JP4727630B2 - 型締装置及び型閉じ動作制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、型締装置及び型閉じ動作制御方法に関し、特にリニアモータによって型閉じ動作を駆動させる型締装置及び型閉じ動作制御方法に関する。

従来、射出成形機においては、樹脂を射出装置の射出ノズルから射出して固定金型と可動金型との間のキャビティ空間に充填（てん）し、固化させることによって成形品を得るようになっている。そして、前記固定金型に対して可動金型を移動させて型閉じ、型締め及び型開きを行うために型締装置が配設される。

該型締装置には、油圧シリンダに油を供給することによって駆動される油圧式の型締装置、及び電動機によって駆動される電動式の型締装置があるが、該電動式の型締装置は、制御性が高く、周辺を汚すことがなく、かつ、エネルギー効率が高いので、多く利用されている。この場合、電動機を駆動することによってボールねじを回転させて推力を発生させ、該推力をトグル機構によって拡大し、大きな型締力を発生させるようにしている。

ところが、前記構成の電動式の型締装置においては、トグル機構を使用するようになっているので、該トグル機構の特性上、型締力を変更することが困難であり、応答性及び安定性が悪く、成形中に型締力を制御することができない。そこで、ボールねじによって発生させられた推力を直接型締力として使用することができるようにした型締装置が提供されている。この場合、電動機のトルクと型締力とが比例するので、成形中に型締力を制御することができる。

しかしながら、前記従来の型締装置においては、ボールねじの耐荷重性が低く、大きな型締力を発生させることができないだけでなく、電動機に発生するトルクリップルによって型締力が変動してしまう。また、型締力を発生させるために、電動機に電流を常時供給する必要があり、電動機の消費電力量及び発熱量が多くなるので、電動機の定格出力をその分大きくする必要があり、型締装置のコストが高くなってしまう。

そこで、型開閉動作にはリニアモータを使用し、型締動作には電磁石の吸着力を利用した型締装置が検討されている（例えば、特許文献１）。
国際公開第０５／０９００５２号パンフレット

しかしながら、従来、型閉じ動作中に異物の挟み込み等の異常が検知された場合は、自動的に動作が停止されるよう制御されているが、型開閉動作にリニアモータを使用した場合、異常検知から停止命令が出されるまでの空走距離が長くなる恐れがある。すなわち、トグル機構によれば、型閉じに従って金型の移動速度が低くなるため、金型間の距離が狭くなった状態において型閉じ動作を短時間で停止されるのは比較的容易であった。一方、リニアモータによる場合、機構的にトグル機構のような特性を有していないため、停止命令が出されても慣性力の働きにより、停止までに多くの時間が要される可能性が考えられる。その結果、金型の破損を招いたりする危険性が考えられる。一方、リニアモータを必要以上に低速で駆動させることは生産性の低下につながり好ましくない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、リニアモータによる型閉じ動作を適切に制御することのできる型締装置及び型閉じ動作制御方法の提供を目的とする。

そこで上記課題を解決するため、本発明は、リニアモータによって型閉じ動作を駆動させる型締装置であって、前記型閉じ動作中の異常の検知に応じ、前記リニアモータに逆向きのトルクを発生させる制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記制御手段は、金型間の距離が少なくとも前記異常の検知された状態に回復するまで前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする。

また、本発明は、前記異常が検知されてから所定時間前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする。

また、本発明は、前記制御手段は、前記逆向きのトルクの発生後、位置制御によって前記リニアモータを駆動することにより、前記金型間の距離が少なくとも前記異常の検知されたときの距離を有する状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする。

また、本発明は、前記制御手段は、前記位置制御によって、前記金型間の距離が前記異常の検知されたときの距離より長い状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明は、上記型締装置における型閉じ動作制御方法としてもよい。

本発明によれば、リニアモータによる型閉じ動作を適切に制御することのできる型締装置及び型閉じ動作制御方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において、型締装置については、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方とし、射出装置については、射出を行う際のスクリューの移動方向を前方とし、計量を行う際のスクリューの移動方向を後方として説明する。

図１は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図、図２は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。

図において、１０は型締装置、Ｆｒは射出成形機のフレーム、Ｇｄは、該フレームＦｒ上に敷設されてレールを構成し、型締装置１０を支持するとともに、案内する第１の案内部材としての２本のガイド（図においては、２本のガイドＧｄのうちの１本だけを示す。）、１１は、該ガイドＧｄ上に載置され、前記フレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定された第１の固定部材としての固定プラテンであり、該固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と対向させて第２の固定部材としてのリヤプラテン１３が配設され、前記固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本の連結部材としてのタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。なお、前記リヤプラテン１３は、タイバー１４が伸縮するのに伴って、ガイドＧｄに対してわずかに移動することができるように前記ガイドＧｄ上に載置される。

なお、本実施の形態においては、固定プラテン１１はフレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定され、リヤプラテン１３はガイドＧｄに対してわずかに移動することができるようになっているが、リヤプラテン１３をフレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定し、固定プラテン１１をガイドＧｄに対してわずかに移動することができるようにすることができる。

そして、前記タイバー１４に沿って固定プラテン１１と対向させて第１の可動部材としての可動プラテン１２が型開閉方向に進退自在に配設される。そのために、前記可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。

前記タイバー１４の前端部には図示されない第１のねじ部が形成され、前記タイバー１４は、前記第１のねじ部とナットｎ１とを螺合させることによって固定プラテン１１に固定される。また、前記各タイバー１４の後方の所定の部分には、タイバー１４より外径が小さい第２の案内部材としてのガイドポスト２１が、リヤプラテン１３の後端面から後方に向けて突出させて、かつ、タイバー１４と一体に形成される。そして、リヤプラテン１３の後端面の近傍には図示されない第２のねじ部が形成され、前記固定プラテン１１とリヤプラテン１３とは、前記第２のねじ部とナットｎ２とを螺合させることによって連結される。本実施の形態においては、ガイドポスト２１がタイバー１４と一体に形成されるようになっているが、ガイドポスト２１をタイバー１４とは別体に形成することもできる。

また、前記固定プラテン１１には第１の金型としての固定金型１５が、前記可動プラテン１２には第２の金型としての可動金型１６がそれぞれ固定され、前記可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に複数の図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置１７の射出ノズル１８から射出された成形材料としての図示されない樹脂が前記各キャビティ空間に充墳される。また、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

そして、前記可動プラテン１２と平行に配設された第２の可動部材としての吸着板２２が、リヤプラテン１３より後方において前記各ガイドポスト２１に沿って進退自在に配設され、ガイドポスト２１によって案内される。なお、前記吸着板２２には、各ガイドポスト２１と対応する箇所に、ガイドポスト２１を貫通させるためのガイド穴２３が形成される。該ガイド穴２３は、前端面に開口させられ、ボールナットｎ２を収容する大径部２４、及び吸着板２２の後端面に開口させられ、ガイドポスト２１と摺動させられる摺動面を備えた小径部２５を備える。本実施の形態において、吸着板２２は、ガイドポスト２１によって案内されるようになっているが、吸着板２２を、ガイドポスト２１だけでなく、ガイドＧｄによって案内することもできる。

ところで、前記可動プラテン１２を進退させるために、第１の駆動部としての、かつ、型開閉用の駆動部としてのリニアモータ２８が、可動プラテン１２とフレームＦｒとの間に配設される。前記リニアモータ２８は、第１の駆動要素としての固定子２９、及び第２の駆動要素としての可動子３１を備え、前記固定子２９は、前記フレームＦｒ上において、前記ガイドＧｄと平行に、かつ、可動プラテン１２の移動範囲に対応させて形成され、前記可動子３１は、可動プラテン１２の下端において、前記固定子２９と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。

前記固定子２９の長さをＬｐとし、可動子３１の長さをＬｍとし、可動プラテン１２のストロークをＬｓｔとしたとき、前記長さＬｍは、リニアモータ２８による最大の推進力に対応させて設定され、前記長さＬｐは、
Ｌｐ>Ｌｍ＋Ｌｓｔ
にされる。

前記可動子３１は、コア３４及びコイル３５を備える。そして、前記コア３４は、固定子２９に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯３３を備え、前記コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。なお、前記磁極歯３３は可動プラテン１２の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、前記固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を交互に、かつ、前記磁極歯３３と同じピッチで着磁させることによって形成される。

したがって、前記コイル３５に所定の電流を供給することによってリニアモータ２８を駆動すると、可動子３１が進退させられ、それに伴って、可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。

なお、本実施の形態においては、固定子２９に永久磁石を、可動子３１にコイル３５を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ２８が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。

ところで、前記可動プラテン１２が前進させられて可動金型１６が固定金型１５に当接すると、型閉じが行われ、続いて、型締めが行われる。そして、型締めを行うために、リヤプラテン１３と吸着板２２との間に、第２の駆動部としての、かつ、型締め用の駆動部としての電磁石ユニット３７が配設される。そして、リヤプラテン１３及び吸着板２２を貫通して延び、かつ、可動プラテン１２と吸着板２２とを連結する型締力伝達部材としてのロッド３９が進退自在に配設される。該ロッド３９は、型閉じ時及び型開き時に、可動プラテン１２の進退に連動させて吸着板２２を進退させ、型締め時に、電磁石ユニット３７によって発生させられた型締力を可動プラテン１２に伝達する。

なお、固定プラテン１１、可動プラテン１２、リヤプラテン１３、吸着板２２、リニアモータ２８、電磁石ユニット３７、ロッド３９等によって型締装置１０が構成される。

前記電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された第１の駆動部材としての電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された第２の駆動部材としての吸着部５１から成り、該吸着部５１は、前記吸着板２２の前端面の所定の部分、本実施の形態においては、吸着板２２において前記ロッド３９を包囲し、かつ、電磁石４９と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン１３の後端面の所定の部分、本実施の形態においては、前記ロッド３９よりわずかに上方及び下方に、水平方向に延在させてコイル配設部としての二つの溝４５が互いに平行に形成され、各溝４５間に矩形の形状を有するコア４６、及び他の部分にヨーク４７が形成される。そして、前記コア４６にコイル４８が巻装される。

なお、前記コア４６及びヨーク４７、並びに吸着板２２は、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成され、電磁積層鋼板を構成する。

本実施の形態においては、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されるが、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成することもできる。

したがって、電磁石ユニット３７において、前記コイル４８に電流を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、前記型締力を発生させることができる。

そして、前記ロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、ロッド３９は、型閉じ時に可動プラテン１２が前進するのに伴って前進させられて吸着板２２を前進させ、型開き時に可動プラテン１２が後退するのに伴って後退させられて吸着板２２を後退させる。

そのために、前記リヤプラテン１３の中央部分に、ロッド３９を貫通させるための穴４１、及び前記吸着板２２の中央部分にロッド３９を貫通させるための穴４２が形成され、前記穴４１の前端部の開口に臨ませて、ロッド３９を摺動自在に支持するブッシュ等の軸受部材Ｂｒ１が配設される。また、前記ロッド３９の後端部にねじ４３が形成され、該ねじ４３と、吸着板２２に対して回転自在に支持された型厚調整機構としてのナット４４とが螺合させられる。

ところで、型閉じが終了した時点で、吸着板２２はリヤプラテン１３に近接させられ、リヤプラテン１３と吸着板２２との間にギャップδが形成されるが、該ギャップδが小さくなりすぎたり、大きくなりすぎたりすると、吸着部５１を十分に吸着することができず、型締力が小さくなってしまう。そして、最適なギャップδは、金型装置１９の厚さが変化するのに伴って変化する。

そこで、前記ナット４４の外周面に図示されない大径のギヤが形成され、前記吸着板２２に型厚調整用の駆動部としての図示されない型厚調整用モータが配設され、該型厚調整用モータの出力軸に取り付けられた小径のギヤと、前記ナット４４の外周面に形成されたギヤとが噛合させられる。

そして、金型装置１９の厚さに対応させて、型厚調整用モータを駆動し、前記ナット４４をねじ４３に対して所定量回転させると、吸着板２２に対するロッド３９の位置が調整され、固定プラテン１１及び可動プラテン１２に対する吸着板２２の位置が調整されて、ギャップδを最適な値にすることができる。すなわち、可動プラテン１２と吸着板２２との相対的な位置を変えることによって、型厚の調整が行われる。

なお、前記型厚調整用モータ、ギヤ、ナット４４、ロッド３９等によって型厚調整装置が構成される。また、ギヤによって、型厚調整用モータの回転をナット４４に伝達する回転伝達部が構成される。そして、ナット４４及びねじ４３によって運動方向変換部が構成され、該運動方向変換部において、ナット４４の回転運動がロッド３９の直進運動に変換される。この場合、ナット４４によって第１の変換要素が、ねじ４３によって第２の変換要素が構成される。

次に、前記構成の型締装置１０の動作について説明する。

前記金型装置１９の交換に伴い、新しい金型装置１９が取り付けられると、まず、金型装置１９の厚さに対応させて吸着板２２と可動プラテン１２との間の距離が変更され、型厚調整が行われる。該型厚調整においては、固定金型１５及び可動金型１６をそれぞれ固定プラテン１１及び可動プラテン１２に取り付け、次に、可動金型１６を後退させて、金型装置１９を開いた状態に置く。

続いて、距離調整工程で、リニアモータ２８を駆動し、固定金型１５に可動金型１６を当接させて型タッチを行う。なお、このとき、型締力は発生させない。この状態で、型厚調整用モータを駆動してナット４４を回転させ、リヤプラテン１３と吸着板２２との距離、すなわち、前記ギャップδを調整し、あらかじめ設定された値にする。

このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２とが接触してもコイル４８が破損することがないように、また、コイル４８がリヤプラテン１３の表面から突出しないように、リヤプラテン１３内にコイル４８を埋め込む。この場合、リヤプラテン１３の表面は、コイル４８の損傷防止用のストッパとして機能する。

その後、図示されない制御部の型開閉処理手段は、型開閉処理を行い、型閉じ時に、図２の状態において、コイル３５に電流を供給する。続いて、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が前進させられ、図１に示されるように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、すなわち、電磁石４９と吸着部５１との間には、最適なギャップδが形成される。なお、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

続いて、前記型開閉処理手段は、型締め時に、前記コイル４８に電流を供給し、吸着部５１を電磁石４９の吸着力によって吸着する。それに伴って、吸着板２２及びロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。

また、前記型締力は図示されない荷重検出器によって検出され、検出された型締力は前記制御部に送られ、該制御部において、型締力が設定値になるようにコイル４８に供給される電流が調整され、フィードバック制御が行われる。この間、射出装置１７において溶融させられた樹脂が射出ノズル１８から射出され、金型装置１９の各キャビティ空間に充墳される。なお、前記荷重検出器として、ロッド３９上に配設されたロードセル、タイバー１４の伸び量を検出するセンサ等を使用することができる。

そして、各キャビティ空間内の樹脂が冷却されて固化すると、前記型開閉処理手段は、型開き時に、図１の状態において、前記コイル４８に電流を供給するのを停止する。それに伴って、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が後退させられ、図２に示されるように、可動金型１６が後退限位置に置かれ、型開きが行われる。

なお、本実施の形態においては、コア４６及びヨーク４７、並びに吸着板２２の全体が電磁積層鋼板によって構成されるようになっているが、リヤプラテン１３におけるコア４６の周囲及び吸着部５１を電磁積層鋼板によって構成するようにしてもよい。本実施の形態においては、リヤプラテン１３の後端面に電磁石４９が形成され、該電磁石４９と対向させて、吸着板２２の前端面に吸着部５１が進退自在に配設されるようになっているが、リヤプラテン１３の後端面に吸着部を、該吸着部と対向させて、吸着板２２の前端面に電磁石を進退自在に配設することができる。

また、本実施の形態では薄板からなる積層板を用いた例を示したが、一の部材からなる鉄心でコア４６及びヨーク４７を形成するようにしてもよい。

ところで、本実施の形態において、リニアモータ２８の駆動制御は、例えば、次のような制御システムによって行われる。図３は、本実施の型締装置におけるリニアモータ制御システムの構成例を示す図である。

図３において、リニアモータ制御システムは、シーケンサ６０、制御装置７０、及びアンプ８０等と、型締装置１０におけるリニアモータ２８及びエンコーダ１６１等とより構成される。

シーケンサ６０は、型開閉に関する動作指令を制御装置７０に対して出力する。制御装置７０は、起動生成部７１、制御演算部７２、速度監視部７３、トルク監視部７４、及び速度リミットパターン７５等より構成され、シーケンサ６０からの動作指令に応じてリニアモータ２８を駆動させるためのトルク指令を出力する。制御装置７０における各部は、制御装置７０に組み込まれたプログラムが処理されることによって具現化される。起動生成部７１は、シーケンサ６０からの動作指令に応じて、時系列の速度指令を算出し、算出された速度指令を制御演算部７２に出力する。時系列の速度指令は、作業現場におけるオペレータによって入力された起動生成条件と、速度リミットパターン７５とに基づいて算出される。起動生成条件は、型閉じの際のリニアモータ２８の位置制御に関する情報（時間と目標位置との関係を示す情報）やリニアモータへ流すことが可能な電流量によって規定される最高速度等、リニアモータによる型開閉動作を規定するための各種条件である。速度リミットパターン７５は、型閉じ動作の適切な制御のために、例えば、予めメーカーによって装置の仕様として設定された情報であり、型閉じに至るまでの複数の地点において制限速度（許容速度）が設定されている。したがって起動生成部７１は、オペレータによって入力された起動生成条件に基づいてリニアモータを駆動させる際に、各地点における速度が、速度リミットパターン７５に設定された許容速度を超えないように時系列の速度指令を算出する。

制御演算部７２は、起動生成部７１からの速度指令に応じた速度を得るためのトルク指令を生成し、出力する。アンプ８０は、制御演算部７２からのトルク指令に基づいてリニアモータ２８（のコイル３５）に供給する電流を制御する。

速度監視部７３は、例えば、可動プラテン１２に設置されたエンコーダ１６１より出力される可動金型１６の位置情報に基づいて、リニアモータ２８の速度を監視する。速度監視部７３は、リニアモータ２８の速度が速度リミットパターン７５に定義された速度を超えた場合、制御演算部７２に対して減速指令を出力する。すなわち、速度監視部７３によってリニアモータ２８の速度に関してフィードバック制御が行われる。

トルク監視部７４は、制御演算部７２より出力されるトルク指令を監視し、金型装置１９において異物の挟み込みが検出された場合等、リニアモータ２８を緊急停止させる必要がある場合に、制御演算部７２に対して緊急停止指令を出力する。

速度リミットパターン７５について更に詳しく説明する。図４は、速度リミットパターンを説明するための図である。なお、図４は、リニアモータ２８の最大加速度が１０ｍ／ｓ^２である場合の例である。

速度リミットパターン７５は、例えば、次のような手順で設定される。

（１）まず、リニアモータ２８の最大加速度を求める。最大加速度は、リニアモータ２８によって移動させられるもの（可動プラテン１２及び可動金型１６等）の重量と、リニアモータ２８が出力可能な力に基づいて算出される。また、実験等に基づいて求めてもよい。図４では、最大加速度は１０ｍ／ｓ^２であるとする。

（２）続いて、速度リミットパターン７５を形成するための節点となるリミットパターン設定位置としての金型間距離（型タッチ位置を基準とした可動金型１６と固定金型１５との距離）及び当該金型間距離において許容される空走距離（許容空走距離）とを決定する。図４では、Ａ、Ｂ、及びＣの３つのリミットパターン設定位置が設定されている。リミットパターン設定位置Ａは、金型間距離が１５ｍｍの地点とされ、その地点からの許容空走距離は１ｍｍであるとされている。また、リミットパターン設定位置Ｂは、金型間距離が５ｍｍの地点とされ、その地点からの許容空走距離は０．５ｍｍであるとされている。また、リミットパターン設定位置Ｃは、金型距離が０．５ｍｍの地点とされ、その地点からの許容空走距離は０．０２ｍｍであるとされている。

（３）続いて、許容空走距離と最大加速度とから、各金型間距離において許容される速度（許容速度）、すなわち、許容空走距離以内で停止できる速度を算出する。これは周知の物理法則に基づいて算出すればよい。例えば、最大加速度が１０ｍ／ｓ^２の場合に、１ｍｍで停止するには、許容速度は１４１ｍｍ／ｓであると算出される。また、０．５ｍｍで停止するには、許容速度は１００ｍｍ／ｓであると算出される。また、０．０２ｍｍで停止するには、許容速度は２０ｍｍ／ｓであると算出される。

以上によって、各金型間距離と許容速度との関係が求められた。すなわち、図４によれば、金型間距離が１５ｍｍにおける許容速度は１４１ｍｍ／ｓとなる。同様に、金型間距離が５ｍｍ、０．５ｍｍにおける許容速度は、それぞれ１００ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓとなる。この関係を示す情報が、本実施の形態における速度リミットパターン７５に相当する。なお、リミットパターン設定位置は適宜変更可能である。但し、複数の金型間距離について段階的に許容速度との関係が求められることが好ましい。

起動生成部７１や速度監視部７３は、このような速度リミットパターン７５に基づいて速度指令を算出し、又はリニアモータ２８の速度を監視する。すなわち、起動生成部７１は、オペレータより入力された起動生成条件から算出される速度が、速度リミットパターン７５における許容速度を超える場合は、許容速度以下の速度を速度指令として出力する。また、速度監視部７３は、位置情報から算出される速度が、速度リミットパターン７５における許容速度を超える場合は、許容速度以下の速度に減速するよう減速指令を出力する。

ところで、図４の状態では、速度リミットパターン７５は、離散値な情報となっている。これを連続的な情報とするには、以下のようにすればよい。連続的な情報とすることにより、更にきめ細かい速度制御が可能となる。

図５、図６、及び図７は、連続的な速度リミットパターンの生成方法を説明するための図である。ここでは、図４に示される値を用いて説明する。

図５では、速度が１ｍ／ｓの状態からリミットパターン設定位置Ａにおける許容速度（１４１ｍｍ／ｓ）に減速する際の速度リミットパターンが曲線ｌ１によって示されている。すなわち、図５において、点ｐ１は、図４のリミットパターン設定位置Ａに相当する。ここで、曲線ｌ１は、物理法則基づいて以下の関係式（１）によって求められる。

（２ａ（ｖ−ｖ_１））^１／２＝ｘ−ｘ_１ ・・・（１）
すなわち、図５では、関係式（１）について、ｖ_１（ｐ１における許容速度）＝０．１４１［ｍ／ｓ］、ｘ_１（ｐ１における金型間距離）＝０．０１５［ｍ］、ａ（最大加速度）＝１０［ｍ／ｓ^２］とした場合の、ｘ（金型間距離）とｖ（許容速度）との関係が曲線ｌ１によって示されている。

他のリミットパターン設定位置についても関係式（１）に基づいて、速度リミットパターンを順番に生成すればよい。図６では、リミットパターン設定位置Ｂと、リミットパターン設定位置Ｃとのそれぞれについて、関係式（１）に基づいて求められた曲線ｌ２及び曲線ｌ３が示されている。すなわち、図６において、点ｐ２は、リミットパターン設定位置Ｂに相当する。また、点ｐ３は、リミットパターン設定位置Ｃに相当する。これによって、図４の離散的な速度リミットパターンに対応する連続的な速度リミットパターンが生成された。

ところで、図６に示される速度リミットパターンは、減速が断続的に行われるため装置を制御する上で必ずしも適切なパターンとは言えない。そこで、図６に示される速度リミットパターンより低い速度範囲内で、各リミットパターン設定位置間（点ｐ１と点ｐ２との間、及び点ｐ２と点ｐ３との間）の減速が滑らかになるように修正すれば型閉じ動作も滑らかなものとすることができる。図７には、この様子が示されている。すなわち、図７において、点ｐ１と点ｐ２との間は滑らかな曲線ｌ４によって結ばれている。また、点ｐ２と点ｐ３との間は滑らかな曲線ｌ５によって結ばれている。曲線ｌ４や曲線ｌ５の生成方法は、特定のものに限定されない。図６に示される速度リミットパターン（図７では、破線で示されている。）より低い速度範囲内であれば、どのように生成されてもよい。

図７に示されるような速度リミットパターンに基づけば、起動生成部７１や速度監視部７３は、速度リミットパターンを超えないように速度制御することでより細かな速度制御を行うことが可能となる。

なお、起動生成部７１は、金型間距離と許容速度との関係からなる速度リミットパターンを微分することにより、時間と速度との関係からなる速度リミットパターンに変換し、変換後の速度リミットパターンに基づいて、速度指令を制御してもよい。図８は、時間と速度の関係からなる速度リミットパターンの例を示す図である。図８のグラフは、図７に示される速度リミットパターンを時間と速度との関係で示したものである。

上述したように、本実施の形態における型締装置によれば、予め定められた速度リミットパターンによってリニアモータ２８の移動速度が制限される。また、その速度リミットパターンは、所定の基準に基づいて多段階に定められた情報である。したがって、ある程度の生産性又は効率性を保持しつつ、当該基準を満たすような速度で型閉じ動作を実行することができる。よって、適切な速度リミットパターンを設定することで、金型の間に異物が検出された等の異常が発生した場合に、適切に型閉じ動作を停止させることができる。具体的には、本実施の形態における速度リミットパターン７５の場合、金型間距離が５ｍｍの際に異物が挟まりそうな場合、０．５ｍｍの空走の後に停止させることができるため、異物が金型間に挟まれることによって金型に大きなダメージを与えることを防止することができる。

なお、本実施の形態において、速度リミットパターン７５は、金型間距離（リニアモータ２８の位置、又は可動プラテン１２若しくは可動金型１６の位置であってもよい。）と許容速度との関係を示す情報をいうが、人によって入力される情報は、必ずしも、図４、図５、図６、図７又は図８に示されるような完成された情報でなくてもよい。例えば、リニアモータ２８の最大加速度と、各金型間距離及び当該金型間距離における許容空走距離を人によって入力させ、それ以降の計算、すなわち、許容速度の計算、及び図５〜図８に示される速度リミットパターンの連続化等は起動生成部７１が自動的に行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、シーケンサ６０からの型閉じの動作指令に応じて、速度リミットパターン７５に基づく速度制御が行われるような形態を説明したが、例えば、作業現場におけるオペレータが起動生成条件を設定する際に、速度リミットパターン７５による検証を行うようにしてもよい。この場合、予め、速度リミットパターン７５の制限を超えるような起動生成条件が設定されることを防止することができる。したがって、起動生成部７１は、その動作時には、速度リミットパターン７５を参照する必要はなくなる。但し、制御演算部７２から出力される速度指令通りにリニアモータ２８が駆動されるとは限らない。したがって、予め速度リミットパターン７５の制限内で生成された起動条件に基づいて速度指令が出力される場合であっても、速度監視部７３による監視は、速度リミットパターン７５に基づいて行われることが型閉じ動作の適切な制御という観点より望ましい。

次に、異常の検知に応じた型閉じ動作の停止制御について説明する。図９は、異常検出時の型閉じ動作の停止制御を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、異常検出時の型閉じ動作の停止制御における時間と金型位置との関係を示す図である。

リニアモータ２８の駆動によって型閉じが開始された後、異常が検知されるまでの通常運転時は、オペレータより入力された位置制御情報（時間と目標位置との関係を示す情報）に基づいて起動生成部７１によって時系列の速度指令が出力される（Ｓ１１）。なお、この際、速度リミットパターン７５による制限を超えないような速度指令が出力される。当該速度指令に基づいて、制御演算部７２及びアンプ８０を経て、リニアモータ２８の駆動が制御される。なお、位置制御情報に基づくリニアモータ２８の駆動制御を「位置制御」という。

図１０において、時間ｔ_０〜ｔ_１（異常検知時）までの間がステップＳ１１の状態に相当する。破線ｌ_１０は、時間と目標位置との関係、すなわち、オペレータによってコマンドとして入力された位置制御情報に相当する。曲線ｌ_１１は、時間と実際の可動金型１６（又はリニアモータ２８）の位置（金型位置）との関係を示す。時間ｔ_０〜ｔ_１までの間における破線ｌ_１０と曲線ｌ_１１とによって、通常運転時は、目標位置を追いかけるようにリニアモータ２８の位置制御が行われている様子が示されている。

続いて、非図示のセンサによってトルク異常等の異常が検知され、その検知信号がトルク監視部７４に入力されると、トルク監視部７４は、通常運転時のトルクとは逆向きのトルク（逆トルク）を発生させるよう（すなわち、リニアモータ２８の推進方向を反転させるよう）制御演算部７２に指令する（Ｓ１２）。トルク監視部７４からの指令に応じ、制御演算部７２は、リニアモータ２８の制御をトルク制御に切り換える（Ｓ１３）。すなわち、起動生成部７１からの速度指令は無視し、逆トルクの指令を出力する。リニアモータ２８は、逆トルクの指令に応じ、逆トルクを発生させる。但し、リニアモータ２８は、直ちには後退（反転）できず、慣性力によって空走を続け、リニアモータ２８の逆トルクが慣性力に優った時点で後退を開始する。

図１０において、時間ｔ_１〜ｔ_２までの間が、ステップＳ１３の状態に相当する。すなわち、時間ｔ_１〜ｔ_２までの間において、金型位置が、異常が検出された時点の位置（異常位置）Ｐ_１から最終到達位置Ｐ_２まで進んでいる様子が曲線ｌ_１１より読み取れる。ここで、最終到達位置Ｐ_２−異常位置Ｐ_１が空走距離に相当する。なお、リニアモータ２８の空走距離をできるだけ短くするという観点より、リニアモータ２８が発生させる逆トルクは、最大の逆トルクであることが好ましい。すなわち、制御演算部７２は、リニアモータへ流すことが可能な電流量によって規定される最大の逆トルクの指令を出力することが好ましい。

逆トルクの指令を出力後、制御演算部７２は、エンコーダ１６１より入力される金型の位置情報を監視し、リニアモータ２８が逆トルクによって異常位置Ｐ_１まで後退するのを、すなわち、金型間の距離が異常の検知された状態まで回復するのを待機する（Ｓ１４）。

図１０において、時間ｔ_２〜ｔ_３までの間が、ステップＳ１４の状態に相当する。すなわち、時間ｔ_２において、金型位置は最終到達位置Ｐ_２より後退を開始し、時間ｔ_３において、異常位置Ｐ_１まで後退している。

制御演算部７２は、エンコーダ１６１からの位置情報に基づいて、金型位置が異常位置Ｐ_１まで後退したことを確認すると、リニアモータ２８の制御をトルク制御から位置制御に切り換える（Ｓ１５）。すなわち、起動生成部７１から速度指令の無視を解除し、当該速度指令に基づいてトルク指令を出力する。図１０において、時間ｔ_３がトルク制御から位置制御に切り替わったタイミングを示す。図１０によれば、位置制御に切り替わった後も、金型位置の後退は継続している。これは逆トルクによる慣性力の影響を表したものである。なお、トルク制御から位置制御への切り換えのタイミングは、金型の位置に基づいてではなく、時間に基づいて決定されてもよい。例えば、異常の検知（逆トルクの発生）から０．２秒後に位置制御に切り換えるといった具合である。

ところで、異常の検知は、起動生成部７１にも通知される。起動生成部７１は、異常検知に応じて目標位置を停止目標位置に切り換えて速度指令を出力する。したがって、起動生成部７１からの速度指令が再び有効となることにより、リニアモータ２８は、停止目標位置に停止するよう位置制御される。

図１０において、停止目標位置は、Ｐ_３によって示されている。本実施の形態では、停止目標位置Ｐ_３は、異常位置Ｐ_１から所定の距離（待避距離）だけ後退した位置に設定されている。したがって、本実施の形態において、リニアモータ２８は、異常位置Ｐ_１よりも後退した位置（すなわち、金型間の距離が異常の検知されたときの距離より長い状態）で最終的に停止する。これによって、例えば、異物を挟まったことが検知された場合、異物が挟まった状態よりも、金型が開いた状態でリニアモータ２８を停止させることになり、当該異物を金型から容易に解放することができる。

待避距離の定め方は所定のものに限定されない。常に一定の値であってもよいし、例えば、速度リミットパターン７５として、それぞれのリミットパターン設定位置（金型間距離）ごとに設定されてもよい。

図１１は、金型間距離ごとに待避距離が設定された例を示す図である。図１１に示される表は、図４に示される表に対して、「待避距離」の列を追加したものである。

すなわち、図１１によれば、金型間距離が１５ｍｍのときに異常が検知された場合は、待避距離は１０ｍｍである。したがって、最終的に金型間距離が２５ｍｍの状態でリニアモータ２８が停止することになる。同様に、金型間距離が５ｍｍ、０．１ｍｍのときに異常が検知された場合は、金型間距離が６ｍｍ、０．１１ｍｍの状態でリニアモータ２８が停止することになる。この際、逆トルクの発生によってそれぞれの許容空走距離以内で後退が開始されるように制御される。

上述したように、本実施の形態における型締装置１０によれば、異常が発生した際は、位置制御からトルク制御に切り換えられ、逆トルクを発生させることにより、型閉じ動作の停止制御が行われる。したがって、位置制御による停止制御と比較して、空走距離を短くすることができる。また、型閉じ動作の停止において、金型間は、異常が検知されたときよりも開いた状態となる。よって、異常の発生による被害の拡大を低下させることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。 本実施の型締装置におけるリニアモータ制御システムの構成例を示す図である。 速度リミットパターンを説明するための図である。 連続的な速度リミットパターンの生成方法を説明するための図である。 連続的な速度リミットパターンの生成方法を説明するための図である。 連続的な速度リミットパターンの生成方法を説明するための図である。 時間と速度の関係からなる速度リミットパターンの例を示す図である。 異常検出時の型閉じ動作の停止制御を説明するためのフローチャートである。 異常検出時の型閉じ動作の停止制御における時間と金型位置との関係を示す図である。 金型間距離ごとに待避距離が設定された例を示す図である。

符号の説明

１０ 型締装置
１１ 固定プラテン
１２ 可動プラテン
１３ リヤプラテン
１４ タイバー
１５ 固定金型
１６ 可動金型
１７ 射出装置
１８ 射出ノズル
１９ 金型装置
２１ ガイドポスト
２２ 吸着板
２３ ガイド穴
２４ 大径部
２５ 小径部
２８ リニアモータ
２９ 固定子
３１ 可動子
３７ 電磁石ユニット
３９ ロッド
４１、４２ 穴
４３ ねじ
４４ ナット
４５ 溝
４６ コア
４７ ヨーク
４８ コイル
４９ 電磁石
５１ 吸着部
６０ シーケンサ
７１ 起動生成部
７２ 制御演算部
７３ 速度監視部
７４ トルク監視部
７５ 速度リミットパターン
Ｂｒ１ 軸受部材
Ｇｄ ガイド
Ｆｒ フレーム
ｎ１、ｎ２ ナット

Claims (10)

1. リニアモータによって型閉じ動作を駆動させる型締装置であって、
   前記型閉じ動作中の異常の検知に応じ、前記リニアモータに逆向きのトルクを発生させる制御手段を有することを特徴とする型締装置。
2. 前記制御手段は、金型間の距離が少なくとも前記異常の検知された状態に回復するまで前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする請求項１記載の型締装置。
3. 前記制御手段は、前記異常が検知されてから所定時間前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする請求項１記載の型締装置。
4. 前記制御手段は、前記逆向きのトルクの発生後、位置制御によって前記リニアモータを駆動することにより、前記金型間の距離が少なくとも前記異常の検知されたときの距離を有する状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の型締装置。
5. 前記制御手段は、前記位置制御によって、前記金型間の距離が前記異常の検知されたときの距離より長い状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする請求項４記載の型締装置。
6. リニアモータによって型閉じ動作を駆動させる型締装置における型閉じ動作の制御方法であって
   前記型閉じ動作中の異常の検知に応じ、前記リニアモータに逆向きのトルクを発生させることを特徴とする型閉じ動作制御方法。
7. 金型間の距離が少なくとも前記異常の検知された状態に回復するまで前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする請求項６記載の型閉じ動作制御方法。
8. 前記異常が検知されてから所定時間前記逆向きのトルクを発生させることを特徴とする請求項６記載の型閉じ動作制御方法。
9. 前記逆向きのトルクの発生後、位置制御によって前記リニアモータを駆動することにより、前記金型間の距離が少なくとも前記異常の検知されたときの距離を有する状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする請求項６乃至８いずれか一項記載の型閉じ動作制御方法。
10. 前記位置制御によって、前記金型間の距離が前記異常の検知されたときの距離より長い状態で前記リニアモータを停止させることを特徴とする請求項９記載の型閉じ動作制御方法。

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