JP6084638B2

JP6084638B2 - 竪型射出成形機

Info

Publication number: JP6084638B2
Application number: JP2015012092A
Authority: JP
Inventors: 粋和河本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP2016137578A

Description

本発明は、射出装置を前後に駆動すなわち昇降すると、射出ノズルを金型から離間させて後退させたり射出ノズルを金型のスプルに所定のタッチ力で当接させることができる竪型射出成形機に関するものである。

射出成形機は従来周知のように、概略、射出装置、型締装置等から構成されている。射出装置は加熱シリンダ、この加熱シリンダの内部に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ、このスクリュを駆動する駆動装置等からなり、加熱シリンダの前方には射出ノズルが設けられている。一方、型締装置は、固定側金型が取り付けられている固定盤、可動側金型が取り付けられている可動盤等から構成されており、可動側金型が固定側金型に対して型締めされるようになっている。したがって、射出装置のスクリュを回転駆動し、射出材料を加熱シリンダに供給すると、従来周知のようにして射出材料は加熱シリンダの前方の計量室に可塑化計量される。次に、スクリュを軸方向に駆動し、計量室の射出材料を型締めされた金型のキャビテイに射出し、冷却固化を待って可動側金型を開くと、所定形状の成形品が得られる。

上記のようにして計量し射出するときは、射出ノズルは所定の駆動機構により金型のスプルに所定のタッチ力で当接され、つまりノズルタッチされて射出時の射出圧力によって射出ノズルが金型から離間しないようになっている。また、加熱シリンダアセンブリの交換等のメンテナンス時には射出ノズルを金型のスプルから離間させて後退させる必要があるが、射出装置の後退も対応できるようになっている。

特公平０６−１７０３８号公報実開昭６２−１７０２０９号公報特許第５２４４８８６号公報

特許文献１〜３には、射出装置を前後退させて射出ノズルを金型にタッチさせたり金型から離間させることができる射出成形機が記載されている。特許文献１に記載の射出成形機は、射出装置を前後進させる駆動機構にバネ体が設けられている。駆動機構を駆動して射出ノズルが金型にタッチするとバネ体が圧縮される。所望のタッチ力が得られる圧縮量に達したら駆動機構を停止するようになっている。特許文献２にも射出装置を前後進させる駆動機構にバネ体が設けられた射出成形機が記載されている。この射出成形機は、近接スイッチが設けられて、バネ体の圧縮量が検出できるようになっている。これによって精度良くバネ体の圧縮量を検出して所望のタッチ力を得ることができるようになっている。特許文献３には、竪型射出成形機が記載されている。この竪型射出成形機にも射出装置を前後進させる駆動機構が設けられており、射出ノズルを金型にタッチさせることができるようになっている。特許文献３に記載の竪型射出成形機においては、所定のセンサが設けられており、このセンサによって射出装置の位置を検出できるようになっている。つまり射出ノズルが金型から離間し、後退した状態における射出装置の位置を正確に検出できるようになっている。

特許文献１、２において提案されているように、バネ体を備えた駆動機構によって射出装置を前後進させることができる射出成形機は、バネ体の圧縮量によって射出ノズルと金型のタッチ力を調整できるので優れている。このような射出成形機は、必然的に射出装置の前後進の位置と、バネ体の圧縮量とをそれぞれ検出する必要がある。これを特許文献３に記載されているような竪型射出成形機を例にして説明する。図３には従来の竪型射出成形機５０の一部が示されている。竪型射出成形機５０の射出装置５１は、型締装置の可動盤５３の上部に設けられており、周知のように加熱シリンダ５４、図示されていないスクリュ、加熱シリンダ５４の先端に設けられている射出ノズル５５、加熱シリンダ５４をその後端部で固定している支持盤５６等から構成されている。可動盤５３には、図３には１本しか示されていないが複数本のガイド軸５７が設けられ、支持盤５６はこれらのガイド軸５７にガイドされて、上下方向にスライド自在になっている。そして１本あるいは複数本の駆動機構すなわち昇降機構５８が可動盤５３と支持盤５６との間に設けられ、射出装置５１を前後進つまり上下方向に駆動できるようになっている。昇降機構５８は、ボールネジ５９、これに螺合しているボールナット６０、ボールナット６０と一体的に固定されている中空の円柱部６１、可動盤５３に固定されていると共に円柱部６１の下部全体をスライド自在に収納しているシリンダ体６２、支持盤５６側に設けられてボールネジ５９を回転駆動するようになっているモータ６４等から構成されている。円柱部６１は可動盤５３に対して離間自在になっており下端部にフランジ６５が形成されている。シリンダ部６２内にはフランジ６５とシリンダ部６２の天井の間にバネ体６７が設けられ、このバネ体６７によって円柱部６１は下方に付勢されている。可動盤５３には金型６９が固定されているが、射出装置１が上方位置にあって射出ノズル５５が金型６９から離間している状態においては、円柱部６１はバネ体６７の付勢によって可動盤５３に当接することになる。この竪型射出成形機５０において、昇降装置５８のモータ６４を駆動するとボールネジ５９が回転して射出装置５１が下降する。所定の高さ下降すると射出ノズル５５が金型６９にタッチする。さらにモータ６４を駆動すると、円柱部６１はバネ体６７の付勢に抗して可動盤５３から離間する。つまりバネ体６７が圧縮される。この圧縮によって射出ノズル５５と金型６９の間のタッチ力が発生する。所定の圧縮量に達したらモータ６４を停止する。ところで、このような竪型射出成形機５０においては、前記したように射出装置５１の前後進の位置つまり上下位置と、バネ体６７の圧縮量とをそれぞれ検出する必要がある。前者はメンテナンス時等において正確に射出装置５１の位置を検出する必要があるからであり、後者はタッチ力を調整するために必須であるからである。従って竪型射出成形機５０においては、一般的に射出装置５１の上下位置を検出する第１のセンサ７１と、バネ体６７の圧縮量を検出する第２のセンサ７２とが設けられている。このようなセンサ７１、７２は色々なセンサから構成することができるが、例えば磁歪式変位センサから構成する場合には、第１、２のセンサ７１、７２は導波管７１ａ、７２ａと、磁石７１ｂ、７２ｂと、図には示されていないが導波管７１ａ、７２ａ内を伝達する振動を検出する検出部とから構成される。そして検出部において、導波管７１ａ、７２ａにおける磁石７１ｂ、７２ｂの位置が検出され、それによって射出装置５１の上下位置とバネ体６７の圧縮量が検出されるようになっている。

上記では竪型射出成形機５０を例として説明したが、一般的な射出成形機においても同様に２個のセンサが必要である。すなわち一般的な射出成形機においても射出装置にはバネ体を備えた駆動機構が設けられ、射出装置を前後進させたり射出装置射出ノズルを所望のタッチ力で金型にタッチさせたりできるようになっているが、射出装置の前後進位置を検出するためのセンサと、バネ体の圧縮量を検出するためのセンサがそれぞれ必要になる。つまり２個のセンサを設けなければならない。そうするとセンサに要するコストが高くなるし、センサの設置に要するスペースも確保しなければならない。

本発明は、バネ体を備えた駆動機構によって射出装置を昇降させたり射出ノズルを金型に所望のタッチ力でタッチさせることができる竪型射出成形機において、センサに要するコストを小さくすることができ、センサを設置するスペースも少なくて済む竪型射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は、バネ体を備えた駆動機構によって射出装置を昇降させることができる竪型射出成形機として構成する。この竪型射出成形機は駆動機構を駆動して射出ノズルが金型に当接するとバネ体が圧縮してタッチ力が発生するようになっている。竪型射出成形機には磁歪式変位センサを設ける。磁歪式変位センサは、鉛直に且つ可動盤に対して固定されている１本の導波管と、第１、２の磁石と、導波管における第１、２の磁石の位置を検出する検出部とから構成する。第１の磁石は、射出装置に所定の部材を介して固定的に設け射出装置の昇降に伴って導波管に沿って非接触にスライドするようにする。第２の磁石は、駆動機構に所定の部材を介して固定的に設けバネ体の圧縮に伴って導波管に沿って非接触にスライドするようにする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、可動盤に対して射出装置を昇降させる駆動機構がバネ体を備え、前記射出装置の射出ノズルが前記可動盤に取付けられている金型にタッチするときに前記バネ体が圧縮してタッチ力が発生するようになっている竪型射出成形機において、前記竪型射出成形機は磁歪式変位センサが設けられ、該磁歪式変位センサは、１本の導波管と、第１、２の磁石と、前記導波管における前記第１、２の磁石の位置を検出する検出部とから構成され、前記導波管は、鉛直に且つ前記可動盤に対して固定され、前記第１の磁石は、前記射出装置に所定の部材を介して固定的に設けられ前記射出装置の昇降に伴って前記導波管に沿って非接触にスライドするようになっており、前記第２の磁石は、前記駆動機構に所定の部材を介して固定的に設けられ前記バネ体の圧縮に伴って前記導波管に沿って非接触にスライドするようになっていることを特徴とする竪型射出成形機として構成される。

以上のように、本発明によると、可動盤に対して射出装置を昇降させる駆動機構がバネ体を備え、射出装置の射出ノズルが可動盤に取付けられている金型にタッチするときにバネ体が圧縮してタッチ力が発生するようになっている竪型射出成形機として構成され、射出成形機の位置センサとして磁歪式変位センサが設けられている。そして、磁歪式変位センサは、１本の導波管と、第１、２の磁石と、導波管における第１、２の磁石の位置を検出する検出部とから構成され、導波管は、鉛直に且つ可動盤に対して固定され、第１の磁石は、射出装置に所定の部材を介して固定的に設けられ射出装置の前後進に伴って導波管に沿って非接触にスライドするようになっており、第２の磁石は、駆動機構に所定の部材を介して固定的に設けられバネ体の圧縮に伴って導波管に沿って非接触にスライドするようになっている。従って、射出装置の前後進の位置は第１の磁石の位置によって検出することができ、タッチ力を評価するためのバネ体の圧縮量は第２の磁石の位置によって検出することができる。つまり実質的に１個の磁歪式変位センサによって射出装置の昇降位置とバネ体の圧縮量を検出できることになる。あるいは本来は２個の独立した磁歪式変位センサを、導波管と検出部とを共用することによってコンパクトにしている。これによってセンサに要するコストを小さくでき、センサを設置するスペースも少なくすることができる。また鉛直方向に設けられているので導波管は重力による曲げモーメントを受けることがなく、弾性変形はしないので、第１、２の磁石の位置の検出の精度は高い。

本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機を示す図で、その（ア）は竪型射出成形機の一部を示す正面図、（イ）、（ウ）は、それぞれ射出装置の後退位置と前進位置における竪型射出成形機の一部を示す正面図である。一般的な磁歪式変位センサを示す図で、その（ア）、（イ）は磁歪式変位センサの作用を模式的に示す正面図である。従来の竪型射出成形機の一部を示す正面図である

以下、発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機１は、図１の（ア）にその一部が示されているが、従来の竪型射出成形機と同様に、金型を型締めする型締装置２、金型内に射出材料を射出する射出装置３、等から構成されている。型締装置２は周知のように、固定盤、可動盤５、型締ハウジング、タイバー、型締機構等から構成されているが、図１の（ア）には最上部に位置している可動盤５のみが示されている。可動盤５には射出装置３の射出ノズル７が挿入されるくり抜きが空けられており、可動盤５の下面には可動側金型６が固定されている。従って後で説明するように射出装置３の射出ノズル７を上側から挿入して可動側金型６のスプル８にタッチさせることができるようになっている。

本実施の形態において射出装置３は、射出装置ユニット４の一部として構成されている。射出装置３は、従来周知のように加熱シリンダ１０と、図には示されていないが加熱シリンダ１０内に設けられているスクリュと、加熱シリンダ１０の先端に設けられている射出ノズル７とから概略構成されている。射出装置ユニット４は、このような射出装置３と、射出装置３を上端部において固定的に支持あるいは吊り下げている支持盤１１と、型盤つまり可動盤５に固定的に設けられるベースプレート１２と、後で説明する昇降機構１６と、同様に後で説明する位置検出センサ２９と、とから概略構成されている。ベースプレート１２には複数本のガイド軸１３が設けられ、ガイド軸１３は支持盤１１に固定されている筒体１４に摺動自在に挿入されている。従って支持盤１１は、ガイド軸１３にガイドされて鉛直方向にスライドするようになっている。このように構成されている射出装置ユニット４は、ベースプレート１２が所定のボルトによって可動盤５に固着されている。

昇降装置１６について説明する。昇降装置１６は射出装置３を昇降させる駆動機構であり、ベースプレート１２と支持盤１１とに設けられている。図１の（ア）には昇降機構１６は１組しか示されていないが、複数組設けられていてもよい。昇降機構１６は、ボールネジ１７、これに螺合しているボールナット１８、ボールネジ１７を回転させるモータ１９とプーリ２０、２１、プーリ２０、２１間に掛け回されているタイミングベルト２２、ボールナット１８と一体的に固着されている中空の円柱体２３、等から構成されている。モーター１９およびプーリ２０、２１は支持盤１１に設けられ、ボールネジ１７は回転可能にかつ上下方向の移動が規制された状態で支持盤１１に設けられている。ベースプレート１２には中空のシリンダ体２４が固着されており、シリンダ体２４の天井には所定の穴が明けられ、この穴に円柱体２３の下方部分が挿入されている。つまり、円柱体２３の下方部全体はシリンダ体２４内にスライド自在に収納されている。このような円柱体２３の底部にはフランジ部２６が形成され、このフランジ部２６とシリンダ体２４の天井との間にはバネ体２７が設けられている。円柱体２３のフランジ部２６、あるいは円柱体２３の底面はベースプレート１２に対して離間可能に設けられているが、バネ体２７の付勢によってベースプレート１２に押しつけられている。昇降機構１６において、モータ１９を駆動してボールネジ１７を回転するとボールネジ１７がボールナット１８に対して軸方向に移動する。これによって支持盤１１および射出装置３が昇降することになる。後で説明するように射出ノズル７が可動側金型６にタッチすると、バネ体２７の付勢に抗して円柱体２３のフランジ部２６がベースプレート１２から離間する。つまりバネ体２７が圧縮する。これによってタッチ力が発生することになる。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は、射出装置３の前後進位置つまり昇降位置を検出し、そしてバネ体２７の圧縮量を検出するために、本実施の形態に特有のセンサ、すなわち位置検出センサ２９を備えている。位置検出センサ２９はいわゆる磁歪式変位センサから構成されている。磁歪式変位センサは周知であるが、最初に一般的な磁歪式変位センサを図２によって説明する。一般的な磁歪式変位センサ４１は、図２の（ア）に示されているように、１本の導波管４２と、導波管４２に沿って非接触的にスライド自在に設けられている１個の磁石４３と、振動を検出する検出部４４とから構成されている。導波管４２は磁性体である磁歪材料から構成され、図に示されていないが内部には電流を流すためのコイルが設けられている。このような磁歪式変位センサ４１を、検出部４４あるいは導波管４２の底部を基準となる部材に取付け、そして位置を検出したい対象物の所定の部材に磁石４３を設ける。導波管４２にパルス状の電流を流すと、導波管４２には瞬間的に磁力４５、４５、…が発生する。この磁力４５と磁石４３の磁力４６とが合成されて、Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ効果によって、図２の（イ）において符号４７で示されているように磁石４３近傍の導波管４２にねじり歪みが発生する。ねじり歪みは振動を発生させ、これが導波管４２の上下方向に一定の伝播速度すなわち音速で伝達する。振動は秒速数ｋｍの高速度で伝達し、この振動を検出部４４で検出する。パルス状の電流を流してから振動を検出するまでの時間と導波管４２における音速を乗じれば、検出部４４と磁石４３の距離４９が計算できる。つまり磁石４３の位置が検出できる。

本実施の形態に係る位置検出センサ２９は、このような一般的な磁歪式変位センサが変形されたものになっている。本実施の形態において、位置検出センサ２９は、図１の（ア）に示されているように、１本の導波管３０と、この導波管３０に沿って非接触でスライド自在に設けられている第１、２の磁石３１、３２と、振動を検出する検出部３３とから構成されている。つまり磁石３１、３２は２個からなる。導波管３０の端部あるいは検出部３３はベースプレート１２に固着されている。つまり可動盤５に対して相対位置が不変になるように固定されている。そしてこの導波管３０は射出装置３に対してこれと平行になるように、つまり鉛直に設けられている。そして第１の磁石３１は所定の部材によって支持盤１１に設けられ、第２の磁石３２は所定の部材によって昇降機構１６の円柱体２３に設けられている。このような位置検出センサ２９において、導波管４２にパルス状の電流を流すと、第１、２の磁石３１、３２の近傍において振動が発生し、検出部３３においてこれらの振動が検出される。すなわちパルス状の電流を１回流す毎に振動は２回検出される。第１の磁石３１は上方に、第２の磁石３２は下方にあるので、最初に検出される振動は第２の磁石３２からの振動、そして次に検出される振動は第１の磁石３１からの振動であると判断できる。そうするとそれぞれの位置を特定することができる。あるいは、２回検出された振動から機械的に２位置を計算する。計算によって得られた２位置のうち、導波管３０の上部の所定の範囲に含まれる位置を第１の磁石３１の位置であると判断し、下部の所定の範囲に含まれる位置を第２の磁石３２の位置であると判断する。このようにして２位置を特定してもよい。

本実施の形態の作用を説明する。まず、図１の（イ）に示されているように、射出ノズル７が可動側金型６から離間し、射出装置３が所定の高さだけ上昇した位置にある状態から説明する。射出ノズル７が可動側金型６から離間しているときには、昇降装置１６の円柱体２３はバネ体２７の付勢によってその底面がベースプレート１２に当接している。位置検出センサ２９によって第１の磁石３１の位置から射出装置３の上昇位置が得られる。そして第２の磁石３２の位置からバネ体２７の圧縮量が得られるが、射出ノズル７が可動側金型６から離間した状態においてはバネ体２７の圧縮量は零である。モータ１９を所定の回転方向に駆動してボールネジ１７を回転させると支持盤１１および射出装置３は下降する。このとき第１の磁石３１も支持盤１１と共に下降する。射出装置３を下降させるとやがて射出ノズル７が可動側金型６のスプル８に当接する。そうすると第１の磁石３１は下降を停止する。第１の磁石３１の位置から射出装置３の位置が検出でき、射出ノズル７が可動側金型６にタッチしたことが分かる。さらにモータ１９を回転すると、昇降装置１６の円柱体２３はバネ体２７の付勢に抗してベースプレート１２から離間し、バネ体２７は圧縮される。これによって射出ノズル７と可動側金型６のタッチ力が発生する。バネ体２７の圧縮量は位置検出センサ２９の第２の磁石３２の位置から検出される。この状態が図１の（ウ）に示されている。所定の圧縮量に達したら所望のタッチ力が得られたと判断してモータ１９を停止する。当業者であれば容易に理解されるので、昇降機構１６を駆動して射出装置３を上昇させる場合については説明を省略する。

本実施の形態に係る竪型射出成形機１は色々な変形が可能である。例えば本実施の形態においては射出装置ユニット４がベースプレート１２を介して可動盤５に固定されているように説明したが、ベースプレート１２はなくてもよい。具体的には、ガイド軸１３、１３と、昇降機構１６のシリンダ体２４と、導波管３０とが可動盤５に固着されていてもよい。また昇降機構１６はモータ１６によって駆動されるように説明したが、他の駆動手段によって駆動されるようになっていてもよい。

１竪型射出成形機２型締装置
３射出装置４射出装置ユニット
５可動盤６可動側金型
７射出ノズル１１支持盤
１２ベースプレート１３ガイド軸
１６昇降機構２７バネ体
２９位置検出センサ３０導波管
３１第１の磁石３２第２の磁石
３３検出部

Claims

可動盤に対して射出装置を昇降させる駆動機構がバネ体を備え、前記射出装置の射出ノズルが前記可動盤に取付けられている金型にタッチするときに前記バネ体が圧縮してタッチ力が発生するようになっている竪型射出成形機において、
前記竪型射出成形機は磁歪式変位センサが設けられ、
該磁歪式変位センサは、１本の導波管と、第１、２の磁石と、前記導波管における前記第１、２の磁石の位置を検出する検出部とから構成され、
前記導波管は、鉛直に且つ前記可動盤に対して固定され、
前記第１の磁石は、前記射出装置に所定の部材を介して固定的に設けられ前記射出装置の昇降に伴って前記導波管に沿って非接触にスライドするようになっており、
前記第２の磁石は、前記駆動機構に所定の部材を介して固定的に設けられ前記バネ体の圧縮に伴って前記導波管に沿って非接触にスライドするようになっていることを特徴とする竪型射出成形機。