(57)【要約】【課題】型締力センサの検出値を活用できる、射出成形機の提供。【解決手段】型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、該可動部材を移動させる駆動部と、前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、該型締力監視部は、前記駆動部の作動中における前記型締力センサの検出値に基づいて、成形品の重量を評価する、射出成形機。【選択図】図１
2015136842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、
該可動部材を移動させる駆動部と、
前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、
前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、
該型締力監視部は、前記駆動部の作動中における前記型締力センサの検出値に基づいて、成形品の重量を評価する、射出成形機。
【請求項２】
前記型締力監視部は、前記駆動部の作動中における前記型締力センサの検出値に基づいて、前記駆動部の制御に用いられる設定値を変更する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、
該可動部材を駆動する駆動部と、
前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、
前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、
前記型締力監視部は、前記駆動部の作動中における前記型締力センサの検出値に基づいて、前記駆動部の制御に用いられる設定値を変更する、射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、型締状態の金型装置内のキャビティ空間に液状の成形材料を充填し、充填した成形材料を固化させることにより成形品を成形する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出成形機は、金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサを有する。従来、型締力センサの検出値が十分に活用されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、型締力センサの検出値を活用できる、射出成形機の提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
型締状態の金型装置内に成形材料を押し込む可動部材と、
該可動部材を移動させる駆動部と、
前記金型装置に作用する型締力を検出する型締力センサと、
前記型締力センサの検出値を監視する型締力監視部とを備え、
該型締力監視部は、前記駆動部の作動中における前記型締力センサの検出値に基づいて、成形品の重量を評価する、射出成形機が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、型締力センサの検出値を活用できる、射出成形機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。射出成形機２は、例えば図１に示すように、型締装置１０、射出装置５０、エジェクタ装置６０、入力装置７１、画像表示装置７２、および制御装置８０を有する。
【００１１】
型締装置１０は、型閉工程、型締工程、型開工程を行う。型閉工程は金型装置３０を閉じる工程、型締工程は金型装置３０を締め付ける工程、型開工程は金型装置３０を開く工程である。
【００１２】
射出装置５０は、充填工程、保圧工程、計量工程を行う。充填工程は型締状態の金型装置３０内のキャビティ空間３４に液状の成形材料を充填する工程、保圧工程は型締状態のキャビティ空間３４内の成形材料に圧力をかける工程、計量工程は次のショットのための成形材料を計量する工程である。
【００１３】
エジェクタ装置６０は、突き出し工程を行う。突き出し工程は、型開後の金型装置３０から成形品を突き出す工程である。
【００１４】
入力装置７１は、ユーザの入力操作を受け付け、ユーザの入力操作に応じた操作信号を制御装置８０に出力する。
【００１５】
画像表示装置７２は、制御装置８０による制御下で、画像を表示する。尚、本実施形態では、入力装置７１と画像表示装置とは、別々に設けられるが、一体に設けられてもよく、タッチパネルで構成されてもよい。
【００１６】
制御装置８０は、メモリなどの記憶部およびＣＰＵを有し、記憶部に記憶される制御プログラムをＣＰＵに実行させることにより、型締装置１０、射出装置５０、エジェクタ装置６０、および画像表示装置７２を制御する。
【００１７】
射出成形機２は、制御装置８０による制御下で、例えば型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、計量工程、冷却工程、型開工程、および突き出し工程を自動的に繰り返し行うことにより、成形品を自動的に繰り返し製造する。冷却工程は、キャビティ空間３４内の成形材料を固化させる工程である。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
【００１８】
次に、型締装置１０について説明する。型締装置１０の説明では、型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１３の移動方向（図１中左方向）を後方として説明する。
【００１９】
型締装置１０は、例えば図１に示すように、フレーム１１、固定プラテン１２、可動プラテン１３、リヤプラテン１５、タイバー１６、トグル機構２０、および型締モータ２６を有する。
【００２０】
固定プラテン１２は、フレーム１１に固定される。固定プラテン１２における可動プラテン１３との対向面に固定金型３２が取り付けられる。
【００２１】
可動プラテン１３は、フレーム１１上に敷設されるガイド（例えばガイドレール）１７に沿って移動自在とされ、固定プラテン１２に対して進退自在とされる。可動プラテン１３における固定プラテン１２との対向面に可動金型３３が取り付けられる。
【００２２】
固定プラテン１２に対して可動プラテン１３を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型３２と可動金型３３とで金型装置３０が構成される。
【００２３】
リヤプラテン１５は、複数本（例えば４本）のタイバー１６を介して固定プラテン１２と連結され、フレーム１１上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン１５は、フレーム１１上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。リヤプラテン１５のガイドは、可動プラテン１３のガイド１７と共通のものでよい。
【００２４】
尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレーム１１に固定され、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン１５がフレーム１１に固定され、固定プラテン１２がフレーム１１に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。
【００２５】
タイバー１６は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１６には型締力センサ１８が設けられる。型締力センサ１８は、例えば歪みセンサであって、タイバー１６の歪みを検出することによって型締力の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置８０に出力する。制御装置８０は、型締力の実績値と設定値との偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。
【００２６】
尚、型締力センサ１８は、タイバー１６の歪みを検出する歪みセンサに限定されない。例えば、型締力センサとして、ロードセルが用いられてもよい。
【００２７】
トグル機構２０は、可動プラテン１３とリヤプラテン１５との間に配設され、可動プラテン１３およびリヤプラテン１５にそれぞれ取り付けられる。トグル機構２０が型開閉方向に伸縮することにより、リヤプラテン１５に対して可動プラテン１３が進退する。
【００２８】
型締モータ２６は、トグル機構２０を駆動させることにより可動プラテン１３を移動させる。型締モータ２６とトグル機構２０との間には、型締モータ２６の回転運動を直線運動に変換してトグル機構２０に伝達する運動変換部としてのボールねじ機構が設けられる。
【００２９】
型締モータ２６はエンコーダ２６ａを有する。エンコーダ２６ａは、型締モータ２６の出力軸の回転角の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置８０に出力する。制御装置８０は、回転角の実績値と設定値の偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。
【００３０】
型閉工程では、型締モータ２６を駆動してトグル機構２０を作動させ、可動プラテン１３を前進させる。可動金型３３が固定金型３２に対して接近する。
【００３１】
型締工程では、可動金型３３と固定金型３２とが接触した状態で型締モータ２６を駆動し、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を発生させる。型締状態の固定金型３２と可動金型３３との間にキャビティ空間３４が形成される。型締工程中に、充填工程、保圧工程、冷却工程、計量工程が行われてよい。
【００３２】
型開工程では、型締モータ２６を駆動してトグル機構２０を作動させ、可動プラテン１３を後退させる。その後、突き出し工程が行われてよい。
【００３３】
尚、型締装置１０は、可動プラテン１３の駆動部として、型締モータ２６の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１０は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。電磁石の吸着力によって型締力を発生させる場合、型締力センサとして、電磁石周辺の磁場の強さを検出する磁気センサが用いられてもよい。また、本実施形態では型締モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力が生じるが、トグル機構２０はなくてもよく、型締モータ２６による推進力が増幅されずにそのまま可動プラテン１３に伝達されてもよい。
【００３４】
次に、図１を再度参照して、射出装置５０について説明する。射出装置５０の説明では、型締装置１０の説明と異なり、充填時のスクリュ５２の移動方向（図１中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ５２の移動方向（図１中右方向）を後方として説明する。
【００３５】
射出装置５０は、シリンダ５１、スクリュ５２、計量モータ５３、射出モータ５４、および圧力センサ５５を有する。本実施形態では、スクリュ５２が特許請求の範囲に記載の可動部材に、射出モータ５４が特許請求の範囲に記載の駆動部にそれぞれ相当する。
【００３６】
シリンダ５１は供給口５１ａから供給された成形材料を加熱する。供給口５１ａはシリンダ５１の後部に形成される。シリンダ５１の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。シリンダ５１の前端にはノズル５６が設けられる。
【００３７】
スクリュ５２は、シリンダ５１内において回転自在に且つ進退自在に配設される。
【００３８】
計量モータ５３は、スクリュ５２を回転させる。計量モータ５３はエンコーダ５３ａを有してよい。エンコーダ５３ａは、計量モータ５３の出力軸の回転数の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置８０に出力する。制御装置８０は、計量工程において、回転数の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
【００３９】
射出モータ５４は、スクリュ５２を進退させる。スクリュ５２と射出モータ５４との間には、射出モータ５４の回転運動をスクリュ５２の直線運動に変換する運動変換部が設けられる。射出モータ５４はエンコーダ５４ａを有してよい。エンコーダ５４ａは、射出モータ５４の出力軸の回転数の実績値を検出することによりスクリュ５２の前進速度の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置８０に出力する。制御装置８０は、充填工程において、スクリュ５２の前進速度の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
【００４０】
圧力センサ５５は、スクリュ５２の背圧（スクリュ５２が押す樹脂の圧力）の実績値を検出し、その実績値を示す信号を制御装置８０に出力する。制御装置８０は、保圧工程において、スクリュ５２の背圧の実績値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。
【００４１】
充填工程では、射出モータ５４を駆動してスクリュ５２を前進させ、スクリュ５２の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置３０のキャビティ空間３４に充填させる。スクリュ５２の前進速度の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。スクリュ５２が所定位置（所謂Ｖ／Ｐ切換位置）まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。
【００４２】
保圧工程では、射出モータ５４を駆動してスクリュ５２を前方に押し、キャビティ空間３４内の成形材料に圧力をかける。成形材料の冷却による体積収縮分の成形材料が補充できる。スクリュ５２の背圧の設定値は、一定でもよいし、経過時間などに応じて段階的に変更されてもよい。キャビティ空間３４の入口（所謂ゲート）がシールされ、キャビティ空間３４からの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。冷却工程中に計量工程が行われてよい。
【００４３】
計量工程では、計量モータ５３を駆動してスクリュ５２を回転させ、スクリュ５２に形成される螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ５２の前方に送られシリンダ５１の前部に蓄積され、スクリュ５２が後退させられる。スクリュ５２の回転数の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。
【００４４】
計量工程では、スクリュ５２の急激な後退を制限すべく、射出モータ５４を駆動してスクリュ５２に対して所定の背圧を加えてよい。スクリュ５２が所定位置まで後退し、スクリュ５２の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。
【００４５】
次に、制御装置８０について説明する。制御装置８０は、型締力センサ１８の検出値を監視する型締力監視部として機能する。尚、制御装置８０とは別に、型締力監視部が設けられてもよい。
【００４６】
射出モータ５４を作動させて型締状態の金型装置３０内に成形材料を押し込むと、キャビティ空間３４に成形材料が流れ込み、キャビティ空間３４の成形材料の圧力が高くなる。その圧力によって金型装置３０が僅かに開くと、その分、タイバー１６が伸びる。タイバー１６が伸びると、型締力センサ１８の検出値が変化する。従って、射出モータ５４の作動中における型締力センサ１８の検出値と、キャビティ空間３４の成形材料の圧力とには相関がある。キャビティ空間３４の成形材料の圧力が高いほど、成形品の重量が重い。そのため、射出モータ５４の作動中における型締力センサ１８の検出値と、成形品の重量とには相関がある。
【００４７】
そこで、制御装置８０は、射出モータ５４の作動中における型締力センサ１８の検出値に基づいて、成形品の重量を評価する。型締力センサ１８の検出値や評価結果は、画像表示装置７２に表示されてよい。また、各ショットにおける型締力センサ１８のピーク値の変動が、グラフとして、画像表示装置７２に表示されてもよい。
【００４８】
例えば、制御装置８０は、各ショットにおける型締力センサ１８のピーク値の変動に基づいて、成形品の重量安定性を評価してよい。例えば、制御装置８０は、ピーク値の変動幅が基準値以下である場合に重量安定性が良いと評価し、ピーク値の変動幅が基準値を超える場合に重量安定性が悪いと評価する。
【００４９】
また、制御装置８０は、各ショットにおける型締力センサ１８のピーク値に基づいて、各成形品の重量が規格内であるか否かを評価してよい。例えば、制御装置８０は、ピーク値が基準範囲内である場合に成形品の重量が規格内であると評価し、ピーク値が基準範囲外である場合に成形品の重量が規格外であると評価する。基準範囲は、試験などによって求められ、制御装置８０の記憶部に記憶されたものを読み出して用いる。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、型締力センサ１８の検出値に基づいて成形品の重量を評価するので、射出成形に有用な情報が得られる。
【００５１】
尚、本実施形態の評価には、型締力センサ１８のピーク値が用いられるが、ピーク値以外の値が用いられてもよい。例えば、スクリュ位置が所定位置に達した時点の値、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値、保圧工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値などが用いられてもよい。
【００５２】
制御装置８０は、射出モータ５４の作動中における型締力センサ１８の検出値に基づいて、射出モータ５４の制御に用いられる設定値を変更してもよい。制御装置８０は、設定値の変更の前に、確認メッセージを画像表示装置７２に表示させてよい。その後、入力装置７１がユーザによる所定の入力操作を受け付けた場合に制御装置８０は設定値を変更し、ユーザによる所定の入力操作が確認できない場合に制御装置８０は設定値を変更しなくてよい。
【００５３】
例えば、制御装置８０は、ｎ回目のショットにおける型締力センサ１８のピーク値が基準値よりも小さい場合、キャビティ空間３４の成形材料の充填重量が小さいので、ｎ回目以降（ｎ回目も含む）のショットにおける射出モータ５４の制御に用いられる設定値を変更する。設定値を補正することができる。制御装置８０は、あるショットの型締力センサ１８の検出値に基づいて、あるショットまたは次のショットの射出モータ５４の制御に用いられる設定値を補正してよい。制御装置８０は、リアルタイムに設定値を補正してもよいし、ショット間で設定値を補正してもよい。補正する設定値としては、例えば、充填工程におけるスクリュ５２の前進速度、保圧工程におけるスクリュ５２の背圧などが挙げられる。充填工程におけるスクリュ５２の前進速度が速くなると、成形材料を押す圧力が強くなり、キャビティ空間３４の成形材料の充填重量が大きくなる。また、保圧工程におけるスクリュ５２の背圧が高くなると、キャビティ空間３４の成形材料の充填重量が大きくなる。
【００５４】
尚、本実施形態の設定値の変更には、型締力センサ１８のピーク値が用いられるが、ピーク値以外の値が用いられてもよい。例えば、スクリュ位置が所定位置に達した時点の値、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値、保圧工程開始からの経過時間が所定時間に達した時点の値などが用いられてもよい。
【００５５】
以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態の射出成形機は、型開閉方向が水平な横型であるが、型開閉方向が垂直な竪型であってもよい。
【００５７】
また、上記実施形態の射出装置は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。プリプラ方式の場合、プランジャが特許請求の範囲に記載の可動部材に相当し、プランジャを移動させるモータが特許請求の範囲に記載の駆動部に相当する。
【符号の説明】
【００５８】
２  射出成形機
１０  型締装置
１１  フレーム
１２  固定プラテン
１３  可動プラテン
１５  リヤプラテン
１６  タイバー
１８  型締力センサ
２０  トグル機構
２６  型締モータ
２６ａ  エンコーダ
３０  金型装置
３２  固定金型
３３  可動金型
３４  キャビティ空間
５０  射出装置
５１  シリンダ
５２  スクリュ
５３  計量モータ
５４  射出モータ
５６  ノズル
７１  入力装置
７２  画像表示装置
８０  制御装置
【図１】
2015136842.tif 000003