(57)【要約】【課題】トグルリンク機構を用いる電動式の射出成形機において、射出圧縮による成形を行う際に、圧縮の動作時間を短くして、圧縮による転写性を向上させるようにすること。【解決手段】トグルリンク機構が伸びきった状態で所定の最大締め力が発生するように増締め調整を行っておいて、型締めのためのクロスヘッドの前進を、トグルリンク機構が伸びきる手前で完了させる。【選択図】図２
2009172769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型開閉用サーボモータの駆動力によってトグルリンク機構を伸長駆動または折り畳み駆動することで、可動側金型を搭載した可動ダイプレートを固定側金型を搭載した固定ダイプレートに対して前進または後退させて、型閉じ・型締め動作または型開き動作を行う構成をとり、所期の型締め力は発生していないが金型のキャビティは閉塞された状態で金型のキャビティ内への溶融樹脂の射出を開始し、射出の完了後または射出の完了手前で型締めを行うことで所期の型締め力を発生させて、金型内の樹脂に圧縮力を付与する、射出圧縮を行う射出成形機の制御方法において、
前記トグルリンク機構が伸びきった状態で所定の最大締め力が発生するように増締め調整を行っておいて、前記型締めのためのクロスヘッドの前進を、前記トグルリンク機構が伸びきる手前で完了させることを特徴とする射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型開閉用サーボモータの駆動力によって駆動されるトグルリンク機構を備えた射出成形機の制御方法に係り、特に、射出の完了後または射出の完了手前で型締めを行うことで所期の型締め力を発生させて金型内の樹脂に圧縮力を付与する、射出圧縮を行う場合に適用して好適な制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式の射出成形機においては、型開閉機構にトグルリンク機構を採用するのが一般的であり、このようなトグルリンク機構を用いた射出成形機では、金型交換時に行うダイハイト（型厚）調整時に、トグルリンク機構が伸びきった状態（トグルリンク機構が突っ張りきった状態）で所定の最大締め力が発生するように、増締め調整（金型に応じた（つまり成形品に応じた）所望の型締め力が発現できるようにする調整）を行うようになっている。
【０００３】
上記のような射出成形機において、射出圧縮による成形ではない一般的な成形を行う際には、型閉じ動作と型締め動作を連続的に行って、トグルリンク機構が伸びきった状態となった型締め完了状態において、型締めされた金型のキャビティ内（固定側金型と可動側金型とで形づくられるキャビティ内）に溶融樹脂を射出するようになっている。
【０００４】
これに対して、射出圧縮による成形を行う際には、型閉じ動作と型締め動作との間に所定の時間をおくようにして、所期の型締め力が発生していない金型タッチした型閉じ完了状態で、金型のキャビティ内への溶融樹脂の射出を開始し、射出の完了後または射出の完了手前で型締め動作を開始させて、トグルリンク機構が伸びきった状態となった型締め完了状態では、上記した所定の最大型締め力を発生させて、金型内の樹脂に所定の圧縮力を付与するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、トグルリンク機構を用いる電動式の射出成形機において射出圧縮による成形を行う場合には、従来は、トグルリンク機構が伸びきった状態を型締め完了状態ととして、増締めにより調整した所望の型締め力と同一の型締め力が、型締め完了状態で発生するようにしていた。このようにしていた所以は、射出圧縮による成形ではない一般的な成形を行う際には、トグルリンク機構が伸びきった状態を型締め完了状態とするのが常識的、一般的であり、このような制御手法を、射出圧縮による成形にも踏襲していたからである。
【０００６】
ところで、射出圧縮による成形では、圧縮による転写性を向上させるために、圧縮の動作時間を短くしたいという要求があり、このような要求を満たすためには、型閉じ完了状態から型締め完了状態に移行するまでの時間を短くする必要がある。しかしながら、実質的には型締め力が発生していない金型タッチした型閉じ完了状態から、トグルリンク機構が伸びきった型締め完了状態に移行するまでの、トグルリンク機構の力の入力端であるクロスヘッドの前進量は、トグル特性上かなりの（相当の）量があり、このため、型閉じ完了状態から型締め完了状態に移行するまでの時間がかなり掛かって、圧縮の動作時間を短くすることを阻害していた。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、トグルリンク機構を用いる電動式の射出成形機において、射出圧縮による成形を行う際に、圧縮の動作時間を短くして、圧縮による転写性を向上させるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した目的を達成するため、型開閉用サーボモータの駆動力によってトグルリンク機構を伸長駆動または折り畳み駆動することで、可動側金型を搭載した可動ダイプレートを固定側金型を搭載した固定ダイプレートに対して前進または後退させて、型閉じ・型締め動作または型開き動作を行う構成をとり、所期の型締め力は発生していないが金型のキャビティは閉塞された状態で金型のキャビティ内への溶融樹脂の射出を開始し、射出の完了後または射出の完了手前で型締めを行うことで所期の型締め力を発生させて、金型内の樹脂に圧縮力を付与する、射出圧縮を行う射出成形機の制御方法において、トグルリンク機構が伸びきった状態で所定の最大締め力が発生するように増締め調整を行っておいて、型締めのためのクロスヘッド（トグルリンク機構の力の入力端であるクロスヘッド）の前進を、トグルリンク機構が伸びきる手前で完了させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、トグルリンク機構が伸びきった状態で所定の最大締め力が発生するように増締め調整を行っておいて、型締めのためのクロスヘッドの前進をトグルリンク機構が伸びきる手前で完了させるようにしているので、圧縮のための動作時間であるクロスヘッドの前進時間を短くすることができ、以って、成形品における圧縮による転写性を向上させることができる。つまり、本発明においては、金型内の樹脂に付与するのに必要な圧縮力に対応する型締め力が、例えば４０ｔｏｎである場合、トグルリンク機構が伸びきった状態での最大締め力が、例えば１００ｔｏｎであるように増締め調整を行っておいて、最大締め力として１００ｔｏｎが出力可能であるにもかかわらず、型締め力として４０ｔｏｎが出る位置までクロスヘッドを前進させるとクロスヘッドの前進を停止させ、トグルリンク機構の伸長動作をトグルリンク機構が伸びきる手前で完了させる。したがって、型締めの開始からのクロスヘッドの前進量を、トグルリンク機構が伸びきるまでクロスヘッドを前進させる場合に較べると、格段に少なくすることができ、その分だけ圧縮のための動作時間であるクロスヘッドの前進時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。  
図１〜図４は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の型開閉系メカニズムの簡略化した構成などを示す図である。
【００１１】
図１において、１は、図示せぬベース盤上に固設された固定ダイプレート、２は、固定ダイプレート１に搭載された固定側金型、３は、固定ダイプレート１と所定間隔をおいて対向するように図示せぬベース盤上に配設され、成形運転状態では固定位置を維持されるテールストック、４は、その両端を固定ダイプレート１とテールストック３に固定された複数本のタイバー、５は、タイバー４に挿通・案内されて固定ダイプレート１とテールストック３との間で前後進可能な可動ダイプレート、６は、可動ダイプレート５に搭載された可動側金型、７は、テールストック３に搭載された型開閉用サーボモータ、８は、テールストック３に回転可能に保持された回転部（例えばナット体）に型開閉用サーボモータ７の回転を伝達され、型開閉用サーボモータ７の回転を直線運動に変換して直動部（例えばネジ軸）を直線移動させるボールネジ機構、９は、テールストック３と可動ダイプレート５とを連結し、その力の入力端であるクロスヘッド９ａがボールネジ機構８の直動部によって直線駆動されることで、伸長駆動または折り畳み駆動されて可動ダイプレートを前進または後退させるトグルリンク機構である。
【００１２】
また、２１は、その詳細を図２を用いて後述するシステムコントローラ、２５ａは、システムコントローラ２１からの指令に基づき型開閉用サーボモータ７を駆動制御するモータドライバ、２４ａは、型開閉用サーボモータ７に付設されて、型開閉用サーボモータ７の回転量を検出するエンコーダである。
【００１３】
図１に示す構成をとる本実施形態においては、金型交換時に行うダイハイト（型厚）調整時に、トグルリンク機構９が伸びきった状態（トグルリンク機構９が突っ張りきった状態）で所定の最大締め力が発生するように型締め力の調整を行う増締め調整に際して、成形しようとする成形品に対して付与するのに必要な圧縮力に対応する型締め力よりも、相当に値の大きな型締め力となるように、増締め調整で最大締め力を設定するようにしている。すなわち、金型内の樹脂に付与するのに必要な圧縮力に対応する型締め力が、例えば４０ｔｏｎである場合、トグルリンク機構が伸びきった状態での最大締め力が、例えば１００ｔｏｎであるように増締め調整を行うようにしている。
【００１４】
図１に示す構成をとる本実施形態において、型開き完了状態では、トグルリンク機構９が折り畳まれて、可動ダイプレート５は所定の後退位置にある。型閉じ工程に際しては、型開閉系メカニズムが上記の型開き完了状態にあるとき、システムコントローラ２１からの指令に基づき、モータドライバ２５ａを介して型開閉用サーボモータ７が所定方向に回転駆動される。これにより、型開閉用サーボモータ７の回転が図示せぬ回転伝達機構（タイミングプーリ（歯付きプーリ）とタイミングベルト（歯付きプーリ）による回転伝達機構）を介してボールネジ機構８に伝達され、ボールネジ機構８により回転運動が直線運動に変換されて、この直線運動がクロスヘッド９ａに伝えられてクロスヘッド９ａが前進することで、トグルリンク機構９が伸長駆動されて可動ダイプレート５が前進する。そして、可動ダイプレート５の前進で可動ダイプレート５に搭載された可動側金型６が固定ダイプレート１に搭載された固定側金型２にタッチすると、本実施形態では、金型タッチした時点でクロスヘッド９ａの前進駆動は一旦停止されて、型閉じ完了状態となる。この型閉じ完了状態では、所期の型締め力（例えば、４０ｔｏｎの型締め力）は発生しておらず、金型タッチした固定側金型２と可動側金型６とで図示せぬキャビティが形づくられている。
【００１５】
本実施形態では、上記の型閉じ完了状態において、図示せぬ射出ユニットによって、金型のキャビティ内への溶融樹脂の射出が開始され、この射出の完了後または射出の完了手前で、型締め工程が開始される。すなわち、型締め動作の開始タイミングに至ると、システムコントローラ２１からの指令に基づき、モータドライバ２５ａを介して型開閉用サーボモータ７が先の所定方向に回転駆動され、これにより、クロスヘッド９ａがさらに前進駆動されてトグルリンク機構９がさらに伸長駆動され、これに伴って、トグルリンク機構９の突っばりによりタイバー４が弾性的に引き伸ばされ、タイバー４の弾性復元力によって型締め力が発生し、この型締め力が両金型２、６に対して付与される。本実施形態では、金型内の樹脂に圧縮力を付与する型締めのためのクロスヘッド９ａの前進は、トグルリンク機構９が伸びきる手前で完了させられるようになっていて、例えば、型締め力として４０ｔｏｎが出る位置までクロスヘッド９ａが前進すると、クロスヘッド９ａの前進動作は終了し、型締め完了状態となるようにされている。つまり、トグルリンク機構９が伸びきった状態での最大締め力が、例えば１００ｔｏｎであるように増締め調整を行っておいて、最大締め力として１００ｔｏｎが出力可能であるにもかかわらず、型締め力として４０ｔｏｎが出る位置までクロスヘッド９ａが前進すると、圧縮（型締め）のためのクロスヘッド９ａの前進動作（すなわち、圧縮のための動作）を停止させるようにしている。したがって、型締めの開始からのクロスヘッド９ａの前進量を、トグルリンク機構９が伸びきるまでクロスヘッド９ａを前進させる場合に較べると、格段に少なくすることができ、その分だけ圧縮のための動作時間であるクロスヘッド９ａの前進時間を短くすることができるようになっている。よって、圧縮のための動作時間であるクロスヘッドの前進時間を短くできるので、樹脂に素早く所定の圧縮力を付与することが可能となり、圧縮による転写性を向上させることができる。
【００１６】
上記の例えば型締め力として４０ｔｏｎが出るクロスヘッド９ａの位置は、金型内の樹脂が固化・冷却し、型開き工程が開始されるまで維持される。
【００１７】
型開き工程時の開始タイミングに至ると、システムコントローラ２１からの指令に基づき、モータドライバ２５ａを介して型開閉用サーボモータ７が先とは逆方向に回転駆動される。これにより、型開閉用サーボモータ７の回転が図示せぬ回転伝達機構を介してボールネジ機構８に伝達され、ボールネジ機構８により回転運動が直線運動に変換されて、この直線運動がクロスヘッド９ａに伝えられてクロスヘッド９ａが後退することで、トグルリンク機構９が折り畳み駆動されて可動ダイプレート５が後退する。そして、可動ダイプレート５が所定の後退位置まで後退したタイミングで、型開閉用サーボモータ７の回転が停止されて、型開き完了状態となるようなっている。
【００１８】
図２は、本第１実施形態の射出成形機の制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。図２において、２１は、マシン（射出成形機）全体の制御を司るシステムコントローラ、２２は、オペレータが各種の入力操作を行うための入力装置、２３は、オペレータに各種の表示モードの画像を表示するための表示装置、２４は、マシンの各部に配設された多数のセンサ（位置センサ、回転量検出センサ（エンコーダ）、圧力（荷重）センサ（ロードセル）、トルクセンサ、温度センサ、状態確認センサなど）よりなるセンサ群、２５は、マシンの各部に配置されたモータやヒータやエアシリンダなどのアクチュエータを駆動制御するための多数のドライバ（モータドライバ、ヒータドライバ、エアバルブドライバなど）からなるドライバ群であり、センサ群２４には、エンコーダ２４ａが含まれており、ドライバ群２５には、モータドライバ２５ａが含まれている。
【００１９】
また、システムコントローラ２１内において、３１は主制御部、３２は運転条件設定格納部、３３は測定値格納部、３４は運転プロセス制御部、３５は表示処理部である。
【００２０】
主制御部３１は、センサ群２４からの情報や、システムコントローラ２１内の各部の動作状況などを監視・把握して、システムコントローラ２１内の各部を統括制御する。
【００２１】
運転条件設定格納部３２には、あらかじめ入力された成形サイクルの各工程（型閉じ、射出、型締め、冷却、計量、型開き、エジェクト前進、エジェクト後退の工程など）の運転制御条件が書き換え可能に格納されている。
【００２２】
測定値格納部３３には、センサ群２４などにより取得したマシン本体の各部の計測情報や該計測情報を基にした演算情報（位置情報、回転角情報、速度情報、圧力情報（荷重情報）、トルク情報、温度情報、状態確認情報など）が、リアルタイムで取り込まれて格納される。
【００２３】
運転プロセス制御部３４は、あらかじ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３２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３３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、ドライバ群２５を駆動制御して、各工程の運転を実行させる。
【００２４】
表示処理部３５は、あらかじめ用意された各種の表示処理プログラムと、表示用固定データに基づき、必要に応じて、運転条件設定格納部３２や測定値格納部３３などの内容を参照して、各種の表示モードの画像を生成し、これを表示装置２３に表示させる。
【００２５】
図２に示すシステムコントローラ２１においては、主制御部３１の制御の下に、運転プロセス制御部３４が、型閉じ動作を行わせ、型締め力が発生していない金型タッチした型閉じ完了状態で射出を開始させ、この射出の完了後または射出の完了手前で型締め動作を行わせて、トグルリンク機構９が伸びきる手前でクロスヘッド９ａの前進を完了させる、前述したような制御を実行させる。
【００２６】
図３は、本実施形態における工程の遷移の例を示す図である。図３の（ａ）は、射出工程が完了した後に型締め工程が開始される例を示しており、図３の（ｂ）は、射出工程の完了の手前で型締め工程が開始される例を示している。
【００２７】
図４は、本実施形態における型締め動作時のクロスクロスヘッド９ａの移動ストロークと型締め力との関係の１例を示す図である。図４において、Ａ点が型閉じ完了時のクロスクロスヘッド９ａの位置であり、このＡ点からＢ点までクロスクロスヘッド９ａが移動すると（前進すると）、型締め力として４０ｔｏｎが出力され、この図４に示した例では、クロスクロスヘッド９ａはＢ点まで前進すると、その前進が停止されるようになっている。図４中での破線は、Ｂ点以降、トグルリンク機構９が伸びきるまでクロスクロスヘッド９ａを前進させた場合のストローク−型締め力の特性線を示しており、本例では型締め（圧縮）においては、Ａ点からＢ点までクロスクロスヘッド９ａを前進させる約６ｍｍのみが必要とされ、Ｂ点からトグルリンク機構９が伸びきるまでクロスクロスヘッド９ａを前進させるのに要する３６ｍｍを必要としないので、従来に較べると、型締め（圧縮）のためのクロスヘッドの前進量を、大幅に低減できているのが判る。
【００２８】
なお、上述した実施形態においては、型締め力が発生していない金型タッチした型閉じ完了状態で射出を開始させるようにしているが、金型タッチの手前であるも金型のキャビティは閉塞された状態をとり得る特殊金型を用いる場合には、金型タッチの手前であるも金型のキャビティは閉塞された状態となると、射出を開始させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型開閉系メカニズムの簡略化した構成などを示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、工程の遷移の例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、型締め動作時のクロスクロスヘッドの移動ストロークと型締め力との関係の１例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  固定ダイプレート
２  固定側金型
３  テールストック
４  タイバー
５  可動ダイプレート
６  可動側金型
７  型開閉用サーボモータ
８  ボールネジ機構
９  トグルリンク機構
９ａ  クロスヘッド
２１  システムコントローラ
２２  入力装置
２３  表示装置
２４  センサ群
２４ａ  エンコーダ
２５  ドライバ群
２５ａ  モータドライバ
３１  主制御部
３２  運転条件設定格納部
３３  測定値格納部
３４  運転プロセス制御部
３５  表示処理部
【図１】
2009172769.tif 000003
【図２】
2009172769.tif 000004
【図３】
2009172769.tif 000005
【図４】
2009172769.tif 000006