(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ダイプレートに取付けた固定金型と可動ダイプレートに取付けた可動金型とを組合わせて型締めし、金型キャビテイに溶融樹脂を射出する射出成形機において、固定ダイプレート又は可動ダイプレートに取付けた変位量検出センサと、可動ダイプレート又は固定ダイプレートに取付けた変位量検出センサの被検知体と、前記変位量検出センサと前記被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって金型の型締力を制御する制御装置を備え、前記型締力は、油圧配管を介して油圧源に接続する油圧シリンダにより付与され、型締力を生じる側の油圧配管に設置され、型締力の油圧を増減できる加圧手段を具えて、前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって前記加圧手段を制御して型締力を制御し、前記型締力を生じる側の油圧配管に設置された加圧手段は、同油圧配管上の油圧源への逆流を止める逆止弁と、同逆止弁と前記油圧シリンダとの間の油圧配管途中から分岐する分岐配管に連結された、前記油圧シリンダに比べ小径の油圧シリンダ・ピストンと、この油圧ピストンに直結し回転方向を拘束されたボールねじ軸と、同ボールねじ軸に螺合し軸方向の移動を拘束され回転自在に設置されたボールねじナットと、同ボールねじナットを回転駆動するモータとにより構成され、前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって前記モータの回転トルクが制御され、前記小径の油圧シリンダ・ピストンに型締油圧が発生することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
複数の変位量検出センサと同センサの被検知体をダイプレートに略等角分布して設置し、前記各変位量検出センサと各被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値の合計又は平均値により型締力を制御することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値を検出可能な変位量検出センサと被検知体を備えた射出成形機の型締力制御方法において、設定予型締力で型締めしたときの前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値と、射出充填の工程においての固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値とを比較し、それらが同一値となるように型締力を制御して、射出充填のときに溶融樹脂圧による型開力とバランスする追加型締力を加えて、金型のパーティング面に略一定の型締力がかかるようにしたことを特徴とする射出成形機の型締力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機、ダイキャスト機等に適用される型締力検出センサを備えた型締装置及び型締力の制御方法に関するものである。
【従来の技術】
一般に射出成形機は溶融樹脂を金型キャビテイ内へ射出する射出開始時点から冷却固化時点までの間、図４に示すＦＴ（全型締力）のように、射出工程中の溶融樹脂のピーク圧力に対して樹脂漏れを生じないような一定の型締力を常時保つようになっている。因に図４において、Ｆは金型キャビティ内樹脂圧に対応する型締力、ＦＰは金型パーティング面に働く型締力を示している。
【０００２】
しかし、この型締力ＦＴを常時一定に維持する方式では、溶融樹脂の射出前や、樹脂が冷却固化し金型キャビテイに樹脂による圧力がほとんどかからない状態であっても、不必要な大きな型締力を維持するため、図４のＦＰに示すように、金型のパーティング面がこの大きな型締力を支えることになり、射出工程を繰り返し行っていると、パーティング面が圧縮疲労による剥離を生じて金型が使用不能になり、金型の修理や、取り替えで成形品生産に支障を生じると共に生産コストが高くなる問題がある。
【０００３】
特開昭６３−２４２６１９号に公示された従来例は、射出成形機の金型のパーティング面に加わる型締力を検出する検出手段と、この検出手段の検出信号値が略一定になるように型締力を制御する制御部とを備えた射出成形機である。
また、特許第２８９９１８８号に公示された従来例は、射出成形機の射出・充填過程において、金型に作用する充填樹脂の型開力が上昇するタイミングを予測し、タイマにより射出開始時点は型締力を小さく、あらかじめ設定された時間が経過してから充填工程が完了するまで型締力を大きくするようにして、金型のパーティング面に過大な力がかからないようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−２４２６１９号に公示された従来例は、金型のキャビティは３次元形状であり、また、パーティング面も複雑な形状であるので、位置によって剛性が異なり、従って、型締力が作用しているとき、検出位置によってパーティング面圧はバラツキ、一様にならないため、単数の面圧センサでは勿論、複数の面圧検出センサによっても型締力を面圧センサで制御する方法は、かえって結果を誤る場合がある。
また、特許第２８９９１８８号に公示された従来例は、具体的な型締力の変化に対応して制御するものでなく、別の型締力測定手段や推測に頼ることになるので、射出速度の変化、保圧の時間の変化等に即応するのが困難である。
本発明は確実な型締力検出機構と、金型パーティング面に過大な力がかからぬように型締力を制御する簡便な方法とを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点に対し本発明は、以下の各項を以て課題解決手段とする。
（１）固定ダイプレートに取付けた固定金型と可動ダイプレートに取付けた可動金型とを組合せて型締めし、金型キャビテイに溶融樹脂を射出する射出成形機において、固定ダイプレート又は可動ダイプレートに取付けた変位量検出センサと、可動ダイプレート又は固定ダイプレートに取付けた変位量検出センサの被検知体と、前記変位量検出センサと前記被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって金型の型締力を制御する制御装置を備え、前記型締力は、油圧配管を介して油圧源に接続する油圧シリンダにより付与され、型締力を生じる側の油圧配管に設置され、型締力の油圧を増減できる加圧手段を具えて、前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって前記加圧手段を制御して型締力を制御し、前記型締力を生じる側の油圧配管に設置された加圧手段は、同油圧配管上の油圧源への逆流を止める逆止弁と、同逆止弁と前記油圧シリンダとの間の油圧配管途中から分岐する分岐配管に連結された、前記油圧シリンダに比べ小径の油圧シリンダ・ピストンと、この油圧ピストンに直結し回転方向を拘束されたボールねじ軸と、同ボールねじ軸に螺合し軸方向の移動を拘束され回転自在に設置されたボールねじナットと、同ボールねじナットを回転駆動するモータとにより構成され、前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値によって前記モータの回転トルクが制御され、前記小径の油圧シリンダ・ピストンに型締油圧が発生することを特徴とする射出成形機。
（２）複数の変位量検出センサと同センサの被検知体をダイプレートに略等角分布して設置し、前記各変位量検出センサと各被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値の合計又は平均値により型締力を制御することを特徴とする上記（１）の射出成形機。
【０００６】
（３）上記（１）又は（２）の固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値を検出可能な変位量検出センサと被検知体を備えた射出成形機の型締力制御方法において、設定予締力で型締めしたときの前記変位量検出センサと被検知体とで検出した固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値と、射出充填の工程においての固定金型と可動金型の組合わせ圧縮変位値とを比較し、それらが同一値となるように型締力を制御して、射出充填のときに溶融樹脂圧による型開力とバランスする追加型締力を加えて、金型のパーティング面に略一定の型締力がかかるようにした射出成形機の型締力制御方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は射出成形機と型締力制御の油圧系統を示す模式図、図２は図１の型締力制御回路を示すブロック図、図３は図１の型締装置の型締力を示すグラフである。
図１において、射出成形機１０は型締装置１２と射出ユニット１５と、型締装置１２及び射出ユニット１５を作動させる制御装置２８を含む油圧作動系統の諸機能部品、その他から構成されている。
【０００８】
型締装置１２は、基盤１に固設された固定ダイプレート２と、基盤１の上に固定ダイプレート２と対面したまま移動可能に載置された可動ダイプレート３と、固定ダイプレート２に取付けられた固定金型４と、可動ダイプレート３に取付けられた可動金型５と、固定ダイプレート２に設けられたストロークが少なく断面積の大きな複数（本例では４基）の型締シリンダ２ａ、同型締シリンダ２ａの中を摺動するラム１８ａと、このラム１８ａに直結されたタイバー１８と、タイバー１８の先端部に設けられた等ピッチの複数のリング溝部１８ｂと、同リング溝部１８ｂと噛合する割りナット２５等により構成される。
可動ダイプレート３を図１の２点鎖線で示した（成形品取り出しのために必要な距離）位置と、固定金型４と可動金型５が当接する実線の位置の間を往復する型開閉手段は型移動用油圧シリンダ・ピストン１１の作動により行われる。
固定ダイプレート２に対向する可動ダイプレート３が型閉のため近づいてきて金型４と金型５がほとんど当接する位置に到達したとき、タイバー１８は可動ダイプレート３に明けられた４個の挿通孔を貫通して、リング溝部１８ｂを可動ダイプレート３の側面から突き出し、油圧シリンダ等で作動する割りナット２５が軸直角方向に移動してタイバー１８のリング溝部１８ｂを挟んで固定するようになっている。
型締工程は上記の油圧シリンダ・ピストン１１の作動により固定金型４と可動金型５が当接し、割りナット２５がタイバー１８のリング溝部１８ｂを挟んで固定した後で行われる。
【０００９】
固定ダイプレート２に変位検出センサ２１が取付けられ、可動ダイプレート３の変位検出センサ２１と対面する位置に、被検知体２３が取付けられ、変位検出センサ２１は被検知体２３との隙間ｄを（約０．０５〜０．０１ｍｍ単位の精度で）測定し、電気信号ｘに変換して信号線６１により制御装置２８に伝える。組合わせた金型の圧縮変位値は型締力に比例するので、この変位検出センサ２１の検出値は型締力に換算することができる。変位検出センサ２１と被検知体２３の組合わせは、金型が小型の場合は単数でも良いが、金型が大きいときには、複数組設置して金型の位置による圧縮変位量のバラツキをカバーするのが好ましい。変位検出センサ２１を複数組設置するときは、金型中心に対して等距離、等角度に設置し、変位量の合計又は平均値を制御項目とする。
可動ダイプレート３に変位検出センサ２１を取付け、固定ダイプレート２に被検知体２３を取付けてもよい。
【００１０】
型締の油圧系統の構成と機能を説明をする。
モータ３１で油圧ポンプ３２が回転駆動されて作動油を送り出し、リリーフ弁３３で油圧を調整して逆止弁４４を経て４方向切換弁４５へ、４方向切換弁４５より油圧配管５６を経て固定ダイプレート２に設けられた型締シリンダ２ａに送られ、型締される。背圧側の作動油は油圧配管５７を経て４方向切換弁４５に至り排油される。離型のときは、４方向切換弁４５の切換え操作により、作動油は油圧配管５７より型締シリンダ２ａの離型加圧側に送られ、型締シリンダ２ａの型締加圧側の作動油は油圧配管５６からバイパス配管５８に設置された２方向切換弁４６を経て油圧配管５７へ還流される。型締シリンダ２ａにおけるラム１８ａの両側の作動油は同圧であるが、作動油圧面の面積差により離型方向に動作する。逆止弁４４と４方向切換弁４５の間の油圧配管５０から分岐した配管５９に、加圧手段４７の油圧シリンダ５１が結合されている。４８は油圧計である。
【００１１】
加圧手段４７は、油圧シリンダ５１と、ボールねじ軸５２ａと直結しているピストン５２と、筒材５４により回転方向自由に軸方向を拘束された歯車付ボールねじナット５３と、歯車付ボールねじナット５３を駆動するピニオン付モータ５５とにより構成されている。モータ５５は制御装置２８からの指令で寸動し、ピストン５２を駆動して型締油圧を加減することができる。加圧手段４７で発生する油圧が油圧ポンプ３２側より高圧になっても、逆止弁４４の作用により逆流することなく型締力を維持できるようになっている。また、型締加圧時は金型４と金型５が締切って作動油は流動せずに油圧だけが働いている状態であるので、加圧手段４７の油圧シリンダ５１は小径で足り、ピストン５２のストロークも短くて良い。
図２の型締力制御回路を示すブロック図に示すように、固定ダイプレート２と可動ダイプレート３で固定金型４と可動金型５を挟んで型締するとき、変位検出センサ２１が検出した金型圧縮変位検出値ｅ０±Δｅを制御装置２８内の金型予圧縮変位設定値ｅ０と比較し、その変位差±Δｅを無くす方向に油圧が加減されるように、加圧手段４７のモータ５５を寸動させることにより、モータ５５の回転トルクが油圧に変換される。
【００１２】
射出ユニット１５の構成と射出ユニット１５を作動する油圧系統を説明する。図１の射出成形機１０において、６は射出ユニット１５の射出シリンダ本体で、この射出シリンダ本体６には、射出シリンダとモータ摺動台と油圧シリンダ６ａが一体の構成となっている。射出シリンダ本体６内には射出スクリュ７が回転可能で、前後進可能に挿入されている。射出スクリュ７の後端は油圧シリンダ６ａ内の油圧ピストン１６に結合し、その油圧ピストン１６を突き通した延長軸は射出スクリュ回転駆動用モータ９の出力軸と直結している。モータ９は射出シリンダ本体６のモータ摺動台に支えられ、水平方向にガイドされる。射出スクリュ７はモータ９により回転し、油圧シリンダ６ａと油圧ピストン１６により前後進駆動される。図の実線矢印は射出スクリュ７の射出方向を示し、破線矢印は射出スクリュ７が回転しながら、溶融樹脂を貯溜する戻り工程の移動方向を示している。
【００１３】
モータ６５で駆動される油圧ポンプ６６から送られ、リリーフ弁６７で油圧を調整された高圧作動油により流量調整弁３４と４方向切換弁３５を通して油圧シリンダ６ａに送られた作動油により射出スクリュ７が射出のための直線駆動される。４方向切換弁３５は制御装置２８からの指令により油圧回路を開閉して、射出スクリュ７を前後進と停止を行う。１７は射出スクリュ７の軸に取付けられたスクリュ位置センサであり、射出スクリュ７の位置検出値の電気信号ｙを制御装置２８に送られる。制御装置２８はスクリュ位置センサ１７の電気信号ｙを受け、射出スクリュ７の位置により流量調整弁３４を操作して作動油の流量を調整し、射出スクリュ７の射出移動速度制御を行う。
【００１４】
図３の型締装置の型締力を示すグラフにより、射出成形機１の型締、射出、充填、保圧の工程における金型全体の全型締力ＦＴ、金型パーティング面２２の型締力ＦＰを説明する。
ＦOは金型キャビテイ１９に溶融樹脂を充填するとき、樹脂がパーティング面２２から漏出しない最小限の型締力（以降「予型締力」と称する）であり、パーティング面２２の面積をｂとすれば、そのときの油圧ｐO＝ＦO／ｂである。Ｆ（＝ｐ×ａ）は金型キャビテイ１９内の金型キャビテイ投影面積ａに溶融樹脂が射出、充填され、保圧冷却されるときの金型キャビテイ内樹脂圧ｐによる金型４と金型５を開く方向に作用する型開力に対応する型締力である。全型締力はＦO＋Ｆ＝ＦＴであれば樹脂圧に耐え、溶融樹脂がパーティング面２２から漏出しない十分な型締力を保つことができ、かつ、樹脂圧ｐによる型開力Ｆと、型締力ＦＴから予型締力ＦOを引いた値がバランスすれば、金型パーティング面２２に働く型締力ＦＰの分力は図３に示すように一定になる。
前述したように、組合わせた金型の圧縮変位値は型締力に比例するので、固定ダイプレート２と可動ダイプレート３で固定金型４と可動金型５を挟んで型締するとき、変位検出センサ２１が検出値ｅO±Δｅを制御装置２８内の設定値ｅOと比較し、加圧手段４７を用いて油圧を加減し、その変位差±Δｅが０となるようにフィードバック制御してやれば、樹脂圧による型開力Ｆを加えた型締力ＦＴに対しても、金型パーティング面２２に働く型締力ＦＰを低い一定の力に保つことができる。
【００１５】
この金型パーティング面２２に働く図３の型締力ＦＰを、図４に示す従来の型締装置の同じ樹脂圧ｐに対する型締力ＦＴと金型パーティング面に働く型締力ＦＰを比較してみると、図３の金型パーティング面に働く型締力ＦＰが明らかに低いことが判る。
このように、本実施形態の型締装置と型締力制御方法は、金型パーティング面に過大な力がかかることなく、特に大型の金型において問題となっているパーティング面の圧縮疲労による摩耗、剥離を防止することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の型締力検出機構は、金型の組合わせ圧縮変位量を検出する変位量検出センサであり、また、型締力制御方法は、設定予締力で型締めしたときの前記変位量検出センサが検出した金型の圧縮変位量と、射出充填工程においての金型の圧縮変位量とを比較し、同工程中において同一値となるように、加圧手段を制御して必要な型締油圧を発生させるようにし、射出充填のときの溶融樹脂圧による型開力とバランスする追加型締力を加えて金型のパーティング面に略一定の型締力がかかるようにした型締力制御方法であるので、金型パーティング面に過大な力がかからないと同時に、確実な型締力検出機構と型締力を制御する簡便な方法とを提供することができ、特に大型の金型において問題となっているパーティング面の圧縮疲労による摩耗、剥離を防止することができる効果がある。金型が大きいときには、金型変位検出センサを複数組設けて金型中心に対して等距離、等角度に設置すれば、金型の位置による圧縮変位量のバラツキをカバーすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る射出成形機と型締力制御の油圧系統を示す模式図である。
【図２】図１の射出成形機の型締力制御回路を示すブロック図である。
【図３】図１の射出成形機の型締装置の型締力を示すグラフである。
【図４】従来の射出成形機の型締装置の型締力を示すグラフである。
【符号の説明】
２    固定ダイプレート
２ａ    型締シリンダ
３    可動ダイプレート
４    固定金型
５    可動金型
６    射出シリンダ本体
７    射出スクリュ
１０    射出成形機
１１    型開閉シリンダ
１２    型締装置
１５    射出ユニット
１８    タイバー
１８ａ    ラム
１９    キャビティ
２１    変位検出センサ
２８    制御装置
４７    加圧手段
【図１】
0003986340.tif 000002
【図２】
0003986340.tif 000003
【図３】
0003986340.tif 000004
【図４】
0003986340.tif 000005