JP4777298B2 - 型締制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、型締制御装置に関し、特に型締装置の型開閉動作及び型締め動作を制御する型締制御装置に関する。

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考えられる（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、特許文献１に記載された型締装置において、型開閉用の駆動部（リニアモータ）と型締め用の駆動部（電磁石）とは、それぞれ独立して設けられているため、型閉じのタイミングと型締め力を印加させるタイミングとが適切に制御されなければ成形不良や金型の破損等が発生する可能性がある。

特に、電磁石の場合には、ギャップδの間隔が電磁力により狭まることで型締力を発生させるため、型締力の発生時はギャップδが大きい状態である。このため、電磁石に電流を流した後、金型間に所定の型締力が発生するまでの立ち上がり応答性が悪い。したがって、電磁石への電流印加のタイミングがずれると、型締力発生のタイミングがずれてしまう。その結果、所定のタイミングで十分な型締力が得られないと、キャビティ空間に充填された樹脂が隙間から漏れ出してしまい、成形不良を招くだけでなく、金型を損傷させてしまうおそれがある。

例えば、高い精度が要求される成形品については、型閉じが完了した後にキャビティ空間内に樹脂を充填させ型締めを行ったのでは、空気の存在によって期待通りの精度が得られないものもある。そのため、斯かる成形品については型閉じが完了する直前に射出動作が行われる。この場合、型締め動作が遅れると、樹脂漏れが発生し、漏れた樹脂の影響により金型を破損させてしまうおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、型開閉駆動部による型開閉動作と電磁石による型締め動作との関係を適切に制御することのできる型締制御装置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、型締装置の型開閉動作を駆動する型開閉駆動手段に三相交流電流を供給する第一のスイッチング部と、前記型締装置の型締め動作を駆動する型締め駆動手段に直流電流を供給する第二のスイッチング部と、前記第一のスイッチング部に操作量を出力する第一のスイッチング操作量生成部と、前記第二のスイッチング部に操作量を出力する第二のスイッチング操作量生成部と、前記第一のスイッチング操作量生成部に型開閉用の指令値を出力し、第二のスイッチング操作量生成部に前記型開閉用の指令値と同期させた型締め用の指令値を出力するパターン生成部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、前記第二のスイッチング操作量生成部より前記第二のスイッチング部に出力される操作量は三相交流用の操作量であり、前記第二のスイッチング部は、前記三相交流用の操作量に基づいて直流電流を生成することを特徴とする。

また、本発明は、前記パターン生成部は、前記第一のスイッチング操作量生成部と前記第二のスイッチング操作量生成部に対して共通であることを特徴とする。

また、本発明は、前記第一のスイッチング操作量生成部に前記型開閉用の指令値を出力する第一のパターン生成部と、前記第二のスイッチング操作量生成部に前記型締め用の指令値を出力する第二のパターン生成部とを備え、前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部からは同期された前記指令値が出力されることを特徴とする。

また、本発明は、前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部とは光ケーブルによって接続され、前記第一のパターン生成部は、前記型開閉駆動手段の位置検出器より通知される前記型開閉駆動手段の位置情報を前記光ケーブルを介して前記第二のパターン生成部に通知することを特徴とする。

また、本発明は、前記第一のサーボコントローラに対して型開閉用の動作指令を出力し、前記第二のサーボコントローラに対して型締め用の動作指令を出力するコントローラを備え、前記第一のパターン生成部は、前記型開閉駆動手段の位置検出器より通知される前記型開閉駆動手段の位置情報を前記コントローラに通知し、前記コントローラは、前記位置情報の通知に応じて割り込みを発生させることにより、前記第二のコントローラに前記位置情報を通知することを特徴とする。

また、本発明は、前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部とのそれぞれに、前記型開閉駆動手段の位置検出器より前記型開閉駆動手段の位置情報が通知され、前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部は、前記位置情報に応じて前記指令値を出力することを特徴とする。

本発明によれば、型開閉駆動部による型開閉動作と電磁石による型締め動作との関係を適切に制御することのできる型締制御装置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。

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（三相交流電流）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。

また、型締装置１０において、型開閉用の駆動部としてのリニアモータ２８の動作と型締め用の駆動部としての電磁石ユニット３７と動作とは、制御部６０によって制御される。制御部６０の詳細については後述する。

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、矩形の断面形状を有する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は、鋳物の一体構造で構成されるが、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してもよい。

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（直流電流）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。

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、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。

ところで、制御部６０は、型閉じ動作と型締め動作とについて、両者のタイミングが適切に同期されるよう制御する。すなわち、制御部６０は、リニアモータ２８（又はリニアモータ２８によって駆動される可動プラテン１２）が所定の位置に達したときに、適切に型締力が印加されるように制御する。これにより、型開閉用の駆動部と型締め用の駆動部とが分離されることによる不都合が回避される。以下、制御部６０について詳しく説明する。

図３は、第一の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。図３において、制御部６０は、動作指令部としての上位コントローラ６１、パターン生成部としてのサーボカード６２、第１のスイッチング操作量生成部としてのドライバカード６３、第２のスイッチング操作量生成部としてのドライバカード６４、第１のスイッチング部としてのインバータ６５、第２のスイッチング部としてのインバータ６６、整流器６７、及び整流器６８等より構成される。第一の実施の形態では、上位コントローラ６１、サーボカード６２、ドライバカード６３、インバータ６５、及び整流器６７によって型開閉制御手段が構成される。また、上位コントローラ６１、サーボカード６２、ドライバカード６４、インバータ６６及び整流器６８よって型締め制御手段が構成される。すなわち、上位コントローラ６１及びサーボカード６２は、型開閉制御手段及び型締め制御手段より共通に用いられる。なお、ドライバカード６３、ドライバカード６４、インバータ６５、インバータ６６、整流器６７、及び整流器６８は、一つの基板８１上に配設されている。

上位コントローラ６１は、ＣＰＵを備え、制御プログラムを当該ＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石ユニット３７の動作シーケンスを制御する。上位コントローラ６１は、リニアモータ２８の動作指令（位置又は速度に関する情報）と、電磁石ユニット３７の動作指令（型締力（定格型締力）の大きさを示す情報）とをネットワーク等のケーブルを介してサーボカード６２に出力する。

サーボカード６２は、上位コントローラ６１より入力される動作指令に基づいて、リニアモータ２８及び電磁石ユニット３７の動作パターンを生成する。リニアモータ２８の動作パターンは、例えば、時間と位置との関係によって示される。また、電磁石ユニット３７の動作パターンは、リニアモータ２８の位置と型締力との関係によって示される。このように、同一のサーボカード６２によって二つの動作パターンを生成するので同期をとることができる。すなわち、リニアモータ２８の動作パターンと、電磁石ユニット３７の動作パターンとは、リニアモータ２８の位置によって同期がとられており、リニアモータ２８が所定の位置に達したタイミングで型締力が発生するように電磁石ユニット３７の動作パターンは生成される。

サーボカード６２は、リニアモータ２８の動作パターンに応じた型開閉用の指令値（リニアモータ２８のコイル３５に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６３に逐次出力する。サーボカード６２は、また、電磁石ユニット３７の動作パターンに応じた型締め用の指令値（電磁石ユニット３７のコイル４８に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６４に逐次出力する。なお、サーボカード６２は、ドライバカード６３及びドライバカード６４に対して逐次出力される指令値を同時に出力する。すなわち、第一の実施の形態では、サーボカード６２によってリニアモータ２８と電磁石ユニット３７との動作の同期が図られている。元々同期がとられて生成されているリニアモータ２８の動作パターンと電磁石ユニット３７との動作パターンに応じたそれぞれの指令値が、それぞれのドライバカード（ドライバカード６３及びドライバカード６４）に同時に出力されることにより、高い精度においてリニアモータ２８と電磁石ユニット３７との動作の同期が図られる。

ドライバカード６３は、サーボカード６２より入力される型開閉用の指令値に応じた信号（型開閉用の三相交流の操作量）をインバータ６５に出力する。ドライバカード６４は、サーボカード６２より入力される型締め用の指令値に応じた信号（型締め用の三相交流の操作量）をインバータ６６に出力する。

インバータ６５には、三相交流電源７１より供給される電流が整流器６７によって直流に変換されて供給される。インバータ６５は、整流器６７を介して供給される直流電流を、ドライバカード６３より入力される型開閉用の三相交流の操作量に応じた三相交流電流に変換し、リニアモータ２８のコイル３５に供給する。

インバータ６６には、三相交流電源７２より供給される電流が整流器６８によって直流に変換されて供給される。インバータ６６は、整流器６８を介して供給される直流電流を、ドライバカード６４より入力される型締め用の三相交流の操作量に応じた直流電流に変換し、電磁石ユニット３７のコイル４８に供給する。

なお、リニアモータ２８には、位置検出器としてのエンコーダ７０が配設されている。エンコーダ７０は、リニアモータ２８の位置を検出し、その位置を示す情報（位置情報）はサーボカード６２にフィードバック（出力）される。すなわち、サーボカード６２は、刻々とフィードバックされる位置情報をも用いて、ドライバカード６３に出力する型開閉用の指令値を算出する。また、サーボカード６２は、型開閉用の指令値に対応させて（同期がとられるように）、ドライバカード６４に出力する型締め用の指令値を算出する。

なお、型締力を発生させない間は、サーボカード６２は、ドライバカード６４には、型締力を発生させないことを示す指令値を逐次出力する。但し、型締力を発生させるときにのみ、型締め用の指令値が出力されるようにしてもよい。この場合、必ずしも、ドライバカード６３とドライバカード６４への指令値の出力は同時には行われない。この場合、サーボカード６２は、エンコーダ７０より入力されるリニアモータ２８の位置情報に基づき、リニアモータ２８が型締力を発生させるべき位置に達したことが検知されたときにドライバカード６４への指令値を出力する。

ところで、一般的に、インバータは、直流電流を交流電流に変換するものである。しかしながら、本実施の形態において、インバータ６６は、三相交流の操作量に基づいて擬似的に直流電流を生成及び出力する。電磁石ユニット３７のコイル４８には直流電流を供給する必要があるからである。

図４は、本発明の実施の形態におけるインバータの構成例を説明するための図である。図４には、三相交流電源７２に接続されたコンタクタ７３と、コンタクタ７３に接続された整流器６８と、整流器６８の出力側に接続された電解コンデンサ（平滑コンデンサ）７４と、インバータ６６と、インバータ６６より直流電流が供給されるコイル４８とが示されている。なお、コンタクタ７３及び電解コンデンサ７４は、インバータ６５に関しても同様に配設されるが、図３では便宜上省略されている。

コンタクタ７３は、オン／オフ制御され、三相交流電源７２からの三相交流電流を整流器６８へ供給し、またその供給を遮断する。整流器６８は、例えば、ダイオードブリッジであって、コンタクタ７３を介して三相交流電源７２から供給される三相交流を整流し、直流を出力する。電解コンデンサ７４は、整流器６８から出力される直流を平滑化する。

インバータ６６は、複数のトランジスタ（パワートランジスタ）７５によって構成され、整流器６８から供給される平滑化された直流を擬似的な直流に変換してコイル４８へ供給する。

すなわち、インバータ６６には、電気角が固定され、ｕ相、ｖ相、及びｗ相の三相について、ｕ＝−ｖ、ｗ＝０となるような操作量がドライバカード６４より供給される。そして、インバータ６６とコイル４８とは、ｖ相及びｕ相のみについて結線され、ｗ相については結線されない。これによって、インバータ６６は、インバータでありながら擬似的に直流を供給することができる。

したがって、インバータ６６は、インバータ６５と同じハードウェア（製品）によって構成することができる。これにより部品の共通化が図られ、コストダウンを図ることができる。

また、インバータ６５及びインバータ６６が同じ回路構成を有することにより、サーボカード６２より同期がとられてドライバカード６３及び６４に対して出力される指令に基づいて、コイル３５に対して電流が供給されるタイミングとコイル４８に対して電流が供給されるタイミングとのずれが生じる可能性を小さくすることができる。

上述したように、第一の実施の形態によれば、サーボカード６２は、同期がとられた動作パターンに基づいて、ドライバカード６３とドライバカード６４に対して異なる指令値（すなわち、型開閉用又は型締め用の指令値）を出力する。したがって、三相交流によって駆動されるリニアモータ２８と、直流によって駆動される電磁石ユニット３７といった特性の異なる二つの駆動系の動作について、適切に同期制御を行うことができる。

なお、第一の実施の形態において、リニアモータ２８の動作パターンと電磁石ユニット３７の動作パターンとは、上位コントローラ６１で生成するようにしてもよい。また、エンコーダ７０からのリニアモータ２８の位置情報が、上位コントローラ６１にフィードバックされるようにしてもよい。この場合、上位コントローラ６１は、フィードバックされる位置情報に応じて、動作パターンに基づいて、リニアモータ２８の動作指令と電磁石ユニット３７の動作指令とをサーボカード６２に出力する。

次に、前記構成の型締装置１０の動作について説明する。

制御部６０の型開閉制御手段は、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。ここで、型開閉制御手段を構成するサーボカード６２は、上位コントローラ６１の動作指令に基づいて動作パターンを生成する。サーボカード６２は、生成した動作パターンに基づく型開閉用の指令値をドライバカード６３に出力する。ドライバカード６３からは、型開閉用の指令値に基づくスイッチング信号がインバータ６５へ出力される。これにより、インバータ６５から型開閉用のスイッチング信号に応じた交流電流がコイル３５へ供給される。コイル３５へ交流電流が供給されると、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が前進する。可動プラテン１２の前進に伴い、エンコーダ７０によってリニアモータ２８の位置が逐次検出され、サーボカード６２へ位置検出値として入力される。これにより、リニアモータ２８は、エンコーダ７０による位置検出値に基づいてフィードバック制御を行い、可動プラテン１２の正確な型開閉制御を行う。この間もサーボカード６２からは、型締め制御手段を構成するドライバカード６４へ、型締力を発生させないことを示す型締め用の指令値が出力される。

可動プラテン１２が所定の位置に到達すると、サーボカード６２からは、予め設定された型締力を出力させるように型締め用の指令値がドライバカード６４へ出力される。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、ギャップδが形成されている。そして、ドライバカード６４からは、型締め用の指令値に基づくスイッチング信号がインバータ６６へ出力される。これにより、インバータ６６から型締め用のスイッチング信号に応じた直流電流がコイル４８へ供給される。

このように、型閉じ工程中でも、サーボカード６２からはドライバカード６４へ型締め用の指令値が出力されているので、正確なタイミングで電磁石４９のコイル４８へ電流を流すことができる。特に、型閉じが完了する前に射出動作が行われる口開け成形でも、本実施の形態を用いることで、正確なタイミングで型締力を印加することができるので、可動金型１６と固定金型１５との間からの樹脂漏れを防止することができる。

続いて、型締工程においては、制御部６０の型締め制御手段は、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。かかる構造の下、本実施の形態では、型締め開始時等、型締力を変化させる際に、制御部６０の型締め制御手段は、当該変化によって得るべき目標となる型締力、すなわち、定常状態で目標とする型締力型締力（以下、かかる型締力を「定常型締力」という。）を発生させるために必要な定常的な電流（以下、かかる電流を「定格電流」という。）の値をコイル４８に供給するように制御している。

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制御部６０の型締め制御手段に送られ、型締め制御手段において、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、前記型開閉制御手段は、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。

次に、第二の実施の形態について説明する。図５は、第二の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。図５中、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

第二の実施の形態において、制御部６０ａは、異なる基板上に配設されている二つのサーボカードを備えている。基板８２上のサーボカード６２ａは、型開閉駆動用のサーボカードであり、基板８３上のサーボカード６２ｂは、型締め駆動用のサーボカードである。すなわち、第二の実施の形態では、上位コントローラ６１、サーボカード６２ａ、ドライバカード６３、インバータ６５、及び整流器６７によって型開閉制御手段が構成される。また、上位コントローラ６１、サーボカード６２ｂ、ドライバカード６４、インバータ６６及び整流器６８よって型締め制御手段が構成される。

上位コントローラ６１ａは、ＣＰＵを備え、制御プログラムを当該ＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石ユニット３７の動作シーケンスを制御する。上位コントローラ６１は、リニアモータ２８の動作指令（位置又は速度に関する情報）をサーボカード６２ａに出力し、電磁石ユニット３７の動作指令（型締力（定格型締力）の大きさを示す情報）をサーボカード６２ｂに出力する。

サーボカード６２ａは、上位コントローラ６１より入力される動作指令に基づいてリニアモータ２８の動作パターン（時間と位置との関係）を生成する。サーボカード６２ａは、エンコーダ７０からのリニアモータ２８の位置情報のフィードバックに基づき、リニアモータ２８の動作パターンに応じた型開閉用の指令値（リニアモータ２８のコイル３５に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６３に逐次出力する。

サーボカード６２ｂは、上位コントローラ６１より入力される動作指令に基づいて電磁石ユニット３７の動作パターンを生成する。電磁石ユニット３７の動作パターンは、リニアモータ２８の位置と型締力との関係によって示される。

サーボカード６２ｂは、リニアモータ２８の位置情報に基づき、電磁石ユニット３７の動作パターンに応じた型締め用の指令値（電磁石ユニット３７のコイル４８に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６４に逐次出力する。なお、リニアモータ２８の位置情報は、サーボカード６２ａより入力される。

図５では、サーボカード６２ａとサーボカード６２ｂとは異なる基板上に配設されている。そこで、位置情報の伝達の遅延を少なくし、同期制御をより効率的にするために、サーボカード６２ａとサーボカード６２ｂとの間は、光ケーブルＬ１によって接続される。斯かる構成により、サーボカード６２ａからサーボカード６２ｂへは光通信によって位置情報が伝達される。このように、光ケーブルを用いることで即値性（リアルタイム性）を達成することができる。

また、位置情報は、上位コントローラ６１ａ、信号経路Ｌ２及びＬ３を介してサーボカード６２ａからサーボカード６２ｂに伝達されてもよい。この場合もやはり上位コントローラ６１ａとサーボカード６２ａ及び６２ｂとの間は光ケーブルによって接続するとよい。

また、上位コントローラ６１ａにおいて、サーボコントローラ６２ａより位置情報の通知を受けた際に、割り込みを発生させ、その割り込み処理において、信号経路Ｌ４を介してサーボカード６２ａへの位置情報の通知を実行し、信号経路Ｌ３を介してサーボカード６２ｂへの位置情報の通知を実行するようにするとよい。そうすることにより、上位コントローラ６１ａにおいて実行されている他の処理に優先させて位置情報の伝達が行われ、サーボカード６２ａからサーボカード６２ｂへの位置情報の伝達の遅延を低減させることができる。割り込みによって位置情報を伝達する場合、必ずしも光ケーブルを用いなくてもよいため、光ケーブルを用いない場合にコストダウンを図ることができる。

上述したように、第二の実施の形態では、型開閉用の動作指令値と型締め用の動作指令値とが異なるサーボカード（サーボカード６２ａ、サーボカード６２ｂ）より出力される。ここで、二つのサーボカードは、予め同期がとられた動作パターンに基づいて動作指令値を出力する。また、エンコーダ７０からフィードバックされるリニアモータ２８の位置情報に関しても、光通信や割り込み等を用いることによって、要求される性能に対して大きな遅延が生じにくい状態でサーボカード６２ａからサーボカード６２ｂに伝達される。したがって、第二の実施の形態においても、三相交流によって駆動されるリニアモータ２８と、直流によって駆動される電磁石ユニット３７といった特性の異なる二つの駆動系の動作について、適切に同期制御を行うことができる。

次に、第三の実施の形態について説明する。図６は、第三の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。図６中、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

第三の実施の形態において、制御部６０ａは、異なる基板上に配設されている二つのサーボカードを備えている。サーボカード６２ｃは、型開閉駆動用のサーボカードであり、サーボカード６２ｄは、型締め駆動用のサーボカードである。すなわち、第三の実施の形態では、上位コントローラ６１、サーボカード６２ｃ、ドライバカード６３、インバータ６５、及び整流器６７によって型開閉制御手段が構成される。また、上位コントローラ６１、サーボカード６２ｄ、ドライバカード６４、インバータ６６及び整流器６８よって型締め制御手段が構成される。

また、第三の実施の形態では、エンコーダ７０からのリニアモータ２８の位置情報のフィードバックは、サーボカード６２ｃ及びサーボカード６２ｄの双方に入力される。

上位コントローラ６１ｂは、ＣＰＵを備え、制御プログラムを当該ＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石ユニット３７の動作シーケンスを制御する。上位コントローラ６１は、リニアモータ２８の動作指令（位置又は速度に関する情報）をサーボカード６２ｃに出力し、電磁石ユニット３７の動作指令（型締力（定格型締力）の大きさを示す情報）をサーボカード６２ｄに出力する。

サーボカード６２ｃは、上位コントローラ６１より入力される動作指令に基づいてリニアモータ２８の動作パターン（時間と位置との関係）を生成する。サーボカード６２ｃは、エンコーダ７０からのリニアモータ２８の位置情報のフィードバックに基づき、リニアモータ２８の動作パターンに応じた型開閉用の指令値（リニアモータ２８のコイル３５に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６３に逐次出力する。

サーボカード６２ｄは、上位コントローラ６１より入力される動作指令に基づいて電磁石ユニット３７の動作パターンを生成する。電磁石ユニット３７の動作パターンは、リニアモータ２８の位置と型締力との関係によって示される。

サーボカード６２ｄは、エンコーダ７０からのリニアモータ２８の位置情報のフィードバック基づき、電磁石ユニット３７の動作パターンに応じた型締め用の指令値（電磁石ユニット３７のコイル４８に供給する電流値）を時間の経過に応じてドライバカード６４に逐次出力する。

上述したように、第三の実施の形態では、型開閉用の動作指令値と型締め用の動作指令値とが異なるサーボカード（サーボカード６２ｃ、サーボカード６２ｄ）より出力される。ここで、二つのサーボカードは、予め同期がとられた動作パターンに基づいて動作指令値を出力する。また、エンコーダ７０からフィードバックされるリニアモータ２８の位置情報は、双方のサーボカードに対して直接入力される。すなわち、それぞれのサーボカードに対して位置情報が入力されるタイミングは、ほぼ同時であるといえる。したがって、第三の実施の形態においても、三相交流によって駆動されるリニアモータ２８と、直流によって駆動される電磁石ユニット３７といった特性の異なる二つの駆動系の動作について、適切に同期制御を行うことができる。

なお、本実施の形態では、型開閉駆動部の一例としてリニアモータを適用した例について説明したが、本願発明は、回転型モータとボールねじ機構との組み合わせによって型開閉駆動部が構成される場合であっても有効に適用することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯か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。 第一の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるインバータの構成例を説明するための図である。 第二の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。 第三の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。

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 コイル配設部
４６ コア
４７ ヨーク
４８ コイル
４９ 電磁石
５１ 吸着部
６０ 制御部
６１、６１ａ、６１ｂ 上位コントローラ
６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ サーボカード
６３、６４ ドライバカード
６５、６６ インバータ
６７、６８ 整流器
７０ エンコーダ
７１、７２ 三相交流電源
７３ コンタクタ
７４ 電解コンデンサ
７５ トランジスタ
８１、８２、８３ 基板
Ｂｒ１ 軸受部材
Ｇｄ ガイド
Ｆｒ フレーム
ｎ１、ｎ２ ナット

Claims (7)

1. 型締装置の型開閉動作を駆動する型開閉駆動手段に三相交流電流を供給する第一のスイッチング部と、
   前記型締装置の型締め動作を駆動する型締め駆動手段に直流電流を供給する第二のスイッチング部と、
   前記第一のスイッチング部に操作量を出力する第一のスイッチング操作量生成部と、
   前記第二のスイッチング部に操作量を出力する第二のスイッチング操作量生成部と、
   前記第一のスイッチング操作量生成部に型開閉用の指令値を出力し、第二のスイッチング操作量生成部に前記型開閉用の指令値と同期させた型締め用の指令値を出力するパターン生成部とを備えたことを特徴とする型締制御装置。
2. 前記第二のスイッチング操作量生成部より前記第二のスイッチング部に出力される操作量は三相交流用の操作量であり、
   前記第二のスイッチング部は、前記三相交流用の操作量に基づいて直流電流を生成することを特徴とする請求項１記載の型締制御装置。
3. 前記パターン生成部は、前記第一のスイッチング操作量生成部と前記第二のスイッチング操作量生成部に対して共通であることを特徴とする請求項１又は２記載の型締制御装置。
4. 前記第一のスイッチング操作量生成部に前記型開閉用の指令値を出力する第一のパターン生成部と、
   前記第二のスイッチング操作量生成部に前記型締め用の指令値を出力する第二のパターン生成部とを備え、
   前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部からは同期された前記指令値が出力されることを特徴とする請求項１又は２記載の型締制御装置。
5. 前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部とは光ケーブルによって接続され、
   前記第一のパターン生成部は、前記型開閉駆動手段の位置検出器より通知される前記型開閉駆動手段の位置情報を前記光ケーブルを介して前記第二のパターン生成部に通知することを特徴とする請求項４記載の型締制御装置。
6. 前記第一のサーボコントローラに対して型開閉用の動作指令を出力し、前記第二のサーボコントローラに対して型締め用の動作指令を出力するコントローラを備え、
   前記第一のパターン生成部は、前記型開閉駆動手段の位置検出器より通知される前記型開閉駆動手段の位置情報を前記コントローラに通知し、
   前記コントローラは、前記位置情報の通知に応じて割り込みを発生させることにより、前記第二のコントローラに前記位置情報を通知することを特徴とする請求項４記載の型締制御装置。
7. 前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部とのそれぞれに、前記型開閉駆動手段の位置検出器より前記型開閉駆動手段の位置情報が通知され、
   前記第一のパターン生成部と前記第二のパターン生成部は、前記位置情報に応じて前記指令値を出力することを特徴とする請求項４記載の型締制御装置。

Images