JP6783033B1

JP6783033B1 - 電動射出成形機の給脂方法

Info

Publication number: JP6783033B1
Application number: JP2019172683A
Authority: JP
Inventors: 清貴中山
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: JP2021049667A

Abstract

【課題】乾燥潤滑状態を防止でき、かつグリスを無駄にしない給脂方法を提供する。【解決手段】電動射出成形機（１）においてグリスポンプ（２６）から分配器（２７）を介して複数箇所の可動部に一斉にグリスを給脂する給脂方法について次のように構成する。複数箇所の可動部のうち少なくとも１カ所の可動部を駆動するモータ（２０）に着目する。そして、予め複数回成形サイクルを実施して、そのモータ（２０）のトルクを測定して成形サイクル毎に平均化し、成形サイクルにおける時間とトルクの関係である標準トルク変化（４１）を得る。以後、成形サイクルを実施する毎にこのモータのトルクを測定する。このトルクが標準トルク変化より所定の閾値を超えて大きいことを検出したらグリスを給脂するように構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動射出成形機においてボールネジ機構やトグル機構等の可動部に対してグリスを供給する給脂方法に関するものである。

電動射出成形機は従来周知のように、樹脂材料を溶融し射出する射出装置、金型を型締する型締装置等から構成され、これらがモータによって駆動されるようになっている。これらの装置にはボールネジ機構が設けられ、モータの回転力が直線方向の駆動力に変換されてそれぞれの装置が駆動される。型締装置がトグル式からなる場合にはトグル機構が設けられ、トグル機構が屈伸することによって型開閉される。これらのボールネジ機構、トグル機構等は機械的に駆動されるので可動部ということができる。それぞれの可動部にはグリスが給脂され、潤滑が確保されている。グリスは金属部材同士つまり固体同士の間に入って潤滑させているが、その潤滑状態は固体同士の間に存在するグリス量によって変化する。グリスが比較的大量にあるときを液体潤滑、グリス量が少ないときを境界潤滑、それらの中間の状態にあるときを混合潤滑とそれぞれ呼ぶ。液体潤滑のとき固体同士の摩擦が発生しないので実質的に摩耗は発生せず理想的である。しかしながら実際には射出成形機の可動部における潤滑状態は、混合潤滑と境界潤滑の中間の状態になる。このような潤滑状態が維持されていれば、可動部の摩耗は適切に防止され、駆動部を滑らかに駆動することができる。しかしながら電動射出成形機を長期間運転すると、可動部におけるグリス量は減少し、やがてグリスの油膜が切れる乾燥潤滑状態になる。そうすると可動部は摩耗しやすくなり、可動部の駆動に必要な力も大きくなる。そこで、このような乾燥潤滑状態になる前に可動部にグリスを給脂して、再び混合潤滑と境界潤滑の中間の潤滑状態にさせる必要がある。電動射出成形機にはグリスポンプが設けられ所定の分配器に接続されている。分配器から複数の給脂管が分岐しており、それぞれの可動部に接続されている。従って、グリスポンプを駆動すると、複数箇所の可動部に一斉に給脂される。従来の電動射出成形機では、可動部へのグリスの給脂は所定の成形サイクル回数毎に、あるいは所定の稼働時間毎に実施している。

特開２０１１−１４８２８６号公報

特許文献１には、給脂のタイミングを他の方法で決定する給脂方法が記載されている。特許文献１に記載の電動射出成形機においては、可動部を駆動するために必要なモータのトルクを測定し、モータの回転角を乗じる。つまり仕事量を計算する。このようにして計算する可動部における仕事量を、電動射出成形機を運転するときに累積する。このような仕事量の累積値は、成形サイクルを繰り返すうちにやがて所定の基準値、つまり基準仕事量に達する。基準仕事量に達したら可動部へ給脂し、仕事量の累積値をゼロにリセットする。再び可動部における仕事量を計算し累積する。累積値が基準仕事量に達したら可動部へ給脂する。以下同様に繰り返す。特許文献１に記載の給脂方法では、グリスが少なくなって潤滑状態が乾燥潤滑状態に近づいたら、仕事量が大きくなるので必然的にその累積値が基準仕事量に達する。そうすると、乾燥潤滑状態に達する前に給脂することができる。これによって可動部の摩耗を適切に抑制できる。また、仕事量の累積値が基準仕事量に達しないうちは、グリスの量がまだ十分にあるはずであるので、無駄にグリスを給脂しないですむという効果もある。

従来の電動射出成形機における給脂方法によっても、あるいは特許文献１に記載の給脂方法によっても、グリスを適切に給脂することはできる。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。まず、従来の給脂方法においては、可動部におけるグリスの減少が多い場合、所定の成形サイクル回数に達しないうちに、または所定の稼動時間に達しないうちに乾燥潤滑状態に達することがある。つまり給脂が遅れて可動部の摩耗を防止できない危険がある。この危険を回避するには、給脂の頻度が高くなるように、成形サイクル回数が少ない内に、または稼働時間が少ないうちに給脂するようにすれば良い。しかしながら、そのようにするとグリスの減少が遅いとき、無駄に給脂することになる。この場合、余剰のグリスによって成形品が汚れる問題が発生したり、可動部の周囲が過剰なグリスによって汚染される問題がある。一般的に可動部におけるグリスの減少の速度は一定ではなく、室温、成形条件等によって変わるが、グリスの減少が早くても遅くても問題が発生する。特許文献１に記載の給脂方法においては、可動部を駆動するための仕事量を累積し、この累積値が基準仕事量に達したら給脂するようにするので、従来の給脂方法のような問題は発生しにくい。つまり可動部におけるグリスの減少の速度が早ければ、仕事量の累積は早期に基準仕事量に達するので早期に給脂できるし、グリスの減少の速度が遅ければ仕事量の累積が基準仕事量に達する時間は遅くなるので給脂のタイミングを遅らせることができるからである。しかしながら、特許文献１に記載の給脂方法にも問題が見受けられる。例えば、この方法ではあらかじめ基準仕事量を決めておく必要があるが、どのような値にすべきか具体的に方法が提案されていない点に問題がある。基準仕事量を大きな値にしてしまうと、可動部が乾燥潤滑状態になっても給脂が遅れる場合があるし、小さな値にしてしまうと無駄にグリスを供給してしまうことになる。基準仕事量をどのような値にすべきかその方法が明確でない。仮に基準仕事量を適切な値に決定できたとしても問題がある。具体的には、可動部におけるグリスの減少の速度が突然早くなる場合に問題がある。このとき、可動部は早期に乾燥潤滑状態になるが、仕事量の累積値が基準仕事量に達するまで給脂を待たなければならない。そうすると可動部の摩耗を防止できない。

本発明は、上記したような問題点を解決した電動射出成形機における給脂方法を提供することを目的とし、具体的には、可動部の潤滑状態が乾燥潤滑状態にならないように給脂することができ、あるいは乾燥潤滑状態に近づいたら速やかに給脂することができ、そして過剰にグリスを給脂して周囲環境を汚染したり、成形品を汚したりすることがない、電動射出成形機における給脂方法を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、電動射出成形機においてグリスポンプから分配器を介して複数箇所の可動部に一斉にグリスを給脂する給脂方法について次のように構成する。複数箇所の可動部のうち少なくとも１カ所の可動部を駆動するモータに着目する。そして、予め複数回成形サイクルを実施して、そのモータのトルクを測定して成形サイクル毎に平均化し、成形サイクルにおける時間とトルクの関係である標準トルク変化を得る。以後、成形サイクルを実施する毎にこのモータのトルクを測定する。このトルクが標準トルク変化より所定の閾値を超えて大きいことを検出したらグリスを給脂するように構成する。

かくして本発明は、電動射出成形機においてグリスポンプから分配器を介して複数箇所の可動部に一斉にグリスを給脂する給脂方法であって、前記複数箇所の可動部のうち少なくとも１カ所の可動部を駆動するモータを選定し、前記電動射出成形機において成形条件が変更される度に、予め複数回の成形サイクルからなる試運転を実施し、該試運転において前記モータのトルクを測定して、成形サイクルにおける時間とトルクの関係である標準トルク変化を得、成形サイクルの開始に先立って所定の閾値を決定しておき、以後、成形サイクルを実施する毎に前記モータのトルクを測定し、該トルクが前記標準トルク変化より前記閾値を超えて大きいことを検出したらグリスを給脂することを特徴とする、電動射出成形機における給脂方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の給脂方法であって、前記閾値は、前記予め複数回成形サイクルを実施して前記モータのトルクを測定し前記標準トルク変化を得るとき、前記トルクのバラツキである標準偏差を得、該標準偏差に基づいて決定することを特徴とする、電動射出成形機における給脂方法として構成される。

以上のように本発明は、電動射出成形機においてグリスポンプから分配器を介して複数箇所の可動部に一斉にグリスを給脂する給脂方法を対象にしている。そして本発明は、そのような複数箇所の可動部のうち少なくとも１カ所の可動部を駆動するモータを選定し、電動射出成形機において成形条件が変更される度に、予め複数回の成形サイクルからなる試運転を実施し、該試運転においてモータのトルクを測定して、成形サイクルにおける時間とトルクの関係である標準トルク変化を得、成形サイクルの開始に先立って所定の閾値を決定しておく。そして以後、成形サイクルを実施する毎にモータのトルクを測定し、該トルクが標準トルク変化より閾値を超えて大きいことを検出したらグリスを給脂するように構成する。このように構成されているので、給脂が必要になったことを検出したら速やかに給脂できる。可動部においてグリスの油膜切れが発生しかけたら、トルクが高くなる現象が発生するからであり、これは標準トルク変化と閾値とによって速やかに検出できるからである。１個のモータを駆動したときに機械的に動作する可動部は１個または複数個になるが、これらの可動部の中で１カ所でも油膜切れが発生すれば、トルクの異常な上昇を検出して給脂できる。このとき複数箇所の可動部についても必要なグリスの給脂が実施できる。そしてトルクの変化が正常な範囲にある場合には給脂しないので、過剰にグリスを給脂して周囲環境を汚染するおそれがない。他の発明によると、閾値は、予め複数回成形サイクルを実施してモータのトルクを測定し標準トルク変化を得るとき、トルクのバラツキである標準偏差を得、該標準偏差に基づいて決定するように構成されている。閾値の決定方法が明確であり、電動射出成形機の管理者が閾値をどのような値にすべきか迷う必要がない。

本発明の実施の形態に係る電動射出成形機を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る電動射出成形機の型締装置を駆動する型締軸のトルクの変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機１も、図１に示されているように従来の電動射出成形機と同様に構成され、金型５、６を型締する型締装置２と、樹脂を射出する射出装置３とから概略構成されている。型締装置２は周知のように、固定盤８と、型締ハウジング９と、固定盤８と型締ハウジング９とを連結している複数本のタイバー１０、１０、…と、固定盤８と型締ハウジング９の間でスライド自在に設けられている可動盤１２と、型締ハウジング９と可動盤１２の間に設けられているトグル機構１３とから構成されている。トグル機構１３は複数本のリンクとクロスヘッド１４とから構成され、これらが互いにピンにより回動可能に連結されている。このクロスヘッド１４はボールネジ機構１６によって駆動されるようになっており、クロスヘッド１４にボールネジ機構１６のボールナット１７が設けられている。ボールネジ機構１６のボールネジ１８は、型締ハウジング９に設けられている型締サーボモータ２０、プーリ２１、２２、タイミングベルト２３によって回転するようになっている。従って、コントローラ２５からの指令によって型締サーボモータ２０を駆動すると、ボールネジ１８が回転してボールナット１７とクロスヘッド１４とが軸方向に駆動され、トグル機構１３が屈伸して型開閉される。

型締装置２には、トグル機構１３の各ピン、ボールネジ機構１６のボールナット等、機械的に駆動されるいわゆる可動部が複数箇所存在する。これら複数箇所の可動部にはグリスが給脂されるようになっている。電動射出成形機１にはグリスポンプ２６が設けられ、グリスポンプ２６からは給脂管２９が延びて分配器２７に接続されている。分配器２７からは複数の分岐管３０、３０、…に分岐され、分岐管３０、３０…がそれぞれの可動部に接続されている。従って、コントローラ２５からの指令によってグリスポンプ２６を作動させると、図に示されていないグリスカートリッジからのグリスが分配器２７に供給され、分岐管３０、３０、…を介してそれぞれの可動部に給脂されることになる。図１には、分配器２７は１個のみ記載されているだけであるが、複数個設けられ、それぞれの可動部に対して一斉に給脂されるようになっている。射出装置３についての説明は省略するが、射出装置３にもたくさんの可動部があり、これらの可動部に対しても給脂されるようになっている。なお、電動射出成形機１が小型の場合にはグリスポンプ２６は１個で足りるが、大型の場合には可動部の個数が増えたり、１回に給脂するグリス量が大量になるので、型締装置２用、射出装置３用等、複数のグリスポンプ２６、２６、…が設けられる。グリスポンプ２６、２６、…が複数の場合には、必要に応じて１個のグリスポンプ２６だけを駆動することもある。この場合、電動射出成形機１に存在する全ての可動部のなかで一斉に給脂される範囲は、当然に駆動する１個のグリスポンプ２６に接続された可動部だけということになる。

本実施の形態に係る電動射出成形機１における給脂方法を説明する。本実施の形態に係る給脂方法を実施するにあたっては、１個のモータを選定する。選定は次のようにする。１個のグリスポンプ２６を駆動したときに一斉にグリスが給脂されることになる全ての可動部を確認する。そしてこれらの複数箇所の可動部のうち、少なくとも１カ所以上の可動部を駆動しているモータを選定する。このとき、早期に乾燥潤滑状態になりやすい可動部を考慮し、これを駆動しているモータを選定するようにする。図１に示されている１個のグリスポンプ２６はトグル機構１３の複数の可動部に対して給脂するようになっているので、これら可動部を駆動するモータは型締サーボモータ２０である。本実施の形態に係る給脂方法においては、これを選定する。なお、型締装置２には、図１に示されていないが型厚調整モータも設けられ、型厚調整モータによって駆動される可動部に対しても、トグル機構１３の可動部に給脂する同じグリスポンプ２６によって給脂されるようになっているかも知れない。しかしながら、駆動される頻度が大きく早期に乾燥潤滑状態になりやすい可動部はトグル機構１３における可動部である。従って型締サーボモータ２０を選定する。

電動射出成形機１において、所定の成形品を成形するため、成形条件を調整する。成形条件の調整が完了したら、最初に複数回、例えば数十回の成形サイクルの試運転を実施する。このとき選定したモータつまり型締サーボモータ２０についてトルクを測定する。複数回の成形サイクル試運転において測定したトルクをもとに、これを平均化し、１回の成形サイクルにおける時間とトルクの関係、つまり標準トルク変化を得る。図２には標準トルク変化の関数が符号４１で示されている。この後、成形サイクルを開始するとき、成形サイクルにおける型締サーボモータ２０のトルクを監視し、トルクが標準トルク変化より所定の許容量より大きくなっていたら、給脂が必要であると判断して給脂をすることになる。トルクが許容範囲か否かを判断するために、成形サイクルの開始に先立って、許容できる上限のトルクの変化、つまり許容トルク変化を決定する。具体的には標準トルク変化４１に対して、所定の閾値を与え、標準トルク変化４１に閾値を加算するようにする。閾値を成形サイクル中変化しない定数として与える場合には、許容トルク変化のグラフは、図２の符号４２で示されているように、標準トルク変化４１を定数の閾値分だけ平行移動したグラフになる。一方、閾値は、成形サイクルのそれぞれのタイミング毎に変化する変数として扱うこともできる。本実施の形態においては、複数回の成形サイクル試運転中に得られた複数のトルクのデータから、成形サイクルにおける各タイミング毎にトルクの標準偏差σを計算する。そして、各タイミングにおける閾値を、そのタイミングにおけるトルクの標準偏差σの３倍とするようにする。すなわち、許容トルク変化のグラフ４３は、標準トルク変化４１において各タイミング毎にトルクの標準偏差σの３倍を加算したグラフになる。

電動射出成形機１において、成形サイクルを開始する。コントローラ２５は型締サーボモータ２０のトルクを監視する。トルクが許容トルク変化４２または４３を超えたら、トグル機構１３の可動部においてグリスの油膜切れが近づいていると判断する。コントローラ２５はグリスポンプ２６を駆動して複数箇所の可動部に一斉に給脂する。成形サイクルを継続し、引き続き型締サーボモータ２０のトルクを監視する。

本実施の形態に係る給脂方法は、成形条件が変更される度に複数回の成形サイクル試運転を実施して、標準トルク変化、許容トルク変化を決定するようにする。なお、電動射出成形機は他の機械と同様に、製造直後には初期不良が発見される場合もある。そこで製造された電動射出成形機は成形サイクルが１０万回になるまで空運転を実施するようにすることが推奨される。必要な空運転つまり慣らし運転を実施した後で、本実施の形態に係る給脂方法を実施すればよい。なお、本実施の形態においては選定したモータは型締サーボモータであるように説明したが、射出装置３のスクリュを軸方向に駆動する射出サーボモータであってもよいし、スクリュを回転方向に駆動する可塑化サーボモータであってもよい。

１電動射出成形機２型締装置
１３トグル機構１６ボールネジ機構
１７ボールナット１８ボールネジ
２０型締サーボモータ２６グリスポンプ
２７分配器２９給脂管
３０分岐管４１標準トルク変化
４２、４３許容トルク変化

Claims

電動射出成形機においてグリスポンプから分配器を介して複数箇所の可動部に一斉にグリスを給脂する給脂方法であって、
前記複数箇所の可動部のうち少なくとも１カ所の可動部を駆動するモータを選定し、
前記電動射出成形機において成形条件が変更される度に、予め複数回の成形サイクルからなる試運転を実施し、該試運転において前記モータのトルクを測定して、成形サイクルにおける時間とトルクの関係である標準トルク変化を得、
成形サイクルの開始に先立って所定の閾値を決定しておき、
以後、成形サイクルを実施する毎に前記モータのトルクを測定し、該トルクが前記標準トルク変化より前記閾値を超えて大きいことを検出したらグリスを給脂することを特徴とする、電動射出成形機における給脂方法。
請求項１に記載の給脂方法であって、前記閾値は、前記予め複数回成形サイクルを実施して前記モータのトルクを測定し前記標準トルク変化を得るとき、前記トルクのバラツキである標準偏差を得、該標準偏差に基づいて決定することを特徴とする、電動射出成形機における給脂方法。