KR20200039580A - 사출성형기 - Google Patents

Abstract

적합하게 성형재료를 압축할 수 있는 사출성형기를 제공한다.
모터(221)와, 성형재료를 압축하는 가동부와, 상기 모터(221)의 회전운동을 상기 가동부에 전달하는 전달부와, 상기 모터(221)의 회전을 검출하는 검출부(221a)와, 상기 모터(221)를 제어하는 컨트롤러(70)를 구비하고, 상기 컨트롤러(70)는, 상기 가동부가 상기 성형재료를 압축했을 때의 반력에 근거하여, 상기 가동부의 위치의 보정값을 추정하는 추정부(76)를 가지며, 상기 가동부의 위치의 설정값과, 상기 검출부의 검출값과, 상기 가동부의 위치의 보정값에 근거하여, 상기 모터(221)를 제어한다.

Description

사출성형기{INJECTION MOLDING MACHINE}

본 출원은 2018년 10월 5일에 출원된 일본 특허출원 제2018-190346호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 사출성형기에 관한 것이다.

사출성형기에 있어서, 성형 시에 압축코어나 이젝터핀을 이동시켜 캐비티 내의 성형재료를 압축함으로써, 성형품의 정밀도를 향상시키는 기술이 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 이젝터축을 구동시킴으로써, 금형의 캐비티를 압축하기 위한 이젝터플레이트를 이동시켜 캐비티 내의 수지를 압축하는 사출성형기의 제어장치에 있어서, 금형의 이젝터플레이트의 위치를 검출하는 이젝터플레이트위치검출부를 갖고, 이젝터플레이트위치검출부로 검출한 값에 근거하여 이젝터플레이트의 위치가 사전에 설정한 압축위치가 되도록 제어하는 사출성형기가 개시되어 있다.

일본 특허공보 제5731577호

그런데, 특허문헌 1에 개시된 사출성형기에 의하면, 금형에 센서를 마련하기 위하여, 금형교환할 때마다, 배선의 처리나, 재조합이 필요하여, 금형의 교환작업이 번잡해진다. 또, 센서가 탑재되어 있지 않은 금형에는 적용할 수 없다고 하는 과제가 있다.

따라서, 본 발명은, 적합하게 성형재료를 압축할 수 있는 사출성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시형태의 일 양태의 사출성형기는, 모터와, 성형재료를 압축하는 가동부와, 상기 모터의 회전운동을 상기 가동부에 전달하는 전달부와, 상기 모터의 회전을 검출하는 검출부와, 상기 모터를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 가동부가 상기 성형재료를 압축했을 때의 반력에 근거하여, 상기 가동부의 위치의 보정값을 추정하는 추정부를 가지며, 상기 가동부의 위치의 설정값과, 상기 검출부의 검출값과, 상기 가동부의 위치의 보정값에 근거하여, 상기 모터를 제어한다.

본 발명에 의하면, 적합하게 성형재료를 압축할 수 있는 사출성형기를 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시형태에 관한 사출성형기의 형개방완료 시의 상태를 나타내는 도이다.
도 2는 일 실시형태에 관한 사출성형기의 형체결 시의 상태를 나타내는 도이다.
도 3은 이젝터장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 이젝터장치를 전방측에서 본 사시도이다.
도 5는 이젝터장치를 후방측에서 본 사시도이다.
도 6은 일 실시형태의 컨트롤러의 기능블록도이다.
도 7은 참고예에 관한 사출성형기의 이젝터압축제어의 일례를 설명하는 그래프이다.
도 8은 일 실시형태에 관한 사출성형기의 이젝터압축제어의 일례를 설명하는 그래프이다.
도 9는 다른 실시형태의 컨트롤러의 기능블록도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일하거나 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일하거나 또는 대응하는 부호를 붙여 설명을 생략한다.

(사출성형기)

도 1은, 일 실시형태에 관한 사출성형기의 형개방완료 시의 상태를 나타내는 도이다. 도 2는, 일 실시형태에 관한 사출성형기의 형체결 시의 상태를 나타내는 도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, X축방향, Y축방향 및 Z축방향은 서로 수직인 방향이다. X축방향 및 Y축방향은 수평방향을 나타내고, Z축방향은 연직방향을 나타낸다. 형체결장치(100)가 가로형인 경우, X축방향은 형개폐방향이고, Y축방향은 사출성형기(10)의 폭방향이다. Y축방향 부(負)측을 조작측이라고 부르고, Y축방향 정(正)측을 반(反)조작측이라고 부른다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 사출성형기(10)는, 형체결장치(100)와, 이젝터장치(200)와, 사출장치(300)와, 이동장치(400)와, 제어장치(700)와, 프레임(900)을 갖는다. 프레임(900)은, 형체결장치프레임(910)과, 사출장치프레임(920)을 포함한다. 형체결장치프레임(910) 및 사출장치프레임(920)은, 각각, 레벨링어저스터(930)를 통하여 바닥(2)에 설치된다. 사출장치프레임(920)의 내부공간에, 제어장치(700)가 배치된다. 이하, 사출성형기(10)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.

(형체결장치)

형체결장치(100)의 설명에서는, 형폐쇄 시의 가동플래튼(120)의 이동방향(예를 들면 X축 정방향)을 전방으로 하고, 형개방 시의 가동플래튼(120)의 이동방향(예를 들면 X축 부방향)을 후방으로 하여 설명한다.

형체결장치(100)는, 금형장치(800)의 형폐쇄, 승압, 형체결, 탈압(脫壓) 및 형개방을 행한다. 금형장치(800)는, 고정금형(810)과 가동금형(820)을 포함한다.

형체결장치(100)는 예를 들면 가로형이며, 형개폐방향이 수평방향이다. 형체결장치(100)는, 고정플래튼(110), 가동플래튼(120), 토글서포트(130), 타이바(140), 토글기구(150), 형체결모터(160), 운동변환기구(170), 및 형두께조정기구(180)를 갖는다.

고정플래튼(110)은, 형체결장치프레임(910)에 대하여 고정된다. 고정플래튼(110)에 있어서의 가동플래튼(120)과의 대향면에 고정금형(810)이 장착된다.

가동플래튼(120)은, 형체결장치프레임(910)에 대하여 형개폐방향으로 이동 가능하게 배치된다. 형체결장치프레임(910) 상에는, 가동플래튼(120)을 안내하는 가이드(101)가 부설된다. 가동플래튼(120)에 있어서의 고정플래튼(110)과의 대향면에 가동금형(820)이 장착된다. 고정플래튼(110)에 대하여 가동플래튼(120)을 진퇴시킴으로써, 금형장치(800)의 형폐쇄, 승압, 형체결, 탈압, 및 형개방이 행해진다.

토글서포트(130)는, 고정플래튼(110)과 간격을 두고 배치되고, 형체결장치프레임(910) 상에 형개폐방향으로 이동 가능하게 적재된다. 또한, 토글서포트(130)는, 형체결장치프레임(910) 상에 부설되는 가이드를 따라 이동 가능하게 배치되어도 된다. 토글서포트(130)의 가이드는, 가동플래튼(120)의 가이드(101)와 공통의 것이어도 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 고정플래튼(110)이 형체결장치프레임(910)에 대하여 고정되고, 토글서포트(130)가 형체결장치프레임(910)에 대하여 형개폐방향으로 이동 가능하게 배치되지만, 토글서포트(130)가 형체결장치프레임(910)에 대하여 고정되며, 고정플래튼(110)이 형체결장치프레임(910)에 대하여 형개폐방향으로 이동 가능하게 배치되어도 된다.

타이바(140)는, 고정플래튼(110)과 토글서포트(130)를 형개폐방향으로 간격(L)을 두고 연결한다. 타이바(140)는, 복수 개(예를 들면 4개) 이용되어도 된다. 복수 개의 타이바(140)는, 형개폐방향으로 평행하게 배치되고, 형체결력에 따라 신장된다. 적어도 1개의 타이바(140)에는, 타이바(140)의 변형을 검출하는 타이바변형검출기(141)가 마련되어도 된다. 타이바변형검출기(141)는, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 타이바변형검출기(141)의 검출결과는, 형체결력의 검출 등에 이용된다.

또한, 본 실시형태에서는, 형체결력을 검출하는 형체결력검출기로서, 타이바변형검출기(141)가 이용되지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 형체결력검출기는, 변형게이지식에 한정되지 않고, 압전식, 용량식, 유압식, 전자식 등이어도 되고, 그 장착위치도 타이바(140)에 한정되지 않는다.

토글기구(150)는, 가동플래튼(120)과 토글서포트(130)의 사이에 배치되고, 토글서포트(130)에 대하여 가동플래튼(120)을 형개폐방향으로 이동시킨다. 토글기구(150)는, 크로스헤드(151), 한 쌍의 링크군 등으로 구성된다. 한 쌍의 링크군은, 각각, 핀 등으로 굴신(屈伸) 가능하게 연결되는 제1 링크(152)와 제2 링크(153)를 갖는다. 제1 링크(152)는 가동플래튼(120)에 대하여 핀 등으로 요동(搖動) 가능하게 장착되고, 제2 링크(153)는 토글서포트(130)에 대하여 핀 등으로 요동 가능하게 장착된다. 제2 링크(153)는, 제3 링크(154)를 통하여 크로스헤드(151)에 장착된다. 토글서포트(130)에 대하여 크로스헤드(151)를 진퇴시키면, 제1 링크(152)와 제2 링크(153)가 굴신하여, 토글서포트(130)에 대하여 가동플래튼(120)이 진퇴한다.

또한, 토글기구(150)의 구성은, 도 1 및 도 2에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 1 및 도 2에서는, 각 링크군의 절점의 수가 5개이지만, 4개여도 되고, 제3 링크(154)의 일단부가, 제1 링크(152)와 제2 링크(153)의 절점에 결합되어도 된다.

형체결모터(160)는, 토글서포트(130)에 장착되어 있고, 토글기구(150)를 작동시킨다. 형체결모터(160)는, 토글서포트(130)에 대하여 크로스헤드(151)를 진퇴시킴으로써, 제1 링크(152)와 제2 링크(153)를 굴신시켜, 토글서포트(130)에 대하여 가동플래튼(120)을 진퇴시킨다. 형체결모터(160)는, 운동변환기구(170)에 직결되지만, 벨트나 풀리 등을 통하여 운동변환기구(170)에 연결되어도 된다.

운동변환기구(170)는, 형체결모터(160)의 회전운동을 크로스헤드(151)의 직선운동으로 변환한다. 운동변환기구(170)는, 나사축과, 나사축에 나사결합하는 나사너트를 포함한다. 나사축과 나사너트의 사이에는, 볼 또는 롤러가 개재해도 된다.

형체결장치(100)는, 제어장치(700)에 의한 제어하에서, 형폐쇄공정, 승압공정, 형체결공정, 탈압공정, 및 형개방공정 등을 행한다.

형폐쇄공정에서는, 형체결모터(160)를 구동시켜 크로스헤드(151)를 설정이동속도로 형폐쇄완료위치까지 전진시킴으로써, 가동플래튼(120)을 전진시키고, 가동금형(820)을 고정금형(810)에 터치시킨다. 크로스헤드(151)의 위치나 이동속도는, 예를 들면 형체결모터인코더(161) 등을 이용하여 검출한다. 형체결모터인코더(161)는, 형체결모터(160)의 회전을 검출하고, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다.

또한, 크로스헤드(151)의 위치를 검출하는 크로스헤드위치검출기, 및 크로스헤드(151)의 이동속도를 검출하는 크로스헤드이동속도검출기는, 형체결모터인코더(161)에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다. 또, 가동플래튼(120)의 위치를 검출하는 가동플래튼위치검출기, 및 가동플래튼(120)의 이동속도를 검출하는 가동플래튼이동속도검출기는, 형체결모터인코더(161)에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다.

승압공정에서는, 형체결모터(160)를 추가로 구동시켜 크로스헤드(151)를 형폐쇄완료위치로부터 형체결위치까지 추가로 전진시킴으로써 형체결력을 발생시킨다.

형체결공정에서는, 승압공정에서 발생시킨 형체결력이 유지된다. 형체결 시에 가동금형(820)과 고정금형(810)의 사이에 캐비티공간(801)(도 2 참조)이 형성되고, 사출장치(300)가 캐비티공간(801)에 액상의 성형재료를 충전한다. 충전된 성형재료가 고화됨으로써, 성형품이 얻어진다.

캐비티공간(801)의 수는, 하나여도 되고, 복수여도 된다. 후자의 경우, 복수의 성형품이 동시에 얻어진다. 캐비티공간(801)의 일부에 인서트재가 배치되고, 캐비티공간(801)의 다른 일부에 성형재료가 충전되어도 된다. 인서트재와 성형재료가 일체화된 성형품이 얻어진다.

탈압공정에서는, 형체결모터(160)를 구동시켜 크로스헤드(151)를 형체결위치로부터 형개방개시위치까지 후퇴시킴으로써, 가동플래튼(120)을 후퇴시켜, 형체결력을 감소시킨다. 형개방개시위치와 형폐쇄완료위치는, 동일한 위치여도 된다.

형개방공정에서는, 형체결모터(160)를 구동시켜 크로스헤드(151)를 설정이동속도로 형개방개시위치로부터 형개방완료위치까지 후퇴시킴으로써, 가동플래튼(120)을 후퇴시켜, 가동금형(820)을 고정금형(810)으로부터 이간시킨다. 그 후, 이젝터장치(200)가 가동금형(820)으로부터 성형품을 걷어낸다.

형폐쇄공정, 승압공정 및 형체결공정에 있어서의 설정조건은, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정된다. 예를 들면, 형폐쇄공정 및 승압공정에 있어서의 크로스헤드(151)의 이동속도나 위치(형폐쇄개시위치, 이동속도전환위치, 형폐쇄완료위치, 및 형체결위치를 포함함), 형체결력은, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정된다. 형폐쇄개시위치, 이동속도전환위치, 형폐쇄완료위치, 및 형체결위치는, 후측으로부터 전방을 향하여 이 순서로 나열되고, 이동속도가 설정되는 구간의 시점이나 종점을 나타낸다. 구간별로, 이동속도가 설정된다. 이동속도전환위치는, 하나여도 되고, 복수여도 된다. 이동속도전환위치는, 설정되지 않아도 된다. 형체결위치와 형체결력은, 어느 일방만이 설정되어도 된다.

탈압공정 및 형개방공정에 있어서의 설정조건도 마찬가지로 설정된다. 예를 들면, 탈압공정 및 형개방공정에 있어서의 크로스헤드(151)의 이동속도나 위치(형개방개시위치, 이동속도전환위치, 및 형개방완료위치)는, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정된다. 형개방개시위치, 이동속도전환위치, 및 형개방완료위치는, 전측으로부터 후방을 향하여, 이 순서로 나열되고, 이동속도가 설정되는 구간의 시점이나 종점을 나타낸다. 구간별로, 이동속도가 설정된다. 이동속도전환위치는, 하나여도 되고, 복수여도 된다. 이동속도전환위치는, 설정되지 않아도 된다. 형개방개시위치와 형폐쇄완료위치는 동일한 위치여도 된다. 또, 형개방완료위치와 형폐쇄개시위치는 동일한 위치여도 된다.

또한, 크로스헤드(151)의 이동속도나 위치 등 대신에, 가동플래튼(120)의 이동속도나 위치 등이 설정되어도 된다. 또, 크로스헤드의 위치(예를 들면 형체결위치)나 가동플래튼의 위치 대신에, 형체결력이 설정되어도 된다.

그런데, 토글기구(150)는, 형체결모터(160)의 구동력을 증폭시켜 가동플래튼(120)에 전한다. 그 증폭배율은, 토글배율이라고도 불린다. 토글배율은, 제1 링크(152)와 제2 링크(153)가 이루는 각(θ)(이하, "링크각도(θ)"라고도 부름)에 따라 변화한다. 링크각도(θ)는, 크로스헤드(151)의 위치로부터 구해진다. 링크각도(θ)가 180°일 때, 토글배율이 최대가 된다.

금형장치(800)의 교환이나 금형장치(800)의 온도변화 등에 의하여 금형장치(800)의 두께가 변화한 경우, 형체결 시에 소정의 형체결력이 얻어지도록, 형두께조정이 행해진다. 형두께조정에서는, 예를 들면 가동금형(820)이 고정금형(810)에 터치하는 형터치의 시점에서 토글기구(150)의 링크각도(θ)가 소정의 각도가 되도록, 고정플래튼(110)과 토글서포트(130)의 간격(L)을 조정한다.

형체결장치(100)는, 형두께조정기구(180)를 갖는다. 형두께조정기구(180)는, 고정플래튼(110)과 토글서포트(130)의 간격(L)을 조정함으로써, 형두께조정을 행한다. 또한, 형두께조정의 타이밍은, 예를 들면, 성형사이클종료 후, 다음 성형사이클개시 전까지의 사이에 행해진다. 형두께조정기구(180)는, 예를 들면, 타이바(140)의 후단부에 형성되는 나사축(181)과, 토글서포트(130)에 회전 가능하게 또한 진퇴 불가능하게 보유 지지되는 나사너트(182)와, 나사축(181)에 나사결합하는 나사너트(182)를 회전시키는 형두께조정모터(183)를 갖는다.

나사축(181) 및 나사너트(182)는, 타이바(140)마다 마련된다. 형두께조정모터(183)의 회전구동력은, 회전구동력전달부(185)를 통하여 복수의 나사너트(182)에 전달되어도 된다. 복수의 나사너트(182)를 동기하여 회전시킬 수 있다. 또한, 회전구동력전달부(185)의 전달경로를 변경함으로써, 복수의 나사너트(182)를 개별적으로 회전시키는 것도 가능하다.

회전구동력전달부(185)는, 예를 들면 기어 등으로 구성된다. 이 경우, 각 나사너트(182)의 외주에 수동기어가 형성되고, 형두께조정모터(183)의 출력축에는 구동기어가 장착되며, 복수의 수동기어 및 구동기어와 맞물리는 중간기어가 토글서포트(130)의 중앙부에 회전 가능하게 보유 지지된다. 또한, 회전구동력전달부(185)는, 기어 대신에, 벨트나 풀리 등으로 구성되어도 된다.

형두께조정기구(180)의 동작은, 제어장치(700)에 의하여 제어된다. 제어장치(700)는, 형두께조정모터(183)를 구동시켜, 나사너트(182)를 회전시킨다. 그 결과, 토글서포트(130)의 타이바(140)에 대한 위치가 조정되고, 고정플래튼(110)과 토글서포트(130)의 간격(L)이 조정된다. 또한, 복수의 형두께조정기구가 조합되어 이용되어도 된다.

간격(L)은, 형두께조정모터인코더(184)를 이용하여 검출한다. 형두께조정모터인코더(184)는, 형두께조정모터(183)의 회전량이나 회전방향을 검출하고, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 형두께조정모터인코더(184)의 검출결과는, 토글서포트(130)의 위치나 간격(L)의 감시나 제어에 이용된다. 또한, 토글서포트(130)의 위치를 검출하는 토글서포트위치검출기, 및 간격(L)을 검출하는 간격검출기는, 형두께조정모터인코더(184)에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 형체결장치(100)는, 형개폐방향이 수평방향인 가로형이지만, 형개폐방향이 상하방향인 세로형이어도 된다.

또한, 본 실시형태의 형체결장치(100)는, 구동원으로서, 형체결모터(160)를 갖지만, 형체결모터(160) 대신에, 유압실린더를 가져도 된다. 또, 형체결장치(100)는, 형개폐용으로 리니어모터를 갖고, 형체결용으로 전자석을 가져도 된다.

(이젝터장치)

이젝터장치(200)의 설명에서는, 형체결장치(100)의 설명과 마찬가지로, 형폐쇄 시의 가동플래튼(120)의 이동방향(예를 들면 X축 정방향)을 전방으로 하고, 형개방 시의 가동플래튼(120)의 이동방향(예를 들면 X축 부방향)을 후방으로 하여 설명한다.

이젝터장치(200)는, 가동플래튼(120)에 장착되고, 가동플래튼(120)과 함께 진퇴한다. 이젝터장치(200)는, 금형장치(800)로부터 성형품을 걷어내는 이젝터로드(210)와, 이젝터로드(210)를 X축방향으로 이동시키는 구동기구(220)를 갖는다.

이젝터로드(210)는, 가동플래튼(120)의 관통구멍에 진퇴 가능하게 배치된다. 이젝터로드(210)의 전단부는, 가동금형(820)의 내부에 진퇴 가능하게 배치되는 가동부재(830)와 접촉한다. 이젝터로드(210)의 전단부는, 가동부재(830)와 연결되어 있어도 되고, 연결되어 있지 않아도 된다.

구동기구(220)는, 예를 들면, 이젝터모터와, 이젝터모터의 회전운동을 이젝터로드(210)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구를 갖는다. 운동변환기구는, 나사축과, 나사축에 나사결합하는 나사너트를 포함한다. 나사축과 나사너트의 사이에는, 볼 또는 롤러가 개재해도 된다.

이젝터장치(200)는, 제어장치(700)에 의한 제어하에서, 걷어내기 공정을 행한다. 걷어내기 공정에서는, 이젝터로드(210)를 설정이동속도로 대기위치로부터 걷어내기 위치까지 전진시킴으로써, 가동부재(830)를 전진시켜, 성형품을 걷어낸다. 그 후, 이젝터모터를 구동하여 이젝터로드(210)를 설정이동속도로 후퇴시켜, 가동부재(830)를 원래의 대기위치까지 후퇴시킨다.

이젝터로드(210)의 위치나 이동속도는, 예를 들면 이젝터모터인코더를 이용하여 검출한다. 이젝터모터인코더는, 이젝터모터의 회전을 검출하고, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 또한, 이젝터로드(210)의 위치를 검출하는 이젝터로드위치검출기, 및 이젝터로드(210)의 이동속도를 검출하는 이젝터로드이동속도검출기는, 이젝터모터인코더에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다.

(사출장치)

사출장치(300)의 설명에서는, 형체결장치(100)의 설명이나 이젝터장치(200)의 설명과는 달리, 충전 시의 스크루(330)의 이동방향(예를 들면 X축 부방향)을 전방으로 하고, 계량 시의 스크루(330)의 이동방향(예를 들면 X축 정방향)을 후방으로 하여 설명한다.

사출장치(300)는 슬라이드베이스(301)에 설치되고, 슬라이드베이스(301)는 사출장치프레임(920)에 대하여 진퇴 가능하게 배치된다. 사출장치(300)는, 금형장치(800)에 대하여 진퇴 가능하게 배치된다. 사출장치(300)는, 금형장치(800)에 터치하고, 금형장치(800) 내의 캐비티공간(801)에 성형재료를 충전한다. 사출장치(300)는, 예를 들면, 실린더(310), 노즐(320), 스크루(330), 계량모터(340), 사출모터(350), 압력검출기(360) 등을 갖는다.

실린더(310)는, 공급구(311)로부터 내부에 공급된 성형재료를 가열한다. 성형재료는, 예를 들면 수지 등을 포함한다. 성형재료는, 예를 들면 펠릿상으로 형성되고, 고체의 상태로 공급구(311)에 공급된다. 공급구(311)는 실린더(310)의 후부에 형성된다. 실린더(310)의 후부의 외주에는, 수랭실린더 등의 냉각기(312)가 마련된다. 냉각기(312)보다 전방에 있어서, 실린더(310)의 외주에는, 밴드히터 등의 가열기(313)와 온도검출기(314)가 마련된다.

실린더(310)는, 실린더(310)의 축방향(예를 들면 X축방향)으로 복수의 존으로 구분된다. 복수의 존의 각각에 가열기(313)와 온도검출기(314)가 마련된다. 복수의 존의 각각에 설정온도가 설정되고, 온도검출기(314)의 검출온도가 설정온도가 되도록, 제어장치(700)가 가열기(313)를 제어한다.

노즐(320)은, 실린더(310)의 전단부에 마련되고, 금형장치(800)에 대하여 압박된다. 노즐(320)의 외주에는, 가열기(313)와 온도검출기(314)가 마련된다. 노즐(320)의 검출온도가 설정온도가 되도록, 제어장치(700)가 가열기(313)를 제어한다.

스크루(330)는, 실린더(310) 내에 회전 가능하게 또한 진퇴 가능하게 배치된다. 스크루(330)를 회전시키면, 스크루(330)의 나선상의 홈을 따라 성형재료가 전방으로 보내진다. 성형재료는, 전방으로 보내지면서, 실린더(310)로부터의 열에 의하여 점차 용융된다. 액상의 성형재료가 스크루(330)의 전방으로 보내져 실린더(310)의 전측부에 축적됨에 따라, 스크루(330)가 후퇴된다. 그 후, 스크루(330)를 전진시키면, 스크루(330) 전방에 축적된 액상의 성형재료가 노즐(320)로부터 사출되어, 금형장치(800) 내에 충전된다.

스크루(330)의 전측부에는, 스크루(330)를 전방으로 밀 때에 스크루(330)의 전방으로부터 후방을 향하는 성형재료의 역류를 방지하는 역류방지밸브로서, 역류방지링(331)이 진퇴 가능하게 장착된다.

역류방지링(331)은, 스크루(330)를 전진시킬 때에, 스크루(330) 전방의 성형재료의 압력에 의하여 후방으로 밀려, 성형재료의 유로를 막는 폐색위치(도 2 참조)까지 스크루(330)에 대하여 상대적으로 후퇴한다. 이로써, 스크루(330) 전방에 축적된 성형재료가 후방으로 역류하는 것을 방지한다.

한편, 역류방지링(331)은, 스크루(330)를 회전시킬 때에, 스크루(330)의 나선상의 홈을 따라 전방으로 보내지는 성형재료의 압력에 의하여 전방으로 밀려, 성형재료의 유로를 개방하는 개방위치(도 1 참조)까지 스크루(330)에 대하여 상대적으로 전진한다. 이로써, 스크루(330)의 전방으로 성형재료가 보내진다.

역류방지링(331)은, 스크루(330)와 함께 회전하는 공회전타입과, 스크루(330)와 함께 회전하지 않는 비공회전타입 중 어느 것이어도 된다.

또한, 사출장치(300)는, 스크루(330)에 대하여 역류방지링(331)을 개방위치와 폐색위치의 사이에서 진퇴시키는 구동원을 갖고 있어도 된다.

계량모터(340)는, 스크루(330)를 회전시킨다. 스크루(330)를 회전시키는 구동원은, 계량모터(340)에 한정되지는 않고, 예를 들면 유압펌프 등이어도 된다.

사출모터(350)는, 스크루(330)를 진퇴시킨다. 사출모터(350)와 스크루(330)의 사이에는, 사출모터(350)의 회전운동을 스크루(330)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구 등이 마련된다. 운동변환기구는, 예를 들면 나사축과, 나사축에 나사결합하는 나사너트를 갖는다. 나사축과 나사너트의 사이에는, 볼이나 롤러 등이 마련되어도 된다. 스크루(330)를 진퇴시키는 구동원은, 사출모터(350)에 한정되지는 않고, 예를 들면 유압실린더 등이어도 된다.

압력검출기(360)는, 사출모터(350)와 스크루(330)의 사이에서 전달되는 압력을 검출한다. 압력검출기(360)는, 사출모터(350)와 스크루(330)의 사이의 압력의 전달경로에 마련되어, 압력검출기(360)에 작용하는 압력을 검출한다.

압력검출기(360)는, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 압력검출기(360)의 검출결과는, 스크루(330)가 성형재료로부터 받는 압력, 스크루(330)에 대한 배압, 스크루(330)로부터 성형재료에 작용하는 압력 등의 제어나 감시에 이용된다.

사출장치(300)는, 제어장치(700)에 의한 제어하에서, 계량공정, 충전공정 및 보압공정 등을 행한다. 충전공정과 보압공정을 통틀어 사출공정이라고도 부른다.

계량공정에서는, 계량모터(340)를 구동하여 스크루(330)를 설정회전속도로 회전시켜, 스크루(330)의 나선상의 홈을 따라 성형재료를 전방으로 보낸다. 이에 따라, 성형재료가 점차 용융된다. 액상의 성형재료가 스크루(330)의 전방으로 보내져 실린더(310)의 전측부에 축적됨에 따라, 스크루(330)가 후퇴된다. 스크루(330)의 회전속도는, 예를 들면 계량모터인코더(341)를 이용하여 검출한다. 계량모터인코더(341)는, 계량모터(340)의 회전을 검출하고, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 또한, 스크루(330)의 회전속도를 검출하는 스크루회전속도검출기는, 계량모터인코더(341)에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다.

계량공정에서는, 스크루(330)의 급격한 후퇴를 제한하기 위하여, 사출모터(350)를 구동하여 스크루(330)에 대하여 설정배압을 가해도 된다. 스크루(330)에 대한 배압은, 예를 들면 압력검출기(360)를 이용하여 검출한다. 압력검출기(360)는, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 스크루(330)가 계량완료위치까지 후퇴하여, 스크루(330)의 전방에 소정량의 성형재료가 축적되면, 계량공정이 완료된다.

계량공정에 있어서의 스크루(330)의 위치 및 회전속도는, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정된다. 예를 들면, 계량개시위치, 회전속도전환위치 및 계량완료위치가 설정된다. 이들 위치는, 전측으로부터 후방을 향하여 이 순서로 나열되고, 회전속도가 설정되는 구간의 시점이나 종점을 나타낸다. 구간별로, 회전속도가 설정된다. 회전속도전환위치는, 하나여도 되고, 복수여도 된다. 회전속도전환위치는, 설정되지 않아도 된다. 또, 구간별로 배압이 설정된다.

충전공정에서는, 사출모터(350)를 구동하여 스크루(330)를 설정이동속도로 전진시켜, 스크루(330)의 전방에 축적된 액상의 성형재료를 금형장치(800) 내의 캐비티공간(801)에 충전시킨다. 스크루(330)의 위치나 이동속도는, 예를 들면 사출모터인코더(351)를 이용하여 검출한다. 사출모터인코더(351)는, 사출모터(350)의 회전을 검출하고, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 스크루(330)의 위치가 설정위치에 도달하면, 충전공정으로부터 보압공정으로의 전환(이른바, V/P전환)이 행해진다. V/P전환이 행해지는 위치를 V/P전환위치라고도 부른다. 스크루(330)의 설정이동속도는, 스크루(330)의 위치나 시간 등에 따라 변경되어도 된다.

충전공정에 있어서의 스크루(330)의 위치 및 이동속도는, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정된다. 예를 들면, 충전개시위치("사출개시위치"라고도 부름), 이동속도전환위치 및 V/P전환위치가 설정된다. 이들 위치는, 후측으로부터 전방을 향하여 이 순서로 나열되고, 이동속도가 설정되는 구간의 시점이나 종점을 나타낸다. 구간별로, 이동속도가 설정된다. 이동속도전환위치는, 하나여도 되고, 복수여도 된다. 이동속도전환위치는, 설정되지 않아도 된다.

스크루(330)의 이동속도가 설정되는 구간별로, 스크루(330)의 압력의 상한값이 설정된다. 스크루(330)의 압력은, 압력검출기(360)에 의하여 검출된다. 압력검출기(360)의 검출값이 설정압력 이하인 경우, 스크루(330)는 설정이동속도로 전진된다. 한편, 압력검출기(360)의 검출값이 설정압력을 초과하는 경우, 금형보호를 목적으로 하여, 압력검출기(360)의 검출값이 설정압력 이하가 되도록, 스크루(330)는 설정이동속도보다 느린 이동속도로 전진된다.

또한, 충전공정에 있어서 스크루(330)의 위치가 V/P전환위치에 도달한 후, V/P전환위치에 스크루(330)를 일시정지시키고, 그 후에 V/P전환이 행해져도 된다. V/P전환의 직전에 있어서, 스크루(330)의 정지 대신에, 스크루(330)의 미속(微速)전진 또는 미속후퇴가 행해져도 된다. 또, 스크루(330)의 위치를 검출하는 스크루위치검출기, 및 스크루(330)의 이동속도를 검출하는 스크루이동속도검출기는, 사출모터인코더(351)에 한정되지 않고, 일반적인 것을 사용할 수 있다.

보압공정에서는, 사출모터(350)를 구동하여 스크루(330)를 전방으로 밀고, 스크루(330)의 전단부에 있어서의 성형재료의 압력(이하, "유지압력"이라고도 부름)을 설정압으로 유지하며, 실린더(310) 내에 남는 성형재료를 금형장치(800)를 향하여 민다. 금형장치(800) 내에서의 냉각수축에 의한 부족분의 성형재료를 보충할 수 있다. 유지압력은, 예를 들면 압력검출기(360)를 이용하여 검출한다. 압력검출기(360)는, 그 검출결과를 나타내는 신호를 제어장치(700)에 보낸다. 유지압력의 설정값은, 보압공정의 개시로부터의 경과시간 등에 따라 변경되어도 된다. 보압공정에 있어서의 유지압력 및 유지압력을 유지하는 유지시간은, 각각 복수 설정되어도 되고, 일련의 설정조건으로서, 일괄적으로 설정되어도 된다.

보압공정에서는 금형장치(800) 내의 캐비티공간(801)의 성형재료가 점차 냉각되고, 보압공정완료 시에는 캐비티공간(801)의 입구가 고화된 성형재료로 막힌다. 이 상태는 게이트시일이라고 불리고, 캐비티공간(801)으로부터의 성형재료의 역류가 방지된다. 보압공정 후, 냉각공정이 개시된다. 냉각공정에서는, 캐비티공간(801) 내의 성형재료의 고화가 행해진다. 성형사이클시간의 단축을 목적으로 하여, 냉각공정 중에 계량공정이 행해져도 된다.

또한, 본 실시형태의 사출장치(300)는, 인라인·스크루방식이지만, 프리플라스티사이징방식 등이어도 된다. 프리플라스티사이징방식의 사출장치는, 가소화실린더 내에서 용융된 성형재료를 사출실린더에 공급하고, 사출실린더로부터 금형장치 내에 성형재료를 사출한다. 가소화실린더 내에는, 스크루가 회전 가능하게 또한 진퇴 불가능하게 배치되거나, 또는 스크루가 회전 가능하게 또한 진퇴 가능하게 배치된다. 한편, 사출실린더 내에는, 플런저가 진퇴 가능하게 배치된다.

또, 본 실시형태의 사출장치(300)는, 실린더(310)의 축방향이 수평방향인 가로형이지만, 실린더(310)의 축방향이 상하방향인 세로형이어도 된다. 세로형의 사출장치(300)와 조합되는 형체결장치는, 세로형이어도 되고 가로형이어도 된다. 마찬가지로, 가로형의 사출장치(300)와 조합되는 형체결장치는, 가로형이어도 되고 세로형이어도 된다.

(이동장치)

이동장치(400)의 설명에서는, 사출장치(300)의 설명과 마찬가지로, 충전 시의 스크루(330)의 이동방향(예를 들면 X축 부방향)을 전방으로 하고, 계량 시의 스크루(330)의 이동방향(예를 들면 X축 정방향)을 후방으로 하여 설명한다.

이동장치(400)는, 금형장치(800)에 대하여 사출장치(300)를 진퇴시킨다. 또, 이동장치(400)는, 금형장치(800)에 대하여 노즐(320)을 압박하여, 노즐터치압력을 발생시킨다. 이동장치(400)는, 액압펌프(410), 구동원으로서의 모터(420), 액압액추에이터로서의 액압실린더(430) 등을 포함한다.

액압펌프(410)는, 제1 포트(411)와, 제2 포트(412)를 갖는다. 액압펌프(410)는, 양방향회전 가능한 펌프이며, 모터(420)의 회전방향을 전환함으로써, 제1 포트(411) 및 제2 포트(412) 중 어느 일방으로부터 작동액(예를 들면 오일)을 흡입하고 타방으로부터 토출하여 액압을 발생시킨다. 또한, 액압펌프(410)는 탱크로부터 작동액을 흡인하고 제1 포트(411) 및 제2 포트(412) 중 어느 일방으로부터 작동액을 토출할 수도 있다.

모터(420)는, 액압펌프(410)를 작동시킨다. 모터(420)는, 제어장치(700)로부터의 제어신호에 따른 회전방향 및 회전토크로 액압펌프(410)를 구동한다. 모터(420)는, 전동모터여도 되고, 전동서보모터여도 된다.

액압실린더(430)는, 실린더본체(431), 피스톤(432), 및 피스톤로드(433)를 갖는다. 실린더본체(431)는, 사출장치(300)에 대하여 고정된다. 피스톤(432)은, 실린더본체(431)의 내부를, 제1 실로서의 전실(前室)(435)과, 제2 실로서의 후실(後室)(436)로 구획한다. 피스톤로드(433)는, 고정플래튼(110)에 대하여 고정된다.

액압실린더(430)의 전실(435)은, 제1 유로(401)를 통하여, 액압펌프(410)의 제1 포트(411)와 접속된다. 제1 포트(411)로부터 토출된 작동액이 제1 유로(401)를 통하여 전실(435)에 공급됨으로써, 사출장치(300)가 전방으로 밀린다. 사출장치(300)가 전진되어, 노즐(320)이 고정금형(810)에 압박된다. 전실(435)은, 액압펌프(410)로부터 공급되는 작동액의 압력에 의하여 노즐(320)의 노즐터치압력을 발생시키는 압력실로서 기능한다.

한편, 액압실린더(430)의 후실(436)은, 제2 유로(402)를 통하여 액압펌프(410)의 제2 포트(412)와 접속된다. 제2 포트(412)로부터 토출된 작동액이 제2 유로(402)를 통하여 액압실린더(430)의 후실(436)에 공급됨으로써, 사출장치(300)가 후방으로 밀린다. 사출장치(300)가 후퇴되어, 노즐(320)이 고정금형(810)으로부터 이간된다.

또한, 본 실시형태에서는 이동장치(400)는 액압실린더(430)를 포함하지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액압실린더(430) 대신에, 전동모터와, 그 전동모터의 회전운동을 사출장치(300)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구가 이용되어도 된다.

(제어장치)

제어장치(700)는, 예를 들면 컴퓨터로 구성되고, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 CPU(Central Processing Unit)(701)와, 메모리 등의 기억매체(702)와, 입력인터페이스(703)와, 출력인터페이스(704)를 갖는다. 제어장치(700)는, 기억매체(702)에 기억된 프로그램을 CPU(701)에 실행시킴으로써, 각종 제어를 행한다. 또, 제어장치(700)는, 입력인터페이스(703)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력인터페이스(704)에서 외부에 신호를 송신한다.

제어장치(700)는, 계량공정, 형폐쇄공정, 승압공정, 형체결공정, 충전공정, 보압공정, 냉각공정, 탈압공정, 형개방공정, 및 걷어내기 공정 등을 반복하여 행함으로써, 성형품을 반복하여 제조한다. 성형품을 얻기 위한 일련의 동작, 예를 들면 계량공정의 개시로부터 다음 계량공정의 개시까지의 동작을 "쇼트" 또는 "성형사이클"이라고도 부른다. 또, 1회의 쇼트에 필요로 하는 시간을 "성형사이클시간" 또는 "사이클시간"이라고도 부른다.

1회의 성형사이클은, 예를 들면, 계량공정, 형폐쇄공정, 승압공정, 형체결공정, 충전공정, 보압공정, 냉각공정, 탈압공정, 형개방공정, 및 걷어내기 공정을 이 순서로 갖는다. 여기에서의 순번은, 각 공정의 개시의 순번이다. 충전공정, 보압공정, 및 냉각공정은, 형체결공정의 동안에 행해진다. 탈압공정의 종료는 형개방공정의 개시와 일치한다.

또한, 성형사이클시간의 단축을 목적으로 하여, 동시에 복수의 공정을 행해도 된다. 예를 들면, 계량공정은, 전회의 성형사이클의 냉각공정 중에 행해져도 되고, 승압공정의 개시로부터 탈압공정의 종료까지의 동안에 행해져도 된다. 이 경우, 형폐쇄공정이 성형사이클의 처음에 행해지는 것으로 해도 된다. 또, 충전공정은, 형폐쇄공정 중에 개시되어도 된다. 또, 걷어내기 공정은, 형개방공정 중에 개시되어도 된다. 노즐(320)의 유로를 개폐하는 개폐밸브가 마련되는 경우, 형개방공정은, 계량공정 중에 개시되어도 된다. 계량공정 중에 형개방공정이 개시되어도, 개폐밸브가 노즐(320)의 유로를 폐쇄하고 있으면, 노즐(320)로부터 성형재료가 누출되지 않기 때문이다.

또한, 1회의 성형사이클은, 계량공정, 형폐쇄공정, 승압공정, 형체결공정, 충전공정, 보압공정, 냉각공정, 탈압공정, 형개방공정, 및 걷어내기 공정 이외의 공정을 가져도 된다.

예를 들면, 보압공정의 완료 후, 계량공정의 개시 전에, 스크루(330)를 사전에 설정된 계량개시위치까지 후퇴시키는 계량 전 석 백(suck back)공정이 행해져도 된다. 계량공정의 개시 전에 스크루(330)의 전방에 축적된 성형재료의 압력을 저감시킬 수 있어, 계량공정의 개시 시의 스크루(330)의 급격한 후퇴를 방지할 수 있다.

또, 계량공정의 완료 후, 충전공정의 개시 전에, 스크루(330)를 사전에 설정된 충전개시위치("사출개시위치"라고도 부름)까지 후퇴시키는 계량 후 석백공정이 행해져도 된다. 충전공정의 개시 전에 스크루(330)의 전방에 축적된 성형재료의 압력을 저감시킬 수 있어, 충전공정의 개시 전의 노즐(320)로부터의 성형재료의 누출을 방지할 수 있다.

제어장치(700)는, 조작장치(750)나 표시장치(760)와 접속되어 있다. 조작장치(750)는, 유저에 의한 입력조작을 받아들여, 입력조작에 따른 신호를 제어장치(700)에 출력한다. 표시장치(760)는, 제어장치(700)에 의한 제어하에서, 조작장치(750)에 있어서의 입력조작에 따른 표시화면을 표시한다.

표시화면은, 사출성형기(10)의 설정 등에 이용된다. 표시화면은, 복수 준비되고, 전환하여 표시되거나, 겹쳐 표시되거나 한다. 유저는, 표시장치(760)로 표시되는 표시화면을 보면서, 조작장치(750)를 조작함으로써 사출성형기(10)의 설정(설정값의 입력을 포함함) 등을 행한다.

조작장치(750) 및 표시장치(760)는, 예를 들면 터치패널로 구성되고, 일체화되어도 된다. 또한, 본 실시형태의 조작장치(750) 및 표시장치(760)는, 일체화되어 있지만, 독립적으로 마련되어도 된다. 또, 조작장치(750)는, 복수 마련되어도 된다. 조작장치(750) 및 표시장치(760)는, 형체결장치(100)(보다 상세하게는 고정플래튼(110))의 Y축방향 부측에 배치된다. Y축방향 부측을 조작측이라고 부르고, Y축방향 정측을 반조작측이라고 부른다.

(이젝터장치의 상세)

다음으로, 이젝터장치(200)의 주요한 구성에 대하여, 도 3 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 도 3은, 이젝터장치(200)의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 4는, 가동플래튼(120)으로부터 분리하여, 이젝터장치(200)를 전방측에서 본 사시도이다. 도 5는, 이젝터장치(200)를 후방측에서 본 사시도이다.

이젝터장치(200)는, 이젝터로드(210)와, 구동기구(220)와, 지지체(230)와, 가이드바(240)와, 크로스헤드(250)를 구비하고 있다. 구동기구(220)는, 이젝터모터(221)와, 모터풀리(222)와, 벨트(223)와, 나사축풀리(224)와, 운동변환기구(225)를 갖고 있다. 운동변환기구(225)는, 나사축(226)과, 나사너트(227)를 갖고 있다.

지지체(230)는, 나사축(226) 및 가이드바(240)를 통하여 가동플래튼(120)의 후방에 소정 거리를 두고 고정된다. 지지체(230)는, 베어링(도시하지 않음)을 통하여, 나사축(226)의 일단을 회전 가능하게 지지한다. 나사축(226)의 타단은 가동플래튼(120)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 가이드바(240)는, 일단이 지지체(230)에 고정되고, 타단이 가동플래튼(120)에 고정되어 있다.

지지체(230)와 가동플래튼(120)의 사이에는 크로스헤드(250)가 X방향으로 이동 가능하게 설치된다. 크로스헤드(250)에는, 나사축(226), 가이드바(240)가 관통하여, 가이드바(240)를 따라 X방향으로 이동 가능하다.

이젝터로드(210)는, 가이드바(240)에 고정된다. 이젝터로드(210)는, 가동플래튼(120)의 관통구멍(121)에 진퇴 가능하게 배치된다. 따라서, 크로스헤드(250)를 X방향으로 진퇴시킴으로써, 이젝터로드(210)를 진퇴시킬 수 있다.

이젝터모터(221)는, 지지체(230)에 고정되어 있다. 모터풀리(222)는, 이젝터모터(221)의 회전축에 고정되어 있다. 나사축풀리(224)는, 나사축(226)에 고정되어 있다. 벨트(223)는, 모터풀리(222)와 나사축풀리(224)의 사이에 마련되어, 모터풀리(222)의 회전을 나사축풀리(224)에 전달한다.

운동변환기구(225)는, 나사축(226)의 회전운동을 나사너트(227)의 전후방향의 진퇴운동으로 변환한다. 나사축(226)은, 회전 가능하게 지지되어 있다. 나사너트(227)는, 나사축(226)과 나사결합함과 함께, 크로스헤드(250)에 고정되어 있다.

이젝터장치(200)는, 이젝터모터(221)를 동작시킴으로써, 모터풀리(222), 벨트(223), 나사축풀리(224)를 통하여, 나사축(226)이 회전한다. 나사축(226)이 회전함으로써, 나사너트(227)가 고정된 크로스헤드(250)가 전후방향으로 이동하여, 이젝터로드(210)를 진퇴시킬 수 있다. 이로써, 걷어내기 공정에 있어서, 이젝터로드(210)를 전진시켜 이젝터로드(210)가 가동부재(830)를 밈으로써, 가동부재(830)의 이젝터핀(831)이 성형품을 걷어낸다. 또, 사출공정에 있어서, 이젝터로드(210)를 전진시켜 이젝터로드(210)가 가동부재(830)를 밈으로써, 가동부재(830)의 이젝터핀(831)이 캐비티공간(801)(도 2 참조) 내의 성형재료를 압축하는 이젝터압축을 행할 수 있다.

이젝터모터(221)는, 제어장치(700)에 의하여 제어된다. 예를 들면, 제어장치(700)는, 이젝터모터(221)를 제어하는 컨트롤러(70)를 구비하고 있다. 또, 이젝터모터(221)의 회전을 검출하는 이젝터모터인코더(221a)가 마련되어 있다.

또, 이젝터로드(210)를 전진시켜 캐비티공간(801)(도 2 참조) 내의 성형재료를 압축했을 때, 가동부(크로스헤드(250), 이젝터로드(210), 가동부재(830), 이젝터핀(831)) 및 전달부(모터풀리(222), 벨트(223), 나사축풀리(224), 운동변환기구(225))는, 성형재료에 의한 반력을 받는다. 이젝터장치(200)는, 성형재료에 의한 반력(하중)을 검출하는 반력검출부를 구비하고 있다. 반력검출부로서는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이젝터로드(210)에 마련된 변형게이지(210a)를 이용할 수 있다. 또, 크로스헤드(250)에 마련된 변형게이지를 이용해도 되고, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에 있어서는, 반력검출부로서 변형게이지(210a)를 이용하는 경우를 예로 설명한다. 이젝터모터인코더(221a)의 검출값 및 변형게이지(210a)의 검출값은, 컨트롤러(70)에 입력된다.

다음으로, 이젝터모터(221)를 제어하는 컨트롤러(70)에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 일 실시형태의 컨트롤러(70)의 기능블록도이다.

컨트롤러(70)는, 속도지령연산부(71)와, 토크지령연산부(72)와, 드라이버부(73)와, 위치검출부(74)와, 속도검출부(75)와, 변형량추정부(76)와, 연산기(77, 78, 79)를 구비하고 있다.

컨트롤러(70)에는, 제어장치(700)의 위치설정값출력부(도시하지 않음)로부터 위치설정값(Sset)이 입력된다. 여기에서, 위치설정값(Sset)은, 예를 들면, 크로스헤드(250)를 이동시키는 위치를 나타내는 정보이다. 또한, 위치설정값(Sset)은, 이젝터로드의 선단위치를 나타내는 정보로 해도 된다.

연산기(77)는, 위치설정값(Sset)과, 후술하는 변형량추정부(76)로 추정된 위치보정값(Sdef)과, 후술하는 위치검출부(74)의 위치검출값(Sfb)이 입력되고, "Sset+Sdef-Sfb"의 값을 속도지령연산부(71)에 출력한다. 또한, "Sset+Sdef"를 위치지령값(Scmd)이라고 칭한다.

속도지령연산부(71)는, 연산기(77)의 출력값(즉, 위치지령값(Scmd)과 위치검출값(Sfb)의 차분에 상당)에 근거하여, 속도지령값(Vcmd)을 산출한다. 예를 들면, 위치지령값(Scmd)과 위치검출값(Sfb)의 차분이 작아지도록, 속도지령값(Vcmd)을 산출한다. 산출된 속도지령값(Vcmd)은, 연산기(78)에 출력된다.

연산기(78)는, 속도지령값(Vcmd)과, 후술하는 속도검출부(75)의 속도검출값(Vfb)이 입력되고, "Vcmd-Vfb"의 값을 토크지령연산부(72)에 출력한다.

토크지령연산부(72)는, 연산기(78)의 출력값(즉, 속도지령값(Vcmd)과 속도검출값(Vfb)의 차분에 상당)에 근거하여, 토크지령값(Tcmd)을 산출한다. 예를 들면, 속도지령값(Vcmd)과 속도검출값(Vfb)의 차분이 작아지도록, 토크지령값(Tcmd)을 산출한다. 산출된 토크지령값(Tcmd)은, 연산기(79)에 출력된다.

연산기(79)는, 토크지령값(Tcmd)과, 드라이버부(73)의 토크검출값(Tfb)이 입력되고, "Tcmd-Tfb"의 값을 드라이버부(73)에 출력한다.

드라이버부(73)는, 연산기(79)의 출력값(즉, 토크지령값(Tcmd)과 토크검출값(Tfb)의 차분에 상당)에 근거하여, 이젝터모터(221)를 구동한다. 예를 들면, 토크지령값(Tcmd)과 토크검출값(Tfb)의 차분이 작아지도록, 이젝터모터(221)의 전류를 제어한다. 또, 드라이버부(73)는, 이젝터모터(221)의 전류로부터 토크를 구하고, 토크검출값(Tfb)으로서, 연산기(79)에 출력한다.

위치검출부(74)는, 이젝터모터인코더(221a)의 검출값에 근거하여, 크로스헤드(250)의 위치를 검출한다. 검출된 위치는, 위치검출값(Sfb)으로서, 연산기(77)에 출력한다.

속도검출부(75)는, 이젝터모터인코더(221a)의 검출값에 근거하여, 이젝터로드(210)의 속도를 검출한다. 검출된 속도는, 속도검출값(Vfb)으로서, 연산기(78)에 출력한다.

변형량추정부(76)는, 변형게이지(210a)의 검출값 및 소정의 테이블(761)에 근거하여, 가동부 및 전달부의 변형량을 추정한다. 또, 변형량추정부(76)는, 추정된 변형량을 위치보정값(Sdef)으로서, 연산기(77)에 출력한다.

이젝터로드(210)를 전진시켜 캐비티공간(801)(도 2 참조) 내의 성형재료를 압축했을 때, 성형재료에 의한 반력(하중)에 의하여, 가동부 및 전달부는 탄성변형된다. 예를 들면, 벨트(223)의 신장, 가동부재(830)의 변형, 이젝터핀(831)의 변형, 이젝터로드(210)의 변형, 크로스헤드(250)의 변형, 나사축(226)의 변형 등이 발생한다. 이 때문에, 실제의 이젝터핀(831)의 선단위치는, 이젝터모터인코더(221a)의 검출값으로부터 얻어지는 이젝터핀(831)의 선단위치보다 후퇴한다. 성형재료에 의한 반력(하중)에 의하여 이젝터핀(831)의 선단위치가 후퇴한 양을 변형량으로 한다. 또한, 변형량은 후퇴하는 방향을 +로 한다.

테이블(761)은, 예를 들면, 성형재료에 의한 반력(하중)과, 가동부 및 전달부의 변형량(즉, 이젝터핀(831)의 선단위치의 어긋남량)을 대응지은 테이블이다. 테이블(761)은, 하중이 증가할수록 변형량이 증가하는 함수로서 정의되어 있다. 또한, 테이블(761)은, 사전에 실험·시뮬레이션 등에 의하여 구해져, 변형량추정부(76)에 저장되어 있다. 또, 성형재료에 의한 반력(하중)은, 변형게이지(210a)의 검출값으로부터 산출할 수 있다. 또한, 테이블(761)은, 변형게이지(210a)의 검출값과, 가동부 및 전달부의 변형량을 대응지은 테이블이어도 된다.

다음으로, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 동작예에 대하여, 참고예에 관한 사출성형기와 대비하여 설명한다.

먼저, 참고예에 관한 사출성형기의 동작예에 대하여 설명한다. 참고예에 관한 사출성형기의 컨트롤러는, 도 6에 나타내는 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러(70)와 비교하여, 변형량추정부(76)를 구비하고 있지 않은 점에서 다르다. 이 때문에, 참고예의 컨트롤러에서는, "위치지령값(Scmd)=위치설정값(Sset)"으로 하고, 위치검출값(Sfb)과 위치지령값(Scmd)의 차가 작아지도록 제어한다.

도 7은, 참고예에 관한 사출성형기의 이젝터압축제어의 일례를 설명하는 그래프이다. 여기에서, 도 7 및 후술하는 도 8에 있어서의 "이젝터위치설정"이란, 이젝터압축제어에 있어서 사전에 설정된 크로스헤드(250)의 위치이며, 위치설정값(Sset)에 상당한다. "이젝터위치지령"이란, 컨트롤러가 이젝터모터(221)를 제어할 때의 크로스헤드(250)의 위치의 목푯값이며, 위치지령값(Scmd)에 상당한다. "이젝터위치검출"이란, 이젝터모터인코더(221b)의 검출값으로부터 얻어진 크로스헤드(250)의 위치이다. "가동부재위치"란, 가동부재(830)의 실제의 위치이다. "형내압"이란, 캐비티공간(801) 내의 성형재료의 압력이다. 또, 도 7에 있어서, 이젝터위치설정을 파선으로 나타내고, 이젝터위치지령을 실선으로 나타내며, 이젝터위치검출을 일점쇄선으로 나타내고, 가동부재위치를 굵은 실선으로 나타내며, 형내압을 이점쇄선으로 나타내고 있다. 또, 위치 S0 내지 S3은, 이젝터위치설정, 이젝터위치지령, 이젝터위치검출에 이용하는 것이고, 가동부재위치검출에 이용하는 것은 아니다.

참고예에 있어서, 이젝터위치지령은, 이젝터위치설정과 일치하고 있다. 또, 컨트롤러는, 이젝터위치검출이 이젝터위치지령과 일치하도록 이젝터모터(221)를 제어한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 승압공정이 완료되면, 컨트롤러는 이젝터모터(221)를 제어하여 크로스헤드(250)를 소정의 위치 S1까지 이동시킨다. 또한, 이 시점에서는, 크로스헤드(250)가 가동부재(830)에 맞닿은 상태이며, 가동부재(830)는 압입되어 있지 않다.

충전공정을 개시하면, 캐비티공간(801) 내에 성형재료가 충전된다. 캐비티공간(801) 내가 성형재료로 채워지면 형내압이 상승한다.

다음으로, 컨트롤러는, 크로스헤드(250)를 소정의 위치 S2까지 이동시키고, 성형재료를 압축하는 이젝터압축제어를 행한다. 또, 도 7에 나타내는 예에서는, 이젝터압축을 개시한 후에 보압공정을 개시한다. 여기에서, 컨트롤러는, 이젝터위치검출이 이젝터위치지령과 일치하도록 이젝터모터(221)를 제어하고 있지만, 성형재료의 반력에 의하여 가동부 및 전달부는 탄성변형되어 있어, 실제의 가동부재(830)의 위치는, 이젝터모터인코더(221b)의 검출값으로부터 산출되는 가동부재(830)의 위치보다 후퇴한 위치가 된다. 이 때문에, 가동부재(830)의 위치는 목표위치까지 도달하고 있지 않다.

그리고, 캐비티공간(801) 내의 성형재료가 수축함으로써, 형내압이 감소한다. 이로써, 탄성변형된 가동부 및 전달부가 복원된다. 이 때문에, 컨트롤러는 이젝터위치검출이 이젝터위치지령과 일치하도록 이젝터모터(221)를 제어하고 있음에도 불구하고, 실제의 가동부재(830)의 위치는 완만하게 전진하게 된다.

이와 같이, 참고예에 관한 사출성형기에 있어서는, 이젝터압축을 개시해도 가동부재가 소정의 위치까지 도달하지 않는다. 그리고, 이젝터압축 중에 가동부재(830)가 완만하게 전진하기 때문에, 성형품의 전사(轉寫)가 붕괴될 우려가 있다.

보압공정이 종료되면, 냉각공정(도 7에서는, 보압공정종료로부터 탈압공정개시까지의 동안), 탈압공정, 형개방공정을 행한다. 걷어내기 공정에서는, 컨트롤러는, 크로스헤드(250)를 소정의 위치 S3까지 이동시키고, 가동부재(830)의 이젝터핀(831)이 성형품을 걷어낸다(이젝터 걷어내기 개시). 그 후, 컨트롤러는, 크로스헤드(250)를 소정의 위치 S0까지 후퇴시킨다(이젝터복귀개시).

다음으로, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 동작예에 대하여 설명한다. 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러(70)는, 변형량추정부(76)를 구비하고 있다. 이 때문에, 일 실시형태의 컨트롤러(70)에서는, "위치지령값(Scmd)=위치설정값(Sset)+위치보정값(Sdef)"으로 하고, 위치검출값(Sfb)과 위치지령값(Scmd)의 차가 작아지도록 제어한다.

도 8은, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 이젝터압축제어의 일례를 설명하는 그래프이다. 또한, 도 7에 나타내는 참고예에 관한 사출성형기의 제어와 중복되는 부분에 대해서는, 설명을 생략한다. 또, 도 8에 있어서, 이젝터위치설정을 파선으로 나타내고, 이젝터위치지령을 실선으로 나타내며, 이젝터위치검출을 일점쇄선으로 나타내고, 가동부재위치를 굵은 실선으로 나타내며, 형내압을 이점쇄선으로 나타내고 있다. 또, 참고예의 가동부재위치를 굵은 파선으로 나타내고 있다. 또한, 도 8에 있어서, 이젝터위치설정과 이젝터위치지령의 차분이, 위치보정값(Sdef)에 상당한다.

컨트롤러(70)는, 크로스헤드(250)를 소정의 위치 S2까지 이동시키고, 성형재료를 압축하는 이젝터압축제어를 행한다. 컨트롤러(70)는, 이젝터위치검출(위치검출값(Sfb))이 이젝터위치지령(위치지령값(Scmd))과 일치하도록 이젝터모터(221)를 제어한다. 여기에서, 성형재료의 반력에 의하여 가동부 및 전달부는 탄성변형되어 있어, 실제의 가동부재(830)의 위치는, 이젝터모터인코더(221b)의 위치검출값(Sfb)으로부터 산출되는 가동부재(830)의 위치보다 후퇴한 위치가 된다. 변형량추정부(76)는, 가동부 및 전달부의 변형량을 추정하여 위치보정값(Sdef)을 출력한다. 컨트롤러(70)는, 가동부 및 전달부의 변형량을 보충하기 위하여, 위치설정값(Sset)에 위치보정값(Sdef)을 가산한 것을 위치지령값(Scmd)으로 한다. 이 때문에, 성형재료의 반력에 의하여 가동부 및 전달부가 탄성변형되어 있어도, 실제의 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 목표위치까지 도달시킬 수 있다.

그리고, 캐비티공간(801) 내의 성형재료가 수축함으로써, 형내압이 감소한다. 또, 탄성변형된 가동부 및 전달부가 복원되어, 변형게이지(210a)의 검출값이 감소한다. 변형게이지(210a)의 검출값이 감소함으로써, 변형량추정부(76)로부터 출력되는 위치보정값(Sdef)도 감소한다. 또, 위치설정값(Sset)과, 위치보정값(Sdef)을 가산한 것인 위치지령값(Scmd)도 감소한다. 컨트롤러(70)는, 이젝터위치검출(위치검출값(Sfb))이 이젝터위치지령(위치지령값(Scmd))과 일치하도록 이젝터모터(221)를 제어한다. 이 때문에, 성형재료의 수축에 의하여 가동부 및 전달부가 복원되어도, 실제의 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 목표위치로 유지시킬 수 있다. 이로써, 실제의 가동부재(830)의 위치가 완만하게 전진하는 것을 억제할 수 있다.

이와 같이, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 의하면, 위치설정값(Sset)에 위치보정값(Sdef)을 가산한 것을 위치지령값(Scmd)으로 하여 이젝터모터(221)를 제어한다. 여기에서, 위치보정값(Sdef)은, 가동부 및 전달부의 변형량과 동등분의 전진지령에 상당한다. 이로써, 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 목표위치까지 도달시킬 수 있다. 또, 성형재료가 수축해도 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 유지시킬 수 있다. 따라서, 성형품의 전사의 붕괴를 억제할 수 있다. 즉, 위치보정값(Sdef)은, 이젝터핀(831)의 선단위치를 유지시키는 지령에 상당한다. 또, 위치보정값(Sdef)은, 성형재료가 수축되어 압력이 저하되는 것에 의한 이젝터핀(831)의 전진을 상쇄하는 지령에 상당한다.

또, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 전달부에 벨트(223)를 이용하고 있다. 벨트(223)를 이용한 구성에 있어서, 가동부재(830)의 실제의 위치를 검출하여 피드백으로 위치보정값(Sdef)을 제어하는 것으로 하면, 벨트(223)의 신축에 의하여 제어계가 발산(發散)될 우려가 있다. 이에 대하여, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)에서는, 위치보정값(Sdef)은 피드포워드로 제어된다. 이로써, 안정된 제어를 행할 수 있다.

또, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 의하면, 금형장치(800)에 센서 등을 마련하는 일 없이, 적합하게 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치제어가 가능해진다. 이로써, 금형장치(800)의 교환작업이 번잡해지는 것을 방지할 수 있다.

이상, 사출성형기의 실시형태 등에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 등에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.

도 9는, 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 있어서의 이젝터모터(221)를 제어하는 컨트롤러(70A)의 기능블록도이다. 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)는, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)와 비교하여, 이젝터모터(221)를 제어하는 컨트롤러(70A)의 구성이 다르다. 그 외의 구성은 마찬가지여서, 중복되는 설명을 생략한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러(70)는, 성형재료의 반력을 변형게이지(210a)에 의하여 검출한다. 이에 비하여, 도 9에 나타내는 다른 실시형태의 사출성형기(10)의 컨트롤러(70A)는, 토크검출값(Tfb)에 근거하여 성형재료의 반력을 추정하는 하중추정부(80A)를 구비하고 있다. 또, 변형량추정부(76A)는, 하중추정부(80A)가 추정한 하중과, 테이블(761A)에 근거하여, 위치보정값(Sdef)을 추정한다.

이와 같이, 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 의하면, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)와 마찬가지로, 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 목표위치까지 도달시킬 수 있음과 함께, 성형재료의 수축에 의한 가동부재(830)의 전진을 억제할 수 있으므로, 성형품의 전사의 붕괴를 억제할 수 있다. 또, 전달부에 벨트(223)를 이용하는 구성에 있어서도, 안정된 제어를 행할 수 있다. 또, 금형장치(800)에 센서 등을 마련하는 일 없이, 적합하게 가동부재(830)의 위치제어가 가능해진다.

또, 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 의하면, 변형게이지(210a)를 생략할 수 있다.

또, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러(70) 및 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러(70A)는, 변형량추정부(76, 76A)로부터 출력된 위치보정값(Sdef)에 의하여 위치설정값(Sset)을 보정하여, 위치검출값(Sfb)과 위치지령값(Scmd)(=위치설정값(Sset)+위치보정값(Sdef))의 차가 작아지도록 제어한다.

이에 한정되는 것은 아니고, 위치보정값(Sdef)에 의하여 위치검출값(Sfb)을 보정해도 된다. 또 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)의 컨트롤러는, "보정 후의 위치검출값(Sfb2)=위치검출값(Sfb)-위치보정값(Sdef)"으로 하여, 보정 후의 위치검출값(Sfb2)과 위치지령값(Scmd)(=위치설정값(Sset))의 차가 작아지도록 제어한다. 또한, 위치보정값(Sdef)은, 도 6에 나타내는 변형량추정부(76)로부터 출력되는 구성이어도 되고, 도 9에 나타내는 변형량추정부(76A)로부터 출력되는 구성이어도 된다.

이와 같이, 또 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)에 의하면, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10), 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)와 마찬가지로, 가동부재(830)(이젝터핀(831)의 선단)의 위치를 목표위치까지 도달시킬 수 있음과 함께, 성형재료의 수축에 의한 가동부재(830)의 전진을 억제할 수 있으므로, 성형품의 전사의 붕괴를 억제할 수 있다. 또, 전달부에 벨트(223)를 이용하는 구성에 있어서도, 안정된 제어를 행할 수 있다. 또, 금형장치(800)에 센서 등을 마련하는 일 없이, 적합하게 가동부재(830)의 위치제어가 가능해진다.

또, 일 실시형태에 관한 사출성형기(10) 및 다른 실시형태에 관한 사출성형기(10)는, 사출공정 중에 이젝터장치(200)를 동작시킴으로써, 성형재료를 압축하는 구성으로 하여 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이젝터장치(200)와는 별도로 사출공정 중에 성형재료를 압축하는 압축기구를 구비하는 사출성형기에 적용할 수도 있다.

또, 변형량추정부는, 사전에 설정된 타임테이블에 근거하여, 가동부 및 전달부의 변형량(위치보정값(Sdef))을 추정해도 된다. 예를 들면, 소정의 성형조건으로 성형사이클을 반복할 때의 가동부 및 전달부의 변형량(위치보정값(Sdef))의 시간변화를 사전에 실험·시뮬레이션 등에 의하여 구하고, 타임테이블로 하여 변형량추정부에 저장한다. 변형량추정부는, 타임테이블에 근거하여 위치보정값(Sdef)을 연산기(77)에 출력한다. 이로써, 변형게이지(210a)(도 6 참조)나 하중추정부(80A)(도 9 참조)를 불필요하게 할 수 있다.

10 사출성형기
70, 70A 컨트롤러
71 속도지령연산부
72 토크지령연산부
73 드라이버부
74 위치검출부
75 속도검출부
76, 76A 변형량추정부(추정부)
761, 761A 테이블
80A 하중추정부(추정부)
120 가동플래튼
121 관통구멍
200 이젝터장치
210 이젝터로드(가동부)
210a 변형게이지
220 구동기구
221 이젝터모터(모터)
221a 이젝터모터인코더(검출부)
222 모터풀리(전달부)
223 벨트(전달부)
224 나사축풀리(전달부)
225 운동변환기구(전달부)
226 나사축(전달부)
227 나사너트(전달부)
230 지지체
240 가이드바
250 크로스헤드(가동부)
830 가동부재(가동부)
831 이젝터핀(가동부)

Claims (6)

1. 모터와,
   성형재료를 압축하는 가동부와,
   상기 모터의 회전운동을 상기 가동부에 전달하는 전달부와,
   상기 모터의 회전을 검출하는 검출부와,
   상기 모터를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 가동부가 상기 성형재료를 압축했을 때의 반력에 근거하여, 상기 가동부의 위치의 보정값을 추정하는 추정부를 가지며,
   상기 가동부의 위치의 설정값과, 상기 검출부의 검출값과, 상기 가동부의 위치의 보정값에 근거하여, 상기 모터를 제어하는, 사출성형기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 가동부의 위치의 설정값과 상기 가동부의 위치의 보정값의 합을 지령값으로 하고, 상기 지령값과 상기 검출부의 검출값의 차가 작아지도록, 상기 모터를 제어하는, 사출성형기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 검출부의 검출값과 상기 가동부의 위치의 보정값의 차를 보정 후 검출값으로 하고, 상기 가동부의 위치의 설정값과 상기 보정 후 검출값의 차가 작아지도록, 상기 모터를 제어하는, 사출성형기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가동부에는 변형게이지가 설치되고,
   상기 추정부는, 상기 변형게이지의 검출값에 근거하여, 상기 보정값을 추정하는, 사출성형기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 추정부는, 상기 모터의 토크에 근거하여, 상기 보정값을 추정하는, 사출성형기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전달부는, 상기 모터의 회전축의 회전을 종동축에 전달하는 벨트 및 풀리를 갖는, 사출성형기.

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