JP6898759B2 - 射出成形機および産業機械 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機等に使用される圧力発生装置に関する。

射出成形機は、その型締軸などに、モータによる圧力制御を行うサーボシステムが搭載される。同様のサーボシステムはサーボプレス機械などその他の産業機械にも搭載される。このような産業機械は、何らかに異常が発生すると、モータへの通電を停止する非常停止機能を備える。

特開２００４−３５１８５１号公報 特開平８−２８８３２５号公報

本発明者らは、非常停止機能を備える産業機械について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図１（ａ）、（ｂ）は、射出成形機の型締軸を模式的に示す図である。射出成形機６００は、型締装置６１２を備え、金型装置６４３が取り付けられる。金型装置６４３は、固定金型６４４および可動金型６４５を含む。型締装置６１２は、型締サーボモータ６３０と運動変換機構６３２を有する。運動変換機構６３２は、型締サーボモータ６３０の回転運動を直線運動に変換し、可動金型６４５に伝達する。

図１（ｂ）は、樹脂成形中、すなわち型締動作中の様子を示す。型締動作中、モータ６３０は、その回転が実質的に止まった状態でトルクが発生しており、可動金型６４５が高い圧力で固定金型６４４に押し付けられている。この圧力によって固定金型６４４を支持するフレーム６４６が歪み、弾性エネルギーが蓄えられる。

図１（ｂ）の状態で、非常停止機能が働き、型締サーボモータ６３０の発生トルクが急激にゼロに落ちると、フレーム６４６に蓄えられた弾性エネルギーが解放される。解放された弾性エネルギーが可動金型６４５の運動エネルギーに変換されると、可動金型６４５が暴れる可能性がある。可動金型６４５が動作端に衝突すれば、機械に損傷を生じさせ、信頼性を低下させるおそれがある。また可動金型６４５が動作端に衝突しなかったとしても、可動金型６４５の暴れは、不要な振動を発生させるおそれがあり好ましくない。同様の問題は、射出成形機に限定されず、そのほかの圧力発生装置において生じうる。なおこの問題を当業者の一般的な認識と捉えてはならない。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、信頼性が改善された圧力発生装置の提供にある。

本発明のあるの態様は、射出成形機に関する。この射出成形機は、モータと、モータの回転運動を可動金型の直線運動に変換する運動変換機構と、モータを駆動するサーボドライバと、を備える。サーボドライバは、型締動作または保圧動作中にモータへの通電を遮断すべき停止イベントが発生すると、モータへの供給電力を時間とともに低下させる。

射出成形機は、モータの回転状態を示す出力を生成する回転センサをさらに備えてもよい。サーボドライバは、回転センサの出力に依存せずに、モータへの供給電力を時間とともに低下させてもよい。
これにより回転センサに異常が発生している場合においても、装置を安全に停止させることができる。

サーボドライバは、停止イベントが発生したときの駆動パラメータを保持し、保持した駆動パラメータを初期値として駆動パラメータを緩やかに変化させてもよい。サーボドライバはモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動してもよい。サーボドライバは、停止イベントが発生したときのデューティ比を保持し、保持したデューティ比を初期値として、デューティ比を緩やかに変化させてもよい。サーボドライバは、停止イベントが発生したときの電流指令値を保持し、保持した電流指令値を初期値として、電流指令値を緩やかに低下させてもよい。
これらの制御によれば、停止イベントの発生前後でのモータの発生トルクの不連続を抑制でき、より安全な停止シーケンスを実現できる。

本発明のある態様は圧力発生装置に関する。圧力発生装置は、圧力発生機構と、圧力発生機構を駆動するモータと、圧力発生機構が所望の圧力を発生するようにモータを制御するサーボドライバと、を備える。サーボドライバは、モータの回転が実質的に停止してトルクを発生する状態で、モータへの通電を遮断すべき停止イベントが発生すると、モータへの供給電力を時間とともに低下させる。

この態様によると、停止イベント発生後に、モータのトルクは時間とともに緩やかに低下していくため、停止イベント発生前に圧力発生機構に蓄えられていたエネルギーは、緩やかに解放される。これにより圧力発生装置の可動部分の暴れや振動を抑制でき、ひいては信頼性を改善できる。

圧力発生装置は、モータの回転状態を示す出力を生成する回転センサをさらに備えてもよい。サーボドライバは、回転センサの出力に依存せずに、モータへの供給電力を時間とともに低下させてもよい。
これにより回転センサに異常が発生している場合においても、装置を安全に停止させることができる。

本発明の別の態様は産業機械に関する。産業機械は上述のいずれかの圧力発生装置を備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、圧力発生装置の信頼性を改善できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、射出成形機の型締軸を模式的に示す図である。 実施の形態に係る圧力発生装置のブロック図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、図２の圧力発生装置の動作を説明する図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）の停止シーケンスに対応する動作波形図である。 第１実施例に係る圧力発生装置のブロック図である。 第２実施例に係る圧力発生装置のブロック図である。 第３実施例に係る圧力発生装置のブロック図である。 射出成形機を示す図である。 射出成形機の電気系統を示すブロック図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図２は、実施の形態に係る圧力発生装置１００のブロック図である。圧力発生装置１００は、圧力発生機構１０２、モータ１０４、回転センサ１０６およびサーボドライバ２００を備える。圧力発生機構１０２は、たとえば図１の運動変換機構６３２と金型装置６４３の組み合わせに相当する。

モータ１０４は、圧力発生機構１０２を駆動し、圧力を発生させる。サーボドライバ２００は、通常運転時（通常運転モードともいう）において、圧力発生機構１０２が所望の圧力を発生するようにモータ１０４を制御する。サーボドライバ２００は、インバータ２０２と、コントローラ２２０を含む。

回転センサ１０６は、モータ１０４の回転状態を示す出力を生成する。たとえば回転センサ１０６は、モータ１０４のロータの位置（電気角）を検出するエンコーダであってもよい。コントローラ２２０は、エンコーダの出力に応じて生成される圧力指令値Ｐ_ＲＥＦに応じた駆動信号をモータ１０４に供給してもよい。圧力指令値Ｐ_ＲＥＦは、上位コントローラ１８０により生成されてもよいし、サーボドライバ２００のコントローラ２２０自身が生成してもよい。

サーボドライバ２００は、モータ１０４の回転が実質的に停止してトルクを発生する状態で、モータ１０４への通電を遮断すべき停止イベントが発生すると、安全停止モードとなり、モータ１０４への供給電力を時間とともに低下させる。すなわちコントローラ２２０は、通常運転モードと安全停止モードが切替え可能となっている。

好ましくはコントローラ２２０は安全停止モードにおいて、回転センサ１０６の出力に依存せずに、言い換えれば圧力指令値Ｐ_ＲＥＦに依存せずに、モータ１０４への供給電力を時間とともに低下させる。

以上が圧力発生装置１００の動作である。続いてその動作を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、図２の圧力発生装置１００の動作を説明する図である。図３（ａ）は、安全停止モードによらない停止シーケンスを、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、安全停止モードによる停止シーケンスを示す。

図３（ａ）〜（ｃ）には、位置とモータ出力の関係、および位置と圧力発生機構の可動部の速度の関係が示される。横軸は、圧力発生機構の可動部分（たとえば図１の可動金型６４５に相当する）の位置を表し、左の縦軸は可動部分の速度を表し、右の縦軸はモータ出力を表す。弾性変形領域は、図１（ｂ）に示すように弾性エネルギーが蓄えられる可動範囲を示しており、ｘ＝０は、図１（ａ）の可動金型６４５と固定金型６４４が接触した状態に相当する。各軸の数値は便宜的なものである。

はじめに図３（ａ）を参照して、従来の停止シーケンスを説明する。動作点（i）において圧力発生装置１００は通常動作モードで動作しており、一定の圧力を発生しており、可動部分の速度はゼロである。

ある時点で停止イベントが発生すると、モータへの給電が瞬時に遮断し、動作点が（ii）に移動する。弾性エネルギーが可動部分の運動エネルギーに変換され、可動部分が押し返されて、速度を持つことになり、位置が変化する。やがて動作点（iii）において速度がゼロになると、可動部分が停止する。もし可動部分の動作端が位置座標ｘ＝５に存在したとすれば、ｘ＝５を通過するときに（図中、動作点（iv））、可動部分が速度を有しているため、可動部分は動作端に衝突することになる。

続いて図３（ｂ）を参照して、実施の形態に係る停止シーケンスを説明する。動作点（i）において圧力発生装置１００は通常動作モードで動作しており、一定の圧力を発生しており、可動部分の速度はゼロである。

ある時点で停止イベントが発生すると、モータへの供給電力（駆動電流）が緩やかに減少していき、モータの発生する力が低下していく。このとき、可動部分には、弾性エネルギーが可動部分を押し返そうとする力とモータが発生する力が反対向きに加わる。これにより、可動部分の加速が抑制される。モータの発生する力は、可動部分がｘ＝０（弾性変形領域の端部）となるあたりでゼロになっている。

この停止シーケンスによれば、可動部分は動作端まで到達しないため、衝突を防止することができる。

図３（ｃ）は、実施の形態に係る停止シーケンスの別の例を示す。図３（ｃ）では、モータ出力が、図３（ｂ）よりも速く低下している。この場合、可動部分は、図３（ｂ）に比べて大きな速度を持つことになり、ｘ＝０を超えて変位するが、動作端には到達しない。つまり衝突を防止することができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）の停止シーケンスに対応する動作波形図である。図４（ａ）〜（ｃ）において時刻ｔ_０は、停止イベントの発生時刻を示す。また図４（ｂ）、（ｃ）において、時刻ｔ_０〜ｔ_１は、モータ１０４の出力を緩やかに低下させる期間を表す。

以上が圧力発生装置１００の動作である。実施の形態に係る圧力発生装置１００によれば、停止イベント発生後に、モータ１０４のトルクは時間とともに緩やかに低下していくため、停止イベント発生前に圧力発生機構に蓄えられていた弾性エネルギーは、緩やかに、あるいは長い時間スケールで解放される。これにより可動部分の暴れを抑制でき、ひいては信頼性を改善できる。

同様の動作は、停止イベントが発生した場合に、上位コントローラ１８０からの圧力指令値Ｐ_ＲＥＦを緩やかに低下させることによっても実現できる。ただしこの場合、回転センサ１０６に異常が生じていた場合、圧力指令値Ｐ_ＲＥＦが異常値をとりうるため、必ずしもモータ１０４のトルクを緩やかに低下させることができるとは限らない。上述のように、コントローラ２２０には、回転センサ１０６の出力に依存しない、いうなればオープンループの停止シーケンスが組み込まれており、回転センサ１０６に異常が生じていた場合にも、安全に圧力発生装置１００を停止させることができる。オープンループ制御でもモータを正しく停止制御できる理由は、型締工程あるいは保圧工程において、（i）モータの回転は実質的に停止しており、フレームの歪み量に相当するモータの回転角度が微小なためにフレームの弾性エネルギーの解放直後のモータの電気角変化量はモータ駆動制御上実質的に無視できること、（ii）回転数ゼロにおける電流とトルクの関係が既知であること、が挙げられる。なおこの知見を当業者の一般的な認識として捉えてはならない。

本発明は、図２のブロック図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な実施例を説明する。

（第１実施例）
図５は、第１実施例に係る圧力発生装置１００Ａのブロック図である。回転センサ１０６はエンコーダであり、モータ１０４のロータの位置検出値θ_ＦＢを生成する。圧力センサ１０８は、圧力発生機構１０２が発生する圧力を検出し、圧力検出値Ｐ_ＦＢを生成する。電力遮断器１１０は、インバータ２０２とモータ１０４の間に設けられる。ブレーキ１１２は、モータ１０４を減速、停止させるメカブレーキである。

サーボドライバ２００Ａは、インバータ２０２、コントローラ２２０Ａに加えて、電流センサ２０４、ブレーキ駆動回路２０６を備える。電流センサ２０４は、インバータ２０２からモータ１０４に供給される駆動電流を検出し、電流検出値Ｉ_ＦＢを生成する。ブレーキ駆動回路２０６はブレーキ１１２を制御する。

上述のようにコントローラ２２０Ａは、通常運転モードと安全停止モードが切りかえ可能となっている。コントローラ２２０Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより、各ブロックの機能が実現される。コントローラ２２０Ａは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）のようなプログラマブルなハードウェアであってもよいし、ＡＳＩＣ（ Application Specified Integrated Circuit）であってもよい。

通常運転モードに関連してコントローラ２２０Ａは、圧力制御器２２２、電流制御器２２４、ＰＷＭ信号生成器２２６を備える。圧力制御器２２２は、圧力指令値Ｐ_ＲＥＦに応じた電流指令値Ｉ_ＲＥＦを生成する。たとえば圧力制御器２２２は圧力検出値Ｐ_ＦＢが圧力指令値Ｐ_ＲＥＦに近づくように電流指令値Ｉ_ＲＥＦを調節する。なお圧力センサ１０８は省略してもよく、圧力指令値Ｐ_ＲＥＦに係数を乗じて電流指令値Ｉ_ＲＥＦを生成してもよい。圧力制御器２２２や電流制御器２２４はＰＩコントローラやＰＩＤコントローラなどで構成しうる。

電流制御器２２４は、電流検出値Ｉ_ＦＢが電流指令値Ｉ_ＲＥＦに近づくように、デューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ}を生成する。通常運転モードでは、このデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ}がＰＷＭ信号生成器２２６に入力される。ＰＷＭ信号生成器２２６は、デューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ}に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。インバータ２０２は、ＰＷＭ信号Ｓ_ＰＷＭに応じてスイッチングする。

サーボドライバ２００Ａはさらに出力遮断コントローラ２３０Ａを備える。出力遮断コントローラ２３０Ａには、停止イベント発生時にアサート（たとえば１）となる出力遮断指令ＳＨＤＮが入力される。出力遮断コントローラ２３０Ａは、出力遮断指令ＳＨＤＮのアサートに応答して、コントローラ２２０Ａの動作モードを、通常運転モードから安全停止モードに切りかえる。そして出力遮断コントローラ２３０Ａは、安全停止モードによりモータ１０４への供給電力がゼロとなった後に、電力遮断器１１０を遮断状態とする。また出力遮断コントローラ２３０Ａは、ブレーキ駆動回路２０６を制御してブレーキ１１２を働かせる。

出力遮断コントローラ２３０Ａは、停止イベントが発生したときの駆動パラメータを保持し、保持した駆動パラメータを初期値として駆動パラメータを徐々に変化させる。初期値生成部２３２は、停止イベントが発生したときの駆動パラメータを保持する。徐変指令生成部２３４は、初期値生成部２３２が保持した値を初期として、時間とともに徐変する駆動パラメータを生成する。

第１実施例において、安全停止に使用する駆動パラメータはデューティ比指令値Ｄ_ＲＥＦである。つまり初期値生成部２３２は、出力遮断指令ＳＨＤＮがアサートされると、電流制御器２２４が生成するデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ０}を保持する。そして徐変指令生成部２３４は、初期値生成部２３２が保持したデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ０}を初期値として時間とともに変化するデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}を生成する。

セレクタ２３６は、通常運転モードにおいて、電流制御器２２４からのデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ}を選択し、安全停止モードにおいて、徐変指令生成部２３４からのデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}を選択する。

補器制御部２３８は、安全停止モードにおいて徐変指令Ｄ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}に応じて補器駆動指令ＳＴＯＰ_ＳＡＦＥを生成する。セレクタ２４０は、通常運転モードにおいて補器駆動指令ＳＴＯＰ_ＮＯＲＭを選択し、安全停止モードにおいて補器駆動指令ＳＴＯＰ_ＳＡＦＥを選択する。選択された補器駆動指令ＳＴＯＰは、ブレーキ駆動回路２０６および電力遮断器１１０に供給される。

（第２実施例）
図６は、第２実施例に係る圧力発生装置１００Ｂのブロック図である。出力遮断コントローラ２３０Ｂは、図５の出力遮断コントローラ２３０Ａに加えてＰＷＭ信号生成器２４２を備える。ＰＷＭ信号生成器２４２は、徐変指令生成部２３４が生成するデューティ比指令値Ｄ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}を受け、それに応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号Ｓ_{ＰＷＭ＿ＳＡＦＥ}を生成する。セレクタ２４４は、通常運転モードにおいてＰＷＭ信号Ｓ_{ＰＷＭ＿ＮＯＲＭ}を、安全停止モードにおいてＰＷＭ信号Ｓ_{ＰＷＭ＿ＳＡＦＥ}を選択する。

（第３実施例）
図７は、第３実施例に係る圧力発生装置１００Ｃのブロック図である。この実施例において、安全停止に使用する駆動パラメータは電流指令値Ｉ_ＲＥＦである。つまり初期値生成部２３２は、出力遮断指令ＳＨＤＮがアサートされると、圧力制御器２２２が生成する電流指令値Ｉ_ＲＥＦ０を保持する。そして徐変指令生成部２３４は、初期値生成部２３２が保持した電流指令値Ｉ_ＲＥＦ０を初期値として時間とともに減少する電流指令値Ｉ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}を生成する。

セレクタ２５０は、通常運転モードにおいて、圧力制御器２２２からの電流指令値Ｉ_{ＲＥＦ＿ＮＯＲＭ}を選択し、安全停止モードにおいて、徐変指令生成部２３４からの電流指令値Ｉ_{ＲＥＦ＿ＳＡＦＥ}を選択する。電流制御器２２４はセレクタ２５０が選択した電流指令値Ｉ_ＲＥＦにもとづいてデューティ比指令値Ｄ_ＲＥＦを生成する。

（用途）
続いて、圧力発生装置１００の用途を説明する。圧力発生装置１００は、射出成形機の型締軸に好適に用いることができる。図８は、射出成形機６００を示す図である。射出成形機６００は主として、射出装置６１１、型締装置６１２、エジェクタ装置６７１を備える。これらはベースフレーム６１３の上に支持されている。また射出成形機６００には、着脱可能な金型装置６４３が取り付けられる。

（１）金型装置
金型装置６４３は固定金型６４４および可動金型６４５を含み、型締装置６１２に取り付けられる。射出装置６１１は、樹脂を加熱して溶かし、金型装置６４３の内部空間に流し込む（射出）。型締装置６１２は、固定金型６４４と可動金型６４５とを締結し、内部の樹脂に圧力を加え、冷却し、樹脂を金型に応じた形状に成形する。エジェクタ装置６７１は、成形された成形品を金型装置６４３から取り出す。

（２）射出装置
射出装置６１１は、射出装置フレーム６１４によって支持されている。ガイド６８１は、射出装置フレーム６１４の長手方向に配設される。そして、射出装置フレーム６１４によってボールねじ軸６２１が回転自在に支持され、ボールねじ軸６２１の一端が可塑化移動用モータ６２２に連結される。また、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３とが螺合させられ、ボールねじナット６２３と射出装置６１１とがスプリング６２４およびブラケット６２５を介して連結される。したがって、可塑化移動用モータ６２２を正方向あるいは逆方向に駆動すると、可塑化移動用モータ６２２の回転運動は、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３との組合せ、すなわち、ねじ装置６９１によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット６２５に伝達される。そして、ブラケット６２５がガイド６８１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置６１１が進退させられる。

また、ブラケット６２５には、前方（図における左方）に向けて加熱シリンダ６１５が固定され、加熱シリンダ６１５の前端（図における左端）に射出ノズル６１６が配設される。そして、加熱シリンダ６１５にホッパ６１７が配設されるとともに、加熱シリンダ６１５の内部にはスクリュ６２６が進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ６２６の後端（図における右端）が支持部材６８２によって支持される。

支持部材６８２には計量装置駆動用サーボモータ（以下、計量用サーボモータと略称する）６８３が取り付けられ、この計量用サーボモータ６８３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６に伝達されるようになっている。

射出装置フレーム６１４には、スクリュ６２６と平行にボールねじ軸６８５が回転自在に支持されるとともに、ボールねじ軸６８５と射出装置駆動用サーボモータ（以下、射出用サーボモータと略称する）６８６とがタイミングベルト６８７を介して連結される。そして、ボールねじ軸６８５の前端は、支持部材６８２に固定されたボールねじナット６７４と螺合させられる。したがって、射出用サーボモータ６８６を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸６８５とボールねじナット６７４との組合せ、すなわち、ねじ装置６９２によって直線運動に変換され、直線運動が支持部材６８２に伝達される。

次に、射出装置６１１の動作について説明する。まず、計量工程においては、計量用サーボモータ６８３を駆動し、タイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６を回転させ、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してスクリュ６２６を所定の位置まで後退（図における右方に移動）させる。このとき、ホッパ６１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ６１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュ６２６の後退に伴ってスクリュ６２６の前方に溜められる。

次に、射出工程においては、射出ノズル６１６を固定金型６４４に押し付け、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してボールねじ軸６８５を回転させる。このとき、支持部材６８２はボールねじ軸６８５の回転に伴って移動させられ、スクリュ６２６を前進（図における左方に移動）させるので、スクリュ６２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル６１６から射出され、固定金型６４４と可動金型６４５との間に形成されたキャビティ空間６４７に充填される。

スクリュ６２６が所定の位置に達すると、射出工程から保圧工程への切りかえ（いわゆるＶ／Ｐ切りかえ）が行われる。保圧工程では、射出用サーボモータ６８６を駆動してスクリュ６２６を前方に押し、スクリュ６２６の前方における樹脂の圧力を設定圧に保ち、加熱シリンダ６１５内に残る樹脂を金型装置６４３に向けて押す。金型装置６４３内での冷却収縮による不足分の樹脂を補充できる。保持圧力は、たとえば圧力検出器を用いて検出する。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始から経過時間などに応じて変更されてもよい。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間６４７内の樹脂の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に次の計量工程が行われてもよい。

（３）型締装置
次に、型締装置６１２について説明する。型締装置６１２は、射出装置６１１と対向するようにしてベースフレーム６１３に支持される。型締装置６１２は、固定プラテン６５１、トグルサポート６５２、固定プラテン６５１とトグルサポート６５２との間に架設されたタイバー６５３、固定プラテン６５１と対向して配設され、タイバー６５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン６５４、および、可動プラテン６５４とトグルサポート６５２との間に配設されたトグル機構６５６を備える。そして、固定プラテン６５１および可動プラテン６５４に、互いに対向させて固定金型６４４および可動金型６４５がそれぞれ取り付けられる。

トグル機構６５６は、図示されない型締用サーボモータによってクロスヘッド６５８をトグルサポート６５２と可動プラテン６５４との間で進退させることによって、可動プラテン６５４をタイバー６５３に沿って進退させ、可動金型６４５を固定金型６４４に対して接離させて、型閉、型締および型開を行うようになっている。

そのために、トグル機構６５６は、クロスヘッド６５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６１、トグルサポート６５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６２、可動プラテン６５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６６３から成り、トグルレバー６６１とトグルレバー６６２との間、およびトグルレバー６６２とトグルアーム６６３との間がそれぞれリンク結合される。

また、ボールねじ軸６６４がトグルサポート６５２に対して回転自在に支持され、ボールねじ軸６６４と、クロスヘッド６５８に固定されたボールねじナット６６５とが螺合させられる。そして、ボールねじ軸６６４を回転させるために、トグルサポート６５２の側面に型締用サーボモータ（図示省略）が取り付けられる。

したがって、型締用サーボモータを駆動すると、型締用サーボモータの回転運動が、ボールねじ軸６６４とボールねじナット６６５との組合せ、すなわち、ねじ装置６９３によって直線運動に変換され、直線運動がクロスヘッド６５８に伝達され、クロスヘッド６５８は矢印Ｃ方向に進退させられる。すなわち、クロスヘッド６５８を前進（図における右方に移動）させると、トグル機構６５６が伸展して可動プラテン６５４が前進させられ、型閉および型締が行われ、クロスヘッド６５８を後退（図における左方に移動）させると、トグル機構６５６が屈曲して可動プラテン６５４が後退させられ、型開が行われる。

（４）電気系統
図９は、射出成形機６００の電気系統を示すブロック図である。整流器７０２は交流電源と接続され、交流を整流して直流電圧を生成する。コンバータ７０４は、整流器７０２からの直流電圧を、所定の電圧レベルに安定化し、ＤＣリンクバス７０８にＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを発生する。ＤＣリンクバス７０８には、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを安定化するための平滑コンデンサ７０６が接続される。ＤＣリンクバス７０８には、複数のインバータ７２０が接続される。各インバータ７２０は対応するモータ７２２を駆動する。モータ７２２Ａ〜７２２Ｃは、上述の可塑化移動用モータ６２２、計量用サーボモータ６８３、射出用サーボモータ６８６、型締用サーボモータであってもよい。そのほか射出成形機６００にはさまざまなサーボ機構が設けられており、各軸に、インバータ７２０とモータ７２２が設けられる。

双方向コンバータ７１０は、ＤＣリンクバス７０８と蓄電モジュール７１２の間に設けられる。蓄電モジュール７１２は主としてバックアップ電源として機能し、交流電源が遮断された場合などに、双方向コンバータ７１０は、コンバータ７０４に変わって、蓄電モジュール７１２の電力を平滑コンデンサ７０６に供給する。また、インバータ７２０が回生運転を行い、余剰なエネルギーが発生した場合には、双方向コンバータ７１０はその余剰なエネルギーで蓄電モジュール７１２を充電する。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
図５〜図７において、破線で示す圧力センサ１０８、ブレーキ駆動回路２０６、電力遮断器１１０ならびにそれに付随する破線で示す信号線はオプションであり、一部もしくは全部を適宜省略することができる。

（変形例２）
圧力発生装置１００の用途は射出成形機に限定されず、プレス機械などの産業機械にも適用可能である。

（変形例３）
安全停止シーケンスにおいて、モータへの供給電力を徐々に減らす方法にも変形例が存在しうる。たとえばインバータに供給される電源電圧（ＤＣリンク電圧）を緩やかに低下させてもよい。

１００…圧力発生装置、１０２…圧力発生機構、１０４…モータ、１０６…回転センサ、１０８…圧力センサ、１１０…電力遮断器、１１２…ブレーキ、１８０…上位コントローラ、２００…サーボドライバ、２０２…インバータ、２０４…電流センサ、２０６…ブレーキ駆動回路、２２０…コントローラ、２２２…圧力制御器、２２４…電流制御器、２２６…ＰＷＭ信号生成器、２３０…出力遮断コントローラ、２３２…初期値生成部、２３４…徐変指令生成部、２３６…セレクタ、２３８…補器制御部、２４０…セレクタ、２４２…ＰＷＭ信号生成器、２４４，２５０…セレクタ、６００…射出成形機、６１１…射出装置、６１２…型締装置、６１３…ベースフレーム、６１４…射出装置フレーム、６１５…加熱シリンダ、６１６…射出ノズル、６１７…ホッパ、６２１…ボールねじ軸、６２２…可塑化移動用モータ、６２３…ボールねじナット、６２４…スプリング、６２５…ブラケット、６２６…スクリュ、６３０…型締サーボモータ、６３２…運動変換機構、６４３…金型装置、６４４…固定金型、６４５…可動金型、６４６…フレーム、６４７…キャビティ空間、６５１…固定プラテン、６５２…トグルサポート、６５３…タイバー、６５４…可動プラテン、６５６…トグル機構、６５８…クロスヘッド、６６１，６６２…トグルレバー、６６３…トグルアーム、６６４…ボールねじ軸、６６５…ボールねじナット、６７１…エジェクタ装置、６７４…ボールねじナット、６８１…ガイド、６８２…支持部材、６８３…計量用サーボモータ、６８４…タイミングベルト、６８５…ボールねじ軸、６８６…射出用サーボモータ、６８７…タイミングベルト、６９１，６９２，６９３…ねじ装置、７０２…整流器、７０４…コンバータ、７０６…平滑コンデンサ、７０８…ＤＣリンクバス、７１０…双方向コンバータ、７１２…蓄電モジュール、７２０…インバータ、７２２…モータ。

Claims (5)

1. モータと、
   前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、
   前記モータを駆動するサーボドライバと、
   を備え、
   前記サーボドライバは、型締動作または保圧動作中に前記モータへの通電を遮断すべき停止イベントが発生すると、前記停止イベントが発生したときの駆動パラメータを保持し、保持した駆動パラメータを初期値として前記駆動パラメータを徐々に変化させることにより、前記モータへの供給電力を時間とともに低下させることを特徴とする射出成形機。
2. 前記モータの回転状態を示す出力を生成する回転センサさらに備え、
   前記サーボドライバは、前記回転センサの出力に依存せずに、前記モータへの供給電力を時間とともに低下させることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記サーボドライバは前記モータをＰＷＭ駆動し、前記停止イベントが発生したときのデューティ比を保持し、保持したデューティ比を初期値として、前記デューティ比を徐々に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機。
4. 前記サーボドライバは、前記停止イベントが発生したときの電流指令値を保持し、保持した電流指令値を初期値として、前記電流指令値を徐々に低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機。
5. 圧力発生機構を備える産業機械であって、
   前記圧力発生機構は、
   圧力発生機構を駆動するモータと、
   前記圧力発生機構が所望の圧力を発生するように前記モータを制御するサーボドライバと、
   を備え、
   前記サーボドライバは、前記モータの回転が実質的に停止してトルクを発生する状態で、前記モータへの通電を遮断すべき停止イベントが発生すると、前記停止イベントが発生したときの駆動パラメータを保持し、保持した駆動パラメータを初期値として前記駆動パラメータを徐々に変化させることにより、前記モータへの供給電力を時間とともに低下させることを特徴とする産業機械。

Images