射出成形機及び射出成形方法
【課題】 バリの発生に関する有用な情報を提供すること。
【解決手段】 本発明は、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする。表示手段は、好ましくは、保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び冷却工程完了時の型締力センサの検出値の双方を表示出力する。また、表示手段は、好ましくは、更に、充填開始時の型締力センサの検出値を表示出力する。
【解決手段】 本発明は、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする。表示手段は、好ましくは、保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び冷却工程完了時の型締力センサの検出値の双方を表示出力する。また、表示手段は、好ましくは、更に、充填開始時の型締力センサの検出値を表示出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機において、型締力センサの出力値（型締力の値）と金型停止位置との相関関係を表すグラフを、成形機の操作入力表示装置に表示させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、操作者が、グラフに現れる変曲点を確認することで、金型接触が確実に得られる型締力の値（可動金型が固定金型に接触した位置）を知ることができ、その値に基づいて型締時の設定型締力を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、型締力を用いたバリ検出は、ピーク型締力で行っていたが、これでは不十分であった。
【０００５】
そこで、本発明は、バリの発生に関する有用な情報を提供することができる射出成形機及び射出成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする、射出成形機が提供される。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のその他の一局面によれば、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機における射出成形方法であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示段階を備えることを特徴とする、射出成形方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バリの発生に関する有用な情報を提供することができる射出成形機及び射出成形方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。
【図２】型締装置１０の一実施例の概略図である。
【図３】本実施例のコントローラ１２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３の処理中における主要なパラメータ（型締力等）の時系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。射出成形機１は、本例では電動式射出成形機であり、射出用のサーボモータ１１１を備える。射出用のサーボモータ１１１の回転はボールネジ１１２に伝えられる。ボールネジ１１２の回転により前後進するナット１１３はプレッシャプレート１１４に固定されている。プレッシャプレート１１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１１５、１１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１１４の前後進運動は、ベアリング１１７、ロードセル１１８、射出軸１１９を介してスクリュ１２０に伝えられる。スクリュ１２０は、加熱シリンダ１２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ１２１におけるスクリュ１２０の後部には、樹脂供給用のホッパ１２２が設けられている。射出軸１１９には、ベルトやプーリ等の連結部材１２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ１２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ１２４により射出軸１１９が回転駆動されることにより、スクリュ１２０が回転する。
【００１２】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ１２１の中をスクリュ１２０が回転しながら後退することにより、スクリュ１２０の前部、すなわち加熱シリンダ１２１のノズル１２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュ１２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１１８により反力として検出される。つまり、スクリュ前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増幅器１２５により増幅され、制御手段として機能するコントローラ１２６（制御装置）に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。
【００１３】
プレッシャプレート１１４には、スクリュ１２０の移動量を検出するための位置検出器１２７が取り付けられている。位置検出器１２７の検出信号は増幅器１２８により増幅されてコントローラ１２６に入力される。この検出信号は、スクリュ１２０の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。
【００１４】
サーボモータ１１１、１２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ１３１、１３２が備えられている。エンコーダ１３１、１３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ１２６に入力される。
【００１５】
コントローラ１２６は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１６】
コントローラ１２６には、入力装置１３５及び表示装置１５０が接続される。
【００１７】
コントローラ１２６は、表示装置１５０を介して各種設定情報を表示する。また、後述するように、コントローラ１２６は、表示装置１５０を介して、型締力センサ１８の出力値を表示する。
【００１８】
表示装置１５０は、入力装置１３５と同一のユニットに組み込まれてもよいし、ＰＣなどの外部端末により構成されてもよい。また、表示装置１５０は、入力装置１３５と共にコントローラ１２６と同一のユニットに組み込まれてもよい。
【００１９】
コントローラ１２６は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定された各種設定値に応じて複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボモータ１１１，１２４に送る。例えば、コントローラ１２６は、サーボモータ１２４の回転数を制御して可塑化／計量工程を実現する。また、コントローラ１２６は、サーボモータ１１１の回転数を制御して射出工程及び保圧工程を実現する。
【００２０】
射出成形機１は、型締装置１０を備える。図２は型締装置１０の一実施例の概略図である。
【００２１】
図２において、型締装置１０は、フレーム１７と、フレーム１７に固定された固定プラテン１２と、固定プラテン１２との間に所定の距離を置いてフレーム１７に対して移動可能に配設されたトグルサポート１５とを具備する。固定プラテン１２とトグルサポート１５との間には、複数（例えば、四本）のタイバー１６が延在している。
【００２２】
可動プラテン１３は、固定プラテン１２に対向して配設され、タイバー１６に沿って進退（図における左右方向に移動）可能に配設される。金型装置１１は、固定金型１１ａと可動金型１１ｂとを含む。固定金型１１ａは、固定プラテン１２における可動プラテン１３と対向する金型取付面に取り付けられる。一方、可動金型１１ｂは、可動プラテン１３における固定プラテン１２と対向する金型取付面に取り付けられる。
【００２３】
なお、可動プラテン１３の後端 （図における左端）にはエジェクタピン（図示せず）を移動させるための駆動装置が取り付けられてもよい。
【００２４】
可動プラテン１３とトグルサポート１５との間には、トグル式型締装置としてのトグル機構２０が取り付けられる。トグルサポート１５の後端にはトグル機構２０を作動させる型締モータ２６が配設される。型締モータ２６は、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構等から成る運動方向変換装置（図示せず）を備え、ボールねじ軸２５を進退（図における左右方向に移動）させることによって、トグル機構２０を作動させることができる。なお、型締モータ２６は、サーボモータであることが，好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型開閉位置センサ２７を備える。
【００２５】
トグル機構２０は、ボールねじ軸２５に取り付けられたクロスヘッド２４、クロスヘッド２４に揺動可能に取り付けられた第２トグルレバー２３、トグルサポート１５に揺動可能に取り付けられた第１トグルレバー２１、及び、可動プラテン１３に揺動可能に取り付けられたトグルアーム２２を有する。第１トグルレバー２１と第２トグルレバー２３との間、及び、第１トグルレバー２１とトグルアーム２２との間は、それぞれ、リンク結合される。なお、トグル機構２０は、いわゆる、内巻五節点ダブルトグル機構であり、上下が対称の構成を有する。
【００２６】
型締モータ２６を駆動して、被駆動部材としてのクロスヘッド２４を進退させることによって、トグル機構２０を作動させることができる。この場合、クロスヘッド２４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン１３が前進させられて型閉が行われる。そして、型締モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、その型締力によって型締が行われる。
【００２７】
トグルサポート１５の後端（図における左端）には、固定プラテン１２に対するトグルサポート１５の位置を調整するために、型締位置調整装置３５が配設される。トグルサポート１５には、タイバー挿通孔（図示せず）が複数、例えば、四つ形成され、タイバー１６の図における左端が、それぞれのタイバー挿通孔に挿入される。なお、タイバー１６の右端は、固定ナット１６ａによって固定プラテン１２に固定されている。
【００２８】
タイバー１６は、図における左端の外周にねじが形成されたねじ部３６を有し、調整ナット３７がそれぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合される。なお、調整ナット３７は、トグルサポート１５の後端に回転可能に、かつ、タイバー１６の軸方向に移動不能に取り付けられる。また、調整ナット３７の外周には被駆動用歯車３７ａが取り付けられている。
【００２９】
トグルサポート１５の後端における上方部には、型締位置調整用駆動源としての型厚モータ３１が配設される。型厚モータ３１の回転軸には、駆動用歯車３３が取り付けられている。調整ナット３７の被駆動用歯車３７ａ及び駆動用歯車３３の周囲には、チェーン、歯付きベルト等の駆動用線状体３４が架け回されている。そのため、型厚モータ３１を駆動して、駆動用歯車３３を回転させると、それぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合された調整ナット３７が同期して回転させられる。これにより、型厚モータ３１を所定の方向に所定の回転数だけ回転させて、トグルサポート１５を所定の距離だけ進退させることができる。なお、型厚モータ３１は、サーボモータであることが好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型締位置センサ３２を備える。
【００３０】
型厚モータ３１の回転を調整ナット３７に伝達する手段は、それぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合された調整ナット３７が同期して回転させられるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、駆動用線状体３４に代えて、駆動用歯車３３及び駆動用歯車３３のすべてに噛合う大径の歯車をトグルサポート１５の後端に回転可能に配設することとしてもよい。
【００３１】
また、タイバー１６の任意の一つに型締力センサ１８が配設される。型締力センサ１８は、タイバー１６の歪み（主に、伸び）を検出するセンサ（ロードセル）である。タイバー１６には、型締の際に型締力に対応して引張力が加わり、型締力に比例して僅かではあるが伸長する。したがって、タイバー１６の伸び量を型締力センサ１８により検出することで、金型装置１１に実際に印加されている型締力を知ることができる。
【００３２】
上述の型締力センサ１８、型開閉位置センサ２７、型締モータ２６及び型厚モータ３１はコントローラ１２６に接続され、型締力センサ１８及び型開閉位置センサ２７から出力される検出信号はコントローラ１２６に送られる。コントローラ１２６は、検出信号に基づいて型締モータ２６及び型厚モータ３１の動作を制御する。
【００３３】
ここで、通常の成形時における型閉工程及び型開工程について説明する。型締モータ２６を正方向に駆動させると、ボールねじ軸２５が正方向に回転させられ、図１に示されるように、ボールねじ軸２５は前進（図１における右方向に移動）させられる。それに伴って、クロスヘッド２４が前進させられ、トグル機構２０が作動させられると、可動プラテン１３が前進させられる（型閉工程）。
【００３４】
可動プラテン１３に取り付けられた可動金型１１ｂが固定金型１１ａと接触すると（型閉状態又は型タッチ）、型締工程に移行する。型締工程では、型締モータ２６を更に正方向に駆動することで、トグル機構２０によって金型装置１１に型締力が発生させられる。
【００３５】
型開を行なう場合、型締モータ２６を逆方向に駆動すると、ボールねじ軸２５が逆方向に回転させられる。それに伴って、クロスヘッド２４が後退させられ、トグル機構２０が作動されると、可動プラテン１３が後退させられる。
【００３６】
型開工程が完了すると、エジェクタ駆動部（図示せず）が駆動され、可動プラテン１３に取り付けられたエジェクタ装置が作動する。これにより、エジェクタピンが突き出され、可動金型１１ｂ内の成形品は可動金型１１ｂより突き出される。また、エジェクタ駆動部の駆動と同時に成形品取出機（図示せず）が駆動され、成形品取出機のアームが固定金型１１ａと可動金型１１ｂとの間に進入し、成形品取出位置で停止する。そして、エジェクタピンの前進により可動金型１１ｂから突き出された成形品は成形品取出機のアームにより把持されて取り出され、射出成形機の外に設けられた搬送手段としてのコンベア装置まで搬送される。
【００３７】
図３は、本実施例のコントローラ１２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
射出成形は、典型的には、金型１１ａ，１１ｂを閉じる型閉工程と、金型１１ａ，１１ｂを締め付ける型締工程と、金型１１ａ，１１ｂのスプルにノズルを押しつけるノズルタッチ工程と、加熱シリンダ１２１内のスクリュ１２０を前進させて、スクリュ前方に溜まった溶融材料を金型キャビティ内に射出する射出工程と、その後、気泡、ヒケの発生を抑制するために保持圧力をしばらくかける保圧工程と、金型キャビティ内に充填された溶融材料が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、スクリュ１２０を回転させて、樹脂を溶融しながら加熱シリンダ１２１の前方にため込む可塑化／計量工程・冷却工程と、固化された成形品を金型から取り出すために、金型１１ａ，１１ｂを開く型開工程と、成形品を金型に設けられたエジェクタピンによって押し出す成形品突出し工程とからなる。
【００３９】
図３では、本発明に関連する射出成形の要部の工程について主に説明し、他の工程について簡略化又は省略する。
【００４０】
ステップ３００では、コントローラ１２６は、型閉工程に続いて型締工程を実施する。型締工程では、設定型締力が発生するように型締モータ２６が制御される。型締工程が終了すると、トグル機構２０がロックされ、型締モータ２６が作動停止する。
【００４１】
ステップ４００では、コントローラ１２６は、射出工程を開始する。
【００４２】
ステップ４０１では、コントローラ１２６は、射出工程開始時の型締力センサ１８の出力値、即ち充填開始時の型締力センサ１８の出力値（図４の充填開始型締力Ｆ１参照）を記憶する。
【００４３】
ステップ４０２では、コントローラ１２６は、スクリュ１２０の前進速度が所定の設定速度となるようにサーボモータ１１１を制御する。即ち、コントローラ１２６は、設定速度による速度制御を実施する。設定速度は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定速度は、充填工程末期に設定速度が低下するように、可変する態様（例えば２段階で可変する態様）で設定されてよい。速度制御は、例えばフィードバック制御の態様であってよい。即ち、コントローラ１２６は、位置検出器１２７の検出信号から算出されるスクリュ１２０の移動速度と設定速度との偏差に応じてサーボモータ１１１を制御してよい。コントローラ１２６は、設定速度による速度制御を実施している間、位置検出器１２７の検出信号に基づいて、スクリュ１２０の位置を監視する。
【００４４】
ステップ４０４では、コントローラ１２６は、位置検出器１２７の検出信号に基づいて、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達したか否かを判定する。Ｖ／Ｐ切換位置は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した場合は、ステップ４０６に進み、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達していない場合は、ステップ４０２の処理が繰り返される。
【００４５】
ステップ４０６では、コントローラ１２６は、保圧工程を開始する。即ち、コントローラ１２６は、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した時点にて、射出工程から保圧工程に切り換える。
【００４６】
ステップ４０８では、コントローラ１２６は、スクリュ前部における樹脂圧力が保圧用設定圧に保たれるようにサーボモータ１１１を制御する。即ち、コントローラ１２６は、保圧用設定圧による圧力制御を実施する。保圧工程開始時の保圧用設定圧は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。
【００４７】
ステップ４１０では、コントローラ１２６は、タイマの計時時間（例えばＶ／Ｐ切換時点からの計時時間）に基づいて、設定保圧時間が経過したか否かを判定する。設定保圧時間は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定保圧時間が経過した場合は、ステップ４１２に進み、設定保圧時間が経過していない場合は、ステップ４０８の処理が繰り返される。
【００４８】
ステップ４１２では、コントローラ１２６は、保圧工程を終了する。
【００４９】
ステップ４１３では、コントローラ１２６は、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値（図４の保圧完了型締力Ｆ３参照）を記憶する。
【００５０】
ステップ４２０では、コントローラ１２６は、可塑化／計量工程を実施する。
【００５１】
ステップ４２２では、コントローラ１２６は、冷却工程を実施する。尚、冷却工程は、可塑化／計量工程を含む一連の工程であってよい。
【００５２】
ステップ４２４では、コントローラ１２６は、タイマの計時時間（例えば保圧工程終了時点からの計時時間）に基づいて、設定冷却時間が経過したか否かを判定する。設定冷却時間は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定冷却時間が経過した場合は、冷却工程を終了してステップ４１６に進み、設定冷却時間が経過していない場合は、設定冷却時間の経過待ちとなる。
【００５３】
ステップ４２６では、冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値（図４の冷却完了型締力Ｆ４参照）を記憶する。
【００５４】
ステップ４３０では、コントローラ１２６は、上記ステップ４０１，４１３及び４２６にて記憶した型締力センサ１８の各出力値（図４の図４の充填開始型締力Ｆ１、保圧完了型締力Ｆ３、冷却完了型締力Ｆ４参照）を、表示装置１５０に表示出力する。
【００５５】
図４は、図３の処理中における主要なパラメータ（型締力等）の時系列を示す図である。図４では、横軸が時間を示し、縦軸がスクリュ１２０の位置及び速度、充填される樹脂の圧力及び型締力を示す。
【００５６】
図４に示す例では、型締力は、充填開始換時点からＶ／Ｐ切換時点まで充填開始型締力Ｆ１にて略一定に維持されるが、保圧工程に入ると、徐々に増加し、ピーク型締力Ｆ２に到達する。型締力は、ピーク型締力Ｆ２から徐々に減少し、保圧工程終了時に保圧完了型締力Ｆ３に至る。そして、保圧完了型締力Ｆ３から徐々に減少し、冷却完了型締力Ｆ４に至る。尚、充填開始型締力Ｆ１が十分高く設定されると、消費電力の観点から不利となるが、図４に示すような保圧工程において型締力の増加が低減され、バリの発生に対しては有利となる。
【００５７】
射出成形において、保圧完了はゲートシール、冷却完了は成形品冷却固化完了の時点である。このとき、充填開始時の型締力よりも上昇しているということは、その時点でダイバーがのばされている、つまり、金型ＰＬ面が微小であるが開いていることを示し、バリ発生の危険がある。
【００５８】
以上説明した本実施例の射出成形機１によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【００５９】
上述の如く、本実施例によれば、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値及び冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値が表示装置１５０に表示出力されるので、ユーザ（設計者を含む）は、バリの発生に影響しうる有用な情報を得ることができる。これにより、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値及び冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値を考慮して、例えば設定型締力又は充填開始時の型締力センサ１８の出力値（図４の充填開始型締力Ｆ１参照）を調整することで、消費電力を抑えつつバリの発生の低減を図ることができる。
【００６０】
尚、図３に示す実施例では、好ましい実施例として、充填開始型締力Ｆ１、保圧完了型締力Ｆ３、冷却完了型締力Ｆ４の３時点の型締力を表示出力しているが、保圧完了型締力Ｆ３又は冷却完了型締力Ｆ４のみの１時点の型締力を表示出力してもよい。１時点の型締力のみの表示であっても、従来に比べ、ユーザはバリ発生に影響しうる有用な情報を得ることができ、バリの発生の低減を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 射出成形機
１０ 型締装置
１１ 金型装置
１１ａ 固定金型
１１ｂ 可動金型
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１５ トグルサポート
１６ タイバー
１７ フレーム
１８ 型締力センサ
１９ 制御装置
２０ トグル機構
２６ 型締モータ
２７ 型開閉位置センサ
３１ 型厚モータ
３２ 型締位置センサ
１１１ サーボモータ
１１２ ボールネジ
１１３ ナット
１１４ プレッシャプレート
１１５，１１６ ガイドバー
１１７ ベアリング
１１８ ロードセル
１１９ 射出軸
１２０ スクリュ
１２１ 加熱シリンダ
１２２ ホッパ
１２３ 連結部材
１２４ サーボモータ
１２６ コントローラ
１２７ 位置検出器
１２８ 増幅器
１３１，１３２ エンコーダ
１３５ 入力装置
１５０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機において、型締力センサの出力値（型締力の値）と金型停止位置との相関関係を表すグラフを、成形機の操作入力表示装置に表示させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、操作者が、グラフに現れる変曲点を確認することで、金型接触が確実に得られる型締力の値（可動金型が固定金型に接触した位置）を知ることができ、その値に基づいて型締時の設定型締力を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、型締力を用いたバリ検出は、ピーク型締力で行っていたが、これでは不十分であった。
【０００５】
そこで、本発明は、バリの発生に関する有用な情報を提供することができる射出成形機及び射出成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする、射出成形機が提供される。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のその他の一局面によれば、型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機における射出成形方法であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示段階を備えることを特徴とする、射出成形方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バリの発生に関する有用な情報を提供することができる射出成形機及び射出成形方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。
【図２】型締装置１０の一実施例の概略図である。
【図３】本実施例のコントローラ１２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３の処理中における主要なパラメータ（型締力等）の時系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例による射出成形機１の要部構成を示す図である。射出成形機１は、本例では電動式射出成形機であり、射出用のサーボモータ１１１を備える。射出用のサーボモータ１１１の回転はボールネジ１１２に伝えられる。ボールネジ１１２の回転により前後進するナット１１３はプレッシャプレート１１４に固定されている。プレッシャプレート１１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１１５、１１６に沿って移動可能である。プレッシャプレート１１４の前後進運動は、ベアリング１１７、ロードセル１１８、射出軸１１９を介してスクリュ１２０に伝えられる。スクリュ１２０は、加熱シリンダ１２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。加熱シリンダ１２１におけるスクリュ１２０の後部には、樹脂供給用のホッパ１２２が設けられている。射出軸１１９には、ベルトやプーリ等の連結部材１２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ１２４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用のサーボモータ１２４により射出軸１１９が回転駆動されることにより、スクリュ１２０が回転する。
【００１２】
可塑化／計量工程においては、加熱シリンダ１２１の中をスクリュ１２０が回転しながら後退することにより、スクリュ１２０の前部、すなわち加熱シリンダ１２１のノズル１２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。射出工程においては、スクリュ１２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、樹脂を押す力がロードセル１１８により反力として検出される。つまり、スクリュ前部における樹脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増幅器１２５により増幅され、制御手段として機能するコントローラ１２６（制御装置）に入力される。また、保圧工程では、金型内に充填した樹脂が所定の圧力に保たれる。
【００１３】
プレッシャプレート１１４には、スクリュ１２０の移動量を検出するための位置検出器１２７が取り付けられている。位置検出器１２７の検出信号は増幅器１２８により増幅されてコントローラ１２６に入力される。この検出信号は、スクリュ１２０の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。
【００１４】
サーボモータ１１１、１２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ１３１、１３２が備えられている。エンコーダ１３１、１３２で検出された回転数はそれぞれコントローラ１２６に入力される。
【００１５】
コントローラ１２６は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１６】
コントローラ１２６には、入力装置１３５及び表示装置１５０が接続される。
【００１７】
コントローラ１２６は、表示装置１５０を介して各種設定情報を表示する。また、後述するように、コントローラ１２６は、表示装置１５０を介して、型締力センサ１８の出力値を表示する。
【００１８】
表示装置１５０は、入力装置１３５と同一のユニットに組み込まれてもよいし、ＰＣなどの外部端末により構成されてもよい。また、表示装置１５０は、入力装置１３５と共にコントローラ１２６と同一のユニットに組み込まれてもよい。
【００１９】
コントローラ１２６は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定された各種設定値に応じて複数の各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボモータ１１１，１２４に送る。例えば、コントローラ１２６は、サーボモータ１２４の回転数を制御して可塑化／計量工程を実現する。また、コントローラ１２６は、サーボモータ１１１の回転数を制御して射出工程及び保圧工程を実現する。
【００２０】
射出成形機１は、型締装置１０を備える。図２は型締装置１０の一実施例の概略図である。
【００２１】
図２において、型締装置１０は、フレーム１７と、フレーム１７に固定された固定プラテン１２と、固定プラテン１２との間に所定の距離を置いてフレーム１７に対して移動可能に配設されたトグルサポート１５とを具備する。固定プラテン１２とトグルサポート１５との間には、複数（例えば、四本）のタイバー１６が延在している。
【００２２】
可動プラテン１３は、固定プラテン１２に対向して配設され、タイバー１６に沿って進退（図における左右方向に移動）可能に配設される。金型装置１１は、固定金型１１ａと可動金型１１ｂとを含む。固定金型１１ａは、固定プラテン１２における可動プラテン１３と対向する金型取付面に取り付けられる。一方、可動金型１１ｂは、可動プラテン１３における固定プラテン１２と対向する金型取付面に取り付けられる。
【００２３】
なお、可動プラテン１３の後端 （図における左端）にはエジェクタピン（図示せず）を移動させるための駆動装置が取り付けられてもよい。
【００２４】
可動プラテン１３とトグルサポート１５との間には、トグル式型締装置としてのトグル機構２０が取り付けられる。トグルサポート１５の後端にはトグル機構２０を作動させる型締モータ２６が配設される。型締モータ２６は、回転運動を往復運動に変換するボールねじ機構等から成る運動方向変換装置（図示せず）を備え、ボールねじ軸２５を進退（図における左右方向に移動）させることによって、トグル機構２０を作動させることができる。なお、型締モータ２６は、サーボモータであることが，好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型開閉位置センサ２７を備える。
【００２５】
トグル機構２０は、ボールねじ軸２５に取り付けられたクロスヘッド２４、クロスヘッド２４に揺動可能に取り付けられた第２トグルレバー２３、トグルサポート１５に揺動可能に取り付けられた第１トグルレバー２１、及び、可動プラテン１３に揺動可能に取り付けられたトグルアーム２２を有する。第１トグルレバー２１と第２トグルレバー２３との間、及び、第１トグルレバー２１とトグルアーム２２との間は、それぞれ、リンク結合される。なお、トグル機構２０は、いわゆる、内巻五節点ダブルトグル機構であり、上下が対称の構成を有する。
【００２６】
型締モータ２６を駆動して、被駆動部材としてのクロスヘッド２４を進退させることによって、トグル機構２０を作動させることができる。この場合、クロスヘッド２４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン１３が前進させられて型閉が行われる。そして、型締モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、その型締力によって型締が行われる。
【００２７】
トグルサポート１５の後端（図における左端）には、固定プラテン１２に対するトグルサポート１５の位置を調整するために、型締位置調整装置３５が配設される。トグルサポート１５には、タイバー挿通孔（図示せず）が複数、例えば、四つ形成され、タイバー１６の図における左端が、それぞれのタイバー挿通孔に挿入される。なお、タイバー１６の右端は、固定ナット１６ａによって固定プラテン１２に固定されている。
【００２８】
タイバー１６は、図における左端の外周にねじが形成されたねじ部３６を有し、調整ナット３７がそれぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合される。なお、調整ナット３７は、トグルサポート１５の後端に回転可能に、かつ、タイバー１６の軸方向に移動不能に取り付けられる。また、調整ナット３７の外周には被駆動用歯車３７ａが取り付けられている。
【００２９】
トグルサポート１５の後端における上方部には、型締位置調整用駆動源としての型厚モータ３１が配設される。型厚モータ３１の回転軸には、駆動用歯車３３が取り付けられている。調整ナット３７の被駆動用歯車３７ａ及び駆動用歯車３３の周囲には、チェーン、歯付きベルト等の駆動用線状体３４が架け回されている。そのため、型厚モータ３１を駆動して、駆動用歯車３３を回転させると、それぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合された調整ナット３７が同期して回転させられる。これにより、型厚モータ３１を所定の方向に所定の回転数だけ回転させて、トグルサポート１５を所定の距離だけ進退させることができる。なお、型厚モータ３１は、サーボモータであることが好ましく、回転数を検出するエンコーダとしての型締位置センサ３２を備える。
【００３０】
型厚モータ３１の回転を調整ナット３７に伝達する手段は、それぞれのタイバー１６のねじ部３６に螺合された調整ナット３７が同期して回転させられるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、駆動用線状体３４に代えて、駆動用歯車３３及び駆動用歯車３３のすべてに噛合う大径の歯車をトグルサポート１５の後端に回転可能に配設することとしてもよい。
【００３１】
また、タイバー１６の任意の一つに型締力センサ１８が配設される。型締力センサ１８は、タイバー１６の歪み（主に、伸び）を検出するセンサ（ロードセル）である。タイバー１６には、型締の際に型締力に対応して引張力が加わり、型締力に比例して僅かではあるが伸長する。したがって、タイバー１６の伸び量を型締力センサ１８により検出することで、金型装置１１に実際に印加されている型締力を知ることができる。
【００３２】
上述の型締力センサ１８、型開閉位置センサ２７、型締モータ２６及び型厚モータ３１はコントローラ１２６に接続され、型締力センサ１８及び型開閉位置センサ２７から出力される検出信号はコントローラ１２６に送られる。コントローラ１２６は、検出信号に基づいて型締モータ２６及び型厚モータ３１の動作を制御する。
【００３３】
ここで、通常の成形時における型閉工程及び型開工程について説明する。型締モータ２６を正方向に駆動させると、ボールねじ軸２５が正方向に回転させられ、図１に示されるように、ボールねじ軸２５は前進（図１における右方向に移動）させられる。それに伴って、クロスヘッド２４が前進させられ、トグル機構２０が作動させられると、可動プラテン１３が前進させられる（型閉工程）。
【００３４】
可動プラテン１３に取り付けられた可動金型１１ｂが固定金型１１ａと接触すると（型閉状態又は型タッチ）、型締工程に移行する。型締工程では、型締モータ２６を更に正方向に駆動することで、トグル機構２０によって金型装置１１に型締力が発生させられる。
【００３５】
型開を行なう場合、型締モータ２６を逆方向に駆動すると、ボールねじ軸２５が逆方向に回転させられる。それに伴って、クロスヘッド２４が後退させられ、トグル機構２０が作動されると、可動プラテン１３が後退させられる。
【００３６】
型開工程が完了すると、エジェクタ駆動部（図示せず）が駆動され、可動プラテン１３に取り付けられたエジェクタ装置が作動する。これにより、エジェクタピンが突き出され、可動金型１１ｂ内の成形品は可動金型１１ｂより突き出される。また、エジェクタ駆動部の駆動と同時に成形品取出機（図示せず）が駆動され、成形品取出機のアームが固定金型１１ａと可動金型１１ｂとの間に進入し、成形品取出位置で停止する。そして、エジェクタピンの前進により可動金型１１ｂから突き出された成形品は成形品取出機のアームにより把持されて取り出され、射出成形機の外に設けられた搬送手段としてのコンベア装置まで搬送される。
【００３７】
図３は、本実施例のコントローラ１２６により実現される射出成形方法の一例の主要処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
射出成形は、典型的には、金型１１ａ，１１ｂを閉じる型閉工程と、金型１１ａ，１１ｂを締め付ける型締工程と、金型１１ａ，１１ｂのスプルにノズルを押しつけるノズルタッチ工程と、加熱シリンダ１２１内のスクリュ１２０を前進させて、スクリュ前方に溜まった溶融材料を金型キャビティ内に射出する射出工程と、その後、気泡、ヒケの発生を抑制するために保持圧力をしばらくかける保圧工程と、金型キャビティ内に充填された溶融材料が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、スクリュ１２０を回転させて、樹脂を溶融しながら加熱シリンダ１２１の前方にため込む可塑化／計量工程・冷却工程と、固化された成形品を金型から取り出すために、金型１１ａ，１１ｂを開く型開工程と、成形品を金型に設けられたエジェクタピンによって押し出す成形品突出し工程とからなる。
【００３９】
図３では、本発明に関連する射出成形の要部の工程について主に説明し、他の工程について簡略化又は省略する。
【００４０】
ステップ３００では、コントローラ１２６は、型閉工程に続いて型締工程を実施する。型締工程では、設定型締力が発生するように型締モータ２６が制御される。型締工程が終了すると、トグル機構２０がロックされ、型締モータ２６が作動停止する。
【００４１】
ステップ４００では、コントローラ１２６は、射出工程を開始する。
【００４２】
ステップ４０１では、コントローラ１２６は、射出工程開始時の型締力センサ１８の出力値、即ち充填開始時の型締力センサ１８の出力値（図４の充填開始型締力Ｆ１参照）を記憶する。
【００４３】
ステップ４０２では、コントローラ１２６は、スクリュ１２０の前進速度が所定の設定速度となるようにサーボモータ１１１を制御する。即ち、コントローラ１２６は、設定速度による速度制御を実施する。設定速度は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定速度は、充填工程末期に設定速度が低下するように、可変する態様（例えば２段階で可変する態様）で設定されてよい。速度制御は、例えばフィードバック制御の態様であってよい。即ち、コントローラ１２６は、位置検出器１２７の検出信号から算出されるスクリュ１２０の移動速度と設定速度との偏差に応じてサーボモータ１１１を制御してよい。コントローラ１２６は、設定速度による速度制御を実施している間、位置検出器１２７の検出信号に基づいて、スクリュ１２０の位置を監視する。
【００４４】
ステップ４０４では、コントローラ１２６は、位置検出器１２７の検出信号に基づいて、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達したか否かを判定する。Ｖ／Ｐ切換位置は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した場合は、ステップ４０６に進み、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達していない場合は、ステップ４０２の処理が繰り返される。
【００４５】
ステップ４０６では、コントローラ１２６は、保圧工程を開始する。即ち、コントローラ１２６は、スクリュ１２０の位置がＶ／Ｐ切換位置に到達した時点にて、射出工程から保圧工程に切り換える。
【００４６】
ステップ４０８では、コントローラ１２６は、スクリュ前部における樹脂圧力が保圧用設定圧に保たれるようにサーボモータ１１１を制御する。即ち、コントローラ１２６は、保圧用設定圧による圧力制御を実施する。保圧工程開始時の保圧用設定圧は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。
【００４７】
ステップ４１０では、コントローラ１２６は、タイマの計時時間（例えばＶ／Ｐ切換時点からの計時時間）に基づいて、設定保圧時間が経過したか否かを判定する。設定保圧時間は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定保圧時間が経過した場合は、ステップ４１２に進み、設定保圧時間が経過していない場合は、ステップ４０８の処理が繰り返される。
【００４８】
ステップ４１２では、コントローラ１２６は、保圧工程を終了する。
【００４９】
ステップ４１３では、コントローラ１２６は、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値（図４の保圧完了型締力Ｆ３参照）を記憶する。
【００５０】
ステップ４２０では、コントローラ１２６は、可塑化／計量工程を実施する。
【００５１】
ステップ４２２では、コントローラ１２６は、冷却工程を実施する。尚、冷却工程は、可塑化／計量工程を含む一連の工程であってよい。
【００５２】
ステップ４２４では、コントローラ１２６は、タイマの計時時間（例えば保圧工程終了時点からの計時時間）に基づいて、設定冷却時間が経過したか否かを判定する。設定冷却時間は、入力装置１３５を通してオペレータによりあらかじめ設定されたものであってよい。設定冷却時間が経過した場合は、冷却工程を終了してステップ４１６に進み、設定冷却時間が経過していない場合は、設定冷却時間の経過待ちとなる。
【００５３】
ステップ４２６では、冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値（図４の冷却完了型締力Ｆ４参照）を記憶する。
【００５４】
ステップ４３０では、コントローラ１２６は、上記ステップ４０１，４１３及び４２６にて記憶した型締力センサ１８の各出力値（図４の図４の充填開始型締力Ｆ１、保圧完了型締力Ｆ３、冷却完了型締力Ｆ４参照）を、表示装置１５０に表示出力する。
【００５５】
図４は、図３の処理中における主要なパラメータ（型締力等）の時系列を示す図である。図４では、横軸が時間を示し、縦軸がスクリュ１２０の位置及び速度、充填される樹脂の圧力及び型締力を示す。
【００５６】
図４に示す例では、型締力は、充填開始換時点からＶ／Ｐ切換時点まで充填開始型締力Ｆ１にて略一定に維持されるが、保圧工程に入ると、徐々に増加し、ピーク型締力Ｆ２に到達する。型締力は、ピーク型締力Ｆ２から徐々に減少し、保圧工程終了時に保圧完了型締力Ｆ３に至る。そして、保圧完了型締力Ｆ３から徐々に減少し、冷却完了型締力Ｆ４に至る。尚、充填開始型締力Ｆ１が十分高く設定されると、消費電力の観点から不利となるが、図４に示すような保圧工程において型締力の増加が低減され、バリの発生に対しては有利となる。
【００５７】
射出成形において、保圧完了はゲートシール、冷却完了は成形品冷却固化完了の時点である。このとき、充填開始時の型締力よりも上昇しているということは、その時点でダイバーがのばされている、つまり、金型ＰＬ面が微小であるが開いていることを示し、バリ発生の危険がある。
【００５８】
以上説明した本実施例の射出成形機１によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【００５９】
上述の如く、本実施例によれば、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値及び冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値が表示装置１５０に表示出力されるので、ユーザ（設計者を含む）は、バリの発生に影響しうる有用な情報を得ることができる。これにより、保圧工程終了時の型締力センサ１８の出力値及び冷却工程終了時の型締力センサ１８の出力値を考慮して、例えば設定型締力又は充填開始時の型締力センサ１８の出力値（図４の充填開始型締力Ｆ１参照）を調整することで、消費電力を抑えつつバリの発生の低減を図ることができる。
【００６０】
尚、図３に示す実施例では、好ましい実施例として、充填開始型締力Ｆ１、保圧完了型締力Ｆ３、冷却完了型締力Ｆ４の３時点の型締力を表示出力しているが、保圧完了型締力Ｆ３又は冷却完了型締力Ｆ４のみの１時点の型締力を表示出力してもよい。１時点の型締力のみの表示であっても、従来に比べ、ユーザはバリ発生に影響しうる有用な情報を得ることができ、バリの発生の低減を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 射出成形機
１０ 型締装置
１１ 金型装置
１１ａ 固定金型
１１ｂ 可動金型
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１５ トグルサポート
１６ タイバー
１７ フレーム
１８ 型締力センサ
１９ 制御装置
２０ トグル機構
２６ 型締モータ
２７ 型開閉位置センサ
３１ 型厚モータ
３２ 型締位置センサ
１１１ サーボモータ
１１２ ボールネジ
１１３ ナット
１１４ プレッシャプレート
１１５，１１６ ガイドバー
１１７ ベアリング
１１８ ロードセル
１１９ 射出軸
１２０ スクリュ
１２１ 加熱シリンダ
１２２ ホッパ
１２３ 連結部材
１２４ サーボモータ
１２６ コントローラ
１２７ 位置検出器
１２８ 増幅器
１３１，１３２ エンコーダ
１３５ 入力装置
１５０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする、射出成形機。
【請求項２】
前記表示手段は、更に、充填開始時の型締力センサの検出値を表示出力する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機における射出成形方法であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示段階を備えることを特徴とする、射出成形方法。
【請求項１】
型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示手段を備えることを特徴とする、射出成形機。
【請求項２】
前記表示手段は、更に、充填開始時の型締力センサの検出値を表示出力する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
型締力を検出する型締力センサを備える射出成形機における射出成形方法であって、
保圧工程完了時の型締力センサの検出値及び／又は冷却工程完了時の型締力センサの検出値を表示出力する表示段階を備えることを特徴とする、射出成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１８３７０５（Ｐ２０１１−１８３７０５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２３２６（Ｐ２０１０−５２３２６）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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