JP2001260197A - 電動式射出成形機のベルト張力監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個のモータの駆動トルクをベルト伝動する
ときのべルトの張力のバランスのくずれによる歯飛び現
象を防止する。 【解決手段】 電動機１０ａ、１０ｂのそれぞれの出力
トルクを常時検出するトルク検出手段２５ａ、２５ｂ
と、検出手段により検出した値の差を演算する演算手段
２６と、出力トルクの差の許容限界値Ｔ0をあらかじめ
設定する許容限界値設定手段２８と、演算手段から与え
られた検出値の差と許容限界値Ｔ0を比較する比較手段
２７とを備え、検出値の差と許容限界値Ｔ0が一致する
ことを検知可能とすることにより、ベルト張力のバラン
スの変化を監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式射出成形機
のベルト張力監視装置に係り、特に、複数の並列配置さ
れた電動機をベルト伝達機構を介して出力軸に接続する
駆動装置の安定した高出力を達成する電動式射出成形機
のベルト張力監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電動式射出成形機は大型化が進ん
でおり、その駆動装置には高い出力が要求されるように
なってきている。このため、複数の電動機を同期運転
し、高出力を得ている。この種の電動式射出成形機で
は、複数の電動機の出力をベルト巻き掛け伝動機構によ
りボールネジ機構に伝動し、射出装置のスクリュや型締
装置を駆動している。

【０００３】図５は、従来の電動式射出成形機における
駆動装置を示す。この駆動装置は、２台のサーボモータ
２ａ、２ｂを並列に配列した従来例である。サーボモー
タ２ａ、２ｂのそれぞれの回転軸には、駆動プーリ３
ａ、３ｂが取り付けられている。この駆動プーリ３ａ、
３ｂには、その外周面に複数の歯が等ピッチで設けられ
ているタイミングプーリが用いられている。出力軸４に
は、同じくタイミングプーリからなる従動プーリ５が取
り付けられ、駆動プーリ３ａと従動プーリ５には、内周
面に複数の歯が等ピッチで設けられたタイミングベルト
６ａがそれらの歯同士を互いに噛み合わせて巻き掛けら
れており、同様に、駆動プーリ３ｂと従動プーリ５に
は、タイミングベルト６ｂが巻き掛けられている。

【０００４】出力軸４には、回転運動を直線運動に変え
るボールねじ機構が接続され、射出装置では図示しない
スクリュを進退させ、型締装置では、可動盤を固定盤に
対して進退させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような並列のサ
ーボモータ２ａ、２ｂの駆動トルクを出力軸４にベルト
伝動する場合、２個のサーボモータ２ａ、２ｂは、同期
回転するように制御することに加えて、タイミングベル
ト６ａ、６ｂの張力が同一になるようにすることが必要
である。

【０００６】タイミングベルト６ａ、６ｂの張りが緩
み、張力に差が生じバランスがくずれるようになると、
一方のサーボモータへの負荷が増大し、「歯飛び」とい
われる現象が発生するからである。

【０００７】一般に、タイミングベルトは、使用の初期
に伸びて張力を大幅に低下させ易い。張力が低下した状
態で高負荷運転をすると、撓み側（駆動プーリのベルト
送り出し側）においてタイミングベルトの歯が、それま
で噛み合っていた駆動プーリの歯を飛び越える現象が生
じる。この現象が歯飛びといわれるものである。

【０００８】サーボモータは、一般に定格トルクの数倍
の最大トルクを発生することができるため、射出装置で
は、最大トルクが発生する射出開始時や、保圧への切換
時に比較的「歯飛び」が発生し易いといわれている。

【０００９】射出装置において、このような「歯飛び」
が実際に生じると、サーボモータの制御装置が認識して
いる位置と実際の位置との間にずれが生じる。その結
果、スクリュ位置に狂いが生じ、樹脂の射出量やサック
バック時のクッション量が変動してしまい安定した射出
成形ができなくなってしまう。

【００１０】また、型締装置において「歯飛び」の現象
が実際に生じた場合でも、サーボモータの制御装置が認
識している位置と、実際の位置にずれが生じる結果、正
確な型締力を発生することができなくなり、バリなどの
成形不良の原因となる。

【００１１】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、２個のモータの駆動トルクをベ
ルト伝動するときのべルトの張力のバランスのくずれを
防止することで、歯飛び現象を防止し、駆動トルクの正
確な伝動を可能とし、安定した成形工程の確立に資する
電動式射出成形機のベルト張力監視装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明によるベルト張力監視装置は、互いに並列
関係にある複数の電動機と、前記各電動機にそれぞれ駆
動される複数の駆動プーリと、従動プーリが設けられた
出力軸と、駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられる無
端ベルトを有する電動式射出成形機の駆動装置において
前記無端ベルトの張力を監視する装置であって、前記電
動機それぞれの出力トルクを常時検出するトルク検出手
段と、前記検出手段により与えられた検出値の差を演算
する演算手段と、あらかじめ出力トルクの差の許容限界
値を設定する許容限界値設定手段と、前記演算手段から
与えられた検出値の差と前記許容限界値を比較する比較
手段とを備え、前記検出値の差と前記許容限界値が一致
することを検知可能とすることにより、ベルト張力のバ
ランスの変化を監視するようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１３】本発明によれば、タイミングベルトの駆動
プーリの間で互いの引っ張り力に差が生じると、その差
は電動機への負荷の違いとなり、出力トルクの差にただ
ちに反映される。そして、検出された出力トルクは、そ
の差が演算されるとともに、比較手段において、その差
が常に許容限界値と比較され、タイミングベルトのベル
ト張力のバランスのくずれが大きくなり、出力トルクの
差が増大して許容限界値に達すると、警報信号が警報器
に出力され、警報が発っせられる。

【００１４】本発明では、演算された検出値の差と、前
記許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に
基づき、警報を表示または出力する警報手段を設けるよ
うにしてもよい。

【００１５】また、前記演算された検出値の差と、前記
許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基
づいて作動し、前記無端ベルトの張力がバランスするよ
うに張力を調整する張力調整手段をさらに設けるように
してもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による電動式射出成
形機のベルト張力監視装置の一実施形態について、添付
の図面を参照しながら説明する。図１は、電動式射出成
形機の射出装置を駆動する駆動装置に本発明を適用した
実施の形態を示す。この電動式射出成形機の駆動装置に
おいては、一対の第１サーボモータ１０ａ、第２サーボ
モータ１０ｂが並列に配置されており、各サーボモータ
１０ａ、１０ｂの出力軸１１ａ、１１ｂには、駆動側の
タイミングプーリ１２ａ、１２ｂが取り付けられてい
る。出力軸１３には従動側のタイミングプーリ１４が取
り付けられている。これらの駆動側のタイミングプーリ
１２ａ、１２ｂと従動側のタイミングプーリ１４には無
端のタイミングベルト１５が巻き掛けられており、第１
サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂの駆動ト
ルクは、タイミングベルト１５を介して出力軸１３に伝
達される。この出力軸１３は、図示しないボールねじに
連結され、このボールねじとナットからなるボールねじ
機構によりその回転を直線運動に変換して図示しないス
クリュを前進または後退させることができるようになっ
ている。

【００１７】図２に示すように、駆動側のタイミングプ
ーリ１２ａ、１２ｂと、従動側のタイミングプーリ１４
及びタイミングベルト１５の配置は、出力軸１３に関し
て対称となっている。また、駆動側タイミングプーリ１
２ａ、１２ｂのベルト送り出し側には、それぞれタイミ
ングベルト１５の張力を調整する張力調整機構２０が配
設されている。この張力調整機構２０の詳細については
後述する。

【００１８】次に、図３は、第１サーボモータ１０ａ、
第２サーボモータ１０ｂを制御するモータ制御回路を示
すブロック図である。この場合、第１サーボモータ１０
ａと第２サーボモータ１０ｂの制御ループは同一に構成
されるものである。

【００１９】第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモー
タ１０ｂには、それぞれ位置検出器２２が設けられてい
る。そして、位置検出器２２からの位置フィードバック
信号と、位置指令との偏差が０となるような位置制御ル
ープが一番外側のループとして構成されている。その内
側のループは、速度制御ループであり、位置フィードバ
ック信号は、微分処理部２３によって微分されることに
より速度フィードバック信号に変換されてから、位置ル
ープの出力と比較される。

【００２０】速度ループの内側のループとして電流制御
のループが組み込まれている。この制御ループでは、速
度ループの出力がトルク指令として、電流検出部２４か
らの電流フィードバック信号および電流角フィードバッ
ク信号と比較され、偏差がなくなるようなトルク指令が
増幅されて第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ
１０ｂに与えられる。

【００２１】また、第１サーボモータ１０ａ、第２サー
ボモータ１０ｂのそれぞれの出力トルクは、第１トルク
検出器２５ａ、第２トルク検出器２５ｂによって常時検
出され、それらの検出値Ｔａ、Ｔｂは演算器２６に導入
される。この演算器２６は、トルク検出値Ｔａ、Ｔｂの
差を演算し、その出力を比較器２７に送出する。

【００２２】一方、参照符号２８は、第１サーボモータ
１０ａ、第２サーボモータ１０ｂのそれぞれの出力トル
クの差の許容限界値Ｔ0を設定するための許容限界値設
定部である。この許容限界値Ｔ0は、実機について歯飛
びが生じる出力トルクの差の値を測定する試験を行って
おき、その試験結果から経験的に求められるもので、こ
の許容限界値Ｔ0を越えると歯飛びが生じる可能性が非
常に大きい限界値である。比較器２７は、トルク検出値
Ｔａ、Ｔｂの差と、許容限界値Ｔ0とを比較し、トルク
検出値Ｔａ、Ｔｂの差と許容限界値Ｔ0とが一致した場
合に、警報信号を警報器２９に出力する。この警報器２
９は、警報を表示すると同時にブザー等を鳴らすように
なっている。

【００２３】参照符号３０は、張力調整機構２０を制御
するコントローラである。図２に示すように、この張力
調整機構２０は、テンションローラ３２ａ、３２ｂを備
えている。このテンションローラ３２は、ねじ機構３４
を応用し、モータ３５によりベルト張力のバランスを取
るのに必要な所定量だけ送り出されてタイミングベルト
１５を押し、ベルト張力を増加させることができる。こ
の場合、警報信号はコントローラ３０にも導入され、コ
ントローラ３０は、警報信号をトリガーとして張力調整
機構２０のモータ３５を作動させ、テンションローラ３
２ａ、３２ｂをタイミングベルト１５の送り出し側に押
し付けることで、駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１
２ｂの左右両側の間でベルト張力をバランスさせること
ができるようになっている。

【００２４】次に、本実施形態の作用を説明する。図２
において、タイミングベルト１５を引っ張る駆動側のタ
イミングプーリ１２ａ、１２ｂとで、互いの引っ張り力
に差が生じると、その差は第１サーボモータ１０ａと、
第２サーボモータ１０ｂへの負荷の違いとなり、出力ト
ルクの差にただちに反映される。

【００２５】他方、図３において、第１サーボモータ１
０ａと、第２サーボモータ１０ｂの出力トルクは、その
差が演算器２６から比較器２７に導入され、常に、許容
限界値Ｔ0と比較されて監視されている。したがって、
タイミングベルト１５のベルト張力のバランスのくずれ
が大きくなった結果、出力トルクの差が増大して許容限
界値Ｔ0に達すると、警報信号が警報器２９に出力さ
れ、警報が発っせられる。この警報でタイミングベルト
１５に歯飛びが実際に生じているか、あるいは歯飛びが
発生する可能性が極めて高いバランス異常状態となって
いることが判明する。

【００２６】直ちにサーボモータ１０ａ、１０ｂを停止
すれば、歯飛びのまま運転を続けてサーボモータ１０
ａ、１０ｂの位置制御の誤差が大きくなったまま樹脂の
射出やサックバックを行ってしまうような事態を未然に
防止することができる。

【００２７】また、サーボモータ１０ａ、１０ｂを停止
しない場合でも、警報と同時に張力調整機構２０が作動
し、テンションローラ３２ａ、３２ｂをタイミングベル
ト１５の送り出し側に押し付け、ベルト張力を左右両側
でバランスさせるので、そのまま樹脂の射出やサックバ
ックを継続することが可能である。改めて、射出サイク
ルが終了したときにベルト張力の調整を行えばよい。

【００２８】なお、以上の実施形態は、出力軸１３が一
本でタイミングベルトも一本の駆動装置に本発明を適用
したものであるが、図４に示すように、一対の出力軸１
３ａ、１３ｂを有し、各出力軸１３ａ、１３ｂに従動プ
ーリ１４ａ、１４ｂを取り付け、タイミングプーリ１５
を駆動プーリ１２ａ、１２ｂと従動プーリ１４ａ、１４
ｂに巻き掛けるようにした駆動装置や図５のような出力
軸が一本でタイミングベルトが二本の駆動装置にも同じ
ように適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電動機の出力トルクの差を求め、許容限界値
と比較することで、ベルト張力のバランスの変化を常時
監視することができるので、２個のモータの駆動トルク
をベルト伝動するときのべルトの張力のバランスのくず
れによる歯飛び現象を未然に防止し、駆動トルクの正確
な伝動を可能とし、安定した成形工程を行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動式射出成形機のベルト張力監
視装置が適用される駆動装置を示す平面図。

【図２】同電動式射出成形機の駆動装置のプーリとタイ
ミングベルトおよび張力調整機構の位置関係を示す説明
図。

【図３】本発明によるベルト張力監視装置のブロック構
成図。

【図４】本発明によるベルト張力監視装置が適用される
駆動装置の他の例を示す平面図。

【図５】電動式射出成形機における従来のベルト伝動に
よる駆動装置を示す平面図。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ サーボモータ １２ａ、１２ｂ 駆動側のタイミングプーリ １３ 出力軸 １４ 従動側のタイミングプーリ １５ タイミングベルト ２０ 張力調整機構 ２２ 位置検出器 ３２ ａ、３２ｂ テンションローラ ３４ ねじ機構 ３５ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 池 純 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 3J049 AA01 BB08 BG03 BG10 CA10 4F206 AM09 AP047 AR047 JA07 JP13 JP14 JP15 JT32 JT34 JT37 JT40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに並列関係にある複数の電動機と、前
   記各電動機にそれぞれ駆動される複数の駆動プーリと、
   従動プーリが設けられた出力軸と、駆動プーリと従動プ
   ーリに巻き掛けられる無端ベルトを有する電動式射出成
   形機の駆動装置において前記無端ベルトの張力を監視す
   る装置であって、 前記電動機それぞれの出力トルクを常時検出するトルク
   検出手段と、 前記検出手段により与えられた検出値の差を演算する演
   算手段と、 あらかじめ出力トルクの差の許容限界値を設定する許容
   限界値設定手段と、 前記演算手段から与えられた検出値の差と前記許容限界
   値を比較する比較手段とを備え、前記検出値の差と前記
   許容限界値が一致することを検知可能とすることによ
   り、ベルト張力のバランスの変化を監視するようにした
   ことを特徴とする電動式射出成形機のベルト張力監視装
   置。
2. 【請求項２】演算された検出値の差と、前記許容限界値
   とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づき、警報
   を表示または出力する警報手段をさらに備えることを特
   徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機のベルト張
   力監視装置。
3. 【請求項３】前記演算された検出値の差と、前記許容限
   界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づいて
   作動し、前記無端ベルトの張力がバランスするように張
   力を調整する張力調整手段をさらに備えることを特徴と
   する請求項１に記載の電動式射出成形機のベルト張力監
   視装置。