JPH041687B2

JPH041687B2 -

Info

Publication number: JPH041687B2
Application number: JP58030081A
Authority: JP
Inventors: Myuki Shimizu; Yoshihiko Yamazaki
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1992-01-14
Also published as: JPS59156726A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、サーボモータを駆動源として用い
た電動式成形機の制御方法に関するものである。

電動機を駆動源として用い、その回転力を歯車
かリンク機構等を使用して、直接的に伝達駆動す
る機構駆動式の成形機は既に知られている。

この従来の成形機では、回転数が一定な電動機
を駆動源として用いており、速度や力の変更は変
速歯車機構などによる機械的手段を使用して行つ
ている。

このため無段階操作ができず、遠隔操作も不可
能で、構造的にも複雑であり、力の制御のために
補助的に油圧力を利用しなければならないなどの
ころから、現在では油圧力を用いた流体駆動式の
成形機が広く採用されている。

ところで、樹脂の成形機の駆動源として電動機
を使用する場合には、速度の制御に加えて力の制
御をも必要とする。たとえば型締装置の作動につ
いて云えば、型閉のために可動盤は高速前進し、
次に低速前進に移行したのち、金型保護のため低
圧型締に入り、金型間の異物の確認後に強力型締
に移行する。

したがつて、成形サイクルの内には、速度の制
御領域と力の制御領域とが存在し、従来行われて
いなかつた力の制御を何らかの手段をもつて講じ
ない限り、電動機を成形機の駆動源として使用す
ることはできなかつた。

この発明は、上記事情から考えられたものであ
つて、その目的とするところは、電動機としてサ
ーボモータを用い、油圧などの他の手段を併用す
ることなく、廉価な制御装置によつて、速度の制
御と力の制御の両方を行うことができる電動式成
形機の制御方法を提供することにある。

上記目的によるこの発明の特徴は、型締及び射
出機構の両方またはその何れか一方の駆動源をサ
ーボモータとし、そのサーボモータの回転力を伝
動機構を介して可動盤や射出スクリユ等の可動部
材の推力に変換し、樹脂の成形を行う電動式成形
機の制御方法であつて、サーボモータの速度検出
信号をフイードバツク信号としてサーボモータの
速度が速度設定値と一致するようにサーボモータ
を速度の閉ループ制御にて行う機能と、サーボモ
ータの出力トルクの上限を設定トルク値に制限す
るトルクリミツト機能とを備えたサーボモータ制
御アンプを用い、成形サイクルの各工程に対応さ
せてサーボモータの速度値とトルク値とを設定
し、かつトルク値は速度の制御領域では応答よく
設定速度に速度制御ができる値に、力の制御領域
では上記可動部材に発生させたい力に対応した値
に設定し、それら値を速度指令とトルク指令とし
て上記サーボモータ制御アンプに入力し、サーボ
モータを制御して上記可動部材の速度制御または
力の制御を行うことにある。

以下この発明を図示の射出成形機を例として詳
細に説明する。

第１図は型締機構１と射出機構２とをサーボモ
ータを共通の駆動源とする射出成形機の主たる構
造を略示したものである。

上記型締機構１は、機台３の上に向き合わせに
設けた一対の固定盤１０，１１と、その固定盤１
０，１１にわたつて架設した所要本数のタイバー
１２，１２と、該タイバー１２，１２に移動自在
に取付けた可動盤１３とを有する。

上記一方の固定盤１１と可動盤１３との対向面
には、それぞれ金型１４，１４が設けてあり、ま
た可動盤１３の反対面には外周面にボールねじ溝
を施した大口径のプランジヤ１５が連結してあ
る。

このプランジヤ１５は、固定部材となる固定盤
１０に玉軸受等を用いて回転自在に装着した回転
盤１６のねじ受けにねじ込まれ、回転盤１６の回
動により軸方向に移動する。このようなボールね
じによるプランジヤ１５は伝達効率が高く、起動
摩擦も小さい。

また回転盤１６には歯車１７が取付けてあり、
この歯車１７と後記する伝動歯車とが噛合してい
る。

射出機構２は、射出用のスクリユ２０を内装し
た射出加熱筒２１と、射出加熱筒２１の保持を兼
ねる機台３上のハウジング２２とを有する。該ハ
ウジング２２の内部には、ねじ軸２３を備えた回
動軸２４が横架してあり、そのねじ軸２３に可動
部材２５が螺合してある。

またスクリユ２０の後端には、上記可動部材２
５に先端を軸受した延長軸２６が、スクリユ２０
と同体に連結してある。また回動軸２４と延長軸
２６には、互いに干渉しない位置にスクリユ前進
用の歯車２７とスクリユ回転用の歯車２８とが設
けてあり、更に回動軸２４の端部には、ハウジン
グ壁部２２ａに固定したヒステリシスブレーキを
内装したブレーキによる背圧制御装置２９が取付
けてある。

上記ハウジング２２の下部内には、上記回動軸
２４及び延長軸２６と平行な伝動軸３１が、ハウ
ジング２２を貫通して設けてある。また上記型締
機構１の下方にも、上記プランジヤ１５と平行な
伝動軸３０が上記一対の固定盤１０，１１を貫通
して設けてある。

これら型締機構側と射出機構側との２つの伝動
軸３０，３１は、クラツチ機構３２を介して接離
自在に連絡している。

上記クラツチ機構３２は、伝動軸３１の軸端に
固定したクラツチ部材３２ａと、伝動軸３１の延
長軸上に配設して、ハウジング壁部に貫設したク
ラツチ軸３２ｂと、該クラツチ軸３２ｂの内端に
固定したカツプリング３２ｃとからなり、かつ励
磁部分はハウジング側に固定してある。またクラ
ツチ軸３２ｂの外端には伝動軸３０を接続するた
めの継手３３が取り付けてある。

この継手３３の接続は、スプラインまたはキー
などの軸方向に対しては移動を許容する手段３４
をもつて行い、型締機構１に対して射出機構２が
前進または後退移動するときに、互いに接続され
た伝動軸３０，３１がその移動を阻害しないよう
にしてある。

上記伝動軸３０には、固定盤１０の内側に接近
して、上記回転盤１６の歯車１７と噛合した伝動
歯車３５が取り付けてあり、この伝動歯車３５に
よつて伝動軸３０の回転力が回転盤１６に伝達さ
れ、その回転盤１６と螺合した上記プランジヤ１
５が、回転盤１６の回転により軸方向に押出さ
れ、可動盤１３を型閉方向か或は型開方向に、タ
イバー１２，１２を案内部材として移動する。

また、上記伝動軸３１には、上記歯車２７，２
８とそれぞれ噛合する伝動歯車３７，３６がクラ
ツチ部材３８，３９を介して設けてある。このク
ラツチ部材３８，３９は、上記伝動軸３６，３７
と連絡したカツプリングと、ハウジング側に固定
した励磁部とを備え、その内部のクラツチプレー
トと励磁部との働きによつて、上記伝動歯車３
６，３７と伝動軸３１との結合或は解除がなされ
るようになつている。

更にまたは伝動軸３１のハウジング壁部２２ａ
から外部に突出した軸部は、ハウジング壁部２２
ａに固定したタコメータジエネレータ４１を備え
た電動のサーボモータ４０と連結している。

また上記クラツチ機構３２には、型締力を保持
するための装置４２が設けてある。この力保持装
置４２は、ハウジング壁部２２ａに固定した電磁
作動のブレーキ部材４２ａと、クラツチ軸側に取
付けたカツプリング４２ｂとから構成されてい
る。

４３は型開停止位置検出器、４４は型開減速位
置検出器、４５は型閉減速位置検出器、４６は低
圧型締位置検出器、４７は強力型締位置検出器、
４８は計量停止位置検出器、４９は二次圧切換位
置検出器、５０は後退位置検出器などで、それら
は近接スイツチ、リミツトスイツチ、光電管等よ
りなる。

第２図は制御装置を例示するもので、集中制御
装置５１と、サーボモータ４０及びタコメータジ
エネレータ４１とを接続したサーボモータ制御ア
ンプ５２との間に、速度設定器V₀〜V₇とトルク
設定器F₀〜F₇の信号切換器５３，５４とが、サ
ーボモータ４０の正転・逆転指令回路５５と共に
並列に設けてある。

サーボモータ制御アンプ５２は、集中制御装置
５１の指令によつてサーボモータ４０の正転・逆
転並びに回転数（速度）、トルク（電流）等の最
高値などを制御する機能を持ち、タコメータジエ
ネレータ４１の信号をフイードバツクして回転数
の閉ループ制御を行わせるものである。

また集中制御装置５１には、上記位置検出器４
３〜５０と時間設定器T₀〜T₇、上記力保持装置
４２、クラツチ機構３２，３８，３９、設定器５
６の指令により作動する上記スクリユ背圧制御装
置２９の制御アンプ５７、操作スイツチ５８とが
接続してあり、更にまた集中制御装置５１に接続
したコンパレータ５９にサーボモータ４０の電流
検出器６０と、強力型締検出用の電流設定器６１
及び射出充填検出用の電流設定器６２とが集中制
御装置５１からの指令により作動する信号切換器
６３を介して接続してある。

次に型締機構の制御について説明する。

第３図はサーボモータ４０における回転速度と
トルクの制御関係図で、設定値Ａ，Ｂは正逆回転
の主たる作動側を示し、また速度設定値とトルク
設定値はサーボモータ４０の最高速度及び最高ト
ルクとをそれぞれ100として示し、上記設定器V₀
〜V₇の作動範囲は、同一符号をもつて示してい
る。なお、電流とトルクは比例関係にある。

更にまた実行値A₁、B₁を簡略化して示したが、
増減の状態はサーボモータ４０及びサーボモータ
制御アンプ５２の特性によつたり、また機構や負
荷の状態によつて変化する。

上記制御装置では、共通の設定器V₀〜F₀によ
り最高速度と最高トルクとが設定され、時間設定
器T₀により設定された１成形サイクルタイムの
範囲にて、集中制御装置５１の指令に基づき、図
示のように、各速度設定器V₁〜V₅により速度の
設定値Ａが、また各トルク設定器F₁〜F₄によつ
てトルク設定値Ｂがサーボモータ４０の出力トル
ク上限値として設定される。

(1) 高速型閉入力によりサーボモータ４０は実行値A₁に
示すように、ａ−ｂ間を加速されてV₁の設定
値Ａまで高速回転する。このときサーボモータ
４０には加速させるための大きな起動電流が発
生するが、始動時以外に大きな負荷は掛からな
いから、トルク設定器F₁が作動しても、トル
クは実行値B₁に示すように上昇から下降し、
ｂ−ｃ間は高速となり、可動盤１３は型閉方向
に高速前進する。

(2) 型閉スローダウン上記可動盤１３が上記位置検出器４５の作動
位置に達すると、信号によつて信号切換器５３
が作動し、速度設定器V₂の設定速度に切換わ
る。これによりｃ−ｄ間は減速域となつてサー
ボモータ４０に回生制動が発生してスローダウ
ンし、ｃ−ｄ間は低速となる。即ち、トルクは
減速時には逆回転トルクがかかる。

(3) 低圧型締上記位置検出器４６の作動位置に可動盤１３
が達すると、信号によつて信号切換器５４が作
動しトルク設定器F₂に切換わる。トルク設定
値は上記速度設定値に必要とするトルクよりも
低く設定してあるため、V₂の速度を維持する
のに必要な回転速度が得られず、タコメータジ
エネレータ４１によつて設定速度になろうとす
ると、フイードバツクがかかり、サーボモータ
４０の出力を増大しようとするが、その出力ト
ルクはF₂のトルク設定値により上限が規制さ
れているためF₂以上のトルクが発生せず、可
動盤１３はトルクF₂による低力で移動し、そ
こに低圧型締が行われる。

即ち、ｅ−ｇ間は速度設定器V₂の作動範囲
でありながら、サーボモータ４０の速度が速度
設定値を維持するに要するサーボモータ４０の
出力トルク値よりも小さい値にトルク設定値が
設定されて、トルクの上限が制限されているの
で、負荷の大きさとサーボモータ４０の出力ト
ルクのバランスによつて制御がなされ、サーボ
モータ４０の出力トルクに応じた力の制御がな
される領域へと移行するのである。

そして、金型間に異物があつて、可動盤１３
の前進が制限されるようなときには、上記時間
設定器T₇のタイムアツプにより異常信号が発
せられて、サーボモータ４０への入力が中断さ
れるので、金型の損傷は防止される。

(4) 強力型締金型１４，１４が殆ど閉じ、可動盤１３が上
記位置検出器４７の位置に達し、信号によつて
速度設定器V₃とトルク設定器F₃とに切換わる。
この位置における速度設定値はスローダウン速
度設定値よりも高く設定されている。このとき
には金型１４，１４は既に互いに接している
か、または接する直前にあるので、V₃におけ
るような高い速度の設定は不要と思われるが、
これは強力型締の立上がりを短時間にて行うた
めである。

金型１４，１４が完全に接して可動盤１３の
前進が阻止されると、速度実行値A₁は０値と
なるため、サーボモータ４０は出力を増大する
が、そこに大きな負荷が働いて可動盤１３は前
進せず、トルク実行値B₁はｇ−ｈ間をトルク
設定値F₃まで上昇し、トルクF₃の力で金型１
４，１４を強力に型締する。

この強力型締の完了は、サーボモータ４０の
電流検出器６０の検出値が電流設定器６１の設
定値に達したことをコンパレータ５９により検
出して確認できるが、コンパレータの代わり
に、時間設定器T₂により確認することもでき
る。

強力型締の完了が検出されると、力保持装置
４２が作動して力保持状態を維持し、そののち
クラツチ機構３２が開作動してサーボモータ４
０を型締機構側から開放する。

このため型締工程完了時のサーボモータ４０
のトルク実行値B₁は、図示のように０値とな
る。したがつて、ｅ−ｈ間は力の制御領域と
なる。

(5) 高速型開射出工程の完了後に、上記クラツチ機構３２
が閉作動し、力保持装置４２が解除されてか
ら、型開信号によつて、速度設定器V₄とトル
ク設定器F₄とが作動する。この場合、サーボ
モータ４０の回転方向は型締工程時の回転方向
に対して逆となり、回転数は設定値Ａまでｉ−
ｊ間を加速して上昇する。

またトルクは始動の負荷により上昇するだけ
で低下する。これにより可動盤１３はｊ−ｋ間
を高速で後退移動して型開を行う。

(6) 低速型開上記位置検出器４４の位置に可動盤１３が達
すると、信号により減速設定器V₅が作動し、
ｋ−ｌ間にて減速され、ｌ−ｍ間を低速後退す
る。

この低速型開は、成形品の突出しや停止時の
シヨツク防止のために行われるもので、機械ノ
ツクにより突出力を制限したい場合には、低ト
ルク設定値に切換えて力の制御を行うこともで
きる。上記可動盤１３の低速型開は位置検出器
４３の位置に達するまで行われる。

次に射出装置２の制御について説明する。

第４図は射出装置２におけるサーボモータ４０
の回転速度とトルクの制御関係図であつて、第３
図の場合と同様に設定値などを示す。また回転は
逆回転となる。

(1) 射出工程速度設定器V₆によつてサーボモータ４０は
実行値A₁に示すように、設定値Ａまで加速さ
れ高速回転になる。また通常はトルク設定器
F₅野が作動しても、モータ起動後は上記スク
リユ２０に大きな負荷が生じない限り、実行値
B₁は図示のようになる。

ｒ点にて樹脂の充填が完了すると、急激にト
ルクが上昇する。上記射出充填検出用の電流設
定器６２の設定値αにトルクが達すると、上記
時間設定器T₃が作動する。そしてｓ−ｔ間で
は負荷の増大によりトルクの実行値B₁は設定
値Ｂに達し、反対に速度は実行値A₁に示すよ
うに減少して、スクリユ２０は樹脂の充填を行
う。トルクが電流設定値αに達した後のｓ−ｔ
間で制御は速度制御領域から力の制御領域
に入る。

この切換は速度設定値と樹脂の金型キヤビテ
イの充填率によつて決められるが、この実施例
ではｓ点直後にF₅のトルクにサーボモータ４
０は達し、F₅のトルクに制御された状態で充
填パツキングが完了する。

上記時間設定器T₃がタイムアツプしたｔ点
では、時間設定器T₄が作動し、またトルク設
定器F₆に切換わる。そしてサーボモータ４０
の出力トルクが制限されるためF₆のトルク設
定値となり、そのトルク設定値によるスクリユ
２０の前進により二次圧（保圧）が加えられ、
保圧状態に制御されたタイマーT₄のタイムア
ツプにて射出工程が終了する。これにより樹脂
の冷却収縮に伴う不足分が補われる。

なお、射出時間の制御は射出開始時より作動
するタイマーの設定により行うこともできる。
上記二次圧への切換はスクリユ２０の位置を上
記検出器４９により検出して行つてもよく、ま
た時間設定器T₃により一定時間後に二次圧に
切換えているが、この時間はきわめて僅かなの
で、α点にて直ちに切換えてもよい。さらにま
たピンポイントゲート用金型等、射出開始時に
起動トルクを過大に要する場合には、その間、
射出充填トルクとは別な設定器の設定値によれ
ばよい。

(2) チヤージ工程上記時間設定器T₄のタイムアツプにより時
間設定器T₅が作動して金型の冷却が行われる。
そしてタイムアツプにより時間設定器T₆が作
動したのち、上記速度設定器V₇及びトルク設
定器F₇に切換わり、サーボモータ４０は正回
転してチヤージを開始する。

このとき上記背圧制御装置２９を作動してス
クリユ２０に背圧を付与する。スクリユ２０は
樹脂圧に押圧されて後退移動し、上記計量停止
位置検出器４８の働きにより計量を完了する。
さらにドルーリングを防止するためにスクリユ
２０を軸方向に後退させる場合には、後退位置
検出器５０の作動位置にて停止する。

なお、上記実施例中の電動式成形機は、型開
閉及び型締、射出及び計量の全ての駆動を単一
のサーボモータ４０で行う構成よりなるが、こ
の発明の制御方法は、そのような構成の電動式
成形機に限定されるものではない。

この発明は上述のように、型締及び射出機構の
両方またはその何れか一方の駆動源をサーボモー
タとし、そのサーボモータの回転力を伝動機構を
介して可動盤やスクリユ等の可動部材の推力に変
換し、樹脂の成形を行う電動式成形機の制御方法
であつて、サーボモータの速度検出信号をフイー
ドバツク信号としてサーボモータの速度が速度設
定値と一致するようにサーボモータを速度の閉ル
ープ制御にて行う機能と、サーボモータの出力ト
ルクの上限を設定トルク値に制限するトルクリミ
ツト機能とを備えたサーボモータ制御アンプを用
い、成形サイクルの各工程に対応させてサーボモ
ータの速度値とトルク値とを設定し、かつトルク
値は速度の制御領域では応答よく設定速度に速度
制御ができる値に、力の制御領域では上記可動部
材に発生させたい力に対応した値に設定し、それ
ら値を速度指令とトルク指令として上記サーボモ
ータ制御アンプに入力し、サーボモータの制御を
行つて上記可動部材の速度制御または力の制御を
行うことから、サーボモータを駆動源とする電動
式成形機であつても、油圧を駆動源とする成形機
の場合と何等遜色のない制御を行うことができ
る。

しかも力の制御はトルクセンサー等を用いた力
のフイードバツク制御ではなく、サーボモータの
出力トルク制御によつて行うので、装置もシンプ
ルにして廉価となる。

また直接サーボアンプの電流アンプに電流指令
（トルク指令）を入力て力（トルク）の制御を行
うようにすると、力の制御時に速度ループが切り
放されて直接トルク制御されるため、負荷の大き
さによつては、サーボモータ側の力が負荷に打ち
勝つてオーバースピードとなり、型閉時に金型が
激突するとか、射出時の保圧移行時にピーク圧力
が発生することがあるが、この発明では力の制御
時にも速度の制御ループが作動したままなので、
サーボモータの速度は速度指令値に一致するよう
に制御され、軽負荷の時にも速度は速度設定値以
上にならないように制御されるので、型閉時の金
型の激突あるいは射出時の保圧移行時におけるピ
ーク圧力の発生などが防止される。

更に駆動源となるサーボモータを直接制御する
この発明では、無段階操作ができ、集中制御も容
易で、遠隔制御操作も簡単に行えるばかりではな
く、下記のごとき効果をも奏する。

速度は閉ループ制御されるので、再現性、安
定性に優れ、精密安定成形ができる。

可動盤、スクリユ等の可動部材の移動は、回
転手段とねじ軸とによつて行われ、軸方向の慣
性によるスリツプが生じず、サーボモータの制
動により動作もスムーズで正確な位置制御が得
られる。

流体駆動式における油温や調整弁特性等の影
響を受けることがなく、速度及び力とも設定値
に対してほぼ一致する実行値が得られるので、
的確な成形条件を得ることができる。

サーボモータに取付けられた速度検出器を制
御に用いることができるので、制御のために成
形機の可動部分に位置検出機を設ける必要がな
く、全体としてシンプルに構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る電動式成形機の制御方法
の１実施例を示すもので、第１図は電動式射出成
形機の略示縦断面図、第２図は制御装置のブロツ
ク図、第３図は型締装置におけるサーボモータの
速度とトルクの制御関係図、第４図は射出装置に
おけるサーボモータの速度とトルクの制御関係図
である。１……型締機構、２……射出機構、１５……プ
ランジヤ、２０……スクリユ、４０……サーボモ
ータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１型締及び射出機構の両方またはその何れか一
方の駆動源をサーボモータとし、そのサーボモー
タの回転力を伝動機構を介して可動盤や射出スク
リユ等の可動部材の推力に変換し、樹脂の成形を
行う電動式成形機の制御方法であつて、サーボモ
ータの速度検出信号をフイードバツク信号として
サーボモータの速度が速度設定値と一致するよう
にサーボモータを速度の閉ループ制御にて行う機
能と、サーボモータの出力トルクの上限を設定ト
ルク値に制限するトルクリミツト機能とを備えた
サーボモータ制御アンプを用い、成形サイクルの
各工程に対応させてサーボモータの速度値とトル
ク値とを設定し、かつトルク値は速度の制御領域
では応答よく設定速度に速度制御ができる値に、
力の制御領域では上記可動部材に発生させたい力
に対応した値に設定し、それら値を速度指令とト
ルク指令として上記サーボモータ制御アンプに入
力し、サーボモータを制御して上記可動部材の速
度制御または力の制御を行うことを特徴とする電
動式成形機の制御方法。