JP4902785B2 - 二材成形用射出成形機及びその制御方法 - Google Patents
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Description
この射出成形機による成形作用は、特許文献1の射出成形機と殆ど同じである。
3 可動ダイプレート
4 固定側金型
5 可動側金型
6A 回転金型A
6B 回転金型B
7 反転台
9 回転ダイプレート
10、30 二材成形用射出成形機
11 射出ユニットA
12 射出ユニットB
14、46 可動ダイプレート開閉手段
15 回転ダイプレート開閉手段
16、50、60 回転ダイプレート回転手段
17 割りナット
18 タイバー
21 サーボモータA
22a、32a、47a ボールねじ
24、33 ボールねじナット
31 サーボモータB
41 サーボモータC
56 サーボモータD
この実施の形態は、可動ダイプレートの金型と固定ダイプレートの金型と両ダイプレートの間に設置された回転ダイプレートの両側面の金型とで形成する2つのキャビティのそれぞれに異種の樹脂を射出し、回転ダイプレートを180度回転して2重射出し2材を一体成形する二材成形用射出成形機であって、可動ダイプレートと回転ダイプレートの移動と、回転ダイプレートの回転の駆動に制御が容易な電動駆動手段を設けたものである。
図1は本発明に係わる二材成形用射出成形機の平面模式図である。図2は、図1の二材成形用射出成形機の回転ダイプレートの回転動作を示す図である。図3は図1の二材成形用射出成形機の側面図である。図4は、図1の回転ダイプレートの概略構成を示すX−X矢視側面図である。図5は本発明の二材成形用射出成形機による二材成形工程図である。図6は、図1の二材成形用射出成形機のダイプレート開閉時の衝突防止方法を説明する図である。
そして、図4に示すように、回転ダイプレート9は反転台7上に載せられ、決められた角度位置から180度正逆回転し、位置決め装置44の位置決めピン44aと油圧シリンダ48とにより、固定ダイプレート2、可動ダイプレート3に正対した角度位置で位置決めされる。
可動ダイプレート3と回転ダイプレート9とが載っている反転台7は、基台1上を図示しないリニアベアリングを介して基台1に固設されたガイドレール19にガイドされて移動する。
なお、可動ダイプレート3と反転台7とがガイドされ移動するのはガイドレール19が好ましいが、本発明においては、例えば摺動板等であっても何ら実用上の支障は無い。
この時、射出ユニットB(12)は、可動ダイプレート3とともに大ストローク移動するが、射出ユニットB(12)は連結固定部材63を介して、可動ダイプレート3に連結固定された摺動式基台64の上に載置されているので、摺動式基台64がガイドレール19にガイドされて移動することにより、可動ダイプレート3の動作に遅れることなく、追従、移動できるようになっている。
また、図3中、符号62は、射出ユニットB(12)用のノズルタッチシリンダで、射出ユニットB(12)の摺動式基台64上での摺動を可能にしている。一方、図3中、符号61は、射出ユニットA(11)用のノズルタッチシリンダを示す。
図10に示すように、射出ユニットB(12)用のノズル12aが可動側金型5に接しており、型開閉時においてノズルタッチした状態であるので、型の閉じ、昇圧の完了と同時に、ノズルから樹脂を射出することができ、ハイサイクル化が可能となる。
二材成形用射出成形機10の両側に対称に一対設置される可動ダイプレート開閉手段14は、基台1又は固定ダイプレート2に固設されたサーボモータA(21)と、ボールねじ軸A(22)と、基台1又は固定ダイプレート2に固設され且つボールねじ軸A(22)を回転自在に軸方向を拘束して支える支え台26と、ボールねじ軸A(22)のボールねじ22aと螺合するボールねじナットA(24)と、ボールねじナットA(24)を取付け且つ可動ダイプレート3に固設されたナット支持台25と、サーボモータA(21)の回転力をボールねじ軸A(22)に伝える動力伝達機構23(例えば歯車プーリーと歯付きベルト、歯車減速機等)とにより構成され、一対のサーボモータA(21)は同調運転され、可動ダイプレート3は固定ダイプレート2に平行に開閉移動することができる。
これにより、高い精度での位置決めを実現することができる。
これにより、成形のハイサイクル化を実現することができる。
また、反転台7の回転動作を駆動しているサーボモータC(41)の制御において、位置決めピン44aを挿入する際に、サーボモータC(41)の位置制御の一部の制御を止めて、反転台7の位置決めをサーボモータで行うのでなく、位置決めピンによる機械的な倣いによって行えば、ピニオン42と大歯車43とのバックラッシに起因した反転台7の回転位置不感領域を無視でき、微低速回転制御時のハンチングを防止できる。この場合、位置決めピン44aの挿入穴はピン側が大となる若干のテーパ形状とすることが好ましい。
図5に示すように、回転ダイプレート9と可動ダイプレート3とを固定ダイプレート2に型閉する最初の型閉後、油圧シリンダ2aによる型締めを行い、回転金型A(6A)と固定側金型4とで形成するキャビテイに射出ユニットA(11)から溶融した樹脂Aを射出充填し、その状態を一定時間保持して冷却し、樹脂Aが固化する時間を見計らって、可動ダイプレート3と回転ダイプレート9を積載する反転台7を型開移動して各ダイプレート2、9、3の間隔を充分に開き、回転ダイプレート9を180度回転した後、可動ダイプレート3と回転ダイプレート9とを再型閉する。
この時点以降の可動ダイプレート3と回転ダイプレート9と固定ダイプレート2の型閉、成形工程は上記の再型閉後の成形工程の繰り返しとなる。
図5では、射出ユニットA(11)と射出ユニットB(12)との射出充填動作を同時に行っているが、金型4と金型5とにおいて、それぞれ別の成形、例えば射出圧縮成形や発泡成形、ガスアシスト成形、インサート成形等を行う場合には、射出ユニットA(11)と射出ユニットB(12)との射出充填動作は、シーケンシャルに行っても良い。
例えば成型品(寸法1550mm×1200mmの二材成型品)を成形する金型として、回転金型の重量は18トン(9トン/1台×2台)であり、この金型を回転させるための回転ダイプレート9の重量は20トンであるので、速い移動速度を選択すると必要加速動力が大きくなり、或いは加速に時間がかかり、駆動手段に大きな負担がかかる。また、急激な加速、減速は、振動の要因となる。
大きい駆動力に対しては油圧駆動手段が適しているが、この手段は重量物を移動するとき、位置を正確に制御するのが難しく時間がかかる。最近は精密な駆動手段であるボールねじの大容量化が進み、相当重量物の移動手段にもこのボールねじ装置が用いられるようになった。サーボモータで駆動するボールねじ装置はサーボモータの回転数をプログラム制御することにより、被駆動物の移動速度と停止位置の制御が容易となる。
これにより二材成形におけるサイクルの高速化が可能となり、また高い精度の動作が実現することができる。
これにより、速度切り換え時における衝撃の緩和となり、電動モータの過電流防止を行うことができ、衝撃による動作部材の損傷を防止、及び部材寿命の延命化が可能となる。
これにより、回転中心から遠方側の重量の低減に伴う回転慣性の低減を図ることができ、この結果、省エネ、高応答性、高精度での制御を実現することができる。
これにより、金型側に、成型品の突き出し用の成型品突出し装置を不要とすることができ、金型の構造を簡素化することができる。この結果、前記金型内可動部材動作の駆動装置を異なる金型で共用できるため、成形品毎に異なり、成型品毎に必要である金型の製造のコストの低減を図ることができる。
これにより、通信配線を有線の場合のための摺動仕様とする必要がなくなり、配線を簡素化することができる。この結果、回転ダイプレートを軽量化することができる。
図6は、回転金型A(6A)の角c2と、回転金型B(6B)の角c1の場合を示す。L1及びL2は、回転ダイプレート9の回転角度と、前記r1、r2の値から一義的に求まる変動数である。
ここで、回転金型A(6A)と回転金型B(6B)が同じ形状であれば、L1=L2である。
固定側金型4の厚さをa、固定ダイプレート2の金型取付け面から回転ダイプレート9の回転軸までの距離をb2、固定ダイプレート2の金型取付け面から可動側金型5の端面までの距離をb1とする。b1、b2は変動数である。
可動側金型5が回転中の回転金型B(6B)に向かって型閉移動するとき、b1−b2−L1=eとなったとき、可動ダイプレート3が減速、又は停止する。
回転金型A(6A)が固定側金型4から離れる方向に移動するとき、及び、可動側金型5が回転金型B(6B)から離れる方向に型開移動するとき、まず、可動ダイプレート3が型開移動し、可動側金型5と回転金型B(6B)の間隔がeを越えた時点から、回転ダイプレート(9)を型開移動、または回転動作を開始する。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態が、第1の実施の形態と異なるところは、図7に示す二材成形用射出成形機30の平面模式図に示すように、可動ダイプレート3を駆動する可動ダイプレート開閉手段46のサーボモータA(21)とボールねじ軸47の支え台26を反転台7に設置した点であり、これ以外は第1の実施の形態と同じであるので、他の構成の説明は省く。
この第2の実施の形態の利点は、ボールねじ軸47を短くできるのでボールねじ軸4の危険速度が向上し、可動ダイプレート3の開閉速度を速くすることができる。また、回転ダイプレート9と可動ダイプレート3間を直接ボールねじで連結する為、型開閉時等の回転ダイプレート9と可動プレート3との相当距離を検知、制御する際に、回転ダイプレート9と可動ダイプレート3の相対位置の演算が不要であり、制御が容易にできる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態が、第1の実施の形態と異なるところは、図8の回転ダイプレートの概略側面図に示すように、回転ダイプレート回転手段50は、反転台7に取付けられたサーボモータC(41)と、サーボモータC(41)に取付けられた小歯車53と、小歯車53と噛み合う回転ダイプレート9に一体に設けられた大歯車52と、小歯車53と大歯車52に巻き掛けられたエンドレスの歯付きベルト54とで構成され、回転ダイプレート9を正逆方向に半回転させる回転駆動手段であることであり、これ以外は第1の実施の形態と同じであるので、他の構成の説明は省く。
本実施の形態によれば、直接、大歯車52と小歯車53とを当接させる必要が無く、大歯車52の回転軸と小歯車53の回転軸の距離を任意に設定できる為、大歯車52の直近に小歯車53を設置できない場合や、減速比を変更する必要が発生した場合に、軸間距離に制約されることが無く、歯車形状を選定できるという、利点がある。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。この第4の実施の形態が、第1及び第2の実施の形態と異なるところは、図9の回転ダイプレートの概略側面図に示すように、回転ダイプレート回転手段60は、動力伝達のために歯車やエンドレスベルト等を使用せず、反転台7に取付けられたサーボモータD(56)が回転ダイプレート9と一体の台55の回転軸57に直結したダイレクトドライブ方式となっていることである。これ以外は第1の実施の形態と同じであるので、他の構成の説明は省く。
Claims (20)
- 可動側金型を取付けた可動ダイプレートと固定側金型を取付けた固定ダイプレートの間に可動ダイプレートと同方向に移動可能に設置された反転台と、該反転台上で180度回転可能で両面に前記可動側金型と固定側金型とに嵌合してキャビティを形成する金型を取付けた回転ダイプレートと、可動ダイプレートを型開閉する可動ダイプレート型開閉手段と、回転ダイプレートを型開閉する回転ダイプレート型開閉手段と、金型を閉じた後で上記3組のダイプレートを同時に型締めする型締手段と、異なった樹脂材をそれぞれ可塑化して射出充填する2組の射出ユニットとを有する二材成形用射出成形機において、
型締手段は3組のダイプレートを同時に型締めする油圧型締手段であり、
可動ダイプレート開閉手段は電動モータに駆動される可動ダイプレート開閉手段であり、
回転ダイプレート開閉手段は電動モータに駆動される回転ダイプレート開閉手段であり、
回転ダイプレートの回転手段は反転台に取付けられた電動モータにより駆動される回転駆動手段であると共に、
反転台に同反転台上で回転する回転ダイプレートがその回転限で当接する位置決めピンを設け、回転ダイプレートが一方の回転限に到達した位置と、その戻りの回転限の位置において対向するダイプレートに正対する位置になるよう位置決めピンを突出させることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
油圧型締手段は、固定ダイプレートに内蔵する複数の油圧シリンダ装置と該シリンダ装置のラムに結合され回転ダイプレートと可動ダイプレートを突き通すことができるように設けられた複数の先端溝付きタイバーと可動ダイプレートの外側に備えられ前記タイバーの溝と係合できる割ナットとで構成されていて、3組のダイプレートを同時に型締めする油圧型締手段であり、
可動ダイプレート開閉手段は、電動モータに駆動されるボールねじ軸と可動ダイプレートに取付けられた前記ボールねじ軸と螺合するボールねじナットによる可動ダイプレート開閉手段であり、
回転ダイプレート開閉手段は、電動モータに駆動されるボールねじ軸と反転台に取付けられた前記ボールねじ軸と螺合するボールねじナットによる回転ダイプレート開閉手段であり、
回転ダイプレートの回転手段は、反転台の縦の中心軸に180度正逆回転可能に設置された回転ダイプレートに設けられた水平の大歯車を反転台に設置した電動モータの出力軸に備えらえた小歯車で駆動する回転駆動手段であることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
可動ダイプレート開閉手段は、固定ダイプレート又は基台に固定された電動モータに駆動されるボールねじ軸と、可動ダイプレートに取付けられた前記ボールねじ軸と螺合するボールねじナットによりなることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
可動ダイプレート開閉手段は、反転台に固定された電動モータに駆動され、反転台に固設された支え台においてボールベアリングを介して回転自在に軸方向を拘束して支えられたボールねじ軸と可動ダイプレートに固設された前記ボールねじ軸と螺合するボールねじナットよりなることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
回転ダイプレートの回転手段は、反転台の縦の中心軸に180度回転可能に設置された回転ダイプレートに取付けられた水平の大歯車を歯付きベルト、又は、チエンと小歯車を介して反転台に設置した電動モータで駆動することを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
回転ダイプレートの回転手段は、反転台に取付けられ回転ダイプレートを180度回転させる電動モータで直結駆動することを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
2組の射出ユニットの内の1組は固定ダイプレート側に設置されて固定金型への樹脂射出に用いられ、他の1組は可動ダイプレート側に設置されて可動金型への樹脂射出に使用され稼動時には可動ダイプレートの移動に伴って移動することを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
3組のダイプレートを同時に型締めする油圧駆動の型締め装置と、
可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退させる電動モータ駆動の可動ダイプレート開閉装置と、
回転ダイプレートと反転台を可動ダイプレートと同方向に動作させる電動モータ駆動の回転ダイプレート開閉装置と、
水平方向に反転台を回転させる電動モータ駆動の反転台回転装置と、
前記各電動モータ動作制御をそれぞれフィードバック制御可能な制御装置と、
を備えることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
3組のダイプレートを同時に型締めする油圧駆動の型締め装置と、
可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退させる電動モータ駆動の可動ダイプレート開閉装置と、
回転ダイプレートと反転台を可動ダイプレートと同方向に動作させる電動モータ駆動の回転ダイプレート開閉装置と、
水平方向に反転台を回転させる電動モータ駆動の反転台回転装置と、
前記各電動モータ動作制御をそれぞれフィードバック制御可能な制御装置とを備えてなり、
前記各電動モータの少なくとも一つはサーボモータであることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
3組のダイプレートを同時に型締めする油圧駆動の型締め装置と、
可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退させる電動モータ駆動の可動ダイプレート開閉装置と、
回転ダイプレートと反転台を可動ダイプレートと同方向に動作させる電動モータ駆動の回転ダイプレート開閉装置と、
水平方向に反転台を回転させる電動モータ駆動の反転台回転装置と、
前記各電動モータ動作制御をそれぞれフィードバック制御可能な制御装置とを備えてなり、
前記フィードバック制御での速度制御の際に、
加速時又は減速時の速度制御は、一定の勾配値で一次直線に従い加速、又は減速を行い、且つ
一定速度からの加速時、又は減速時の速度制御は、
一定速度と加速、又は一定速度と減速の各一次直線速度が、それぞれ接線となる二次曲線に従って速度制御を行うことを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
3組のダイプレートを同時に型締めする油圧駆動の型締め装置と、
可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退させる電動モータ駆動の可動ダイプレート開閉装置と、
回転ダイプレートと反転台7を可動ダイプレートと同方向に動作させる電動モータ駆動の回転ダイプレート開閉装置と、
水平方向に反転台を回転させる電動モータ駆動の反転台回転装置と、
前記各電動モータ動作制御をそれぞれフィードバック制御可能な制御装置とを備えてなり、
反転台にピンで位置決めする際に、
反転台上で回転する前記回転ダイプレートが対向するダイプレートに正対する位置で、位置決めピン挿入穴に、位置決めピンを挿入可能であることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
3組のダイプレートを同時に型締めする油圧駆動の型締め装置と、
可動ダイプレートを固定ダイプレートに対し進退させる電動モータ駆動の可動ダイプレート開閉装置と、
回転ダイプレートと反転台7を可動ダイプレートと同方向に動作させる電動モータ駆動の回転ダイプレート開閉装置と、
水平方向に反転台を回転させる電動モータ駆動の反転台回転装置と、
前記各電動モータ動作制御をそれぞれフィードバック制御可能な制御装置とを備えてなり、
反転台にピンで位置決めする際に、
反転台上で回転する前記回転ダイプレートが対向するダイプレートに正対する位置で、位置決めピン挿入穴に、位置決めピンを挿入可能であると共に、
位置決めピン挿入穴中心が、
位置決めピン挿入装置の位置決めピン中心と一致する手前であるところの、反転台回転中の反転台の回転方向の所定の位置で、位置決めピンの挿入動作が開始する制御が可能な制御装置を備えることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
前記回転ダイプレートの補強リブ厚さが、回転ダイプレートの中央から外側に向けて徐々に減少することを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
回転ダイプレート内に、金型内の成型品突き出し動作、可動入れ子動作、ゲートバルブ動作等、金型内可動部材動作の駆動装置を備えることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
回転ダイプレート内に、金型内の成型品突き出し動作、可動入れ子動作、ゲートバルブ動作等、金型内可動部材動作の駆動装置を備えると共に、
成型品突き出し装置の動作制御の際、
制御信号を無線により送受信が可能な通信装置を備えることを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1において、
2組の射出ユニットの内の1組は固定ダイプレート側に、固定ダイプレートに対して進退可能に設置され、
他の1組は可動ダイプレート側に固定された摺動基台上に、可動ダイプレートに対して進退可能に設置され、
且つ
前記可動ダイプレートの型開閉時には、
前記他の1組の射出ユニットが、前記可動ダイプレートに取り付けた金型に当接しながら移動可能なことを特徴とする二材成形用射出成形機。 - 請求項1乃至7、又は請求項9乃至17のいずれか一つに記載する二材成形用射出成形機を用い、
可動ダイプレートと回転ダイプレート積載反転台の型閉、型締め、溶融樹脂の射出充填、冷却、可動ダイプレートと回転ダイプレート積載反転台の型開移動、回転ダイプレートの180度回転、可動ダイプレートと回転ダイプレート積載反転台の再型閉、型締の成形工程において、
可動ダイプレートと回転ダイプレート積載反転台の型開閉移動時間が、最短となるように電動モータにより加速、速度維持、減速を制御することを特徴とする二材成形用射出成形機の制御方法。 - 請求項1乃至7、又は請求項9乃至17のいずれか一つに記載する二材成形用射出成形機を用い、
反転台上の回転ダイプレートを180度回転するとき、最短の回転時間となるように電動モータにより回転加速、回転速度維持、回転減速を制御することを特徴とする二材成形用射出成形機の制御方法。 - 請求項18において、
移動中の可動ダイプレート、又は、回転ダイプレートが停止するのに必要な距離を衝突防止距離とし、
可動ダイプレート及び金型と回転ダイプレート及び金型のそれぞれの移動先端位置を監視し両ダイプレート又はそれぞれの金型の移動先端の相対位置が衝突防止距離に入ったら自動的に移動中の接近する方のダイプレートを減速、あるいは停止させるようにして可動ダイプレートと回転ダイプレートの開閉移動時の衝突を防止することを特徴とする二材成形用射出成形機の制御方法。 - 請求項18において、
移動中の可動ダイプレート、又は、回転ダイプレートが停止するのに必要な距離を衝突防止距離とし、
可動ダイプレート及び金型と回転ダイプレート及び金型のそれぞれの移動先端位置を監視し両ダイプレート又はそれぞれの金型の移動先端の相対位置が衝突防止距離に入ったら自動的に移動中の接近する方のダイプレートを減速、あるいは停止させるようにして可動ダイプレートと回転ダイプレートの開閉移動時の衝突を防止すると共に、
可動ダイプレートと回転ダイプレートの開閉移動、回転ダイプレート回転をラップして行う際、
回転ダイプレート回転中の回転ダイプレート又はその金型と固定ダイプレート又はその金型、回転ダイプレート又はその金型と可動ダイプレート又はその金型間の相対距離を可動ダイプレート位置及び回転ダイプレートの位置と回転角度とそれぞれの金型の形状寸法値より算出し、衝突防止距離に入ったら自動的に接近する方のダイプレートの移動又は回転ダイプレートの回転を減速、あるいは停止させるようにしたことを特徴とする二材成形用射出成形機の制御方法。
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