JP2780286B2 - ブロー成形機における電動型締装置の制御方法 - Google Patents

ブロー成形機における電動型締装置の制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブロー成形機の型締装置の駆動部にサーボ
モータを使用した場合の制御方法に関する。
〔従来の技術〕
塩化ビニル、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂をビン、
容器等の中空製品に成形する方法として非常に能率のよ
い方法に、ブロー成形法がある。
これは、第4図に示すように、加熱溶融した熱可塑性
樹脂を立体押出成形機40でチューブ状に押し出してパリ
ソン42を形成し、そのパリソン42が充分長くなったと
き、左右一対の金型1,2を油圧シリンダ43により締めつ
ける。次に、パリソン42中に空気41を送り込み、金型1,
2内部にパリソン42を密着させ、冷却固化させて成形し
ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
このようなブロー成形法においては、金型の駆動源に
油圧シリンダ43を使用しているため、油漏れが常に問題
となっていた。このため、油の付着を嫌う設備、機械及
び製品のためのクリーンルームとしての用途が困難であ
った。また、油圧を用いた場合、温度変化による油圧の
特性変化の管理が難しく再現性のある精密な位置決めも
行われていなかった。
このような油圧による金型の動力源に代えて、電動機
を使用することが考えられる。
ところが、金型の駆動源としてサーボモータ等の電動
機を使用した場合に、次のような問題がある。
すなわち、金型を移動する際には、サーボモータには
位置指令が与えられ、サーボモータは位置制御によって
駆動される。ところが、位置制御では、発生トルクは不
定である。したがって、金型を閉じた後の型締めの際
に、両サーボモータの発生トルクのアンバランスによ
り、金型が左右に揺れるハンチング現象が生じ、これが
製品の固化時の特性に悪影響を与えて、品質や表面性状
が悪化するという懸念がある。
また、型締後にパリソンに空気を圧送すると、金型に
もその反力が掛かるが、サーボモータを位置制御で駆動
すると、発生トルクによっては、その反作用で金型が開
く事態が生じるおそれがある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、金型の駆動源として油圧機構に代えてサー
ボモータを採用し、かつ、サーボモータを使用した場合
に問題となるハンチング等の問題を解決することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
この目的を達成するため、本発明は、左右に2台の金
型を有するブロー成形機の型締装置において、金型移動
のための駆動源にそれぞれサーボモータを使用し、左右
2台の型の開及び閉動作時は2台のサーボモータを位置
決め制御で駆動し、閉動作完了後は、一方のサーボーモ
ータは位置制御を維持し、他方のサーボモータをトルク
制御に切り替えて型締めを行うことを特徴とする。
〔作用〕
本発明においては、金型の閉動作後、一方の金型のサ
ーボモータは位置制御を持続させ、他方のサーボモータ
でトルク制御する。
ここで、両方のサーボモータとも位置制御を行った場
合の問題について説明する。この場合の位置指令は、型
締めの際、所定の圧力(パリソンに空気を圧入しても金
型が開かない圧力)をかけたときの金型の縮みの分Δx
が考慮して、実際の距離X1,X2(第1図参照)よりも少
し大きく、それぞれX1ref=X1+Δx/2、X2ref=X2+Δx
/2に設定しないと、成形時バリを生じる。つまり、左右
のサーボモータの位置指令設定値は、少しラップさせる
ことになる。
位置決めを行った後、左右とも位置決め制御のままで
あるとすると、金型の剛性による反発力の関係もある
が、設定位置を守ろうとして、左右は押し合う。一方の
位置決めが他方の位置外れとなると、今度は逆の動作を
行う。これを繰り返してハンチング現象が予想される。
したがって、圧力は安定しない。さらに、空気圧入の瞬
間は負荷変動となり、位置ループゲインによっては瞬時
的に型が開く可能性があり、バリの発生を招くおそれが
ある。
本発明においては、金型の位置決め後、一方の金型の
サーボモータは位置決め制御のまま、他方をトルク制御
に切り替える。この方法を採ると、所定の圧力(パリソ
ンに空気を圧入しても金型が開かない圧力)をかけたと
きの金型の縮み分Δxを考慮して、一方にX1ref=X1+
Δx/2、他方にX2ref=X2の位置指令を与える。
位置決め完了後、所定の圧力をかけるべく、他方をト
ルク制御すれば、他方の位置は金型の剛性との関係によ
り、自動的にX2ref=X2+Δx/2になり、安定した圧力が
得られるし、空気を圧入しても金型が開くことがない。
このようにして、油圧式から電動化への移行時の懸念
が解消される。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
第1図はサーボモータを駆動源とした型締装置を示
す。サーボモータ5,6の駆動力をボールネジ等の駆動力
伝達機構3,4により金型1,2に伝えることにより金型1,2
の開閉動作及び締め付け動作を行う。左右の金型1,2は
それぞれX1,X2の距離だけ移動して型開又は型閉の動作
を行う。サーボモータ5,6は、それぞれ制御回路7,8によ
って制御される。
第2図は制御回路の構成を示すブロック図である。
(a)は左側のサーボモータの制御回路、(b)は右側
のサーボモータの制御回路を示している。各制御回路
は、コントローラ7A,8A及びサーボドライバ7B,8Bより構
成されている。
第2図(a)に示す左側の制御回路においては、コン
トローラ7A内において与えられた金型移動距離設定値X1
refと、パルスエンコーダ9からの位置フィードバック
信号との偏差が求められ、位置決め制御器10により、メ
ジャーループとしての位置決め制御がなされる。
位置偏差は速度指令V1refとしてサーボドライバ7Bに
与えられ、パルスエンコーダ9からのパルス量を微分器
11により時間で微分して得られる速度フィードバック信
号と比較され、その偏差が、速度制御器12、トルク制御
器13を通してサーボモータ5に与えられる。
第2図(b)に示す右側のサーボモータの制御回路に
おいては、コントローラ8A内において与えられた金型移
動距離設定値X2refと、パルスエンコーダ14からの位置
フィードバック信号との偏差が求められ、位置決め制御
器15により、メジャーループとしての位置決め制御がな
される。位置偏差は速度指令V2refとしてサーボドライ
バ8Bに与えられ、パルスエンコーダ14からのパルス量を
微分器16により時間で微分して得られる速度フィードバ
ック信号と比較され、その偏差が、速度制御器17、制御
モード切替器18、トルク制御器19を通してサーボモータ
6に与えられる。
この右側のサーボモータ制御回路においては、コント
ローラ8A内に、トルク設定値Trefの設定部を有してお
り、金型の閉動作終了後、制御モード切替器18を切り替
えることにより、サーボモータ6をトルク制御に切り替
えることができるように構成している。
上記の構成のもとで、2台のサーボモータ5,6はそれ
ぞれ付属のパルスエンコーダ9,14によるクローズドルー
プの位置制御により、精度よく金型1,2の閉動作を行
う。閉動作完了後は、左側の金型の制御回路7はサーボ
ロックによるその位置での位置決め制御を持続し、右側
の金型の制御回路は位置決め制御からトルク制御に切替
え、金型内の空圧以上の圧力をかけて型締動作を行う。
なお、制御モード切替のタイミングは、規定のパルス
以内に入ったというコントローラ7A,8Aからの位置決め
完了信号を検出することにより、得ることができる。
型開時は再び左右の制御回路7,8とも位置制御に戻
し、所定の位置まで金型を戻して型開動作を完了する。
第3図は、型閉動作から型開動作に至るまでのサーボ
モータ速度と発生トルクの変化を示している。
なお、以上の実施例においては、右側の制御回路8
に、制御モード切替器18を設けているが、これに左側の
制御回路7に設けてもよいことは勿論である。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明においては、左右2台の
型の開及び閉動作時は2台のサーボモータを位置決め制
御で駆動し、閉動作完了後は、一方のサーボモータは位
置制御を持続し、他方のサーボモータはトルク制御に切
り替えて型締めを行うこととしている。これにより、成
形中は金型内の空気圧に対応して型が開くことがなく、
また型締の最中にサーボモータの一方を位置制御、他方
をトルク制御としているため、ハンチングすることもな
い安定した型締制御と成形が可能となる。
さらに、サーボモータを電気的に制御しているため、
左右の金型の厚みやストロークが等しくなくても左右の
金型の移動量X1,X2をコントローラ内にて金型移動設定
値X1ref,X2refとして設定するだけで、周辺の機械部分
の変更を要することなく容易に精度よく所定の位置に、
金型の開閉動作時の位置決めを行うことができる。
また、駆動源がサーボモータであるため、油圧のよう
な温度の影響も小さく、また油漏れの問題もないため、
クリーンルーム対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の機構図、第2図は制御回路の
ブロック図、第3図は1サイクル中のサーボモータの速
度及びトルクを示す線図、第4図は従来例を示す機構図
である。 1:金型(左側)、2:金型(右側) 3,4:駆動伝達機構、5,6:サーボモータ 7,8:制御回路 7A,8A:コントローラ、7B,8B:サーボドライバ 9,14:パルスエンコーダ 10,15:位置制御器、11,16:微分器 12,17:速度制御器、13,19:トルク制御器 18:制御モード切替器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】左右に2台の金型を有するブロー成形機の
    型締装置において、金型移動のための駆動源にそれぞれ
    サーボモータを使用し、左右2台の型の開及び閉動作時
    は2台のサーボモータを位置決め制御で駆動し、閉動作
    完了後は、一方のサーボモータは位置制御を持続し、他
    方のサーボモータはトルク制御に切り替えて型締めを行
    うことを特徴とするブロー成形機における電動型締装置
    の制御方法。
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