JPH04501832A - ブラシレスｄｃ駆動システムを備えた射出成型機 - 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】 ブラシレスＤＣ駆動システムを備えた射出成型機（発明分野） 本発明は、射出成型機用の電動機駆動部に関し、特に射出成型機に対するサーボ 機構駆動システムにおけるブラシレスＤＣ［動機の使用に関する。

（関連技術の説明） 射出成型機は、主な駆動力源として液圧作動システムを使用するように伝統的に 設計されてきた。液圧作動装置は、多年にわたり満足できるものであることを証 明した。これらの装置は、比較的安価であり、動力および速度応答特性が射出成 型機の要件に見合うものであり、かつ堅固で信頼し得る。

しかし、液圧作動システムは、幾つかの特有の短所を持つ。作動油は、産業環境 における塵埃および汚染に曝れ、濾過および保守を必要とする。更に、油の漏洩 の可能性がある。液圧駆動部は、位置決め精度および再現性が制限され、作動油 の温度変化は性能における更なる変動をもたらすことになる。最後に、液圧駆動 部はエネルギ効率が低く、従って油から熱を取除いて一定の油温を維持するため 熱交換器および冷却器を必要とする。

電動機サーボ機構駆動部は、４０年以上にわたり使用されてきた。往時のシステ ムは、整流子で終る電機子に多くのコイルが巻付けられた公知のブラシ型ＤＣ電 動機を使用した。この電機子は、電機子上の巻線数と対応する多数の永久磁石あ るいはコイル磁石を有する固定子により包囲されている。電動機が回転すると、 炭素ブラシが電機子コイルを順次電源に接続する。コイルに流れる連続電流が固 定子の磁界と作用して電機子にトルクを生起することにより、電機子の回転運動 および電機子コイルの励磁／整流作用を継続する。

ブラシ型ＤＣ電動機の最も望ましい特質は、幾つかの固有の電動機特性の結果で あるその制御部が簡単なことである。第１に、如何なる電機子電圧が加えられて も、速度およびトルクの最大限度が確保され、またある作動条件においては、速 度およびトルクは反比例関係を持ち、即ち電動機負荷が増加すると、速度は直線 的に低下する。第２に、最大トルクに対しては、電機子電流により生成された磁 界は、固定子の磁界の極に対し空間的に直角をなすはずである。電機子の整流子 構造は、各電機子コイルを直角の電機子位置関係に自動的に切換わり、最適な直 角の空間位置関係を維持する。それらの簡単さおよび望ましい性能特性にも拘わ らず、ブラシ型ＤＣ７１動機を使用するサーボ機構駆動部は、ブラシの火花、ブ ラシの疲労、ブラシの保守および低速時のト・ルク変動の短所を有する。更に、 電機子上に電流を通す巻線を持つことは、電機子の慣性を増加する詐りでなく、 空隙により固定子および電動機ケーシングから分離された電機子からの熱を成敗 させることが困難である。

過去２０年間にわたって、新しいサーボモータ設計が、厄介なブラシを使用しな いで済むＤＣｍ動機の直線的な速度とトルクの逆の特性を近づけることに成功し てきた。これらの新しい設計は、幾つかの異なる電動機技術を表わすものである が、時に総括的にブラシレス電動機と呼ばれる。これらは、一般にブラシ型のＤ Ｃ？ｉｔ動機の性能に相応するため、これらも時に総括的にブラシレス電動機動 機と呼ばれる。しｈ化、より厳密に調べると、ブラシレス・サーボモータ技術は より正確にはＡＣ誘導を動機、ＡＣ同期電動機およびブラシレス電動機動機に分 けられる。これらの電動機は各々、独特な物理的構造、独特な制御理論および独 特な作動特性を有する。

高性能のサーボｆｉ＋？Ｉｔ駆動部におけるＡＣ誘導電動機の使用は、ごく最近 の展開である。この電動機は、１つの短絡させたかご型ロータと、固定子上の３ つの位相巻線を使用する。このような電！Ｔｉ／Ｉａのサーボ機構駆動部におけ る制御は非常に複雑かつコスト高となり、この形式のブラシレス電動機のこれ以 上の分析は不要である。誘導電動ＩＸｊＩｔｉ造における変更は、かご型ロータ を永久磁石を含むロータで置換えることである。この電動機は、典型的には、開 ループ同期モードで使用される。電動機のフィードバックなしに、サーボモータ としてのその作動の制御は不可能であり、これ以上の論議は不要である。

別のカテゴリのブラシレス・サーボモータは、ＡＣ同期サーボモータである。

この内側が外側になった３相電動機構造は、磁束密度を最大にし重量を最小にす るため希土類材料を用いた永久磁石ロータにより生成される磁界を有する。従っ て、ロータの慣性が小さくなり、これが電動機の動的応答を最適化する。固定子 は、その３つの位相の各々に多数の組の巻線、一般に、ロータの磁石の個数と等 しい４組、６紐あるいは８紐の巻線を有する。３相の固定子巻線に流れる電流は 合流して、ロータの磁石の磁界と相互に作用してトルクを生じる結果として得る 磁界ベクトルを生じる。この磁界ベクトルの大きさおよびロータの磁気モーメン トに対するその角度が、トルクの大きさおよび向きを決定する。

固定子巻線の形状および永久磁石ロータの磁束密度の分布は、ロータが一定速度 で回転される時、図１ａに示されるような正弦波形の起電力（ＥＭＦ）１１が巻 線に誘起される如きものである。誘起されるＥＭＦの大きさおよび周波数は、こ の速度に比例する。もし固定子巻線に、大きさおよび周波数は等しいが位相が図 １ａに示される如く１２０°ずれている３相の正弦波形電流１５が供給される・ ならば、回転磁界が固定子の極に生じる結果となる。この磁界の強さは、固定子 巻線の電流の大きさと比例する。

与えられた電流における最大トルクおよび略々直接的な直線状のトルク／電流関 係を得るためには、それぞれ固定子電流の位相角およびロータの磁石により生じ る磁気ベクトルの角度の関係は一定に保持されねばならない。従って、固定子巻 線に与えられる正弦波形電流の位相関係は、誘起される各ＥＭＦと同位相に制御 され維持されなければならない。

上記の機能を達成するため、電動機の作動に関する情報を得るようにフィードバ ック・ループが電動機と電動機制御部間で閉じられている。第１に、軸の回転方 向を決定するためフィードバック信号が要求される。第２に、電流信号の振幅お よび位相を適正に制御できるように、ロータ軸の瞬間的な絶対位置を定義するフ ィードバック信号が要求される。最後に、速度制御のため必要な電動機の速度を 測定するためフィードバック信号が要求される。大半のＡＣ同期サーボモータに おいては、３つの全てのフィードバック信号が、高分解能の絶対パルス・エンコ ーダ、あるいはＩｌ＋！型的には回転毎に２０００ないし４０００パルスの範囲 内にある増分分解能を持つレゾルバから得られる。

以下に更に詳細に述べるように、ＡＣサーボモータは、固定子電流を電子的に整 流して、各位相に対して正弦波状の電流波形をディジタル的に生じるために、非 常に複雑な制御を必要とする。明らかに、このＡＣ同期サーボモータ制御は、ブ ラシ型のＤＣ電動機に用いられるものより遥かに複雑である。

過去数年間に、ＡＣ同期サーボモータを用いる幾つかの射出成型機が紹介された 。このような装置は、高性能のサーボ機構駆動部として設計され、工作機械、産 業ロボットその他の用途において原動カシステムとして好評を博した。優れたサ ーボ性能を獲得するため、ＡＣ同期電動機の設計は、電動機の応答時間および位 置決め分解能および精度を最大化するように進化した。例えば、重量および慣性 を減少するため、珍しい磁性材料が使用される。更にまた、電動機の構造は比較 的複雑なものであり、より高い位置決め分解能および精度を達成するため必要な 複雑な計算を行うため電動機の制御が開発された。最終的な結果として、高い性 能は達成し得るが高いコストを伴う更に複雑な制御が要求される。

更に、高いサーボ性能のため必要なＡＣ同期電動機の比較的小さなコンパクトな 設計は、電動機の出力が制限される結果となった。結果として、より多くの出力 が要求される用途においては、複数の電動機を１つの原動カシステムに使用しな ければならない。

（発明の要約） 本出願人は、射出成型機における電動機駆動部の利点を享受することを欲するが 、制御の複雑さ、高いコストおよび入手可能なＡＣ同１ｇ！電動機の特有の出力 限度は回避したいものと思う。

ＡＣ同期電動機とは対照的に、ブラシレスＤＣ電動機は、比較的遅い速度で歯車 あるいはトルク伝達の脈動を生じた経験から、高性能のサーボ機構駆動部として は使用されず、一般にはその位置決め精度および信頼性はＡＣサーボモータより 低いものである。しかし、本出願人は、トルクの脈動を最小限に抑えることによ り、ブラシレスＤＣ電動機を射出成型機のサーボ機構駆動部として有効に使用で きることを発見した。

本発明の１つの目的および利点は、堅牢であり、簡単な構造であり、かつ最小限 のコストで得ることができる信仰性の高い電動機制御を含むブラシレスＤＣｆｉ 動機駆動部を備えた射出成型機の提供にある。

本発明の関連する目的および利点は、必要な出力を得るため２つ以上の電動機を １つの駆動ユニットにまとめて用いる必要なしに、１０００）ン以上の緊締力が 可能なものを含む全範囲の射出成型機サイズに対するブラシレスＤＣ電動機駆動 部の提供にある。

本発明の別の目的および利点は、水準技術の射出成型機の性能要件に等しいかあ るいは更に優れた性能を提供するブラシレスＤＣ電動機駆動部を備えた射出成型 機の提供にある。

本発明の更に別の目的および利点は、クランプ・ユニット、押出しおよび射出ユ ニット用のブラシレスＤＣ電動機駆動部、ならびに射出成型機に典型的に用いら れる他の閉ループ原動カシステムを備えた射出成型機の提供にある。

本発明の性質、原理および有用性については、添付図面に関して以降の詳細な説 明を読めば更に明らかになるであろう。

（図面の簡単な説明） ｉｌａおよびｉｂは、固定子巻線に誘起されたＥＭＦおよびＡＣ同期サーボモ図 ２は、ブラシレスＤＣｆｌｉ動機とともに典型的に使用される制御回路素子を示 すブロック図、 図３は、ブラシレスＤＣ！動機に対する通常および進み位相角の速度／トルクの カーブを示すグラフ、 図４は、典型的な射出成型機において使用されるブラシレスＤＣ電動機を含む制 御システムを示す概略ブロック図、 図５は、ブラシレスＤＣｍ動機を使用することができる１つの形式の射出成型機 に対する全体構成要素を示す図、 図６は、ブラシレスＤＣ電動機と共に典型的に使用される制御回路構成要素に対 する別の実施例を示すブロック図、 図７は、典型的な射出成型機に使用されるブラシレスＤ　Ｃｍ動機を含む制御シ ステムの別の実施例を示す概略ブロック図である。

（実施例） 本出願人は、別の形式のブラシレス・サーボモータ、即ちブラシレスＤ（Ｊ！電 動機用いる射出成型機の駆動システムを開発した。ブラシ１１ＡＤ（Ｊ！電動機 おいては、固定子は、永久磁石ロータにおける磁石数と等しい３相の各々におけ る巻線数からなる。ロータに取付けられた磁石は、一般に周知のセラミック磁石 である。固定子巻線の形状およびロータ上の永久磁石の形状は、ロータが一定速 度で回転される時、図１ｂに示される如き台形状のＥＭＦ波形１７が固定子巻線 に誘起されるように、ロータにおける磁束密度の分布を生じる。各位相における 台形状のＥＭＦの累積効果は、固定子における誘起電流に対する略々平坦な波形 を生じることである。図１ｂに示される如き矩形状の電流ブロック信号１９が、 図１ａに示した如きＡＣサーボモータにおける１８０ａにわたる正弦波形電流の 連続的な印加とは対照的に、１２０’の持続時間にわたり不連続的に加えられる ことに注目すべきである。一方の巻線から他方の巻線へのこのような不連続的な 電流の流れがブラシレスＤＣｔｉ動機における波状の特性の主な原因である。

ＥＭＦの振幅ｆは速度と比例し、従って、速度は固定子の巻線に加えられた信号 の電圧の振幅を制御することにより制御される。固定子における電流ブロックの 振幅は、生成されるトルクに比例し、このトルクを制御する。ロータの位置の如 何に拘わらず均一なトルクを生成するためには、電流の整流は予め定めたロータ 角度で生じなければならない。このような角度は、通常は、固定子に取付けられ た３つのホール効果ロータにりより検出され、電動機の固定子電流の切換えを制 御するため電動機制御部にフィードバック情報を与える。更に、ロータの速度信 号を生じるためには、安価な低い分解能の回転計を使用することができる。

整流ロジックにより、ブラシレスＤＣｉ動機の電流／トルク特性および電圧／速 度特性が、ブラシレスＤＣｆＴｉ動機のこれら特性と略々類似するようになる。

その結果、ブラシレスＤＣ電動機の制御システム回路は非常に簡単なものとなり 、ブラシ型ＤＣｆＩ動機駆動部の制御特性をエミュレートするように構成するこ とができる。

図２は、典型的なブラシレスＤ　Ｃ’Ｎ動機制御部の基本的な構成要素を示すブ ロック図である。電動機は、円筒状の固定子ハウジング（図示せず）上に巻付け られるＹ字形の形状に巻付けられた３個の固定子コイル２２．２４．２６を有す る単極電動機として２０で示される。前記コイルもまた、所要の電動機性能に従 ってΔ形に接続される。ロータ２８は、固定子ハウジング内に回転自在に取付け られ、２つの異なる磁極を生じるように円周上で直径方向に取付けられた１組の 磁石３０．３２を含む。３個のホール効果センサ３４．３６．３８が固定子ハウ ジングに取付けられ、ロータの磁極がセンサを通過する毎にロータ位置フィード バック信号を生じる。

図１ｂに示された如き台形状のＥＭＦ波形と時間の関係を得るため、ブラシレス ＤＣ！動機の設計は、固定子の巻線形状、ロータ磁石の形状、大きさおよび間隙 、およびロータと固定子間の空隙を考慮に入れなければならない。ホール効果セ ンサ３２．３４．３６は、正確に固定子ハウジング上に配置されて、誘起された 台形状のＥＭＦ波形に対してちょうど正しい時間に電流信号の固定子巻線への切 換えを可能にするためロータ位置フィードバック信号を生じる。従って、磁界の 理想的な空間的な直角の状態を維持するための電流の切換えあるいは整流は、電 動機の構造固有のものであり、個々に制御する必要はない。

単極電動機を図に示したが、更に典型的には４擾、６極あるいは８極の電動機が 用いられる。このことは、極数に等しい３つの位相の各々における巻線の組数が あること、およびロータもまた電動機の極数に等しい磁石数を含むことを意味　 。

する。しかし、電動機の極数の如何に拘わらず、同じ３個のホール効果センナが 使用される。このため、ホール効果センサは、所要のロータ位置のフィードバッ クｆ：号を生じるのに有効な低コストの位置検出器であるという利点を有する。

ｒｇ：ｉ２の電動機はまた、ロータの周囲の等しい増分を規定する磁気ロータ・ マーカ４０と関連して作動する、固定子ハウジングに取付けられたホール効果セ ンサ４２．４４により達成される他のフィードバック能力を提供する。ホール効 果センサ４２．４４は各々、磁気ロータ・マーカが通過する毎に出力信号を生じ ることになる。従って、ホール効果センサ４２．４４および磁気ロータ・マーカ ４０は、回転毎に１００ないし３００パルスの範囲内の分解能を有する低コスト のフィードバック装置を提供する。ホール効果センサ４２．４４からの出力信号 は、電動機の回転の角速度および方向の決定のため使用される。

整流器５０は、３相の入力（ｇ号に応答して、それぞれ正のバスおよび負のバス 上に正と負のＤＣ電圧を生じる。電流検出器５２は、電動機の固定子コイル２２ ．２４．２６に流れる全電流を検出するように機能し、出力１１５４上に電流の フィードバック信号を生じる。インバータ５６は、固定子の各位相を開回路条件 から正または負のバスへ切換えるためのパワー・トランジスタ・ブリッジからな る。

１つの固定子巻線に対する典型的なトランジスタ・ブリッジ５８が示されている 。

各トランジスタ・ブリッジのデユーティ・サイクルは、ホール効果センサ３４． ３６．３８からのロータ位置のフィードバック信号に応答して、インバータ駆動 ロジック６０により制御される。このインバータ駆動ロジック６０はまた、パル ス幅変調器６２により制御される。電流調整２３ｉ６４は、トルク制御部６６ま たは速度制御ブリッジ６８からの信号に応答して、パルス幅変ｒＡ器に対して指 令信号を与える。

先に述べたように、電動機の速度およびトルクを制御することが一般に望ましい 。速度制御部６８は、人カフ４上の所要の速度指令（２号に応答して、所要の速 度信号を方向センサ７２からの角速度フィードバック信号に比較して、１１６９ 上に速度誤差信号を生じる。この速度誤差信号は、電動機の所要のあるいは設定 された速度および実際の角速度間の差を表わすアナログ信号である。トルク制御 部６６はブラシレスＤＣ電動機においては典型的には使用されず、電動機の制御 操作の初めの論議においては無視される。従って、線６９上の速度誤差信号は、 電流調整器６４に直接有効に送られ、この調整器もまた電流検出器５２から電流 フィードバック信号５４に接続される。電流調整器６４は、電流フィードバック （π号および速度誤差信号の和を表わす出力をパルス幅変調器６２に対して与え る。パルス幅変調器が電動機に対する電圧を増加するに伴い、角速度が増加して 更に多くの電流が電動機により使用されることになる。ある期間にわたり、速度 誤差信パルス幅変調器をして所要の印加電圧および電動機の速度を維持させるこ とにイクルは、ホール効果センサ３４．３６．３８からのロータ位置信号により 制御される。このブリッジのトランジスタのオン時間において、パルス幅変：Ａ Ｈが多くのオン／オフ信号をインバータ駆動ロジック６０へ与え、パワー・トラ ンジス　゛りがデユーティ・サイクルのオン時間にオンとオフ間で切換るように する。その正味の結果は、トランジスタが固定された正または負の電圧に切換わ る場合でさえ、デユーティ・サイクルのオン時間では、この期間中の平均電圧は より小さいことである。同様に、平均電流は、デユーティ・サイクルのオン時間 の期間中ブブロック１９の印加であり、これが電流調整器の出力により定義され る大きさを持つ全電動機電流を生じる。

トルクの制御は典型的には使用されないが、ブラシレスＤｌｊｌ動機はトルクの 制御下で指令を受ける。このような状態においては、トルク制御部６６は人カフ することになる６電流調整器は、より多くの電流を供給して電動機を再びｔ日令 された速度にする。負荷が増え続けると、速度誤差信号は入カフ０にあるトルク 限よび電動機のトルクはこれに従って変更される。トルク制御が使用されない時 は、セット・トルク信号がその最大ｆ直にセットされる。

パルス幅変調器の制御装置は、連間制御あるいはトルク制御に応答して制御する ことができ、あるいは速度とトルクの誤差信号の双方に応答することが許容され る。この場合、制御装置は、速度およびトルクの誤差信号間で切換わり、これら の誤差信号の状態および他の電動機の条件に応じて、制御変数としてその１つを 選定することになる。

ＡＣ同期電動機の制御のための全体的なブロック図は、図２に示された如きブラ シレスＤＣ！動機用の制御部のブロック図と非常によく似ている。ここのブロッ ク図の制ｇｌＩ要素は類似した機能を有するが、しかし、各ブロックをなす特定 の回路要素は、異なる電動機に対しては著しく異なっている。ＡＣサーボモータ は、一般により多くの電流を要し、より高品位の制御回路要素を要する更に複雑 な電流動態を有する。より顕著な相違点は下記の通りである。

第１に、ブラシレスＤＣ電動機のセラミック磁石は、改善されたサーボモータ性 能を得るように磁束を増しロータの慣性を減じるため、ＡＣサーボモータでほの ロータ・エンコーダは、ＡＣサーボモータにおいては、高い分解能の位置の絶対 フィードバック信号を得るように高い分解能の光学ロータ・エンコーダまたはレ ゾルバによってＺｌｆｉされることになる。この高分解能の絶対位置フィードバ ック信号は、ＡＣサーボモータの制御部が正確な電流スイッチング信号を生じな ければならない故に必要とされ、更に、ロータ回転の各増分毎に、３つの位相の 各々にたいして電流信号の正弦波形のコード化を行わなければならない。

第３に、正弦波形電流駆動を得るために、ブラシレスＤＣ電動機のパルス幅変調 器およびインバータ駆動ロジックは、ＡＣサーボモータにおいては、著しく更に 複雑な整流回路によって置換されることになる。このような回路は、第１に、電 動機速度を制御するため各位相毎に正弦波形電流の交差点を定義しなければなら ない。この交差点は、インバータ・トランジスタ・ブリッジのデユーティ・サイ クルおよびスイッチングを定義することになる。次に、図１ａに示される如き正 弦ｅＬ電流の波形１５が必要とされるため、整流回路はロータの各増分角度位置 に応答して、各位相における正弦波形に対する適当な電流の大きさが生じるよう にパルス波形変調器を制御しなければならない。従って、レゾルバの各絶対回転 増分と同期して、正弦波電流波形の増分が他の位相と適正な位相関係で各位相毎 に生成される。最後に、ＡＣサーボモータの制御は、電動機に所要の全電流を生 じるように電流調整器からの信号に応答しなければならない。

ＡＣＣサーボモーフ対する上記の制御機能は、整流がホール効果センサにより固 定されてこれから得られるブラシレスＤＣＦＷ動機において要求される簡単な制 御機能よりも遥かに複雑でありかつ実現が更に難しい。更に、ブラシレスＤＣ１ ！動機の制御におけるパルス波形変調器は、１つのデユーティ・サイクル内で電 流信号の大きさを連続的に変調する必要はない。対照的に、この変Ｆｌ器は単に デユーティ・サイクル全体にわたり１つの固定された振幅を変調するのみであり 、変れる処理には著しい相違が存在する。その結果、ＡＣサーボモータの制御は 著しく複雑な制御動作を必要とし、より複雑な回路要素が必要とされ、コストは 著しく高くなる。

図４は、典型的な射出成型機における原動力の供給源としてのブラシレスＤＣ電 動機の使用を示している。成型機の制御部１０４はオペレータ・ステーシランの みでもよく、あるい１まカラー陰極線管あるいは射出成型作動サイクルの状態に ついてのリアルタイム情報を提供することができる他のパネル・ディスプレイで もよい。成型機制御部１０４は、閉ループ能力を提供するＣｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌａｃｒｏｎ？ｆにより製造販売される射出成型機制御部のＣＡＭＡＣのい ずれによってもよい。このような制御部の一例は、参考のため本文に引用される 米国特許第４．７４５．５４１号に記載されている。制御部１０４は、基本的に は、論理プロセッサ７１と、関連するプログラムおよびデータ・ストア７３から なっている。ストア７３は、典型的には、論理プロセッサ７１に対するオペレー ティング・システム・プログラムを記憶するメモリーと、射出成型機の作動サイ クルを提供するための論理プロセッサにより実行される一連の論理命令を記憶す るメモリーとを含む。この論理命令は、一般に予めプログラムされてストア７３ 　。

のＲＯＭメモリーにロードされる。ストア７３は更に、所要の作動サイクルと関 連するデータを記憶するためのメモリーを含む。このデータは、所要の位置、速 度、温度、圧力あるいは満足し得る部品を作るため成型機の作動に必要な設定点 あるいは限度を表わす他のデータを表わす。オペレータは、オペレータ・ステー ション８４からこの設定点データを修正することができる。

論理命令の実行に際し、論理プロセッサ７１は、作動サイクルを開始するため、 ｊ１０インターフェース７７を介して適当な電動機コントローラおよび成型機の 他の装置に対する速度、トルクおよび他の設定点指令信号を生じることにより成 型機のリアルタイム機能を制御する。プロセッサ７１は、成型機から位置、速度 、圧力、温度および他の信号を受取り、制御ループ・プロセッサ７５と共に作動 して、その時の設定点信号の状態を変更しあるいは終了し、そして（または）作 動サイクルを継続するため成型機に対する新しい設定点信号を生じる。

ストア７３はまた、論理プロセッサ７１および制御ループ・プロセッサ７５によ り共有される２車ボート・メモリー５３を含む。制御ループ・プロセッサの１つ の機能は、制御部１０４におけるサーボ・ループを閉じることである。例えば、 制御ループ・プロセッサ７５は、２重ポート・メモリーから速度指令信号を読出 し、これをバッファ６３に格納する。バッファされた速度指令信号は、コントロ ーラ８７へ与えられてクランプ・ユニットの運動を指令し、クランプ・ユニット の位置を表わす線９８上の位置のフィードバック信号がＩ１０インターフェース ７７を介して受取られる。制御ループ・プロセッサ７５は、加算器６５において 位置のフィードバック信号をストア７３の２重ポート・メモリ一部分に格納され たプログラムされた位置の設定点信号に代数的に加える。結果として得た和がゼ ロに等しい、即ちクランプ・ユニットの実際の位置がプログラムされた位置と等 しい時、制御ループ・プロセッサ７５はコントローラ８７に対する存在する速度 指令信号を終了し、あるいは新しい速度指令信号をバッファ６３に与える。同様 に、圧力のフィードバック信号は、射出ユニット１０２における押出しスクリュ ーに対する圧力を測定する成型機の圧力ドランスジューサ１６８からＩ１０イン ターフェース７７を介して受取ることができる。アナログ圧力フィードバック信 号が対応するディジタル信号へ変換され、この信号は加算器６５においてストア ７３の２重ポート・メモリ一部分に格納されたプログラムされた圧力設定点ある いは限度の信号に代数的に加算あるいは比較される。もし実際の圧力がこの圧力 限度を越えるならば、バッファ６３における速度指令（：号を修正あるいは減算 するため圧力差を表わす誤差信号を信号修飾器５１により使用することができる 。

制御ループ・プロセッサは、ディジタルあるいはアナログ手法のいずれか一方を 用いて具現することができる。成型機制御部１０４は、他の構成要素、能力およ び機能を有するが、これらの論議は本発明の理解のためには不要である。

作動サイクルにおける適当な時点に、速度およびトルク設定点信号がコントロー ラ８７．８８．８９および９０に対して生成される。これらのコントローラは、 ゛図２において述べたコントローラと構造および作動において同じものである。

クランプ電動機コントローラ８７の作動を簡単に要約するならば、電動機コント ローラによる速度制御は、入力９２における速度指令信号とブラシレスＤ（ｊ！ ！動機１２４からの線９３上の速度フィードバック信号に応答して速度誤差信号 を生じる。同様に、コントローラ８７の内部では、トルク制御が入力９１におけ るトルク限度１８号とコントローラ８７内に生成された電動機電流フィードバッ ク信号に応答してトルク誤差信号を生じる。パルス波形変調器は、コントローラ ８７により決定される如きこの誤差信号のいずれか一方あるいは双方に応答して 、インノく一夕駆動ロシックに対する変調出力信号を生じる。コントローラ８７ におけるインバータ駆動ロジックは、クランプ電動機１２４におけるホール効果 センサにより生成されるｌ］９４上のロータ位置信号に応答してインバータのパ ワー・トランジスタのスイッチング動作を制御し、これにより電動機１２４の固 定子コイルに接続された１１９５．９６．９７上に３相駆動信号を生じる。

電動機１２４は、クランプ・ユニット１００と機械的に結合され、クランプ部材 間に相対的運動を生じる。位置のフィードバック装置１３２はクランプ・ユニッ トと接続されて、線９８上に可動クランプ部材の位置を表わす位置のフィードバ ック信号を生じる。更に、コントローラ８７もまた、成型機制御部１０４に対す る電動機１２４の角速度を表わす速度フィードバック信号を生じる。速度フィー ドバック信号はコントローラのいずれかあるいは全てにより生成され得るが、図 ４においては、線１０１上の押出し電動機コントローラ８９により生成される如 くに示される。電動機コントローラ８８．８９および９０、およびそれらの各サ ーボモータ１５６．１４８．１０３の作動は、述べたばかりのクランプ電動機コ ントローラ８７およびブラシレスＤＣ？ｕ動機１２４の作動と似ている。圧力成 型中射出ユニットを制御する際使用される１つの別の信号は圧力フィードバック 信号１６８で、これは成型機制御部１０４に対して入力され、圧力の直接的な測 定を可能にする。

図５は、ブラシレスＤＣｍ動機が用いられる射出成型機を示している。この成型 機は、それぞれベース１０５に取付けられたクランプ・ユニット１００および射 出ユニット１０２からなっている。

クランプ・ユニット１００は、プラテンの隅部の４本の結合バーにより結合され る矩形状の静止プラテン１０８．１１０からなる。２本の結合バー１１２．１１ ４が図に示される。この結合バーは、可動プラテン１１６に対するガイドとして 働く。型半部１１８．１２０は、それぞれプラテン１１６．１１０に固定され、 クランプが図示した閉鎖位置にある時、型腔部１２２が型半部間に形成される。

ゲート口１２３は型半部１２０および静止プラテン１１０を貫通して、融解ブラ ゲートロ１２３は型半部１２０および静止プラテン１１０を貫通して、融解プラ スチックの型腔部１２２内への射出を許容する。可動プラテンは、静止プラテン １０８上に取付けられたブラシレスＤＣＩＫ動機１２４により作動される。この 電動機は、ベルト継手１２７によりボール・スクリュー１２６に対して結合され ている。歯車駆動あるいは他の機械的な結合もまた使用するできる。ボール・ス クリュー・ナツト１２８はトグル機＄ｌ１１３０に取付けられるが、これはクラ ンプ・ユニットの作動において電動機１２４に対して機械的な利点を提供する。

線形ポテンショメータ１３２の如き位置のフィードバック装置は、静止プラテン １０８に対する可動クランプ部材１１６の位置を表わす信号を生じる。

射出ユニット１０２は、管状バレル１４０からなる押出し機構を含み、その内部 に押出しスクリュー１４２が回転自在にかつ変位自在に取付けられている。静止 部材１４４にはスクリューが支承され、スクリュ−１４２の一端部が可動部材１ ４６に回転自在に固定されている。スクリュー１４２の回転運動は、ベルト継手 １５０によりスクリューに機械的に結合された電動機１４８により与えられるが 、この継手もまた他の適当な機械的結合により実現することができる。可動部Ｉ ｔ１４６は、一方が１５２で示される、静止部材１４４および１５４間に結合さ れた１対の平行バー・ガイド上に跨っている。部材１５４上に取付けられたブラ シレスＤＣｉ１動機１５６は、ベルト継手１６０等によりボール・スクリュー１ ５８と結合されている。ボール・スクリュー・ナツト１６２は可動部材１４６に 取付けられ、従って、電動機１５６は、静止プラテン１１０に接近離反するよう に部材１４６および押出゛しスクリュー１４２に線形運動を与えるように働く。

部材１４６の位置を表わす位置のフィードバック信号は、線形ポテンショメータ １６４として典型的に示されるフィードバック装置から得られる。

図４および図５においては、他の幾つかの電動機が射出成型機に典型的に使用さ れている。放出ユニット１７０は、型と一体になっており、型が開くと完成した 成型部品を放出するよう働く。この放出ユニットは、電動機コントローラ９０に 結合されたブラシレスＤＣ［動機１０３と結合されている。成型機制御部１０４ は、射出成型サイクルの適当な時点において、またフィードバック装胃１７２か らの放出ユニット位置のフィードバック信号に応答してコントローラ９０に対す る速度設定点信号を生じる。この放出ユニットは、サーボ制御下にあって異なる 型の色々な要件および動作を許容する。

ダイの高さユニット１７４は、典型的に図５に示される結合バーおよびプラテン １０８と一体化される。このダイ高さユニットは、プラテン１０８の間隔の調整 を行い、静止プラテン１１０に対するトグル機構１３０および可動プラテン１１ ６を含み、型が閉鎖位置にある特異なる型厚を有する異なる型の使用を許容する 。ダイの高さユニットは、電動機スタータ１７８と結合されるＤＣＩＩ動機１７ ６によって制御される。ダイの高さユニットはオペレータにより手動で制御され 、その結果成型機制御部１０４が電動機スタータ１７８に対する前送あるいは後 退指令信号を生じることになる。

射出スレッド１８０は、一般に、ベース１０５上のトラック（図示せず）に跨り 射出ユニット１０２全体を支持し、これにより射出ユニットが静止プラテン１１ ０に対して前進後退することを許容する。射出スレッドは、電動機スタータ１８ ４と結合されたＤＣ電動機１８２と機械的に結合されている。このユニットの作 動もまたオペレータにより手動で制御され、その結果成型機制御部１０４が電動 機スタータ１８４に対して前進あるいは後退指令信号を生じることになる。

図４および図５に関して、図示された閉鎖位置にあるクランプ・ユニット１００ から作動サイクルを簡単に述べる。また図示されるように、ホッパー１６６から の固体の熱可塑性、熱硬化性あるいは他の材料が、液相の可塑性融材を形成する ようにスクリュー１４２によって柔軟化され、あるいはスクリューの前方に射出 されている。柔軟化時間は、典型的には複数の周部に取付けられたヒータ・バン ド１４１により、バレル１４０に対して外部熱を与えることにより短縮すること ができる。射出サイクルを開始するために、成型機制御部１０４は、部材１４６ およびスクリュー１４２をプラテン１１０に向けて直線運動させるため電動機１ ５６に速度指令を与える。成型機制御部１０４により幾つかの速度指令信号が与 えられ、位置のフィードバック装置１６４により検出される如く、プラテン１１ ．０に対するスクリュー１４２の位置の関数としてスクリュー１４２の直線速度 て直線状に運動する時、プラスチック融材はオリフィス１７０およびゲート口１ ２３を介して型腔部１２２内に射出される。次いで、スクリュー１４２の直線運 動の終りを規定するスクリュー位置が位置のフィードバック装置１６４により検 出され、成型機制御部１０４は充填サイクルへ移る。あるいはまた、成型機制御 部１０４は、予め定めた期間の終り、あるいは圧力フィードバック装ｆｆ１１６ ８により測定される如き圧力が予め定めた圧力限度を越える時、充填サイクルへ 移る。

以後の充填サイクルおよび保持サイクルにおける射出サイクルの間、押出し電動 機コントローラ８９にはゼロ速度信号および最大トルク指令信号が与えられる。

これらの信号は、押出しスクリューが、射出、充填および保持サイクルの間スク リューに及ぼされる直線作用力の存在下において回転しないように保持するため 必要である。

充填サイクルの間、成型機制御部は、予め定めた期間に速度指令信号および１つ 以上のトルク指令信号を与える。その目的は、材料を型内に押圧し続けて型充填 プロセスを完了することにある。電動機コントローラ８８は、速度指令を生じる ため電動機１５６に対して電流を与える。しかし、トルクに比例する電動機電流 フィードバックに基いて、電動機トルク制御は指令されたトルクを越えないよう に電流を制限する。

充填サイクルの終りを示す予め定めた期間の終りに、成型機制御部１０４は保持 サイクルへ移る。この成型機制御部は再び、保持サイクルの間トルク限度特性を 生じる予め定めた期間、予め定めた速度指令信号おいて１つ以上のトルク指令信 号を与える。保持サイクルの終りを示す予め定めた期間の後、成型機制御部１０ ４は冷却サイクルへ移り、その間成型された部品が冷却する更に別の期間トルク 指令信号あるいは速度指令信号が存在しない。

この冷却サイクルの間、成型機制御部１０４は押出し実行サイクルを開始し、こ れにおいては押出し電動機１４８はスクリュー１４２の前方に融解材料の新しい 射出量を押出すように作動される。同時に、電動ｆｆ１１５６は、予め定めた圧 力を融解プラスチック材料に、あるいは予め定めた背圧を押出しスクリュー１４ ２に対して維持しながら、このスクリュー１４２をプラテン１１０から遠去ける ように作動されなければならない。成型機制御部１０４は、コントローラ８９に 速度指令信号を与えて、押出しスクリュー電動機１４８をしてスクリューを回転 させて更に多くのプラスチック材料を柔軟化し、これをオリフィス１７０に隣接 するスクリューの前方に運ぶ。同時に、成型機ｍｌ制御部は、ゼロ速度指令およ びトルク限度指令を電動機コントローラ８８へ与えて、電動機１５６を回転させ ないがスクリュー１４２に対して予め定めた背圧を維持するようにさせる。スク リューの前方に圧力が形成すると、コントローラ８８は、ゼロ速度を維持する、 即ち電動機が回転しないようにするため、より多くの電流を電動機１５６へ与え なければならない。電動機コントローラにおける電流検出器がトルク指令より大 きなトルクを表わす電流を検出すると、コントローラ８８内のトルク制御は速度 制御を無効にし、電動機は回転を許される。電動機の回転は、スクリュー１４２ がプラテン１１０から遠去かるように運動させて、指令されたトルク限度まで背 圧を低下させる。その結果、スクリュー１４２が回転して一射出量の融解プラス チックを形成すると、スクリューはプラテン１１０から遠去かりスクリューに対 して予め定めた背圧を維ｒｊすることになる。

成型機制御部１０４は、コントローラ８９に対して１つ以上の速度指令を、また コントローラ８８に対して１つ以上のトルク指令を、フィードバック装置１６４ により検出される如き押出しスクリュー１４２の位置の関数として与えることが できる。スクリュー１４２が予め定めた最終位置に達すると、成型機制御部は押 出し電動機１４８の作動を止めて、速度指令をコントローラ８８に発してスクリ ュー１４２を更に運動させて融解プラスチック材から圧力を、またスクリューか ら背圧を除く。

成型された部品の冷却サイクルの終りに、制御部１０４はまた速度指令信号を電 動機１２４に対して与えて、可動プラテン１１６を静止プラテン１１０から遠去 かる方向に運動させて型を開く。プラテン１１６の減速時に、位置のフィードバ ック装置１３２により検出される如きその位置に応じて予め定めた加速度を与え るように、異なる速度指令信号を与えることもできる。型が開きつつある時、制 御部は、型半部１１８により支持することができる型半部放射機構（図示せず） 制御部は、型半部１１８により支持することができる型半部放出機構（図示せず ）を作動させる放出電動機１０３を含む放出ユニット１７０に対して速度指令信 号を与える。放出電動機１０３の作動は、成型機制御部１０４から速度指令信号 を受取る電動機コントローラ９０によって制御される。制御部１０４はまた、位 置のフィードバック装置１７２から放出位置フィードバック信号を受取り、部品 放出機構（図示せず）の位置を制御する。異なる速度指令は、位置のフィートノ くツク装置１７２により検出される如き放出機構の位置の関数として与えられる 。

完成した部品は型から放出され、次いで位置のフィードバック装置１７２により 検出される如き放出機構の位置の関数として成型機制御部１０４により与えられ る速度指令の制御下において、放出電動機は部品放出機構をその元の位置へ戻す 。

完全に開いた型のクランプの位置が検出されると、制御部１０４は速度指令信号 を与えて、型半部を再び一緒にするためプラテン１１６の反対方向の運動を開始 する。制御部１０４は、加速度および減速度を制御し型半部を制御された接触状 態にするためプラテン１１６の位置に応じて幾つかの速度指令を生じる。例えば 、可動プラテン１１６は、予め定めた位置に達するまで全サイクル時間を短縮す るため、最初早い速度で静止プラテン１１０に向けて運動させることができる。

その後、フィードバック装置１３２により別の位置が検出されるまで、低い速度 を表わす速度指令がコントローラ８７に与えられる。次いで、成型機制御部１０ ４は、速度指令に低い値のトルク指令信号を与える。通常の状態においては、型 半部はフィードバッグ装置１３２により検出される如き完全に閉じた位置へ合体 させられる。しかし、もし型半部間に障害が存在するならば、トルク制限制御が 速度の制御を無効化して、電動機に対する電流を減少して電動機の速度および運 動を低下させ、型半部が障害により生じる破損から保護する。

型半部が完全に閉じた位置に達したとすると、トルク指令値が増加され、速度指 令が与えられて図５に示される如き締結位置にトグルを運動させる。型の緊締作 用力は、フィードバック装置１３２により検出されるトグル機構の最終位置によ って決定され、制御される。

本文に述べた実施例は射出成型機を作動することができるが、成型機の性能を改 善するため幾つかの変更が可能である。ブラシレスＤＣ電動機は、一方の電動機 ＠線から他方の巻線に対する不連続な電流ブロックの整流の結果として生じるト ルクの脈動即ちリップルにより生じる電動機の波状回転の本質的な欠点を有する 。この電動機の波状回転は、比較的低い速度において更に顕著になる電動機の運 転中トルクのパルス即ち波により証拠立てられ、完成した部品の特性のばらつき を生じ得る。更に、この電動機は、回転せずにトルクを保持する時にハンチング 即ち振動を生じる。この振動は主として、図２に示された電動機コントローラに おいて使用される増分する速度フィードバックにより生じ、結果として成型機の 構成要素の疲労をもたらすことになる。

電動機の波状回転を最小限に抑えるため、本出願人は、プロセスあるいは成型機 の作用力を表わす圧力即ち変数を、サーボモータの速度ループを用いて制御でき ることを発見した。例えば、射出電動機の波状回転は、押出しスクリューおよび 融解材料間の圧力の同様な周期的な変動を生じる。圧力の設定点付近のこれらの 圧力の変動は、圧力が増加する時速度指令信号が減少し、またその反対となるよ うに、速度指令信号を逆方向に修正するため用いることができる。その結果、電 動機の波状回転により生じる圧力の変動は、サーボモータの速度ループを用いて 圧力を制御することにより実質的に低減することができる。図７は、射出電動機 コントローラ８８に対するトルク制御を用いず、入力１１１に対する速度指令に より表わされるａ口＜速度制御のみが用いられることを示している。制御部１０ ４内の圧力ループを閉じるため、制御ループ・プロセッサ７５により圧力フィー ドバック（；号が用いられる。制御ループ・プロセッサ７５は、応力計１６８か らの圧力フィードバック信号をプログラムされた圧力設定点または限腐と比較し 、圧力限度と圧力フィードバック信号間の数的差を表わす誤差信号を生じる。こ の誤差信号は、論理プロセッサ７１からの速度指令信号を修正するため用いられ る。

従って、電動機コントローラ内部のサーボモータ速度ループは、制御部１０４内 の圧力制御ループにより制御される。

ゼロ速度の振動を減少するため、電動機フィードバック装置の分解能が増加され る。この振動の振幅は、図２に示されるホール効果センサ４２．４４により与え られる速度フィードバック信号の分解能の関数である。速度フィードバック信号 はまた、成型機に含まれる線形ポテンシヨメータからの位置のフィードバック信 号を微分することによっても得ることができる。もし線形ポテンシヨメータから 結果として得る速度信号がホール効果センサからの速度フィードバック信号の分 解能より高い分解能を有するならば、図２の速度制御ブリッジ６８に対するフィ ードバックとして、ホール効果センサ４２．４４から得られるフィードバックの 代わりに線形ポテンシヨメータからの微分フィードバック（ご号を用いて、ゼロ の速度振動の振幅を減じることができる。その−例が図７に示されるが、同図に おいては位置のフィードバック装置１７２の出力が位置／速度のコンバータ１１ ５により微分され、位置のフィードバック信号の微分係数が電動機１０３からの 速度のフィードバックの代わりに電動機コントローラ９０に対して与えられる。

あるいはまた、ホール効果センサ４２．４４およびその関連する磁気ロータ・マ ーカ４０もまた、図６に示される如き高い分解能の増分エンコーダ３９により買 換することができる。高い分解能のエンコーダの効果は、振動の振幅を小さくす ることである。しかし、振動の振幅が減少すると、振動の周波数がエンコーダの 分解能に比例して増加し、成型機の構成要素によって減衰され得る。

図５および図７においては、射出サイクルの間、成型機制御部１０４における制 御ループ・プロセッサ７５が速度指令信号を押出しスクリュー１４２の位置の関 数として与える。更に、制御ループ・プロセッサ７５は、プログラムされた圧力 限度を圧力フィードバック信号により表わされる如き実際の圧力と比較する。

実際の圧力が圧力限度と等しいかあるいはこれより小さい限り、成型機は速度制 御下に留まり、コントローラ８８は押出しスクリューを速度指令信号と等しい速 度で運動させるよう働く。しかし、実際の圧力が圧力限度を越えると、制御ルー プ・プロセッサ７５は圧力制御モードに切換わり、これにおいては速度指令信号 は圧力誤差ｆコ号の振幅に比例して減少する。制御ループ・プロセッサは、実際 の圧力が再び圧力限度と等しいかこれより小さくなるまで速度指令信号の大きさ を制御し続け、その時電動機コントローラ８８が再び専ら速度指令信号の制御下 になる。射出サイクルは、押出しスクリューの位置に達し、これが成型機の制御 を令を与える。しかし、もし実際の圧力が圧力設定点から外れるさ、制御ループ ・プロセッサは速度指令信号を圧力誤差信号の関数として修正する。

りに、この別の実施例は、押出しスクリュー圧力の関数としてサーボモータ速度 され、もし押出しスクリューにおける実際の圧力が圧力設定点から外れると、速 解能の電動機フィードバック装置を利用することにより、ゼロ速度振動の振幅も である。

に対応して減少する。その結果、ブラシレスＤＣ１’動機は、クランプ・ユニッ トの高い横方向速度要件に密に合わせることができ、成型機の全サイクル時間を 短縮する。

この位相角の進み特性はまた、押出しスクリュー駆動部に対しても適用され得る 。ある材料は非常に低い粘性を持ち、従って、より低いトルクを押出しスクリュ ーおよびその電動機に呈する。このような用途においては、位相角の進みは、押 出しスクリューの回転速度を増し、また押出しスクリューの前方の融材を柔軟化 するに要する時間を短縮するために用いられる。

先に述べたように、ＡＣサーボモータは、射出成型機に適しているが、その使用 は幾つかの本質的な欠点を招く結果となる。第４に、ＡＣサーボモータは高いサ ーボ８！構性能を生じるように設計されたもので、典型的には工作機械、ロボッ トその他の工業設備に適したものであった。この高いサーボ機構性能特性は、こ れらの用途において要求されるより大きい位置決め精度の故に選好される。この ことは更に、慣性、大きさ、従って動力を最小限に抑えるサーボモータ設計をも たらす。制御の？ｊｌｌｌさおよび希土類磁石のコストは、ＡＣサーボモータの 価格を著しく高くする。更に、より大きい電動機出力が要求される高負荷用途に おいては、２個以上の電動機を一体装備しなければならず、これは更にコストを 増加する。更にまた、ＡＣザーボモータの一体装備は、機械部分および制御部に おいて付加的な聞届を増し、効率に悪影響を及ぼすおそれがある。

ブラシレスＤＣ７’Ｗ動機は、典型的には、速度が主たる制御パラメータであり トルクが比較的一定あるいは予測が非常に容易である汎用目的の動力システムに 用いられてきた。このような用途は、コンベア、エレベータ、巻上げ機等を含み 、これにおいては電動機の波動回転は問題とならず、高い位置決め精度は不要で あり、従って、ブラシレスＤＣｉ４動機はこれまではより高い位置決め精度およ び迅速なサーボ応答を必要とする機械に対しては考えられなかった。電動機の波 動回転およびサーボ性能が重要である機械の設計者達の一般的なコンセンサスは 、ブラシレスＤＣｍ動機技術を不適当なものとして無視し、一般に受け入れられ たＡＣサーボモータを選択することであった。本出願人は、驚くべきことに、ブ ラシレスＤＣＩ動機が射出成型機における使用に特に適するものであること、電 動機の波動回転およびゼロ速度振動の間開が克服できること、位置決め精度を水 準技術の液圧作動機械より優れた性能を提供するに充分なものにできること、お よびこれらがが匹敵し得るコストで可能なことを発見した。更に、ＡＣサーボモ ータの液圧作動モータに勝る利点が、ブラシレスＤＣ１Ｋ動機によって著しく小 さなコストで獲得できるのである。

再び図５に関して、ブラシレスＤＣ［動機は、クランプ電動機１２４として特に 有効である。射出成型機のサイズが大型の部品を製造するより大きな大きさ、例 えば、５００トン以上の緊蹄力に増大すると、所要の型緊蹄力を得るためには２ 個以上のＡＣサーボモータを一体に装備することを必要とする。ブラシレスＤＣ ｒｉ動様の場合は、５００トン以上の緊蹄力の機械を含むより広範囲の成型機サ イズに対するクランプを満足に作動させるために欝する電動機は僅かに１個で済 む。

同様に、ＡＣサーボモータは、射出ユニット電動機１５６および押出し電動機１ ４８に対しても使用されている。ここでもまた、ブラシレスＤ（ｌ動機は専ら速 度制御により制御することができ、より大きな機械サイズの場合でも、複数のＡ Ｃサーボモータとは対照的に、僅かに１個の電動機を要するに過ぎない。

本出願人は、ブラシレスＤＣ電動機を位相角進み制御と組合わせて使用すれば、 サイクル時間および押出し機の稼働時間を改善できることを発見した。

ブラシレスＤＣＺ動機を射出成型機のサーボシステムに使用することは、複雑な 工業設備から良好な性能を得るためにはＡＣサーボモータが必要であるという伝 統的な信念に盲従する人達によって無視されてきた。

本発明は添付図面に示される望ましい実ＭＡ態様により詳細に示し、望ましい実 施態様を詳細に記載したが、本発明をこのような細部に限定する意図はない。反 対に、請求の範囲の趣旨に該当する全ての変更、修正および相当例を包含するこ とを意図するものである。

閃晦謹喜輔失

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．成型部品を画成する形状を有する型腔部内に融解材料を射出することにより 成型部品を形成する射出成型機において、（ａ）少なくとも２つの型部分を開放 位置と閉鎖位置の間に運動させ、閉鎖位置にある時、閉鎖された型腔部を画成す る複数の要素を有するクランプ手段と、 （ｂ）融解材料を型腔部内に射出する射出手段であって、前記型腔部と連通する 閉鎖端部を有する管状バレル内に回転自在かつ変位自在に支持されたスクリュー 部材を含む射出手段と、 （ｃ）前記クランプ手段を操作して型構成部を開放位置と閉鎖位置間に運動させ 、かつ前記融解材料の型腔部内への射出中、前記型構成部を前記閉鎖位置に維持 する第１の駆動手段と、 （ｄ）前記射出手段を操作して前記スクリュー部材を回転させ、かつある量の融 解材料を該スクリュー部材の一端部に提供する第２の駆動手段と、（ｅ）前記射 出手段を操作して前記スクリュー部材を前記管状バレル内でその閉鎖端部に向け て変位させて、融解材料を型腔部内へ射出する第３の駆動手段とを設け、 （ｆ）前記第１の駆動手段と、第２の駆動手段と、第３の駆動手段とがブラシレ スＤＣ電動機を含むことを特徴とする射出成型機。 ２．請求項１記載の射出成型機において、前記第１の駆動手段が、前記型構成部 を相互に運動させるブラシレスＤＣ電動機を含むことを特徴とする射出成型機。 ３．請求項１記載の射出成型機において、前記第２の駆動手段は、前記管状バレ ル内のスクリュー部材に対して回転運動を与えるブラシレスＤＣ電動機を含むこ とを特徴とする射出成型機。 ４．請求項１記載の射出成型機において、前記第３の駆動手段が、前記管状バレ ル内のスクリュー部材に対して変位運動を与えるブラシレスＤＣ電動機を含むこ とを特徴とする射出成型機。 ５．請求項１記載の射出成型機において、前記第２および第３の駆動手段が、前 記管状バレル内のスクリュー部材に対して回転および変位運動を与えるブラシレ スＤＣ電動機を含むことを特徴とする射出成型機。 ６．請求項１記載の射出成型機において、（ａ）前記第１の駆動手段が、前記型 構成部を相互に運動させるブラシレスＤＣ電動機を含み、 （ｂ）前記第２の駆動手段が、前記管状バレル内の前記スクリュー部材に対して 回転運動を与えるブラシレスＤＣ電動機を含み、（ｃ）前記第３の駆動手段が、 前記管状バレル内の前記スクリュー部材に対して変位運動を与えるブラシレスＤ Ｃ電動機を含むことを特徴とする射出成型機。 ７．請求項１記載の装置において、前記第１、第２および第３の駆動手段が更に 、（ａ）複数の積層セラミック永久磁石からなるロータと、複数の組の３相巻線 からなる固定子と、該固定子に固定されて前記ロータの用度位置を検出する複数 のロータ位置センサとを有するブラシレスＤＣ電動機と、（ｂ）前記ブラシレス ＤＣ電動機に接続されて、該電動機の作動を制御する電動機制御手段とを含み、 該電動機制御手段が、（１）正と負のＤＣ信号を供給する手段と、（２）前記固 定子および信号供給手段と接続されて、前記正と負のＤＣ信号を３棺の巻線の組 に選択的に接続する複数のスイッチング回路手段と、（３）前記複数のスイッチ ング回路手段と接続され、前記ロータ位置センサに応答してスイッチング回路を 付勢して、前記複数の組の３相巻線の各々における３相巻線の内２つを横切る予 め定めた位相関係に前記正と負のＤＣ信号を選択的に与えて、整流効果を生じか つロータの回転運動を生じる制御回路手段とを含むことを特徴とする装置。 ８．成型部品を画成する形状を有する型腔部内へ融解材料を射出することにより 成型部品を形成する射出成型機において、（ａ）開放位置と閉鎖位置との間に相 対的に運動可能である少なくとも２個の型構成部を含み、閉鎖位置にある時閉鎖 された型腔部を画成する複数の要素を有するクランプ手段と、 （ｂ）前記融解材料を型腔部内へ射出する射出手段であって、前記型腔部と連通 する開鎖端部を有する管状バレル内に回転自在かつ変位自在に支持されたスクリ ュー部材を含む射出手段と、 （ｃ）前記射出手段と接続され、前記スクリュー部材を回転させてある量の融解 材料を提供する第１のブラシレスＤＣ電動機と、（ｄ）前記射出手段と接続され 、前記管状バレル内のスクリュー部材に対して変位運動を与える第２のブラシレ スＤＣ電動機と、（ｅ）前記第１および第２の各電動機と機械的に連通して、該 第１および第２の電動機の速度をそれぞれ表わす第１および第２の速度フィード バック信号を生じる第１および第２の速度フィードバック手段と、（ｆ）前記速 度フィードバック手段に応答し、前記第１および第２の各電動機と接続されて該 電動機を作動させる第１および第２の電動機制御手段であって、各々が前記各速 度フィードバック信号および各速度指令信号に応答して電動機速度を制御する手 段を含む第１および第２の電動機制御手段と、（ｇ）前記第１および第２の電動 機制御手段と接続されて、第１および第２の速度指令信号を生じる成型機制御手 段と、（ｈ）前記射出手段と接続され、出力が前記成型機制御手段と接続されて 前記スクリュー部材および融解材料に対して及ぼされる圧力を表わす圧力フィー ドバック信号を生じる手段と を投げてなることを特徴とする射出成型機。 ９．請求項８記載の装置において、前記成型機制御手段が更に、（ａ）前記第１ の制御手段に指令して第１の電動機およびスクリュー部材を回転させる第１の速 度信号を生じて、ある量の融解材料を前記スクリュー部材の一端部に提供する手 段と、 （ｂ）前記第２の電動機制御手段に対してゼロの速度の大きさを表わす第２の速 度信号を生じて、前記第２の電動機をして前記スクリュー部材をその時の位置に 維持させる手段と、 （ｃ）前記スクリュー部材と前記量の融解材料との間に所要の圧力を表わす圧力 限度信号を与える手段と、 （ｄ）前記圧力限度信号および圧力フィードバック信号に応答して該信号を比較 する手段と、 （ｅ）前記圧力限度信号を越える前記フィードバック信号に応答して、圧力フィ ードバック信号を低減する方向に前記第２の電動機を運動させるよう前記第２の 速度信号の大きさを修正する手段とを含むことを特徴とする装置。 １０．請求項８記載の装置において、前記成型機制御装置が更に、（ａ）前記第 ２の電動機制御手段に対して予め定めた速度の大きさを表わす第２の速度信号を 生じて、前記第２の電動機をして変位運動を前記スクリュー部材に対して与えさ せて、融解材料を型腔部内に射出する手段と、（ｂ）型内への融解材料の射出に より前記スクリュー部材に及ぼされる予め定めた圧力を表わす圧力限度信号を生 じる手段と、（ｃ）前記圧力限度信号および圧力フィードバック信号に応答して 前記信号を比較する手段と、 （ｄ）前記圧力限度信号より小さな圧力フィードバック信号に応答して、第２の 速度信号の予め定めた大きさを維持する手段と、（ｅ）前記圧力限度信号を越え る圧力フィードバック信号に応答して、前記第２の電動機制御手段に対する第２ の速度信号の大きさを小さくする手段とを含むことを特徴とする装置。 １１．請求項８記載の装置において、前記速度フィードバック手段が更に、前記 第２の電動機と接続された高い分解能の増分フィードバック装置を含むことを特 徴とする装置。 １２．請求項１１記載の装置において、前記高い分解能の増分フィードバック装 置が、１回転毎に４０００パルスを越える分解能を有する第２の速度フイードパ ック信号を生じることを特徴とする装置。 １３．請求項８記載の装置において、前記速度フィードバック手段が、前記射出 手段と接続されたフィードバック装置を含むことを特徴とする装置。 １４．請求項１３記載の装置において、前記射出手段と接続された前記フィード バック装置が更に、 （ａ）前記スクリュー部材の位置を表わす位置のフィードバック信号を生じる線 形ポテンショメータと、 （ｂ）前記位置のフィードバック信号を微分して、前記スクリュー部材の変位速 度を表わす第２の速度信号を生じる手段とを含むことを特徴とする装置。 １５．成型部品を画成する形状を有する型腔部内へ融解材料を射出することによ り成型部品を形成する射出成型機において、（ａ）開放位置と閉鎖位置との間に 相互に運動自在である少なくとも２個の型構成部を含み、かつ閉鎖位置にある時 、閉鎖された型腔部を画成する複数の要素を有するクランプ手段と、 （ｂ）前記融解材料を型腔部内に射出する射出手段であって、前記型腔部と連通 する閉鎖端部を有する管状バレル内に回転自在かつ変位自在に支持されたスクリ ュー部材を含む射出手段と、 （ｃ）前記クランプ手段を操作して型構成部を開放位置と閉鎖位置間に運動させ 、かつ前記融解材料の型腔部内への射出中、前記型構成部を前記閉鎖位置に維持 する第１の駆動手段と、 （ｄ）前記射出手段を操作して前記スクリュー部材を回転させ、かつある量の融 解材料を該スクリュー部材の一端部に提供する第２の駆動手段と、（ｅ）前記射 出手段を操作して前記スクリュー部材を前記管状バレル内でその閉鎖端部に向け て変位させて、融解材料を型腔部内へ射出する第３の駆動手段とを設け、 （ｆ）前記第１の駆動手段と、第２の駆動手段と、第３の駆動手段の少なくとも １つが、複数の永久磁石からなり複数の同様な磁気ベクトルを生じるロータと複 数の組の３相巻線からなる固定子と該固定子に固定されて前記ロータの角度位置 を検出する複数のロータ位置センサとを有するブラシレスＤＣ電動機を含み、核 電動機は最大速度において最大トルクを有し、更に、（ｇ）前記電動機と機械的 に連通して、前記電動機速度を表わす速度フィードバック信号を生じる速度フィ ードバック手段と、（ｈ）予め定めた速度を表わす速度指令信号を生じる成型機 制御手段と、（ｉ）前記速度フィードバック信号および速度指令信号に応答し、 前記電動機と接続されてその作動を制御する電動機制御手段とを設け、該電動機 制御手段は、 （１）正と負のＤＣ信号を供給する手段と、（２）前記固定子および信号供給手 段と接続されて、前記正と負のＤＣ信号を３相の巻線の組に選択的に接続する複 数のスイッチング回路手段と、（３）前記複数のスイッチング回路手段と接続さ れ、前記速度指令信号および前記ロータ位置センサに応答してスイッチング回路 を付勢して、前記ロータの磁気ベクトルに対する予め定めた位相関係で前記３相 巻線に対して直流ブロックを選択的に加えて、予め定めた速度で最大ロータ・ト ルクに達するようにする制御回路手段とを含むことを特徴とする装置。 １６．請求項１５記載の射出成型機において、（ａ）前記成型機制御手段が更に 、最大の定格速度を越える速度を表わす第２の速度信号を生じ、 （ｂ）前記電動機制御手段が更に、前記定格最大速度に達する電動機に応答して 、前記ロータの電流ブロックおよび磁気ベクトル間の位相関係を変化させて、前 記定格最大速度を越えて電動機速度を増加させる位相角進め手段を含むことを特 徴とする射出成型機。 １７．少なくともクランプと、型腔部と連通する閉鎖端部を有する管状バレル内 に回転自在かつ変位自在に支持されたスクリュー部材とを含む複数の要素を有す る射出成型機であって、成型部品を画成する形状を有する型腔部内へ融解材料を 射出することにより成型部品を形成する射出成型機において、（ａ）前記成型機 と結合されて、その要素に対して原動力を提供するブラシレスＤＣ電動機と、 （ｂ）前記電動機と接続されて、速度指令信号に応答して電動機の速度を制御す る電動機制御手段と、 （ｃ）前記電動機と接続されて、該電動機の運動により影響を受ける非速度変数 を表わすフィードバック信号を生じるフィードバック装置と、（ｄ）前記電動機 制御手段と接続された成型機制御手段とを設け、該制御手段は更に、 （１）予め定めた電動機速度を表わす速度指令信号を生じる手段と、（２）非速 度変数の予め定めた値を表わす設定点信号を生じる手段と、 （３）前記設定点信号を前記フィードバック信号と比較する手段と、（４）前記 速度指令信号を、前記設定点信号およびフィードバック信号間の差の関数として 修正することにより、前記非速度変数の値が電動機速度の修正により制御される 手段とを含むことを特徴とする射出成型機。