JP2013226674A - 成形金型の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃による破損を確実に防止でき、あるいは金型の熱による誤検出を防ぎ、固定金型と可動金型との相対位置を正確に検出できる、接触式の成形金型の位置検出装置を提供する。
【解決手段】支持体２４にガイド手段２５で前後スライド可能に支持される検出子２６と、接触子３０で変位操作された検出子２６の位置を検出する検出手段２７とを含んで位置検出装置を構成する。支持体２４と接触子３０とのいずれか一方を、成形金型１を構成するいずれかひとつの金型に配置し、支持体２４と接触子３０の残る他方を、いずれか一方が配置された金型に対して相対移動する金型に配置し、両者を対向させる。固定金型３に対して可動金型４の相対位置が変位する状態において、接触子３０で直接変位される検出子２６の変位を検出手段２７で検出して、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形機における固定金型と可動金型との相対位置を検出する位置検出装置に関する。本発明に係る位置検出装置は、射出成形機あるいはダイカスト成形機等に適用できる。

射出成形法として、樹脂充填後に可動金型を固定金型側へ移動させて成形を行う射出圧縮成形法、あるいは射出プレス成形法が知られている。射出圧縮成形法では、通常の射出成形方法と同様に、可動金型を型締め装置で型締め位置まで前進させた状態で、キャビティ内に溶融樹脂を射出する。このとき、射出した溶融樹脂の圧力で後退した可動金型を再度型締め装置で型締め位置まで前進させて成形を行なう。射出プレス成形法では、可動金型を型締め装置で型締め位置の直前まで前進させて、キャビティ容積が僅かに大きな状態のままでキャビティ内に必要量の溶融樹脂を射出する。この後、可動金型を型締め装置で型締め位置まで前進させて成形を行なう。射出圧縮成形法は比較的大形の製品を成形する際に用いられ、射出プレス成形法は比較的小形の製品を成形する際に用いられる。

上記の成形方法で成形する際に、固定金型と可動金型との相対位置を正確に制御することにより成形品の精度を向上させることができ、そのために、固定金型と可動金型との相対位置を位置検出装置で検出することは、特許文献１から４に公知である。特許文献１に係る位置検出装置（型位置センサ）は、可動盤の外面に取付けられる超音波センサからなる測距センサと、固定盤の外面に取付けられる被検出プレート部とで構成してある。測距時には、測距センサで被検出プレート部の位置を検出することにより、固定盤と可動盤との相対位置を非接触状態で検出することができる。

特許文献２の位置検出装置（ストロークセンサ）は、固定盤に取付けた検出ヘッドと、可動盤に取付けたスケールとで構成してあり、検出ヘッドでスケールの刻線ピッチ数を読み取ることにより、固定盤と可動盤との相対位置を検出している。特許文献３においては、可動プラテンに取付けた位置検出装置（リニアエンコーダ）で可動プラテンの移動量を検出して、固定プラテンと可動プラテンとの相対位置を検出している。

特許文献４の位置検出装置（リニアスケール）は、移動金型に取付けた検出器と、固定金型に取付けたスケール本体とで構成してあり、検出器とスケール本体とで移動金型の移動量を直接測定する。これによれば、特許文献２、３の位置検出装置に見られるように、可動盤と固定盤との間にリニアスケールを取付ける場合に比べて、精度のよい測定を行なうことができる。

特開２０１０−１１１００５号公報（段落番号００２３、図１） 特開平０６−１２６８０１号公報（段落番号０００９、図１） 特開２０００−１８５３４４号公報（段落番号００１７、００１８、図１） 特開２００６−２８９８６０号公報（段落番号００４６、図１）

射出成形機あるいはダイカスト成形機では、成形時のプラスチックあるいは金属の流動性をよくするために、成形金型を加熱した状態で成形が行なわれる。このため、超音波センサで両金型の相対位置を検出する特許文献１の位置検出装置の場合には、超音波センサと被検出プレート部との間の空気が金型の熱で加熱され、測距部分の空気に温度ムラが生じる。その結果、測距部分の音速が一定ではなくなり、超音波センサによる測距精度に誤差が生じるのを避けられない。また、レーザーを測距要素にした測距センサの場合にも、空気の温度ムラによりレーザーの屈折状態が変化して誤差を生じるおそれがある。さらに、レーザーを測距要素とする場合には、被検出プレート部の表面粗度あるいは汚れによる影響を受けやすく、被検出プレート部の表面状態を好適な状態に保持するのに多くの手間が掛かる。

特許文献２および３の位置検出装置では、スケールあるいは可動プラテンの移動量を、ストロークセンサあるいはリニアエンコーダで検出するので、上記のような空気の温度ムラによる誤差が生じる余地は無い。しかし、金型を支持する固定盤と可動盤とにセンサ要素を固定して、固定盤と可動盤の相対位置を、固定金型と可動金型の相対位置として間接的に検出するので、金型の取付け状態あるいは金型の熱膨張により検出値に誤差を生じやすい。その結果、成形品の仕上がり寸法がばらつきやすい。また、センサ要素を取付けるためのスペースの分だけ成形機が大型化する不利もある。

特許文献４の位置検出装置では、リニアスケールを構成する検出器とスケール本体とをそれぞれ移動金型および固定金型に直接取付けるので、特許文献２および３のような誤差の発生を防止することができる。しかし、金型の熱により検出器とスケール本体とがそれぞれ熱膨張するので、測定精度が低下することが避けられない。また、検出器およびスケール本体と各金型との取付け部分が熱膨張して相対的な位置関係がずれることにより、両者が接触して破損するおそれもある。

特許文献１から４の位置検出装置以外に、型締め位置付近の固定金型と可動金型との相対位置を検出するセンサとして、渦電流式クリアランスセンサあるいはマグネット式スケールセンサ等の非接触式センサが従来から使用されている。これらの非接触式センサは、固定金型または可動金型のいずれか一方に固定されて、他方の金型をセンサで検知することにより両金型の相対位置を検出している。しかし、渦電流式クリアランスセンサおよびマグネット式スケールセンサは、取付ける金型の構造、材質、あるいは金型表面の磁気特性等が検出値に与える影響が大きく、センサおよび金型のメンテナンスを頻繁に行なう必要がある。

因みに、大形の製品を成形する成形機においては、成形サイクルを短縮するために、型締めのための前進動作を型締め位置の直前まで高速で行い、その後減速して型締めを行っている。そのため、検出子を直接金型に接触させる接触式センサでは、検出子に加わる衝撃が大きくなりセンサが破損しやすい。また、検出子と金型とが接触した瞬間に検出子がはじかれてバウンド現象が発生し、センサの検出値に図９に示すような乱れが生じる。詳しくは、異なる時間軸で両金型の相対位置が同一の点が複数個所で検出される。そのため、成形機の制御部はセンサに異常があると判断して、成形機を非常停止させる原因となっていた。こうした理由から、頻繁なメンテナンスが必要であっても、非接触式センサが多用されていた。そこで、本発明者らは、上記接触式センサの問題点を解決すべく検討した結果、本発明を提案するに至った。

本発明の目的は、衝撃による破損を確実に防止でき、あるいは金型の熱による誤検出を防ぎ、型締め位置付近の固定金型と可動金型との相対位置を正確に検出できる接触式の成形金型の位置検出装置を提供することにある。
本発明の目的は、検出子がバウンド現象に陥るのを確実に防止して、固定金型と可動金型との相対位置を正確に検出できる、接触式の成形金型の位置検出装置を提供することにある。

本発明に係る成形金型の位置検出装置は、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出する。位置検出装置２は、支持体２４と、支持体２４にガイド手段２５で前後スライド可能に支持される検出子２６と、型締め時に検出子２６を変位操作する接触子３０と、支持体２４に設けられて接触子３０で変位操作された検出子２６の位置を検出する検出手段２７とを含む。ガイド手段２５は、支持体２４に固定されるガイド体３７・７７と、ガイド体３７・７７でスライド可能に支持されるスライド体３８・７８とで構成する。支持体２４と接触子３０とのいずれか一方を、成形金型１を構成するいずれかひとつの金型に配置し、支持体２４と接触子３０の残る他方を、支持体２４と接触子３０とのいずれか一方が配置された金型に対して相対移動する金型に配置し、検出子２６と接触子３０とを対向させる。固定金型３に対して可動金型４の相対位置が変位する状態において、検出子２６を接触子３０で直接変位させ、検出子２６の変位を検出手段２７で検出して、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出することを特徴とする。

本発明における成形金型１は、固定金型３と、可動金型４の２個の金型から構成される場合と、図２および図１１に示すように、固定金型３と、可動金型４と、可動金型４に組み付けられた枠状金型５の３個の金型から構成される場合とがある。さらに、３個以上の金型で構成される場合もある。こうした成形金型１において「支持体２４と接触子３０とのいずれか一方を、成形金型１を構成するいずれかひとつの金型に配置する」とは、支持体２４（または接触子３０）が、固定金型３と、可動金型４と、枠状金型５のいずれかに配置してあることを意味する。さらに「支持体２４と接触子３０の残る他方を、支持体２４と接触子３０とのいずれか一方が配置された金型に対して相対移動する金型に配置する」とは、接触子３０（または支持体２４）が、先の金型に対して相対移動する金型に配置してあることを意味する。

検出手段２７を、検出子２６に同行して変位するセンサロッド２８と、支持体２４に固定されてセンサロッド２８の位置を検出するセンサヘッド２９とを備えたリニアセンサで構成する。検出子２６を、復帰ばね４９・９２で支持体２４から接触子３０の側へ突出する待機位置へ向かって付勢する。

支持体２４とスライド体３８との間には、検出子２６が変位する際に、スライド体３８に減衰力を作用させる減衰機構５６を設ける。検出子２６が接触子３０で変位操作されるときの検出子２６の急な動きを減衰機構５６で規制する。

減衰機構５６を、スライド体３８の周囲を囲む状態で支持体２４に形成されたダンパー室５４と、ダンパー室５４に封入された液状油脂５５とで構成する。検出子２６が接触子３０で変位操作される状態において、スライド体３８と液状油脂５５との間で発生するせん断力で検出子２６の急な動きを規制する。

ダンパー室５４内に液状油脂５５を含浸する液保持体６３を配置し、液保持体６３をスライド体３８に外嵌装着する。

液保持体６３を、リング状のフェルト６５と、フェルト６５の外面に装着されてフェルト６５の形状を保持する保形部材６４とで構成する。

支持体２４に、ダンパー室５４内に液状油脂５５を出入れする連通穴５９を形成し、連通穴５９を着脱可能な栓体６２で閉止する。栓体６２を支持体２４から取外した状態において、ダンパー室５４内に液状油脂５５を補給し、あるいはダンパー室５４内の液状油脂５５を交換できる形態をとることができる。

液状油脂５５がシリコーンオイルである形態を採ることができる。

本発明の成形金型の位置検出装置においては、ガイド体３７・７７とスライド体３８・７８とで、検出子２６を支持体２４にスライド可能に支持するガイド手段２５を構成した。これによれば、型締め時に検出子２６に大きな衝撃が加わる場合であっても、検出子２６を確りと支持した状態でスライド案内することができるので、検出子２６が破損するのを確実に防止できる。

加えて、成形金型１を構成するいずれかひとつの金型に、支持体２４と接触子３０とのいずれか一方を配置し、支持体２４と接触子３０とのいずれか一方が配置された金型に対して相対移動する金型に、支持体２４と接触子３０の残る他方を配置し、検出子２６と接触子３０とを対向させるようにした。固定金型３に対して可動金型４の相対位置が変位する状態において、検出子２６を接触子３０で直接変位させ、検出子２６の変位を検出手段２７で検出して、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出した。

上記のような位置検出装置によれば、移動盤と固定盤とにセンサ要素を取付けた場合に発生する誤差を排除することができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。また、取付ける金型の構造、材質、あるいは金型表面の磁気特性等により検出値に影響を受けることがない。さらに、金型の熱による周辺空気の温度ムラにより検出値に影響を受けることもない。

検出子２６に同行して変位するセンサロッド２８と、支持体２４に固定されてセンサロッド２８の位置を検出するセンサヘッド２９とを備えたリニアセンサで検出手段２７を構成した。これによれば、リニアセンサ２７は高分解能で変位量を検出することができるので、固定金型３と可動金型４との相対位置を精密に検出することができ、成形金型１で成形される成形品の精度を向上させることができる。また、復帰ばね４９で支持体２４から接触子３０の側へ突出する待機位置へ向かって検出子２６を付勢したので、検出子２６の可動範囲内においては、常に検出子２６を接触子３０に密着させて追随させることができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。

支持体２４とスライド体３８との間には、検出子２６が変位する際に、スライド体３８に減衰力を作用させる減衰機構５６を設け、検出子２６が接触子３０で変位操作されるときの検出子２６の急な動きを減衰機構５６で規制した。これによれば、接触子３０と検出子２６とが接触したときに発生するバウンド現象を防止できる。詳しくは、バウンド現象は、可動金型４が減速される直前の状態において、接触子３０と検出子２６とが接触した瞬間に、両者の衝突衝撃で検出子２６がはじかれて、検出子２６が型締速度以上の速度で急に動くことにより発生する。しかし、検出子２６の急な動きを減衰機構５６で規制すると、図８に示すように、検出子２６がはじかれるのを解消して、検出子２６を接触子３０の移動に同期した状態で円滑に移動させることができる。従って、型締速度が高速であってもバウンド現象は発生せず、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。

スライド体３８と、ダンパー室５４に封入した液状油脂５５とを減衰要素にして減衰機構５６を構成すると、両減衰要素の間で発生するせん断力に由来する減衰力によって、スライド体３８の急な動きを的確に規制できる。したがって、減衰機構５６の構造を簡素化して、位置検出装置２の製造コストを抑えることができる。また、使用する液状油脂５５の粘度の違いに応じて発生するせん断力を調整することができるので、使用する液状油脂５５を交換するだけで、スライド体３８に作用する減衰力を変更することができる利点もある。

検出子２６の変位初期以降において、液状油脂５５は、スライド体３８で引張られることによりダンパー室５４内で対流しようとする。液状油脂５５の対流が発生すると、発生するせん断力が小さくなり、十分な減衰力をスライド体３８に作用させることができなくなる。しかし、液状油脂５５が含浸した液保持体６３をダンパー室５４内に配置すると、液保持体６３で液状油脂５５の対流の発生を抑制できるので、一定の減衰力をスライド体３８に作用させることができる。

フェルト６５で液保持体６３を形成すると、フェルト６５は、繊維を交絡させて形成した素材であるので吸液性が高く、柔軟であるので、液状油脂５５を確りと含浸することができる。したがって、フェルト６５とスライド体３８とが相対スライドする場合に、スライド体３８が傷付くことがなく、傷を通してダンパー室５４内の液状油脂５５が漏れ出るのを防止することができる。

リング状のフェルト６５と、フェルト６５の外面に装着されてフェルト形状を保持する保形部材６４とで液保持体６３を構成すると、保形部材６４でフェルト６５の形状を確りと維持することができ、液状油脂５５の対流の発生を確実に抑制することができる。また、保形部材６４を付加することにより、繊維の脱落を防ぐことができるので、液状油脂５５中に繊維くずが浮遊するのを防止できる。

支持体２４に形成した連通穴５９を着脱可能な栓体６２で閉止すると、栓体６２を支持体２４から取外すことにより、ダンパー室５４内に液状油脂５５を補給し、あるいはダンパー室５４内の液状油脂５５を交換することができる。したがって、液状油脂５５の補給あるいは交換を、支持体２４を分解することなく簡便に行うことができ、位置検出装置２のメンテナンス性を向上することができる。

液状油脂５５がシリコーンオイルであると、シリコーンオイルは、温度による粘性の変化が少ないので、シリコーンオイルの温度によるせん断力の変化を抑制することができ、高温になる金型の周囲に位置検出装置２を配置した場合であっても、適正なせん断力を発生させることができる。また、シリコーンオイルは、せん断に対する抵抗性がきわめて高く、高速度や高荷重でのせん断劣化が起こりにくいので、長期にわたって適正なせん断力を発生させることができる。

本発明の第１実施例に係る位置検出装置の要部を示す正面図である。 成形機の正面図である。 位置検出装置の縦断正面図である。 支持体の分解斜視図である。 位置検出装置の分解斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 減衰機構の動作を示す拡大断面図である。 本発明の位置検出装置の検出値を示すグラフである。 バウンド現象が発生したときの位置検出装置の検出値を示すグラフである。 本発明の第２実施例に係る位置検出装置の横断平面図である。 成形機の正面図である。 位置検出装置の分解斜視図である。 図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である。

（第１実施例） 図１から図８に、本発明に係る成形金型の位置検出装置を射出圧縮成形法を用いるプラスチックの射出成形機に適用した第１実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図中に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。図２は、射出成形機の構成を示しており、符号１は成形金型、２は位置検出装置、７は射出装置、８は型締め装置、９は射出成形機を制御する制御部である。

図２に示すように、射出装置７は、加熱バレル１０と、加熱バレル１０内に配置されるスクリュ１１と、原料となるチップ状の樹脂が投入されるホッパ１２などで構成されている。射出装置７は、不図示の直線駆動機構により前後方向に移動可能に構成されている。スクリュ１１は、不図示の駆動機構により回転駆動および前後方向に移動可能に構成されている。ホッパ１２に投入されたチップ状の樹脂は、スクリュ１１により加熱バレル１０内を加熱・圧縮されながら搬送され、加熱バレル１０の先端に形成されたノズル１３から溶融した状態で射出される。溶融樹脂の射出は、射出装置７が移動してノズル１３が成形金型１のゲートに接続された状態で行なわれる。

図２に示すように、型締め装置８は、固定盤１５と、可動盤１６と、支持盤１７と、タイバー１８と、トグル式の型締機構１９などで構成されている。型締機構１９は、可動盤１６と支持盤１７とを接続するトグル機構２０と、トグル機構２０を近接あるいは離間操作するモータ２１および送りねじ２２などで構成されている。固定盤１５と支持盤１７とは、タイバー１８を介して一体に構成されており、可動盤１６はタイバー１８に支持された状態で、固定盤１５に対して近接あるいは離間できるように案内されている。成形金型１は、固定盤１５と可動盤１６とに取付けられる。

図２に示すように、成形金型１は、固定金型３と、可動金型４と、可動金型４に対して相対スライドできる状態で一体に設けられた枠状金型５とで構成してある。枠状金型５は、可動金型４と枠状金型５との間に設けたばねで、固定金型３へ向かって前方に付勢されており、成形金型１を開いた状態では、可動金型４の中途部の前面と、枠状金型５の後面とは離間した状態になっている。型締機構１９により成形金型１の型締めを行なうと、固定金型３の後面と枠状金型５の前面、および枠状金型５の後面と可動金型４の中途部の前面とがそれぞれ密着して、固定金型３と可動金型４との間にキャビティが形成される。可動金型４の型締め位置は、不図示の型締位置検出センサで検出されるようになっており、制御部９はモータ２１を制御して、可動金型４が型締め位置に位置するように制御する。

固定金型３には、ゲートが形成されており、射出装置７により溶融樹脂がゲートを介してキャビティ内に射出される。枠状金型５を備えた成形金型１で射出圧縮成形法を用いる場合には、溶融樹脂がキャビティ内に射出されると、溶融樹脂の圧力により可動金型４および枠状金型５は密着した状態で後退し、固定金型３との相対位置が離れる。このとき、制御部９はモータ２１を駆動して、可動金型４および枠状金型５が固定金型３から必要以上に離れないように制御する。前記制御時に、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出するために、位置検出装置２が成形金型１に設けられている。

図１から図３に示すように、位置検出装置２は、支持体２４と、支持体２４にガイド手段２５で前後スライド可能に支持される検出子２６と、型締め時に検出子２６を変位操作する接触子３０と、支持体２４に設けられて接触子３０で変位操作された検出子２６の位置を検出するリニアセンサ（検出手段）２７とを含んで構成されている。支持体２４は、固定金型３に配置されている。リニアセンサ２７は、検出子２６と一体に変位するセンサロッド２８と、支持体２４に固定されてセンサロッド２８の位置を検出する円筒状のセンサヘッド２９とで構成されている。センサヘッド２９は、その筒内にセンサロッド２８が挿通された状態で支持体２４に固定されている。

リニアセンサ２７の円筒状のセンサヘッド２９の内周面には、一次コイルおよび複数の二次コイルからなるコイル群が設けられており、センサロッド２８は複数の磁気応答部材を備え、コイル群内に挿入されている。一次コイルに交流信号を印加すると、コイル群に対するセンサロッド２８の前後方向の変位量に応じた電気信号が二次コイルから出力される。

図２および図３に示すように、枠状金型５には、検出子２６を変位操作する接触子３０がキャップボルトで固定されている。接触子３０は板体を断面Ｌ字状に折り曲げて形成されており、３個の補強リブ３１が溶接されて補強してある。接触子３０が検出子２６をセンサロッド２８と共に変位させることにより、センサヘッド２９はセンサロッド２８の変位量に応じた電気信号を制御部９に出力し、制御部９は位置情報として電気信号を処理して、射出成形機を制御する。先に説明したように、溶融樹脂の圧力で可動金型４と枠状金型５とは密着した状態で後退するので、固定金型３および枠状金型５に、支持体２４と接触子３０を固定することにより、固定金型３と可動金型４との相対位置を位置検出装置２で検出することができる。

図３、図５および図６に示すように、検出子２６は、検出子ベース３３と、検出子ベース３３の後面側に固定されて接触子３０と当接する当接板３４とからなり、当接板３４は検出子ベース３３にキャップボルトで締結固定されている。検出子ベース３３の前面側には、センサロッド２８が、その軸心が検出子ベース３３と直交する状態で固定されている。詳しくは、センサロッド２８の後端が固定プレート３５に挟持された状態で検出子ベース３３に固定してある。接触子３０と接する当接板３４を検出子ベース３３に締結固定するので、磨耗等により当接板３４の交換が必要になった場合には、当接板３４を簡単に交換することができる。

図３および図５に示すように、支持体２４にはセンサロッド２８を間に挟む状態で２組のガイド手段２５が設けられている。ガイド手段２５は、リニアブッシュ（ガイド体）３７と、リニアブッシュ３７でスライド可能に支持されるスライドロッド（スライド体）３８とで構成されている。スライドロッド３８と、先に説明したセンサロッド２８とは、両者の軸心方向が平行になるように配置されている。スライドロッド３８の後端側には、検出子２６の検出子ベース３３が、スライドロッド３８にねじ込まれたキャップボルトで締結し固定してある。一対のスライドロッド３８の前端側には、連結プレート３９が各スライドロッド３８にねじ込んだキャップボルトで締結固定されており、連結プレート３９の中央部に形成した挿入穴にセンサロッド２８の前端が挿入されている。これにより、センサロッド２８は、検出子ベース３３と連結プレート３９、およびこれら両者を連結する２個のスライドロッド３８によって両持ち状態で支持されている。連結プレート３９の上下面には、後述する復帰ばね４９を係止するための係止ピン４０がそれぞれ２個ずつ設けられている。図３において、符号４１は、それぞれ検出子ベース３３の支持体２４との対向面、および、支持体２４の連結プレート３９との対向面に固定されたストッパーピンであり、このピン４１が支持体２４、および連結プレート３９に当接することで、検出子２６のスライドストロークの前方および後方の移動限界を規定している。

図４および図６に示すように、支持体２４は、支持ブロック４３と、支持ブロック４３の後面側に固定されるブロックカバー４４とからなる。支持体２４は、固定金型３に設けた取付台４５（図６参照）にキャップボルトで締結固定されており、これにより支持体２４が固定金型３に固定されている。図４に示すように、支持ブロック４３の上下には、リニアブッシュ３７を取付けるための取付穴４６が前後へ貫通する状態で形成されており、取付穴４６・４６の間にセンサヘッド２９を固定するための固定穴４７が前後へ貫通する状態で形成してある。支持ブロック４３の上下面には、後述する復帰ばね４９を係止するための係止ピン４８がそれぞれ２個ずつ設けられている。

図３および図５に示すように、復帰ばね４９は、引張りコイル型のばねからなり、連結プレート３９の係止ピン４０と、支持ブロック４３の係止ピン４８とに係止することにより、検出子２６を待機位置（後端位置）へ向かって付勢している。これにより、検出子２６は、接触子３０と接触していない状態では後端位置に位置しており、接触子３０と接触している状態では接触子３０に追随して前後方向に変位する。

ブロックカバー４４は、支持ブロック４３の後面に接合されて、キャップボルトで締結固定してある。ブロックカバー４４の上下には、支持ブロック４３に開設した取付穴４６に対応して、スライドロッド３８を挿通するための挿通穴５１が前後へ貫通する状態で形成してある。また、上下の挿通穴５１・５１の間に、センサロッド２８を挿通するための挿通穴５２が前後へ貫通する状態で形成してある。図３に示すように、支持体２４は取付台４５に固定された状態でカバー６６で覆われている。

図１に示すように、挿通穴５１は前面側の大径穴と、後面側の小径穴とで段付き穴状に形成してある。小径穴の内周面には、オイルシール５３が設けられており、このオイルシール５３とリニアブッシュ３７の後面に装着したパッキン５８との間の、大径穴部と小径穴部の一部によってダンパー室５４が形成してある。ダンパー室５４には、液状油脂５５が封入されており、これらダンパー室５４と液状油脂５５とで減衰機構５６が構成されている。

減衰機構５６は、検出子２６が変位する際に、スライドロッド３８と液状油脂５５との間に生じるせん断力によってスライドロッド３８の急な動きを抑制して、検出子２６がバウンド現象に陥るのを防ぐ。液状油脂５５としてはシリコーンオイルが好ましい。これは、シリコーンオイルは温度による粘性の変化、即ちせん断力の変化が小さく、高温になる金型の周囲においても、せん断力を適正に発生できるからである。また、シリコーンオイル５５は、せん断に対する抵抗性がきわめて高く、高速度や高荷重でのせん断劣化が起こりにくく、適正なせん断力を長期にわたって発揮できるからである。

図１に示すように、ブロックカバー４４とリニアブッシュ３７との間には、液状油脂５５の漏洩を防ぐＯリング５７が配置してあり、同様に、スライドロッド３８とリニアブッシュ３７との間にはパッキン５８が配置してある。ブロックカバー４４の後面には、ダンパー室５４に連通する連通穴５９が開設されており、常態における連通穴５９は、同穴５９にねじ込んだビス６１で閉鎖され、さらにビス６１に装着したＯリング６０で封止してある。前記ビス６１とＯリング６０とで栓体６２が構成されている。

図１に示すように、ダンパー室５４内には、スライドロッド３８に外嵌する液保持体６３が配置されており、液保持体６３はリング状のフェルト６５と、フェルト６５の外面に装着される保形部材６４とで構成してある。保形部材６４は、リング状のフェルト６５の形状を保持するために装着されている。フェルト６５と保形部材６４とを合わせた前後方向の厚み寸法は、挿通穴５１の大径穴部分の前後方向の深さ寸法よりも小さく設定されており、スライドロッド３８が前後スライドするとき、液保持体６３は僅かに前後に動くことができる。

検出子２６が待機位置にある状態（図３に示す状態）のとき、図７（ａ）に示すように、液保持体６３はダンパー室５４の大径穴部の底壁で受止められている。この状態から、接触子３０によって検出子２６が前方へ変位操作される型締め時には、スライドロッド３８と液状油脂５５との境界面でせん断力が発生する。このせん断力がスライドロッド３８のスライド動作を抑止する減衰力となり、検出子２６の急な動きを規制する。加えて、スライドロッド３８のスライド初期には、図７（ｂ）に示すように、液保持体６３がスライドロッド３８に同行しながら前方へ移動して、リニアブッシュ３７に接触する。その間に、液保持体６３とリニアブッシュ３７との間にある液状油脂５５を液保持体６３が押しのける際の抵抗力が減衰力としてスライドロッド３８に作用する。これにより、バウンド現象が発生しやすいスライド初期に、より大きな減衰力をスライドロッド３８に作用させることができる。このときの減衰力は、液保持体６３がリニアブッシュ３７に接触した後の減衰力よりも充分に大きい。また、ダンパー室５４内の液状油脂５５の対流の発生を液保持体６３で抑制することができるので、一定の減衰力をスライドロッド３８に作用させることができる。

検出子２６の変位初期以降において、液状油脂５５は、スライド体３８で引張られることによりダンパー室５４内で対流しようとする。液状油脂５５の対流が発生すると、発生するせん断力が小さくなり、十分な減衰力をスライド体３８に作用させることができなくなる。しかし、液状油脂５５が含浸した液保持体６３をダンパー室５４内に配置すると、液保持体６３で液状油脂５５の対流の発生を抑制できるので、一定の減衰力をスライド体３８に作用させることができる。

接触子３０による検出子２６の操作力が開放されると、検出子２６は復帰ばね４９の付勢力を受けて後方へ移動し、液保持体６３がスライドロッド３８に同行しながら後方へ移動し、その後面がダンパー室５４の大径穴部の底壁で受止められて待機位置へ復帰する。このように、検出子２６が待機位置に復帰した状態では、液保持体６３は必ずダンパー室５４の大径穴部の底壁で受止められている。

以上のように、本実施例に係る成形金型の位置検出装置は、型締め時に検出子２６に大きな衝撃が加わる場合であっても、リニアブッシュ３７とスライドロッド３８とで、検出子２６をスライド可能に支持するガイド手段２５を構成したので、検出子２６を確りと支持した状態でスライド案内することができる。したがって、検出子２６が破損するのを防止でき、固定金型３と可動金型４との相対位置を確実に検出することができる。

加えて、固定金型３および枠状金型５にそれぞれ検出子２６と接触子３０を配置し、両者を対向させるようにした。固定金型３に対して可動金型４の相対位置が変位する状態において、検出子２６を接触子３０で直接変位させ、検出子２６の変位を検出手段２７で検出して、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出した。このような位置検出装置によれば、移動盤と固定盤とにセンサ要素を取付けた場合に発生する誤差を排除することができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。また、取付ける金型の構造、材質、あるいは金型表面の磁気特性等により検出値に影響を受けることがない。さらに、金型の熱による周辺空気の温度ムラにより検出値に影響を受けることもない。

検出手段２７をセンサロッド２８とセンサヘッド２９とで構成される高分解能のリニアセンサとしたので、固定金型３と可動金型４との相対位置を精密に検出することができ、成形金型１で成形される製品の寸法精度、および形状精度を向上できる。また、復帰ばね４９で支持体２４から接触子３０の側へ突出する待機位置へ向かって検出子２６を付勢したので、検出子２６を接触子３０に密着させて追随させることができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。

減衰機構５６で、検出子２６が変位する際の急な動きを規制したので、接触子３０と検出子２６とが接触した瞬間に、両者の弾性により検出子２６がはじかれるバウンド現象を一掃することができる。したがって、型締速度が高速であってもバウンド現象に陥るのを解消して、固定金型３と可動金型４との相対位置を確実に検出することができる。

スライドロッド３８と、ダンパー室５４に封入した液状油脂５５との間で発生するせん断力に由来する減衰力によって、スライドロッド３８の急な動きを抑制するので、より簡単な構成でスライドロッド３８に減衰力を作用させることができる。したがって、減衰機構５６の構造を簡素化して、位置検出装置２の製造コストを抑えることができる。また、使用する液状油脂５５の粘度の違いに応じて発生するせん断力を調整することができるので、使用する液状油脂５５を交換するだけで、スライドロッド３８に作用する減衰力を変更することができる利点もある。

液状油脂５５が含浸した液保持体６３をダンパー室５４内に配置すると、液保持体６３で検出子２６の変位初期以降に発生する液状油脂５５の対流を抑制できるので、一定の減衰力をスライド体３８に作用させることができる。

リング状のフェルト６５と、フェルト形状を保持する保形部材６４とで液保持体６３を構成すると、フェルト６５は、繊維を交絡させて形成した素材であるので吸液性が高く、柔軟であるので、液状油脂５５を確りと含浸することができる。したがって、フェルト６５とスライド体３８とが相対スライドする場合に、スライド体３８が傷付くことがなく、傷を通してダンパー室５４内の液状油脂５５が漏れ出るのを防止することができる。また、保形部材６４でフェルト６５の形状を確りと維持することができ、液状油脂５５の対流の発生を抑制することができる。さらに、保形部材６４を付加することにより、繊維の脱落を防ぐことができるので、液状油脂５５中に繊維くずが浮遊するのを防止できる。

支持体２４に形成した連通穴５９を着脱可能な栓体６２で閉止すると、栓体６２を支持体２４から取外すことにより、ダンパー室５４内に液状油脂５５の補給、あるいはダンパー室５４内の液状油脂５５の交換を支持体２４を分解することなく簡便に行うことができ、位置検出装置２のメンテナンス性を向上することができる。

上記の実施例では、成形金型１を固定金型３、可動金型４、および枠状金型５で構成したが、その必要はなく、固定金型３と可動金型４の２個で成形金型１を構成してもよい。この場合には、型締位置でのリニアセンサ２７の出力値をあらかじめ検出しておくことにより、位置検出装置２を型締位置検出センサとして使用することができる。

（第２実施例） 図１０から図１３に、本発明に係る成形金型の位置検出装置を射出プレス成形法を用いるプラスチックの射出成形機に適用した第２実施例を示す。図１１は、射出成形機の構成を示し、符号１は成形金型、符号２は位置検出装置、符号７は射出装置、符号８は型締め装置、符号９は射出成形機を制御する制御部である。本実施例に係る射出成形機の型締め装置８は、固定盤１５と、可動盤１６と、支持盤１７と、タイバー１８と、油圧シリンダ７０などで構成されており、油圧シリンダ７０で可動盤１６を直接的に移動操作する点が、実施例１の型締め装置８と異なっている。他は第１実施例と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。

油圧シリンダ７０は、不図示の油圧ポンプに接続されている。固定盤１５と支持盤１７とは、タイバー１８を介して一体に構成されており、可動盤１６はタイバー１８に支持された状態で、固定盤１５に対して近接あるいは離間できるように案内されている。成形金型１は、固定盤１５と可動盤１６との間に取付けられる。

図１１に示すように、成形金型１は、固定金型３と、可動金型４と、可動金型４に対して相対スライドできる状態で一体に設けられた枠状金型５とで構成してある。枠状金型５は、可動金型４と枠状金型５との間に設けたばねで、固定金型３へ向かって前方に付勢されており、成形金型１を開いた状態では、可動金型４の中途部の前面と、枠状金型５の後面とは離間した状態になっている。油圧シリンダ７０により成形金型１の型締めを行なうと、固定金型３の後面と枠状金型５の前面、および枠状金型５の後面と可動金型４の中途部の前面とがそれぞれ密着して、固定金型３と可動金型４との間にキャビティが形成される。可動金型４の型締め位置は、不図示の型締位置検出センサで検出されるようになっており、制御部９は油圧シリンダ７０を制御して、可動金型４が型締め位置に位置するように制御する。

固定金型３には、ゲートが形成されており、溶融樹脂が射出装置７によりゲートを介してキャビティ内に射出される。枠状金型５を備えた成形金型１で射出プレス成形法を用いる場合には、溶融樹脂をキャビティ内に射出する前に、制御部９は油圧シリンダ７０を制御して、可動金型４を型締め位置からわずかに後退させる。このとき、枠状金型５は、ばねで付勢された状態で可動金型４に相対スライドするので、可動金型４のみがわずかに後退する。前記制御時に、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出するために、位置検出装置２が成形金型１に設けられている。

位置検出装置２は、支持体２４と、支持体２４にガイド手段２５で前後スライド可能に支持される検出子２６と、型締め時に検出子２６を変位操作する接触子３０と、支持体２４に設けられて接触子３０で変位操作された検出子２６の位置を検出するリニアセンサ（検出手段）２７とを含んで構成されている。支持体２４は、可動金型４に配置されている。リニアセンサ２７は、検出子２６と一体に変位するセンサロッド２８と、支持体２４に固定されてセンサロッド２８の位置を検出する円筒状のセンサヘッド２９とで構成されている。センサヘッド２９は、その筒内にセンサロッド２８が挿通された状態で支持体２４に固定されている。

リニアセンサ２７の円筒状のセンサヘッド２９の内周面には、一次コイルおよび複数の二次コイルからなるコイル群が設けられており、センサロッド２８は複数の磁気応答部材を備え、コイル群内に挿入されている。一次コイルに交流信号を印加すると、コイル群に対するセンサロッド２８の前後方向の変位量に応じた電気信号が二次コイルから出力される。

図１０および図１３に示すように、検出子２６を変位操作する接触子３０が可動金型４にキャップボルトで固定されている。接触子３０は板体を断面Ｌ字状に折り曲げて形成されており、２個の補強リブ３１が溶接されて補強してある。接触子３０が検出子２６をセンサロッド２８と共に変位させることにより、センサヘッド２９はセンサロッド２８の変位量に応じた電気信号を制御部９に出力し、制御部９は位置情報として電気信号を処理して、射出成形機を制御する。先に説明したように、可動金型４を型締め位置からわずかに後退させると、可動金型４のみが後退するので、可動金型４および枠状金型５に、支持体２４と接触子３０を固定することにより、固定金型３と可動金型４との相対位置を位置検出装置２で検出することができる。図１１に示すように、成形金型１を開いた状態において、位置検出装置２は、検出子２６と接触子３０とが接触した状態で配置されている。

図１０、図１２および図１３に示すように、検出子２６は、楔状の検出子ベース７２と、検出子ベース７２の後面側に固定されて接触子３０と当接する当接体７３と、後述するスライドブロック（スライド体）７８を固定するための固定プレート７４とからなる。スライドブロック７８は、検出子ベース７２と、同ベース７２に締結された固定プレート７４とに挟持された状態で、スライドブロック７８の後端にねじ込んだ当接体７３で締結されて、検出子ベース７２と一体化してある。これにより、検出子２６はスライドブロック７８の後端側に固定される。検出子ベース７２の遊端寄りには挿入穴７５が形成されており、この挿入穴７５にセンサロッド２８の後端を挿入した状態で２個のセットボルト７６をねじ込むことにより、センサロッド２８が検出子ベース７２に固定されている。接触子３０と接する当接体７３を六角ボルト状としたので、磨耗等により当接体７３の交換が必要な場合でも、簡単に交換することができる。当接体７３の操作頭部には部分球面状の当接面７３ａが形成されている。

図１０および図１２に示すように、支持体２４には、検出子２６をスライド可能に支持するガイド手段２５が設けられている。ガイド手段２５は、ガイドブロック（ガイド体）７７と、ガイドブロック７７でスライド可能に支持されるスライドブロック７８とで構成されている。スライドブロック７８のスライド方向とセンサロッド２８の軸心とは、平行になるように配置されている。スライドブロック７８の前端側には、Ｌ字状の連結体７９がキャップボルトで締結固定されている。センサロッド２８は、その前端が連結体７９に開設した挿入穴８０に挿入された状態で、セットボルト８１をねじ込むことにより固定されている。これにより、センサロッド２８は、検出子ベース７２と連結体７９、およびこれら両者を連結するスライドブロック７８によって両持ち状に支持されている。

図１０および図１２に示すように、支持体２４は、支持プレート８３と、取付ベース８４とからなり、両者８３・８４をキャップボルトで締結固定することにより、Ｌ字状に構成してある。先のガイドブロック７７は、取付ベース８４にキャップボルトで締結固定されている。支持プレート８３には、センサヘッド２９を固定するための固定穴８５が前後へ貫通する状態で形成されており、この固定穴８５にヘッドホルダ８６が固定され、ヘッドホルダ８６の内部にセンサヘッド２９が装着され固定されている。支持プレート８３には、スライドブロック７８の往復移動を許す挿通穴８７が形成されている。スライドブロック７８の後端および前端のそれぞれに検出子ベース７２と連結体７９とが締結固定されて、これら３者が一体化してある。支持プレート８３の前後面には、それぞれストッパーピン８８が固定されており、前後のストッパーピン８８に対応して、検出子ベース７２にストッパーボルト８９が固定され、連結体７９にストッパーアーム９０が固定してある。各ストッパーピン８８が、ストッパーボルト８９と当接し、あるいはストッパーアーム９０と当接することにより、検出子２６のスライドストロークの前方および後方の移動限界を規定している。

図１０および図１３に示すように、復帰ばね９２は、圧縮コイル型のばねからなり、復帰ばね９２を連結体７９と取付ベース８４の前端側に設けた前側カバー９３との間に設けることにより、検出子２６を待機位置（後端位置）に向かって付勢している。これにより、検出子２６は接触子３０に追随するように前後方向に変位する。ガイドブロック７７およびセンサヘッド２９等は、カバー９４で保護されている。位置検出装置２は、取付ベース８４が枠状金型５にキャップボルトで締結固定されている。

本実施例では、検出子２６の変位速度を規制する減衰機構５６を廃してある。これは、油圧シリンダ７０で可動盤１６を近接あるいは離間操作する射出成形機の場合、可動盤１６の移動速度が低速であり、検出子２６と接触子３０とが接触する際にバウンド現象が発生しないからである。

以上のように、本実施例に係る成形金型の位置検出装置は、ガイドブロック７７とスライドブロック７８とで、検出子２６をスライド可能に支持するガイド手段２５を構成したので、検出子２６を確りと支持した状態でスライド案内することができる。したがって、型締め時に検出子２６に大きな衝撃が加わる場合であっても、検出子２６が破損するのを防止でき、固定金型３と可動金型４との相対位置を確実に検出することができる。
加えて、可動金型４および枠状金型５にそれぞれ検出子２６と接触子３０と配置し、両者を対向させるようにした。固定金型３に対して可動金型４の相対位置が変位する状態において、検出子２６を接触子３０で直接変位させ、検出子２６の変位を検出手段２７で検出して、固定金型３と可動金型４との相対位置を検出した。このような位置検出装置によれば、移動盤と固定盤とにセンサ要素を取付けた場合に発生する誤差を排除することができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。また、取付ける金型の構造、材質、あるいは金型表面の磁気特性等により検出値に影響を受けることがない。さらに、金型の熱による周辺空気の温度ムラにより検出値に影響を受けることもない。

検出手段２７をセンサロッド２８とセンサヘッド２９とで構成される高分解能のリニアセンサとしたので、固定金型３と可動金型４との相対位置を精密に検出することができ、成形金型１で成形される製品の寸法精度、および形状精度を向上できる。また、復帰ばね４９で支持体２４から接触子３０の側へ突出する待機位置へ向かって検出子２６を付勢したので、検出子２６を接触子３０に密着させて追随させることができ、固定金型３と可動金型４との相対位置を正確に検出することができる。

第２実施例では、型締め位置を検出する型締位置検出センサを設けたが、その必要はなく、型締め位置でのリニアセンサ２７の出力値をあらかじめ設定することにより、位置検出装置２を型締位置検出センサとして使用することができる。成形金型１は固定金型３、可動金型４、および枠状金型５で構成する必要はなく、固定金型３と可動金型４の２個で成形金型１を構成してもよい。第２実施例において、成形金型を開いた状態で接触子３０と検出子２６とが接触する状態で配置したが、両者は離れた状態で配置してあってもよい。

１ 成形金型
２ 位置検出装置
３ 固定金型
４ 可動金型
８ 型締め装置
２４ 支持体
２５ ガイド手段
２６ 検出子
２７ 検出手段（リニアセンサ）
２８ センサロッド
２９ センサヘッド
３０ 接触子
３７ ガイド体（リニアブッシュ）
３８ スライド体（スライドロッド）
４９ 復帰ばね
５４ ダンパー室
５５ 液状油脂
５６ 減衰機構
５９ 連通穴
６３ 液保持体
６４ 保形部材
６５ フェルト
７７ ガイド体（ガイドブロック）
７８ スライド体（スライドブロック）
９２ 復帰ばね

Claims (8)

1. 固定金型と可動金型との相対位置を検出する成形金型の位置検出装置であって、
   前記位置検出装置は、支持体と、該支持体にガイド手段で前後スライド可能に支持される検出子と、型締め時に前記検出子を変位操作する接触子と、前記支持体に設けられて前記接触子で変位操作された前記検出子の位置を検出する検出手段とを含み、
   前記ガイド手段は、前記支持体に固定されるガイド体と、該ガイド体でスライド可能に支持されるスライド体とで構成されており、
   前記支持体と前記接触子とのいずれか一方が、成形金型を構成するいずれかひとつの金型に配置され、前記支持体と前記接触子の残る他方が、前記支持体と前記接触子とのいずれか一方が配置された金型に対して相対移動する金型に配置されて、前記検出子と前記接触子とが対向させてあり、
   前記固定金型に対して前記可動金型の相対位置が変位する状態において、前記検出子を前記接触子で直接変位させ、前記検出子の変位を検出手段で検出して、前記固定金型と前記可動金型との相対位置を検出することを特徴とする成形金型の位置検出装置。
2. 前記検出手段が、前記検出子に同行して変位するセンサロッドと、前記支持体に固定されて前記センサロッドの位置を検出するセンサヘッドとを備えたリニアセンサで構成されており、
   前記検出子が、復帰ばねで前記支持体から前記接触子の側へ突出する待機位置へ向かって付勢されている請求項１に記載の成形金型の位置検出装置。
3. 前記支持体と前記スライド体との間には、前記検出子が変位する際に、前記スライド体に減衰力を作用させる減衰機構が設けられており、
   前記検出子が前記接触子で変位操作されるときの前記検出子の急な動きを前記減衰機構で規制する請求項２に記載の成形金型の位置検出装置。
4. 前記減衰機構が、前記スライド体の周囲を囲む状態で前記支持体に形成されたダンパー室と、該ダンパー室に封入された液状油脂とで構成されており、
   前記検出子が前記接触子で変位操作される状態において、前記スライド体と前記液状油脂との間で発生するせん断力で前記検出子の急な動きを規制する請求項３に記載の成形金型の位置検出装置。
5. 前記ダンパー室内に前記液状油脂を含浸する液保持体が配置されており、該液保持体が前記スライド体に外嵌装着されている請求項４に記載の成形金型の位置検出装置。
6. 前記液保持体が、リング状のフェルトと、前記フェルトの外面に装着されてフェルト形状を保持する保形部材とで構成してある請求項５に記載の成形金型の位置検出装置。
7. 前記支持体に、前記ダンパー室内に前記液状油脂を出入れする連通穴が形成されて、該連通穴が着脱可能な栓体で閉止されており、
   前記栓体を前記支持体から取外した状態において、前記ダンパー室内に前記液状油脂を補給し、あるいは前記ダンパー室内の前記液状油脂を交換できる請求項４から６のいずれかひとつに記載の成形金型の位置検出装置。
8. 前記液状油脂がシリコーンオイルである請求項４から７のいずれかひとつに記載の成形金型の位置検出装置。

Images