JPH01301221A - 電動式射出成形機の強力型締方法 - 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、す゛−ボモータを駆動源として用いた電動式
射出成形間の強力型締方法に関するものである。

〔従来の抜術〕

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Ｊ ところで、合成ＭＡ脂の射出成形を電動機を駆動源とす
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
かできない。たとえば型締装置の作動について云えば、
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、更に強力型締に制御される。

したがって成形サ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、従来性なわれていなかったフッの制
御を何等かの手段をもって講じない限り、電＠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ちのであって、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、強力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
てり一−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、型間開と型締とを
行なうに当り、強力型締工程における強力ｊＪｌ締力の
制御を、サーボモータの出力トルクを制御１１７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づ
る。

第１図は型ｉｓ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啓示したも
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【ノた
一対の固定盤１０．１１と、その固定盤ｉｏ、　ｉｔに
わたって架設した所要本数のタイバー１２．１２と該ク
イバー１２．１２に移動自在に取イ」けた可動盤１３と
を有する。

上記一方の固定盤１１と可８盤１３との対向面には、そ
れぞれ金型１４．１４が設（ブてあり、また可動盤１３
の反対面には外周面にボールねＵ溝を施した大口径のプ
ランジｔ１５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Ｓ１６のねじ受にねじ込まれ、回転１１
Ｇ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Ｆ！！擦が小さ
い。また回転盤１６には歯車１７が取付りてあり、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ｌｌｌ１１２４が横架
してあり、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＠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ＯＩＩ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が上記一対の固定盤
１０．１１を貫通して設（プである。これら型締機構側
と射出機構側との２つの伝ｖＪ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１栴３２は、伝動軸３１の軸端に固定した
クラッチ部材３２ａと、伝動＠３１の延長軸心上配設し
て、ハウジング壁部に置設したクラッチ軸３２ｂと、該
クラッチ軸３２ｂの内端に固定した・カップリング３２
ｃ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
を接続するＩζめの継手３３が取付けである。この継手
３３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■害しないようにしである。

上記伝動軸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ｖＪ歯車３５によって伝ｅ＠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＠歯車３７．３（＋がクラッチ部材３８゜
３９を介して設けである。このクラッチ部材３．８．３
９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動きによって、上記伝
動歯巾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）８するた
めの装置４２が設けである。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ｄ
　４２ａと、クラッチ軸側に取付けたカップリング４２
ｂとから構成されている。

４３は型間停止位置検出器、４４は型開減速位置検出器
、４５は型開減速位置検出器、４６は低圧型締位置検出
器、４７は強力型締位置検出器、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ｖ　〜■７とトルク設定器Ｆ　〜Ｆ７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、タコ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＠５１には、上記位置検出器４３〜５０
と時間設定器丁０〜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ｍ装置２９の制御用アンプ５１
、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にサーボモータ
４０の電流検出器６０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６３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ナーボモー
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。

〜Ｖ　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Ａ、Ｂ１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。、Ｆｏ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
■１〜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ｉｎ　Ｂがサーボモー
タ４０の出力１〜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の設定値へまで高速回転す
る。このときサーボ［−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ｉ
ｌ）らないから、１〜ルク設定器Ｆ１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′！Ａ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１−ルクがかかる。

３、低圧型締 上記位置検出器４６の作動位置に可動盤１３が）ヱする
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、ｖ
２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ｌＩ盤１３はｌ・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■２の作動範囲であ
りながら、トルク設定値との関連によって自動的に力の
制御に切換わり、速度制（ＩＩ領領域ら力の制御領域■
へと変化する。そして金型間に異物があって、可動盤１
３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Ｉυ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
　どトルク設定″ａＦ３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。このとぎには金型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、可動盤１３の前進が阻止さ
れると、速度実行値Ａ１はＯ値となるためリーーボモー
タ４０は出力を増大するが、モ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
トルク設定値Ｆ３まで上界し、トルクＦ３の力で金型１
４．１４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コンパレータ５９により
検出づ゛る。なおコンパレータの代りに、時間設定５Ｔ
２により確認し工もよい。

強力型締の完了が検出されると、力保持装置４２が作動
して力保持状態を維持し、（ののちクラッチ機構３２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Ｏ値となる。したがってｅ−ｈ
間は力のｌ、ＩＪ　ｌ領域■となる。

５、高速型開 射出行程の完了後に、上記クラッチｍｍ３２が開作動し
、力保持装置７４２が解除されてから、型間信号によっ
て、速度設定器■４とトルク設定器Ｆ４とが作動する。

この場合、１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Ａまで１
−ｊ間を加速して上昇する。またトルクは始動の負荷に
より上昇するだけで低下する。これにより可ａ盤１３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ａ盤１３が達すると、信
号により速度設定器Ｖ５が作動し、ｋｉ＋間にて減速さ
れ、Ｉ−ｍ間を低速後退する。この低速型間は、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
１〜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ａ！１３の低速型開は位置検出器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４０の回転速
度とトルクの制６１１ｒｙＡ係図であって、第３図の場
合と同様に設定値等を示づ“。また回転は逆回転となる
。

１、射出行程 速度設定器ｖ６によってサーボモータ４０は実行値△１
に示すように、設定値Ａ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１”るど、急激にｉ−ルクが上背づ゛る
。上記射出充用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３点で【よ負荷の増大によりトルク実行値Ｂ１は設定
値Ｂに達し、反夕・１に速度は実行値Ａ１に示ずように
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に達づると、制御は速度ルＩＩｍ
領域１がら力の制御２Ｄ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
ｔ）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が駆動し、またトルク設定器「６
に切換ねる。ぞしてリーボ七−タ４０の出力トルクが制
限されているためＦ６のトルク設定値どなり、そのトル
ク設定値ににる射出スクリュ２０の前進により二次圧（
保圧）が加えられ、保圧状態に制御されたタイマ［４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、射出開始時により作動するタイマの設定によって
射出時間を制御してしよい。

また二次圧への切換は射出スクリュ２０の位置を」−記
検出器４９に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［・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、チャージ行程 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ＢＴ６が作動し／ｊのち、上記速度設
定器■７及びトルク設定器「７に切換ねり、サーボモー
タ４０は正回転してチャージを開始する。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１２０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、計重１−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１ 上）小のように本発明では、サーボモータの出力１〜ル
クを制御することによって、強力型締力の制御（トルク
の制ｆｉｌ）を行うことができ、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簡単となり、４ノーボ七−タに
よる駆ｉｌＪ源を直接制御するので、複数の可動部材の
制御においても、従来の油圧式のように各アクチコエー
タ別の圧力調節弁、流積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）速度は開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Ｈｉ１１勅によって、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ｉｌＪ源に取付けることによって
取扱いやすく廉価にでき、 ■　また駆動源にエンコーダを取付１プることにＪ：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にどもできる。

【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啓示縦断面図
、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・・・型締機描、　　　　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、−１ 代　　埋　　人　　　　　　　秋　　元　　　輝　　雄
・・１．・・外１名 第３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、強力型締工程における
   強力型締力の制御を、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強力型締
   方法。