JPH01316240A - 電動式射出成形機の低圧型締方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サーボモータを駆動源として用いた電動式射
出成形機の低圧型締方法に関するものである。

（従来の技術〕 電動機を駆動源として用い、その回転力をねじ軸やリン
ク機構等の機械的手段を用いて推力に変換し、型締を行
なう型式の射出成形機は既に知られている。これらの射
出成形機は、回転数の一定な電動機を駆動源に用い、速
度や力の制御には、機械的な変速歯車機構等を使用して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、合成樹脂の射出成形を電ｅｉを駆動源とする
成形機を用いて行なう場合には、速度制御に加えて力の
制御をも必要とし、速度と力の両方の制御を欠くことが
できない。たとえば型締装置の作動について云えば、型
開じのために可動盤は高速面進し、次に低速前進に制御
されて金型保護のため低圧型締に入り、金型間の異物の
有無の確認後、更に強力型締に制６１１される。

したがって成形ザイクルの内には速度制御領域と力の制
御領域とが存在し、従来行なわれていなかった力の制御
を何等かの手段をもって講じない限り、電動機を成形機
の駆動源として使用することはできなかった。

このようなことから、電動式射出成形機と称しても、実
施に当っては力の制御のため補助的に油圧力を使用しお
り、厳密には電動力と油圧力の両方を利用するものであ
った。

本発明は上記のことから開発されたものであって、その
目的とするところは、電動機を駆動源とするものであり
ながら、低圧型締時の型締力の制御を油圧などの他の手
段を用いることなく行うことのできる新たな電動式射出
成形機の型締方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的による本発明の特徴は、型締機構の駆動源とし
てサーボモータを用い、サーボモータの回転力を伝動機
構を介して可動盤の推力に変換し、型開閉と型締とを行
なうに当り、低圧型締工程における低圧型締力の制御を
、サーボモータの出力トルクを制御することにより行う
ことにある。

［実施例］ 以下本発明を図示の射出成形機を例として詳細に説明す
る。

第１図は型締機構１と射出機構２とをサーボモータを共
通の駆動源とする射出成形機の主たる構造を略示したも
のである。

上記型締機構１・は、機台３の上に向き合わせに設けた
一対の固定１１０．１１と、その固定盤１０．１１にわ
たって架設した所要本数のタイバー１２．１２と該タイ
バー１２．１２に移動自在に取付けた可動盤１３とを有
する。

上記一方の固定盤１１と可動盤１３との対向面には、そ
れぞれ金型１４．１４が設けてあり、また可シ】盤１３
の反対面には外周面にボールねじ溝を施した大口径のプ
ランジャ１５が連結しである。このプランジャ１５は固
定部材となる固定盤１０に玉軸受などを用いて回転自在
に装着した回転盤１６のねじ受にねじ込まれ、回転盤１
６の回動により軸方向に移動する。

このボールねじは伝達効率が高く、起動摩擦が小さい。

また回転ｆｉ１６には歯車１７が取付けてあり、この歯
車１７と後記する伝動歯車とが噛合している。

上記射出機構２は、射出用のスクリュ２０を内装した射
出加熱筒２１と、射出加熱筒２１の保持を兼ねる機台３
上のハウジング２２とを有する。該ハウジング２２の内
部には、ねじ軸２３を備えた回動軸２４が横架してあり
、そのねじ＠２３に可動部材２５が螺合しである。また
スクリ１２０の後端には、上記可動部材２５に先端を軸
受した延長軸２６が、スクリュ２０と同体に連結しであ
る。また回動軸２４と延長軸２６には、互に干渉しない
位置にスクリュ前進用の歯車２７とスクリュ回転用の歯
車２８とを有し、更に回動軸２４の端部には、ハウジン
グ壁部２２ａに固定したヒステリシスブレーキを内装し
たブレーキによる背圧制御装置２９が取付けである。

上記ハウジング２２の下部内は、上記回動軸２４及び延
長軸２６と並行な伝動軸３１が、ハウジング２２を貫通
して設けである。また上記型締機構１の下方にも、上記
プランジャ１５と並行な伝動軸３０が上記一対の固定１
１０．１１を貫通して設けである。これら型締機構側と
射出機構側との２つの伝動軸３０゜３１は、クラッチ機
構３２を介して接離自在に連絡している。

上記クラッチ機構３２は、伝動軸３１の軸端に固定した
クラッチ部材３２ａと、伝動軸３１の延長軸心上配設し
て、ハウジング壁部に貫設したクラッチ軸３２ｂと、該
クラッチ軸３２ｂの内端に固定したカップリング３２Ｃ
とからなり、かつ励磁部分はハウジング側に固定しであ
る。そしてそのクラッチ軸３２ｂの外端に伝動軸３０を
接続づ゛るための継手３３が取付けである。この継手３
３と伝動軸３０の接続は、スプラインまたはキーなどの
軸方向に対しては移動を許容する手段３４をもって行い
、型締機構１対して射出機構２が前進または後退移動す
るときに、互に接続された伝動軸３０．３１がその移動
を阻害しないようにしである。

上記伝動輪３０には、固定盤１０の内側に近接して、上
記回転盤１６の歯車１７と噛合した伝動歯車３５が取付
けてあり、この伝動歯車３５によって伝動軸３０の回転
力が回転盤１６に伝達され、その回転盤１６と螺合した
上記プランジャ１５が、回転盤１６の回転によって軸方
向に押し出され、可動盤１３を型閉じ方向か或いは型開
き方向に、タイバー１２．１２を案内部材として移動す
る。

また上記伝動軸３１には、上記歯車２７．２８とそれぞ
れ噛合する伝動歯車３７．３６がクラッチ部材３８゜３
９を介して設けである。このクラッチ部材３８．３９は
、上記伝動歯車３６．３７と連絡したカップリングと、
ハウジング側に固定した励磁部とを備え、その内部のク
ラッチプレートと励磁部との働きによって、上記伝動歯
車３６．３７と伝動軸３１との結合或いは解除がなされ
るようになっている。

更にまた伝動軸３１のハウジング壁部２２ａから外部に
突出した軸部は、ハウジング壁部２２ａに固定したタコ
メータジェネレータ４１を備えた電気サーボモータ４０
と連結している。

また上記クラッチ機構３２には、型締力を保持するため
の装置４２が設番プである。この力保持装置４２は、ハ
ウジング壁部２２ａに固定した電磁作動のブレーキ部材
４２ａと、クラッチ軸側に取付けたカップリング４２ｂ
とから構成されている。

４３は型開停止位置検出器、４４は型閉減速位置検出器
、４５は型閉減速位置検出器、４６は低圧型締位置検出
器、４７は強力型締位置検出鼎、４８は計量停止位置検
出器、４９は２次圧切換位置検出器、５０は後退位置検
出器などで、それらは近接スイッチ、リミットスイッチ
、光電管などよりなる。

第２図は制御装置を例示するもので、集中制御装置５１
と、サーボモータ４０及びタコメータジェネレータ４１
とを接続したサーボモータ制御アンプ５２どの間に、速
度設定器Ｖ０〜■７とトルク設定器Ｆ　　−Ｆ、の信号
切換器５３．５４とが、サーボモーり４０の正転・逆転
指令回路５５と共に並列に設けである。

サーボモータ制御アンプ５２は、集中制御装置５１の指
令によってサーボモータ４０の正転・逆転、ならびに回
転数（速度）、トルク（電流）最高値等を制御する機能
をもち、タフメータジェネレータ４１の信号をフィード
バックし回転数（速度）の閉ループ制御を行なわせるも
のである。

また集中制御装置５１には、上記位置検出器４３〜５０
と時間設定器Ｔ−Ｔ７、上記力保持装置４２、クラッチ
機構３２．３８．３９、設定器５６の指令ににり作！！
ｌする上記スクリュ背圧制御装置２９の制御用アンプ５
１、操作スイッチ５８とが接続してあり、更にまた集中
制御装置５１に接続したコンパレータ５９にリーーボモ
ータ４０の電流検出ｒＡ６０と、強力型締検出用の電流
設定器６１及び射出充填検出用の電流設定器６２とが集
中制御装置５１からの指令により作動する信号切換器６
３を介して接続しである。

次に型締機構１の制御について説明する。

第３図はサーボモータ４０における回転速度とトルクの
制御関係図で、設定値Ａ、Ｂは正逆回転の主たる作動側
を示した。また速度設定値とトルク設定値はサーボモー
タ４０の最高速度及び最高トルクとをそれぞれ１００と
して示し、上記設定器Ｖ。

〜Ｖ７及びＦ。−Ｆ７の作動範囲は、同一符号をもって
示す。

なお電流とトルクは比例関係にある。

更にまた実行値Ａ１．８１を簡略化して示したが、増減
の状態はサーボモータ４０及びサーボモータ制御用アン
プ５２の特性によったり、また機構や負荷の状態によっ
て変化する。

上記制御装置では、共通の設定器Ｖ　　、Ｆ　　により
最高速度と最高トルクとが設定され、時間設定器Ｔ。に
より設定された１成形サイクルタイムの範囲にて、集中
制御装置５１の指令にもとづき図示のように、各速度設
定器Ｖ１〜ｖ５により速度の設定値Ａが、また各トルク
設定器Ｆ１〜Ｆ４によってトルク設定値Ｂがサーボモー
タ４０の出力トルク上限値として設定される。

１、高速型閉 入力によりサーボモータ４０は実行値Ａ１に示すように
、ａ−ｂ間を加速されてｖｌの設定値Ａまで高速回転す
る。このときサーボモータ４０には加速させるための大
きな起動電流が発生するが始動時以外に大きな負荷は掛
らないから、トルク設定器Ｆ、が作動しても、トルクは
実行値Ｂ１に示すように上昇から下降し、ｂ−ｃ間は高
速となり、可動盤１３は型締方向に高速前進する。

２、型閉スローダン 上記可動盤１３が上記位置検出器４５の作動位置に達す
ると、信号によって信号切換器５３が作動し、速度設定
器■２の設定速度に切換ねる。これによりｃ−ｄ間は減
速域となってモータに回生制動が発生しスローダンし、
ｄ−ｅ間は低速となる。すなわちトルクは減速時には逆
回転トルクがかかる。

３、低圧型締 上記位置検出器４６の作動位置に可８盤１３が達すると
、信号によって信号切換器５４が作動し、トルク設定器
Ｆ２に切換ねる。このトルク設定値は、上記速度設定値
に必要とするトルクよりも低く設定しであるため、Ｖ２
の速度を維持するのに必要な回転速度が得られず、タコ
メータジェネレータ４１によって設定速度になろうとフ
ィードバックがかかり、サーボモータ４０の出力を増大
しようとするが、その出力トルクはＦ２のトルク設定値
により上限が規制されているためＦ２以上のトルクが発
生せず、可動盤１３はトルクＦ２による低力で移動し、
そこに低圧型締が行われる。

したがって、ｅ−ｇ間は速度設定器Ｖ２の作動範囲であ
りながら、トルク設定値との関連にＪ：って自動的に力
の制御に切換ねり、速皮制御ＪＩｆｉ域から力の制御領
域■へと変化する。そして金型間に異物があって、可動
盤１３の前進が制限されるようなときには、上記時間設
定器Ｔ７のタイムアツプにより異常信号が発せられて、
サーボモータ４０への入力は中断されるので金型の破損
は防止される。

４、強力型締 金型１４．１４がほとんど閉じ、可動盤１３が上記位置
検出器４７の位置に達し、信号によって速度設定器Ｖ　
とトルク設定器Ｆ３とに切換わる。この位置における速
度設定値はスローダウン速度設定値よりも高く設定され
ている。このときには金型１４゜１４は既に接している
か、または接する直前にあり、ｖ３におけるような高い
速度の設定は不要と思われるが、これは強力型締の立上
りを短時間にて行うためである。

上記金型相互が完全に接し、可！ＪＪ盤１３の前進が阻
止されると、速度実行値Ａ１はＯ値となるため４ノーボ
モーク４０は出力を増大するが、そこに大ぎな負荷が働
いて可動盤１３は前進せず、トルク実行値Ｂ１はｇ−ｈ
間を１−ルク設定値Ｆ３まで上昇し、］・ルクＦ３の力
で金型１４．１４を強力に型締づ−る。

この強力型締の完了は、ナーボモータ４０の電流検出器
６０の検出値が電流設定器６１の設定値に達したことを
］ンバレータ５９により検出する。なおコンパレータの
代りに、時間設定器Ｔ２によりＭｊ、ａしてもよい。

強力型締の完了が検出されると、力保持装置４２が作ｖ
Ｊｔノて力保持状態を維持し、そののちクラッチ機構３
２が開作動してサーボモータ４０を型締機構１側から開
放する。このため型締行程終了時のサーボモータのトル
ク実行値Ｂ１は図示のような０値となる。したがってｅ
−ｈ間は力の制御領域■となる。

５、高速型開 射出行程の完了復に、上記クラッチ機構３２が閉作動し
、力保持装置４２が解除されてから、型開信号によって
、速度設定器ｖ４とトルク設定器Ｆ４とが作動する。こ
の場合、ナーボモータ４０の回転方向は型締行程時の回
転方向に対して逆となり、回転数は設定値へまでｉ−１
間を加速して上昇する。またトルクは始動の負荷により
上昇するだけで低下する。これにより可動Ｉ！Ａ１３は
ｊ−に間を高速で後退移動して型開を行う。

６、低速型開 上記位置検出器４４の位置に可！ｔｌａｌ１１３が達す
ると、信号により速度設定器Ｖ５が作動し、ｋ−１間に
て減速され、ｌ−ｍ間を低速後退する。この低速型開は
、成形品の突出しや停止時のショック防止のために行わ
れるもので、機械ノックにより突出力を制限したい場合
には、低トルク設定に切換えて、力の制御を行うことも
できる。上記可動５Ｊ１３の低速型間は位置検出器４３
の位置に達するまで行われる。

次に射出装置２の制御について説明する。

第４図は射出装置２におけるサーボモータ４００回転速
度とトルクの制御関係図であって、第３図の場合と同様
に設定値等を示す。また回転は逆回転となる。

１、射出行程 速度設定器■６によってサーボモータ４０は実行（直Ａ
１に示すように、設定値へまで加速され高速回転になる
。また通常はトルク設定器Ｆ５が作動しても、モータ起
動時後は上記射出スクリュ２０に大きな負荷が生じない
限り、実行値Ｂ１は図示のようになる。そしてｒ点にて
樹脂の充填が完了すると、急激にｌ−ルクが上昇する。

上記射出充填検出用の電流設定器６２の設定値αにトル
クが達すると、上記時間設定器Ｔ３が作動する。そして
８点では負荷の増大によりトルク実行値Ｂ１は設定値Ｂ
に達し、反対に速度は実行値Ａ１に示すように減少して
、射出スクリュ２０は樹脂の充填を行う。

トルクが電流設定値αに達すると、制御は速度制御ｇｆ
！４域■から力の制御領域■に入る。この切換は速度設
定値とトルク設定値との相互関連によって自動的に行わ
れ、Ｆ５のトルクに制御された状態で充填バッキングが
完了する。時間設定器Ｔ３がタイムアツプしたｔ点では
、時間設定器Ｔ４が作動し、またトルク設定器Ｆ６に切
換ねる。そしてサーボモータ４０の出力トルクが制限さ
れているためＦ６のトルク設定値となり、そのトルク設
定値による射出スクリュ２０の前進により二次圧（保圧
）が加えられ、保圧状態に２ｉ制御されたタイマＴ４の
タイムアツプにて射出行程が終了する。これにより樹脂
の冷却収縮に伴う不足分が補われる。

なお、射出開始時ににり作動するタイマの設定によって
射出時間を制御してもＪ：い。

また二次圧への切換は割出スクリュ２０の位置を上記検
出器４９にＪ：り検出して行ってもにい。また時間設定
器Ｔ３により一定時間後に二次圧に切換えているが、こ
の時間は極めて僅かなので、α点にて直ちに切換えても
よい。更にまたビンポイントゲート用金型など、射出開
始時に起動トルクが過大に要する場合には、その間、射
出充填トルクとは別な設定器の設定値によればよい。

２、チ１１−ジ行稈 上記時間設定器Ｔ４のタイムアツプにより時間設定器Ｔ
５が作動して金型の冷却が行われる。そしてタイムアツ
プにより時間設定器Ｔ６が作動したのち、上記速度設定
器■７及びトルク設定器Ｆ７に切換ねり、サーボモータ
４０は正回転してヂャージを開始する。このとき上記背
圧制御用ブレーキ２９を作動して射出スクリュ２０に背
圧を付与する。射出スクリュ２０は樹脂圧に押圧されて
後退移動し、上記計量停止位置検出器４８の働きにより
計量を完了する。さらにドルーリングを防止するために
スクリュを軸方向に後退させる場合には後退位置検出器
５０の作動位置にて停止する。

上記実施例中、サーボモータは型締、射出、計量等すべ
ての駆動に兼用で用いた場合を示したが、これは各駆動
部毎に独立して設けても良い。

［発明の効果］ 上述のように本発明では、ナーボモータの出力１−ルク
を制御することによって、強力型締力の制６ａ（トルク
の制御）を行うことができ、しかも速度と力の制ｍ＋領
域の切換は、設定値によって電気的に行われるため、集
中制御が容易で操作も簡単となり、サーボモータによる
駆動源を直接υ１Ｉ２Ｉ］するので、複数の可動部材の
制御においても、従来の油圧式のにうに各アクチュエー
タ別の圧力調節弁、流量調節弁等を設けてその制御を行
う必要もなく、更に下記のごとぎ効果をも奏する。

（１）　　速度は閉ループ制御されるので、再現性、安
定性に優れ、精密安定成形ができる。

■　可動盤などの可動部材の移動は、回転手段とねじ軸
とによって行われ、軸方向の慣性によるスリップが生ぜ
ず駆動源の制動によって、動作もスムースで正確な位置
制御が得られる。

■　流体駆動式における油温や調整弁特性等の影響を受
けることがなく、速度および力とも設定値に対してほぼ
一致する実行値が得られるので適確な成形条件を得るこ
とができる。

（４）速度検出器を駆動源に取付けることによって取扱
いやずく廉価にでき、 ■　また駆動源にエンコーダを取付けることによって、
可動部分に位置検出器を設けることなくよりシンプルな
構造に１にともできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る電動式射出成形機の制御方法を例示
するもので、第１図は電動式射出成形機の略示縦断面図
、第２図は制御装置のブロック図、第３図は型締装置に
おける駆動源の速度とトルクの制御関係図、第４図は射
出装置における駆動源の速度とトルクの制御関係図であ
る。 １・・・型締機構、　　　　２・・・射出機構、１５・
・・プランジャ、　　　２０・・・スクリュ、４０・・
・サーボモータ。 特許出願人　　　日精樹脂工業株式会社第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 型締機構の駆動源としてサーボモータを用い、サーボモ
   ータの回転力を伝動機構を介して可動盤の推力に変換し
   、型開閉と型締とを行うに当り、低圧型締工程における
   低圧型締力の制御を、サーボモータの出力トルクを制御
   して行うことを特徴とする電動式射出成形機の低圧型締
   方法。