JP3993741B2

JP3993741B2 - 成形機

Info

Publication number: JP3993741B2
Application number: JP2000354501A
Authority: JP
Inventors: 敬彦菅
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP2002154145A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締め（型開閉）系メカニズム中にトグルリンク機構を用いた射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、トグルリンク機構のクロスヘッドの原点（型締め完了位置に対応するクロスヘッドの位置）出しにかかわる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
型締め系メカニズム中にトグルリンク機構を用いた成形機においては、トグルリンク機構が展開し切ってデッドポイントにある状態のときが、最も大きな型締め力を発生させている状態にあり、このときのトグルリンク機構のクロスヘッドの位置を原点位置（正しい型締め完了位置）と規定することが多い。この原点位置は、予め正しく求めておかないと、型締め完了状態においてトグルリンク機構がデッドポイント状態とならず、所期の型締め力を正確に得ることができなかったり、あるいは、機械的な真の安定状態からずれるので、型締め完了後に型締め用の電動サーボモータへの電源供給を絶って省エネルギー化を図ったときに、反力によりクロスヘッドが位置ずれを起こす虞がある。
【０００３】
上記したクロスヘッドの原点を求める（原点出しを行う）従来の手法を、図４および図５を用いて説明する。
【０００４】
図４は、成形機の型締め系メカニズムの構成を示す図であり、同図において、５１は固設された固定ダイプレート、５２は成形運転時には固定状態をとる保持プレート、５３は、固定ダイプレート５１と保持プレート５２との間に掛け渡されたタイバー、５４は、タイバー５３に挿通され前後進駆動される可動ダイプレート、５５は、保持プレート５２にその回転部を回転可能に保持されたボールネジ機構（回転→直線運動変換機構）、５６は、ボールネジ機構５５の回転部であるナット体５５ａに一体に取り付けられ、図示せぬ型締め用の電動サーボモータによって回転駆動されるプーリ、５７は、ボールネジ機構５５の直線運動部であるネジ軸５５ｂによって伸縮（展開／折り畳み）駆動され、可動ダイプレート５４を前後進駆動するトグルリンク機構、５７ａは、ネジ軸５５ｂの端部に固定されたトグルリンク機構５７のクロスヘッドである。なお、図４においては、図面の下半分に実線によって型開き完了状態を示し、図面の上半分に２点鎖線によって型締め完了状態を示してある。
【０００５】
図４に示す構成において、クロスヘッド５７ａの原点出しを行う際には、ダイプレートに金型を搭載しない状態において、ボールネジ機構５５のネジ軸５５ｂを前進駆動することによって、型開き完了位置からクロスヘッド５７ａを前進させる（なお、クロスヘッド５７ａの位置（ストローク）は、クロスヘッド５７ａの位置を検出する図示せぬ位置センサによって検出されるようになっている）。ネジ軸５５ｂおよびクロスヘッド５７ａの前進により、トグルリンク機構５７は折り畳み状態から徐々に展開され、やがて図５の（ａ）の状態を経て、図５の（ｂ）に示すようなデッドポイント状態に至る。このとき、ボールネジ機構５５のネジ軸５５ｂはメカ的な前進限位置の手前にあり、この状態からさらにネジ軸５５ｂを前進させると、ネジ軸５５ｂに取り付けたストッパ板５８がプーリ５６に当接して、ネジ軸５５ｂは前進を阻止された前進限位置に至り、このとき、トグルリンク機構５７は、図５の（ｃ）に示すように、デッドポイント状態を所定量だけ行き過ぎた状態となるように設定されている。そして、図５の（ｃ）の状態から、ネジ軸５５ｂおよびクロスヘッド５７ａを設計上定められた所定量だけ後退させ、この位置をクロスヘッド５７ａの原点（型開閉行程におけるクロスヘッド５７ａの基準点（零点））として定めるようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術によるクロスヘッドの原点出しは、ボールネジ機構のネジ軸がメカ的な前進限位置をとった際には、トグルリンク機構はデッドポイント状態を所定量だけ行き過ぎた状態となるような、設計となっていることを前提としており、図５の（ｃ）の状態から、クロスヘッドを設計上定められた所定量だけ後退させたときには、トグルリンク機構が、正しく図５の（ｂ）のデッドポイント状態をとるという想定に基づいている。
【０００７】
しかしながら、従来技術によるクロスヘッドの原点出しにおいては、部品の寸法公差の積み重ねなど、同一機種の各マシン間の機差については全く考慮が払われておらず、クロスヘッドの原点が、必ずしも、トグルリンク機構がデッドポイント状態にあるときのクロスヘッドの位置に正しく対応しているとは、言い難いという問題があった。また、経時使用による機械的摩耗や、一部の部品交換等によってクロスヘッドの原点が狂ってきた場合にも、これに対処できないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、マシン毎に機差があっても、各マシン毎のクロスヘッドの原点出しを、正確に行えるようにすることにある。また、経時使用による機械的摩耗や、一部の部品交換等によってクロスヘッドの原点が狂ってきた場合にも、これに対処できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するために、型締め用の電動サーボモータと、該電動サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構と、該ボールネジ機構による直線運動を伝達されて伸縮駆動されるトグルリンク機構と、該トグルリンク機構により前後進駆動される可動ダイプレートとを、具備した成形機において、トグルリンク機構をデッドポイントの手前からデッドポイントを通り越すまで駆動した際の、トグルリンク機構のクロスヘッドの各位置に応じた型締め用の電動サーボモータのトルクを実測し、この実測結果に基づきトグルリンク機構のクロスヘッドの基準点である原点を求める演算処理手段を有する、構成をとる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成形機の型締め系メカニズムと原点出しの制御系とを示す説明図である。なお、図１においては、型締め系メカニズムの下半分を型開き完了状態をを表すように実線で示し、型締め系メカニズムの上半分を型締め完了状態を表すように２点鎖線で示してある。
【００１１】
図１において、１は固設された固定ダイプレート、２は固定ダイプレート１に搭載された固定側金型、３は成形運転時には固定状態をとる保持プレート、４は、固定ダイプレート１と保持プレート３との間に掛け渡されたタイバー、５は、タイバー４に挿通・案内され、前後進駆動される可動ダイプレート、６は可動ダイプレート５に搭載された可動側金型、７は、保持プレート３にその回転部を回転可能に保持されたボールネジ機構（回転→直線運動変換機構）、８は、ボールネジ機構７の回転部であるナット体７ａに一体に取り付けられたプーリ、９は、図示せぬタイミングベルトを介してプーリ８を回転駆動する型締め用の電動サーボモータ、１０は、ボールネジ機構７の直線運動部であるネジ軸７ｂによって伸縮（展開／折り畳み）駆動され、可動ダイプレート５を前後進駆動するトグルリンク機構、１０ａは、ネジ軸７ｂの端部に固定されたトグルリンク機構７のクロスヘッド、１１は、クロスヘッドの位置を検出する位置センサ（リニア位置センサや、直線運動を回転運動に変換する機構を付設した回転型位置センサ）、１２はサーボモータ９の出力トルクを電流値により検出するトルクセンサ、１３は、上位制御装置１４の制御の下にサーボモータ９を駆動するサーボアンプ、１４はマシン（成形機）全体の制御を司る上位制御装置、１５は上位制御装置１４内に設けられたトルク・位置実測値格納部、１６は上位制御装置１４内に設けられた原点算出部、１７は上位制御装置１４内に設けられた型締め（型開閉）運転条件格納部である。
【００１２】
上記トルク・位置実測値格納部１５は、少なくともクロスヘッド１０ａの原点を求める際のクロスヘッド駆動時における、位置センサ１１からのクロスヘッド１０ａの位置検出データ（位置実測値）と、トルクセンサ１２からのサーボモータ９の出力トルク検出データ（トルク実測値）とを取り込んで、クロスヘッド１０ａの位置に対応付けたトルク実測値を、書き替え可能に記憶するようになっている。また、原点算出部１６は、クロスヘッド１０ａの原点を求める際のクロスヘッド駆動時に、トルク・位置実測値格納部１５に取り込んだクロスヘッド１０ａの各位置に応じたトルク実測値に基づき、後述するように、クロスヘッド１０ａの原点を求める演算処理を行うようになっている。そして、型締め（型開閉）運転条件格納部１７は、原点算出部１６が算出したクロスヘッド１０ａの原点位置データを格納し、型締め運転時のクロスヘッド１０ａの基準位置データとして用いるようになっている。
【００１３】
次に、本実施形態におけるクロスヘッド１０ａの原点出しについて説明する。本実施形態で原点出し行う際には、固定側金型２および可動側金型６を固定ダイプレート１および可動ダイプレート５に取り付けた状態として、公知のダイハイト調整を行って、かつ、トグルリンク機構１０がデッドポイント状態となった際には、所定の型締め力が発生するようにしておく。この状態で、原点出し運転モードを選択して、クロスヘッド１０ａを型締め開始位置から前進させるように、サーボモータ９を所定方向に回転させる操作を行う。これによって、クロスヘッド１０ａが前進駆動され、トグルリンク機構１０は折り畳み状態から展開されて、前記した図５の（ａ）のようなデッドポイントの手前の状態を経て、前記した図５の（ｂ）のようなデッドポイント状態に至る。本実施形態の原点出し運転モードでは、トグルリンク機構１０がデッドポイント状態に至った後も、さらにクロスヘッド１０ａを所定量だけ前進させて、トグルリンク機構１０を前記した図５の（ｃ）のようなデッドポイントを行き過ぎた状態まで変位させて、この後、クロスヘッド１０ａの前進を停止させる。
【００１４】
上記した原点出し運転モードにおいては、トルク・位置実測値格納部１５は、クロスヘッド１０ａの位置に対応付けたトルク実測値（すなわち、型締め力に対応する実測データ）を、適宜サンプリング周期で取り込んで保持しており、原点算出部１６は、トルク・位置実測値格納部１５に取り込んだクロスヘッド１０ａの各位置に応じたトルク実測値に基づき、原点出し運転の終域において（トグルリンク機構１０がデッドポイントの手前状態からデッドポイントを通り越した状態となるクロスヘッド１０ａのストローク領域において）、実測トルク値が所定の閾値を下回ったクロスヘッド１０ａのストローク範囲の中心値を、原点として算出する。
【００１５】
図２は、原点出し運転時における、クロスヘッドストローク（位置軸）に沿った、実測トルク値２１と、クロスヘッド速度２２の１例を示す図であり、原点算出部１６は、原点出し運転の終域において実測トルク値が閾値Ｔｈを下回ったクロスヘッドのストローク範囲Ｓを求めて、このストローク範囲Ｓの中心値を、クロスヘッドの原点として算出する。
【００１６】
図３は、正しく原点出しされた際における、クロスヘッドストローク（位置軸）に沿った、サーボモータの計算トルク値３１と、型締め力の計算値３２の１例を示す図である。トグルリンク機構がジャストデッドポイントにある際のクロスヘッドの位置を「０」としたとき、摩擦等の影響を無視すると、サーボモータの計算トルク値３１は「０」となり、このとき型締め力の計算値３２は最大となる。
【００１７】
よって、図２のストローク範囲Ｓの中心値をクロスヘッドの原点として求めたとき、この原点は、トグルリンク機構がデッドポイントにあるときと概略見なせることが可能となり、実用上は十二分に信頼性のある原点の値となる。つまり、マシン毎に機差があっても、この機差の影響を受けることなく、各マシン毎のクロスヘッドの原点出しを、信頼性高く行えるようなる。また、経時使用による機械的摩耗や、一部の部品交換等によってクロスヘッドの原点が狂ってきた場合であっても、前記した原点出し運転モードによって、再度原点出しを行うことで、正しい原点を求めることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、マシン毎に機差があっても、この機差の影響を受けることなく、各マシン毎のクロスヘッドの原点出しを、信頼性高く行える。また、経時使用による機械的摩耗や、一部の部品交換等によってクロスヘッドの原点が狂ってきた場合であっても、これに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形機の型締め系メカニズムと原点出しの制御系とを示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形機の原点出し運転時における、クロスヘッドストロークに沿った実測トルク値と実測クロスヘッド速度の１例を示す説明図である。
【図３】正しく原点出しされた際における、クロスヘッドストロークに沿ったサーボモータの計算トルク値と型締め力の計算値の１例を示す説明図である。
【図４】従来技術を説明するための成形機の型締め系メカニズムの構成図である。
【図５】従来技術による原点出し動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１固定ダイプレート
２固定側金型
３保持プレート
４タイバー
５可動ダイプレート
６可動側金型
７ボールネジ機構
７ａナット体
７ｂネジ軸
８プーリ
９型締め用の電動サーボモータ
１０トグルリンク機構
１０ａクロスヘッド
１１位置センサ
１２トルクセンサ
１３サーボアンプ
１４上位制御装置
１５トルク・位置実測値格納部
１６原点算出部
１７型締め（型開閉）運転条件格納部

Claims

型締め用の電動サーボモータと、該電動サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構と、該ボールネジ機構による直線運動を伝達されて伸縮駆動されるトグルリンク機構と、該トグルリンク機構により前後進駆動される可動ダイプレートとを、具備した成形機において、
前記トグルリンク機構をデッドポイントの手前からデッドポイントを通り越すまで駆動した際の、前記トグルリンク機構のクロスヘッドの各位置に応じた前記型締め用の電動サーボモータのトルクを実測し、この実測結果に基づき前記トグルリンク機構のクロスヘッドの基準点である原点を求める演算処理手段を有することを特徴とする成形機。
請求項１において、
前記演算処理手段は、前記クロスヘッドの所定ストローク領域において実測したトルク値が所定の閾値を下回った前記クロスヘッドのストローク範囲を求め、求めたストローク範囲の中心値を、原点として算出することを特徴とする成形機。