WO1999050045A1 - Dispositif de commande de serrage - Google Patents

Description

明 細 書 型締制御装置 技術分野

本発明は、 型締制御装置に関するものである。 背景技術

従来、 電動式の型蹄装置においては、 電動機、 例えば、 サ一ボモータの出力軸 と トグル機構とがボールねじを介して連結され、 前記サ一ボモータを駆動するこ とによって発生させられた回転を、 前記出力軸を介して前記ボールねじに伝達し 、 該ボールねじによって推力に変換し、 該推力を前記トグル機構によって拡大し て型締カを発生させるようにしている。 そして、 前記ボールねじと トグル機構と の間にクロスへッドが配設され、 前記推力はクロスへッ ドを介してトグル機構に 伝達されるようになっている。

しかしながら、 前記従来の型締装置においては、 設定された型締カを発生させ るためには、 前記クロスへッ ドを型締力に対応する位置に正確に移動させる必要 がある。

ところ力 前記トグル機構の構造上の制約により、 前記クロスへッ ドの位置と 型締力との関係は線形にはならないので、 演算によってクロスへッドの位置を求 めることは困難である。 したがって、 型締カを精度良く発生させることができな い。 また、 各型締装置においては機械誤差が存在するので、 たとえ、 演算によつ てクロスへッドの位置を求めることができたとしても、 各型締装置ごとに演算を 行う必要があり、 型締装置のコストが高くなつてしまう。

さらに、 前記ボールねじのほか、 トグル機構において使用されるピン、 ブシュ 等の可動部品にガタが生じたり、 可動部品の摩擦特性が変化したりすると、 それ に伴って型締カが変化するので、 成形品の品質が低下してしまう。

本発明は、 前記従来の型締装置の問題点を解決して、 型締カを精度良く発生さ せることができ、 型締装置のコストを低くすることができ、 成形品の品質を向上 させることができる型蹄制御装置を提供することを目的とする。 発明の開示

そのために、 本発明の型締制御装置においては、 固定金型が取り付けられた固 定プラテンと、 該固定プラテンと対向させて進退自在に配設され、 可動金型が取 り付けられた可動プラテンと、 電動機と、 該電動機を駆動することによって発生 させられた回転運動を直線運動に変換し、 該直線運動を移動部材に伝達する運動 方向変換手段と、 前記移動部材と前記可動プラテンとを連結する伝達機構と、 前 記移動部材の位置を検出する検出手段と、 前記移動部材を所定の位置パターンで 移動させたときの移動部材の位置と、 そのとき発生させられた型締力と力対応さ せて格納された記憶手段と、 型締カを設定するための型締カ設定器と、 設定され た型締力に基づいて型締カパターンを発生させる型締カパターン発生器と、 前記 型締カパターンに対応する移動部材の位置を前記記憶手段から読み出して前記電 動機を駆動する位置制御手段とを有する。

この場合、 型締カ調整モード時において、 所定の位置パターンで移動させたと きの移動部材の位置と、 そのとき発生させられた型締カと力く対応させて記憶手段 に格納され、 型締カ発生モード時において、 型締カパターンに対応する移動部材 の位置が前記記憶手段から読み出され、 前記移動部材の位置に基づいて電動機が 駆動されるので、 前記移動部材を型締力に対応する位置に正確に移動させること ができ、 型締カを精度良く発生させることができる。

また、 各型締装置において機械誤差が存在しても、 各型締装置ごとに前記型締 力を移動部材の位置と対応させて記憶手段に格納することができるので、 型締カ を精度良く発生させることができる。 したがって、 型締装置のコストを低くする ことができる。

さらに、 前記運動方向変換手段、 及び伝達機構において使用されるピン、 ブシ ュ等の可動部品にガタが生じたり、 可動部品の摩擦特性が変化したりしても、 そ れに伴って型締カを移動部材の位置と対応させて記憶手段に格納することができ るので、 型締カを精度良く発生させることができる。 したがって、 成形品の品質 を向上させることができる。 本発明の他の型締制御装置においては、 さらに、 型締カを検出する型締カ検出 器と、 前記型締カパターン及び検出された型締力に基づいてフィ一ドバック制御 を行うフィードバック制御手段とを有する。

この場合、 フィードバック制御が行われるので、 型締カを更に精度良く発生さ せることができる。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の実施の形態における型締制御装置の概略図、 第 2図は本発明 の実施の形態における型締装置の概略図、 第 3図は本発明の実施の形態における クロスへッ ドの特性を示す第 1の図、 第 4図は本発明の実施の形態におけるク口 スへッドの特性を示す第 2の図、 第 5図は本発明の実施の形態におけるクロスへ ッ ドの特性を示す第 3の図、 第 6図は本発明の実施の形態における型締制御装置 の特性を示す第 1の図、 第 7図は本発明の実施の形態における型締制御装置の特 性を示す第 2の図、 第 8図は本発明の実施の形態における型締制御装置の特性を 示す第 3の図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 第 2図は本発明の実施の形態における型締装置の概略図である。

図において、 1 1は固定プラテン、 1 2はベースプレートとしてのトグルサボ —ト、 1 3は前記固定プラテン 1 1 とトグルサボ一ト 1 2との間に架設されたタ ィバー、 3 4は前記固定プラテン 1 1と対向させて配設され、 前記タイバー 1 3 に沿って進退 （図における左右方向に移動） 自在に配設された可動プラテンであ り、 前記固定プラテン 1 1及び可動プラテン 3 4に、 それぞれ互いに対向させて 固定金型 1 5及び可動金型 1 6が取り付けられる。

前記トグルサボ一ト 1 2と可動プラテン 3 4との間には、 伝達機構としての ト グル機構 2 1が配設される。 そして、 移動部材としてのクロスへッド 2 2を前記 トグルサポート 1 2側と可動プラテン 3 4側との間で進退させることによって、 前記可動プラテン 3 4をタイバー 1 3に沿って進退させ、 可動金型 1 6を固定金 型 1 5に対して接離させて型閉じ、 型締め及び型開きを行うことができるように なっている。

そのために、 前記トグル機構 2 1は、 前記クロスへッ ド 2 2に対して揺動自在 に支持されたトグルレバー 2 3、 前記トグルサポート 1 2に対して揺動自在に支 持されたトグルレバ一 2 4、 及び前記可動プラテン 3 4に対して揺動自在に支持 されたトグルアーム 2 5から成り、 前記トダルレバー 2 3、 2 4間、 及びトダル レバ一 2 4とトグルアーム 2 5との間がそれぞれリ ンク結合される。 そして、 前 記クロスヘッ ド 2 2と トダルレバー 2 3との間にピン p 1が、 前記トグルサポー ト 1 2と トダルレバー 2 4との間にピン p 2力く、 前記可動ブラテン 3 4と トグル アーム 2 5との間にピン P 3力、 前記トダルレバー 2 3、 2 4間にピン p 4が、 トグルレバー 2 4とトグルアーム 2 5との間にピン p 5がそれぞれ配設され、 前 記ピン P 2〜P 5をブシュ b 2〜b 5が包囲する。

また、 ボールねじ軸 4 1力く、 前記トグルサポート 1 2に対して回転自在に支持 され、 前記ボールねじ軸 4 1と前記クロスへッド 2 2に配設されたボールナツ ト 4 3とが螺 （ら） 合させられ、 前記ボールねじ轴 4 1及びボールナツ ト 4 3は、 駆動手段及び電動機としてのサ一ボモータ 1 8によって発生させられた回転運動 を直線運動に変換してクロスへッド 2 2に伝達する運動方向変換手段としてのボ —ルねじ 4 4を構成する。

そして、 前記ボールねじ蚰 4 1を回転させるために、 前記トグルサポート 1 2 の側面に前記サ一ボモータ 1 8が取り付けられ、 サ一ボモータ 1 8の図示されな い出力軸と前記ボールねじ軸 4 1とが連結される。 なお、 1 7は型厚調整装置、 1 9は前記サーボモータ 1 8の回転数を検出することによってクロスへッド 2 2 の位置を検出する検出手段としてのエンコーダである。

この場合、 前記サ一ボモータ 1 8を駆動して前記出力軸を回転させると、 回転 は、 ボールねじ 4 4によつて推力に変換され、 該推力がクロスヘッド 2 2に伝達 される。 したがって、 前記サ一ボモータ 1 8を正方向及び逆方向に躯動すると、 ボールねじ轴 4 1が正方向及び逆方向に回転させられ、 前記クロスへッ ド 2 2は 進退させられる。

そして、 該クロスへッ ド 2 2を前進 （図における右方に移動） させると、 トグ ル機構 2 1が伸展して可動プラテン 3 4及び可動金型 1 6が前進させられ、 型閉 じ及び型締めが行われ、 可動金型 1 6と固定金型 1 5との間に図示されないキヤ ビティ空間が形成される。 また、 前記クロスへッ ド 2 2を後退 （図における左方 に移動） させると、 トグル機構 2 1が屈曲して可動プラテン 3 4及び可動金型 1 6が後退させられ、 型開きが行われる。

そして、 型締め時において前記トグル機構 2 1の伸展に伴ってタイバ一 1 3が 伸び、 型締力が発生させられる。 このとき、 前記タイバ一 1 3の伸び量力型締力 検出器 3 3によって検出されるとともに、 前記エンコーダ 1 9によってサーボモ ータ 1 8の回転角度が検出され、 間接的にクロスへッド 2 2の位置が検出される 。 なお、 型締力による歪 （ひず） み量を検出して、 型締カ検出器 3 3をタイバー 1 3以外の型締装置の他の部材に取り付け、 該部材の歪み量を検出するようにし てもよい。

ところで、 前記型蹄力は図示されない型締カ設定器によって設定されるが、 設 定された型締カを発生させるためには、 前記クロスへッ ド 2 2を型締力に対応す る位置に正確に移動させる必要がある。

ところが、 前記トグル機構 2 1の構造上の制約により、 前記クロスヘッド 2 2 の位置と型締力との関係は線形にはならないので、 演算によってクロスへッ ド 2 2の位置を求めることは困難であり、 型締カを精度良く発生させることができな い。 また、 各型締装置においては機械誤差が存在するので、 たとえ、 演算によつ てクロスヘッド 2 2の位置を求めることができたとしても、 各型締装置ごとに演 算を行う必要があり、 型締装置のコス卜が高くなつてしまう。

さらに、 前記ボールねじ 4 4、 ピン P 1〜P 5、 ブシュ b 2〜b 5等の可動部 品にガタが生じたり、 可動部品の摩擦特性が変化したりすると、 それに伴って型 締力が変化するので、 成形品の品質が低下してしまう。

そこで、 型締カを精度良く発生させ、 型締装置のコス 卜を低くし、 成形品の品 質を向上させることができるように型締制御装置が配設される。

第 1図は本発明の実施の形態における型締制御装置の概略図、 第 3図は本発明 の実施の形態におけるクロスへッドの特性を示す第 1の図、 第 4図は本発明の実 施の形態におけるクロスへッ ドの特性を示す第 2の図、 第 5図は本発明の実施の 形態におけるクロスへッ ドの特性を示す第 3の図、 第 6図は本発明の実施の形態 における型締制御装置の特性を示す第 1の図、 第 7図は本発明の実施の形態にお ける型締制御装置の特性を示す第 2の図、 第 8図は本発明の実施の形態における 型締制御装置の特性を示す第 3の図である。 なお、 第 3図において、 横軸に時間 を、 縦軸にクロスへッ ドの位置を、 第 4図及び第 8図において、 横軸に時間を、 縦軸に型締カを、 第 5図において、 横軸にクロスへッ ドの位置を、 縦軸に型締カ を、 第 6図において、 横軸に時間を、 縦蚰に型締カパターンを、 第 7図において 、 横軸に時間を、 縦軸にクロスへッ ドの位置パターンを採ってある。

図において、 4 9は型締制御装置、 5 6はスィ ツチであり、 該スィツチ 5 6は 、 機械的又は電子的な切換構造を有し、 型締カ調整モード時と型締カ発生モード 時とでオペレータによって手動で又は自動で切り換えられる。

そして、 前記型締カ調整モード時において、 第 1図に示されるように端子 a、 b間及び端子 d、 e間がそれぞれ接続され、 クロスヘッ ド位置パターン発生器 5 2によって、 あらかじめ設定されたクロスヘッド 2 2 (第 2図） の位置パターン が発生させられると、 クロスへッド位置制御部 5 4は、 エンコーダ 1 9の検出信 号に基づいて速度指令を発生させ、 該速度指令を加算器 6 1を介してサ一ボアン プ 5 5に対して出力する。 該サ一ボアンプ 5 5は、 前記速度指令に対応する電流 を発生させ、 該電流をサ一ボモータ 1 8に供給してサ一ボモータ 1 8を駆動する 。 その結果、 クロスヘッ ド 2 2力く前記位置パターンに従って移動させられる。 そして、 クロスヘッ ド 2 2が所定の位置まで移動するのに伴って、 第 3図に示 されるようにクロスヘッ ド 2 2の位置の値が次第に小さくされ、 それに伴って、 第 4図に示されるように型締カカ発生させられる。 この間、 型締カ検出器 3 3に よって型締力が検出される。

したがって、 前記クロスへッ ド位置パターン発生器 5 2によって発生させられ た位置パターン、 及び型締カ検出器 3 3によって検出された型締力に基づいて、 第 5図に示されるような型締力とクロスへッ ド 2 2の位置との関係を示すデータ を得ることができる。 そして、 図示されない C P Uは、 前記型締力とクロスへッ ド 2 2の位置とを対応させて記憶手段としてのメモリ 5 7に格納する。

次に、 型締カ発生モード時において、 スィ ツチ 5 6が切り換えられ、 端子 a、 c間及び端子 d、 f 間がそれぞれ接続される。 そして、 型締カ設定器 5 0によつ てあらかじめ設定された型締力が発生させられる。

そのために、 前記型締カ設定器 5 0によってあらかじめ設定された型締力に基 づいて、 型締カパターン発生器 5 1は、 第 6図に示されるような型締カパターン を発生させ、 該型締力パターンを型締力/クロスへッド位置変換器 5 3に対して 出力する。 そして、 該型締力/クロスへッ ド位置変換器 5 3は、 前記型締カバタ ーンを受けると、 型締カパターンに対応するクロスへッ ド 2 2の位置をメモリ 5 7から読み出し、 第 7図に示されるような位置パターンを発生させ、 該位置パタ ーンをクロスへッ ド位置制御部 5 4に対して出力する。

該クロスへッ ド位置制御部 5 4は、 ェンコーダ 1 9の検出信号に基づいて速度 指令を発生させ、 該速度指令を加算器 6 1を介してサーボアンプ 5 5に対して出 力する。 該サーボアンプ 5 5は、 前記速度指令に対応する電流を発生させ、 該電 流をサ一ボモータ 1 8に供給してサ一ボモータ 1 8を駆動する。 その結果、 クロ スへッド 2 2が前記位置パターンに従って移動させられる。 なお、 前記型締カノ クロスへッ ド位置変換器 5 3、 クロスへッ ド位置制御部 5 4及びサーボアンプ 5 5によって位置制御手段カ 冓成される。

そして、 前記位置パターンに基づいて実際のクロスへッ ド 2 2の位置が制御さ れると、 型締カ設定器 5 0によって設定された型締力が、 第 8図に示されるよう に正確に再現される。 なお、 必要に応じてスィツチ 5 6を切り換え、 型締カ検出 器 3 3によって型締カを検出し、 メモリ 5 7内に格納された型締カ及びクロスへ ッド 2 2の位置のデータを補正することもできる。

このように、 型締カ調整モード時において、 所定の位置パターンで移動させた ときのクロスへッ ド 2 2の位置と、 そのとき発生させられた型締力とが対応させ てメモリ 5 7に格納され、 型締カ発生モード時において、 型締カパターンに対応 するクロスへッ ド 2 2の位置が前記メモリ 5 7から読み出され、 前記クロスへッ ド 2 2の位置に基づいてサ一ボモータ 1 8が躯動されるので、 前記クロスへッ ド 2 2を型締力に対応する位置に正確に移動させることができ、 型締カを精度良く 発生させることができる。

また、 各型締装置において機械誤差が存在しても、 各型締装置ごとに前記型締 力をクロスへッ ド 2 2の位置と対応させてメモリ 5 7に格納することができるの で、 型締カを精度良く発生させることができる。 したがって、 型締装置のコス ト を低くすることができる。

さらに、 前記ボールねじ 4 4、 ピン p l〜p 5、 ブシュ b 2〜b 5等の可動部 品にガタが生じたり、 可動部品の摩擦特性が変化したりしても、 それに伴って型 締カをクロスへッド 2 2の位置と対応させてメモリ 5 7に格納することができる ので、 型締カを精度良く発生させることができる。 したがって、 成形品の品質を 向上させることができる。

なお、 型締カパターン発生器 5 1によって発生させられた型締カパターン、 及 び型締カ検出器 3 3によって検出された型締カをフィ一ドバック制御手段として の減算器 6 2に送り、 該減算器 6 2において型締カパターンと型締力との偏差を 算出することもできる。 その場合、 該偏差は、 型締カ捕償器 3 8を介して加算器 6 1に送られ、 該加箕器 6 1において速度指令に加算される。 このように、 型締 力のフィードバック制御を行うことによって、 型締カを更に精度良く発生させる ことができる。

なお、 本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、 本発明の趣旨に基 づいて種々変形させることが可能であり、 それらを本発明の範囲から排除するも のではない。 産業上の利用可能性

この発明は、 射出成形機の型締装置に利用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . ( a ) 固定金型が取り付けられた固定プラテンと、

( b ) 該固定プラテンと対向させて進退自在に配設され、 可動金型が取り付けら れた可動プラテンと、

( c ) 駆動手段と、

( d ) 該駆動手段を駆動することによって移動させられる移動部材と、

( e ) 該移動部材と前記可動プラテンとを連結する伝達機構と、

( f ) 前記移動部材の位置を検出する検出手段と、

( ) 前記移動部材を所定の位置パターンで移動させたときの移動部材の位置と 、 そのとき発生させられた型締力とが対応させて格納された記憶手段と、

( h ) 型締カを設定するための型締カ設定器と、

( i ) 設定された型締力に基づいて型締カパターンを発生させる型締カパターン 発生器と、

( j ) 前記型締カパターンに対応する移動部材の位置を前記記憶手段から読み出 して前記駆動手段を躯動する位置制御手段とを有することを特徴とする型締制御

2 . ( a ) 固定金型が取り付けられた固定プラテンと、

( b ) 該固定プラテンと対向させて進退自在に配設され、 可動金型が取り付けら れた可動プラテンと、

( c ) 電動機と、

( d ) 該電動機を駆動することによって発生させられた回転運動を直線運動に変 換し、 該直線運動を移動部材に伝達する運動方向変換手段と、

( e ) 前記移動部材と前記可動プラテンとを連結する伝達機構と、

( f ) 前記移動部材の位置を検出する検出手段と、

( g ) 前記移動部材を所定の位置パターンで移動させたときの移動部材の位置と 、 そのとき発生させられた型締力とが対応させて格納された記憶手段と、

( ) 型締カを設定するための型締カ設定器と、

( i ) 設定された型締力に基づいて型締カパターンを発生させる型締カパターン 発生器と、

( j ) 前記型締カパターンに対応する移動部材の位置を前記記憶手段から読み出 して前記電動機を駆動する位置制御手段とを有することを特徴とする型締制御装 置。

3 . 前記型締カを検出する型締カ検出器を有する請求項 1又は 2に記載の型締制 御装置。

4 . ( a ) 型締カを検出する型締カ検出器と、

( b ) 前記型締カパターン及び検出された型締力に基づいてフィ一ドバック制御 を行うフィ一ドバック制御手段とを有する請求項 1又は 2に記載の型締制御装置