JP2024053385A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータに外力が発生することによってモータの回転角度が意図せずに変化してしまうことを抑制しつつ、消費電力の上昇を抑制することである。【解決手段】射出成形機は、サーボモータ８０Ａとサーボアンプ５０Ａと制御装置４０とを備える。サーボアンプ５０Ａは、第１スイッチング素子Ｕ１、第２スイッチング素子Ｖ１を含む。成形サイクルは、サーボモータ８０Ａを回転させる第１期間と回転させない第２期間を含む。サーボモータ８０Ａは、モータ回転制御とサーボオフ制御とゼロ速度制御とを実行可能に構成されている。制御装置４０は、第１期間においてモータ回転制御を実行し、第２期間においてサーボオフ制御またはゼロ速度制御を実行する。【選択図】図５

Description

本開示は、射出成形機に関する。

工場において、プラスチックの樹脂等を基材とする成形品を成形するため射出成形機が用いられている。特許文献１（特開２０２０－０６９７５６号公報）には、サーボモータを有する電動射出成形機が記載されている。このような射出成形機は、射出工程、保圧工程などの複数の工程を含む射出成形処理の成形サイクルを繰り返して実行して、成形品を大量生産する。

特許文献１の射出成形機は成形サイクルを実行するためのモータが備えられている。特許文献１には、当該モータに電力を供給する電力供給システムの回路図が開示されている。特許文献１の電力供給システムは、３相交流電圧線が接続されるＰＷＭコンバータ、当該ＰＷＭコンバータの出力側に接続されている成形機内部の直流電圧線、および当該直流電圧線に接続されているインバータを備えている。インバータは、３相交流電圧を生成してモータを駆動する。

特開２０２０－０６９７５６号公報

成形サイクルは、モータを回転させる期間とモータの回転を停止させる期間を含む。モータの回転を停止させる期間において、インバータのスイッチング素子の少なくとも１つをオン状態としてモータの回転角度を所定の角度で停止させる制御が行われ得る。インバータのスイッチング素子の少なくとも１つをオン状態とすることによりモータを停止させる場合、外力の発生によるモータの回転角度が意図せずに変化することを抑制できる一方でスイッチング素子のスイッチングにより消費電力が発生してしまう。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータに外力が発生することによってモータの回転角度が意図せずに変化してしまうことを抑制しつつ、消費電力の上昇を抑制することである。

一実施形態に係る射出成形機は、第１サーボモータと、第１サーボモータに電力を供給する第１サーボアンプと、第１サーボアンプを制御して成形サイクルを実行する制御装置とを備える。第１サーボアンプは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを含む。成形サイクルは、第１サーボモータを回転させる第１期間と、第１サーボモータを回転させない第２期間とを含む。第１サーボモータは、第１制御によって制御されることにより回転し、第２制御または第３制御によって制御されることにより停止可能に構成されている。第１制御は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを異なる位相でオン状態に制御して、第１サーボモータを回転させる制御である。第２制御は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを同じ位相でオン状態に制御し、第１サーボモータの回転を停止させる制御である。第３制御は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とをオフ状態に制御し、第１サーボモータの回転を停止させる制御である。制御装置は、第１期間において第１制御を実行し、第２期間において第２制御または第３制御を実行する。

本開示に係る射出成形機によれば、射出成形機において、モータに外力が発生することによってモータの回転角度が意図せずに変化してしまうことを抑制しつつ、消費電力の上昇を抑制することである。

実施の形態１における射出成形機の外観図である。 実施の形態１における射出成形機の概略ブロック図である。 実施の形態１のサーボアンプの電気回路構成の詳細を示す図である。 スイッチング素子の動作を説明するための図である。 実施の形態１における成形サイクルを説明するための図である。 実施の形態２における射出成形機の概略ブロック図である。 ゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定するための処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態２におけるテストサイクルを説明するための図である。 実施の形態３における射出成形機の概略ブロック図である。 実施の形態３におけるゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換える処理手順を示すフローチャートである。 変形例１におけるゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換える処理手順を示すフローチャートである。 変形例２における射出成形処理の処理手順を示すフローである。

以下、本開示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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
［実施の形態１］
＜射出成形機の構成＞
以下では、図１を用いて実施の形態１における射出成形機１００について説明する。図１は、実施の形態１における射出成形機１００の外観図である。

射出成形機１００は、ＸＹ平面上に載置されている。ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。以下では、図１におけるＺ軸の正方向を上面側または上方、負方向を下面側または下方と称する場合がある。なお、図１に示される射出成形機１００は横型の射出成形機として示されているが、実施の形態１の射出成形機１００は横型に限られず、竪型の射出成形機であってもよい。

射出成形機１００によって実行される射出成形処理は、型閉工程、射出工程、保圧工程、型開工程、冷却工程、突出工程、および可塑化工程を含む。射出成形機１００は、上記の射出成形処理のサイクルを繰り返し実行する。以下では、１つの成形品を成形するための１単位のサイクルを「成形サイクル」と称する。射出成形機１００は、種々の形状、材質の成形品を成形可能であり、成形品の形状および材質の種類に応じた射出成形処理を行う。

射出成形機１００は、金型を型締めする型締装置１０と、射出材料を溶融して射出する射出装置２０と、操作盤３０と、制御装置４０Ａ～４０Ｄとを備える。型締装置１０は、射出装置２０に対して、Ｘ軸の負方向側に配置されている。

＜型締装置＞
実施の形態１では、型締装置１０は、ベッド１１と、固定盤１２と、型締ハウジング１３と、可動盤１４と、タイバー１５と、型締機構１６と、金型１７，１８と、ボールねじ１９と、サーボモータ８０Ｃ，８０Ｄとを備える。ベッド１１は、固定盤１２、型締ハウジング１３、可動盤１４等を保持する。固定盤１２は、ベッド１１に固定されている。型締ハウジング１３および可動盤１４の各々は、ベッド１１上をＸ軸方向にスライド可能に構成されている。

タイバー１５は、固定盤１２と型締ハウジング１３との間に配置され、固定盤１２と型締ハウジング１３とを連結する。図１に示されるタイバー１５は４本のバーを含む。なお、タイバー１５が有するバーの数は、４本に限られず、たとえば５本以上であってもよい。

可動盤１４は、固定盤１２と型締ハウジング１３との間でＸ軸方向にスライド可能に構成される。型締機構１６は、型締ハウジング１３と可動盤１４との間に設けられる。実施の形態１における型締ハウジング１３は、トグル機構を含んで構成される。なお、型締機構１６は、直圧式の型締機構を含んで構成されてもよい。直圧式の型締機構とは、すなわち型締シリンダを意味する。

サーボモータ８０Ｃは、型締ハウジング１３内に設けられている。サーボモータ８０Ｃは、ボールねじ１９を介して型締機構１６を駆動させる。ボールねじ１９は、サーボモータ８０Ｃからの回転運動を直線運動に変換して型締機構１６を駆動させる。金型１７，１８は、固定盤１２と可動盤１４との間に設けられている。金型１７，１８は、型締機構１６が駆動することにより、開閉される。

金型１７，１８とが離れている状態から密着する状態へと移行する工程を「型閉工程」と称する。また、金型１７，１８とが密着している状態から離れている状態へと移行する工程を「型開工程」と称する。サーボモータ８０Ｃは、型閉工程および型開工程に用いられるモータである。以下では、サーボモータ８０Ｃを「型開閉モータ８０Ｃ」と称する場合がある。

射出成形機１００は、型開工程の後に「突出工程」と称される工程を行う。突出工程は、金型１７，１８内に充填された後に固化された樹脂などの射出材料を金型１７から取り外す工程である。具体的には、突出モータ８０Ｄが回転し図示されないピンなどが突出することによって、金型１７に密着している成形品は取り外される。可動盤１４内に設けられているサーボモータ８０Ｄは、突出工程に用いられるモータである。以下では、サーボモータ８０Ｄを「突出モータ８０Ｄ」と称する場合がある。

＜射出装置＞
射出装置２０は、基台２１と、加熱シリンダ２２と、スクリュ２３と、駆動機構２４と、ホッパ２５と、射出ノズル２６と、ノズルタッチ装置２７と、熱電対２９Ａ～２９Ｃと、サーボモータ８０Ａ，８０Ｂとを備える。基台２１は、ベッド１１のＸ軸の正方向側に配置され、駆動機構２４等を保持する。サーボモータ８０Ａ，８０Ｂは、駆動機構２４内に設けられている。

スクリュ２３は、加熱シリンダ２２内に配置される。射出成形機１００は、スクリュ２３を用いて「可塑化工程」と称される工程を行う。可塑化工程は、加熱シリンダ２２による加熱とスクリュ２３の回転とによって、射出する樹脂を混錬する工程である。駆動装置２４内のサーボモータ８０Ｂは、Ｘ軸方向を中心軸としてスクリュ２３を回転させる。すなわち、サーボモータ８０Ｂは、可塑化工程に用いられるモータである。以下では、サーボモータ８０Ｂを「可塑化モータ８０Ｂ」と称する場合がある。

さらに、射出成形機１００は「射出工程」と称される工程と「保圧工程」と称される工程とを行う。射出工程は、可塑化工程によって可塑化された樹脂を金型１７，１８内へと射出する工程である。保圧工程とは、射出工程によって射出された樹脂を金型１７，１８内に保持するために圧力を加える工程である。サーボモータ８０Ａの駆動によって、スクリュ２３はＸ軸方向の負方向側にスライドする。これにより、可塑化された樹脂は、スクリュ２３に、金型１７，１８内へと射出される。サーボモータ８０Ａは、射出工程または保圧工程に用いられるモータである。以下では、サーボモータ８０Ａを「射出モータ８０Ａ」と称する場合がある。

ホッパ２５は、加熱シリンダ２２のＺ軸の正方向側に設けられている。射出ノズル２６は、加熱シリンダ２２のＸ軸の負方向側における端部に設けられている。ノズルタッチ装置２７は、射出装置２０をＸ軸方向にスライドさせて、射出ノズル２６を金型１８のスプルーブッシュに接触させる。熱電対２９Ａ～２９Ｃは、射出ノズル２６の近傍および加熱シリンダ２２の近傍に配置され得る。熱電対２９Ａ～２９Ｃは、配置された箇所の温度を検出する温度センサである。

基台２１は、内部に制御装置４０Ａ～４０Ｄと、サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄとを備える。サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄに電力をそれぞれ供給する。より具体的には、サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄは、三相交流電圧を生成し、対応するサーボモータに対して当該三相交流電力を供給する。制御装置４０Ａ～４０Ｄは、サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄをそれぞれ制御して、成形サイクルを実行する。制御装置４０Ａ～４０Ｄの各々は、互いに電気的に接続されている。

操作盤３０は、射出成形機１００に関連する情報を表示し、ユーザからの操作を受け付ける。操作盤３０は、制御装置４０Ａ～４０Ｄのうちの少なくとも１つと電気的に接続されている。図１の例では、操作盤３０は、射出成形機１００のＹ軸の負方向側に設けられている。ある局面では、操作盤３０は、射出成形機１００と別体として設けられてもよく、たとえば、射出成形機１００が配置されている部屋と異なる部屋に配置されてもよい。

操作盤３０は、ディスプレイ３１と入力装置３２とを備える。入力装置３２は、たとえば、複数のボタンを含んで構成される。ある局面では、ディスプレイ３１および入力装置３２がタッチパネルとして一体的に設けられてもよい。また、操作盤３０は、マイクおよびスピーカーを含み、音声を用いてユーザからの操作を受け付けてもよい。

＜射出成形機の概略ブロック図＞
図２は、実施の形態１における射出成形機１００の概略ブロック図である。図２に示されるように射出成形機１００は、図１にて説明した制御装置４０Ａ～４０Ｄと、サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄと、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄとを備える。

図１にて説明したように、サーボアンプ５０Ａおよびサーボモータ８０Ａは、射出工程に用いられる。サーボアンプ５０Ｂおよびサーボモータ８０Ｂは、可塑化工程に用いられる。サーボアンプ５０Ｃおよびサーボモータ８０Ｃは、型開閉工程に用いられる。サーボアンプ５０Ｄおよびサーボモータ８０Ｄは、突出工程に用いられる。サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄとサーボモータ８０Ａ～８０Ｄとのそれぞれの間には、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄを駆動させるための電力の供給路が示されている。図１では、系統電源の図示を省略している。

以下では、制御装置４０Ａの内部構成について説明する。なお、制御装置４０Ｂ～４０Ｃは、図２に示されるように制御装置４０Ａと同様の内部構成を有するため、制御装置４０Ｂ～４０Ｃの内部構成について説明を繰り返さない。また、制御装置４０Ｂ～４０Ｃの内部構成において、制御装置４０Ａの内部構成の内部構成と同一または相当部分には同一符号を付している。制御装置４０Ａは、制御部４１と、出力インターフェイス４３と、記憶装置４４とを備える。制御装置４０Ａの制御部４１は、サーボアンプ５０Ａと、出力インターフェイス４３を介して制御信号を送信可能であるように接続されている。制御装置４０Ａの制御部４１は、サーボアンプ５０Ａに対して制御信号を送信し、後述するスイッチング素子の状態を制御する。

制御部４１は、ＣＰＵ４１ａとメモリ４１ｂとを備える。ＣＰＵ４１ａは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に格納されているプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）に展開して実行する。メモリ４１ｂは、ＲＯＭおよびＲＡＭを含み、ＣＰＵ４１ａにより実行されるプログラム等を記憶する。

ある局面では、制御部４１は、専用のハードウェア回路により構成され得る。すなわち、制御部４１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等により実現され得る。また、制御部４１は、プロセッサおよびメモリ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等を適宜組み合わせて実現されてもよい。記憶装置４４は、たとえば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Flash Solid State Drive）等を含んで構成され得る。

＜電気回路の説明＞
図３は、実施の形態１のサーボアンプ５０Ａにおける電気回路構成の詳細を示す図である。図３では、サーボアンプ５０Ａの電気回路構成を例として説明するが、サーボアンプ５０Ｂ～サーボアンプ５０Ｄも、サーボアンプ５０Ａと同様の電気回路構成を有している。

サーボアンプ５０Ａの一方端は、サーボモータ８０Ａと電気的に接続されており、サーボアンプ５０Ａの他方端は、直流バス２６０を介してＡＣ／ＤＣコンバータＣｖ１と電気的に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータＣｖ１は、三相フルブリッジタイプのＰＷＭ型整流器を含む。

ＡＣ／ＤＣコンバータＣｖ１は、系統電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換して、変換した直流電力を直流バス２６０へと供給する。直流バス２６０は、２つの電源ラインＰＬ１，ＮＬ１を含む。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータＣｖ１には、高周波のノイズ成分が除去するためのフィルタ回路、昇圧用トランス等が含まれ得るが、図３の例では説明を簡単にするため図示を省略している。直流バス２６０において電源ラインＰＬ１，ＮＬ１間には、平滑用のキャパシタが配置されている。

サーボアンプ５０Ａは、三相フルブリッジタイプのインバータＩｖ１を含む。インバータＩｖ１は、直流バス２６０の電源ラインＰＬ１，ＮＬ１間に配置されたスイッチング素子Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２を含む。以下では、スイッチング素子Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２を総称して「スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２」と称する。また、スイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を総称して「上アーム」と称し、スイッチング素子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を総称して「下アーム」と称する場合がある。スイッチング素子Ｕ１は、本開示における「第１スイッチング素子」に対応し得る。スイッチング素子Ｖ１は、本開示における「第２スイッチング素子」に対応し得る。

インバータＩｖ１では、スイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と、スイッチング素子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２とが相補的にスイッチングする。すなわち、スイッチング素子Ｕ１がオン状態である場合、スイッチング素子Ｕ２はオフ状態となる。

電源ラインＰＬ１，ＮＬ１間に直列に接続されたスイッチング素子Ｕ１，Ｕ２の接続ノードには、サーボモータ８０ＡのＵ相が接続される。電源ラインＰＬ１，ＮＬ１間に直列に接続されたスイッチング素子Ｖ１，Ｖ２の接続ノードには、サーボモータ８０ＡのＶ相が接続される。電源ラインＰＬ１，ＮＬ１間に直列に接続されたスイッチング素子Ｗ１，Ｗ２の接続ノードには、サーボモータ８０ＡのＷ相が接続される。

図２にて説明したようにサーボアンプ５０Ａは、射出成形機１００の制御装置４０Ａによって制御される。具体的には、制御装置４０Ａは、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の各々に制御信号を送信して、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の各々の状態を制御する。これにより、サーボアンプ５０Ａは、直流バス２６０からの直流電力を交流電力に変換しサーボモータ８０Ａを駆動させる。

スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などである。制御部４１は、制御信号としてスイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の制御端子（ゲート端子）にゲート電圧を印加することによって、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２をオン状態にする。スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２にゲート電圧を印加する場合、消費電力が発生する。ゲート抵抗による損失、およびスイッチ抵抗による損失によって電力が消費される。

＜スイッチング素子の動作＞
図４は、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の動作を説明するための図である。本実施の形態において、サーボモータ８０Ａは、３つの制御手法によって制御される。具体的にはサーボモータ８０は、図４に示されているモータ回転制御、ゼロ速度制御、およびサーボオフ制御とを実行可能に構成されている。モータ回転制御は、本開示における「第１制御」に対応し得る。サーボオフ制御は、本開示における「第２制御」に対応し得る。ゼロ速度制御は、本開示における「第３制御」に対応し得る。なお、ゼロ速度制御には、後述にて説明する位置制御が含まれてもよい。すなわち、制御装置４０Ａは、ゼロ速度制御をしているときにサーボモータの回転を検出した場合、所定の角度にサーボモータの角度を戻してもよい。

モータ回転制御は、サーボモータ８０Ａを回転させる制御である。制御装置４０Ａは、たとえば１２０度通電でサーボモータ８０Ａを回転させるタイミングでスイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の各々をスイッチングする。すなわち、モータ回転制御は、上アームのスイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を異なる位相でオン状態に制御して、サーボモータ８０Ａを回転させる制御である。モータ回転制御を行われる場合、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２にはゲート電圧の印加による消費電力と、系統電源から供給されてサーボモータ８０Ａの駆動に用いられる消費電力とが発生する。

ゼロ速度制御は、サーボモータ８０Ａの回転速度をゼロに保つように回転を停止させる制御である。換言すれば、ゼロ速度制御は、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の各々がオン状態とオフ状態とを同位相で繰り返すことによってサーボモータ８０Ａの回転を停止させる制御である。

図４に示されているゼロ速度制御の例では、制御装置４０Ａは、上アームをオフ状態にして下アームをオン状態にする期間と、上アームをオン状態にして下アームをオフ状態にする期間とを同位相で繰り返す。これにより、サーボモータ８０ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧値が同一の値となり、サーボモータ８０Ａは回転を停止する。

なお、図４のゼロ速度制御の例では、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２をオン状態とオフ状態とが繰り返される制御が示されているが、ゼロ速度制御が行われている期間において、上アームのスイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が常にオン状態であり、下アームのスイッチング素子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が常にオフ状態であってもよい。また、ゼロ速度制御が行われている期間において、上アームのスイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が常にオフ状態であり、下アームのスイッチング素子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が常にオン状態であってもよい。すなわち、ゼロ速度制御期間において、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２のスイッチングは繰り返して行われなくともよい。

ゼロ速度制御中において、サーボモータ８０Ａに外力が発生してサーボモータ８０Ａの回転角度が変化したとき、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の少なくとも１つがオン状態であることによって、サーボモータ８０Ａには回転角度の変化を抑制する力が発生する。これにより、サーボモータ８０Ａは回転角度を保ったまま停止することができる。図４に示されているように、ゼロ速度制御を行う場合、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の少なくとも１つ対してゲート電圧が印加されるため、消費電力が発生する。

サーボオフ制御は、サーボモータ８０Ａに何らの力を加えることなく回転を停止させる制御である。図４に示されているように、制御装置４０Ａは、スイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の全てをオフ状態にする。すなわち、サーボオフ制御は、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の各々がオフ状態となることによってサーボモータ８０Ａの回転を停止させる制御である。

サーボオフ制御中にサーボモータ８０Ａに外力が発生した場合、当該外力によってサーボモータ８０Ａの回転角度は変化してしまう。一方で、図４に示されているように、サーボオフ制御を行う場合、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２にはゲート電圧が印加されないため、消費電力は発生しない。図４では、制御装置４０Ａを用いて各制御の説明を行ったが、制御装置４０Ｂ～４０Ｄも同様に、サーボアンプ５０Ｂ～５０Ｄに対して、モータ回転制御、ゼロ速度制御、およびサーボオフ制御を行うことが可能であるように構成されている。

＜成形サイクル＞
図５は、実施の形態１における成形サイクルを説明するための図である。上述したように、本実施の形態における射出成形機１００は、成形サイクルを連続して繰り返し、複数の成形品を生産する。図５には、１回の成形サイクル内におけるサーボモータ８０Ａ～８０Ｄの各々の制御が示されている。

成形サイクルは、型閉工程、射出工程、保圧工程、可塑化工程、型開工程、冷却工程、および突出工程を含む。冷却工程は、型開工程の後に金型１７内の射出材料を固化させるために冷却する工程である。本実施の形態の射出成形機１００では、冷却工程において図示されない冷却装置が用いられて射出材料を冷却してもよい。

図５に示されるように、１回の成形サイクルの中で各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄが所定のタイミングで予め定められた順序で駆動されることによって射出成形処理は実現されている。図５には、各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの駆動する期間が「モータ回転期間」として示されている。モータ回転期間は、成形品の形状、材質などの成形条件に基づいてサーボモータ８０Ａ～８０Ｄごとに予め定められている。以下では、成形サイクル中の「モータ回転期間」以外の期間を「モータ停止期間」と称する。本実施の形態において、モータ停止期間には、ゼロ速度制御およびサーボオフ制御のいずれかが実行される。モータ回転期間は、本開示における「第１期間」に対応し得る。また、モータ停止期間は、本開示における「第２期間」に対応し得る。

タイミングｔ０～ｔ１の型閉工程において、型開閉モータ８０Ｃが回転することにより、金型１７，１８は密着する。型閉工程の終了後、タイミングｔ１～ｔ２の射出工程において、射出モータ８０Ａが回転することによって、射出材料が金型へと射出される。すなわち、スクリュ２３はＸ軸の負方向に向かってスライドし、射出材料を金型へと射出する。射出工程の終了後、タイミングｔ２～ｔ３の保圧工程では、各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄのいずれも駆動されない。

保圧工程の終了後、タイミングｔ３～ｔ４の型開工程において、型開閉モータ８０Ｃが回転することにより、金型１７，１８が離れる。タイミングｔ３～ｔ５の可塑化工程において、射出モータ８０Ａの回転によって、スクリュ２３はＸ軸の正方向に向かってスライドする。可塑化工程におけるスクリュ２３の移動速度は、スクリュ２３を元の位置に戻すことを目的としているため、射出工程におけるスクリュ２３の移動速度よりも遅い。

可塑化工程において、可塑化モータ８０Ｂは、Ｘ軸方向を中心軸としてスクリュ２３を回転させる。これにより、次の成形サイクルにて用いられる射出材料は混錬される。最後に、タイミングｔ５～ｔ６の突出工程において、突出モータ８０Ｄが回転して図示されないピンなどが突出することによって、金型１７に密着している成形品が取り外される。

図５に示されているように、射出モータ８０Ａのモータ回転期間は、タイミングｔ１～ｔ２の期間およびタイミングｔ３～ｔ５の期間である。可塑化モータ８０Ｂのモータ回転期間は、タイミングｔ３～ｔ５の期間である。型開閉モータ８０Ｃのモータ回転期間は、タイミングｔ０～ｔ１の期間およびタイミングｔ３～ｔ４の期間である。突出モータ８０Ｄのモータ回転期間は、タイミングｔ５～ｔ６の期間である。

＜ゼロ速度制御およびサーボオフ制御＞
実施の形態１の射出成形機１００では、モータ回転期間ではないモータ停止期間において各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄがゼロ速度制御またはサーボオフ制御のいずれを実行するのかは予め定められている。具体的には、図５に示されているように射出モータ８０Ａでは、型閉工程および突出工程においてサーボオフ制御が行われ、保圧工程においてゼロ速度制御が行われる。可塑化モータ８０Ｂでは、可塑化工程以外の全ての工程においてサーボオフ制御が行われる。

型開閉モータ８０Ｃでは、射出工程、保圧工程および突出工程においてゼロ速度制御が行われ、冷却工程においてサーボオフ制御が行われる。突出モータ８０Ｄでは、突出工程以外の全ての工程においてサーボオフ制御が行われる。以下では、図５に示されるように、サーボオフ制御が行われている期間を「サーボオフ期間」と称し、ゼロ速度制御が行われている期間を「ゼロ速度期間」と称する。

保圧工程は、射出工程にてＸ軸の負方向側にスライドしたスクリュ２３を固定して、金型１７，１８内の射出材料に圧力を加える工程である。保圧工程中は、圧力が加えられている射出材料からの反作用によって、スクリュ２３にはＸ軸の正方向側へと押し戻そうとする力が発生する。そのため、実施の形態１の射出成形機１００では、保圧工程において射出モータ８０Ａにゼロ速度制御を行うことでスクリュ２３がＸ軸の正方向側へと押し戻され射出材料への圧力が保持されなくなってしまうことを抑制する。

射出工程中においても保圧工程と同様の理由で、射出材料から反作用が生じる。射出材料に圧力を加える反作用はスクリュ２３だけでなく金型１７，１８に対しても生じる。具体的には、金型１７，１８内にて圧力が加えられた射出材料は、金型１７，１８が離れるような力を金型１７，１８に加える。そのため、制御装置４０Ｃの制御部４１は、図５に示されるように射出工程および保圧工程の両方において、型開閉モータ８０Ｃに対してゼロ速度制御を行う。これにより、実施の形態１における射出成形機１００では、射出工程および保圧工程中において射出材料からの反作用に対抗して、金型１７，１８の位置を保持することができる。

図１に示されるように、突出モータ８０Ｄは可動盤１４内に設けられている。金型１７に密着している成形品は、突出モータ８０Ｄの駆動によってピンが突出することに取り外されるが、可動盤１４は、ピンの突出による反作用の影響でＸ軸方向に移動してしまう場合がある。そのため、図５に示されるように、突出モータ８０Ｄが駆動する突出工程において、型開閉モータ８０Ｃではゼロ速度制御が行われる。実施の形態１において、制御装置４０Ａ～４０Ｄがサーボアンプ５０Ａ～５０Ｄをそれぞれ制御する例を説明したが、サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄは、１つの制御装置によって制御されてもよい。すなわち、制御装置４０Ａ～４０Ｄの各々が別体として設けられておらず、１つの制御装置として設けられていてもよい。

このように、実施の形態１の射出成形機１００では、各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄに対して外力が発生し得る期間にだけゼロ速度制御が実行され、射出成形機１００の他の構成から外力が生じない期間においてはサーボオフ制御が実行される。これにより、モータ停止期間の全ての期間においてゼロ速度制御が実行される場合と比較して、スイッチング素子Ｕ１～Ｗ２の全てがオフ状態となる期間が長くなり、消費電力を抑制できる。すなわち、実施の形態１の射出成形機１００では、各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄが外力を受けることによって回転角度が意図せずに変化してしまうことを抑制し、かつ、消費電力を低減させて各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの回転を停止させることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、成形サイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とが予め定められている例を説明した。しかしながら、上述したように成形サイクルにおけるモータ回転期間は、成形品の形状、射出材料の材質などの成形条件によって変化するため、成形条件ごとにゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定め直す必要がある。実施の形態２においては、テストサイクルを行って自動的に成形サイクル内におけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定する手法について説明する。なお、実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成について説明を繰り返さない。

図６は、実施の形態２における射出成形機１００Ａの概略ブロック図である。射出成形機１００Ａでは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの各々に対して電流センサが設けられている。また、実施の形態２では、１つの制御装置４０によって各サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄが制御されている。なお、ある局面においては、実施の形態２の射出成形機１００Ａにおいても、実施の形態１にて説明したように、各サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄをそれぞれ制御する制御装置４０Ａ～４０Ｄが設けられていてもよい。その場合、後述に手説明する図７のフローチャートは、制御装置４０Ａ～４０Ｄのうちのいずれか１つ、または、制御装置４０Ａ～４０Ｄを統括的に制御する他の制御装置が実行してもよい。図６に示されるように射出成形機１００Ａは、制御装置４０とサーボアンプ５０Ａ～５０Ｄとサーボモータ８０Ａ～８０Ｄとに加えて、電流センサ８１Ａ～８１Ｄを備える。また、制御装置４０は、出力インターフェイス４３に加えて入力インターフェイス４２を備える。

電流センサ８１Ａ～８１Ｄは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄのモータ電流をそれぞれ検出する。電流センサ８１Ａ～８１Ｄは、入力インターフェイス４２を介して検出した電流値を制御部４１に送信する。サーボモータ８０Ａ～８０Ｄにおいて、モータ電流はモータに発生するトルクと相関関係を有する。記憶装置４４には、電流センサ８１Ａ～８１Ｄによって検出された電流値に対して、トルクの値が対応付けられて記憶されている。すなわち、制御部４１は、電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出値に基づいて、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄに発生しているトルクを推測することができる。電流センサ８１Ａ～８１Ｄは、本開示における「第１センサ」に対応し得る。

＜テストサイクルによるゼロ速度期間とサーボオフ期間との決定手法＞
図７は、ゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定するための処理手順を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、記憶装置４４にプログラムとして記憶されており、当該プログラムは制御部４１によって実行される。

実施の形態２では、成形サイクルを開始する前にテストサイクルを実行する。テストサイクルは、成形サイクルと同じモータ回転期間とモータ停止期間を有する試験的なサイクルである。実施の形態２では、テストサイクル中のモータ停止期間に発生したトルクに基づいて、ゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定する。制御部４１は、成形サイクルを実行する前に、図７に示されるフローチャートを実行する。

制御部４１は、テストサイクルを実行する（ステップＳ１００）。テストサイクルは、モータ停止期間の全ての期間においてゼロ速度制御を行うサイクルである。図８は、実施の形態２におけるテストサイクルを説明するための図である。図８に示されるように、テストサイクルでは、サーボオフ制御は実行されずモータ回転制御とゼロ速度制御だけが行われている。図８に示される「モータ回転期間」は、本開示における「第３期間」に対応し得る。図８に示される「ゼロ速度期間」は、本開示における「第４期間」に対応し得る。

図７に戻り、制御部４１は、テストサイクルが終了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。テストサイクルが終了していない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、制御部４１は、ステップＳ１１０の処理を繰り返す。テストサイクルが終了した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、制御部４１はステップＳ１００で実行したテストサイクル中の電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出結果を取得する（ステップＳ１２０）。

制御部４１は、電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出値に基づいて、成形サイクルにおける各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄのゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定める（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０において制御部４１は、モータ停止期間内の特定の期間において、電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出結果が所定の閾値以上であったか否かを判断する。制御部４１は、特定の期間内に検出された電流値が所定の閾値以上である場合、当該特定の期間において外力によってトルクが発生したと判断する。この場合、制御部４１は、当該特定の期間に対応する成形サイクル内の期間をゼロ速度期間として定める。

一方で、制御部４１は、特定の期間内に検出された電流値が所定の閾値未満である場合、当該特定の期間には外力によるトルクが発生していなかったと判断する。この場合、制御部４１は、当該特定の期間に対応する成形サイクル内の期間をサーボオフ期間として定める。なお、特定の期間とは、１つ工程を示す期間であってもよいし、モータ停止期間内の１秒ごとの期間であってもよい。

より具体的な例を用いて説明すれば、図８に示されるタイミングｔ２からタイミングｔ３までの保圧工程において、制御部４１は、電流センサ８１Ａの検出値から射出モータ８０Ａに外力が発生したと判断する場合、成形サイクルにおける保圧工程をゼロ速度期間として定める。一方で、図８に示されるタイミングｔ０からタイミングｔ１までの型閉工程において、制御部４１は、電流センサ８１Ａの検出値から射出モータ８０Ａに外力が発生しなかったと判断する場合、成形サイクルにおける保圧工程をサーボオフ期間として定める。

このように、制御部４１は、テストサイクル中の電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出結果に基づいて、成形サイクルにおける各サーボモータ８０Ａ～８０Ｄのゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定する。制御部４１は、Ｓ１３０にて定めたゼロ速度期間とサーボオフ期間とに従って、成形サイクルを実行する（ステップ１４０）。これにより、実施の形態２では、実際に外力が発生したか否かを判断するためのテストサイクルを基準として、成形サイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定めることができる。また、実施の形態２では、ユーザ自身が各期間における外力の発生の有無を考慮する必要がないため、テストサイクルを行うだけで自動的に成形サイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを決定することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態２では、成形サイクルの実行前にテストサイクルを予め実行することによって、ゼロ速度期間とサーボオフ期間とを自動的に決定する手法を説明した。しかしながら、テストサイクルによって定められたサーボオフ期間において地震、事故、および射出成形機１００を構成する部品の故障などの突発的な外力が発生する場合がある。実施の形態３においては、モータの回転速度を検出する速度センサを用いてリアルタイムでゼロ速度制御を行うかサーボオフ制御を行うかを決定する手法について説明する。なお、実施の形態３において、実施の形態２と同様の構成について説明を繰り返さない。

図９は、実施の形態３における射出成形機１００Ｂの概略ブロック図である。射出成形機１００Ｂでは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの各々に対して、位置センサが設けられている。具体的には、図９に示されるように射出成形機１００Ｂは、実施の形態２の構成から位置センサ８４Ａ～８４Ｄをさらに備える。

位置センサ８４Ａ～８４Ｄは、たとえば光学式のエンコーダである。位置センサ８４Ａ～８４Ｄは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの回転速度をそれぞれ検出する。また、位置センサ８４Ａ～８４Ｄは、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの回転角度をそれぞれ検出する。なお、ある局面では、位置センサ８４Ａ～８４Ｄは、１つの光学式のエンコーダではなく、回転速度を検出する速度センサと、回転角度を検出する角度センサとして別体に設けられてもよい。

位置センサ８４Ａ～８４Ｄは、入力インターフェイス４２を介して各々が検出した結果を制御部４１に送信する。これにより、制御部４１は、サーボモータ８０Ａ～８０Ｄの回転速度、回転角度を取得することができる。

＜ゼロ速度制御とサーボオフ制御との切り換え＞
図１０は、実施の形態３におけるゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換える処理手順を示すフローチャートである。実施の形態３では、制御部４１は、テストサイクルを行うことなく図１０に示されるフローチャートを実行することによって必要な期間にだけゼロ速度制御を行う。

図１０に示されるフローチャートは、１回の成形サイクルを実行するための処理手順が示されている。制御部４１は、図１０に示されるフローチャートをサーボモータ８０Ａ～８０Ｄの各々に対して別々に実行する。実施の形態３においてもモータ回転期間は、成形条件に応じて予め定められている。

制御部４１は、成形サイクルの開始後、モータ回転期間であるか否かを判断する（ステップＳ２００）。モータ回転期間である場合（ステップＳ２００でＹＥＳ）、制御部４１は、図４にて説明したモータ回転制御を実行する（ステップＳ２０１）。たとえば、型開閉モータ８０Ｃに対して図１０のフローチャートを実行する場合、図５に示されるように成形サイクルの開始直後からモータ回転期間は始まる。図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１にてモータ回転制御が実行された後、ゼロ速度制御またはサーボオフ制御が行われるか、１サイクルが終了するまでは継続してモータ回転制御が実行され続ける。

続いて、制御部４１は、１つの成形サイクルが終了したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。制御部４１は、１つの成形サイクルが終了していないと判断する場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、処理をステップＳ２００に戻す。

その後、制御部４１は、モータ回転期間であるか否かを再度判断する（ステップＳ２００）。モータ回転期間ではない場合（ステップＳ２００でＮＯ）、制御部４１は、ゼロ速度制御を行う（ステップＳ２０３）。たとえば、型開閉モータ８０Ｃに対して図１０のフローチャートを実行する場合、図５におけるタイミングｔ０～ｔ１までの期間において制御部４１は、ステップＳ２００、２０１、２０２を繰り返す。タイミングｔ１においてモータ回転期間が終了するため、実施の形態３の制御部４１は、型開閉モータ８０Ｃに対してゼロ速度制御を行う（ステップＳ２０３）。図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２０３にてゼロ速度制御が実行された後、モータ回転制御またはサーボオフ制御が行われるか、１サイクルが終了するまでは継続してゼロ速度制御が実行され続ける。

続いて、制御部４１は、タイマをリセットする（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４におけるタイマは、たとえばＣＰＵ４１ａに搭載されている汎用のタイマである。本実施の形態におけるタイマのリセットとは、タイマのカウントを初期値（０秒）に戻し、カウントを開始することを意味する。

続いて、制御部４１は、モータ回転期間であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。モータ回転期間ではない場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、制御部４１は、タイマの値が１００ｍｓに到達しているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。タイマの値が１００ｍｓに到達していない場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、制御部４１は、モータ回転期間となったか否かを判断する（ステップＳ２０５）。タイマの値が１００ｍｓに到達する前にモータ回転期間に到達した場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、制御部４１は、モータ回転制御を行う（ステップＳ２０１）。

タイマの値が１００ｍｓに到達した場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、制御部４１は、ステップＳ２０４からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、トルクを検出したか否かを判断する（ステップＳ２０７）。すなわち、記憶装置４４またはメモリ４１ｂには、ステップＳ２０４からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において電流センサによって検出された値が記憶されている。制御部４１は、ステップＳ２０４からタイマによって計測された１００ｍｓの期間における電流センサの検出値が所定の閾値以上であったか否かを判断する。

制御部４１は、ステップＳ２０４からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、トルクが検出された場合（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、直近の１００ｍｓの期間において外力が発生したとして、処理をステップＳ２０４へと戻す。すなわち、制御部４１は、さらに１００ｍｓの期間、ゼロ速度制御を継続して行う。

ステップＳ２０７にて制御部４１は、ステップＳ２０４からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、トルクが検出されなかった場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、直近の１００ｍｓの期間には外力が発生しなかったとして、ゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換える（ステップＳ２０８）。図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ２０８にてサーボオフ制御が実行された後、モータ回転制御またはゼロ速度制御が行われるか、１サイクルが終了するまでは継続してサーボオフ制御が実行され続ける。

すなわち、直近の１００ｍｓの期間で外力が発生しなかったため次の１００ｍｓの期間においても外力が発生しない期間が続く可能性があることから、消費電力を低減するために制御部４１は、ゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換える。すなわち、制御部４１は、ゼロ速度制御を実行している期間において１００ｍｓの期間に亘ってトルクが検出されなかった場合にゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換える。

ゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換えた後、制御部４１は、位置センサの検出値からサーボモータの回転角度を取得する（ステップＳ２０９）。すなわち、制御部４１は、サーボオフ制御に切り換えた直後のサーボモータの回転角度を記憶装置４４またはメモリ４１ｂに記憶させる。

制御部４１は、タイマをリセットする（ステップＳ２１０）。制御部４１は、モータ回転期間であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。モータ回転期間ではない場合（ステップＳ２１１でＮＯ）、制御部４１は、タイマの値が１００ｍｓに到達しているか否かを判断する（ステップＳ２１２）。タイマの値が１００ｍｓに到達していない場合（ステップＳ２１２でＮＯ）、制御部４１は、タイマの値が１００ｍｓに到達する前にモータ回転期間に到達したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。タイマの値が１００ｍｓに到達する前にモータ回転期間に到達した場合（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、制御部４１は、モータ回転制御を行う（ステップＳ２０１）。

タイマの値が１００ｍｓに到達した場合（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、制御部４１は、ステップＳ２１０からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、回転速度が検出されたか否かを判断する（ステップＳ２１３）。すなわち、ステップＳ２１０からタイマによって計測された１００ｍｓの期間における位置センサの値が所定の閾値以上であったか否かを判断する。ステップＳ２１３では、ステップＳ２０７と異なり、制御部４１はサーボオフ制御を行っている。そのため、サーボモータに外力が発生した場合、サーボモータは外力によって回転し、回転速度が生じる。

制御部４１は、ステップＳ２１０からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、回転速度を検出した場合（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、ステップＳ２０８にて取得した回転角度の位置にサーボモータを位置制御する（ステップＳ２１４）。これにより、制御部４１は、外力によって回転してしまったサーボモータの回転角度を外力が発生する前の回転角度に戻すことができる。

制御部４１は、直近の１００ｍｓの期間において外力が発生したとして、制御部４１は、サーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換える（ステップＳ２０３）。すなわち、直近の１００ｍｓの期間において外力が発生したことから次の１００ｍｓの期間においても外力が発生する可能性があり、サーボモータを固定して停止させるため、制御部４１は、サーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換える。

制御部４１は、ステップＳ２１０からタイマによって計測された１００ｍｓの期間において、回転速度を検出しなかった場合（ステップＳ２１３でＮＯ）、処理をステップＳ２１１へと戻す。すなわち、制御部４１は、さらに１００ｍｓの期間、サーボオフ制御を継続して行う。なお、ステップＳ２０６およびステップＳ２１２にて示されている待機期間は、１００ｍｓに限られず、たとえば、１０ｍｓ、５００ｍｓなどの他の期間であってもよい。

図１０には示されていないが、制御部４１は、ステップＳ２０５、２１１においてもモータ回転期間であるかに加えて、１サイクルが終了したか否かについても判断する。ステップＳ２０５、２１１において１サイクルが終了したと判断する場合、制御部４１は、処理を終了する。

このように、実施の形態３の射出成形機１００では、テストサイクルまたはユーザによって予めゼロ速度期間とサーボオフ期間とが定められずに、回転速度を検出することによってサーボオフ期間にて発生した外力を検出し、リアルタイムでサーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換えられる。これにより、実施の形態３における射出成形機１００では、適切なタイミングでサーボオフ制御とゼロ速度制御とを切り換えることができる。なお、実施の形態３においても、各サーボアンプ５０Ａ～５０Ｄをそれぞれ制御する制御装置４０Ａ～４０Ｄが設けられていてもよい。その場合、図１０のフローチャートは、制御装置４０Ａ～４０Ｄのうちのいずれか１つ、または、制御装置４０Ａ～４０Ｄを統括的に制御する他の制御装置が実行してもよい。

＜変形例１＞
実施の形態２では、テストサイクルを基準としてゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定めて、実施の形態３では、位置センサ８４Ａ～８４Ｄに基づいて、ゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換えた。変形例１では、実施の形態２に対して実施の形態３を組み合わせた構成について説明する。

変形例１の射出成形機１００は、図９に示される実施の形態３と同様の構成を有する。すなわち、変形例１の射出成形機１００は、位置センサ８４Ａ～８４Ｄを有する。変形例１の射出成形機１００では、図７にて説明したテストサイクルの処理手順を示すフローチャートが実行される。これにより、モータ停止期間におけるゼロ速度期間およびサーボオフ期間は定められる。

変形例１の射出成形機１００は、テストサイクルを基準として定めたゼロ速度期間およびサーボオフ期間を優先して従いつつ、外力を検出した場合には、ゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換える。図１１は、変形例１におけるゼロ速度制御とサーボオフ制御とを切り換える処理手順を示すフローチャートである。

図１１のフローチャートは、図１０のフローチャートにステップＳ３００を加えた構成を有する。制御部４１は、モータ回転期間ではない場合（ステップＳ２００でＮＯ）、Ｓ１３０にて定めたゼロ速度期間か否かを判断する（ステップＳ３００）。すなわち、モータ停止期間である場合、制御部４１は、テストサイクルを基準として、ゼロ速度期間であるかサーボオフ期間であるのかを判断する。

ゼロ速度期間である場合（ステップＳ３００でＹＥＳ）、制御部４１は、ゼロ速度制御を行う（ステップＳ２０３）。その後、電流センサに基づいて外力を検出した場合、制御部４１は、ゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換える。ゼロ速度期間ではない場合（ステップＳ３００でＮＯ）、制御部４１は、サーボオフ制御を行う（ステップＳ２０８）。その後、位置センサに基づいて外力を検出した場合、制御部４１は、サーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換える。

このように、変形例１の射出成形機１００は、テストサイクルを用いて自動でゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定めつつ、地震、事故、および射出成形機１００を構成する部品の故障などの突発的な外力が発生した場合においてもリアルタイムでゼロ速度制御とサーボオフ制御とを適切に切り換えることができる。

＜変形例２＞
実施の形態２では、テストサイクルを基準とし射出成形処理にて実行される全ての成形サイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定める例を説明した。変形例２では、１サイクルごとにゼロ速度期間とサーボオフ期間とを更新する例を説明する。

変形例２の射出成形機１００は、図９に示される実施の形態３と同様の構成を有する。図１２は、変形例２における射出成形処理の処理手順を示すフローである。変形例２では実施の形態２と同様に、成形サイクルを開始する前にテストサイクルを実行する。

変形例２におけるテストサイクルは、成形サイクルと同じモータ回転期間とモータ停止期間を有する試験的なサイクルである。制御部４１は、テストサイクルを実行する（ステップＳ４００）。変形例２におけるテストサイクルは、実施の形態２と同様にモータ停止期間の全ての期間においてゼロ速度制御を行うサイクルである。

制御部４１は、テストサイクルが終了したか否かを判断する（ステップＳ４１０）。テストサイクルが終了していない場合（ステップＳ４１０でＮＯ）、制御部４１は、ステップＳ４１０の処理を繰り返す。テストサイクルが終了した場合（ステップＳ４１０でＹＥＳ）、制御部４１は直近の１サイクル中における電流センサ８１Ａ～８１Ｄの検出値および速度センサ８２Ａ～８２Ｄの検出値を取得する（ステップＳ４２０）。

図１２のフローチャートを開始して、初めてステップＳ４２０を実行する場合、直近の１サイクルは、ステップＳ４００で実行したテストサイクルである。上述したように、テストサイクルでは、サーボオフ制御が行われない。そのため、ステップＳ４２０において制御部４１は、電流センサの検出値に基づき外力が発生したか否かを判断する。

制御部４１は、電流センサの検出値および位置センサの検出値に基づいて、次のサイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定める（ステップＳＳ４３０）。すなわち、制御部４１は、外力が発生した特定の期間をゼロ速度期間として定め、外力が発生しなかった特定の期間をサーボオフ期間として定める。

制御部４１は、ステップＳ４３０にて定めたゼロ速度期間とサーボオフ期間とに従って新たなサイクルを実行する（ステップＳ４４０）。制御部４１は、Ｓ４４０にて実行した新たなサイクルが終了したか否かを判断する（ステップＳ４５０）。Ｓ４４０にて実行した新たなサイクルが終了していない場合（ステップＳ４５０でＮＯ）、制御部４１は、ステップＳ４５０を繰り返す。

Ｓ４４０にて実行した新たなサイクルが終了した場合（ステップＳ４５０でＹＥＳ）、制御部４１は、射出成形処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ４６０）。射出成形処理が終了していない場合（ステップＳ４６０でＮＯ）、制御部４１は、処理をステップＳ４２０に移す。

このとき、制御部４１は、テストサイクルではなく、ステップＳ４４０にて実行した新たなサイクル中に外力が発生した特定の期間に基づいて次のサイクルにおけるゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定める。射出成形処理が終了した場合（ステップＳ４６０でＹＥＳ）、制御部４１は、処理を終了する。

このように、変形例２の射出成形機１００は、１サイクルごとにゼロ速度期間とサーボオフ期間とを更新する。これによって、変形例２の射出成形機１００では、最新のデータに基づいてゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定めることができる。

［付記］
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項） 本開示における射出成形機１００は、サーボモータ８０Ａと、サーボモータに電力を供給するサーボアンプ５０Ａと、サーボアンプ５０Ａを制御して成形サイクルを実行する制御装置４０とを備える。サーボアンプ５０Ａは、第１スイッチング素子Ｕ１と、第２スイッチング素子Ｖ１とを含む。成形サイクルは、サーボモータ８０Ａを回転させるモータ回転期間と、サーボモータ８０Ａを回転させないモータ停止期間とを含む。サーボモータ８０Ａは、モータ回転制御によって制御されることにより回転し、サーボオフ制御またはゼロ速度制御によって制御されることにより停止可能に構成されている。モータ回転制御は、スイッチング素子Ｕ１とスイッチング素子Ｖ１とを異なる位相でオン状態に制御して、サーボモータ８０Ａを回転させる制御である。サーボオフ制御は、スイッチング素子Ｕ１とスイッチング素子Ｖ１とを同じ位相でオン状態に制御し、サーボモータ８０Ａの回転を停止させる制御である。ゼロ速度制御は、スイッチング素子Ｕ１とスイッチング素子Ｖ１とをオフ状態に制御し、サーボモータ８０Ａの回転を停止させる制御である。制御装置４０は、モータ回転期間において、モータ回転制御を実行し、モータ停止期間においてサーボオフ制御またはゼロ速度制御を実行する。

第１項に記載の射出成形機１００によれば、モータが外力を受けることによってモータの回転角度が意図せずに変化してしまうことを抑制し、消費電力を低減させてモータを停止させることである。

（第２項） 第１項に係るサーボモータ８０Ｃは、金型を開閉させる型開閉モータである。制御装置４０は、金型へ射出材料を射出する射出工程および射出された射出材料を金型内に保持するために圧力を保持する保圧工程中にゼロ速度制御を実行する。

第２項に記載の射出成形機１００によれば、射出材料に加える圧力を保持することができる。

（第３項） 第１項において、サーボモータ８０Ａは、射出材料を金型に射出する射出モータである。制御装置４０は、射出された射出材料を金型１７，１８内に保持するために圧力を保持する保圧工程中にゼロ速度制御を実行する。

第３項に記載の射出成形機１００によれば、射出材料に加える圧力を保持することができる。

（第４項） 第１項～第３項のいずれか１項において、サーボモータ８０Ｃと異なるサーボモータ８０Ｄと、サーボモータ８０Ｄに電力を供給するサーボアンプ５０Ｄとをさらに備える。

第４項に記載の射出成形機１００によれば、複数のサーボモータによって射出成形処理を実行できる。

（第５項） 第４項において、サーボモータ８０Ｃは、金型１７，１８を開閉させる型開閉モータである。サーボモータ８０Ｄは、成形品を金型から取り外す突出モータである。制御装置４０は、サーボモータ８０Ｄが駆動される期間において、サーボモータ８０Ｃに対してゼロ速度制御を実行する。

第５項に記載の射出成形機１００によれば、突出モータの駆動によって可動盤１４が意図せずに移動してしまうことを抑制できる。

（第６項） 第１項において、サーボモータ８０Ａに発生するトルクを検出する電流センサ８１Ａをさらに備える。

第６項に記載の射出成形機１００によれば、電流センサを用いてトルクの発生を検出することができる。

（第７項） 第６項において、制御装置４０は、サーボモータ８０Ａを回転させるモータ駆動期間と、サーボモータ８０Ａを回転させないモータ停止期間とを含むテストサイクルを成形サイクルの実行前に実行し、モータ停止期間において、ゼロ速度制御を実行し（Ｓ１００）、モータ停止期間における電流センサの検出値に基づいて、モータ回転期間においてサーボオフ制御を実行する期間と、モータ回転期間においてゼロ速度制御を実行する期間とを定める（Ｓ１３０）。

第７項に記載の射出成形機１００によれば、テストサイクルを基準として、ゼロ速度期間とサーボオフ期間とを定めることができる。

（第８項） 第６項または第７項において、制御装置４０は、ゼロ速度制御を実行している期間において、電流センサが所定の期間（たとえば１００ｍｓ）に亘ってトルクを検出しない場合（Ｓ２０７にてＮＯ）、ゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換える（Ｓ２０８）。

第８項に記載の射出成形機１００によれば、所定の期間に亘って外力を検出しなかったときにリアルタイムでゼロ速度制御からサーボオフ制御に切り換えることができる。

（第９項） 第１項、第６項～第８項のいずれか１項において、射出成形機１００は、サーボモータ８０Ａの回転速度を検出する速度センサをさらに備える。制御装置４０は、サーボオフ制御を実行している期間において、速度センサが回転速度を検出した場合（Ｓ２１３にてＹＥＳ）、サーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換える（Ｓ２０３）。

第９項に記載の射出成形機１００によれば、外力を検出した場合にリアルタイムでサーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換えることができる。

（第１０項） 第９項において、射出成形機１００は、サーボモータ８０Ａの回転角度を検出する角度センサと、角度センサの検出結果を記憶する記憶装置４４とをさらに備える。制御装置４０は、サーボオフ制御が実行されたときの角度センサの検出値を記憶装置４４に記憶させ（Ｓ２０９）、速度センサが回転速度を検出した場合（Ｓ２１３にてＹＥＳ）、記憶装置４４に記憶されている角度センサの検出値によって示される回転角度にサーボモータ８０Ａを回転させる（Ｓ２１４）。

第１０項に記載の射出成形機１００によれば、外力によって回転してしまったモータの回転角度を外力が発生する前の回転角度に戻すことができる。

（第１１項） 第１項、第６項～第８項のいずれか１項において、サーボモータ８０Ａの回転速度および回転角度を検出する位置センサ８４Ａをさらに備える。制御装置４０は、第２制御を実行している期間において、位置センサ８４Ａが回転速度を検出した場合、第２制御から第３制御に切り換え、第２制御が実行されたときの位置センサ８４Ａの検出値を記憶装置４４に記憶させ、位置センサ８４Ａが回転速度を検出した場合、記憶装置４４に記憶されている位置センサ８４Ａの検出値によって示される回転角度にサーボモータ８０Ａを回転させる。

第１１項に記載の射出成形機１００によれば、位置センサを用いて、外力を検出した場合にリアルタイムでサーボオフ制御からゼロ速度制御に切り換え、外力によって回転してしまったモータの回転角度を外力が発生する前の回転角度に戻すことができる。

１０ 型締装置、１１ ベッド、１２ 固定盤、１３ 型締ハウジング、１４ 可動盤、１５ タイバー、１６ 型締機構、１７，１８ 金型、１９ ボールねじ、２０ 射出装置、２１ 基台、２２ 加熱シリンダ、２３ スクリュ、２４ 駆動機構、２５ ホッパ、２６ 射出ノズル、２７ ノズルタッチ装置、２９Ａ，２９Ｃ 熱電対、３０ 操作盤、３１ ディスプレイ、３２ 入力装置、４０ 制御装置、４１ 制御部、４１ｂ メモリ、４２ 入力インターフェイス、４３ 出力インターフェイス、４４ 記憶装置、５０Ａ～５０Ｄ サーボアンプ、８０Ａ～８０Ｄ サーボモータ、８１Ａ～８１Ｄ 電流センサ、８４Ａ～８４Ｄ 位置センサ、１００，１００Ａ，１００Ｂ 射出成形機、２００ 系統電源、２６０ 直流バス、Ｃｖ１ コンバータ、Ｉｖ１ インバータ。

Claims (11)

1. 第１サーボモータと、
   前記第１サーボモータに電力を供給する第１サーボアンプと、
   前記第１サーボアンプを制御して成形サイクルを実行する制御装置とを備え、
   前記第１サーボアンプは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを含み、
   前記成形サイクルは、前記第１サーボモータを回転させる第１期間と、前記第１サーボモータを回転させない第２期間とを含み、
   前記第１サーボモータは、第１制御によって制御されることにより回転し、第２制御または第３制御によって制御されることにより停止可能に構成され、
   前記第１制御は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを異なる位相でオン状態に制御して、前記第１サーボモータを回転させる制御であり、
   前記第２制御は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを同じ位相でオン状態に制御し、前記第１サーボモータの回転を停止させる制御であり、
   前記第３制御は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とをオフ状態に制御し、前記第１サーボモータの回転を停止させる制御であり、
   前記制御装置は、
   前記第１期間において前記第１制御を実行し、
   前記第２期間において前記第２制御または前記第３制御を実行する、射出成形機。
2. 前記第１サーボモータは、金型を開閉させる型開閉モータであり、
   前記制御装置は、金型へ射出材料を射出する射出工程および射出された射出材料を金型内に保持するために圧力を保持する保圧工程中に前記第３制御を実行する、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記第１サーボモータは、射出材料を金型に射出する射出モータであり、
   前記制御装置は、射出された射出材料を金型内に保持するために圧力を保持する保圧工程中に前記第３制御を実行する、請求項１に記載の射出成形機。
4. 前記第１サーボモータと異なる第２サーボモータと、
   前記第２サーボモータに電力を供給する第２サーボアンプとをさらに備える、請求項１に記載の射出成形機。
5. 前記第１サーボモータは、金型を開閉させる型開閉モータであり、
   前記第２サーボモータは、成形品を金型から取り外す突出モータであり、
   前記制御装置は、前記第２サーボモータが駆動される期間において、前記第１サーボモータに対して前記第３制御を実行する、請求項４に記載の射出成形機。
6. 前記第１サーボモータに発生するトルクを検出する第１センサをさらに備える、請求項１に記載の射出成形機。
7. 前記制御装置は、
   前記第１サーボモータを回転させる第３期間と、前記第１サーボモータを回転させない第４期間とを含むテストサイクルを前記成形サイクルの実行前に実行し、
   前記第４期間において前記第３制御を実行し、
   前記第４期間における前記第１センサの検出値に基づいて、前記第２期間において前記第２制御を実行する期間と、前記第２期間において前記第３制御を実行する期間とを定める、請求項６に記載の射出成形機。
8. 前記制御装置は、
   前記第３制御を実行している期間において、前記第１センサが所定の期間に亘ってトルクを検出しない場合、前記第３制御から前記第２制御に切り換える、請求項６に記載の射出成形機。
9. 前記第１サーボモータの回転速度を検出する速度センサをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記第２制御を実行している期間において、前記速度センサが回転速度を検出した場合、前記第２制御から前記第３制御に切り換える、請求項１、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の射出成形機。
10. 前記第１サーボモータの回転角度を検出する角度センサと、
    前記角度センサの検出結果を記憶する記憶装置とをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第２制御が実行されたときの前記角度センサの検出値を前記記憶装置に記憶させ、
    前記速度センサが回転速度を検出した場合、前記記憶装置に記憶されている前記角度センサの検出値によって示される回転角度に前記第１サーボモータを回転させる、請求項９に記載の射出成形機。
11. 前記第１サーボモータの回転速度および回転角度を検出する位置センサと、
    前記位置センサの検出結果を記憶する記憶装置とをさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第２制御を実行している期間において、前記位置センサが回転速度を検出した場合、前記第２制御から前記第３制御に切り換え、
    前記第２制御が実行されたときの前記位置センサの検出値を前記記憶装置に記憶させ、
    前記位置センサが回転速度を検出した場合、前記記憶装置に記憶されている前記位置センサの検出値によって示される回転角度に前記第１サーボモータを回転させる、請求項１、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の射出成形機。
    

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