JP6587819B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、金型装置の型閉、型締、型開を行う型締装置を有する。型締装置は、型締力に応じて伸びる複数本のタイバーを有する（例えば、特許文献１参照）。型締力は複数本のタイバーに分散してかかり、タイバーが伸びる。タイバーの伸びに抵抗する力を軸力という。

複数本のタイバーの有効長に差がある場合、有効長の短いタイバーと、有効長の長いタイバーとでは軸力に差が生じる。ここで、タイバーの有効長とは、タイバーによって連結される部材同士の間隔をいい、例えば型締力が作用していない状態で計測される。

タイバーは金属材料で形成されるため、タイバーの有効長はタイバーの温度により変化する。タイバーの温度が高いほど、タイバーの有効長が長くなる。タイバーの温度を調節することで、タイバーの有効長を調整することができ、軸力のバランスを調整することができる。

特開２００４−２４９６３７号公報

従来、タイバーに加えた熱が徐々に移動するため、型締装置全体の温度が安定化するまでの時間が長く、軸力のバランスが安定化するまでの時間が長かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、軸力のバランスが安定化するまでの時間を短縮できる、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、
型締力に応じて伸びる複数本のタイバーと、
前記タイバーを加熱する加熱器と、
前記加熱器により加熱される前記タイバーを冷却する冷却器と、
前記タイバーによって連結される第１部材および第２部材とを備え、
前記冷却器は、前記加熱器と重ならないように前記加熱器を挟んで、前記タイバーの軸方向両側に配設され、
前記加熱器と前記第１部材との間に配設される前記冷却器と、前記加熱器と前記第２部材との間に配設される前記冷却器とが別々に設けられる、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、軸力のバランスが安定化するまでの時間を短縮できる、射出成形機が提供される。

一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。 一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。 一実施形態による射出成形機のタイバーの位置関係を示す図であって、可動プラテン側から固定プラテンを見た図である。

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、一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。射出成形機は、フレームＦｒ、型締装置１０、操作装置７０、表示装置８０およびコントローラ９０などを有する。

コントローラ９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを有する。コントローラ９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、型締装置１０、操作装置７０および表示装置８０などを制御する。

コントローラ９０は、操作装置７０および表示装置８０に接続される。操作装置７０および表示装置８０は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。操作装置７０は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号をコントローラ９０に出力する。表示装置８０は、コントローラ９０による制御下で、操作装置７０における入力操作に応じた操作画面を表示する。操作画面は、射出成形機の設定などに用いられる。操作画面は、複数用意され、切り替えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置８０で表示される操作画面を見ながら、操作装置７０を操作することにより射出成形機の設定などを行う。

尚、本実施形態の操作装置７０および表示装置８０は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７０は、複数設けられてもよい。

型締装置１０は、金型装置３０の型閉、型締、型開を行う。型締装置１０は、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２１を有する。以下、型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１、図２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、図２中左方向）を後方として説明する。

固定プラテン１２は、フレームＦｒに対し固定される。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Ｆｒ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、固定プラテン１２と間隔をおいて連結され、フレームＦｒ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Ｆｒ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と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレームＦｒに対し固定され、リヤプラテン１５がフレームＦｒに対し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Ｆｒに対し固定され、固定プラテン１２がフレームＦｒに対し型開閉方向に移動自在とされてもよい。

タイバー１６は、固定プラテン１２とリヤプラテン１５とを間隔をおいて連結する。タイバー１６は、複数本用いられる。各タイバー１６は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。

トグル機構２０は、可動プラテン１３とリヤプラテン１５との間に配設される。トグル機構２０は、クロスヘッド２０ａ、複数のリンク２０ｂ、２０ｃなどで構成される。一方のリンク２０ｂは可動プラテン１３に揺動自在に取り付けられ、他方のリンク２０ｃはリヤプラテン１５に揺動自在に取り付けられる。これらのリンク２０ｂ、２０ｃは、ピンなどで屈伸自在に連結される。クロスヘッド２０ａを進退させることにより、複数のリンク２０ｂ、２０ｃが屈伸され、リヤプラテン１５に対し可動プラテン１３が進退される。

型締モータ２１は、リヤプラテン１５に取り付けられ、クロスヘッド２０ａを進退させることにより、可動プラテン１３を進退させる。型締モータ２１とクロスヘッド２０ａとの間には、型締モータ２１の回転運動を直線運動に変換してクロスヘッド２０ａに伝達する運動変換機構が設けられる。運動変換機構は例えばボールねじ機構で構成される。

型締装置１０の動作は、コントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、型閉工程、型締工程、型開工程などを制御する。

型閉工程では、型締モータ２１を駆動して可動プラテン１３を前進させることにより、可動金型３３を固定金型３２に接触させる。

型締工程では、型締モータ２１をさらに駆動させることで型締力を生じさせる。型締時に可動金型３３と固定金型３２との間にキャビティ空間が形成され、キャビティ空間に液状の成形材料が充填される。キャビティ空間内の成形材料は、固化され、成形品となる。

型開工程では、型締モータ２１を駆動して可動プラテン１３を後退させることにより、可動金型３３を固定金型３２から離間させる。

尚、本実施形態の型締装置１０は、可動プラテン１３を移動させる駆動源として、型締モータ２１を有するが、型締モータ２１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。

図３は、一実施形態による射出成形機のタイバーの位置関係を示す図であって、可動プラテン側から固定プラテンを見た図である。射出成形機は、タイバー１６を４本有する。４本のタイバー１６は、型開閉方向視において、水平線Ｌ１を中心に上下対称に配設され、且つ、鉛直線Ｌ２を中心に左右対称に配設される。水平線Ｌ１よりも上側を天側、水平線Ｌ１よりも下側を地側という。また、鉛直線Ｌ２よりも操作装置７０側を操作側、鉛直線Ｌ２よりも操作装置７０とは反対側を反操作側という。

型締力は４本のタイバー１６に分散してかかり、各タイバー１６が伸びる。各タイバー１６の伸びに抵抗する力を軸力という。４本のタイバー１６の有効長に差がある場合、有効長の短いタイバー１６と、有効長の長いタイバー１６とでは軸力に差が生じる。ここで、タイバー１６の有効長とは、タイバー１６によって連結される固定プラテン１２とリヤプラテン１５との間隔をいい、例えば型締力が作用していない状態で計測される。

タイバー１６の有効長を調整することで、軸力のバランスを調整することができる。軸力のバランスは、例えば型締時に固定金型３２と可動金型３３との面圧が目標の分布になるように設定される。目標の分布は、均一分布、不均一分布のいずれでもよく、状況に応じて設定される。成形不良を低減することができる。

タイバー１６は金属材料で形成されるため、タイバー１６の有効長はタイバー１６の温度により変化する。タイバー１６の温度が高いほど、タイバー１６の有効長が長くなる。タイバー１６の温度を調節することで、タイバー１６の有効長を調整することができ、軸力のバランスを調整することができる。

そこで、各タイバー１６には、図１および図２に示すように、加熱器２５、冷却器２６、温度検出器２７、軸力検出器２８などが取り付けられる。加熱器２５、冷却器２６、温度検出器２７、軸力検出器２８などは、型締装置１０に備えられる。

加熱器２５は、タイバー１６の有効長を調整するため、タイバー１６を加熱する。タイバー１６の加熱器２５によって加熱する部分を加熱部と呼ぶ。加熱器２５は、例えばヒータなどの電熱器で構成される。尚、加熱器２５は、電熱器に限定されず、例えば温水ジャケットなどで構成されてもよい。

冷却器２６は、加熱器２５により加熱されるタイバー１６を冷却する。タイバー１６の冷却器２６によって冷却する部分を冷却部と呼ぶ。冷却器２６は、例えば水冷ジャケットで構成される。尚、冷却器２６は、水冷ジャケットに限定されず、例えば冷却フィンなどで構成されてもよい。冷却フィンの冷却方式は、冷却ファンを使用する強制空冷方式、自然空冷方式のいずれでもよい。

冷却器２６は、加熱器２５を挟んでタイバー１６の軸方向両側に配設される。加熱器２５によるタイバー１６の加熱範囲を限定できる。よって、加熱器２５がタイバー１６に加えた熱の移動を制限でき、型締装置１０全体の温度が安定化するまでの時間を短縮でき、軸力のバランスが安定化するまでの時間を短縮できる。また、タイバー１６の熱膨張範囲を管理でき、タイバー１６の温度変化による有効長の変化量を精度良く管理でき、軸力を精度良く調整できる。

温度検出器２７は、加熱器２５および冷却器２６によって加熱冷却されるタイバー１６の温度を検出する。例えば、温度検出器２７は、加熱器２５の付近に配設され、タイバーの加熱部の温度を検出する。温度検出器２７は、検出結果をコントローラ９０に出力する。

コントローラ９０は、タイバー１６の加熱部の温度の実績値が設定値になるように加熱器２５を制御する。制御は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれでもよい。

尚、本実施形態のコントローラ９０は、加熱器２５を制御し、冷却器２６を制御しないが、冷却器２６も制御してもよい。この場合、タイバー１６の冷却部の温度の実績値が設定値になるように、コントローラ９０が冷却器２６を制御してもよい。タイバー１６の冷却部の温度は、温度検出器２７とは別の温度検出器によって検出する。この温度検出器は、冷却器２６の付近に配設される。

軸力検出器２８は、加熱器２５および冷却器２６によって加熱冷却されるタイバー１６の軸力を検出する。軸力検出器２８は、例えば歪みゲージ式であって、タイバー１６の歪みを検出することによってタイバー１６の軸力を検出する。

尚、上記実施形態の軸力検出器２８は、歪みゲージ式であるが、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよい。

軸力検出器２８は、検出結果をコントローラ９０に出力する。コントローラ９０は、軸力検出器２８によって検出される軸力の実績値が設定値になるように、加熱器２５により加熱されるタイバー１６の加熱温度を設定してよい。

軸力検出器２８は、冷却器２６を基準として加熱器２５とは反対側に配設される。加熱器２５による加熱範囲の外に軸力検出器２８が配設される。軸力検出器２８の温度上昇を抑制でき、軸力検出器２８の測定誤差を低減できる。

例えば図１および図２に示すように、軸力検出器２８は、加熱器２５よりも後側に配設される冷却器２６よりもさらに後側に配設される。尚、軸力検出器２８は、加熱器２５よりも前側に配設される冷却器２６よりもさらに前側に配設されてもよい。

尚、本実施形態の軸力検出器２８は、冷却器２６を基準として加熱器２５とは反対側の位置に配設されるが、冷却器２６と重なる位置に配設されてもよい。この場合も、軸力検出器２８の温度上昇を抑制でき、軸力検出器２８の測定誤差を低減できる。

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、上記実施形態では、加熱器２５、冷却器２６、温度検出器２７、および軸力検出器２８などが、全てのタイバー１６に取り付けられるが、一部のタイバー１６のみに取り付けられてもよい。例えば、コントローラ９０が鉛直方向における軸力のバランス（以下、「鉛直軸力バランス」という）と水平方向における軸力のバランスの両方を調整する場合、４本のタイバー１６のうちの３本のみに、加熱器２５、冷却器２６、および温度検出器２７が取り付けられてもよい。また、コントローラ９０が鉛直軸力バランスのみを調整する場合、天側および地側のうちの片側のタイバー１６のみに、加熱器２５、冷却器２６、および温度検出器２７が取り付けられてもよい。また、コントローラ９０が鉛直軸力バランスのみを調整する場合、天側の２本のタイバー１６の一方、および地側の２本のタイバー１６の一方に、それぞれ、軸力検出器２８が取り付けられてもよい。

また、上記実施形態の型締装置１０は、型開閉方向が水平方向の横型であるが、型開閉方向が鉛直方向の竪型であってもよい。竪型の型締装置は、固定プラテンとしての下プラテン、可動プラテンとしての上プラテン、トグルサポート、トグル機構、およびタイバーなどを有する。下プラテンには下金型が取り付けられ、上プラテンには上金型が取り付けられる。下金型と上金型とで金型装置が構成される。下金型は、ロータリーテーブルを介して下プラテンに取り付けられてもよい。トグルサポートは、下プラテンの下方に配設され、上プラテンと共に昇降する。トグル機構は、トグルサポートと下プラテンとの間に配設される。タイバーは、鉛直方向に平行とされ、下プラテンを貫通し、上プラテンとトグルサポートとを連結する。タイバーの本数は通常３本である。尚、タイバーの本数は特に限定されない。

１０ 型締装置
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１６ タイバー
２５ 加熱器
２６ 冷却器
２７ 温度検出器
２８ 軸力検出器
３０ 金型装置
３２ 固定金型
３３ 可動金型
７０ 操作装置
８０ 表示装置
９０ コントローラ

Claims (3)

1. 型締力に応じて伸びる複数本のタイバーと、
   前記タイバーを加熱する加熱器と、
   前記加熱器により加熱される前記タイバーを冷却する冷却器と、
   前記タイバーによって連結される第１部材および第２部材とを備え、
   前記冷却器は、前記加熱器と重ならないように前記加熱器を挟んで、前記タイバーの軸方向両側に配設され、
   前記加熱器と前記第１部材との間に配設される前記冷却器と、前記加熱器と前記第２部材との間に配設される前記冷却器とが別々に設けられる、射出成形機。
2. 前記加熱器により加熱される前記タイバーの温度を検出する温度検出器と、
   前記温度検出器によって検出される前記タイバーの温度の実績値に基づいて前記加熱器を制御するコントローラとを備える、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記加熱器および前記冷却器により加熱冷却される前記タイバーの軸力を検出する軸力検出器を備え、
   前記軸力検出器は、前記冷却器を基準として前記加熱器とは反対側の位置、または前記冷却器と重なる位置に配設される、請求項１または２に記載の射出成形機。

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