JP2015107620A

JP2015107620A - 射出成形機および射出成形機の制御方法

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Publication number: JP2015107620A
Application number: JP2013252601A
Authority: JP
Inventors: 峰稔加古; Minetoshi Kako; 弘幸樫内; Hiroyuki Kashiuchi
Original assignee: Meiki Seisakusho KK
Current assignee: Meiki Seisakusho KK
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP5855075B2

Abstract

【課題】電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機において、効率的な電力回生を行うことができ、省エネルギー化を追及することのできる射出成形機および射出成形機の制御方法を提供する。【課題を解決するための手段】電動モータ２３，２９により少なくとも一部の機構２２が作動される射出成形機１１において、金型２１が取付けられる回転部２７と前記回転部２７を回転させる電動モータ２９と前記回転部２７と電動モータ２９の間で動力を伝達する動力伝達部３０を有する金型回転機構が備えられ、前記電動モータ２９により回転部２７を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータ２９から発生する回生電力を蓄電装置４７に充電するかまたは電源４２に回生する電力回生手段４１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機および電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機の制御方法に関するものである。

従来、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機は公知であり、電動モータにより作動される作動部の減速時に発生する回生電力を利用する射出成形機も、特許文献１や特許文献２に記載された電動式の射出成形機など多数が知られている。これら電動式の射出成形機においては、射出装置による射出の際のスクリュ減速時や型締装置による可動盤の型開閉の際の減速時に電動モータから発生する回生電力を電源側へ回生するなどして省エネルギー化を図っている。

また金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構を備えた射出成形機としては、特許文献３に記載される竪型ロータリー式射出成形機が知られている。特許文献３の射出成形機は、可動盤に回転軸を中心に回転可能にロータリーテーブルが取付けられている。そしてロータリーテーブルは、サーボモータの駆動により回転可能となっている。また特許文献３では、ロータリーテーブルの回転時間を短縮するために、ロータリーテーブルの回転角度の略半分は加速し残りの略半分では減速することが記載されている。しかしながら特許文献３に記載されたものは、ロータリーテーブルの回転速度を最速化することのみを目的とするものであった。

特開２００４−１５４９６１号公報（請求項１、図１）特開２００４−２４９５３４号公報（請求項１、図１）特開平１０−６４６号公報（請求項２、図１、図３）

しかしながらこれらの特許文献１、特許文献２については、射出の際のスクリュの減速時は、スクリュ自体の自重が大きくない上にスクリュの前方には所定以上の圧力の溶融樹脂が存在しており減速距離も短いので、大きな電力回生は発生しない。また計量時のスクリュの回転停止時は、スクリュのフライト間には樹脂が存在し樹脂と加熱筒内壁の間には摩擦が生じていることから大きなイナーシャは発生せず、大きな電力回生は発生しない。一方、特許文献１および特許文献２でも型締装置においては、可動盤の移動および停止時は大きなイナーシャが発生する。しかし一般的なトグル機構の場合、型閉時には型当接位置に可動盤が近づくにつれ、クロスヘッドの前進速度に比較して可動盤の速度は必然的に低下するので相対的に大きなイナーシャは発生しない。またエジェクタ機構についてもエジェクタピン等の突出と減速が行われるが、エジェクタピン等は重量が軽く移動距離も小さいので停止時のイナーシャは小さい。

そこで本発明では、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機において、効率的な電力回生を行うことができ、省エネルギー化を追及することのできる射出成形機および射出成形機の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出成形機は、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機において、金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構が備えられ、前記電動モータにより回転部を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータから発生する回生電力を蓄電装置に充電するかまたは電源に回生する電力回生手段が備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の射出成形機は、請求項１において、前記回転部は固定盤または可動盤のいずれか一方の盤に設けられ、型開閉方向に直交する一面に金型が少なくとも１個以上取付けられる回転テーブルであることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の射出成形機は、請求項１において、前記回転部は固定盤と可動盤の間に設けられ、型開閉方向に直交する軸を中心に回転され、前記回転部の少なくとも二面に金型がそれぞれ取付けられることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の射出成形機の制御方法は、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機の制御方法において、金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構が備えられ、前記電動モータにより回転部を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータから発生する回生電力を蓄電装置に充電するかまたは電源に回生する電力回生手段が備えられたことを特徴とする。

本発明の電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機は、金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構が備えられ、前記電動モータにより回転部を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータから発生する回生電力を蓄電装置に充電するかまたは電源に回生する電力回生手段が備えられているので、金型が取付けられる回転部の回転速度を減速させる際に、効率的な省エネルギー化を追及することができる。

本実施形態の金型回転機構を備えた射出成形機の概略図である。本実施形態のモータ駆動制御装置のブロック図である。本実施形態の射出成形機の成形時の工程図である。別の実施形態の金型回転機構を備えた射出成形機の概略図である。

図１により本実施形態の竪型のロータリ式射出成形機１１（以下は射出成形機１１と略す）について説明する。射出成形機１１は、複数の樹脂材料から複合成形品を成形する射出成形機１１であって、型締装置１２と２基の射出装置１３、１４とを備えている。まず型締装置１２について説明すると、型締装置１２は、２個の固定金型１５が取付けられる固定盤１６の四隅近傍にはタイバ１７がそれぞれ立設され、タイバ１７の上方には型締機構の型締シリンダ１８が取付けられた上盤１９が設けられている。そして下方の固定盤１６と上盤１９との間には可動盤２０がタイバ１７に沿って昇降移動可能に設けられている。そして上盤１９に設けられた型締シリンダ１８のラム１８ａが可動盤２０の背面に固定されている。また上盤１９と可動盤２０とを接続して、２基の型開閉機構２２が設けられている。本実施形態において型開閉機構２２については、サーボモータ２３が上盤１９に固定され、可動盤２０にはボールネジナット２４が固定されている。そしてボールネジ２５がサーボモータ２３の駆動軸に回転可能に接続され、ボールネジ２５はボールネジナット２４に挿通されている。なお型開閉機構２２の数は２基に限定されず、サーボモータ２３が取付けられる盤も限定されない。また本発明は、電動モータにより少なくとも一部の機構が作動されるものであればよく、型開閉機構２２の駆動源についても油圧シリンダを用いたものでもよい。また型締機構にトグル機構を用いる場合は、型締機構と型開閉機構は兼用され、駆動手段は電動モータまたは油圧シリンダを用いることができる。

次に射出成形機１１の金型回転機構について説明する。可動盤２０の中央部には型開閉方向と同方向に回転軸の軸線が設けられた回転軸２６が回転可能に軸支され、回転軸２６には金型が取付けられる回転部であるロータリテーブル２７が固定されている。そしてロータリテーブル２７における型開閉方向に直交する一面である下面２７ａには２個の可動金型２１が取付けられている。また所定厚みを有するロータリテーブル２７の側面である外周部２７ｂには、タイミングベルト２８が係合される歯が設けられている。なおロータリテーブル２７に取付けられる金型および固定盤１６に取付けられる金型は同数であるがその数は限定されない。可動盤２０の側面には前記回転部であるロータリテーブル２７を回転させるための電動モータが固定されている。本実施形態において電動モータはサーボモータ２９が用いられる。そしてサーボモータ２９の駆動軸の歯付プーリ２９ａと前記ロータリテーブル２７の外周部２７ｂの間には、タイミングベルト２８が設けられている。ここでは歯付きプーリ２９ａ、タイミングベルト２７、ロータリテーブル２７の歯が設けられた外周部２７ｂにより、動力を伝達する動力伝達部３０が構成される。

なおサーボモータ２９とロータリテーブル２７の間の動力伝達部３０は、ロータリテーブル２７の外周部２７ｂに設けられた歯（大歯車）と駆動軸の歯（小歯車）が直接噛合されるものやタイミングベルト２８の代わりにチェーンを用いたもの等でもよい。また回転軸２６に対して動力伝達部３０を介してサーボモータ２９の駆動が伝達されるものでもよい。またこれら全てにおいてサーボモータ２９の駆動軸には減速機を取付けたものでもよい。

本実施形態では回転部であるロータリテーブル２７は可動盤２０に設けられているが、固定盤１６または可動盤２０のいずれか一方の盤に設けられ、型開閉方向に直交する一面２７ａに金型が少なくとも１個以上取付けられるものであればよい。即ち竪型型締装置においては、上側に設けられた固定盤または可動盤、または下側に設けられた固定盤または可動盤のいずれかにロータリテーブルが設けられたものであればよい。また横型型締装置についても、固定盤または可動盤のいずれか一方の盤に回転部であるロータリテーブルが設けられたものであればよい。これらの射出成形機の場合においても動力伝達部は前記のようにいずれかの方式が選択される。

また本実施形態では、可動盤２０の背面には、図示しないエジェクタ機構が設けられている。本実施形態のエジェクタ機構は、図２に示されるサーボモータ４８とボールネジとボールネジナットからなるボールネジ機構によりエジェクタロッド等が前後進されるようになっている。しかしながらエジェクタ機構は油圧シリンダを用いたものでもよく、固定盤１６に設けられたものでもよい。

また型締装置１２の一側と他側には、射出装置１３，１４が設けられている。本実施形態の射出装置１３，１４は水平方向に加熱筒３１やノズル３２が設けられた一般的な横型の射出装置１３，１４であり、図２に示される射出用のサーボモータ４９によって駆動される射出機構と、同じく図２に示される計量用のサーボモータ５０によって駆動される計量機構を備えている。射出装置１３，１４のノズル３２を金型に押し付けるための前後進装置（シフト装置）は、油圧によって作動するシフトシリンダ３３により作動される。なお射出装置１３，１４全体が油圧によって作動されるものでもよい。また前後進装置（シフト装置）は、電動モータにより作動されるものでもよい。本実施形態では射出装置１３，１４の数は２基である。しかし回転するロータリテーブル２７が設けられた射出成形機において、インサート成形等に使用される目的で射出装置の数は１基しか設置されない場合もある。また射出する樹脂の種類や金型の数に応じて、射出装置の数は３基以上が設置される場合も想定される。

次に型締シリンダ１８やシフトシリンダ３３を作動する油圧機構３４について説明する。本実施形態の油圧機構３４のポンプは、ポンプの回転数を制御する回転数制御手段であるサーボモータ３５、３６により駆動されるポンプ３７，３８が用いられている。ポンプ３７は、型締シリンダ１８の作動時に圧力媒体である作動油を主として供給するポンプであり、ポンプ３８は、シフトシリンダ３３の作動時に作動油を供給するとともに油圧回路３９のパイロット作動のバルブのパイロット管へ作動油を供給するポンプである。また前記ポンプ３８から型締シリンダ１８側へも油圧回路３９のバルブを切り換えることにより、作動時に追加的に作動油を供給可能となっている。なおポンプ３７，３８の数と種類は、限定されない。またポンプ３７，３８を作動させるためのモータも、サーボモータ３５，３６が好ましいがインバータにより回転数が制御されるモータ等であってもよい。

射出成形機１１には、成形条件や設定値を保存し、各センサの値に基づいて射出成形機１１の作動を行うとともにデータを設定画面に表示するための図示しない制御装置が設けられている。制御装置は、後述するモータ駆動制御装置であるサーボアンプ４１にも接続され、サーボモータ２３等の制御を行う。

次に本実施形態の射出成形機１１における広義のモータ駆動制御装置でもあるサーボアンプ４１の構成について説明する。本実施形態のサーボアンプ４１は、サーボモータ４１の駆動（力行）を制御するとともに、減速時に電動モータから発生する電力を回生する電力回生手段も構成している。図２に説明されるように、サーボアンプ４１は、射出成形機１１の図示しない制御装置と電源４２に接続され、電源４２からの電力を変換してそれぞれのサーボモータ２３等の駆動を制御する。本実施形態のサーボアンプ４１に設けられるコンバータ４３は、共通コンバータであり、ロータリテーブル２７の回転用のサーボモータ２９の他、型開閉用のサーボモータ２３、エジェクタ用のサーボモータ４８、射出用のサーボモータ４９、および計量用のサーボモータ５０へ送られる電流を交流から直流へ変換する。

なお図２では型開閉用のサーボモータ２３は１基だけが記載されている。実際には２基が存在するので、それぞれ別のサーボアンプ４１に振分けし、別のサーボアンプから電力供給するようにしてもよく、同じサーボアンプ４１から電力供給するようにしてもよい。また射出装置１３，１４も２基が存在するので、同様に別のサーボアンプに振分けをするようにしてもよい。サーボモータ４１のコンバータ４３（共通コンバータ）を介して電力供給されるサーボモータの組合せは、更に別の組合せとしてもよく、ポンプ３７，３８のサーボモータ３５，３６も含めてもよい。またサーボアンプ４１により電力供給されるサーボモータは、サーボアンプ４１ごとにサーボモータがグループ化されるものに限らず、単独のサーボアンプと単独のサーボモータの組合せでもよい。しかしながら少なくともロータリテーブル２７を回転させるサーボモータ２９を含むモータをコンバータ４３（共通コンバータ）を介して電力供給することにより、ロータリテーブル２７（回転部）の減速時の比較的大きい回生電力を他の電動モータでも有効に活用できる。しかしながら型開閉機構に油圧シリンダを用いる場合などについては、図２とは別の組合せとなることは言うまでもない。

各サーボモータ２９等への電力供給路にはそれぞれインバータ４４（狭義の意味でのサーボアンプ）が設けられている。そしてコンバータ４３とそれぞれのインバータ４４の間のＤＣリンク部４５には電解コンデンサ等の平滑コンデンサ４６が設けられている。そしてコンバータ４３は電源４２に接続され、インバータ４４はサーボモータ２９に接続されている。電源４２から送られる交流電流は、コンバータ４３により直流電流に変換され、ＤＣリンク部４５の平滑コンデンサ４６により平滑化された後、インバータ４４により再びモータの速度に対応した周波数の三相交流電流に変換されてサーボモータ２９等に送られる。

コンバータ４３とそれぞれサーボモータ２９等のＤＣリンク部４５との間には蓄電装置４７が設けられている。蓄電装置４７の例としては、電気二重式キャパシタ、ニッケル電池、リチウムイオン電池などを用いることが想定される。またチョッパ等の電力変換器を用いて回生電力を昇圧して蓄電装置４７に蓄電するようにしてもよい。また図２では蓄電装置４７は、電解コンデンサからなる平滑コンデンサ４６とは別に設けられるが、平滑コンデンサと共用されるものでもよい。蓄電装置４７の数は限定されない。

コンバータ４３は、電動モータから発生する回生電力を電源に回生することも可能な電源回生型のコンバータ４３（電源回生型の共通コンバータ）が用いられる。電源回生型のコンバータ４３としては、１２０°通電方式と正弦波コンバータ方式があるが、そのいずれを用いてもよい。電源回生型のコンバータ４３を用いることにより、蓄電装置４７のコンデンサ等の容量を超える回生電力が発生した際にサーボアンプ４１を破損させることなく回生電力を回収することができる。この方式は、全ての回生電力を蓄電装置に蓄電する方式よりも電力回生の効率の点において若干劣る場合もあるが、蓄電装置４７のコストを低減することができ、回生により過電圧が生じた際のサーボアンプ４１の破損防止の点でも有利である。

本実施形態においては、サーボアンプ４１には、抵抗器（回生抵抗）は設けられておらず、回生電力を抵抗発熱させて消費することが無いのでエネルギー効率の点で有利である。しかし電力回生時に過電圧が発生した場合の対策用にサーボアンプ４１に抵抗器を設けるものを発明としてまったく除外するものではない。またサーボアンプ４１に平滑コンデンサ４６以外の蓄電装置を設けずに全ての回生電力（平滑コンデンサに充電する場合はそれ以外の全ての回生電力）を電源回生型のコンバータにより電源回生を行うものや、電源回生型のコンバータを用いずに全ての回生電力を蓄電装置に蓄電するものについても除外するものではない。

次に図３に示される本実施形態の射出成形機１１の成形時の工程図により電力回生について説明する。図３の工程図は、各モータごとに上向きの波形は電力消費の量、下向きの波形は電力回生の量について模式的に表したものであって、テストによる実測値を表したものではない。まず型開閉機構２２の型開閉用のサーボモータ２３が力行されてボールネジ２５が駆動され、可動盤２０および可動金型２１が移動されて型閉工程が開始される。所定位置まで可動盤２０等が高速移動された後は急速に減速され型合せ位置で停止されるが、前記減速時にサーボモータ２３から電力回生が行われる。全体の工程の中でもこの際の２基の型開閉用のサーボモータ２３の減速時に発生する回生電力が非常に大きく、回生電力は蓄電装置４７であるコンデンサが所定値まで蓄電されるとそれ以降の回生電力は電源回生型のコンバータ４３を介してそれぞれ電源４２側に回生される。この際にコンデンサの電圧が検出されて、所定の電圧値が検出されると、スイッチング手段により、電源側への回生へ切換えられる。そして電源回生型のコンバータ４３により逆変換され、電源４２へ回生電力が戻される。

そして可動盤２０等の型閉が完了すると型締シリンダ１８が作動され型締工程（昇圧工程）となる。なお型締シリンダ１８の作動前から、または作動開始と同時にポンプ３７，３８のサーボモータ３５，３６の作動も行われる。型締工程が完了すると型締保持工程に移行し、シフトシリンダ３３，３３の作動により、一側と他側の射出装置１３，１４のノズル３２が金型へ当接された後、射出が行われる。射出時に作動される射出用のサーボモータ４９は、高速射出を実現するため、射出成形機１１の中で最も大容量のモータが用いられる場合も多い。そしてこの射出時の射出用のサーボモータの力行時の消費電力は、電源４２から送られてくる電力と蓄電装置４７の電力が用いられる。蓄電装置４７からの電力供給については、サーボアンプ４１の出力要求によりスイッチング手段により蓄電装置４７が接続されて行われる。２本の射出装置１３，１４からの射出は、射出成形機１１のピーク電力を抑えるためには前後して行うことが望ましい。

射出終了直前のスクリュの減速時については、射出用のサーボモータ４９は電力回生され、回生された電力は主として蓄電装置４７に充電される。回生された電力が蓄電装置４７の容量を満たした場合は、電源回生型のコンバータ４３を介して電源４２側へ電力回生が行われる。そしてそれぞれの射出装置１３，１４においては、射出工程に続いて保圧工程が行われる。一方金型側では、保圧工程が終了してもキャビティ内の成形品の冷却が継続される。また成形品の冷却と平行して射出装置１３，１４では次の計量工程が開始される。計量工程においては計量用のサーボモータ５０が駆動（力行）されるとともに、並行して射出用のサーボモータ４９も背圧を発生させるために力行される。そして所定の位置までスクリュが後退してスクリュ前方に溶融樹脂が貯留されるとスクリュの回転は停止され計量工程は終了される。このスクリュの回転速度が減速されて停止される際に計量用のサーボモータ５０からも電力回生が行われる。ただし計量工程終了直前のスクリュ回転の減速時の慣性力は大きくないので計量用のサーボモータ５０から回生される電力は小さく、ほぼ蓄電装置４７に充電される。図２においては射出用のサーボモータ４９、計量用のサーボモータ５０は１基のみが記載されているが、1基の射出装置に２基以上の射出用のサーボモータ４９や計量用のサーボモータ５０が設けられる場合もある。

そして型締保持工程のうちの冷却工程が完了すると、型締装置１２では、型締シリンダ１８よる型締力を除去する圧抜工程が行われる。そして次に型締シリンダ１８を駆動させて強力型開工程（型閉状態から成形品Ｐと固定金型１５の間を離型しつつ可動金型２１を所定距離型開する工程）が行われる。またこの圧抜工程と強力型開工程の際の可動盤２０の移動に伴って２基の型開閉用のサーボモータ２３が従動回転される場合は、電力回生が行われる。なおサーボモータ２３により能動的に可動盤２０の位置を制御しながら強力型開する場合は、電力回生はほとんど行われない。またポンプを逆回転させてタンクに作動油を戻す場合は、サーボモータ３６等が従動回転され、図３に破線で示されるようにサーボモータ３６等により電力回生が行われる。

次に型開工程が開始され、型開閉用サーボモータ２３の力行により可動盤２０等が高速で型開方向に移動される。この際、１次成形品と完成した成形品はそれぞれの可動金型２１に保持されて上昇される。そして可動盤２０等が所定位置まで移動（上昇）されると減速が開始されるが減速時には型閉時と同様に２基の型開閉用のサーボモータ２３から電力回生が行われ、蓄電装置４７への充電と、蓄電装置４７へ充電完了すると電源回生型のコンバータ４３を介して電源４２への電力回生がなされる。ただし可動盤上昇時には、可動盤２０等の自重を持ち上げるため、可動盤下降時と比較してイナーシャは小さく、相対的に回生される電力も小さい。なお可動盤２０の型開の際の減速時に、次に記載するロータリテーブル２７の回転を開始すると、回生電力を効率的に他のモータによって使用することができる。

次に可動盤２０が型開完了位置に到達すると、エジェクタ機構のサーボモータ４８により一方の可動金型２１に張付いている完成した成形品の突出しが行われる。この際もエジェクタピンが高速移動されてから停止されるまでの減速時に前記サーボモータ４８によって発生する回生電力が主に蓄電装置４７に充電される。ただしエジェクタ機構のエジェクタピンの作動は、ストロークが短く慣性力も小さいので発電量としては小さい。なおエジェクタ機構の作動は次に記載するロータリテーブル２７の回転後でもよい。

次にサーボモータ２９によりロータリテーブル２７と可動金型２１の回転が行われる。本実施形態では、ロータリテーブル２７は１８０度回転がなされるが、可動金型２１が３個取付けられるものでは、ロータリテーブル２７を１２０度回転されるなど、他の回転角度でもよい。この際のロータリテーブル２７の回転は、機械的な安全を見込んだ上でロータリテーブル２７をなるべく短時間で回転させて停止させることが望ましい。従って本実施形態でも特許文献３の図３に破線で示されるように、所定速度まで加速された後に所定時間の一定速度で高速回転された後、減速されて停止される。または前記特許文献３の図３に実線で示されるように、ロータリテーブル２７の回転は、所定速度まで加速された後に減速されて停止されるようにしてもよい。この際のロータリテーブル２７の回転用のサーボモータ２９から発生する回生電力は、ロータリテーブル２７に取付けられる可動金型２１の重量やロータリテーブル２７の回転速度によってある程度は相違するが非常に大きく、回生電力は蓄電装置４７のコンデンサにも蓄電されるが容量オーバーした分は電源回生型のコンバータ４３を介してそれぞれ電源４２側に回生される。本発明では、電動モータであるサーボモータ２９から発生する回生電力は、電力回生手段であるサーボアンプ４１により、蓄電装置４７に充電するかまたは電源４２に回生されるかの少なくとも一方が行われる。なお、またロータリテーブル２７の回転速度上昇時のサーボモータ２９のピークトルクや、ロータリテーブル２７の回転速度減速時の回生電力のピーク電圧を検出することにより、サーボモータ２９が過負荷になっているかを検出することも可能である。

そしてロータリテーブル２７が回転されることにより、一側の射出装置１３の樹脂により成形された一次成形品が取付けられた一側の可動金型２１が他側に移動され、次は他側の固定金型１５と型合せされるようになる。そして再び型閉機構のサーボモータ２３が作動して型閉がなされ、その後に型締される。そして一側の射出装置１３からと他側の射出装置１４からそれぞれ射出がなされる。一次成形品が取付けられ他側に移動された可動金型２１と固定金型１５の間では、他側の射出装置１４から更に別の樹脂が射出されて完成した成形品（複合成形品）が成形される。それらのサイクルが繰り返された後も型開されてからロータリテーブル２７は再び回転されるが、その際は先ほどと反対方向に反転されるものでもよく、同方向に回転されるものでもよい。いずれの回転方向であってもロータリテーブル２７の回転後半の減速時に電力回生がなされる。

なお前記においては射出用のサーボモータ４９の力行時以外のサーボモータ２３，２９，４８，５０等の力行時についても、サーボアンプ４１の制御により蓄電装置４７に充電された電力を優先的に使用し、蓄電装置４７に蓄電された電力のみ、または電源４２側から送られる電力と蓄電装置４７に蓄電された電力を併用するので、あるサーボモータにより発電された回生電力を別のサーボモータによって効率的に利用することができる。従って蓄電装置４７の電力を優先的に用いることにより、射出成形機１１のピーク電力（または工場全体のピーク電力）を低減する効果も期待できる。ただし蓄電装置４７に蓄電された電力が所定の電圧以下に低下すると電源４２側からの電力供給のみが供給される。またはサーボモータが力行時以外であっても蓄電装置４７が完全に充電されていないときは、電源４２側から蓄電装置４７に充電を行うようにしてもよい。例えば射出用のサーボモータ４９等の大容量のサーボモータを力行させる前に、蓄電装置４７を完全に充電しておいて、力行時に、蓄電装置４７の電力も併用することにより、ピーク電力を低下させることができる。

また型開閉機構２２の型開の際の減速時に、ロータリテーブル２７の回転を開始することにより、サーボモータ２３から発生した回生電力をそのままサーボモータ２９に送ってロータリテーブル２７の回転に用いることができる。更には型開閉機構２２の減速時、またはロータリテーブル２７の高速回転後の減速時にサーボモータ２３，２９(電動モータ)から回生された電力を、そのまま加熱筒３１のヒータに送り加熱筒３１の加熱に使用してもよい。また特にノズル３２に閉塞機構が設けられた射出装置を使用して計量する場合や、樹脂流路に閉塞機構が設けられた金型に射出装置をノズルタッチさせて計量する場合には、型開閉機構２２の上昇時の減速時、またはロータリテーブル２７の高速回転後の減速時にサーボモータ２３，２９(電動モータ)から回生された電力を使用して、同時に計量モータ５０を駆動させて計量を行うようにしてもよい。

次に別の実施形態の射出成形機５１について、図４を参照して説明する。複合成形品用射出成形機５１は、複数の樹脂材料から複合成形品を成形する射出成形機５１であって、型締装置５２とその一側と他側にそれぞれ設けられた第１の射出装置５３と第２の射出装置５４から基本的な部分が構成される。射出成形機５１の型締装置５２は、固定金型５５が取付けられる固定盤５６と、可動金型５７が取付けられる可動盤５８とが設けられ、固定盤５６と可動盤５８の間に、両面に中間金型５９（第１の中間金型５９と第２の中間金型５９）が取付けられ型開閉方向に直交する軸Ａ（垂直方向の軸）を中心に回転する回転部である回転盤６０が設けられている。そして回転盤６０は、タイバ６１に挿通されベッド６５上を摺動可能な中間盤６２に対して回転軸７６を介して回転自在に設けられる。そして固定金型５５と中間金型５９、可動金型５７と中間金型５９がそれぞれ型閉された際には、前記金型の組の間にそれぞれキャビティが形成されるようになっている。なお回転部については少なくとも二面に金型５９．５９が取付けられるものであればよく、断面正方形であって垂直方向の４面にそれぞれ中間金型が取付けられるものでもよい。また回転部自体が金型を構成するものも金型が取付けられる回転部に含まれる。

次に射出成形機５１の金型回転機構について説明する。中間盤６２には電動モータ（サーボモータ７７）が設けられている。一方中間盤６２に挿通された回転軸７６とサーボモータ７７の駆動軸は、動力を伝達する動力伝達部（図示せず）により接続されている。動力伝達部については限定されるものではないが、サーボモータ７７の減速機付の駆動軸のギアと回転軸のギアが噛合されるものでもよく、タイミングベルト等を通じて動力が伝達されるものでもよい。

型締装置５２の固定盤５６の四隅近傍にはそれぞれ型締シリンダ６３が設けられ、型締シリンダ６３のラムがタイバ６１を兼ねている。型締シリンダ６３は双方向作動型のシリンダからなり、固定盤５６内の回転部寄りには型締用油室が設けられるとともに、外側（一側の射出装置の側）には強力型開用油室が設けられている。

固定盤５６から可動盤５８側に向けて平行かつ水平に設けられた四本のタイバ６１の他方側の部分には、ハーフナット６４が係止される複数の凹溝からなる係止部６１ａが型開閉方向の所定長さにわたって設けられている。そしてタイバ６１は前記可動盤５８の四隅近傍に挿通され、可動盤５８はタイバ６１にガイドされつつベッド６５上を型開閉方向に移動されるようになっている。また前記ハーフナット６４は、可動盤５８の反固定盤側の面に設けられている。

次に射出成形機５１の型開閉機構６６、６７について説明する。まず可動盤５８を型開閉方向に移動させる型開閉機構６６について説明すると、ベッド６５の他側寄り（または固定盤５６）に設けられた支持部６８にはサーボモータ６９が固定されている。そして前記サーボモータ６９の駆動軸には、直接またはベルトを介してボールネジ７０が接続されている。またボールネジ７０は、前記支持部６８と一側に設けられた支持部７１に対して回転自在に軸支されている。可動盤５８にはボールネジナット７２が固定され、ボールネジナット７２には前記ボールネジ７０が回転自在に挿通されている。図４において型開閉機構６６は１基のみが記載されているが、可動盤５８の両側にそれぞれ設けられている。なお型開閉機構６６の数は限定されない。

中間盤６２や回転盤６０を移動させる型開閉機構６７は、可動盤５８に設けられた支持部７３にはサーボモータ７４が固定されている。そしてボールネジ７５が前記支持部７３に軸支されるとともに、前記サーボモータ７４の駆動軸と直接またはベルトを介して接続されている。また中間盤６２にはボールネジナット７８が固定され、ボールネジナット７８には前記ボールネジ７５が挿通されている。図４において型開閉機構６７は１基のみが記載されているが、可動盤５８と中間盤６２の上下四隅近傍をそれぞれ接続して４基が設けられている。なお型開閉機構６７の数は限定されない。更に中間盤６２と回転盤６０を移動させる型開閉機構６７は、固定盤５６またはベッド６５と中間盤６２とに接続されるように設けてもよい。また型開閉機構６７は、中間盤６２にサーボモータを固定して、ボールネジナットを他の盤などに設けてもよい。なお型開閉機構６６，６７は油圧シリンダにより駆動されるものであっても、回転部である回転盤６０の回転時などの電力回生を行うことにより省エネルギー化を図ることができる。

型締装置５２の固定盤５６の外側（一側）と可動盤５８の外側（他側）には、それぞれ射出装置５３と射出装置５４が設けられている。本実施形態の射出装置５３，５４は水平方向に加熱筒７９やノズル８０が設けられた一般的な横型の射出装置５３，５４であり、図示しない射出用のサーボモータによって駆動される射出機構と、図示しない計量用のサーボモータによって駆動される計量機構を備えている。射出装置５３，５４のノズル８０を金型に押し付けるための前後進装置（シフト装置）は、油圧によって作動する図示しないシフトシリンダから構成される。他側の射出装置５４のみは、可動盤５８が型開閉方向に移動するのと同じ距離、型開閉方向に移動可能となっている。なお射出装置５３，５４全体が油圧によって作動されるものでもよい。また本実施形態では射出装置５３，５４の数は２基だが、３種類以上の樹脂を使用する射出成形機５１では、射出装置の数は３基以上の場合もある。また固定金型５５と中間金型５９の間だけで成形を行う場合は、射出装置の数は１基の場合も想定される。また射出成形機５１の油圧機構についても、本実施形態の油圧機構３４と同一または類似のものが設けられる。

次に別の実施形態の射出成形機５１のモータ駆動制御装置であるサーボアンプの構成について説明する。別の実施形態のサーボアンプについても、図２に示される本実施形態のサーボアンプ４１と基本的な構造は同じであり、電力回生手段の目的を有している。従って同一部分は同一符号により説明すると、コンバータ４３（共通コンバータ）を介して直流変換された電力により複数のサーボモータ６９，７４，７７等が作動される。またサーボアンプ４１のコンバータ４３は電源回生機能を有するとともに蓄電装置４７を有している。相違点について説明すると、射出成形機５１の型開閉機構６６，６７は、可動盤５８を型開閉方向に移動させる型開閉機構６６と中間盤６２と回転盤６０を型開閉方向に移動させる型開閉機構６７の両方の機構からなっている。そのため型開閉機構６７のサーボモータ７４についてもコンバータ４３（共通コンバータ）に接続される。なお一つのコンバータ４３（共通コンバータ）に接続されるサーボモータをどの組合せとするかや、単独のサーボモータをコンバータに接続するかなどは、サーボモータの容量、作動の順序、サーボモータおよびサーボアンプの製造メーカーなどを考慮して決定される。

次に別の実施形態の射出成形機５１の作動時の回生電力について説明する。別の実施形態の回転盤６０の回転の後半の減速時については、本実施形態の射出成形機１１と同様に大きな回生電力が得られる。また射出成形機５１の型開閉機構６６，６７の回生電力については、本実施形態の射出成形機１１や一般的な射出成形機よりも大きな回生電力が得られる。即ち固定盤と可動盤との２枚の盤からなる一般的な射出成形機では型開の際に取出装置が侵入して成形品を取出すスペースだけ型開される。しかし別の実施形態の射出成形機５１では、固定金型側および可動金型側の両方に回転部の中間金型５９が回転するスペースを有するように型開がされるので、型開閉機構６６による可動盤５８の移動距離は通常の射出成形機の倍か倍前後必要となる。

そのためサイクル短縮のためには可動盤５８の移動速度を高速化することが望ましく、それに応じて可動盤５８を停止のための減速時の回生電力は大きなものとなる。また可動盤５８と共に移動される射出装置５４が可動盤５８に固定的に設けられるタイプでは、可動盤５８を減速・停止させる際に射出装置５４も同時に減速・停止されるために、より一層減速・停止時に発生する回生電力は大きなものとなる。そのため射出成形機５１は、その大きさにもよるが、型開閉機構６６，６７からの回生電力の充電のために相対的に大きい蓄電装置４７を設けることが望ましい。

また同時に行われる型開閉機構６７による中間盤６２や回転盤６０等の移動距離は、可動盤５８の移動距離の１／２（または１／２前後）となる。しかし中間盤６２や回転盤６０等は、軸支部を有する上に少なくとも両面に中間金型５９を有するので重量が重く、これらを型開閉機構６７の４基のサーボモータ７４により移動させ停止させるので、停止のための減速時に発生する回生電力は大きなものとなる。型開閉機構２２による可動盤２０の移動の際の減速時のイナーシャおよび発生する回生電力が、射出時、計量時、およびエジェクタ作動時などよりも大きいことは、先の本実施形態でも記載した通りであるが、別の実施形態では、前記の型開閉機構６６，６７を有することにより、更に大きな回生電力を得ることができる。即ち中間盤６２と可動盤５８が共に移動する射出成形機５１の場合、一般的な射出成形機やロータリテーブル２７等を有する射出成形機１１よりも大きな回生電力が得られ、特に回生電力の再利用の点で有利である。

なお別の実施形態の射出成形機５１については、図示は省略するが、次の（１）、（２）ようなバリエーションの射出成形機でもよい。（１）回転部である回転盤は型締装置の中央部に回転可能かつ型開閉方向には移動不能（位置固定的）に設けられ、前記中央の回転盤に対して両側の可動盤と射出装置がサーボモータを用いた型開閉機構により移動されるタイプの射出成形機。このタイプの射出成形機においては、前記の射出成形機５１よりも可動盤の移動距離は短いが、両方の可動盤を射出装置とともに移動させる必要があり、大きなイナーシャが発生する。（２）盤の配置は前記の射出成形機５１と同じだが、可動盤の背後にはサーボモータを用いたトグル機構等の型締装置が設けられているタイプの射出成形機。このタイプの射出成形機は回転部である回転盤の移動はボールネジを用いた型開閉機構が設けられる。そしてこのタイプの射出成形機においては、２本のうちの１本の射出装置は、射出成形機の側方に型開閉方向に直交する方向に載置される。または（２）の更なる変形例として、固定盤の外側に射出装置が１本のみ設けられ、固定盤に取付けられた固定金型と中間盤に取付けられた中間金型の間のみで成形を行うようにしてもよい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。射出成形機には射出圧縮成形を行うものは当然含まれ、材料の種類は単一または複数のいずれでもよく限定されない。

１１，５１射出成形機
１２、５２型締装置
１３，１４，５３，５４射出装置
２２，６６，６７型開閉機構
２３，２９，３５，３６，４８，４９，５０，６９，７４，７７サーボモータ（電動モータ）
２７ロータリテーブル（回転部）
４１サーボアンプ（モータ駆動制御装置）
４２電源
４３コンバータ（共通コンバータ）
４４インバータ
４５ＤＣリンク
４７蓄電装置

Claims

電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機において、
金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構が備えられ、
前記電動モータにより回転部を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータから発生する回生電力を蓄電装置に充電するかまたは電源に回生する電力回生手段が備えられたことを特徴とする射出成形機。
前記回転部は固定盤または可動盤のいずれか一方の盤に設けられ、型開閉方向に直交する一面に金型が少なくとも１個以上取付けられる回転テーブルであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
前記回転部は固定盤と可動盤の間に設けられ、型開閉方向に直交する軸を中心に回転され、前記回転部の少なくとも二面に金型がそれぞれ取付けられることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
電動モータにより少なくとも一部の機構が作動される射出成形機の制御方法において、
金型が取付けられる回転部と前記回転部を回転させる電動モータと前記回転部と電動モータの間で動力を伝達する動力伝達部を有する金型回転機構が備えられ、
前記電動モータにより回転部を回転させ回転速度を減速させる際に、前記電動モータから発生する回生電力を蓄電装置に充電するかまたは電源に回生する電力回生手段が備えられたことを特徴とする射出成形機の制御方法。