JP6367079B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に関する。

金型装置内の成形材料を圧縮する圧縮部材の駆動装置を有する射出成形機が知られている（例えば特許文献１参照）。圧縮部材が成形材料を圧縮することにより、薄肉の成形品が得られる。

特開２０１２−１８７７６９号公報

従来、成形材料を圧縮してなる成形品の品質のバラツキが大きかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形品の品質を安定化できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
金型装置内の成形材料を圧縮する圧縮部材の駆動装置と、
前記駆動装置を制御するコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記金型装置内の成形材料を圧縮する圧縮行程の途中で、前記駆
動装置の制御を位置制御と圧力制御との間で切り換え、
前記圧縮行程は、前記位置制御と前記圧力制御との切り換えによって複数の工程に分割され、
前記コントローラは、前記複数の工程のうちの最初の工程および最後の工程の両方において前記位置制御を行い、前記両方の工程の間の工程において前記圧力制御を行う、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、成形品の品質を安定化できる、射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機の圧縮行程の開始時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による射出成形機の圧縮行程の完了時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による射出成形機の圧縮行程を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機の圧縮行程の開始時の状態を示す図である。図２は、本発明の一実施形態による射出成形機の圧縮行程の完了時の状態を示す図である。図１および図２に示すように、射出成形機は、フレームＦｒ、型締装置１０、射出装置４０、中間装置５０、エジェクタ装置６０、およびコントローラ７０などを有する。

型締装置１０は、金型装置３０の型閉、型締、型開を行う。金型装置３０は、固定金型３２と可動金型３３とで構成される。型締装置１０は、固定プラテン１２、可動プラテン１３、リヤプラテン１５、タイバー１６、トグル機構２０、型締モータ２１および運動変換機構２５を有する。以下の説明では、型閉時の可動プラテン１３の移動方向（図１および図２中右方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１３の移動方向（図１および図２中左方向）を後方として説明する。

固定プラテン１２は、フレームＦｒに対して固定される。固定プラテン１２における可動プラテン１３との対向面に固定金型３２が取り付けられる。

可動プラテン１３は、フレームＦｒ上に敷設されるガイド（例えばガイドレール）１７に沿って移動自在とされ、固定プラテン１２に対して進退自在とされる。可動プラテン１３における固定プラテン１２との対向面に可動金型３３が中間装置５０を介して取り付けられる。

固定プラテン１２に対して可動プラテン１３を進退させることにより、金型装置３０の型閉、型締、型開が行われる。

リヤプラテン１５は、固定プラテン１２と間隔をおいて連結され、フレームＦｒ上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン１５は、フレームＦｒ上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。リヤプラテン１５のガイドは、可動プラテン１３のガイド１７と共通のものでもよい。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレームＦｒに対して固定され、リヤプラテン１５がフレームＦｒに対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン１５がフレームＦｒに対して固定され、固定プラテン１２がフレームＦｒに対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。

タイバー１６は、固定プラテン１２とリヤプラテン１５とを間隔をおいて連結する。タイバー１６は、複数本用いられてよい。各タイバー１６は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１６には型締力検出器１８が設けられる。型締力検出器１８は、歪みゲージ式であってよく、タイバー１６の歪みを検出することによって型締力を検出する。

尚、型締力検出器１８は、歪みゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取り付け位置もタイバー１６に限定されない。

トグル機構２０は、可動プラテン１３とリヤプラテン１５との間に配設される。トグル機構２０は、クロスヘッド２０ａ、複数のリンク２０ｂ、２０ｃなどで構成される。一方のリンク２０ｂは可動プラテン１３に揺動自在に取り付けられ、他方のリンク２０ｃはリヤプラテン１５に揺動自在に取り付けられる。これらのリンク２０ｂ、２０ｃは、ピンなどで屈伸自在に連結される。クロスヘッド２０ａを進退させることにより、複数のリンク２０ｂ、２０ｃが屈伸され、リヤプラテン１５に対して可動プラテン１３が進退される。

型締モータ２１は、リヤプラテン１５に取り付けられ、クロスヘッド２０ａを進退させることにより、可動プラテン１３を進退させる。型締モータ２１とクロスヘッド２０ａとの間には、型締モータ２１の回転運動を直線運動に変換してクロスヘッド２０ａに伝達する運動変換機構２５が設けられる。運動変換機構２５は例えばボールねじ機構で構成される。

型締装置１０の動作は、コントローラ７０によって制御される。コントローラ７０は、型閉工程、型締工程、型開工程などを制御する。

型閉工程では、型締モータ２１を駆動して可動プラテン１３を前進させることにより、可動金型３３を固定金型３２に接触させる。可動金型３３側に圧縮部材３６が配設され、圧縮部材３６と固定金型３２との間にキャビティ空間３４が形成される。圧縮部材３６は、金型装置３０内において進退自在とされる。

型締工程では、型締モータ２１をさらに駆動させることで型締力を生じさせる。型締時に、射出装置４０がキャビティ空間３４に液状の成形材料４２を充填させる。その充填の途中から圧縮部材３６を金型装置３０内において移動させることにより、成形材料４２の圧縮が行われる。充填工程の後、保圧工程や冷却工程が行われる。保圧工程では、キャビティ空間３４内の成形材料４２に圧力をかける。冷却工程では、キャビティ空間３４内の成形材料４２を固化し、成形品を得る。

型開工程では、型締モータ２１を駆動して可動プラテン１３を後退させることにより、可動金型３３を固定金型３２から離間させる。型開工程の完了後、エジェクタ装置６０が金型装置３０から成形品を突き出す。

中間装置５０は、可動金型３３と可動プラテン１３との間に配設される。中間装置５０は、例えば、ブロック５１を有する。ブロック５１の内部空間５１ａに圧縮部材３６の後端部が挿入される。

エジェクタ装置６０は、型開後に、金型装置３０から成形品を突き出す。エジェクタ装置６０は、例えばエジェクタモータ６１、運動変換機構６２、エジェクタロッド６３を有する。

エジェクタモータ６１は、可動プラテン１３の後面に取り付けられる。エジェクタモータ６１はエンコーダ６１ａを有する。エンコーダ６１ａは、そのエジェクタモータ６１の出力軸の回転角を検出し、その回転角を示す信号をコントローラ７０に出力する。

運動変換機構６２は、エジェクタモータ６１の回転運動をエジェクタロッド６３の直線運動に変換する。運動変換機構６２は、例えばボールねじ機構などで構成される。

エジェクタロッド６３は、可動プラテン１３の貫通穴において進退自在とされる。エジェクタロッド６３の前端部は、エジェクタプレート６４の後端面と接触する。

エジェクタプレート６４は、ブロック５１の内部空間５１ａにおいて進退自在とされる。エジェクタプレート６４の前端面は、圧縮部材３６の後端部と接触する。

エジェクタモータ６１を駆動してエジェクタロッド６３を前進させることにより、圧縮部材３６が前進する。また、エジェクタモータ６１を駆動してエジェクタロッド６３を後退させることにより、圧縮部材３６が後退する。

エジェクタ装置６０は、圧縮部材３６の駆動装置として機能する。圧縮部材３６は、（１）金型装置３０内の成形材料の圧縮、（２）金型装置３０からの成形品の突き出しの両方に用いられる。

コントローラ７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、メモリなどの記憶媒体７２とを有する。コントローラ７０は、記憶媒体７２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７１に実行させることにより、型締装置１０、射出装置４０、およびエジェクタ装置６０などを制御する。

コントローラ７０は、キャビティ空間３４内の成形材料４２を圧縮する圧縮行程の途中で、エジェクタ装置６０の制御を位置制御と圧力制御との間で切り換える。位置制御から圧力制御への切り換えが行われてもよいし、圧力制御から位置制御への切り換えが行われてもよい。

エジェクタ装置６０の位置制御では、圧縮部材３６または圧縮部材３６と共に移動する部材の位置が設定位置になるように、エジェクタモータ６１が制御される。その制御は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれでもよい。設定位置は、時間の経過と共に連続的または断続的に変更されてもよい。圧縮部材３６と共に移動する部材としては、例えばエジェクタロッド６３、エジェクタプレート６４が挙げられる。

圧縮部材３６または圧縮部材３６と共に移動する部材の位置は、位置センサ６５により検出される。位置センサ６５は、固定側の部材（例えば図１および図２では中間装置５０のブロック５１）に取り付けられるが、可動側の部材に取り付けられてもよい。尚、位置センサ６５として、エジェクタモータ６１のエンコーダ６１ａが用いられてもよい。

一方、エジェクタ装置６０の圧力制御では、キャビティ空間３４内の成形材料４２の圧力が設定圧力になるように、エジェクタモータ６１が制御される。その制御は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれでもよい。設定圧力は、時間の経過と共に連続的または断続的に変更されてもよい。

キャビティ空間３４内の成形材料４２の圧力は、圧力センサ６６により検出される。圧力センサ６６は、可動側の部材（例えば図１および図２では圧縮部材３６）に取り付けられるが、固定側の部材（例えば固定金型３２）に取り付けられてもよい。また、圧力センサ６６は、エジェクタ装置６０の構成部材の歪みや中間装置５０の構成部材の歪みを検出することにより、キャビティ空間３４内の成形材料４２の圧力を検出してもよい。

本実施形態によれば、圧縮行程の途中で位置制御と圧力制御との切り換えが行われる。よって、キャビティ空間３４における成形材料４２の充填状況に応じた制御が実施でき、成形品の品質が安定化できる。圧縮行程は、位置制御と圧力制御との切り換えによって複数の工程に分割される。

例えば、コントローラ７０は、複数の工程のうちの最初の工程および最後の工程の少なくとも一方において位置制御を行う。

最初の工程において位置制御を行うことにより、圧縮部材３６が設定位置まで確実に前進し、圧縮部材３６の前面が成形材料４２を押し広げることができる。尚、圧縮行程の開始時には、キャビティ空間３４内の成形材料４２の圧力が不安定である。最初の工程において位置制御を行うことにより、成形品の品質が安定化する。

途中の工程において圧力制御を行うことにより、キャビティ空間３４の壁面に成形材料４２が十分に押し付けられ、転写性が向上する。また、成形材料４２の圧力が安定化するため、成形材料４２の密度が安定化する。

最後の工程において位置制御を行うことにより、キャビティ空間３４の最終的な大きさや形状が安定化し、成形品の大きさや形状が安定化する。最後の工程において圧縮部材３６を前進させることにより、キャビティ空間３４が成形材料４２で満たされ、成形材料４２の充填が完了させられる。充填工程の後、保圧工程や冷却工程が行われる。

圧縮行程の完了後、保圧工程や冷却工程においてキャビティ空間３４の大きさが変わらないように、位置制御が引き続き行われてもよい。この位置制御では、圧縮部材３６の移動が禁止される。この位置制御は、型開工程の開始まで行われてもよい。

コントローラ７０は、図３に示すように、最初の工程と最後の工程の両方において位置制御を行い、これらの工程の間の工程において圧力制御を行ってよい。尚、図３では圧縮行程において、位置制御Ｓ１１、圧力制御Ｓ１２、および位置制御Ｓ１３がこの順で行われるが、切り換えの回数や順序は特に限定されない。例えば、コントローラ７０は、圧力制御Ｓ１２から位置制御Ｓ１３への切り換えを行わずに圧力制御Ｓ１２で完了させてもよい。すなわち、位置制御Ｓ１１および圧力制御Ｓ１２のみがこの順で行われてもよい。また、コントローラ７０は、位置制御Ｓ１１を行わずに圧力制御Ｓ１２から開始させてもよい。すなわち、圧力制御Ｓ１２および位置制御Ｓ１３のみがこの順で行われてもよい。圧縮行程は、２つ以上の工程からなればよく、例えば４つ以上の工程からなってもよい。

以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、圧縮部材３６は、（１）金型装置３０内の成形材料の圧縮、（２）金型装置３０からの成形品の突き出しの両方に用いられるが、（１）圧縮のみに用いられ（２）突き出しには用いられなくてもよい。この場合、突き出し用の部材が、圧縮部材３６とは別に金型装置３０内に配設される。

突き出し用の部材と、圧縮部材３６とが別々に設けられる場合、エジェクタ装置６０は、突き出し用の部材、および圧縮部材３６をそれぞれ独立に駆動させる駆動装置として機能してもよいし、突き出し用の部材のみを駆動させる駆動装置として機能してもよい。後者の場合、圧縮部材３６を駆動させる駆動装置が別途設けられる。例えば中間装置５０としての油圧シリンダが、圧縮部材３６を駆動させる駆動装置として用いられる。

上記実施形態の圧縮部材３６は、可動金型３３側に配設されるが、固定金型３２側に配設されてもよい。この場合、中間装置５０は固定金型３２と固定プラテン１２との間に配設されてよい。尚、圧縮部材３６は、可動金型３３と、固定金型３２の両側にそれぞれ配設されてもよい。

上記実施形態の圧縮行程の開始のタイミングは、成形材料４２の充填の途中であるが、特に限定されず、例えば充填の開始前でもよいし、充填の開始と同時でもよい。

上記実施形態の圧縮行程の完了のタイミングは、成形材料４２の充填の完了と略同時であるが、特に限定されず、例えば充填の完了後でもよいし、充填の完了前でもよい。

上記実施形態の型締装置１０は、駆動源として、型締モータ２１を有するが、型締モータ２１の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１０は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

３０ 金型装置
３２ 固定金型
３３ 可動金型
３４ キャビティ空間
３６ 圧縮部材
４０ 射出装置
４２ 成形材料
５０ 中間装置
５１ ブロック
６０ エジェクタ装置
６１ エジェクタモータ
６１ａ エンコーダ
６２ 運動変換機構
６３ エジェクタロッド
６４ エジェクタプレート
６５ 位置センサ
６６ 圧力センサ
７０ コントローラ

Claims (3)

1. 金型装置内の成形材料を圧縮する圧縮部材の駆動装置と、
   前記駆動装置を制御するコントローラとを有し、
   前記コントローラは、前記金型装置内の成形材料を圧縮する圧縮行程の途中で、前記駆動装置の制御を位置制御と圧力制御との間で切り換え、
   前記圧縮行程は、前記位置制御と前記圧力制御との切り換えによって複数の工程に分割され、
   前記コントローラは、前記複数の工程のうちの最初の工程および最後の工程の両方において前記位置制御を行い、前記両方の工程の間の工程において前記圧力制御を行う、射出成形機。
2. 前記駆動装置は、前記金型装置からの成形品の突き出しに用いられるエジェクタ装置である、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記圧縮部材は、前記金型装置からの成形品の突き出しに用いられる、請求項２に記載の射出成形機。

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