JP6591303B2 - 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、各タイバーが伸びる。タイバーの伸びに抵抗する力を軸力と呼ぶ。

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。

特許文献１に記載の射出成形機は、タイバーの有効長の調整に、タイバーを加熱するバンドヒータと、タイバーを冷却するウォータジャケットとの両方が用いられていた。バンドヒータによる加熱量と、ウォータジャケットによる冷却量とが、タイバーの温度を操作する操作量として用いられていた。

特開２００８−１１４５１３号公報

従来、タイバーの温度を操作する操作量の種類が切り替わることがあり、操作量が温度に与える影響のメカニズムが切り替わることがあった。その結果、タイバーの温度制御が不連続になり、タイバーの温度制御の精度が低くなることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、タイバーの温度制御の不連続性を抑制でき、タイバーの温度制御の精度を向上できる、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、
前記加熱器によって加熱される前記タイバーの加熱部からの熱の移動を制限する熱移動制限器と、
前記加熱器を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記タイバーの前記加熱部の温度を、前記加熱器による非加熱時の前記加熱部の定常温度よりも高い設定温度に制御し、前記加熱部の温度を前記設定温度に制御した状態の複数本の前記タイバーの軸力のバランスに基づいて、前記バランスが許容範囲内に収まるように前記加熱部の温度を制御し、
前記熱移動制限器は、前記加熱器を挟んで、前記タイバーの軸方向両側に配置される、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、タイバーの温度制御の不連続性を抑制でき、タイバーの温度制御の精度を向上できる、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。各タイバー１６は、金属などで形成されている。

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呼ぶ。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呼ぶ。

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呼ぶ。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、熱移動制限器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、熱移動制限器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。加熱器２５が加熱する範囲を、タイバー１６の加熱部と呼ぶ。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。

熱移動制限器２６は、タイバー１６の加熱部からの熱の移動を制限する。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の加熱部の範囲を管理できるので、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。

熱移動制限器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てよい。型締装置１０全体の温度が安定化するまでの時間をより短縮でき、軸力のバランスが安定化するまでの時間をより短縮できる。また、タイバー１６の温度変化による有効長の変化量をより精度良く管理でき、軸力をより精度良く調整できる。

熱移動制限器２６は、例えば水冷ジャケットで構成される。尚、熱移動制限器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。

熱移動制限器２６は、タイバー１６の有効長を調整する目的ではなく、タイバー１６の加熱部の範囲を管理する目的で用いられる。タイバー１６の有効長は、熱移動制限器２６ではなく、加熱器２５によって調整する。従って、熱移動制限器２６は、タイバー１６に取付けられていなくてもよい。

温度検出器２７は、タイバー１６の加熱部の温度を検出する。例えば、温度検出器２７は、加熱器２５の付近に配設され、複数の熱移動制限器２６の間に配設される。

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、温度検出器２７によって検出される実績温度と設定温度とに基づいて、加熱器２５を制御する。例えば実績温度が設定温度になるように、コントローラ９０が加熱器２５を制御する。その制御は、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。

軸力検出器２８は、加熱器２５によって加熱されるタイバー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、複数本のタイバー１６の軸力のバランスを計測する。

軸力検出器２８は、熱移動制限器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熱移動制限器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熱移動制限器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、熱移動制限器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、熱移動制限器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。

コントローラ９０は、加熱器２５によって加熱されるタイバー１６の加熱部の温度を調整することで、複数本のタイバー１６の軸力のバランスを調整する。バランスの調整に用いられるタイバー１６の加熱部の基準温度Ｔ０は、加熱器２５による非加熱時のタイバー１６の加熱部の定常温度ＴＳよりも高い温度に設定される。

加熱器２５による非加熱時とは、例えば加熱器２５が電熱器である場合には電熱器への電極供給を停止した時、加熱器２５が温水ジャケットである場合には温水ジャケットへの温水供給を停止した時である。

また、定常温度ＴＳとは、加熱器２５による非加熱時に、型締装置１０全体の温度が安定化したときの、タイバー１６の加熱部の温度である。ここで、加熱器２５以外の機器（例えば金型装置３０の温度を調整する温調器、金型装置３０に液状の成形材料を充填する射出装置など）の設定は同じとする。

コントローラ９０は、例えばタイバー１６の加熱部の温度が基準温度Ｔ０のときの複数本のタイバー１６の軸力のバランスを計測する。バランスが許容範囲内であれば、コントローラ９０はタイバー１６の加熱部の温度を基準温度Ｔ０に保つ。一方、バランスが許容範囲外であれば、その差分に基づきコントローラ９０がタイバー１６の加熱部の温度を上昇または低下させる。その後、コントローラ９０は、複数本のタイバー１６の軸力のバランスを再計測する。その後、バランスが許容範囲内に収まるまで、タイバー１６の加熱部の温度調整と、軸力のバランスの計測とが繰り返し行われてもよい。

本実施形態によれば、上述の如く、バランスの調整に用いられるタイバー１６の加熱部の基準温度Ｔ０が定常温度ＴＳよりも高い温度に設定される。よって、基準温度Ｔ０からの温度上昇と温度低下の両方が加熱器２５による加熱量の大小のみで調整でき、温度を操作する操作量の種類が切り替わることがなく、操作量が温度に与える影響のメカニズムが切り替わることがない。よって、タイバー１６の温度制御の不連続性を抑制でき、タイバー１６の温度制御の精度を向上できる。

バランスの調整に用いられるタイバー１６の加熱部の温度の調整範囲は、加熱部の定常温度ＴＳよりも高い温度範囲である。加熱器２５による加熱量の大小のみでタイバー１６の温度を調整するため、温度を操作する操作量の種類が切り替わることがなく、操作量が温度に与える影響のメカニズムが切り替わることがない。よって、タイバー１６の温度制御の不連続性をより抑制でき、タイバー１６の温度制御の精度をより向上できる。

バランスの調整に用いられるタイバー１６の加熱部の基準温度Ｔ０は、加熱部の周囲の温度よりも所定値高い温度に設定されてよい。ここで、加熱部の周囲の温度は、例えば、加熱部の周辺雰囲気の温度である。加熱部の周辺雰囲気の温度変化に応じて基準温度Ｔ０が変わるため、加熱部の周辺雰囲気の温度変化に応じたバランスの調整が可能である。

尚、本実施形態のコントローラ９０は、加熱器２５を制御し、熱移動制限器２６を制御しないが、熱移動制限器２６も制御してもよい。熱移動制限器２６付近においてタイバーの温度が設定温度になるように、コントローラ９０が熱移動制限器２６を制御する。

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、熱移動制限器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」と呼ぶ）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、熱移動制限器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、熱移動制限器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、下プラテン、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。下プラテンと上プラテンのうち、いずれか一方が固定プラテン、残りの一方が可動プラテンとして用いられる。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 熱移動制限器
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
９０ コントローラ

Claims (2)

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、
   前記加熱器によって加熱される前記タイバーの加熱部からの熱の移動を制限する熱移動制限器と、
   前記加熱器を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記タイバーの前記加熱部の温度を、前記加熱器による非加熱時の前記加熱部の定常温度よりも高い設定温度に制御し、前記加熱部の温度を前記設定温度に制御した状態の複数本の前記タイバーの軸力のバランスに基づいて、前記バランスが許容範囲内に収まるように前記加熱部の温度を制御し、
   前記熱移動制限器は、前記加熱器を挟んで、前記タイバーの軸方向両側に配置される、射出成形機。
2. 前記バランスの調整に用いられる前記加熱部の温度の調整範囲は、前記加熱部の前記定常温度よりも高い温度範囲である、請求項１に記載の射出成形機。

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