成形機
【課題】構成を複雑化することなく、高品質の成形品を高能率に成形可能な成形機を提供する。
【解決手段】金型１を開閉する金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置６と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置７と、これらの各装置の起動及び停止を制御し、金型１の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御装置８とから成形機を構成する。制御手段９は、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力した後、金型開閉手段２に型閉指令信号ｓ６を出力する前に、加熱媒体供給装置６に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型１の加熱を開始する。
【解決手段】金型１を開閉する金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置６と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置７と、これらの各装置の起動及び停止を制御し、金型１の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御装置８とから成形機を構成する。制御手段９は、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力した後、金型開閉手段２に型閉指令信号ｓ６を出力する前に、加熱媒体供給装置６に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型１の加熱を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機に係り、特に、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを繰り返す成形機における金型の加熱開始タイミングを制御する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プラスチック製品を成形する射出成形機、ブロー成形機、熱成形機等は、上述した一連の成形サイクルを繰り返すことによって製品の成形を行っており、金型の加熱及び冷却は、金型への加熱媒体の供給及び金型への冷却媒体の供給を制御することにより行われる。
【０００３】
従来、この種の成形機に適用される金型の加熱冷却システムとしては、金型の各部に配置した複数の温度検出部と、金型に蒸気等の加熱媒体を供給する加熱用ユニットと、金型に冷却水等の冷却媒体を供給する冷却用ユニットと、加熱媒体及び冷却媒体が流れる媒体路を切り換えるバルブユニットと、バルブユニットの切り換えを制御する制御手段と、制御手段に具備されたタイマとを有し、制御手段は、前記複数の温度検出部の夫々の検出温度を判定し、この検出温度の判定結果と前記タイマによる時間設定信号とを組み合わせて、バルブユニットの切り換えによる金型の加熱冷却制御、並びに金型内への成形材料の供給制御を行うものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載の加熱冷却システムによれば、温度検出部の検出温度とタイマによる時間設定信号との組み合わせでバルブユニットの切り換えを行うので、加熱工程における金型への加熱媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング、射出工程における金型への成形材料の射出開始タイミング、並びに冷却工程における金型への冷却媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング等を自由に変更することが可能となり、製品の成形に必要な最適な温度域で各工程を実施できて、成形品の品質の安定性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−８３５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の成形機においては、生産性の改善、即ち、１サイクルの成形に要する時間の短縮が強く求められている。１サイクルの成形に要する時間は、金型の加熱及び冷却のタイミングに大きく依存するので、１サイクルの成形時間を短縮し、成形品の生産性を高めるためには、金型からの成形品の取り出しに不都合が生じないことを条件として、なるべく早期に加熱工程が開始される必要がある。
【０００６】
しかるに、特許文献１に記載の成形システムは、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行い、金型の加熱を開始する構成であるため、加熱条件を一定とした場合、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力から金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するまでの時間が一定となり、成形材料等の成形条件に応じて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを調整することができないので、成形条件に応じた成形サイクルの適正化を図ることができず、生産性の改善を図ることが難しい。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、構成を複雑化することなく、高品質の成形品を高能率に成形可能な成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するため、第１に、金型を開閉する金型開閉手段と、型閉された金型内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記各手段の起動及び停止を制御し、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御手段とを備えた成形機において、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【０００９】
このように、金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、金型の加熱を開始すると、加熱条件を一定とした場合、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行う場合に比べて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを早めることができる。そして、このことは、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達した後に行われる成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しのタイミングもそれぞれ早めることができるので、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングは、制御手段の設定によって実現できるので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、安価に実施することができる。
【００１０】
本発明は第２に、前記第１の成形機において、前記制御手段は、前記金型開閉手段への型開指令信号の出力タイミングからの遅延時間が設定されたタイマを備えており、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１１】
かかる構成によると、タイマに設定される遅延時間を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００１２】
本発明は第３に、前記第１の成形機において、前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段とを備え、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１３】
かかる構成によると、制御手段に記憶される特定値を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００１４】
本発明は第４に、前記第１の成形機において、前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段と、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点からの遅延時間が設定されたタイマを備え、前記制御手段は、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１５】
かかる構成によると、制御手段に記憶される特定値及びタイマーに設定される遅延時間を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、いずれか一方を変更することにより加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを制御する場合に比べて、その制御をより正確かつきめ細かく行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の成形機は、制御手段により、金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、金型の加熱を開始するので、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行う場合に比べて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを早めることができ、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングは、制御手段の設定によって実現できるので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、安価に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る成形機の第１実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る成形機のシステム構成図、図２は第１実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図、図３は第１実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図、図４は第１実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図、図５は第１実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００１８】
これらの図から明らかなように、本例の成形機は、開閉可能に構成された金型１と、金型１を開閉動作させる金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１の温度を検出する１乃至複数（図２の例では、３個）の金型温度検出センサ４と、射出装置３に備えられたスクリューの前後進方向の位置を検出するスクリュー位置検出センサ５と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置６と、金型１に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置７と、加熱媒体供給装置６から金型１に供給される加熱媒体の断続及び冷却媒体供給装置７から金型１に供給される冷却媒体の断続を行うバルブコントロールユニット８と、金型温度検出センサ４から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２，ｓ３及びスクリュー位置検出センサ５から出力される充填量信号ｓ４に基づいて、金型開閉装置２による金型１の開閉、射出装置３による成形材料の計量と射出、及びバルブコントロールユニット８に備えられた各種バルブの開閉を制御する制御装置９とから主に構成されている。
【００１９】
金型１は、固定ダイプレート４１に取り付けられた固定側金型１ａと、可動ダイプレート４２に取り付けられた可動側金型１ｂとから構成されており、金型開閉装置２により可動側金型１ｂが開閉方向に駆動されるようになっている。金型温度検出センサ４は、固定側金型、可動側金型の所定の位置に設定される。
【００２０】
金型開閉装置２は、図２に示すように、一端が可動ダイプレート４２に連結され、他端が可動ダイプレート４２と対向に配置された固定部（テールストック）４３に連結されたトグルリンク機構４４と、このトグルリンク機構４４を伸縮させるボールネジ機構４５とからなる。
【００２１】
ボールネジ機構４５は、固定部４３に回転可能に設置された図示しないナット体と、このナット体に螺合された図示しないネジ軸とからなり、ナット体を型開閉用サーボモータ４６にて正転又は逆転することにより、その回転量に応じた直進移動量だけトグルリンク機構４４を介して可動ダイプレート４２に固定された可動側金型１ｂを移動させる。型開閉用サーボモータ４６は、制御装置９からの指令信号に応じてモータドライバ４７から出力されるモータ駆動信号により駆動される。また、型開閉用サーボモータ４６には、その回転量及び回転方向を検出するエンコーダ４８が付設されており、エンコーダ４８にて検出された型開閉用サーボモータ４６の回転量及び回転方向は、制御装置９に記憶される。型開閉用サーボモータ４６は、ボールネジ機構４５、トグルリンク機構４４及び可動ダイプレート４２を介して可動側金型１ｂと機械的に連結されているので、型開閉用サーボモータ４６の回転量及び回転方向をエンコーダ４８にて検出することにより、可動側金型１ｂの位置を直接的に検出することができる。したがって、エンコーダ４８は、可動側金型１ｂの移動位置を検出する位置検出手段としても機能する。
【００２２】
なお、トグルリンク機構４４及びボールネジ機構４５は、周知に属するものであり、かつ本発明の要旨でもないので、詳細な説明を省略する。
【００２３】
射出装置３は、図３に示すように、図示しない射出ユニットベース盤上に所定距離をおいて対向に配設されたヘッドストック１１及び支持盤１２と、これらヘッドストック１１と支持盤１２との間に架け渡された連結バー１３と、この連結バー１３に案内されてヘッドストック１１と支持盤１２との間を前後進する直動ブロック１４と、基端部がヘッドストック１１に固定された加熱シリンダ１５と、加熱シリンダ１５の先端に取り付けられたノズル１６と、加熱シリンダ１５の外周に巻装されたバンドヒータ１７と、加熱シリンダ１５内に回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュー１８とを備えている。スクリュー１８の基端部は、回転体１９に保持され、回転体１９は、軸受を介して直動ブロック１４に回転可能に保持されている。また、回転体１９には、被動プーリ２０が固定されており、この被動プーリ２０には、直動ブロック１４に搭載された計量用サーボモータ２１の出力軸に固定された駆動プーリ２２との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して計量用サーボモータ２１により回転駆動される。
【００２４】
支持盤１２には、射出用サーボモータ２３が搭載されると共に、軸受を介してボールネジ機構２５のネジ軸２６が回転可能に保持される。ボールネジ機構２５は、ネジ軸２６と、このネジ軸２６に螺合されたナット体２７とから構成されており、ナット体２７の端部は、ロードセルユニット２８を介して直動ブロック１４に固定されている。ネジ軸２６の端部には、被動プーリ２９が固定されており、この被動プーリ２９には、射出用サーボモータ２３の出力軸に固定された駆動プーリ２４との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５、直動ブロック１４及び回転体１９を介して射出用サーボモータ２３により前後進される。
【００２５】
なお、図中の符号１１ａ及び１５ａは、図示しないホッパーから落下・供給される成形材料を加熱シリンダ１５の後端部内に供給するために、ヘッドストック１１および加熱シリンダ１５の対応する位置に穿設された成形材料供給穴を示している。また、符号２５ａは、制御装置９からの指令に基づいて計量用サーボモータ２１を駆動制御するモータドライバ、符号２５ｂは、制御装置９からの指令に基づいて射出用サーボモータ２３を駆動制御するモータドライバを示している。
【００２６】
このように構成された本例の射出装置３は、計量用サーボモータ２１及び射出用サーボモータ２３の駆動停止を制御することにより、成形材料供給穴１１ａ，１５ａを通って供給される成形材料の計量と、計量された成形材料の可塑化及び混練と、可塑化及び混練された成形材料の金型１内への射出とを行う。
【００２７】
即ち、計量工程時には、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ａからの出力により、計量用サーボモータ２１が所定方向に回転駆動され、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して、スクリュー１８が所定方向に回転駆動される。このスクリュー１８の回転により、図示しないホッパから原料供給穴１１ａ，１５ａを通して加熱シリンダ１５の内部後端側に原料樹脂が供給される。この原料樹脂は、可塑化及び混練されつつスクリュー１８のネジ送り作用によって前方に移送され、溶融樹脂となってスクリュー１８の前方側に貯えられる。スクリュー１８の前方側に溶融樹脂が送り込まれるにつれてスクリュー１８は後退するが、この際、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３を圧力フィードバック制御で駆動制御し、スクリュー１８の直線移動位置を制御することで、スクリュー１８には所定の背圧が付与される。そして、スクリュー１８の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用サーボモータ２１によるスクリュー１８の回転駆動は停止される。
【００２８】
一方、射出工程時には、計量が完了した後の適宜のタイミングで、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が速度フィードバック制御で駆動制御され、これにより、射出用サーボモータ２３の回転が、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９を介してボールネジ機構２５に伝えられ、ボールネジ機構２５により回転運動が直線運動に変換されて、直線運動がロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に伝達されることで、スクリュー１８が急速に前進駆動されて、スクリュー１８の先端側に貯えられた溶融樹脂が型締状態にある金型１（図１参照）のキャビティ内に射出充填され、一次射出工程が実行される。一次射出工程に引き続く保圧工程では、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が圧力フィードバック制御で駆動制御され、これにより、設定された保圧力がスクリュー１８から金型１内の樹脂に付加される。
【００２９】
スクリュー位置検出センサ５は、射出用サーボモータ２３内に配置され、射出用サーボモータ２３の出力軸の回転を検出する。前述したように、射出用サーボモータ２３の出力軸は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５のネジ軸２６、ボールネジ機構２５のナット体２７、ロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に連結されているので、射出用サーボモータ２３の出力軸の回転を検出することによって、スクリュー１８の移動位置を検出することができる。そして、射出工程におけるスクリュー１８の移動位置は、金型１内への成形材料の充填量に対応するので、結局のところ、スクリュー位置検出センサ５により、金型１内への成形材料の充填量を検出することができる。なお、このスクリュー位置検出センサ５としては、射出用サーボモータ２３の出力軸に固着されるロータと、ロータに設けられたコード板と、コード板と対向に配置され、コード板に記されたコードを検出する検出器とを有するロータリエンコーダを用いることができる。
【００３０】
加熱媒体供給装置６は、防腐剤等の薬剤を注入した軟水を加熱媒体である蒸気に変換するボイラーと、このボイラーにて発生した蒸気を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される蒸気を金型１に供給する加熱媒体供給配管とから主に構成される。
【００３１】
一方、冷却媒体供給装置７は、熱交換により冷却媒体である水温が１０℃〜常温の冷却水を生成するクーリングタワーと、クーリングタワーにて冷却された冷却水を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される冷却水を金型１に供給する冷却媒体供給配管とから主に構成される。
【００３２】
コントロールバルブユニット８は、加熱媒体供給装置６と金型１とを繋ぐ加熱媒体供給配管に設けられる加熱媒体切替バルブ、及び冷却媒体供給装置７と金型１とを繋ぐ冷却媒体供給配管に設けられる冷却媒体切替バルブをユニット化したものであって、制御装置９からの制御信号により前記各切替バルブをオンオフ制御して、金型１への加熱媒体の供給及び冷却媒体の供給を断続する。
【００３３】
制御手段９は、図４に示すように、金型温度検出センサ４から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２，ｓ３及びスクリュー位置検出センサ５から出力される充填量信号ｓ４の入力部３１と、金型開閉装置２に送信される型開指令信号ｓ５及び型閉指令信号ｓ６、射出装置３に送信される計量指令信号及び射出指令信号ｓ７、バルブコントロールユニット８の加熱媒体切替バルブに送信される加熱開始指令信号ｓ８及び加熱停止指令信号ｓ９、並びにバルブコントロールユニット８の冷却媒体切替バルブに送信される冷却開始指令信号ｓ１０及び冷却停止指令信号ｓ１１の出力部３２と、運転条件設定格納部３３と、測定値格納部３４と、運転プロセス制御部３５と、タイマ３６と、所要のデータを入力するデータ入力部３７とを備えている。
【００３４】
運転条件設定格納部３３には、データ入力部６７から予め入力された成形サイクルの各工程（型閉じ、計量、射出、型開き、加熱、冷却の各工程）の運転制御条件及び各種の設定値が書き換え可能に格納され、測定値格納部３４には、成形機の各部に備えられた金型温度検出センサ４及びスクリュー位置検出センサ５を含むセンサ群により検出された成形機各部の計測情報がリアルタイムで取り込まれて格納される。運転プロセス制御部３５は、予め用意された各工程の運転制御プログラムと、運転条件設定格納部３３に格納された各工程の運転条件の設定値とに基づき、測定値格納部３４中の計測情報や各部からの状態確認情報や自身の計時情報を参照しつつ、図示しないドライバ群を駆動制御して、各工程の運転を実行させる。
【００３５】
タイマ３６には、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力タイミングからの遅延時間が設定される。このタイマ３６に設定される遅延時間は、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力から金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力に至る時間よりも短く、かつ金型１からの成形品の取り出しを阻害しない時間に設定される。即ち、タイマ３６に設定される遅延時間が、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力から金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力に至る時間と同じであるか、これよりも長くなると、生産性の向上を図ることができず、反対に、タイマ３６に設定される遅延時間が極端に短くなると、成形品の取り出し時に金型温度が高くなり過ぎて、金型１と成形品の熱膨張率差から、成形品の取り出しが困難になるからである。タイマ３６に設定される遅延時間は、これらの事情を考慮して、実験的に求めることができる。
【００３６】
以下、図５に基づいて、制御装置９による成形機各部の駆動制御を説明する。なお、図４は、成形サイクル中の金型温度の変化と各工程の実行タイミングとを示すグラフ図である。
【００３７】
まず、制御装置９は、金型温度が型開に適した温度ＴＬになったとき、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力して、可動側金型１ｂの型開方向への移動を開始する。また、制御装置９は、これと同時に、タイマ３６の計時を開始し、タイマ３６による計時がタイマ３６に設定された遅延時間ＴＤ１に達したとき、バルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図５に示すように、金型温度が上昇する。
【００３８】
制御装置９は、金型温度が成形材料の射出に適した温度、即ち、射出開始温度ＴＨに達したと判定すると、射出装置３に射出指令信号ｓ７を出力して、金型１内への成形材料の充填を開始する。なお、金型温度が射出開始温度ＴＨに達したか否かの判定は、金型１に複数個の金型温度検出センサ４を備えた場合には、予め定められた特定の金型温度検出センサ４の出力値のみを基準として行うこともできるし、それら複数個の金型温度検出センサ４の出力値の平均値とすることもできる。
【００３９】
制御装置９は、射出装置３への射出指令信号ｓ７の出力と同時に、バルブコントロールユニット８に加熱停止指令信号ｓ９を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体の供給を停止する。
【００４０】
所定の保圧工程が終了した後、制御装置９は、バルブコントロールユニット８に冷却開始指令信号ｓ１０を出力し、冷却媒体供給装置７から金型１に冷却水を供給して、金型１を強制冷却する。そして、金型温度が型開に適した温度ＴＬになったときに、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力して、型開工程を実行する。
【００４１】
上述のように、本例の成形機は、金型開閉装置２に型閉指令信号ｓ６を出力する前に、バルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始するので、加熱条件を一定とした場合、金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力と同時に、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力を行う場合に比べて、金型温度が射出開始温度ＴＨに達するタイミングを早めることができ、さらには、その後に行われる成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しのタイミングもそれぞれ早めることができるので、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、タイマ３６に遅延時間ＴＤ１を設定することによって、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを規制するので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、生産性の高い成形機を安価に実施できる。さらには、タイマ３６に設定する遅延時間を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る成形機の第２実施形態を、図６を参照して説明する。図６は第２実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００４３】
本例の成形機は、タイマ３６に遅延時間ＴＤ１を設定する構成に代えて、図６に示すように、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、可動側金型１ｂが予め設定された型開位置に移動したとき、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始することを特徴とする。
【００４４】
即ち、本例の成形機においては、制御装置９の運転条件設定格納部３３に、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するタイミングを規制するための信号として、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後の可動側金型１ｂの特定の型開位置が記憶されている。勿論、この場合には、タイマ３６への遅延時間の設定は、省略される。運転プロセス制御部３５は、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、エンコーダ４８から出力される可動側金型１ｂの移動位置と運転条件設定格納部３３に記憶された可動側金型１ｂの特定の型開位置とを比較し、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したか否かを判定する。そして、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したと判定したときには、出力部３２を介してバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図６に示すように、金型温度が上昇する。その他については、第１実施形態に係る成形機と同じであるので、説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態に係る成形機は、運転条件設定格納部３３に記憶される可動側金型１ｂの特定の型開位置を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを適宜変更できるので、第１実施形態に係る成形機と同様に、成形材料等の成形条件に応じて、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００４６】
次に、本発明に係る成形機の第３実施形態を、図７を参照して説明する。図７は第３実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００４７】
本例の成形機は、図７に示すように、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後に、可動側金型１ｂが予め設定された型開位置に移動し、かつタイマ３６に設定された遅延時間ＴＤ２が経過したとき、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始することを特徴とする。
【００４８】
即ち、本例の成形機においては、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するタイミングを規制するための信号として、制御装置９の運転条件設定格納部３３に、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後の可動側金型１ｂの特定の型開位置が記憶されると共に、タイマ３６には、可動側金型１ｂが運転条件設定格納部３３に記憶された特定の型開位置に達してからバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するまでの遅延時間ＴＤ２が設定されている。運転プロセス制御部３５は、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、エンコーダ４８から出力される可動側金型１ｂの移動位置と運転条件設定格納部３３に記憶された可動側金型１ｂの特定の型開位置とを比較し、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したか否かを判定する。そして、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したと判定したタイミングで、タイマ３６による計時を開始し、タイマ３６に設定された遅延時間が経過した段階で、出力部３２を介してバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図７に示すように、金型温度が上昇する。その他については、第１実施形態に係る成形機及び第２実施形態に係る成形機と同じであるので、説明を省略する。
【００４９】
第３実施形態に係る成形機は、運転条件設定格納部３３に記憶される可動側金型１ｂの特定の型開位置、及びタイマ３６に設定される遅延時間を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを変更できるので、いずれか一方を変更することによりバルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを制御する場合に比べて、その制御をより正確かつきめ細かく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態に係る成形機のシステム構成図である。
【図２】第１実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図である。
【図３】第１実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図である。
【図４】第１実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【図７】第３実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 金型
２ 金型開閉装置
３ 射出装置
６ 加熱媒体供給装置（加熱媒体供給手段）
７ 冷却媒体供給装置（冷却媒体供給手段）
８ バルブコントロールユニット（加熱媒体供給手段、冷却媒体供給手段）
９ 制御装置（制御手段）
３６ タイマ
４８ エンコーダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機に係り、特に、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを繰り返す成形機における金型の加熱開始タイミングを制御する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プラスチック製品を成形する射出成形機、ブロー成形機、熱成形機等は、上述した一連の成形サイクルを繰り返すことによって製品の成形を行っており、金型の加熱及び冷却は、金型への加熱媒体の供給及び金型への冷却媒体の供給を制御することにより行われる。
【０００３】
従来、この種の成形機に適用される金型の加熱冷却システムとしては、金型の各部に配置した複数の温度検出部と、金型に蒸気等の加熱媒体を供給する加熱用ユニットと、金型に冷却水等の冷却媒体を供給する冷却用ユニットと、加熱媒体及び冷却媒体が流れる媒体路を切り換えるバルブユニットと、バルブユニットの切り換えを制御する制御手段と、制御手段に具備されたタイマとを有し、制御手段は、前記複数の温度検出部の夫々の検出温度を判定し、この検出温度の判定結果と前記タイマによる時間設定信号とを組み合わせて、バルブユニットの切り換えによる金型の加熱冷却制御、並びに金型内への成形材料の供給制御を行うものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載の加熱冷却システムによれば、温度検出部の検出温度とタイマによる時間設定信号との組み合わせでバルブユニットの切り換えを行うので、加熱工程における金型への加熱媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング、射出工程における金型への成形材料の射出開始タイミング、並びに冷却工程における金型への冷却媒体の流入開始タイミング及び流入停止タイミング等を自由に変更することが可能となり、製品の成形に必要な最適な温度域で各工程を実施できて、成形品の品質の安定性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−８３５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の成形機においては、生産性の改善、即ち、１サイクルの成形に要する時間の短縮が強く求められている。１サイクルの成形に要する時間は、金型の加熱及び冷却のタイミングに大きく依存するので、１サイクルの成形時間を短縮し、成形品の生産性を高めるためには、金型からの成形品の取り出しに不都合が生じないことを条件として、なるべく早期に加熱工程が開始される必要がある。
【０００６】
しかるに、特許文献１に記載の成形システムは、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行い、金型の加熱を開始する構成であるため、加熱条件を一定とした場合、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力から金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するまでの時間が一定となり、成形材料等の成形条件に応じて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを調整することができないので、成形条件に応じた成形サイクルの適正化を図ることができず、生産性の改善を図ることが難しい。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、構成を複雑化することなく、高品質の成形品を高能率に成形可能な成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するため、第１に、金型を開閉する金型開閉手段と、型閉された金型内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記各手段の起動及び停止を制御し、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御手段とを備えた成形機において、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【０００９】
このように、金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、金型の加熱を開始すると、加熱条件を一定とした場合、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行う場合に比べて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを早めることができる。そして、このことは、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達した後に行われる成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しのタイミングもそれぞれ早めることができるので、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングは、制御手段の設定によって実現できるので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、安価に実施することができる。
【００１０】
本発明は第２に、前記第１の成形機において、前記制御手段は、前記金型開閉手段への型開指令信号の出力タイミングからの遅延時間が設定されたタイマを備えており、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１１】
かかる構成によると、タイマに設定される遅延時間を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００１２】
本発明は第３に、前記第１の成形機において、前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段とを備え、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１３】
かかる構成によると、制御手段に記憶される特定値を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００１４】
本発明は第４に、前記第１の成形機において、前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段と、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点からの遅延時間が設定されたタイマを備え、前記制御手段は、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始するという構成にした。
【００１５】
かかる構成によると、制御手段に記憶される特定値及びタイマーに設定される遅延時間を変更することにより、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを適宜変更できるので、いずれか一方を変更することにより加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングを制御する場合に比べて、その制御をより正確かつきめ細かく行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の成形機は、制御手段により、金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、金型の加熱を開始するので、金型開閉手段への型閉指令信号の出力と同時に加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力を行う場合に比べて、金型温度が成形材料の射出開始に適した温度に達するタイミングを早めることができ、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、加熱媒体供給手段への加熱開始指令信号の出力タイミングは、制御手段の設定によって実現できるので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、安価に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る成形機の第１実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る成形機のシステム構成図、図２は第１実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図、図３は第１実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図、図４は第１実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図、図５は第１実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００１８】
これらの図から明らかなように、本例の成形機は、開閉可能に構成された金型１と、金型１を開閉動作させる金型開閉装置２と、型閉された金型１内に成形材料を射出する射出装置３と、金型１の温度を検出する１乃至複数（図２の例では、３個）の金型温度検出センサ４と、射出装置３に備えられたスクリューの前後進方向の位置を検出するスクリュー位置検出センサ５と、金型１に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置６と、金型１に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置７と、加熱媒体供給装置６から金型１に供給される加熱媒体の断続及び冷却媒体供給装置７から金型１に供給される冷却媒体の断続を行うバルブコントロールユニット８と、金型温度検出センサ４から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２，ｓ３及びスクリュー位置検出センサ５から出力される充填量信号ｓ４に基づいて、金型開閉装置２による金型１の開閉、射出装置３による成形材料の計量と射出、及びバルブコントロールユニット８に備えられた各種バルブの開閉を制御する制御装置９とから主に構成されている。
【００１９】
金型１は、固定ダイプレート４１に取り付けられた固定側金型１ａと、可動ダイプレート４２に取り付けられた可動側金型１ｂとから構成されており、金型開閉装置２により可動側金型１ｂが開閉方向に駆動されるようになっている。金型温度検出センサ４は、固定側金型、可動側金型の所定の位置に設定される。
【００２０】
金型開閉装置２は、図２に示すように、一端が可動ダイプレート４２に連結され、他端が可動ダイプレート４２と対向に配置された固定部（テールストック）４３に連結されたトグルリンク機構４４と、このトグルリンク機構４４を伸縮させるボールネジ機構４５とからなる。
【００２１】
ボールネジ機構４５は、固定部４３に回転可能に設置された図示しないナット体と、このナット体に螺合された図示しないネジ軸とからなり、ナット体を型開閉用サーボモータ４６にて正転又は逆転することにより、その回転量に応じた直進移動量だけトグルリンク機構４４を介して可動ダイプレート４２に固定された可動側金型１ｂを移動させる。型開閉用サーボモータ４６は、制御装置９からの指令信号に応じてモータドライバ４７から出力されるモータ駆動信号により駆動される。また、型開閉用サーボモータ４６には、その回転量及び回転方向を検出するエンコーダ４８が付設されており、エンコーダ４８にて検出された型開閉用サーボモータ４６の回転量及び回転方向は、制御装置９に記憶される。型開閉用サーボモータ４６は、ボールネジ機構４５、トグルリンク機構４４及び可動ダイプレート４２を介して可動側金型１ｂと機械的に連結されているので、型開閉用サーボモータ４６の回転量及び回転方向をエンコーダ４８にて検出することにより、可動側金型１ｂの位置を直接的に検出することができる。したがって、エンコーダ４８は、可動側金型１ｂの移動位置を検出する位置検出手段としても機能する。
【００２２】
なお、トグルリンク機構４４及びボールネジ機構４５は、周知に属するものであり、かつ本発明の要旨でもないので、詳細な説明を省略する。
【００２３】
射出装置３は、図３に示すように、図示しない射出ユニットベース盤上に所定距離をおいて対向に配設されたヘッドストック１１及び支持盤１２と、これらヘッドストック１１と支持盤１２との間に架け渡された連結バー１３と、この連結バー１３に案内されてヘッドストック１１と支持盤１２との間を前後進する直動ブロック１４と、基端部がヘッドストック１１に固定された加熱シリンダ１５と、加熱シリンダ１５の先端に取り付けられたノズル１６と、加熱シリンダ１５の外周に巻装されたバンドヒータ１７と、加熱シリンダ１５内に回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュー１８とを備えている。スクリュー１８の基端部は、回転体１９に保持され、回転体１９は、軸受を介して直動ブロック１４に回転可能に保持されている。また、回転体１９には、被動プーリ２０が固定されており、この被動プーリ２０には、直動ブロック１４に搭載された計量用サーボモータ２１の出力軸に固定された駆動プーリ２２との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して計量用サーボモータ２１により回転駆動される。
【００２４】
支持盤１２には、射出用サーボモータ２３が搭載されると共に、軸受を介してボールネジ機構２５のネジ軸２６が回転可能に保持される。ボールネジ機構２５は、ネジ軸２６と、このネジ軸２６に螺合されたナット体２７とから構成されており、ナット体２７の端部は、ロードセルユニット２８を介して直動ブロック１４に固定されている。ネジ軸２６の端部には、被動プーリ２９が固定されており、この被動プーリ２９には、射出用サーボモータ２３の出力軸に固定された駆動プーリ２４との間に、図示しないタイミングベルトが輪掛けされている。したがって、スクリュー１８は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５、直動ブロック１４及び回転体１９を介して射出用サーボモータ２３により前後進される。
【００２５】
なお、図中の符号１１ａ及び１５ａは、図示しないホッパーから落下・供給される成形材料を加熱シリンダ１５の後端部内に供給するために、ヘッドストック１１および加熱シリンダ１５の対応する位置に穿設された成形材料供給穴を示している。また、符号２５ａは、制御装置９からの指令に基づいて計量用サーボモータ２１を駆動制御するモータドライバ、符号２５ｂは、制御装置９からの指令に基づいて射出用サーボモータ２３を駆動制御するモータドライバを示している。
【００２６】
このように構成された本例の射出装置３は、計量用サーボモータ２１及び射出用サーボモータ２３の駆動停止を制御することにより、成形材料供給穴１１ａ，１５ａを通って供給される成形材料の計量と、計量された成形材料の可塑化及び混練と、可塑化及び混練された成形材料の金型１内への射出とを行う。
【００２７】
即ち、計量工程時には、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ａからの出力により、計量用サーボモータ２１が所定方向に回転駆動され、駆動プーリ２２、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２０及び回転体１９を介して、スクリュー１８が所定方向に回転駆動される。このスクリュー１８の回転により、図示しないホッパから原料供給穴１１ａ，１５ａを通して加熱シリンダ１５の内部後端側に原料樹脂が供給される。この原料樹脂は、可塑化及び混練されつつスクリュー１８のネジ送り作用によって前方に移送され、溶融樹脂となってスクリュー１８の前方側に貯えられる。スクリュー１８の前方側に溶融樹脂が送り込まれるにつれてスクリュー１８は後退するが、この際、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３を圧力フィードバック制御で駆動制御し、スクリュー１８の直線移動位置を制御することで、スクリュー１８には所定の背圧が付与される。そして、スクリュー１８の先端側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用サーボモータ２１によるスクリュー１８の回転駆動は停止される。
【００２８】
一方、射出工程時には、計量が完了した後の適宜のタイミングで、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が速度フィードバック制御で駆動制御され、これにより、射出用サーボモータ２３の回転が、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９を介してボールネジ機構２５に伝えられ、ボールネジ機構２５により回転運動が直線運動に変換されて、直線運動がロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に伝達されることで、スクリュー１８が急速に前進駆動されて、スクリュー１８の先端側に貯えられた溶融樹脂が型締状態にある金型１（図１参照）のキャビティ内に射出充填され、一次射出工程が実行される。一次射出工程に引き続く保圧工程では、制御装置９の指令に基づくモータドライバ２５ｂからの出力により、射出用サーボモータ２３が圧力フィードバック制御で駆動制御され、これにより、設定された保圧力がスクリュー１８から金型１内の樹脂に付加される。
【００２９】
スクリュー位置検出センサ５は、射出用サーボモータ２３内に配置され、射出用サーボモータ２３の出力軸の回転を検出する。前述したように、射出用サーボモータ２３の出力軸は、駆動プーリ２４、図示しないタイミングベルト、被動プーリ２９、ボールネジ機構２５のネジ軸２６、ボールネジ機構２５のナット体２７、ロードセルユニット２８、直動ブロック１４及び回転体１９を介してスクリュー１８に連結されているので、射出用サーボモータ２３の出力軸の回転を検出することによって、スクリュー１８の移動位置を検出することができる。そして、射出工程におけるスクリュー１８の移動位置は、金型１内への成形材料の充填量に対応するので、結局のところ、スクリュー位置検出センサ５により、金型１内への成形材料の充填量を検出することができる。なお、このスクリュー位置検出センサ５としては、射出用サーボモータ２３の出力軸に固着されるロータと、ロータに設けられたコード板と、コード板と対向に配置され、コード板に記されたコードを検出する検出器とを有するロータリエンコーダを用いることができる。
【００３０】
加熱媒体供給装置６は、防腐剤等の薬剤を注入した軟水を加熱媒体である蒸気に変換するボイラーと、このボイラーにて発生した蒸気を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される蒸気を金型１に供給する加熱媒体供給配管とから主に構成される。
【００３１】
一方、冷却媒体供給装置７は、熱交換により冷却媒体である水温が１０℃〜常温の冷却水を生成するクーリングタワーと、クーリングタワーにて冷却された冷却水を金型１に供給するポンプと、ポンプから吐出される冷却水を金型１に供給する冷却媒体供給配管とから主に構成される。
【００３２】
コントロールバルブユニット８は、加熱媒体供給装置６と金型１とを繋ぐ加熱媒体供給配管に設けられる加熱媒体切替バルブ、及び冷却媒体供給装置７と金型１とを繋ぐ冷却媒体供給配管に設けられる冷却媒体切替バルブをユニット化したものであって、制御装置９からの制御信号により前記各切替バルブをオンオフ制御して、金型１への加熱媒体の供給及び冷却媒体の供給を断続する。
【００３３】
制御手段９は、図４に示すように、金型温度検出センサ４から出力される金型温度信号ｓ１，ｓ２，ｓ３及びスクリュー位置検出センサ５から出力される充填量信号ｓ４の入力部３１と、金型開閉装置２に送信される型開指令信号ｓ５及び型閉指令信号ｓ６、射出装置３に送信される計量指令信号及び射出指令信号ｓ７、バルブコントロールユニット８の加熱媒体切替バルブに送信される加熱開始指令信号ｓ８及び加熱停止指令信号ｓ９、並びにバルブコントロールユニット８の冷却媒体切替バルブに送信される冷却開始指令信号ｓ１０及び冷却停止指令信号ｓ１１の出力部３２と、運転条件設定格納部３３と、測定値格納部３４と、運転プロセス制御部３５と、タイマ３６と、所要のデータを入力するデータ入力部３７とを備えている。
【００３４】
運転条件設定格納部３３には、データ入力部６７から予め入力された成形サイクルの各工程（型閉じ、計量、射出、型開き、加熱、冷却の各工程）の運転制御条件及び各種の設定値が書き換え可能に格納され、測定値格納部３４には、成形機の各部に備えられた金型温度検出センサ４及びスクリュー位置検出センサ５を含むセンサ群により検出された成形機各部の計測情報がリアルタイムで取り込まれて格納される。運転プロセス制御部３５は、予め用意された各工程の運転制御プログラムと、運転条件設定格納部３３に格納された各工程の運転条件の設定値とに基づき、測定値格納部３４中の計測情報や各部からの状態確認情報や自身の計時情報を参照しつつ、図示しないドライバ群を駆動制御して、各工程の運転を実行させる。
【００３５】
タイマ３６には、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力タイミングからの遅延時間が設定される。このタイマ３６に設定される遅延時間は、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力から金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力に至る時間よりも短く、かつ金型１からの成形品の取り出しを阻害しない時間に設定される。即ち、タイマ３６に設定される遅延時間が、金型開閉装置２への型開指令信号ｓ５の出力から金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力に至る時間と同じであるか、これよりも長くなると、生産性の向上を図ることができず、反対に、タイマ３６に設定される遅延時間が極端に短くなると、成形品の取り出し時に金型温度が高くなり過ぎて、金型１と成形品の熱膨張率差から、成形品の取り出しが困難になるからである。タイマ３６に設定される遅延時間は、これらの事情を考慮して、実験的に求めることができる。
【００３６】
以下、図５に基づいて、制御装置９による成形機各部の駆動制御を説明する。なお、図４は、成形サイクル中の金型温度の変化と各工程の実行タイミングとを示すグラフ図である。
【００３７】
まず、制御装置９は、金型温度が型開に適した温度ＴＬになったとき、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力して、可動側金型１ｂの型開方向への移動を開始する。また、制御装置９は、これと同時に、タイマ３６の計時を開始し、タイマ３６による計時がタイマ３６に設定された遅延時間ＴＤ１に達したとき、バルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図５に示すように、金型温度が上昇する。
【００３８】
制御装置９は、金型温度が成形材料の射出に適した温度、即ち、射出開始温度ＴＨに達したと判定すると、射出装置３に射出指令信号ｓ７を出力して、金型１内への成形材料の充填を開始する。なお、金型温度が射出開始温度ＴＨに達したか否かの判定は、金型１に複数個の金型温度検出センサ４を備えた場合には、予め定められた特定の金型温度検出センサ４の出力値のみを基準として行うこともできるし、それら複数個の金型温度検出センサ４の出力値の平均値とすることもできる。
【００３９】
制御装置９は、射出装置３への射出指令信号ｓ７の出力と同時に、バルブコントロールユニット８に加熱停止指令信号ｓ９を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体の供給を停止する。
【００４０】
所定の保圧工程が終了した後、制御装置９は、バルブコントロールユニット８に冷却開始指令信号ｓ１０を出力し、冷却媒体供給装置７から金型１に冷却水を供給して、金型１を強制冷却する。そして、金型温度が型開に適した温度ＴＬになったときに、金型開閉装置２に型開指令信号ｓ５を出力して、型開工程を実行する。
【００４１】
上述のように、本例の成形機は、金型開閉装置２に型閉指令信号ｓ６を出力する前に、バルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始するので、加熱条件を一定とした場合、金型開閉装置２への型閉指令信号ｓ６の出力と同時に、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力を行う場合に比べて、金型温度が射出開始温度ＴＨに達するタイミングを早めることができ、さらには、その後に行われる成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しのタイミングもそれぞれ早めることができるので、１サイクルの成形に要する時間を短縮できて、成形品の生産性を高めることができる。また、タイマ３６に遅延時間ＴＤ１を設定することによって、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを規制するので、何ら成形機の構成を複雑化することがなく、生産性の高い成形機を安価に実施できる。さらには、タイマ３６に設定する遅延時間を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを適宜変更できるので、成形材料等の成形条件に応じて、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る成形機の第２実施形態を、図６を参照して説明する。図６は第２実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００４３】
本例の成形機は、タイマ３６に遅延時間ＴＤ１を設定する構成に代えて、図６に示すように、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、可動側金型１ｂが予め設定された型開位置に移動したとき、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始することを特徴とする。
【００４４】
即ち、本例の成形機においては、制御装置９の運転条件設定格納部３３に、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するタイミングを規制するための信号として、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後の可動側金型１ｂの特定の型開位置が記憶されている。勿論、この場合には、タイマ３６への遅延時間の設定は、省略される。運転プロセス制御部３５は、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、エンコーダ４８から出力される可動側金型１ｂの移動位置と運転条件設定格納部３３に記憶された可動側金型１ｂの特定の型開位置とを比較し、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したか否かを判定する。そして、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したと判定したときには、出力部３２を介してバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図６に示すように、金型温度が上昇する。その他については、第１実施形態に係る成形機と同じであるので、説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態に係る成形機は、運転条件設定格納部３３に記憶される可動側金型１ｂの特定の型開位置を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを適宜変更できるので、第１実施形態に係る成形機と同様に、成形材料等の成形条件に応じて、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号の出力タイミングを最適化することができ、成形機の汎用性を高めることができる。
【００４６】
次に、本発明に係る成形機の第３実施形態を、図７を参照して説明する。図７は第３実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【００４７】
本例の成形機は、図７に示すように、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後に、可動側金型１ｂが予め設定された型開位置に移動し、かつタイマ３６に設定された遅延時間ＴＤ２が経過したとき、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力して、金型の加熱を開始することを特徴とする。
【００４８】
即ち、本例の成形機においては、制御装置９からバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するタイミングを規制するための信号として、制御装置９の運転条件設定格納部３３に、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後の可動側金型１ｂの特定の型開位置が記憶されると共に、タイマ３６には、可動側金型１ｂが運転条件設定格納部３３に記憶された特定の型開位置に達してからバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力するまでの遅延時間ＴＤ２が設定されている。運転プロセス制御部３５は、制御装置９から型開指令信号ｓ５が出力された後、エンコーダ４８から出力される可動側金型１ｂの移動位置と運転条件設定格納部３３に記憶された可動側金型１ｂの特定の型開位置とを比較し、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したか否かを判定する。そして、可動側金型１ｂの移動位置が特定の型開位置に達したと判定したタイミングで、タイマ３６による計時を開始し、タイマ３６に設定された遅延時間が経過した段階で、出力部３２を介してバルブコントロールユニット８に加熱開始指令信号ｓ８を出力し、加熱媒体供給装置６から金型１への加熱媒体（蒸気）の供給を開始する。これにより、図７に示すように、金型温度が上昇する。その他については、第１実施形態に係る成形機及び第２実施形態に係る成形機と同じであるので、説明を省略する。
【００４９】
第３実施形態に係る成形機は、運転条件設定格納部３３に記憶される可動側金型１ｂの特定の型開位置、及びタイマ３６に設定される遅延時間を変更することにより、バルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを変更できるので、いずれか一方を変更することによりバルブコントロールユニット８への加熱開始指令信号ｓ８の出力タイミングを制御する場合に比べて、その制御をより正確かつきめ細かく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態に係る成形機のシステム構成図である。
【図２】第１実施形態に係る成形機に備えられる金型開閉装置の構成図である。
【図３】第１実施形態に係る成形機に備えられる射出装置の構成図である。
【図４】第１実施形態に係る成形機に備えられる制御装置のブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【図７】第３実施形態に係る成形機の加熱冷却サイクルを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 金型
２ 金型開閉装置
３ 射出装置
６ 加熱媒体供給装置（加熱媒体供給手段）
７ 冷却媒体供給装置（冷却媒体供給手段）
８ バルブコントロールユニット（加熱媒体供給手段、冷却媒体供給手段）
９ 制御装置（制御手段）
３６ タイマ
４８ エンコーダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を開閉する金型開閉手段と、型閉された金型内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記各手段の起動及び停止を制御し、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御手段とを備えた成形機において、
前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記金型開閉手段への型開指令信号の出力タイミングからの遅延時間が設定されたタイマを備えており、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段とを備え、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項４】
前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段と、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点からの遅延時間が設定されたタイマを備え、前記制御手段は、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項１】
金型を開閉する金型開閉手段と、型閉された金型内に成形材料を射出する射出手段と、金型に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段と、金型に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、前記各手段の起動及び停止を制御し、金型の型閉、金型の加熱、成形材料の射出及び保圧、金型の冷却、金型の型開及び成形品の取り出しからなる成形サイクルを実行する制御手段とを備えた成形機において、
前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記金型開閉手段に型閉指令信号を出力する前に、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記金型開閉手段への型開指令信号の出力タイミングからの遅延時間が設定されたタイマを備えており、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段とを備え、前記制御手段は、前記金型開閉手段に型開指令信号を出力した後、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項４】
前記金型開閉手段には、前記可動側金型の移動位置を検出する位置検出手段を備えると共に、前記制御手段には、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号を入力する手段と、前記位置信号の特定値を記憶する手段と、前記位置検出手段から出力される可動側金型の位置信号が前記特定値に達したか否かを判定する手段と、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点からの遅延時間が設定されたタイマを備え、前記制御手段は、前記判定する手段が前記位置検出手段から出力される前記可動側金型の位置信号が前記特定値に達したと判定した時点から前記タイマによる計時を開始して、前記タイマによる計時が前記設定された遅延時間に達したとき、前記加熱媒体供給手段に加熱開始指令信号を出力して、前記金型の加熱を開始することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７４２６３（Ｐ２００９−２７４２６３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５９４８（Ｐ２００８−１２５９４８）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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