以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
(射出成形機)
図1は、一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図2は、一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。図1〜図2に示すように、射出成形機は、型締装置100と、エジェクタ装置200と、射出装置300と、移動装置400と、制御装置700とを有する。以下、射出成形機の各構成要素について説明する。
(型締装置)
型締装置100の説明では、型閉時の可動プラテン120の移動方向(図1および図2中右方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(図1および図2中左方向)を後方として説明する。
型締装置100は、金型装置10の型閉、型締、型開を行う。型締装置100は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置100は、固定プラテン110、可動プラテン120、トグルサポート130、タイバー140、トグル機構150、型締モータ160、運動変換機構170、および型厚調整機構180を有する。
固定プラテン110は、フレームFrに対し固定される。固定プラテン110における可動プラテン120との対向面に固定金型11が取付けられる。
可動プラテン120は、フレームFrに対し型開閉方向に移動自在とされる。フレームFr上には、可動プラテン120を案内するガイド101が敷設される。可動プラテン120における固定プラテン110との対向面に可動金型12が取付けられる。
固定プラテン110に対し可動プラテン120を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型11と可動金型12とで金型装置10が構成される。
トグルサポート130は、固定プラテン110と間隔をおいて連結され、フレームFr上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート130は、フレームFr上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。トグルサポート130のガイドは、可動プラテン120のガイド101と共通のものでもよい。
尚、本実施形態では、固定プラテン110がフレームFrに対し固定され、トグルサポート130がフレームFrに対し型開閉方向に移動自在とされるが、トグルサポート130がフレームFrに対し固定され、固定プラテン110がフレームFrに対し型開閉方向に移動自在とされてもよい。
タイバー140は、固定プラテン110とトグルサポート130とを型開閉方向に間隔Lをおいて連結する。タイバー140は、複数本用いられてよい。各タイバー140は、型開閉方向に平行とされ、型締力に応じて伸びる。少なくとも1本のタイバー140には、タイバー140の歪を検出するタイバー歪検出器141が設けられる。タイバー歪検出器141は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。タイバー歪検出器141の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。
尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器141が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪みゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー140に限定されない。
トグル機構150は、可動プラテン120とトグルサポート130との間に配設され、トグルサポート130に対し可動プラテン120を型開閉方向に移動させる。トグル機構150は、クロスヘッド151、一対のリンク群などで構成される。各リンク群は、ピンなどで屈伸自在に連結される第1リンク152および第2リンク153を有する。第1リンク152は可動プラテン120に対しピンなどで揺動自在に取付けられ、第2リンク153はトグルサポート130に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第2リンク153は、第3リンク154を介してクロスヘッド151に取付けられる。トグルサポート130に対しクロスヘッド151を進退させると、第1リンク152および第2リンク153が屈伸し、トグルサポート130に対し可動プラテン120が進退する。
尚、トグル機構150の構成は、図1および図2に示す構成に限定されない。例えば図1および図2では、各リンク群の節点の数が5つであるが、4つでもよく、第3リンク154の一端部が、第1リンク152と第2リンク153との節点に結合されてもよい。
型締モータ160は、トグルサポート130に取付けられており、トグル機構150を作動させる。型締モータ160は、トグルサポート130に対しクロスヘッド151を進退させることにより、第1リンク152および第2リンク153を屈伸させ、トグルサポート130に対し可動プラテン120を進退させる。型締モータ160は、運動変換機構170に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構170に連結されてもよい。
運動変換機構170は、型締モータ160の回転運動をクロスヘッド151の直線運動に変換する。運動変換機構170は、ねじ軸171と、ねじ軸171に螺合するねじナット172とを含む。ねじ軸171と、ねじナット172との間には、ボールまたはローラが介在してよい。
型締装置100は、制御装置700による制御下で、型閉工程、型締工程、型開工程などを行う。
型閉工程では、型締モータ160を駆動してクロスヘッド151を設定速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン120を前進させ、可動金型12を固定金型11にタッチさせる。クロスヘッド151の位置や速度は、例えば型締モータ160のエンコーダ161などを用いて検出する。エンコーダ161は、型締モータ160の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。
型締工程では、型締モータ160をさらに駆動してクロスヘッド151を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。型締時に可動金型12と固定金型11との間にキャビティ空間14が形成され、射出装置300がキャビティ空間14に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。キャビティ空間14の数は複数でもよく、その場合、複数の成形品が同時に得られる。
型開工程では、型締モータ160を駆動してクロスヘッド151を設定速度で型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン120を後退させ、可動金型12を固定金型11から離間させる。その後、エジェクタ装置200が可動金型12から成形品を突き出す。
ところで、トグル機構150は、型締モータ160の駆動力を増幅して可動プラテン120に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第1リンク152と第2リンク153とのなす角θ(以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ)に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド151の位置から求められる。リンク角度θが180°のとき、トグル倍率が最大になる。
金型装置10の交換や金型装置10の温度変化などにより金型装置10の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型12が固定金型11にタッチする型タッチの時点でトグル機構150のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lを調整する。
型締装置100は、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lを調整することで、型厚調整を行う型厚調整機構180を有する。型厚調整機構180は、タイバー140の後端部に形成されるねじ軸181と、トグルサポート130に回転自在に保持されるねじナット182と、ねじ軸181に螺合するねじナット182を回転させる型厚調整モータ183とを有する。
ねじ軸181およびねじナット182は、タイバー140ごとに設けられる。型厚調整モータ183の回転は、ベルトやプーリなどで構成される回転伝達部185を介して複数のねじナット182に伝達されてよい。複数のねじナット182を同期して回転できる。尚、回転伝達部185の伝達経路を変更することで、複数のねじナット182を個別に回転することも可能である。
尚、回転伝達部185は、ベルトやプーリなどの代わりに、歯車などで構成されてもよい。この場合、各ねじナット182の外周に受動歯車が形成され、型厚調整モータ183の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の受動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート130の中央部に回転自在に保持される。
型厚調整機構180の動作は、制御装置700によって制御される。制御装置700は、型厚調整モータ183を駆動して、ねじナット182を回転させることで、ねじナット182を回転自在に保持するトグルサポート130の固定プラテン110に対する位置を調整し、固定プラテン110とトグルサポート130との間隔Lを調整する。
尚、本実施形態では、ねじナット182がトグルサポート130に対し回転自在に保持され、ねじ軸181が形成されるタイバー140が固定プラテン110に対し固定されるが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ねじナット182が固定プラテン110に対し回転自在に保持され、タイバー140がトグルサポート130に対し固定されてもよい。この場合、ねじナット182を回転させることで、間隔Lを調整できる。
また、ねじナット182がトグルサポート130に対し固定され、タイバー140が固定プラテン110に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー140を回転させることで、間隔Lを調整できる。
さらにまた、ねじナット182が固定プラテン110に対し固定され、タイバー140がトグルサポート130に対し回転自在に保持されてもよい。この場合、タイバー140を回転させることで間隔Lを調整できる。
間隔Lは、型厚調整モータ183のエンコーダ184を用いて検出する。エンコーダ184は、型厚調整モータ183の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。エンコーダ184の検出結果は、トグルサポート130の位置や間隔Lの監視や制御に用いられる。
型厚調整機構180は、互いに螺合するねじ軸181とねじナット182の一方を回転させることで、間隔Lを調整する。複数の型厚調整機構180が用いられてもよく、複数の型厚調整モータ183が用いられてもよい。
尚、本実施形態の型厚調整機構180は、間隔Lを調整するため、タイバー140に形成されるねじ軸181とねじ軸181に螺合されるねじナット182とを有するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、型厚調整機構180は、タイバー140の温度を調節するタイバー温調器を有してもよい。タイバー温調器は、各タイバー140に取付けられ、複数本のタイバー140の温度を連携して調整する。タイバー140の温度が高いほど、間隔Lが大きくなる。複数本のタイバー140の温度は独立に調整することも可能である。
タイバー温調器は、例えばヒータなどの加熱器を含み、加熱によってタイバー140の温度を調節する。タイバー温調器は、水冷ジャケットなどの冷却器を含み、冷却によってタイバー140の温度を調節してもよい。タイバー温調器は、加熱器と冷却器の両方を含んでもよい。
尚、本実施形態の型締装置100は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。竪型の型締装置は、下プラテン、上プラテン、トグルサポート、タイバー、トグル機構、および型締モータなどを有する。下プラテンと上プラテンのうち、いずれか一方が固定プラテン、残りの一方が可動プラテンとして用いられる。下プラテンには下金型が取付けられ、上プラテンには上金型が取付けられる。下金型と上金型とで金型装置が構成される。下金型は、ロータリーテーブルを介して下プラテンに取付けられてもよい。トグルサポートは、下プラテンの下方に配設される。トグル機構は、トグルサポートと下プラテンとの間に配設され、可動プラテンを昇降させる。型締モータは、トグル機構を作動させる。タイバーは、上下方向に平行とされ、下プラテンを貫通し、上プラテンとトグルサポートとを連結する。型締装置が竪型である場合、タイバーの本数は通常3本である。尚、タイバーの本数は特に限定されない。
尚、本実施形態の型締装置100は、駆動源として、型締モータ160を有するが、型締モータ160の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置100は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。
(エジェクタ装置)
エジェクタ装置200の説明では、型締装置100の説明と同様に、型閉時の可動プラテン120の移動方向(図1および図2中右方向)を前方とし、型開時の可動プラテン120の移動方向(図1および図2中左方向)を後方として説明する。
エジェクタ装置200は、金型装置10から成形品を突き出す。エジェクタ装置200は、エジェクタモータ210、運動変換機構220、およびエジェクタロッド230などを有する。
エジェクタモータ210は、可動プラテン120に取付けられる。エジェクタモータ210は、運動変換機構220に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構220に連結されてもよい。
運動変換機構220は、エジェクタモータ210の回転運動をエジェクタロッド230の直線運動に変換する。運動変換機構220は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。
エジェクタロッド230は、可動プラテン120の貫通穴において進退自在とされる。エジェクタロッド230の前端部は、可動金型12の内部に進退自在に配設される可動部材15と接触する。エジェクタロッド230の前端部は、可動部材15と連結されていても、連結されていなくてもよい。
エジェクタ装置200は、制御装置700による制御下で、突き出し工程を行う。
突き出し工程では、エジェクタモータ210を駆動してエジェクタロッド230を設定速度で前進させることにより、可動部材15を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータ210を駆動してエジェクタロッド230を設定速度で後退させ、可動部材15を元の位置まで後退させる。エジェクタロッド230の位置や速度は、例えばエジェクタモータ210のエンコーダ211を用いて検出する。エンコーダ211は、エジェクタモータ210の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。
(射出装置)
射出装置300の説明では、型締装置100の説明やエジェクタ装置200の説明とは異なり、充填時のスクリュ330の移動方向(図1および図2中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(図1および図2中右方向)を後方として説明する。
射出装置300は、フレームFrに対し進退自在なスライドベース301に設置され、金型装置10に対し進退自在とされる。射出装置300は、金型装置10にタッチされ、金型装置10内のキャビティ空間14に成形材料を充填する。射出装置300は、例えば、シリンダ310、ノズル320、スクリュ330、計量モータ340、射出モータ350、圧力検出器360などを有する。
シリンダ310は、供給口311から内部に供給された成形材料を加熱する。供給口311はシリンダ310の後部に形成される。シリンダ310の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器312が設けられる。冷却器312よりも前方において、シリンダ310の外周には、バンドヒータなどの加熱器313と温度検出器314とが設けられる。
シリンダ310は、シリンダ310の軸方向(図1および図2中左右方向)に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器313と温度検出器314とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器314の検出温度が設定温度になるように、制御装置700が加熱器313を制御する。
ノズル320は、シリンダ310の前端部に設けられ、金型装置10に対し押し付けられる。ノズル320の外周には、加熱器313と温度検出器314とが設けられる。ノズル320の検出温度が設定温度になるように、制御装置700が加熱器313を制御する。
スクリュ330は、シリンダ310内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ330を回転させると、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ310からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ330の前方に送られシリンダ310の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ330が後退させられる。その後、スクリュ330を前進させると、スクリュ330前方に蓄積された液状の成形材料がノズル320から射出され、金型装置10内に充填される。
スクリュ330の前部には、スクリュ330を前方に押すときにスクリュ330の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング331が進退自在に取付けられる。
逆流防止リング331は、スクリュ330を前進させるときに、スクリュ330前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置(図2参照)まで後退する。これにより、スクリュ330前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。
一方、逆流防止リング331は、スクリュ330を回転させるときに、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置(図1参照)まで前進する。これにより、スクリュ330の前方に成形材料が送られる。
逆流防止リング331は、スクリュ330と共に回転する共回りタイプと、スクリュ330と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。
尚、射出装置300は、逆流防止リング331を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。
計量モータ340は、スクリュ330を回転させる。スクリュ330を回転させる駆動源は、計量モータ340には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。
射出モータ350は、スクリュ330を進退させる。射出モータ350とスクリュ330との間には、射出モータ350の回転運動をスクリュ330の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ330を進退させる駆動源は、射出モータ350には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。
圧力検出器360は、射出モータ350とスクリュ330との間で伝達される圧力を検出する。圧力検出器360は、射出モータ350とスクリュ330との間の力の伝達経路に設けられ、圧力検出器360に作用する圧力を検出する。
圧力検出器360は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。圧力検出器360の検出結果は、スクリュ330が成形材料から受ける圧力、スクリュ330に対する背圧、スクリュ330から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。
射出装置300は、制御装置700による制御下で、充填工程、保圧工程、計量工程などを行う。
充填工程では、射出モータ350を駆動してスクリュ330を設定速度で前進させ、スクリュ330の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置10内のキャビティ空間14に充填させる。スクリュ330の位置や速度は、例えば射出モータ350のエンコーダ351を用いて検出する。エンコーダ351は、射出モータ350の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。スクリュ330の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替(所謂、V/P切替)が行われる。V/P切替が行われる位置をV/P切替位置とも呼ぶ。スクリュ330の設定速度は、スクリュ330の位置や時間などに応じて変更されてもよい。
尚、充填工程においてスクリュ330の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ330を一時停止させ、その後にV/P切替が行われてもよい。V/P切替の直前において、スクリュ330の停止の代わりに、スクリュ330の微速前進または微速後退が行われてもよい。
保圧工程では、射出モータ350を駆動してスクリュ330を前方に押し、スクリュ330の前端部における成形材料の圧力(以下、「保持圧力」とも呼ぶ。)を設定圧に保ち、シリンダ310内に残る成形材料を金型装置10に向けて押す。金型装置10内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば圧力検出器360を用いて検出する。圧力検出器360は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。
保圧工程では金型装置10内のキャビティ空間14の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間14の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間14からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間14内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。
計量工程では、計量モータ340を駆動してスクリュ330を設定回転数で回転させ、スクリュ330の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ330の前方に送られシリンダ310の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ330が後退させられる。スクリュ330の回転数は、例えば計量モータ340のエンコーダ341を用いて検出する。エンコーダ341は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。
計量工程では、スクリュ330の急激な後退を制限すべく、射出モータ350を駆動してスクリュ330に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ330に対する背圧は、例えば圧力検出器360を用いて検出する。圧力検出器360は、その検出結果を示す信号を制御装置700に送る。スクリュ330が計量完了位置まで後退し、スクリュ330の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
尚、本実施形態の射出装置300は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。
(移動装置)
移動装置400の説明では、射出装置300の説明と同様に、充填時のスクリュ330の移動方向(図1および図2中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ330の移動方向(図1および図2中右方向)を後方として説明する。
移動装置400は、金型装置10に対し射出装置300を進退させる。また、移動装置400は、金型装置10に対しノズル320を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置400は、液圧ポンプ410、駆動源としてのモータ420、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ430などを含む。
液圧ポンプ410は、第1ポート411と、第2ポート412とを有する。液圧ポンプ410は、両方向回転可能なポンプであり、モータ420の回転方向を切り替えることにより、第1ポート411および第2ポート412のいずれか一方から作動液(例えば油)を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ410はタンク413から作動液を吸引して第1ポート411および第2ポート412のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。
モータ420は、液圧ポンプ410を作動させる。モータ420は、制御装置700からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ410を駆動する。モータ420は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。
液圧シリンダ430は、シリンダ本体431、ピストン432、およびピストンロッド433を有する。シリンダ本体431は、射出装置300に対して固定される。ピストン432は、シリンダ本体431の内部を、第1室としての前室435と、第2室としての後室436とに区画する。ピストンロッド433は、固定プラテン110に対して固定される。ピストンロッド433が前室435を貫通しているため、前室435の断面積は後室436の断面積より小さい。
液圧シリンダ430の前室435は、第1流路401を介して、液圧ポンプ410の第1ポート411と接続される。第1ポート411から吐出された作動液が第1流路401を介して前室435に供給されることで、射出装置300が前方に押される。射出装置300が前進され、ノズル320が固定金型11に押し付けられる。前室435は、液圧ポンプ410から供給される作動液の圧力によってノズル320のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。
一方、液圧シリンダ430の後室436は、第2流路402を介して液圧ポンプ410の第2ポート412と接続される。第2ポート412から吐出された作動液が第2流路402を介して液圧シリンダ430の後室436に供給されることで、射出装置300が後方に押される。射出装置300が後退され、ノズル320が固定金型11から離間される。
第1リリーフ弁441は、第1流路401内の圧力が設定値を超えた場合に開き、第1流路401内の余分な作動液をタンク413に戻して、第1流路401内の圧力を設定値以下に保つ。
第2リリーフ弁442は、第2流路402内の圧力が設定値を超えた場合に開き、第2流路402内の余分な作動液をタンク413に戻して、第2流路402内の圧力を設定値以下に保つ。
フラッシング弁443は、前室435の断面積と後室436の断面積との差に起因する作動液の循環量の過不足を調整する弁であり、例えば図1および図2に示すように3位置4ポートのスプール弁で構成される。
第1チェック弁451は、第1流路401内の圧力がタンク413内の圧力よりも低い場合に開き、タンク413から第1流路401に作動液を供給する。
第2チェック弁452は、第2流路402内の圧力がタンク413の圧力よりも低い場合に開き、タンク413から第2流路402に作動液を供給する。
電磁切替弁453は、液圧シリンダ430の前室435と液圧ポンプ410の第1ポート411との間の作動液の流れを制御する制御弁である。電磁切替弁453は、例えば第1流路401の途中に設けられ、第1流路401における作動液の流れを制御する。
電磁切替弁453は、例えば図1および図2に示すように2位置2ポートのスプール弁で構成される。スプール弁が第1位置(図1および図2中左側の位置)の場合、前室435と第1ポート411との間の両方向の流れが許容される。一方、スプール弁が第2位置の場合(図1および図2中右側の位置)の場合、前室435から第1ポート411への流れが制限される。この場合、第1ポート411から前室435への流れは制限されないが、制限されてもよい。
第1圧力検出器455は、前室435の液圧を検出する。前室435の液圧によってノズルタッチ圧力が生じるため、第1圧力検出器455を用いてノズルタッチ圧力が検出できる。第1圧力検出器455は、例えば第1流路401の途中に設けられ、電磁切替弁453を基準として前室435側の位置に設けられる。電磁切替弁453の状態に関係なく、ノズルタッチ圧力が検出できる。
第2圧力検出器456は、第1流路401の途中に設けられ、電磁切替弁453を基準として第1ポート411側の位置に設けられる。第2圧力検出器456は、電磁切替弁453と第1ポート411との間における液圧を検出する。電磁切替弁453が第1ポート411と前室435との間の両方向の流れを許容する状態の場合、第1ポート411と電磁切替弁453との間における液圧と、電磁切替弁453と前室435との間における液圧とは等しい。よって、この状態の場合、第2圧力検出器456を用いてノズルタッチ圧力が検出できる。
尚、本実施形態では、第1流路401の途中に設けられる圧力検出器を用いてノズルタッチ圧力を検出するが、例えばノズル320に設けられるロードセルなどを用いてノズルタッチ圧力を検出してもよい。つまり、ノズルタッチ圧力を検出する圧力検出器は、移動装置400、射出装置300のいずれに設けられてもよい。
尚、本実施形態では、移動装置400として、液圧シリンダ430が用いられるが、本発明はこれに限定されない。
(制御装置)
制御装置700は、図1〜図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)701と、メモリなどの記憶媒体702と、入力インターフェース703と、出力インターフェース704とを有する。制御装置700は、記憶媒体702に記憶されたプログラムをCPU701に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置700は、入力インターフェース703で外部からの信号を受信し、出力インターフェース704で外部に信号を送信する。
制御装置700は、操作装置750や表示装置760と接続されている。操作装置750は、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号を制御装置700に出力する。表示装置760は、制御装置700による制御下で、操作装置750における入力操作に応じた操作画面を表示する。操作画面は、射出成形機の設定などに用いられる。操作画面は、複数用意され、切り替えて表示されたり、重ねて表示されたりする。ユーザは、表示装置760で表示される操作画面を見ながら、操作装置750を操作することにより射出成形機の設定(設定値の入力を含む)などを行う。操作装置750および表示装置760は、例えばタッチパネルで構成され、一体化されてよい。尚、本実施形態の操作装置750および表示装置760は、一体化されているが、独立に設けられてもよい。また、操作装置750は、複数設けられてもよい。
(成形条件の管理)
図3は、一実施形態による制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。図3に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
制御装置700は、射出成形機の成形条件を管理する成形条件管理装置としての機能を有する。射出成形機の成形条件は、例えば、型締装置100の設定条件、エジェクタ装置200の設定条件、および射出装置300の設定条件を含む。これらの設定条件は、操作装置750において入力される。制御装置700は、例えば、記憶部711と、判定部712と、運転禁止部713と、判定結果出力部714とを有する。
尚、成形条件管理装置は、制御装置700とは別に設けられてもよい。成形条件管理装置は、射出成形機の外部装置として設けられてもよく、その場合、射出成形機の制御装置700から成形条件を取得できるように、制御装置700とLAN(Local Area Network)またはインターネット回線などのネットワークを介して接続されてよい。その接続は、有線接続、無線接続のいずれでもよい。
記憶部711は、射出成形機の成形条件を管理するために予め定められたマスター条件、および成形条件とマスター条件のずれを許容する許容範囲(以下、「マスター条件の許容範囲」とも呼ぶ。)を記憶する。成形条件やマスター条件、マスター条件の許容範囲は、例えば操作装置750において入力される。マスター条件は、例えば成形品の量産開始時に定められた成形条件のことである。
成形品の量産開始時には、成形品の納品先において成形品が所定の品質(例えば寸法や形状、質量、耐久性など)を満たしているか否かの判断がなされる。成形品の納品先において成形品が所定の品質を満たしていると認定されたときの成形条件がマスター条件とされ、原則としてマスター条件で成形品を量産することが要求される。
尚、マスター条件は、成形品の試作時に決められてもよい。試作品が所定の品質を満たしているか否かの判断がなされ、試作品が所定の品質を満たしていると認定されたときの成形条件がマスター条件とされる。試作品が所定の品質を満たしているか否かの判断は、成形品の納品先ではなく、成形品の納品元において行われてもよい。
一方で、成形品の量産開始時から時間が経過して、射出成形機や金型装置10などの部品交換や摩耗、気温などの周辺環境の変化、成形材料のロット間のばらつきなどが生じると、成形品の品質を保つため成形条件をマスター条件からずらす必要が生じうる。
そこで、射出成形機の運転に用いる成形条件とマスター条件のずれを許容する許容範囲が設定される。マスター条件の許容範囲は、成形品の納品先において要求される品質が満たされるように、設定条件ごとに設定される。複数の設定条件のうち、一部の設定条件には許容範囲が設定されていなくてもよい。一部の設定条件に、許容範囲が設定されてもよい。
マスター条件の許容範囲が設定される設定条件としては、例えば、シリンダ310の温度、ノズル320の温度、金型装置10の温度、スクリュ330の計量完了位置、スクリュ330のV/P切替位置などが挙げられる。これらの設定条件は、表示装置760で表示される操作画面において入力される。例えば図4に示す操作画面761は、シリンダ310の設定温度およびノズル320の設定温度をゾーン毎に入力する入力欄762を有する。
判定部712は、射出成形機の運転に用いる成形条件がマスター条件の許容範囲に収まるか否かを判定する。その判定は、定期的に行われてもよいし、操作画面における設定値の入力操作時に行われてもよい。操作画面には、判定部712による判定を実施するか否かを選択する選択ボタンが設けられてもよい。
判定部712の判定結果は、成形条件での射出成形機の運転を許容するか禁止するかの決定、警報の出力などに利用できる。よって、射出成形機の運転に用いる成形条件の適否を自動で判断でき、射出成形機のユーザの手間を削減でき、また、手作業による確認間違いを回避できる。
マスター条件の許容範囲は、例えば、(1)成形条件での射出成形機の運転を無条件で許容する無条件許容範囲と、(2)成形条件での射出成形機の運転を予め定められた確認条件付きで許容する条件付き許容範囲とを含む。マスター条件の許容範囲は数値範囲で表され、条件付き許容範囲は無条件許容範囲を挟んで両側(数値が小さい側と数値が大きい側)に設定されてもよいし、無条件許容範囲の片側のみ(数値が小さい側のみ、または数値が大きい側のみ)に設定されてもよい。
無条件許容範囲は、確認条件が満たされているか否かを確認するまでもなく、成形品の品質が保たれるように設定される。一方、条件付き許容範囲は、確認条件が満たされる場合に、製品の品質が保たれるように設定される。設定条件ごとに確認条件が用意されてよい。一部の設定条件に確認条件が用意されてよい。設定条件ごとに確認条件は複数用意され、その確認条件ごとに条件付き許容範囲が設定されてもよい。複数の確認条件に対応する複数の条件付き許容範囲は、互いに重なっていてもよい。
確認条件は、例えば、条件付き許容範囲に収まる成形条件で得られた成形品の品質が規格を満たしていることを含む。成形品の品質は、成形品の寸法や形状、重量などを含む。これらのデータは、制御装置700に接続される検査装置800から取得できる。検査装置800は、例えば成形品の画像を撮像する撮像部と、撮像部で撮像した画像を画像処理する画像処理部とを有する。撮像部としては、CCD(Charge Coupled Device)カメラやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラなどのカメラが用いられる。画像処理部としては、コンピュータなどが用いられる。検査装置800は、制御装置700と同様に、CPUや記憶媒体、入力インターフェース、出力インターフェースを有してよい。画像処理部の機能を制御装置700が有してもよい。成形品の画像処理によって、成形品の寸法や形状、色などが測定できる。また、検査装置800は、成形品の重量を測定する重量測定部を有してもよい。重量測定部としては、例えば電子天秤などが用いられる。条件付き許容範囲に収まる成形条件で得られた成形品の品質が規格を満たす場合、その成形条件での射出成形機の運転が許容される。一方、条件付き許容範囲に収まる成形条件で得られた成形品の品質が規格を満たさない場合、その成形条件での射出成形機の運転が禁止される。
確認条件は、1回のショットで得られる成形品の数が量産開始時に比べて減少または増加していることを含んでもよい。ここで、ショットとは、成形品を得るための一連の動作をいい、例えば計量の開始から次の計量の開始までの動作をいう。
1回のショットで得られる成形品の数は、例えば金型装置10の消耗等によるキャビティ空間14の数の減少によって減少する。また、1回のショットで得られる成形品の数は、金型装置10の交換によって減少または増加する。
1回のショットで得られる成形品の数の増減が確認条件として用いられる設定条件としては、例えば、スクリュ330の計量完了位置、スクリュ330のV/P切替位置が挙げれる。これらのスクリュ位置は、1回のショットで金型装置10に充填される成形材料の充填量の減少や増加に対応するため、無条件許容範囲を外れるように変更される場合がある。
1回のショットで得られる成形品の数が量産開始時に比べて減少する場合、スクリュ330の計量完了位置は量産開始時よりも前進させられる。一方、1回のショットで得られる成形品の数が量産開始時に比べて増加する場合、スクリュ330の計量完了位置は量産開始時よりも後退させられる。クッション量を同程度に維持できる。
ここで、クッション量とは、保圧工程の開始から保圧工程の完了までの間にスクリュ330が最も前進した位置を、スクリュ330の機械的な前進限位置からの距離で表したものである。クッション量は、例えば射出モータ350のエンコーダ351で検出する。
また、1回のショットで得られる成形品の数が量産開始時に比べて減少する場合、充填工程におけるスクリュ330の前進距離が量産開始時に比べて短くなるように、スクリュ330のV/P切替位置は量産開始時よりも後退させられる。一方、1回のショットで得られる成形品の数が量産開始時に比べて増加する場合、充填工程におけるスクリュ330の前進距離が量産開始時に比べて長くなるように、スクリュ330のV/P切替位置は量産開始時よりも前進させられる。V/P切替時までに各キャビティ空間14に充填される成形材料の量を、同程度に維持できる。
スクリュ330の計量完了位置の変更やスクリュ330のV/P切替位置の変更が1回のショットで得られる成形品の数の増減に対応するものである場合、成形品の品質も維持できる。そのため、この場合、条件付き範囲内に収まる成形条件での射出成形機の運転が許容される。
確認条件は、条件付き許容範囲に収まる成形条件で射出成形機を運転した時に所定の検出器で検出される値が量産開始時のものと同等であること(つまり、量産開始時のものと設定範囲内で一致すること)を含んでもよい。
検出器の検出値が確認条件として用いられる設定条件としては、例えば、シリンダ310の温度、ノズル320の温度、金型装置10の温度が挙げられる。シリンダ310の温度、ノズル320の温度、金型装置10の温度は、例えば成形材料のロットの違いによる成形材料の粘度特性の違いを吸収するため、無条件許容範囲を外れるように変更される場合がある。ここで、粘度特性とは、温度の変化による粘度の変化のことである。
シリンダ310の温度やノズル320の温度、金型装置10の温度が条件付き許容範囲内に収まる場合、判定部712は充填工程や保圧工程の少なくとも一方における型内圧検出器18の検出値が量産開始時のものと同等であるか否かを確認してもよい。ここで、型内圧検出器18は、金型装置10の内部において成形材料の圧力を検出するものである。
充填工程や保圧工程における型内圧検出器18の検出値が量産開始時のものと同等である場合、金型装置10に充填される成形材料の流動特性が維持されているため、成形品の品質も維持できる。尚、型内圧検出器18の検出値に代えて、または型内圧検出器18の検出値に加えて、圧力検出器360の検出値が用いられてもよい。
判定部712は、射出成形機の運転に用いる成形条件が無条件許容範囲に収まるか、条件付き許容範囲に収まるか、無条件許容範囲および条件付き許容範囲から外れるかを判定する。成形条件とマスター条件とのずれの程度を判定でき、射出成形機の運転管理や成形品の品質管理に役立てることができる。
例えば、成形条件が条件付き許容範囲に収まる場合、その旨を判定結果出力部714が出力する。これにより、確認条件が満たされるか否かの判定が必要な成形条件であることを、射出成形機のユーザに知らせることができる。また、成形品の品質の確認の必要があることを、射出成形機のユーザに知らせることができる。
条件付き許容範囲に収まる成形条件で得られた成形品は、無条件許容範囲に収まる成形条件で得られた成形品よりも、詳しく検査されてよく、例えばより多くの検査項目について検査されてよい。前者の検査項目と、後者の検査項目とは、共通のものを含んでもよい。成形条件とマスター条件とのずれの程度に応じて検査項目を変えることで、成形品の品質管理を効率化できる。
判定部712は、成形条件が条件付き許容範囲に収まる場合、確認条件が満たされるか否かを判定してもよい。量産開始時から状況が変化し、成形品の品質を保つため、射出成形機の運転に用いる成形条件を無条件許容範囲から外れるように変更する必要がある場合に対応できる。
制御装置700は、成形条件が条件付き許容範囲に収まる場合に検査装置800などに確認指令を送る確認指令送信部715を有してよい。確認条件が満たされるか否かを検査装置800に判定させることができる。
検査装置800は、制御装置700の確認指令送信部715から確認指令を受信する確認指令受信部801と、確認指令受信部801で確認指令を受信すると、条件付き許容範囲に収まる成形条件で成形された成形品の品質を確認する品質確認部802とを有する。確認条件が満たされるか否かを検査装置800に判定させることができる。
また、検査装置800は、品質確認部802の確認結果を制御装置700に送信する確認結果送信部803をさらに有してよい。確認条件が満たされるか否かを制御装置700で判定できる。
制御装置700は、検査装置800の確認結果送信部803から送信される確認結果を受信する確認結果受信部716を有する。判定部712は、確認結果受信部716で検査装置800などから受け取った情報に基づき、確認条件が満たされるか否かを判定する。
制御装置700は、射出成形機や金型装置10に搭載される各種の検出器(例えば型内圧検出器18)の検出結果を受信する検出結果受信部717を有してもよい。判定部712は、検出結果受信部717で受信した情報に基づき、確認条件が満たされるか否かを判定してもよい。
運転禁止部713は、判定部712の判定結果に基づき、成形条件での射出成形機の運転を禁止させる。不適切な成形条件での射出成形機の自動運転を禁止でき、不良品の大量生産を抑制できる。運転禁止部713は、任意で設けることができる。
例えば、成形条件が条件付き許容範囲に収まり且つ確認条件が満たされない場合、または成形条件が無条件許容範囲と条件付き許容範囲の両方から外れる場合、その成形条件での射出成形機の運転は運転禁止部713によって禁止される。
一方、成形条件が無条件許容範囲に収まる場合、または成形条件が条件付き許容範囲に収まり且つ確認条件が満たされる場合、その成形条件での射出成形機の運転は制御装置700によって禁止されずに許容される。
判定結果出力部714は、判定部712の判定結果を出力する。判定部712の判定結果は、画像や音などの形態で出力される。その出力装置としては、例えば表示装置760、警告灯、ブザーなどが用いられる。成形条件の適否を、射出成形機のユーザに知らせることができる。
射出成形機の運転に用いる成形条件が無条件許容範囲に収まらない場合、判定結果出力部714は警報を出力してもよい。警報の出力によってユーザの注意を喚起できる。操作画面には、判定結果出力部714による警報の出力を実施するか否かを選択する選択ボタンが設けられてもよい。
警報の出力は、複数種類用意されてもよく、判定結果出力部714の判定結果に応じて適宜選択されてもよい。例えば、成形条件が条件付き許容範囲に収まり且つ確認条件が満たされる場合と、成形条件が条件付き許容範囲に収まり且つ確認条件が満たされない場合と、成形条件が無条件許容範囲と条件付き許容範囲の両方から外れる場合とで、異なる注意喚起レベルの警報が出力されてもよい。
尚、成形条件が無条件許容範囲に収まる場合に、その旨を判定結果出力部714が出力してもよい。
次に、図4を参照して具体例について説明する。図4は、一実施形態による温度設定用の操作画面を示す図である。図4(a)はゾーン1の設定温度が無条件許容範囲に収まる例を、図4(b)はゾーン1の設定温度が条件付き許容範囲に収まる例を、図4(c)はゾーン1の設定温度が無条件許容範囲および条件付き許容範囲から外れる例を示す。ここで、ゾーン1とは、複数の加熱器313のうち最も後側に配置される加熱器313で加熱されるゾーンのことである。ゾーン1の設定温度に関する無条件許容範囲は、160℃以上170℃以下である。ゾーン1の設定温度に関する条件付き許容範囲は、150℃以上160℃未満、および170℃超190℃未満である。
図4(a)に示す例では、判定部712は、ゾーン1の設定温度が無条件許容範囲に収まると判定する。この場合、制御装置700は図4(a)に示す条件での射出成形機の運転を許容し、図4(a)に示す条件での射出成形機の運転が継続される。また、この場合、判定結果出力部714は、図4(a)に示す条件で得られた成形品は通常の検査で良い旨の出力を行う。
図4(b)に示す例では、判定部712は、ゾーン1の設定温度が条件付き許容範囲に収まると判定する。この場合、制御装置700は、図4(b)に示す条件での射出成形機の運転を条件付きで許容する。確認条件が満たされているか否かの判断がなされるまで、図4(b)に示す条件での射出成形機の運転は継続されてよい。また、この場合、判定結果出力部714は、図4(b)に示す条件で得られた成形品は通常の検査とは異なる検査が必要である旨の出力を行う。また、この場合、確認指令送信部715は、検査装置800に確認指令を送り、検査装置800に確認条件が満たされているか否かを判定させる。
図4(c)に示す例では、判定部712は、ゾーン1の設定温度が無条件許容範囲および条件付き許容範囲から外れると判定する。この場合、運転禁止部713は、図4(c)に示す条件での射出成形機の運転を禁止してもよい。また、判定結果出力部714は、図4(c)に示す条件で得られた成形品は不良品である旨の出力を行う。
(変形および改良)
以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。