JP5203625B2

JP5203625B2 - 射出成形機における移動金型の姿勢制御装置

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Publication number: JP5203625B2
Application number: JP2007107154A
Authority: JP
Inventors: 晃吉永; 純小池
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: JP2008265018A

Description

本発明は射出成形機における移動金型の姿勢制御に係り、特に、固定金型に対する移動金型の調芯を高精度且つ自動的に遂行する移動金型の姿勢制御装置に関する。

射出成形機において使用される一対の固定金型および移動金型は、通常その軸芯が一致する状態で成形が行われることを前提にして設計されている。しかしながら、これら一対の固定金型、移動金型は射出成形機上において、それぞれ固定ダイプレート、移動ダイプレート上に取り付けられており、型閉じ状態、あるいは型締め状態では、移動金型取り付け作業の精度、取付面への塵埃の介在、成形時の応力による移動ダイプレートの変形などにより固定金型に対する移動金型の実際の姿勢は射出成形機の設計時に意図された状態と必ずしも一致しない。成形品の成形精度に対する高度化の要求が高まる中で、射出成形機に取り付けられた状態における一対の固定金型、移動金型の軸芯を可能な限り一致することが求められている。

こうした要求に対応する方法として、高精度の金型合わせができるように、型締油圧シリンダのピストンとタイバー、支持プレートとタイバーおよび移動ダイプレートと移動ダイプレート支持体の結合部のうち、型締め時に両金型が調芯されるように少なくとも一箇所以上の接合部に調芯機構を有するものが開示されている。（特許文献１）

また、可動金型が金型位置決め装置によって芯ずれが矯正されながら閉じるとき、金型位置決め装置に無理な力がかからない金型取付装置を提供するものとして、特許文献２には、移動ダイプレートに調芯面板を介して可動金型を取り付けた構造であって、可動型に働くねじれが金型位置決め装置に負担されない金型取付装置と、可動金型が自動調心される金型取付装置が開示されている。

前記特許文献２の段落０００２〜０００４には、
「射出成形機の型締装置は、固定金型を取り付ける固定プラテンと、可動金型を取り付ける可動プラテンとを少なくとも備え、可動プラテンを固定プラテンに対して進退、すなわち開閉させて金型の型開閉や型締めを行っている。そして、閉じた可動金型と固定金型の間に形成されるキャビティに射出装置から樹脂材料を充填して、成形品を成形する。
成形運転が開始されると、成形サイクル毎に高温に溶融された樹脂材料が金型に注入されて金型温度が上昇する。それで、金型に冷却水を循環させる等（温調）をして金型自身を冷却するとともに、金型とプラテンとの間に断熱板を入れて、金型自身やプラテンの温度の安定化を図ることが通常行われている。しかし、プラテンや金型の温度は、金型取り付け時の状態と運転開始後の状態とで異なり、時間の経過とともに両者の温度が変化するので、お互いの中心がずれてくる。この芯ずれは、プラテンや金型の構造や材料の違いによる熱変位量の差異によるものであるが、周囲の温度が変化するときにも発生する。このようにして、型締装置では、プラテンや金型の中心位置がわずかに芯ずれしてくることが多い。
この金型のわずかな芯ずれを矯正するため、通常、金型位置決め装置が金型に内蔵されている。金型位置決め装置は、例えば、ガイドピンが可動金型側に植設され、ガイドブッシュが固定金型に挿嵌されているものや、テーパ状の案内凸部と凹部とが設けられているものである。このような金型位置決め装置がお互いに挿嵌して位置決めすることによって、金型がその中心を一致させて閉まるようになっている。しかしながら、金型がプラテンに強固に固定されている状態で、芯ずれを上述のように矯正しながら成形運転を続けると、例えばガイドピンとガイドブッシュとの組み合わせでは、ガイドピンがガイドブッシュに常に片当たりして、ガイドピンとガイドブッシュとが早期に摩耗する。その結果、可動金型と固定金型との金型位置決め装置が甘くなって両金型の中心が芯ずれし、成形品の対向する２面の中心が芯ずれする。これは、精密な成形品、例えば、精緻に成形されるべき微細コネクタやレンズの品質を大きく損ねる原因になる。」（引用文１）
と記載されている。

さらに、特許文献２の段落００１０には、
「上述した目的を達成するため、請求項１に係る射出成形機の金型取付装置は、金型位置決め装置（２０）によって固定側金型（１１）に位置決めされる可動金型（１２）を、可動プラテン（２）に取り付ける射出成形機の金型取付装置において、可動金型（１２）を取り付ける調心面板（３１）、（３２）、（３３）を、調心ばね（４２）、（１４２）、（２４２）、（５２）、（１５２）、（２５２）、（３０１）によって水平方向および鉛直方向に平衡状態で予圧して支持することを特徴とするものである。」（引用文２）
と記載されている。

さらに、特許文献２の段落００３０、００３２には、ねじれ防止機能を有するメカニズムとして、
「調心面板３１は、図６、図８に示すように、水平鉛直案内手段１８０によって次のように支持される。水平鉛直案内手段１８０は、鉛直位置決めピン１８１と水平位置決めピン１８２と可動ブロック１８３とからなり、調心面板３１の上下に配置される。鉛直位置決めピン１８１が調心面板３１の上下の端面両角に鉛直方向に植設され、水平位置決めピン１８２がブラケット１５１に固定されている。そして、鉛直位置決めピン１８１と水平位置決めピン１８２とがねじれの位置で直交した状態で挿通される可動ブロック１８３が、これらのピン１８１、１８２の間で移動可能に配置されている。これらによって、調心面板３１は、これと可動プラテン２との隙間が０．０１ｍｍ程度になるように案内される。もちろん、上記ピン１８１、１８２の動きが円滑になるように、可動ブロック１８３に砲金ブッシュやボールブッシュを挿入すると良い。なお、水平鉛直案内手段１８０は、図示した構成に限定されるものでなく、水平方向と鉛直方向が入れ替わった配置であっても良い。
このような第２実施例の金型取付装置では、可動ブロック１８３が水平位置決めピン１８２に水平方向に移動可能であり、鉛直位置決めピン１８１、すなわち調心面板３１が可動ブロック１８３に鉛直方向に移動可能である。それで、調心面板３１は、可動プラテン２の中心位置に拘束されずに可動プラテン２上で水平方向と鉛直方向との両方に同時に移動可能に案内される。また、金型が閉じるときにこれにねじれが働いても、水平鉛直案内手段１８０がこの負荷を支えることができる。調心面板３１が位置決めピン１８１、１８２および可動ブロック１８３によって水平方向と鉛直方向に同時に支持されるからである。そして、水平鉛直案内手段１８０が調心面板３１の中心から離れた位置に配置されているので、この負荷も過大にならない。」（引用文３）
と記載されている。

また、可動金型が固定金型に対して僅かに芯ずれしても、可動金型の位置を精密
に調整して、正確、かつ、容易に調芯できる金型取付装置を提供するものとして、特許文献３には、可動金型を取り付ける金型取付装置として、３枚の調芯面板を含むそれぞれ微調整機構を有する構造が開示されている。

特許文献３の段落０００９には、
「可動金型が固定される可動プラテンの調心面板を中心軸に直交する平面上で直交する２方向にそれぞれ微調整可能に構成して固定金型の中心軸と可動金型の中心軸を一致させ、さらに中心軸を中心にして回転方向にも微調整可能とすることにより、可動金型と固定金型の中心軸の位置決めすなわち調芯を高精度に効率よく行うことのできる射出成形機の金型取付装置を提供することを目的としている。また、中心軸に直交する平面上の２方向と回転方向のそれぞれの微少移動を表示する表示装置を設けることにより、煩雑な位置決め作業を定量的に確認しながら迅速に行うことが可能な射出成形機の金型取付装置を提供することを目的とする。」（引用文４）
と記載されている。

さらに、特許文献３の段落００３５〜００３８には、
「第１ないし第３調心面板３１０，３２０，３３０の微調整量は、図１，図２，図６および図７に示すような位置表示装置６０を設けておくことにより、定量的に、かつより高精度に調整することが可能となる。この位置表示装置６０は、図９に示すように、各調心面板の微調整する方向に平行に、それぞれ設けられる同一構成のものであり、図９でその代表例として第１微調整機構３１に設けられた位置表示装置６０を示している。
この位置表示装置６０は、例えばダイヤルゲージ６１等の測長器が好適である。可動プラテン２側に固定するブラケットとして用いられる横方向保持部材３１２に、ダイヤルゲージ６１の測定子６３が調心面板３１の端面に当接するように配置され、第１調心面板３１０の可動プラテン２に対する位置が表示部に表示されるようになっている。
ダイヤルゲージ６１は、最小目盛りが１または２μｍ程度、最大目盛りが±０．５ｍｍ程度のものが好適である。そして、上記調心面板３１０，３２０と各保持部材３１２，３２２との隙間、あるいは第３調心面板３３０の突出部３３４と調整部材７２との隙間が例示のように０．５ｍｍに調整されるときに、ダイヤルゲージ６１はその目盛りが０を示すように調整され、セットボルト６４によって固定される。したがって、微調整代は±０．５ｍｍとなる。この範囲を超える隙間の位置に上記調心面板がある場合には、当然その位置が計測されないが、本発明の目的とするところは、精密な金型位置の調整にあるから±０．５ｍｍの測定ができれば充分である。なお、上記調心面板を保持部材の間に最初にセットするときに組み立てが容易になるように、上記の隙間０．５ｍｍを最大１ｍｍ程度の隙間にすることもできるが、このときには、上記隙間１ｍｍとなる位置で目盛りが０を示すように調整され、その位置を基準に±０．５ｍｍ程度の範囲の位置が計測されればよい。また、位置表示装置６０が本型締装置に備えられていない場合には、手持ちのダイヤルゲージを可動プラテン２に取り付けて、第１ないし第３の調心面板３１０，３２０，３３０あるいは可動金型１２の位置を確認する。
次に、上述した構成の金型取付装置の取り付け調整手順について説明する。第１調心面板３１０は、最初に可動プラテン２に固定された横方向保持部材３１２，３１３とキー３１４，３１５とによって可動プラテン２上で支持される。第２調心面板３２０は、先に第１調心面板３１０に固定されている縦方向ガイド部材３２２，３２３とキー３２４，３２５とによって第１調心面板３１０上で支持される。さらに、第３調心面板３３０は、その突出部３３４が予め第２調心面板３２０に固定されている調整部材７２または７３の間に位置した状態で、筒状軸部材３２６に中心位置に挿入され、第２調心面板３２０上に支持され、仮止めボルト４によってこれらの面板が固定プラテン２に仮止めされる。次に、３枚の調心面板３１０〜３３０は、それぞれの位置表示装置６０の指示目盛りが０を示した状態になるように、すなわち各調心面板がガイド部材や調整部材との隙間が０．５ｍｍになるように、各調心装置の押しボルト５１によってそれらの位置が微調整されて調芯がなされ、この状態でロックボルト６によって固定される。
このようにして、３枚の調心面板がそれぞれの方向に芯出しされて可動プラテン２に組み込まれたときに、これらの中心がプラテン中心と一致するように、金型取付装置の各構成部材の形状や寸法は、あらかじめ所定の公差内に収まるように形成されている。」（引用文５）
と記載されている。

特開平４−３４８９１６特開２０００−３０９０３７特開２００１−４７４７７

特許文献１では、移動金型と固定金型の軸心を一致させることに関係するものであり、そのなかでもタイバーの構造に起因する問題点を抽出し、タイバーと移動ダイプレート支持体との隙間を少なくするようにし、移動ダイプレートの傾きが小さくなり、結果として高精度の型合わせを可能にするものであり、移動金型自体の固定金型に対する姿勢を直接検出して修正するというものではない。

特許文献２では、その図１、２に示されるように、移動ダイプレートすなわち、可動プラテン２と可動金型取付板１４の間に調心面板３１が設けられ、同調心面板３１は可動プラテン２の移動方向と垂直な面内の所定範囲で水平および鉛直方向に調整移動できるようになっており、そのために水平平衡案内手段４０と鉛直平衡案内手段５０と位置表示手段７０が設けられている。また調整移動のため、図４に示されるように、押しボルト６１が設けられ対向側には与圧を与えるばね５２が設けられている。さらに、図６に示されるように、水平鉛直案内手段１８０が設けられ、上記の引用文１、３に記載のように、ねじれを防止するようにし、金型位置決装置２０による可動金型と固定金型の芯合わせが正常に行われるようにするものである。

しかしながら、この特許文献２では、可動金型の水平、鉛直方向の変位を位置表示手段で常時表示しその値がゼロから変位しているとき押しボルトを調整するものであって、作業者により調整を行う必要があり、調整に際しては射出成形機の運転動作を中断しなければならない。

また、特許文献３では、可動プラテン２と可動金型１２との間に３枚の調心面板３１０、３２０、３３０が設けられ、調心面板３１０、３２０はそれぞれ水平、鉛直方向用、調心面板３３０は回転用であり、その各調心面板の微調整機構３１、３２、３３は、特許文献２とほぼ同様な押しボルトと予圧用のばねとからなるものであり、引用文５に記載されるように、位置表示装置としてのダイヤルゲージを有する構成であって、調整作業は作業者が表示装置を見ながらおこなうようになっており、調整時にはやはり、射出成形機の運転を中断しなければならない。

また、特許文献２、３のいずれも金型位置決め手段２０を構成するガイドピン２１とガイドブッシュ２２とにより芯出しを行うものとして説明されているが、本発明者等の知見によれば、こうしたガイドブッシュおよびガイドピンによる金型位置決め手段を備えない一対の金型を使用する場合もある。またこうしたガイドブッシュおよびガイドピンを備えていてもそれは型閉じ動作時の一応のガイド機能を遂行するものであり、両者は数十ミクロン程度の緩い嵌合状態であり、したがって、この金型位置決め手段のガイドブッシュおよびガイドピンが正常に嵌合しているからといって、可動金型と固定金型との軸芯が高精度に一致しているというわけではない。

本発明者等は上述した種々の問題点を鋭意検討した結果、射出成形機に搭載されている固定金型に対する移動金型の姿勢を自動的に測定しその検出信号を利用することによって、圧電素子を備えた微調整機構を介して移動金型の姿勢を自動的に調整することで前記問題点は基本的に解決できることを見出した。

従って、本発明の目的は、固定金型に対する移動金型の調芯を高精度且つ自動的に遂行する移動金型の姿勢制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による射出成形機における移動金型の姿勢制御装置は、
射出成形機の固定ダイプレートに搭載固定された固定金型に対し移動ダイプレートに搭載固定された移動金型を所望の姿勢に制御する姿勢制御装置であって、同姿勢制御装置は、
前記移動金型を固定保持する金型取付盤と前記移動ダイプレートの間に介在させた複数の調芯プレートと、
前記固定金型に対する移動金型の姿勢を測定する測定手段と、
前記移動ダイプレートに対し前記各調芯プレートを所定軸方向へ相対的に変位させる複数の圧電素子ユニットと、
前記測定手段により得られた検出信号に基づいて前記各圧電素子ユニットを駆動するための電気信号を生成する制御手段と、
を備えて構成することを特徴とする。

その場合、前記測定手段は、前記固定金型近傍部位または前記移動金型近傍部位に設けられたマークと、同マークに対向して前記前記移動金型近傍部位または前記固定金型近傍部位に配置された受光部と、を備え、前記測定手段は少なくとも前記移動金型平面上の直交する２軸の変位量を測定可能である。
またその場合、前記受光部の受光領域はＣＣＤ素子群で形成され、各ＣＣＤ素子の受光、非受光の状態は、該ＣＣＤ素子の受光領域位置に対応したアドレスを有する第１メモリに保持されるよう構成することができる。
さらにまた、前記制御手段には前記移動金型の姿勢を定義する複数の座標軸の各軸方向における前記固定金型に対する移動金型の基準状態に対応する第１データを予め設定する第２メモリと、測定された前記検出信号から前記各座標軸方向の成分データを生成し、さらに前記各圧電素子ユニットに指令する修正変位量を形成するため前記各成分データと前記各座標軸方向の第１データとの差を算出する演算部と、前記各圧電素子ユニットの圧電素子へ供給する入力電圧とその変位量との関係を定義する圧電素子特性部と、同特性部を介して前記修正変位量に対応する入力電圧を特定し前記電気信号を生成する変位−電圧変換部と、からなるよう構成することができる。
さらにその場合、前記複数の調芯プレートには前記移動ダイプレートの移動方向と垂直な面内で互いに直交方向への移動が許容されるよう構成した一対のＸ−Ｙテーブルを含むよう構成することができる。
さらに、その場合、前記複数の調芯プレートには前記移動ダイプレートの移動方向と垂直な面内で所定範囲の回転が許容されるよう構成した回転テーブルを含むよう構成することができる。

本発明によれば、射出成形機の運転動作中の適宜タイミングで移動金型の姿勢を自動測定すると共にその検出信号から生成した電気信号により圧電素子を備えた微調整機構を介して移動金型の固定金型に対する姿勢を自動調整することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に基づく１実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による移動金型の姿勢制御装置１０の主な機能を説明するブロック図である。同図において、参照符号１０ａは、移動金型の所望の姿勢すなわち、移動金型の軸芯が固定金型の軸芯と一致した状態（以下本発明では基準状態と称する）における移動金型の姿勢を定義する座標軸の各軸方向の成分データ、例えば値ゼロを設定する設定部、参照符号１０ｂは、射出成形機の稼動中における移動金型の姿勢を測定し検出信号を生成する測定部、参照符号１０ｃは、その検出信号から各軸方向の成分を生成し、設定部１０ａからの、移動金型の基準状態の姿勢に対応した成分データとの差分を演算する演算部、参照符号１０ｄは、各軸方向に対応した圧電素子駆動部１０ｅを有する微調整機構である。

図２は、本発明が適用される横型射出成形機の型締装置部分の側面図である。同図２において、ベースフレーム２０の右端部には固定ダイプレートＦＸＰが立設して固定されている。一方、ベースフレーム２０の左端部側には移動ダイプレートＭＶＰがリニアガイド２２を介して図の左右方向（以下ではＺ方向という）に移動可能に設けられている。移動ダイプレートＭＶＰおよび固定ダイプレートＦＸＰのコーナー部にはタイバーＴＢが貫通しており、移動ダイプレートＭＶＰはタイバーＴＢにガイドされて図示しない移動手段によりＺ方向に移動するとともに、所定の型閉じ位置で公知のクランプ機構５０によりクランプされるようになっている。参照符号２４は移動金型ＭＶＤをその所定位置に取付固定する移動金型取付板であって、移動ダイプレートＭＶＰとの間には調芯プレート２６、２８が配設されている。

固定ダイプレートＦＸＰには取付板３２を介して固定金型ＦＸＤが取付固定されている。参照符号ＣＬはＺ方向における移動金型ＭＶＤと固定金型ＦＸＤの中心軸線を示す。射出成形機の運転動作中においては両者の軸芯が一致していることが良品成形のため必要である。
前記調芯プレート２６は、移動ダイプレートＭＶＰの右端面上において上下方向であるＹ方向の所定範囲で移動可能に取り付けられている。参照符号２６ａは移動ダイプレートＭＶＰのＹ方向に形成されたＶ字状の案内溝であり、同案内溝２６ａには調芯プレート２６の摺動部２６ｂが対向して摺動可能に設けられている。参照符号３０は移動ダイプレートＭＶＤに取り付けられた駒であって、図示のように、調芯プレート２６の鍔２６ｃと所定間隙をもって対向している。この所定間隔は数十ミクロン程度である。この駒３０は調芯プレート２６が移動ダイプレートＭＶＤから離脱するのを防止するものである。また、参照符号ｓｐｒは調芯プレート２６に対し上方へ予圧を与えるばねである。なお、図示しないが、前記駒３０は調芯プレート２６の上部または側部の適宜箇所にも設けられている。

参照符号４０は圧電素子ＰＥを有する圧電素子ユニットであって、圧電素子ＰＥの下端部は調芯プレート２６の上端面に当接している。この圧電素子ＰＥに対し所定の電圧を与えることにより圧電素子ＰＥは変位し調芯プレート２６を下方へ変位させることができる。
この圧電素子ＰＥは、ピエゾ圧電効果を利用するもので、応答性のよさ、大きな耐荷重、高いエネルギー効率を有しており、例えばサブミクロンの精度で位置決めする場合、数トンの荷重に耐え、数百ミクロンの変位を瞬時に遂行させることが可能である。一般的に多用されるダイレクトアクチュエータとしては積層されたピエゾスタックがケースに収められているものがある。

参照符号２８は調芯プレート２６の右端面上でＹ方向と直角のＸ方向に移動可能に取り付けられているもう１つの調芯プレートである。参照符号２８ａは調芯プレート２６の取付面のＸ方向に形成されたＶ字状の案内溝であり、同案内溝２８ａには調芯プレート２８のＶ字状の摺動部２８ｂが対向して摺動可能に設けられている。参照符号４２は、調芯プレート２８の離脱防止用駒であって前記駒４０と同様に、調芯プレート２８に設けられた鍔２８ｃに対向している。参照符号４０ａは前記圧電素子ユニット４０と同様な圧電素子ユニットであって、図示では、圧電素子ＰＥは調芯プレート２８の手前側の面を紙面に垂直な方向へ押すように取り付けられている。

参照符号３４は移動金型取付板２４に取り付けられた姿勢測定手段を構成する受光部であり、参照符号３８は固定ダイプレートＦＸＤ側の取付板３２上に設けられたマークである。同受光部３４の受光領域には、デジタルスチールカメラ等で使用されているＣＣＤ（電化結合素子）が単位画素としてマトリックス状に多数配置され、その各ＣＣＤの位置がアドレスに対応したメモリを備えるよう構成されている。なお、受光部３４とマーク３８の取り付け位置を逆にしてもよい。

図２では調芯プレート２８と移動金型取付板２４は一体的に固定結合されており、移動金型ＭＶＤの姿勢として回転を測定するメカニズムはなかった。
図３は、移動金型ＭＶＤの姿勢のうち基準中心軸ＣＬに対する回転を扱う場合の例を示す図である。同図において、調芯プレート２８の中心部にはステム２８ｆが一体的に形成され移動金型取付板２４はステム２８ｆの周りを回転可能に取り付けられている。参照符号４４は鍔２８ｅと対向する離脱防止用の駒である。

図４は、図３の矢視イから見た圧電素子ユニットの配置を示す図である。同図において、調芯プレート２８上部側に形成された側面ＳＦ１には、移動金型取付板２４上に固定されている圧電素子ユニット４０ｂの圧電素子ＰＥの一端部が当接されている。また、調芯プレート２８下部側に形成された側面ＳＦ２には、移動金型取付板２４上に固定されている支持体４６に設けられたばねｓｐｒの一端部が当接し予圧が与えられている。

図５は、前記受光領域を説明する模式図である。同図において、参照符号Ａは受光部３４の受光領域を示す。この受光領域Ａには、前述した射出成形機の軸芯ＣＬとそれぞれ直角方向の座標軸ｘ、ｙが定義されている。座標軸ｘ、ｙの原点近傍にある画素の黒い部分Ｂはマーク３８が円形のマークの場合であって、同円形マークを受光したときの受光像である。参照符号Ｃは受光領域Ａのうち非受光状態の画素の部分を示す。なお、図５では、説明用の模式図として、各ＣＣＤ素子に対応する升目を表示した関係上、円形マークに対応する受光像Ｂの外形は完全な円に記載してないが、実際の受光領域は数百万〜１０００万画素以上となる精細なＣＣＤ素子を配置することが可能であり、受光像Ｂの外形もほぼ完全な円とみなすことができる。同図５の場合、ｘ、ｙ方向の変位量は、黒い画素の部分Ｂすなわち、受光状態にある領域の重心位置を求めることにより定めることができる。重心位置の算出方法としては、例えば図の黒い画素部分を１の重みがあるとして、ｘ座標、ｙ座標それぞれ黒い画素のある座標値の総和を、黒い画素数の総和で除した値となる。

図６は、マーク３８として十字状のクロスマークを用いた場合の受光領域の模式図であって、黒い部分はクロスマークの受光像である。この図では、移動金型ＭＶＤが固定金型ＦＸＤに対しθ₀だけ回転変位し、且つ、重心の位置がＸ方向へｘｇ、Ｙ方向へｙｇ変位した場合を例示している。
図６の回転変位の求め方としては、重心（ｘｇ、ｙｇ）を原点として、極座標展開（（ｘ、ｙ）→（ｒ、θ））をおこない、傾き角度ゼロの基準状態における十字画像データとθを変化させたときの十字画像データとの相関を計算し、それらが最も一致したときのθを傾き角度とするものである。図７が図６を極座標展開したときのグラフである。横軸がθ、縦軸がｒである。なお、図７、図８は図６と比べ画素数が多い時を想定したグラフで、量子化の影響は少なくしている。
図８の波形Ｗは、図７のグラフと傾き角度ゼロの基準状態における十字画像の極座標展開のグラフとを回転角度を変化させて相関を計算したもので、横軸が回転角度θ、縦軸が相関の値Ｆである。θ_０の角度で相関の値Ｆ１がほぼ最大となっており、クロスマークの十字画像が水平に対しθ_０だけ左回りに傾斜していることを示している。

以上の説明では、移動金型の姿勢測定手段として、マークの像を光学的に測定する例を説明したが、図３の右下方に示すような、Ｚ方向移動部１００ｂ、Ｘ方向移動部１００ｃ、Ｙ方向移動部１００ｄからなる３次元座標測定装置１００を利用してその先端部に設けられた触針部１００ａを移動金型ＭＶＤ側面の適宜位置に設けられ基準面Ｓ１、Ｓ２と接触させその接触信号を発生したときの３次元座標測定装置１００のＸ、Ｙ、Ｚ方向の座標値を上記各移動部の移動量として読み出すようにし、変位量を検出することも可能である。例えば、移動金型ＭＶＤの手前側の側面ＳＦ上の基準面Ｓ１、Ｓ２に接触したときのＸ方向の座標値に差があれば、移動金型ＭＶＤは回転変位していることがわかる。また、差がなくても基準状態における座標値と比較して差があれば、移動金型ＭＶＤはＸ方向に変位していることがわかる。同様な関係で、移動金型ＭＶＤの上面ＵＦに設けられた基準面（図示略）を利用して遂行することも可能である。さらに、もう１つの基準面Ｓ３での測定をすることにより、側面ＳＦの傾斜の向き、傾斜量を簡単な演算を行うことにより算出することができる。なお、図２、図３では、圧電素子ユニットはＸ、Ｙおよび回転に対する修正駆動用として設けられ、傾斜に対する修正駆動用の圧電素子ユニットの配置は例示していない。

本発明による移動金型の姿勢制御装置は上述した構成、好適にはマークの像を測定する測定手段を備えているので、測定は瞬時に行われ、続いて電気的な演算処理により圧電素子に対する駆動指令が瞬時に生成されその指令に基づいて各調芯プレートの修正が遂行されるようになっており、作業者が修正操作に介在する必要がなく、射出成形機の運転を中断することも要しない。また、測定は一対の移動金型、固定金型が型開き中、型閉じ中、型締め中のいずれの状態においても、瞬時且つ任意の時刻に遂行することができるので、特に型締め状態で実際に成形が行われている場合の測定値を、型開き、型閉じ時の測定値と対比することにより、移動金型の固定金型に対する相対的変位の傾向や原因を分析するのに有用である。

以上本発明の好適な実施例について図面を参照して説明したが、当業者であれば、上記各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、種々の変形を実施することができる。例えば、図２で案内溝２６ａ、２８ａはＶ字状として説明したが、逆Ｖ字状の溝にすることにより離脱防止が可能となり、駒３０、４２は不要である。また、マークは円形、十字形状のものに限定されない。例えば、回転変位とＸ、Ｙ方向の変位が同時に存在する場合、四角形状のものや、多角形など円以外の形状であっても、基準状態との相関が周期的に最大になる角度を特定することができればその角度を回転変位として定めることができる。

本発明による姿勢制御装置の主な機能を説明する機能ブロック図である。本発明が適用される横型射出成形機の型締装置部分の側面図である。移動金型の姿勢のうち基準中心軸に対する回転を扱う場合の受光領域を説明する模式図である。図３の矢視イから見た圧電素子ユニットの配置を示す図である。円形のマークを用いた場合の受光領域を説明する模式図である。十字状のクロスマークを用いた場合で、回転変位とＸ、Ｙ方向変位の両方が存在する受光領域の模式図である。図６を極座標展開したときのグラフである。横軸を回転変位θ、縦軸を相関の値Ｆとしたときの相関関数を示すグラフである。

符号の説明

１０姿勢制御装置
２０ベースフレーム
２２リニアガイド
２４移動金型取付板
２６、２８調芯プレート
３０、４２、４４駒
３２取付板
３４受光部
３８マーク
４０圧電素子ユニット
４６ばね支持体
５０クランプ機構
１００３次元座標測定装置
ＦＸＤ固定金型
ＦＸＰ固定ダイプレート
ＭＶＤ移動金型
ＭＶＰ移動ダイプレート
ＰＥ圧電素子
ｓｐｒばね
ＴＢタイバー

Claims

射出成形機の固定ダイプレートに搭載固定された固定金型に対し移動ダイプレートに搭載固定された移動金型を所望の姿勢に制御する姿勢制御装置であって、同姿勢制御装置は、
前記移動金型を固定保持する金型取付盤と前記移動ダイプレートの間に介在させた複数の調芯プレートと、
前記固定金型に対する移動金型の姿勢を測定する測定手段と、
前記移動ダイプレートに対し前記各調芯プレートを所定軸方向へ相対的に変位させる複数の圧電素子ユニットと、
前記測定手段により得られた検出信号に基づいて前記各圧電素子ユニットを駆動するための電気信号を生成する制御手段と、
を備え、
前記測定手段は、前記固定金型近傍部位または前記移動金型近傍部位に設けられたマークと、同マークに対向して前記前記移動金型近傍部位または前記固定金型近傍部位に配置された受光部と、
を備え、
前記測定手段は少なくとも前記移動金型平面上の直交する２軸の変位量を測定可能であることを特徴とする射出成形機における移動金型の姿勢制御装置。
前記受光部の受光領域はＣＣＤ素子群で形成され、各ＣＣＤ素子の受光、非受光の状態は、該ＣＣＤ素子の受光領域の位置に対応したアドレスを有する第１メモリに記憶保持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載された射出成形機における移動金型の姿勢制御装置。
前記制御手段は、前記移動金型の姿勢を定義する複数の座標軸の各軸方向における前記固定金型に対する移動金型の基準状態に対応する第１データを予め設定する第２メモリと、測定された前記検出信号から前記各座標軸方向の成分データを生成し、さらに前記各圧電素子ユニットに指令する修正変位量を形成するため前記各成分データと前記各座標軸方向の第１データとの差を算出する演算部と、前記各圧電素子ユニットの圧電素子へ供給する入力電圧とその変位量との関係を定義する圧電素子特性部と、同特性部を介して前記修正変位量に対応する入力電圧を特定し前記電気信号を生成する変位−電圧変換部と、からなることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１つに記載された射出成形機における移動金型の姿勢制御装置。
前記複数の調芯プレートには、前記移動ダイプレートの移動方向と垂直な面内で互いに直交方向への移動が許容されるよう構成した一対のＸ−Ｙテーブルを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載された射出成形機における移動金型の姿勢制御装置。
前記複数の調芯プレートには、前記移動ダイプレートの移動方向と垂直な面内で所定範囲の回転が許容されるよう構成した回転テーブルを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載された射出成形機における移動金型の姿勢制御装置。