JP2004082429A - 型締装置および型締装置における多軸型締同期制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】型締時に、金型を目標位置までスムーズに移動するように制御する型締装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の型締装置は、対象物を挟む固定部位（８、１０ｂ）と可動部位（９、１０ａ）を複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付けるために、複数の軸（７−１〜ｎ）に設置される複数の独立した締め付け部（５−１〜ｎ）と、締め付け部（５−１〜ｎ）をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部（３−１〜ｎ）と、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。制御部（２）は、可動部位（９、１０ａ）の基準位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される現在の可動部位（９、１０ａ）の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の型締装置は、対象物を挟む固定部位（８、１０ｂ）と可動部位（９、１０ａ）を複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付けるために、複数の軸（７−１〜ｎ）に設置される複数の独立した締め付け部（５−１〜ｎ）と、締め付け部（５−１〜ｎ）をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部（３−１〜ｎ）と、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。制御部（２）は、可動部位（９、１０ａ）の基準位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される現在の可動部位（９、１０ａ）の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締装置に関し、特に射出成形機の型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固定した金型のキャビティに樹脂を射出し成形する射出成形機が使用されている。金型はシリンダ、または電動ねじとシリンダにより固定される。また、射出成形機には、少し開いた金型のキャビティに樹脂を射出し、その後、金型を締めて樹脂を圧縮する射出圧縮成形機等も含まれる。
これらの機器では、射出される樹脂の圧力に対抗するように金型を所定の位置に締め、樹脂を高圧で圧縮する必要がある。金型を締め付けることにより、金型を所定の位置まで移動できなければ、樹脂は予定された形状や厚みにならない。
【０００３】
金型を締めるシリンダ（以下、型締シリンダ）は、通常、複数のシリンダで構成され、複数の型締シリンダは、全ての圧力が一定になるように連通されている。
しかし、金型が大きく射出圧力が大きい場合において、金型の形状等により樹脂の重心がずれれば、各型締シリンダに掛かる力が異なり、各型締シリンダが金型に同じ圧力を加えても、金型を所定の位置に固定できない場合がある。また、金型の歪が無視できない場合も発生する。
【０００４】
このため、複数の型締シリンダを独立させ、各型締シリンダにサーボ弁と位置センサを設置し、型締シリンダ毎に位置制御を行ない、金型を平行に制御する型締装置が、特開平５−２６９７４９、特開平６−２７０２２０、及び、特開平１１−２４５２７２に開示されている。
【０００５】
しかし、金型の各軸の位置を同期させる制御において、現在位置と目標位置までの位置差が大きい場合と位置差が小さい場合に、位置を同期させるための計算に使用される同期補正ゲインとして同じ値を使用すると、金型の変形などの影響により、位置が目標値に収束しない場合がある。
現在位置と目標位置までの位置差が大きな地点において位置制御への追従性を犠牲にしても同期効果を得ることを優先する同期補正ゲインを使用し、型締初期の位置ずれ量を小さく抑えることができる型締装置が好ましい。
また、現在位置と目標位置までの位置差が小さくなってきた地点で、位置制御への追従性を考慮した同期補正ゲインに切替えることにより、型締め終了時にスムーズに目標位置に到達することができる型締装置が好ましい。
型締め初期の位置偏差が大きな場合でも同期効果を得ることができ、かつ、位置制御への追従性も失わない型締装置が好ましい。
【０００６】
複数の軸毎に制御する制御において、各型締シリンダが目標位置までスムーズに移動するように制御された型締装置が望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金型を目標位置までスムーズに移動するように制御する型締装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明の型締装置は、対象物を挟む固定部位（８、１０ｂ）と可動部位（９、１０ａ）を複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付けるために、複数の軸（７−１〜ｎ）に設置される複数の独立した締め付け部（５−１〜ｎ）と、締め付け部（５−１〜ｎ）をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部（３−１〜ｎ）と、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置、または軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、可動部位（９、１０ａ）の基準位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される現在の可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）に対応する軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１０】
上記締め付け部はシリンダ（５−１〜ｎ）であり、上記締め付け部可動部は、シリンダ内の流体の量を変動させるサーボ弁（３−１〜ｎ）である。
【００１１】
または、上記締め付け部は電動ねじであり、上記締め付け部可動部は、電動ねじを回転させるモータである。
【００１２】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ（５−１〜ｎ）と、型締シリンダ（５−１〜ｎ）にそれぞれ設置される複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）と、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、金型（１０ｂ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の目標位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１３】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、金型（１０ｂ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の目標位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【００１４】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ（５−１〜ｎ）と、型締シリンダ（５−１〜ｎ）にそれぞれ設置される複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）と、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１５】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【００１６】
本発明の型締装置の制御部は、切替ポイントを、金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置、現在の速度制御値のいずれかもしくは両方を含む値から算出する。
【００１７】
本発明の型締装置の制御部（２）は、複数の切替ポイントを使用する。
【００１８】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部（２）が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップ。
複数の軸（７−１〜ｎ）毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置とから軸毎の速度指令を作成するＢステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎に締め付けを行なう各シリンダ（５−１〜ｎ）を可動する複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）の制御値を、サーボ弁（３−１〜ｎ）毎に作成するＣステップ。
【００１９】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部（２）が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップ。
複数の軸（７−１〜ｎ）毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するＢステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎の締め付けを行なう複数のモータの制御値を、モータ毎に作成するＣステップ。
【００２０】
上記Ｂステップは、現在の当該軸（７−１〜ｎ）に対応する金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差から、同期補正ゲインを切替えるステップを含む。
【００２１】
上記の所定の基準位置は、軸（７−１〜ｎ）毎の目標位置である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による型締装置の実施の形態を以下に説明する。
図１に型締装置１の概略が示される。本実施例の型締装置は、射出圧縮成形機を例に説明されるが、固定した金型に射出する標準射出成形機、又は、射出プレス機などの低圧射出成形機、その他複数のシリンダを同期させて対象物を圧縮もしくはプレスする装置の型締装置に適用可能である。
【００２３】
図１に示される型締装置１は、固定盤８と可動盤９の間に金型１０ａ、１０ｂが設置され、固定側金型１０ａと可動側金型１０ｂの間のキャビティ１１に樹脂射出装置１２から樹脂が射出される。
本実施例の金型は、射出圧縮成形機に使用されているので、樹脂射出時は固定側金型１０ａと可動側金型１０ｂは、少しの開いた状態で位置し、樹脂射出後に所定の位置まで締められる。
【００２４】
可動盤８は、複数の軸７−１〜ｎに、固定盤８と概ね平行に固定される。
各軸７−１〜ｎは、他の軸７−１〜ｎに対して概ね平行である。また、各軸７−１〜ｎは、固定盤８と可動盤９に対して概ね垂直である。
【００２５】
シリンダ５−１〜ｎは、軸７−１〜ｎと概ね同じ中心軸を持ち、概ね円筒形の空間を持つ。軸７−１〜ｎが、シリンダ５−１〜ｎの概ね中心軸で貫通している。
シリンダ５−１〜ｎの空間内で、軸７−１〜ｎにピストン６−１〜ｎが固定され、ピストン６−１〜ｎは、シリンダ５−１〜ｎ内の空間を軸に概ね垂直に分割している。各軸７−１〜ｎに固定されるピストン６−１〜ｎは、固定盤８に固定されたシリンダ５−１〜ｎに摺動可能に取り付けられる。シリンダ５−１〜ｎの空間には作動油が充填される。
本実施例では、シリンダ５−１〜ｎが固定盤８側に設置されているが、可動盤９側に設置される構造でもよい。可動盤９側にシリンダ５−１〜ｎが設置される構造では、軸７−１〜ｎは固定盤８に固定され、可動盤９に相対的に移動可能となる。
【００２６】
シリンダ５−１〜ｎ毎にサーボ弁３−１〜ｎが設置される。
サーボ弁３−１〜ｎの開度が変更されることにより、ピストン６−１〜ｎで分割されたシリンダ５−１〜ｎ内に作動油が送られ、または、抜かれてピストン６−１〜ｎが各軸７−１〜ｎの軸方向（以下、軸方向）に摺動する。ピストン６−１〜ｎがシリンダ内を軸方向に動くことによって、可動盤９が軸方向に移動し、金型１０ａ、１０ｂが締められる、または、緩められる。
サーボ弁３−１〜ｎは、制御装置２からの制御信号により開度が調整される。
サーボ弁３−１〜ｎの各々に別の制御信号を送ることにより、軸７−１〜ｎ毎に独立して制御することができる。
【００２７】
各軸７−１〜ｎに対応する位置に、位置センサ４−１〜ｎが設置される。
位置センサ４−１〜ｎは、固定盤８と可動盤９の間を測定する光センサなどに代表され、可動盤９の軸方向の位置情報を制御装置２へ出力する。
なお、本実施例では、位置センサ４−１〜ｎとして、各軸７−１〜ｎ部の固定盤８と可動盤９の間隔を測定する光センサが示されているが、各軸７−１〜ｎ部の軸方向の固定盤８と可動盤９の位置、固定盤８に対する軸７−１〜ｎの位置、もしくは金型１０ａ、１０ｂの位置を測定するセンサであれば、上記の例に限定されない。
【００２８】
制御装置２は、位置センサ４−１〜ｎからの位置情報を取得し、サーボ弁３−１〜ｎの開度を調整する制御信号を出力する。制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータ等に例示される。
【００２９】
上記構成では、可動盤９をシリンダ５−１〜ｎとサーボ３−１〜ｎ弁で可動する例が示されているが、可動盤９を軸７−１〜ｎのそれぞれに設置される電動ねじとモータにより可動する構成でもよい。
【００３０】
次に、図２を参照して、型締装置１の制御装置２による制御方法が説明される。
制御装置２は、全体位置制御部Ｓ１と、各シリンダ５−１〜ｎに対応する＃１軸制御部Ｓ２−１〜＃ｎ軸制御部Ｓ２−ｎで構成される。各＃ｎ軸制御部Ｓ２−ｎは、同じ構成を有するが、以下では、＃１軸制御部Ｓ２−１を代表として説明される。
【００３１】
全体位置制御部Ｓ１は、可動側金型１０ｂを所定の位置に設置する命令を含む位置指令２０と、各位置センサ４−１〜ｎの現状位置の平均である位置フィードバック平均２１とから、速度指令２３を作成する。
全体位置制御部Ｓ１は、速度指令２３を各＃ｎ軸制御部Ｓ２−１〜ｎに出力する。
【００３２】
＃１軸制御部Ｓ２−１は、＃１軸同期補正部Ｓ２１と＃１軸速度制御部Ｓ２２を含む。
＃１軸同期補正部Ｓ２１に、＃１軸７−１に対応する位置センサ４−１で検出される現在の位置情報を含む＃１軸位置フィードバック２２、各位置センサ４−１〜ｎの現状の位置の平均である位置フィードバック平均２１、および、全体位置制御部Ｓ１からの速度指令２３が入力される。＃１軸同期補正部Ｓ２１は、上記の情報から、位置の同期補正を行い、＃１軸速度指令２４を演算し、出力する。
＃１軸同期補正部Ｓ２１による位置の同期補正方法は、別途、下記に図３を参照して説明される。
【００３３】
＃１軸速度制御部Ｓ２２は、＃１軸同期補正部Ｓ２１からの＃１軸速度指令２４と、現在の＃１軸の制御速度である＃１軸速度フィードバック２５から、制御変更すべき＃１サーボ弁開度２６の指令値２６を作成して、サーボ弁３−１に送信する。
【００３４】
次に図３を参照して、＃１軸同期補正部Ｓ２１の位置の同期補正方法が説明される。
本発明では、同期補正ゲインが、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置との差の所定値（以下、ゲイン切替ポイント３０）により可変である。同期補正ゲインを可変にすることにより、制御値の大小による影響を小さくすることができる。
具体的には、制御値が大きい時には、金型１０ａ、１０ｂの歪等は無視できるが、制御値が小さい時には、制御速度またはサーボ弁の開度調整を制御しなければ、可動側金型１０ｂの位置が、歪等の影響で制御目標へ位置に収束しない場合がある、もしくは、制御値が振動して目標位置まで制御するのに時間が掛かる場合がある。
このため、ゲイン切替ポイント３０により同期補正ゲインを切替える。
【００３５】
＃１軸位置フィードバック２２とフィードバック平均の差が演算部３１で演算される。さらに、別途演算される＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅと所定の値であるゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０とが、比較部３４で比較され、差Ｅがゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０より小さい場合に同期補正ゲインＫｐｘｓ１３２が使用され、差Ｅがゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０以上の場合に同期補正ゲインＫｐｘｓ２３３が使用されるように接続が切替えられる。
速度指令２３を、＃１軸位置フィードバック２２とフィードバック平均の差と、同期補正ゲインＫｐｘｓ１またはＫｐｘｓ２とから作成された同期補正値で補正して、＃１軸速度指令２４を作成する。
【００３６】
なお、本実施例では、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を一点とし、２個の同期補正ゲインが使用されているが、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を複数設け、それに対応して（ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０の個数＋１）個の同期補正ゲインを使用することもできる。
また、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅから、所定の関数を用いて同期補正ゲインを算出するように構成することもできる。
【００３７】
また、本実施例では、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅの特定の値としているが、目標位置との差でなく、別途特定される位置（例えば、原点）と＃１軸位置フィードバック２２との差、および、その差と比較される所定の値を使用することもできる。
【００３８】
なお、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０は事前に使用者により所定の値が入力されている場合、もしくは、制御装置２で自動的に演算される場合がある。
自動的に演算される場合は、位置フィードバック２２、もしくは／および、速度フィードバック２３、その他の値から所定のテーブルや関数に基づき、ゲイン切替ポイント３０を可変的に決定することができる。
【００３９】
上記のように、目標位置と現在の位置の差により各軸の複数の同期補正ゲインを切替えることにより、目標位置へスムーズな制御が可能となる。
【００４０】
上記の発明を固定した金型に射出する標準射出成形機に適用する場合は、圧力を持って樹脂をキャビティに射出した時の、各軸７−１〜ｎでの金型の移動を位置センサ４−１〜ｎで検出し、制御を行なうことができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の型締装置は、各型締シリンダを目標位置までスムーズに移動するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は型締装置の概略を示す。
【図２】図２は型締装置の制御装置による制御方法を示すブロック図である。
【図３】図３は同期補正部におけるフロー図を示す。
【符号の説明】
１ 型締装置
２ 制御装置
３−１〜ｎ サーボ弁
４−１〜ｎ 位置センサ
５−１〜ｎ シリンダ
６−１〜ｎ ピストン
７−１〜ｎ 軸
８ 固定盤
９ 可動盤
１０ａ 固定側金型
１０ｂ 可動側金型
１１ キャビティ
１２ 樹脂射出装置
Ｓ１ 全体位置制御部
Ｓ２−１〜ｎ ＃１軸〜＃ｎ軸制御部
Ｓ２１ ＃１軸同期補正部
Ｓ２２ ＃１軸速度制御部
２０ 位置指令
２１ 位置フィードバック平均
２２ ＃１軸位置フィードバック
２３ 速度指令
２４ ＃１軸速度指令
２５ ＃１軸速度フィードバック
２６ ＃１軸サーボ弁開度（の指令値）
３０ ゲイン切替ポイント
３１ 演算部
３２ 同期補正ゲインＫＰＸＳ１
３３ 同期補正ゲインＫＰＸＳ２
３４ 比較部
３５ 演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締装置に関し、特に射出成形機の型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固定した金型のキャビティに樹脂を射出し成形する射出成形機が使用されている。金型はシリンダ、または電動ねじとシリンダにより固定される。また、射出成形機には、少し開いた金型のキャビティに樹脂を射出し、その後、金型を締めて樹脂を圧縮する射出圧縮成形機等も含まれる。
これらの機器では、射出される樹脂の圧力に対抗するように金型を所定の位置に締め、樹脂を高圧で圧縮する必要がある。金型を締め付けることにより、金型を所定の位置まで移動できなければ、樹脂は予定された形状や厚みにならない。
【０００３】
金型を締めるシリンダ（以下、型締シリンダ）は、通常、複数のシリンダで構成され、複数の型締シリンダは、全ての圧力が一定になるように連通されている。
しかし、金型が大きく射出圧力が大きい場合において、金型の形状等により樹脂の重心がずれれば、各型締シリンダに掛かる力が異なり、各型締シリンダが金型に同じ圧力を加えても、金型を所定の位置に固定できない場合がある。また、金型の歪が無視できない場合も発生する。
【０００４】
このため、複数の型締シリンダを独立させ、各型締シリンダにサーボ弁と位置センサを設置し、型締シリンダ毎に位置制御を行ない、金型を平行に制御する型締装置が、特開平５−２６９７４９、特開平６−２７０２２０、及び、特開平１１−２４５２７２に開示されている。
【０００５】
しかし、金型の各軸の位置を同期させる制御において、現在位置と目標位置までの位置差が大きい場合と位置差が小さい場合に、位置を同期させるための計算に使用される同期補正ゲインとして同じ値を使用すると、金型の変形などの影響により、位置が目標値に収束しない場合がある。
現在位置と目標位置までの位置差が大きな地点において位置制御への追従性を犠牲にしても同期効果を得ることを優先する同期補正ゲインを使用し、型締初期の位置ずれ量を小さく抑えることができる型締装置が好ましい。
また、現在位置と目標位置までの位置差が小さくなってきた地点で、位置制御への追従性を考慮した同期補正ゲインに切替えることにより、型締め終了時にスムーズに目標位置に到達することができる型締装置が好ましい。
型締め初期の位置偏差が大きな場合でも同期効果を得ることができ、かつ、位置制御への追従性も失わない型締装置が好ましい。
【０００６】
複数の軸毎に制御する制御において、各型締シリンダが目標位置までスムーズに移動するように制御された型締装置が望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金型を目標位置までスムーズに移動するように制御する型締装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明の型締装置は、対象物を挟む固定部位（８、１０ｂ）と可動部位（９、１０ａ）を複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付けるために、複数の軸（７−１〜ｎ）に設置される複数の独立した締め付け部（５−１〜ｎ）と、締め付け部（５−１〜ｎ）をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部（３−１〜ｎ）と、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置、または軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、可動部位（９、１０ａ）の基準位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される現在の可動部位（９、１０ａ）の軸（７−１〜ｎ）に対応する軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、締め付け部可動部（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１０】
上記締め付け部はシリンダ（５−１〜ｎ）であり、上記締め付け部可動部は、シリンダ内の流体の量を変動させるサーボ弁（３−１〜ｎ）である。
【００１１】
または、上記締め付け部は電動ねじであり、上記締め付け部可動部は、電動ねじを回転させるモータである。
【００１２】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ（５−１〜ｎ）と、型締シリンダ（５−１〜ｎ）にそれぞれ設置される複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）と、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、金型（１０ｂ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の目標位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１３】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、金型（１０ｂ）の軸（７−１〜ｎ）の軸方向の目標位置と、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【００１４】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ（５−１〜ｎ）と、型締シリンダ（５−１〜ｎ）にそれぞれ設置される複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）と、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁（３−１〜ｎ）の各々の速度制御を行なう。
【００１５】
本発明の型締装置は、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）と、一組の金型（１０ａ、１０ｂ）を、複数の軸（７−１〜ｎ）を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部（２）と、軸（７−１〜ｎ）の各々に対応する金型（１０ｂ）の各部において、軸（７−１〜ｎ）の軸方向の位置を検出する位置センサ（４−１〜ｎ）と、を具備する。
制御部（２）は、位置センサ（４−１〜ｎ）で検出される金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【００１６】
本発明の型締装置の制御部は、切替ポイントを、金型（１０ｂ）の各軸（７−１〜ｎ）に対応する各部の軸方向位置、現在の速度制御値のいずれかもしくは両方を含む値から算出する。
【００１７】
本発明の型締装置の制御部（２）は、複数の切替ポイントを使用する。
【００１８】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部（２）が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップ。
複数の軸（７−１〜ｎ）毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置とから軸毎の速度指令を作成するＢステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎に締め付けを行なう各シリンダ（５−１〜ｎ）を可動する複数のサーボ弁（３−１〜ｎ）の制御値を、サーボ弁（３−１〜ｎ）毎に作成するＣステップ。
【００１９】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部（２）が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップ。
複数の軸（７−１〜ｎ）毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するＢステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎の締め付けを行なう複数のモータの制御値を、モータ毎に作成するＣステップ。
【００２０】
上記Ｂステップは、現在の当該軸（７−１〜ｎ）に対応する金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差から、同期補正ゲインを切替えるステップを含む。
【００２１】
上記の所定の基準位置は、軸（７−１〜ｎ）毎の目標位置である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による型締装置の実施の形態を以下に説明する。
図１に型締装置１の概略が示される。本実施例の型締装置は、射出圧縮成形機を例に説明されるが、固定した金型に射出する標準射出成形機、又は、射出プレス機などの低圧射出成形機、その他複数のシリンダを同期させて対象物を圧縮もしくはプレスする装置の型締装置に適用可能である。
【００２３】
図１に示される型締装置１は、固定盤８と可動盤９の間に金型１０ａ、１０ｂが設置され、固定側金型１０ａと可動側金型１０ｂの間のキャビティ１１に樹脂射出装置１２から樹脂が射出される。
本実施例の金型は、射出圧縮成形機に使用されているので、樹脂射出時は固定側金型１０ａと可動側金型１０ｂは、少しの開いた状態で位置し、樹脂射出後に所定の位置まで締められる。
【００２４】
可動盤８は、複数の軸７−１〜ｎに、固定盤８と概ね平行に固定される。
各軸７−１〜ｎは、他の軸７−１〜ｎに対して概ね平行である。また、各軸７−１〜ｎは、固定盤８と可動盤９に対して概ね垂直である。
【００２５】
シリンダ５−１〜ｎは、軸７−１〜ｎと概ね同じ中心軸を持ち、概ね円筒形の空間を持つ。軸７−１〜ｎが、シリンダ５−１〜ｎの概ね中心軸で貫通している。
シリンダ５−１〜ｎの空間内で、軸７−１〜ｎにピストン６−１〜ｎが固定され、ピストン６−１〜ｎは、シリンダ５−１〜ｎ内の空間を軸に概ね垂直に分割している。各軸７−１〜ｎに固定されるピストン６−１〜ｎは、固定盤８に固定されたシリンダ５−１〜ｎに摺動可能に取り付けられる。シリンダ５−１〜ｎの空間には作動油が充填される。
本実施例では、シリンダ５−１〜ｎが固定盤８側に設置されているが、可動盤９側に設置される構造でもよい。可動盤９側にシリンダ５−１〜ｎが設置される構造では、軸７−１〜ｎは固定盤８に固定され、可動盤９に相対的に移動可能となる。
【００２６】
シリンダ５−１〜ｎ毎にサーボ弁３−１〜ｎが設置される。
サーボ弁３−１〜ｎの開度が変更されることにより、ピストン６−１〜ｎで分割されたシリンダ５−１〜ｎ内に作動油が送られ、または、抜かれてピストン６−１〜ｎが各軸７−１〜ｎの軸方向（以下、軸方向）に摺動する。ピストン６−１〜ｎがシリンダ内を軸方向に動くことによって、可動盤９が軸方向に移動し、金型１０ａ、１０ｂが締められる、または、緩められる。
サーボ弁３−１〜ｎは、制御装置２からの制御信号により開度が調整される。
サーボ弁３−１〜ｎの各々に別の制御信号を送ることにより、軸７−１〜ｎ毎に独立して制御することができる。
【００２７】
各軸７−１〜ｎに対応する位置に、位置センサ４−１〜ｎが設置される。
位置センサ４−１〜ｎは、固定盤８と可動盤９の間を測定する光センサなどに代表され、可動盤９の軸方向の位置情報を制御装置２へ出力する。
なお、本実施例では、位置センサ４−１〜ｎとして、各軸７−１〜ｎ部の固定盤８と可動盤９の間隔を測定する光センサが示されているが、各軸７−１〜ｎ部の軸方向の固定盤８と可動盤９の位置、固定盤８に対する軸７−１〜ｎの位置、もしくは金型１０ａ、１０ｂの位置を測定するセンサであれば、上記の例に限定されない。
【００２８】
制御装置２は、位置センサ４−１〜ｎからの位置情報を取得し、サーボ弁３−１〜ｎの開度を調整する制御信号を出力する。制御装置２は、ＣＰＵを具備したコンピュータ等に例示される。
【００２９】
上記構成では、可動盤９をシリンダ５−１〜ｎとサーボ３−１〜ｎ弁で可動する例が示されているが、可動盤９を軸７−１〜ｎのそれぞれに設置される電動ねじとモータにより可動する構成でもよい。
【００３０】
次に、図２を参照して、型締装置１の制御装置２による制御方法が説明される。
制御装置２は、全体位置制御部Ｓ１と、各シリンダ５−１〜ｎに対応する＃１軸制御部Ｓ２−１〜＃ｎ軸制御部Ｓ２−ｎで構成される。各＃ｎ軸制御部Ｓ２−ｎは、同じ構成を有するが、以下では、＃１軸制御部Ｓ２−１を代表として説明される。
【００３１】
全体位置制御部Ｓ１は、可動側金型１０ｂを所定の位置に設置する命令を含む位置指令２０と、各位置センサ４−１〜ｎの現状位置の平均である位置フィードバック平均２１とから、速度指令２３を作成する。
全体位置制御部Ｓ１は、速度指令２３を各＃ｎ軸制御部Ｓ２−１〜ｎに出力する。
【００３２】
＃１軸制御部Ｓ２−１は、＃１軸同期補正部Ｓ２１と＃１軸速度制御部Ｓ２２を含む。
＃１軸同期補正部Ｓ２１に、＃１軸７−１に対応する位置センサ４−１で検出される現在の位置情報を含む＃１軸位置フィードバック２２、各位置センサ４−１〜ｎの現状の位置の平均である位置フィードバック平均２１、および、全体位置制御部Ｓ１からの速度指令２３が入力される。＃１軸同期補正部Ｓ２１は、上記の情報から、位置の同期補正を行い、＃１軸速度指令２４を演算し、出力する。
＃１軸同期補正部Ｓ２１による位置の同期補正方法は、別途、下記に図３を参照して説明される。
【００３３】
＃１軸速度制御部Ｓ２２は、＃１軸同期補正部Ｓ２１からの＃１軸速度指令２４と、現在の＃１軸の制御速度である＃１軸速度フィードバック２５から、制御変更すべき＃１サーボ弁開度２６の指令値２６を作成して、サーボ弁３−１に送信する。
【００３４】
次に図３を参照して、＃１軸同期補正部Ｓ２１の位置の同期補正方法が説明される。
本発明では、同期補正ゲインが、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置との差の所定値（以下、ゲイン切替ポイント３０）により可変である。同期補正ゲインを可変にすることにより、制御値の大小による影響を小さくすることができる。
具体的には、制御値が大きい時には、金型１０ａ、１０ｂの歪等は無視できるが、制御値が小さい時には、制御速度またはサーボ弁の開度調整を制御しなければ、可動側金型１０ｂの位置が、歪等の影響で制御目標へ位置に収束しない場合がある、もしくは、制御値が振動して目標位置まで制御するのに時間が掛かる場合がある。
このため、ゲイン切替ポイント３０により同期補正ゲインを切替える。
【００３５】
＃１軸位置フィードバック２２とフィードバック平均の差が演算部３１で演算される。さらに、別途演算される＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅと所定の値であるゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０とが、比較部３４で比較され、差Ｅがゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０より小さい場合に同期補正ゲインＫｐｘｓ１３２が使用され、差Ｅがゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０以上の場合に同期補正ゲインＫｐｘｓ２３３が使用されるように接続が切替えられる。
速度指令２３を、＃１軸位置フィードバック２２とフィードバック平均の差と、同期補正ゲインＫｐｘｓ１またはＫｐｘｓ２とから作成された同期補正値で補正して、＃１軸速度指令２４を作成する。
【００３６】
なお、本実施例では、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を一点とし、２個の同期補正ゲインが使用されているが、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を複数設け、それに対応して（ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０の個数＋１）個の同期補正ゲインを使用することもできる。
また、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅから、所定の関数を用いて同期補正ゲインを算出するように構成することもできる。
【００３７】
また、本実施例では、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０を、＃１軸位置フィードバック２２と目標位置の差Ｅの特定の値としているが、目標位置との差でなく、別途特定される位置（例えば、原点）と＃１軸位置フィードバック２２との差、および、その差と比較される所定の値を使用することもできる。
【００３８】
なお、ゲイン切替ポイントＥｌｉｍ３０は事前に使用者により所定の値が入力されている場合、もしくは、制御装置２で自動的に演算される場合がある。
自動的に演算される場合は、位置フィードバック２２、もしくは／および、速度フィードバック２３、その他の値から所定のテーブルや関数に基づき、ゲイン切替ポイント３０を可変的に決定することができる。
【００３９】
上記のように、目標位置と現在の位置の差により各軸の複数の同期補正ゲインを切替えることにより、目標位置へスムーズな制御が可能となる。
【００４０】
上記の発明を固定した金型に射出する標準射出成形機に適用する場合は、圧力を持って樹脂をキャビティに射出した時の、各軸７−１〜ｎでの金型の移動を位置センサ４−１〜ｎで検出し、制御を行なうことができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の型締装置は、各型締シリンダを目標位置までスムーズに移動するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は型締装置の概略を示す。
【図２】図２は型締装置の制御装置による制御方法を示すブロック図である。
【図３】図３は同期補正部におけるフロー図を示す。
【符号の説明】
１ 型締装置
２ 制御装置
３−１〜ｎ サーボ弁
４−１〜ｎ 位置センサ
５−１〜ｎ シリンダ
６−１〜ｎ ピストン
７−１〜ｎ 軸
８ 固定盤
９ 可動盤
１０ａ 固定側金型
１０ｂ 可動側金型
１１ キャビティ
１２ 樹脂射出装置
Ｓ１ 全体位置制御部
Ｓ２−１〜ｎ ＃１軸〜＃ｎ軸制御部
Ｓ２１ ＃１軸同期補正部
Ｓ２２ ＃１軸速度制御部
２０ 位置指令
２１ 位置フィードバック平均
２２ ＃１軸位置フィードバック
２３ 速度指令
２４ ＃１軸速度指令
２５ ＃１軸速度フィードバック
２６ ＃１軸サーボ弁開度（の指令値）
３０ ゲイン切替ポイント
３１ 演算部
３２ 同期補正ゲインＫＰＸＳ１
３３ 同期補正ゲインＫＰＸＳ２
３４ 比較部
３５ 演算部
Claims (13)
- 対象物を挟む固定部位と可動部位を複数の軸を介して締め付けるために、前記複数の軸に設置される複数の独立した締め付け部と、
前記締め付け部をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部と、
前記締め付け部可動部の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置、または前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記可動部位の基準位置と、前記位置センサで検出される現在の前記可動部位の前記軸に対応する軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記締め付け部可動部の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 前記締め付け部はシリンダであり、
前記締め付け部可動部は、前記シリンダ内の流体の量を変動させるサーボ弁である、
請求項１に記載された型締装置 - 前記締め付け部は電動ねじであり、
前記締め付け部可動部は、前記電動ねじを回転させるモータである、
請求項１に記載された型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダと、
前記型締シリンダにそれぞれ設置される複数のサーボ弁と、
前記サーボ弁の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記金型の前記軸の軸方向の目標位置と、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記サーボ弁の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、
前記電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、
前記モータの各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記金型の前記軸の軸方向の目標位置と、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記モータの各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダと、
前記型締シリンダにそれぞれ設置される複数のサーボ弁と、
前記サーボ弁の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記サーボ弁の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、
前記電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、
前記モータの各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記モータの各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 前記制御部は、前記切替ポイントを、前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置、現在の速度制御値のいずれかもしくは両方を含む値から算出する、
請求項６または７のいずれかに記載された型締装置。 - 前記制御部は、複数の前記切替ポイントを使用する、
請求項６〜８のいずれかに記載された型締装置。 - 制御部が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップと、
複数の軸毎に、前記速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するＢステップと、
前記軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、前記軸毎に締め付けを行なう各シリンダを可動する複数のサーボ弁の制御値を、前記サーボ弁毎に作成するＣステップと、を含む、
多軸型締同期制御方法。 - 制御部が、型締装置全体の速度指令を作成するＡステップと、
複数の軸毎に、前記速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するＢステップと、
前記軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、前記軸毎の締め付けを行なう複数のモータの制御値を、前記モータ毎に作成するＣステップと、を含む、
多軸型締同期制御方法。 - 前記Ｂステップにおいて、前記現在の当該軸に対応する部分の金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差から、複数の同期補正ゲインを切替えて使用するステップを含む、
請求項１０または１１のいずれかに記載された多軸型締同期制御方法。 - 前記所定の基準位置は、前記軸毎の目標位置である、
請求項１２に記載された多軸型締同期制御方法。
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