JP6920494B1 - トグル式型締装置の型締力調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の剛性が不均一であることによって、あるいは金型の温度分布が不均一であることによって、型締時に金型に作用する型締力の分布が不均一になっていても、金型全体に適切な型締力を作用させることを保証する、トグル式型締装置の型締力調整方法を提供する。【解決手段】トグル式型締装置３において、４本のタイバー９のそれぞれに歪みセンサ２０を設ける。成形サイクルを繰り返すとき、型締工程において歪みセンサ２０により４本のタイバー９の歪み量を検出し、歪み量から型締力を計算し、目標型締力と該型締力との偏差を得る。偏差が所定の範囲を超えていたら型開き時において次回の成形サイクルの型締工程で偏差がなくなるようにタイバーナット１８を回転する。【選択図】図１

Description

本発明は、タイバーナットを回転して型締力を調整するトグル式型締装置において型締力を調整する方法に関するものである。

射出成形機を構成しているトグル式型締装置は従来周知であり、ベッド上に固定されている固定盤、ベッド上にスライド自在に設けられている型締ハウジング、固定盤と型締ハウジングとの間に設けられている４本のタイバー、タイバーに挿通されている可動盤、型締ハウジングと可動盤の間に設けられているトグル機構等から構成されている。トグル機構を構成しているクロスヘッドにはボールナットが設けられ、このボールナットに螺合するボールネジを型開閉モータによって駆動するとトグル機構が屈伸し、型開閉されるようになっている。ところで４本のタイバーは、一方の端部が固定盤に対して固定されているが、他方の端部は型締ハウジングに対してタイバーナットを介して結合され、タイバーの有効長を調整できるようになっている。より詳しく説明すると、型締ハウジングには４個の貫通孔が明けられ、これらの貫通孔にタイバーが挿通されている。挿通されているタイバーには所定の長さで雄ネジが形成され、この雄ネジにタイバーナットが螺合している。型締ハウジングに空けられている貫通孔はその一部が拡径され、それによってタイバーナットスペースが形成されており、タイバーナットはこのタイバーナットスペースに軸方向の移動が規制された状態で回転可能に収納されている。４個のタイバーナットは所定の型厚調整機構を駆動すると同期して回転する。そうするとタイバーの有効長、すなわち固定盤と型締ハウジングの連結長さが調整される。これによって、型締め時に適切な型締力が発生するよう、型締力調整を行うことができる。

特開昭６１−２８３５１８号公報

一般的に、トグル式型締装置において型締力調整は金型を交換したときに実施すれば足りる。しかしながら、成形を繰り返したり外気温が変化すると金型の温度が変化して型厚が変化する。そうすると所望の型締力が得られなくなる場合がある。特許文献１には、トグル式型締装置を備えた射出成形機において、金型の温度の変化に対応して型締力を調整する型締力調整方法が記載されている。このトグル式型締装置においては１本のタイバーに歪みゲージが設けられている。そして成形サイクル毎に型締工程において歪みゲージで歪み量を検出し、発生している型締力を得る。この型締力が適切な範囲から逸脱していたら、型開工程の後で、型厚調整機構を駆動する。そうすると次回の成形サイクルにおいて適切な型締力を発生させることができる。

特許文献１に記載の型締力調整方法は、成形サイクルを繰り返すとき歪みゲージから得られるタイバーの歪み量に基づいて型締力を計算し、これが適切な範囲になるように型締力を調整するので、金型の温度変化によって型厚が変化しても適切な型締力が得られ、優れている。しかしながら、解決すべき課題も見受けられる。具体的には、歪みゲージで検出される歪み量に基づいて型締力を計算しているが、必ずしも正しい型締力が得られているとは限らないという問題がある。金型には成形品を成形するキャビティが形成され、成形品の突き出し用のエジェクタプレートが収納されている所定の空間が形成されている。これらはいずれも中空になっており、型締め時において中空なエリアとその近傍がわずかに変形する。中空になっている部分は金型の剛性が小さくなっているためである。このような中空なエリアは金型全体において均等に配置されているとは限らない。そうすると、金型の剛性が金型全体で不均一になっていることによって、型締力が作用したときに金型の変形が不均一になる。そうすると、４本のタイバーに作用する張力は等しくならず、所定のタイバーの張力は他のタイバーの張力に比して大きくなる。金型の変形が不均一になるのは、金型温度の不均一によっても引き起こされる。いわゆるセット取りと呼ばれている金型には異なる２個の成形品を同時に成形できるよう、２個のキャビティが形成されている。２個のキャビティの容積が大きく異なっていると、小さいキャビティに比して大きいキャビティは高温の樹脂によって周囲温度が上昇する。つまり金型温度が不均一になる。そうすると金型の型厚が場所によってわずかに異なることになる。そうすると型締め時において４本のタイバーに作用する張力は等しくならず、所定のタイバーの張力は他のタイバーの張力に比して大きくなる。しかしながら、このように４本のタイバーに作用する張力が不均一になっていても、金型全体として適切な型締力が発生していれば適切に成形は実施できる。ところが特許文献１に記載の型締力調整方法は、型締力を計算するのに１本のタイバーの歪み量でのみ計算しているので、１本のタイバーについての張力は計算できるが、金型全体に作用する型締力は計算できない。そうすると、型締力調整をしても金型全体として適切な型締力に調整できる保証がない。

本発明は、成形サイクルを繰り返すとき、金型の剛性が不均一であることによって、あるいは金型の温度分布が不均一であることによって、型締時に金型に作用する型締力の分布が不均一になっていても、金型全体に適切な型締力を作用させること保証される、トグル式型締装置の型締力調整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、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を挟んで前記固定盤と前記ハウジングとを連結している４本のタイバーと、前記可動盤と前記型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とからなり、前記固定盤と前記可動盤とに金型が取付けられた状態で前記トグル機構のクロスヘッドを駆動すると型開閉が、そして前記タイバーに設けられているタイバーナットを回転すると型厚の調整ができるようになっているトグル式型締装置において、前記４本のタイバーのそれぞれに歪みセンサを設け、成形サイクルを繰り返すとき、型締工程において前記歪みセンサにより前記４本のタイバーの歪み量を検出し、前記歪み量から前記タイバー毎の張力を計算し、前記タイバー毎の張力を合計して型締力を得、目標型締力と該型締力との偏差を得、前記偏差が所定の範囲を超えていたら型開き時において次回の成形サイクルの型締工程で前記偏差がなくなるように前記タイバーナットを回転することを特徴とするトグル式型締装置の型締力調整方法として構成される。

以上のように本発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、可動盤を挟んで固定盤とハウジングとを連結している４本のタイバーと、可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とからなり、固定盤と可動盤とに金型が取付けられた状態でトグル機構のクロスヘッドを駆動すると型開閉が、そしてタイバーに設けられているタイバーナットを回転すると型厚の調整ができるようになっているトグル式型締装置を対象とする型締力調整方法になっている。そして本発明によると、４本のタイバーのそれぞれに歪みセンサを設け、成形サイクルを繰り返すとき、型締工程において歪みセンサにより４本のタイバーの歪み量を検出し、前記歪み量からタイバー毎の張力を計算し、タイバー毎の張力を合計して型締力を得る。つまり４本のタイバー全てについて歪み量を検出し型締力を計算するので、金型に作用する型締力を正確に得ることができる。そして本発明によると、目標型締力と該型締力との偏差を得、偏差が所定の範囲を超えていたら型開き時において次回の成形サイクルの型締工程で偏差がなくなるようにタイバーナットを回転するようにしている。つまり、成形サイクルの型開時にタイバーナットを回転し、次回の成形サイクルの型締工程時に目標型締力が得られるように制御している。従って、金型の剛性が不均一であることによって、あるいは金型の温度分布が不均一であることによって、型締時に金型に作用する型締力の分布が不均一になっている場合であっても、金型全体に作用する型締力を目標型締力にすることができる。

本発明の実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。 その（Ａ）、（Ｂ）は、本実施の形態に係る射出成形機のトグル式型締装置の一部と、金型とを示す正面断面図である。 本発明の実施の形態に係るトグル式型締装置の型締力調整方法を示すフローチャートである。

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型締力調整方法は、一般的なトグル式型締装置を備えた射出成形機を対象としている。つまり対象となる射出成形機１は、図１に示されているように、射出装置２とトグル式型締装置３とから構成され、トグル式型締装置３は、従来周知のように、固定盤５と、この固定盤５に対して型開閉される可動盤６と、型締ハウジング７と、固定盤５と型締ハウジング７とを連結している４本のタイバー９、９、…と、可動盤６と型締ハウジング７との間に設けられているトグル機構１１とから構成されている。トグル機構１１には、このトグル機構１１を駆動するクロスヘッド１２が設けられており、クロスヘッド１２にはボールナット１３が固定されている。そしてこのボールナット１３にボールネジ１４が螺合している。型締ハウジング７にはサーボモータからなる型開閉モータ１６が設けられ、型開閉モータ１６を駆動するとボールネジ１４が回転し、クロスヘッド１２を軸方向に駆動してトグル機構１１が屈伸し、それによって型開閉されるようになっている。

タイバー９、９、…は、型締ハウジング７に対して次のように結合されている。すなわちタイバー９、９、…は型締ハウジング７を挿通しており、挿通している部分には雄ネジが形成されている。この雄ネジにタイバーナット１８、１８、…が螺合しており、タイバーナット１８、１８、…は型締ハウジング７内の所定のスペースに軸方向に移動が規制された状態で回転可能に設けられ、その端部だけが型締ハウジング７の裏面側に露出している。これらのタイバーナット１８、１８、…は、図１に示されていないが所定の型厚調整機構によって回転されるようになっている。型厚調整機構を駆動してタイバーナット１８、１８、…を回転するとタイバー９、９、…の有効長、すなわち固定盤５と型締ハウジング７の連結長さが変化する。これによって固定盤５と可動盤６との間の型厚を調整できるようになっている。

本実施の形態に係る射出成形機１のトグル式型締装置３は、４本のタイバー９、９、…の全てに歪みセンサ２０、２０、…が設けられている点に特徴がある。歪みセンサ２０、２０、…は射出成形機１のコントローラ２１に接続されており、コントローラ２１は４本のタイバー９、９、…の全ての歪み量を検出し、それぞれのタイバー９、９、…に作用する張力を計算するようになっている。このような射出成形機１において固定盤５と可動盤６には、固定側金型２３と可動側金型２４が取付けられている。

トグル式型締装置３において型締すると、金型２３、２４に所定の型締力が作用するが、金型２３、２４の構造によっては作用する型締力に偏りが発生する場合がある。これを図２によって説明する。図２の（Ａ）に示されている金型２３Ａ、２４Ａは、キャビティ２６が形成され所定の成形品が成形されるようになっている。成形品を突き出す突き出しピン２７、２７、…は所定の空間２８、２８’に入れられているエジェクタプレート２９、２９’によって駆動されるようになっている。この金型２３Ａ、２４Ａにおいて、下側の空間２８’は上側の空間２８より大きくなっており、これによって金型２３Ａ、２４Ａの下半分Ｘ２は、上半分Ｘ１に比して剛性が小さく変形し易くなっている。従って、型締力は剛性の大きい上半分Ｘ１に若干大きく作用し、下半分Ｘ２には若干小さく作用することになる。このとき、上側のタイバー９には、下側のタイバー９’に比してわずかに強い張力が作用し、これによって上側の歪みセンサ２０によって検出される歪みは下側の歪みセンサ２０’によって検出される歪みより若干大きくなる。金型の温度分布の不均一によっても型締力の不均一は発生する。図２の（Ｂ）には他の構造を備えた金型２３Ｂ、２４Ｂが示されている。この金型２３Ｂ、２４Ｂは、いわゆるセット取り金型になっており、１回の射出成形で２個の大きさの異なる成形品を成形することができ、２個の大きさの異なるキャビティ３０、３０’が形成されている。つまり、下側のキャビティ３０’は上側のキャビティ３０に比して大きい。そうすると、この金型２３Ｂ、２４Ｂで成形を繰り返すと、高温の樹脂によって下半分Ｙ２の金型温度が上半分Ｙ１の金型温度より若干高くなる。そうすると熱膨張により金型の下半分Ｙ２の型厚がわずかに大きくなる。従って型締力は下半分Ｙ２に若干大きく作用し、上半分Ｙ１には若干小さく作用することになる。このとき、上側のタイバー９には下側のタイバー９’に比してわずかに小さい張力が作用することになり、上側の歪みセンサ２０によって検出される歪みは下側の歪みセンサ２０’によって検出される歪みより若干小さくなる。

本実施の形態に係る射出成形機１は、成形サイクルを連続して実施する、いわゆる全自動成形運転を実施中において、毎回型締力が適切であるか否かをチェックして調整するようになっているが、金型２３、２４に作用する型締力が不均一であっても、全体として適切な大きさの型締力が作用するように型締力を調整するようになっている。本実施の形態に係る型締力調整方法においては、コントローラ２１に、予め次のデータを設定しておく。
・目標型締力
金型２３、２４に作用させる型締力の目標値である。
・許容偏差
目標型締力に対して、金型２３、２４に作用する型締力の偏差の許容値である。

図３に示されているように、成形サイクルにおいて型締工程Ｓ１を実施する。このとき、歪みセンサ２０、２０、…によってタイバー９、９、…の歪み量を測定する。そしてタイバーの断面積とヤング率とからタイバー９、９、…毎の張力を得、記録する（Ｓ２）。型締めされた金型２３、２４に溶融樹脂を射出し、保圧する射出・保圧工程Ｓ３を実施する。また、冷却工程と並行して、射出装置２において樹脂を溶融し軽量する可塑化工程Ｓ４を実施する。トグル式型締装置３を駆動して型開きする。つまり型開工程Ｓ５を実施する。図に示されていないエジェクタ装置を駆動して成形品を突き出す、突出工程Ｓ６を実施する。突出工程Ｓ６の完了後、型締力調整の実施を判断する。すなわち、工程Ｓ２において記録した、各タイバー９、９、…毎の張力について、合計を計算し型締力を得る。目標型締力に対する型締力の偏差を計算し、この偏差が許容偏差を超えたか否かを判定する（Ｓ７）。偏差が許容偏差を超えているとき、型厚調整機構を駆動してタイバーナット１８、１８、…を回転し、次回の成形サイクルの型締工程Ｓ１において型締力が目標型締力になるように、型締力を調整する（Ｓ８）。型締力調整Ｓ８後、次の成形サイクルに移行する。もし工程Ｓ７において、偏差が許容偏差を超えていないと判定したら、型締力調整は実施しないで次の成形サイクルに移行する。次の成形サイクルにおいて型締工程Ｓ１を実施する。以下同様にして成形サイクルを繰り返す。

本実施の形態に係るトグル式型締装置の型締力調整方法は色々な変形が可能である。例えば、工程Ｓ２においてタイバー９、９、…毎の張力を計算し、これを記録するように説明したが、この工程Ｓ２においてタイバー９、９、…の張力を合計して型締力を得、これを記録してもよい。あるいは、工程Ｓ２においてタイバー９、９、…の歪み量を測定し、これを記録しておき、工程Ｓ７において歪み量からタイバー９、９、…の張力を計算すると共に型締力を計算するようにしてもよい。また、工程Ｓ７、工程Ｓ８については、型開工程Ｓ５の完了後であればいつでもよく、突出工程Ｓ６と並行して実施してもよい。

１ 射出成形機 ２ 射出装置
３ トグル式型締装置 ５ 固定盤
６ 可動盤 ７ 型締ハウジング
９ タイバー １１ トグル機構
１２ クロスヘッド １３ ボールナット
１４ ボールネジ １８ タイバーナット
２０ 歪みセンサ ２１ コントローラ
２３ 固定側金型 ２４ 可動側金型

Claims (1)

1. 固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を挟んで前記固定盤と前記ハウジングとを連結している４本のタイバーと、前記可動盤と前記型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とからなり、前記固定盤と前記可動盤とに金型が取付けられた状態で前記トグル機構のクロスヘッドを駆動すると型開閉が、そして前記タイバーに設けられているタイバーナットを回転すると型厚の調整ができるようになっているトグル式型締装置において、
   前記４本のタイバーのそれぞれに歪みセンサを設け、成形サイクルを繰り返すとき、型締工程において前記歪みセンサにより前記４本のタイバーの歪み量を検出し、前記歪み量から前記タイバー毎の張力を計算し、前記タイバー毎の張力を合計して型締力を得、目標型締力と該型締力との偏差を得、前記偏差が所定の範囲を超えていたら型開き時において次回の成形サイクルの型締工程で前記偏差がなくなるように前記タイバーナットを回転することを特徴とするトグル式型締装置の型締力調整方法。

Images