JP2010094726A

JP2010094726A - 型締装置及び型締装置の制御装置

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Publication number: JP2010094726A
Application number: JP2008269809A
Authority: JP
Inventors: Saburo Noda; 三郎野田; Takeshi Goto; 猛後藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-04-30
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP5329909B2

Abstract

【課題】型開閉に関して金型質量に応じた適切な制御パラメータを設定できる型締装置を提供する。
【解決手段】型締装置１は、固定金型５を保持する固定ダイプレート３と、移動金型６を保持し、固定ダイプレート３に対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレート４とを有する。また、型締装置１は、移動ダイプレート４を固定ダイプレート３に対して型開閉方向に移動させる駆動力を生じるモータ４３と、モータ４３を制御する制御装置８２とを有する。制御装置８２は、移動金型６の質量の入力を受け付ける金型情報設定部８３を有する。また、制御装置８２は、金型情報設定部８３に入力された質量に基づいてモータ４３の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部８４と、パラメータ算出部８４の算出したパラメータに基づいてモータ４３への制御指令を生成する制御指令発生部８６とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイカストマシン等に適用される型締装置及び当該型締装置の制御装置に関する。

固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを、電動機の駆動力によって型開閉方向に移動させる型締装置が知られている（例えば特許文献１）。このような型締装置において、移動ダイプレートの保持する金型重量は、金型交換によって変化する。その結果、移動ダイプレートを駆動するときの負荷やイナーシャが変化する。従って、電動機の最適な制御パラメータは、金型交換によって変化することになる。

そこで、特許文献１の型締装置は、金型質量に応じて適切な制御パラメータを設定するように構成されている。具体的には、まず、準備作業として、型締装置には、複数種のモデル金型の金型質量に対応して好適な制御条件が記憶される。また、上記の複数種のモデル金型を保持した移動ダイプレートを、所定の試験運転用の制御条件で駆動した場合のトルクが計測され、そのトルクが参照用トルクとして型締装置に記憶される。

そして、成形作業においては、金型交換がなされると、上記の試験運転用の制御条件で試験運転がなされ、トルクが計測される。その計測トルクと、記憶されている参照用トルクとを比較して、計測トルクに近い参照用トルクを特定する。そして、その特定された参照用トルクに対応する金型質量における好適な制御条件が読み出され、設定される。

すなわち、実際に移動ダイプレートに取り付けられている移動金型の金型質量が、計測トルクに近い参照用トルクに対応するモデル金型の金型質量と同一であるものと推定される。そして、モデル金型に対しての制御パラメータが実際の移動金型に対して設定される。
特開２００８−１３２７３１号公報

しかし、特許文献１では、試験運転の結果に基づいて制御パラメータを選定していることから、種々の不都合が生じる。

例えば、少なくとも１回の試験運転が必要である。また、試験運転においては、適切な制御パラメータが不明のまま型開閉が行われることから、型接触時に金型に衝撃が加えられる等の不都合が生じるおそれがある。

ダイカストマシンにおける摩擦係数等の経年変化が計測トルクに影響する。換言すれば、摩擦係数等の経年変化が金型質量の推定に影響する。従って、計測トルクと参照トルクとが同一であっても、負荷トルクと加速トルクとの比率が異なる状態が生じ得る。その結果、モデル金型に最適な制御パラメータは、実際の金型に最適な制御パラメータではなくなる。

本発明の目的は、型開閉に関して金型質量に応じた適切な制御パラメータを設定できる型締装置及び型締装置の制御装置を提供することにある。

本発明の型締装置は、固定金型を保持する固定ダイプレートと、移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動させる駆動力を生じる電動機と、前記電動機を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記移動金型の質量の入力を受け付ける金型情報設定部と、前記金型情報設定部に入力された質量に基づいて前記電動機の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記パラメータ算出部の算出したパラメータに基づいて前記電動機への制御指令を生成する制御指令発生部と、を有する。

好適には、前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、前記電動機に所定の駆動力を発揮させて前記移動ダイプレートを所定の速度まで加速するときの加速時時定数を算出し、前記制御指令発生部は、前記制御指令として、前記加速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する。

好適には、前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、前記電動機に所定の駆動力を発揮させて前記移動ダイプレートを所定の速度から停止するまで減速するときの減速時時定数を算出し、前記制御指令発生部は、前記制御指令として、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する。

好適には、前記所定の駆動力は、ストールトルクである。

好適には、前記パラメータ算出部は、前記減速時時定数により規定される速度勾配により減速を行った場合に、減速を開始してから前記減速時時定数の示す時間が経過したときに前記移動ダイプレートが型接触位置に到達するための減速開始位置を算出し、前記制御指令発生部は、前記減速開始位置に到達したときに、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始する。

好適には、前記パラメータ算出部は、前記減速時時定数により規定される速度勾配により減速を行った場合に、減速を開始してから前記減速時時定数の示す時間が経過したときに前記移動ダイプレートが型接触位置に到達するための減速開始位置を算出し、前記制御指令発生部は、前記減速開始位置に到達するよりも前に、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始し、前記移動ダイプレートが所定の低速速度まで減速されると、当該低速速度を維持する速度指令、若しくは、速度勾配を緩やかにする速度指令を生成する。

好適には、前記金型情報設定部は、前記固定金型及び前記移動金型の型厚の入力も受け付け、前記パラメータ算出部は、前記金型情報設定部に入力された型厚に基づいて、前記移動ダイプレートの型開閉におけるストローク及び変速位置を算出する。

本発明の型締装置の制御装置は、固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを、型開閉方向に移動させる駆動力を生じる電動機を制御する制御装置であって、前記移動金型の質量の入力を受け付ける金型情報設定部と、前記金型情報設定部に入力された質量に基づいて前記電動機の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記パラメータ算出部の算出したパラメータに基づいて前記電動機への制御指令を生成する制御指令発生部と、を有する。

本発明によれば、型開閉に関して金型質量に応じた適切な制御パラメータを設定できる。

図１は、本発明の実施形態に係る型締装置１の機械部分の構成を示す一部に断面図を含む正面図である。なお、図１は、型締装置１の開状態を示している。

本実施形態に係る型締装置１は、例えば、ダイカストマシンに適用される。型締装置１は、いわゆる複合式型締装置として構成されており、主として型開閉に利用される移動機構４０と、主として型締に利用される型締シリンダ９とを有している。また、型締装置１は、固定ダイプレート３と、移動ダイプレート４と、タイバー７と、ハーフナット２０とを有している。

固定ダイプレート３は、固定金型５を前面側（移動ダイプレート４に対向する側）に保持している。固定ダイプレート３は、ベース２上に固定されている。移動ダイプレート４は、移動金型６を前面側（固定ダイプレート３に対向する側）に保持している。移動ダイプレート４は、ベース２上に型開方向Ａ１および型閉方向Ａ２に移動可能に設けられている。移動ダイプレート４には、タイバー７が挿入される貫通孔４ｈが形成されている。この貫通孔４ｈは、たとえば、移動ダイプレート４の四隅に形成されている。

移動ダイプレート４の型開閉方向への移動により、固定金型５及び移動金型６は型開閉される。固定金型５及び移動金型６が型閉じされることにより、固定金型５の凹部５ａと移動金型６の凹部６ａとの間にキャビティが形成される。

固定ダイプレート３の背面には、スリーブ６０が設けられている。スリーブ６０には、プランジャチップ６１が嵌合している。プランジャチップ６１は、プランジャロッド６２の先端部に連結されている。プランジャロッド６２は、カップリング６３を介して射出シリンダ６５のピストンロッド６４と連結されている。射出シリンダ６５は、油圧によって駆動され、ピストンロッド６４を進退させる。

供給口６０ａを通じてスリーブ６０に溶融金属が供給された状態で、ピストンロッド６４を前進させることにより、固定金型５と移動金型６の間に形成されるキャビティに成形材料としての溶融金属が射出、充填される。

なお、各部６０〜６５を含んで射出装置が構成される。また、型締装置１や射出装置を含んでダイカストマシン（成形機）が構成される。

タイバー７は、固定ダイプレート３によって水平に支持されている。タイバー７の移動ダイプレート４側の自由端部には、移動ダイプレート４と結合するための被結合部７ａが形成されている。被結合部７ａは、たとえば、タイバー７の外周において周方向に延びるリング状の溝部がタイバー７の軸方向に複数配列されて形成されている。なお、溝部は螺旋状に形成されていてもよい。タイバー７の被結合部７ａとは反対側には、型締シリンダ９に内蔵されるピストン８が設けられている。

型締シリンダ９は、固定ダイプレート３の内部に形成されており、この固定ダイプレート３にピストン８が移動可能に内蔵されている。型締シリンダ９のシリンダ室に高圧の作動油を供給することにより、固定ダイプレート３とタイバー７との間に力が作用し、タイバー７が固定ダイプレート３に対して駆動される。タイバー７に連結されたピストン８の可動範囲、すなわち、型締シリンダ９のもつストロークの範囲内で、タイバー７は固定ダイプレート３に対して移動可能である。

移動機構４０は、ベース２に内蔵されており、ねじ軸４１と、支持部材４２と、サーボモータ４３と、可動部材４４とを有する。モータ４３は、回転式の交流又は直流モータである。支持部材４２は、ベース２に対して固定され、ねじ軸４１の一端部を回転自在に支持している。ねじ軸４１の他端部は、ベース２に対して固定されたサーボモータ４３に接続されている。ねじ軸４１は、可動部材４４にねじ込まれている。

移動機構４０では、モータ４３を回転させることにより、ねじ軸４１が回転する。ねじ軸４１の回転は、可動部材４４の直線運動に変換される。これにより、移動ダイプレート４が型開方向Ａ１または型閉方向Ａ２に駆動される。移動ダイプレート４の位置は、モータ４３のエンコーダ８０で可動部材４４の位置を検出することによって特定される。

ハーフナット２０は、移動ダイプレート４の貫通孔４ｈの背後に配置されている。このハーフナット２０には、タイバー７の被結合部７ａと係合する不図示の突条部が形成されている。換言すれば、被結合部７ａ及びハーフナット２０は鋸刃状に形成されており互いに噛合する。

ハーフナット２０は、例えば、不図示のシリンダ装置によって開閉される。ハーフナット２０が閉じてタイバー７の被結合部７ａと噛合（結合）すると、タイバー７と移動ダイプレート４とが連結される。ハーフナット２０が開くと、タイバー７と移動ダイプレート４との連結が解かれる。

タイバー７と移動ダイプレート４とを連結した状態で、ピストン８を固定ダイプレート３の背後側へ移動させることにより、タイバー７は伸長する。そして、固定金型５及び移動金型６は、タイバー７の伸長量に応じた型締力で型締めされる。

型締装置１は、移動機構４０、型締シリンダ９及びハーフナット２０を制御する制御装置８２を有している。制御装置８２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。

図２は、制御装置８２の構成を示すブロック図である。制御装置８２の各部は、例えば、制御装置８２のＣＰＵがＲＯＭや外部記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより構築される。

制御装置８２では、金型情報設定部８３に保持されている情報に基づいて、パラメータ算出部８４により制御パラメータが算出される。算出された制御パラメータは、パラメータ記憶部８５に記憶される。そして、記憶された制御パラメータに基づいて、制御指令発生部８６により位置指令が生成される。生成された位置指令は、フィードバック系９６に入力される。フィードバック系９６は、エンコーダ８０の検出値に基づいて、モータ４３の位置が入力された位置指令に追従するように、モータ４３を制御する。金型情報設定部８３、パラメータ算出部８４、パラメータ記憶部８５及びフィードバック系９６の詳細は以下のとおりである。

金型情報設定部８３は、固定ダイプレート３及び移動ダイプレート４に、現に保持されている、又は、保持される予定の、固定金型５及び移動金型６に関する情報の入力を受け付け、その情報を保持する。例えば、金型情報設定部８３は、移動金型６の質量の情報、及び、型閉じされた固定金型５及び移動金型６の厚さの合計（型厚）の情報の入力を受け付け、保持する。金型情報設定部８３への情報の入力は、例えば、キーボード等の不図示の入力装置に対して所定の入力操作がなされることにより行われる。なお、記憶媒体に記録された情報が制御装置８２により読み出されることにより金型情報設定部８３に情報が入力されたり、ネットワークを介して他の機器から情報が送信されることにより金型情報設定部８３に情報が入力されたりしてもよい。

パラメータ算出部８４は、移動ダイプレート４の加速度に係る制御パラメータを算出する加減速制御パラメータ演算部９２と、移動ダイプレート４の変速位置に係る制御パラメータを算出する移動ダイプレート位置演算部９３とを有している。

金型質量が小さいときにモータ４３に緩やかな加速を指令すれば、サイクルタイムの長期化を招く。一方、金型質量が大きいときにモータ４３に急激な加速を指令すれば、速度の振動が大きくなる。そこで、加減速制御パラメータ演算部９２は、金型情報設定部８３の保持している移動金型６の質量の情報に基づいて、移動ダイプレート４の加減速に係る好適な制御パラメータを算出する。

金型交換により型厚が変化すると、移動ダイプレート４の変速点（変速位置や変速時期。変速位置は停止位置も含む。）も変化し、若しくは、変化させることが好ましい。例えば、型閉じにおいて、型厚が大きくなると、型接触により移動ダイプレート４が停止する位置（型接触位置）は、型開き方向へ移動する。また、型接触手前において移動ダイプレート４を十分に減速するためには、型厚が小さいときよりも早期に減速を開始することが必要である。そこで、移動ダイプレート位置演算部９３は、金型情報設定部８３の保持している型厚の情報に基づいて、移動ダイプレート４の停止位置や減速開始位置等の変速点に係る制御パラメータを算出する。

パラメータ記憶部８５は、加減速制御パラメータ演算部９２の算出した制御パラメータを記憶する加減速制御パラメータ記憶部９４と、移動ダイプレート位置演算部９３の算出した制御パラメータを記憶する移動ダイプレート位置記憶部９５とを有している。

制御指令発生部８６は、加減速制御パラメータ記憶部９４に記憶されている制御パラメータに応じた加速及び減速がなされるように、速度指令に係る情報を含む位置指令をフィードバック系９６に出力する。より具体的には、制御指令発生部８６は、加速及び減速に関する情報をフィードバック系９６の位置制御部８８と速度制御部８９に出力する。また、制御指令発生部８６は、移動ダイプレート位置記憶部９５に記憶されている変速点において変速がなされるように、速度指令に係る情報を含む位置指令をフィードバック系９６に出力する。

速度指令に係る情報を含む位置指令は、例えば、単位時間当たりのパルス数が目標速度を示し、且つ、その積分値（積算値）である総パルス数が目標位置を示す、複数のパルス列からなる信号である。なお、制御指令発生部８６の生成する位置指令には、速度指令が含まれているから、制御指令発生部８６は、速度指令を生成していると捉えることも可能である。

信号経路の図示は省略するが、例えば、変速が移動ダイプレート４の位置に基づいて行われるものである場合には、制御指令発生部８６は、エンコーダ８０の検出値に基づいて変速を行う。また、例えば、変速が型閉じ開始時等の所定の基準時刻からの経過時間に基づいて行われるものである場合には、制御指令発生部８６は、不図示のタイマーに基づいて変速を行う。

フィードバック系９６は、メインループとして位置ループを有するとともに、マイナーループとして速度ループを有している。具体的には、以下のとおりである。

位置加算部８７は、制御指令発生部８６からの位置指令と、エンコーダ８０からの検出位置との偏差を算出する。位置制御部８８は、位置加算部８７の算出した偏差に基づいて速度指令を出力する。微分部９１は、エンコーダ８０からの検出位置に基づいて速度を算出する。速度加算部９７は、位置制御部８８からの速度指令と、微分部９１からの検出速度との偏差を算出する。速度制御部８９は、速度加算部９７の算出した偏差に基づいて、電流指令をサーボアンプ９０に出力する。サーボアンプ９０は、速度制御部８９からの電流指令に基づいてモータ４３に電力を供給する。なお、サーボアンプ９０及びモータ４３においては、不図示の電流ループが構成されている。

図３は、制御装置８２の移動ダイプレート４の型閉じに係る制御を説明する概略図である。図３（ａ）は、モータ４３の回転数（移動ダイプレート４の速度と捉えられてもよい。）の経時変化を示している。図３（ｂ）は、移動ダイプレート４の型開き位置からの距離（移動量）の経時変化を示している。図３（ｃ）は、モータ４３の発生するトルクを示している。各図において、横軸が時間を示している。

各図において、点線Ｌｄｖ、Ｌｄｘ、ＬｄＴは、制御装置８２の制御パターンの第１の例を示しており、実線Ｌｓｖ、Ｌｓｘ、ＬｓＴは、制御装置８２の制御パターンの第２の例を示している。

図３（ａ）において示すように、第１の例及び第２の例のいずれにおいても、制御装置８２は、概ね、モータ４３が加速し、定速で回転し、減速するように、モータ４３を制御する。このようなモータ４３の制御により、図３（ｂ）に示すように、移動ダイプレート４は、型閉じ方向へ移動し、型接触がなされる。また、制御装置８２は、図３（ａ）に示す速度変化が得られるように、図３（ｃ）に示すように、モータ４３のトルクを制御する。具体的には、以下のとおりである。

まず、第１の例について説明する。

図３（ａ）に示すように、制御装置８２は、モータ４３が回転数Ｎ_０から回転数Ｎ_１へ加速するようにモータ４３を制御する（時刻ｔ０〜ｔ１）。回転数Ｎ_０は、例えば０である。回転数Ｎ_１は、モータ４３の定格等を考慮しつつ、成形サイクルが短縮されるように比較的高く適宜に設定される。

加速の際には、図３（ｃ）に示すように、制御装置８２は、モータ４３が負荷トルクＴ_Ｌを超えるトルクを発揮するようにモータ４３を制御する。より詳細には、制御装置８２は、モータ４３がストールトルクＴ_ＰＳを発揮するようにモータ４３を制御する。従って、モータ４３は、回転数Ｎ_０から回転数Ｎ_１への加速を最短の加速時間ｔａで行う。なお、加速トルクＴａはＴ_ｐｓ−Ｔ_Ｌである。加速度（速度勾配）は一定である。

図３（ａ）に示すように、モータ４３の回転数がＮ_１に到達すると、制御装置８２は、モータ４３が回転数Ｎ_１を保つようにモータ４３を制御する（時刻ｔ１〜ｔ３）。定速回転の際には、図３（ｃ）に示すように、制御装置８２は、モータ４３が負荷トルクＴ_Ｌと概ね同等のトルクを発揮するようにモータ４３を制御する。なお、制御装置８２は、エンコーダ８０の検出値に基づいて、モータ４３が回転数Ｎ_１に到達したか否かを判定できる。

その後、図３（ｂ）に示すように、移動ダイプレート４が位置Ｓｂに到達すると（時刻ｔ３）、図３（ａ）に示すように、制御装置８２は、移動ダイプレート４の減速を開始する。なお、制御装置８２は、エンコーダ８０の検出値に基づいて、移動ダイプレート４が位置Ｓｂに到達したか否かを判定できる。

モータ４３の負荷トルクＴ_Ｌはモータ４３の減速に寄与する。また、減速時には、制御装置８２は、モータ４３が加速時とは逆方向のトルクを発揮するようにモータ４３を制御する。より詳細には、制御装置８２は、モータ４３がストールトルクＴ_ＰＳを発揮するようにモータ４３を制御する。従って、モータ４３は、回転数Ｎ_１から回転数Ｎ_０への減速を最短の減速時間ｔｂで行う。なお、減速トルクＴｂはＴ_ｐｓ＋Ｔ_Ｌである。加速度（速度勾配）は、概ね一定である。

モータ４３の回転数がＮ_０に到達するのと略同時に、移動ダイプレート４は、型接触が行われる位置Ｓｆに到達する（時刻ｔ５）。なお、図３（ｂ）では、型開き位置を基準（０）としているから、位置Ｓｆは、型開閉のストロークと同一量である。以下、位置Ｓｆを「ストロークＳｆ」ということがある。位置Ｓｆに到達するまでに移動ダイプレート４の速度が減速されることにより、型接触において、固定金型５と移動金型６との間に衝撃が生じることが抑制される。

次に、第２の例について説明する。

第２の例は、モータ４３を回転数Ｎ_０から回転数Ｎ_１まで加速し、その後、回転数Ｎ_１を維持するところまでは、第１の例と同様である。ただし、第２の例では、制御装置８２は、移動ダイプレート４が位置Ｓｆに到達するまでに、モータ４３が十分且つ確実に減速されるようにモータ４３の減速制御を行っている。具体的には、以下のとおりである。

図３（ａ）に示すように、第２の例では、制御装置８２は、モータ４３が、第１の例よりも所定の余裕時間ｔｃ早く減速を開始するようにモータ４３を制御する（時刻ｔ２）。なお、制御装置８２は、例えば、移動ダイプレート４が位置Ｓｂよりも手前の位置Ｓｃに到達したか否かを判定し、到達したと判定したときに、減速を指令する。その後、モータ４３の回転数が所定の回転数Ｎ_２に到達すると（時刻ｔ４）、制御装置８２は、その回転数Ｎ_２を維持するようにモータ４３を維持する。そして、図３（ｂ）に示すように、移動ダイプレート４が位置Ｓｄに到達すると、図３（ａ）に示すように、制御装置８２は、再度減速を開始する（時刻ｔ６）。そして、モータ４３の回転数がＮ_０に到達するのと略同時に、図３（ｂ）に示すように、移動ダイプレート４は位置Ｓｆに到達する（時刻ｔ７）。

なお、回転数Ｎ_２は、例えば、回転数Ｎ_２の状態で型接触がなされたとしても、金型等の損傷が生じないように適宜に設定される。第２の例における時刻ｔ２〜ｔ４の速度勾配は、第１の例における時刻ｔ３〜ｔ５の速度勾配と同じである。すなわち、ストールトルクＴ_ｐｓを発揮することにより得られる速度勾配である。第２の例における時刻ｔ６〜ｔ７の速度勾配は適宜に設定されてよいが、例えば、第１の例における時刻ｔ３〜ｔ５の速度勾配と同じである。

上記の第１の例及び第２の例の動作パターンは、例えば、図３（ａ）に示す速度勾配（速度パターン）の速度を目標値とする速度指令の情報を含む位置指令が、制御装置８２の制御指令発生部８６からフィードバック系９６に入力されることにより実現される。例えば、制御指令発生部８６は、位置指令として、単位時間当たりのパルス数が図３（ａ）に示した速度に比例するようにパルス列を出力する。

また、そのような速度指令を生成する元となる、図３（ａ）に示す速度勾配（速度パターン）を規定するパラメータ（ｔａ、ｔｂ、Ｓｂ等）は、制御装置８２のパラメータ算出部８４によって算出される。具体的には、以下のとおりである。

加減速制御パラメータ演算部９２は、最短の加速時間ｔａ（ｓｅｃ）及び最短の減速時間ｔｂ（ｓｅｃ）を以下の式により算出する。
ｔａ＝（Ｊ_Ｍ＋Ｊ_Ｌ）・２π・（Ｎ_１−Ｎ_０）／（Ｔ_ＰＳ−Ｔ_Ｌ）（１）
ｔｂ＝（Ｊ_Ｍ＋Ｊ_Ｌ）・２π・（Ｎ_１−Ｎ_０）／（Ｔ_ＰＳ＋Ｔ_Ｌ）（２）
ここで、
Ｎ_１，Ｎ_０：モータの回転数（ｓｅｃ^−１）
Ｊ_Ｍ：モータ４３のイナーシャ（ｋｇ・ｍ^２）
Ｊ_Ｌ：モータ４３の軸換算の負荷イナーシャ（ｋｇ・ｍ^２）
Ｔ_ＰＳ：モータ４３のストールトルク（Ｎ・ｍ）
Ｔ_Ｌ：モータ４３の軸にかかる負荷トルク（Ｎ・ｍ）
である。

また、負荷トルクＴ_Ｌは、以下の式により表わされる。
Ｔ_Ｌ＝（Ｗ_１＋Ｗ_２）ｇμ／（２πη）
ここで、
Ｗ_１：移動金型６の質量（ｋｇ）
Ｗ_２：移動ダイプレート４の質量（移動金型６の質量を除く。また、移動金型６以外の移動ダイプレート４と共に移動する部材の質量を含む）（ｋｇ）
ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓｅｃ^２）
μ：移動ダイプレート４のベース２に対する摩擦係数
η：駆動系（ねじ軸４１や可動部材４４等）の効率
である。

Ｊ_Ｍ、Ｊ_Ｌ、Ｔ_ＰＳ、Ｗ_２、μ、ηは、例えば、型締装置１の製造者によって制御装置８２に入力され、型締装置１に記憶される。Ｗ_１は、型締装置１のユーザによって、移動ダイプレート４に取り付けられる移動金型６に応じて、制御装置８２の金型情報設定部８３に入力される。Ｎ_１及びＮ_０は、型締装置１の製造者若しくはユーザにより制御装置８２に入力され、又は、制御装置８２によりＷ_１やモータ４３の定格等に基づいて算出される。

（１）及び（２）式は、所定の駆動力により加速又は減速するときにおける時定数を算出する式に、所定の駆動力としてのストールトルクＴ_ＰＳを代入することにより得られる。

制御装置８２の移動ダイプレート位置演算部９３は、例えば、ストロークＳｆ（ｍｍ）を以下の式により算出する。
Ｓｆ＝Ｌ＋Ａ（３）
ここで、
Ｌ：固定金型５及び移動金型６の型厚（ｍｍ）
Ａ：離型剤等を金型へスプレーする動作や金型から成形品を搬出する動作等を考慮して定められる定数（ｍｍ）
である。

Ｌは、型締装置１のユーザによって、移動ダイプレート４に取り付けられる移動金型６に応じて、制御装置８２の金型情報設定部８３に入力される。Ａは、型締装置１の製造者若しくはユーザにより制御装置８２に入力される。

（３）式の例では、制御装置８２は、型厚に応じてストロークＳｆを変化させる。また、この場合、ストロークＳｆは、型厚Ｌの増加量と同一量で増加し、また、移動ダイプレート４の型接触位置は、型厚Ｌの増加量と同一量で型開方向へずれるから、型開位置は、型厚Ｌの増加量の２倍の量で型開方向へずれる。

ただし、ストロークＳｆは、一定であってもよい。なお、この場合、型開き位置は、型厚Ｌの増加量と同一量で型開き方向へずれる。また、型開き位置が一定位置とされてもよい。この場合、ストロークＳｆは、型厚Ｌの増加と同一量で減少する。

制御装置８２の移動ダイプレート位置演算部９３は、変速位置（型開位置、型接触位置を含む）を型厚Ｌ等に基づいて、適宜な位置を基準として算出する。ただし、以下の（４）〜（６）式では、型開位置を基準（０）として各式を表現する。

制御装置８２の移動ダイプレート位置演算部９３は、第１の例の減速開始位置Ｓｂ（ｍｍ）を以下の式により算出する。
Ｓｂ＝Ｓｆ−Ｂ（４）
ここで、Ｂは、最短の減速時間ｔｂで回転数Ｎ_１からＮ_０に減速した場合の、最短の減速時間ｔｂにおける移動ダイプレート４の移動量である。Ｂは、回転数Ｎ_０、Ｎ_１及びｔｂ、並びに、等加速度運動の式に基づいて、移動ダイプレート位置演算部９３によって算出される。

制御装置８２の移動ダイプレート位置演算部９３は、第２の例の減速開始位置Ｓｃ（ｍｍ）を以下の式により算出する。

Ｓｃ＝Ｓｂ−Ｃ（５）
ここで、Ｃは、移動ダイプレート４の制御遅れ等を考慮した余裕距離である。Ｃは、型締装置１の製造者若しくはユーザにより制御装置８２に入力される。又は、Ｃは、型締装置１の製造者若しくはユーザにより制御装置８２に入力された余裕時間ｔｃ及び回転数Ｎ_１に基づいて、回転数Ｎ_１の状態において余裕時間ｔｃの間に移動ダイプレート４が移動する距離として、制御装置８２により算出される。

制御装置８２の移動ダイプレート位置演算部９３は、第２の例の２度目の減速開始位置Ｓｄ（ｍｍ）を以下の式により算出する。
Ｓｄ＝Ｓｆ−Ｄ（６）
ここで、距離Ｄは、例えば、距離Ｂと同様にして求められる。すなわち、制御装置８２は、回転数Ｎ_２からＮ_０に減速する場合の最短の減速時間を算出する。そして、移動ダイプレート位置演算部９３は、その最短の減速時間で回転数Ｎ_２からＮ_０に減速した場合の、最短の減速時間における移動ダイプレート４の移動量を距離Ｄとして算出する。

回転数Ｎ_２は、型締装置１の製造者若しくはユーザにより制御装置８２に入力される。又は、回転数Ｎ_２は、制御装置８２により算出される。例えば、制御装置８２は、例えば、Ｗ_１及びＷ_２に基づいて算出される運動エネルギーが所定の閾値を下回るように回転数Ｎ_２を算出する。

図４は、制御装置８２による移動ダイプレート４の型閉じに係る制御に及ぼす金型質量の影響を説明する図である。

図４は、移動ダイプレート４の速度指令の経時変化を示している。実線Ｌａは移動ダイプレート４に金型を取り付けていない場合を示している。１点鎖線Ｌｂは移動ダイプレート４に想定最軽量金型を取り付けた場合を示している。２点鎖線Ｌｃは移動ダイプレート４に想定最重量金型を取り付けた場合を示している。

図４では、参考までに、移動金型６の重量を含む移動ダイプレート４の総重量（ｔｏｎ）、移動金型６の重量（ｔｏｎ）、時間（ｓｅｃ）、速度（ｍ／ｓｅｃ）、並びに、加速度αａ、αｂ及びαｃ（ｍ／ｓｅｃ^２）の数値を記載している。しかし、本実施形態は、図４に例示された数値により限定されるものではない。

図４では、移動ダイプレート４が重いほど、定速時の回転数Ｎ_１が小さく設定されるものと仮定している。この場合、金型が重くなっても成形サイクルにおける平均トルクが定格を超えてしまうことを抑制し、モータ４３の負担を軽減することができる。また、図４では、金型によらずストロークＳｆが一定であるものと仮定している。

本実施形態では、上述のように、移動金型６の質量に基づいて時定数（ｔａ、ｔｂ）を算出し、その算出した時定数により規定される速度勾配で移動ダイプレート４を移動させる。従って、実線Ｌａ、１点鎖線Ｌｂ及び２点鎖線Ｌｃは、互いに加速度αａ、αｂ及びαｃ（ｍ／ｓｅｃ^２）が異なっている。なお、図４では、時定数ｔａは互いに同一である。これは、そのようになるように回転数Ｎ_２を設定したことによる。時定数ｔｂも同様に、実線Ｌａ、１点鎖線Ｌｂ及び２点鎖線Ｌｃ間において互いに同一である。

図５は、図４と同様に、本実施形態の効果を説明する図である。なお、図５に参考までに示された数値により本実施形態が限定されないことは図４と同様である。

図５では、金型質量によらず、移動ダイプレート４の最高速度（Ｎ_１）が一定とした場合の、移動ダイプレート４の速度指令の経時変化を示している。実線Ｌａは図４のものと同一である。２点鎖線Ｌｃ′は、図４の２点鎖線Ｌｃと同様に、移動ダイプレート４に想定最重量金型が取り付けられた場合の速度指令を示している。点線Ｌｄは、移動ダイプレート４に想定最重量金型よりも更に重い移動金型６が取り付けられた場合の速度指令を示している。

図５においても、図４と同様に、金型重量に応じて時定数（ｔａ、ｔｂ）が算出され、制御パラメータが設定されていることから、金型重量に応じて互いに異なる制御指令がなされている。

以上の実施形態によれば、型締装置１は、固定金型５を保持する固定ダイプレート３と、移動金型６を保持し、固定ダイプレート３に対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレート４とを有する。また、型締装置１は、移動ダイプレート４を固定ダイプレート３に対して型開閉方向に移動させる駆動力を生じるモータ４３と、モータ４３を制御する制御装置８２とを有する。制御装置８２は、移動金型６の質量の入力を受け付ける金型情報設定部８３を有する。また、制御装置８２は、金型情報設定部８３に入力された質量に基づいてモータ４３の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部８４と、パラメータ算出部８４の算出したパラメータに基づいてモータ４３への制御指令を生成する制御指令発生部８６とを有する。

従って、金型交換に伴う移動ダイプレート４の質量の変化に応じて好適に制御パラメータを設定することができる。しかも、移動金型６の質量を入力することから、制御パラメータを設定するための試験運転をユーザにおいて行う必要性をなくしたり、摩擦係数等の経年変化の影響を低減したりすることができる。

パラメータ算出部８４は、パラメータとして、モータ４３に所定の駆動力（一例としてストールトルクＴ_ＰＳ）を発揮させて移動ダイプレート４を所定の速度（Ｎ_１）まで加速するときの加速時時定数（ｔａ）を算出する。また、制御指令発生部８６は、制御指令として、加速時時定数（ｔａ）により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する。従って、所定の駆動力で移動ダイプレート４を加速するときにおいて、所定の速度に対するモータ４３の追従性を高くしつつ、モータ４３の速度の振動を低減することができる。

同様に、パラメータ算出部８４は、パラメータとして、モータ４３に所定の駆動力（一例としてストールトルクＴ_ＰＳ）を発揮させて移動ダイプレート４を所定の速度（Ｎ_１）から停止するまで減速するときの減速時時定数（ｔｂ）を算出する。また、制御指令発生部８６は、制御指令として、減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する。従って、加速時と同様に、所定の駆動力で移動ダイプレート４を減速するときにおいて、停止速度（Ｎ_０）又は低速速度（Ｎ_２）に対するモータ４３の追従性を高くしつつ、モータ４３の速度の振動を低減することができる。

上記の所定の駆動力がストールトルクＴ_ＰＳである場合には、成形サイクルを最大限短縮することができる。

パラメータ算出部８４は、減速時時定数（ｔｂ）により規定される速度勾配により減速を行った場合に、減速を開始してから減速時時定数の示す時間が経過したときに移動ダイプレート４が型接触位置（Ｓｆ）に到達するための減速開始位置（Ｓｂ）を算出する。

そして、第１の例では、制御指令発生部８６は、減速開始位置（Ｓｂ）に到達したときに、減速時時定数（ｔｂ）により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始する。従って、減速開始を極力遅らせて、成形サイクルを短縮化することができる。

また、第２の例では、制御指令発生部８６は、減速開始位置（Ｓｂ）に到達するよりも前に（位置Ｓｃにおいて）、減速時時定数（ｔｂ）により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始する。また、制御指令発生部８６は、移動ダイプレート４が所定の低速速度（Ｎ_２）まで減速されると、当該第２速度を維持する速度指令を生成する。従って、減速開始位置を遅らせて成形サイクルを短縮しつつも、制御遅れが生じた場合に生じる金型間の衝撃を抑制することができる。

金型情報設定部８３は、固定金型５及び移動金型６の型厚の入力も受け付ける。パラメータ算出部８４は、金型情報設定部８３に入力された型厚に基づいて、移動ダイプレート４の型開閉におけるストロークＳｆ及び変速位置（Ｓｂ等）を算出する。従って、型厚に応じて適切なストロークＳｆが算出される。また、このようにストロークＳｆを型厚に応じて変化させても、上述のように、制御パラメータ（ｔａ等）が適切に設定されることから、移動ダイプレート４の制御は適切になされる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

型締装置は、ダイカストマシンに適用されるものに限定されず、例えば、射出成形機に適用されるものであってもよい。また、型締装置は、複合式のものに限定されず、例えば、トグル式のものであってもよい。型締装置が実施形態のよに型締シリンダを有する複合式のものである場合、型締シリンダは、移動ダイプレートに設けられていてもよい。

電動機は、回転式のものに限定されず、リニア式のものであってもよい。また、電動機が回転式のものである場合、回転運動を直線運動に変換する機構は、ねじ機構に限定されない。例えば、変換機構は、ラックピニオン機構であってもよい。電動機は、移動ダイプレートとともに移動するように設けられてもよい。例えば、実施形態において、ねじ軸を固定し、移動ダイプレートに設けられた電動機により可動部材を回転させて、移動ダイプレートを移動させてもよい。

本発明は、移動ダイプレートの型閉方向への移動だけでなく、型開方向への移動に適用されてもよい。また、この場合において、成形品が固定金型から離型して移動金型とともに移動する型締装置においては、成形品の質量も入力され、移動金型及び成形品の質量に基づいて、時定数等のパラメータが算出されてもよい。

パラメータ算出部におけるパラメータの算出方法は、計算式により演算する方法に限定されない。例えば、パラメータ算出部は、金型質量と時定数とを対応付けたデータテーブル（チャート）を記憶し、入力された金型質量に対応する時定数をデータテーブルから特定してもよい。型厚に基づくストロークや型接触位置の算出も同様である。

時定数を算出するときの所定の駆動力は、ストールトルクに限定されない。例えば、ストールトルクから所定の余裕量を差し引いたトルクとしてもよい。

低速速度（Ｎ_２）は、加速後（減速前）の所定の速度（Ｎ_１）よりも低ければよく、適宜に設定されてよい。また、低速速度に到達した後の動作は、定速及び再度の減速に限定されない。例えば、減速時の時定数により規定される速度勾配よりも緩やかな速度勾配で減速したり、速度勾配を徐々に緩やかにしてもよい。

本発明の実施形態に係る型締装置の構成を示す一部に断面図を含む正面図。図１の型締装置の制御装置の構成を示すブロック図。図２の制御装置の移動ダイプレートの型閉じに係る制御を説明する概略図。図２の制御装置の移動ダイプレートの型閉じに係る制御に及ぼす金型質量の影響を説明する図。図２の制御装置の移動ダイプレートの型閉じに係る制御に及ぼす金型質量の影響を説明する他の図。

符号の説明

１…型締装置、３…固定ダイプレート、４…移動ダイプレート、５…固定金型、６…移動金型、４３…モータ（電動機）、８２…制御装置、８３…金型情報設定部、８４…パラメータ算出部、８６…制御指令発生部。

Claims

固定金型を保持する固定ダイプレートと、
移動金型を保持し、前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動可能な移動ダイプレートと、
前記移動ダイプレートを前記固定ダイプレートに対して型開閉方向に移動させる駆動力を生じる電動機と、
前記電動機を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記移動金型の質量の入力を受け付ける金型情報設定部と、
前記金型情報設定部に入力された質量に基づいて前記電動機の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部の算出したパラメータに基づいて前記電動機への制御指令を生成する制御指令発生部と、
を有する型締装置。
前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、前記電動機に所定の駆動力を発揮させて前記移動ダイプレートを所定の速度まで加速するときの加速時時定数を算出し、
前記制御指令発生部は、前記制御指令として、前記加速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する
請求項１に記載の型締装置。
前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、前記電動機に所定の駆動力を発揮させて前記移動ダイプレートを所定の速度から停止するまで減速するときの減速時時定数を算出し、
前記制御指令発生部は、前記制御指令として、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令を生成する
請求項１又は２に記載の型締装置。
前記所定の駆動力は、ストールトルクである
請求項２又は３に記載の型締装置。
前記パラメータ算出部は、前記減速時時定数により規定される速度勾配により減速を行った場合に、減速を開始してから前記減速時時定数の示す時間が経過したときに前記移動ダイプレートが型接触位置に到達するための減速開始位置を算出し、
前記制御指令発生部は、前記減速開始位置に到達したときに、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始する
請求項３に記載の型締装置。
前記パラメータ算出部は、前記減速時時定数により規定される速度勾配により減速を行った場合に、減速を開始してから前記減速時時定数の示す時間が経過したときに前記移動ダイプレートが型接触位置に到達するための減速開始位置を算出し、
前記制御指令発生部は、
前記減速開始位置に到達するよりも前に、前記減速時時定数により規定される速度勾配の速度を目標値とする速度指令の生成を開始し、
前記移動ダイプレートが所定の低速速度まで減速されると、当該低速速度を維持する速度指令、若しくは、速度勾配を緩やかにする速度指令を生成する
請求項３に記載の型締装置。
前記金型情報設定部は、前記固定金型及び前記移動金型の型厚の入力も受け付け、
前記パラメータ算出部は、前記金型情報設定部に入力された型厚に基づいて、前記移動ダイプレートの型開閉におけるストローク及び変速位置を算出する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の型締装置。
固定金型を保持する固定ダイプレートに対して、移動金型を保持する移動ダイプレートを、型開閉方向に移動させる駆動力を生じる電動機を制御する制御装置であって、
前記移動金型の質量の入力を受け付ける金型情報設定部と、
前記金型情報設定部に入力された質量に基づいて前記電動機の制御に係るパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部の算出したパラメータに基づいて前記電動機への制御指令を生成する制御指令発生部と、
を有する型締装置の制御装置。