JPH0712612B2 - トグル式型締装置の型締異常検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は射出成形機のトグル式型締装置の型締異常検
出方法に関するものである。

［従来技術］ トグル式型締装置には、その機構の特性から型締力の検
出が難しく、一般的には型締時におけるタイバーの伸び
が型締力に比例的に作用することから、型締時にトグル
が伸びきった時にタイバーを伸ばす量が設定した型締力
になるように、型取付け時に調整を行ったのち、型締力
の測定をしないでそのまま成形作業を行っている。

このような場合、金型の温度が変化すると、それが型厚
の変化となって型締力が変動する。また型締力が機械の
定格型締力より大きい場合には、機械に過負荷がかかっ
て機器の損傷を招く虞れがあり、型締力が設計値より小
さい場合には、金型が開いて成形品にバリが発生し、時
には金型を損傷する虞れもある。

また金型が開くきっかけによって溶湯の噴出が大とな
り、金型がさらに開いて、型締力が小さい場合であって
もタイバーに過負荷がかかり、損傷を招く虞れもある。

このようなことから、常に型締力が正常であることが大
切であって、設定値と異なったら修正することが必要で
ある。そこで従来技術としては、特許公昭59-49903号公
報に記載されたものが知られている。この刊行物に記載
された従来技術は、トグル式型締装置の型締シリンダの
ピストンロッドに残ストローク検出装置を設け、可動金
型が固定金型に接触した時点を検出する金型接触検知装
置を設けることにより、タイバーの伸びの予測をするこ
とによって、型締力が正常であるかどうかを検出するも
のであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記刊行物に記載された金型接触検知装置の１つは、型
締シリンダの油圧圧力を監視し金型接触時に油圧圧力が
上昇したことを検出して金型接触を検知しているが、ト
グル機構の特性から型締シリンダのストロークエンドに
近づくにしたがって、その力は拡大され増大して行くの
で、金型接触時の型締シリンダの油圧圧力の監視設定値
を決めるには試行する必要があり、操作性の悪いもので
あった。また速度あるいは油温の影響もあって安定性に
欠ける欠点もあった。

他の金型接触検知装置は、金型が接触した時に動作する
リミットスイッチ等のスイッチであって、金型を変える
度に設定しなおさねばならず操作性がよくなかった。

そして、型締力が正常であるかどうかの判別は、型締動
作と同時に行っているので、その判別は瞬時にしないと
誤った判別結果となるの虞れがあり、また金型のパーテ
ング面に異物がはいった場合は、その検出はできても、
低圧型締等の特別な制御確認はされておらずに通常の型
締動作の中で上記の判別をしているので、大きな閉塞力
で金型が締められて破損する虞れがある。

また型締装置の駆動源にサーボモータを使用したトグル
式型締装置では、サーボモータに位置あるいは速度指令
を与えて型締制御を行う場合に、高応答の制御を行うた
めに、速度指令の変化する加速あるいは減速の時には勿
論のこと、負荷変動があり実速度が少しでも指令値と異
なると指令通りに回転しようとして、サーボモータは瞬
時ではあるが電流が大きく変動するので、負荷の大きさ
の変化を電流で判別するのは難題であった。

この発明は上記課題を解決するために考えられたもので
あって、その目的は、型締装置の駆動源をサーボモータ
とする場合であっても、常に確実に型締の異常を検出す
ることができる新たな方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的によるこの発明の特徴は、サーボモータによる
回転運動を直線運動に変えてトグル機構のクロスヘッド
に伝達し、そのトグル機構により可動盤の移動を行うト
グル式型締装置の上記サーボモータに、出力トルクの上
限値を制限するトルクリミット機能を備えた制御装置
と、該サーボモータの回転量からクロスヘッドの位置を
検出するセンサーとを設け、そのセンサーによりクロス
ヘッドの金型保護開始位置及び金型保護完了位置等への
到達を検出するとともに、その位置ごとにサーボモータ
のトルク値を制御するようにし、クロスヘッドの金型保
護開始位置の検出より金型保護終了位置の検出までは、
サーボモータを低圧型締トルク値に設定されたトルクリ
ミット指令によって低トルクに制御し、クロスヘッド位
置が一定時間内に金型保護終了位置に達しないときには
アラームを出力し、当該位置に達したときには上記トル
ク値よりもやや大きく、金型を閉鎖させることのできる
大きさの金型閉鎖トルク値にトルクリミット指令を変更
して型締を行い、その変更時より一定時間の後のクロス
ヘッドの位置を検出し、その位置が設定された型締力の
許容範囲に対応した範囲内であるか否かを判別し、範囲
内である場合には金型閉鎖トルクリミット指令を解除し
て型締工程を続行し、範囲外ではアラームを出力するこ
とにある。

［作用］ 上記方法では、クロスヘッド位置が金型保護開始位置に
くると、低トルクで上記可動盤が移動し、クロスヘッド
位置が金型保護終了位置に達ししたことが確認される
と、金型閉塞トルク値にトルクリミット指令を変更して
型締工程が続行されその変更時より一定時間の後のクロ
スヘッドの位置が検出される。

また異物検出工程終了後は、所定の金型閉鎖トルク値に
トルクリミット指令を変更して型締が行われ、クロスヘ
ッドを低速度で更に前進させる。クロスヘッドは金型閉
鎖位置以上に前進することはないので、金型閉鎖トルク
値にトルクリミット指令を変更した時より一定時間経過
した時のクロスヘッド位置により金型閉鎖位置の検出が
行われる。

この検出はサーボモータの回転量を監視しているセンサ
ーよって行われ、場合によっては、設定型締力に応じた
タイバーの伸びの値から、型締正常時の金型閉鎖時点の
トグルの力の拡大率を演算し、その拡大率に反比例させ
た値に金型閉鎖トルク値の設定をかけ、金型閉鎖検出時
点の金型閉鎖力が常時ほぼ一定の値となすことにより、
更に正確な金型閉鎖時点のクロスヘッドの位置検出を行
う。

更にまたトルクリミット機能を用いて低圧型締による金
型保護工程を行った後に、トルクリミット機能を利用し
て低圧で金型を更に前進をさせながら金型閉鎖位置の検
出を行い、その時のクロスヘッド位置の検出値から型締
力が正常であるかどうかを判別する。

［実施例］ 図中１は圧受盤、２は固定盤で、両盤は四隅部にわたり
設けたタイバー3,3により連結してある。

４はタイバー3,3に挿通して圧受盤１と固定盤２との間
に設けた可動盤で、圧受盤１にトグル機構５をもって連
結してある。このトグル機構５の中央のクロスヘッド６
には、ボールナット７が内装してあり、また圧受盤１に
はボールねじ軸８が回動自在に取付けてある。

このボールねじ軸８と上記ボールナット７は互いに螺合
し、定位置のボールねじ軸８の回転運動が、ボールナッ
ト７により直線運動に変換され、クロスヘッド６の移動
によるリンク5a,5aの伸縮で、可動盤４が上記固定盤２
に対し進退移動し、固定盤２と可動盤４との対向側面に
取付けた金型９を開閉及び型締する構成よりなる。

このリンク機構５の駆動は、圧受盤側に取付けたサーボ
モータ10により行われる。このサーボモータ10と上記ボ
ールねじ軸８とは駆動ベルト11を介して接続しており、
またそのサーボモータ10には、制御装置12と、上記クロ
スヘッド６の位置をサーボモータの回転量から検出する
センサー13（エンコーダ）とが設けてある。さらにセン
サー13と上記制御装置12は中央コントローラ14と接続し
ている。

この中央コントローラ14は、マイクロコンピュタを備え
たディスプレイとして、CRT装置付きの射出成形機の制
御全体を司る制御装置であって、制御プログラムが記憶
されたROM、データの一時記憶や演算処理のためのRAM、
サーボモータを制御するための入出力装置を備え、数値
演算処理が可能なものである。

15は型厚調整用ナットで、スプロケット16とともに圧受
盤側に位置する各タイバー3,3のねじ部3aに螺合してあ
る。

成形開始に当たっての初期調整は、従来方法と同様に行
われる。型締力の設定は、圧受盤１側の各金型厚調整ナ
ット15をスプロケット16を介して同期的に他のモータ
（図は省略）により回動し、それにより圧受盤１と一緒
にトグル機構５の位置を移動させることにより行う。

またサーボモータ10の制御装置12は、サーボモータ10の
出力トルクの上限を制限するトルクリミット機能を有
し、中央コントローラ14のトルクリミット指令によっ
て、出力トルクの制御を行う。

次に方法について説明する。型締力が設定されると、型
締力に見合った位置に圧受盤１が調整される。中央コン
トローラ14の演算機能によって、設計型締力の値から、
型締力が得られるタイバーの伸びの大きさをトグル機構
５の力の拡大率を考慮して、型締終了時のトグルが伸び
きった時のクロスヘッドの位置を基準にしたクロスヘッ
ド６のストローク値を算出しその値に型締力の許容値に
対応したクロスヘッド６のストローク値を加減算して、
金型閉鎖時点におけるクロスヘッド位置の許容範囲値が
自動設定される。

金型保護につていの低圧型締工程の操作は、従来の方法
と同様に試行あるいは経験によって行い、金型保護開始
位置、低圧型締トルクリミット値、金型タッチ位置、低
圧型締監視タイマーの設定時間等が設定される。金型閉
鎖トルクリミット値はタイバー3,3を伸ばすことのでき
ないサーボモータ10の出力値であって、しかし確実に金
型９を閉鎖できる値に経験値を前もって設定する。

場合によっては、設定型締力に応じたタイバー3,3の伸
びの値（この値とトグルの拡大率から型締正常時の金型
閉鎖時点のクロスヘッド６の位置が算出される）から、
型締正常時の金型閉鎖時点のトグルの力の拡大率を演算
しその拡大率に反比例させた値に金型閉鎖トルク値の設
定をかえれば、金型閉鎖検出時点の金型閉鎖力が常時ほ
ぼ一定の値となることによって、一段と正確な金型閉鎖
時点のクロスヘッド６の位置の検出ができ、より正確な
型締力の測定が可能となる。

また金型閉鎖時点を低圧型締終了位置（金型タッチ位
置、金型保護が目的であるので、型締力は小さく、金型
は完全には閉鎖してないのが一般的であり、したがっ
て、タイバー3,3が伸ばされる直前の金型閉鎖状態の時
の位置とは異なる）からの時間によって検出するが、そ
の金型閉鎖検出タイマーの設定時間は経験値によって設
定する。その時のクロスヘッド６の速度が遅くなってい
るので固定時間でよい。

型締の準備ができて、サーボモータ10が駆動して型締動
作が開始すると、中央コントローラ14はサーボモータ10
のセンサー13からの信号によって常時クロスヘッド６の
位置の検出を行い、型締制御がなされてクロスヘッド６
の位置が金型保護開始設定位置に達したか否かを判断
し、到達を検出すると低圧型締監視タイマーをスタート
させ、低圧型締トルクリミット指令を出力する。サーボ
モータ10は低圧型締トルクリミット値で駆動され、クロ
スヘッド６、可動盤４、そして金型９は弱い力で移動す
る。

上記低圧型締監視タイマーがタイムアップしたか、クロ
スヘッド位置は金型閉鎖位置にきたかを判断し、金型タ
ッチ位置（金型保護終了位置）にくると低圧型締トルク
リミットを解除し金型閉鎖トルクリミット指令を出力す
るとともに、金型閉鎖検出タイマーをスタートさせる。
その結果、サーボモータ10は金型閉鎖トルクリミット設
定値で駆動され、金型９は低圧型締力よりは大きいがタ
イバー3,3を伸ばすには弱い力で移動されることにな
る。

しかし、金型タッチ位置に金型が達する前に低圧型締監
視タイマーがタイムアップすると、アラーム信号を発生
させ、金型間に異物があることを表示する。金型タッチ
位置にクロスヘッド位置が達したときにスタートした金
型閉鎖検出タイマーが、タイムアップした時点のクロス
ヘッド６の位置を読み取り、その検出された位置が前以
て設定された許容値であるか否を判断し、許容値であれ
ば、金型閉鎖トルクリミット指令を解除し、型締工程を
続行させてクロスヘッドを更に前進させ、トグル3,3を
伸長して型締を行い、その後に型締工程を終了する。

またクロスヘッド位置が許容範囲位置以外であった場合
には、アラームを出力し、型締異常を表示させる。

第２図は上記経過をフローチャートとしてに表したもの
である。

なお、型締力修正のための上記クロスヘッド前進限位置
を設定変更するにあたり、その修正量が許容値以内の時
には、修正せずに前回の値のままとするか、あるいは前
以て設定された修正許容範囲値外の時には、アラームを
出力させる等の操作を加えればさらによくなる。

［発明の効果］ この発明は上述のように、型締の異常を検出してなるこ
とから下記のごとき効果を奏する。

金型保護工程におけるトルク値よりやや大きなトルクで
型締をして金型閉鎖時点のクロスヘッドの位置を検出す
る工程の前に、低圧型締による異物検出工程をもち、金
型が正常であることを確認しているので、異物による金
型の破損の虞はない。

異物検出工程終了後、金型閉鎖トルク値にトルクリミッ
ト指令を変更して型締させるので、クロスヘッドは低速
度で更に前進し、その力のバランスした位置以上にクロ
スヘッドは前進できないので、金型閉鎖トルク値にトル
クリミット指令を変更した時より一定時間経過した時の
クロスヘッド位置を検出することによって、従来方法よ
りも容易にそして正確な金型閉鎖位置の検出ができる。

型締時におけるタイバーの伸びが型締力に比例するた
め、その型締力を推定するにはタイバーの伸びを測定す
ればよく、金型が閉鎖された時点のクロスヘッドの位置
を検出すれば、型締終了時のクロスヘッドの位置は予め
決められているので、クロスヘッドの型締終了までの残
ストロークが検出でき、トグル機構の力の拡大率を考慮
にいれて演算するとタイバーの伸びを推測でき、型締力
が推測できる。よって金型閉鎖時点のクロスヘッド位置
の正確な検出ができて、型締終了時の型締力を予測する
ことができ、型締力が正常となるかどうかを型締終了前
に検出することができる。

またトルクリミット指令を低圧型締トルク値から金型閉
鎖トルク値に変更して型締を続行し、一定時間後のクロ
スヘッドの位置を金型閉鎖位置として、センサーにより
検出できるので、金型閉鎖位置検出用として、従来例の
ようなリミットスイッチ等特別な装置は必要とせずに、
また操作性良く型締異常を検出することができる。

場合によっては、設定型締力に応じたタイバーの伸びの
値（この値とトグルの拡大率から型締正常時の金型閉鎖
時点のクロスヘッドの位置が算出される）から、型締正
常時の金型閉鎖時点のトグルの力の拡大率を演算し、そ
の拡大率に反比例させた値に金型閉鎖トルク値の設定を
かえれば、金型閉鎖検出時点の金型閉鎖力が常時ほぼ一
定の値となることによって、一段と正確な金型閉鎖時点
のクロスヘッドの位置の検出ができて、さらに確実な型
締力の測定が可能となる。

トルクリミット機能を用いて低圧型締による金型保護工
程を行った後に、トルクリミット機能を利用して低圧で
金型を更に前進をさせながら金型閉鎖位置の検出を行
い、その時のクロスヘッド位置の検出値から型締力が正
常であるかどうかを判別しているので、金型保護がで
き、型締する前に型締力が正常であるかどうかを精度よ
く検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の型締異常検出方法の説明図、第２図
はそのフローチャート図である。 １……圧受盤、２……固定盤 ３……タイバー、４……可動盤 ５……トグル機構 ６……クロスヘッド ７……ボールナット ８……ボールねじ軸、９……金型 10……サーボモータ、11……駆動ベルト 12……サーボモータの制御装置 13……クロスヘッド位置検出用のセンサー 14……中央コントロール 15……型厚調整ナット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータによる回転運動を直線運動に
   変えてトグル機構のクロスヘッドに伝達し、そのトグル
   機構により可動盤の移動を行うトグル式型締装置の上記
   サーボモータに、出力トルクの上限値を制限するトルク
   リミット機能を備えた制御装置と、該サーボモータの回
   転量からクロスヘッドの位置を検出するセンサーとを設
   け、そのセンサーによりクロスヘッドの金型保護開始位
   置及び金型保護完了位置等への到達を検出するととも
   に、その位置ごとにサーボモータのトルク値を制御する
   ようにし、クロスヘッドの金型保護開始位置の検出より
   金型保護終了位置の検出までは、サーボモータを低圧型
   締トルク値に設定されたトルクリミット指令によって低
   トルクに制御し、クロスヘッド位置が一定時間内に金型
   保護終了位置に達しないときにはアラームを出力し、当
   該位置に達したときには上記トルク値よりもやや大きく
   金型を閉鎖させることのできる大きさの金型閉鎖トルク
   値にトルクリミット指令を変更して型締を行い、その変
   更時より一定時間後のクロスヘッドの位置を検出し、そ
   の位置が設定された型締力の許容範囲に対応した範囲内
   であるか否かを判別し、範囲内である場合には金型閉鎖
   トルクリミット指令を解除して型締工程を続行し、範囲
   外ではアラームを出力することを特徴とするトグル式型
   締装置の型締異常検出方法。