JPH0428531B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、サーボモータを駆動源として用い
た電動式射出成形機の強力型締方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 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
る機械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。

［発明が解決しようとする課題］ 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。たとえば型締機構の作動につ
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
に強力型締に移行する。

この強力型締力は単純に大きければよいと云う
ものではなく、型締力が大き過ぎると金型に不要
な力が作用して、金型の寿命が短くなる。また消
費エネルギーの無駄ともなる。

そこで型締力は、射出圧力によつて金型が開か
ない範囲内で、できるだけ小さく設定することが
望まれており、また設定値は射出力と成形品の投
影面積に応じて金型ごとに異なるため、無段階に
調整できることが望まれている。

また強力型締は、工程として型閉スローダウン
工程の最終区間にて行われる低圧型締に引続い
て、力の制御により行われるので、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。

このようなことから、電動式射出成形機と称し
ても、実施に当たつては、力の制御ため補助的に
油圧力を使用しており、厳密には電動力と油圧力
の両方を利用するものであつた。

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、型閉スローダウン工程の最終
区間における低圧型締に引続き行われる強力型締
を、油圧力などの他の手段を併用することなく確
実に行うことができる電動式射出成形機の強力型
締方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的によるこの発明の特徴は、型締機構の
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の推力に変換
し、その可動盤の移動による型閉と低圧型締に引
続いて強力型締を行うに当たり、強力型締工程に
おけるサーボモータの出力トルクを、所定の型締
力に応じたトルク値に設定してトルク制御を行う
とともに、速度設定値を型閉スローダウン工程の
速度設定値よりも高く設定したことにある。

［作用］ サーボモータを駆動源として用いた場合、強力
型締に付いて、一般的には速度の設定値をそのま
まにして単にトルクの設定値を低圧型締に応じた
トルクから、強力型締力に応じたトルクに切換制
御することが考えられるが、そのような制御で
は、型締スローダウン工程の速度設定値が低く設
定してあるために、トルク設定値が低いものから
高いものに切換制御された時点で、トルク設定値
とトルク検出値の偏差が大きく、サーボモータが
がこの偏差値を解消するために出力を増そうとし
ても速やかに所定のトルクに到達することができ
ない。

しかしこの発明のように、サーボモータの出力
トルクを、所定の型締力に応じたトルク値に設定
してトルク制御を行うとともに、速度設定値を型
閉スローダウン工程の速度設定値よりも高く設定
した場合には、サーボモータは高応答をもつて所
定のトルクに到達することができ、型締は低圧型
締から強力型締に短時間でスムーズに移行する。

［実施例］ 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と並行な伝動軸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と並行な
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
長軸心上に配設して、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３３ｃ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２７，２８
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３６，
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２２ａ
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 型閉スローダウン工程の最終区間の上記位置検
出器４６の作動位置に、可動盤１３が低速で達す
ると、信号により信号切換器５４が作動してトル
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、最終区間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Ｏ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１４，１４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４
２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４０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、図示ようにＯ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。

なお、上記実施例中の電動式射出成形機は、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
発明の強力型締方法は、そのような構成の電動式
射出成形機にのみ限定されるものではない。

［発明の効果］ この発明は上述のように、型締機構の駆動源を
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の推力に変換し、その可
動盤の移動による型閉と低圧型締に引続いて強力
型締を行うに当たり、強力型締工程におけるサー
ボモータの出力トルクを、所定の型締力に応じた
トルク値に設定してトルク制御を行うとともに、
速度設定値を型閉スローダウン工程の速度設定値
よりも高く設定してなることから、下記のごとき
効果を奏する。

駆動源がサーボモータであつても、型閉スロ
ーダウン工程の最終区間における低圧型締か
ら、強力型締への移行をスムーズに行うことが
でき、トルク制御により型締力の設定も容易
で、無段階に調整することができる。

油圧力を利用した力の制御では、油温や油圧
回路中の調整弁特性等の影響を受けるが、サー
ボモータの出力トルクの制御による場合には、
そのような問題はなく、設定値に対してほぼ一
致する実行値が得られるので、必要最小限の力
により強力型締を行うことができる。

速度設定値が型閉スローダウン工程の速度設
定値よりも高く設定してあるので、サーボモー
タにおける出力応答ががよく、所定トルクに達
する時間が短いので、型締工程の時間短縮を図
ることができ、過大な力で型締めを行うことも
ないので金型寿命も長くなり、消費エネルギー
も少なく済む。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る電動式射出成形機の強力
型締方法の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図は型締及び型締時のサーボ
モータの速度とトルクの制御関係図である。 １……型締機構、１５……プランジヤ、４０…
…サーボモータ、４１……タコメータジエネレー
タ、５１……集中制御装置、５２……サーボモー
タ制御アンプ、５３，５４……信号切換器、５５
……正転・逆転指令回路、５６……設定器、５７
……制御用アンプ、５８……操作スイツチ、５９
……コンパレータ、６０……電流検出器、６１，
６２……電流設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 型締機構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
   の推力に変換し、その可動盤の移動による型閉と
   低圧型締に引続いて強力型締を行うに当たり、強
   力型締工程におけるサーボモータの出力トルク
   を、所定の型締力に応じたトルク値に設定してト
   ルク制御を行うとともに、速度設定値を型閉スロ
   ーダウン工程の速度設定値よりも高く設定してな
   ることを特徴とする電動式射出成形機の強力型締
   方法。