JPH0448340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サーボモータを駆動源として用いた
電動式射出成形機の保圧力制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

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、射出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］ ところで、合成樹脂の射出成形を電動機を駆動
源とする成形機に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ができない。たとえば射出機
構の作動について云えば、射出充填のために射出
プランジヤは速度制御されて前進し、ほぼ充填が
完了した時点から、射出保圧のために圧力制御に
切換えられて、樹脂の冷却収縮に伴な不足分を補
うように制御される。

したがつ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、従来行なわれていな
かつた力の制御を何等かの手段をもつて講じない
限り、電動機を成形機の駆動源として使用するこ
とはできなかつた。

このようなことから、電動式射出成形機と称し
ても、実施に当つ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つた。

本発明は上記のことから開発されたものであつ
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、射出保圧時の保圧力の制
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保圧力制御
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、射出機構の駆
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射出プランジヤの推力
に変換し、射出と保圧とを行なうに当り、保圧工
程における保圧力の制御を、サーボモータの出力
トルクを制御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
ータを共通の駆動源とする射出成形機の主たる構
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１０，１１と、その固定盤１
０，１１にわたつて架設した所要本数のタイバー
１２，１２と該タイバー１２，１２に移動自在に
取付けた可動盤１３とを有する。

上記一方の固定盤１１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１３の反対面には外周面にボールねじ溝
を施した大口径のプランジヤ１５が連結してあ
る。このプランジヤ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
転盤１６のねじ受にねじ込まれ、回転盤１６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、起動摩擦が小さい。また回転盤１
６には歯車１７が取付けてあり、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、射出プランジヤを兼ねる射
出用のスクリユ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を備えた回動軸２４が横架し
てあり、そのねじ軸２３に可動部材２５が螺合し
てある。またスクリユ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
ユ２０と同体に連結してある。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ユ
前進用の歯車２７とスクリユ回転用の歯車２８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
てある。

上記ハウジング２２の下部内は、上記回動軸２
４及び延長軸２６と並行な伝動軸３１が、ハウジ
ング２２を貫通して設けてある。また上記型締機
構１の下方にも、上記プランジヤ１５と並行な伝
動軸３０が上記一対の固定盤１０，１１を貫通し
て設けてある。これら型締機構側と射出機構側と
の２つの伝動軸３０，３１は、クラツチ機構３２
を介して接離自在に連絡している。

上記クラツチ機構３２は、伝動軸３１の軸端に
固定したクラツチ部材３２ａと、伝動軸３１の延
長軸心上配設して、ハウジング壁部に貫設したク
ラツチ軸３２ｂと、該クラツチ軸３２ｂの内端に
固定したカツプリング３２ｃとからなり、かつ励
磁部分はハウジング側に固定してある。そしてそ
のクラツチ軸３２ｂの外端に伝動軸３０を接続す
るための継手３３が取付けてある。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
もつて行い、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がその移動を阻害しないようにして
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、この伝動歯車３５によ
つて伝動軸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ヤ１
５が、回転盤１６の回転によつて軸方向に押し出
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動歯車３７，３６がクラツ
チ部材３８，３９を介して設けてある。このクラ
ツチ部材３８，３９は、上記伝動歯車３６，３７
と連結したカツプリングと、ハウジング側に固定
した励磁部とを備え、その内部のクラツチプレー
トと励磁部との働きによつて、上記伝動歯車３
６，３７と伝動軸３１との結合或いは解除がなさ
れるようになつている。

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エネレータ４１を備えた
電気サーボモータ４０と連結している。

また上記クラツチ機構３２には、型締力を保持
するための装置４２が設けてある。この力保持装
置４２は、ハウジング壁部２２ａに固定した電磁
作動のブレーキ部材４２ａと、クラツチ軸側に取
付けたカツプリング４２ｂとから構成されてい
る。

４３は型開停止位置検出器、４４は型開減速位
置検出器、４５は型閉減速位置検出器、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
は近接スイツチ、リミツトスイツチ、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
エネレータ４１とを接続したサーボモータ制御ア
ンプ５２との間に、速度設定器V₀〜V₇とトルク
設定器F₀〜F₇の信号切換器５３，５４とが、サ
ーボモータ４０の正転・逆転指令回路５５と共に
並列に設けてある。

サーボモータ制御アンプ５２は、集中制御装置
５１の指令によつてサーボモータ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、タコメータジエネ
レータ４１の信号をフイードバツクし回転数（速
度）の閉ループ制御を行なわせるものである。

また集中制御装置５１には、上記位置検出器４
３〜５０と時間設定器T₀〜T₇、上記力保持装置
４２、クラツチ機構３２，３８，３９、設定器５
６の指令により作動する上記スクリユ背圧制御装
置２９の制御用アンプ５７、操作スイツチ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６
１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を介して接続してある。

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
ク設定値はサーボモータ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
V₀〜V₇及びF₀〜F₇の作動範囲は、同一符号をも
つて示す。

なお電流とトルクは比例関係にある。

更にまた実行値A₁，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の特性によつたり、また機構や
負荷の状態によつて変化する。

上記制御装置では、共通の設定器V₀，F₀によ
り最高速度と最高トルクとが設定され、時間設定
器Ｔ０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V₁〜V₅により速度の
設定値Ａが、また各トルク設定器F₁〜F₄によつ
てトルク設定値Ｂがサーボモータ４０の出力トル
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V₁の設定値Ａ
まで高速回転する。このときサーボモータ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掛らないから、トルク
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、信号によつて信号切換器５３が作
動し、速度設定器V₂の設定速度に切換わる。こ
れによりｃ−ｄ間は減速域となつてモータに回生
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トルクが
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
達すると、信号によつて信号切換器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、上記速度設定値に必要とするトルクより
も低く設定してあるため、V₂の速度を維持する
のに必要な回転速度が得られず、タコメータジエ
ネレータ４１によつて設定速度になろうとフイー
ドバツクがかかり、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、可動盤１３はトルクF₂
による低力で移動し、そこに低圧型締が行われ
る。

したがつて、ｅ−ｇ間は速度設定器V₂の作動
範囲でありながら、トルク設定値との関連によつ
て自動的に力の制御に切換わり、速度制御領域か
ら力の制御領域へと変化する。そして金型間に
異物があつて、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４
０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がほとんど閉じ、可動盤１３が
上記位置検出器４７の位置に達し、信号によつて
速度設定器V₃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、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０値となるた
めサーボモータ４０は出力を増大するが、そこに
大き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
昇し、トルクF₃の力で金型１４，１４を強力に
型締する。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
検出する。なおコンパレータの代りに、時間設定
器T₂により確認してもよい。

強力型締の完了が検出されると、力保持装置４
２が作動して力保持状態を維持し、そののちクラ
ツチ機構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０値となる。したがつてｅ−ｈ間は力の制御
領域となる。

５ 高速型開 射出行程の完了後に、上記クラツチ機構３２が
閉作動し、力保持装置４２が解除されてから、型
開信号によつて、速度設定器V₄とトルク設定器
F₄とが作動する。この場合、サーボモータ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上昇す
るだけで低下する。これにより可動盤１３はｊ−
ｋ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の位置に可動盤１３が達す
ると、信号により速度設定器V₅が作動し、ｋ−
ｌ間にて減速され、ｌ−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シヨツ
ク防止のために行われるもので、機械ノツクによ
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きる。上記可
動盤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御関係図であつて、第３
図の場合と同様に設定値等を示す。また回転は逆
回転となる。

１ 射出行程 速度設定器V₆によつてサーボモータ４０は実
行値A₁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ユ２
０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
了すると、急激にトルクが上昇する。上記射出充
填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ｓ点では負荷の増大によりトルク実行値B₁は
設定値Ｂに達し、反対に速度は実行値A₁に示す
ように減少して、射出スクリユ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
制御領域から力の制御領域に入る。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つ
て自動的に行われ、F₅のトルクに制御された状
態で充填パツキングが完了する。時間設定器T₃
がタイムアツプしたｔ点では、時間設定値T₄が
作動し、またトルク設定器F₆に切換わる。そし
てサーボモータ４０の出力トルクが制限されてい
るためF₆のトルク設定値となり、そのトルク設
定値による射出スクリユ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T₄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
によつて射出時間を制御してもよい。

また二次圧への切換は射出スクリユ２０の位置
を上記検出器４９により検出して行つてもよい。
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。更にまたピンポ
イントゲート用金型など、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 チヤージ行程 上記時間設定器T₄のタイムアツプにより時間
設定器T₅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器T₆が作動し
たのち、上記速度設定器V₇及びトルク設定器F₇
に切換わり、サーボモータ４０は正回転してチヤ
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ユ２０に背圧を付与
する。射出スクリユ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
するためにスクリユ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
量等す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よい。

また実施例ではインラインスクリユ式のものに
ついて説明したが、これはプランジヤ式、スクリ
ユプリプラ式のものも同様に実施できるので、本
発明は特にインラインスクリユ式のもに限定され
るものではない。

［発明の効果］ 上述のように本発明では、サーボモータの出力
トルクを制御することによつて、保圧力の制御
（トルクの制御）を行うことができ、しかも速度
と力の制御領域の切換は、設定値によつて電気的
に行われるため、集中制御が容易で操作も簡単と
なり、サーボモータによる駆動源を直接制御する
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ユエータ別の圧力調節
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、再現性、安
定性に優れ、精密安定成形ができる。

(2) 射出プランジヤなどの可動部材の移動は、回
転手段とねじ軸とによつて行われ、軸方向の慣
性によるスリツプが生ぜず駆動源の制動によつ
て、動作もスムースで正確な位置制御が得られ
る。

(3) 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) 速度検出器を駆動源に取付けることによつて
取扱いやすく廉価にでき、 (5) また駆動源にエンコーダを取付けることによ
つて、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
の略示縦断面図、第２図は制御装置のブロツク
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……型締機構、２……射出機構、１５……プ
ランジヤ、２０……スクリユ、４０……サーボモ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 射出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射
   出プランジヤの推力に変換し、射出と保圧とを行
   うに当り、保圧工程における保圧力の制御を、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保圧力制御方法。