作工程は、金型の内部へ溶融樹脂を射出する充填工程と、充填工程から保圧工程への切換工程と、金型のキャビティ内における溶融樹脂の圧力を制御する保圧工程と、キャビティに充填する樹脂を計量する計量工程とを含む。オペレータは、射出成形の動作工程に関する種々の設定をＨＭＩ／Ｆ６０を介して入力する。射出成形機１は、これらの動作工程に従って製品を成形する。

制御部８は、射出工程中に各種センサ（図示せず）から受け取るセンサ情報を監視し、そのセンサ情報に基づいて射出装置７を制御する。また、制御部８は、ＨＭＩ／Ｆ６０を通じて設定された上記設定値に従ってスクリュ４２を制御する。さらに、制御部８は、必要なデータを表示部１００に表示させる。

記憶部１１０は、製品の成形工程に含まれる複数の動作工程と該動作工程に関連する複数の成形制御との関係を示す情報を格納する。また、記憶部１１０は、成形制御と製品の複数の成形不良との関係を示す情報を格納する。図２は、成形制御、動作工程、および、成形不良の関係を示すテーブルである。成形制御は、テーブルＴ１に表示され、動作工程は、テーブルＴ２に表示され、成形不良は、テーブルＴ３に表示されている。

ここで、テーブルＴ１の成形制御は、通常の射出成形動作においては所定値に設定されたパラメータの制御であり、付随的な特殊なパラメータの制御である。従って、通常動作では、このような特殊なパラメータは設定変更されない。これらのパラメータは、成形不良が発生した際に、その成形不良を改善するために設定変更される場合がある。パラメータは、例えば、樹脂の充填後にスクリュ４２を所定距離だけ後退させる後退制御、あるいは、計量工程においてスクリュ４２の速度を徐々に低下させていく計量制御等でよい。これらのパラメータは、通常の射出成形動作においては所定値に設定されているが、変更することによって成形不良の改善に繋がることがある。尚、テーブルＴ１には、成形制御として、制御Ａ〜制御Ｉが表示されている。例えば、制御Ｅが後退制御であり、制御Ｆが計量制御である。

テーブルＴ２に示す動作工程は、例えば、上記充填工程、保圧切換工程、保圧工程および計量工程を含む。

テーブルＴ３に示す成形不良は、例えば、製品に形成されるバリ、ノズル４１ａの先端からの樹脂の漏出、および、製品の形状または厚みの異常を含む。ノズル４１ａからの樹脂の漏出は、ノズル４１ａの先端から樹脂が糸状に延びる“糸引き”の原因となる。製品の形状または厚みの異常は、製品の形状のばらつきを示す“成形不安定”、あるいは、薄物の製品の厚みが厚くなる“薄物成形不良”の原因となる。

テーブルＴ１の成形制御は、テーブルＴ２の動作工程およびテーブルＴ３の成形不良のそれぞれと関連している。図２では、丸印が成形制御に関連する動作工程および成形不良を示している。例えば、制御Ｅの後退制御は、動作工程のうち計量工程に関連し、成形不良のうち“薄物成形不良”に関連している。制御Ｆの計量制御は、動作工程のうち計量工程に関連し、成形不良のうち“糸引き”に関連している。このようなテーブルＴ１〜Ｔ３の関係が記憶部１１０に予め格納されている。記憶部１１０は、テーブルＴ１〜Ｔ３を格納すれば足り、過去の不良やそれに関連する膨大なデータをデータベースとして蓄積する必要が無い。

また、記憶部１１０は、成形制御とそれに対応する説明文とを関連付けて格納している。説明文は、成形制御の設定を変更したときに動作工程または成形制御に与える効果または影響を示す説明である。図３は、成形制御とそれに対応する説明文とを示すテーブルである。このテーブルでは、成形制御Ａ〜Ｉとそれらに対応する説明文とが示されている。例えば、制御Ｅ（後退制御）の調整は、充填後にスクリュ４２を後退させることで成形品の応力を安定化させることを示している。制御Ｆ（計量制御）は、計量工程においてスクリュ４２の減速およびバレル４１内の樹脂にかける圧力（背圧）の減圧設定を示している。このように、オペレータは、説明文を参照することによって、成形制御の概要を把握することができる。このような成形制御と説明文との関係が記憶部１１０に予め格納されている。

このような構成を有する射出成形機１は、以下のように、形成不良に関連する成形制御を抽出し、オペレータによる設定変更を可能にする。

まず、成形不良が発生した場合、オペレータは、図４に示すように、ＨＭＩ／Ｆ６０を操作して表示部１００に成形制御の選択画面を表示させる。表示部１００は、複数の動作工程および複数の成形不良を表示する。表示部１００は、複数の動作工程のうちオペレータによって選択された選択動作工程と複数の成形不良のうちオペレータによって選択された選択成形不良とに関連する成形制御を関連成形制御として表示する。例えば、図４は、動作工程および成形不良から関連成形制御を表示させている表示部１００の画面である。表示部１００の領域Ａ１は、複数の成形不良を表示している。オペレータは、射出成形機１において生じた不良を領域Ａ１から選択する。オペレータは、表示部１００に表示された成形不良の項目をタッチするか、あるいは、表示部１００に表示されたポインタをマウスで成形不良の項目に重複させてクリックまたはダブルクリックすればよい。例えば、オペレータは、成形不良として“糸引き”を選択する。オペレータによって選択された成形不良を、以下、選択成形不良という。また、オペレータは、不良が生じた動作工程を領域Ａ２から選択する。例えば、オペレータは、動作工程として“充填工程”を選択する。オペレータによって選択された選択された動作工程を、以下、選択動作工程という。

選択動作工程および選択成形不良が設定されると、制御部８は、図２に示すテーブルＴ１〜Ｔ３を参照し、選択動作工程と選択成形不良とに関連する成形制御を抽出し、抽出された成形制御を表示部１００の領域Ａ３に表示する。選択動作工程と選択成形不良とに関連する成形制御を、以下、関連成形制御という。図４の例では、選択動作工程“充填工程”において生じた選択成形不良“糸引き”に関連する関連成形制御として、制御Ｃ、Ｄが領域Ａ３に表示されている。即ち、制御部８は、“充填工程”に関連しかつ“糸引き”に関連する成形制御Ｃ、Ｄを、関連成形制御として選択する。さらに換言すると、制御部８は、選択動作工程に関連する成形制御と選択成形不良に関連する成形制御との論理積を関連成形制御とする。尚、関連成形制御は、１または複数ある場合がある。この場合、領域Ａ３には、１または複数の関連成形制御が表示される。また、該当する関連成形制御が無い場合もある。この場合には、領域Ａ３には、成形制御が表示されない。あるいは、エラーが表示される。

複数の関連成形制御が領域Ａ３に表示された場合、オペレータは、その関連成形制御の中から設定変更する成形制御を選択する。このとき選択された関連成形制御を、以下、選択成形制御という。選択成形制御が選択されると、制御部８は、図３に示すテーブルを参照して、該選択成形制御に対応する説明文を表示部１００の領域Ａ４に表示する。尚、関連成形制御が１つだけ領域Ａ３に表示された場合、制御部８は、オペレータの選択動作無しに、該関連成形制御に対応する説明文を表示部１００の領域Ａ４に表示してもよい。代替的に、オペレータがカーソルを関連成形制御の項目に重複させたときに、あるいは、オペレータが関連成形制御の項目にタッチしたときに、制御部８は、説明文を表示部１００の領域Ａ４に表示するようにしてもよい。関連成形制御に対応する説明文を表示することによって、オペレータは、その成形制御による効果または影響を或る程度把握することができる。

オペレータが関連成形制御をさらに選択すると、次に、表示部１００は、選択成形制御の設定画面（ポップアップウィンドウ）を表示する。例えば、図５は、“後退制御”の設定画面を示す図である。オペレータが“後退制御”を選択した場合、図５に示す設定画面が表示される。オペレータは、この設定画面において、後退制御に関するパラメータの設定をする。例えば、オペレータは、ノズル４１ａを後退させる時期、後退速度、後退量等を設定することができる。

図６は、“計量制御”の設定画面を示す図である。オペレータが“計量制御”を選択した場合、図６に示す設定画面が表示される。オペレータが“計量制御”を選択した場合、図６に示す設定画面が表示される。オペレータは、この設定画面において、計量制御に関するパラメータの設定をする。例えば、オペレータは、スクリュ４２の速度の減速設定またはバレル４１内の樹脂の背圧設定を行う。オペレータが関連成形制御または選択成形制御の設定を入力すると、制御部８は、オペレータの入力に従って成形制御の設定を変更する。尚、複数の選択成形制御を選択可能としてもよい。複数の成形制御を組み合わせることによって、より効果的に成形不良を改善させることができる。

以上のように、本実施形態による射出成形機１は、成形不良と該成形不良の発生した動作工程とに関連する関連成形制御を表示する。これにより、オペレータは、成形不良を改善する成形制御を容易に選択し、その成形制御の設定を容易に変更することができる。また、射出成形機１は、関連成形制御または選択成形制御の説明文を表示する。これにより、オペレータは、関連成形制御または選択成形制御の設定を変更したときの効果や影響を容易に把握することができる。その結果、オペレータは、射出成形機１に対する熟練度に関係なく、成形不良の改善に関連のある成形制御を選択することが可能になり、製品の不良を早急に改善することができる。また、本実施形態によれば、データベースに過去の不良やそれに関連する膨大なデータを蓄積する必要が無い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１射出成形機、２フレーム、３固定盤、４移動盤、５タイバー、６型締駆動機構、７射出装置、８制御部、９押出機構、６０ヒューマン・マシン・インタフェース、１００表示部、１１０記憶部、Ｓ１射出圧力センサ、Ｓ２スクリュ位置センサ

Claims

金型の内部に樹脂を射出することによって製品を成形する射出成形機であって、
前記製品の成形工程に含まれる複数の動作工程と前記動作工程に関連する複数の成形制御との関係を示す情報、並びに、前記成形制御と前記製品の複数の成形不良との関係を示す情報を格納する記憶部と、
前記複数の動作工程および前記複数の成形不良を表示する表示部であって、前記複数の動作工程のうち操作者によって選択された選択動作工程と前記複数の成形不良のうち操作者によって選択された選択成形不良とに関連する前記成形制御を関連成形制御として表示する表示部と、
前記複数の動作工程および前記複数の成形不良から予め設定されたテーブルに基づいて、前記成形制御を前記関連成形制御として抽出する制御部とを備えた、射出成形機。
前記表示部は、前記関連成形制御のうち操作者によって選択された選択成形制御の設定画面を表示する、請求項１に記載の射出成形機。
前記制御部は、前記選択動作工程に関連しかつ前記選択成形不良に関連する成形制御を、前記関連成形制御として抽出する、請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
前記表示部は、前記関連成形制御のうち操作者によって選択された選択成形制御または前記関連成形制御が前記動作工程または前記成形制御に与える効果または影響を示す説明文を表示する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の射出成形機。
操作者が前記関連成形制御のうち操作者によって選択された選択成形制御または前記関連成形制御の設定を入力したときに、前記制御部は、操作者の入力に従って前記選択成形制御または前記関連成形制御の設定を変更する、請求項３に記載の射出成形機。