(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型にノズルタッチするために射出ユニットを前進させる位置検出器を備えたサーボモータと、
前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、
前記伝達機構に接続されノズルタッチ力を発生させるための弾性部材と、
ノズルの前進によって前記弾性部材が変形し始めたことを検出する検出部と、
前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記位置検出器により検出されるサーボモータの回転位置を表示する表示部とを備えたことを特徴とする射出成形機のノズルタッチ制御装置。
【請求項２】
正常なノズルタッチにおいて前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記サーボモータの位置を検出し基準位置として記憶する記憶部と、
現在のノズルタッチにおいて前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記サーボモータの位置と前記基準位置との差が所定量を越えた場合には警告を発することを特徴とする請求項１記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置。
【請求項３】
前記弾性部材が変形したことを検出する検出部は、弾性部材が変形し始めたら反応する近接スイッチであることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置。
【請求項４】
前記弾性部材が変形したことを検出する検出部は、ノズルの前進中に前記サーボモータの負荷が所定値以上になったことによって検出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機においてサーボモータによって射出ユニットを前進させ、所定のノズルタッチ力を発生させる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は型締部と射出部を備え、樹脂の排出時以外の通常の射出成形動作では、通常、射出部のノズルは固定側金型に当接し、金型に対して所定のノズルタッチ力が発生した状態が維持される。しかしながら、ノズルを金型にタッチさせたまま連続成形運転を行うとノズル先端部の熱が金型に奪われるため、計量工程終了後にノズルを金型から離すスプルブレイクと呼ばれる動作が行われる。スプルブレイクには、ノズルの後退によってスプルをノズルと金型の間で切断し、金型が開いて成形品を取り出す際に成形品が金型から抜けやすくなるという効果もある。スプルブレイク動作を行なった場合には次回の成形サイクルで再びノズルを前進させる必要がある。  
ノズルタッチ力を発生させるノズルタッチ機構にはバネなどの弾性部材が設けられており、弾性部材の伸びを制御することにより所望のノズルタッチ力を発生させることができる。特許文献１では弾性部材の変形量を制御することによって所定のノズルタッチ力が発生することが開示されている。また、特許文献２にはノズルタッチ力に対応する位置にサーボモータを位置決めすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５１１３３号公報
【特許文献２】特開平５−２００７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーボモータと弾性部材を使用したノズルタッチ機構でノズルタッチを行う場合には、弾性部材の正確な変形量の制御によりノズルタッチ力を正確に制御できるという特長がある。しかしながら、金型やノズルに問題が発生した場合には、異常を検出できなかったり成形不良や故障を発生させてしまう場合がある。以下に図２と図３を用いて詳述する。  
図２（ａ）はノズルタッチ前の状態、図２（ｂ）は正常時のノズルタッチ完了状態、図２（ｃ）は金型が変形した場合のノズルタッチ完了状態、図２（ｄ）は樹脂漏れがある場合のノズルタッチ完了状態を説明する図である。同様に、図３（ａ）はノズルタッチ前の状態、図３（ｂ）は正常時のノズルタッチ完了状態、図３（ｃ）は金型が変形した場合のノズルタッチ完了状態、図３（ｄ）は樹脂漏れがある場合のノズルタッチ完了状態を説明する図である。
【０００５】
成形作業が正常に行われている状態でのノズルタッチ位置をＰ１、弾性部材（バネ３５）の長さをＬ１とした場合（図２（ｂ）参照）、弾性部材の変形量を制御する装置で成形中に金型４６が変形すると、弾性部材（バネ３５）の長さＬ１は変わらないものの、ノズルタッチ位置はＰ１より大きいＰ２となる（図２（ｃ）参照）。一方、ノズル２の先端から樹脂５０が漏れノズル２と金型４６の間に挟まった場合には、同じくＬ１は変化しないものの、ノズルタッチ値はＰ１より小さいＰ３となる（図２（ｄ）参照）。このように特許文献１に開示される技術のように弾性部材の変形量を制御するのみでは、成形中の異常に気付かないという問題がある。
【０００６】
一方、成形作業が正常に行われている状態でのノズルタッチ位置をＰ１、弾性部材（バネ３５）の長さをＬ１とした場合（図３（ｂ）参照）、ノズル前後進用サーボモータ２１４を位置決めしてノズルタッチさせる制御を行う場合に金型４６が変形すると、ノズル前後進用サーボモータ２１４の位置Ｐ１は変わらないものの、弾性部材（バネ３５）の長さはＬ１より長いＬ２となり、ノズルタッチ力が低下する（図３（ｃ）参照）。一方、ノズル２の先端から樹脂５０が漏れノズル２と金型４６の間に挟まった場合には、同じくＰ１は変化しないものの、弾性部材（バネ３５）の長さはＬ１より短いＬ３となりノズルタッチ力が上昇する（図３（ｄ）参照）。これらのノズルタッチ力の変動は成形不良や機構部への過大な負荷をもたらし故障の原因となる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、ノズルタッチ力を正確に制御するとともに、万一ノズルタッチに異常が発生した場合には異常を的確に検出し、さらに異常による成形不具合や機械の故障を未然に防止することができる射出成形機のノズルタッチ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、金型にノズルタッチするために射出ユニットを前進させる位置検出器を備えたサーボモータと、前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、前記伝達機構に接続されノズルタッチ力を発生させるための弾性部材と、ノズルの前進によって前記弾性部材が変形し始めたことを検出する検出部と、前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記位置検出器により検出されるサーボモータの回転位置を表示する表示部とを備えたことを特徴とする射出成形機のノズルタッチ制御装置である。
請求項２に係る発明は、正常なノズルタッチにおいて前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記サーボモータの位置を検出し基準位置として記憶する記憶部と、現在のノズルタッチにおいて前記検出部が弾性部材の変形を検出した際の前記サーボモータの位置と前記基準位置との差が所定量を越えた場合には警告を発することを特徴とする請求項１記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置である。  
請求項３に係る発明は、前記弾性部材が変形したことを検出する検出部は、弾性部材が変形し始めたら反応する近接スイッチであることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置である。  
請求項４に係る発明は、前記弾性部材が変形したことを検出する検出部は、ノズルの前進中に前記サーボモータの負荷が所定値以上になったことによって検出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機のノズルタッチ制御装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ノズルタッチ力を正確に制御するとともに、万一ノズルタッチに異常が発生した場合には異常を的確に検出し、さらに異常による成形不具合や機械の故障を未然に防止することができる射出成形機のノズルタッチ制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を説明するシステム構成図である。
【図２】弾性部材の変形量を制御した場合を説明する図である。
【図３】サーボモータの位置を制御した場合を説明する図である。
【図４】本発明によるノズルタッチ動作の流れを説明する図である。
【図５】本発明による射出成形機の操作画面の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術の説明した構成と同一または類似する構成については同じ符号を用いて説明する。  
図１は本発明の実施形態を説明するシステム構成図である。  
射出成形機Ｍは、機台Ｍ3上に型締部Ｍ1、および射出部Ｍ2を備えている。射出部Ｍ2は樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４６のキャビティ内に射出するものである。射出シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられ、射出シリンダ１内には、スクリュ３が挿通されている。射出シリンダ１の側部には樹脂材料（図示せず）を射出シリンダ１内に供給するためのホッパ４が取り付けられている。
【００１２】
まず、型締部Ｍ1を説明する。型締部Ｍ1は主に金型４６（４６ａ，４６ｂ）の開閉を行うものである。型締部Ｍ1は、固定側金型４６ｂを取り付ける固定プラテン４２、可動側金型４６ａを固定側金型４６ｂに対向するように取り付ける可動プラテン４１、可動プラテン４１を射出部Ｍ2方向に前後進させる金型開閉用サーボモータ１１４、金型開閉用サーボモータ１１４の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器１１６、リアプラテン４０、トグルリンク４３、ボールネジ４４、クロスヘッド４５を備えている。
【００１３】
金型開閉用サーボモータ１１４の回転駆動はベルトなどによって構成された伝達機構１１８を介してボールネジ４４に伝達される。型締部Ｍ1はその他に、リアプラテン４０と固定プラテン４２とを連結し、可動プラテン４１をガイドして固定プラテン４２に対して前後進させる複数本の図示しないタイバーを備えている。トグルリンク４３は、金型開閉用サーボモータ１１４によって回転駆動されるボールネジ４４に取り付けられたクロスヘッド４５を固定プラテン４２方向に進退させることによって、可動プラテン４１を固定プラテン４２方向に前後進させる。
【００１４】
型締部Ｍ1は、金型開閉用サーボモータ１１４の駆動によって可動プラテン４１が固定プラテン４２方向に前進し型閉じが行われ、可動側金型４６ａと固定側金型４６ｂが接触した後も更に可動プラテン４１を固定プラテン４２方向に前進させて所定の型締め力を発生させる。そして、可動プラテン４１をリアプラテン４０方向へ後退させることによって型開きが行われる。
【００１５】
次に、射出部Ｍ2を説明する。射出部Ｍ2は、固定プラテン４２に取り付けられた固定側金型４６ｂにノズル２を圧接（ノズルタッチ）するために、射出部Ｍ2を型締部Ｍ1側に前進させるためのノズルタッチ駆動装置を備えている。ノズルタッチ駆動装置は、機台Ｍ3に取り付けられたノズル前後進用サーボモータ２１４、ノズル前後進用サーボモータ２１４の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器２１６、一端をノズル前後進用サーボモータ２１４の負荷軸に連結され他端を固定プラテン４２に回転自在に支持されたボールネジ３４、ボールネジ３４に螺合されたナット３３、射出部Ｍ2の射出ユニット３９の下部に固定された第１の受圧板３６、ナット３３に取り付けられた第２の受圧板３７、第１の受圧板３６と第２の受圧板３７の間隔を測定しバネ３５の長さを検出するセンサ（図示せず）を備えている。
【００１６】
射出ユニット３９内には、スクリュ３をその軸周りに回転させるスクリュ回転用サーボモータ（図示せず）、その軸方向に前後進させるスクリュ前後進用サーボモータ（図示せず）、射出シリンダ１内の樹脂圧を測定するための樹脂圧力センサ（図示せず）などが配設されている。射出ユニット３９内の構造は本発明に関連しないので、詳細な説明を省略する。
【００１７】
ノズルタッチ駆動装置は、ノズル前後進用サーボモータ２１４を回転駆動しボールネジ３４を回転させることによって、ナット３３を固定プラテン４２に対して前後進させる。
ノズル２が金型４６の固定側金型４６ｂにタッチしたことを検出する手段として近接スイッチ３８を用いる。近接スイッチ３８を弾性部材であるバネ３５が縮み始めると反応する位置に設置しておき、近接スイッチ３８の反応によってノズル２が固定側金型４６ｂにタッチしたことを検出することができる。  
近接スイッチ３８の出力信号は入出力用インタフェース２７を介してサーボＣＰＵ１５に入力される。近接スイッチ３８により検出されたノズルタッチした時のノズル前後進用サーボモータ２１４の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器２１６により取得されるノズル位置の位置データがノズルタッチ位置データとしてＲＡＭ１４に格納される。なお、ノズル前後進用サーボモータ２１４を回転駆動しボールネジ３４を回転させることによって、ナット３３を固定プラテン４２に対して前後進させる構成は、請求項１の「サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構」に対応する。
【００１８】
ノズル２が固定側金型４６ｂにタッチしたことを検出し、検出したノズル２にタッチした位置から所定のノズルタッチ力になるまで、ナット３３の前後進によって第１の受圧板３６と第２の受圧板３７の間隔を調整し、バネ３５の弾性力を調節する。図１に示されるバネ３５のような弾性体を収縮させることによりノズル押し付け力を発生させる場合は、バネ３５の長さを図示しないセンサで測定しノズル押し付け力を求めることができる。これにより、ノズル２の固定型金型４６ｂへのノズル押し付け力（ノズルタッチ力）を発生させることができる。
【００１９】
なお、弾性部材であるバネ３５が変形し始めたことを検出する手段としては近接スイッチ３８による検出の他に、ノズル２の前進中にノズル前後進用サーボモータ２１４の負荷が所定値以上に上昇したことを検出しても良い。負荷が所定値以上に上昇したかは、例えばノズル前後進用サーボモータ２１４の駆動電流を監視することによって行うことができる。
【００２０】
射出成形機Ｍの数値制御装置は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣＣＰＵ１７、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６を介して、相互の入出力を選択するようにすることにより各マイクロプロセッサ間で情報伝達が行えるように構成されている。
【００２１】
サーボＣＰＵ１５には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３およびデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて駆動制御される、金型開閉用サーボモータ１１４とノズル前後進用サーボモータ２１４が接続されている。各サーボモータ１１４，２１４に取り付けられた位置・速度検出器１１６，２１６からの出力信号がサーボＣＰＵ１５に帰還されるように接続されている。各サーボモータ１１４，２１４の回転位置は、位置・速度検出器１１６，２１６からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、ＲＡＭ１４に設けられる各現在位置レジスタに更新記憶される。本発明の実施形態においては、ＲＡＭ１４には正常なノズルタッチ位置のデータと現在のノズルタッチ位置のデータも格納される。
【００２２】
ＰＭＣＣＰＵ１７には射出成形機Ｍのシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０には、射出成形機Ｍを全体的に制御する自動運転プログラムなどの各種プログラムを記憶したＲＯＭ２１および演算データの一時記憶に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。
【００２３】
成形データ保存用ＲＡＭ２３は、不揮発性メモリであって、射出成形作業に関する成形条件と各種設定値、パラメータ、マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット（手動データ入力装置）２５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）と各種データを入力するための手動データ入力装置を備えている。液晶表示装置（ＬＣＤ）はＬＣＤ表示回路２４によって表示制御される。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２５はＬＣＤ表示回路２４を介してバス２６に接続され、機能メニューの選択および各種データの入力操作が行える。また、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット２５を用いて予め設定するノズルタッチ力を射出成形機Ｍに設定することができる。本発明の実施形態では、近接スイッチ３８で検出された弾性部材であるバネ３５が変形し始めた位置（現在のノズルタッチ位置）を正常時のノズルタッチ位置と共にＬＣＤ／ＭＤＩユニット２５の表示画面に表示する。
【００２４】
図４は本発明によるノズルタッチの動作順序について説明した図である。本発明では状態２においてノズル２が金型４６にタッチしたことを検出するとともに、その際のノズル前後進用サーボモータ２１４の位置を検出する。  
状態１は、ノズル２の先端が金型（固定側金型４６ｂ）の当接する前の状態（ノズルタッチ前の状態）を図示したものである。この状態１から、ノズル前後進用サーボモータ２１４を駆動（モータ回転）することにより、射出ユニット３９を金型４６方向に前進させる。それと共にノズル２の先端も金型４６方向に前進し、ノズル２の先端が金型（固定側金型４６ｂ）の射出ユニット３９側の面に当接する（ノズルタッチ状態）。ノズル２の先端が金型４６にタッチすると弾性部材（バネ３５）が縮み始める。近接スイッチ３８は弾性部材であるバネ３５が縮み始めると反応する位置に設置されていることから、近接スイッチ３８の反応によってノズル２が固定側金型４６ｂにタッチしたことを検出することができる（状態２）。そして、所定のノズルタッチ力が発生した段階でノズルタッチ完了となる（状態３）。
【００２５】
そして検出されたノズルタッチ位置を射出成形機ＭのＬＣＤ／ＭＤＩユニット２５の液晶表示装置の表示画面に図５に示されるように表示することによって、ノズルタッチが正常に行われているかどうかを判別できるようにする。正常かどうかについての判断は画面に現在のノズルタッチ位置を表示しても良いし、正常時のノズルタッチ位置を基準位置として記憶（例えば、ＲＡＭ１４に記憶）しておき、現在のノズルタッチ位置が基準位置から所定量ずれた場合には、射出成形機Ｍの設けられた図示しない警告灯や警報発生手段を用いて警告を表示するようにしても良い。なお、請求項１ではサーボモータ（実施形態ではノズル前後進用サーボモータ２１４）の位置はノズル２の位置に対応する。
【符号の説明】
【００２６】
１  射出シリンダ
２  ノズル
３  スクリュ
４  ホッパ
１０  サーボアンプ
１２  サーボアンプ
１３  ＲＯＭ
１４  ＲＡＭ
１５  サーボＣＰＵ
１７  ＰＭＣＣＰＵ
１８  ＲＯＭ
１９  ＲＡＭ
２０  ＣＮＣＣＰＵ
２１  ＲＯＭ
２２  ＲＡＭ
２３  成形データ保存用ＲＡＭ
２４  ＬＣＤ表示回路
２５  ＬＣＤ／ＭＤＩユニット
２６  バス
２７  入出力用インタフェース
３３  ナット
３４  ボールネジ
３５  バネ
３６  第１の受圧板
３７  第２の受圧板
３８  近接スイッチ
３９  射出ユニット
４０  リアプラテン
４１  可動プラテン
４２  固定プラテン
４３  トグルリンク
４４  ボールネジ
４５  クロスヘッド
４６  金型
４６ａ  可動側金型
４６ｂ  固定側金型
５０  樹脂
１１４  金型開閉用サーボモータ
１１６  位置・速度検出器
１１８  伝達機構
２１４  ノズル前後進用サーボモータ
２１６  位置・速度検出器
Ｍ  射出成形機
Ｍ1  型締部
Ｍ2  射出部
Ｍ3  機台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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