JP2721587B2

JP2721587B2 - 射出成形機の型開閉制御装置

Info

Publication number: JP2721587B2
Application number: JP2272320A
Authority: JP
Inventors: 敏彦千々岩
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH04148910A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、射出成形機の型開閉制御装置に関するもの
である。

（従来の技術）従来、加熱シリンダ内で加熱され流動化された成形材
料を高圧によって金型内に射出し、その中で冷却固化又
は硬化させ、次いで金型を開いて成形品を取り出すよう
にした射出成形機において、金型を開閉動作させるた
め、そして、金型内に射出された溶融樹脂の高い圧力に
抗してこれを開かせないように十分な圧力で締めつける
ために型締装置が設けられている。

該型締装置は、可動金型を支持する可動プラテンに連
結されていて、モータなどの駆動装置によって固定プラ
テンに対して接離することが可能となっている。

第２図は従来の型締装置を示す図である。

図において、１は可動金型２を支持していて、前後に
移動可能な可動プラテンである。３は固定金型４を支持
していて、上記可動プラテン１と対向するように定位置
に配設された固定プラテンである。５はトグルサポート
であり、該トグルサポート５と上記固定プラテン３をタ
イバ６が連結していて、該タイバ６に沿って上記可動プ
ラテン１が摺動して型閉じ、型開き、型締めを行う。

上記可動プラテン１は、電動機７によって駆動され
る。該電動機７と上記可動プラテン１は、アーム8,9に
よって接続されていて、上記電動機７の回転が図示しな
い減速機によって減速されてアーム８を揺動させ、該揺
動運動に伴いアーム8,9が伸長することによって型閉及
び型締が行われ、収縮することによって型開が行われ
る。

第３図は従来の射出成形機の型開閉制御装置の概略構
成図である。

図において、11は切換位置、切換速度によって多段の
速度設定を行うための速度パターンを発生する速度パタ
ーン発生装置である。該速度パターン発生装置11によっ
て発生された速度パターンは、積分器12を通すことによ
って位置パターンになる。

上記積分器12によって発生させられた位置パターン
は、電動機７に設けられた位置検出器13によって検出さ
れた位置と共に減算器21に送られ、該減算器21によって
得られた偏差は、位置ループゲイン14を掛け合わせるこ
とによってサーボアンプ15への速度指令となる。

また、速度追従特性を良くするために速度パターン発
生装置11からの出力にフィードフォワードゲイン16を掛
け合わせ、上記位置ループゲイン14を掛けた信号と共に
加算器22に送られる。

次に、従来の型開閉制御装置における速度パターン発
生装置の動作を第４図、第５図を用いて説明する。

第４図は従来の射出成形機の型開閉制御装置における
速度パターンを示す図、第５図は一次フィルタの動作図
である。

第４図に示すように、各切換位置と切換速度を入力す
ることによって、各切換速度に切り換えるタイミングと
なる切換時間が演算され、該切換時間に対応して速度の
ステップ関数が生成される。

速度のステップ関数は、その後第５図に示すような一
次フィルタ23を通すことによって第４図に破線で示すよ
うな滑らかなパターンが生成される。この場合、アナロ
グ、ディジタルのいずれの方式でも簡単に速度パターン
を生成することが可能であり、最終的な停止位置は、演
算誤差を除けばかなり正確な位置となる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記構成の射出成形機の型開閉制御装
置においては、速度立上げ時に指令速度V_nと一次フィル
タ23の時定数で決定される比較的大きい加速度V_n/T²が
必要とされるため、駆動装置に小さなものを使用するこ
とができない。

また、指令速度への収束が遅く、理論的には永久に到
達しない。

さらに、速度パターン発生装置11の一次フィルタ23の
時定数を可変にすることは困難であり、停止位置を決定
することができず、負荷イナーシャが型締装置の動きと
共に変化する場合には、一次フィルタ23の設定を負荷イ
ナーシャの最大値に合わせなければならない。したがっ
て、小型の駆動装置を用いた場合、速度パターンを発生
するのに長時間必要となり、型開閉サイクルを短縮する
ことができない。特に、クランク式の型開閉装置の場合
にその影響が大きくなる。

第６図は射出成形機の型締装置のクランク機構を示す
図、第７図は小型駆動装置を用いたクランク機構の回転
位置とモータ軸換算イナーシャの関係図である。

第６図において、１は可動金型２を支持していて、前
後に移動可能な可動プラテンである。該可動プラテン１
は、電動機７によって駆動され、該電動機７と上記可動
プラテン１は、アーム8,9によって接続されていて、該
電動機７の回転が図示しない減速機によって減速されア
ーム８を揺動させる。

ここで、アーム８の重量をM_L1、アーム９の重量を
M_L2、可動プラテン１の重量をM_P、可動金型２の重量をM
_mとする。θは上記アーム８の回転角度である。

該回転角度θが変化すると、それに伴い上記アーム８
の重量M_L1、可動プラテン１の重量M_P、可動金型２の重
量M_m等がモータ軸換算のイナーシャに影響する割合は第
７図に示すように大きく変化する。

そこで、小型の駆動装置によって第４図のような速度
パターンでクランク機構を駆動した場合、小型の駆動装
置の最大出力トルクと第７図のグラフにおける最大イナ
ーシャとによって決まる加速度を考慮して、第５図に示
すＴの値を決定しなければならない。したがって、速度
パターンは非常にゆるやかなものになり、型開閉時間が
長くなる。

また、速度を低く設定しても、高く設定しても加速時
間は同様なものになり、電動機７の能力を十分生かすこ
とができない。

本発明は、上記従来の射出成形機の型開閉制御装置の
問題点を解決して、小型の電動機を使用することがで
き、しかも型開閉時間を短縮することができる射出成形
機の型開閉制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために本発明は、二つのアームからなるクランク
機構を電動機によって駆動して型開閉を行う射出成形紙
の型開閉制御装置において、複数の切換位置において、
複数の切換速度に多段に切り換わる速度パターンを発生
させるための速度パターン発生装置と、該速度パターン
発生装置によって発生させられた速度パターンを積分し
て位置パターンに変換する積分器と、上記位置パターン
により位置制御を行うとともに上記速度パターンにより
フィードフォワード制御を行うことにより上記電動機を
制御する手段を有している。

そして、上記速度パターン発生装置によって発生させ
られる速度パターンは、複数の切換速度間の速度パター
ンのそれぞれが、サインカーブの最大値と最小値間の曲
線で形成され、かつクランク機構のイナーシャが小さい
時の速度パターンの加速度を高く、イナーシャが大きい
時の速度パターンの加速度を低くしてある。

また、上記速度パターンにおける切換速度の切換位置
は、逐次演算によって求められるようになっている。

（作用）本発明によれば、上記のように二つのアームからなる
クランク機構を電動機によって駆動して型開閉を行う射
出成形機の型開閉制御装置において、複数の切換位置に
おいて、複数の切換速度に多段に切り換わる速度パター
ンを発生させるための速度パターン発生装置と、該速度
パターン発生装置によって発生させられた速度パターン
を積分して位置パターンに変換する積分器と、上記位置
パターンにより位置制御を行うとともに上記速度パター
ンによりフィードフォワード制御を行うことにより上記
電動機を制御する手段を有している。したがって、電動
機に位置検出器を配設し、該位置検出器によって検出し
た位置をフィードバックさせて位置制御を行うことがで
きる。

そして、上記速度パターン発生装置によって発生させ
られる速度パターンは、複数の切換速度間の速度パター
ンのそれぞれが、サインカーブの最大値と最小値間の曲
線で形成され、かつクランク機構のイナーシャが小さい
時の速度パターンの加速度を高く、イナーシャが大きい
時の速度パターンの加速度を低くしてある。したがっ
て、目標となる速度に収束するまでの時間を短くするこ
とができる。また、イナーシャに対応するように加速度
が設定され、必要以上の加速度を与えないようになって
いるので、電動機を小型にすることができる。

また、上記速度パターンにおける切換速度の切換位置
は、逐次演算によって求められるようになっているの
で、加速時において速度切換位置がずれてしまうことが
ない。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明の射出成形機の型開閉制御装置におけ
る型開閉速度パターンを示す図である。

本発明の射出成形機の型開閉制御装置においては、加
速時及び減速時において振動が発生するのを防止するた
め、速度パターンをサインカーブで構成している。そし
て、各切換位置は逐次演算によって正確に演算される。

そして、アーム８の回転角度θによるイナーシャの変
化を考慮して設定速度が求められるようになっている。

すなわち、アーム８の回転角度θの角度が小さい部
分、つまり型開方向のイナーシャが小さな部分において
は、加速度を大きくして設定速度への到達を早めてい
る。また、アーム８の回転角度θが大きくなって型開方
向のイナーシャが大きい部分においては、加速度を小さ
くし、使用している電動機７の出力可能なトルクで収ま
るようなパターンを発生している。

第８図は減速機の出力軸角度とサインカーブによって
最大速度に到達するまでの時間の関係図である。

本発明の射出成形機の型開閉制御装置においては、上
記第８図の各データ、すなわち減速機の出力軸角度とそ
の時のモータ軸換算イナーシャによってモータが最大速
度までサインカーブで加速することができる時間とのテ
ーブルを予め有している。

そして、上記テーブルから、加速開始時から最大速度
V_maxになるまでサインカーブによって加速した時の加速
に要する時間t_max（θ）を求めることができる。

したがって、電動機７への現在の速度指令をV_n、設定
された切換速度をV_n+1とした時、サインカーブによって
加速する場合の必要な時間t_accは、となる。

次に、加速時の速度パターンを発生する方法について
説明する。

第９図は本発明の射出成形機の型開閉制御装置によっ
て発生させられた加速時の速度パターン図である。

第９図に示すような速度パターンを発生するために
は、とし、（１）式から、 ω_ｎ＝π/t_accとなる。そして、加速を開始し、t_acc
だけ経過した後はＶ（ｔ）＝V_n+1とする。

このようにして求められた速度Ｖ（ｔ）を積分し、次
の切換位置S_n+1に達すると、上記と同様のことを行い、
多段の速度パターンを得ることができる。

次に、減速して目標位置に到達するための速度パター
ンを発生する方法について説明する。

第10図は減速時の速度パターン図である。

ある時点における位置をS_d、速度をV_dとする。第９図
からt_max（θ）を求め、速度をV_dから０までサインカー
ブによって減速する時間t_decを次式から求める。

t_dec＝t_max/V_d/V_max 第10図より減速するための距離S_decは、 S_dec＝1/2 V_d t_dec となる。最終到達目的位置をS_finとしたとき、 S_fin≦S_d＋S_dec となった時点から減速を開始すればよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように本発明によれば、速度パ
ターン発生装置によって発生させられる速度パターン
は、複数の切換速度間の速度パターンのそれぞれが、サ
インカーブの最大値と最小値間の曲線で形成されている
ので、目標となる速度に収束するまでの時間を短くする
ことができるとともに、加減速開始時の振動の発生を防
止することができる。

また、クランク機構のイナーシャが小さい時の速度パ
ターンの加速度を高く、イナーシャが大きい時の速度パ
ターンの加速度を低くしてあるので、イナーシャに対応
するように加速度が設定され、目標速度に達するまでの
時間を短くすることができるだけでなく、必要以上の加
速度が与えられないので電動機を小型にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の射出成形機の型開閉制御装置における
型開閉速度パターンを示す図、第２図は従来の型締装置
を示す図、第３図は従来の射出成形機の型開閉制御装置
の概略構成図、第４図は従来の射出成形機の型開閉制御
装置における速度パターンを示す図、第５図は一次フィ
ルタの動作図、第６図は射出成形機の型締装置のクラン
ク機構を示す図、第７図は小型駆動装置を用いたクラン
ク機構の回転位置とモータ軸換算イナーシャの関係図、
第８図は減速機の出力軸角度とサインカーブによって最
大速度に到達するまでの時間の関係図、第９図は本発明
の射出成形機の型開閉制御装置によって発生させられた
加速時の速度パターン図、第10図は減速時の速度パター
ン図である。７……電動機、8,9……アーム、11……速度発生パター
ン装置、12……積分器、13……位置検出器、14……位置
ループゲイン、15……サーボアンプ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二つのアームからなるクランク機構を電動
機によって駆動して型開閉を行う射出成形機の型開閉制
御装置において、（ａ）複数の切換位置において、複数の切換速度に多段
に切り換わる速度パターンを発生させるための速度パタ
ーン発生装置と、（ｂ）該速度パターン発生装置によって発生させられた
速度パターンを積分して位置パターンに変換する積分器
と、（ｃ）上記位置パターンにより位置制御を行うとともに
上記速度パターンによりフィードフォワード制御を行う
ことにより上記電動機を制御する手段を有しており、（ｄ）上記速度パターン発生装置によって発生させられ
る速度パターンは、複数の切換速度間の速度パターンの
それぞれが、サインカーブの最大値と最小値間の曲線で
形成され、かつクランク機構のイナーシャが小さい時の
速度パターンの加速度を高く、イナーシャが大きい時の
速度パターンの加速度を低くしてあり、（ｅ）上記速度パターンにおける切換速度の切換位置
は、逐次演算によって求められるものであることを特徴
とする射出成形機の型開閉制御装置。