JP4313259B2

JP4313259B2 - トグル式型締装置の型厚調整方法

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Publication number: JP4313259B2
Application number: JP2004194249A
Authority: JP
Inventors: 隆箱田; 進両角
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006015552A

Description

本発明は、圧受盤を所定の位置へ移動させて型厚調整を行うトグル式型締装置の型厚調整方法に関する。

一般に、射出成形機に備える金型を型締するトグル式型締装置は、可動型を支持する可動盤と圧受盤に支持される駆動部により進退変位するクロスヘッド間をトグルリンク機構により連結し、クロスヘッドの加圧力を増圧して可動盤に伝達する機能を有しており、トグルリンク機構がほぼ伸長しきった状態におけるタイバーの伸びに基づいて所定の型締力が発生する。このため、金型を交換した際には、所定の型締力が発生するように圧受盤の位置を設定する必要があり、通常、圧受盤の位置は、型厚調整装置により自動で設定される。

従来、この種の型厚調整装置を用いた型厚調整方法としては、特許第２６６８５９９号公報で開示される射出成形機の自動型厚調整方法が知られている。この自動型厚調整方法は、金型を型締用サーボモータの出力トルクで押し付けながらリヤプラテンを後方に移動させて行うトグル式型締装置を有する射出成形機の自動型厚調整方法であって、金型にかかる圧力を型締装置に設けた金型圧力検出手段により検出し、指令値と金型圧力検出手段の出力との差を型締用サーボモータのトルク制限値としてフィードバック制御し、金型にかかる圧力を所定の圧力以下に制限しながらリアプラテンを移動させて型厚調整を行うものである。
特許第２６６８５９９号

しかし、上述した従来のトグル式型締装置の型厚調整方法は、次のような問題点があった。

第一に、金型を型締用サーボモータの出力トルクで押し付けながらリヤプラテン（圧受盤）を後方に移動させる方式のため、全体の制御が煩雑になるとともに、型厚調整に要する時間が長くなり、作業工数の増加及び生産効率の低下を招く。

第二に、本来の型締工程における動作とは大きく異なる動作により型厚調整を行うため、動作の相違に基づく誤差が入り込む余地があり、十分な正確性及び安定性を確保することができない。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したトグル式型締装置の型厚調整方法の提供を目的とするものである。

本発明に係るトグル式型締装置Ｍｃの型厚調整方法は、圧受盤２を所定の位置へ移動させて型厚調整を行うに際し、トグルリンク機構３を伸長させた状態で圧受盤２を後退位置Ｘｒから第一速度Ｖｈで前進させ、圧受盤２が金型閉鎖位置Ｘｃに達したなら所定の距離Ｌｓだけ後退させる第一工程Ｔ１と、この第一工程後、圧受盤２を第一速度Ｖｈの１０〜３０〔％〕に設定した第二速度Ｖｓで前進させ、金型閉鎖位置Ｘｃに達したならトグルリンク機構３を屈曲させて所定の距離Ｌｒだけ型開きを行うとともに、この後、目標の型締力を得る締め代分に相当する距離Ｌｃだけ圧受盤２を前進させる第二工程Ｔ２を備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、第一工程Ｔ１は、圧受盤２が金型閉鎖位置Ｘｃに達したならトグルリンク機構３を屈曲させて所定の距離Ｌｐだけ型開きを行うとともに、この後、圧受盤２を所定の距離Ｌｓだけ後退させた後、トグルリンク機構３を伸長させることができる。また、第二工程Ｔ２の締め代分に相当する距離Ｌｃだけ圧受盤２を前進させる速度には、第二速度Ｖｓを用いることができる。さらに、圧受盤２を移動させる駆動源に、減速ギア機構を内蔵するギアードモータ４を使用し、このギアードモータ４を駆動する電源周波数を低くして第二速度Ｖｓを設定することができる。

このような手法による本発明に係るトグル式型締装置Ｍｃの型厚調整方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）圧受盤２を、後退位置Ｘｒから高速となる第一速度Ｖｈで前進させる第一工程Ｔ１を備えるとともに、この第一工程後、設定した僅かな距離Ｌｓだけ低速となる第二速度Ｖｓで前進させる第二工程Ｔ２を備えるため、金型をリヤプラテンに当接させた状態でリヤプラテンを移動させる従来の方式とは異なり、型厚調整に要する時間短縮により作業工数の削減及び生産効率の向上を図ることができる。

（２）本来の型締工程における動作とほぼ同じ動作により型厚調整を行うことができるため、動作の相違に基づく誤差の入り込む余地を排除でき、十分な正確性及び安定性を確保することができる。

（３）第二速度Ｖｓは、第一速度Ｖｈの１０〜３０〔％〕に設定したため、型厚調整作業の時間短縮と設定される型締力の正確性及び安定性を最適な状態で両立させることができる。

（４）好適な態様により、第一工程Ｔ１を、圧受盤２が金型閉鎖位置Ｘｃに達したならトグルリンク機構３を屈曲させて所定の距離Ｌｐだけ型開きを行うとともに、この後、圧受盤２を所定の距離Ｌｓだけ後退させた後、トグルリンク機構３を伸長させるようにすれば、圧受盤２を移動させる駆動源に出力トルクの小さいギアードモータ４等を用いた場合であっても、金型閉鎖位置Ｘｃに達した際におけるいわゆる締め込みにより後退できなくなる問題を回避でき、次の動作へ確実に移行させることができる。

（５）好適な態様により、距離Ｌｃだけ圧受盤２を前進させる速度に第二速度Ｖｓを用いれば、正確性の要求される締め代分の設定も高精度に行うことができる。

（６）好適な態様により、圧受盤２を移動させる駆動源に、減速ギア機構を内蔵するギアードモータ４を使用し、このギアードモータ４を駆動する電源周波数を低くして第二速度Ｖｓを設定すれば、ギアードモータ４を用いた場合であっても容易に速度切換（速度変更）を行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る型厚調整方法を実施できるトグル式型締装置Ｍｃの構成について、図２〜図４を参照して説明する。

図２中、Ｍで示す射出成形機は、トグル式型締装置Ｍｃと射出装置Ｍｉを備える。トグル式型締装置Ｍｃは、離間して配した固定盤２１と圧受盤２を備え、固定盤２１は不図示の機台上に固定されるとともに、圧受盤２は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤２１と圧受盤２間には、四本のタイバー２２…を架設する。この場合、各タイバー２２…の前端は、固定盤２１に固定するとともに、各タイバー２２…の後端は、圧受盤２に対して挿通させる。

一方、タイバー２２…には、可動盤２３をスライド自在に装填する。この可動盤２３は可動型Ｃｍを支持するとともに、固定盤２１は固定型Ｃｃを支持し、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃは金型Ｃを構成する。さらに、圧受盤２と可動盤２３間にはトグルリンク機構３を配設する。トグルリンク機構３は、圧受盤２に軸支した一対の第一リンク３ａ，３ａと、可動盤２３に軸支した一対の出力リンク３ｃ，３ｃと、第一リンク３ａ，３ａと出力リンク３ｃ，３ｃの支軸に結合した一対の第二リンク３ｂ，３ｂを有し、この第二リンク３ｂ，３ｂはクロスヘッド２４に軸支する。

また、圧受盤２とクロスヘッド２４間には型締用駆動部２５を配設する。型締用駆動部２５は、圧受盤２に回動自在に支持されたボールねじ部２６と、このボールねじ部２６に螺合し、かつクロスヘッド２４に一体に設けたボールナット部２７を有するボールねじ機構２８を備えるとともに、ボールねじ部２６を回転駆動する回転駆動機構部２９を備える。回転駆動機構部２９は、型締用サーボモータ３０と、このサーボモータ３０に付設して当該サーボモータ３０の回転数を検出するロータリエンコーダ３１と、サーボモータ３０のシャフトに取付けた駆動ギア３２と、ボールねじ部２６に取付けた被動ギア３３と、この駆動ギア３２と被動ギア３３間に架け渡したタイミングベルト３４を備えている。

これにより、サーボモータ３０を作動させれば、駆動ギア３２が回転し、駆動ギア３２の回転は、タイミングベルト３４を介して被動ギア３３に伝達され、ボールねじ部２６が回転することによりボールナット部２７が進退移動する。この結果、ボールナット部２７と一体のクロスヘッド２４が進退移動し、トグルリンク機構３が屈曲又は伸長し、可動盤２３が型開方向（後退方向）又は型閉方向（前進方向）へ進退移動する。

他方、圧受盤２には型厚調整装置１を付設する。型厚調整装置１は、四本のタイバー２２…の後端側にねじ部３６…を形成し、各ねじ部３６…にそれぞれ調整ナット３７…を螺合してなるねじ機構３８…を備える。この場合、調整ナット３７…は圧受盤２に対するストッパを兼ねている。これにより、各調整ナット３７…を回転させれば、ねじ部３６…に対して相対変位するため、圧受盤２を進退変位させることができる。

また、圧受盤２の側面には、圧受盤２を移動させる駆動源となるギアードモータ４を取付ける。このギアードモータ４は、型厚調整用の駆動モータとなる。ギアードモータ４は、モータ本体部４１を備え、このモータ本体部４１は、後半部に設けた誘導モータによるモータ部と、前半部に設けることにより当該モータ部の回転が入力する減速ギア機構とを備え、モータ本体部４１の前端面には、減速ギア機構の回転が出力する出力シャフト４２が突出する。さらに、モータ本体部４１の後端面からはモータ部におけるモータシャフトが突出し、このモータシャフトに対して位置をロックし又はロック解除するモータブレーキ部４３及びモータシャフトの回転数を検出するロータリエンコーダ部４４を付設する。このロータリエンコーダ部４４は、インクリメンタルエンコーダを利用し、基準位置に対するエンコーダパルスの発生数により絶対位置の検出を行うことができる。なお、ロータリエンコーダ部４４とモータブレーキ部４３は、モータ本体部４１に対して一体に組付けるため、エンコーダ付サーボモータと同様に全体の小型コンパクト化に寄与できる。

一方、図３及び図４に示すように、出力シャフト４２の前端側には、駆動ギア５１を取付けるとともに、各調整ナット３７…には、それぞれスモールギア５２…を一体に取付ける。この場合、各調整ナット３７…とスモールギア５２…はそれぞれ同軸上に位置する。また、各スモールギア５２…及び駆動ギア５１に噛合するラージギア５３を配設する。ラージギア５３は、リング形に形成し、内周面に沿って設けたレール部が圧受盤２に取付けた四つの支持ローラ５４…により支持される。即ち、各スモールギア５２…は、正方形の四隅位置にそれぞれ配され、かつラージギア５３は各スモールギア５２…に囲まれる位置に配されるため、各スモールギア５２…はラージギア５３に対して同時に噛合する。

よって、ギアードモータ４を作動させれば、駆動ギア５１の回転によりラージギア５３が回転するとともに、このラージギア５３の回転により各スモールギア５２…が同時に回転する。そして、各スモールギア５２…と一体に回転する各調整ナット３７…がタイバー２２…のねじ部３６…に沿って進退変位するため、圧受盤２も進退変位し、その前後方向位置が調整される。また、６１は、成形機コントローラであり、型締用サーボモータ３０，ロータリエンコーダ３１，ギアードモータ４，モータブレーキ部４３及びロータリエンコーダ部４４を接続する。

次に、このような型厚調整装置１を用いた本実施形態に係る型厚調整方法について、図１〜図１０を参照して説明する。

図１は、型厚調整方法の処理手順を示すフローチャートである。なお、型厚調整は、通常、金型Ｃを交換した際に行われるとともに、型厚調整方法に基づく一連の動作及び処理は自動で行われる。このため、同型厚調整方法を実行するシーケンスプログラムが成形機コントローラ６１に設定されており、このシーケンスプログラムに従って型締用サーボモータ３０及びギアードモータ４等の動作がシーケンス制御されるとともに、各種処理が実行される。

まず、ギアードモータ４を作動制御して圧受盤２を後退位置Ｘｒまで後退させる（ステップＳ１）。この際の後退速度は、電源周波数の６０Ｈｚに基づく通常速度である。また、後退位置Ｘｒでは、型締用サーボモータ３０を作動制御してトグルリンク機構３を伸長させた状態（伸長しきった状態）にする（ステップＳ２）。この状態を図５に示す。なお、この場合、後退位置Ｘｒは最後退位置に設定されるが、トグルリンク機構３を伸長させた状態で可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間に所定の隙間が生じればよいため、必ずしも最後退位置である必要はない。

次いで、ギアードモータ４を作動制御し、圧受盤２を、図６に示す矢印Ｆｆｐ方向へ前進させる（ステップＳ３）。この場合の前進速度は、高速となる第一速度Ｖｈである。この第一速度Ｖｈは、ギアードモータ４を駆動する電源周波数の６０Ｈｚに基づく通常速度となる。そして、金型閉鎖位置Ｘｃに達したなら圧受盤２を停止させる（ステップＳ４，Ｓ５）。この状態を図６に示す。したがって、圧受盤２は、比較的長距離区間となる後退位置Ｘｒから金型閉鎖位置Ｘｃまでの距離Ｌｆを高速となる通常速度（第一速度Ｖｈ）で移動することになる。なお、金型閉鎖位置Ｘｃとは、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃがタッチする位置であり、例えば、次の方法により検出できる。即ち、金型Ｃの閉鎖に伴う負荷トルクの変動量を順次検出するとともに、一定移動量に対する負荷トルクの変動率を順次求めることにより、この変動率が予め設定した設定率に達したときの位置を金型閉鎖位置Ｘｃとして検出する。

次いで、型締用サーボモータ３０を制御し、トグルリンク機構３を屈曲させることにより、可動盤２３を、図７に示す矢印Ｆｒ方向へ所定の距離Ｌｐだけ後退させて僅かな型開きを行う（ステップＳ６）。この型開きは次の理由による。上述したように、圧受盤２を高速となる第一速度Ｖｈで前進させ、金型閉鎖位置Ｘｃにおいて可動型Ｃｍと固定型Ｃｃがタッチした場合、前進移動時の慣性によっていわゆる締め込みが発生し、この後、ギアードモータ４を制御して圧受盤２を後退させようとしても移動できなくなる。特に、運動量と加速度は比例することから、締め込み量（停止するまでの移動量）は、速度の二乗に比例し、高速となる第一速度Ｖｈで移動させた場合、その締め込み量は無視できなくなり、圧受盤２を移動させる駆動源に、出力トルクの小さいギアードモータ４を使用した場合、締め込みを解くことができなくなる。そこで、型締用サーボモータ３０を制御し、トグルリンク機構３を屈曲させることにより、締め込みを解くようにした。したがって、この場合、可動盤２３を後退させる距離Ｌｐは僅かで足り、数〔ｍｍ〕程度、望ましくは、４〔ｍｍ〕前後に設定できる。これにより、金型閉鎖位置Ｘｃに達して圧受盤２を停止させた際に、締め込みにより後退できなくなる問題を回避することができ、次の動作へ確実に移行させることができる。

次いで、ギアードモータ４を制御し、圧受盤２を、図７に示す矢印Ｆｒｐ方向へ所定の距離Ｌｓだけ後退させる（ステップＳ７）。この場合、後退速度は、上述した第一速度Ｖｈを用いることができる。上述したように、高速となる第一速度Ｖｈで前進させた場合、金型閉鎖位置Ｘｃにおいて締め込みが発生するが、この締め込み量は、例えば、型締力設定（調整）時などの誤差及びバラツキの要因となり、型締力の再現性が悪くなるとともに、特に、低い型締力は設定できなくなる。そこで、本実施形態では、第一速度Ｖｈにより金型閉鎖位置Ｘｃに達した圧受盤２を一旦後退させ、この後、微速で再前進させるようにした。したがって、所定の距離Ｌｓは、この処理を実現できる僅かな距離であればよく、数〔ｍｍ〕程度、望ましくは、２〔ｍｍ〕前後に設定できる。

また、圧受盤２を所定の距離Ｌｓだけ後退させたなら、型締用サーボモータ３０を制御し、トグルリンク機構３を伸長させる（ステップＳ８）。これにより、可動盤２３は、上述した距離Ｌｐと同じ距離だけ矢印Ｆｆ方向へ前進する。この状態を図８に示す。したがって、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間には、上述した距離Ｌｓと同じ距離の隙間が生じることになる。以上が第一工程Ｔ１となる。この第一工程Ｔ１後、以下の第二工程Ｔ２が行われる。

第二工程Ｔ２では、まず、ギアードモータ４を制御し、圧受盤２を、図９に示す矢印Ｆｆｐ方向へ前進させる（ステップＳ９）。この場合の前進速度は、低速となる第二速度Ｖｓである。この第二速度Ｖｓは、第一速度Ｖｈの１０〜３０〔％〕程度の微速に設定する。即ち、第一速度Ｖｈは、ギアードモータ４を駆動する電源周波数の６０Ｈｚに基づいて設定されるため、この電源周波数を低く設定、具体的には６〜１８Ｈｚ程度、望ましくは１０Ｈｚ程度に変更する。このように、第二速度Ｖｓを、第一速度Ｖｈの１０〜３０〔％〕に設定することにより、型厚調整作業に対する時間短縮と設定される型締力に対する正確性及び安定性を最適な状態で両立させることができる。なお、ギアードモータ４を駆動する電源周波数を低くして第二速度Ｖｓを設定することにより、ギアードモータ４を用いた場合であっても容易に速度切換（速度変更）を行うことができる。

そして、金型閉鎖位置Ｘｃに達したなら圧受盤２を停止させる（ステップＳ１０，Ｓ１１）。この状態を図９に示す。したがって、圧受盤２は、比較的短距離区間となる距離Ｌｓを微速で前進することになる。この場合、距離Ｌｓは僅かであるため、微速であっても移動時間は短時間である。また、微速で前進するため、金型閉鎖位置Ｘｃに達した際における衝撃が少なくなり安定な動作が確保されるとともに、特に、前述した締め込み量を大きく低減させることができる。即ち、第二速度Ｖｓは、第一速度Ｖｈの１０〜３０〔％〕に設定され、締め込み量は速度の二乗に比例することから、１／１００〜１／１０程度に低減させることができる。この結果、型厚調整により設定される型締力のバラツキは、第一速度Ｖｈのみで行った場合、２〜５〔％〕程度であるのに対して、本実施形態のように、第二速度Ｖｓを加えて行うことにより、０．１〜０．２〔％〕程度まで改善させることができた。

次いで、型締用サーボモータ３０を制御し、トグルリンク機構３を屈曲させることにより、可動盤２３を、図１０に示す矢印Ｆｒ方向へ所定の距離Ｌｒだけ後退させて僅かな型開きを行う（ステップＳ１２）。この場合、距離Ｌｒは、後述する締め代分を設定するための移動であり、少なくとも当該締め代分を確保できる距離を選定する。具体的には、前述した距離Ｌｐと同程度の４〔ｍｍ〕前後に設定できる。そして、ギアードモータ４を制御し、圧受盤２を、図１０に示す矢印Ｆｆｐ方向へ目標の型締力を得る締め代分に相当する距離Ｌｃだけ前進させる（ステップＳ１３）。この場合の前進速度は、前述した第二速度Ｖｓを用いる。第二速度Ｖｓを用いることにより、正確性の要求される締め代分の設定も高精度に行うことができる。なお、金型閉鎖位置Ｘｃから可動盤２３を前進させた際における距離と型締力の関係が予め設定されているため、目標の型締力を得る締め代分に相当する距離Ｌｃを選択することができる。この後、型締用サーボモータ３０を制御し、トグルリンク機構３を伸長させることにより、高圧型締を行うことができる。これにより、型厚調整が完了する（ステップＳ１４）。

このように、本実施形態に係る型厚調整方法は、圧受盤２を、後退位置Ｘｒから高速となる第一速度Ｖｈで前進させる第一工程Ｔ１を備えるとともに、この第一工程後、設定した僅かな距離Ｌｓだけ低速となる第二速度Ｖｓで前進させる第二工程Ｔ２を備えるため、金型をリヤプラテンに当接させた状態でリヤプラテンを移動させる従来の方式とは異なり、全体の制御の単純化を図ることができるとともに、型厚調整に要する時間短縮により作業工数の削減及び生産効率の向上を図ることができる。また、本来の型締工程における動作とほぼ同じ動作により型厚調整を行うことができるため、動作の相違に基づく誤差の入り込む余地を排除でき、十分な正確性及び安定性を確保することができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法，構成，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、第一工程Ｔ１において、圧受盤２が金型閉鎖位置Ｘｃに達したならトグルリンク機構３を屈曲させて所定の距離Ｌｐだけ型開きを行うとともに、この後、圧受盤２を所定の距離Ｌｓだけ後退させた後、トグルリンク機構３を伸長させる工程を設けたが、圧受盤２を移動させる駆動源（ギアードモータ４）に大型の高トルク対応のモータを用いるなど、発生する締め込みを解くことができれば、この工程は省略できる。また、圧受盤２を移動させる駆動源にサーボモータを使用する場合には、サーボ制御による第一速度Ｖｈ及び第二速度Ｖｓを設定することができる。

本発明の最良の実施形態に係る型厚調整方法の処理手順を示すフローチャート、同型厚調整方法を実施できるトグル式型締装置の平面図、同トグル式型締装置に備える型厚調整装置の主要部を示す側面構成図、同型厚調整装置の主要部を示す背面構成図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の処理工程説明図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の他の処理工程説明図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の他の処理工程説明図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の他の処理工程説明図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の他の処理工程説明図、同型厚調整方法により型厚調整を行う際の他の処理工程説明図、

符号の説明

２圧受盤
３トグルリンク機構
４ギアードモータ
Ｍｃトグル式型締装置
Ｘｒ後退位置
Ｘｃ金型閉鎖位置
Ｖｈ第一速度
Ｖｓ第二速度
Ｔ１第一工程
Ｔ２第二工程
Ｌｓ距離
Ｌｒ距離
Ｌｃ距離
Ｌｐ距離

Claims

圧受盤を所定の位置へ移動させて型厚調整を行うトグル式型締装置の型厚調整方法において、トグルリンク機構を伸長させた状態で圧受盤を後退位置から第一速度で前進させ、前記圧受盤が金型閉鎖位置に達したなら所定の距離だけ後退させる第一工程と、この第一工程後、前記圧受盤を前記第一速度の１０〜３０〔％〕に設定した第二速度で前進させ、金型閉鎖位置に達したなら前記トグルリンク機構を屈曲させて所定の距離だけ型開きを行うとともに、この後、目標の型締力を得る締め代分に相当する距離だけ前記圧受盤を前進させる第二工程を備えることを特徴とするトグル式型締装置の型厚調整方法。
前記第一工程は、前記圧受盤が金型閉鎖位置に達したなら前記トグルリンク機構を屈曲させて所定の距離だけ型開きを行うとともに、この後、前記圧受盤を所定の距離だけ後退させた後、前記トグルリンク機構を伸長させることを特徴とする請求項１記載のトグル式型締装置の型厚調整方法。
前記第二工程の前記締め代分に相当する距離だけ前記圧受盤を前進させる速度は、前記第二速度を用いることを特徴とする請求項１記載のトグル式型締装置の型厚調整方法。
前記圧受盤を移動させる駆動源に、減速ギア機構を内蔵するギアードモータを使用し、このギアードモータを駆動する電源周波数を低くして前記第二速度を設定することを特徴とする請求項１記載のトグル式型締装置の型厚調整方法。