JP2015044306A - 射出成形機の型締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の歪検出器を設けることなく、所定範囲を超える異常な型締め力を精度よく検知できる型締め装置を提供する。【解決手段】本発明の射出成形装置の型締め装置は、可動型盤１０を固定型盤１１に対して接近・離間させるトグル機構２０と、トグル機構２０を駆動させるサーボモータ５１と、サーボモータ５１の動作を制御し、型締めが完了してから行われる保持工程において、サーボモータ５１の監視トルク値と判別トルク値の比較結果に基づいて警告を発する制御装置５５と、を備える。本発明において、トルク制限値ＴＬは、サーボモータ５１の定格トルク値ＴＲを超える値に設定され、実行トルク値ＴＥは、先行して実施された複数回のショットの平均値とされる。【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機の固定型盤と可動型盤を締め付ける装置に関し、特に、トグル機構（toggle mechanism）を用いた型締め装置に関する。

射出成形機の型締め装置としてトグル機構を用いるものが知られている。一般にトグル機構を用いる型締め装置では、固定金型と可動金型が接触した型合せ位置から設定された型締め位置までクロスヘッドを移動させることで、型締め装置を構成するタイバーを伸長させ、その復元力で型締め力を発生させる。同じ金型で射出成形を繰り返していると、金型温調がなされることや高温の溶融樹脂が金型キャビティに充填されることにより金型温度が上昇するが、この金型温度の上昇に伴う金型の熱膨張によって、固定金型及び可動金型の厚さが増大することがある。型合せ位置は、金型を取り付けた後であって成形運転開始前に実施される金型厚さ調整（型厚調整）により、射出成形機の制御装置に手動あるいは自動で予め設定されている。通常、この設定された型合わせ位置は、熱膨張する前の固定金型と可動金型が当接した時点の可動型盤の位置を検出して設定される。したがって、金型が熱膨張すると、所定の型合せ位置よりも手前、つまりトグルリンクの伸び量が所定値に達する前に固定金型と可動金型が当接してしまう。その結果、設定された型締め位置までクロスヘッドを移動させると、その分だけタイバーの伸長量が大きくなり、発生する型締め力は設定された値よりも大きくなる。特に、クロスヘッドをサーボモータにより駆動する場合、サーボモータは設定された型締め位置までクロスヘッドを高精度で確実に移動させるため、金型が熱膨張した場合には熱膨張量分の型締め力の増大は避けることができない。つまり、型締め完了状態で金型が熱膨張して型締め装置、特にタイバーに過大な熱応力が発生したのと同様の状態となる。型締め力が大きくなりすぎると過負荷が生じて、タイバー、型盤、トグルリンク、ボールねじなどの駆動系および金型を損傷させるおそれがある。

そこで特許文献１は、タイバーに専用の歪検出器を設けることで、タイバーに発生する引張応力を測定することによって型締め力を検出、監視することを提案している。

特開昭６１−２８３５１８号公報 特開平６−５５５９５号公報

特許文献１によると、タイバーから検出された引張応力に基づいて、型締め力を所定範囲以内に維持できるようになるので、タイバー、型盤、トグルリンク駆動系および金型の損傷を防ぐことができる。ところが、特許文献１のように専用の歪検出器を設けると、射出成形機のコスト高を招く。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、専用の歪検出器を設けることなく、所定範囲を超える異常な型締め力を精度よく検知できる型締め装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の射出成形機の型締め装置は、一対の金型の一方が装着される固定型盤と、一対の金型の他方が装着され、固定型盤に対して接近・離間する可動型盤と、可動型盤を固定型盤に対して接近・離間させるトグル機構と、トグル機構を駆動させる電動機と、電動機の動作を制御し、一対の金型の型締めが完了してから行われる保持工程において、電動機の実行トルク値に基づく監視トルク値と、異常トルク発生の判別基準値である判別トルク値との比較結果に基づいて警告を発する制御装置と、を備える。
本発明の型締め装置は、トルク制限値が、電動機の定格トルク値を超える値に設定され、判別トルク値と比較される監視トルク値または判別トルク値は、少なくとも先行して実施された成形サイクルを含む複数回の保持工程の実行トルク値に基づいて設定される、ことを特徴とする。なお、サーボモータの制御におけるトルク制限とは、サーボコントローラが、射出成形機の制御装置から指令を受けた所定の最大トルク値以下となるように、アンプによってサーボモータに供給する電流の大きさを制限するリミット機能のことである。
本発明の型締め装置は、金型の型締めが完了してから行われる保持工程におけるトルク制限値を、電動機の定格トルク値を超える値に設定するので、過大な型締め力が生じているか否かを容易に検知できる。また、本発明の型締め装置は、監視トルク値および判別トルク値を、先行して実施された成形サイクルを含む複数回の保持工程の実行トルク値に基づいて設定するので、偶発的なバラツキによる瞬間的異常値を排除して、金型の熱膨張に起因した必然的な過大な型締め力が生じているか否か、つまり異常の検知を精度よく行なうことができる。

本発明において、判別トルク値と比較される監視トルク値を設定する具体的な例として、先行して実施された成形サイクルを含む複数回の保持工程の実行トルク値の平均値、又は、中央値が掲げられる。
また、特に監視トルクにおける平均値としては、直前に実施された連続あるいは断続の成形サイクルを含む複数回の保持工程の実行トルク値の平均値とすることができるし、運転中の所定のインターバルまたはランダムなタイミングにおけるサンプリングを含む複数回の保持工程により得た実行トルク値の平均値としてもよい。また、判別トルクにおける平均値としては、成形運転が開始される前、あるいは成形運転が開始された当初に実施された成形サイクルを含む複数回の保持工程の実行トルク値の平均値とすることもできる。
なお、平均値の具体例については、実施形態の欄で説明する。

本発明において、複数回の保持工程の各々の実行トルク値は、当該実行トルク値が安定するまでの所定時間が経過した後から、一対の金型への樹脂の射出が行なわれるまでの期間のものであることが好ましい。そうすることにより、実行トルク値が不安定な期間を排除し、安定した実行トルク値を採用することにより異常の検知精度を向上できる。

本発明において、トルク制限値は、最大限に金型が熱膨張したときに設定型締め力を保持するのに必要なトルク値を超える値であるか、または、型締め装置の仕様に基づく最大の型締め力を発生させるために必要なトルク値を基準にして設定することもできる。

本発明によれば、専用の歪検出器を設けることなく、所定範囲を超える異常な型締め力を精度よく検知できる型締め装置を提供する。また実際に発生する型締め力の異常値を精度良く検知できるので、型締め力が大きくなりすぎることによる、タイバー、型盤、トグルリンク、ボールねじなどの駆動系および金型の損傷不具合を防止できる。

本実施形態における型締め装置の概略構成を説明するための斜視図である。 本実施形態における型締め装置を示す平面図である。 本実施形態における型締工程のモータのトルクと型締め力の挙動を示すグラフである。 定格トルク値をトルク制限値に設定する場合の型締工程のモータのトルクと型締め力の挙動を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の型締め装置の実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、型締め装置１を構成する可動型盤１０は、金型取付面１０ａの側を固定型盤１１に対向させて配置されている。可動型盤１０は、固定型盤１１に接近し又は離間するように往復移動が可能に設けられている。可動型盤１０の背面１０ｂの側には、可動型盤１０を固定型盤１１に接近・離間する方向に駆動するためのトグル機構２０が設けられている。また、本実施形態は、トグル機構２０の動作を制御する駆動制御部５０を備えている。

トグル機構２０は、図示を省略する基台上に固定されたトグルサポート２１と、可動型盤１０の進退方向に伸びるように設けられたガイドロッド２２と、ガイドロッド２２に沿って移動可能に設けられたクロスヘッド２３と、クロスヘッド２３を駆動するためのボールネジ２４とを備えている。
トグルサポート２１と固定型盤１１との間には、タイバー２５が設けられ、可動型盤１０はこのタイバー２５によって移動方向がガイドされる。

ガイドロッド２２は、二本一対で、それぞれ、その一端２２ａがトグルサポート２１に固定され、他端２２ｂが、可動型盤１０の側に突出するように設けられて、ロッドサポート２６によって固定支持されている。ロッドサポート２６は、トグルサポート２１に固定金具２７を介して取り付けられている。ロッドサポート２６には、タイバー２５を挿通させるタイバー挿入孔が形成され、そこにタイバー２５が挿通されている。

クロスヘッド２３は、二本一対のガイドロッド２２が貫通し、これらガイドロッド２２に沿って移動自在に設けられている。クロスヘッド２３には、ボールネジ２４が噛合っており、このボールネジ２４をサーボモータ５１によって回転駆動させることで、クロスヘッド２３がボールネジ２４およびガイドロッド２２に沿って進退するようになっている。

クロスヘッド２３は、その中央部において、ガイドロッド２２、ボールネジ２４が貫通しており、その上方と下方には、それぞれリンク支持部２３ａが延出して設けられている。
図２に示すように、クロスヘッド２３のそれぞれのリンク支持部２３ａには、リンク２８の一端がピン接続されている。トグルサポート２１と可動型盤１０の間には、リンク２９Ａ、２９Ｂが設けられている。リンク２９Ａの一端はトグルサポート２１にピン接続され、他端はリンク２９Ｂの一端にピン接続されている。さらに、リンク部材２９Ｂの他端は可動型盤１０に連結されている。そして、リンク２９Ａには、リンク２８の他端がピン接続されている。

以上の構成を備えるトグル機構２０は、サーボモータ５１によって回転駆動されるボールネジ２４により、クロスヘッド２３が型開閉方向に進退するようになっている。クロスヘッド２３は、トグルサポート２１と金型が取り付けられる可動型盤１０との間に設けられたリンク部材２８、２９Ａ、２９Ｂに連結されており、クロスヘッド２３が変位すると、その変位がリンク部材２８、２９Ａ、２９Ｂによって増幅されて可動型盤１０に伝達される。トグルサポート２１と固定型盤１１とは、タイバー２５によって連結されており、可動型盤１０の変位と固定型盤１１からの反力とによって型締め力を発揮する。

駆動制御部５０は、ボールネジ２４の駆動源であるサーボモータ５１と、サーボモータ５１の動作を制御する制御装置５５と、を備える。サーボモータ５１と制御装置５５の間には、アンプ５２とサーボコントローラ５３が介在している。
制御装置５５からのトルク制御値が、デジタル信号としてサーボコントローラ５３に与えられ、さらにアンプ５２でサーボモータ５１に対して電流値に変換された上で、サーボモータ５１に伝えられることで、サーボモータ５１を必要なトルク値で駆動してトグル機構２０を動作させる。また、アンプ５２は、サーボモータ５１の動作中に生じたトルクの実測値を電流値（実行トルク値）としてサーボコントローラ５３に伝え、サーボコントローラ５３は、実行トルク値をデジタル信号に変換して制御装置５５に伝える。さらに制御装置５５は、記憶装置５６を備え、記憶装置５６はサーボコントローラ５３から制御装置５５が受信した実行トルク値のデジタル信号を個別に複数記憶することができる。
また、制御装置５５は、表示パネル５４を備えており、表示パネル５４には後述する警告が表示される。

［型締めの基本的な動作］
以上の構成を備える型締め装置を用いて可動金型と移動金型の型締めを行なうには、サーボモータ５１を駆動して、ボールネジ２４を回転させることで、クロスヘッド２３を前進させる。クロスヘッド２３の前進に伴って、リンク２８が押されることで、リンク２９Ａ，２９Ｂが伸びて、可動型盤１０を前進させる。可動型盤１０の前進に伴って可動金型（図示を省略）を固定金型に向けて移動させる。
型締めの一連の動作は、図４に示すように、昇圧工程と保持工程に区分することができる。昇圧工程は、クロスヘッド２３を可動金型と固定金型が接する型合せの位置から、さらに予め定められた必要な型締め力（設定型締め力Ｆ_Ｓ）が得られる型締め完了位置まで前進させる領域である。保持工程は、型締め完了以降に、設定型締め力Ｆ_Ｓを保持するためにクロスヘッド２３の位置を維持する領域である。保持工程において、一対の金型の間に形成されるキャビティ内に溶融した樹脂が射出される。

昇圧工程及び保持工程のいずれにおいても、トグル機構２０を含む型締め装置１を保護するために、サーボモータ５１の実行トルク値Ｔ_Ｅに制限を与えることができる。
昇圧工程においては、図４に示すように、トグル機構２０を駆動させるのに大きなトルクが必要であるので、サーボモータ５１が発揮できる最大トルク値Ｔ_Ｍを上限（制限値）にすることができる。
これに対して、保持工程は樹脂の射出が行われる工程であり長時間となることから、サーボモータ５１に過負荷を与えることなく長時間に亘って連続駆動ができるようにトルク制限値Ｔ_Ｌは定格トルク値Ｔ_Ｒ以下の値として実行トルク値Ｔ_Ｅを制御することが一般的である。

一方で、トグル機構２０を用いる型締め装置１は、設定された型締完了の位置にクロスヘッド２３を移動させることで、設定型締め力Ｆ_Ｓを発生させて型締めを行う。換言すると、設定型締め力Ｆ_Ｓは、クロスヘッド２３の位置を調整することで制御される。ところが、金型が熱膨張すると、図４に破線で示すように、熱膨張していない正常な状態（実線で示す）と比べて、クロスヘッド２３の前進量が少ない手前の位置、つまりリンク２９Ａ，２９Ｂが所定量伸びていない状態で型合せが行なわれてしまう。しかし、通常、制御装置５５は金型の熱膨張により型合わせ位置が正規の位置よりも手前となっているか否かを監視していないので、リンク２９Ａ，２９Ｂが所定の長さになるまで伸びるようにクロスヘッド２３を前進させる。したがって、正常状態で設定される型合せ位置から型締完了の位置までのクロスヘッド２３の移動距離をＬとおくと、金型が熱膨張すれば、熱膨張量に対応するΔＬの分だけクロスヘッド２３を余計に前進移動させて、つまりΔＬの分だけタイバー２５を余計に伸長させることが必要になる。このとき、この余計な伸長量ΔＬに対応する軸力がタイバー２５に上乗せされて発生するため、正常状態の設定型締め力Ｆ_Ｓに加えてΔＦ_Ｓだけ型締め力が増加する。一般的に型締め用のサーボモータ５１は、コストや寸法および省エネの観点から、必要最小限のサイズとするために、保持工程において、最大型締め力を保持するために必要なサーボモータ５１の発生トルクに近い値（例えば、最大型締め力よりも５％程高い値）の定格トルク値Ｔ_Ｒを持つモータが設計時に選定される。またこのとき、この型締め保持工程におけるサーボモータ５１のトルク制限値Ｔ_Ｌは、定格トルク値Ｔ_Ｒが設定される。しかし、金型の熱膨張によって増大した型締め力を発生するために、正規の、つまり作業者が設定入力した型締め力を保持するのに必要なトルク値を超えた実行トルク値でサーボモータ５１を駆動している場合がある。この場合においても、保持工程におけるサーボモータ５１のトルクは、サーボコントローラ５３によりトルク制限値Ｔ_Ｌを超えないように制御されている。よって、実際の実行トルク値Ｔ_Ｅはトルク制限値Ｔ_Ｌ以上にはならないため、型締め力も金型の熱膨張分に相当するΔＦ_ｓ分伸ばすことが出来ずに、ΔＦ_ｓよりも小さなΔＦ_ｓ’の分だけ増大するだけで型締め工程を終了する。しかし、型締め保持工程の必要トルクは、金型の熱膨張のない場合でも、機械摺動部の摩擦などで５〜１０％程度ばらつくことがある。したがって、作業者が設定した設定型締め力が、最大型締め力近傍の型締め力（例えば、最大型締め力仕様値の９０％以上の型締め力）で運転している場合、この保持工程のサーボモータの実行トルク値を監視していても、設定型締め力である９０％型締め力に対して正常の範囲のバラツキにより、実行トルクが１００％型締め力となるトルクとなっているのか、あるいは金型の熱膨張により異常なトルクが発生しているがトルク制限値Ｔ_Ｌに到達してしまったため１００％型締め力となるトルクに抑えられているのかを判別するのが難しい。そこで本実施形態は、以下説明するように、金型が熱膨張したとしても、異常判断が高い精度で検知できる、型締め力の監視方法を提供する。

［型締め力の監視］
本実施形態のトグル機構２０は、型締めを行なう過程で、クロスヘッド２３を移動してトグル機構２０が伸びきる手前でロックアップ（型締め）完了とし、クロスヘッド２３の位置を保持すること、さらに、監視トルクと判別トルクとを比較することを前提とする。この比較は、制御装置５５が行う。

その上で本実施形態は、図３に示すように、トルク制限値Ｔ_Ｌとして、定格トルク値Ｔ_Ｒを超える値を採用する。このトルク制限値Ｔ_Ｌには、金型の冷却水温度や溶融樹脂温度を考慮して推定される最大限に金型が熱膨張した場合でもクロスヘッド２３を正常位置まで移動させて設定型締め力Ｆ_Sを得るのに必要なトルク値を超える値が採用される。そうすることで、本実施形態は、設定型締め力Ｆ_Ｓを超える分の型締め力ΔＦ_Ｓが発生し、設定型締め力Ｆ_Ｓに対応した値以上の実行トルクが発生できるようにしている。
トルク制限値Ｔ_Ｌの値は、金型の冷却水温度や溶融樹脂温度を考慮して推定される最大限に金型が熱膨張した場合を想定して決定するものに限らず、また、一義的に定まるものでもなく、射出成形装置、金型、その他の仕様により個別に設定されるべきものである。トルク制限値Ｔ_Ｌは、一連の射出成形が行われる前に、射出成形装置の制御装置５５に入力され、制御装置５５は入力されたトルク制限値Ｔ_Ｌをサーボコントローラ５３に通信を介して指令する。サーボコントローラ５３は制御装置５５から受信したトルク制限値Ｔ_Ｌに相当する電流値を超えないようにアンプ５２を介してサーボモータ５１に電流を供給するとともに、サーボモータ５１に供給する電流値に相当する実行トルク値Ｔ_Ｅ０を制御装置５５に通信を介して発信する。制御装置５５はサーボコントローラ５３から受信した連続した成形サイクルにおける、あるいは断続した成形サイクルにおける保持工程の実行トルク値Ｔ_Ｅ０を記憶装置５６に記憶する。

一方で、制御装置５５は、その瞬間に進行中の成形サイクルの保持工程における実行トルク値Ｔ_Ｅ０と、先行するＮショット分の複数ショットの保持工程の実行トルク値Ｔ_Ｅ１,…Ｔ_ＥＮの平均値を常に或いは所定のタイミングで算出し監視トルク値Ｔ_Ｂとして記憶装置５６に記憶する。監視トルク値Ｔ_Ｂは、以下の式（１）に示す式によって求めることができる。
制御装置５５は、アンプ５２及びサーボコントローラ５３を介して各ショットの実行トルク値Ｔ_Ｅ０〜Ｔ_ＥＮを取得し、記憶装置５６に保持するとともに、下記の例に倣って、監視トルク値Ｔ_Ｂを求める。
現在：Ｔ_Ｅ０ 前回：Ｔ_Ｅ１ 前々回：Ｔ_Ｅ２ Ｎ回：Ｔ_ＥＮ
Ｔ_Ｂ＝（Ｔ_Ｅ０＋Ｔ_Ｅ１＋Ｔ_Ｅ２＋Ｔ_Ｅ３ …Ｔ_ＥＮ）／Ｎ … 式（１）
なお、実行トルク値を総称する場合は実行トルク値Ｔ_Ｅと表記し、各ショットの実行トルク値を代表して示す場合は実行トルク値Ｔ_ＥＮと表記する。

各ショットのＴ_Ｅ０，Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮを採用するタイミングを選択することが好ましい。制御装置５５は、アンプ５２とサーボコントローラ５３を介して、Ｔ_Ｅ０，Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮを継続的に取得しているが、保持工程に移行した直後はトルクが不安定である。また、保持工程中に金型に樹脂が射出されることによる射出圧力の影響、つまり金型内の樹脂圧力により型締め力に抗じて金型を開こうとする力の影響、および後述する乗り越えトルクと称されるトルクピークを越えてトルクが減少し、保持工程の所定のトルク値に制御される移行時のアンダーシュートの影響を避けることも望まれる。したがって、制御装置５５は、サーボコントローラ５３から取得した実行トルク値Ｔ_Ｅの中から、不安定な期間を除いて、Ｔ_Ｅ０，Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮを読み取って監視トルク値Ｔ_Ｂを求めることが、過大な型締め力が生じているか否かの検知精度を向上する上で好ましい。現実的には、クロスヘッド２３が所定の位置に到達して型締めの昇圧が完了した時点からスタートするタイマーのタイムアップによって読み取りを開始する。読み取りの期間が射出工程と重複しないように、タイムアップの時間が設定される。

読み取りのタイミングが図３に示されているが、保持工程中の読み取りが行なわれるまでの期間は、例えば、監視トルク値Ｔ_Ｂとして型締め工程中におけるトルク制限値Ｔ_ＬＣと同じ値を用いることができる。

制御装置５５は、以上説明した監視トルク値Ｔ_Ｂと判別トルク値Ｔ_Ｊを比較して、監視トルク値Ｔ_Ｂの値が、判別トルク値Ｔ_Ｊ（図３参照）を超えた場合に、過大なトルクが発生したものとして警告を表示パネル５４に表示させる。表示の手法は、過大な型締め力が生じていることが示されている限り任意であるが、文字、図形などの視覚的な情報に警告音のように聴覚に訴える情報を加えることができる。また、本発明は、聴覚に訴える情報のみで過大な型締め力が生じていることを警告することもできる。
本実施形態は、警告を表示させた後も、次回以降に予定されているショットを継続することを前提としており、当該ショット又は次回以降のショットを中止するか否かは、警告を認識したオペレータの判断に委ねる。ただし、制御装置５５が、警告に加えて、現在のショットを中止する、次回以降に予定されているショットを中止する、などの選択肢を併せ持つこともできる。

次に、図３を参照して、本実施形態の型締め力の監視方法の具体例を説明する。
なお、図３は、上段のグラフが、サーボモータ５１の任意の実行トルク値Ｔ_Ｅの時間的な推移を表している。また、下段のグラフは、簡易のためにタイバー２５に生ずる型締め力が直線的に推移する場合の例を表している。なお、図３において、実行トルク値Ｔ_Ｅ及び設定型締め力Ｆ_Ｓは、金型（可動金型と固定金型）が熱膨張していない場合の挙動を実線で示し、熱膨張している場合の挙動を破線で示している。

図３（上段）に示すように、型合せがなされてから型締めの完了までの間において、一旦は実行トルク値Ｔ_Ｅが増加するが、乗り越えトルクとも称されるピークＰ１を越えると減少に転じ、さらに、アンダーショートによるピークＰ２を境にして上昇に転じ、型締め完了に至る。一方、図３（下段）に示すように、型締め力Ｆは、型合せがなされてから、単調に増加する。
以上の実行トルク値Ｔ_Ｅ及び型締め力Ｆの基本的な挙動は、金型の熱膨張の有無に関わらず同じである。ただし、金型が熱膨張すると、正常状態の型合せの位置よりも手前で型合せがなされてしまうので、図３に破線で示すように、正常状態の型合せ位置よりも手前から実行トルク値Ｔ_Ｅ及び型締め力Ｆが立ち上がる。

型締め完了後の保持工程においては、型締め完了時の実行トルク値Ｔ_Ｅが維持される。そのために、制御装置５５は、型締め完了時のクロスヘッド２３の位置が変化しないようにフィードバック制御する。クロスヘッド２３の位置が変化しないので、型締め力Ｆは設定型締め力Ｆ_Ｓに一定に維持される。ただし、微小な変動は生じうる。

さて、制御装置５５は、昇圧工程、及び、保持工程において、トルク制限値Ｔ_Ｌを設定し、実行トルク値Ｔ_Ｅがトルク制限値Ｔ_Ｌを超えないように、サーボコントローラ５３に指令を出す。サーボコントローラ５３は制御装置５５の指令を受けて、トルク制限値Ｔ_Ｌに相当する電流を超えないようにアンプ５２を介してサーボモータ５１に電流を供給する。
トルク制限値Ｔ_Ｌは、昇圧工程と保持工程で相違する（昇圧工程のトルク制限値：Ｔ_ＬＣ、保持工程のトルク制限値：Ｔ_ＬＨ）。型締め工程は、乗り越えトルクが大きいことに対応して、図３に示すように、トルク制限値Ｔ_ＬＣがサーボモータ５１が短時間であれば出力しても故障などの支障が発生しない、モータ仕様における許容最大トルク値Ｔ_Ｍに設定される。保持工程では、前述したように、昇圧工程に比べて長時間が費やされることから、サーボモータ５１の保護の観点から、昇圧工程に比べてトルク制限値Ｔ_ＬＨを下げる。ただし、本実施形態では、図３に示すように、トルク制限値Ｔ_ＬＨが定格トルク値Ｔ_Ｒを超える値に設定される。このとき、金型取り付け後で成形運転開始前に実施される金型厚さ調整により射出成形機の制御装置５５に手動あるいは自動で予め設定される型合わせ位置は、保持工程でのサーボモータ５１の実行トルク値Ｔ_Ｅが定格トルク値Ｔ_Ｒを超えないように設定されている。

金型の熱膨張に起因して、前述したように、定格トルク値Ｔ_Ｒを超える実行トルク値Ｔ_Ｅが生じうる。この値は、図３には、破線で示されているが、この値が過大な場合もある。ところが、前述したように、定格トルク値Ｔ_Ｒをトルク制限値Ｔ_ＬＨとしてサーボモータ５１を制御すると、実行トルク値Ｔ_Ｅが過大となることを検知することができない。そこで、本実施形態は、図３に示すようにトルク制限値Ｔ_ＬＨを引き上げる。

保持工程におけるトルク制限値Ｔ_ＬＨは、下限が定格トルク値Ｔ_Ｒを超える値に設定されることは上述の通りであるが、上限は、昇圧工程と同様に、最大トルク値Ｔ_Ｍとすることができる。したがって、保持工程におけるトルク制限値Ｔ_ＬＨは、下記式（３）の範囲で設定される。
定格トルク値Ｔ_Ｒ＜トルク制限値Ｔ_ＬＨ＜最大トルク値Ｔ_Ｍ …式（３）

[作用・効果]
以下、本実施形態による作用、効果について図３を参照して説明する。
制御装置５５は、金型の熱膨張によりサーボモータ５１が、成形作業者が設定した所望の型締め力を発生させるためのトルク値よりも大きなトルク値を発生させた場合に、異常なトルク値であることを判別するための判別トルク値Ｔ_Ｊを有している。またアンプ５２は少なくともサーボモータ５１を駆動している期間においては、常時、サーボモータ５１を駆動している電流値に対応する実行トルク値Ｔ_ＥＮが通信を介して制御装置５５に送信されている。
制御装置５５は、アンプ５２から受信した任意の連続した成形サイクルにおける、あるいは断続した成形サイクルにおける実行トルク値Ｔ_ＥＮを記憶装置５６に複数ショット記憶しておき、その記憶された複数ショットの実行トルク値Ｔ_ＥＮの平均値あるいは中央値を監視トルク値Ｔ_Ｂとして常に或いは所定のタイミングで算出する。さらに制御装置５５はこの監視トルク値Ｔ_Ｂの値が、判別トルク値Ｔ_Ｊを超えた場合に、過大なトルク値としてアラームを発するなどの異常処理を行う。

図４に示すように定格トルク値Ｔ_Ｒをトルク制限値Ｔ_ＬＨにし、最大型締め力近傍の型締め力（例えば、最大型締め力仕様値の８０％以上、好ましくは９０％以上の型締め力）で運転している場合、実行トルク値Ｔ_Ｅがトルク制限値Ｔ_ＬＨに近似することになり、前述の通り過大な型締め力が生じているか否かの判別が困難となる。これに対して本実施形態は、保持工程のトルク制限値Ｔ_ＬＨを、定格トルク値Ｔ_Ｒを超える値に設定している。したがって、サーボモータ５１は、定格トルク値Ｔ_Ｒに制限されることがないので、作業者が設定した型締め力Ｆ_ＳにΔＦ_Ｓを加えた型締め力Ｆが得られる位置までクロスヘッド２３を移動させるのに必要に実行トルク値Ｔ_Ｅを出力するのを許容される。これにより定格トルク値Ｔ_Ｒを超える値にトルク制限値Ｔ_ＬＨを設定すれば、実行トルク値Ｔ_Ｅとトルク制限値Ｔ_ＬＨとの差を大きくすることができるので、過大な型締め力の有無の判別が明確になり、異常判断が容易になる。しかも、本実施形態は、サーボモータ５１におけるトルクを監視すれば足りるので、専用のトルク検出器を設ける必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。

次に、本実施形態は、判別トルク値Ｔ_Ｊと比較される監視トルク値Ｔ_Ｂは、先行する連続した成形サイクルにおける、あるいは断続した成形サイクルにおける、複数ショットを含めた実行トルク値の平均値を採用する。ここで、保持工程時の任意の実行トルク値Ｔ_ＥＮは略一定になるものの、トグル機構２０における各摺動部の潤滑状態やその他の影響を受けて、ショット毎に変動する。また特にサーボモータ５１やその他のモータの駆動により発生した電磁波に起因したノイズが、検知した実行トルク値Ｔ_Ｅへ混入し、実行トルク値Ｔ_Ｅの値が極めて瞬間的ではあるが非常に大きな異常値となり、それを検知してしまう場合もある。したがって、その瞬間に保持工程を行っているショットの実行トルク値Ｔ_ＥＮだけを監視トルク値Ｔ_Ｂとして比較対象とすると、瞬間的な潤滑不良状態や電磁ノイズによる偶発的な大トルクを金型熱膨張による必然的な以上トルクとして誤検知を招く恐れがある。これに対して本実施形態は、複数ショット分の平均値を用いるので、過大型締め力の検知精度を上げることができる。特に、保持工程におけるサーボモータ５１によるクロスヘッド２３の位置保持制御は高い繰り返し精度で行われているため、実行トルク値Ｔ_ＥＮのバラツキも小さく、監視トルク値Ｔ_Ｂおよび判別トルク値Ｔ_Ｊとして複数ショットの平均値をとることで、監視トルク値Ｔ_Ｂおよび判別トルク値Ｔ_Ｊに対する前述のような偶発的な異常トルクの影響を極めて小さく抑えられるので、過大型締め力の誤検知防止に非常に有効である。前述した式（１）による監視トルク値Ｔ_Ｂは相加平均（arithmetic mean）として求めたが、現在までの履歴を代表する値であれば、相加平均に限定されず、例えば、以下により求めた実行トルク値Ｔ_ＥＮを採用することもできる。平均（相加平均、相乗平均及び二乗平均平方根）を採用する場合には、測定されたデータの全て（母集団）を用いる母平均として求めることもできるし、標本平均として求めることもできる。標本平均としては、例えば、母集団から最大値及び最小値を除いた標本を用いるものがある。
相乗平均（geometric mean）
二乗平均平方根（root mean square，ＲＭＳ）
中央値（median）

また、判別トルク値Ｔ_Ｊを求めるための複数ショットの実行トルク値Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮは、金型が熱膨張していない状態、あるいは熱膨張が小さい状態で測定されたＴ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮを用いて求めることが好ましい。例えば、射出成形が開始されてからショット数が少ない範囲であれば金型が熱膨張していないか、膨張していたとしても無視できる程度であり、そのショット数の範囲の測定結果に基づいて、判別トルク値Ｔ_Ｊを求める。これにより所望の型締め力を得るために検出した型合わせ位置による実行トルク値に基づいて判別トルク値Ｔ_Ｊを設定できるので、本来の設定型締め力に対する増分などを用いて異常トルクを判別することが容易となる。
監視トルク値Ｔ_Ｂおよび判別トルク値Ｔ_Ｊとして用いる平均値の複数ショットの回数としては、少なくとも２ショット以上、好ましくは３ショット以上が適切である。通常、特異的な潤滑不良の場合、発生する駆動トルクは正常トルクの１．３倍を超えないため、３ショット分の相加平均を求めることで、数値判別処理において通常潤滑状態のトルクのバラツキの範囲である１０％程度内まで影響を薄めることができるので、容易かつ誤判別することなく評価できることから、３ショット以上の複数ショット分の平均値を用いることが好ましい。
なお、実行トルク値Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮは、複数ショットの成形運転時における実行トルク値だけに限らず、例えば型厚調整時あるいは型厚調整直後のような成形していない状態での単なる型締め昇圧動作を複数回おこなって測定した実行トルク値Ｔ_Ｅ１，Ｔ_Ｅ２，Ｔ_Ｅ３ … Ｔ_ＥＮを用いても支障ない。

ところで、一般に、トグル式型締機構には、金型サイズ（金型厚さではなく金型取り付け面の縦横寸法）が異なる場合、同じ型締力設定値でも発生する型締力が異なるという特徴がある。例えば、図示しない可動金型を取り付ける可動型盤１０はリンクアーム３１を介してリンク２８、２９Ａ、２９Ｂから型締め力が負荷されるが、金型端面位置がリンクアーム３１よりも型盤中央側にあると、型締め時にリンクアーム３１から外側（可動型盤１０の外周近傍部）の領域は、金型が存在しないので型締力に対する金型の反力を直接受けない。このためリンクアーム３１から外側の金型のバックアップがない可動型盤１０領域は、固定型盤１１側に撓むことになる。

しかし、トグル式型締めはトグルが伸びてタイバー２５を所定の伸び量だけ伸ばすことで所定の型締め力を発生させる機構である。そのために、可動型盤１０が撓んでリンク２９Ａ、２９Ｂが伸びても、本来は型締め力を増大させるためのリンク２９Ａ、２９Ｂを伸ばすのに用いられるべき力が、可動型盤１０の撓み変形で消費されてしまう。したがって、実際に金型に負荷される型締め力が、成形作業者が設定した所望の型締め力に到達していない低い型締め力の状態となる場合がある。また可動型盤１０の撓みによりリンク２９Ａ、２９Ｂの伸長分が十分タイバー２５に伝達されずに、タイバー２５を伸ばすことが出来ず、その分タイバーの伸びの反力である型締め力が設定値まで到達しない低い型締め力しか得られない場合がある。

以上の場合は、成形運転時のサーボモータ５１の駆動トルクが所望の設定型締め力に対応するトルクに達していないため、金型に熱膨張が発生しサーボモータ５１の駆動トルクが上昇しても、その駆動トルクは型締め装置の仕様最大型締め力まで上昇させるのに必要な値以下でおさまる場合がある。この場合、型締め装置を破損させる熱応力は発生しないが、金型本体には成形開始当初の熱膨張する前に負荷されていた型締め力よりも過大な型締め力が負荷されているので、金型破損の原因となりうる。
このような状態において、後述する判別トルク値Ｔ_Ｊを仕様最大型締め力を基準に決める方法では、金型を保護する目的としての、金型の熱膨張によるサーボモータ５１の駆動トルクの異常を検知することが出来ない。

また、前述の通り、可動型盤１０は、リンクアーム３１から外側に位置するために、金型のバックアップがない外周領域が存在する場合があり、この場合、この外周領域は、型締め時に、固定型盤１１の側に撓んで局部的な大変形が発生してしまう。したがって、この撓みを考慮して設計されていない場合には、金型の熱膨張による型締め力の増大分の多くを可動型盤１０の外周領域の撓みとして負担してしまい、実際に発生している型締め力値が型締め力の仕様最大値以下であっても、塑性変形や亀裂破損などが発生してしまう虞がある。このような状態においても、後述する判別トルク値Ｔ_Ｊを仕様最大型締め力を基準に決める方法では、可動型盤１０の外周領域に発生した異常な局部大変形状態を検知することが出来ない。

これらに対し、金型が熱膨張していない金型毎の初期状態の複数ショットにおいて、あるいは複数回の保持工程において測定された複数の実行トルク値を用いて判別トルク値Ｔ_Ｊを求めて、監視トルク値Ｔ_Bと比較すれば、金型本体に負荷される型締め力の変化を容易に検出できるので、金型や可動型盤１０の破損を防止することができる。
そうすると、金型のサイズによらず、かつ可動盤の剛性など極めて高度な知見を必要とせずに、金型に負荷される型締め力の変化を検知することができる。
また、これにより型締め力の成形開始当初に対する変動を検知することができるので、成形開始当初には発生していなかった成形不良である、型締め力が変化したことに起因して発生するバリなどの成形不良、成形状態バラツキを防止しながら金型の破損防止が可能な管理値の選定が成形作業者でも容易となる。

［変更例（１）］
本発明において、以上説明した実施形態では、保持工程中のトルク制限値Ｔ_ＬＨは、最大限に金型が熱膨張したときにクロスヘッド２３を正常位置まで移動させて設定型締め力Ｆ_Sを得るのに必要なトルク値を超える値を採用することを説明したが、本発明はこれに限定されない。
つまり、本発明は、型締め装置のリンク２８、２９Ａ、２９Ｂの寸法およびリンク２８、２９Ａ、２９Ｂの支持点レイアウトから決まる、最大の型締め力を発生させるために必要な保持トルク値Ｔ_Ｈに対して、例えば＋０〜１０％の範囲のトルク値をトルク制限値Ｔ_ＬＨとしてもよい。本手法は、型締め装置の寸法などの設計値を基準値とするので、型締め装置の設計許容強度を超えることによる様々な不具合の発生を防止できる。なお、＋０〜１０％は、正常なバラツキの範囲を表しているものであり、型締め装置の仕様に応じて、変更することができる。

[変更例（２）]
本発明において、以上説明した実施形態では、金型の熱膨張によるサーボモータ５１の異常な駆動トルクを、監視トルク値Ｔ_Ｂが所定の判別トルク値Ｔ_Ｊ以上になったことにより検出することを説明したが、本発明はこれに限定されない。
つまり、本発明は、保持工程におけるトルク制限値Ｔ_ＬＨを基準として、下記の式（２）に示すように監視管理値Ａに達した場合に、金型の熱膨張によるサーボモータ５１の異常な駆動トルクが発生したと判別するようにしても良い。
例えば監視トルク値Ｔ_Ｂが図３に示すケースａ（監視トルク値：Ｔ_Ｂａ）の場合には、下記の通りとなり、過大な型締め力が生じていないものと判断される。
｜Ｔ_Ｅａ−Ｔ_ＬＨ｜ ≧Ａ … 式（２）
（∵ Ａ＝｜Ｔ_Ｊ−Ｔ_ＬＨ｜）
また、例えば監視トルク値Ｔ_Ｂが図３に示すケースｂ（監視トルク値：Ｔ_Ｂｂ）の場合には、下記の通りとなり、過大な型締め力が生じていることを検知できる。
｜Ｔ_Ｅｂ−Ｔ_ＬＨ｜＜Ａ … 式（２）‘
なお、監視管理値Ａは、トルク制限値Ｔ_ＬＨと判別トルク値Ｔ_Ｊの差ではなく、トルク制限値Ｔ_ＬＨと所定の比率（例えば％）との積によって求めても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１ 型締め装置
１０ 可動型盤
１０ａ 金型取付面
１０ｂ 背面
１１ 固定型盤
２０ トグル機構
２１ トグルサポート
２２ ガイドロッド
２２ａ 一端
２２ｂ 他端
２３ クロスヘッド
２３ａ リンク支持部
２４ ボールネジ
２５ タイバー
２６ ロッドサポート
２７ 固定金具
２８，２９Ａ，２９Ｂ リンク
３１ リンクアーム
５０ 駆動制御部
５１ サーボモータ
５２ アンプ
５３ サーボコントローラ
５４ 表示パネル
５５ 制御装置
５６ 記憶装置

Claims (7)

1. 一対の金型の一方が装着される固定型盤と、
   一対の前記金型の他方が装着され、前記固定型盤に対して接近・離間する可動型盤と、
   前記可動型盤を前記固定型盤に対して接近・離間させるトグル機構と、
   前記トグル機構を駆動させる電動機と、
   前記電動機の動作を制御し、一対の前記金型の型締めが完了してから行われる保持工程において、
   前記電動機の実行トルク値に基づく監視トルク値と、異常トルク発生の判別基準値である判別トルク値の比較結果に基づいて警告を発する制御装置と、を備え、
   前記電動機の発生トルク値の制御上の上限であるトルク制限値は、前記電動機の定格トルク値を超える値に設定され、
   前記監視トルク値または判別トルク値は、先行して実施された成形サイクルを含む複数回の前記保持工程の実行トルク値に基づいて設定される、
   ことを特徴とする射出成形機の型締め装置。
2. 前記監視トルク値または判別トルク値は、
   先行して実施された成形サイクルを含む複数回の前記保持工程の実行トルク値の平均値、又は、中央値が用いられる、
   請求項１に記載の型締め装置。
3. 前記監視トルク値における平均値は、
   直前に実施された連続あるいは断続の成形サイクルを含む複数回の前記保持工程の実行トルク値の平均値である、
   請求項２に記載の型締め装置。
4. 前記判別トルク値における平均値は、
   成形運転が開始される前、または成形運転が開始された当初に実施された成形サイクルを含む複数回の前記保持工程の実行トルク値の平均値である、
   請求項２に記載の型締め装置。
5. 前記複数回の保持工程の各々における実行トルク値は、
   当該実行トルク値が安定するまでの所定時間が経過した後から、前記一対の金型への樹脂の射出が行なわれるまでの間のものである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の型締め装置。
6. 前記トルク制限値は、
   最大限に前記金型が熱膨張したときに設定型締め力を保持するのに必要なトルク値を超える値である、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の型締め装置。
7. 前記トルク制限値は、
   前記型締め装置の仕様に基づく最大の型締め力を発生させるために必要なトルク値を基準にして設定される、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の型締め装置。

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