JP3581061B2 - 射出成形機の型厚調整方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、トグル式型締装置を有する射出成形機の型厚調整方法および装置に係り、特に、リンクハウジングの位置を精密に計測することなく、金型の厚さに応じた型厚調整を行えるようにした射出成形機の型厚調整方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に射出成形機のトグル式型締装置を示す。2は固定ダイプレート、3は移動ダイプレートである。金型は固定ダイプレート2に取り付けられている固定金型4aと、移動ダイプレート3に取り付けられている移動金型46からなっている。固定ダイプレート2は、4本のタイバー5の一端部に結合されており、移動ダイプレート3はこれらのタイバー5に挿通されベース6上を前後に移動自在になっている。図5(a)は、型厚の大きな金型を装着した場合で、図5(b)は型厚の小さな金型を装着した場合である。
【0003】
トグルリング機構は、リンクハウジング7と、このリンクハウジング7と移動ダイプレート3を連結するトグルリンク8と、クロスヘッド9と、駆動用のサーボモータ10などから構成されている。タイバー5が固定ダイプレート2、リンクハウジング7を挿通して突出する部分には、タイバーナット11が締結されている。このようなトグル式型締装置では、サーボモータ10に駆動されてクロスヘッド9が前方へ移動すると、トグルリング8が伸びて移動ダイプレート6が前進して型締が行われる。
【0004】
トグル式型締装置では、トグルリンク機構の特性によって、トグルリンク8が伸びきったときに、非常に大きな型締力を発生することができる。すなわち、トグルリンク8が伸びきる直前で固定金型4aと移動金型46が完全に閉じ、トグルリンク8が伸びきったときにタイバー5に引張り荷重が作用してタイバー5が伸びるようにすれば、タイバー5の伸びによって発生する非常に大きな弾性力で金型が締め付けられる。
【0005】
トグル式型締装置における型締力F〔tf〕は、
F= ΔL・A・E/1000・L
で表わされる。ここで、
ΔL:タイバーの伸び量〔cm〕
A :タイバーの断面積〔cm2〕
E :ヤング率〔kgf/cm2〕
L :ナット間距離〔cm〕
である。
【0006】
トグル式型締装置では、型厚を変えようとすると、ナット間距離Lが変化するため、型締力が大きく変わってくる。したがって、型厚に応じて型締力を調整するには、金型が閉じた状態からロックアップまでのタイバーの伸び量ΔL(以下、追込み量という)を調整する必要がある。
【0007】
このようなトグル式型締装置における型厚調整装置は、従来からいろいろなものが提案されている。例えば、特開平1−58521号公報では、一定の金型が相互に接触した状態における両金型の厚み(すなわち、固定ダイプレートからの移動ダイプレートの距離)を検出するエンコーダからなる検出手段と、この検出手段により得られた検出値に基づき型締力を一定にするのに必要な追込み量の修正値を演算する手段を設け、この修正値に応じてトグル機構を駆動するようにした型厚調整装置が開示されている。
【0008】
また、特許第2709868号公報には、リンクハウジング7に相当するリアプラテンの前後方向の変位を測定するリニアスケールを設け、まず、標準金型を取り付けてロックアップ状態で移動金型を固定金型に当接させたときのナット間距離の測定値とリニアスケールの検出値を得て、次に、交換金型を取り付けて同様にリニアスケールの検出値を得て、これらの値から、交換後の金型に必要な型締力に対応する追込み量とタイバーの実効長を算出し、この実効長に相当する位置に移動プラテンを固定するようにした型厚調整方法が開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術では、要するに、原点位置を定め、金型の型厚の変化に伴う、固定ダイプレート、移動ダイプレート、リンクハウジング間のそれぞれの位置関係を正確に把握することが重要な前提となる。このため、精密な位置の検出するための高価な計測手段を必要としている。
【0010】
また、型締力の調整では、極めてわずかな位置の誤差が型締力の大きな変化となってしまったり、トグルリンク機構の特性や金型の剛性、熱膨張や収縮などの外的要因によっても型締力が左右されることがあり、型厚の調整に多くの時間がかかり、また、さまざまな条件により左右されて安定した型厚調整が行えないのが実情である。
【0011】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、金型の型厚変化に伴う固定ダイプレート、移動ダイプレート、リンクハウジング間のそれぞれの位置関係を精密に計測しなくても、適正な型締力を安定して得られることを可能にするようにした射出成形機の型厚調整方法および装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による型厚調整方法は、トグル式型締装置を型締用サーボモータにより駆動して金型交換に伴う型厚調整を行うようにした射出成形機の型厚調整方法において、型厚調整可能な最大型厚と最小型厚の間で交換する金型の厚さによってリンクハウジングの位置が変わる範囲を複数の型厚調整区間として分割し、各型厚調整区間ごとに所望の型締力に対応するトグルリンク機構の追込み量をあらかじめ設定しておき、トグルリンク機構をロックアップ状態にして、可動金型が固定金型に当接したときの前記リンクハウジングの位置が前記型厚調整区間のどの区間にあるかをスイッチのON/OFFの2値組み合わせにより特定し、前記リンクハウジングの位置する型厚調整区間における所望の型締力に対応する追込み量で型厚調整を行うことを特徴としている。
【0013】
また、前記型厚調整方法を実施する本発明の型厚調整装置は、型締用サーボモータで駆動されるトグル式型締装置を有する射出成形機の型厚調整装置において、型厚調整可能な最大型厚と最小型厚の間で交換する金型の厚さによってリンクハウジングの位置が変わる範囲を型厚調整区間として分割した複数の各型厚調整区間を特定するON/OFFの2値組み合わせの2値信号を出力する複数のスイッチと、リンクハウジングに取り付けられ、前記リンクハウジングの位置する区間ごとに異なる2値組み合わせでスイッチをON/OFFするドグと、前記スイッチの出力する2値信号に基づいて、リンクハウジングが位置する型厚調整区間を特定する区間特定手段と、所望の型締力に対応するトグルリンク機構の追込み量が前記各型厚調整区間ごとにあらかじめ設定されたデータテーブルを記憶する記憶手段と、タイバーの一端部に形成したねじ部と噛み合う型厚調整ナットと、この型厚調整ナットを回転駆動し、前記リンクハウジングを移動させる型厚調整用モータを有する型厚調整機構と、前記リンクハウジングの位置する型厚調整区間における所望の型締力に対応する追込み量を前記データテーブルから読み込み、この追込み量になるように前記型厚調整用モータを制御し、前記リンクハウジングの位置を調整する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による射出成形機の型厚調整方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明による射出成形機の型厚調整方法を実施するトグル式型締装置の概略構成とその制御系統を示す説明図である。
【0016】
図1において、参照符号30はトグル式型締装置の全体を示す。固定金型31は固定ダイプレート32に取り付けられており、移動金型33は移動ダイプレート34に取り付けられている。固定ダイプレート32は、4本のタイバー36(図1においては2本のみを示している。)の一端にタイバーナット29を介して固定されている。これらのタイバー36の他端にはねじ部36aが形成され、これらのねじ部36aは、リンクハウジング38の4つの隅角部にそれぞれ挿通されている。型厚調整ナット39はそれぞれねじ部36aに螺合してリンクハウジング38の背面側からこれに当接し、リンクハウジング38をタイバー36に対して前後に移動させることができる。
【0017】
一方、リンクハウジング38と移動ダイプレート34との間には、ダブルリンクからなるトグルリンク35、35を備えたトグル機構40が設けられている。このトグル機構40は、型締用サーボモータ42により回転駆動されるボールねじ43を有し、このボールねじ43はトグルリンク35、35を結合するクロスヘッド44に螺合している。したがって、型締用サーボモータ42によりボールねじ43が回転すると、クロスヘッド44が前後に進退し、金型31、33の開閉動作を行うことができる。なお、型締用サーボモータ42には、位置検出用のエンコーダ42aが付設されている。
【0018】
型厚調整ナット39をそれぞれ回転させてリンクハウジング38を移動させその位置を調整する手段として、型厚調整用モータ46と、この回転を型厚調整ナット39に伝達する歯車伝達部が設けられている。型厚調整ナット39の外周部にはギア部39aが設けられ、このギア部39aと型厚調整用モータ46に直結された駆動ギア(図示せず)には連動ギア47が噛み合っていて、型厚調整ナット39を同時に回転させることができるようになっている。
【0019】
次に、52は型締制御と型厚制御を行う制御装置を示す。この制御装置52は、型締用サーボモータ42に対する位置制御を行うためのサーボ制御回路53およびCPU54を備えている。また、型厚調整用モータ46に対する型厚調整制御を行うためのシーケンサCPU55および入出力部56を備えている。なお、57は、型厚調整に必要なパラメータを設定し、また、これを表示する表示・設定手段を示す。また、各CPU54、55には、型厚調整に必要なデータを記憶する記憶手段ROMおよびRAMがバス接続されている。58は、型厚調整用モータ46を起動および停止するための開閉器を示す。
【0020】
本発明による型厚調整では、以下に説明する近接スイッチSW1乃至SW3と、ドグ60を組み合わせて、型厚調整時のリンクハウジング38の位置を求める。ドグ60は、リンクハウジング38に固定されており、リンクハウジング38と一体で位置を変えるようになっている。他方、近接スイッチSW1乃至SW3は、ブラケット62を介してベース側に固定されており、リンクハウジング38の移動方向とは直角な方向に配列されている。
【0021】
図1において、Sは、調整可能な最大型厚の金型を取り付けた場合と、最小型厚の金型を取り付けた場合でリンクハウジング38の位置が変わり得る範囲(型厚調整範囲)を示している。この型厚調整範囲Sのどの位置にリンクハウジング38が存在するかは、型厚によって変わってくる。そこで、型厚調整範囲Sを複数の区間に分割して、図2に示すように、各型厚調整区間を近接スイッチSW1乃至SW3のON・OFFの組み合わせで対応させる。
【0022】
この実施形態では、3個の近接スイッチSW1乃至SW3を用いるため、OFFを0、ONを1とする2値の組み合わせは、23=8通りがあるが、このうち 6通りの組み合せを利用して型厚厚調整範囲Sを4つの区間に分割する。図2に示すように、リンクハウジング38の後退限(図2(a))からSだけ前進した位置を前進限(図2(f)))として、これらの間を順に第1区間、第2区間、第3区間、第4区間の4区間に分割する。
【0023】
一方、ドグ60は、形状の異なる矩形部分60a乃至60dが一体に組み合わされた金属製の板からなるものである。この場合、リンクハウジング38が後退限に位置しているときは、図2(a)に示すように、ドグ60はいずれの近接スイッチSW1乃至SW3をOFFにさせる。ドグ60の矩形部分60aは、通過したときに近接スイッチSW3だけをONにさせる位置および幅を持つようなっており、矩形部分60bは、通過したときに近接スイッチSW2およびSW3をONにさせる位置および幅を持つようになっている。同様に、幅を変えることで矩形部分60c、60d、60eと、区間2乃至4を特定する近接スイッチSW1乃至SW3のON、OFFの組み合わせはそれぞれ図2(c)乃至図2(f)に示すようになっている。このようにして、各区間1乃至4と、近接スイッチSW1乃至SW3のON、OFFの組み合わせは1対1に対応していることから、型厚を調整するときのリンクハウジング38の位置がどの区間に存在するかは、近接スイッチSW1乃至SW3の出力によって与えられる区間情報から特定することができる。
【0024】
次に、図3は、制御装置52のRAMに記憶されている追込み量データテーブルの例を示す。区間1乃至4のそれぞれの区間について、それぞれ異なる型締力F1、F2、F3、…を得るために必要な追込み量が実験によってあらかじめ測定 されている。したがって、リンクハウジング38の存在する区間と必要とする型締力が決まれば、必要な追込み量データxijが決まるようになっている。
【0025】
以下、図4の流れ図を参照しながら、型厚調整の手順について説明する。
【0026】
まず、金型を交換してから型厚調整を行うには、トグルリンク40を開いた状態にしておく。また、リンクハウジング38は、交換金型の型厚に応じて後退限乃至任意の途中位置まで後退させておく。
【0027】
ステップS1では、型締用サーボモータ42が駆動されて、トグルリンク40を伸ばしロックアップの状態にしておく。そして、このロックアップの状態のまま、型厚調整モータ46が駆動され、型厚調整ナット39aを回転させることでリンクハウジング38を前進させる(ステップS2)。リンクハウジング38の前進とともに、移動金型33は固定金型31に接近していくが、移動金型33が固定金型31に当接し金型が閉じたら(ステップS3)、型厚調整用モータ46を停止する(ステップS4)。
【0028】
次いで、シーケンサCPU55は、近接スイッチSW1乃至SW3の出力信号を入出力部56を介して取り込み、リンクハウジング38がどの区間に位置しているかを判断する。例えば、SW1が0、SW2が0、SW3が1であったとすると、シーケンサCPU55は、リンクハウジング38が位置している区間を区間2であると特定する(ステップS5、S6)。
【0029】
ステップS7では、交換した金型31、33による成形に必要な型締力の大きさを表示・設定手段57から設定する。シーケンサCPU55は、図3のデータテーブルが格納されているRAMから、前記の型締力が例えばF3であったとす れば、区間1の中この型締力F3に対応する追込み量x23を読み込む(ステップ S8)。そして、この追込み量x23で以下のようにして型厚調整が実効される。
【0030】
図1に示すように、このときには、トグルリンク35、35はロックアップの状態にあり、かつ固定金型1に対して移動金型33は閉じた状態にある。このとき、タイバー36には実質的に引張り荷重は作用せず、タイバー36は伸びていない。この状態で型締用サーボモータ42を作動させて移動金型33を前記の追込み量x13に相当する量だけ後退させ、固定金型31と移動金型33との間に追込み量x13のすき間をあける。次いで、型厚調整用モータ46を駆動してリンクハウジング38をいまある位置からだけ前進させて移動金型33を固定金型31に押し当てれば、型厚の変化に対する伸び量ΔLの調整がなされたことになる。
【0031】
このようにして、近接スイッチのON/OFFの2値組み合わせにより、分割した型厚調整区間のどの区間にリンクハウジング38が存在するかを特定して、その区間についてあらかじめ求めておいた所望の型締力と追込み量のデータテーブルから追込み量を決めるようにしているので、原点を定めて高価な測定手段で移動ダイプレート34、リンクハウジング38の位置関係を正確に計測する必要なく、所望の型締力を得るために必要な型厚調整を自動的に行うことができる。
【0032】
上述の実施形態では、説明の便宜上、近接スイッチを3個用い、型厚調整区間を4分割した例について説明したが、トグル式型締装置では、そのトグル機構特性や、金型の剛性などによっても型締力が左右されるので、必ずしも厳密に位置を連続的に検出しなくても、必要に応じて型厚調整区間の分割数の設定を増やして分解能を増やしたり、図3のデータテーブルのデータを綿密に求めておくことで、実用上問題ないレベルでの型厚調整を行うことができる。例えば、近接スイッチを4個、5個と増やしていけば、近接スイッチのON/OFFの2値組み合わせは、24の16通りあり、25の32通りと指数的に分解能を増やすことができる。
【0033】
なお、近接スイッチの替わりにリミットスイッチを使用しても同じようにすることができることはいうまでもない。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、金型の型厚変化に伴う固定ダイプレート、移動ダイプレート、リンクハウジング間のそれぞれの位置関係を精密に計測しなくても、適正な型締力を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による射出成形機の型厚調整装置の概略構成とその制御系統示す説明図。
【図2】各型厚調整区間に対応する近接スイッチとドグの関係およびスイッチのON/OFFの組み合わせを示す説明図。
【図3】あらかじめ実験的に求められメモリの記憶されている各型厚調整区間における型締力と追込み量のデータテーブルの例を示す説明図。
【図4】本発明による型厚調整の順序を示す流れ図。
【図5】従来のトグル式型締装置を示す側面図。
【符号の説明】
30 トグル式型締装置
31 固定金型
32 固定ダイプレート
33 移動金型
34 移動ダイプレート
36 タイバー
38 リンクハウジング
39 型厚調整ナット
40 トグル機構
44 クロスヘッド
60 ドグ
SW 近接スイッチ
Claims (2)
- トグル式型締装置を型締用サーボモータにより駆動して金型交換に伴う型厚調整を行うようにした射出成形機の型厚調整方法において、
型厚調整可能な最大型厚と最小型厚の間で交換する金型の厚さによってリンクハウジングの位置が変わる範囲を複数の型厚調整区間として分割し、各型厚調整区間ごとに所望の型締力に対応するトグルリンク機構の追込み量をあらかじめ設定しておき、
トグルリンク機構をロックアップ状態にして可動金型が固定金型に当接したときの前記リンクハウジングの位置が前記型厚調整区間のどの区間にあるかをスイッチのON/OFFの2値組み合わせにより特定し、
前記リンクハウジングの位置する型厚調整区間における所望の型締力に対応する追込み量で型厚調整を行うことを特徴とする射出成形機の型厚調整方法。 - 型締用サーボモータで駆動されるトグル式型締装置を有する射出成形機の型厚調整装置において、
型厚調整可能な最大型厚と最小型厚の間で交換する金型の厚さによってリンクハウジングの位置が変わる範囲を型厚調整区間として分割した複数の各型厚調整区間を特定するON/OFFの2値組み合わせの2値信号を出力する複数のスイッチと
リンクハウジングに取り付けられ、前記リンクハウジングの位置する区間ごとに異なる2値組み合わせでスイッチをON/OFFするドグと、
前記スイッチの出力する2値信号に基づいて、リンクハウジングが位置する型厚調整区間を特定する区間特定手段と、
所望の型締力に対応するトグルリンク機構の追込み量が前記各型厚調整区間ごとにあらかじめ設定されたデータテーブルを記憶する記憶手段と、
タイバーの一端部に形成したねじ部と噛み合う型厚調整ナットと、
この型厚調整ナットを回転駆動し、前記リンクハウジングを移動させる型厚調整用モータを有する型厚調整機構と、
前記リンクハウジングの位置する型厚調整区間における所望の型締力に対応する追込み量を前記データテーブルから読み込み、この追込み量になるように前記型厚調整用モータを制御し、前記リンクハウジングの位置を調整する制御手段と、を備えることを特徴とする射出成形機の型厚調整装置。
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