(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ並びにスクリュを回転駆動及び前進・後退駆動させる駆動機構部との間に配設され、スクリュに加わる射出圧力及び計量樹脂圧を検出する圧力センサと、移動金型装着用の移動ダイプレート並びにトグル機構が取り付けられているハウジングとの間に配設され、金型に加わる型締力を検出する圧力センサと、トグル機構駆動用のサーボモータと、射出制御用のサーボモータとを有し、前記圧力センサからのデータに基づいて前記サーボモータの射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力のフィードバック制御を行う射出成形機であって、
前記ハウジングに成形品エジェクト機構が装着されており、成形品突き出し用のエジェクト部材が圧力センサを貫通して移動金型に挿通している事を特徴とする射出成形機。
【請求項２】
移動金型装着用の移動ダイプレートと、トグル機構が取り付けられているハウジングと、前記移動ダイプレートとハウジングとの間に配設され、金型に加わる型締力を検出する圧力センサと、トグル機構駆動用のサーボモータと、射出制御用のサーボモータとを有し、前記圧力センサからのデータに基づいて前記サーボモータの型締力のフィードバック制御を行う射出成形機であって、
前記ハウジングに成形品エジェクト機構が装着されており、成形品突き出し用のエジェクト部材が圧力センサを貫通して移動金型に挿通している事を特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形工程の各駆動源としてサーボモータを使用した射出成形機であって、特にスクリュに加わる射出圧力、計量樹脂圧並びに金型に加わる型締力を直接検出し、その検出データに基づいてフィードバック制御を行う射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータをその各工程の駆動源とした電動式射出成形機は、現在既に多用されている。そして、それらサーボモータの制御方法は、サーボ制御用のプログラムデータに基づいて各サーボモータが各工程において制御され、これと同時に該サーボモータに装着されたエンコーダからのデータをＣＰＵに取り込んで演算し、プログラム通りにその位置、速度、トルクなどが制御されるようにフィードバック制御されている。
【０００３】
処が、このような制御方法は、サーボモータに装着されたエンコーダを介しての位置、速度、トルクなどの間接的な制御方法であって、実際にスクリュや金型に加わる射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力などを直接検出し、この実際の検出データを基にしてフィードバック制御するということは出来なかった。特に、金型に加わる前記型締力を直接検出するための圧力センサを取り付ける場所が何処にも見いだせなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スクリュに加わる射出圧力及び計量樹脂圧並びに金型に加わる型締力を直接検出してこれらのフィードバック制御を行わせる事をその課題とし、特に金型機構部側において、従来は不可能と考えられていた型締力の直接検出を可能にする事をその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
『請求項１』の射出成形機(A)は、『スクリュ(4)並びにスクリュ(4)を回転駆動及び前進・後退駆動させる駆動機構部(10)との間に配設され、スクリュ(4)に加わる射出圧力及び計量樹脂圧を検出する圧力センサ(15)と、移動金型(1b)装着用の移動ダイプレート(18)並びにトグル機構(T)が取り付けられているハウジング(5)との間に配設され、金型(1)に加わる型締力を検出する圧力センサ(7)と、トグル機構(T)駆動用のサーボモータ(31)と、射出制御用のサーボモータ(11)(12)とを有し、前記圧力センサ(7)(15)からのデータに基づいて前記サーボモータ(11)(12)(31)の射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力のフィードバック制御を行う射出成形機(A)であって、ハウジング(5)に成形品エジェクト機構(E)が装着されており、成形品(26)突き出し用のエジェクト部材(27)が圧力センサ(7)を貫通して移動金型(1b)に挿通している』事を特徴とする。
【０００６】
これによれば、圧力センサ(7)(15)によって直接検出されたデータに基づいて射出作業の全ての動作がサーボモータ(11)(12)(31)及び(40)によって制御されているので、そのタイミングや射出速度、加圧速度、加圧圧力その他全てを自在にコントロールする事が出来、金型キャビティ(2)に刻設した微細凹凸の成形品(26)への転写性を格段に向上させる事が出来る事は勿論、サーボモータ(11)(12)(31)及び(40)に複合動作を行わせる事が出来るためサイクルアップも可能となる。
また、従来では、圧力センサ(7)を移動ダイプレート(18)とハウジング(5)との間に装着したくとも、ハウジング(5)に成形品エジェクト機構(E)が装着されているために、圧力センサ(7)が邪魔していて不可能であったものが、これによれば、圧力センサ(7)に貫通孔(7a)を設ける事で解消出来、金型(1)に加わる射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力などを前記圧力センサ(7)で直接検出する事が出来るようになった。
【０００７】
『請求項２』に記載の射出成形機(A)は、特に型締力のフィードバック制御に関し「移動金型(1b)装着用の移動ダイプレート(18)と、トグル機構(T)が取り付けられているハウジング(5)と、前記移動ダイプレート(18)とハウジング(5)との間に配設され、金型に加わる型締力を検出する圧力センサ(7)と、トグル機構(T)駆動用のサーボモータ(31)と、射出制御用のサーボモータ(11)(12)とを有し、前記圧力センサ(7)からのデータに基づいて前記サーボモータ(11)(12)及び(40)の型締力のフィードバック制御を行う射出成形機(A)であって、ハウジング(5)に成形品エジェクト機構(E)が装着されており、成形品(26)突き出し用のエジェクト部材(27)が圧力センサ(7)を貫通して移動金型(1b)に挿通している」事を特徴とする。
【０００８】
これによれば、移動ダイプレート(18)とハウジング(5)との間に圧力センサ(7)が配設されているので、従来不可能とされていた型締力の直接検出が可能となり、型締力のより正確なフィードバック制御が可能となった。
【００１０】
また、従来では、圧力センサ(7)を移動ダイプレート(18)とハウジング(5)との間に装着したくとも、ハウジング(5)に成形品エジェクト機構(E)が装着されているために、圧力センサ(7)が邪魔していて不可能であったものが、これによれば、圧力センサ(7)に貫通孔(7a)を設ける事で解消出来、金型(1)に加わる射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力などを前記圧力センサ(7)で直接検出する事が出来るようになった。
【００１１】
【実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。さて、本発明の射出成形機(A)は図１に示すように射出機構部(a)と金型機構部(b)とに大別される。
射出機構部(a)は、スクリュ(4)を前進・後退させるための駆動機構部(10)、スクリュ(4)を回転させる回転用サーボモータ(11)、スクリュ(4)を前進・後退させる射出用サーボモータ(12)、原料樹脂混練及び射出用のスクリュ(4)、スクリュ(4)が進退・回転可能収納されている射出シリンダ(13)、射出シリンダ(13)に巻設されたヒータ(14)、スクリュ(4)と駆動機構部(10)との間に配設され、スクリュ(4)に掛かる圧力を検出している射出用ロードセル(15)、原料供給ホッパ(16)並びに射出制御用の各サーボモータ(11)(12)に装着されているパルス発生装置(11a)(12a)とで構成されている。
【００１２】
次に金型機構部(b)に付いて説明する。金型(1)は固定・移動金型(1a)(1b)で構成されており、固定ダイプレート(17)に固定金型(1a)が装着され、移動ダイプレート(18)に移動金型(1b)が装着されており、移動金型(1b)の反対側にて移動ダイプレート(18)に圧力センサ(7)を介してハウジング(5)が取り付けられている。ハウジング(5)の背面（即ち、移動金型(1b)の反対側）中央には、成形品エジェクト機構(E)が設けられている。なお、固定ダイプレート(17)と後述するテイルストック(20)との間にタイバー(19)が架設されており、タイバー(19)に移動ダイプレート(18)がスライド自在に取り付けられている。
【００１３】
次に、ハウジング(5)内に形成されている成形品エジェクト機構(E)に付いて説明する。前記ハウジング(5)内には、ベアリングを介して回転駆動ナット(21)が配設されており、この回転駆動ナット(21)の突出端に従動プーリ(43)が固定されている。この回転駆動ナット(21)には、エジェクト部材(27)の中央部材(27a)のネジ部(27b)が螺進・螺退自在に螺装されている。
【００１４】
そして、ネジ部（２７ｂ）の端部には連結プレート（３９）が取り付けられており、ナット固定されている。この連結プレート（３９）の周縁にはエジェクト部材（２７）の一部を構成するガイドバー（３７）が取り付けられており、ハウジング（５）に穿設されているガイド孔（３８）、圧力センサ（７）に穿設されている貫通孔（７ａ）、移動ダイプレート（１８）に穿設されている通孔、並びに移動金型（１ｂ）に穿設されているエジェクト孔にスライド自在に配設されている。
また、前記従動プーリ（４３）はタイミングベルト（４２）を介してサーボモータ（４０）の駆動プーリ（４１）と接続している。
また、（４０ａ）はサーボモータ（４０）に装着されたパルス発生装置である。
【００１５】
次に金型開閉トグル機構(T)に付いて説明する。テイルストック(20)には金型制御サーボモータ(31)が取り付けられており、その回転駆動軸に取り付けられた駆動プーリ(32)と、テイルストック(20)にベアリングを介して回転自在に配設されたトグル駆動ナット(24)の突出端に固定された従動プーリ(34)とを、タイミングベルト(33)を介して接続している。前記金型制御サーボモータ(31)にはパルス発生装置(31a)が装着されている。
【００１６】
従動プーリ(34)にはトグル駆動ナット(24)を介してトグル駆動ネジ(25)が進退自在に螺装されており、前記トグル駆動ネジ(25)の突出端が金型開閉クロスヘッド(35)に取り付けられている。金型開閉トグルは長短各アーム(36)をリンク機構に接続したもので、その一端はテイルストック(20)に回動自在に接続され、他端はハウジング(5)に回動自在に接続され、更にもう一つの端部は金型開閉クロスヘッド(35)に取り付けられている。このリンク機構は公知の技術であるからこれ以上の詳細は省く。
【００１７】
(8)は制御装置で、本射出成形機(A)全体の制御を司るものであり、その中の１つの機能として、射出用ロードセル(15)、圧力センサ(7)、サーボモータ(11)(12)(31)及び(40)に装着されたパルス発生装置(11a)(12a)(31a)及び(40a)からの信号やその他からの信号を得てサーボモータ(11)(12)(31)及び(40)やその他の制御を行うようになっている。駆動系の制御は全てサーボモータによって行われるのであるから、プログラムすることにより複合動作など任意の条件が作り出せる。(9)は制御装置(8)への入出力装置やＣＲＴなどである。
【００１８】
次に、本発明の作用について説明する。原料樹脂(3c)が原料供給ホッパ(16)に投入され、回転用サーボモータ(11)を作動させてスクリュ(4)を回転させると原料樹脂(3c)は次第に射出シリンダ(13)方向に送られて行く、射出シリンダ(13)はその外周に巻着されているヒータ(14)によって加熱されているので、射出シリンダ(13)に入った原料樹脂(3c)は次第に溶融し且つスクリュ(4)の回転作用によって混練されて行く。
【００１９】
スクリュ(4)の回転と共に溶融混練樹脂(3b)は射出シリンダ(13)の先端方向に送られ、先端部分で貯溜される。この反作用としてスクリュ(4)は次第に後退し、ついには予め設定されている後退停止位置に至る。この時点で樹脂計量が完了した事になる。
続いて、回転用サーボモータ(11)を停止させると共に射出用サーボモータ(12)を作動させてスクリュ(4)を前方に突き出し、射出シリンダ(13)の先端部分に溜まっていた計量溶融混練樹脂(3a)を金型キャビティ(2)に射出する。
【００２０】
一方、金型(1)側では、図２に示すようにまず型締めが行われる。即ち、金型制御サーボモータ(31)を作動させ、駆動プーリ(32)及び伝達ベルト(33)介してその回転力を従動プーリ(34)に伝達し、従動プーリ(34)を回転させるとトグル駆動ナット(24)を介して従動プーリ(34)に駆動されるトグル駆動ネジ(25)が図中右方向に進み、クロスヘッド(35)を推し進めて金型開閉トグル機構(T)を伸長させる。この時この伸長に合わせて移動ダイプレート(18)及びこれに装着されている移動金型(1b)が固定金型(1a)側に移動し、固定金型(1a)に移動金型(1b)が所定圧力で押圧され型締が行われる。
【００２１】
次に、この状態で射出サーボモータ(12)を作動させてスクリュ機構部(10)を作動させ、スクリュ(4)を金型(1)側に移動させ、射出シリンダ(13)の先端の計量混練溶融樹脂(3a)を、金型キャビティ(2)内に射出する。その射出速度は制御装置(8)により最適にコントロールされる。計量された溶融樹脂(3)が金型キャビティ(2)内に射出・充填されると、これに続いて保圧が行われる。この間、極めて強い圧力で充填樹脂(3)を押圧し、移動金型(1b)側の金型キャビティ(2)の内周面に形成された微細凹凸を硬化しつつある充填樹脂(3)に転写する。
【００２２】
充填樹脂(3)の硬化が終了すると、サーボモータ(31)を逆作動させてトグル機構(T)を緩めて移動金型(1b)を固定金型(1a)側から離間させる。この時成形品(26)は移動金型(1b)の金型キャビティ(2)内に嵌まり込んだまま移動金型(1b)と共に移動する。
【００２３】
型開きが終わった処でサーボモータ(40)を作動させると、その回転力が駆動プーリ(41)、タイミングベルト(42)、従動プーリ(43)を介して回転駆動ナット(21)を回転させると、回転駆動ナット(21)に螺合しているエジェクト部材(27)のネジ部(27b)が前記回転駆動ナット(21)の回転に合わせて前進する。同時にガイドバー(37)も連結プレート(39)を介して中央部材(27a)に接続しているので共に前進する。
前進したガイドバー(37)及び中央部材(27a)は、移動金型(1b)のキャビティ(2)から突出し、キャビティ(2)内の成形品(26)をキャビティ(2)外に突き出す。（成形品(26)のキャビティ(2)からの突き出しを容易にするために、成形品(26)の突き出しに先立って、キャビティ(2)と成形品(26)との間に例えば圧縮気体を圧入してキャビティ(2)から成形品(26)を僅かに浮かせておいてもよい。）
【００２４】
そして、前記離間のタイミングを図って製品取出装置（図示せず）を作動させ、金型(1)外で待機していた製品取出用のアーム（図示せず）をある角度だけ回転させて金型(1)のパーティング面内にその先端部分を挿入し、成形品(26)の前方で停止させた後、アクチュエータ（図示せず）を作動させてアーム（図示せず）の吸着パッド(図示せず）を成形品(26)側に向かって移動させ、突き出されていた成形品(26)又は突き出された瞬間に或いは突き出された瞬間の成形品(26)を吸着し、続いてアクチュエータを逆作動させて金型キャビティ(2)から成形品(26)を離脱させ、然る後サーボモータを逆作動させて成形品(26)を金型(1)外に取り出す。
【００２５】
なお、圧力センサ(7)(15)の作用について触れると、圧力センサ(7)は、移動ダイプレート(18)とハウジング(5)との間に装着されているので、トグル機構(T)による型締時の型締力が直接圧力センサ(7)に加わり、型締力の直接的な検出が可能となる。
同様に、圧力センサ(15)は駆動機構部(10)に配設されているので、スクリュ(4)に加わる射出圧力及び計量樹脂圧を直接的に検出する事が出来る。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、射出作業の全ての動作をサーボモータによって制御するので、そのタイミングや射出速度、加圧速度、加圧圧力その他全てを自在にコントロールする事が出来、その結果サイクルアップも可能となる。
そして、前記コントロールにおけるフィードバック制御も、圧力センサによる射出圧力、計量樹脂圧並びに型締力などの直接検出によるものであり、より正確な制御が可能となった。
特に、移動ダイプレートとハウジングとの間に圧力センサを設置して実際に金型に加わる型締力を直接検出する事は従来不可能と考えられていたものが、本発明によって初めて可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる射出成形機全体の一部省略概略構造を示す断面図
【図２】図１の金型機構部の型締時の拡大断面図
【図３】図２の金型機構部の成形品エジェクト機構部分の更なる拡大断面図
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図
【符号の説明】
(A)…射出成形機
(a)…射出機構部
(b)…金型機構部
(E)…成形品エジェクト機構
(1)…金型
(1a)…固定金型
(1b)…移動金型
(2)…金型キャビティ
(3)…樹脂
(3a)…計量樹脂
(3b)…混練樹脂
(3c)…原料樹脂
(4)…スクリュ
(5)…ハウジング
(6)…回転駆動ナット
(7)…圧力センサ
(8)…制御装置
(11)(12)(31)(40)…サーボモータ
(26)…成形品
(27)…エジェクト部材
(27a)…成形品エジェクト機構の中央部材
(27b)…成形品エジェクト機構のネジ部
(43)…従動プーリ
【図１】
0003749783.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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