JP2008114513A - 射出成形機の型締力自動補正方法および自動補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 型締力を金型全体に均一に分布させ、かつ設定型締力が自動的に得られる射出成形機の型締力自動補正装置を提供する。
【解決手段】４本の各タイバー（６ａ、６ｂ、…）の所定部位に歪センサ（２１ａ、２１ｂ、…）を設けると共に、タイバー（６ａ、６ｂ、…）の前記所定部位から所定量離れた部位にバンドヒータ（２４ａ、２４ｂ、…）とウォータジャケット（２７ａ、２７ｂ、…）とを設ける。型締時に発生する各タイバー（６ａ、６ｂ、…）の歪量を歪センサ（２１ａ、２１ｂ、…）で計測する。計測した歪量が所定の歪量になるように、各タイバー（６ａ、６ｂ、…）の前記部位の温度をバンドヒータ（２４ａ、２４ｂ、…）とウォータジャケット（２７ａ、２７ｂ、…）とにより制御して、各タイバー（６ａ、６ｂ、…）の有効長を変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正方法および自動補正装置に関し、さらに具体的には固定金型が取り付けられる固定盤、可動金型が取り付けられる可動盤、型締ハウジング、可動盤を貫通し型締ハウジングと固定盤を連結している複数本例えば４本のタイバー、型締ハウジングと可動盤との間に設けられたトグル機構等からなる、トグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正方法およびこの方法の発明の実施に直接使用される自動補正装置に関するものである。

トグル式型締装置を備えた電動射出成形機は、周知のように型締ベット上に固定されている固定盤、型締ベット上に軸方向に移動自在に設けらている型締ハウジング、固定盤と型締ハウジングとの間に設けられている複数本例えば４本のタイバー、これらのタイバーの端部に設けられている型厚調整ナット、タイバーが挿通されている可動盤、型締ハウジングと可動盤との間に設けられているトグル機構、トグル機構を駆動する型開閉モータ、型厚調整ナットを回転駆動する型厚調整モータ等から構成されている。トグル機構も、従来周知で、クロスヘッドと、複数本のトグルリンクとから構成されている。そして、クロスヘッドは、型開閉モータで前進あるいは後進するボールネジの先端部に取り付けられ、そしてトグルリンクの両方の端部は可動盤と型締ハウジングとにそれぞれ回動自在に取り付けられている。

上記のようなトグル式型締装置の型締力の調整は、次のようにして行われる。可動盤と固定盤との距離である型厚を、固定金型と可動金型の金型厚より小さく調整して、換言するとトグル機構を縮めた状態で、可動盤と固定盤の間に金型を挟み、そして、型開閉モータによりトグル機構を駆動し可動盤が開かないように保持し、この保持した状態で、型厚調整モータにより型締ハウジングを、トグルリンクが伸びる方向に駆動する。そうすると、クロスヘッドがコントローラ内に記憶されている所定型締力に対するクロスヘッド位置に達する。型厚調整モータおよび型開閉モータを停止して自動型締力の調整を終わる。この調整が終わった時のクロスヘッド位置から型締動作を行うと、所定の型締力が得られる。

一方、例えば射出成形により成形されるＤＶＤの板厚が均一でない、成形品のある部分にバリが生じる等、得られる成形品の加工精度が落ちているときは、金型に分布する型締力が不均一となっていることが多い。そこで、金型において型締力を均一に分布させるために、型厚調整装置により、型締時に複数本の各タイバーの張力が等しくなるよう、各タイバーの有効長すなわち固定盤と型締ハウジングとの間のタイバーの長さを調整しなくてはならない。しかし、複数本の各タイバーの有効長の調整は、１本１本各々の有効長を調整し直す、即ち型厚調整用ナットを各々別々に調整しなくては、部分的に発生する成形異常をクリアすることはできない。

特開平８−２８１７４７号公報

特許文献１には、タイバーに設けられた歪センサで測定された歪から型締力を演算し、演算した型締力と設定型締力とを比較し、型締力が設定型締力より小さい場合はトグル機構のクロスヘッド位置を型閉方向に前進させ、設定型締力より大きい場合はトグル機構のクロスヘッド位置を型開方向に後退させる、型締力制御方法が示されている。

前記従来の型締力調整方法により型締力を調整しようとすると、トグル式型締装置の場合、型締ハウジングと固定盤との間のタイバーの有効長の調整で行うことになる。しかし、金型温度が変化すると熱膨張により金型厚さが変化するので、例えば調整時に比べて金型温度が低い場合、金型厚さが薄くなり、調整したタイバー有効長に弾性変形による歪みを発生させても歪量が不足して必要な型締力が得られないという問題がある。特許文献１に示されている型締力制御方法は、この問題に対処しており、型締力をタイバーに設けられた歪センサで測定し、クロスヘッドの押込み量すなわちトグルリンクの伸び量を制御するので、金型温度が変化しても必要な型締力を得ることができる利点は認められるが、始めに調整した型締力以上、即ちクロスヘッドの最前進位置より更に前進させなくてはならないほど型締力が不足している場合は対応できない。

しかしながら、始めに調整した型締力が調整範囲内であれば、必要な型締力は特許文献１記載の制御方法により得ることができても、型締力を金型に均一に分布させる点については問題がある。すなわち、型締力を金型に均一に分布させるには、複数本の各タイバーの有効長を１本１本各々で調整する必要があり調整に時間がかかる。また、射出成形機を停止して行わなければならないので、生産性は低下する。さらには、型締時に各タイバーに発生する張力は実際には正確にわからないため、人間による１本１本各々の調整は、熟練を要しかつ試行錯誤を繰り返す必要がある。このため調整に長時間要している。また、射出成形を中断する度に捨てショットが発生し不経済でもある。このようにして、一旦適切に調整していても、射出成形機の長期の使用により機械部分に摩耗等が生じると、型締力が金型に均一に分布しない状態になり不良品が生じる。これを防ぐため、定期的に人間がタイバーナットを１本１本回してタイバーの有効長を調整する必要がある。特に、高い加工精度が求められる成形品、例えばＣＤやＤＶＤ用のピックアップレンズを１組の金型で複数個同時に射出成形により成形する場合、型締力を高い精度で金型に均一に分布させる必要があり、調整すべき頻度はさらに高くなる。このとき、前述したような問題の影響はさらに大きくなる。

したがって、本発明は、人間による型厚調整装置の調節作業を格別に必要とせず、型締力を高い精度で金型に均一に分布させ、それ故調整のための射出成形機の停止がなく、型締力の不均一が原因で生じる不良品の発生もない、トグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正方法およびこの方法の発明の実施に直接使用される自動補正装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、トグル式型締装置の複数本の各タイバーに、該タイバーの所定部位に歪量測定手段を設けると共に、タイバー上の前記所定部位とは離れた部位に該タイバーの温度を変化させる温度制御手段を設け、型締時に発生する各タイバーの歪量が所定の歪量になるように各タイバーの前記所定部位の温度を制御してタイバーの有効長を変化させるように構成される。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、前記トグル機構を駆動して型締すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じるようになっている射出成形機の型締力の補正方法であって、前記各タイバー毎の、型締時に測定される前記各タイバーの所定部位の弾性変形による歪量に応じて、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの弾性変形による歪量が等しくなるように制御するように構成される。
請求項２に記載の発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、前記トグル機構を駆動して型締すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じるようになっている射出成形機の型締力の補正方法であって、設定型締力をタイバーの本数で等分し各タイバーの張力とし、前記張力により前記各タイバーの所定部位に生じる歪量を目標歪量として、型締時に測定される前記各タイバーの各歪量が前記目標歪量となるように、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの張力による歪量が等しくなるように制御するように構成される。
請求項３に記載の発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、
前記トグル機構を駆動すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じる射出成形機において、前記各タイバー毎に、その所定部位には前記各タイバーの歪量を測定する歪測定手段が設けられていると共に、前記所定部位から所定量離間した部位には該部位の近傍の温度を変化させる温度制御手段が設けられ、前記各温度制御手段は、前記各歪測定手段で測定される各タイバーの歪量が等しくなるように制御されるように、そして請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の補正装置において、前記各温度制御手段がヒータとウォータジャケットで、前記歪量測定手段が歪センサであるように構成される。

以上のように、本発明によると、各タイバー毎の、型締時に測定される各タイバーの所定部位の弾性変形による歪量に応じて、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの弾性変形による歪量が等しくなるように制御するので、あるいは設定型締力をタイバーの本数で等分し各タイバーの張力とし、前記張力により前記各タイバーの所定部位に生じる歪量を目標歪量として、型締時に測定される前記各タイバーの各歪量が前記目標歪量となるように、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの張力による歪量が等しくなるように制御するので、エンジニアが射出成形機を停止して型締力を調整しなくても、各タイバーに等しい張力すなわち型締力が得られるという本発明に特有の効果が得られる。また、設定型締力から計算した各タイバーの歪量を目標歪量として各タイバーの歪量を制御するので、型締力を金型に均一に分布させることができると共に、あらかじめ設定された型締力も得られる。さらには、わずかな熱的な伸縮量で制御するので、高い精度でタイバーの歪量すなわち張力を調整できる効果も得られる。したがって、本発明によると、ＣＤ、ＤＶＤのような成形品も高い精度で成形できる。
また、従来周知の型厚調整装置によると、型締力はネジ機構により調整されるようになっているので、頻繁に調整するとネジ機構等の部品が摩耗する恐れがあるが、本発明によるとタイバーの所定部位の温度を変化させて調整するので、部品の摩耗の問題はない。このことは、高い加工精度が求められる成形品を射出成形する場合に特に有効である。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るトグル式型締装置を備えた射出成形機を模式的に示す正面図である。同図に示されているように、本実施の形態に係わる射出成形機も、外形あるいは本体は、従来の射出成形機と略同様に構成されている。すなわち、射出成形機はベッド上に固定されている固定盤１、固定盤１と所定の間隔をおいてベッド上に軸方向に移動自在に設けられている型締ハウジング５、固定盤１と型締ハウジング５との間に設けられている複数本例えば４本のタイバ６ａ、６ｂ、…、４本のタイバ６ａ、６ｂ、…によって軸方向に案内移動される可動盤２、可動盤２を型閉じ方向および型開き方向に駆動するトグル機構７等から構成されている。

このように構成されている射出成形機に、詳しくは後述する型厚調整用の電動機、型開閉用の電動機、制御装置等が設けられている。なお、固定盤１には固定金型４が、そして可動盤３には可動金型５がそれぞれ取り付けられるようになっている。

タイバ６ａ、６ｂ、…の一方の端部は、固定盤１の４隅の透孔にそれぞれ通され、そして固定盤１に固定されている。タイバ６ａ、６ｂ、…の他方の端部は、型締ハウジング５のそれぞれの４隅を貫通し、その外方まで延びている。そして、型締ハウジング５の外側において、タイバ６ａ、６ｂ、…にはネジが形成され、このネジに型厚調整用のタイバーナット８ａ、８ｂ、…がそれぞれ螺合されている。これらのタイバーナット８ａ、８ｂ、…には、図１には示されていないが、従来周知のように従動ギヤがそれぞれ固定されている。一方、型締ハウジング５には、型厚調整用の電動機が搭載され、この電動機の出力軸に設けられている駆動ギヤは、従来周知の態様で前記従動ギヤと噛み合っている。したがって、型厚調整用の電動機が正方向あるいは逆方向に回転すると、型厚調整用のタイバーナット８ａ、８ｂ、…は正方向あるいは逆方向に駆動され、型締ハウジング５は、固定盤１と可動盤２との間の型厚が増加する方向あるいは型厚が減少する方向に移動することになる。

トグル機構７も従来周知の構造をしている。すなわち、図１に示されている実施の形態では、概略的には１個のクロスヘッド１４と、一対のクロスリンク１３、１３と、同様に一対の短リンク１１、１１と、一対の長リンク１２、１２とから構成されている。クロスヘッド１４には、クロスリンク１３、１３の端部がピンにより回動自在に結合されている。クロスリンク１３、１３の他の端部には、短リンク１１、１１の端部がピンにより、また短リンク１１、１１の端部分には、一対の長リンク１２、１２の端部がピンにより回動自在に結合されている。そして、長リンク１２、１２の他の端部はピンにより可動盤２のブラケットに結合され、短リンク１１、１１の他の端部は、型締ハウジング５のブラケットに同様にピンにより回動自在に結合されている。

型締ハウジング５の略中央部には透孔が形成され、この透孔にその先端がクロスヘッド１４に結合されている雄ネジ１５が挿通されている。雄ネジ１５と螺合しボールネジ機構を構成している雌ネジは、図１には示されていないが、型締ハウジング５に対して回転は可能であるが、軸方向の移動が規制された状態で型締ハウジング５内に設けられている。したがって、雌ネジが回転駆動されると、雄ネジ１５の方が軸方向に駆動され、クロスヘッド１４が型閉じ方向あるいは型開き方向に駆動されることになる。上記雌ネジは、型締ハウジング５に設けられている図示されない型開閉用の電動機により所定方向に回転駆動される。

上記のように構成されている射出成形機の各タイバー６ａ、６ｂ、…の所定部位、図１に示されている実施の形態では固定盤１と可動盤２との間に、歪みセンサ２１ａ、２１ｂ、…がそれぞれ設けられている。これらの歪みセンサ２１ａ、２１ｂ、…と歪量測定器５１とは信号ラインａ、ａ、…で接続されている。歪量測定器５１で得られる歪量は、信号ラインｂにより演算器５４に入力されるようになっている。各タイバー６ａ、６ｂ、…の、前記歪みセンサ２１ａ、２１ｂ、…から所定量だけ離間した部位、図１に示されている実施の形態では可動盤２と型締ハウジング５との間の部位には、温度センサ２３ａ、２３ｂ、…がそれぞれ設けられている。温度センサ２３ａ、２３ｂ、…と温度測定器５３とは信号ラインｃ、ｃ、…で接続され、この温度測定器５３で得られるタイバー６ａ、６ｂ、…の温度は信号ラインｄにより演算器５４に入力されるようになっている。

本実施の形態によると、タイバー６ａ、６ｂ、…には、温度センサ２３ａ、２３ｂ、…に関連して温度制御手段としてのバンドヒータ２４ａ、２４ｂ、…と、ウォージャケット２７ａ、２７ｂ、…とが設けられている。このように本実施の形態によると、温度センサ２３ａ、２３ｂ、…と温度制御手段は関連して設けられているので、温度制御手段により上昇あるいは下降するタイバー６ａ、６ｂ、…の温度は、直ちに測定されることになる。バンドヒータ２４ａ、２４ｂ、…には動力線２５ａ、２５ｂ、…を介してヒータ電源装置２６ａ、２６ｂ、…から電力が供給され、ウォータジャケット２７ａ、２７ｂ、…には通水管２８ａ、２８ｂ、…を介して冷水供給装置２９ａ、２９ｂ、…から冷水が供給されるようになっている。ヒータ電源装置２６ａ、２６ｂ、…および冷水供給装置２９ａ、２９ｂ、…には、信号ラインｆ、ｆ、…により温度調節器５５からの制御信号が入力される。

次に、本実施の形態の作用について説明する。固定盤１には固定金型３を、可動盤２には可動金型４をそれぞれ取り付ける。そして、前述したようにして型締力を調整する。すなわち、固定盤１と可動盤２との距離である型厚を、固定金型３と可動金型４の金型厚より小さく調整して、換言するとトグル機構７を縮めた状態で、固定盤１と可動盤２の間に金型３、４を挟み、そして、型開閉モータによりトグル機構７を駆動し可動盤２が開かないように保持し、この保持した状態で、型厚調整モータにより型締ハウジング５を、トグルリンク１１、１２、…が伸びる方向あるいはクロスヘッド１４を押し込む方向に駆動する。そうすると、クロスヘッド１４が制御装置内に記憶されている所定型締力に対するクロスヘッド位置に達する。型厚調整モータおよび型開閉モータを停止して自動型締力の調整を終わる。これにより所定の型締力が得られる。以下、従来周知のようにして成形する。

射出・充填するために、トグル機構７を駆動し型締力を発生させると、各タイバー６ａ、６ｂ、…には張力による弾性歪が生じる。歪センサ２１ａ、２１ｂ、…により各タイバー６ａ、６ｂ、…に生じた歪みが測定され、歪量測定器５１に入力される。また、これと平行して、温度センサ２３ａ、２３ｂ、…で測定された各タイバー６ａ、６ｂ、…の温度が、温度測定器５３に入力される。そして詳しくは後述するが、歪量測定器５１に入力された各タイバー６ａ、６ｂ、…の歪量と、あらかじめ設定された設定型締力と、温度測定器５３に入力された各タイバー６ａ、６ｂ、…の温度とから、演算器５４で行われる演算により、各タイバー６ａ、６ｂ、…の設定温度が計算され、温度調節器５５に設定温度が入力される。温度調節器５５は、各タイバー６ａ、６ｂ、…の設定温度に応じて、各タイバー６ａ、６ｂ、…を加熱するか冷却するか判断し、指令を出力する。すなわち、加熱する場合は、ヒータ電源装置２６ａ、２６ｂ、…に指令を出力し、所定のバンドヒータ２４ａ、２４ｂ、…に通電する。冷却する場合は、水供給装置２９ａ、２９ｂ、…に指令を出力し、所定のウォータジャケット２７ａ、２７ｂ、…に冷水を供給する。

なお、各タイバー６ａ、６ｂ、…の設定温度とは、各タイバー６ａ、６ｂ、…を熱的に伸縮させて、各タイバー６ａ、６ｂ、…の有効長を調節するための温度である。各タイバー６ａ、６ｂ、…の有効長が調節されると、各タイバー６ａ、６ｂ、…の張力による弾性変形の歪の歪量が等しくかつ適切な量に調節される。そうすると、型締力が各タイバー６ａ、６ｂ、…に均等に分配され、且つあらかじめ設定された設定型締力が得られる。

次に、図２のフローチャートにより、図１に示されている歪量測定器５１、型締力設定器５２，温度測定器５３および温度調節器５５により行われる処理について詳しく説明する。上記のように型締力を調整した後に射出成形するとき、型締力が発生する度、すなわち射出成形により型締を行う度に下記の処理を行う。まず、４本のタイバー６ａ、６ｂ、…のうち最初の一本のタイバー６ａについて処理を開始する。

ステップＳ１：型締力が発生しているときのタイバー６ａの歪を歪センサ２１ａにより測定し、歪量を演算器５４に入力する。なお、この歪量は、型締力の反力としてタイバー６ａにかかる張力により生じる弾性変形による歪量である。例えば、歪量εとして２４３×１０^−６が測定される。

ステップＳ２：ステップＳ１で入力された歪量により、タイバー６ａの有効長に生じた、張力にる弾性変形の伸び量を計算する。タイバー６ａの有効長をＬ（１．２４５ｍ）、とすると、伸び量λは下記となる。
λ＝ε・Ｌ＝２４３×１０^−６×１．２４５＝３．０３×１０^−４ｍ＝０．３０３ｍｍ。

ステップＳ３：型締力設定器５２にはあらかじめ型締力が設定されている。この設定型締力から１本あたりのタイバーにかかる平均の張力を計算し、その張力により生じる弾性変形の伸び量の理論値を計算する。すべてのタイバー６ａ、６ｂ、…の弾性変形の伸び量が理論値と等しくなったときに、各タイバーに均等に張力がかかり、必要な型締力が得られることになる。
例えば、設定型締力として４０重量ｔｏｎ（４０×１０^３×９．８１Ｎ）が設定され、ヤング率Ｅ（２．０５×１０^１１Ｐａ）、各タイバー６ａ、６ｂ、…の断面積をＳ（２０．０ｃｍ^２＝２．００×１０^−３ｍ^２）とすると、タイバー１本の伸び量の理論値λ_０は下記となる。
λ_０＝（１／Ｅ）（Ｗ・Ｌ／Ｓ）＝｛１／（２．０５×１０^１１）｝｛（４０×１０^３×９．８１／４）×１．２４５／２．００×１０^−３｝＝２．９８×１０^−４ｍ＝０．２９８ｍｍ

ステップＳ４：ステップＳ２で計算されたタイバー６ａの伸び量λと、ステップＳ３で計算された伸び量の理論値λ_０とを比較する。λがλ_０に等しいとき、タイバー６ａにかかる張力は適切であるので、１番目のタイバー６ａに関しては以降の処理を行わず、次のタイバー６ｂについてステップ１の処理を開始する。λがλ_０に等しくないとき、ステップＳ５以降の処理を行う。ここではλ（０．３０３ｍｍ）はλ_０（０．２９８ｍｍ）に等しくないので、ステップＳ５の処理に移行する。

ステップＳ５：温度センサ２３ａで計測された、現在のタイバー６ａの温度を温度設定器５３に入力する。計測される温度はタイバー６ａ全体の温度ではなく、バンドヒータ２４ａ、ウォータ・ジャケット２７ａの近傍（以下タイバーの温度制御部分と呼ぶ）の温度である。なお、本実施例では温度センサは各タイバー６ａ、…のそれぞれ１カ所にのみ設けられているが、タイバー６ａ、６ｂ、…の温度制御部分の温度をより正確に測定するために、複数箇所に設けても良い。

ステップＳ６：タイバー６ａの温度制御部分の温度を変化させ、熱膨張による伸縮を行わせるための目標温度Ｔを計算する。目標温度Ｔは、タイバー６ａの温度制御部分について加熱あるいは冷却により伸縮をさせた後、伸び量λが伸び量の理論値λ_０に等しくなるような温度である。
目標温度Ｔは、次のように計算する。まず、伸び量λと伸び量の理論値λ_０の差である、伸び量の差Δλを求める。次いで得られた伸び量の差Δλを、タイバー６ａの温度制御部分の熱の変化による伸縮Λで相殺するように、図３の表と現在の温度とから目標温度Ｔを計算する。すなわち、図３の表１は、タイバーの温度制御部分の温度変化量Δｔと、タイバーの温度制御部分の熱膨張の伸縮Λの対応表であり、伸び量の差Δλと等しい熱膨張の伸縮Λを表から探し、対応する温度変化量を読み取る。そして、現在のタイバー６ａの温度ｔに温度変化量Δｔを加えて目標温度Ｔとする。なお、図３の表から伸び量の差Δλと等しい熱膨張の伸縮Λを探せない場合は、ここでは説明しないが周知の線形補完法等による計算で、温度変化量Δｔを求める。
以下、目標温度Ｔを求める。まず伸び量の差Δλは下記となる。
Δλ＝λ−λ_０＝０．３０３−０．２９８＝０．００５ｍｍ
図３の表１から熱的変化による伸縮ΛとしてΔλ＝＋０．００５を読みとると、対応する温度変化量Δｔは＋４．０℃が得られる。
そして現在のタイバー６ａの温度制御部分の温度ｔを４０．０℃とすると、目標温度Ｔは下記となる。
Ｔ＝ｔ＋Δｔ＝４０．０＋４．０＝４４．０℃

本実施例では、図３の表により温度変化量Δｔを求めたが、タイバー６ａ、６ｂ、…の線膨張係数から直接計算してもよい。この場合、計算上タイバー６ａの温度制御部分の長さを必要とするが、タイバー６ａの温度制御部分は、温度が一様ではなく、またバンドヒータ２４ａおよびウォータ・ジャケット２７ａで巻かれた範囲より外側の部分も、熱伝導により温度が変化する。従ってタイバー６ａの温度制御部分を正確に特定することは難しいが、例えば、バンドヒータ２４ａとウォータ・ジャケット２７ａで巻かれた範囲およびその外側１５ｍｍの部分のみ温度が一様に変更されると仮定し、この部分をタイバー６ａの温度制御部分とすることができる。
例えば、線膨張係数αを１１×１０^−６／℃、タイバー６ａの温度制御部分の長さｈを１１４ｍｍとすると、先ほど計算した伸び量の差Δλ（０．００５ｍｍ）を相殺する熱膨張による伸縮Λ（＝Δλ）は、Λ＝ｈ・α・Δｔで与えられるので、温度変化量Δｔは下記となる。
Δｔ＝Λ／ｈ／α＝Δλ／ｈ／α＝０．００５／１１４／（１１×１０^−６）＝４．０℃。

ステップＳ７：タイバー６ａの現在温度ｔとステップ６で求めた目標温度Ｔとを比較し、目標温度Ｔの方が高ければステップＳ８に処理を移行し、目標温度Ｔの方が低ければステップＳ９に処理を移行する。上記の例ではタイバー６ａの現在温度ｔは４０．０℃、目標温度Ｔは４４．０℃であり、目標温度Ｔのほうが高いのでステップＳ８に処理を移行する。

ステップＳ８：温度調節器５５によりヒータ電源装置２６ａに指令を出し、タイバー６ａの温度制御部分が目標温度Ｔとなるようにバンドヒータ２４ａで加熱する。上記の例では目標温度Tとして２４．０℃になるまでバンドヒータ２４ａで加熱する。

ステップＳ９：目標温度Ｔの方が低いとき、温度調節器５５により水供給装置２９ａに指令を出力し、タイバー６ａの温度制御部分が目標温度Ｔとなるようにウォータジャケット２７ａで冷却する。

タイバー６ａについて処理が完了したら、引き続き次のタイバー６ｂについてタイバー６ａと同様にステップ１から処理を行う。順次タイバー６ｃ、６ｄと処理し、すべてのタイバーについて処理が完了したら、今回の型締時の一連の処理は終了とする。次回の型締時には、タイバー６ａについてステップＳ１から処理を開始する。

上記の処理を行えば、常に設定した型締力が得られ、かつ各タイバーに均等に張力がかかるため、所定の型締力が金型に均一に分布させることができる。
上記のように、タイバー温度制御部分の温度を変化させると、そのタイバーに張力により生じている弾性ひずみを補正できる。弾性ひずみの補正をすることはそのタイバーの張力の補正をすることである。すなわち、タイバー温度制御部分の温度を変化させると、タイバーに生じている張力を変化させることができる。参考として図４に、タイバーの温度制御部分の温度を変化させたとき、そのタイバーに生じる張力の変化を表すグラフを示す。
グラフは、タイバー長さＬ＝１．２４５ｍ、タイバーの温度制御部分長さｈ＝１１４ｍｍ、タイバーの温度制御部分温度ｔ＝４０．０℃のときに、そのタイバーにかかっている張力ＷがＷ＝９８１００Ｎ（１０．０重量Ｔｏｎ）として作図したグラフである。なお、ヤング率Ｅ＝２．０５×１０^１１Ｐａ、線膨張係数α＝１１×１０^−６／℃とした。
グラフから、タイバーの温度制御部分の温度を上げると、タイバーにかかる張力を減じることができ、温度を下げると張力を増すことができる様子がわかる。

ところで、タイバーの温度制御部分についての温度制御の時定数は、１回の射出成形工程の型締の時間と比較して長い場合が多い。このため１回の型締時に温度制御が収束することはなく、各タイバーの温度制御部分が目標温度に到達するのは、２回目またはそれ以降の型締時となる。２回目またはそれ以降の型締時にも、前回とは異なる新たな目標温度が計算され温度制御されるため、時定数が長いことによる時間遅れの影響を見積もる必要があるが、毎回計算される目標温度はほとんど変動しないため、問題となることはない。
また、本実施の形態では、タイバー６ａ、６ｂ、…の歪量は歪センサ２１ａ、２１ｂ、…で計測されるようになっている。歪センサは電気抵抗を検出し、そのわずかな電気抵抗の差から歪量を測定するもので、歪センサ２１ａ、２１ｂ、…の取り付け部分の温度変化によっても電気抵抗に変化が生じるので、正しく歪量が測定できない可能性もある。このため、タイバー６ａ、６ｂ、…の温度制御部分の温度の熱伝導による影響を考慮することも考えられるが、歪センサ２１ａ、２１ｂ、…は、タイバー６ａ、６ｂ、…の温度制御部分から離間して設けられているので、熱伝導の影響はほとんど無く問題とはならない。もっとも、より正確に歪量を測定するために歪センサ２１ａ、２１ｂ、…の近傍に新たに温度センサを設け、温度による影響を補正することは可能である。

本実施の形態では、タイバー６ａ、６ｂ、…の温度制御部分の加熱にバンドヒータ２４ａ、２４ｂ、…を、冷却にウォータジャケット２７ａ、２７ｂ、…が採用されているが、供給水の温度を制御することで加熱および冷却をすべてウォータジャケットによって行うことも可能であり、また冷却に冷風装置を採用することも可能である。タイバー６ａ、６ｂ、…の温度制御部分を熱的に伸縮をさせることができればよく、加熱方法および冷却方法は上記実施の形態に限定されない。

本実施の形態によると、副次的な効果も得られる。例えばタイバー６ａ、６ｂ、…の劣化を検出することも可能である。常時型締時の歪量は計測されており、特定のタイバーが劣化した場合、そのタイバーの歪量が異常な値を示すので、それを検出して異常を知ることができる。また、本実施の形態によると、各タイバー６ａ、６ｂ、…に均等に張力がかかるよう制御されるので、型厚調整用のタイバーナット８ａ、８ｂ、…すなわち人間による調整を格別に実施しなくてもよい。しかしながら、ある程度定期的に人間がタイバー１本１本の有効長さを調整するのが望ましい。

本発明の実施の形態に係る、トグル式型締装置を備えた射出成形機を模式的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る、型締力自動補正装置の作用を説明するためのフローチャートである。 タイバーの温度制御部分の温度変化量Δｔと、タイバーの温度制御部分の熱膨張の伸縮Λの対応表である。 タイバーの温度制御部分の温度を変化させたときに、タイバーに生じる張力の変化を表すグラフである。

符号の説明

１ 固定盤 ２ 可動盤
５ 型締ハウジング ６ａ、６ｂ、… タイバー
７ トグル機構 １４ クロスヘッド
２１ａ、２１ｂ、… 歪センサ
２３ａ、２３ｂ、… バンドヒータ
２７ａ、２７ｂ、… ウォータ・ジャケット

Claims (4)

1. 固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、前記トグル機構を駆動して型締すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じるようになっている射出成形機の型締力の補正方法であって、
   前記各タイバー毎の、型締時に測定される前記各タイバーの所定部位の弾性変形による歪量に応じて、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの弾性変形による歪量が等しくなるように制御する、ことを特徴とするトグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正方法。
2. 固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、前記トグル機構を駆動して型締すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じるようになっている射出成形機の型締力の補正方法であって、
   設定型締力をタイバーの本数で等分し各タイバーの張力とし、前記張力により前記各タイバーの所定部位に生じる歪量を目標歪量として、型締時に測定される前記各タイバーの各歪量が前記目標歪量となるように、前記各タイバーの前記所定部位から所定量離間した部位の温度を変化させて伸縮させ、前記各タイバーの張力による歪量が等しくなるように制御する、ことを特徴とするトグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正方法。
3. 固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記型締ハウジングと前記可動盤との間に設けられているトグル機構とからなり、
   前記トグル機構を駆動すると、前記各タイバーに型締力の反力による張力が発生し、前記張力により前記各タイバーに弾性変形による歪が生じる射出成形機において、
   前記各タイバー毎に、その所定部位には前記各タイバーの歪量を測定する歪測定手段が設けられていると共に、前記所定部位から所定量離間した部位には該部位の近傍の温度を変化させる温度制御手段が設けられ、
   前記各温度制御手段は、前記各歪測定手段で測定される各タイバーの歪量が等しくなるように制御されることを特徴とする、トグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正装置。
4. 請求項３に記載の補正装置において、前記各温度制御手段がヒータとウォータジャケットで、前記歪量測定手段が歪センサである、トグル式型締装置を備えた射出成形機の型締力自動補正装置。

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