JP6034741B2 - 型締力の低下を検出できる射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機の型厚調整用モータの型締力発生時に型締力を低下する方向への回転を検出する装置を備える射出成形機に関する。

射出成形機で良好な製品を得るには型締力を所定値に保つことが重要である。射出成形機においては、型開閉モータが金型を締め上げる際の型締力発生に伴い、タイバーナットには型締力低下の方向に回転させようとする力が発生する。このとき、通常は型厚調整用モータの回転位置を保持するための駆動トルク、及びタイバーナットとリアプラテン接触面の摩擦力の方がタイバーナットを型締力低下の方向に回転させようとする回転力よりも大きいため、タイバーナットに結合した従動歯車、この従動歯車に結合している大歯車、及び型厚調整用モータが回転させられることはない。

しかしながら、長期間の機械の稼働により、タイバーナットとリアプラテンとの接触面の摩擦力が低下していくと、型締力発生時にタイバーナットが型締力を低下させる方向に回転しようとする。それらの逆方向への回転を防止する手段として、以下の特許文献に開示される技術がある。

特許文献１には、型締力を掛けるとタイバーナットがタイバーのねじれ角による型締力を低下させる方向へ回転するのを防ぐために、従動歯車に取り付けられたシリンダ機構のロックナットによるロックを掛け、タイバーナットが回転することを防ぐ技術が開示されている。
また、特許文献２には、タイバーナットのハウジングとの接触面に円周方向溝と放射状溝を形成し、型締力がかけられたときに接触面とハウジングとの間に存在する余分なグリスを接触面の外周方向へ排出するとともに、型締力がかけられたときに放射状溝のエッジ部に生じる局部応力によってハウジングに食い込み、タイバーナットの回転を防止する技術が開示されている。

特開２００２−３６１６９８号公報 特開２００７−１１２００３号公報

特許文献１及び特許文献２のいずれも、なんらかの理由でタイバーナットの回転が生じた場合に、その回転を検知することはできない。型締力発生時にタイバーナットとリアプラテン接触面との摩擦力低下により、タイバーナットが回転させられ、このタイバーナットに連結されている型厚調整用モータが型締力低下の方向に回転してしまうことがある。型厚調整用モータが型締力低下方向に回転すると、型締時の型締力が低下してしまうが、タイバーナットを含むダイハイト機構は、安全のためにカバーで覆われていることが一般的であるため、型厚調整用モータの回転を目視で検出することは難しく、型厚調整用モータの回転に気づかずに成形を続けていると、最終的に射出圧力が実型締力を超えてしまい、成形品にバリが発生してしまうおそれもある。

そこで本発明は、型締力の低下による成形品のバリ発生などの成形不良を未然に防ぐことができる射出成形機を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、リアプラテンと、型厚調整用モータと、前記リアプラテンに接触するタイバーナットと、前記型厚調整用モータの回転を該タイバーナットに伝達する伝達手段とを備え、前記型厚調整用モータの回転による前記タイバーナットの回転により、前記リアプラテンを移動させて、型厚調整を行う、射出成形機において、前記タイバーナットの回転状態を直接的又は間接的に検出する回転状態検出手段と、型締力低下判定手段と、型締力低下警告手段と、を備え、前記型締力低下判定手段は、前記型締力の発生時において前記回転状態検出手段が前記タイバーナットのバックラッシ分を超える回転を検出した際に型締力が低下したと判定し、前記型締力低下警告手段は、前記型締力低下判定手段が、型締力が低下したと判定したときに警告を行うことを特徴とする射出成形機が提供される。

すなわち、請求項１に係る発明では、型締力の発生時において、タイバーナットの回転を検出した際に型締力が低下したと判定して、型締力低下警告手段が警告を行うようにしたため、型締力の低下による成形品のバリ発生などの成形不良を未然に防ぐことができる。
また、タイバーナットのバックラッシ分を考慮して、回転状態検出手段がバックラッシ分を超える回転を検出した際に、型締力低下判定手段が型締力が低下したものと判定することによって、機械要素のスムーズな回転のために運動方向に設けられているバックラッシ分の動きを無視して型締力の低下判定を行うことができるため、型締力低下判定の誤動作の発生を防止することができる。

本願の請求項２に係る発明では、前記回転状態検出手段は前記型厚調整用モータの回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機が提供される。
また、本願の請求項３に係る発明では、前記回転状態検出手段は前記タイバーナットの回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機が提供される。
さらに、本願の請求項４に係る発明では、前記回転状態検出手段は前記タイバーナットと共に回転する従動歯車の回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機が提供される。
すなわち、請求項２〜４に係る発明では、互いに連結している型厚調整用モータ、タイバーナット、従動歯車のいずれかの回転を、回転検出器によって検出することにより、直接的又は間接的にタイバーナットの回転を検出することができ、タイバーナットの回転の検出により、型締力の低下を検出することができる。

本願の請求項５に係る発明では、リアプラテンと、型厚調整用モータと、前記リアプラテンに接触するタイバーナットと、前記型厚調整用モータの回転を該タイバーナットに伝達する伝達手段と、前記型厚調整用モータに設けられ、該型厚調整用モータの回転位置または回転速度を検出するエンコーダと、前記型厚調整用モータの回転位置を保持するように、前記型厚調整用モータの駆動トルクを制御する回転位置保持制御手段とを備え、前記型厚調整用モータの回転により、前記リアプラテンを移動させて型厚調整を行う、射出成形機において、前記型厚調整用モータの駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、型締力低下警告手段とを備え、前記駆動トルク検出手段が、前記型締力の発生時において基準値以上の駆動トルクを検出した際に、前記型締力低下警告手段が警告を行うことを特徴とする射出成形機が提供される。

すなわち、請求項５に係る発明においては、型締力の発生時において、基準値以上の駆動トルクを検出した際に型締力が低下したと判定して、型締力低下警告手段が警告を行うようにしたため、型締力の低下による成形品のバリ発生などの成形不良を未然に防ぐことができる。

本発明により、型締力の低下による成形品のバリ発生などの成形不良を未然に防ぐことができる射出成形機を提供することができる。

本発明の一実施形態の説明図である。 第１の実施形態におけるダイハイト機構の構成を示した図である。 図２におけるタイバーナットと従動歯車付近の断面図である。 第１の実施形態の変形例における回転検出手法を説明する図である。 図４における従動歯車付近の拡大図である。 第２の実施形態におけるダイハイト機構の構成を示した図である。 第１の実施形態における回転検出の方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態における回転検出の方法を示すフローチャートである（その１） 第３の実施形態における回転検出の方法を示すフローチャートである（その２）

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の説明図である。図１において、１はトグル式型締装置である。固定プラテン１０とリアプラテン１１とは複数のタイバー１５で連結されている。そして、可動プラテン１２が、固定プラテン１０とリアプラテン１１との間にタイバー１５にガイドされるように配置されている。
固定プラテン１０には固定側金型１３ａが取り付けられ、可動プラテン１２には可動側金型１３ｂが取り付けられるようになっている。また、リアプラテン１１と可動プラテン１２との間には、トグル機構１４が配置されている。

リアプラテン１１には、トグル機構１４を駆動する可動プラテン前後進モータ１８とボールねじ１９が取り付けられている。可動プラテン前後進モータ１８は型締用のサーボモータである。ボールねじ１９は、リアプラテン１１に回転自在で軸方向移動不能に取り付けられ、その後端（リアプラテン１１を基準として可動プラテン１２と反対側）に従動プーリ２１を備えている。可動プラテン前後進モータ１８の出力軸には駆動プーリ２２が取り付けられている。駆動プーリ２２と従動プーリ２１との間にタイミングベルト２３が掛けられており、ボールねじ１９は可動プラテン前後進モータ１８で回転駆動されるようにされている。

ボールねじ１９の先端部には、トグル機構１４のクロスヘッド２０に固定されたナットが螺合している。ボールねじ１９の回転によってナット、クロスヘッド２０が図中左右に移動しトグル機構１４を伸縮させ、可動プラテン１２をタイバー１５に沿って前後進（図中左右方向）させて、型閉じ、型締め、型開き動作をさせるものである。なお、２４は可動プラテン前後進モータの位置を検出する位置検出器である。

リアプラテン１１の後端面側（リアプラテン１１の可動プラテン１２と反対側）には、タイバー１５に設けられたねじと螺合するタイバーナット１６ａが設けられている。このタイバーナット１６ａを軸方向移動不能に固定部材１６がリアプラテン１１に取り付けられている。さらに、リアプラテン１１にはリアプラテン前後進モータ１７が取り付けられている。リアプラテン前後進モータ１７の出力軸に設けられた歯車と各タイバー１５に設けられたタイバーナット１６ａに取り付けられた従動歯車３２は、大歯車３１を介して連結されている。

リアプラテン前後進モータ１７は、型厚調整用モータである。リアプラテン前後進モータ１７を駆動し大歯車３１に連結された従動歯車３２を回転させ、従動歯車３２が取り付けられたタイバーナット１６ａがタイバー１５に沿ってリアプラテン１１を前進、または、後退させることにより、金型の厚さに応じて設定型締力が得られるように調整する。

トグル式型締装置１にあっては、タイバー１５が伸びることによりその反力で型締力を発生させるものであり、このタイバー１５の伸びと発生型締力は比例関係にある。また、タイバー１５の伸びは、可動側金型１３ｂが固定側金型１３ａに接触して閉鎖してから可動プラテン前後進モータ１８が最前進位置まで移動して、トグル機構１４が完全に伸びきる位置までの可動プラテンの移動量（可動側金型の移動量）に等しい。よって、金型タッチ位置から設定した型締力に対応するタイバー１５の伸び量分だけ可動プラテン１２を前進（固定プラテン１０側への移動）させれば設定した型締力が得られる。

（第１の実施形態）
図２は、リアプラテン１１を駆動するダイハイト機構の構成を示した図であり、図１と同一の部材については、同じ符号を付している。また、図３は図２におけるタイバーナット１６ａと従動歯車３２付近の断面図である。タイバー１５の周囲には、従動歯車３２を有しており、大歯車３１の回転によって回転するように構成されている。本実施形態においては、タイバーナット１６ａの回転を検出するのに、タイバーナット１６ａを駆動する駆動源であるリアプラテン前後進モータ１７に設けられているエンコーダによって検出している。ここで、検出の際には、タイバーナットのバックラッシ分を考慮して、回転状態検出手段がバックラッシ分を超える回転を検出した際に、型締力低下判定手段が型締力が低下したものと判定することが好ましい。これによって、機械要素のスムーズな回転のために運動方向に設けられているバックラッシ分については動いたとしても無視して型締力の低下判定を行うことができるため、型締力低下判定の誤動作の発生を防止することができる。

次に本実施形態におけるタイバーナットの回転検出の方法について、図７に基づいてステップ毎に説明する。
・（ステップＳＡ１）金型タッチを行う。
・（ステップＳＡ２）型締力を発生させる。
・（ステップＳＡ３）タイバーナットの回転を検出するために、リアプラテン前後進モータに設けられているエンコーダを用いて、型厚調整モータの逆方向の回転が検出されたかどうかを判定する。検出された場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ１０に進み、検出されない場合（ＮＯ）はステップＳＡ４に進む。
・（ステップＳＡ４）射出動作を行う。
・（ステップＳＡ５）保圧動作を行う。

・（ステップＳＡ６）計量・冷却動作を行う。
・（ステップＳＡ７）型開き、突出動作を行う。
・（ステップＳＡ８）成形を続けるかどうかを判定する。成形を続ける場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ９に進み、続けない場合（ＮＯ）は終了する。
・（ステップＳＡ９）型閉め動作を行う。
・（ステップＳＡ１０）タイバーナットの回転が検出された旨を警報報知して、成形動作を終了する。

第１の実施形態においては、タイバーナット１６ａの回転の検出を行うのに、リアプラテン前後進モータ１７に設けられているエンコーダによって検出していたが、エンコーダを備えていない場合には、その他の方法によって回転の検出を行うことができる。
図４は第１の実施形態の変形例におけるタイバーナットの回転検出手法を説明するための図であり、図５は、図４における一の従動歯車３２の拡大図である。従動歯車３２には、回転を検出する回転検出器４１が備えられており、従動歯車３２の歯の移動を検出したときには、リアプラテン前後進モータ１７に設けられているエンコーダによって回転を検出したときと同様に、警報報知するようにすることができる。

また、図４において回転検出器４２として示したように、回転検出器４１に代えてリアプラテン前後進モータ１７付近に回転検出器４２を設けることにより、リアプラテン前後進モータ１７が回転したことを検出することも可能である。
さらに、図３において回転検出器４４として示したように、回転検出器４１に代えてタイバーナット１６ａ付近に回転検出器４４を設けることにより、タイバーナット１６ａが回転したことを検出することも可能である。
なお、エンコーダ又は回転検出器によってタイバーナット１６ａの回転状態を検出するにあたり、エンコーダ又は回転検出器で回転位置を検出し、回転位置が変化したことを検出して、タイバーナット１６ａが回転したことを検出してもよいし、エンコーダ又は回転検出器で回転速度を検出し、回転速度が発生したことを検出してタイバーナット１６ａが回転したことを検出してもよい。

（第２の実施形態）
図６は、ダイハイト機構において、リアプラテンを駆動する機構としてチェーンを使用した例を示したものである。本実施形態においては、第１の実施形態における大歯車３１の代わりに、４つの従動歯車３２にかけ渡されたチェーン３５が設けられており、リアプラテン前後進モータ１７からの回転力が、チェーン３５を通じて従動歯車３２とタイバーナット１６ａに伝達される。本実施形態におけるタイバーナット１６ａの回転の検出は、チェーン３５の近傍にチェーンの回転を検出する回転検出器４３を設け、回転検出機４３によって、チェーンの逆回転を検出したときに、タイバーナット１６ａが回転したものと検出している。
なお、第２の実施形態においても、リアプラテン前後進用モータ１７にエンコーダを設けてもよく、リアプラテン前後進用モータ１７付近に回転検出器４２を設けたり、従動歯車３２の付近に回転検出器４１を設けたり、タイバーナット１６ａ付近に回転検出器４４を設けてもよい。

（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、エンコーダや回転検出器によって、タイバーナット１６ａの回転を直接的又は間接的に検出していたが、本実施形態においては、回転の検出に代えて回転トルクの値の検出によってタイバーナット１６ａの回転状態を検出する。
電動モータの場合に、型締力が低下する方向に回転させられるような外力が働く場合には、トルクを増大させて回転を防止する。通常は、タイバーナット１６ａとリアプラテン１１との接触面との間の摩擦力は、電動モータの保持トルクがタイバーナット１６ａを回転させようとする回転力よりも大きいので、型締力発生時に型締力が低下する方向に回転することはない。

しかしながら、機械を稼働して摩擦力が徐々に低下していくと、タイバーナット１６ａを回転させようとする回転力が外力として電動モータに加わるようになる。すると、電動モータは外力による回転を防止するため電動モータの保持トルクを増大させる。保持トルクの値は、電動モータに流れる電流量等の検出によって検出することが可能である。保持トルクの値が電動モータの最大トルクを超えたときに、警報報知を行って成形動作を終了するようにする。また、電動モータの最大トルクを超えてはいないものの、所定のトルクの値を上回っているときには、その旨を報知しつつ成形動作を継続することもできる。回転位置保持制御手段は、目標回転位置と検出回転位置との偏差を解消するように、位置ループ、速度ループ、電流ループの制御を行って、型厚調整用モータの駆動トルクを制御するものでもよく、目標回転速度と検出回転速度との偏差を解消するよう速度ループ、電流ループの制御を行って型厚調整用モータの駆動トルクを制御するものでもよい。

次に本実施形態におけるリアプラテン前後進モータの回転検出方法について、図８−１、図８−２に基づいてステップ毎に説明する。
・（ステップＳＢ１）金型タッチを行う。
・（ステップＳＢ２）型締力を発生させる。
・（ステップＳＢ３）型締力発生時のリアプラテン前後進モータの保持トルクの値を検出する。
・（ステップＳＢ４）金型を交換して初めての型締めかどうかを判定する。初めての型締めの場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ５に進み、初めての型締めではない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ６に進む。
・（ステップＳＢ５）ステップＳＢ３で検出した保持トルクの値をメモリに記憶し、記憶した保持トルクの値をメモリに記憶されている保持トルクとして呼び出す。

・（ステップＳＢ６）メモリに記憶されている保持トルクの値を呼び出す。
・（ステップＳＢ７）ステップＳＢ３で検出した保持トルクの値が、メモリから呼び出した保持トルクの値よりも大きいかどうかを判定する。大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ８に進み、大きくない場合（ＮＯ）はステップＳＢ１０に進む。
・（ステップＳＢ８）ステップＳＢ３で検出した保持トルクの値が、リアプラテン前後進モータのトルクの閾値以内かどうかを判定する。閾値以内の場合（ＮＯ）はステップＳＢ９に進み、閾値を超えている場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ１６に進む。
・（ステップＳＢ９）保持トルクが上昇している旨の報知を行う。
・（ステップＳＢ１０）射出動作を行う。
・（ステップＳＢ１１）保圧動作を行う。

・（ステップＳＢ１２）計量・冷却動作を行う。
・（ステップＳＢ１３）型開き、突出動作を行う。
・（ステップＳＢ１４）成形を続けるかどうかを判定する。成形を続ける場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ１５に進み、続けない場合（ＮＯ）は終了する。
・（ステップＳＢ１５）型閉め動作を行う。
・（ステップＳＢ１６）リアプラテン前後進モータの保持トルクの値が、トルクの閾値を超えた旨を警報報知して、成形動作を終了する。

これらの実施形態においては、タイバーナット、リアプラテン前後進モータ、タイバーナットと共に回転する従動歯車の回転を、エンコーダ又は回転検出器によって、位置の変化を検出したり、速度の変化を検出したりしているが、検出対象としてはこれらに限ったものではなく、タイバーナットの回転とともに回転する部材であれば、他の部材における位置や速度の検出によって、タイバーナットの回転を検出するようにすることもできる。

１ トグル式型締装置
１０ 固定プラテン
１１ リアプラテン
１２ 可動プラテン
１３ａ 固定側金型
１３ｂ 可動側金型
１４ トグル機構
１５ タイバー
１６ 固定部材
１６ａ タイバーナット
１７ リアプラテン前後進モータ
１８ 可動プラテン前後進モータ
１９ ボールねじ
２０ クロスヘッド
２１ 従動プーリ
２２ 駆動プーリ
２３ タイミングベルト
２４ 位置検出器
３１ 大歯車
３２ 従動歯車
３５ チェーン
４１，４２，４３，４４ 回転検出器

Claims (5)

1. リアプラテンと、
   型厚調整用モータと、
   前記リアプラテンに接触するタイバーナットと、
   前記型厚調整用モータの回転を該タイバーナットに伝達する伝達手段とを備え、
   前記型厚調整用モータの回転による前記タイバーナットの回転により、前記リアプラテンを移動させて、型厚調整を行う、射出成形機において、
   前記タイバーナットの回転状態を直接的又は間接的に検出する回転状態検出手段と、
   型締力低下判定手段と、
   型締力低下警告手段と、を備え、
   前記型締力低下判定手段は、前記型締力の発生時において前記回転状態検出手段が前記タイバーナットのバックラッシ分を超える回転を検出した際に型締力が低下したと判定し、
   前記型締力低下警告手段は、前記型締力低下判定手段が、型締力が低下したと判定したときに警告を行う
   ことを特徴とする射出成形機。
2. 前記回転状態検出手段は前記型厚調整用モータの回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
3. 前記回転状態検出手段は前記タイバーナットの回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
4. 前記回転状態検出手段は前記タイバーナットと共に回転する従動歯車の回転を検出する回転検出器であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
5. リアプラテンと、
   型厚調整用モータと、
   前記リアプラテンに接触するタイバーナットと、
   前記型厚調整用モータの回転を該タイバーナットに伝達する伝達手段と、
   前記型厚調整用モータに設けられ、該型厚調整用モータの回転位置または回転速度を検出するエンコーダと、前記型厚調整用モータの回転位置を保持するように、前記型厚調整用モータの駆動トルクを制御する回転位置保持制御手段とを備え、
   前記型厚調整用モータの回転により、前記リアプラテンを移動させて型厚調整を行う、射出成形機において、
   前記型厚調整用モータの駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、
   型締力低下警告手段と、を備え、
   前記駆動トルク検出手段が、前記型締力の発生時において基準値以上の駆動トルクを検出した際に、前記型締力低下警告手段が警告を行う
   ことを特徴とする射出成形機。

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