JP4077840B2 - 型締装置の異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は電動式射出成形機における型締装置の異常検出装置に関する。

電動式射出成形機においては、射出成形機の可動部をモータによって駆動している。通常、ベルト伝動機構を介してモータの回転力を射出成形機の可動部に伝達している。トグル機構を用いた型締装置においても、モータの回転力をベルト、ボールネジ／ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する変換機構を介してトグル機構のクロスヘッドを直線移動させて可動側金型を移動させ、型閉じ、型締め、型開き動作をさせるように構成されている。
トグル式の型締装置をモータによってベルト及びボールネジ／ナット機構等を介して駆動する場合、可動側金型が固定側金型とタッチ（当接）した後、型締力を発生させる型締め時（金型タッチから所定型締力が得られるまでの間）および、型開きの間（型締力を発生していた位置から金型が開くまでの間）、ベルトには大きな負荷がかかり、ベルトが破断する等の異常を起こす場合がある。そのため、ベルトの破断等の異常が生じ、型締装置が動作不能になっているにも拘わらず、連続射出成形動作が継続され、射出成形機が誤動作を起こすという不具合が発生する。

そこで、このベルトの破断等の異常を検出し、射出成形機の誤動作を防止することを目的とする技術が開発されている。
例えば、トグル式型締装置のクロスヘッドにパルス発生器を取り付けて、該クロスヘッドの移動量に比例したパルス数を検出し、この検出パルス数と駆動側のモータに設けたパルス発生器で検出したモータの回転数に比例したパルス数とを比較し、比較値が所定範囲を超えたとき異常を検出するようにした方法（特許文献１参照）や、駆動軸（モータ側）の回転を検出する第１のパルス発生手段と、動力伝達ベルトを介して駆動される従動軸の回転を検出する第２のパルス発生手段を設け、第１、第２のパルス発生手段から発生するパルス間隔内のクロックパルス数をそれぞれ計数し、駆動軸、従動軸の回転速度を求めて比較し、その差がしきい値以上になると異常として検出する方法（特許文献２参照）が知られている。

又、ベルトでモータに取り付けられた駆動プーリと従動プーリを連結し、該従動プーリに突起を設けると共に、この突起を検出する近接スイッチを設けて、該近接スイッチからのＯＮ−ＯＦＦ信号の有無によってベルトの破断を検出する方法（特許文献３参照）、さらには、近接スイッチで検出される突起の通過量よりベルトの歯飛びを検出する方法（特許文献４参照）、ボルトの張力を検出したベルトの異常を検出する方法（特許文献５参照）、ベルトが破断すると、該ベルト伝動機構を駆動するモータのトルクが低下することから、このモータのトルクによってベルト破断を検出する方法（特許文献６参照）等も知られている。

特開平７−１６９０１号公報 特開２００３−１７４７８６号公報 特開２００３−７４６４９号公報 特開２００３−１８４９６７号公報 特開平１１−２６２９３２号公報 特開平６−１８２８４５号公報

モータ側と被駆動側にパルス発生器等の測定手段をそれぞれ設け、ベルト伝動機構の異常を検出する特許文献１，２に記載された方法では、パルス発生器等の測定手段を設けねばならない分、射出成形機のコストアップとなる。又、従動側のプーリが回転しているか否かによってベルトの異常を検出する特許文献３に記載された方法では、従動側のプーリが回転していたとしても、クロスヘッド、可動金型が正常に移動しているとの保証はない。何らかの伝動機構の異常によって、クロスヘッドや可動金型の移動の異常を検出できない場合がある。さらに、特許文献４，５に記載された方法では、張力検出手段や回転量を検出する測定手段を必要とし、コストアップとなる。又、モータの出力トルクによって、伝動機構の異常を検出する特許文献６に記載された方法においては、型締装置がトグル機構を利用している場合、トグル機構が伸びて所定の型締力を発生する状態では、トグル機構自体が、型締力を発生し該トグル機構のクロスヘッドを駆動するモータの出力トルクは小さいものとなることから、モータの出力トルクでベルトの破断等のベルト伝動機構の異常を検出することは難しいという問題がある。
そこで、本発明の目的は、低コストでかつ確実にベルト伝動機構等の異常を検出できる型締装置の異常検出装置を提供することにある。

ベルトを介してトグル機構を駆動する電動式射出成形機の型締装置の異常検出装置であって、請求項１に係る発明は、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置の第１の位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する第１の検知手段と、前記トグル機構が設定型締力を発生する第２の位置に到達した前記クロスヘッドを検知する第２の検知手段と、型締工程において前記第１の検知手段が前記第１の位置に到達したクロスヘッドを検知した後の時間を測定する測定手段と、前記第２の検知手段が前記第２の位置に到達したクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを備え、ベルトの破断の型締装置の異常を検出できるようにした。

又、請求項２に係る発明は、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置の第１の位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する第１の検知手段と、前記トグル機構が設定型締力を発生する第２の位置に到達した前記クロスヘッドを検知する第２の検知手段と、型開き工程において前記第２の検知手段が前記第２の位置に到達したクロスヘッドを検知した後の時間を測定する測定手段と、前記第１の検知手段が前記第１の位置に到達したクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを備え、ベルトの破断の型締装置の異常を検出できるようにした。

又、請求項３に係る発明は、前記第１、第２の検知手段を近接スイッチとドグで構成した。さらに、請求項４に係る発明ではこの近接スイッチを１個で構成し、請求項５に係る発明は、２個で構成するようにした。

請求項６に係る発明は、ベルトを介してトグル機構を駆動する電動式射出成形機の型締装置において、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する検知手段と、型開き工程において型開き開始後の時間を測定する測定手段と、前記検知手段がクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを備え、ベルトの破断の型締装置の異常を検出できるようにした。又、請求項７に係る発明は、前記基準値を金型タッチ位置、設定型締力を発生する位置、型締め時の速度あるいは離型速度、加減速度から算出して設定するようにした。

クロスヘッドの位置を検知する簡単な検知手段を設けるだけで、低コストで、簡単でかつ確実に、ベルトの破断等の型締装置の異常を検知できる。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の型締装置の異常検出装置を適用した射出成形機の型締装置の一実施形態である。従来のトグル式型締装置に異常検出装置を構成するドグ２０と近接スイッチ２１とが設けられている点で従来と相違するものである。
射出成形機のベースに固定された固定プラテン１には、複数のタイバー４によってリアプラテン２が連結されている。該タイバー４にガイドされて可動プラテン３が移動自在に配置されている。リアプラテン２と可動プラテン３間には、トグル機構５が配置され、該トグル機構５のクロスヘッド５ａはボールネジ６に螺合するボールナットに取り付けられ、ボールネジ６の回転によってボールナット及びクロスヘッド５ａは、軸方向に移動する。

ボールネジ６は、リアプラテン２に回転自在で軸方向移動不能に取り付けられ、その一旦に歯付きプーリ７が取り付けられている。リアプラテン２にはトグル機構５を駆動する型締装置のサーボモータＭ１が取り付けられており、該サーボモータＭ１の出力軸に取り付けられた歯付きプーリ８とボールネジ６に設けられた歯付きプーリ７間にはタイミングベルト９が掛けられている。

固定プラテン１には固定側金型１０ａが取り付けられ、可動プラテン３には可動側金型１０ｂが取り付けられている。又、可動プラテン３には、金型内の成形品を突き出すエジェクタ機構１１が設けられており、符号Ｍ２はこのエジェクタ機構１１を駆動するサーボモータであり、該サーボモータＭ２によってベルト伝動機構、ボールネジ／ナット機構を介してエジェクタピンが駆動されるように構成されている。又、タイバー４の後端には、リアプラテン２を該タイバー４に沿って前後進させる型厚調整機構１２が設けられており、符号Ｍ３はこの型厚調整機構１２を駆動するモータである。

型厚調整機構１２のモータＭ３を駆動し、使用する金型の厚さ及び、トグル機構５のリンクを伸ばしたロックアップ位置で設定型締力を発生するようにリアプラテン２を移動させ、型厚調整を行いリアプラテン２位置を決めた後、型締装置のサーボモータＭ１を駆動し、トグル機構５のクロスヘッド５ａを前進（図１中、右方向）させて可動プラテン３、可動側金型１０ｂを前進させ、型閉じ、型締めの型締工程を行う。その後、図示しない射出機構によって金型内に樹脂を射出し、保圧、冷却を行った後、サーボモータＭ１を駆動して金型を開く型開き工程を実行する。型開き後、エジェクタ機構１１のサーボモータＭ２を駆動して金型内の成形品を取り出す。

以上が、この型締装置の構成と動作であり、この構成、動作は従来の伝動式トグル式型締装置と同様である。
本発明は、この型締装置に該型締装置の異常を検出する異常検出装置を付加しているものであり、この異常検出装置の一部としてクロスヘッド５ａにドグ２０が取り付けられ、リアプラテン２に該ドグ２０と対向し該ドグ２０を検出する近接スイッチ２１が設けられている。

型締工程において、金型タッチ位置からトグル機構５がロックアップして設定型締力が発生するまでの区間と、型開き工程における、型開きを開始してから金型タッチ位置よりも可動側金型１０ｂが後退し金型が開くまでの区間が、型締装置を駆動するサーボモータＭ１やタイミングベルト９などのベルト伝動機構にかかる負荷が大きい。そのため、この区間でタイミングベルト９の破断等のベルト伝動機構の異常が発生する可能性が高い。そこで、本実施形態は、ドグ２０と近接スイッチ２１によって、この金型タッチ位置からトグル機構５がロックアップするまでの区間のクロスヘッド５ａが移動区間を検出し、この区間のクロスヘッド５ａの移動時間によって、ベルト伝動機構の異常を検出するようにしたものである。

図２は、このドグ２０と近接スイッチ２１の第１の態様（図１においてはこの第１の態様を示している）の説明図である。近接スイッチ２１はドグ２０の突出面（検出面）が該近接スイッチ２１に接近したときＯＮ信号を出力するものである。図１に示すように、クロスヘッド５ａが右方向に移動して型閉じ、型締めの型締工程を行うものであり、近接スイッチ２１は、金型タッチ位置又は該金型タッチ位置より所定距離金型が開いている状態のとき、クロスヘッド５ａと共に移動するドグ２０の突出面（検出面）の右端を検出するように配置する。すなわち、型締工程中、金型タッチ位置又は該金型タッチ位置より所定の距離開いた位置（以下この位置を第１の位置Ｐ１という）までクロスヘッド５ａ及びドグ２０が移動したとき、近接スイッチ２１はドグ２０の突出面（検出面）の右端を検出しＯＮとなる。そして、トグル機構５のリンクが伸びてロックアップして設定型締力を発生する位置（以下この位置を第２の位置Ｐ２という）で、ドグ２０の突出面（検出面）の左端が近接スイッチ２１と対向する位置となり近接スイッチ２１がＯＦＦとなるように設定する。この第１の態様では、ドグ２０と１つの近接スイッチ２１で第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２を検知する第１、第２の検知手段を構成している。

金型タッチしてからトグル機構５がロックアップし設定型締力を発生するまでの区間は、設定型締力の大きさによってクロスヘッド５ａの移動量は変化する。しかし、この変化量は僅かのものであるから、ドグ２０の突出面（検出面）の長さを、ある程度の余裕をもって、金型タッチ前の位置からロックアップ位置までの長さとしておけばよい。すなわち設定型締力の違いによって、金型タッチ位置と第１の位置Ｐ１の間の距離に若干のバラツキが発生することになる。又、ドグ２０の突出面（検出面）の長さは調整可能としても、さらには、突出面（検出面）の長さの異なる複数のドグ２０を容易しておき、最適なドグ２０をクロスヘッド５ａに取り付けるようにすればよい。

図３は、クロスヘッド５ａの位置を検出する近接スイッチとドグの第２の形態を示す図である。この形態では、２つの近接スイッチ２１ａ、２１ｂでドグ２０’を検出するようにしたものであり、前述した第１の位置Ｐ１を検出してＯＮとなる位置に第１の近接スイッチ２１ａを配置し、第２の位置を検出してＯＮとなる位置に第２の近接スイッチ２１ｂを配置する。なお、第２の近接スイッチ２１ｂは、ロックアップ状態でクロスヘッド５ａの移動が停止した状態ではＯＮ状態を持続することになる。

図４は、この射出成形機を制御する制御装置の要部ブロック図である。
この制御装置３０の構成は、従来の制御装置の構成と同じであり、図４では概要を簡単に示している。制御装置はプロセッサ（ＣＰＵ）３１とＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ３２、ＣＲＴや液晶で構成された表示器とキーボード等で構成された入力手段からなる表示器／入力手段３３、射出成形機の型締装置や射出機構等の可動部を移動させるサーボモータを駆動制御する軸制御回路３４、入出力インタフェース３５がバス３６で接続されている。

上述した制御装置３０の構成は従来の射出成形機の制御装置と差異はないが、本発明の型締装置の異常検出装置として構成するために、メモリ３２内に型締装置の異常検出をするためのソフトウエアが格納されている点で、従来と相違する。又、本発明に関係して入出力インタフェース３５には上述した近接スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）が接続されている。

図５は、型締装置の異常検出装置として、制御装置３０のプロセッサ３１が実行する型締工程、又は型開き工程時に行う処理のフローチャートである。
この図５に示した処理では、図１、図２に示したような第１の形態のドグ２０と近接スイッチ２１の組み合わせを用いたときの例を示している。
型締工程が開始されると、プロセッサ３１は、図５に示す型締装置の異常検出処理を開始する。まず、近接スイッチ２１がＯＮか判断する。クロスヘッド５ａが前進し、金型タッチ位置又は、この金型タッチ位置より所定距離だけ金型が開いた第１の位置Ｐ１に達すると、近接スイッチ２１はＯＮとなる。この近接スイッチ２１からのＯＮ信号を検出して（ステップＳ１）、プロセッサ３１はタイマＴをリセットしスタートさせる（ステップＳ２）。次に、タイマＴによる計時時間が設定された基準時間Ｔｓ超えたか、近接スイッチ２１がＯＦＦとなったかを判断する（ステップＳ３，Ｓ４）。タイマＴによる計時時間が基準時間に達する前に近接スイッチ２１がＯＦＦとなれば、この型締装置の異常検出処理は終了する。又、近接スイッチ２１がＯＦＦとならず、タイマＴによる計時時間が設定された基準時間Ｔｓを超えると、アラーム信号を出力し、射出成形機の動作を停止させる等の処理を行う（ステップＳ５）。

設定された基準時間Ｔｓは、正常な型締め動作のとき近接スイッチ２１がドグ２０の突出面（検出面）を検出し、ＯＮ信号を出力する時間より僅かに長いように設定する。この時間は、型締装置が型締めするときの設定されたロックアップ速度とドグ２０の突出面（検出面）の長さ、すなわち第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの距離によって求められるものであり、予め設定される金型タッチ位置、ロックアップ位置、ロックアップ速度によって求められる。

又、型開き工程時においても、図５に示すような型締装置の異常検出処理を実行する。型開きが開始されるとプロセッサ３１は、図５の処理を開始する。ただし型締工程時の処理と相違する点は、基準時間Ｔｓとして設定された値が異なるものである。型開き工程時には、クロスヘッド５ａは停止した状態から、設定された型開き速度になるまで加速して、該型開き速度でクロスヘッド５ａを後退（型開き方向）させるものであるから、この加速度と型開き速度と、金型タッチ位置、ロックアップ位置に基づいて基準時間Ｔｓが設定されている。この基準時間Ｔｓの値が型締工程時の異常検出処理と相違するのみである。

又、図３に示したような２つの近接スイッチ２１とドグ２０’の態様で構成した場合には、型締工程時における異常検出処理では、図５におけるステップＳ１が、第１の位置Ｐ１を検出する第１の近接スイッチ２１ａがＯＮかの判断に代わり、又、ステップＳ４の処理が第２の位置Ｐ２を検出する第２の近接スイッチ２１ｂがＯＮかの判断に代わる。他の処理は図２に示した第１の態様のドグ２０と近接スイッチ２１の場合の処理と同じである。

又、型開き工程時における異常検出処理では、ロックアップ状態では第２の近接スイッチ２１ｂはＯＮ状態であることから、図５の処理におけるステップＳ１では第２の近接スイッチ２１ｂがＯＦＦとなったかの判断に代わる。もしくは、このステップＳ１の判断処理をなくし、型開き開始後、直ちにステップＳ２の処理を開始するようにしてもよい。また、ステップＳ４の処理が第１の近接スイッチ２１ａがＯＮになったかの判断処理に代わる。他は、図５に示す処理と同じである。

型開きが開始されると、第２の近接スイッチ２１ｂがＯＦＦかの判断がされ（ステップＳ１）、第２の近接スイッチ２１ｂがＯＦＦになるとステップＳ２に移行する。または、このステップＳ１の第２の近接スイッチ２１ｂがＯＦＦかの判断処理を行うことなく、型開き開始後直ちにステップＳ２の処理が実行され、タイマＴがリセットされて計時を開始する（ステップＳ２）。そして、タイマＴが設定された基準時間Ｔｓを超えたか（ステップＳ３）、第１の近接スイッチ２１ａがＯＮか（ステップＳ４）判断され、タイマが基準時間を計時する前に第１の近接スイッチ２１ａがＯＮとなるとこの異常検出処理は終了する。又、第１の近接スイッチ２１ａがＯＮすることなく、タイマＴの計時時間が設定された基準時間Ｔｓを超えると、アラームを出力し射出成形機の動作を停止させる（ステップＳ５）。
上述した実施形態では、クロスヘッド５ａが通過する第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２を検知する手段として、ドグ２０と近接スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）で検知するようにしたが、この検知手段をリミットスイッチや光センサ等で構成してもよい。

なお、クロスヘッド５ａと共に可動プラテン３や可動側金型１０ｂも移動するものであるから、金型タッチからトグル機構のロックアップまでの可動プラテン３又は可動側金型１０ｂの移動を検知手段で検知することも考えられるが、金型タッチからトグル機構のロックアップまでの可動プラテン３又は可動側金型１０ｂの移動量は小さく、クロスヘッド５ａの移動量の方が大きいことから、クロスヘッドの位置を検知することによってより正確に検出できるものである。

本発明の型締装置の異常検出装置を適用した射出成形機の型締装置の一実施形態である。 同一実施形態におけるドグと近接スイッチの第１の態様の説明図である。 同一実施形態におけるドグと近接スイッチの第２の態様の説明図である。 同一実施形態における型締装置の異常検出装置を構成する数値制御装置の制御装置の概要図である。 同実施形態における型締装置の異常検出処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 固定プラテン
２ リアプラテン
３ 可動プラテン
４ タイバー
５ トグル機構
５ａ クロスヘッド
６ ボールネジ
７、８ 歯付きプーリ
９ タイミングベルト
１０ａ 固定側金型
１０ｂ 可動側金型
１１ エジェクタ機構
１２ 型厚調整機構
２０、２０’ ドグ
２１ 近接スイッチ
２１ａ 第１の近接スイッチ
２１ｂ 第２の近接スイッチ

Claims (7)

1. ベルトを介してトグル機構を駆動する電動式射出成形機の型締装置の異常検出装置であって、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置の第１の位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する第１の検知手段と、前記トグル機構が設定型締力を発生する第２の位置に到達した前記クロスヘッドを検知する第２の検知手段と、型締工程において前記第１の検知手段が前記第１の位置に到達したクロスヘッドを検知した後の時間を測定する測定手段と、前記第２の検知手段が前記第２の位置に到達したクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを有することを特徴とする型締装置の異常検出装置。
2. ベルトを介してトグル機構を駆動する電動式射出成形機の型締装置の異常検出装置であって、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置の第１の位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する第１の検知手段と、前記トグル機構が設定型締力を発生する第２の位置に到達した前記クロスヘッドを検知する第２の検知手段と、型開き工程において前記第２の検知手段が前記第２の位置に到達したクロスヘッドを検知した後の時間を測定する測定手段と、前記第１の検知手段が前記第１の位置に到達したクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを有することを特徴とする型締装置の異常検出装置。
3. 前記第１、第２の検知手段は近接スイッチとドグである請求項１又は請求項２に記載の型締装置の異常検出装置。
4. 近接スイッチは１個で構成されている請求項３に記載の型締装置の異常検出装置。
5. 近接スイッチは２個で構成されている請求項３に記載の型締装置の異常検出装置。
6. ベルトを介してトグル機構を駆動する電動式射出成形機の型締装置の異常検出装置であって、予め設定されている金型タッチ位置もしくは金型タッチ位置より所定の距離開いた位置に到達したトグル機構のクロスヘッドを検知する検知手段と、型開き工程において型開き開始後の時間を測定する測定手段と、前記検知手段がクロスヘッドを検知する前に前記測定手段で測定した時間が基準値を超えた時にベルト破断の異常を出力する手段とを有することを特徴とする型締装置の異常検出装置。
7. 前記基準値は金型タッチ位置、設定型締力を発生する位置、型締め時の速度あるいは離型速度、加減速度から算出され、設定されている請求項１乃至６内いずれか１項に記載の型締装置の異常検出装置。

Images