JPH09220747A - 電動射出成形機のトグル圧縮制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型内部の樹脂圧力の上昇問題、射出圧力の
問題等を解決した低圧射出成形方法すなわち電動射出成
形機のトグル圧縮制御方法を提供する。 【解決】 型開閉サーボモータ（２７）によりトグル機
構（１０）を駆動して初期型締位置（Ｋ０）に位置決め
して、射出し、その後、トグル機構（１０）を複数段に
圧縮するトグル圧縮制御方法において、トグル機構（１
０）を、クロスヘッド（１１）の位置の制御により初期
型締位置（Ｋ０）に位置決めし、その時の型開閉サーボ
モータ（２７）のトルク値（Ｔｒ）を保持するように型
開閉サーボモータ（２７）をトルク制御してから射出す
る。射出終了信号により、再びクロスヘッド（１１）の
位置の制御により複数段に圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、型開閉サーボモー
タによりトグル機構を駆動して初期型締位置に位置決め
して、射出し、その後、トグル機構を複数段に圧縮する
トグル圧縮制御方法およびこの方法の実施に使用される
トグル圧縮制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機の金型の型締め装置の１つに
トグル式型締装置が知られている。トグル式型締装置
は、周知のようにクロスヘッド、クロスリンク、長短複
数個のトグルリンク、タイバ等から構成されている。そ
して、一方のトグルリンクはトグル受盤あるいは調整盤
に、また他方のトグルリンクは、可動盤にそれぞれピン
により回動自在に結合されている。したがって、クロス
ヘッドを例えば電動モータで型締め方向に駆動すると、
他方のトグルリンクにより可動盤が駆動され、可動盤に
取り付けられている可動金型が、固定盤の固定金型に対
して型締めされる。そこで、溶融された樹脂材料を型締
めされた金型に射出し、冷却固化を待ってクロスヘッド
を逆方向に駆動して金型を開くと、射出成形品を得るこ
とができる。

【０００３】ところで、最近になって、低圧射出成形方
法が提案されている。低圧射出成形方法は、周知のよう
に、比較的低い型締力で型締めして、射出し、射出終了
後複数段に金型の型締力を増す射出成形方法で、この成
形方法により、比較的小さな射出圧力で、射出成形品の
転写性の向上、フローマークの防止等の成形品の品質の
向上を図ることができる。トグル式型締め装置の型締力
は、トグル機構を構成している例えばクロスヘッドの位
置と一定の関係にあるので、図６に示されているように
して低圧射出成形方法あるいはトグル圧縮制御が行われ
ている。すなわち、クロスヘッドを電動モータで型締め
方向に駆動し、クロスヘッドが金型タッチ位置を過ぎ初
期型締位置ｋ０に達すると、金型は所定の型締力で型締
めされているので、この初期型締位置で溶融樹脂を射出
する。そして射出完了後、電動モータでクロスヘッドを
圧縮１段位置ｋ１まで駆動する。そうすると、金型は１
段目の型締めがなされる。所定時間ａ１だけ型締めし、
次いで圧縮２段位置ｋ２まで駆動する。そうすると、金
型はａ２段目の型締めがなされる。以下、同様にして例
えば３段の圧縮位置ｋ３まで駆動して３段目の型締めが
なされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、トグ
ル式型締め装置の型締力は、クロスヘッドの位置から演
算できるので、クロスヘッドの位置の制御により複数段
に金型を型締めし、品質の高い成形品を一応成形するこ
とはできる。しかしながら、改良すべき問題点も認めら
れる。例えば、低圧射出成形方法では、比較的小さい型
締力に設定された初期型締め時に射出が開始されるが、
上記したように、従来はクロスヘッドの位置を初期型締
め位置に保持する、いわゆる位置の制御により初期型締
めされているので、すなわちクロスヘッドの初期型締め
位置が、図６において水平方向の直線で示されているよ
うに、変化しないので、射出により金型内部の樹脂圧力
が上昇すると、所定の金型圧力を大幅に越えてしまうこ
とがある。所定の金型圧力を越えると、樹脂に過大な圧
力がかかり、成形品の品質を劣化させるばかりでなく、
射出圧力も必要以上に高くしなければ射出できないよう
になる。射出圧力が高くなると、成形品の割、離型不良
等の問題も生じる。本発明は、低圧射出成形方法の長所
を生かし、上記したような金型内部の樹脂圧力の上昇問
題、射出圧力の問題等を解決した低圧射出成形方法すな
わち電動射出成形機のトグル圧縮制御方法およびこの方
法の実施に使用される電動射出成形機のトグル圧縮制御
装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、トグル機構は位置の制御により複数段に
圧縮制御されるが、射出時には初期型締位置におけるト
ルク値が保持されるようにトルク制御される。すなわ
ち、本発明は、型開閉サーボモータによりトグル機構を
駆動して初期型締位置に位置決めして、射出し、その
後、前記トグル機構を複数段に圧縮するトグル圧縮制御
方法において、前記トグル機構を、クロスヘッドの位置
の制御により初期型締位置に位置決めし、その時の前記
型開閉サーボモータのトルク値を保持するように前記型
開閉サーボモータをトルク制御して射出し、タイマ等の
イベント検出信号により、再び前記トグル機構をクロス
ヘッドの位置の制御により複数段に圧縮するように構成
される。請求項２記載の発明は、請求項１記載のイベン
ト検出信号が射出終了信号であるように、そして請求項
３記載の発明は、請求項１または２記載のトルク値が、
射出圧によるクロスヘッドの変位量で補正した補正トル
ク値であるように構成される。請求項４記載の発明は、
クロスヘッドの初期型締位置、圧縮段位置等を設定する
動作値設定手段と、前記クロスヘッドの位置を検出する
位置検出手段と、トグル機構を駆動する型開閉サーボモ
ータの、前記クロスヘッドの初期型締位置におけるトル
ク値を検出するトルク検出手段と、該トルク検出手段で
検出される前記型開閉サーボモータのトルク値を記憶す
る記憶手段と、前記動作値設定手段で設定された前記ク
ロスヘッドの位置と前記位置検出手段で検出される前記
クロスヘッドの位置とを比較する比較手段とを備え、前
記クロスヘッドは、前記動作値設定手段で設定された前
記クロスヘッドの圧縮段位置と前記位置検出手段で検出
される前記クロスヘッドの位置とが一致する位置で所定
時間圧縮状態が保持されると共に、前記型開閉サーボモ
ータは、前記比較手段が前記動作値設定手段で設定され
た前記クロスヘッドの初期型締位置と前記位置検出手段
で検出される前記クロスヘッドの位置とが一致したこと
を検出すると、前記記憶手段に記憶されているトルク値
を維持するように所定時間だけトルク制御されるように
構成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜５により本発明の実
施の形態を説明する。本実施の形態に係わる型締装置１
は、図１に示されているように、ダブルトグル機構１０
を介して型開閉サーボモータ２７で駆動されるようにな
っている。型締装置１は、固定盤２、調整プレートある
いはハウジング３、これらを所定間隔に結合している４
本のタイバ４、４、…等から構成されている。そして、
これらのタイバ４、４、…には可動盤５が摺動自在に設
けられ、この可動盤５には可動型７が、そして固定盤２
には固定型６がそれぞれ取り付けられている。

【０００７】可動盤５を駆動するためのダブルトグル機
構１０は、１個のクロスヘッド１１、一対のクロスリン
ク１２、１２、同様に一対の短リンク１３、１３、一対
の長リンク１４、１４等から構成されている。クロスヘ
ッド１１には、クロスリンク１２、１２の端部がピン１
５、１５で回動自在に結合されている。クロスリンク１
２、１２の他の端部には、短リンク１３、１３の端部が
ピン１６、１６によりそれぞれ結合され、また短リンク
１３、１３の端部分には、一対の長リンク１４、１４の
端部がピン１７、１７で回動自在に結合されている。そ
して長リンク１４、１４の他の端部は、ピン１８、１８
により可動盤５のブラケットに結合され、短リンク１
３、１３の他の端部は、ハウジング３のブラケットに同
様にピン１９、１９により回動自在に結合されている。

【０００８】クロスヘッド１１に推力を与える駆動機構
２０は、ハウジング３に設けられている型開閉サーボモ
ータ２７、第１歯車２３、出力歯車２４、メネジ部材２
５およびオネジ部材２６等から構成されている。第１歯
車２３は、型開閉サーボモータ２７の出力軸に継手２２
を介して結合されている駆動軸に固定されている。ま
た、第１歯車２３と出力歯車２４は噛み合い、出力歯車
２４が回転駆動されると、この出力歯車２４のボス内に
一体的に設けられているメネジ部材２５が回転駆動 さ
れる。出力歯車２４は、ハウジング３に対して回転可能
に支持されているが、軸方向には移動できないように拘
束されている。したがって、メネジ部材２５が回転駆動
されると、オネジ部材２６が軸方向に直線的に駆動され
る。オネジ部材２６の端部は、クロスヘッド１１に対し
て回転はできるが、軸方向には拘束されてクロスヘッド
１１に結合されている。なお、図１にはエジェクタ装
置、このエジェクタ装置を駆動するサーボモータ、シリ
ンダバレル、このシリンダバレル内で計量時に回転駆動
され、射出時に軸方向に駆動されるスクリュウ、このス
クリュウを駆動するサーボモータ等は示されていない。

【０００９】図１に示されている型締装置１を備えた射
出成形機は、制御装置からの各種の制御信号に基づいて
制御されるようになっている。制御装置は、図には示さ
れていないが、シーケンス制御などの演算を実行し、各
制御モジュールから参照可能な共有メモリを持つ中央制
御ユニット、この中央制御ユニットと通信ケーブルで接
続されているシリンダバレル等の温度を制御する温度制
御ユニット、同様に中央制御ユニットと通信ケーブルで
接続されている、スクリュウの回転と軸方向の駆動を制
御する回転軸制御ユニット、エジェクタ軸およびオネジ
部材２６あるいはクロスヘッド１１を制御する型開閉軸
制御ユニット、動作値設定用キースイッチ、ディスプレ
イ等を備えたマシーンイタフェースユニット等から構成
されている。上記動作値設定用キースイッチにより射出
成形に必要な数値が設定される。例えばトグル機構１０
のクロスヘッド１１の初期型締位置、圧縮１〜３段位
置、そのときの圧縮時間等が設定される。

【００１０】型開閉軸制御ユニットは、図２に制御ブロ
ック図で示されているように、数値演算制御装置３０
と、トグル機構１０駆動用の型開閉サーボモータ２７を
制御するサーボモータ制御装置３１とを備えている。数
値演算制御装置３０は、前述した中央制御ユニットと信
号ラインで接続され、サーボモータ制御装置３１にトグ
ル機構１０の位置制御あるいは型開閉サーボモータ２７
のトルク制御等の制御演算信号を出力する。また、サー
ボモータ制御装置３１からのトグル機構１０の位置、型
開閉サーボモータ２７のトルク値等のモニタ信号を受取
り、作用の箇所で説明するような演算処理をする。その
ために、数値演算制御装置３０には、制御モード出力端
子Ｏ１、トルク指令出力端子Ｏ２、位置指令出力端子Ｏ
３、位置モニタ入力端子ｉ４、トルクモニタ入力端子ｉ
５等が設けられている。

【００１１】サーボモータ制御装置３１は、後に述べる
電力増幅器４４以外は、例えばマイクロコンピュータか
ら構成され、図２に示されているように、第１の加え合
わせ点３２、位置制御器３４、第２の加え合わせ点３
６、速度制御器３８、切換スイッチ４０、電流制御器４
２、位置カウンタ４６等を備えている。そして型開閉サ
ーボモータ２７は、このサーボモータ制御装置３１から
の制御信号が電力増幅器４４で増幅されて駆動されるよ
うになっている。なお、符号２８はエンコーダを示して
いる。

【００１２】数値演算制御装置３０の制御モード出力端
子Ｏ１は、ラインａにより切換スイッチ４０に、トルク
指令出力端子Ｏ２はラインｂにより切換スイッチ４０の
端子Ｔにそれぞれ接続されている。位置指令出力端子Ｏ
３と第１の加え合わせ点３２は、ラインｃで接続され、
この加え合わせ点３２と位置カウンタ４６は、ラインｅ
で接続されている。したがって、第１の加え合わせ点３
２には、クロスヘッド１１の設定値とエンコーダ２８で
検出されるクロスヘッド１１の検出位置の値とが入力さ
れる。位置制御器３４と第２の加え合わせ点３６は、ラ
インｆで、第２の加え合わせ点３６とエンコーダ２８は
ラインｎ、ｇでそれぞれ接続されている。したがって、
第２の加え合わせ点３６には、位置制御器３４から出力
されるクロスヘッド１１の位置に関する偏差値とエンコ
ーダ２８で検出される位置の検出値とが入力される。第
２の加え合わせ点３６と速度制御器３８はラインｈによ
り、速度制御器３８と切換スイッチ４０はラインｉによ
り、それぞれ接続されている。また、切換スイッチ４０
と電流制御器４２はラインｊで接続され、この電流制御
器４２は電力ラインＰに介装されている電流検出器４５
で検出される電流値で制御されるようになっている。ま
た、位置カウンタ４６でカウントされるクロスヘッド１
１の位置は、ラインｑにより数値演算制御装置３０の位
置モニタ入力端子ｉ４に入力され、トルクモニタ入力端
子ｉ５は、ラインｋによりラインｊに接続されている。

【００１３】次に、主として図３のフローチャートを参
照しながら作用を説明する。動作値設定用キースイッチ
により射出成形に必要なスクリュウの回転数、シリンダ
バレルの加熱温度等と共に、図４に示されているパター
ンで金型６、７を圧縮あるいは型締めするために、クロ
スヘッドの初期型締位置Ｋ０、圧縮１〜３段位置Ｋ１〜
Ｋ３および圧縮１〜３段の各段における圧縮時間Ａ１〜
Ａ３等を設定する（ステップＳ１）。中央制御ユニット
から動作開始命令が数値演算制御装置３０に出力される
と、数値演算制御装置３０の制御モード出力端子Ｏ１か
らラインａを介して切換スイッチ４０に信号が出力さ
れ、切換スイッチ４０は端子Ｓに切り替わり位置制御と
なる（ステップＳ２）。ステップＳ３において、型開閉
サーボモータ２７が所定速度で回転を始め、継手２２を
および第１歯車２３を介してメネジ部材２５にトルクが
伝わる。メネジ部材２５が回転するので、これと噛み合
っているオネジ部材２６は、図１において右方向に前進
する。オネジ部材２６の先端部にはクロスヘッド１１が
連結されており、オネジ部材２６の前進力はクロスヘッ
ド１１からトグル機構１０により可動盤５に伝わり、可
動盤５は右方向に前進する。

【００１４】クロスヘッド１１の位置は、エンコーダ２
８で計測され、その計測値はラインｎにより位置カウン
タ４６に入力され、そして第１の加え合わせ点３２にお
いて、設定されたクロスヘッド１１の初期型締位置Ｋ０
と位置カウンタ４６で演算される位置とが一致するま
で、速度制御器３８で制御された速度でクロスヘッド１
１は駆動される。このとき、電流検出器４５で検出され
る電流値がラインｍで電流制御器４２に印加される。ク
ロスヘッド１１が初期型締位置Ｋ０に達すると（ステッ
プＳ４）、金型６、７は、比較的小さい所定の型締力で
型締めされる。初期型締位置Ｋ０に達した信号を中央制
御ユニットから数値演算制御装置３０が受け取ると、制
御モード出力端子Ｏ１からラインａを介して切換スイッ
チ４０に信号が出力され、切換スイッチ４０は端子Ｔに
切り替わり、型開閉サーボモータ２７のトルク制御とな
る（ステップＳ５）。また、初期型締位置Ｋ０に達した
ときのトルク値Ｔｒが、ラインｋによりトルクモニタ入
力端子ｉ５から数値演算制御装置３０に入力され、数値
演算制御装置３０はこれを記憶する。そして、このトル
ク値Ｔｒがトルク指令出力端子Ｏ２から切換スイッチ４
０を介して電流制御器４２に入力される。

【００１５】初期型締位置Ｋ０に達し、前述したように
トルク制御になると、回転軸制御ユニットの制御に基づ
いて溶融樹脂が金型６、 ７に射出される（ステップＳ
６）。射出が進行すると、金型６、７内の樹指圧が上昇
する。ところで、金型６、７すなわちトグル機構１０
は、現在はトルク制御されているので、樹指圧が上昇す
るとクロスヘッド１１は樹指圧により後退する。後退し
ている状態は、図４において昇り勾配線Ｎで示されてい
る。クロスヘッド１１が後退するので、樹指圧が異常に
上昇するようなことはない。

【００１６】射出が完了した信号あるいは他のイベント
信号例えば射出を開始してからの時間を計測するタイマ
等の信号を数値演算制御装置３０が受け取ると、制御モ
ード出力端子Ｏ１からラインａを介して切換スイッチ４
０に信号が出力され、切換スイッチ４０は端子Ｓに切り
替わり、再び位置制御となる（ステップＳ７）。そし
て、圧縮動作に入る。すなわち、型開閉サーボモータ２
７が起動し（ステップＳ８）、クロスヘッド１１が圧縮
１段位置Ｋ１に達するまで、初期型締位置Ｋ０に関して
説明したようにして駆動される（ステップＳ９）。この
圧縮１段状態が時間Ａ１だけ保持される（ステップＳ１
０）。この圧縮１段は、位置の制御により行われている
ので、図４において水平方向の直線で示されているよう
に、クロスヘッド１１の位置は変化していない。時間Ａ
１が経過したら、再び型開閉サーボモータ２７が起動し
（ステップＳ１１）、クロスヘッド１１は圧縮２段位置
Ｋ２に達するまで、前述したようにして駆動される（ス
テップＳ１２）。この圧縮２段状態が時間Ａ２だけ保持
される（ステップＳ１３）。以下、同様にしてステップ
Ｓ１４〜１６を経て圧縮３段まで実施される。

【００１７】本実施の形態によると、上記のようにして
射出時にはトグル機構１０はトルク制御されるので、樹
指圧が異常に高くなることはないが、金型６、７の内圧
が低くなることがある。すなわち、トグル型締装置の型
締力とクロスヘッド１１の関係は、図５の（イ）に示さ
れているような関係にあるので、射出時に前述したよう
にトルク制御し、クロスヘッド１１が樹指圧により後退
すると、厳密には金型６、７の内圧は低くなっていくこ
とになる。そこで、トルク制御におけるトルク指令値Ｔ
ｒをクロスヘッド１１の変位量すなわち後退量ｘによ
り、図５の（ロ）に示されているようにして、初期型締
位置におけるトルク値Ｔｒを補正する。図５の（ロ）に
おいて、Ｔｒは初期型締位置におけるトルク値、ｘは樹
指圧によりクロスヘッド１１が変位した量、Ｔｒ’は補
正後のトルク指令値、ａは補正係数であり、式、Ｔｒ’
＝Ｔｒ＋ａ・ｘで得られる「Ｔｒ’」をトルク指令値と
してトルク指令出力端子Ｏ２から切換スイッチ４０を介
して電流制御器４２に入力する。これにより、より正確
に金型６、７の内圧を保持できる。

【００１８】本発明は、上記した実施の形態に限定され
ることなく色々な形で実施できる。例えば上記した実施
の形態では、金型６、７は３段に型締めされているが、
３段に限定されることなく、１、２段あるいは４段でも
同様にして実施できるは明らかである。また、クロスヘ
ッド１１の位置の計測は、エンコーダに代えて、クロス
ヘッド１１の位置を直接検知するリミットスイッチ等で
実施することもできる。さらには、トグル機構１０の位
置はクロスヘッド１１に代わる他の構成要素でも検出で
きることも明らかである。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、トグル
機構を、トグル機構の位置の制御により初期型締位置に
位置決めし、その時の型開閉サーボモータのトルク値を
保持するように型開閉サーボモータをトルク制御して射
出するので、射出時の金型内部の樹脂圧の異常上昇を押
さえることができ、したがって低い射出圧で、高品質の
射出成形品を得ることができるという、本発明特有の効
果が得られる。また、他の発明によると、イベント検出
信号が射出終了信号であるので、上記効果に加えて、よ
り確実にトグル機構の位置の制御に入ることができる。
さらに他の発明によると、トルク制御時の型開閉サーボ
モータのトルク値が射出圧によるトグル機構の変位量で
補正した補正トルク値であるので、金型内の内圧をより
正確に維持できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の、主としてトグル機構部分の実施の
形態を一部断面にして示す正面図である。

【図２】 本発明の実施の形態を示す制御ブロック図で
ある。

【図３】 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャ
ートである。

【図４】 本発明の実施の形態の圧縮制御の例を示す図
である。

【図５】 トルク指令値の補正例を示す図で、その
（イ）はトグル機構の特性を、その（ロ）は補正用のグ
ラフをそれぞれ示す図である。

【図６】 従来の圧縮制御の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ダブルトグル機構 １１ クロスヘッド ２７ 型開閉サーボモータ ２８ エンコーダ ３４ 位置制御器 ４２ 電流制御器 ４６ 位置カウンタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型開閉サーボモータ（２７）によりトグ
   ル機構（１０）を駆動して初期型締位置（Ｋ０）に位置
   決めして、射出し、その後、前記トグル機構（１０）を
   複数段に圧縮するトグル圧縮制御方法において、 前記トグル機構（１０）を、クロスヘッド（１１）の位
   置の制御により初期型締位置（Ｋ０）に位置決めし、そ
   の時の前記型開閉サーボモータ（２７）のトルク値（Ｔ
   ｒ）を保持するように前記型開閉サーボモータ（２７）
   をトルク制御して射出し、タイマ等のイベント検出信号
   により、再び前記トグル機構（１０）をクロスヘッド
   （１１）の位置の制御により複数段に圧縮する、電動射
   出成形機のトグル圧縮制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のイベント検出信号が射出
   終了信号である、電動射出成形機のトグル圧縮制御方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のトルク値（Ｔ
   ｒ）が、射出圧によるクロスヘッド（１１）の変位量で
   補正した補正トルク値（Ｔｒ’）である、電動射出成形
   機のトグル圧縮制御方法。
4. 【請求項４】 クロスヘッド（１１）の初期型締位置
   （Ｋ０）、圧縮段位置（Ｋ１〜Ｋ３）等を設定する動作
   値設定手段と、前記クロスヘッド（１１）の位置を検出
   する位置検出手段（２８、４６）と、トグル機構（１
   ０）を駆動する型開閉サーボモータ（２７）の、前記ク
   ロスヘッド（１１）の初期型締位置（Ｋ０）におけるト
   ルク値（Ｔｒ）を検出するトルク検出手段と、該トルク
   検出手段で検出される前記型開閉サーボモータ（２７）
   のトルク値（Ｔｒ）を記憶する記憶手段と、前記動作値
   設定手段で設定された前記クロスヘッド（１１）の位置
   と前記位置検出手段（２８、４６）で検出される前記ク
   ロスヘッド（１１）の位置とを比較する比較手段（３
   ４）とを備え、 前記クロスヘッド（１１）は、前記動作値設定手段で設
   定された前記クロスヘッド（１１）の圧縮段位置（Ｋ１
   〜Ｋ３）と前記位置検出手段（２８、４６）で検出され
   る前記クロスヘッド（１１）の位置とが一致する位置で
   所定時間圧縮状態が保持されると共に、 前記型開閉サーボモータ（２７）は、前記比較手段（３
   ４）が前記動作値設定手段で設定された前記クロスヘッ
   ド（１１）の初期型締位置（Ｋ０）と前記位置検出手段
   （２８、４６）で検出される前記クロスヘッド（１１）
   の位置とが一致したことを検出すると、前記記憶手段に
   記憶されているトルク値（Ｔｒ）を維持するように所定
   時間だけトルク制御されることを特徴とする、電動射出
   成形機のトグル圧縮制御装置。