JP2003071848A

JP2003071848A - 成形機及び成形機運転方法

Info

Publication number: JP2003071848A
Application number: JP2001268802A
Authority: JP
Inventors: Norio Toyoshima; 範男豊嶋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電気モータの負荷電流値を測定し、該負荷電流
値が最低になるようにバランス圧を調整することによ
り、スライド部材の重量の変化に対応して、バランス圧
を適切に、かつ、容易に短時間で調整して駆動エネルギ
ーの消費量を低くすることができるようにする。【解決手段】上下方向に往復動可能な移動部材と、電気
モータによって駆動され、前記移動部材を上下方向に往
復動させる駆動機構と、加圧流体圧によって前記移動部
材の重量を支えるバランス機構と、前記電気モータの負
荷電流値を測定し、前記電気モータの駆動エネルギーが
極小となるように前記加圧流体圧を調整する制御装置と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形機及び成形機
運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続した樹脂シートを成形して、
食品、飲料、電気部品、日用品、医薬品等を収容する容
器、該容器の蓋（ふた）等の樹脂製の成形品を成形する
ための樹脂シートの熱成形ラインにおいては、上型及び
下型を有し、加熱された樹脂シートを型締して成形する
成形機が使用されている。

【０００３】ここで、前記成形機は、連続した前記樹脂
シート上に熱成形方法によって成形品を成形する装置で
あり、前記樹脂シートは、搬送装置によって１ショット
の成形に要する長さずつ間欠的に搬送され、加熱装置に
おいて加熱された後、型締装置に送り込まれる。

【０００４】まず、前記型締装置の樹脂シート搬送方向
における上流側に配設された前記加熱装置は、通常、前
記樹脂シートの搬送路の上下に配設された輻（ふく）射
ヒータを有し、該輻射ヒータからの輻射熱によって、前
記樹脂シートを加熱するようになっている。ここで、前
記加熱装置は、熱を逃がさないようにするために、上シ
ャッタ板が取り付けられた上テーブルと下シャッタ板が
取り付けられた下テーブルとをそれぞれ上下動させて、
上シャッタ板と下シャッタ板とで、樹脂シートを挟むよ
うになっている。

【０００５】そして、前記型締装置は、上金型が取り付
けられた上テーブルと下金型が取り付けられた下テーブ
ルとをそれぞれ上下動させて、前記上金型と下金型と
で、加熱された前記樹脂シートを挟み込むことによって
型締し、成形品を成形するようになっている。通常、１
回の型締、すなわち、１ショットの成形で複数の成形品
が前記樹脂シート上に成形される。

【０００６】また、前記型締装置の樹脂シート搬送方向
における下流側にはトリミング装置が配設され、該トリ
ミング装置において、前記成形品は樹脂シートから切
断、分離され、集積された後、包装、箱詰め等の後工程
に送り出される。ここで、前記トリミング装置は、上刃
が取り付けられた上テーブル及び下刃が取り付けられた
下テーブルを有し、通常、前記上テーブル又は下テーブ
ルのいずれか一方を上下動させて上刃と下刃とを噛
（か）み合わせて、１ショットの成形で複数の成形品を
前記樹脂シートから切断、分離するようになっている。

【０００７】これにより、前記成形機における前記樹脂
シートの熱成形が良好に行われ、良質な成形品を成形す
ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の成形機やトリミング装置においては、重量のある金
型やトリミング刃が取り付けられた上下のテーブルを駆
動して上下動させるようになっているので、前記テーブ
ルを上下動させるための駆動装置の負荷が大きくなって
しまう。そこで、該駆動装置の負荷を低減させるための
バランス機構が採用されているが、成形品の変更等のた
めに前記金型やトリミング刃を交換した場合、重量が変
化するので、前記バランス機構を調整する必要がある
が、調整に時間がかかり、また、適切に調整することが
困難であった。

【０００９】従来、前記バランス機構として、圧縮空気
等の加圧流体による流体圧ピストン装置を使用したもの
が知られている（特開平７−８８９５０号公報参照）。
この場合、前記テーブル並びに金型及びトリミング刃か
ら成るスライド部材の重量に相当する力を前記流体圧ピ
ストン装置が発揮するような加圧流体の圧力、すなわ
ち、バランス圧が設定される。そして、成形品の変更等
のために前記金型又はトリミング刃を交換した場合に
は、前記スライド部材の重量が変化するので、前記バラ
ンス圧も変化させる必要がある。

【００１０】ここで、前記バランス圧の変化量が適切で
なく、低すぎる場合、前記スライド部材を上昇させるた
めに前記駆動装置は大きな力を発揮する必要がある。一
方、前記バランス圧が高すぎる場合、前記スライド部材
を下降させるために前記駆動装置は大きな力を発揮する
必要がある。そのため、前記スライド部材を駆動するた
めのエネルギー、すなわち、駆動エネルギーを多量に消
費してしまう。

【００１１】さらに、前記駆動装置が、例えば、電気モ
ータのような駆動源を使用している場合には、前記バラ
ンス圧の変化量が適切でないと、停止時であっても前記
スライド部材を支持するために駆動エネルギーを消費す
るので、より多くの駆動エネルギーを消費してしまう。

【００１２】そこで、前記スライド部材の重量が変化し
た場合に前記バランス圧を前記重量に対応させて変化さ
せる装置が提案されている（特開平１１−４７９９４号
公報参照）。しかし、該装置の場合、多種類のセンサを
備え、あらかじめ多種類のデータを測定し、該データに
基づいて、バランス圧を調整するようになっている。そ
のため、前記装置の構成が複雑となり、該装置の製造コ
ストが高くなってしまう。また、あらかじめ多種類のデ
ータを測定するために、前記バランス圧の調整方法が複
雑となり、調整に時間がかかってしまう。

【００１３】本発明は、前記従来の問題点を解決して、
電気モータの負荷電流値を測定し、該負荷電流値が最低
になるようにバランス圧を調整することにより、スライ
ド部材の重量の変化に対応して、バランス圧を適切に、
かつ、容易に短時間で調整して駆動エネルギーの消費量
を低くすることができる成形機及び成形機運転方法を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の成
形機においては、上下方向に往復動可能な移動部材と、
電気モータによって駆動され、前記移動部材を上下方向
に往復動させる駆動機構と、加圧流体圧によって前記移
動部材の重量を支えるバランス機構と、前記電気モータ
の負荷電流値を測定し、前記電気モータの駆動エネルギ
ーが極小となるように前記加圧流体圧を調整する制御装
置とを有する。

【００１５】本発明の他の成形機においては、さらに、
前記制御装置は、前記移動部材の停止時の前記負荷電流
値がゼロとなるように前記加圧流体圧を調整する。

【００１６】本発明の更に他の成形機においては、さら
に、前記移動部材の停止時の位置が上死点又は下死点で
ある。

【００１７】本発明の更に他の成形機においては、さら
に、前記制御装置は、前記移動部材の平均負荷電流が極
小となるように前記加圧流体圧を調整する。

【００１８】本発明の更に他の成形機においては、さら
に、前記平均負荷電流の極小値があらかじめ求められて
いる。

【００１９】本発明の更に他の成形機においては、さら
に、前記制御装置は、前記移動部材の慣性力による影響
を補償するように前記加圧流体圧を調整する。

【００２０】本発明の更に他の成形機においては、さら
に、前記制御装置は、前記移動部材が往復動する時に前
記加圧流体圧を調整する。

【００２１】本発明の成形機運転方法においては、移動
部材を上下方向に往復動させる駆動機構を駆動する電気
モータの負荷電流値を測定し、前記移動部材の重量を支
えるバランス機構の加圧流体圧を、前記電気モータの駆
動エネルギーが極小となるように調整する。

【００２２】本発明の他の成形機運転方法においては、
さらに、前記移動部材の停止時の前記負荷電流値がゼロ
となるように前記加圧流体圧を調整する。

【００２３】本発明の更に他の成形機運転方法において
は、さらに、前記移動部材の停止時の位置が上死点又は
下死点である。

【００２４】本発明の更に他の成形機運転方法において
は、さらに、前記移動部材の平均負荷電流が極小となる
ように前記加圧流体圧を調整する。

【００２５】本発明の更に他の成形機運転方法において
は、さらに、前記平均負荷電流は、極小値があらかじめ
求められている。

【００２６】本発明の更に他の成形機運転方法において
は、さらに、前記移動部材の慣性力による影響を補償す
るように前記加圧流体圧を調整する。

【００２７】本発明の更に他の成形機運転方法において
は、さらに、前記移動部材が往復動する時に前記加圧流
体圧を調整する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明の第１の実施の形態における
成形機の正面図である。

【００３０】図において、１０は成形機であり、フレー
ム１１を有する。そして、１２は該フレーム１１に上下
方向に往復動可能に取り付けられた移動部材としての上
部スライド部材であり、１４は前記フレーム１１に上下
方向に往復動可能に取り付けられた移動部材としての下
部スライド部材である。また、前記上部スライド部材１
２の下面には移動部材としての上部ワーク１３が取り付
けられ、前記下部スライド部材１４の上面には移動部材
としての下部ワーク１５が取り付けられる。そして、前
記上部スライド部材１２及び下部スライド部材１４は、
図示されない駆動源によって駆動される駆動機構として
の上部駆動機構１６及び下部駆動機構１７によって、そ
れぞれ、上下方向に往復動させられる。なお、前記上部
スライド部材１２及び下部スライド部材１４は、前記フ
レーム１１に配設された図示されないガイド部材に沿っ
て往復動するようになっている。

【００３１】また、前記上部スライド部材１２及び上部
ワーク１３の重量は、フレーム１１に取り付けられた上
部バランスシリンダ装置１８によって支持され、前記下
部スライド部材１４及び下部ワーク１５の重量は、フレ
ーム１１に取り付けられた下部バランスシリンダ装置１
９によって支持される。

【００３２】ここで、前記成形機１０は、樹脂成形のた
めの成形機であり、例えば、熱成形、圧縮成形、トラン
スファー成形、積層成形、真空成形、射出成形等におけ
る型締装置、プレス装置等である。この場合、上部ワー
ク１３は上金型であり、下部ワーク１５は下金型であ
る。

【００３３】また、前記成形機１０は、樹脂シート上に
成形された成形品を切断、分離するためのトリミング装
置や、加熱工程や搬送工程において樹脂シート等を把持
したり、成形機の出入り口を遮断するためのシャッタ装
置であってもよい。この場合、上部ワーク１３は上切断
刃、上シャッタ板等であり、下部ワーク１５は下切断
刃、下シャッタ板等である。

【００３４】なお、前記成形機１０は、上部スライド部
材１２及び下部スライド部材１４の両方を上下方向に往
復動させるものであってもよいし、上部スライド部材１
２又は下部スライド部材１４のいずれか一方だけを上下
方向に往復動させるものであってもよい。

【００３５】そして、本実施の形態においては、前記成
形機１０が樹脂シートの熱成形機であり、連続した樹脂
シートを上下の金型で挟んで、カップ麺（めん）、刺
身、ゼリー等の食品、果汁、炭酸水等の飲料、電気部
品、日用品、医薬品等を収容する容器、該容器の蓋等の
樹脂製の成形品を成形するものである場合について説明
する。この場合、加熱装置によって加熱された前記樹脂
シートは、前記成形機１０に送り込まれる。そして、該
成形機１０は、例えば、真空成形、圧空成形、絞り成
形、プレス成形、マッチドモールド成形等の熱成形方法
によって前記樹脂シート上に前記成形品を成形する。前
記樹脂シートは、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、
ＰＳ（ポリスチレン）、発泡ポリスチレン、ＰＰ（ポリ
プロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、
ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、生分解性樹脂等であり、
また、耐水性、ガスバリヤー性等を考慮して、複数種類
の樹脂を積層したシートであってもよい。

【００３６】図２は本発明の第１の実施の形態における
成形機の駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【００３７】ここで、前記成形機１０の駆動装置及びバ
ランス機構は、図２に示されるような構成を有してい
る。なお、上部スライド部材１２のための駆動装置及び
バランス機構と、下部スライド部材１４のための駆動装
置及びバランス機構とは、実質的に同じものなので、本
実施の形態においては、下部スライド部材１４のための
駆動装置及びバランス機構についての説明を省略する。

【００３８】図において、２２は電気モータとしてのサ
ーボモータであり、所定の角度だけ正転又は逆転して、
駆動機構としてのクランク機構２１のクランク軸を一定
の角度範囲内で揺動させる。これにより、上部スライド
部材１２は上下方向に往復動させられる。また、２３は
加圧流体としての圧縮空気を貯蔵するアキュームレータ
としての空気タンクであり、圧縮空気を、管路２４を介
して、上部バランスシリンダ装置１８に供給する。ここ
で、加圧流体は、窒素ガス、油、水等の他の流体であっ
てもよいが、本実施の形態においては、圧縮空気である
場合について説明する。

【００３９】この場合、前記上部バランスシリンダ装置
１８は、空気シリンダとロッドを備えるピストンとから
成る。該ピストンは、両側の空気室に供給された圧縮空
気の圧力差によって、前記空気シリンダ内を上下方向に
移動させられる。そして、前記ピストンの下側の空気室
内の圧力が高くなるように圧縮空気の圧力、すなわち、
バランス圧が設定されるので、前記上部バランスシリン
ダ装置１８は、前記ロッドによって上部スライド部材１
２を上方へ引き上げるようにして、該上部スライド部材
１２及び上部ワーク１３（図１）の重量を支えている。

【００４０】また、２７は加圧流体供給源としての空気
圧縮機であり、圧縮空気を管路２６を介して、前記空気
タンク２３に供給する。なお、前記管路２６には、圧力
調整弁２５が配設され、該管路２６、空気タンク２３及
び管路２４内の圧縮空気の圧力を調整するようになって
いる。このように、本実施の形態において、バランス機
構は、上部バランスシリンダ装置１８、空気タンク２
３、管路２４、圧力調整弁２５、管路２６及び空気圧縮
機２７を有し、加圧流体圧としてのバランス圧によって
移動部材としての上部スライド部材１２及び上部ワーク
１３の重量を支える。

【００４１】なお、前記成形機１０は、図示されない制
御装置を有する。該制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演
算手段、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶手段、
マウス、キーボード、タッチパネル等の入力手段、ＣＲ
Ｔ、液晶ディスプレー等の表示手段、Ｉ／Ｏ（入出力イ
ンターフェイス）等を有する。そして、前記制御装置
は、オペレータの指令やあらかじめ入力されたプログラ
ムに基づいて、図示されない電流センサ等のセンサから
の測定信号を受信し、前記サーボモータ２２、圧力調整
弁２５、空気圧縮機２７等の動作を制御する。

【００４２】さらに、前記制御装置は、前記成形機１０
のすべて又は一部の動作を総括的に制御する。なお、前
記制御装置としては、独立したものでなく、例えば、樹
脂シート成形ラインにおける加熱装置、トリミング装置
等の装置を制御する制御装置の一部として他の制御装置
に統合されたものを使用することもできる。

【００４３】次に、前記構成の成形機の動作について説
明する。

【００４４】図３は本発明の第１の実施の形態における
上部スライド部材のストロークとサーボモータの負荷電
流値との関係を示す図、図４は本発明の第１の実施の形
態における上部スライド部材の停止時のサーボモータの
負荷電流値とバランス圧との関係を示す図である。

【００４５】図３に示されるように、上部スライド部材
１２が上死点、すなわち、ストローク（往復行程）の上
限の位置で停止している時は、上部バランスシリンダ装
置１８が上部スライド部材１２及び上部ワーク１３の重
量を支えているが、バランス圧が必要値よりわずかに高
いので、クランク機構２１によって上部スライド部材１
２を下方に引き下げる力をわずかに加える必要がある。
そのため、サーボモータ２２に所定の電流を供給する必
要があり、負荷電流値は、停止時負荷電流値としてのａ
１となる。なお、図において曲線ａは、上部スライド部
材１２のストロークの位置の変化を表し、曲線ｂは負荷
電流値の変化を表している。

【００４６】次に、上部スライド部材１２を上限の位置
から下降させる時、サーボモータ２２を回転させ、上部
スライド部材１２を下方に引き下げる力をさらに加える
必要があるので、該サーボモータ２２に供給される電
流、すなわち、負荷電流値は前記停止時負荷電流値ａ１
よりもプラスになる。続いて、前記上部スライド部材１
２が下死点、すなわち、ストロークの下限の位置に接近
すると、前記上部スライド部材１２を停止させるため
に、ブレーキをかけることになり、逆方向の電流をサー
ボモータ２２に供給するので、負荷電流値が前記停止時
負荷電流値ａ１よりもマイナスになる。

【００４７】そして、前記上部スライド部材１２がスト
ロークの下限の位置で停止している時は、ストロークの
上限の位置で停止している時と同様に、クランク機構２
１によって上部スライド部材１２を下方に引き下げる力
をわずかに加える必要があるので、負荷電流値は停止時
負荷電流値ａ１となる。

【００４８】次に、上部スライド部材１２をストローク
の下限の位置から上昇させる時、サーボモータ２２を逆
回転させるので、負荷電流値は前記停止時負荷電流値ａ
１よりもマイナスになる。続いて、前記上部スライド部
材１２が、ストロークの上限の位置に接近すると、前記
上部スライド部材１２を停止させるために、ブレーキを
かけることになり、順方向の電流をサーボモータ２２に
供給するので、負荷電流値が前記停止時負荷電流値ａ１
よりもプラスになる。

【００４９】そして、前記上部スライド部材１２がスト
ロークの上限の位置で停止している時は、クランク機構
２１によって上部スライド部材１２を下方に引き下げる
力をわずかに加える必要があるので、負荷電流値は停止
時負荷電流値ａ１となる。そして、以上のサイクルが繰
り返される。

【００５０】また、前記バランス圧が必要値よりわずか
に低い場合、上部スライド部材１２が停止している時に
クランク機構２１によって上部スライド部材１２を上方
に引き上げる力をわずかに加える必要がある。そのた
め、サーボモータ２２に所定の電流を供給する必要があ
り、停止時負荷電流値ａ１はマイナスとなる。

【００５１】なお、前記バランス圧が必要値に一致する
場合、上部スライド部材１２が停止している時にクラン
ク機構２１によって上部スライド部材１２を上方に引き
上げたり、下方に引き下げたりする必要がない。そのた
め、サーボモータ２２に所定の電流を供給する必要がな
く、停止時負荷電流値ａ１はゼロとなる。

【００５２】図３における曲線ｂから、負荷電流値は前
記停止時負荷電流値ａ１を中心にして、上下方向へ振動
するように変化することが分かる。また、前記停止時負
荷電流値ａ１をゼロにすると、負荷電流の総体的な値が
極小になることを理解することができる。

【００５３】次に、成形品の変更等のために前記上部ワ
ーク１３を交換して、重量が変化した場合、前記停止時
負荷電流値ａ１がゼロとなるように前記バランス圧を調
整する方法について説明する。なお、実際には、許容値
ｂ１を設定し、前記停止時負荷電流値ａ１がゼロ±ｂ１
の範囲内に入るようにすることが望ましい。

【００５４】まず、上部スライド部材１２の停止位置を
設定するが、通常は、ストロークの上限又は下限の位置
を停止位置として設定する。続いて、サーボモータ２２
を作動させ、前記上部スライド部材１２を上下方向に移
動させる。そして、前記上部スライド部材１２が前記停
止位置にある時の負荷電流値を測定する。該負荷電流値
が停止時負荷電流値ａ１である。

【００５５】そして、測定された該停止時負荷電流値ａ
１がゼロ±ｂ１の範囲外である場合には、圧力調整弁２
５を調整して、バランス圧を調整する。ここで、図４に
示されるように、前記停止時負荷電流値ａ１がゼロ±ｂ
１の範囲よりもプラス方向にずれている時は、バランス
圧が高く、クランク機構２１によって上部スライド部材
１２を下方に引き下げる力を加える必要がある時であ
る。したがって、バランス圧をわずかに下げるように前
記圧力調整弁２５を調整する。そして、前記圧力調整弁
２５を調整したら、再度サーボモータ２２を作動させ、
前記上部スライド部材１２が前記停止位置にある時の負
荷電流値を測定する。

【００５６】以上の動作を、前記停止時負荷電流値ａ１
がゼロ±ｂ１の範囲内になるまで繰り返すことによっ
て、図４に示されるように、適切なバランス圧を設定す
ることができる。

【００５７】なお、前記停止時負荷電流値ａ１がゼロ±
ｂ１の範囲よりもマイナス方向にずれている時は、バラ
ンス圧が低く、クランク機構２１によって上部スライド
部材１２を上方に引き上げる力を加える必要がある時で
ある。したがって、バランス圧をわずかに上げるように
前記圧力調整弁２５を調整する。

【００５８】これにより、前記バランス圧を適切な値に
調整して、停止時負荷電流値ａ１がゼロとなるようにす
ることができる。なお、前記圧力調整弁２５を調整する
ための成形機１０の動作は、あらかじめ入力されたプロ
グラムや手順に基づいて、前記制御装置によって制御さ
れるものであるが、オペレータが適宜操作することもで
きる。

【００５９】このように、本実施の形態においては、上
部スライド部材１２が停止位置にある時のサーボモータ
２２の停止時負荷電流値ａ１を測定し、該停止時負荷電
流値ａ１がゼロ±ｂ１の範囲内の値となるようにバラン
ス圧を調整する。

【００６０】そのため、成形品の変更等のために上部ワ
ーク１３を交換して、重量が変化した場合であっても、
バランス圧を容易に、かつ、短時間で調整して、適切な
値にすることができ、サーボモータ２２の停止時負荷電
流値ａ１がゼロ又はゼロ近傍となるようにすることがで
きる。したがって、サーボモータ２２の負荷電流の総体
的な値を極小にすることができ、駆動エネルギーの消費
量を低くすることができる。

【００６１】また、電流センサ等によってサーボモータ
２２の負荷電流値を測定して、圧力調整弁２５を調整す
るだけなので、装置のコストを低くすることができ、操
作も容易で、かつ、短時間で行うことができる。

【００６２】なお、本実施の形態においては、上部スラ
イド部材１２の駆動装置及びバランス機構についてだけ
説明したが、下部スライド部材１４の駆動装置及びバラ
ンス機構についても同様である。

【００６３】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有
するもの及び同じ動作については、その説明を省略す
る。

【００６４】図５は本発明の第２の実施の形態における
サーボモータの負荷率とバランス圧との関係を示す図で
ある。

【００６５】本実施の形態においては、図３における曲
線ｂによって示されるような負荷電流値を測定し、上部
スライド部材１２の上限の位置で停止、下降、下限の位
置で停止、上昇、上限の位置で停止の動作、すなわち、
１サイクルの動作中での平均負荷電流値を算出する。こ
こで、平均負荷電流値は、前記曲線ｂによって示される
電流値を２乗した値の前記１サイクルの動作における積
分値である。また、前記平均負荷電流に代えて、平均負
荷電流とサーボモータ２２の定格電流（前記１サイクル
の動作における）との割合、すなわち、負荷率〔％〕を
使用することもできる。なお、一般的に、前記平均負荷
電流は定格電流の９０〔％〕程度になるので、前記負荷
率も一般的には９０〔％〕程度である。この場合、前記
本実施の形態においては、負荷率を使用した場合につい
て説明する。

【００６６】ここで、成形品の変更等のために前記上部
ワーク１３を交換して、重量が変化した場合、前記負荷
率が極小となるように前記バランス圧を調整する方法に
ついて説明する。まず、何回かバランス圧を調整して、
負荷率が下がること、及び、負荷率が下がる時にバラン
ス圧をどちらに調整したのかを確認する。ここでは、バ
ランス圧を引き下げた時に負荷率が下がる場合について
説明する。

【００６７】次に、バランス圧を一定のステップで変化
させながら、その度に所定のサイクル数だけ上部スライ
ド部材１２を動作させて負荷電流値を測定し、負荷率を
算出する。この場合、バランス圧を変化させる度に負荷
率がどちらに変化するか、すなわち、上がるか下がるか
を確認し、前記負荷率が下がる方向にバランス圧を変化
させる。

【００６８】例えば、バランス圧が必要値より高く、上
部スライド部材１２が停止している時にクランク機構２
１によって上部スライド部材１２を下方に引き下げる力
をわずかに加える必要がある場合、図５に示されるよう
に、バランス圧を下げると負荷率が下がる。

【００６９】以上の動作を繰り返して、極小の負荷率を
発見し、該極小の負荷率に対応するバランス圧の値を最
適値として、バランス圧を前記最適値に設定する。

【００７０】このように、本実施の形態においては、上
部スライド部材１２の１サイクルの動作中での負荷電流
値を測定して負荷率を算出し、該負荷率が極小となるよ
うにバランス圧を調整する。

【００７１】そのため、成形品の変更等のために上部ワ
ーク１３を交換して、重量が変化した場合であっても、
バランス圧を容易に、かつ、短時間で調整して、適切な
値にすることができ、サーボモータ２２の平均負荷電流
及び負荷率が極小となるようにすることができる。した
がって、サーボモータ２２の負荷電流の総体的な値を極
小にすることができ、駆動エネルギーの消費量を低くす
ることができる。

【００７２】また、測定した負荷電流値の２乗値を積分
するので、負荷電流の測定値に誤差があっても、算出さ
れた平均負荷電流及び負荷率の値には、誤差が反映され
ず、バランス圧の調整を正確に行うことができる。

【００７３】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ
構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を
省略する。

【００７４】図６は本発明の第３の実施の形態における
サーボモータの平均負荷電流値とバランス圧との関係を
示す図である。

【００７５】本実施の形態においては、実験等によっ
て、バランス圧が最適である場合の平均負荷電流の値、
すなわち、最適値をあらかじめ求め、測定した電流値か
ら算出した平均負荷電流値が前記最適値となるようにバ
ランス圧を調整する。なお、本実施の形態においては、
平均負荷電流値に代えて負荷率を使用した場合について
説明する。

【００７６】ここで、成形品の変更等のために前記上部
ワーク１３を交換して、重量が変化した場合、前記負荷
率が最小となるように前記バランス圧を調整する方法に
ついて説明する。まず、何回かバランス圧を調整して、
負荷率が下がること、及び、負荷率が下がる時にバラン
ス圧をどちらに調整したのかを確認する。ここでは、バ
ランス圧を引き下げた時に負荷率が下がる場合について
説明する。そして、負荷率が下がって、あらかじめ求め
た最適値となるまでバランス圧を調整する。なお、実際
には、許容値を設定し、前記負荷率が前記最適値±許容
値の範囲内に入るようにしてもよい。

【００７７】そして、前記負荷率が最適値となった時の
バランス圧に設定する。

【００７８】このように、本実施の形態においては、実
験等によって、平均負荷電流又は負荷率の最適値をあら
かじめ求め、測定した電流値から算出した平均負荷電流
又は負荷率が前記最適値となるようにバランス圧を調整
する。そのため、成形品の変更等のために上部ワーク１
３を交換して、重量が変化した場合であっても、バラン
ス圧を容易に、かつ、短時間で調整して、適切な値にす
ることができる。

【００７９】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜３の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【００８０】図７は本発明の第４の実施の形態における
上部スライド部材のストロークとバランス圧との関係を
示す図である。

【００８１】本実施の形態においては、ダイナミックバ
ランスを考慮して、バランス圧を調整するようになって
いる。すなわち、前記第１〜３の実施の形態において
は、上部スライド部材１２及び上部ワーク１３の重量の
変化を考慮して、バランス圧を調整するようになってい
るが、前記上部スライド部材１２及び上部ワーク１３が
上下方向に移動する時は、慣性力が作用するので、該慣
性力も考慮してバランス圧を調整することが望ましい。

【００８２】図７において、曲線ｉは上部スライド部材
１２のストロークの位置の変化を表し、曲線ｊはバラン
ス圧の変化を表している。ここでは、上部スライド部材
１２が上限の位置で停止している時は、上部バランスシ
リンダ装置１８が上部スライド部材１２及び上部ワーク
１３の重量を支えるようにバランス圧が設定されてい
る。そして、前記上部スライド部材１２が下降し、スト
ロークの下限の位置に接近すると、慣性力が作用してい
るので、前記上部スライド部材１２を停止させるため
に、ブレーキをかける必要がある。そのため、逆方向の
電流をサーボモータ２２に供給して、ブレーキをかける
と、駆動エネルギーの消費量が高くなる。

【００８３】そこで、曲線ｊで示されるように前記上部
スライド部材１２が移動する時、すなわち、運転時に
は、慣性力に打ち勝つ方向にバランス圧を調整するよう
になっている。ここでは、前記上部スライド部材１２が
下降しているので、下向きの慣性力が作用するので、慣
性力に打ち勝つ上向きの力を上部バランスシリンダ装置
１８が発揮するようにバランス圧を上昇させる。

【００８４】なお、本実施の形態においては、上部スラ
イド部材１２の運転時にバランス圧を上昇させるだけで
あるが、よりきめ細かくバランス圧を調整することもで
きる。例えば、上部スライド部材１２が上昇する時に
は、バランス圧を下げるようにしてもよいし、上部スラ
イド部材１２の移動速度の変化に対応させてバランス圧
を変化させてもよい。

【００８５】このように、本実施の形態においては、上
部スライド部材１２及び上部ワーク１３の慣性力を考慮
して、バランス圧を調整するようになっている。そのた
め、サーボモータ２２の消費する駆動エネルギーをより
低くすることができる。

【００８６】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜４の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【００８７】図８は本発明の第５の実施の形態における
成形機の駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【００８８】本実施の形態においては、駆動機構として
のトグルリンク機構３１が使用されている。この場合、
前記上部スライド部材１２が下降してストロークの下限
の位置に接近した時にサーボモータ２２の力が大きく増
幅される（理論的には無限大）ようになっている。その
ため、成形機１０が型締装置、プレス装置等であり、、
上部ワーク１３及び下部ワーク１５（図１）が金型であ
る場合のように、大きな力で締め付ける必要がある場合
に適している。

【００８９】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜５の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【００９０】図９は本発明の第６の実施の形態における
成形機の駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【００９１】本実施の形態においては、駆動機構として
のボールねじ機構が使用されている。この場合、成形機
のフレーム１１（図１）に取り付けられた取付部材３７
にボールねじナット３３が回転自在に取り付けられてい
る。そして、該ボールねじナット３３には、下端が上部
スライド部材１２に固定されたボールねじ軸３２が螺
（ら）入されている。また、前記ボールねじナット３３
の上端には、前記ボールねじ軸３２が挿入される孔を備
える回転車輪３４が取り付けられ、サーボモータ２２の
回転軸に取り付けられた回転車輪３５の回転が動力伝達
帯３６によって、前記回転車輪３４に伝達されるように
なっている。

【００９２】ここで、前記回転車輪３４及び回転車輪３
５は、プーリ、歯車等であり、また、前記動力伝達帯３
６はベルト、チェーン等であるが、前記回転車輪３４及
び回転車輪３５は歯車であり、前記動力伝達帯３６は歯
付きベルト（コッグドベルト）であることが望ましい。

【００９３】これにより、前記サーボモータ２２が回転
すると、ボールねじナット３３が回転し、ボールねじ軸
３２が上方又は下方に移動して、上部スライド部材１２
が上方又は下方に移動する。この場合、上部スライド部
材１２の移動量を正確に制御することが可能である。

【００９４】次に、本発明の第７の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜６の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【００９５】図１０は本発明の第７の実施の形態におけ
る成形機の駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【００９６】本実施の形態においては、駆動装置として
リニアモータが使用されている。この場合、成形機のフ
レーム１１（図１）に取り付けられた取付部材４４にリ
ニアモータのステータとしての直線状ガイド部材４３が
回転自在に取り付けられている。そして、下端が上部ス
ライド部材１２に固定された連結部材４１の上端にリニ
アモータのロータとしての移動部材４２が取り付けられ
ている。なお、前記直線状ガイド部材４３がロータであ
って、移動部材４２がステータであってもよい。これに
より、前記直線状ガイド部材４３又は移動部材４２に電
流を供給することによって、リニアモータが作動し、上
部スライド部材１２が上方又は下方に移動する。

【００９７】この場合、駆動装置の構造が簡素化される
ので、コストを低くすることができる。また、発生する
騒音が減少されるとともに、駆動速度を高くすることが
できる。

【００９８】次に、本発明の第８の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜７の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【００９９】図１１は本発明の第８の実施の形態におけ
る成形機の駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【０１００】本実施の形態においては、駆動機構として
ボールねじ機構及びダブルトグルリンク機構４６が使用
されている。この場合、取付部材３７にボールねじナッ
ト３３が回転自在に取り付けられている。そして、該ボ
ールねじナット３３には、下端がダブルトグルリンク機
構４６のクロスヘッドに固定されたボールねじ軸４５が
螺入されている。

【０１０１】これにより、前記サーボモータ２２が回転
すると、ボールねじナット３３が回転し、ボールねじ軸
４５が上方又は下方に移動して、ダブルトグルリンク機
構４６が作動する。そして、上部スライド部材１２が上
方又は下方に移動する。この場合、上部スライド部材１
２の移動量を正確に制御することができ、かつ、前記上
部スライド部材１２が下降してストロークの下限の位置
に接近した時にサーボモータ２２の力が大きく増幅され
る。

【０１０２】なお、前記第１〜８の実施の形態において
は、上部スライド部材１２のための駆動装置及びバラン
ス機構についてのみ説明したが、下部スライド部材１４
のための駆動装置及びバランス機構は、上部スライド部
材１２のための駆動装置及びバランス機構と実質的に同
じものなので、前記第１〜８の実施の形態は下部スライ
ド部材１４のための駆動装置及びバランス機構にも適用
することができる。さらに、前記第１〜８の実施の形態
は、上部スライド部材１２又は下部スライド部材１４の
いずれか一方だけを上下動させる成形機にも適用するこ
とができる。

【０１０３】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【０１０４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、成形機においては、上下方向に往復動可能な移動
部材と、電気モータによって駆動され、前記移動部材を
上下方向に往復動させる駆動機構と、加圧流体圧によっ
て前記移動部材の重量を支えるバランス機構と、前記電
気モータの負荷電流値を測定し、前記電気モータの駆動
エネルギーが極小となるように前記加圧流体圧を調整す
る制御装置とを有する。

【０１０５】また、成形機運転方法においては、移動部
材を上下方向に往復動させる駆動機構を駆動する電気モ
ータの負荷電流値を測定し、前記移動部材の重量を支え
るバランス機構の加圧流体圧を、前記電気モータの駆動
エネルギーが極小となるように調整する。

【０１０６】この場合、電気モータの負荷電流値を測定
し、該負荷電流値が最低になるように加圧流体圧を調整
するので、移動部材の重量の変化に対応して、加圧流体
圧を適切に、かつ、容易に短時間で調整して駆動エネル
ギーの消費量を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における成形機の正
面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における成形機の駆
動装置及びバランス機構の概略図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における上部スライ
ド部材のストロークとサーボモータの負荷電流値との関
係を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における上部スライ
ド部材の停止時のサーボモータの負荷電流値とバランス
圧との関係を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるサーボモー
タの負荷率とバランス圧との関係を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるサーボモー
タの平均負荷電流値とバランス圧との関係を示す図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施の形態における上部スライ
ド部材のストロークとバランス圧との関係を示す図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施の形態における成形機の駆
動装置及びバランス機構の概略図である。

【図９】本発明の第６の実施の形態における成形機の駆
動装置及びバランス機構の概略図である。

【図１０】本発明の第７の実施の形態における成形機の
駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【図１１】本発明の第８の実施の形態における成形機の
駆動装置及びバランス機構の概略図である。

【符号の説明】

１０成形機１２上部スライド部材１３上部ワーク１４下部スライド部材１５下部ワーク１６上部駆動機構１７下部駆動機構２１クランク機構２２サーボモータ３１トグルリンク機構４２移動部材４６ダブルトグルリンク機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4E088 DA12 EA03 4E090 AA01 AB02 BA02 CC01 HA07 4F202 AA11 AA13 AA15 AG20 AP15 AR02 CA11 CA30 CK74 CL01 CL17 CL22 CL37 CL42 CR04 4F208 AA03 AA13 AA15 AC03 AG01 AG03 AM19 AP15 AR02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）上下方向に往復動可能な移動部材
と、（ｂ）電気モータによって駆動され、前記移動部材
を上下方向に往復動させる駆動機構と、（ｃ）加圧流体
圧によって前記移動部材の重量を支えるバランス機構
と、（ｄ）前記電気モータの負荷電流値を測定し、前記
電気モータの駆動エネルギーが極小となるように前記加
圧流体圧を調整する制御装置とを有することを特徴とす
る成形機。
【請求項２】前記制御装置は、前記移動部材の停止時
の前記負荷電流値がゼロとなるように前記加圧流体圧を
調整する請求項１に記載の成形機。
【請求項３】前記移動部材の停止時の位置が上死点又
は下死点である請求項２に記載の成形機。
【請求項４】前記制御装置は、前記移動部材の平均負
荷電流が極小となるように前記加圧流体圧を調整する請
求項１に記載の成形機。
【請求項５】前記平均負荷電流の極小値があらかじめ
求められている請求項４に記載の成形機。
【請求項６】前記制御装置は、前記移動部材の慣性力
による影響を補償するように前記加圧流体圧を調整する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形機。
【請求項７】前記制御装置は、前記移動部材が往復動
する時に前記加圧流体圧を調整する請求項６に記載の成
形機。
【請求項８】（ａ）移動部材を上下方向に往復動させ
る駆動機構を駆動する電気モータの負荷電流値を測定
し、（ｂ）前記移動部材の重量を支えるバランス機構の
加圧流体圧を、前記電気モータの駆動エネルギーが極小
となるように調整することを特徴とする成形機運転方
法。
【請求項９】前記移動部材の停止時の前記負荷電流値
がゼロとなるように前記加圧流体圧を調整する請求項８
に記載の成形機運転方法。
【請求項１０】前記移動部材の停止時の位置が上死点
又は下死点である請求項９に記載の成形機運転方法。
【請求項１１】前記移動部材の平均負荷電流が極小と
なるように前記加圧流体圧を調整する請求項８に記載の
成形機運転方法。
【請求項１２】前記平均負荷電流は、極小値があらか
じめ求められている請求項１１に記載の成形機運転方
法。
【請求項１３】前記移動部材の慣性力による影響を補
償するように前記加圧流体圧を調整する請求項８〜１２
のいずれか１項に記載の成形機運転方法。
【請求項１４】前記移動部材が往復動する時に前記加
圧流体圧を調整する請求項１３に記載の成形機運転方
法。