JP5449839B2

JP5449839B2 - 金型の保護方法および保護装置

Info

Publication number: JP5449839B2
Application number: JP2009098649A
Authority: JP
Inventors: 武横林
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-04-15
Also published as: JP2010247410A

Description

本発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、可動盤を貫通し固定盤と型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、トグル機構のクロスヘッドを駆動することにより型開閉ができるようになっているトグル式型締装置において、固定盤と可動盤のそれぞれに取付けられている固定金型と可動金型を型締めして異物が挟まれたときに、これを検出して金型が傷つかないように保護する方法と、この方法の実施に使用されるトグル式型締装置および金型に関するものである。

射出成形機は、文献名を挙げるまでもなく周知であり、概略的には、射出材料を溶融して射出する射出装置、型締および型開される一対の金型、この金型が取り付けられ金型を型締方向あるいは型開方向に駆動する型締装置等から構成されている。また、型締装置としてトグル式型締装置も周知である。トグル式型締装置は、型締ベッド上に固定されている固定盤、型締ベッド上に軸方向に移動自在に設けられている型締ハウジング、固定盤と型締ハウジングとの間に設けられている４本のタイバ、型締ベッド上に軸方向に移動可能に設けられていると共にタイバが挿通されている可動盤、型締ハウジングと可動盤との間に設けられているトグル機構等から構成されている。従って、トグル式型締装置を駆動して一対の金型を型締すると、金型内にキャビティが形成される。このキャビティに射出装置から溶融状態の射出材料を射出充填し、冷却固化を待って型締装置を駆動して金型を開くと成形品を得ることができる。

このようにして成形された成形品は、金型に設けられているイジェクトピンで突き出されて、下方に設けられている受け皿に自然落下する。あるいは、成形品は、イジェクトピンで突き出して金型から浮き上がらせ、射出成形機に関連して設けられているロボットアームによって取り出される。ところが、イジェクトピンの突き出しが不十分であったり、イジェクトピンとロボットアームの動作にずれが生じると、成形品が金型内に取り残されてしまう。このような状態で、トグル式型締装置を駆動して金型を型締すると、取り残された成形品が金型のパーティングラインに載って金型に挟まれて、高価な金型が傷ついてしまう。また、異物が金型間に入り込んでも、トグル式型締装置を駆動して型締すると、同様に金型が傷ついてしまう。

特開平０９−２５４２１８号公報特表２００８−５１２２７５号公報

特許文献１には、トグル機構、可動盤、または型締ハウジングに歪センサが設けられたトグル式型締装置と、歪量を検出して型締力を制御する金型の保護方法が記載されている。特許文献１によると、歪センサで検出される歪量から所定の演算によって型締力を計算する。そして、型締力が予め設定されているしきい値を超えると、異物が金型に挟まれた異常な状態であるとみなして、型締力がそれ以上にならないように型締装置を制御する。従って、金型に成形品や異物が挟まれてしまっても、金型を傷つけない。
特許文献２には、型締力を測定して、設定された目標型締力との偏差量が、所定の時間にわたって許容量を超えたときに型締装置を停止する、金型の保護方法が記載されている。特許文献２には、使用されているセンサの種類、センサが設けられている部材等が記載されていないので、型締力を測定する方法が不明であり具体的な実施の方法は定かではないが、特許文献２に記載の方法によると、目標型締力を可動盤に取り付けられている可動側金型の位置に応じて変化する変数として扱う。従って、目標型締力は可動側金型の位置の関数として予め定める。そして、可動側金型の位置と型締力とを測定して、このような目標型締力に対する型締力の偏差が所定の時間にわたって許容量を超えたときに、型締装置を停止する。従って、金型に成形品や異物が挟まれても、金型を傷つけることなく金型を保護することができる。

特許文献１、または特許文献２に記載の方法によっても、型締力を監視して型締装置を制御したり型締装置を停止することができるので、金型に異物が挟まれていることを検出することができ金型を保護することはできる。しかしながら、改良すべき点も見受けられる。例えば、監視している対象が型締力である点に問題がある。適切な型締力は金型によって異なるので、型締力のしきい値や、目標型締力も金型によって異なることになる。従って、しきい値や目標型締力が設定されていても、型締装置に取り付けられる金型が交換されたら、しきい値や目標型締力を設定し直さなければならず、煩雑である。また、特許文献１に記載の方法によると、型締力の計算の基になる歪量は、歪センサによって検出されるが、歪センサが設けられている部材に問題が見受けられる。すなわち、歪センサはトグル機構、可動盤、または型締ハウジングに設けられており、トグル機構と可動盤は型開閉時に大きく動いてしまうし、型締ハウジングもタイバの伸びによってわずかに左右に動いてしまう。このような部材には、動きに伴う加速度によって部材内部に応力が発生して、型締力に由来しない歪が発生してしまう。従って、検出された歪量からは正確な型締力が計算できない場合があり、異物が金型に挟まっていても検出が遅れて金型を傷つけてしまう可能性がある。また、特許文献２に記載の方法によると、可動側金型の位置に応じて目標型締力が設定されているので、異常の検出は比較的正確にできるように考えられるが、大きく開かれている型開位置においても型締力を監視している点に問題がある。すなわち、金型に異物が挟まる型開位置は、比較的型開量が小さいときであるが、特許文献２に記載の方法によると、金型に異物が挟まれる恐れのない型開位置においても同様に監視しているので、ノイズを拾って誤作動してしまう可能性が高い。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、金型が取り替えられる度に煩雑な設定をする必要がなく、従ってメンテナンスが容易であり、ノイズを拾って誤作動を引き起こすことがなく、金型に異物が挟まったことを確実に検出して型締動作を停止することができる金型の保護方法およびこの保護方法の実施に直接使用されるトグル式型締装置を提供することを目的としている。

本発明においては、上記目的を達成するために、固定金型が取り付けられる固定盤に加速度センサを設け、この加速度センサで検出される固定盤の振動の加速度を、トグル機構を制御するコントローラに入力する。そして、クロスヘッドを駆動して可動金型を固定金型に対して型締するとき、可動金型が所定の型開量だけ開いた型開位置から、可動金型が固定金型にタッチする型閉位置までの間、固定盤の振動を監視して、所定のしきい値を超える振動を検出したら、クロスヘッドを停止して型閉動作を停止する。また、所定の型開量と型閉位置をクロスヘッドの位置で判断するように構成する。

かくして、請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドを駆動して型開閉するようになっているトグル式型締装置において、前記固定盤に固定金型を、前記可動盤に可動金型をそれぞれ取付けた状態で、前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締するとき、前記可動金型が前記固定金型から所定量だけ離間した型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置までの間、前記固定盤または前記固定金型に設けた加速度センサによって振動を監視して、所定のしきい値を超える加速度の振動を検出したら、型閉動作を停止するように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の保護方法において、前記型開位置と前記型閉位置は、前記クロスヘッドの位置によって判断するように構成される。

請求項３に記載の発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドが駆動されると型開閉されるようになっているトグル式型締装置において、前記固定盤には加速度センサが設けられ、該加速度センサにより計測される前記固定盤の加速度は、前記トグル機構を制御するコントローラに入力されるようになっており、前記固定盤に固定金型を、前記可動盤に可動金型をそれぞれ取付けた状態で、前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締する型締工程において、前記クロスヘッドが所定の型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置まで駆動される間に、所定のしきい値を超える加速度が検出されたら、前記コントローラからの指令によって前記型締工程が停止されるようになっていることを特徴とするトグル式型締装置として構成される。請求項４に記載の発明は、固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドが駆動されると型開閉されるようになっているトグル式型締装置と、前記固定盤と前記可動盤のそれぞれに取付けられている固定金型と可動金型とであって、前記固定金型には加速度センサが設けられ、該加速度センサにより計測される前記固定金型の加速度は、前記トグル機構を制御するコントローラに入力されるようになっており、前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締する型締工程において、前記クロスヘッドが所定の型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置まで駆動される間に、所定のしきい値を超える加速度が検出されたら、前記コントローラからの指令によって前記型締工程が停止されるようになっていることを特徴とするトグル式型締装置と金型として構成される。

以上のように、本発明によると、トグル式型締装置において、固定金型と可動金型を型閉して所定の型締力で型締するとき、固定金型と可動金型が所定量離間した型開位置からタッチする型閉位置までの間、固定盤または固定金型に設けた加速度センサによって振動を監視して、所定のしきい値を超える加速度の振動を検出したら、クロスヘッドを停止して型閉動作を停止するので、金型に異物が挟まった場合に確実にこれを検出して型閉動作を停止することができる。すなわち、監視する対象はベッド上に固定された固定盤または固定金型の振動であり、固定盤または固定金型は可動部材ではないので、部材が動くことによって生じる加速度の影響を受けることがない。つまり、金型に異物が挟まれたら、これを確実に検出することができる。また、型締力のような金型に依存する物理量を検出対象としていないので、すなわちその都度型締力が異なる金型によらない振動を検出対象としているので、金型が取り替えられても設定値を変更する必要はない。すなわち、メンテナンスが容易である。さらには、振動の監視は、固定金型と可動金型が所定の間隔だけ離間した型開位置からタッチする型閉位置までであるので、すなわち、金型に異物が挟まれる可能性のある状態だけを監視するので、不要にノイズを拾うことがない。つまり、誤動作を起こすことがない。そして、金型に異物が挟まれたことを検出したら、クロスヘッドを停止して型閉動作を停止するので、金型を傷つけることなく金型を保護することができる。また加速度センサは安価でトグル式型締装置はシンプルな構成からなるので、金型の保護を実施できるトグル式型締装置を安価に提供することが可能になる。また、他の発明によると、型開位置と型閉位置は、クロスヘッドの位置によって判断するように構成されているので、型開位置と型閉位置を容易に判断することができ、金型の保護を容易に実施することができる。

本発明の実施の形態に係るトグル式型締装置を示す正面図である。本実施の形態に係るトグル式型締装置の作用を説明するためのグラフ、すなわちクロスヘッドの各位置における固定盤の振動の変化を示すグラフである。

以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、トグル式型締装置２と、従来周知の射出装置３とから構成されている。本実施の形態に係るトグル式型締装置２は、図１を参照すると容易に理解されるように、従来のトグル式型締装置と略同様に構成されている。すなわち、トグル式型締装置２は、ベットＢ上に固定的に設けられている固定盤５、ベットＢ上に軸方向に移動自在に設けらている型締ハウジング６、固定盤５と型締ハウジング６との間に設けられている４本のタイバー７、７、…、これらのタイバー７、７、…が挿通され、軸方向に移動可能な可動盤８、型締ハウジング６と可動盤８との間に設けられているトグル機構１０等から概略構成されている。このように構成されている固定盤５には固定金型１１が、そして可動盤８には可動金型１２がそれぞれ取り付けられている。固定盤５には、所定の大きさの透孔５ａが明けられ、この透孔５ａに射出装置３の加熱シリンダ３ｂが挿通され、その先端の射出ノズル３ａが固定金型１１に設けられたスプルにタッチしている。

トグル機構１０も従来周知の構造をしている。すなわち、図１に示されている実施の形態では、概略的には一対の短リンク１５、１５と、一対の長リンク１６、１６と、１個のクロスヘッド１７と、一対のクロスリンク１８、１８とから構成されている。短リンク１５、１５の一方の端部はピン２０、２０により型締ハウジング６のブラケットに、長リンク１６、１６の一方の端部はピン２１、２１により可動盤８のブラケットに、それぞれ回動自在に結合され、短リンク１５、１５の他方の端部と、一対の長リンク１６、１６の他方の端部はピン２３、２３により回動自在に結合されている。そして、クロスヘッド１７には、クロスリンク１８、１８の端部がピン２５、２５で回動自在に結合され、クロスリンク１８、１８の他の端部は、短リンク１５、１５の所定の部分にピン２６、２６により、回動自在に結合されている。

クロスヘッド１７はボールネジ２８の先端に、従来周知の態様で取り付けられており、このボールネジ２８は型締ハウジング６の略中央部に明けられている透孔に挿通されている。型締ハウジング６には、ボールナット２９が回転自在に設けられ、このボールナット２９にボールネジ２８が螺合している。このボールナット２９は、軸方向の移動が規制された状態で型締ハウジング６に設けられているので、ボールナット２９を回転駆動すると、ボールネジ２８が軸方向に駆動され、クロスヘッド１７が型閉じ方向あるいは型開き方向に駆動されることになる。ボールナット２９には従動プーリ３１が固着され、サーボモータ３３の回転軸に設けられている駆動プーリ３２と従動プーリ３１は、ベルト３４によって掛け回されている。そして、サーボモータ３３は信号線Ｓ１によってコントローラ３５に接続されている。従って、コントローラ３５の指令によってサーボモータ３３を駆動すると、ボールナット２９が回転し、クロスヘッド１７を駆動することができる。

本実施の形態に係るトグル式型締装置２においては、固定盤５には固定盤５の振動を検出する加速度センサ３６が設けられている。加速度センサは、光学式のタイプ、半導体式のタイプ、機械式のタイプ等が周知であり、いずれのタイプの加速度センサも採用することが可能であるが、本実施の形態においては、半導体式のタイプに属する静電容量型の加速度センサ３６が設けられている。加速度センサ３６は信号線Ｓ２によってコントローラ３５に接続されているので、加速度センサ３６で検出される振動の加速度、すなわち固定盤５の振動の加速度はコントローラ３５に入力されることになる。

本実施の形態に係るトグル式型締装置２の作用を説明する。型開状態、すなわ可動金型１２が固定金型１１から離間した状態においては、クロスヘッド１７は、図１において左方に位置して、トグル機構１０が折り畳まれている。型締工程を実施する。コントローラ３５から指令を出力して、サーボモータ３３を駆動する。そうすると、ボールナット２９が回転してボールネジ２８が軸方向に駆動され、クロスヘッド１７は、図１において右方に駆動される。クロスヘッド１７を右方に駆動すると、トグル機構１０が押し広げられて可動盤８が右方に駆動される。クロスヘッド１７の位置が右方に移動するに従って、可動金型１２と固定金型１１の型開量は小さくなる。さらにクロスヘッド１７を駆動すると、可動金型１２は固定金型１１にタッチする。すなわち、固定金型１１と可動金型１２が型閉する。引き続きクロスヘッド１７を右方に駆動すると、タイバ７、７、…が弾性的に伸びてタイバ７、７、…に張力が働き、可動金型１２と固定金型１１は所定の型締力で型締される。

図２のグラフには、クロスヘッド１７の各位置における、固定盤５の振動の振幅、もしくは固定盤５の振動の加速度の変化が示されている。可動金型１２が固定金型１１にタッチするまでは、符号４１で示されているように固定盤５は、ほとんど振動しない。しかしながら、可動金型１２が固定金型１１にタッチすると、可動金型１２と可動盤８の運動量が固定金型１１と固定盤５に伝達されるので、タッチの直後に符号４５で示されているように固定盤５は大きく振動する。グラフにおいて、可動金型１２が固定金型１１にタッチするときのクロスヘッド１７の位置が、符号４３で示されている。

本実施の形態に係るトグル式型締装置２においては、型締工程において、可動金型１２と固定金型１１との型開量が所定の範囲にあるときに、固定盤５の振動を監視する。具体的には、型締工程において、可動金型１２と固定金型１１が所定の型開量に狭まったときに監視を開始して、可動金型１２と固定金型１１がタッチする直前に監視を停止する。図２のグラフには、監視を開始する型開量に対応するクロスヘッド１７の位置が符号４２で示されいる。つまり、クロスヘッド１７の位置が、符号４２から符号４３の範囲で示される、いわゆる監視範囲にあるときに、固定盤５の振動を監視することになる。図１に示されているように、可動金型１２と固定金型１１との間に異物３８が挟まれていると、図２のグラフにおいて符号４６で示されているように、可動金型１２が異物３８を介して固定金型１１にタッチするので、固定盤５は所定の振幅で振動する。これを加速度センサ３６が計測する。計測された振動の振幅あるいは振動の加速度が予めコントローラ３５に設定されているしきい値よりも大きいとき、固定金型１１と可動金型１２の間に異物が挟まっていると判断して、コントローラ３５はサーボモータ３３を停止する。すなわち、クロスヘッド１７の駆動を停止して、型締工程を停止する。これにより、固定金型１１と可動金型１２は傷つかず、保護される。

本実施の形態に係るトグル式型締装置２は色々な変形が可能である。例えば、加速度センサ３６は固定盤５に設けられているように説明されているが、固定金型１１に設けられていても同様に実施できる。また、所定のしきい値よりも大きい加速度の振動が検出されると、型締工程を停止するように説明されているが、所定のしきい値よりも大きい加速度が、所定の時間幅で続いたときに、型締工程を停止するようにしてもよい。このように実施すると、ノイズを拾ってしまい、金型に異物が挟まっていないにも拘わらず型締工程が停止するのを防ぐことが可能になる。

本実施の形態に係るトグル式型締装置における金型の保護方法は、直圧式型締装置においても同様に実施することが可能である。すなわち、直圧式型締装置において、固定盤あるいは固定盤に取り付けられている固定金型に加速度センサを設けて、所定の型開位置から型閉位置までの間、検出される固定盤あるいは固定金型の振動を監視するようにすれば、同様に金型に異物が挟まったことを検出して、金型を保護することができる。

１射出成形機２トグル式型締装置
３射出装置５固定盤
６型締ハウジング７タイバー
８可動盤１０トグル機構
１１固定金型１２可動金型
１７クロスヘッド２８ボールネジ
３６加速度センサ３５コントローラ

Claims

固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドを駆動して型開閉するようになっているトグル式型締装置において、前記固定盤に固定金型を、前記可動盤に可動金型をそれぞれ取付けた状態で、
前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締するとき、前記可動金型が前記固定金型から所定量だけ離間した型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置までの間、前記固定盤または前記固定金型に設けた加速度センサによって振動を監視して、所定のしきい値を超える加速度の振動を検出したら、型閉動作を停止する金型の保護方法。
請求項１に記載の保護方法において、前記型開位置と前記型閉位置は、前記クロスヘッドの位置によって判断することを特徴とする金型の保護方法。
固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドが駆動されると型開閉されるようになっているトグル式型締装置において、
前記固定盤には加速度センサが設けられ、該加速度センサにより計測される前記固定盤の加速度は、前記トグル機構を制御するコントローラに入力されるようになっており、
前記固定盤に固定金型を、前記可動盤に可動金型をそれぞれ取付けた状態で、前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締する型締工程において、前記クロスヘッドが所定の型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置まで駆動される間に、所定のしきい値を超える加速度が検出されたら、前記コントローラからの指令によって前記型締工程が停止されるようになっていることを特徴とするトグル式型締装置。
固定盤と、可動盤と、型締ハウジングと、前記可動盤を貫通し前記固定盤と前記型締ハウジングを連結している複数本のタイバーと、前記可動盤と型締ハウジングとの間に設けられているトグル機構とを備え、前記トグル機構のクロスヘッドが駆動されると型開閉されるようになっているトグル式型締装置と、前記固定盤と前記可動盤のそれぞれに取付けられている固定金型と可動金型とであって、
前記固定金型には加速度センサが設けられ、該加速度センサにより計測される前記固定金型の加速度は、前記トグル機構を制御するコントローラに入力されるようになっており、
前記可動金型を前記固定金型に対して型閉して所定の型締力で型締する型締工程において、前記クロスヘッドが所定の型開位置から前記可動金型が前記固定金型にタッチする型閉位置まで駆動される間に、所定のしきい値を超える加速度が検出されたら、前記コントローラからの指令によって前記型締工程が停止されるようになっていることを特徴とするトグル式型締装置と金型。