JPS59156726A - 電動式成形機の制御方法 - 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】 この発明はサーボモータを駆動源として用いた電動式成
形機の制御方法に関するものである。

電動機を、駆動源として用い、その回転力を歯車かリン
ク機構等を用いて、直接的に伝達駆動する機械駆動式の
成形機は既に知られている。しかし、これらの成形機は
、回転数の一定な電動伝を駆動源に用い、速度か力の変
更には、機械的な変速歯車機構等を使用したもので、無
段階操作ができず、遠隔操作が不、可能であり、構造的
にも複雑であり、補助的に油圧力を使用しなければなら
ない等の欠点があり、あ捷り゛採用されず、現在は油圧
力を用いた流体駆動式が採用されている。

そこで、先に駆動源にサーボモータを採用し、電動機を
駆動源とした機械駆動式でありながら、流体駆動式に劣
らない優れた成形機の発明をなした。

サーボモータは低速回転時に非常に大きなｌ・ルクが得
られ、減速機を使わずに直接駆動ができ、まだトルクイ
ナルツヤ比が太きいため応答性が良く、速度可変範囲も
広いので、工作機（戒などの位置、速度の制御用駆動源
として既に使用されている。

しかしながら、樹脂の成形機の駆動源として、サーボモ
ータを使用する場合には、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が欠かせない。た
とえば型締装置の作１動に利いて云えば、型閉じのため
に可動盤は高速前進し、次に低速前進に制御されて低圧
型締に入り、更に強力型締に制御される。したがって成
形サイ、タルの内には速麿制御領域と力の制御領域とが
存在し、従来性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、サーがモータを成形（没の
駆動源として映用することはできなかった。

この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、サーボモータを駆動源として用
いながら、油圧などの他の手段を使用せずに速度制御と
力の制御とを行うことができる新たな成形機の制御方法
を提供することにある。

と配回的によるこの発明の特徴は、型締及び射出機構の
両方またはそのいずれか一方の駆動源としてザーｙｅｔ
モータを用い、そのサーボモータの回転力を回転手段と
ねじ軸とにより、可動盤や射出スクリュ等の可動部材の
推力に変換して、樹脂の成形を行う機械の制御方法であ
って、Ｊ成形サイクルの各行程に対応させて、駆動源の
回転速度値とトルク値とを設定するとともに駆動源の回
転速度がその回転速度設定値になるように閉プール制御
を行ってその回転速度値とトルク値との設定値相互の関
連と、駆動源に働く負荷とによって、上記可動部材の速
度制御及び力の制御とを目動的に行うことにある。

以下この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１駆動源とする射出成形機の王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
対の固定盤１．０Ｘ１．１と、その固定盤１０，１１に
わたって架設じた所要本数のタイバ〜１ｉ、１２と、該
タイバー１２．１２に移動自在に取付けた可動盤１：３
とを有する。上記一方の固定盤用と可動盤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
動盤１３０反対面には外周面にゴールねじ溝を施した大
口径の７°ジンジヤ１５が連結しである。

この）０う／ツヤ１５は固定部材となる固定盤】０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ｊ６の回動により軸方向に移動
する。ボールねしは伝達効率が高く、また起動摩擦が小
さい。また回転盤】６１では歯車Ｊ７が取付けてあり、
この歯車■７と後記する伝動ｊお車とが噛合、している
。

射出機構２ば、射出用のスクリュ２０を内装した射出加
熱筒２Ｉ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、：Ｃあり
、そのねじ軸２３に可動部材２５が螺合しである′。ま
たスクリュ２０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２Ｇ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
歯車四とを有し、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の下部内には、上記回動軸２／１及
び延長軸２６と並行な伝動軸３１が、ノ・ウノング２２
を貫通して設けである。また上記型締機構］の下方にも
、上記シランツヤ１５と並行な伝動軸：つ０か、上記一
対の固定盤１０．１１を貫通して設けである。

こ、Ｉｔら型締機構１ｌＴＡＩＩア射出機構側との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ｔｆ’ｌｌｌ　、３１の延
長軸心」二に配設して、ハウジング壁部に軸方向移動自
在に取付けだクラッチ軸３２ｂと、該クラッチ軸；３２
　ｂの内端に固定したカンプリング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３２　’Ｄの外端に伝動軸、３０を接続す
るだめの継手３３が取付けである。この継手、３：つと
伝動軸３０の接続は、スプラインまたはキーなとの軸方
向に対しては移動を許容する手段３１をもって行い、型
締機構］（・で対して射出機構２が前進捷だは後退移動
するときに、互に接続された伝動軸３０゜３」かその移
動を阻害しないようにしである。

上記伝動軸３０には、固定盤］０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か取利
けてあり、この伝動歯車３５によって伝動１！１１１３
０の回転力が回転盤１６に伝達され、その回転盤１Ｇと
螺合した上記プランツヤ１５か、１回転盤Ｉ６の回転に
よって軸方向に押し出され、可動盤】３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。

また上伝動軸３」には、上記歯車２７．２８とそれぞれ
噛合する伝動歯車３７．３６が軸方向に対しては移動自
在にクラッチ部材３８、；３９を介して設けである。

このクラッチ部制３８．３つ（は、上記伝動歯車３Ｇ、
３７と連絡したカップリングと、ハウノンダ側に固定し
た励磁部とを備え、その内部のクラッチゾンートと励磁
部との勧き（（よって、上記伝′ｄｖＪ＠車３６、：３
７と伝動軸３１との結合或いは解除がなされるよう更に
徒た伝動軸３］の・・ウノング壁部２２ａから外おＩＳ
に突出した軸眼は、ノ・ウノング壁ｉ’Ｎｌｓ　２２　
ａ　ｉ＋こ固定したタコメータノエネレータ４１をｌ１
ｉｉｉえブー電気ザーボ゛モーター１０と連結している
。

また上記クラッチ機構３２には、型綿力を護持するため
の装置１２か設けである。この力保持装置・１２ば、・
・ウノング壁部２２ａに固定した電磁１ノ「動のブレー
キ部材・１２ａと、゛クラッチ１ｊｌｆｔ　ＩＵｌｌに
取イ」けたカンフ０リング４２１１）とから構成されて
いる。

４３は型開停止位置検出器、旧は型開減速値１行検出器
、・１５は型％ｌ、’ｌ減速位置検出器、・４６は低圧
型線位置検出器、・１７は強力型締位１盗検出器、・１
８は計量停止位置検出器、４つは２矢玉切換位置検出器
、５０は後退位置検出器などて、それらは近接スイッチ
、リミットスイッチ、光電管なとよりなる。

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及びタコメークノエネし・−夕４
」トラ接続したサーボモータｆｌｉ制御アンフ０５２と
の間に、速度設定器ｖ６〜ｖ７とトルク設定器ＦＤ〜Ｆ
７の信号切換器５３．５４とが、サーボモータ・１０の
正転・逆転指、全回路５５と共に並列（で設けである。

サーボモータ制御アンフ０５２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）最旨値等を制御する機
能をもち、タコメータノエネレー゛り４１の信号をフィ
ードバックし回転数（速度）の閉ルーツ０制御を行なわ
せるものである。

また集中制御装置５１ｖＣは、上記位置検出器１：３〜
５０と時間設定器’ｒ（、”’−Ｔ７、上記力保持装置
４２、クラッチ機構３２、：３８．３９、設定器５６の
指令により作動する上記スクリュ背圧制御装置２９の７
１制御用アンプ５７、操作スイッチ５８とが接続してあ
り、更にまた朱中制御装置５１に接続したコンノぐレー
クｂ９　ＶＣサーｓｔモーク４０の電流検出器６０と、
強力型締検出用の電流設定器６］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を介して接伏しである。

次に型締ｊ銭構１の制御について説明する。。

第３図はサーフｊ？モータ４０における回転速度とトル
クの割肌関係図で、設定値Ａ、Ｂは正逆：す１転の王た
る作動側を示した。また速度設定値とトルク設定値（は
ツーーボモータ・１０の最高速度及び最高トルクとをそ
れぞれ］で）０として示し、」二６己設定器Ｖｏ〜Ｖ７
及びＦＱ　−Ｆ７の作動範囲は、同一符号をもって示す
。な２電流とトルク（は比例関係にある。

更に丑た実行値Ａ１、Ｂ１を１１ｊ１略化して示したが
、増減の状態（グサーゴモータ４０及びサーボモータ制
御用アンプ５２の特性によったり、また愼構や負旬゛ｆ
の状態ｒ（よって変化する。

上記１ｊ１ｊ御装置で１ｒｉ、共通の設定器ＶＯ，ｔ’
（１により最高速度と最高トルクとか設定され、時間設
定器ＴＯｖｃより設定された１成形ザイクルタイムの珀
′包囲にて、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、また谷トルク設定器Ｆ、−Ｆ、にＪ二ってトルク
設定値Ｂが設定される。

（１）高速型閉 人力によりサーボモータ７１Ｏは実行値Ａｊに示すよう
に、ａ−ｂ間を加速されてＶ、の設定値Ａまで高速回転
する。このときサーボモータ・１０には加速さぜるため
の大きな起動電流か発生ずるか始動時以外に大きな負荷
は掛らないから、トルク設定器Ｆ１が作動しても、ｌ・
ルクは実行値Ｂ１に示すように上昇から下降し、ｂ−ｃ
間は高速とカリ、可動盤［３は型締方向に高速前進する
。

（２）型閉スローダン 上記可動ｍ１３か」二記位置検出器・１５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の設定速度に切換わる。これによりＣ−ｄ［
Ｂ］は減速域となってモータに回生制動か発生しスロー
ダンし、ｃｌ、　−ｅ間は低速となる１、すなわちトル
クは減速時妬は逆回転トルクがかかる。

（３）［氏力型′Ａ席 上記位置検出器４６の作動位置に可動盤１３か達すると
、信号によって信号切換器５４が作動し、トルク設定器
Ｆ２に切換わる。このトルク設定値は上記法度設定値に
心安とするトルクよりも低く設定しであるため、■２の
速度を維持するのに必要な回転速度かイ４′ｆられす、
タコメータノエネレータ旧によって設定速度になろうと
フィード・くツクかかかり、サーボモータ・１０の出力
を増大しようとするが、その出力ばＦ２のトルク設定値
により上限が規制されているためＦ２以北のトルクか発
生せず、可動盤１；３（ｉ低力で移動し、そこに型閉じ
が行われる。

したかつて、ｅ−ｇ間は速度設定器■２の作動範囲であ
りながら、トルク設定値との：夕」連によって自動的に
力の制御に切換わり、速度１１５す御頭域から力の制御
領域１１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のクイムアノグにより異常信号か発せられ
て、サーボモータ・４０への入力は中断される。

（４）強力型締 金型１４．１７１かほとんど閉じ、可動盤１３が−」二
記位置検出器・１７の位置に達し、信号によって速度設
定器■３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、Ｖ、におけるよ
うな高い速度の設定は軍警と思われるが、こｆｌ、は強
力型締の立上りを短時間１・てて行うためである。

」二記金型相互が完全に接し、可動盤１３の前進か阻止
されると、速度実行値Ａ１はＯ値となるかそこに大きな
負荷か動いて、）・ルク実行ｆｌｌＢｔばｇ−ｈ間をト
ルク設定値まで上昇し、金型■４、Ｉ４を強力に型締す
る３、この強力型締の完了は、サーボモーター１０の′
「…流検出器６０の検出値か電流設定器６１の設定値に
達したことをコンパレーク：５９により検出する。なお
コンパレータの代りに、時１ｉｒｉ１設定器Ｔ２（／ｃ
よりイ准誌してもよい。

強力型締の完了か検出されると、力保持装置・１２が作
動して力保持状態を維持し、そののちクラッチ機構３２
が開作動してザーホ゛モータ１１０を型締或構１側から
開放する。このブーめ型締行程終了時のモータのトルク
実行値Ｂ１は図示のようにＯ値となる。

したがってｅ−ｈ間は力の制御′鎖酸■となる。

（５）高速型開 射出行程の完了後に、上記クラッチ機構、３２が閉作動
し、力保持装Ａ１２が＋Ｑ！６除されてから、型：Ｊｊ
４１ｊ３号によ−って、速度設定器■４とト加り設定器
上゛、１とが作動する。この場合、サーボモータ、１０
の回ｑ１ム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１でｉ−ｊ間を加速して上昇する
。

またトルクは始動の負荷によりと昇するだけで低下する
。これにより可動盤１３は３−に間を高速で後退移動し
て型開を行う。。

（６）低速型閉 上記位置検出器・４１１の位置に可動盤１：３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
減速さ几、１−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ノヨソク防止の／ヒめに行
われるもので、↑幾砿ノックｒ（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一耐る。上記ゞ可動盤１：３の
低速型開は位置検出器４：３の位１政に達する址゛で行
われる。

次Ｖ（−’Ｒ出装置２の制御について説明する。

第４図１は射出装置２におけるサーボモータｌＩＯの回
転速度とトルクの、制御１夕」保間であって、第３図の
場合と同様に設定値ｑを示す。寸グこ回転は逆回転ど々
る。

（１）射出行程 速度設定器ｖ６によってサーボモータ＝′ｌＯは実行値
ＡＩに示すように、設定値Ａ′！１で加速され高速回転
になる。まメζ通常はトルク設定器Ｆ５か作動しても、
モータ起動時後は上記射出スクリュ２０に大きな負荷が
生じないかぎり、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（敷にトルクが
」二昇する。上記射出光〕負検出用の′１■流設定器ｂ
２の設定値αＶＣ＋−ルクが達すると、上記時間設定器
Ｔ３が作動する。そして６点ては負荷の増大によりトル
ク実行値Ｂ１は設定値Ｂ　Ｋ遂し、反対に速度は実行値
Ａ】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・領
域１から力の制御領域１１に入る。この切換ｔｄ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か
完了する。時間設定器Ｔ３かタイムアツプＬ　’ｋ　ｊ
点では、時間設定器Ｔ１１が作動し、またトルク設定器
Ｆ６に切換わる６、そしてＪパ６のトルク設定１直とな
り、その設定値ｔ／Ｃよって射出スクリュ２０の前進に
より二次圧が加えらノ１２、保圧状態に制で卸されタイ
マＴ４のタイムアツプ０にて射出性イ呈が終了する、な
お射出開始時より作動するタイマーの設定によって射出
時間を制御してもよい。

なお二次圧への切換は、射出スクリュ２００位ｊｊｊ　
ｆ：上記検出器−Ｊ！Ｎ／Ｕより検出して行ってもよい
。、また時間設定器Ｔ３により一定時間後ｒ（二次圧に
切換でいるが、この（時間は極めてＩ菫かなので、α点
にて直ちに切換えてもよい。更にまたピン、ＩＰイント
ケ゛−ト用金型など、射出開始時に起動ｌ・ルクか過大
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）チャージ行程 上記時間設定器Ｔ４のタイムアツプ（／こより時間設定
器Ｔ５が作動して釡型の冷却が行われる。そしてタイム
アンプにより時間設定器Ｔ６か作動し／このも、上記速
度設定器ｖ７及びトルク設定器Ｆ７に切換り、サー＋１
？モータ／１０は正回転してチャージを開始する。

このとき」ピ記背圧制御用ブレーキ２９を作動して射出
スクリュ２０に背圧を伺与する。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
／１８の動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２゜ この発明は上述のように、１成形サイクルの谷行程に対
応させて、サーボモータによる駆動源の回転速度値とト
ルク値とを設定し、その設定値イ目互の関連と、駆動源
に働く負荷とによって、可動盤や射出スクリュなどの可
動部材の速度制御及び力の制御と、を自動的に行うこと
かできるから、サーボモータを複雑な行程を必要とする
樹脂の成形機の駆動源として利用することができる。

しかも速度と力の制御領域の切換は、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＋ｙｉｔ
単となり、サーボモータによる１駆動源を直援制徊１す
るので、複数の可動部（２の制御１１におレ−ても、従
来の油圧式のように各アクチュエータ別の圧力Ａ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
下記のごとき効果をも奏する。

（１）速度は閉ループ制御されるので、可視性、安定性
に優れ、精密安定成形かできる。

（２）　　可動盤、射出スクリュなどの可動ご１≦材の
移動Ｖよ、回転手段とＪ６じ軸とに主って行なわれ、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餠が得られる。

（３）　　流体１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イｌ？＋な成
形条件を得ることができる。

（４）速度検出器を１駆動源に取付ることによって取扱
いやすく廉価にでき、 （５）　　また１、駆動源に工／コーダを取付けるとと
ｆ／（ｍ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することもできる。

【図面の簡単な説明】

図面はとの発明に係る電動式成形機の制（財）方法を例
示するもので、第１図は′１Ｌ動式成形様の略示縦断面
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ｊｊ′ｉ
ｌＪ　ａｌＩ＋関係図である。 １・・型締機構、　　　　２　　射出仮構、Ｊ５　・・
プラノツヤ、　　　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３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 型締及び射出機構の両方まだはそのいずれか一方の１駆
   動源としてザーぎモータを用い、そのサー　ｓ−ｐモー
   タの回転力を回転手段とねじ軸とにより、可動盤や射出
   スクリュ等の可動部材−の推力に変換して、樹脂の成形
   を行う機械の制御方法であって、１成形ザイクルの各行
   程に対応させて、駆動源の回転速度値とトルク値とを設
   定するとともに、１駆動源の回転速度がその回転速度設
   定値になるように閉プール制御を行って、その回転速度
   値とトルク値との設定値相互の関連と、駆動源圧働く負
   荷とによって、上記可動部材の速度制御及び力の制御と
   を自動的に行うことを特徴とする電動式成形機の制御方
   法。