JP2691439B2

JP2691439B2 - 型締異常検出方式

Info

Publication number: JP2691439B2
Application number: JP1416789A
Authority: JP
Inventors: 善治稲葉; 賢男上口; 哲明根子
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH02147222A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、サーボモータで駆動される型締機構を有す
る射出成形機における型締異常検出方式に関する。

従来の技術トグル式型締機構の場合、金型をタッチさせた位置か
ら可動プラテンを固定プラテン側に所定位置まで移動さ
せ、タイバーを引張り伸ばすことにより、そのタイバー
の伸びによって型締力は決まる。そのため、設定型締力
を得るように金型がタッチする位置を設定しておけば、
所望とする型締力が得られる。

また、電動式の直圧式型締機構の場合も、金型タッチ
後、可動プラテンをさらに前進させ、設定型締力が得ら
れる位置まで可動プラテンを移動させている。

しかし、金型はその金型温度によって膨張し、金型タ
ッチ位置も変動する。そのため、設定した型締力と異な
り、型締力は変動することとなる。一般の金型の場合に
は、この金型温度の変動によって生じる型締力の変動は
許容範囲内程度で、成形品の品質を悪くするという程の
影響はなく、問題はない。

一方、精密金型の場合は型締力の許容範囲幅が一般の
金型に比較して狭く、その許容範囲幅内でしか良品を得
ることができない。

そこで、従来は、例えばトグル式型締力の場合、タイ
バーにひずみゲージを貼り付けて実際に生じている型締
力を検出する方式や、マイクロメータをタイバーに取付
けて型締力を検出しようとする方式が用いられ、公知で
ある。

発明が解決しようとする課題実際の型締力を検出しようとする場合、従来のよう
に、ひずみゲージやマイクロメータを取付けて測定しよ
うとすると、これらひずみゲージやマイクロメータの寿
命が問題になり、かつ、これ等検出器から射出成形機の
制御装置内に取入れるための手段を必要とし、装置のコ
ストを高める原因となる。

そこで、本発明の目的は、マイクロメータやひずみゲ
ージ等の外部検出器を必要とせず、設定型締力の許容範
囲内か否か検出できる型締異常検出方式を提供すること
にある。

課題を解決するための手段本発明は、サーボモータで駆動される型締機構を有す
る射出成形機において、型閉じ時、型締機構を駆動する
サーボモータの位置偏差，速度偏差またはトルク指令値
の少なくとも１つを検出し、検出した位置偏差，速度偏
差またはトルク指令値が設定された基準値以上に達した
ときのサーボモータの回転位置が設定許容範囲内か否か
判断し、許容範囲外であるとアラームを表示する。また
は、型閉じ時に所定周期毎、サーボモータの位置偏差，
速度偏差またはトルク指令値の少なくとも１つを検出
し、前周期と今周期の差量が設定値以上に達したとき、
そのときのサーボモータの回転位置が制定許容範囲内か
否か判断し、許容範囲外であるとアラーム表示を行い、
型締異常を検出することによって上記課題を解決した。

作用型閉じ開始後、型締機構を駆動するサーボモータのサ
ーボ回路にパルス分配が行われる。始めはサーボモータ
は停止しているから、パルス分配を受けて位置偏差が増
大し、この位置偏差に応じた速度指令が出され、サーボ
モータの実速度との差、即ち、速度偏差が増幅されてト
ルク指令として出力され、サーボモータを駆動し、トグ
ル式型締機構を駆動する。サーボモータが回転すると位
置偏差は減少する。その結果、位置指令として出力され
たパルス分配量とサーボモータの回転によるフィードバ
ックパルスとの間に平衡がとれ、位置偏差はある定常状
態となり、サーボモータは設定された定常速度で駆動さ
れることとなる。

一方、型締機構で駆動された可動プラテン側の金型が
固定プラテン側の金型にタッチすると、サーボモータの
実際の回転速度は遅くなる。その結果、位置偏差量は増
大し、また、位置偏差量増大により速度偏差及びサーボ
モータへのトルク指令値も増大する。そこで、上記位置
偏差量，速度偏差量またはトルク指令値を監視し、これ
らの値が設定基準値以上に達した時、その時を金型タッ
チ位置として検出し、その時のサーボモータの回転位置
が設定許容範囲内か否か判断する。許容範囲外であれ
ば、設定型締力が得られないものとしてアラーム表示を
行う。また、金型がタッチしたとき、前述したように位
置偏差量，トルク指令値が上昇するので、所定周期でこ
れらの値を検出しておき、前周期と今周期のこれらの値
の差量が大きくなったとき、金型タッチとして検出する
ようにしてもよい。

実施例第１図は、本発明の一実施例を実施する射出成形機の
要部概要図で、固定プラテン１と可動プラテン２間に
は、夫々金型４が固定され、可動プラテン２とリアプラ
テン３間にはトグル機構５が配設され、可動プラテン２
を図示しないタイバーに沿って第１図中左右に移動でき
るようになっている。トグル機構５のクロスヘッド７に
はボールナットが固着され、該ボールナットはボールネ
ジ６に螺合し、ボールネジ６はプーリ8,タイミングベル
ト10,プーリ９を介して型締用のサーボモータ11で駆動
されるようになっている。また、サーボモータ11の回転
位置はパルスエンコーダ12によって検出されるようにな
っている。以上のようなサーボモータで駆動されるトグ
ル式型締機構は、従来のものと変りはないので、概略の
みを示している。

図中、20は射出成形機を制御する制御装置としての数
値制御装置（以下、NC装置という）で、該NC装置20はNC
用のマイクロプロセッサ（以下、CPUという）21とプロ
グラマブルマシンコントローラ（以下、PMCという）用
のCPU22を有しており、PMC用CPU22には射出成形機のシ
ーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶
したROM26がバス接続され、また、データの一時記憶等
に利用されるRAM27がバス接続されている。NC用CPU21に
は、射出成形機を全体的に制御する管理プログラムを記
憶したROM24、データの一時記憶等に利用されるRAM25、
及び、射出用，クランプ用，スクリュー回転用，エジェ
クタ用等の各軸のサーボモータを駆動制御するサーボ回
路がサーボインターフェイス28を介して接続されてい
る。なお、第１図では型示用のサーボモータ11,サーボ
回路29のみ図示している。NC用CPU21とPMC用CPU22はバ
スアービタコントローラ（以下、BACという）23でバス
結合され、また、該BAC23にはバブルメモリやCMOSメモ
リで構成される不揮発性の共有RAM30,入力回路31,出力
回路32がバス接続され、該BAC23によって使用するバス
を制御するようになっている。

共有RAM30には、射出成形機の各動作を制御するNCプ
ログラム等を記憶するメモリ部と各種設定値，パラメー
タ，マクロ変数を記憶するメモリ部を有する。入力回路
31には射出成形機に設けた各センサからの信号が入力さ
れるようになっており、出力回路32は射出成形機に設け
た各種アクチュエータに接続され、特に、該出力回路32
からトルクリミット値をサーボ回路29に出力し、サーボ
回路29から出力されるトルク指令値にリミットをかけて
サーボモータ11の出力トルクを制限する回路のみを図示
している。なお、該サーボ回路29には、サーボモータ11
に取付けられたサーボモータ11の回転位置を検出する位
置検出器としてのパルスエンコーダ12の出力信号を入力
し、サーボモータ11の位置，速度等を制御するようにな
っている。

また、BAC23には、オペレータパネルコントローラ33
を介してCRT表示装置手動データ入力装置（以下、CRT/M
DIという）34が接続されている。

射出成形機を稼動するにあたり、CRT/MDI34により各
種成形条件を設定し、共有RAM30に格納するが、本発明
と関係する点について以下述べる。CRT/MDI34より型締
力を設定すると、PMC用CPU22は自動型厚調整処理を行
い、設定型締力が得られる金型タッチ位置（サーボモー
タ11の回転位置）で金型４がタッチするように図示しな
い型厚調整用モータを駆動してリアプラテン３の位置を
調整する（この自動型厚調整は、例えば特願昭63−1023
95号参照）、すなわち、型締力は金型がタッチしてから
トグル機構５にリンクが伸び切り、ロックアップ状態に
なったとき、図示しないタイバーが伸びてこれにより発
生するものであるから、トグル機構５がロックアップ状
態になる前の設定型締力を発生する位置にトグル機構
５、即ち、サーボモータの11の回転位置を位置づけてお
き、リアプラテン３が駆動して金型４をタッチさせれば
設定型締力が得られる。なお、自動型厚調整を行わず、
直接、設定型締力が得られる金型タッチ位置を手動で設
定し、この金型タッチ位置（サーボモータ11の位置）で
金型タッチするようにリアプラテン３の位置を調整して
もよいことはもちろんである。

第２図は、本発明の型締異常検出方式の第１の実施例
の動作処理フローチャートであり、この第１の実施例に
おいては、予め、各種成形条件と共に型締力の許容範囲
も共有RAM中に設定し、また、金型タッチ位置を検出す
るための位置偏差の基準値Ｅを設定しておく。

以下、この第１の実施例を第２図の動作フローチャー
トと共に説明する。

射出成形機を稼動させ型閉じ工程になると、PMC用CPU
22は、第２図に示す処理を所定周期毎行う。

型閉じ工程に入り、型示用のサーボモータ11が駆動さ
れた後、PMC用CPU22は、まず、金型タッチが記憶するフ
ラグＦが「１」にセットされているか否か判別し（ステ
ップS1）（フラグＦは型閉じ工程に入る前に「０」にリ
セットされている）、セットされていなければ、次に、
PMC用CPU22は位置偏差の値を共有RAM30により読出す。
なお、NC用CPU21はサーボ回路29内の位置偏差レジスタ
の値をサーボインタフェイス28を介して読出し、BAC23
を介して共有RAM30中に書込まれている。次に、この読
出された位置偏差の値が設定基準値Ｅ以上か否かを判別
する（ステップS2）。なお、トグル式型締機構の場合、
トグル機構がロックアップした位置をトグル機構の原点
としているから、型閉じの場合、サーボモータ11は負の
方に移動することになり、位置偏差値も負の値となる
が、この位置偏差値の絶対値をとり位置偏差として、こ
の位置偏差が基準値Ｅ以上かをステップS2では判断す
る。サーボモータ11が駆動され、定常状態で可動プラテ
ン２の移動が阻止されない状態（金型がタッチしない状
態）では、位置偏差はほぼ一定で設定速度でサーボモー
タ11は駆動される。そのため、金型タッチが生じなけれ
ば、位置偏差は基準値Ｅ以上になることはない。位置偏
差が基準値Ｅ以上にならなければ型締終了か否か、即
ち、トグル機構５がロックアップ状態になったか否か判
断し（ステップS7）、型締終了でなければ当該周期の処
理を終了する。以下、ステップS1,S2,S7の処理を各周期
毎繰返し、金型がタッチして、その結果、可動プラテン
２の移動，サーボモータの回転速度が低下し、位置偏差
が増大し、該位置偏差が基準値Ｅ以上になると、これを
ステップS2で検出し、金型タッチを記憶するフラグＦを
「１」にセットし（ステップS3）、共有RAM30内に記憶
されているサーボモータ11の現在値を読み、この現在値
が設定タッチ位置か否か判断し（ステップS4）、設定タ
ッチ位置ならばステップS7へ移行し、設定タッチ位置で
はないときは現在のサーボモータの位置より型締力Ｐを
算出し、算出した型締力Ｐが設定許容範囲内か否か判別
し（ステップS5,S6）、許容範囲内ならばステップS7へ
移行し、許容範囲外ならば、良品の成形品を得るための
型締力が得られないとしてアラームをCRT表示装置等に
表示し、射出成形機の動作を停止させる（ステップS
8）。一方、許容範囲内であれば、型閉じ終了まで、即
ち、トグル機構５がロックアップするまでステップS1,S
7の処理を各周期毎行い、ロックアップすると次の工程
の処理へ移行し、次周期からは第１図で示す処理は行わ
ない。

第３図は、本発明の第２の実施例における動作処理フ
ローチャートである。なお、射出成形機の構成は第１の
実施例と同様第１図に示す構成である。この第２の実施
例においては、金型タッチを位置偏差の増大によって検
出し、金型タッチ位置が設定金型タッチ位置の許容範囲
内にあるか否かによって型締異常を検出するようにした
ものであり、将来と同様、各種成形条件を設定する以外
に本発明と関連して、金型タッチ位置を検出するための
位置偏差の基準値E,金型タッチ位置の許容範囲を示すδ
を予め共有RAM30に設定しておく必要がある。

型閉じ工程に入り、PMC用CPU22はNC用CPU21へ型閉じ
指令を出力し、型締用のサーボモータ11を駆動した後、
PMC用CPU22は所定周期で第３図の処理を開始し、まず、
フラグF2,F1が「１」にセットされているか否か判断す
る（ステップS100,S101）。なお、フラグF2,F1は型閉じ
工程に入る前に「０」にリセットされている。フラグF
2,F1「０」であれば、PMC用CPU22は共有RAM30に格納さ
れているサーボモータ11の現在値CAを読み（サーボイン
タフェイス28内には、パルスエンコーダ12からのフィー
ドバックパルスを計数し、サーボモータ11の現在値を記
憶するレジスタがあり、NC用CPU21は、所定周期でこの
現在値を読取り、共有RAM30内に書込み、現在値を更新
させている）、この読取った現在値CAと金型保護開始位
置CPとして設定された値を比較し（ステップS102,S10
3）、現在値CAが大きければ（ロックアップ位置を座標
系の原点として型閉じ時には負の方向に駆動されるもの
であるから、始めは現在値CAの方が大きい）、当該周期
の処理は終了する。以下、各周期毎ステップS100,S101,
S102,S103の処理を繰返し、ステップS103で金型保護開
始位置CPに達し、現在値CAが金型保護開始位置CPより小
さくなると、PMC用CPU22はフラグF1を「１」にセットし
（ステップS104）、BAC23,共有RAM30を介してNC用CPU21
に金型保護開始指令を出力し、NC用CPU21はこの指令を
受けて設定金型保護速度でサーボモータ11を駆動する。
また、PMC用CPU22は出力回路32を介して設定トルクリミ
ット値をサーボ回路29に出力し、サーボモータ11の出力
トルクを制限する（ステップS105）。次に、共有RAM30
に記憶されている位置偏差CEを読み（ステップS106）、
誤位置偏差CEと設定基準点Ｅとを比較する（ステップS1
07）。サーボモータ11は負の方向へ駆動されているた
め、位置偏差CEの値は負となる。そのため、設定基準値
Ｅも本実施例では負の値として設定するようにしてい
る。金型４がタッチしなければサーボモータ11は移動指
令（分配パルス）に応じて追従し、位置偏差値CEは小さ
な負の値であり、制定基準値Ｅ（負の値）よりも大きい
（絶対値で比較すると始めは、|CE|＜|E|となる）。そ
の結果、ステップS107の処理を終了した例、当該周期の
処理は終了する。そして、次の周期からはフラグF1が
「１」にセットされたことから、ステップS101からS106
へ進み、位置偏差CEを読み基準値Ｅと比較する処理を行
う（ステップS106,S107）。以下、位置偏差CEの負の値
が基準値Ｅより大きい限りは各周期毎ステップS100,S10
1,S106,S107の処理を繰返すこととなる。

一方、サーボモータ11の駆動により、可動プラテン２
が前進し、金型４がタッチすると、サーボモータ11はト
ルク制限されて駆動されていることから、可動プラテン
２及びサーボモータ11の移動速度は遅くなり、位置偏差
CEが増加する。そして、位置偏差CEの値（負の値）が基
準値Ｅ（負の値）より小さくなると（絶対値としては大
きい）、ステップS107からステップS108へ進み、共有RA
M30に記憶されているサーボモータ11の現在値CAを読み
（ステップS108）、この読取った現在値CAと、自動型厚
調整等で設定された金型タッチ位置CTとの差の絶対値|C
A−CT|が設定許容量δより小さいか否か判断し（ステッ
プS109）、許容量δ内であれば、サーボモータ11のトル
ク制限を解き、ロックアップを行わせる（ステップS11
0）。そして、フラグF2を「１」にセットし（ステップS
111）、トグル機構がロックアップされ型閉じが終了し
たか否か判断し、即ち、サーボモータ11を座標位置
「０」まで移動させるようパルス分配が完了し、現在値
が「０」になったか否か判断し（ステップS112）、型閉
じが終了してなければ、次の周期からはステップS100か
らステップS112へ移行し、各周期毎、型閉じが終了した
か否か判断する。そして、型閉じが終了したと判断され
ると、次の工程へ移行し、次周期からは第３図の処理は
行わない。

一方、ステップS107で、位置偏差CEが基準値Ｅより小
さくなり、金型タッチが検出され、そのときの現在値CA
と設定金型タッチ位置CTとの差の絶対値|CA−CT|が許容
量δより大きいとき（ステップS109）、即ち、金型４の
厚さが温度等の影響で変化し、設定金型タッチ位置より
許容量δ以上ずれて金型４がタッチした場合は、許容で
きる型締力が得られないことを意味するので、PMC用CPU
22はアラーム信号を出力し、CRT/MDI34等にアラーム表
示を行い（ステップS113）、かつ、非常停止信号を出力
し、射出成形機の駆動を停止させる（ステップS114）。
なお、アラームだけ表示して射出成形機の駆動は停止し
ないようにしてもよい。

第４図は、本発明の第３の実施例で、第２の実施例と
相違する点は、位置偏差CEが金型タッチ時点で大きく変
動することから、前周期と今周期で検出した位置偏差CE
の差の絶対値、即ち、差量が設定基準値Ｅより大きくな
ったとき、金型がタッチしたとして検出するようにした
点である。

まず、型閉じ工程に入り、前述同様に、サーボモータ
11を駆動すると共にPMC用CPU22は第４図に示す処理を所
定周期毎行う。始めは型閉じ工程に入る前にフラグF2,F
1が「０」にリセットされているから、ステップS200〜S
205の処理を行う。このステップS200〜S205は第２の実
施例におけるステップS100〜S105の処理と同様であるの
で、詳細な説明は省略する。そして、第２の実施例と相
違する点はステップS205でサーボモータ11の速度を金型
保護速度にして減速した後、位置偏差CEを読取り、RAM2
7内に設けたレジスタＲ（CE）に格納し（ステップS20
6）、当該周期の処理を終える。次の周期では、フラグF
1が「１」にセットされていることから、ステップS201
からステップS207へ進み、位置偏差CEを読取り、レジス
タＲ（CE）に記憶する前周期の位置偏差CEと今周期に読
取った位置偏差CEとの差の絶対値|R（CE）−CE|が設定
基準値Ｅより小さければ（ステップS208）、読取った今
周期の位置偏差CEをレジスタＲ（CE）に格納し（ステッ
プS209）、当該周期の処理を終える。次の周期以降は、
ステップS200,S201,S207,S208,S209の処理を順次行うこ
ととなるが、可動プラテン２が前進し金型４がタッチす
ると、位置偏差CEが増大する。その結果、前周期の位置
偏差CEと今周期の位置偏差CEとの差の絶対値が大きくな
り、基準値Ｅよりも大きくなる。これをPMC用CPU22が検
出と、ステップS208からステップS210へ進み、サーボモ
ータ11の現在値CAを読み、この現在値CAと設定金型タッ
チ位置CTとの差の絶対値が許容量δより小さいか否か判
断し（ステップS11）、小さければサーボモータ11のト
ルク制限を解除しロックアップを行い、フラグF2を
「１」にセットし、型閉じが終了したか否か判断（ステ
ップS212〜S214）、終了してなければ次の周期からはス
テップS200,S214の処理を繰返し、型閉じが終了したと
判断されると次の工程へ移行する。

一方、ステップS211で金型タッチ時の現在値CAと設定
金型タッチ位置CTとの差の絶対値が許容量δを超え、望
ましい型締力が得られないと判断したときはアラーム表
示を行い、射出成形機の動作を停止させる（ステップS2
15,S216）。

以上説明したように、型閉じ毎に第２図，第３図また
は第４図に示す処理を行って、所望する型締力が得られ
る金型タッチ位置か否かを判断し、得られなければ、ア
ラーム表示及び射出成形機を停止させるので、金型の温
度が変動し、金型タッチ位置が変り、型締力が変動し、
許容範囲外の型締力で成形品を製造し、不良品を作るこ
とはない。

そして、型締力の許容範囲は金型に応じ決めることが
できるから、どのような精密金型に対してでも対処でき
るものである。

なお、上記実施例では、トグル式型締機構に適用した
例を示したが、電動式の直圧式型締機構においても、本
発明は適用できるものである。

すなわち、電動式の直圧式型締機構において、可動側
金型（可動プラテン）を設定位置まで移動させて型締を
行う場合には、金型タッチ位置が変れば当然型締力を変
ることとなる。そのため、温度変化等によって金型の厚
さが変り、金型タッチ位置が変る場合、直圧式型締機構
の場合も所望する型締力が得られなくなるので、本発明
を適用して型締異常を検出することができる。

また、上記実施例では位置偏差の増大で金型タッチを
検出したが、サーボモータの速度偏差の増大またはトル
ク指令値の増大を検出し、金型タッチを検出するように
してもよい。即ち、位置偏差が増大すれば速度指令が増
大することとなるが、サーボモータの実速度は金型がタ
ッチしていることにより負荷増大して遅くなっている。
そのため速度偏差も増大し、速度偏差が増大すれば、サ
ーボモータ11へのトルク指令値、即ち、サーボモータ11
の駆動電流を増大するから、この速度偏差またはトルク
指令値の増大によって金型タッチを検出するようにして
もよい。この場合、サーボ回路をソフトウェアサーボで
構成すると、速度偏差またはトルク指令値もデジタル値
として求められるから、このトルク指令値によって金型
タッチを検出すればよい。

発明の効果本発明は、トグル式型締機構を駆動するサーボモータ
の位置偏差，速度偏差またはトルク指令値の増大を検出
し、金型タッチを検出し、その金型タッチ位置で許容範
囲内の型締力が得られるか否か判断して、得られないと
きは射出成形機の動作を停止させるようにしたから、金
型が金型温度の変化または経年変化等で、その型厚が変
化し金型タッチ位置が変動しても許容範囲内の型締力に
よって良品の成形品のみを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実施する射出成形機の要部
概要図、第２図は本発明の第１の実施例の動作フローチ
ャート、第３図は本発明の第２の実施例の動作フローチ
ャート、第４図は本発明の第３の実施例の動作フローチ
ャートである。１……固定プラテン、２……可動プラテン、３……リア
プラテン、４……金型、５……トグル機構、11……型締
用サーボモータ、12……パルスエンコーダ、20……数値
制御装置。

フロントページの続き (72)発明者根子哲明山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社商品開発研究所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータで駆動される型締機構を有す
る射出成形機において、型閉じ時、型締機構を駆動する
サーボモータの位置偏差，速度偏差またはトルク指令値
の少なくとも１つを検出し、検出した位置偏差，速度偏
差またはトルク指令値が設定された基準値以上に達した
ときのサーボモータの回転位置が設定許容範囲内か否か
判断し、許容範囲外であるとアラームを表示するように
した型締異常検出方式。
【請求項２】サーボモータで駆動される型締機構を有す
る射出成形機において、型閉じ時、所定周期毎型締機構
を駆動するサーボモータの位置偏差，速度偏差またはト
ルク指令値の少なくとも１つを検出し、前周期と今周期
の上記位置偏差，速度偏差またはトルク指令値の差量が
設定された基準値以上に達したとき、上記サーボモータ
の回転位置が設定許容範囲内か否か判断し、許容範囲外
であるとアラームを表示するようにした型締異常検出方
式。
【請求項３】上記型締機構はトグル式型締機構である請
求項１または請求項２記載の型締異常検出方式。
【請求項４】上記サーボモータの回転位置が設定許容範
囲内か否かの判断は、サーボモータの回転位置より設定
型締力の許容範囲内の型締力を得るか否かによって判断
する請求項３記載の型締異常検出方式。