JP2009241425A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングベルトが破断する前にその状態を未然に検出する。
【解決手段】射出成形機に型開閉を行う型開閉用サーボモータ１２の回転数を型開閉のエンコーダパルス数ｘとして検出するモータ用エンコーダ１３、型開きストロークＳを型開きストロークパルス数ｙとして検出するロータリエンコーダ１８、タイミングベルト１０の異常を検出する異常検出手段２０を備える。型開閉のエンコーダパルス数ｘと型開きストロークパルス数ｙとを比較し正比例関係にあるとき、異常検出手段２０はタイミングベルト１０の状態を正常であると判別する一方で、型開閉のエンコーダパルス数ｘと型開きストロークパルス数ｙとの比例関係から算出される定数ａが所定の許容範囲値から外れた際には、タイミングベルト１０に異常があったとして判別されるので、タイミングベルト１０が切断される前にその状態を把握することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型の型開閉を行って成形体を成形する射出成形機に関し、特に、型開閉等を行うために駆動力を伝達するタイミングベルトに不具合が生じた際、タイミングベルトが破断する前にタイミングベルトの状態が正常であるか否かを検出することができる射出成形機に関する。

従来から周知のように合成樹脂製などからなる成形体を成形するには射出成形機が用いられている。こうした一般的な射出成形機においては、モータ等の駆動源からの駆動力を型開閉等を行うための駆動伝達機構へと伝達するに際し、駆動力伝達手段としてタイミングベルトやプーリが多用されている。

特許文献１には、射出成形機に構成される略円板状のテーブルの外周面に、駆動力伝達手段としてのタイミングベルトを巻き掛け、駆動プーリを回転駆動することによりタイミングベルトを介して前記略円板状のテーブルを駆動する縦型射出成形機が開示されている。

特開２００７−２９０１９５号公報

前記背景技術等における射出成形機に構成されているタイミングベルトは、長期に亘り射出成形機を稼動し続けたりすると、その表面が磨耗したり或いは過大な駆動トルクが長期に亘りタイミングベルトへと伝達されることに伴って、タイミングベルトは破損してしまったり、それが原因で射出成形機が誤作動を引き起こし故障する懸念がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、タイミングベルト等の駆動伝達手段に不具合が生じた際、この駆動伝達手段が破断してしまう前に未然にその状態を検出することができる射出成形機に関する。

請求項１に係る射出成形機は、型開閉を行う駆動伝達機構に対し駆動力を伝達する駆動力伝達手段を備えた射出成形機であって、型開閉を行う型開閉用サーボモータの回転数を型開閉のエンコーダパルス数として検出するモータ用エンコーダと、型閉から型開までの型開きストロークを型開きストロークパルス数として検出するロータリエンコーダとを備え、前記型開閉のエンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数とが比例関係にあるときは正常であると判別する一方で、前記エンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数との比例関係から算出される定数が所定の閾値から外れた際、前記駆動力伝達手段に異常があったと判別する異常検出手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機は、請求項１記載の射出成形機において、前記異常検出手段で前記駆動力伝達手段に異常があったと判別された際、前記異常検出手段から出力される異常検出信号に基づき前記射出成形機の稼動を停止させる駆動停止手段を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る射出成形機は、請求項２記載の射出成形機において、前記異常検出手段から異常検出信号が出力された際、前記駆動力伝達手段に異常があったことを知らせる警告手段を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る射出成形機は、請求項３記載の射出成形機において、前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを画面上に文字や図形で表示する表示装置であることを特徴とする。

請求項５に係る射出成形機は、請求項３記載の射出成形機において、前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを音声で報知する音声出力手段であることを特徴とする。

請求項６に係る射出成形機は、請求項１〜５の何れか１項において、前記射出成形機は鉛直方向に金型の型開閉を行う縦型射出成形機であることを特徴とする。

請求項１に係る射出成形機の発明によれば、型開閉を行う駆動伝達機構に対し駆動力を伝達する駆動力伝達手段を備えた射出成形機であって、型開閉を行う型開閉用サーボモータの回転数を型開閉のエンコーダパルス数として検出するモータ用エンコーダと、型閉から型開までの型開きストロークを型開きストロークパルス数として検出するロータリエンコーダとを備え、前記型開閉のエンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数とが比例関係にあるときは正常であると判別する一方で、前記エンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数との比例関係から算出される定数が所定の閾値から外れた際、前記駆動力伝達手段に異常があったと判別する異常検出手段を備えたものであり、タイミングベルト等の駆動力伝達手段を介して駆動伝達機構を動作させているとき、型開閉用サーボモータの回転数と型開きストロークパルス数との関係は比例関係を有するが、駆動力伝達手段としてのタイミングベルト等が磨耗や磨耗に伴う歯飛びなど起こすと、エンコーダパルス数と型開きストロークパルス数との比例関係はなくなる。そして、比例関係がなくなったことにより、異常検出手段は駆動力伝達手段に異常があったことを検出するので、駆動力伝達手段たるタイミングベルトが破断してしまう前に、正常なものへと交換することが可能となり、さらに、タイミングベルトが破断して飛散したりすることを未然に防止することが可能になるので安全性に優れる。

請求項２に係る射出成形機の発明によれば、請求項１において、前記異常検出手段で前記駆動力伝達手段に異常があったと判別された際、前記異常検出手段から出力される異常検出信号に基づき前記射出成形機の稼動を停止させる駆動停止手段を備えたので、駆動力伝達手段たるタイミングベルトが磨耗等により切断されるより前に、射出成形機の稼動を緊急停止することが可能なので、タイミングベルトの切断に伴い射出成形機が異常動作を起こし故障してしまったりすることが回避でき、また、タイミングベルトが破断して飛散したりすることを未然に回避することができるので安全性に優れる。

請求項３に係る射出成形機の発明によれば、請求項２において、前記異常検出手段から異常検出信号が出力された際、前記駆動力伝達手段に異常があったことを知らせる警告手段を備えているので、射出成形機の操作等を行っているオペレータは駆動力伝達手段たるタイミングベルト等に異常があったことをタイミングベルトが破断する前に把握することができる。

請求項４に係る射出成形機の発明によれば、請求項３において、前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを画面上に文字や図形で表示する表示装置である。これにより、駆動力伝達手段に異常があったことを表示装置の画面に文字や図形で警告として表示されることから、オペレータは駆動力伝達手段に異常が発生したことを一瞥して把握することができる。

請求項５に係る射出成形機の発明によれば、請求項３において、前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを音声で報知する音声出力手段なので、駆動力伝達手段に異常が発生したことを聞き知ることができる。

請求項６に係る射出成形機は、請求項１〜５の何れか１項において、前記射出成形機は縦型射出成形機であり、鉛直方向に金型の型開閉を行う縦型射出成形機であっても前述した効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図４により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１及び図２は縦型射出成形機の型締めユニットを示す正面図であり、図１は型閉じした状態を示し、図２は型開きした状態を示したものである。本発明の縦型射出成形機は大別すると、前記型締めユニット１と射出ユニット（図示せず）から構成される。

型締めユニット１は、図１及び図２に示すように固定金型２が固定された固定ダイプレート３、固定金型２の上方に設けられると共にタイバー４と共に鉛直方向に移動される可動金型５の固定された移動ダイプレート６、伸縮されることにより、移動ダイプレート６の下側に設けた可動金型５を、移動ダイプレート６を介してタイバー４の長手方向に沿って昇降させ、固定金型２に対し型開閉を行うトグルリンク機構７、トグルリンク機構７に構成されるクロスヘッド８に駆動力を伝達するボールネジユニット９、ボールネジユニット９に動力を伝達する第１のタイミングベルト１０及びプーリ１１、ボールネジユニット９等を介してトグルリンク機構７を作動させ型開閉を行う駆動源としての型開閉用サーボモータ１２、型開閉用サーボモータ１２の回転数を「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」として検出するモータ用エンコーダ１３、固定金型２のキャビティに張り付いた成形体を第２のタイミングベルト１５やプーリ１６ａを介してイジェクトピン１９を突き出し排出させる駆動源たるイジェクト用サーボモータ１６、トグルリンク機構７の下方に設けられたテールストック１７、テールストック１７に取り付けられ、型閉から型開までの型開きストロークＳを、クロスヘッド８のストロークＳ１に基づき「型開きストロークパルス数（ｙ）」として検出するロータリエンコーダ１８等を備える。なお、移動ダイプレート６とテールストック１７とに架設されている円柱状のタイバー４は、機台（図示せず）に固定された固定ダイプレート６に挿通され、移動ダイプレート６及びテールストック１７はタイバー４と共に鉛直方向に昇降可能に設けられている。また、テールストック１７は、トグルリンク機構７により固定ダイプレート６と連結されており、型開閉用サーボモータ１２の駆動に伴うトグルリンク機構７の伸縮によりテールストック１７が昇降されると、これにより、テールストック１７とタイバー４で連結されている移動ダイプレート６が昇降され、型開閉が行われる。

また、型締めユニット１を構成する縦型射出成形機には、「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」から後述する定数ａを演算することで第１のタイミングベルト１０の異常を検出する異常検出手段２０、異常検出手段２０から出力される異常検出信号に基づき縦型射出成形機の稼動を緊急停止させる駆動停止手段２１、及び第１のタイミングベルト１０に異常があったことを知らせる警告手段たる音声出力手段２２及び表示装置２３を備える。

ここで、本発明の要部である縦型射出成形機の型締めユニットの動作について説明する。図１に示す、トグルリンク機構７が縦方向に伸び型閉された状態において、図示しない射出ユニットの射出ノズルから溶融樹脂が固定金型２と可動金型５とにより形成されたキャビティに射出されると、その射出された溶融樹脂がキャビティに充填される。

次に、型開閉用サーボモータ１２が回転駆動されることにより、プーリ１１及び第１のタイミングベルト１０を介してボールネジユニット９に駆動力が伝達され、このボールネジユニット９に構成されるボールネジ軸９ｂが回転駆動されると、ボールネジ軸９ｂと螺合され且つテールストック１７に装着されているボールネジユニット９のボールネジナット９ａが上昇され、これに伴いトグルリンク機構７が折り曲げられ縮められることでテールストック１７が上昇される。そして、これと連動して移動ダイプレート６及びタイバー４が上昇されることで固定金型２に対する可動金型５の型開きが行われる（図２に示した状態）。

続いて、イジェクト用サーボモータ１６が駆動され、第２のタイミングベルト１５、プーリ１６ａ等を介してイジェクトピン１９が前進されると、固定金型２に張り付いている成形体が排出される。そして、こうした一連動作を１サイクルとして繰り返し行われることで、成形体が次々に製造される。

ここで、型締めユニット１が繰り返し動作されることにより、型開閉用サーボモータ１２の「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」とに基づいて、第１のタイミングベルト１０の異常を検出する動作の一例について、図３及び図４により以下に説明する。

先ず、縦型射出成形機の稼動に伴い型締めユニット１が継続的に駆動されると、クロスヘッド８のストロークＳに基づき、ロータリエンコーダ１８は「型開きストロークパルス数（ｙ）」を検出する。それと並行して、モータ用エンコーダ１３は型開閉用サーボモータ１２の回転数を「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」として検出する。これら「型開きストロークパルス数（ｙ）」と「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」との関係は、図３及び図４に示すように、縦軸に「型開きストロークパルス数（ｙ）」、横軸に「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」としてグラフに表すと、型締めユニット１の正常な稼動時においては、「型開きストロークパルス数（ｙ）」と「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」は正比例の関係を有するので直線状のグラフとなる。その一方で、第１のタイミングベルト１０が破断や磨耗、或いはいわゆる歯飛び等異常が発生した場合においては、図４に示すように、グラフが「異常発生ポイント」にて折れ曲がるように表示され直線状ではなくなり、「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」との正比例関係は、定数ａが所定の閾値を外れるので許容範囲外となる。そこで、図３に示した第１のタイミングベルト１０が正常なときの直線状のグラフは、「異常発生ポイントｚ」で変化し直線状ではなくなる（図４に示した状態）。なお、前記定数ａが所定の閾値以外の値へと変化した際には、その変化に基づき、異常検出手段２０は第１のタイミングベルト１０に異常があったものと判別し、異常検出手段２０から出力される異常検出信号に基づき、駆動停止手段２１が縦型射出成形機に供給される電源をオフなどして、縦型射出成形機の稼動を緊急停止させる。また、異常検出手段２０から出力される異常検出信号は、警告手段たる、表示装置２３及び音声出力手段２２にも同時に出力され、表示装置２３の画面には第１のタイミングベルト１０に異常があったことが文字や図形で警告として表示され、且つ、音声出力手段２２からは第１のタイミングベルト１０に異常が発生したことが音声で出力される。

以上のように本発明係る縦型射出成形機は、型開閉を行う型開閉用サーボモータ１２の回転数を「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」として検出するモータ用エンコーダ１３と、型閉から型開までの「型開きストロークＳ」を「型開きストロークパルス数（ｙ）」として検出するロータリエンコーダ１８とを備え、ロータリエンコーダ１８の「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」とモータ用エンコーダの「型開きストロークパルス数（ｙ）」とが正比例関係にあるときは、異常検出手段２０が駆動力伝達手段たる第１のタイミングベルト１０の状態を正常であると判別する一方で、「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」との正比例関係から算出される定数ａ（０を除く）が所定の閾値から外れた際、第１のタイミングベルト１０に異常があったと判別する異常検出手段２０を備えたものである。これにより、第１のタイミングベルト１０等の駆動力伝達手段を介し、型開閉のために用いられる駆動伝達機構たるトグルリンク機構７を動作させている状態のとき、型開閉用サーボモータの回転数に基づく「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」との関係は、前記定数ａが所定の閾値の範囲内であるため比例関係を有することになるが、第１のタイミングベルト１０等が磨耗や磨耗に伴う歯飛びなど起こすと、「型開閉のエンコーダパルス数（ｘ）」と「型開きストロークパルス数（ｙ）」との比例関係は、定数ａが所定の閾値を外れ許容範囲外となり、その値に基づき、異常検出手段２０が第１のタイミングベルト１０に異常があったことを検出（判別）するので、駆動力伝達手段たる第１のタイミングベルト１０が破断してしまう前に、この第１のタイミングベルト１０を正常なものへと交換することが可能となり、さらに、このタイミングベルト１０が切断され飛散したりすることを未然に防止することが可能になるので安全性に優れる。

さらに、異常検出手段２０で第１のタイミングベルト１０に異常があったと判別された際、縦型射出成形機には、異常検出手段２０から出力される異常検出信号に基づき射出成形機の稼動を停止させる駆動停止手段２１を備えているので、駆動力伝達手段たる第１のタイミングベルト１０が磨耗等により切断されるより前に、縦型射出成形機の稼動を緊急停止することができる。これにより、第１のタイミングベルト１０の切断に伴い縦型射出成形機が異常動作を起こし故障してしまったりすることを回避することがでるので安全性に優れる。

また、異常検出手段２０から異常検出信号が出力された際、駆動力伝達手段たる第１のタイミングベルト１０に異常があったことを知らせる警告手段として表示装置２３が縦型射出成形機に備えられているので、オペレータは、文字や図形で第１のタイミングベルト１０に異常があった旨が表示されたその画面を一瞥するだけで、第１のタイミングベルト１０に異常が発生したことを速やかに把握することができる。

また、警告手段としては、前記表示装置２３のほか、音声で報知するスピーカー等を構成する音声出力手段２２も備えているので、オペレータは第１のタイミングベルト１０に異常が発生したことが音声出力手段２２により出力されることで第１のタイミングベルト１０の状態を聞き知ることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例では、型開閉を行うための駆動力を伝達する第１のタイミングベルト１０についての異常を検出するものであるが、特にそれに限定するものではなく、駆動力を伝達する手段であれば、それ以外の用途のものであってもよい。

本発明の一例の縦型射出成形機の型開きした状態を示す要部の正面図である。 同上、縦型射出成形機の型閉じした状態を示す要部の正面図である。 同上、縦型射出成形機の正常な稼動時における、「型開きストロークパルス数」と「型開閉のエンコーダパルス数」との関係を示すグラフである。 同上、縦型射出成形機の正常な稼動時において第１のタイミングベルトに異常が発生した状態を示すグラフである。

符号の説明

７ トグルリンク機構（駆動伝達機構）
１０ タイミングベルト（駆動力伝達手段）
１２ 型開閉用サーボモータ
１３ モータ用エンコーダ
１８ ロータリエンコーダ
２０ 異常検出手段
２２ 音声出力手段
２３ 表示装置（警告手段
ａ 定数
ｘ 型開閉のエンコーダパルス数
ｙ 型開きストロークパルス数

Claims (6)

1. 型開閉を行う駆動伝達機構に対し駆動力を伝達する駆動力伝達手段を備えた射出成形機であって、
   型開閉を行う型開閉用サーボモータの回転数を型開閉のエンコーダパルス数として検出するモータ用エンコーダと、
   型閉から型開までの型開きストロークを型開きストロークパルス数として検出するロータリエンコーダとを備え、
   前記型開閉のエンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数とが比例関係にあるときは正常であると判別する一方で、前記エンコーダパルス数と前記型開きストロークパルス数との比例関係から算出される定数が所定の閾値から外れた際、前記駆動力伝達手段に異常があったと判別する異常検出手段を備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記異常検出手段で前記駆動力伝達手段に異常があったと判別された際、前記異常検出手段から出力される異常検出信号に基づき前記射出成形機の稼動を停止させる駆動停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 前記異常検出手段から異常検出信号が出力された際、前記駆動力伝達手段に異常があったことを知らせる警告手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを画面上に文字や図形で表示する表示装置であることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。
5. 前記警告手段は、前記駆動力伝達手段に異常があったことを音声で報知する音声出力手段であることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。
6. 請求項１〜５の何れか１項において、前記射出成形機は鉛直方向に金型の型開閉を行う縦型射出成形機であることを特徴とする。

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