JP4324034B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機に関するものであり、特に工程の一部を他の工程の一部と並列実行させることにより成形サイクル時間の短縮化が図られた射出成形機に関する。

射出成形機は、主に、型締工程、一次射出工程、二次射出工程、計量工程、冷却工程、型開き工程、製品取出し工程を１サイクルとして製品の成形を行うものである。現在の射出成形機の動作はマイコンにより制御され、上記サイクルを自動的に繰り返し、高い生産性を有するものであるが、さらに生産性を高めるために上記工程の一部を他の工程の一部と並列実行させることで１サイクルの時間を短縮させることが行われている。これに関する技術が出願人による特許文献１において開示されている。

また、マイコン制御の射出成形機は、カラーＣＲＴディスプレイ、カラーＬＣＤディスプレイ等の表示装置を具備することにより、自動運転のための運転条件の設定・確認のための各種運転条件設定モード画面や、自動運転中の多数の計測項目の実測データを表示するための各種実測データ表示モード画面等を表示するようになっている。このような射出成形機の画面表示に関する技術が特許文献２〜特許文献４などによって開示されている。

特許第３０３７９３２号公報 特開平８−２１６２１５号公報 特開２００３−１８１８９９号公報 特開２００４−１５５０６２号公報

従来の射出成形機では、各工程に要する時間などの射出成形機の動作時間に関する事項をオペレータに示す表示項目として、１サイクル全体の時間や各工程の動作時間を有しており、これを計測・表示するようにしていた。１つの工程が終了した後に次の工程に移行するような動作制御の場合にはこのようなものでも問題は無かったが、上述したごとく各工程の一部が並列実行されるように構成された射出成形機では、当該並列実行部分の時間（すなわち短縮時間）を明確に把握することができるものではなかった（並列実行される工程が１つのみである場合には、各工程の動作時間の総和と全体サイクル時間との差が重複動作時間となるが、並列実行される工程が複数ある場合には、各重複動作時間を個別に把握することができない）。

本発明は、上述した点に鑑み、工程の一部を並列実行させることにより１サイクルの短縮化が図られた射出成形機であって、当該重複動作時間を計測し、これを表示させるようにした射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１の射出成形機は、製品成形の１サイクル内に順次実行される、型締工程、一次射出工程、二次射出工程、計量工程、冷却工程、型開き工程、製品取出し工程、を含み、前記各工程の内の先行する工程が所定のストローク量に達したときに次に続く工程をスタートさせるようにして、前記先行する工程と次に続く工程の両者の工程の一部を並列実行させることにより１サイクルの短縮化が図られた射出成形機であって、前記並列実行される前記両者の工程の並列実行期間の重複動作時間を計測する手段を備えており、当該並列実行期間の重複動作時間計測手段は、前記先行する工程が所定のストローク量に達して前記次に続く工程がスタートしたときに計測をスタートさせ、前記先行する工程の終了と共に終了するようにした計測手段であることを特徴とする。

上記構成によれば、重複動作時間計測手段は、製品成形の１サイクル内に順次実行される各工程の内の先行する工程が所定のストローク量に達して次に続く工程がスタートしたときに計測をスタートさせ、先行する工程の終了と共に計測を終了して工程の重複動作時間が計測される。

請求項２の射出成形機は、請求項１記載の射出成形機であって、前記並列実行される工程が、前記型締工程と前記一次射出工程、及び、前記型開き工程と前記製品取出し工程であって、前記重複動作時間計測手段が、可動金型開閉ストローク量測定手段と所定数値記憶手段とタイマ手段とによって構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、一次射出工程の開始時及び型締工程の終了時が、可動金型開閉ストローク量測定手段によって計測される数値と所定数値記憶手段に記憶された数値とを比較することによって検出され、両時点の間の時間をタイマ手段によって計測することにより、型締工程と一次射出工程の重複動作時間が計測される。又、製品取出し工程の開始時及び型開き工程の終了時が、上記と同様に可動金型開閉ストローク量測定手段と所定数値記憶手段とによって検出され、両時点の間の時間をタイマ手段によって計測することにより、型開き工程と製品取出し工程の重複動作時間が計測される。

請求項３の射出成形機は、請求項１又は請求項２記載の射出成形機であって、前記並列実行される工程が、成形品を金型から突き出すための突出し工程と前記型締工程、及び、ドルーリング防止のためのサックバック工程と前記型開き工程であって、前記重複動作時間計測手段が、可動金型開閉ストローク量測定手段と所定数値記憶手段とタイマ手段と突出し機構ストローク量測定手段と計量制御手段とによって構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、型締工程の開始時及び突出し工程の終了時が、所定数値記憶手段に記憶されている数値と突出し機構ストローク量測定手段によって測定される数値とを比較することによって検出され、両時点の間の時間をタイマ手段によって計測することにより、突出し工程と型締工程の重複動作時間が計測される。又、型開き工程の開始時及びサックバック工程の終了時が、所定数値記憶手段に記憶されている数値と計量制御手段によって測定される数値とを比較することによって検出され、両時点の間の時間をタイマ手段によって計測することにより、サックバック工程と型開き工程の重複動作時間が計測される。

請求項４の射出成形機は、前記重複動作時間計測手段によって得られた重複動作時間を表示装置に表示させることを特徴とする。

本発明の請求項１の、製品成形の１サイクルに、型締工程、一次射出工程、二次射出工程、計量工程、冷却工程、型開き工程、製品取出し工程、を含み、前記工程の一部を並列実行させることにより１サイクルの短縮化が図られた射出成形機であって、前記並列実行される工程の重複動作時間を計測する重複動作時間計測手段と、当該重複動作時間を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする射出成形機によれば、工程の重複動作時間が、重複動作時間計測手段によって計測され、記憶手段に記憶されるため、重複動作時間の適正化などの当該射出成形機の分析・評価に利用することができ、射出成形機の分析・評価の精度や能率を高めることができる。

本発明の請求項４の、前記重複動作時間計測手段によって得られた重複動作時間を表示装置に表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の射出成形機によれば、重複動作時間が表示されるため、例えば、型締工程と一次射出工程とが並列実行されることにより短縮される時間（すなわち重複動作時間）をオペレータが一瞥にて確認することができる。

以下、本発明の具体的実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。

図１及び図２は本実施例の射出成形機の本発明に関する部分の概略を示すブロック図であり、図３は、同射出成形機の各工程の流れを示すシーケンス図である。図４は本実施例の射出成形機の本発明に関する動作の概略を示すフローチャート図である。

図１・図２及び図３を参照しつつ本実施例の射出成形機１の構成及び動作の概略を説明する。射出成形機１は、射出ユニット２０と型締めユニット３０とに大別され、型締めユニット３０は主に金型４０の開閉を行うものであり、射出ユニット２０は樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４０のキャビティ４１内に射出するものである。射出ユニット２０には、樹脂材料を供給するためのホッパ（図示せず）・樹脂材料を加熱溶融するための射出シリンダー２２が備えられ、射出シリンダー２２内には、樹脂材料を攪拌及び混練しつつ溶融し射出シリンダー２２の先端部に溶融樹脂を溜める（計量）ため及び当該計量された溶融樹脂を金型４０内に射出するためのスクリュ２３が備えられると共に、スクリュ２３を回転駆動するための駆動装置であるサーボモータ２４、及び、スクリュ２３を進退運動させる（射出動作）ための駆動装置であるサーボモータ２５が備えられる。さらに、射出成形機１には、サーボモータ２４を駆動及び制御するための、サーボアンプ２４ａ・エンコーダ２４ｂ・スクリュ回転数フィードバック制御部７０５、及び、サーボモータ２５を駆動及び制御するためのサーボアンプ２５ａ・エンコーダ２５ｂ・ロードセル２６・射出速度フィードバック制御部７０６・射出圧力フィードバック制御部７０７が備えられる。型締めユニット３０には、型締め機構であるトグル機構３１や成形品突出し機構３２が備えられ、トグル機構３１を駆動するサーボモータ３３及び成形品突出し機構３２を駆動するサーボモータ３４が備えられる。さらに、射出成形機１には、サーボモータ３３を駆動及び制御するための、サーボアンプ３３ａ・エンコーダ３３ｂ・型開閉速度フィードバック制御部７０９、及び、サーボモータ３４を駆動及び制御するためのサーボアンプ３４ａ・エンコーダ３４ｂ・エジェクト速度フィードバック制御部７０８が備えられる。なお、制御部７１２は装置全体の制御を行うものであり、前記した各フィードバック制御部の制御も行うものである。

射出成形機１は、図３に示されるように、１サイクルに型締工程（２０１）、一次射出工程（２０２）、二次射出（保圧）工程（２０３）、計量工程（２０４）、冷却工程（２０５）、型開き工程（２０６）、製品取出し工程（２０７）、を含み、このサイクルを繰り返すことにより成形品を製造する。本実施例の射出成形機１は、型締め工程の一部と一次射出工程の一部（２０１ａから２０１ｂまでの期間）及び型開き工程の一部と製品取出し工程の一部（２０６ａから２０６ｂまでの期間）を並列実行することによりサイクル時間の短縮が図られている。

型締工程では、トグル機構３１を駆動させることにより可動側金型４０ａを固定側金型４０ｂへと移動させて型締を行う。トグル機構３１は、軸部３１ａが前後にストロークする（軸部３１ａを回転させることでネジ機構により軸線方向の進退運動となる）ことにより、屈伸・伸張を行い、可動側金型４０ａと固定側金型４０ｂとが接触した時点ではまだトグル機構３１は伸張しきっておらず、可動側金型４０ａと固定側金型４０ｂとが接触した後にさらにトグル機構３１を伸張させることで、可動側金型４０ａと固定側金型４０ｂとの締め付け力を得ている。従って、型締工程の終了（トグル機構３１が伸張しきった状態）に至る以前であっても金型４０が閉じた状態で且つ一定の締め付け力を得ている状態が存在するため、射出を行っても問題ないだけの締め付け力が得られた時点（型締工程の終了前である２０１ａの時点）で、射出工程を開始することでサイクル時間の短縮を図っている。当該射出タイミング（すなわち射出を行っても問題ないだけの締め付け力が得られた時点）の判断は、予め設定された「射出開始用型締ストローク設定値」と軸部３１ａのストローク量とを比較することによって行われ、当該ストローク量は、可動金型開閉ストローク量測定手段であるサーボモータ３３の回転数を検出するエンコーダ３３ｂと型開閉速度フィードバック制御部７０９とによって測定される。

また、製品取出し工程では、製品取出しロボット（図示せず）によって成形品が金型４０から取り出されるが、製品取出しロボットが動作し始めてから金型４０付近に至るまでに一定の時間を要するため、金型４０の型開き工程の終了より先行させて（２０６ａの時点）取出し工程を開始することでサイクル時間の短縮を図っている。当該取出し工程の開始時点２０６ａの判断は、予め設定された「途中取出用型開ストローク設定値」と、可動金型開閉ストローク量測定手段によって測定される軸部３１ａのストローク量と、を比較することによって行われる。なお、本実施例では、軸部３１ａのストローク量は、最大の型締力が発生している状態（トグル機構３１が完全に伸張している状態）を０とし、型が開く（トグル機構３１が屈伸する）に従い増加していくものとする。

次に図３及び図４を参照しつつ射出成形機１の本発明に関する部分の動作の概略を説明する。ステップ３０１からステップ３０４において（図４）、予め設定され、所定数値記憶手段である各格納部に記憶されている各設定値を変数に代入しており、ステップ３０１では、射出条件設定格納部７０２に格納されている射出開始用型締ストローク設定値をａに、ステップ３０２では、型開閉条件設定格納部７０４に格納されている型締完了ストローク設定値をｂに、ステップ３０３では、取出条件設定格納部７１０に格納されている途中取出用型開ストローク設定値をｃに、ステップ３０４では、型開閉条件設定格納部７０４に格納されている型開完了ストローク設定値をｄに、それぞれ代入している。型締工程が進むに従い、軸部３１ａのストローク量が減少していくが、ステップ３０５において当該ストローク量とａ（射出開始用型締ストローク設定値）とを比較し、軸部３１ａのストローク量がａ以下の値になった時（すなわち一次射出工程開始時２０１ａ）にタイマ部７１１のタイマ１をスタートさせる（ステップ３０６）。型締工程と一次射出工程との並列実行期間は、型締工程の終了と共に終了するため、並列実行期間を計測するためのタイマ１は型締工程の終了と共に停止させる。当該型締工程の終了時の判断は軸部３１ａのストローク量がｂ（型締完了ストローク設定値）に達したか否かによってなされ（ステップ３０７）、型締工程が終了した時点でタイマ１を停止させ（ステップ３０８）、当該タイマの数値を表示部５０に表示させる（ステップ３０９）と共に、記憶手段である並列実行時間格納部７１５に記憶させる（ステップ３１０）。当該表示動作は制御部７１２及び画面表示処理部７１３によって制御される。

図３に示されるように、一次射出工程、二次射出（保圧）工程、冷却工程を経た後に製品取り出しのための型開き工程が開始され、型開き工程が進むに従い、軸部３１ａのストローク量が増加していくが、ステップ３１１（図４）において当該ストローク量とｃ（途中取出用型開ストローク設定値）とを比較し、軸部３１ａのストローク量がｃ以上の値になった時（すなわち製品取出し工程開始時２０６ａ）にタイマ部７１１のタイマ２をスタートさせる（ステップ３１２）。型開き工程と製品取出し工程との並列実行期間は、型開き工程の終了と共に終了するため、並列実行期間を計測するためのタイマ２は型開き工程の終了と共に停止させる。当該型開き工程の終了時の判断は軸部３１ａのストローク量がｄ（型開完了ストローク設定値）に至ったか否かによってなされ（ステップ３１３）、型開き工程が終了した時点でタイマ２を停止させ（ステップ３１４）、当該タイマの数値を表示部５０に表示させる（ステップ３１５）と共に並列実行時間格納部７１５に記憶させる（ステップ３１６）。

図３に示されるように、製品取出し工程（２０７）の終了により次のサイクルが開始される（２１１）ため、図４に示されるように、ステップ３１６が終了した後はステップ３０５へと戻り、サイクルに合わせたループ処理となる。なお、図５は表示部５０に表示される表示画面の一例を示す図であり、表示項目４５が型締工程と一次射出工程との重複動作時間を、表示項目４６が型開き工程と製品取出し工程との重複動作時間を示している。

以上のごとく、本実施例の射出成形機１によれば、型締工程と一次射出工程との重複動作時間、及び、型開き工程と製品取出し工程との重複動作時間を個別に測定し、これを表示・記憶するため、オペレータが並列実行によって短縮された個別の時間を一瞥にて確認することができる。また、当該短縮時間が記憶保持されるため、重複動作時間の適正化などの当該射出成形機の分析・評価に利用することができ、射出成形機の分析・評価の精度や能率を高めることができる。

図６は本実施例の射出成形機の各工程の流れを示すシーケンス図であり、図７及び図８は本実施例の射出成形機の本発明に関する動作の概略を示すフローチャート図である。なお、実施例１と同様となる概念には同一の符号を使用し、ここでの説明を省略する。また、本実施例の射出成形機の構成は実施例１と同様であるためここでの説明を省略し、本実施例の説明において必要なときは図１及び図２を使用して説明する。

本実施例の射出成形機１は、図６に示されるように、１サイクルに型締工程（５０１）、一次射出工程（５０２）、二次射出工程（５０３）、冷却工程（５０４）、計量工程（５０５）、サックバック工程（５０６）、型開き工程（５０７）、突出し工程（５０８）、を含み、このサイクルを繰り返すことにより成形品を製造する。本実施例の射出成形機１は、型締め工程の一部と一次射出工程の一部（５０１ａから５０１ｂまでの期間）及びサックバック工程と型開き工程の一部（５０６ａから５０６ｂまでの期間）、突出し工程の一部と型締工程の一部（５０８ａから５０８ｂまでの期間）等を並列実行することによりサイクル時間の短縮が図られている。

サックバック工程は、計量工程が終了した後にスクリュ２３を微量だけ後退させて射出シリンダー２２内の圧力を低下させることで、ドルーリングの防止をするものである。なお、本実施例においては、スクリュ２３が射出シリンダー２２の先端部側へ前進しきった状態の位置を０とし、スクリュ２３が後退するにつれてスクリュ２３の位置を示す変位量が増加するものとする。サックバック工程は、計量工程の終了により開始されるが、当該計量工程の終了は、スクリュ２３の位置と予め設定された「計量設定値」とを比較することにより行われ、当該スクリュ２３の位置は、計量制御手段であるエンコーダ２５ｂ及び射出速度フィードバック制御部７０６によって測定される。

成形品を金型から突き出すための突出し工程では、予め設定された量（エジェクトピン突出し完了位置設定値）だけエジェクトピン３２ａを可動金型４０ａ内のキャビティ４１から突出させることで成形品の突出しを行う。突出し後エジェクトピン３２ａが戻る過程において、エジェクトピン３２ａが所定の位置になった時点で、型締工程を開始させるが、当該型締め工程開始時の判断は、エジェクトピン３２ａの位置と予め設定された「途中型締エジェクトピン位置設定値」とを比較することにより行われ、当該エジェクトピン３２ａの位置は、突出し機構ストローク量測定手段であるエンコーダ３４ｂ及びエジェクト速度フィードバック制御部７０８によって測定される。なお、本実施例においては、エジェクトピン３２ａが全く突出していない状態の位置を０とし、エジェクトピン３２ａが突出するにつれてエジェクトピン３２ａの位置を示す変位量が増加するものとする。

次に図６及び図７・８を参照しつつ本実施例の射出成形機１の本発明に関する部分の動作の概略を説明する。ステップ６０１からステップ６０６において（図７）、予め設定され、所定数値記憶手段である各格納部に記憶されている各設定値を変数に代入しており、ステップ６０３では、射出条件設定格納部７０２に格納されている計量設定値とサックバック完了位置とをそれぞれeとｅｓとに、ステップ６０４では、エジェクト条件設定格納部７０３に格納されているエジェクトピン突出し完了位置設定値をｆに、ステップ６０５では、エジェクト条件設定格納部７０３に格納されている途中型締エジェクトピン位置設定値をｇに、ステップ６０６では、エジェクト条件設定格納部７０３に格納されているエジェクトピン戻り完了位置設定値をｈに、それぞれ代入している。なお、ステップ６０１と６０２は実施例１と同様のものであり、ステップ６０７〜ステップ６１２も実施例１と同様であるのでここでの説明を省略する。

ステップ６１３（図８）では、スクリュ２３の測定位置とe（計量設定値）を比較し、これを超えた場合（計量工程が終了し、サックバック工程が開始された時点）に、タイマ部７１１のタイマ３をスタートさせる（ステップ６１４）。サックバック工程は、スクリュ２３が微量後退したことで終了するため、ステップ６１５にてスクリュ２３の測定位置とサックバック完了位置eｓとを比較し、スクリュ２３がサックバック完了位置eｓに達した時点（サックバック工程終了時）でタイマ３をストップさせ（ステップ６１６）、当該タイマ３の数値（サックバック工程と型開き工程の一部との重複動作時間）を表示部５０に表示させる（ステップ６１７）と共に並列実行時間格納部７１５に記憶させる（ステップ６１８）。

図６に示されるように、サックバック工程と同時に型開き工程が開始され、型開き工程が所定の段階進んだ時点で突出し工程が開始される。前述したごとく突出し工程におけるエジェクトピン３２ａの戻り動作が開始された後、所定のタイミングにて型締工程が開始される。当該型締工程開始時点５０８ａをステップ６２０におけるエジェクトピン測定位置とｇ（途中型締エジェクトピン位置設定値）との比較により判断し、型締工程開始時点と判断した場合にはタイマ部７１１のタイマ４をスタートさせる（ステップ６２１）。ステップ６１９におけるエジェクトピン測定位置とｆ（エジェクトピン突出し完了位置設定値）との比較は、エジェクトピン３２ａの進出動作中におけるｇ（ｇ以下の数値）の位置の通過を型締工程開始時点と誤認することを防止するためのものである。ステップ６２２では、エジェクトピン測定位置とｈ（エジェクトピン戻り完了位置設定値）とを比較し、これに達した場合（突出し工程の終了時点５０８ｂ）には、タイマ４をストップさせ（ステップ６２３）、当該タイマの数値（突出し工程の一部と型締工程の一部との重複動作時間）を表示部５０に表示させる（ステップ６２４）と共に並列実行時間格納部７１５に記憶させる（ステップ６２５）。ステップ６２５が終了した後はステップ６０７へと戻り、製品製造サイクルに合わせてループ処理がなされる。

以上のごとく、本実施例によれば、型締工程と一次射出工程との重複動作時間、及び、サックバック工程と型開き工程との重複動作時間、及び、突出し工程と型締工程との重複動作時間をそれぞれ個別に測定し、これを表示・記憶するため、オペレータが並列実行によって短縮された個別の時間を一瞥にて確認することができる。また、当該短縮時間が記憶保持されるため、重複動作時間の適正化などの当該射出成形機の分析・評価に利用することができ、射出成形機の分析・評価の精度や能率を高めることができる。

射出成形機の本発明に関する部分の概略を示すブロック図 射出成形機の本発明に関する部分の概略を示すブロック図 実施例１の射出成形機の各工程の流れを示すシーケンス図 実施例１の射出成形機の本発明に関する動作の概略を示すフローチャート図 表示画面の一例を示す図 実施例２の射出成形機の各工程の流れを示すシーケンス図 実施例２の射出成形機の本発明に関する動作の概略を示すフローチャート図 実施例２の射出成形機の本発明に関する動作の概略を示すフローチャート図

符号の説明

１ 射出成形機
２５ｂ エンコーダ（計量制御手段）
２４・２５・３３・３４ サーボモータ
３３ｂ エンコーダ（可動金型開閉ストローク量測定手段）
３４ｂ エンコーダ（突出し機構ストローク量測定手段）
５０ 表示部
７０２ 射出条件設定格納部（所定数値記憶手段）
７０３ エジェクト条件設定格納部（所定数値記憶手段）
７０４ 型開閉条件設定格納部（所定数値記憶手段）
７０６ 射出速度フィードバック制御部（計量制御手段）
７０８ エジェクト速度フィードバック制御部（突出し機構ストローク量測定手段）
７０９ 型開閉速度フィードバック制御部（可動金型開閉ストローク量測定手段）
７１０ 取出条件設定格納部（所定数値記憶手段）
７１１ タイマ部（タイマ手段）
７１２ 制御部

Claims (4)

1. 製品成形の１サイクル内に順次実行される、型締工程、一次射出工程、二次射出工程、計量工程、冷却工程、型開き工程、製品取出し工程、を含み、前記各工程の内の先行する工程が所定のストローク量に達したときに次に続く工程をスタートさせるようにして、前記先行する工程と次に続く工程の両者の工程の一部を並列実行させることにより１サイクルの短縮化が図られた射出成形機であって、前記並列実行される前記両者の工程の並列実行期間の重複動作時間を計測する手段を備えており、当該並列実行期間の重複動作時間計測手段は、前記先行する工程が所定のストローク量に達して前記次に続く工程がスタートしたときに計測をスタートさせ、前記先行する工程の終了と共に終了するようにした計測手段であることを特徴とする射出成形機。
2. 前記並列実行される工程が、前記型締工程と前記一次射出工程、及び、前記型開き工程と前記製品取出し工程であって、前記重複動作時間計測手段が、可動金型開閉ストローク量測定手段と所定数値記憶手段とタイマ手段とによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 前記並列実行される工程が、成形品を金型から突き出すための突出し工程と前記型締工程、及び、ドルーリング防止のためのサックバック工程と前記型開き工程であって、前記重複動作時間計測手段が、可動金型開閉ストローク量測定手段と所定数値記憶手段とタイマ手段と突出し機構ストローク量測定手段と計量制御手段とによって構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形機。
4. 前記重複動作時間計測手段によって得られた重複動作時間を表示装置に表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の射出成形機。

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