JP2006334820A - 成形機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動部に加わる負荷に対応させて駆動部の駆動を確実に停止させることができるようにする。
【解決手段】固定金型を取り付けるための固定プラテンと、固定プラテンに対向させて配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテンと、可動プラテンを進退させるために駆動される駆動部と、固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、駆動部の駆動を停止させる異常判定処理手段とを有する。固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、駆動部の駆動を停止させるので、異常が発生したときに、駆動部に加わる負荷に対応させて駆動部の駆動を確実に停止させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形機及びその制御方法に関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機は、射出装置、金型装置及び型締装置を備える。前記射出装置は、加熱シリンダ、スクリュー等を備え、前記加熱シリンダ内において溶融させられた樹脂は、スクリューを回転させることによってスクリューの前方に溜められ、スクリューを前進させることによって、金型装置のキャビティ空間に射出されて充填される。そして、該キャビティ空間内の樹脂を冷却し、固化させることによって、成形品を得ることができる。

また、前記金型装置は固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置は、固定金型が取り付けられた固定プラテン、可動金型が取り付けられた可動プラテン、可動プラテンを進退させるためのトグル機構、及び該トグル機構を作動させるための型締用の駆動部としての型締用モータを備え、前記トグル機構を作動させ、前記可動プラテンを進退させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

前記型締用モータを駆動するために制御部が配設されるとともに、型閉じ、型締め及び型開きを行うのに必要な可動プラテンの推力が可動プラテンの各位置ごとに設定され、前記推力に基づいて、型締用モータの目標となるトルクを表す目標トルクが設定され、前記制御部において、型締用モータによって発生させられた実際のトルク、すなわち、実トルクが目標トルクと等しくなるようにトルク制御が行われる。

また、型閉じ及び型締めを行う際に、例えば、固定金型と可動金型との間に異物が挟まれたときに、型締用モータに加わる負荷が大きくなるので、制限値をあらかじめ設定し、実トルクが制限値を超えると、型締用モータの駆動を停止させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、前記型締用モータを駆動してトグル機構を作動させると、トグル機構を構成する各要素間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。また、キャビティ内にコアを嵌入させることによって型閉じ及び型締めを行うようにした金型装置においては、キャビティとコアとの間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。さらに、前記固定金型と可動金型との心合せを行うために、固定プラテンと可動プラテンとの間にガイドピン及びガイドブシュを配設し、ガイドブシュにガイドピンを嵌入させるようにした金型装置においては、ガイドブシュとガイドピンとの間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。

そこで、前記制限値を、可動プラテンの位置、すなわち、型開閉位置ごとに摺動抵抗を考慮して設定するようにしている。その場合、半自動運転で射出成形機が運転されて実トルクが算出され、該実トルクに基づいて制限値が設定されるようになっている。
特開２００２−２９２７１２号公報

しかしながら、前記従来の射出成形機においては、可動プラテンの主要な位置ごとに前記制限値が設定されるので、制限値はステップ状に変化するパターンを描くことになる。したがって、可動プラテンの位置によって、実トルクと制限値との差が大きい部分と小さい部分とが形成されてしまう。

図２は従来の制限値のパターンを示す図である。なお、図において、横軸に型開閉位置を、縦軸に型締用モータのトルクを採ってある。

図において、Ｔｐは実トルクを、Ｔｍｘは制限値を表す。まず、可動プラテンが位置ｓ１から前進を開始すると、所定の変化率で実トルクＴｇが大きくなり、例えば、位置ｓ２でキャビティ内にコアが嵌入されると、位置ｓ３にかけて実トルクＴｐは更に大きくなり、変化率も大きくなる。そこで、制限値Ｔｍｘは、ステップ状に変化するパターンを描き、位置ｓ１、ｓ２間において位置ｓ２の実トルクＴｐに相当する値Ｔ１に、位置ｓ２、ｓ３間において位置ｓ３の実トルクＴｐに相当する値Ｔ２に設定される。

すなわち、位置ｓ１、ｓ２間においては、実トルクＴｐと制限値Ｔｍｘとの差が小さいが、位置ｓ２、ｓ３間においては、実トルクＴｐと制限値Ｔｍｘとの差が大きくなる。したがって、位置ｓ２、ｓ３間においては、型締用モータに、実トルクＴｐと制限値Ｔｍｘとの差以上の負荷が加わらない限り、型締用モータの駆動を停止させることができないので、例えば、固定金型と可動金型との間に異物が挟まれたときに、制限値Ｔｍｘが大きい分だけ実トルクが大きくなってしまう。その結果、異物によって金型装置を傷つけてしまう。

本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、駆動部に加わる負荷に対応させて駆動部の駆動を確実に停止させることができる成形機及びその制御方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の成形機においては、固定金型を取り付けるための固定プラテンと、該固定プラテンに対向させて配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテンと、該可動プラテンを進退させるために駆動される駆動部と、前記固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、前記駆動部の駆動を停止させる異常判定処理手段とを有する。

本発明によれば、成形機においては、固定金型を取り付けるための固定プラテンと、該固定プラテンに対向させて配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテンと、該可動プラテンを進退させるために駆動される駆動部と、前記固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、前記駆動部の駆動を停止させる異常判定処理手段とを有する。

この場合、前記固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、前記駆動部の駆動を停止させるので、異常が発生したときに、駆動部に加わる負荷に対応させて駆動部の駆動を確実に停止させることができる。

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。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。

図において、５１は射出装置、５２は第１の金型としての固定金型１１及び第２の金型としての可動金型１２から成る金型装置、５３は射出装置５１と対向させて配設された型締装置、５４は前記射出装置５１を進退自在に支持する可塑化移動装置、５５はエジェクタ装置、６０はトグル調整装置として機能する型厚調整装置、ｆｒ１は前記射出装置５１、型締装置５３、可塑化移動装置５４等を支持する成形機フレームである。

前記射出装置５１は、シリンダ部材としての加熱シリンダ５６、該加熱シリンダ５６内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー５７、前記加熱シリンダ５６の前端に取り付けられた射出ノズル５８、前記加熱シリンダ５６の後端の近傍に配設されたホッパ５９、前記スクリュー５７の後端に突出させて形成されたスクリュー軸６１、荷重検出部としてのロードセル７０を介して連結された前側支持部７１及び後側支持部７２を備えるとともに、進退自在に配設され、前記スクリュー軸６１を回転自在に支持するプレッシャプレート６２、前記前側支持部７１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６５を介してスクリュー軸６１と連結された計量用の駆動部としての計量用モータ６６、前記成形機フレームｆｒ１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６８を介してボールねじ７５と連結された射出用の駆動部としての射出用モータ６９等を備える。前記ボールねじ７５は、回転伝達系６８と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸７３、及び後側支持部７２に取り付けられ、前記ボールねじ軸７３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット７４によって構成され、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。

また、前記可塑化移動装置５４は、成形機フレームｆｒ２、該成形機フレームｆｒ２に取り付けられ、可塑化移動用の駆動部としてのモータ７７、前記成形機フレームｆｒ２の長手方向に沿って配設され、前側支持部７１及び後側支持部７２を案内するガイド７８、成形機フレームｆｒ２に対して回転自在に配設され、モータ７７を駆動することによって回転させられる第１の変換要素としてのボールねじ軸８１、該ボールねじ軸８１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット８２、前記加熱シリンダ５６の後端に取り付けられたブラケット８３、前記ボールナット８２とブラケット８３との間に配設される付勢部材としてのスプリング８４等を備える。なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によってボールねじ８６が構成され、該ボールねじ８６は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。

また、前記型締装置５３は、成形機フレームｆｒ１に取り付けられた第１のプラテンとしての固定プラテン９１、ベースプレートとしてのトグルサポート９２、前記固定プラテン９１とトグルサポート９２との間に架設されたタイバー９３、固定プラテン９１と対向させて、かつ、タイバー９３に沿って進退自在に配設された第２のプラテンとしての可動プラテン９４、及び該可動プラテン９４とトグルサポート９２との間に配設されたトグル機構９５、前記可動プラテン９４を進退させるための、型締用の駆動部としての型締用モータ９６、該型締用モータ９６を駆動することによって発生させられた回転をトグル機構９５に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）９７、該回転伝達系９７と連結された運動方向変換部としてのボールねじ９８、該ボールねじ９８と連結されたクロスヘッド９９等を備える。そして、前記固定プラテン９１及び可動プラテン９４に、互いに対向させて固定金型１１及び可動金型１２がそれぞれ取り付けられる。

前記ボールねじ９８は、回転伝達系９７と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸１０１、及びクロスヘッド９９に取り付けられ、前記ボールねじ軸１０１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１０２によって構成され、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。

また、前記トグル機構９５は、クロスヘッド９９に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０５、トグルサポート９２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０６、及び可動プラテン９４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム１０７を備え、トグルレバー１０５、１０６間、及びトグルレバー１０６とトグルアーム１０７との間がそれぞれリンク結合される。

前記トグル機構９５は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド９９をトグルサポート９２と可動プラテン９４との間で進退させることによって可動プラテン９４をタイバー９３に沿って進退させ、可動金型１２を固定金型１１に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行う。

また、前記エジェクタ装置５５は、可動プラテン９４の後端面に配設され、可動プラテン９４に対して進退自在に配設されたクロスヘッド１１１、突出し用の駆動部としての突出し用モータ１１２、前記クロスヘッド１１１に対して回転自在に配設された第１の変換要素としてのボールねじ軸１１３、前記クロスヘッド１１１に取り付けられ、前記ボールねじ軸１１３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１１４、前記突出し用モータ１１２を駆動することによって発生させられた回転をボールねじ軸１１３に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）１１６、前記クロスヘッド１１１の進退に伴って進退させられる図示されないエジェクタロッド及びエジェクタピン等を備える。なお、前記ボールねじ軸１１３及びボールナット１１４によってボールねじ１１５が構成され、該ボールねじ１１５は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。

そして、前記型厚調整装置６０は、各タイバー９３の後端に形成されたねじ部と螺合させられ、トグル調整部材としての、かつ、型厚調整部材としての調整ナット１２１、トグル調整用の、かつ、型厚調整用の駆動部としての型厚モータ１２２、該型厚モータ１２２を駆動することによって発生させられた回転を各調整ナット１２１に伝達する伝動部材としてのタイミングベルト１２３等を備え、トグルサポート９２を固定プラテン９１に対して進退させて型厚調整を行う。

前記構成の射出装置５１において、モータ７７を駆動すると、該モータ７７の回転はボールねじ軸８１に伝達され、ボールナット８２が進退させられる。そして、ボールナット８２の推力がスプリング８４を介してブラケット８３に伝達され、射出装置５１が進退させられる。

そして、計量工程において、計量用モータ６６を駆動すると、該計量用モータ６６の回転は、回転伝達系６５を介してスクリュー軸６１に伝達され、スクリュー５７が回転させられる。一方、ホッパ５９から供給された成形材料としての樹脂は、加熱シリンダ５６内において加熱されて溶融させられ、前方に移動して、スクリュー５７の前方に溜められる。これに伴って、スクリュー５７は、所定の位置まで後退させられる。

次に、射出工程において、射出ノズル５８を固定金型１１に押し付け、射出用モータ６９を駆動すると、該射出用モータ６９の回転は、回転伝達系６８を介してボールねじ軸７３に伝達され、ボールねじ軸７３が回転させられる。このとき、ロードセル７０はボールねじ軸７３の回転に伴って移動し、スクリュー５７を前進させるので、スクリュー５７の前方に溜っている樹脂は、射出ノズル５８から射出され、固定金型１１と可動金型１２との間に形成されたキャビティ空間に充填される。そのときの反力を、ロードセル７０が受け、該ロードセル７０によって圧力検出される。

次に、前記構成の型締装置５３及びエジェクタ装置５５において、型締用モータ９６を駆動すると、該型締用モータ９６の回転は、回転伝達系９７を介してボールねじ軸１０１に伝達され、ボールナット１０２が進退させられ、クロスヘッド９９も進退させられる。そして、該クロスヘッド９９の前進に伴って、トグル機構９５が伸展させられ、可動プラテン９４が前進させられて型閉じが行われ、固定金型１１に可動金型１２が当接させられる。続いて、型締用モータ９６を更に駆動すると、トグル機構９５において型締力が発生させられ、該型締力で固定金型１１に可動金型１２が押し付けられ、固定金型１１と可動金型１２との間にキャビティ空間が形成される。また、クロスヘッド９９の後退に伴って、トグル機構９５が屈曲させられると、可動プラテン９４が後退させられ、型開きが行われる。

続いて、突出し用モータ１１２を駆動すると、該突出し用モータ１１２の回転は、回転伝達系１１６を介してボールねじ軸１１３に伝達され、クロスヘッド１１１が進退させられ、前記エジェクタロッドが進退させられる。そして、型開きが行われるのに伴って、突出し用モータ１１２を駆動してクロスヘッド１１１を前進させると、前記エジェクタピンが前進させられ、成形品が突き出される。

次に、前記構成の型厚調整装置６０において、型厚モータ１２２を駆動すると、型厚モータ１２２の回転は、タイミングベルト１２３を介して各調整ナット１２１に伝達され、該各調整ナット１２１は、回転させられるのに伴ってタイバー９３に対して進退させられ、トグルサポート９２を進退させる。その結果、型厚が調整されるとともに、トグル機構９５の基準位置が調整される。

ところで、前記計量用モータ６６、射出用モータ６９、モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２、型厚モータ１２２等の各モータは、インバータによって発生させられた３相の電流が供給されて駆動されるようになっている。

次に、前記各モータを駆動するための駆動制御回路について説明する。なお、各モータの駆動制御回路は共通の構造を有するので、型締用モータ９６の駆動制御回路について説明し、他のモータの駆動制御回路については説明を省略する。

図１は本発明の第１の実施の形態における駆動制御装置のブロック図、図４は本発明の第１の実施の形態における金型装置の断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における制限値のパターンを示す図である。なお、図５において、横軸に型開閉位置ｓを、縦軸に型締用モータ９６のトルクを採ってある。

この場合、型締用モータ９６を駆動するために、駆動源としての交流の電源部４２、該電源部４２から供給される交流の電流を整流する整流回路２８、整流された電流を平滑して直流の電流を発生させるコンデンサＣ、及び直流の電流を受けて各相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させ、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを型締用モータ９６に供給するインバータ２９等が配設され、該インバータ２９に、６個のスイッチング素子としてのトランジスタが配設される。また、電流ＩＵ、ＩＶを検出するために電流検出部としての電流センサ２６、２７が配設されるとともに、型開閉位置ｓを検出するための位置検出部としてのエンコーダ３０が配設される。なお、該エンコーダ３０は、型開閉位置ｓを型締用モータ９６の回転角度ωとして検出するので、回転角度ωに対応して変化する回転速度Ｎｐを検出するための回転速度検出部としても機能する。

ところで、前記型締用モータ９６の制御を行うために制御部２２が配設され、該制御部２２の図示されない出力制御処理手段は、出力制御処理を行い、型締め時等において、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを検出し、型締用モータ９６のトルクを制御し、型締力を制御するようにしている。

そのために、メモリ３９には、操作者が操作部としての操作パネル２４を操作することによって、型開閉位置ｓと型締用モータ９６の目標となる回転速度を表す目標回転速度Ｎｔとが対応させて記録される。そして、前記出力制御処理手段の目標トルク算出処理手段は、目標トルク算出処理を行い、型開閉位置ｓ及び回転速度Ｎｐを読み込み、メモリ３９から型開閉位置ｓに対応する目標回転速度Ｎｔを読み出し、回転速度Ｎｐと目標回転速度Ｎｔとの速度偏差ΔＮを算出し、該速度偏差ΔＮをＰＩ制御することによって、目標となるトルクを表す目標トルクＴｔを算出する。

続いて、前記出力制御処理手段の指令値発生処理手段は、指令値発生処理を行い、目標トルクＴｔに基づいて電流指令値ｉｄｓ、ｉｑｓを算出し、電流センサ２６、２７によって検出された検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込み、該検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出する。続いて、前記指令値発生処理手段は、検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄ−ｑ座標軸上のｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換するとともに、前記電流指令値ｉｄｓとｄ軸電流ｉｄの偏差Δｉｄ、及び電流指令値ｉｑｓとｑ軸電流ｉｑの偏差Δｉｑを算出し、偏差Δｉｄ、Δｉｑが零になるように電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを算出する。

続いて、前記指令値発生処理手段は、電圧指令値ｖｄｓ、ｖｑｓを電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに変換する。そして、前記出力制御処理手段のパルス幅変調信号発生処理手段は、パルス幅変調信号発生処理を行い、電圧指令値ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに対応するパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを算出し、該パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗをドライブ回路２５に対して出力する。そして、該ドライブ回路２５は、前記パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに基づいて駆動信号を発生させ、インバータ２９に送る。そして、該インバータ２９は、前記駆動信号を受けて、各トランジスタをスイッチングし（オン・オフさせ）、電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させる。

ところで、型閉じ及び型締めを行う際に、例えば、固定金型１１と可動金型１２との間に異物が挟まれたときに、型締用モータ９６に加わる負荷が大きくなってしまう。そこで、実トルクＴｐより所定の値だけ大きい制限値Ｔｍｘをあらかじめ設定し、実トルクＴｐが制限値Ｔｍｘを超えると、型締用モータ９６の駆動を停止させるようにしている。

そして、制御部２２の図示されない異常判定処理手段は、異常判定処理を行い、トルクを発生させるのに寄与するｑ軸電流ｉｑを読み込み、ｑ軸電流ｉｑに所定の定数を乗算することによって実績値としての実トルクＴｐを算出するとともに、メモリ３９から制限値Ｔｍｘを読み出し、実トルクＴｐが制限値Ｔｍｘを超えると、金型装置５２（図３）又は型締装置５３に異常が発生したと判断し、型締用モータ９６の駆動を停止させる。

ところで、前記型締用モータ９６を駆動してトグル機構９５を作動させると、トグル機構９５を構成する各要素間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。また、キャビティ内にコアを嵌入させることによって型閉じ及び型締めを行うようにした金型装置においては、キャビティとコアとの間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。

さらに、前記固定金型１１と可動金型１２との心合せを行うために、固定プラテン９１と可動プラテン９４との間に図示されないガイドピン及びガイドブシュを配設し、ガイドブシュにガイドピンを嵌入させるようにした金型装置においては、ガイドブシュとガイドピンとの間に発生する摩擦力が変動し、該摩擦力による摺動抵抗も変動する。

そこで、制限値Ｔｍｘを、型開閉位置ｓに対応させて、かつ、摺動抵抗を考慮して、実トルクＴｐより、所定の関係を維持しながら大きくなるように設定するようにしている。例えば、図４に示されるような金型装置５２を使用する場合、図５に示されるような実トルクＴｐに追随するパターンの制限値Ｔｍｘが設定される。

すなわち、図４において、５１は射出装置、５２は金型装置、５６は加熱シリンダ、５８は射出ノズル、１５５はスプルーである。また、１１は固定金型、１２は可動金型であり、前記固定金型１１に凹部から成るキャビティ２０４が、可動金型１２に凸部から成るコア２０５が形成される。そして、固定金型１１と可動金型１２との間に、キャビティ２０４及びコア２０５によってキャビティ空間Ｃが形成される。そして、２０６は固定金型１１に形成された流路であり、該流路２０６に図示されない温調器から供給された温調媒体としての温調水が流され、固定金型１１が冷却される。なお、可動金型１２にも同様に図示されない流路が形成され、該流路に温調水が流され、可動金型１２が冷却される。

また、２０８はキャビティ２０４の内周面を形成する表層部であり、該表層部２０８は、キャビティ２０４の前端の内周面に形成された摺動部２１０及び該摺動部２１０以外の非摺動部２１１から成る。そして、２１２はコア２０５の後端の外周面に形成された環状の摺動部である。

前記構成の金型装置５２において型閉じ及び型締めを行うに当たり、型締用モータ９６において、図５に示されるような実トルクＴｐが発生させられるように、目標トルクＴｔが設定される。また、前記固定金型１１と可動金型１２とが近接する位置に一つ以上の監視区間が設定される。すなわち、型閉じが開始される位置をｓ１とし、キャビティ２０４内へのコア２０５の進入が開始される位置をｓ２とし、型締めが終了する位置をｓ３としたとき、位置ｓ１から位置ｓ３までの区間を監視区間とし、該監視区間について制限値Ｔｍｘが設定される。なお、トグル機構９５のトグル倍率に応じて監視区間を複数の区間に分割することができる。

そのために、本実施の形態においては、半自動運転で射出成形機を運転し、型締装置５３によって型閉じ及び型締めを行い、そのとき、ｑ軸電流ｉｑを読み込み、ｑ軸電流ｉｑを換算して実トルクＴｐを算出し、実トルクＴｐに基づいて制限値Ｔｍｘを設定するようにしている。制限値Ｔｍｘは、実トルクＴｐの関数ｆで表され、
Ｔｍｘ＝ｆ（Ｔｐ）
にされる。この場合、前記実トルクＴｐは制限値Ｔｍｘを算出するための基準トルクを構成する。

前記関数ｆとして、一次以上の関数、ｅ関数等を設定し、使用することができる。また、制限値Ｔｍｘを、実トルクＴｐに代えて、実トルクＴｐに基づいて設定された計算値の関数で表したり、射出成形機の所定の部位を構成する弾性体、例えば、固定金型１１及び可動金型１２のうちの少なくとも一方のヤング率に対応させて設定された関数で表すこともできる。

さらに、タイバー９３に取り付けられ、タイバー９３の伸び量を検出することによって型締力を検出する型締力検出部としての図示されないタイバーセンサを使用してもよい。この場合、タイバーセンサによって検出された実績値としての検出値である型締力に基づいて、監視区間内においてあらかじめ設定された関数を使用して、制限値Ｔｍｘを表すことができる。この場合、タイバーセンサは、実際に加わっている荷重を検出するので、一層正確に制限値Ｔｍｘを表すことができる。

さらに、可動プラテン９４とトグル機構９５との間に型締力検出器としてのロードセルを配設することができる。この場合、実際に可動金型１２に加わっている荷重を検出することができるので、より正確に制限値Ｔｍｘを表すことができる。

本実施の形態においては、一次関数が使用される。まず、可動プラテン９４が位置ｓ１から前進を開始すると、所定の変化率で実トルクＴｐが大きくなり、例えば、位置ｓ２でキャビティ２０４内にコア２０５が嵌入されると、位置ｓ３にかけて実トルクＴｐは更に大きくなり、変化率も大きくなる。そこで、制限値Ｔｍｘは、位置ｓ１〜ｓ３における各実トルクＴｐの値Ｔｐ１〜Ｔｐ３に所定の値αを加算して、値Ｔｐ１＋α〜Ｔｐ３＋αを算出される。したがって、値Ｔｐ１＋α〜Ｔｐ３＋αを採る一次関数、すなわち、値Ｔｐ１＋α、Ｔｐ２＋αの２点を結ぶ直線、及び値Ｔｐ２＋α、Ｔｐ３＋αの２点を結ぶ直線から成る制限値Ｔｍｘのパターンを得ることができる。

この場合、実トルクＴｐと制限値Ｔｍｘとの差が位置ｓ１〜ｓ３間において常に一定の値αになるので、例えば、固定金型１１と可動金型１２との間に異物が挟まれたときに、実トルクＴｐが無用に大きくなることがない。すなわち、金型装置５２に異常が発生したときに、型締用モータ９６に加わる負荷に対応させて型締用モータ９６の駆動を確実に停止させることができる。その結果、異物によって金型装置５２を傷つけてしまうことがなくなる。

本実施の形態においては、制限値Ｔｍｘを、型開閉位置ｓに対応させて設定するようになっているが、時間に対応させて設定することができる。

また、本実施の形態においては、制限値Ｔｍｘを、実トルクＴｐに対応させて設定するようになっているが、目標トルクＴｔに対応させて設定することができ、その場合、制限値Ｔｍｘは、目標トルクＴｔの関数ｆで表され、
Ｔｍｘ＝ｆ（Ｔｔ）
にされる。この場合、目標トルクＴｔは制限値Ｔｍｘを算出するための基準トルクを構成する。なお、制限値Ｔｍｘを、目標トルクＴｔに代えて、目標トルクＴｔに基づいて設定された計算値の関数で表すことができる。

次に、キャビティ空間Ｃに樹脂を充填した後、可動金型１２を所定の距離だけ前進させて樹脂を圧縮するようにした圧縮式の射出成形機に適用した本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図６は本発明の第２の実施の形態における金型装置の断面図である。

この場合、第１の金型としての固定金型１１の周縁部における第２の金型としての可動金型１２と対向する面に、環状の溝２２１が形成され、該溝２２１内にキャビティ空間Ｃの外周縁を画成する堰部材２２２が進退自在に配設され、前記溝２２１内に収容された付勢部材としてのスプリング２２３によって、前記堰部材２２２は、可動金型１２側に向けて付勢される。なお、前記堰部材２２２が溝２２１内から完全に抜け出ないように、前記溝２２１には、堰部材２２２を係止するための図示されないストッパが形成される。一方、前記可動金型１２の外周縁部における固定金型１１と対向する面には、前記堰部材２２２の前端面を受けるための環状の当接部２２６が形成されるとともに、該当接部２２６の外周縁に段部２２５が形成され、該段部２２５より径方向外方に、所定の量だけ固定金型１１側に突出させられた環状の突出部２２９が形成される。

前記構成の射出成形機において、初期状態で前記堰部材２２２は所定の量だけ固定金型１１の前端面から突出させられている。そして、型締用の駆動部としての型締用モータ９６（図１）を駆動することによって可動金型１２を前進させ、図に示されるように型閉じを行うと、最初に堰部材２２２の前端面が当接部２２６に当接させられ、キャビティ空間Ｃが形成される。この間、所定の変化率で実トルクＴｐ（図５）が大きくなる。

続いて、可動金型１２を所定の量だけ前進させると、堰部材２２２は、前記可動金型１２が前進させられた量だけスプリング２２３の付勢力に抗して後退させられ、溝２２１内に進入させられ、前記スプリング２２３の付勢力によって当接部２２６に更に押し付けられる。

続いて、前記射出ノズル５８から図示されない樹脂が射出されると、樹脂はスプルー１５５を通り、キャビティ空間Ｃに充填される。このとき、堰部材２２２は前記付勢力によって当接部２２６に押し付けられているので、樹脂がキャビティ空間Ｃから漏れ出すことはない。

次に、前記可動金型１２を更に前進させて型締めを行うと、堰部材２２２が更に後退させられる。これに伴って、コア２０５がキャビティ２０４に向けて前進させられ、突出部２２９が固定金型１１の前端面と当接させられ、キャビティ空間Ｃ内の樹脂が圧縮される。その後、キャビティ空間Ｃ内の樹脂は冷却されて成形品になる。そして、その間、実トルクＴｐは更に大きくなり、変化率も大きくなる。

この場合、実トルクＴｐは図５に示されるように変化するので、制限値Ｔｍｘも図５に示されるようなパターンで設定される。

次に、竪型成形機に適用した本発明の第３の実施の形態について説明する。

図７は本発明の第３の実施の形態における竪型成形機の第１の状態を示す図、図８は本発明の第３の実施の形態における竪型成形機の第２の状態を示す図である。

図において、３０１はフレームｆｒによって、所定の高さの位置に配設された第１のプラテンとしての下プラテン、３０２は該下プラテン３０１より上方において、上下方向に移動自在に配設された第２のプラテンとしての上プラテン、３０３は、前記上プラテン３０２とタイバー３０４を介して連結され、前記下プラテン３０１より下方において、上下方向に移動自在に配設されたベースプレートとしてのトグルサポートである。

前記下プラテン３０１とトグルサポート３０３との間には、クロスヘッド３１０及びトグル機構３１１が配設される。また、前記タイバー３０４における下プラテン３０１とトグルサポート３０３との間の部分に、タイバー３０４に沿って移動自在にウェイト３０７が配設され、下プラテン３０１とウェイト３０７との間には付勢部材としてのスプリング３０８が配設され、該スプリング３０８は所定の付勢力でウェイト３０７を下方に向けて付勢する。

前記トグル機構３１１は、クロスヘッド３１０に対して揺動自在に支持されたトグルレバー３１５、トグルサポート３０３に対して揺動自在に支持されたトグルレバー３１６、ウェイト３０７に対して揺動自在に支持されたトグルアーム３１７、及び下プラテン３０１に対して揺動自在に支持されたトグルアーム３１８を備え、トグルレバー３１５の先端がトグルレバー３１６の中央部と連結されるほかに、トグルレバー３１６の先端とトグルアーム３１７、３１８の先端とがそれぞれリンク結合される。

前記トグル機構３１１は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド３１０を下プラテン３０１とトグルサポート３０３との間で上下方向に移動させることにより、上プラテン３０２を上下方向に移動させ、図示されない可動金型を図示されない固定金型に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行う。

この場合、型開きがされた図７の状態から型閉じが行われ、図８の状態になると、上プラテン３０２、可動金型、トグルサポート３０３等の可動部の重量によって、型閉じが終了した後もトグル機構３１１は伸展しようとする。そこで、前記ウェイト３０７の重量、及びスプリング３０８の付勢力によってトグル機構３１１が伸展しようとする力と反対の方向の力を発生させ、トグル機構３１１を伸展させる力と屈曲させる力とを相殺するようにしている。

ところで、この種の竪型成形機においては、型閉じが終了した時点においては、トグル機構３１１を伸展させる力と屈曲させる力とが相殺されるので、可動金型は、固定金型に押し付けられず、単に固定金型上に置かれた状態になる。この過程において、スプリング３０８の付勢力が前記可動部の重量より大きい場合、スプリング３０８が可動金型の降下を抑制するために、可動金型に対して上向きに働くように制御されていた型締用の駆動部としての型締用モータ９６（図１）の出力は、型締力を発生させるように可動金型に対して下向きに働くように制御される。すなわち、実トルクＴｐが負から正へ逆転する。また、スプリング３０８の付勢力が前記可動部の重量より小さい場合、可動金型と固定金型とが接触した型閉状態で、実トルクＴｐは負から正へ逆転する。したがって、型締めを開始するためには、型締用モータ９６のトルクを、型閉じが終了した時点の値より所定の値だけ大きくする必要がある。

すなわち、型閉じが終了した後、型締めが開始されるまでの間、実トルクＴｐ（図５）が大きくなるので、制限値Ｔｍｘも実トルクＴｐに対応させて正負が逆転され、その後、実トルクＴｐに対応させて大きくされる。したがって、実トルクＴｐと制限値Ｔｍｘとの差が常に一定の値になるので、例えば、固定金型と可動金型との間に異物が挟まれたときに、実トルクＴｐが無用に大きくなることがない。すなわち、金型装置５２に異常が発生したときに、型締用モータ９６に加わる負荷に対応させて型締用モータ９６の駆動を確実に停止させることができる。これにより、スプリング３０８を使用したために、型閉じ前に型締用モータ９６の出力が変化する場合においても、正確に型締用モータ９６の出力を制限することができる。さらに、その結果、異物によってスプリング３０８を降伏点より大きく変形させて破損させたり、金型装置５２を傷つけたりすることがなくなる。

また、この場合、型締用モータ９６の実トルクＴｐが負から正へ変わるところに基づいて、監視区間の設定点を設定することができる。

さらに、監視区間内においてあらかじめ設定された制限値によって型締用モータ９６の出力を制限することにより、金型装置５２を確実に保護することができるので、スプリング３０８が不要になる。

本実施の形態においては、前記ウェイト３０７の重量、及びスプリング３０８の付勢力によってトグル機構３１１を屈曲させようとしているが、ウェイト３０７を使用することなくトグル機構３１１を屈曲させることができる。

図９は本発明の第３の実施の形態における他の竪型成形機の第１の状態を示す図、図１０は本発明の第３の実施の形態における他の竪型成形機の第２の状態を示す図である。この場合、図７及び８の竪型成形機と構造が同じ部分については、同じ符号を付与することによって説明を省略する。

この場合、トグル機構３１１は、クロスヘッド３１０に対して揺動自在に支持されたトグルレバー３１５、トグルサポート３０３に対して揺動自在に支持されたトグルレバー３１６、及び下プラテン３０１に対して揺動自在に支持されたトグルアーム３１８を備え、トグルレバー３１５の先端がトグルレバー３１６の中央部と連結されるほかに、トグルレバー３１６の先端とトグルアーム３１８の先端とがリンク結合される。また、各トグルアーム３１８の中央間に付勢部材としてのスプリング３３１が配設される。

この場合、型開きがされた図９の状態から型閉じが行われ、図１０の状態になると、トグルサポート３０３等の可動部の重量によって、型閉じが終了した後もトグル機構３１１は伸展しようとする。そこで、前記スプリング３３１の付勢力によってトグル機構３１１が伸展しようとする力と反対の方向の力を発生させ、トグル機構３１１を伸展させる力と屈曲させる力とを相殺するようにしている。

この場合も、図７及び８と同様に、型閉じが終了した時点においては、トグル機構３１１を伸展させる力と屈曲させる力とが相殺されるので、図示されない可動金型は、図示されない固定金型に押し付けられず、単に固定金型上に置かれた状態になる。したがって、型締めを開始するためには、型締用の駆動部としての型締用モータ９６（図１）のトルクを、型閉じが終了した時点の値より所定の値だけ大きくする必要がある。

すなわち、型閉じが終了した後、型締めが開始されるまでの間、実トルクＴｐ（図５）が大きくなるので、制限値Ｔｍｘも実トルクＴｐに対応させて大きくされる。

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。

本発明の第１の実施の形態における駆動制御装置のブロック図である。 従来の制限値のパターンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。 本発明の第１の実施の形態における金型装置の断面図である。 本発明の第１の実施の形態における制限値のパターンを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における金型装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における竪型成形機の第１の状態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における竪型成形機の第２の状態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における他の竪型成形機の第１の状態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における他の竪型成形機の第２の状態を示す図である。

符号の説明

１１ 固定金型
１２ 可動金型
２２ 制御部
５１ 射出装置
５２ 金型装置
５３ 型締装置
９１ 固定プラテン
９４ 可動プラテン
９５ トグル機構
９６ 型締用モータ

Claims (7)

1. （ａ）固定金型を取り付けるための固定プラテンと、
   （ｂ）該固定プラテンに対向させて配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテンと、
   （ｃ）該可動プラテンを進退させるために駆動される駆動部と、
   （ｄ）前記固定金型と可動金型とが近接する位置に設定された監視区間において、実績値が所定の関数で表される制限値を超えたときに、前記駆動部の駆動を停止させる異常判定処理手段とを有することを特徴とする成形機。
2. 前記制限値は、実トルク又は目標トルクの関数で表される請求項１に記載の成形機。
3. 前記関数は、型締力検出部によって検出された検出値に基づいて設定される請求項１に記載の成形機。
4. 前記関数は、成形機における所定の部位の弾性体のヤング率に基づいて設定される請求項１に記載の成形機。
5. 前記弾性体は、前記固定金型と可動金型との少なくとも一方に配設される請求項４に記載の成形機。
6. （ａ）前記駆動部は、トグル機構を作動させることによって前記可動プラテンを進退させ、
   （ｂ）前記監視区間は、前記トグル機構のトグル倍率に対応させて複数の区間に分割される請求項１に記載の成形機。
7. 固定金型を取り付けるための固定プラテンと、該固定プラテンに対向させて配設され、可動金型を取り付けるための可動プラテンとが近接する位置に設定された監視区間内において、あらかじめ設定された関数が制限値を超えたときに、駆動部の駆動を停止させることを特徴とする成形機の制御方法。
   

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