図面 (/)

技術 射出成形機

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 森田洋
出願日 2014年3月26日 (5年11ヶ月経過) 出願番号 2014-064650
公開日 2015年10月29日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2015-186857
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 各抵抗線 突き出し力 比例器 圧力指令 エジェクタ装置 プリプラ 射出モータ 回転数検出器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

検出器制御装置とでゲインの変更タイミングにずれが生じ、検出値誤差が生じることがあり、射出成形機の動作が不安定になることがあるため、動作の安定性を改善できる、射出成形機を提供する。

解決手段

射出装置50の圧力18、型締装置の圧力(金型装置に作用する型締力)、エジェクタ装置60の突き出し力等の制御量に応じた信号を複数出力する検出器と、前記検出器の複数の出力から選択される一部の出力に基づき、実際の制御に用いる操作量を算出する制御装置70とを備える、射出成形機。

概要

背景

射出成形機は、金型装置内のキャビティ空間に液状の成形材料充填し、充填した成形材料を固化させることにより成形品成形する(例えば、特許文献1参照)。射出成形機は、制御量(例えば圧力)に応じた信号を出力する検出器、および検出器の検出値設定値とに基づいて操作量(例えばモータ電流値)を算出する制御装置とを備える。

概要

検出器と制御装置とでゲインの変更タイミングにずれが生じ、検出値に誤差が生じることがあり、射出成形機の動作が不安定になることがあるため、動作の安定性を改善できる、射出成形機を提供する。射出装置50の圧力18、型締装置の圧力(金型装置に作用する型締力)、エジェクタ装置60の突き出し力等の制御量に応じた信号を複数出力する検出器と、前記検出器の複数の出力から選択される一部の出力に基づき、実際の制御に用いる操作量を算出する制御装置70とを備える、射出成形機。

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、動作の安定性を改善できる、射出成形機の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

制御量に応じた信号を複数出力する検出器と、前記検出器の複数の出力から選択される一部の出力に基づき、実際の制御に用いる操作量を算出する制御装置とを備える、射出成形機

請求項2

前記制御装置は、前記検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせる、請求項1に記載の射出成形機。

請求項3

前記制御装置は、実際の制御に用いる操作量の算出時に、前記検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせる、請求項2に記載に射出成形機。

請求項4

操作量の算出は、積分演算を含み、前記制御装置は、積分値修正することにより前記検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせる、請求項3に記載の射出成形機。

請求項5

前記制御装置は、操作量の算出前に、前記検出器の各出力が示す制御量を整合させることにより、前記検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせる、請求項2に記載の射出成形機。

請求項6

前記制御装置は、前記検出器の複数の出力から選択される一部の出力に基づき算出される操作量と合うように、残りの各出力を用いて算出される操作量を修正する、請求項2〜5のいずれか1項に記載の射出成形機。

請求項7

前記検出器は、信号を増幅して出力する増幅器を複数有し、前記制御装置は、複数の増幅器から選択される一部の増幅器の出力に基づき実際の制御に用いる操作量を算出し、また、各増幅器の出力に基づき算出される操作量を合わせる、請求項2〜6のいずれか1項に記載の射出成形機。

請求項8

前記制御装置は、1成形サイクル中に、前記検出器の複数の出力から選択される出力を切り替える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の射出成形機。

請求項9

前記検出器は圧力検出器である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の射出成形機。

請求項10

前記圧力検出器は、射出装置の圧力を検出する、請求項9に記載の射出成形機。

請求項11

前記圧力検出器は、型締装置の圧力を検出する、請求項9に記載の射出成形機。

技術分野

0001

本発明は、射出成形機に関する。

背景技術

0002

射出成形機は、金型装置内のキャビティ空間に液状の成形材料充填し、充填した成形材料を固化させることにより成形品成形する(例えば、特許文献1参照)。射出成形機は、制御量(例えば圧力)に応じた信号を出力する検出器、および検出器の検出値設定値とに基づいて操作量(例えばモータ電流値)を算出する制御装置とを備える。

先行技術

0003

特開2008−73874号公報

発明が解決しようとする課題

0004

検出器は、制御量に応じた信号を生成する検出回路、および検出回路の信号を増幅して制御装置に出力する可変増幅器を有する。該可変増幅器のゲインは、工程の種類、制御量の大きさなどに応じて変更される。

0005

ところで、検出器に含まれる可変増幅器のゲインが変更されると、検出器からの信号が変わり、信号と検出値との対応関係が変わってしまう。

0006

そこで、制御装置は、検出器からの信号を増幅する可変増幅器を有する。該可変増幅器のゲインは、検出器に含まれる可変増幅器のゲインに応じて変更される。これにより、信号と検出値との対応関係が維持できる。

0007

従来、検出器と制御装置とでゲインの変更タイミングにずれが生じ、検出値に誤差が生じることがあり、射出成形機の動作が不安定になることがあった。

0008

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、動作の安定性を改善できる、射出成形機の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
制御量に応じた信号を複数出力する検出器と、
前記検出器の複数の出力から選択される一部の出力に基づき、実際の制御に用いる操作量を算出する制御装置とを備える、射出成形機が提供される。

発明の効果

0010

本発明の一態様によれば、動作の安定性を改善できる、射出成形機が提供される。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。
図2は、本発明の一実施形態による制御装置およびその周辺装置を示す図である。

実施例

0012

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。

0013

図1は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。射出成形機は、例えば図1に示すように、型締装置10、射出装置50、エジェクタ装置60、および制御装置70(図2参照)を有する。型締装置10は、型閉工程、型締工程、型開工程を行う。型閉工程は金型装置30を閉じる工程、型締工程は金型装置30を締め付ける工程、型開工程は金型装置30を開く工程である。射出装置50は、充填工程、保圧工程、計量工程を行う。充填工程は金型装置30内のキャビティ空間34に液状の成形材料を充填する工程、保圧工程はキャビティ空間34内の成形材料に圧力をかける工程、計量工程は次のショットのための成形材料を計量する工程である。エジェクタ装置60は、突き出し工程を行う。突き出し工程は、型開後の金型装置30から成形品を突き出す工程である。

0014

射出成形機は、例えば型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、計量工程、型開工程、および突き出し工程を自動的に繰り返し行うことにより、成形品を自動的に繰り返し製造する。冷却工程は、キャビティ空間34内の成形材料を固化させる工程である。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。1成形サイクル中に、例えば型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、計量工程、型開工程、および突き出し工程が行われる。

0015

次に、型締装置10について説明する。型締装置10の説明では、型閉時の可動プラテン13の移動方向(図1右方向)を前方とし、型開時の可動プラテン13の移動方向(図1中左方向)を後方として説明する。

0016

型締装置10は、例えば図1に示すように、フレーム11、固定プラテン12、可動プラテン13、リヤプラテン15、タイバー16、トグル機構20、および型締モータ26を有する。

0017

固定プラテン12は、フレーム11に対して固定される。固定プラテン12における可動プラテン13との対向面に固定金型32が取り付けられる。

0018

可動プラテン13は、フレーム11上に敷設されるガイド(例えばガイドレール)17に沿って移動自在とされ、固定プラテン12に対して進退自在とされる。可動プラテン13における固定プラテン12との対向面に可動金型33が取り付けられる。

0019

固定プラテン12に対して可動プラテン13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32と可動金型33とで金型装置30が構成される。

0020

リヤプラテン15は、複数本(例えば4本)のタイバー16を介して固定プラテン12と連結され、フレーム11上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、リヤプラテン15は、フレーム11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。リヤプラテン15のガイドは、可動プラテン13のガイド17と共通のものでもよい。

0021

尚、本実施形態では、固定プラテン12がフレーム11に対して固定され、リヤプラテン15がフレーム11に対して型開閉方向に移動自在とされるが、リヤプラテン15がフレーム11に対して固定され、固定プラテン12がフレーム11に対して型開閉方向に移動自在とされてもよい。

0022

タイバー16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16には型締力を検出する圧力検出器18が設けられる。圧力検出器18は、タイバー16の歪みを検出することによって型締力を検出し、型締力を示す信号を制御装置70に出力する。制御装置70は、型締力の検出値と設定値との偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。

0023

トグル機構20は、可動プラテン13とリヤプラテン15との間に配設され、可動プラテン13およびリヤプラテン15にそれぞれ取り付けられる。トグル機構20が型開閉方向に伸縮することにより、リヤプラテン15に対して可動プラテン13が進退する。

0024

型締モータ26は、トグル機構20を駆動させることにより、可動プラテン13を駆動させる駆動部である。型締モータ26とトグル機構20との間には、型締モータ26の回転運動直線運動に変換してトグル機構20に伝達する運動変換部としてのボールねじ機構が設けられる。

0025

型締モータ26はエンコーダ26aを有する。エンコーダ26aは、型締モータ26の出力軸回転角を検出し、回転角を示す信号を制御装置70に出力する。制御装置70は、回転角の検出値と設定値の偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。

0026

次に、型締装置10の動作を説明する。型締装置10の動作は、制御装置70によって制御される。制御装置70は、メモリなどの記憶部およびCPUを有し、記憶部に記憶される制御プログラムをCPUに実行させることにより型締装置10の動作を制御する。

0027

型閉工程では、型締モータ26を駆動してトグル機構20を作動させ、可動プラテン13を前進させる。可動金型33が固定金型32に対して接近する。

0028

型締工程では、可動金型33と固定金型32とが接触した状態で型締モータ26を駆動し、型締モータ26による推進力トグル倍率を乗じた型締力を発生させる。型締状態の固定金型32と可動金型33との間にキャビティ空間34が形成される。型締工程中に、充填工程、保圧工程、冷却工程、計量工程が行われてよい。

0029

型開工程では、型締モータ26を駆動してトグル機構20を作動させ、可動プラテン13を後退させる。その後、突き出し工程が行われてよい。

0030

尚、型締装置10は、可動プラテン13の駆動部として、型締モータ26の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置10は、型開閉用リニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。圧力検出器18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、その取り付け位置もタイバー16に限定されない。

0031

次に、図1を再度参照して、射出装置50について説明する。射出装置50の説明では、型締装置10の説明と異なり、充填時のスクリュ52の移動方向(図1中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ52の移動方向(図1中右方向)を後方として説明する。

0032

射出装置50は、シリンダ51、スクリュ52、計量モータ53、射出モータ54、および圧力検出器55を有する。

0033

シリンダ51は供給口51aから供給された成形材料を加熱する。供給口51aはシリンダ51の後部に形成される。シリンダ51の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。シリンダ51の前端にはノズル59が設けられる。

0034

スクリュ52は、シリンダ51内において回転自在に且つ進退自在に配設される。

0035

計量モータ53は、スクリュ52を回転させる駆動部である。計量モータ53はエンコーダ53aを有してよい。エンコーダ53aは、計量モータ53の出力軸の回転数を検出し、回転数を示す信号を制御装置70に出力する。制御装置70は、計量工程において、回転数の検出値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。

0036

射出モータ54は、スクリュ52を進退させる駆動部である。スクリュ52と射出モータ54との間には、射出モータ54の回転運動をスクリュ52の直線運動に変換する運動変換部が設けられる。射出モータ54はエンコーダ54aを有してよい。エンコーダ54aは、射出モータ54の出力軸の回転数を検出することによりスクリュ52の前進速度を検出し、スクリュ52の前進速度を示す信号を制御装置70に出力する。制御装置70は、充填工程において、スクリュ52の前進速度の検出値と設定値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行ってよい。

0037

圧力検出器55は、例えば射出モータ54とスクリュ52との間に配設され、圧力検出器55に作用する圧力に応じた信号を制御装置70に出力する。圧力検出器55に作用する圧力は、スクリュ52の背圧、スクリュ52が押す成形材料の圧力などに応じたものとなる。

0038

充填工程では、射出モータ54を駆動してスクリュ52を前進させ、スクリュ52の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置30のキャビティ空間34に充填させる。スクリュ52の前進速度の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。スクリュ52が所定位置(所謂V/P切換位置)まで前進すると、保圧工程が開始される。尚、充填工程開始からの経過時間が所定時間に達すると、保圧工程が開始されてもよい。

0039

保圧工程では、射出モータ54を駆動してスクリュ52を前方に押し、キャビティ空間34内の成形材料に圧力をかける。不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力の設定値は、一定でもよいし、経過時間などに応じて段階的に変更されてもよい。キャビティ空間34の入口(所謂ゲート)がシールされ、キャビティ空間34からの成形材料の逆流が防止された後、冷却工程が開始される。冷却工程中に計量工程が行われてよい。

0040

計量工程では、計量モータ53を駆動してスクリュ52を回転させ、スクリュ52に形成される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52の前方に送られシリンダ51の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ52が後退させられる。スクリュ52の回転数の設定値は、一定でもよいし、スクリュ位置または経過時間に応じて変更されてもよい。

0041

計量工程では、スクリュ52の急激な後退を制限すべく、射出モータ54を駆動してスクリュ52に対して背圧を加えてよい。背圧が設定値になるように射出モータ54が駆動される。スクリュ52が所定位置まで後退し、スクリュ52の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が終了する。

0042

尚、本実施形態の射出装置は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式でもよい。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。

0043

次に、図2を参照して制御装置70およびその周辺装置について説明する。図2は、本発明の一実施形態による制御装置およびその周辺装置を示す図である。

0044

制御装置70は、例えば第1制御演算部71、第2制御演算部72、およびインバータ73を有する。制御装置70は、射出モータ54および圧力検出器55と接続される。制御量は圧力検出器55に作用する圧力であり、操作量は射出モータ54への供給電力である。

0045

圧力検出器55は、圧力検出器55に作用する圧力を検出する。この圧力は、スクリュ52の背圧やスクリュ52が押す成形材料の圧力を示す。圧力検出器55は、検出回路としての歪みゲージ56と、第1増幅器57と、第2増幅器58とを有する。

0046

歪みゲージ56は、複数の抵抗線を組み合わせたブリッジ回路を構成する。ブリッジ回路に圧力が作用すると、各抵抗線が変形し、各抵抗線の抵抗値が変化する。圧力に応じた電圧がブリッジ回路から出力される。ブリッジ回路の出力電圧は、ブリッジ回路の入力電圧が一定の場合、基本的にはブリッジ回路に作用する圧力に比例する。

0047

第1増幅器57および第2増幅器58は、それぞれ、歪みゲージ56からの出力電圧を増幅し、制御装置70に出力する。第1増幅器57のゲインと第2増幅器58のゲインとは異なり、圧力検出器55はゲインの異なる複数の圧力信号を制御装置70に出力する。

0048

圧力検出器55は、複数の増幅器を有しており、それぞれの増幅器から圧力信号を出力するので、従来のように1つの可変増幅器で複数の圧力信号を出力する場合と異なり、同時期に複数の圧力信号を出力できる。そのため、従来のように圧力検出器55と制御装置70とでゲインの変更タイミングがずれる問題が解消できる。

0049

尚、本実施形態の圧力検出器55は、1つのブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続される複数の増幅器とを有するが、ブリッジ回路と増幅器との組合せを複数有してもよい。また、圧力検出器55に含まれる増幅器の数は、2つでもよいが、3つ以上でもよい。3つ以上の圧力信号が圧力検出器55から出力されてもよい。

0050

制御装置70は、圧力検出器55の複数の出力から選択される一部の出力に基づき、実際の制御に用いられる射出モータ54への供給電力を算出する。

0051

第1制御演算部71は、第1増幅器57の出力と、第1圧力指令との第1偏差に基づいて、射出モータ54への供給電力を算出する。第1制御演算部71は、例えば図2に示すように、第1偏差に比例した値を出力する第1比例器71aと、第1偏差の定数倍を時間積分した値を出力する第1積分器71bとを有する。第1制御演算部71の出力Aは、第1比例器71aの出力A1と、第1積分器71bの出力A2との和となる(A=A1+A2)。尚、第1制御演算部71は、第1偏差の定数倍を時間微分した値を出力する第1微分器をさらに有してもよい。

0052

同様に、第2制御演算部72は、第2増幅器58の出力と、第2圧力指令との第2偏差に基づいて、射出モータ54への供給電力を算出する。第2制御演算部72は、例えば図2に示すように、第2偏差に比例した値を出力する第2比例器72aと、第2偏差の定数倍を時間積分した値を出力する第2積分器72bとを有する。第2制御演算部72の出力Bは、第2比例器72aの出力B1と、第2積分器72bの出力B2との和となる(B=B1+B2)。尚、第2制御演算部72は、第2偏差の定数倍を時間微分した値を出力する第2微分器をさらに有してもよい。

0053

第1圧力指令と第2圧力指令とは、同じものでも、異なるものでもよい。

0054

インバータ73は、第1制御演算部71の出力または第2制御演算部72の出力に従って交流電源電力電力変換して射出モータ54へ供給する。第1制御演算部71の出力と、第2制御演算部72の出力のどちらの出力を使用するかは、工程の種類、制御量の大きさなどに応じて決められる。

0055

ところで、ブリッジ回路の出力電圧は、基本的にはブリッジ回路に作用する圧力に比例する。しかし、ゼロ点のずれや非線形性がわずかに存在し、第1制御演算部71の出力Aと、第2制御演算部72の出力Bとに誤差が生じうる。

0056

そこで、制御装置70は、第1制御演算部71の出力Aと、第2制御演算部72の出力Bとを合わせる。圧力検出器55の複数の出力のうちどちらの出力を用いても、射出モータ54への供給電力が同じになるため、射出装置50の動作の安定性が向上できる。

0057

制御装置70は、第1制御演算部71の出力Aと、第2制御演算部72の出力Bのうち、使っていない方を修正する。

0058

制御装置70は、第1制御演算部71の出力Aを用いる場合、第1制御演算部71の出力Aと合うように第2制御演算部72の出力Bを修正する。例えば、制御装置70は、第2積分器72bの出力B2を、第2偏差から求めるのではなく、B2=A−B1の式を用いて求め、第2積分器72bのメモリに記憶する。

0059

同様に、制御装置70は、第2制御演算部72の出力Bを用いる場合、第2制御演算部72の出力Bと合うように第1制御演算部71の出力Aを修正する。例えば、制御装置70は、第1積分器71bの出力A2を、第1偏差から求めるのではなく、A2=B−A1の式を用いて求め、第1積分器71bのメモリに記憶する。

0060

操作量の算出が積分演算を含む場合、制御装置70は、積分値を修正することにより、圧力検出器55の各出力に基づき算出される操作量を合わせてよい。

0061

制御装置70は、1成形サイクル中に、圧力検出器55の複数の出力の中から選択する出力を切り替えてよい。計量工程中に圧力検出器55に作用する圧力は充填工程中に圧力検出器55に作用する圧力よりも極めて小さく、計量工程と充填工程とでは要求される圧力の分解能が異なる。そこで、計量工程ではゲインの大きい増幅器からの出力が選択され、充填工程ではゲインの小さい増幅器からの出力が選択される。

0062

尚、本実施形態の圧力検出器55は、歪みゲージ式であるが、圧電式、容量式などでもよい。

0063

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。

0064

例えば、上記実施形態の圧力検出器は、射出装置の圧力を検出するが、型締装置の圧力(金型装置に作用する型締力)、エジェクタ装置の突き出し力などを検出してもよい。

0065

また、上記実施形態の制御量は、圧力であるが、例えば位置、回転数などでもよく、制御量を検出する検出器は、位置検出器回転数検出器などでもよい。

0066

また、上記実施形態の制御装置は、操作量の算出時に、検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせるが、操作量の算出前に、検出器の各出力が示す制御量を整合させることにより、検出器の各出力に基づき算出される操作量を合わせてもよい。例えば、制御装置は、検出器の複数の出力から選択される一部の出力が示す制御量と合うように、残りの各出力が示す制御量を補正する。この補正は、予め設定された式などに基づいて行われる。この場合、操作量を算出する制御演算部は1つであってよい。

0067

10型締装置
11フレーム
12固定プラテン
13可動プラテン
15リヤプラテン
16タイバー
18圧力検出器
30金型装置
32固定金型
33可動金型
50射出装置
51シリンダ
52スクリュ
53計量モータ
54射出モータ
55 圧力検出器
56歪みゲージ
57 第1増幅器
58 第2増幅器
59ノズル
60エジェクタ装置
70制御装置
71 第1制御演算部
72 第2制御演算部
73 インバータ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ