JP2004155063A

JP2004155063A - トグルリンク式型締装置の制御方法

Info

Publication number: JP2004155063A
Application number: JP2002323233A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Usui; 和男碓井; Yoshitomi Uchigawa; 芳富内河
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP4252789B2

Abstract

【課題】減速又は停止制御時における振動や騒音等の不安定現象の解消、更には耐久性の向上を図るとともに、同時に、サイクルロスを低減して生産効率を高める。
【解決手段】圧受盤２と型締盤３間にトグルリンク機構Ｌを配設し、圧受盤２に設けた駆動部４によりトグルリンク機構ＬのクロスヘッドＬｈを進退移動させて、型開閉及び型締を行うトグルリンク式型締装置１ｃの制御方法において、型締盤３を、低速Ｖｓで移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度Ａｓを、高速Ｖｆで移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度Ａｆよりも小さくなるように制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トグルリンク機構のクロスヘッドを駆動部により進退移動させる際に用いて好適なトグルリンク式型締装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固定型を支持する固定盤に、可動型を支持する型締盤を対向させるとともに、この型締盤と圧受盤間にトグルリンク機構を配設し、当該圧受盤に設けた駆動部によりトグルリンク機構のクロスヘッドを進退移動させることにより、固定型と可動型の型開閉及び型締を行うようにしたトグルリンク式型締装置は、特開平５−３０９７０７号公報，特開平１１−２９１３１２号公報及び特開２００１−３０１０００号公報等で知られている。
【特許文献１】
特開平５−３０９７０７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９１３１２号公報
【特許文献３】
特開２００１−３０１０００号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トグルリンク機構は、クロスヘッドを一定速度で移動させた場合、通常、図６に示す特性曲線Ｐｒのように、型締盤の位置に対して型締盤の移動速度が異なる特性、即ち、型締盤の移動速度が、型締ストロークの中程で最も速くなり、その前後では比較的遅くなる特性を有するとともに、重量のかなり大きい型締盤をフィードバック制御系により進退移動及び停止させる制御を行うため、円滑で安定した制御を行いにくい側面があった。
【０００４】
特に、型締盤を移動させた後、減速又は停止させる際には、振動（ショック）や騒音等の不安定現象を生じやすく、円滑で安定した制御を確保しにくいとともに、これ故に耐久性の低下を招く原因ともなる。一方、このような不安定現象が生じないように速度制御により対処することも可能であるが、反面、サイクルロス（時間的ロス）が大きくなり、生産効率の低下を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、減速又は停止制御時における振動や騒音等の不安定現象の解消、更には耐久性の向上を図れるとともに、同時に、サイクルロスを低減することにより生産効率を高めることができるトグルリンク式型締装置の制御方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、圧受盤２と型締盤３間にトグルリンク機構Ｌを配設し、圧受盤２に設けた駆動部４によりトグルリンク機構ＬのクロスヘッドＬｈを進退移動させて、型開閉及び型締を行うトグルリンク式型締装置１ｃの制御方法において、型締盤３を、低速Ｖｓで移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度Ａｓを、高速Ｖｆで移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度Ａｆよりも小さくなるように制御することを特徴とする。
【０００７】
この場合、好適な実施の態様により、型締盤３を、所定の低速Ｖｓ以下、例えば、低速Ｖｓｓで移動させた後、減速又は停止させるまでの減速時間Ｔｓｓは、所定の減速時間Ｔｓに略一致するように制御できる。一方、型締盤３を、所定の高速以上で移動させた後、減速又は停止させる際は、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆａが相対的に速くなる第一位置Ｘａで減速又は停止させる負加速度Ａｆａを適正値に設定し、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆｂが相対的に遅くなる第二位置Ｘｂで減速又は停止させる型締盤３の負加速度Ａｆｂを、第一位置Ｘａで減速又は停止させる型締盤３の負加速度Ａｆａと略一致するように制御できる。なお、第一位置Ｘａで減速又は停止させる負加速度Ａｆａの適正値は、振動等の不安定現象が生じない値に設定することが望ましい。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
まず、本実施例に係る制御方法を実施できるトグルリンク式型締装置１ｃの構成について、図３及び図４を参照して説明する。
【００１０】
図３は、トグルリンク式型締装置１ｃと射出装置１ｉを備える射出成形機１を示す。型締装置１ｃは、離間して配した固定盤１１と圧受盤２を備え、固定盤１１は不図示の機台上に固定されるとともに、圧受盤２は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤１１と圧受盤２間には、四本のタイバー１３…を架設する。この場合、各タイバー１３…の前端は、固定盤１１に固定するとともに、各タイバー１３…の後端は、圧受盤２に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部１３ｓ…に、圧受盤２に対するストッパを兼ねる調整ナット１４…を螺合する。
【００１１】
この調整ナット１４…は、圧受盤２の位置を調整する型厚調整機構１５を構成しており、この型厚調整機構１５には、調整ナット１４…を回転させる調整駆動機構部１６を備える。この調整駆動機構部１６は、駆動モータ１７と、この駆動モータ１７の回転を各調整ナット１４…に同時に伝達する伝達機構部１８を備える。このため、伝達機構部１８には、四つの調整ナット１４…に対して同時に回転伝達するタイミングベルト１８ｂを架け渡し、このタイミングベルト１８ｂに各調整ナット１４…に一体形成したギア部を噛合させるとともに、駆動モータ１７のシャフトに取付けた駆動ギアを噛合させる。また、タイミングベルト１８ｂには、圧受盤２の位置を検出するインクリメンタルエンコーダ１９を噛合させる。さらに、タイバー１３と圧受盤２間には、圧受盤２の前進限位置及び後退限位置をそれぞれ検出する近接スイッチ等を利用した位置検出スイッチＳＷｆ及びＳＷｒを有する位置検出機構２０を配設する。
【００１２】
一方、タイバー１３…には、型締盤３をスライド自在に装填する。この型締盤３により可動型Ｃｍを支持するとともに、固定盤１１により固定型Ｃｃを支持する。この可動型Ｃｍと固定型Ｃｃにより金型Ｃを構成する。
【００１３】
また、圧受盤２と型締盤３間にはトグルリンク機構Ｌを配設する。トグルリンク機構Ｌは、圧受盤２に結合した一対の第一リンクＬａ，Ｌａと、型締盤３に結合した一対の出力リンクＬｃ，Ｌｃと、第一リンクＬａ，Ｌａと出力リンクＬｃ，Ｌｃの結合軸に結合した一対の第二リンクＬｂ，Ｌｂを有し、この第二リンクＬｂ，ＬｂにクロスヘッドＬｈを結合する。さらに、圧受盤２とクロスヘッドＬｈ間には駆動部４を配設する。駆動部４は、圧受盤２に回動自在に支持されたボールねじ部２１ｓと、このボールねじ部２１ｓに螺合し、かつクロスヘッドＬｈに一体に設けたボールナット部２１ｎを有するボールねじ機構２１を備えるとともに、ボールねじ部２１ｓを回転駆動する回転駆動機構部２２を備える。回転駆動機構部２２は、サーボモータ２３と、このサーボモータ２３の回転をボールねじ部２１ｓに伝達する回転伝達部２４を備える。この場合、サーボモータ２３には、ロータリエンコーダ２５が付設され、回転伝達部２４は、ボールねじ部２１ｓに取付けた被動ギア，サーボモータ２３のシャフトに取付けた駆動ギア及びこの駆動ギアと被動ギア間に架け渡したタイミングベルト２４ｂを有する。
【００１４】
他方、３１は、各種制御処理，演算処理及び記憶処理等を実行するコンピュータ機能を備えるコントローラであり、このコントローラ３１の出力側には、駆動モータ１７及びサーボモータ２３を接続するとともに、コントローラ３１の入力側には、インクリメンタルエンコーダ１９，ロータリエンコーダ２５，位置検出スイッチＳＷｆ及びＳＷｒを接続する。図４は、コントローラ３１のブロック系統、特に、本実施例に係る制御方法を実施できる制御系のブロック系統を示す。コントローラ３１は、大別して、指令値出力部３２，モーション制御部３３及びサーボアンプ３４を備えるとともに、さらに、モーション制御部３３は、制御指令部３５，負加速度調整部３６及びサーボ制御部３７を備える。
【００１５】
次に、トグルリンク式型締装置１ｃを用いた本実施例に係る制御方法について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１６】
まず、本実施例に係る制御方法の理解を容易にするため、型締装置１ｃを用いた型締工程の動作について、コントローラ３１の動作と併せて説明する。今、金型Ｃは型開位置にあるものとする。型閉動作では、指令値出力部３２から位置指令値Ｄｘ，速度指令値Ｄｖ及び負加速度指令値Ｄａが制御指令部３５に付与される。これにより、型締盤３は、速度指令値Ｄｖに基づいて前進移動する。そして、型締盤３が位置指令値Ｄｘに基づく減速位置に達すれば、負加速度指令値Ｄａに基づいて減速制御（スローダウン制御）が行なわれる。この後、型締盤３が低圧開始位置に達すれば、低圧型締が行われるとともに、低圧型締の終了する低圧終了位置に達すれば、高圧制御による高圧型締が行われる。この際、制御指令部３５からは制御信号が出力し、サーボ制御部３７に付与されるとともに、サーボ制御部３７の出力信号はサーボアンプ３３に付与され、さらに、サーボアンプ３３の出力信号は、サーボモータ２３に付与される。一方、ロータリエンコーダ２５の検出信号は、サーボアンプ３３及びサーボ制御部３７にそれぞれ付与され、型締盤３の移動速度及び目標位置に対するフィードバック制御が行われる。
【００１７】
本実施例に係る制御方法は、この型締工程（型閉動作）の中で実行される。ところで、型締装置１ｃには、異なる厚さを有する各種の金型Ｃが取付けられるため、型締盤３を型閉方向へ移動させる移動速度も金型Ｃの種類に対応して設定される。図１は、型締盤３の移動速度を異ならせた場合の停止制御時における時間対負加速度の関係を示し、Ｖｆは高速，Ｖｓは低速，Ｖｓｓは低速Ｖｓよりも更に遅くなる低速を示している。これらの各速度で移動している型締盤３を停止させる場合、通常、一定の負加速度が設定されるため、高速Ｖｆ及び低速Ｖｓ，Ｖｓｓにおける減速特性（負加速度）は、それぞれ符号Ａｆ，Ａｓｒ，Ａｓｓｒのように同一の傾斜となる。したがって、高速Ｖｆで移動させた後、停止させる場合は、ある程度の減速時間を確保できるが、低速Ｖｓ，Ｖｓｓで移動させた後、停止させる場合は減速時間は短くなり、この結果、共振等の増幅作用によって振動（ショック）や騒音等の不安定現象が生じてしまう。
【００１８】
そこで、本実施例に係る制御方法により、型締盤３を、低速Ｖｓ（Ｖｓｓ）で移動させた後、停止させるまでの負加速度Ａｓ（Ａｓｓ）を、高速Ｖｆで移動させた後、停止させるまでの負加速度Ａｆよりも小さくなるようにした。なお、低速ＶｓとＶｓｓの関係では、Ｖｓを高速，Ｖｓｓを低速と見做すことができるため、この場合にもＡｓｓ＜Ａｓの関係が成立する。
【００１９】
以下、図１〜図４及び図５に示すフローチャートを参照して、具体的な制御方法について説明する。まず、指令値出力部３２には、標準となる負加速度指令値Ｄａが設定されている。標準となる負加速度指令値Ｄａとしては、例えば、型締盤３の移動速度のうち最も使用頻度の高い移動速度に対する負加速度を設定することができ、高速Ｖｆで移動させた際の負加速度Ａｆ、特に、後述する適正値として設定される負加速度Ａｆａを設定できる。一方、負加速度調整部３６には、設定された負加速度Ａｆに対応する安定限界速度Ｖｏ、即ち、負加速度Ａｆにより停止させる場合、振動（ショック）や騒音等の不安定現象が生じない最も遅い型締盤速度が安定限界速度Ｖｏとして設定されている。また、負加速度調整部３６には、この安定限界速度Ｖｏと負加速度Ａｆによる減速時間が設定される。実施例は、この減速時間として、減速時間Ｔｓを設定した。なお、安定限界速度Ｖｏは実験等により求めることができる。
【００２０】
そして、今、負加速度調整部３６に、任意の速度指令値Ｄｖが付与された場合を想定する（ステップＳ１）。負加速度調整部３６では、付与された速度指令値Ｄｖが安定限界速度Ｖｏよりも低速側であるか高速側であるかを判別する（ステップＳ２）。この際、速度指令値Ｄｖが高速Ｖｆであって、安定限界速度Ｖｏと同一又はこれよりも速い値のときは、振動（ショック）や騒音等の不安定現象を生じる虞れはないため、設定された負加速度Ａｆがそのまま使用される（ステップＳ３）。一方、速度指令値Ｄｖが低速Ｖｓであって、安定限界速度Ｖｏよりも遅い値のときは、振動（ショック）や騒音等の不安定現象を生じる虞れがあるため、速度指令値Ｄｖ（低速Ｖｓ）及び設定されている減速時間Ｔｓから負加速度Ａｓを演算する（ステップＳ４）。なお、速度指令値Ｄｖが低速Ｖｓよりも遅い低速Ｖｓｓの場合にも、同様に、この低速Ｖｓｓ（速度指令値Ｄｖ）及び設定されている減速時間Ｔｓから負加速度Ａｓｓを演算する（ステップＳ４）。そして、得られた負加速度（負加速度値）Ａｆ，Ａｓ，Ａｓｓは、制御指令部３５に付与される（ステップＳ５）。
【００２１】
図１に実線で示す特性が、これらの負加速度Ａｆ，Ａｓ，Ａｓｓを示したものであり、型締盤３を、高速Ｖｆで移動させた後、停止させる負加速度は、設定された負加速度Ａｆとなるが、型締盤３を、低速Ｖｓで移動させた後、停止させる負加速度は、負加速度調整部３６により調整（変更）された負加速度Ａｓとなり、この負加速度Ａｓは、高速Ｖｆで移動させた後、停止させるまでの負加速度Ａｆよりも小さくなる。また、型締盤３を、低速Ｖｓｓで移動させた後、停止させる負加速度も、負加速度調整部３６により負加速度Ａｓｓに調整（変更）され、このときの減速時間Ｔｓｓは、減速時間Ｔｓに略一致する。
【００２２】
よって、このような制御方法により、型締盤３の移動速度が低速Ｖｓであっても、必要な減速時間Ｔｓが確保されるため、停止制御時における振動（ショック）や騒音等の不安定現象の発生を解消できるとともに、これにより、耐久性の低下原因も解消できる。しかも、特に遅くなる低速Ｖｓｓであっても必要な減速時間Ｔｓｓが確保されるため、あらゆる型締盤３の移動速度に対して確実に不安定現象を回避することができる。
【００２３】
他方、本実施例に係る制御方法では、型締盤３を、所定の高速以上で移動させた後、停止させる際は、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆａが相対的に速くなる第一位置Ｘａで停止させる負加速度Ａｆａを適正値に設定し、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆｂが相対的に遅くなる第二位置Ｘｂで停止させる型締盤３の負加速度Ａｆｂを、第一位置Ｘａで停止させる型締盤３の負加速度Ａｆａと略一致するように制御を行う。
【００２４】
即ち、型締装置１ｃでは、図６に示す特性曲線Ｐｒのように、型締盤３の位置によって型締盤３の移動速度が異なり、型締盤３の停止位置が１５０〔ｍｍ〕付近の場合は速くなり、型締盤３の停止位置が４００〔ｍｍ〕付近の場合は遅くなる。したがって、図２に示すように、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆａが相対的に速くなる第一位置Ｘａ（図６：１５０〔ｍｍ〕付近）で停止させる負加速度Ａｆａを適正値に設定したとしても、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆｂが相対的に遅くなる第二位置Ｘｂ（図６：４００〔ｍｍ〕付近）で停止させる負加速度Ａｆｂｒは遅くなってしまう。
【００２５】
そこで、本実施例に係る制御方法では、クロスヘッドＬｈの移動速度Ｖｈに対して型締盤３の移動速度Ｖｆｂが相対的に遅くなる第二位置Ｘｂで停止させる型締盤３の負加速度Ａｆｂを、第一位置Ｘａで停止させる型締盤３の負加速度Ａｆａと略一致する制御を行う。即ち、Ａｆａ＝Ａｆｂとなり、図２に示す負加速度ＡｆａとＡｆｂの傾きは一致する。この場合、負加速度Ａｆｂは、負加速度調整部３６で調整（変更）されることにより得られる。また、第一位置Ｘａで停止させる負加速度Ａｆａの適正値は、振動（ショック）や騒音等の不安定現象が生じない値を設定する。なお、この適性値は実験等により求めることができる。
【００２６】
よって、このような制御方法により、型締盤３の移動速度が最も遅くなる４００〔ｍｍ〕（位置Ｘｂ）付近でも型締盤３の負加速度Ａｆｂは、適正値である負加速度Ａｆａと同じになるため、振動（ショック）や騒音等の不安定現象は発生しないとともに、これにより、減速時間を、本実施例に係る制御方法を行わない場合に比べて、時間Ｔｕ（図２）だけ短縮することができ、サイクルアップによるハイサイクル化を実現できる。
【００２７】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，手法等において本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２８】
例えば、「高速」，「低速」の概念は、絶対的な速度の高低を意味するものではなく、二つの速度を比較した場合の相対的な速度をいう。また、「略一致」の概念は、完全に一致するのみならず、ある程度の差があっても本発明の効果が得られる範囲は略一致に包含する。一方、実施例では、完全に停止するまでの負加速度について説明したが、減速するまでの負加速度、即ち、移動中の型締盤３をこれよりも遅くなる速度（低速）までスローダウンする際の負加速度に対しても同様に適用することができる。また、実施例は、駆動モータ１７の回転を各調整ナット１４…に同時に伝達する手段としてタイミングベルト１８ｂを用いる場合を例示したが、駆動モータ１７のシャフトに取付けた駆動ギアと各調整ナット１４…のギア部間に平歯車を用いた一又は二以上の中間ギアを噛合させても同様に実施できる。したがって、この場合には、当該中間ギアにインクリメンタルエンコーダ１９を噛合させればよい。
【００２９】
【発明の効果】
このように、本発明は、トグルリンク式型締装置の制御方法において、型締盤を、低速で移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度を、高速で移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度よりも小さくなるように制御するため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３０】
（１）型締盤の移動速度が低速であっても、必要な減速時間が確保されることになり、減速又は停止制御時における振動（ショック）や騒音等の不安定現象の発生を解消できるとともに、耐久性を向上させることができる。
【００３１】
（２）好適な実施の態様により、型締盤を所定の低速以下で移動させた後、減速又は停止させるまでの減速時間を、所定の減速時間に略一致するように制御すれば、特に遅くなる低速であっても必要な減速時間を確保でき、もって、あらゆる型締盤の移動速度に対して確実に不安定現象を回避することができる。
【００３２】
（３）好適な実施の態様により、型締盤を、所定の高速以上で移動させた後、減速又は停止させる際に、クロスヘッドの移動速度に対して型締盤の移動速度が相対的に速くなる第一位置で減速又は停止させる負加速度を適正値に設定し、クロスヘッドの移動速度に対して型締盤の移動速度が相対的に遅くなる第二位置で減速又は停止させる型締盤の負加速度を、第一位置で減速又は停止させる型締盤の負加速度と略一致するように制御すれば、減速又は停止制御時における振動（ショック）や騒音等の不安定現象の発生を回避しつつサイクルアップによるハイサイクル化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る制御方法により制御した場合の時間対型締盤の移動速度特性図、
【図２】同制御方法により制御した場合の他の時間対型締盤の移動速度特性図、
【図３】同制御方法を実施できるトグルリンク式型締装置の構成図、
【図４】同トグルリンク式型締装置に備えるコントローラのブロック系統図、
【図５】同制御方法における処理を示すフローチャート、
【図６】同制御方法に用いるトグルリンク式型締装置の型締盤の位置対型締盤の移動速度特性図、
【符号の説明】
１ｃトグルリンク式型締装置
２圧受盤
３型締盤
４駆動部
Ｌトグルリンク機構
Ｌｈクロスヘッド
Ｖｆ高速
Ｖｓ低速
Ｖｓｓ低速
Ｖｈクロスヘッドの移動速度
Ｖｆａ型締盤の移動速度
Ｖｆｂ型締盤の移動速度
Ａｆ負加速度
Ａｓ負加速度
Ａｆａ負加速度
Ａｆｂ負加速度
Ｔｓ減速時間
Ｔｓｓ減速時間
Ｘａ第一位置
Ｘｂ第二位置

Claims

圧受盤と型締盤間にトグルリンク機構を配設し、前記圧受盤に設けた駆動部により前記トグルリンク機構のクロスヘッドを進退移動させて、型開閉及び型締を行うトグルリンク式型締装置の制御方法において、前記型締盤を、低速で移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度を、高速で移動させた後、減速又は停止させるまでの負加速度よりも小さくなるように制御することを特徴とするトグルリンク式型締装置の制御方法。
前記型締盤を、所定の低速以下で移動させた後、減速又は停止させるまでの減速時間は、所定の減速時間に略一致するように制御することを特徴とする請求項１記載のトグルリンク式型締装置の制御方法。
前記型締盤を、所定の高速以上で移動させた後、減速又は停止させる際は、前記クロスヘッドの移動速度に対して前記型締盤の移動速度が相対的に速くなる第一位置で停止又は停止させる負加速度を適正値に設定し、前記クロスヘッドの移動速度に対して前記型締盤の移動速度が相対的に遅くなる第二位置で減速又は停止させる前記型締盤の負加速度を、前記第一位置で減速又は停止させる前記型締盤の負加速度と略一致するように制御することを特徴とする請求項１記載のトグルリンク式型締装置の制御方法。
前記第一位置で減速又は停止させる負加速度の適正値は、振動等の不安定現象が生じない値に設定することを特徴とする請求項３記載のトグルリンク式型締装置の制御方法。