JP6035151B2 - 慣性モーメントの算出方法及び型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、慣性モーメントが変化する変化部分の動作に伴った慣性モーメントの算出方法、及び、射出成形機やダイカストマシン等に用いられる型締装置に関する。

射出成形機やダイカストマシン等に用いられる型締装置として、固定型を保持する固定ダイプレートに対して、移動型を保持する移動ダイプレートを移動させることで、金型を開閉させる技術が知られている。また、型締装置は、トグル機構をサーボモータで電気的に制御することで、移動ダイプレートを移動させる技術が知られている。

このような型締装置は、サーボモータ、トグル機構及び移動金型を保持する移動ダイプレートの移動によって慣性モーメント（イナーシャ）が発生する。このため、型締装置は、電気的に制御する制御指令値を、型締装置の構成及び金型の構成に基づいて設定し、当該制御指令値に基づいて移動ダイプレートを移動させる技術が知られている。

このような型締装置では、金型を変更すると、移動ダイプレートを移動する際に発生する慣性モーメントが変化することから、制御指令値を、金型の変更毎に設定する。そこで、金型の質量に応じて制御指令値を設定可能な技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、型締装置の制御方法として、モータの回転数、モータのイナーシャ、モータの軸換算の負荷イナーシャ、モータのストールトルク、モータの軸にかかる負荷トルク、移動金型の質量、移動ダイプレートの質量、移動ダイプレートの摩擦係数、及び、駆動系の効率から、最短の加速時間、最短の減速時間及び負荷トルクを求める技術が開示されている。

また、特許文献１には、モータのイナーシャ、モータの軸換算の負荷イナーシャ、モータのストールトルク、移動ダイプレートの質量、移動ダイプレートのベースに対する摩擦係数、及び、駆動系の効率が、型締装置の製造者によって制御装置に入力されることで、予め記憶される技術が記載されている。

特許文献２には、立ち上がり時間を従来方式と同じか、又は、若干増加するにとどめた状態で、射出速度を２倍にアップすることが可能な技術が開示されている。また、特許文献２には、モータ容量が２倍のサーボモータは、モータイナーシャが約３倍となる構成、及びボールねじを２個にした場合に、モータ軸換算イナーシャが定数増加する構成が開示されている。

特開２０１０−９４７２６号公報 特開２００５−３２９７２２号公報

上述した型締装置では、以下の問題があった。即ち、型締装置は、これら慣性モーメントが発生する構成要素が、トグル機構が動作しても慣性モーメントが変化しない固定部分と、トグル機構の移動量等に応じて慣性モーメントが変化する変化部分と、に分けられる。しかし、上述した特許文献１及び特許文献２の技術においては、慣性モーメントの変化を考慮せず、固定部分及び変化部分のそれぞれの慣性モーメントに固定値を用いている。

このため、トグル機構等により慣性モーメントが変化する変化部分に、定数を用いて慣性モーメントを算出する型締装置では、最適な応答性を得ることが困難であり、より最適な応答性を求めることが可能な型締装置が求められている。

そこで本発明は、慣性モーメントが変化する変化部分の動作に伴った慣性モーメントの算出方法、及び、変化部分の動作に伴った慣性モーメントを算出可能な型締装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の慣性モーメントの算出方法、及び、型締装置は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、慣性モーメントの算出方法は、回転軸を有するモータ及び前記回転軸の回転によりリニア移動するクロスヘッドを有する固定部分、並びに、前記クロスヘッドに接続されたトグルリンク及び前記トグルリンクに接続された移動対象物を有し、前記移動対象物が前記クロスヘッドの移動により前記トグルリンクを介してリニア移動する変化部分を具備する装置の、前記モータを駆動することで前記固定部分に発生する第１慣性モーメント及び前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する第２慣性モーメントから、前記モータの駆動により前記装置に発生する慣性モーメントを算出する慣性モーメントの算出方法であって、前記回転軸の位置情報を検出し、前記回転軸の前記位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報から前記移動対象物の位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記移動対象物の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記移動対象物の速度比を求め、前記トグルリンクの速度比と前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する基礎慣性モーメントとの積から、前記移動対象物の移動により前記変化部分に発生する第２慣性モーメントを求め、求めた前記第２慣性モーメントを、前記第１慣性モーメントと積算することで、前記モータを駆動することで前記装置に発生する慣性モーメントを求める。

本発明の一態様として、型締装置は、固定型が固定される固定盤と、前記固定型と一体の金型を形成する移動型が固定される、前記固定盤に対して離接する方向に移動可能に形成された可動盤と、前記可動盤に接続され、駆動することで、前記可動盤を前記固定盤に対して移動させる開閉機構と、前記開閉機構を駆動する駆動装置と、前記駆動装置に設けられた、回転軸を有するモータと、前記駆動装置に設けられた、前記回転軸の回転を伝達する伝達手段と、前記伝達手段に接続され、前記伝達手段により前記回転軸の回転が伝達されることでリニア移動する、前記開閉機構に設けられたクロスヘッドと、前記クロスヘッド及び前記可動盤に接続され、前記クロスヘッドのリニア移動により前記可動盤をリニア移動させる、前記開閉機構に設けられたトグルリンクと、前記回転軸の位置情報を検出する検出器と、前記モータを駆動することで前記モータ、前記伝達手段及び前記クロスヘッドに発生する第１慣性モーメント並びに前記モータを駆動することで前記トグルリンク及び移動型が固定された前記可動盤に発生する基礎慣性モーメントが記憶された記憶部と、前記駆動装置を駆動することで、前記駆動装置及び前記開閉機構の一部に発生する第１慣性モーメント並びに前記開閉機構の他部及び前記可動盤に発生する、可変する第２慣性モーメントを積算することで、前記駆動装置の駆動により発生する慣性モーメントを求め、前記慣性モーメントに基づいて前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記検出器で検出された前記回転軸の位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報から前記可動盤の位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記可動盤の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記可動盤の速度比を求め、前記速度比と前記記憶部に記憶された前記基礎慣性モーメントの積から、前記トグルリンク及び前記移動型が固定された前記可動盤に発生する前記第２慣性モーメントを求め、前記第１慣性モーメント及び前記第２慣性モーメントを積算することで、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントを求め、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントに基づいて、前記モータを制御する。

本発明によれば、トグル機構の動作に伴って、慣性モーメント（イナーシャ）も変化させることができるため、トグル機構に則したサーボモータの制御が実現でき、最適な応答性を得ることができる。また、サーボモータの発振を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る型締装置の構成を示す説明図。 同型締装置の制御の一例を示すブロック図。

以下、本発明の一実施形態に係る型締装置１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る型締装置１の構成を示す説明図、図２は型締装置１に用いられる制御装置１７の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、型締装置（装置）１は、固定型５ａ及び移動型５ｂを有する金型５を保持可能、且つ、金型５を開閉可能に形成されている。型締装置１は、支持部１０と、固定盤（固定物）１１と、可動盤（可動物）１２と、開閉機構１３と、タイバー１４と、押出機構１５と、制御装置１７と、を備えている。

また、型締装置１は、金型５の開閉時において、後述する第１サーボモータ３１の一部の慣性モーメント（イナーシャ）は固定値であり、他部の慣性モーメント（イナーシャ）は変動値となる。

即ち、型締装置１は、第１サーボモータ３１の駆動により発生する慣性モーメントに関し、移動対象物である移動型５ｂ及び可動盤１２が移動しても変化しない固定値である固定部分１８と、移動対象物である移動型５ｂ及び可動盤１２の移動により値が変化する（変動値となる）変化部分１９と、を備えている。なお、固定部分１８の慣性モーメントを第１慣性モーメントとし、変化部分１９の慣性モーメントを第２慣性モーメントとして、以下説明する。

支持部１０は、固定盤１１、可動盤１２、開閉機構１３を支持する、所謂ベース又はフレームである。固定盤１１は、所謂固定ダイプレートであって、支持部１０に固定されている。固定盤１１は、固定型５ａを固定可能に形成されている。

可動盤１２は、所謂移動ダイプレートであって、固定盤１１に対向して支持部１０に配置される。可動盤１２は、固定盤１１に対して近接及び離間する方向に移動可能に形成されている。具体的には、可動盤１２は、開閉機構１３又は図示しない型厚調整機構により、タイバー１４を介して、固定盤１１に対して前進及び後進方向に直線的な移動（リニア移動）が可能に形成されている。可動盤１２は、金型５の移動型５ｂを固定可能に形成されている。

開閉機構１３は、トグル機構により可動盤１２をリニア移動させることで、金型５を開閉可能、換言すると、可動盤１２に固定された移動型５ｂを固定型５ａに対して離接可能に形成されている。開閉機構１３は、リンクハウジング（圧受盤）２１と、トグルリンク２２と、クロスヘッド２３と、第１ボールねじ２４と、回転機構２５と、を備えている。

リンクハウジング２１は、トグルリンク２２、及びクロスヘッド２３の支点となる。リンクハウジング２１は、支持部１０に支持されている。

トグルリンク２２は、可動盤１２、リンクハウジング２１及びクロスヘッド２３に接続されている。トグルリンク２２は、トグル機構を構成する複数のリンク、ブシュ及びピンにより構成される。トグルリンク２２は、クロスヘッド２３により操作されることで、可動盤１２を固定盤１１に対してリニア移動可能に形成されている。

クロスヘッド２３は、第１ボールねじ２４と接続され、第１ボールねじ２４の回転により、第１ボールねじ２４の軸心方向に沿って移動可能に形成されている。また、クロスヘッド２３は、第１ボールねじ２４の軸心方向に移動することで、トグルリンク２２を操作可能に形成されている。

回転機構２５は、第１サーボモータ３１と、一対の第１プーリー３２と、第１タイミングベルト３３と、エンコーダ３４と、を備えている。また、回転機構２５は、開閉機構１３を駆動する駆動装置として機能する。

第１サーボモータ（モータ）３１は、第１回転軸３１ａを有し、第１回転軸３１ａを回転可能に形成されている。第１サーボモータ３１は、信号線Ｓ等を介して、制御装置７に電気的に接続されている。第１サーボモータ３１は、変化部分１９を駆動する駆動源である。一対の第１プーリー３２は、一方が第１サーボモータ３１の第１回転軸３１ａに、他方が第１ボールねじ２４に、それぞれ固定されている。

第１タイミングベルト３３は、一対の第１プーリー３２間に設けられ、第１プーリー３２、具体的には、第１サーボモータ３１の第１回転軸３１ａに固定された第１プーリー３２の回転運動を、第１ボールねじ２４に固定された第１プーリー３２に伝達可能に形成されている。

エンコーダ（検出器）３４は、第１回転軸３１ａの回転数を検出可能に形成されている。エンコーダ３４は、制御装置７に信号線Ｓを介して接続され、検出した第１回転軸３１ａの回転数又は回転位置等の情報を、制御装置７に送信可能に形成されている。

このような開閉機構１３は、第１回転軸３１ａの回転運動を、一対の第１プーリー３２及び第１タイミングベルト３３を介して第１ボールねじ２４に伝達し、当該第１ボールねじ２４の回転運動を、クロスヘッド２３のリニア移動に変換する。また、開閉機構１３は、当該クロスヘッド２３のリニア移動を、トグルリンク２２を介して可動盤１２に伝達させる。これにより、開閉機構１３は、可動盤１２を固定盤１１に対してリニア移動させることが可能に形成されている。

タイバー１４は、例えば、固定盤１１及びリンクハウジング２１に固定して複数設けられる。タイバー１４は、固定盤１１及びリンクハウジング２１を連結して形成され、可動盤１２の移動を案内可能に形成されている。タイバー１４は、例えば、４本が、固定盤１１及びリンクハウジング２１の四隅に配置される。

押出機構１５は、可動盤１２に接続され、押出盤４５を移動させることで、押出ピン４６を移動型５ｂから突出させ、成形品を押し出す。また、押出機構１５は、可動盤１２に接続されているため、型開閉時においては、可動盤１２や移動型５ｂと同様に、変化部分１９の変化に影響を与える。例えば、押出機構１５は、第２サーボモータ４１と、一対の第２プーリー４２と、第２タイミングベルト４３と、第２ボールねじ４４と、押出盤４５と、押出ピン４６と、を備えている。

図１において二点鎖線で示すように、第１サーボモータ３１の駆動により発生する慣性モーメントにおいて、慣性モーメントが固定（一定）である固定部分１８は、例えば、クロスヘッド２３、第１ボールねじ２４、第１サーボモータ３１、一対の第１プーリー３２、第１タイミングベルト３３、及び、エンコーダ３４によって構成される。

図１において二点鎖線で示すように、第１サーボモータ３１の駆動により発生する慣性モーメントにおいて、慣性モーメントが変化する（変動する）変化部分１９は、例えば移動型５ｂ、可動盤１２、押出機構１５、及び、クロスヘッド２３の移動に伴って可動盤１２のスライド方向に、可動盤１２と共に移動するトグルリンク２２の一部によって構成される。

制御装置７は、第１サーボモータ３１、エンコーダ３４及び第２サーボモータ４１と、信号線Ｓを介して電気的に接続される。制御装置７は、型締装置１の各構成品の情報を記憶する記憶部５１を備えている。

記憶部５１は、固定部分１８の重量及び形状等に基づく、固定部分１８の慣性モーメント（第１慣性モーメント）Ｊｓと、変化部分１９の重量及び形状等に基づく、変化部分１９の開閉機構１３の移動に伴い変化する第２慣性モーメントを求めるために基準となる慣性モーメントＪｍ（以下、「基礎慣性モーメントＪｍ」として説明する。）と、が記憶されている。

なお、固定部分１８の慣性モーメントＪｓ及び変化部分１９の基礎慣性モーメントＪｍは、各構成に基づく固定値である。また、記憶部５１は、例えば、型締装置１に用いられるすべての移動型５ｂに基づく（対応した）変化部分１９の基礎慣性モーメントＪｍがそれぞれ記憶されている。

また、記憶部５１は、第１サーボモータ３１の回転に対するクロスヘッド２３の移動量、及び、クロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報が記憶されている。

第１サーボモータ３１の回転に対するクロスヘッド２３の移動量とは、例えば、第１サーボモータ３１の回転軸３１ａの一回転当りの第１ボールねじ２４により移動されるクロスヘッド２３の移動量である。

クロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報とは、型締装置１に用いられる開閉機構１３の形状等により予め求められた、クロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報から求められる所謂トグルカーブ又はテーブル等である。具体的には、クロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報は、例えば、エンコーダ３４で検出されたクロスヘッド２３の移動量から、可動盤１２の移動量を導出することが可能に形成されている。また、可動盤１２の位置情報に関しては、エンコーダ３４とは別の検出装置（検出器）を取り付け、可動盤１２の位置情報を検出するようにしてもよい。

制御装置７は、エンコーダ３４で検出された第１回転軸３１ａの回転数から、予め記憶部５１に記憶された第１ボールねじ２４の回転数に対するクロスヘッド２３の移動量に基づいて、クロスヘッド２３の位置情報を導出可能に形成されている。

また、制御装置７は、導出されたクロスヘッド２３の位置情報、及び、記憶部５１に記憶されたクロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報から、クロスヘッド２３と可動盤１２との速度比ｒを算出可能に形成されている。また、速度比ｒは、予め記憶部５１に記憶されていてもよい。

なお、速度比ｒとは、クロスヘッド２３の各位置において、クロスヘッド２３の移動量に対する可動盤１２の移動量の比である。さらに言えば、速度比ｒは、クロスヘッド２３の各位置においてトグルリンク２２がクロスヘッド２３の移動量を可動盤１２の移動量に変換する変換値である。

制御装置７は、算出した速度比ｒ及び変化部分１９の基礎慣性モーメントＪｍの積から、開閉機構１３の動作により変化する第２慣性モーメントＪｍ×ｒを算出可能に形成されている。

また、制御装置７は、第１慣性モーメントＪｓ及び第２慣性モーメントＪｍ×ｒから、第１サーボモータ３１の駆動により型締装置１に発生する慣性モーメントＪ（変動値）を算出可能に形成されている。

なお、慣性モーメントＪは、以下の式により求められる。

Ｊ＝Ｊｓ＋Ｊｍ×ｒ
即ち、慣性モーメントＪは、変動値であり、固定値である第１慣性モーメントＪｓに、開閉機構１３の動作により変化する（変動する、可変する）第２慣性モーメントＪｍ×ｒの値を加えることで求められる。

また、制御装置７は、算出した慣性モーメントＪに基づいて、第１サーボモータ３１を制御可能に形成されている。

具体的には、制御装置７は、例えば、図２に示すブロック図に示すように、第１減算器６１と、第１増幅器６２と、第２減算器６３と、ローパスフィルタ６４と、積分要素６５と、加算器６６と、第２増幅器６７と、トルク換算手段６８と、サーボアンプ６９と、速度算出手段７０と、を備えている。

第１減算器６１は、制御装置７に入力されたクロスヘッド２３の位置指令値からエンコーダ３４で検出された第１回転軸３１ａの回転数から求められたクロスヘッド２３の移動量（位置情報）を減算可能に形成されている。即ち、第１減算器６１は、クロスヘッド２３の位置指令値と現在のクロスヘッド２３の位置との差（偏差）を出力可能に形成されている。なお、ここで、制御装置７に入力されたクロスヘッド２３の位置指令値とは、例えば、クロスヘッド２３が、待機する基準位置から、移動型５ｂが固定型５ａに当接する当接位置までの移動の情報である。

第１増幅器６２は、第１減算器６１から出力されたクロスヘッド２３の位置指令値と現在のクロスヘッド２３の位置との差（偏差）から、位置ループゲインω０に基づいて速度指令値を出力可能に形成されている。

第２減算器６３は、第１増幅器６２からの速度指令値から速度算出手段７０で算出されたクロスヘッド２３の速度値を減算可能に形成されている。即ち、第２減算器６３は、速度偏差を算出可能に形成されている。

ローパスフィルタ６４は、第２減算器６３から出力された速度偏差の信号から不要な高周波成分を遮断可能に形成されている。

積分要素６５は、ローパスフィルタ６４から出力された速度偏差を積分可能に形成されている。加算器６６は、ローパスフィルタ６４から出力された速度偏差及び積分要素６５から出力された積分値を加算可能に形成されている。第２増幅器６７は、加算器６６から出力された速度偏差を速度ループゲインωｃに基づいて出力可能に形成されている。この第２増幅器６７から出力された値がフィードバック制御で求められた制御入力となる。

トルク換算手段６８は、第２増幅器６７で出力された制御入力をトルク値に換算するように形成されている。また、トルク換算手段６８は、当該速度比ｒから慣性モーメントＪを算出し、この慣性モーメントＪからトルク換算係数（換算値）Ｋａを算出可能に形成されている。

なお、トルク換算係数Ｋａは、
Ｋａ＝２×π×Ｊ
の式から求められる。トルク換算手段６８は、求めたトルク換算係数Ｋａと第２増幅器６７で出力された制御入力とを掛け合わせることで、制御入力をトルク値に換算し、そのトルク値に換算されたものを、サーボアンプ６９に出力可能に形成されている。

また、トルク換算手段６８は、開閉機構１３の初動時、換言すると、開閉機構１３の停止時から開閉機構１３を駆動する場合においては、慣性モーメントＪを慣性モーメントＪｓ（固定値）として算出する。即ち、トルク換算手段６８は、開閉機構１３の停止時から駆動した場合の、トグルリンク２２のブシュ及びリンクピンの隙間を考慮して、第２慣性モーメントＪｍ×ｒはない（Ｊｍ×ｒ＝０）ものとして慣性モーメントＪを算出する。

サーボアンプ６９は、第１サーボモータ３１に接続され、トルク換算手段６８で出力されたトルク値に基づいて、第１サーボモータ３１への制御指令である、電流指令値を導出可能に形成されている。サーボアンプ６９は、電流指令値に基づいて、第１サーボモータ３１に電力を供給可能に形成されている。

速度算出手段７０は、エンコーダ３４で検出された第１回転軸３１ａの回転数から求められたクロスヘッド２３の位置情報から、クロスヘッド２３の速度を算出可能に形成されている。

このように構成された型締装置１は、外部から入力された指令に基づいて制御装置７が開閉機構１３を駆動して可動盤１２を前進又は後進させ、型締装置１の型締め又は型開きを行う。

開閉機構１３を駆動して可動盤１２を前進させて移動型５ｂを固定型５ａに当接させる場合、又は、可動盤１２を後退させて移動型５ｂを固定型５ａから離間させる場合には、変化部分１９の移動により変化する慣性モーメントＪが発生する。型締装置１は、制御装置７により、この可変する慣性モーメントＪに基づいて第１サーボモータ３１を駆動する。

具体的には、先ず、外部から可動盤１２を駆動させる指令が制御装置７に入力されると、制御装置７は、第１減算器６１において、クロスヘッド２３の位置指令値とエンコーダ３４で検出された現在のクロスヘッド２３の位置情報との偏差を求める。

次に、制御装置７は、第１増幅器６２において、クロスヘッド２３の位置指令値とエンコーダ３４で検出された現在のクロスヘッド２３の位置情報との偏差から速度指令値が求められる。また、制御装置７は、速度算出手段７０において、クロスヘッド２３の速度値を算出する。

次に、制御装置７は、第２減算器６３において、第１増幅器６２から出力された速度指令値と速度算出手段７０から出力された速度値との差分の速度指令値（速度偏差）を求める。制御装置７は、第２減算器６３から出力された速度指令値（速度偏差）をローパスフィルタ６４でフィルタリングをおこない、ローパスフィルタ６４から出力された速度指令値（速度偏差）及び積分要素６５から出力された積分値を加算器６６により加算する。制御装置７は、加算器６６から出力された速度指令値を、第２増幅器６７において速度ループゲインに基づいて制御入力を出力する。

制御装置７は、トルク換算手段６８において、制御入力をトルク値に換算する。具体的には、現在のクロスヘッド２３の位置情報及び現在の可動盤１２の位置情報を基に速度比ｒを求める。そして、その速度比ｒを用いて、第２慣性モーメントＪｍ×ｒを求め、トルク換算に必要な型締装置１の第１サーボモータ３１に対する慣性モーメントＪを求める。なお、開閉機構１３が停止した状態から駆動されるときは、制御装置７は、慣性モーメントＪを記憶部５１に記憶された第１慣性モーメントＪｓとして設定する。次に、制御装置７は、求めた慣性モーメントＪを用いて、第２増幅器６７から出力された制御入力をトルク値に換算し、そのトルク値に換算されたものを出力する。

制御装置７は、サーボアンプ６９にて、制御入力のトルク値から第１サーボモータ３１への電流指令値を求め、この電流指令値に基づいて第１サーボモータ３１を駆動する。この第１サーボモータ３１の駆動により、可動盤１２が、所定の速度で固定盤１１に接近する方向、又は、離間する方向に移動する。

また、継続してエンコーダ３４において、第１回転軸３１ａの回転数が検出され、制御装置７は、当該検出された第１回転軸３１ａの回転数を受信する。制御装置７は、受信した第１回転軸３１ａの回転数等から可動盤１２の位置情報を求め、可動盤１２の位置情報をフィードバックする。即ち、制御装置７は、第１減算器６１に当該位置情報を入力するとともに、速度算出手段７０において可動盤１２の速度値を算出し、第２減算器６３に入力する。制御装置７は、これらの工程を繰り返すことで、移動型５ｂが固定型５ａに当接するまで、又は、移動型５ｂが固定型５ａから離間して所定の位置（例えば、型開限位置）に移動するまで、可動盤１２を移動させる。型開限位置（型開限界位置）とは、トグルリンク２２が最も畳まれた（縮められた）状態の時の可動盤１２の位置である。

このように構成された型締装置１によれば、トグル機構である開閉機構１３の動作及び開閉機構１３の動作に基づく移動型５ｂを有する可動盤１２の動作に伴って変化する、第１サーボモータ３１に対する第２慣性モーメントＪｍ×ｒを算出することができる。これにより、型締装置１は、開閉機構１３の動作に則した第１サーボモータ３１の制御が可能となり、最適な応答性を得ることが可能となる。

具体的に説明すると、開閉機構１３は、クロスヘッド２３により駆動するトグルリンク２２により、可動盤１２を駆動する構成であり、クロスヘッド２３の移動量と可動盤１２の移動量は、トグルリンク２２の位置により変化する。

このため、クロスヘッド２３の移動量が一定であっても、クロスヘッド２３の位置によって可動盤１２の移動量が変化することから、即ち、クロスヘッド２３の動作状態に応じて可動盤１２の移動量が変化することから、第２慣性モーメントＪｍ×ｒが変化する。即ち、クロスヘッド２３の位置によって、変化部分１９の第２慣性モーメントＪｍ×ｒの変化量が異なり、慣性モーメントが変化する。

型締装置１の制御装置７は、記憶部５１に記憶されたクロスヘッド２３の位置情報に対する可動盤１２の位置情報から速度比ｒを求め、当該速度比ｒと変化部分１９の基礎慣性モーメントＪｍとの積（Ｊｍ×ｒ）を求めることで、クロスヘッド２３の移動時の第２慣性モーメントＪｍ×ｒを算出する。

これにより、制御装置７は、開閉機構１３の動作に応じた慣性モーメントＪを求めることが可能となり、この変化する第２慣性モーメントＪｍ×ｒを考慮した慣性モーメントＪに基づいて第１サーボモータ３１を制御することが可能となる。

型締装置１は、変化する慣性モーメントＪに基づいて第１サーボモータ３１を制御することで、第１サーボモータ３１の応答性を向上させることが可能となる。

また、制御装置７は、開閉機構１３の停止時において、第１サーボモータ３１を制御する場合に、慣性モーメントＪを第１慣性モーメントＪｓとし、第２慣性モーメントＪｍ×ｒを除いて第１サーボモータ３１の制御を行う。即ち、トグルリンク２２は、ブシュ及びリンクピンの隙間があることから、開閉機構１３が停止時から動作する場合には、当該隙間によって変化部分１９の慣性モーメントは発生しないとみなす。

このため、制御装置７は、開閉機構１３の停止時において、第２慣性モーメントＪｍ×ｒを考慮せずに、第１慣性モーメントＪｓに基づいた慣性モーメントＪ（Ｊ＝Ｊｓ）により第１サーボモータ３１の制御を行う。これにより、停止時からの駆動時において、第１サーボモータ３１を適切な慣性モーメントＪにより制御することが可能となり、慣性モーメントＪを過大に設定して第１サーボモータ３１を制御することで発生する第１サーボモータ３１の発振を抑制することが可能となる。

これらのように、型締装置１は、制御装置７により、変化部分１９の動作に伴って変化する慣性モーメントＪを算出し、この慣性モーメントＪに基づいて第１サーボモータ３１を制御することで、第１サーボモータ３１の応答性を向上させることが可能となる。これにより、型締装置１は、サイクルタイムが向上し、結果、型締装置１を用いた金型５による成形品の生産性を向上することが可能となる。

上述したように本発明の一実施の形態に係る型締装置１によれば、変化部分１９の動作に伴って変化する慣性モーメントＪを算出することが可能で、且つ、この慣性モーメントＪにより第１サーボモータ３１を制御することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、制御装置７の構成として、第１減算器６１と、第１増幅器６２と、第２減算器６３と、ローパスフィルタ６４と、積分要素６５と、加算器６６と、第２増幅器６７と、トルク換算手段６８と、サーボアンプ６９と、速度算出手段７０と、を備える構成を説明したがこれに限定されない。

即ち、制御装置７は、トグル機構である開閉機構１３の駆動により変化する慣性モーメントＪを算出するとともに、当該算出した慣性モーメントＪに基づいて、第１サーボモータ３１を制御し、可動盤１２及び移動型５ｂを移動させる構成であれば、詳細な構成は適宜設定可能である。

また、上述した例では、型締装置１の、第２慣性モーメントを変動値として慣性モーメントＪを求める構成を説明したが、これに限定されない。即ち、トグル機構を有し、開閉機構１３の動作に依存せず慣性モーメントが変化しない固定部分１８及び開閉機構１３の動作に連動して慣性モーメントが変化する変化部分１９を有する装置、即ち、トグル機構を有し、第１慣性モーメント及び第２慣性モーメントを有する装置であればよく、型締装置１に限らず、本発明は、例えば、プレス装置やダイカスト装置等も用いることが可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 回転軸を有するモータ及び前記回転軸の回転によりリニア移動するクロスヘッドを有する固定部分、並びに、前記クロスヘッドに接続されたトグルリンク及び前記トグルリンクに接続された移動対象物を有し、前記移動対象物が前記クロスヘッドの移動により前記トグルリンクを介してリニア移動する変化部分を具備する装置の、前記モータを駆動することで前記固定部分に発生する第１慣性モーメント及び前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する第２慣性モーメントから、前記モータの駆動により前記装置に発生する慣性モーメントを算出する慣性モーメントの算出方法であって、
前記移動対象物の移動に応じて、前記第２慣性モーメントを可変させ、
可変させた前記第２慣性モーメントを求め、前記第１慣性モーメント及び前記第２慣性モーメントを積算することで、前記モータを駆動することで前記装置に発生する慣性モーメントを求める、
ことを特徴とする慣性モーメントの算出方法。
［２］ 前記回転軸の位置情報を検出し、
前記回転軸の前記位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、
前記クロスヘッドの前記位置情報から前記移動対象物の位置情報を求め、
前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記移動対象物の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記移動対象物の速度比を求め、
前記トグル機構の速度比と前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する基礎慣性モーメントとの積から、前記移動対象物の移動により前記変化部分に発生する第２慣性モーメントを求め、
求めた前記第２慣性モーメントを、前記第１慣性モーメントと積算することで、前記モータを駆動することで前記装置に発生する慣性モーメントを求めることを特徴とする［１］に記載の慣性モーメントの算出方法。
［３］ 固定型が固定される固定盤と、
前記固定型と一体の金型を形成する移動型が固定される、前記固定盤に対して離接する方向に移動可能に形成された可動盤と、
前記可動盤に接続され、駆動することで、前記可動盤を前記固定盤に対して移動させる開閉機構と、
前記開閉機構を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を駆動することで、前記駆動装置及び前記開閉機構の一部に発生する第１慣性モーメント並びに前記開閉機構の他部及び前記可動盤に発生する、可変する第２慣性モーメントを積算することで、前記駆動装置の駆動により発生する慣性モーメントを求め、前記慣性モーメントに基づいて前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする型締装置。
［４］ 前記駆動装置に設けられた、回転軸を有するモータと、
前記駆動装置に設けられた、前記回転軸の回転を伝達する伝達手段と、
前記伝達手段に接続され、前記伝達手段により前記回転軸の回転が伝達されることでリニア移動する、前記開閉機構に設けられたクロスヘッドと、
前記クロスヘッド及び前記可動盤に接続され、前記クロスヘッドのリニア移動により前記可動盤をリニア移動させる、前記開閉機構に設けられたトグルリンクと、
前記回転軸の位置情報を検出する検出器と、
前記モータを駆動することで前記モータ、前記伝達手段及び前記クロスヘッドに発生する第１慣性モーメント並びに前記モータを駆動することで前記トグルリンク及び移動型が固定された前記可動盤に発生する基礎慣性モーメントが記憶された記憶部と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記検出器で検出された前記回転軸の位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報から前記可動盤の位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記可動盤の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記可動盤の速度比を求め、前記速度比と前記記憶部に記憶された前記基礎慣性モーメントの積から、前記トグルリンク及び前記移動型が固定された前記可動盤に発生する前記第２慣性モーメントを求め、前記第１慣性モーメント及び前記第２慣性モーメントを積算することで、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントを求め、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントに基づいて、前記モータを制御する、
ことを特徴とする［１］に記載の型締装置。

１…型締装置、５…金型、５ａ…固定型、５ｂ…移動型、７…制御装置、１０…支持部、１１…固定盤、１２…可動盤（移動対象物）、１３…開閉機構、１４…タイバー、１５…押出機構、１７…制御装置、１８…固定部分、１９…変化部分、２１…リンクハウジング、２２…トグルリンク、２３…クロスヘッド、２５…回転機構、３１…第１サーボモータ、３１ａ…第１回転軸、３２…第１プーリー、３３…第１タイミングベルト、３４…エンコーダ（検出器）、５１…記憶部、６１…第１減算器、６２…第１増幅器、６３…第２減算器、６４…ローパスフィルタ、６５…積分要素、６６…加算器、６７…第２増幅器、６８…トルク換算手段、６９…サーボアンプ、７０…速度算出手段、Ｓ…信号線。

Claims (2)

1. 回転軸を有するモータ及び前記回転軸の回転によりリニア移動するクロスヘッドを有する固定部分、並びに、前記クロスヘッドに接続されたトグルリンク及び前記トグルリンクに接続された移動対象物を有し、前記移動対象物が前記クロスヘッドの移動により前記トグルリンクを介してリニア移動する変化部分を具備する装置の、前記モータを駆動することで前記固定部分に発生する第１慣性モーメント及び前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する第２慣性モーメントから、前記モータの駆動により前記装置に発生する慣性モーメントを算出する慣性モーメントの算出方法であって、
   前記回転軸の位置情報を検出し、
   前記回転軸の前記位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、
   前記クロスヘッドの前記位置情報から前記移動対象物の位置情報を求め、
   前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記移動対象物の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記移動対象物の速度比を求め、
   前記トグルリンクの速度比と前記モータを駆動することで前記変化部分に発生する基礎慣性モーメントとの積から、前記移動対象物の移動により前記変化部分に発生する第２慣性モーメントを求め、
   求めた前記第２慣性モーメントを、前記第１慣性モーメントと積算することで、前記モータを駆動することで前記装置に発生する慣性モーメントを求める、
   ことを特徴とする慣性モーメントの算出方法。
2. 固定型が固定される固定盤と、
   前記固定型と一体の金型を形成する移動型が固定される、前記固定盤に対して離接する方向に移動可能に形成された可動盤と、
   前記可動盤に接続され、駆動することで、前記可動盤を前記固定盤に対して移動させる開閉機構と、
   前記開閉機構を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置に設けられた、回転軸を有するモータと、
   前記駆動装置に設けられた、前記回転軸の回転を伝達する伝達手段と、
   前記伝達手段に接続され、前記伝達手段により前記回転軸の回転が伝達されることでリニア移動する、前記開閉機構に設けられたクロスヘッドと、
   前記クロスヘッド及び前記可動盤に接続され、前記クロスヘッドのリニア移動により前記可動盤をリニア移動させる、前記開閉機構に設けられたトグルリンクと、
   前記回転軸の位置情報を検出する検出器と、
   前記モータを駆動することで前記モータ、前記伝達手段及び前記クロスヘッドに発生する第１慣性モーメント並びに前記モータを駆動することで前記トグルリンク及び移動型が固定された前記可動盤に発生する基礎慣性モーメントが記憶された記憶部と、
   前記駆動装置を駆動することで、前記駆動装置及び前記開閉機構の一部に発生する第１慣性モーメント並びに前記開閉機構の他部及び前記可動盤に発生する、可変する第２慣性モーメントを積算することで、前記駆動装置の駆動により発生する慣性モーメントを求め、前記慣性モーメントに基づいて前記駆動装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記検出器で検出された前記回転軸の位置情報から前記クロスヘッドの位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報から前記可動盤の位置情報を求め、前記クロスヘッドの前記位置情報及び前記可動盤の前記位置情報から、前記クロスヘッド及び前記可動盤の速度比を求め、前記速度比と前記記憶部に記憶された前記基礎慣性モーメントの積から、前記トグルリンク及び前記移動型が固定された前記可動盤に発生する前記第２慣性モーメントを求め、前記第１慣性モーメント及び前記第２慣性モーメントを積算することで、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントを求め、前記モータの駆動により発生する前記慣性モーメントに基づいて、前記モータを制御することを特徴とする型締装置。

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