JP7376373B2

JP7376373B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP7376373B2
Application number: JP2020007509A
Authority: JP
Inventors: 直彦石川; 宏治樽家; 壮史岡田
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2023-11-08
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: JP2021112891A

Description

本発明は、複数の金型が取り付けられるロータリーテーブルを有し、インサート部品が配置された金型に樹脂材料を射出して成形品を成形する射出成形機に関する。

特許文献１に従来の竪型射出成形機が開示されている。特許文献１の竪型射出成形機は、ロータリーテーブルを回転させることにより、ロータリーテーブルに取り付けた２つの下側金型を１つの上側金型と対向する位置に交互に移動させて鉛直方向に型開閉を行う。この竪型射出成形機では、一方の下型金型と上側金型とを型締している間に、他方の下側金型に自動機によってインサート部品が設置される。そして、ロータリーテーブルを回転させ、インサート部品が設置された下側金型と上側金型とを型締して当該インサート部品と樹脂材料とが一体化された成形品を成形する。

国際公開第２０１６／０６３９７９号

成形品に異常が検出された場合など、原因を突き止めるために、当該成形品を成形した際の成形情報を射出成形機から取得して解析を行う。そして、上述したような成形品については、インサート部品に関する部品情報を自動機から取得して、成形情報と突き合わせながら解析を行う必要がある。しかしながら、成形情報と部品情報とが、射出成形機と自動機とで別々に記録されるため、成形情報と部品情報との対応付け処理が煩雑であった。特に、上述した射出成形機では、成形情報として複数の金型についての成形情報を取得しているため、部品情報との対応付け処理がより煩雑であった。

そこで、本発明は、煩雑な処理を行うことなく樹脂材料とインサート部品とが一体化された成形品について解析を行うことができる射出成形機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る射出成形機は、複数の下側金型が取り付けられるロータリーテーブルと、前記ロータリーテーブルと鉛直方向に対向して配置され、１つの上側金型が取り付けられる可動ダイプレートと、を有し、部品設置位置でインサート部品が設置された前記下側金型を、前記ロータリーテーブルを回転させて射出位置に移動させ、前記射出位置で樹脂材料と前記インサート部品とが一体化された成形品を成形する射出成形機であって、（ａ）前記部品設置位置にある前記下側金型に自動機によって前記インサート部品が設置されると、前記自動機から当該インサート部品に関する部品情報を取得し、（ｂ）前記成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報と当該成形品に含まれる前記インサート部品に関する前記部品情報とを関連付けた成形品情報を生成する、ように構成された制御装置を有していることを特徴とする。

本発明において、前記制御装置は、前記部品設置位置にある前記下側金型に設置された前記インサート部品に関する前記部品情報を前記自動機から取得すると、当該部品情報を前記部品設置位置用の部品情報格納領域に格納し、前記ロータリーテーブルが回転されて前記部品設置位置にある前記下側金型が前記射出位置に移動されると、前記部品設置位置用の部品情報格納領域に格納された前記部品情報を前記射出位置用の部品情報格納領域に格納し、前記射出位置にある前記成形品の前記成形情報を取得するとともに、当該成形情報と前記射出位置用の部品情報格納領域に格納されている前記部品情報とを関連付けた成形品情報を生成するように構成されていることが好ましい。

本発明において、前記部品情報は、前記インサート部品のシリアルナンバー、色、材質および重量、ならびに、前記インサート部品に関する加工情報のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

本発明によれば、自動機によって部品設置位置にある下側金型にインサート部品が設置されると、自動機からそのインサート部品に関する部品情報を取得する。そして、成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報と当該成形品に含まれるインサート部品に関する部品情報とを関連付けた成形品情報を生成する。このようにしたことから、射出成形機と自動機とから成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報とインサート部品に関する部品情報とを別々に取得して付き合わせる必要がない。そのため、煩雑な処理を行うことなく樹脂材料とインサート部品とが一体化された成形品に関する情報の解析を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機および自動機の正面図である。図１の射出成形機および自動機の平面図である。図１の射出成形機の機能ブロックおよび記憶装置を説明する図である。図１の射出成形機の動作の一例を説明するシーケンス図である。

以下、本発明の一実施形態に係る射出成形機について、図１～図４を参照して説明する。

図１、図２は、本発明の一実施形態に係る射出成形機および自動機の正面図および平面図である。図３（ａ）は、図１の射出成形機の機能ブロックを説明する図である。図３（ｂ）は、図１の射出成形機の制御装置が有する記憶装置を説明する図である。図４は、図１の射出成形機の動作の一例を説明するシーケンス図である。

本実施形態の射出成形機１は、上側金型８１および下側金型８２により形成されるキャビティ８４に、可塑化した樹脂材料を射出充填し、冷却固化することで、樹脂材料とインサート成形用の部品（以下、「インサート部品」という）が一体化された成形品を成形する（インサート成形する）ものである。なお、本実施形態は、加熱シリンダが水平方向に沿って配置された射出成形機に本発明を適用した構成の一例を示すものであるが、加熱シリンダが鉛直方向に沿って配置された射出成形機に本発明を適用してもよい。

射出成形機１は、図１～図３に示すように、上側金型８１および下側金型８２を型締する型締装置１０と、キャビティ８４に樹脂材料を射出する射出装置２０と、型締装置１０および射出装置２０を制御する制御装置３０と、を有している。射出成形機１は、例えば、６軸の多関節型ロボットからなる自動機５０と連携して動作する。自動機５０は、下側金型８２から成形品を取り出すとともに下側金型にインサート部品Ｋを設置する。

型締装置１０は、ロータリーテーブル１１と、ロータリーテーブル１１と鉛直方向に対向して配置された可動ダイプレート１２と、を有している。また、型締装置１０は、ロータリーテーブル１１を時計方向に所定角度ずつ間欠回転するように駆動する回転駆動機構１３と、ロータリーテーブル１１と可動ダイプレート１２により上側金型８１および下側金型８２を鉛直方向に締め付けて型締力を発生させる型締駆動機構１４と、を有している。

ロータリーテーブル１１の上面１１ａには、２つの下側金型８２が１８０度間隔で取り付けられている。なお、３つ以上の下側金型８２がロータリーテーブル１１の上面１１ａに取り付けられていてもよい。２つの下側金型８２をそれぞれ区別して説明する場合は、下側金型８２Ａ、８２Ｂと示す。２つの下側金型８２は、射出ステーションＰ１および成形品取出ステーションＰ２の２つの作業ステーションに位置づけられる。可動ダイプレート１２には、上側金型８１が取り付けられている。

射出ステーションＰ１は、上側金型８１および下側金型８２を型締して可塑化した樹脂材料をキャビティ８４に射出充填する射出位置である。本実施形態では、射出位置において、樹脂材料とインサート部品Ｋとが一体化された成形品が成形される。成形品取出ステーションＰ２は、射出ステーションＰ１を０時の位置としたときに６時の位置にあり、下側金型８２から成形品を取り出す成形品取出位置である。そして、成形品取出ステーションＰ２は、下側金型８２にインサート部品Ｋを設置する部品設置位置でもある。

射出装置２０は、型締装置１０に対して水平方向に進退可能に配置されている。射出装置２０は、加熱シリンダ２１と、加熱シリンダ２１に収容された図示しないスクリューと、を有している。射出装置２０は、射出ステーションＰ１にある下側金型８２（または上側金型８１）に加熱シリンダ２１のノズル２１ａをタッチさせ、スクリューを回転および進退させて可塑化した樹脂材料をキャビティ８４に射出充填する。

制御装置３０は、射出成形機１全体の動作を司る。制御装置３０は、マイクロコンピュータを有して構成されている。制御装置３０は、型締装置１０の回転駆動機構１３および型締駆動機構１４、ならびに、射出装置２０などの各種駆動機構等の動作を制御する。制御装置３０は、自動機５０と連携している。

具体的には、制御装置３０は、成形動作において、
（１）ロータリーテーブル１１に設置された複数の下側金型８２を射出ステーションＰ１および成形品取出ステーションＰ２に移動するように回転駆動機構１３を制御し、
（２）射出ステーションＰ１にある上側金型８１および下側金型８２を型締するように型締駆動機構１４を制御し、
（３）型締された上側金型８１および下側金型８２のキャビティ８４に可塑化した樹脂材料を射出充填するように射出装置２０を制御する。

また、制御装置３０は、
（４）自動機５０から、下側金型８２へのインサート部品の設置を完了したタイミングを示す部品設置完了タイミング信号Ｓａを受信し、
（５）自動機５０に対して、インサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを要求する部品情報要求信号Ｓｂを送信し、
（６）自動機５０から送信される部品情報Ｊｋを含む部品情報応答信号Ｓｃを受信し、
（７）成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２から成形品を取り出すべきタイミングを示す成形品取出タイミング信号Ｓｄを自動機５０に送信する。

また、制御装置３０は、例えば、不揮発性メモリやハードディスク装置などで構成された記憶装置３１を有している。記憶装置３１は、第１の部品情報格納領域３１１と、第２の部品情報格納領域３１２と、成形品情報格納領域３１３と、を有している。

第１の部品情報格納領域３１１は、射出ステーションＰ１にある下側金型８２に設置されたインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋが格納される。第１の部品情報格納領域３１１は、射出位置用の部品情報格納領域である。第２の部品情報格納領域３１２は、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２に設置されたインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋが格納される。第２の部品情報格納領域３１２は、部品設置位置用の部品情報格納領域である。成形品情報格納領域３１３は、成形品に関する成形情報Ｊｍおよび部品情報Ｊｋを含む成形品情報が格納される。

成形情報Ｊｍは、可塑化時間、１次射出時間、サイクル時間、ヒータ温度、ならびに、スクリューの可塑化完了位置、速度（Ｖ）－圧力（Ｐ）切換位置およびクッション位置などの成形品の成形条件の実測値を含む。成形情報Ｊｍは、各種センサーなどで測定され、制御装置３０によって収集（取得）される。本実施形態において、部品情報Ｊｋは、インサート部品Ｋのシリアルナンバーを含む。部品情報Ｊｋは、インサート部品Ｋの色、材質または重量などを含んでいてもよい。さらに、部品情報Ｊｋは、インサート部品に施された加工に関する加工情報を含んでいてもよい。

また、制御装置３０は、成形品情報を外部に出力するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの外部出力インタフェースを有している。

次に、上述した本実施形態の射出成形機１における成形動作の一例について、図４を参照して説明する。

成形動作の開始直前の状態において、下側金型８２Ａが成形品取出ステーションＰ２にあり、下側金型８２Ｂが射出ステーションＰ１にある。そして、射出成形機１において成形動作を開始すると、まずは自動機５０が、インサート部品Ｋを成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２Ａに設置する（Ｓ１１０）。そして、自動機５０は、射出成形機１の制御装置３０に部品設置完了タイミング信号Ｓａを送信する（Ｓ１２０）。

制御装置３０は、部品設置完了タイミング信号Ｓａを受信すると、自動機５０に部品情報要求信号Ｓｂを送信する（Ｓ１３０）。自動機５０は、部品情報要求信号Ｓｂを受信すると、直前に下側金型８２Ａに設置したインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを含む部品情報応答信号Ｓｃを制御装置３０に送信する（Ｓ１４０）。この部品情報応答信号Ｓｃは、部品情報Ｊｋとして、インサート部品Ｋのシリアルナンバー（ＳＮ：ｘｘｘｘ）を含んでいる。

制御装置３０は、部品情報応答信号Ｓｃに含まれる部品情報Ｊｋ（ＳＮ：ｘｘｘｘ）を第２の部品情報格納領域３１２に格納する（Ｓ１５０）。そして、制御装置３０は、回転駆動機構１３を制御して、ロータリーテーブル１１を１８０度回転させる（Ｓ１６０）。これにより、下側金型８２Ａが成形品取出ステーションＰ２から射出ステーションＰ１に移動され、下側金型８２Ｂが射出ステーションＰ１から成形品取出ステーションＰ２に移動される。

制御装置３０は、下側金型８２Ａが射出ステーションＰ１に移動されると、第２の部品情報格納領域３１２に格納されている部品情報Ｊｋを、第１の部品情報格納領域３１１に格納する（Ｓ１７０）。すなわち、第２の部品情報格納領域３１２から第１の部品情報格納領域３１１に部品情報Ｊｋをコピーする。これにより、第１の部品情報格納領域３１１に格納された部品情報Ｊｋと、射出ステーションＰ１にある下側金型８２Ａに設置されたインサート部品Ｋとを対応させる。なお、本実施形態において、制御装置３０は、センサーなどによりロータリーテーブル１１の回転位置を監視し、回転駆動機構１３による回転に加えて手動による回転の場合にも、ロータリーテーブル１１が所定角度（たとえば９０度）を超えて時計方向に回転されたことを検出すると、下側金型８２Ａが射出ステーションＰ１に移動されたものと認識して、上述のように部品情報Ｊｋをコピーする。

制御装置３０は、下側金型８２Ｂが成形品取出ステーションＰ２に移動されると、自動機５０に成形品取出タイミング信号Ｓｄを送信する（Ｓ１８０）。そして、制御装置３０は、上側金型８１および射出ステーションＰ１にある下側金型８２Ａを用いてインサート成形を行う（Ｓ１９０）。具体的には、制御装置３０は、型締駆動機構１４および射出装置２０を制御して、上側金型８１およびインサート部品Ｋが設置された下側金型８２Ａを型締する。そして、制御装置３０は、型締された上側金型８１および下側金型８２のキャビティ８４に可塑化した樹脂材料を射出充填して、樹脂材料とインサート部品Ｋとが一体化された成形品を成形する。

また、制御装置３０は、インサート成形を行う際に成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報Ｊｍを収集し、収集した成形情報Ｊｍと第１の部品情報格納領域３１１に格納されている部品情報Ｊｋ（ＳＮ：ｘｘｘｘ）とを関連付けて成形品情報を生成する（Ｓ２００）。そして、制御装置３０は、生成した成形品情報を記憶装置３１の成形品情報格納領域３１３に格納する。なお、制御装置３０は、成形品情報格納領域３１３への成形品情報の格納に代えて、外部出力インタフェースに接続されたパソコンやハードディスク装置などの外部機器に成形品情報を出力してもよい。

自動機５０は、成形品取出タイミング信号Ｓｄを受信すると、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２Ｂから成形品を取り出す（Ｓ２１０）。なお、この時点では、下側金型８２Ｂを用いた成形品の成形が行われていないため、取り出す成形品がない。そして、自動機５０は、インサート部品Ｋを成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２Ｂに設置し（Ｓ２２０）、射出成形機１の制御装置３０に部品設置完了タイミング信号Ｓａを送信する（Ｓ２３０）。

制御装置３０は、部品設置完了タイミング信号Ｓａを受信すると、自動機５０に部品情報要求信号Ｓｂを送信する（Ｓ２４０）。自動機５０は、部品情報要求信号Ｓｂを受信すると、直前に下側金型８２Ｂに設置したインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを含む部品情報応答信号Ｓｃを制御装置３０に送信する（Ｓ２５０）。この部品情報応答信号Ｓｃは、部品情報Ｊｋとして、インサート部品Ｋのシリアルナンバー（ＳＮ：ｙｙｙｙ）を含んでいる。

制御装置３０は、部品情報応答信号Ｓｃに含まれる部品情報Ｊｋ（ＳＮ：ｙｙｙｙ）を第２の部品情報格納領域３１２に格納する（Ｓ２６０）。そして、制御装置３０は、回転駆動機構１３を制御して、ロータリーテーブル１１を１８０度回転させる（Ｓ２７０）。これにより、下側金型８２Ｂが成形品取出ステーションＰ２から射出ステーションＰ１に移動され、下側金型８２Ａが射出ステーションＰ１から成形品取出ステーションＰ２に移動される。

制御装置３０は、下側金型８２Ｂが射出ステーションＰ１に移動されると、第２の部品情報格納領域３１２に格納されている部品情報Ｊｋを、第１の部品情報格納領域３１１に格納する（Ｓ２８０）。これにより、第１の部品情報格納領域３１１に格納された部品情報Ｊｋと、射出ステーションＰ１にある下側金型８２Ｂに設置されたインサート部品Ｋとを対応させる。

制御装置３０は、下側金型８２Ａが成形品取出ステーションＰ２に移動されると、自動機５０に成形品取出タイミング信号Ｓｄを送信する（Ｓ２９０）。そして、制御装置３０は、上側金型８１および射出ステーションＰ１にある下側金型８２Ｂを用いてインサート成形を行う（Ｓ３００）。

また、制御装置３０は、成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報Ｊｍを収集し、収集した成形情報Ｊｍと第１の部品情報格納領域３１１に格納されている部品情報Ｊｋ（ＳＮ：ｙｙｙｙ）とを関連付けて成形品情報を生成する（Ｓ３１０）。そして、制御装置３０は、生成した成形品情報を記憶装置３１の成形品情報格納領域３１３に格納する。

自動機５０は、成形品取出タイミング信号Ｓｄを受信すると、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２Ａから成形品を取り出す（Ｓ３２０）。そして、これ以降は、上記Ｓ１１０～Ｓ３２０を繰り返し実行する。

そして、制御装置３０は、射出成形機１の図示しない操作部に成形品情報の出力を要求する操作が入力されると、外部インタフェースに接続された外部機器に成形品情報を出力する。

以上より、本実施形態の射出成形機１によれば、自動機５０によって成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２にインサート部品Ｋが設置されると、自動機５０からそのインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを取得する。そして、成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報Ｊｍと当該成形品に含まれるインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋとを関連付けた成形品情報を生成する。このようにしたことから、射出成形機１と自動機５０とから成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報Ｊｍとインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋとを別々に取得して付き合わせる必要がない。そのため、煩雑な処理を行うことなく樹脂材料とインサート部品Ｋとが一体化された成形品に関する情報の解析を行うことができる

また、射出成形機１は、成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２に設置されたインサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを自動機５０から取得すると、その部品情報を第１の部品情報格納領域３１１に格納する。射出成形機１は、ロータリーテーブル１１が回転されて成形品取出ステーションＰ２にある下側金型８２が射出ステーションＰ１に移動されると、第２の部品情報格納領域３１２に格納された部品情報Ｊｋを第１の部品情報格納領域３１１に格納する。そして、射出成形機１は、射出ステーションＰ１において成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報Ｊｍを取得するとともに、その成形情報Ｊｍと第１の部品情報格納領域３１１に格納されている部品情報Ｊｋとを関連付けた成形品情報を生成する。このようにしたことから、ロータリーテーブル１１の回転に基づいて、インサート部品Ｋに関する部品情報Ｊｋを射出ステーションＰ１に対応する第１の部品情報格納領域３１１に格納する。そのため、例えば、異常動作の確認などのために動作を停止した射出成形機１において、手動でロータリーテーブル１１が回転された場合でも、成形情報Ｊｍと部品情報Ｊｋとを正しく関連付けることができる。

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、本発明をダイカストマシンなどの成形機に適用してもよく、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…射出成形機
１０…型締装置
１１…ロータリーテーブル
１１ａ…上面
１２…可動ダイプレート
１３…回転駆動機構
１４…型締駆動機構
２０…射出装置
２１…加熱シリンダ
２１ａ…ノズル
３０…制御装置
３１…記憶装置
３１１…第１の部品情報格納領域
３１２…第２の部品情報格納領域
３１３…成形品情報格納領域
５０…自動機
８１…上側金型
８２、８２Ａ、８２Ｂ…下側金型
８４…キャビティ
Ｋ…インサート部品
Ｊｋ…部品情報
Ｊｍ…成形情報
Ｓａ…部品設置完了タイミング信号
Ｓｂ…部品情報要求信号
Ｓｃ…部品情報応答信号
Ｓｄ…成形品取出タイミング信号

Claims

複数の下側金型が取り付けられるロータリーテーブルと、前記ロータリーテーブルと鉛直方向に対向して配置され、１つの上側金型が取り付けられる可動ダイプレートと、を有し、部品設置位置でインサート部品が設置された前記下側金型を、前記ロータリーテーブルを回転させて射出位置に移動させ、前記射出位置で樹脂材料と前記インサート部品とが一体化された成形品を成形する射出成形機であって、
（ａ）前記部品設置位置にある前記下側金型に自動機によって前記インサート部品が設置されると、前記自動機から当該インサート部品に関する部品情報を取得し、
（ｂ）前記成形品を成形する成形条件の実測値である成形情報と当該成形品に含まれる前記インサート部品に関する前記部品情報とを関連付けた成形品情報を生成する、ように構成された制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記部品設置位置にある前記下側金型に設置された前記インサート部品に関する前記部品情報を前記自動機から取得すると、当該部品情報を前記部品設置位置用の部品情報格納領域に格納し、
前記ロータリーテーブルが回転されて前記部品設置位置にある前記下側金型が前記射出位置に移動されると、前記部品設置位置用の部品情報格納領域に格納された前記部品情報を前記射出位置用の部品情報格納領域に格納し、
前記射出位置にある前記成形品の前記成形情報を取得するとともに、当該成形情報と前記射出位置用の部品情報格納領域に格納されている前記部品情報とを関連付けた成形品情報を生成するように構成されていることを特徴とする射出成形機。
前記部品情報は、前記インサート部品のシリアルナンバー、色、材質および重量、ならびに、前記インサート部品に関する加工情報のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の射出成形機。