JP2014019009A - サーボアンプが共用化された電動射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】格別にインバータを設けることなく、駆動機構を高速に駆動したり微妙な調整の制御をすることができる電動射出成形機を提供する。
【解決手段】エジェクタ装置の突出機構の突出モータ（２１）と、型締装置の型厚調整機構の型厚調整モータ（１８）とを、電磁スイッチ（２４、２５）によって１台の兼用サーボアンプ（２２）に接続する。電磁スイッチ（２４、２５）を駆動すると、突出モータ（２１）と型厚調整モータ（１８）とを選択的に駆動できる。エジェクタ装置は射出成形工程においてのみ、型厚調整機構は型厚調整工程においてのみ、それぞれ駆動される。これらの工程が同時に実施されることはないので、作業効率上問題になることはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各装置がサーボモータ、インダクションモータ等の各種モータによって駆動される電動射出成形機に関するものである。

射出成形機は、従来周知のように、金型を型締めする型締装置、型締めされた金型に溶融樹脂を計量し射出する射出装置、成形された成形品を突き出す突出装置、等から構成されている。これらの各装置には駆動機構が設けられている。例えば型締装置にはトグル機構のような型締機構、型厚を調整する型厚調整機構等が、射出装置にはスクリュを駆動するスクリュ駆動機構、射出ノズルを金型に対して前後進させるノズルタッチ機構等が、突出装置にはエジェクタロッドを突き出す突出機構が、それぞれ設けられている。電動射出成形機は、これら各機構がモータによって駆動されるようになっている。モータは使用目的によって種類が選定されており、制御において高度な正確性が要求される駆動機構、具体的には型締機構、スクリュ駆動機構、突出機構等についてはサーボモータが採用され、制御に要求される正確性が比較的緩やかで済む駆動機構、具体的には型厚調整機構、ノズルタッチ機構等にはサーボモータに比して安価なインダクションモータが採用されている。

従来周知の電動射出成形機５１においては、各モータへの電力供給の回路は、例えば図２に示されているように構成されている。電動射出成形機５１は、ＡＣ給電部５２において工場から３相交流電圧の供給を受けている。各種のサーボモータＳＭ、ＳＭ、…については、ＡＣ給電部５２から、インバータシステム５３に電力が供給され、インバータシステム５３によって駆動されるようになっている。具体的には、インバータシステム５３は、ＡＣ給電部５２からの３相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ５４と、この直流電圧を所望の周波数と電圧の３相交流電圧に変換するサーボアンプ５６、５７、…とからなり、それぞれのサーボモータＳＭ、ＳＭ、…は対応するサーボアンプ５６、５７、…によって駆動されるようになっている。これに対し、インダクションモータＩＭ、ＩＭは、ＡＣ電力供給部５２から直接電力が供給され、電磁スイッチ６１、６２、…によってＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。電磁スイッチ６１、６２、および電磁スイッチ６３、６４は、それぞれ一対になっておりインダクションモータＩＭ、ＩＭを正回転させたり逆回転させるようになっている。つまり、これらのインダクションモータ、すなわち型厚調整モータＩＭやノズルタッチモータＩＭによって型厚調整機構やノズルタッチ機構は正方向と逆方向とに選択的に駆動できる。

特開平１１−１５１７３８号公報

特許文献１には、１個のインバータを備え、２個のインダクションモータである型厚調整モータとノズルタッチモータに、このインバータからの３相交流電圧を供給する電動射出成形機が記載されている。インバータは、任意の周波数の３相交流電圧を生成できるので、型厚調整モータやノズルタッチモータを任意の回転速度で駆動できる。これによって型厚調整機構やノズルタッチ機構を高速に駆動したり、正確に制御することが可能になる。なお、特許文献１に記載の電動射出成形機において、これらの２個のインダクションモータは、共通の１個のインバータに、それぞれ電磁スイッチを介して接続され、電磁スイッチを切り換えることによって一方のインダクションモータに電力が供給され、駆動されるようになっている。

従来の電動射出成形機においても、そして特許文献１に記載の電動射出成形機においても、電力を供給して適切に各モータを駆動し、それによって各装置を駆動することはできる。しかしながら解決すべき問題点も見受けられる。例えば従来の電動射出成形機においては、インダクションモータＩＭ、ＩＭに供給される３相交流電圧は、周波数と電圧が一定であるのでモータの回転数を調整できない。そうすると、例えば型厚調整モータＩＭによって駆動される型厚調整機構は駆動速度を調整できない。つまり型厚調整機構を高速で駆動したり、微妙に調整する制御が難しいという問題がある。特許文献１に記載の電動射出成形機においては、インバータによってインダクションモータを制御するので、回転数を調整することはできる。従って型厚調整機構やノズルタッチ機構を高速で駆動したり、微妙に調整する制御をすることができる。また２個のインダクションモータを１個のインバータによって制御するので比較的コストも安い。このように、モータの種類がインダクションモータの場合、複数のモータを、共通の１個のインバータにスイッチを介して接続するようにするのは、比較的実施されている。これはインダクションモータとインバータの接続は、電力の供給線だけであり、電力の供給線をスイッチによって切り換えるだけで容易に駆動対象のモータを変更できるからである。仮にモータの回転位置をセンサによって検出しているとしても、センサの信号線はコントローラに接続すればよく、コントローラから見てインダクションモータは制御方法が共通しているので、切換も容易であるという理由もある。しかしながら、特許文献１に記載の電動射出成形機においては、従来の電動射出成形機にはないインバータが格別に１個必要になる。つまり必ずしもコストは小さくない。さらには２個のインダクションモータ、すなわち型厚調整モータとノズルタッチモータは、同時には駆動できないという問題がある。つまり、この電動射出成形機においては型厚調整工程とノズルタッチ工程を同時に実施できない。すなわち本来は同時に実施可能であるべき工程であるにも拘わらず、電力供給回路の制約によって同時に実施することができず、作業効率において問題が認められる。

本発明は、上記したような問題点を解決した電動射出成形機を提供することを目的としており、具体的には、格別にインバータを設ける必要がないにも拘わらず、従来高速に駆動したり、微妙な調整の制御が困難であった駆動機構について、高速に駆動したり微妙な調整の制御をすることができ、同時に実施可能な複数の工程については同時実施を妨げることがなく、従って作業効率が高い電動射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、エジェクタ装置の突出機構の突出モータを駆動するサーボアンプによって、他のモータも駆動できるようにする。具体的には、突出モータと、型締装置の型厚調整機構の型厚調整モータとを、スイッチによってこのサーボアンプに接続する。そしてスイッチを駆動して、突出モータと型厚調整モータとを選択的に駆動できるように構成する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、エジェクタ装置の突出機構の突出モータと、型締装置の型厚調整機構の型厚調整モータは、スイッチを介して１個のサーボアンプに接続され、選択的に駆動されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動射出成形機において、前記突出モータはサーボモータからなり、前記型厚調整モータはインダクションモータからなることを特徴とする電動射出成形機として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動射出成形機において、前記型厚調整モータはそのモータ容量が、前記突出モータのモータ容量と同程度になるように選定されていることを特徴とする電動射出成形機として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の電動射出成形機において、前記サーボアンプには前記スイッチの状態を入力する接点入力部が設けられ、前記突出モータと前記型厚調整モータのいずれが選択されているかを検出できるようになっていることを特徴とする電動射出成形機として構成される。

以上のように、本発明によると、エジェクタ装置の突出機構の突出モータと、型締装置の型厚調整機構の型厚調整モータは、スイッチを介して１個のサーボアンプに接続され、選択的に駆動されるように構成されている。そうするとこの電動射出成形機においては、サーボアンプによって型厚調整モータを駆動して回転数を自由に制御できる。これによって型厚調整機構を高速に駆動できると共に、型厚調整機構の低速な駆動もできる。そうすると型厚調整の効率が高く、微妙な調整も可能になる。そして本発明の電動射出成形機は、突出モータ用のサーボアンプを型厚調整モータ用として兼用していると言える。そうすると格別にインバータを設ける必要がなくコストが安い。また、必要な電流センサやサーモガード等も共用できるので、さらにコストが安くなる。そして本発明は、電動射出成形機で実施される各工程に影響を与えないので、作業上の効率を落とさない。すなわち突出モータは、成形品の突き出しをするときにのみ駆動され、射出成形工程でのみ駆動される。これに対して型厚調整モータは、型厚調整工程でのみ駆動される。型厚調整工程と射出成形工程は同時に実施される可能性はないので、これらが選択的に実施されるようになっていても、作業上支障をきたさない。

本発明の実施の形態に係る電動射出成形機の、モータへの電力供給回路を示す回路図である。 従来の電動射出成形機の、モータへの電力供給回路を示す回路図である。

以下、図１を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機１も、従来の電動射出成形機と同様に工場内に設置され、工場から供給される３相交流電圧をＡＣ給電部２で受けるようになっている。ＡＣ給電部２からの３相交流電圧の供給線は、インバータシステム３に接続され、インバータシステム３によって各種サーボモータが駆動されるようになっている。またＡＣ給電部２からの３相交流電圧によって直接駆動されるインダクションモータもある。インバータシステム３は、３相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ５と、この直流電圧を任意の周波数の３相交流電圧に変換する複数個のサーボアンプ１１、１２、…とから構成されている。インバータシステム３は、図に示されていないがコントローラに接続され、コントローラによって制御されるようになっている。

本実施の形態に係る電動射出成形機１も、従来の射出成形機と同様に、金型を型締めする型締装置、溶融樹脂を計量すると共に射出する射出装置、成形品を突き出すエジェクタ装置等から構成され、これらの各装置は色々な種類のモータによって駆動されている。具体的に説明すると、まず射出装置においては、射出時にスクリュを軸方向に駆動する射出モータ７と、計量時にスクリュを回転方向に駆動する計量モータ８と、射出装置を前後進させてノズルを金型にタッチさせるノズルタッチモータ９とが設けられている。射出モータ７と計量モータ８はサーボモータであり、それぞれインバータシステム３の射出用サーボアンプ１１と、計量用サーボアンプ１２によって駆動・制御されるようになっている。従って、スクリュの軸方向の速度やスクリュの回転速度を任意の速度に調整でき、かつ正確に制御できるようになっている。これに対して、ノズルタッチモータ９はインダクションモータからなり、ＡＣ給電部２からの３相交流電圧の供給線に、２個の電磁スイッチ１４、１５を介して接続されている。電磁スイッチ１４、１５はノズルタッチモータ９をそれぞれ正方向と逆方向とに駆動するためのスイッチになっており、電磁スイッチ１４、１５を操作して射出装置を前進・後進させることができる。次に型締装置においては、型締機構を駆動する型開閉モータ１７と、型厚調整機構を駆動する型厚調整モータ１８とが設けられている。型開閉モータ１７は正確に型開閉を制御できるようにサーボモータからなり、インバータシステム３の型開閉用サーボアンプ２０によって駆動・制御されるようになっている。一方、型厚調整モータ１８は、インダクションモータからなるが、このモータの駆動・制御については次に説明する。最後にエジェクタ装置においては、突出機構を駆動する突出モータ２１が設けられている。突出モータ２１はサーボモータからなり、正確にエジェクタロッドを駆動して成形品を突き出すことができる。突出モータ２１の駆動・制御については次に説明する。

本実施の形態に係る電動射出成形機１においては、突出モータ２１と型厚調整モータ１８とは共通の１台のサーボアンプによって駆動・制御するように構成されている。具体的には、インバータシステム３の兼用サーボアンプ２２である。兼用サーボアンプ２２は、他のサーボアンプと同様にサーボモータを駆動する制御ロジックを備えているが、インダクションモータを駆動する制御ロジックも備えており、これらは図示されていないコントローラからの指令によって切り換えることができるようになっている。この兼用サーボアンプ２２からは３相交流電圧の電力線が設けられ、電力線は分岐して、一方の分岐が電磁スイッチ２４を介して突出モータ２１に接続され、他方の分岐が電磁スイッチ２５を介して型厚調整モータ１８に接続され、それぞれ３相交流電圧を供給するようになっている。電磁スイッチ２４、２５には、それぞれ補助接点２６、２７が設けられ、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が兼用サーボアンプ２２の接点入力部２８、２９に入力されるようになっている。なお図１には示されていないが、サーボモータである突出モータ２１には、位置検出センサすなわちエンコーダが内蔵されており、このエンコーダの信号線は兼用サーボアンプ２２に常時接続されている。一方、型厚調整モータ１８にはエンコーダは設けられていないが、型締装置を構成している型締ハウジングに磁歪式非接触センサが設けられ、このセンサがコントローラに接続されている。この磁歪式非接触センサからの信号によって型締ハウジングの位置が検出され、間接的に型厚調整モータ１８の概略の回転位置が分かるようになっている。なお磁歪式非接触センサも図には示されていない。従来の電動射出成形機においても、突出モータ２１と型厚調整モータ１８の出力の大きさ、すなわちモータ容量は比較的近い。本実施の形態においては、型厚調整モータ１８のモータ容量は、突出モータ２１のモータ容量と略同等になるように選定されており、兼用サーボアンプ２２によって適切に駆動・制御できるようになっている。

本実施の形態に係る電動射出成形機１の作用を説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機１においては、実施する工程に従って電磁スイッチ２４、２５を切り換える。具体的には、射出成形工程においては電磁スイッチ２４をＯＮし、電磁スイッチ２５をＯＦＦする。そうすると補助接点２６、２７、接点入力部２８、２９によって、これらのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が兼用サーボアンプ２２に入力される。このような電磁スイッチ２４、２５の状態は、突出モードということができ、兼用サーボアンプ２２から突出モータ２１を駆動できる状態になる。射出成形工程においては、型締装置の型締機構と、射出装置のスクリュと、エジェクタ装置とを駆動するので、コントローラからの指令によって、インバータシステム３を制御して、型開閉モータ１７、射出モータ７、計量モータ８、および突出モータ２１を駆動する。射出成形工程を実施することができる。

型厚調整をする型厚調整工程においては、電磁スイッチ２４をＯＦＦし、電磁スイッチ２５をＯＮする。そうすると補助接点２６、２７、接点入力部２８、２９によって、これらのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が兼用サーボアンプ２２に入力される。このような電磁スイッチ２４、２５の状態は、型厚調整モードということができる。兼用サーボアンプ２２において、制御ロジックが切り換えられインダクションモータを駆動できるようになり、型厚調整モータ１８を駆動できる状態になる。コントローラからの指令によって、インバータシステム３すなわち兼用サーボアンプ２２を制御して、型厚調整モータ１８を駆動する。兼用サーボアンプ２２は任意の周波数の３相交流電圧を生成できるので、型厚調整モータ１８を高速に駆動したり、低速に駆動することができ、型厚調整を効率よくかつ正確に実施できる。なお、型厚調整機構の制御においては型締ハウジングに設けられている磁歪式非接触センサからの信号を参照する。

電磁スイッチ２４、２５が故障したり、兼用サーボアンプ２２からの３相交流電圧の電力線が断線することもある。
電磁スイッチ２４、２５のいずれかをＯＮしているにも拘わらず、兼用サーボアンプ２２の接点入力部２８、２９において、２個の電磁スイッチ２４、２５のいずれもがＯＦＦとして検出される場合がある。この場合、兼用サーボアンプ２２からの３相交流電圧の電力線が断線、あるいはインバータシステム３に電力の供給が停止している、等の問題が考えられる。
電磁スイッチ２４、２５のいずれもＯＮとして検出される場合、電磁スイッチ２４、２５の接点溶着が考えられる。
電磁スイッチ２４、２５のＯＮ／ＯＦＦ状態が兼用サーボアンプ２２の接点入力部２８、２９において正しく検出されない場合にも、突出モータ２１のエンコーダと型締ハウジングの磁歪式非接触センサを監視することによって、電磁スイッチ２４、２５の故障を検出することができる。すなわちエンコーダと磁歪式非接触センサは、同時に位置情報が変化することはないが、これらが同時に変化する場合には、電磁スイッチ２４、２５が故障していると判断できる。

本実施の形態は、色々な変形が可能である。例えば、本実施の形態においては型厚調整モータ１８はインダクションモータからなるように説明したが、サーボモータから構成することもできる。そうすると型厚調整を効率よくかつ精度良く実施できる。型厚調整モータ１８をサーボモータから構成する場合には、このモータのエンコーダの信号ラインを兼用サーボアンプ２２に接続する必要がある。例えば兼用サーボアンプ２２に、エンコーダの信号線が接続されるコネクタ口が２個設けられていればよい。この場合、兼用サーボアンプ２２には、突出モータ２１と型厚調整モータ１８のそれぞれのエンコーダからの信号線を常時接続することになる。兼用サーボアンプ２２に２個のコネクタ口を設ける代わりに、兼用サーボアンプ２２の外部に、エンコーダの信号線を切り換える切換スイッチを設けてもよい。つまり突出モータ２１と型厚調整モータ１８のそれぞれのエンコーダからの信号線は、切換スイッチを介して兼用サーボアンプ２２に接続するようにする。この場合には、切換スイッチを操作すると、接続されていないサーボモータのエンコーダの信号は兼用サーボアンプ２２からは見えなくなり、次に切換スイッチを操作してエンコーダの信号を読み取るようにしても、サーボモータの正しい回転位置が検出できない可能性もある。この問題はエンコーダとして絶対的な回転位置を検出するオブソリュートエンコーダを採用する等して、解決可能である。

１ 電動射出成形機 ２ ＡＣ給電部
３ インバータシステム ５ コンバータ
７ 射出モータ ８ 計量モータ
９ ノズルタッチモータ １１ 射出用サーボアンプ
１２ 計量用サーボアンプ
１４、１５ 電磁スイッチ
１７ 型開閉モータ １８ 型厚調整モータ
２０ 型開閉用サーボアンプ ２１ 突出モータ
２２ 兼用サーボアンプ
２４、２５ 電磁スイッチ
２６、２７ 補助接点
２８、２９ 接点入力部

Claims (4)

1. エジェクタ装置の突出機構の突出モータと、型締装置の型厚調整機構の型厚調整モータは、スイッチを介して１個のサーボアンプに接続され、選択的に駆動されるようになっていることを特徴とする電動射出成形機。
2. 請求項１に記載の電動射出成形機において、前記突出モータはサーボモータからなり、前記型厚調整モータはインダクションモータからなることを特徴とする電動射出成形機。
3. 請求項２に記載の電動射出成形機において、前記型厚調整モータはそのモータ容量が、前記突出モータのモータ容量と同程度になるように選定されていることを特徴とする電動射出成形機。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の電動射出成形機において、前記サーボアンプには前記スイッチの状態を入力する接点入力部が設けられ、前記突出モータと前記型厚調整モータのいずれが選択されているかを検出できるようになっていることを特徴とする電動射出成形機。

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