JP4445411B2 - 型締装置の型締力補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、生産稼働中における型締力の変動量を検出し、この変動量に基づいて型締力を補正する型締装置の型締力補正方法に関する。

従来、射出成形機に備える金型を型締するトグル式型締装置は、特公平６−６１８０６号公報等で知られている。トグル式型締装置は、同公報で開示されるように、可動型を支持する可動盤と駆動部により進退変位するクロスヘッド間をトグルリンク機構により連結し、クロスヘッドの加圧力を増圧して可動盤に伝達する機能を有しており、トグルリンク機構がほぼ伸長しきった状態におけるタイバーの伸びに基づいて所定の型締力が発生する。また、型締動作では、通常、型開位置から高速型閉が行われ、予め設定された低速低圧切換位置に達したなら低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉は、金型保護区間となり、正常に排出されなかった成形品等が異物として検出される。そして、予め設定された高圧切換位置に達したなら高圧型締に移行して高圧型締が行われる。

ところで、トグル式型締装置は、その型締原理から直圧式型締装置とは異なり、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因によって金型及びタイバーが僅かに伸縮した場合であっても型締力が大きく変動し、特に、精密成形品を成形する際の品質低下を招くなどの無視できない問題を生じる。具体的には、金型の昇温前に、正規の型締力（目標値）に設定した場合であっても、金型の昇温後は、金型の熱膨張により型締力は増加する。そして、金型が昇温した以降は、金型からタイバーに熱伝達するため、タイバーが熱膨張して型締力が徐々に低下する。なお、金型の熱膨張は型締力の増加要因となり、タイバーの熱膨張は型締力の低下要因となる。

このように、トグル式型締装置では、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因が、型締力を正確に維持する上で無視できない要因となり、従来、可動側金型が取り付けられた可動プラテンとリアプラテン間に配設され、可動プラテンを型締用サーボモータで前後進させるトグル式型締装置を有し、リアプラテンの位置を移動させて型締力を調整する型締力調整手段を備えるとともに、基準となる型締力、具体的には、型締力に比例する基準となるピーク電流値を取得し、以降の成形サイクルでは所定サイクル毎に測定されるピーク電流値と基準となるピーク電流値の差に応じてリアプラテンの位置を型締力調整手段で調整することにより型締力の変動を抑えるようにした射出成形機も、特開２００４−１２２５７９号公報で知られている。
特公平６−６１８０６号 特開２００４−１２２５７９号

しかし、上述した従来における型締力補正方法（射出成形機）は、次のような問題点があった。

第一に、負荷トルクの小さい小型の金型ではピーク電流値が小さくなり、負荷トルクの大きい大型の金型ではピーク電流値が大きくなるため、特に、小型の金型では、いわば感度の低下により正確な調整を行いにくいとともに、金型の大きさによりピーク電流値（絶対値）が大きく異なることから、金型毎にマッチング調整が必要になるなど、型締力調整の正確性及び使用する際の融通性に劣る。

第二に、金型（射出成形機）によっては、ピーク電流値と型締力が比例しない場合も多いため、この場合には使用が困難になる。即ち、実際の射出成形機では、金型保護の観点から負荷トルクが一定の大きさを越えないようにトルク制限により型締制御を行う場合も少なくないとともに、図５及び図６に示すように、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間にスプリングＢｓ…が介在するスプリング内蔵金型Ｃを用いる場合も少なくない。これらの場合には、ピーク電流値と型締力が比例しなくなり、汎用性及び信頼性に難がある。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した型締装置の型締力補正方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る型締装置Ｍｃの型締力補正方法は、上述した課題を解決するため、生産稼働中における金型Ｃに対する型締力の変動量を検出し、かつ検出した変動量に基づいて型締力を補正するに際し、型締装置Ｍｃとして、サーボモータ３により回転駆動するトグル式型締装置を使用するとともに、変動量として、型締工程における金型タッチ位置により設定した高圧型締を開始する高圧型締切換位置Ｘｐから型締終了位置Ｘｄまでの高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを時間により積分して求める仕事量を使用し、予め、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴う基準となる仕事量（基準仕事量Ｗｓ）を設定するとともに、生産稼働中に、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴う仕事量（検出仕事量Ｗｄ）を検出し、この検出仕事量Ｗｄと基準仕事量Ｗｓの偏差Ｋｅに基づいて型締力を補正するようにしたことを特徴とする。

図２は、型締力設定を１００〔％〕から０〔％〕まで順次変更し、その都度、自動型厚調整を行うことにより仕事量を測定したデータを示したものであり、型締力と仕事量は一定の相関関係を有している。なお、図２に示すデータは、高圧型締切換位置の変更を行っていないため、型締力が低いほど、高圧型締切換位置と金型タッチ位置間の位置ズレが大きくなり、型締力の低い領域における相関関係が低くなっていると考えられるが、少なくとも型締力が４０〔％〕程度以上の領域であれば、高圧型締切換位置の変更を行わなくても型締力と仕事量は一定の相関関係を有している。図３は、ショット数に対する型締力変化のデータを示している。ショット数は、全部で５６０回であり、ショット開始から５６０回目のショットまでは、金型温度が２４〔℃〕（常温）から６０〔℃〕まで昇温した。この場合、型締力補正を行わなければ、型締力は変化特性線Ｆｒのように変化し、ショット数が増えるに従って型締力は次第に増加する。しかし、高圧型締に伴う仕事量に基づいて型締力補正を行えば、型締力は変化特性線Ｆｓのようになり、ショット数が増えても型締力はほぼ一定となる。本発明は、このような高圧型締に伴う仕事量の変化と型締力の変化が一定の相関を有していることに着目し、型締力の変動量として高圧型締に伴う仕事量を利用したものである。

一方、本発明は、好適な態様により、偏差Ｋｅに対する許容範囲Ｚａを設定し、偏差Ｋｅが許容範囲Ｚａを越えたなら補正を行うことができる。また、補正は、偏差Ｋｅが解消する方向に型厚調整モータ５を駆動制御することにより圧受盤６を移動させるとともに、偏差Ｋｅが解消する目標位置まで圧受盤６を移動させたなら型厚調整モータ５を停止制御することができる。

このような手法による本発明に係る型締装置Ｍｃの型締力補正方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 変動量として、型締工程における金型タッチ位置により設定した高圧型締を開始する高圧型締切換位置Ｘｐから型締終了位置Ｘｄまでの高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを時間により積分して求める仕事量を使用したため、ピーク電流値等を監視する場合に比べ、小型の金型であっても型締力に対する正確な調整を行うことができるとともに、金型毎のマッチング調整が不要になり、使用する際の融通性を高めることができる。

（２） 高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴う仕事量を監視するため、トルク制限により型締制御を行う場合やスプリング内蔵金型Ｃを用いる場合などであっても、型締力の調整を確実かつ的確に行うことができ、汎用性及び信頼性に優れる。

（３） 仕事量は、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを時間により積分して求めるため、サーボモータ３の定格値付近で型締力を発生させる場合に有効となる。即ち、型位置により積分を行った場合、サーボモータ３のトルクが型締力を発生させる前にサチュレーションし、正確な仕事量を検出できない虞れがあるが、このような場合、時間による積分が有効となる。

（４） 高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを用いるとともに、仕事量はトルク値Ｔを時間により積分して求めるため、新たな検出手段等を追加することなく容易に実施できる。即ち、サンプリング間隔ｔｓ毎にトルク値Ｔを検出し、このトルク値Ｔにサンプリング間隔ｔｓを乗じて求めればよいため、容易に実施できる。

（５） 好適な態様により、偏差Ｋｅに対する許容範囲Ｚａを設定し、偏差Ｋｅが許容範囲Ｚａを越えたなら補正を行い、或いは偏差Ｋｅを複数回連続して求め、求めた偏差Ｋｅ…が連続して許容範囲Ｚａを越えたなら補正を行えば、補正を行う際の安定性及び信頼性を高めることができる。

（６） 好適な態様により、補正を行うに際し、偏差Ｋｅが解消する方向に型厚調整モータ５を駆動制御することにより圧受盤６を移動させるとともに、偏差Ｋｅが解消する目標位置まで圧受盤６を移動させたなら型厚調整モータ５を停止制御するようにすれば、既設の自動型締力設定機能をそのまま利用でき、追加の設定機能や別途の位置検出手段が不要となり、小型化及び低コスト化に貢献できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る型締力補正方法を実施できるトグル式型締装置Ｍｃの構成について、図４〜図７を参照して説明する。

図４は、射出成形機Ｍを示し、この射出成形機Ｍは、トグル式型締装置Ｍｃと射出装置Ｍｉを備える。トグル式型締装置Ｍｃは、離間して配した固定盤１１と圧受盤６を備え、固定盤１１は不図示の機台上に固定されるとともに、圧受盤６は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤１１と圧受盤６間には、四本のタイバー１２…を架設する。この場合、各タイバー１２…の前端は、固定盤１１に固定するとともに、各タイバー１２…の後端は、圧受盤６に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部１３…に、圧受盤６に対するストッパを兼ねる調整ナット１４…をそれぞれ螺合する。
各調整ナット１４…は、圧受盤６の位置を調整する型厚調整機構１５を構成する。この型厚調整機構１５は、さらに、各調整ナット１４…に対して同軸上に一体に設けた小歯車１６…と、各小歯車１６…に噛合する大歯車１７と、この大歯車１７に噛合する駆動歯車１８と、この駆動歯車１８を回転シャフトに設けた型厚調整モータ５と、この型厚調整モータ５の回転数を検出するロータリエンコーダ１９を備える。

この場合、各小歯車１６…は、正方形の四隅位置にそれぞれ配され、かつ大歯車１７は各小歯車１６…に囲まれる位置に配するため、各小歯車１６…は、大歯車１７に同時に噛合する。これにより、型厚調整モータ５を作動させれば、駆動歯車１８の回転が大歯車１７に伝達され、各小歯車１６…は同時に回転するとともに、一体に回転する各調整ナット１４…は、各タイバー１２…のねじ部１３…に沿って進退移動するため、圧受盤６も進退移動し、その前後方向位置を調整することができる。一方、タイバー１２…には、可動盤２をスライド自在に装填する。そして、この可動盤２と固定盤１１によりスプリング内蔵金型Ｃを支持する。

図５及び図６に、スプリング内蔵金型Ｃを示す。この金型Ｃは、可動盤２に支持される可動型Ｃｍを有するとともに、固定盤１１に支持される固定型Ｃｃを有し、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間にはスプリングＢｓが介在する。可動型Ｃｍは、可動盤２に取付ける可動型本体Ｃｍｂと、この可動型本体Ｃｍｂとは別体のキャビティ型Ｃｍｃを有し、このキャビティ型Ｃｍｃにはキャビティ２１を形成する。これにより、キャビティ型Ｃｍｃは可動型本体Ｃｍｂに連動して進退移動するとともに、パーティングロック機構２２によって可動型本体Ｃｍｂに対する相対的な移動ストロークが規制される。また、固定型Ｃｃは、固定盤１１に取付ける固定型本体Ｃｃｂと、この固定型本体Ｃｃｂとは別体のランナ突出プレートＣｃｐを有し、固定型本体Ｃｃｂから突出するガイドシャフト２３によりキャビティ型Ｃｍｃとランナ突出プレートＣｃｐがスライド自在に支持される。この場合、キャビティ型Ｃｍｃの固定型本体Ｃｃｂに対する移動ストロークはガイドシャフト２３により規制されるとともに、ランナ突出プレートＣｃｐの固定型本体Ｃｃｂに対する移動ストロークは制限ピン２４により規制される。そして、キャビティ型Ｃｍｃにスプリング受凹部２５を設け、かつランナ突出プレートＣｃｐの対向位置にスプリングＢｓの一端を固定して設けるとともに、さらに、ランナ突出プレートＣｃｐと固定型本体Ｃｃｂ間にもスプリングＢｐを介在させる。

したがって、このように構成されるスプリング内蔵金型Ｃは、図５に示す型締状態にあれば、可動型本体Ｃｍｂ，キャビティ型Ｃｍｃ，ランナ突出プレートＣｃｐ及び固定型本体Ｃｃｂは全て圧接状態となり、キャビティ型Ｃｍｃとランナ突出プレートＣｃｐ間に介在するスプリングＢｓ及びランナ突出プレートＣｃｐと固定型本体Ｃｃｂ間に介在するスプリングＢｐは共に圧縮した状態となる。そして、型開時には、可動型本体Ｃｍｂが可動盤６の後退移動に伴って型開方向に移動するも、この際、スプリングＢｓの付勢力によりランナ突出プレートＣｃｐに対してキャビティ型Ｃｍｃが開くとともに、スプリングＢｐの付勢力により固定型本体Ｃｃｂに対してランナ突出プレートＣｃｐが開き、ランナ突出プレートＣｃｐにより成形品Ｈのランナ部Ｈｒに対する突出しが行われる。また、図６に示す型開状態（全開状態）になれば、不図示のエジュクタ機構により成形品Ｈに対する突出しが行われ、キャビティ２１から成形品Ｈが離型する。

ところで、このようなスプリング内蔵金型Ｃの場合、少なくともランナ突出プレートＣｃｐとキャビティ型Ｃｍｃ間にスプリングＢｓが介在するため、金型Ｃが閉鎖する手前からスプリングＢｓの付勢力が可動盤６に付加され、スプリングＢｓに基づく負荷トルク（駆動電流）が発生する。したがって、前述したように、負荷トルク（ピーク電流値）の大きさに基づいて型締力の監視や金型閉鎖位置の検出を行う場合には、スプリングＢｓに基づく誤差が発生して検出が不安定になる。そこで、本発明は、このようなスプリング内蔵金型Ｃであっても型締力の調整を容易かつ確実に行えるようにしたものである。

一方、圧受盤６と可動盤２間にはトグルリンク機構Ｌを配設する。トグルリンク機構Ｌは、圧受盤６に軸支した一対の第一リンクＬａ，Ｌａと、可動盤２に軸支した一対の出力リンクＬｃ，Ｌｃと、第一リンクＬａ，Ｌａと出力リンクＬｃ，Ｌｃの支軸に結合した一対の第二リンクＬｂ，Ｌｂを有し、この第二リンクＬｂ，Ｌｂはクロスヘッド２６に軸支する。

さらに、圧受盤６とクロスヘッド２６間には型締用駆動部２７を配設する。型締用駆動部２７は、圧受盤６に回動自在に支持されたボールねじ部２９と、このボールねじ部２９に螺合し、かつクロスヘッド２６に一体に設けたボールナット部３０を有するボールねじ機構２８を備えるとともに、ボールねじ部２９を回転駆動する回転駆動機構部３１を備える。回転駆動機構部３１は、型締用サーボモータ３と、このサーボモータ３に付設して当該サーボモータ３の回転数を検出するロータリエンコーダ４と、サーボモータ３のシャフトに取付けた駆動ギア３２と、ボールねじ部２９に取付けた被動ギア３３と、駆動ギア３２と被動ギア３３間に架け渡したタイミングベルト３４を備えている。

これにより、サーボモータ３を作動させれば、駆動ギア３２が回転し、駆動ギア３２の回転は、タイミングベルト３４を介して被動ギア３３に伝達され、ボールねじ部２９が回転することによりボールナット部３０が進退移動する。この結果、ボールナット部３０と一体のクロスヘッド２６が進退移動し、トグルリンク機構Ｌが短縮又は拡長し、可動盤２が型開方向（後退方向）又は型閉方向（前進方向）へ進退移動する。また、４０は成形機コントローラであり、型締用サーボモータ３，ロータリエンコーダ４，型厚調整モータ５及びロータリエンコーダ１９が接続される。

他方、図７は、成形機コントローラ４０の一部であるサーボ回路４１を示す。サーボ回路４１は、偏差演算部４２，４３、加算器４４，４５、位置ループゲイン設定部４６、フィードフォワードゲイン設定部４７、速度リミッタ４８，速度変換器（微分器）４９，速度ループゲイン設定部５０，トルクリミッタ５１，ドライバ５２，外乱監視部５３，加速度変換器（微分器）５４を備え、同図に示す系統によりサーボ制御系（サーボ回路４１）を構成する。そして、ドライバ５２の出力側には、前述した型締用サーボモータ３を接続するとともに、このサーボモータ３に付設したロータリエンコーダ４は、速度変換器４９と偏差演算部４２の反転入力部にそれぞれ接続する。また、偏差演算部４２の非反転入力部は、不図示のシーケンスコントローラに接続する。

さらに、同図中、Ｐｔは金型Ｃの閉鎖に伴う負荷トルクＴの検出に用いる信号取込端子、Ｐｖは金型Ｃの閉鎖に伴う可動盤２の速度Ｖの検出に用いる信号取込端子、Ｐａは金型Ｃの閉鎖に伴う可動盤２の加速度Ａの検出に用いる信号取込端子、Ｐｅは金型Ｃの閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクＥの検出に用いる信号取込端子、Ｐｘは金型Ｃの閉鎖に伴う可動盤２の位置偏差Ｘｒの検出に用いる信号取込端子をそれぞれ示す。なお、各部の動作（機能）は後述するトグル式型締装置Ｍｃの全体動作により説明する。

次に、本実施形態に係る型締力補正方法を含むトグル式型締装置Ｍｃの動作（機能）について、図１〜図１１を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る型締力補正方法の実施に必要な高圧型締に伴う基準となる仕事量（基準仕事量Ｗｓ）を設定する。

なお、物理学上における正規の仕事量は、力が働いて物体が移動したときの物理量を指し、単位はジュールで表される。しかし、本実施形態に係る型締力補正方法では、相対的な変動量として利用できれば足り、絶対値としての正確な物理量は必要としない。このため、本実施形態（本発明）で使用する仕事量には、正規の仕事量のみならず、正規の仕事量に比例する（対応する）物理量も全て含まれる。

また、本発明は、仕事量を、高圧型締に伴う負荷の大きさであるトルク値Ｔを時間により積分して求めるものであるが、理解を容易にするため、仕事量については、最初に、トルク値Ｔを型位置により積分して求める場合を説明する。この場合、トルク値Ｔは、前述した図７に示す信号取込端子Ｐｔから得る金型Ｃの閉鎖に伴う負荷トルク（トルク値）Ｔを用いてもよいし、トルク指令値をそのまま用いてもよい。一方、積分に用いる型位置は、可動盤２の位置であればよく、この可動盤２の位置には、可動盤２自身の位置やクロスヘッド２６の位置をはじめ、本実施形態で使用する型締用サーボモータ３の回転数を検出するロータリエンコーダ４から得るエンコーダパルスＳｐのパルス数Ｒ等が含まれる。

さらに、型締工程における低圧低速型閉から高圧型締に切換える際の高圧型締切換位置Ｘｐ（図８）を設定する。この高圧型締切換位置Ｘｐは、金型タッチ位置（金型閉鎖位置）により設定する。この金型閉鎖位置は、予めオペレータが目視により確認したり負荷トルクＴの変化等を参考にしてマニュアルにより設定できる。本実施形態では、型締力の変動を監視するに際し、高圧型締に伴う仕事量（Ｗｓ，Ｗｄ）、即ち、図９に示すトルク値Ｔの特性線に囲まれた面積（Ｗｓ，Ｗｄ）の大きさを監視するため、高圧型締切換位置Ｘｐの影響は僅かとなり、基本的に高圧型締切換位置Ｘｐの変更は行わないが、必要に応じて高圧型締切換位置Ｘｐの変更は可能である。

以下、基準仕事量Ｗｓの具体的な設定手順について、図１に示すフローチャートを参照して説明する。

基準仕事量Ｗｓの設定に際しては、生産稼働時の初期段階における所定回数のショット分を利用できる。今、射出成形機Ｍが生産稼働時の自動運転を開始した場合を想定する（ステップＳ１）。これにより、一ショット目の成形サイクルが実行されるため、成形機コントローラ４０は、型締工程において可動盤２が高圧型締切換位置Ｘｐに達したか否か、具体的には、高圧型締切換指令が出力したか否かを監視する。成形サイクルの進行により、金型Ｃが型開位置（全開位置）から型締動作が開始するタイミングにあれば、トグルリンク機構Ｌのクロスヘッド２６は、図８に示す型開位置Ｘａにあるため、型締動作（型締用サーボモータ３の作動）の開始によりクロスヘッド２６が前進移動するとともに、可動盤２は型開位置から型閉方向へ前進移動する。

この場合、最初に可動盤２が高速で前進移動する高速型閉が行われる。一方、サーボ回路４１の動作は次のようになる。まず、可動盤２（クロスヘッド２６）に対する速度制御及び位置制御が行われる。即ち、シーケンスコントローラからサーボ回路４１の偏差演算部４２に対して位置指令値が付与され、ロータリエンコーダ４のエンコーダパルスに基づいて得られる位置検出値と比較される。これにより、偏差演算部４２からは位置偏差Ｘｒが得られるため、この位置偏差Ｘｒに基づいて位置のフィードバック制御が行われる。

また、位置偏差Ｘｒは、位置ループゲイン設定部４６により補償されて加算器４４の入力部に付与されるとともに、位置指令値は、フィードフォワードゲイン設定部４７により補償されて加算器４４の入力部に付与される。そして、加算器４４の出力は、速度リミッタ４８を介して偏差演算部４３の非反転入力部に付与される。一方、位置検出値は、速度変換部４９により微分されて速度（速度検出値）Ｖに変換されるとともに、この速度Ｖは、偏差演算部４３の反転入力部に付与される。これにより、偏差演算部４３からは、速度偏差が得られるため、この速度偏差に基づいて速度のフィードバック制御が行われる。この場合、速度Ｖは速度リミッタ４８により制限される。

さらに、速度偏差は、速度ループゲイン設定部５０により補償され、加算器４５の入力部に付与される。他方、速度Ｖは、加速度変換部５４により微分されて加速度（加速度検出値）Ａに変換されるとともに、この加速度Ａは、外乱監視部５３の入力部に付与される。外乱監視部５３は、加速度Ａを監視し、例えば、何らかの原因（外乱）によって加速度Ａが異常に変化したなら、復帰を速める推定トルク（トルク値）Ｅを出力する。そして、この推定トルクＥは、加算器４５の入力部に補正値として付与される。この結果、加算器４５からはトルク指令（指令値）が得られ、このトルク指令は、トルクリミッタ５１を介してドライバ５２に付与される。これにより、サーボモータ３が駆動制御され、可動盤２（クロスヘッド２６）に対する位置制御及び速度制御が行われる。なお、トルクリミッタ５１から出力するトルク指令は、外乱監視部５３の入力部にフィードバックされる。

一方、可動盤２が型閉方向へ前進移動し、クロスヘッド２６が、予め設定した低速低圧切換点Ｘｂに達すれば、低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉には、図８に示すように、金型保護区間Ｚｄが設定されており、異物検出等の金型保護処理が行われる。即ち、この金型保護区間Ｚｄでは、負荷トルクＴの大きさが監視され、予め設定した閾値を越えたなら、異物が存在すると判断して型開制御等の異常処理が行われる。そして、金型保護区間Ｚｄが終了し、予め設定した高圧型締切換位置Ｘｐに達したなら、高圧型締切換指令が出力して高圧型締に切換えられる（ステップＳ２）。なお、図８中、Ｘｅは金型保護区間Ｚｄの開始位置、Ｚｏは型締期間を示す。

高圧型締切換指令が出力したのを受けて、成形機コントローラ４０は、高圧型締に伴う仕事量を求めるとともに、基準仕事量Ｗｓとして設定する仕事量検出処理を実行する。この場合、まず、前回の基準仕事量Ｗｓに係わるデータをクリアする（ステップＳ３）。そして、高圧型締切換位置Ｘｐからトグルリンク機構Ｌがロックアップ状態となる型締終了位置Ｘｄまでの高圧型締区間Ｚｐ（図８）において、予め設定したサンプリング間隔ｔｓ（例えば、５００〔μｓ〕）毎に、ロータリエンコーダ４から得るエンコーダパルスＳｐのパルス数Ｒ及びトルク値Ｔを順次取り込む（ステップＳ４）。即ち、図９に示すように、高圧型締切換位置Ｘｐからサンプリング間隔ｔｓ毎にパルス数Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２…Ｒｎを順次取込むとともに、このパルス数Ｒ０，Ｒ１…と一緒にトルク値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２を順次取込む。図９の場合、高圧型締切換位置Ｘｐにおいて、パルス数Ｒ０とトルク値Ｔ０が取込まれ、また、高圧型締切換位置Ｘｐからサンプリング間隔ｔｓ後に、パルス数Ｒ１とトルク値Ｔ１が取込まれる状態を示している。なお、ロータリエンコーダ４は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスＳｐのパルス数（発生数）Ｒにより絶対位置の検出を行うことができる。

サンプリング間隔ｔｓ毎にパルス数Ｒ０，Ｒ１…とトルク値Ｔ０，Ｔ１…が得られたなら、各サンプリング間隔ｔｓにおけるパルス数の差（Ｒ１−Ｒ０），（Ｒ２−Ｒ１）…を順次求める（ステップＳ５）。また、パルス数の差（Ｒ１−Ｒ０）…が得られたなら、さらにトルク値Ｔを乗じて区間仕事量（Ｒ１−Ｒ０）・Ｔ０，（Ｒ２−Ｒ１）・Ｔ１…を順次求める（ステップＳ６）。そして、得られた区間仕事量を順次積算し、高圧型締区間Ｚｐにおける全ての区間仕事量の積算量を求める（ステップＳ７）。高圧型締区間Ｚｐにおける全積算量、即ち、型締終了位置Ｘｄにおける最終積算量が得られたなら仕事量データとして取込む（ステップＳ８）。

さらに、自動運転の継続により、次の二ショット目の成形サイクルが実行されるため、一ショット目と同様に高圧型締切換指令が出力したか否かを監視し、出力したなら、同様の仕事量検出処理により仕事量データを求める（ステップＳ９，Ｓ２…）。以後、同様の処理を繰返し、予め設定したショット回数に達したなら、取込んだ複数の仕事量データの平均値を求め、得られた平均値を基準仕事量Ｗｓとして設定する（ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１）。このように、基準仕事量Ｗｓ（後述する検出仕事量Ｗｄも同じ）を、複数のショットから得る仕事量データを平均して求めることにより、ノイズ成分の除去された信頼性の高いデータを得ることができる。

次に、この基準仕事量Ｗｓを利用した型締力に対する補正手順について、図１０（図１１）に示すフローチャートに従って説明する。

今、基準仕事量Ｗｓを設定した以降も自動運転による生産稼働が継続しているものとする（ステップＳ２１）。生産稼働が継続し、予め設定した検出時間或いは検出ショット数に達すると、自動的に仕事量検出モードが実行される（ステップＳ２２）。この仕事量検出モードは、上述した基準仕事量Ｗｓを求める図１に示すフローチャートに従って実行され、基準仕事量Ｗｓを設定する場合と同様の処理手順により、高圧型締に伴う仕事量（検出仕事量Ｗｄ）が求められる。なお、仕事量検出モードの実行間隔は、ショットの度に毎回行ってもよいし、一定ショット回数（又は一定時間）毎に行ってもよく、実機における型締力の変動度合等を考慮して設定できる。

一方、成形機コントローラ４０では、基準仕事量Ｗｓの大きさと検出仕事量Ｗｄの大きさを比較し、両者の偏差Ｋｅを求める（ステップＳ２３）。そして、得られた偏差Ｋｅが予め設定した許容範囲Ｚａにあるか否かを判定する。具体的には、偏差Ｋｅが基準仕事量Ｗｓの大きさに対して設定した許容率（例えば、±０．５〔％〕）以内にあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。判定した結果、許容率を越えている場合には、カウンタに「＋１」をカウントする（ステップＳ２５）。これに対して、許容率以内の場合には、カウンタをクリアする（ステップＳ２６）。

これにより、カウンタが予め設定した設定数（例えば、「３」）をカウントした場合には、型締力に対する補正を行う。この場合、まず、カウンタをクリアし（ステップＳ２７，Ｓ２８）、この後、型締力補正モードを実行する（ステップＳ２９）。このように、生産稼働中における所定のタイミングにより高圧型締に伴う仕事量（検出仕事量Ｗｄ）を監視し、検出仕事量Ｗｄが許容範囲Ｚａを越えて変動している場合であって設定数にわたって連続して越えている場合にのみ補正を行う。したがって、１回のみ許容範囲を越えた場合には、外乱等による一時的な要因によるものと判断して補正は行わない。これにより、補正を行う際の安定性及び信頼性を高めることができる。

次に、型締力補正モードにより補正処理を行う際の処理手順ついて、図１１に示すフローチャートに従って説明する。

この補正処理は、成形サイクルを中断することなしに、予め設定した特定のタイミングで行う。成形サイクルを中断しない特定のタイミングとしては、型締期間Ｚｏ以外の期間、即ち、型開期間，突出し期間，中間時間等を利用することができる。今、突出し期間が補正処理を行う期間（特定のタイミング）として設定されている場合を想定する。成形機コントローラ４０は、型締力補正モードに移行したことに伴い、突出し期間（特定のタイミング）が開始したか否かを監視する（ステップＳ４１，４２）。そして、突出し期間の開始タイミングにより補正指令が出力し、この補正指令に基づいて補正処理が実行される（ステップＳ４３，Ｓ４４）。

補正処理は、まず、予め設定した一定の補正量に基づいて型厚調整モータ５を駆動制御し、圧受盤６を、偏差Ｋｅを小さくする方向に変位させる（ステップＳ４５）。この際、圧受盤６は、正規の速度よりも低速で移動させる。また、圧受盤６の位置検出は、型厚調整モータ５に付設したロータリエンコーダ１９のエンコーダパルスを用いて検出し、位置に対するフィードバック制御を行う。ロータリエンコーダ１９は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスのパルス数（発生数）により絶対位置の検出を行う。そして、補正量に対応する目標位置まで圧受盤６を移動させたなら型厚調整モータ５を停止制御する（ステップＳ４６，Ｓ４７）。このような自動による補正処理により、タイムリーかつ迅速な補正が可能になるとともに、生産稼働の中断を回避して生産性の向上を図ることができる。この場合、一定の補正量を用いるため、補正しきれない場合には、偏差Ｋｅが許容範囲Ｚａ以内になるまで同様の補正処理が繰り返される。なお、補正量として、一定の補正量を用いた場合を例示したが、予め偏差Ｋｅに対する補正量の関係をデータベースとして構築し、偏差Ｋｅに対応する補正量、即ち、一回の補正処理により偏差Ｋｅを相殺する補正量により補正を行っても勿論よい。

また、補正処理は、トグル式型締装置Ｍｃにおける既設の自動型締力設定機能（自動型厚調整機能）をそのまま利用して行うこともできる。自動型締力設定機能は、金型交換時などにおいて、初期段階で型締力の目標値をセットすることにより自動で型締力が設定される機能である。このような既設の自動型締力設定機能を利用すれば、より正確な補正を行うことができる。さらに、自動型締力設定機能を利用するとともに、圧受盤６の位置検出をロータリエンコーダ１９を利用して行うことにより、追加の設定機能や別途の位置検出手段が不要となり、小型化及び低コスト化に貢献できる。

なお、このような自動補正に対して、オペレータ操作による自動補正も可能である。この場合、予め、偏差Ｋｅに対する許容範囲Ｚａを設定し、偏差Ｋｅが許容範囲Ｚａを越えたなら、その旨を警報等により報知すればよい。これにより、オペレータは状況を確認することができ、確認後に、例えば、型締力補正キーをタッチすることにより、上述した型締力補正モードを開始させることができる。また、必要により、オペレータの手動により補正を行うこともできる。この場合、警報等により報知された後、オペレータは状況を確認し、任意の大きさの型締力が得られるように補正することができる。これにより、オペレータの経験やノウハウ等を加味した補正を行うことができるとともに、必要により成形品の種類によっては補正の必要なしと判断して生産を優先させることもできる。したがって、オペレータが補正のための操作を行うまで、生産稼働（自動成形）はそのまま継続する。このような補正処理の態様は、ディスプレイの表示画面における選択キーにより予め選択することができる。

一方、型締力補正モードが終了し、生産稼働が継続していれば、型締力に対する同様の補正処理が繰返し実行され、補正後は、変更された型締力により型締が行われる（ステップＳ３０，Ｓ３１）。

以上、仕事量については、トルク値Ｔを型位置により積分して求める場合を説明したが、本発明では、仕事量を、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴う負荷の大きさであるトルク値Ｔを時間により積分する。

即ち、この場合、サンプリング間隔ｔｓ毎にトルク値Ｔを検出する点は、前述した実施形態と同じであるが、検出したトルク値Ｔに対してサンプリング間隔ｔｓを乗ずることにより仕事量を求める。

時間による積分は、サーボモータ３の定格値付近で型締力を発生させる場合に有効である。この理由は、型位置により積分を行う場合、サーボモータ３のトルクが型締力を発生させる前にサチュレーションし、正確な仕事量を検出できない虞れがあるためである。さらに、この場合、トルク値Ｔに対してサンプリング間隔ｔｓを乗ずることに加え、サーボモータ３の回転速度を乗じてもよい。

よって、このような本実施形態に係る型締力補正方法によれば、変動量として、型締工程における金型タッチ位置により設定した高圧型締を開始する高圧型締切換位置Ｘｐから型締終了位置Ｘｄまでの高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを時間により積分して求める仕事量を使用したため、ピーク電流値等を監視する場合に比べ、小型の金型であっても型締力に対する正確な調整を行うことができるとともに、金型毎のマッチング調整が不要になり、使用する際の融通性を高めることができる。また、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴う仕事量を監視するため、トルク制限により型締制御を行う場合やスプリング内蔵金型Ｃを用いる場合などであっても、型締力の調整を確実かつ的確に行うことができ、汎用性及び信頼性に優れる。

特に、仕事量は、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを時間により積分して求めるため、サーボモータ３の定格値付近で型締力を発生させる場合に有効となる。即ち、型位置により積分を行った場合、サーボモータ３のトルクが型締力を発生させる前にサチュレーションし、正確な仕事量を検出できない虞れがあるが、このような場合、時間による積分が有効となる。加えて、高圧型締区間Ｚｐにおける高圧型締に伴うトルク値Ｔを用いるとともに、仕事量はトルク値Ｔを時間により積分して求めるため、新たな検出手段等を追加することなく容易に実施できる。即ち、サンプリング間隔ｔｓ毎にトルク値Ｔを検出し、このトルク値Ｔにサンプリング間隔ｔｓを乗じて求めればよいため、容易に実施できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法，構成，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、基準仕事量Ｗｓの設定は、生産稼働時における初期段階のショットを利用して設定する場合を例示したが、別途、基準仕事量設定モードを設け、この基準仕事量設定モードにより基準仕事量Ｗｓを設定した後、生産稼働を開始してもよい。また、金型として、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間にスプリングＢｓ…が介在するスプリング内蔵金型Ｃを例示したが、スプリングを内蔵しない一般的な金型を使用し、トルク制限により高圧型締を行う場合などに用いても好適である。

本発明の最良の実施形態に係る型締力補正方法に用いる仕事量（基準仕事量）を求める際の処理手順を示すフローチャート、 型締力に対する仕事量の相関関係を示す相関特性図、 ショット数に対する型締力の変化を示す変化特性図、 同型締力補正方法を実施するトグル式型締装置の構成図、 同トグル式型締装置により型締されるスプリング内蔵金型の型締状態における一部断面側面図、 同スプリング内蔵金型の型開状態における一部断面側面図、 同トグル式型締装置に備える成形機コントローラの一部を示すブロック回路図、 同型締力補正方法を説明するためのクロスヘッドの位置に対する負荷トルクの変化特性図、 同型締力補正方法を説明するための高圧型締区間におけるパルス数に対するトルク値の変化特性図、 同型締力補正方法を実施する生産稼働時における処理手順を示すフローチャート、 同型締力補正方法により実行する型締力補正モードの処理手順を示すフローチャート、

３：サーボモータ，５：型厚調整モータ，６：圧受盤，Ｍｃ：型締装置，Ｃ：金型，Ｘｐ：高圧型締切換位置，Ｘｄ：型締終了位置，Ｚｐ：高圧型締区間，Ｔ：トルク値，Ｗｓ：基準仕事量，Ｗｄ：検出仕事量

Claims (3)

1. 生産稼働中における金型に対する型締力の変動量を検出し、かつ検出した変動量に基づいて前記型締力を補正する型締装置の型締力補正方法において、型締装置として、サーボモータにより回転駆動するトグル式型締装置を使用するとともに、前記変動量として、型締工程における金型タッチ位置により設定した高圧型締を開始する高圧型締切換位置から型締終了位置までの高圧型締区間における高圧型締に伴うトルク値を時間により積分して求める仕事量を使用し、予め、前記高圧型締区間における高圧型締に伴う基準となる仕事量（基準仕事量）を設定するとともに、生産稼働中に、前記高圧型締区間における高圧型締に伴う仕事量（検出仕事量）を検出し、この検出仕事量と前記基準仕事量の偏差に基づいて前記型締力を補正することを特徴とする型締装置の型締力補正方法。
2. 前記偏差に対する許容範囲を設定し、前記偏差が前記許容範囲を越えたなら前記補正を行うことを特徴とする請求項１記載の型締装置の型締力補正方法。
3. 前記補正は、前記偏差が解消する方向に型厚調整モータを駆動制御することにより圧受盤を移動させるとともに、前記偏差が解消する目標位置まで前記圧受盤を移動させたなら前記型厚調整モータを停止制御することを特徴とする請求項１記載の型締装置の型締力補正方法。

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