JP2006239940A - 型締装置の型締力補正方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 小型の金型でも型締力に対する正確な調整を行い、かつ使用する際の融通性を高めるとともに、スプリング内蔵金型を用いる場合などでも、型締力の調整を確実かつ的確に行って汎用性及び信頼性を高める。
【解決手段】 生産稼働中における金型Cに対する型締力の変動量を検出し、かつ検出した変動量に基づいて型締力を補正するに際し、変動量として型締工程の高圧型締に伴う仕事量を使用し、予め、高圧型締に伴う基準となる仕事量(基準仕事量Ws)を設定するとともに、生産稼働中に、型締工程の高圧型締に伴う仕事量(検出仕事量Wd)を検出し、この検出仕事量Wdと基準仕事量Wsの偏差Keに基づいて型締力を補正する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、生産稼働中における型締力の変動量を検出し、この変動量に基づいて型締力を補正する型締装置の型締力補正方法に関する。
従来、射出成形機に備える金型を型締するトグル式型締装置は、特公平6−61806号公報等で知られている。トグル式型締装置は、同公報で開示されるように、可動型を支持する可動盤と駆動部により進退変位するクロスヘッド間をトグルリンク機構により連結し、クロスヘッドの加圧力を増圧して可動盤に伝達する機能を有しており、トグルリンク機構がほぼ伸長しきった状態におけるタイバーの伸びに基づいて所定の型締力が発生する。また、型締動作では、通常、型開位置から高速型閉が行われ、予め設定された低速低圧切換位置に達したなら低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉は、金型保護区間となり、正常に排出されなかった成形品等が異物として検出される。そして、予め設定された高圧切換位置に達したなら高圧型締に移行して高圧型締が行われる。
ところで、トグル式型締装置は、その型締原理から直圧式型締装置とは異なり、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因によって金型及びタイバーが僅かに伸縮した場合であっても型締力が大きく変動し、特に、精密成形品を成形する際の品質低下を招くなどの無視できない問題を生じる。具体的には、金型の昇温前に、正規の型締力(目標値)に設定した場合であっても、金型の昇温後は、金型の熱膨張により型締力は増加する。そして、金型が昇温した以降は、金型からタイバーに熱伝達するため、タイバーが熱膨張して型締力が徐々に低下する。なお、金型の熱膨張は型締力の増加要因となり、タイバーの熱膨張は型締力の低下要因となる。
このように、トグル式型締装置では、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因が、型締力を正確に維持する上で無視できない要因となり、従来、可動側金型が取り付けられた可動プラテンとリアプラテン間に配設され、可動プラテンを型締用サーボモータで前後進させるトグル式型締装置を有し、リアプラテンの位置を移動させて型締力を調整する型締力調整手段を備えるとともに、基準となる型締力、具体的には、型締力に比例する基準となるピーク電流値を取得し、以降の成形サイクルでは所定サイクル毎に測定されるピーク電流値と基準となるピーク電流値の差に応じてリアプラテンの位置を型締力調整手段で調整することにより型締力の変動を抑えるようにした射出成形機も、特開2004−122579号公報で知られている。
特公平6−61806号 特開2004−122579号
しかし、上述した従来における型締力補正方法(射出成形機)は、次のような問題点があった。
第一に、負荷トルクの小さい小型の金型ではピーク電流値が小さくなり、負荷トルクの大きい大型の金型ではピーク電流値が大きくなるため、特に、小型の金型では、いわば感度の低下により正確な調整を行いにくいとともに、金型の大きさによりピーク電流値(絶対値)が大きく異なることから、金型毎にマッチング調整が必要になるなど、型締力調整の正確性及び使用する際の融通性に劣る。
第二に、金型(射出成形機)によっては、ピーク電流値と型締力が比例しない場合も多いため、この場合には使用が困難になる。即ち、実際の射出成形機では、金型保護の観点から負荷トルクが一定の大きさを越えないようにトルク制限により型締制御を行う場合も少なくないとともに、図5及び図6に示すように、可動型Cmと固定型Cc間にスプリングBs…が介在するスプリング内蔵金型Cを用いる場合も少なくない。これらの場合には、ピーク電流値と型締力が比例しなくなり、汎用性及び信頼性に難がある。
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した型締装置の型締力補正方法の提供を目的とするものである。
本発明に係る型締装置Mcの型締力補正方法は、上述した課題を解決するため、生産稼働中における金型Cに対する型締力の変動量を検出し、かつ検出した変動量に基づいて型締力を補正するに際し、変動量として型締工程の高圧型締に伴う仕事量を使用し、予め、高圧型締に伴う基準となる仕事量(基準仕事量Ws)を設定するとともに、生産稼働中に、型締工程の高圧型締に伴う仕事量(検出仕事量Wd)を検出し、この検出仕事量Wdと基準仕事量Wsの偏差Keに基づいて型締力を補正するようにしたことを特徴とする。
図2は、型締力設定を100〔%〕から0〔%〕まで順次変更し、その都度、自動型厚調整を行うことにより仕事量を測定したデータを示したものであり、型締力と仕事量は一定の相関関係を有している。なお、図2に示すデータは、高圧型締切換位置の変更を行っていないため、型締力が低いほど、高圧型締切換位置と金型タッチ位置間の位置ズレが大きくなり、型締力の低い領域における相関関係が低くなっていると考えられるが、少なくとも型締力が40〔%〕程度以上の領域であれば、高圧型締切換位置の変更を行わなくても型締力と仕事量は一定の相関関係を有している。図3は、ショット数に対する型締力変化のデータを示している。ショット数は、全部で560回であり、ショット開始から560回目のショットまでは、金型温度が24〔℃〕(常温)から60〔℃〕まで昇温した。この場合、型締力補正を行わなければ、型締力は変化特性線Frのように変化し、ショット数が増えるに従って型締力は次第に増加する。しかし、高圧型締に伴う仕事量に基づいて型締力補正を行えば、型締力は変化特性線Fsのようになり、ショット数が増えても型締力はほぼ一定となる。本発明は、このような高圧型締に伴う仕事量の変化と型締力の変化が一定の相関を有していることに着目し、型締力の変動量として高圧型締に伴う仕事量を利用したものである。
一方、本発明は、好適な態様により、仕事量を、高圧型締に伴う負荷の大きさを型位置又は時間により積分して求めることができる。この際、負荷の大きさは、高圧型締に伴うトルク値Tを用いることができるとともに、型位置は、型締用サーボモータ3の回転数を検出するロータリエンコーダ4から得るエンコーダパルスSpのパルス数Rを用いることができる。一方、基準仕事量Ws及び/又は検出仕事量Wdは、複数のショットから得る仕事量を平均して求めることができる。また、偏差Keに対する許容範囲Zaを設定し、偏差Keが許容範囲Zaを越えたなら補正を行うことができるとともに、偏差Keを複数回連続して求め、求めた偏差Ke…が連続して許容範囲Zaを越えたなら補正を行うことができる。他方、補正は、偏差Keが解消する方向に型厚調整モータ5を駆動制御することにより圧受盤6を移動させるとともに、偏差Keが解消する目標位置まで圧受盤6を移動させたなら型厚調整モータ5を停止制御することができる。なお、金型としては、可動型Cmと固定型Cc間にスプリングBs…が介在するスプリング内蔵金型Cに用いて好適となる。
このような手法による本発明に係る型締装置Mcの型締力補正方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。
(1) 型締力の変動量として高圧型締に伴う仕事量を用いるため、ピーク電流値等を監視する場合に比べ、小型の金型であっても型締力に対する正確な調整を行うことができるとともに、金型毎のマッチング調整が不要になり、使用する際の融通性を高めることができる。
(2) 高圧型締に伴う仕事量を監視するため、トルク制限により型締制御を行う場合やスプリング内蔵金型Cを用いる場合などであっても、型締力の調整を確実かつ的確に行うことができ、汎用性及び信頼性に優れる。
(3) 仕事量は、高圧型締に伴う負荷の大きさを型位置又は時間により積分して求めることができるなど、多彩な方法により求めることができるため、金型C…毎に最適な方法を選択できる。
(4) 好適な態様により、負荷の大きさとして、高圧型締に伴うトルク値Tを用いるとともに、型位置として、型締用サーボモータ3の回転数を検出するロータリエンコーダ4から得るエンコーダパルスSpのパルス数Rを用いれば、新たな検出手段等を追加することなく容易に実施できる。
(5) 好適な態様により、基準仕事量Ws及び/又は検出仕事量Wdを、複数のショットから得る仕事量データを平均して求めれば、ノイズ成分の除去された信頼性の高いデータを得ることができる。
(6) 好適な態様により、偏差Keに対する許容範囲Zaを設定し、偏差Keが許容範囲Zaを越えたなら補正を行い、或いは偏差Keを複数回連続して求め、求めた偏差Ke…が連続して許容範囲Zaを越えたなら補正を行えば、補正を行う際の安定性及び信頼性を高めることができる。
(7) 好適な態様により、補正を行うに際し、偏差Keが解消する方向に型厚調整モータ5を駆動制御することにより圧受盤6を移動させるとともに、偏差Keが解消する目標位置まで圧受盤6を移動させたなら型厚調整モータ5を停止制御するようにすれば、既設の自動型締力設定機能をそのまま利用でき、追加の設定機能や別途の位置検出手段が不要となり、小型化及び低コスト化に貢献できる。
(8) 好適な態様により、金型に、可動型Cmと固定型Cc間にスプリングBs…が介在するスプリング内蔵金型Cを用いれば、スプリング内蔵金型Cに対する型締力の調整を容易かつ確実に行うことができる。
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る型締力補正方法を実施できるトグル式型締装置Mcの構成について、図4〜図7を参照して説明する。
図4は、射出成形機Mを示し、この射出成形機Mは、トグル式型締装置Mcと射出装置Miを備える。トグル式型締装置Mcは、離間して配した固定盤11と圧受盤6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6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6間には、四本のタイバー12…を架設する。この場合、各タイバー12…の前端は、固定盤11に固定するとともに、各タイバー12…の後端は、圧受盤6に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部13…に、圧受盤6に対するストッパを兼ねる調整ナット14…をそれぞれ螺合する。
各調整ナット14…は、圧受盤6の位置を調整する型厚調整機構15を構成する。この型厚調整機構15は、さらに、各調整ナット14…に対して同軸上に一体に設けた小歯車16…と、各小歯車16…に噛合する大歯車17と、この大歯車17に噛合する駆動歯車18と、この駆動歯車18を回転シャフトに設けた型厚調整モータ5と、この型厚調整モータ5の回転数を検出するロータリエンコーダ19を備える。
この場合、各小歯車16…は、正方形の四隅位置にそれぞれ配され、かつ大歯車17は各小歯車16…に囲まれる位置に配するため、各小歯車16…は、大歯車17に同時に噛合する。これにより、型厚調整モータ5を作動させれば、駆動歯車18の回転が大歯車17に伝達され、各小歯車16…は同時に回転するとともに、一体に回転する各調整ナット14…は、各タイバー12…のねじ部13…に沿って進退移動するため、圧受盤6も進退移動し、その前後方向位置を調整することができる。一方、タイバー12…には、可動盤2をスライド自在に装填する。そして、この可動盤2と固定盤11によりスプリング内蔵金型Cを支持する。
図5及び図6に、スプリング内蔵金型Cを示す。この金型Cは、可動盤2に支持される可動型Cmを有するとともに、固定盤11に支持される固定型Ccを有し、可動型Cmと固定型Cc間にはスプリングBsが介在する。可動型Cmは、可動盤2に取付ける可動型本体Cmbと、この可動型本体Cmbとは別体のキャビティ型Cmcを有し、このキャビティ型Cmcにはキャビティ21を形成する。これにより、キャビティ型Cmcは可動型本体Cmbに連動して進退移動するとともに、パーティングロック機構22によって可動型本体Cmbに対する相対的な移動ストロークが規制される。また、固定型Ccは、固定盤11に取付ける固定型本体Ccbと、この固定型本体Ccbとは別体のランナ突出プレートCcpを有し、固定型本体Ccbから突出するガイドシャフト23によりキャビティ型Cmcとランナ突出プレートCcpがスライド自在に支持される。この場合、キャビティ型Cmcの固定型本体Ccbに対する移動ストロークはガイドシャフト23により規制されるとともに、ランナ突出プレートCcpの固定型本体Ccbに対する移動ストロークは制限ピン24により規制される。そして、キャビティ型Cmcにスプリング受凹部25を設け、かつランナ突出プレートCcpの対向位置にスプリングBsの一端を固定して設けるとともに、さらに、ランナ突出プレートCcpと固定型本体Ccb間にもスプリングBpを介在させる。
したがって、このように構成されるスプリング内蔵金型Cは、図5に示す型締状態にあれば、可動型本体Cmb,キャビティ型Cmc,ランナ突出プレートCcp及び固定型本体Ccbは全て圧接状態となり、キャビティ型Cmcとランナ突出プレートCcp間に介在するスプリングBs及びランナ突出プレートCcpと固定型本体Ccb間に介在するスプリングBpは共に圧縮した状態となる。そして、型開時には、可動型本体Cmbが可動盤6の後退移動に伴って型開方向に移動するも、この際、スプリングBsの付勢力によりランナ突出プレートCcpに対してキャビティ型Cmcが開くとともに、スプリングBpの付勢力により固定型本体Ccbに対してランナ突出プレートCcpが開き、ランナ突出プレートCcpにより成形品Hのランナ部Hrに対する突出しが行われる。また、図6に示す型開状態(全開状態)になれば、不図示のエジュクタ機構により成形品Hに対する突出しが行われ、キャビティ21から成形品Hが離型する。
ところで、このようなスプリング内蔵金型Cの場合、少なくともランナ突出プレートCcpとキャビティ型Cmc間にスプリングBsが介在するため、金型Cが閉鎖する手前からスプリングBsの付勢力が可動盤6に付加され、スプリングBsに基づく負荷トルク(駆動電流)が発生する。したがって、前述したように、負荷トルク(ピーク電流値)の大きさに基づいて型締力の監視や金型閉鎖位置の検出を行う場合には、スプリングBsに基づく誤差が発生して検出が不安定になる。そこで、本発明は、スプリング内蔵金型Cであっても、型締力の調整を容易かつ確実に行うことができるようにしたものである。
一方、圧受盤6と可動盤2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6に軸支した一対の第一リンクLa,Laと、可動盤2に軸支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の支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はクロスヘッド26に軸支する。
さらに、圧受盤6とクロスヘッド26間には型締用駆動部27を配設する。型締用駆動部27は、圧受盤6に回動自在に支持されたボールねじ部29と、このボールねじ部29に螺合し、かつクロスヘッド26に一体に設けたボールナット部30を有するボールねじ機構28を備えるとともに、ボールねじ部29を回転駆動する回転駆動機構部31を備える。回転駆動機構部31は、型締用サーボモータ3と、このサーボモータ3に付設して当該サーボモータ3の回転数を検出するロータリエンコーダ4と、サーボモータ3のシャフトに取付けた駆動ギア32と、ボールねじ部29に取付けた被動ギア33と、駆動ギア32と被動ギア33間に架け渡したタイミングベルト34を備えている。
これにより、サーボモータ3を作動させれば、駆動ギア32が回転し、駆動ギア32の回転は、タイミングベルト34を介して被動ギア33に伝達され、ボールねじ部29が回転することによりボールナット部30が進退移動する。この結果、ボールナット部30と一体のクロスヘッド26が進退移動し、トグルリンク機構Lが短縮又は拡長し、可動盤2が型開方向(後退方向)又は型閉方向(前進方向)へ進退移動する。また、40は成形機コントローラであり、型締用サーボモータ3,ロータリエンコーダ4,型厚調整モータ5及びロータリエンコーダ19が接続される。
他方、図7は、成形機コントローラ40の一部であるサーボ回路41を示す。サーボ回路41は、偏差演算部42,43、加算器44,45、位置ループゲイン設定部46、フィードフォワードゲイン設定部47、速度リミッタ48,速度変換器(微分器)49,速度ループゲイン設定部50,トルクリミッタ51,ドライバ52,外乱監視部53,加速度変換器(微分器)54を備え、同図に示す系統によりサーボ制御系(サーボ回路41)を構成する。そして、ドライバ52の出力側には、前述した型締用サーボモータ3を接続するとともに、このサーボモータ3に付設したロータリエンコーダ4は、速度変換器49と偏差演算部42の反転入力部にそれぞれ接続する。また、偏差演算部42の非反転入力部は、不図示のシーケンスコントローラに接続する。
さらに、同図中、Ptは金型Cの閉鎖に伴う負荷トルクTの検出に用いる信号取込端子、Pvは金型Cの閉鎖に伴う可動盤2の速度Vの検出に用いる信号取込端子、Paは金型Cの閉鎖に伴う可動盤2の加速度Aの検出に用いる信号取込端子、Peは金型Cの閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクEの検出に用いる信号取込端子、Pxは金型Cの閉鎖に伴う可動盤2の位置偏差Xrの検出に用いる信号取込端子をそれぞれ示す。なお、各部の動作(機能)は後述するトグル式型締装置Mcの全体動作により説明する。
次に、本実施形態に係る型締力補正方法を含むトグル式型締装置Mcの動作(機能)について、図1〜図11を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る型締力補正方法の実施に必要な高圧型締に伴う基準となる仕事量(基準仕事量Ws)を設定する。
なお、物理学上における正規の仕事量は、力が働いて物体が移動したときの物理量を指し、単位はジュールで表される。しかし、本実施形態に係る型締力補正方法では、相対的な変動量として利用できれば足り、絶対値としての正確な物理量は必要としない。このため、本実施形態(本発明)で使用する仕事量には、正規の仕事量のみならず、正規の仕事量に比例する(対応する)物理量も全て含まれる。
よって、本実施形態では、仕事量を、高圧型締に伴う負荷の大きさを型位置により積分して求めた。この場合、負荷の大きさとしては、高圧型締に伴うトルク値Tを用いる。トルク値Tは、前述した図7に示す信号取込端子Ptから得る金型Cの閉鎖に伴う負荷トルク(トルク値)Tを用いてもよいし、トルク指令値をそのまま用いてもよい。さらに、積分に用いる型位置は、可動盤2の位置であればよく、この可動盤2の位置には、可動盤2自身の位置やクロスヘッド26の位置をはじめ、本実施形態で使用する型締用サーボモータ3の回転数を検出するロータリエンコーダ4から得るエンコーダパルスSpのパルス数R等が含まれる。このように、負荷の大きさとして、高圧型締に伴うトルク値Tを用いるとともに、型位置として、ロータリエンコーダ4から得るエンコーダパルスSpのパルス数Rを用いることにより、新たな検出手段等を追加することなく容易に実施できる。
また、型締工程における低圧低速型閉から高圧型締に切換える際の高圧型締切換位置Xp(図8)を設定する。この高圧型締切換位置Xpは、金型タッチ位置(金型閉鎖位置)により設定する。この金型閉鎖位置は、予めオペレータが目視により確認したり負荷トルクTの変化等を参考にしてマニュアルにより設定できる。本実施形態では、型締力の変動を監視するに際し、高圧型締に伴う仕事量(Ws,Wd)、即ち、図9に示すトルク値Tの特性線に囲まれた面積(Ws,Wd)の大きさを監視するため、高圧型締切換位置Xpの影響は僅かとなり、基本的に高圧型締切換位置Xpの変更は行わないが、必要に応じて高圧型締切換位置Xpの変更は可能である。
以下、基準仕事量Wsの具体的な設定手順について、図1に示すフローチャートを参照して説明する。
基準仕事量Wsの設定に際しては、生産稼働時の初期段階における所定回数のショット分を利用できる。今、射出成形機Mが生産稼働時の自動運転を開始した場合を想定する(ステップS1)。これにより、一ショット目の成形サイクルが実行されるため、成形機コントローラ40は、型締工程において可動盤2が高圧型締切換位置Xpに達したか否か、具体的には、高圧型締切換指令が出力したか否かを監視する。成形サイクルの進行により、金型Cが型開位置(全開位置)から型締動作が開始するタイミングにあれば、トグルリンク機構Lのクロスヘッド26は、図8に示す型開位置Xaにあるため、型締動作(型締用サーボモータ3の作動)の開始によりクロスヘッド26が前進移動するとともに、可動盤2は型開位置から型閉方向へ前進移動する。
この場合、最初に可動盤2が高速で前進移動する高速型閉が行われる。一方、サーボ回路41の動作は次のようになる。まず、可動盤2(クロスヘッド26)に対する速度制御及び位置制御が行われる。即ち、シーケンスコントローラからサーボ回路41の偏差演算部42に対して位置指令値が付与され、ロータリエンコーダ4のエンコーダパルスに基づいて得られる位置検出値と比較される。これにより、偏差演算部42からは位置偏差Xrが得られるため、この位置偏差Xrに基づいて位置のフィードバック制御が行われる。
また、位置偏差Xrは、位置ループゲイン設定部46により補償されて加算器44の入力部に付与されるとともに、位置指令値は、フィードフォワードゲイン設定部47により補償されて加算器44の入力部に付与される。そして、加算器44の出力は、速度リミッタ48を介して偏差演算部43の非反転入力部に付与される。一方、位置検出値は、速度変換部49により微分されて速度(速度検出値)Vに変換されるとともに、この速度Vは、偏差演算部43の反転入力部に付与される。これにより、偏差演算部43からは、速度偏差が得られるため、この速度偏差に基づいて速度のフィードバック制御が行われる。この場合、速度Vは速度リミッタ48により制限される。
さらに、速度偏差は、速度ループゲイン設定部50により補償され、加算器45の入力部に付与される。他方、速度Vは、加速度変換部54により微分されて加速度(加速度検出値)Aに変換されるとともに、この加速度Aは、外乱監視部53の入力部に付与される。外乱監視部53は、加速度Aを監視し、例えば、何らかの原因(外乱)によって加速度Aが異常に変化したなら、復帰を速める推定トルク(トルク値)Eを出力する。そして、この推定トルクEは、加算器45の入力部に補正値として付与される。この結果、加算器45からはトルク指令(指令値)が得られ、このトルク指令は、トルクリミッタ51を介してドライバ52に付与される。これにより、サーボモータ3が駆動制御され、可動盤2(クロスヘッド26)に対する位置制御及び速度制御が行われる。なお、トルクリミッタ51から出力するトルク指令は、外乱監視部53の入力部にフィードバックされる。
一方、可動盤2が型閉方向へ前進移動し、クロスヘッド26が、予め設定した低速低圧切換点Xbに達すれば、低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉には、図8に示すように、金型保護区間Zdが設定されており、異物検出等の金型保護処理が行われる。即ち、この金型保護区間Zdでは、負荷トルクTの大きさが監視され、予め設定した閾値を越えたなら、異物が存在すると判断して型開制御等の異常処理が行われる。そして、金型保護区間Zdが終了し、予め設定した高圧型締切換位置Xpに達したなら、高圧型締切換指令が出力して高圧型締に切換えられる(ステップS2)。なお、図8中、Xeは金型保護区間Zdの開始位置、Zoは型締期間を示す。
高圧型締切換指令が出力したのを受けて、成形機コントローラ40は、高圧型締に伴う仕事量を求めるとともに、基準仕事量Wsとして設定する仕事量検出処理を実行する。この場合、まず、前回の基準仕事量Wsに係わるデータをクリアする(ステップS3)。そして、高圧型締切換位置Xpからトグルリンク機構Lがロックアップ状態となる型締終了位置Xdまでの高圧型締区間Zp(図8)において、予め設定したサンプリング間隔ts(例えば、500〔μs〕)毎に、ロータリエンコーダ4から得るエンコーダパルスSpのパルス数R及びトルク値Tを順次取り込む(ステップS4)。即ち、図9に示すように、高圧型締切換位置Xpからサンプリング間隔ts毎にパルス数R0,R1,R2…Rnを順次取込むとともに、このパルス数R0,R1…と一緒にトルク値T0,T1,T2を順次取込む。図9の場合、高圧型締切換位置Xpにおいて、パルス数R0とトルク値T0が取込まれ、また、高圧型締切換位置Xpからサンプリング間隔ts後に、パルス数R1とトルク値T1が取込まれる状態を示している。なお、ロータリエンコーダ4は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスSpのパルス数(発生数)Rにより絶対位置の検出を行うことができる。
サンプリング間隔ts毎にパルス数R0,R1…とトルク値T0,T1…が得られたなら、各サンプリング間隔tsにおけるパルス数の差(R1−R0),(R2−R1)…を順次求める(ステップS5)。また、パルス数の差(R1−R0)…が得られたなら、さらにトルク値Tを乗じて区間仕事量(R1−R0)・T0,(R2−R1)・T1…を順次求める(ステップS6)。そして、得られた区間仕事量を順次積算し、高圧型締区間Zpにおける全ての区間仕事量の積算量を求める(ステップS7)。高圧型締区間Zpにおける全積算量、即ち、型締終了位置Xdにおける最終積算量が得られたなら仕事量データとして取込む(ステップS8)。
さらに、自動運転の継続により、次の二ショット目の成形サイクルが実行されるため、一ショット目と同様に高圧型締切換指令が出力したか否かを監視し、出力したなら、同様の仕事量検出処理により仕事量データを求める(ステップS9,S2…)。以後、同様の処理を繰返し、予め設定したショット回数に達したなら、取込んだ複数の仕事量データの平均値を求め、得られた平均値を基準仕事量Wsとして設定する(ステップS9,S10,S11)。このように、基準仕事量Ws(後述する検出仕事量Wdも同じ)を、複数のショットから得る仕事量データを平均して求めることにより、ノイズ成分の除去された信頼性の高いデータを得ることができる。
次に、この基準仕事量Wsを利用した型締力に対する補正手順について、図10(図11)に示すフローチャートに従って説明する。
今、基準仕事量Wsを設定した以降も自動運転による生産稼働が継続しているものとする(ステップS21)。生産稼働が継続し、予め設定した検出時間或いは検出ショット数に達すると、自動的に仕事量検出モードが実行される(ステップS22)。この仕事量検出モードは、上述した基準仕事量Wsを求める図1に示すフローチャートに従って実行され、基準仕事量Wsを設定する場合と同様の処理手順により、高圧型締に伴う仕事量(検出仕事量Wd)が求められる。なお、仕事量検出モードの実行間隔は、ショットの度に毎回行ってもよいし、一定ショット回数(又は一定時間)毎に行ってもよく、実機における型締力の変動度合等を考慮して設定できる。
一方、成形機コントローラ40では、基準仕事量Wsの大きさと検出仕事量Wdの大きさを比較し、両者の偏差Keを求める(ステップS23)。そして、得られた偏差Keが予め設定した許容範囲Zaにあるか否かを判定する。具体的には、偏差Keが基準仕事量Wsの大きさに対して設定した許容率(例えば、±0.5〔%〕)以内にあるか否かを判定する(ステップS24)。判定した結果、許容率を越えている場合には、カウンタに「+1」をカウントする(ステップS25)。これに対して、許容率以内の場合には、カウンタをクリアする(ステップS26)。
これにより、カウンタが予め設定した設定数(例えば、「3」)をカウントした場合には、型締力に対する補正を行う。この場合、まず、カウンタをクリアし(ステップS27,S28)、この後、型締力補正モードを実行する(ステップS29)。このように、生産稼働中における所定のタイミングにより高圧型締に伴う仕事量(検出仕事量Wd)を監視し、検出仕事量Wdが許容範囲Zaを越えて変動している場合であって設定数にわたって連続して越えている場合にのみ補正を行う。したがって、1回のみ許容範囲を越えた場合には、外乱等による一時的な要因によるものと判断して補正は行わない。これにより、補正を行う際の安定性及び信頼性を高めることができる。
次に、型締力補正モードにより補正処理を行う際の処理手順ついて、図11に示すフローチャートに従って説明する。
この補正処理は、成形サイクルを中断することなしに、予め設定した特定のタイミングで行う。成形サイクルを中断しない特定のタイミングとしては、型締期間Zo以外の期間、即ち、型開期間,突出し期間,中間時間等を利用することができる。今、突出し期間が補正処理を行う期間(特定のタイミング)として設定されている場合を想定する。成形機コントローラ40は、型締力補正モードに移行したことに伴い、突出し期間(特定のタイミング)が開始したか否かを監視する(ステップS41,42)。そして、突出し期間の開始タイミングにより補正指令が出力し、この補正指令に基づいて補正処理が実行される(ステップS43,S44)。
補正処理は、まず、予め設定した一定の補正量に基づいて型厚調整モータ5を駆動制御し、圧受盤6を、偏差Keを小さくする方向に変位させる(ステップS45)。この際、圧受盤6は、正規の速度よりも低速で移動させる。また、圧受盤6の位置検出は、型厚調整モータ5に付設したロータリエンコーダ19のエンコーダパルスを用いて検出し、位置に対するフィードバック制御を行う。ロータリエンコーダ19は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスのパルス数(発生数)により絶対位置の検出を行う。そして、補正量に対応する目標位置まで圧受盤6を移動させたなら型厚調整モータ5を停止制御する(ステップS46,S47)。このような自動による補正処理により、タイムリーかつ迅速な補正が可能になるとともに、生産稼働の中断を回避して生産性の向上を図ることができる。この場合、一定の補正量を用いるため、補正しきれない場合には、偏差Keが許容範囲Za以内になるまで同様の補正処理が繰り返される。なお、補正量として、一定の補正量を用いた場合を例示したが、予め偏差Keに対する補正量の関係をデータベースとして構築し、偏差Keに対応する補正量、即ち、一回の補正処理により偏差Keを相殺する補正量により補正を行っても勿論よい。
また、補正処理は、トグル式型締装置Mcにおける既設の自動型締力設定機能(自動型厚調整機能)をそのまま利用して行うこともできる。自動型締力設定機能は、金型交換時などにおいて、初期段階で型締力の目標値をセットすることにより自動で型締力が設定される機能である。このような既設の自動型締力設定機能を利用すれば、より正確な補正を行うことができる。さらに、自動型締力設定機能を利用するとともに、圧受盤6の位置検出をロータリエンコーダ19を利用して行うことにより、追加の設定機能や別途の位置検出手段が不要となり、小型化及び低コスト化に貢献できる。
なお、このような自動補正に対して、オペレータ操作による自動補正も可能である。この場合、予め、偏差Keに対する許容範囲Zaを設定し、偏差Keが許容範囲Zaを越えたなら、その旨を警報等により報知すればよい。これにより、オペレータは状況を確認することができ、確認後に、例えば、型締力補正キーをタッチすることにより、上述した型締力補正モードを開始させることができる。また、必要により、オペレータの手動により補正を行うこともできる。この場合、警報等により報知された後、オペレータは状況を確認し、任意の大きさの型締力が得られるように補正することができる。これにより、オペレータの経験やノウハウ等を加味した補正を行うことができるとともに、必要により成形品の種類によっては補正の必要なしと判断して生産を優先させることもできる。したがって、オペレータが補正のための操作を行うまで、生産稼働(自動成形)はそのまま継続する。このような補正処理の態様は、ディスプレイの表示画面における選択キーにより予め選択することができる。
一方、型締力補正モードが終了し、生産稼働が継続していれば、型締力に対する同様の補正処理が繰返し実行され、補正後は、変更された型締力により型締が行われる(ステップS30,S31)。
よって、このような本実施形態に係る型締装置の型締力補正方法によれば、型締力の変動量として高圧型締に伴う仕事量を用いるため、ピーク電流値等を監視する場合に比べ、小型の金型であっても型締力に対する正確な調整を行うことができるとともに、金型毎のマッチング調整が不要になり、使用する際の融通性を高めることができる。また、高圧型締に伴う仕事量を監視するため、トルク制限により型締制御を行う場合やスプリング内蔵金型Cを用いる場合などであっても、型締力の調整を確実かつ的確に行うことができ、汎用性及び信頼性に優れる。しかも、仕事量は、高圧型締に伴う負荷の大きさを型位置又は時間により積分して求めることができるなど、多彩な方法により求めることができるため、金型C…毎に最適な方法を選択できる。
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法,構成,数値等において、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。
例えば、基準仕事量Wsの設定は、生産稼働時における初期段階のショットを利用して設定する場合を例示したが、別途、基準仕事量設定モードを設け、この基準仕事量設定モードにより基準仕事量Wsを設定した後、生産稼働を開始してもよい。また、仕事量は、高圧型締に伴う負荷の大きさを位置により積分して求める場合を示したが、時間により積分してもよい。この場合、サンプリング間隔ts毎にトルク値Tを検出し、このトルク値Tにサンプリング間隔tsを乗ずればよい。特に、時間による積分は、型締用サーボモータ3の定格値付近で型締力を発生させる場合に有効である。この理由は、型位置による積分の場合、型締用サーボモータ3のトルクが型締力を発生させる前にサチュレーションし、正確な仕事量を検出できない虞れがあるためである。さらに、この場合、トルク値Tに対してサンプリング間隔tsを乗ずることに加え、型締用サーボモータ3の回転速度を乗じてもよい。他方、仕事量は、型締用サーボモータ3の消費電力や発熱量等を時間により積分するなど、他の物理量から求めることもできるし、型位置は、可動盤2の位置,クロスヘッド26の位置,トグルリンク機構Lの位置等を直接検出してもよい。また、金型として、可動型Cmと固定型Cc間にスプリングBs…が介在するスプリング内蔵金型Cを例示したが、スプリングを内蔵しない一般的な金型を使用し、トルク制限により高圧型締を行う場合などに用いても好適である。
本発明の最良の実施形態に係る型締力補正方法に用いる仕事量(基準仕事量)を求める際の処理手順を示すフローチャート、 型締力に対する仕事量の相関関係を示す相関特性図、 ショット数に対する型締力の変化を示す変化特性図、 同型締力補正方法を実施するトグル式型締装置の構成図、 同トグル式型締装置により型締されるスプリング内蔵金型の型締状態における一部断面側面図、 同スプリング内蔵金型の型開状態における一部断面側面図、 同トグル式型締装置に備える成形機コントローラの一部を示すブロック回路図、 同型締力補正方法を説明するためのクロスヘッドの位置に対する負荷トルクの変化特性図、 同型締力補正方法を説明するための高圧型締区間におけるパルス数に対するトルク値の変化特性図、 同型締力補正方法を実施する生産稼働時における処理手順を示すフローチャート、 同型締力補正方法により実行する型締力補正モードの処理手順を示すフローチャート、
符号の説明
3 型締用サーボモータ
4 ロータリエンコーダ
5 型厚調整モータ
6 圧受盤
Mc 型締装置
C 金型(スプリング内蔵金型)
Cm 可動型
Cc 固定型
Ws 基準仕事量
Wd 検出仕事量
T トルク値
Sp エンコーダパルス
R パルス数
Bs スプリング

Claims (9)

  1. 生産稼働中における金型に対する型締力の変動量を検出し、かつ検出した変動量に基づいて前記型締力を補正する型締装置の型締力補正方法において、前記変動量として型締工程の高圧型締に伴う仕事量を使用し、予め、高圧型締に伴う基準となる仕事量(基準仕事量)を設定するとともに、生産稼働中に、型締工程の高圧型締に伴う仕事量(検出仕事量)を検出し、この検出仕事量と前記基準仕事量の偏差に基づいて前記型締力を補正することを特徴とする型締装置の型締力補正方法。
  2. 前記仕事量は、高圧型締に伴う負荷の大きさを型位置又は時間により積分して求めることを特徴とする請求項1記載の型締装置の型締力補正方法。
  3. 前記負荷の大きさは、高圧型締に伴うトルク値を用いることを特徴とする請求項2記載の型締装置の型締力補正方法。
  4. 前記型位置は、型締用サーボモータの回転数を検出するロータリエンコーダから得るエンコーダパルスのパルス数を用いることを特徴とする請求項2記載の型締装置の型締力補正方法。
  5. 前記基準仕事量及び/又は前記検出仕事量は、複数のショットから得る仕事量を平均して求めることを特徴とする請求項1記載の型締装置の型締力補正方法。
  6. 前記偏差に対する許容範囲を設定し、前記偏差が前記許容範囲を越えたなら前記補正を行うことを特徴とする請求項1記載の型締装置の型締力補正方法。
  7. 前記偏差を複数回連続して求め、求めた偏差が連続して前記許容範囲を越えたなら前記補正を行うことを特徴とする請求項6記載の型締装置の型締力補正方法。
  8. 前記補正は、前記偏差が解消する方向に型厚調整モータを駆動制御することにより圧受盤を移動させるとともに、前記偏差が解消する目標位置まで前記圧受盤を移動させたなら前記型厚調整モータを停止制御することを特徴とする請求項1記載の型締装置の型締力補正方法。
  9. 前記金型は、可動型と固定型間にスプリングが介在するスプリング内蔵金型であることを特徴とする請求項1記載の型締装置の型締力補正方法。
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