(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法において、
回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、
回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のピークトルクを検出し、前記ピークトルクが複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えたことが検出された際に、
アラーム信号を発し、回転盤の回転速度を低速側へ変更するよう警告メッセージを出すことを特徴とする成形機の制御方法。
【請求項２】
金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法において、
回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、
回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のピークトルクを検出により求め、前記ピークトルクの検出値が複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えたことが検出された際に、
回転盤の加速時または減速時における電動機のピークトルクが所定値以下または所定値よりも低くなるように回転盤の回転速度または回転時間の制御を行うことを特徴とする成形機の制御方法。
【請求項３】
前記回転盤が順方向へ１８０度正転される際の加速時のピークトルクおよび減速時のピークトルクと、次の成形で前記回転盤が逆方向へ１８０度反転される際の加速時のピークトルクおよび減速時のピークトルクをそれぞれ検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形機の制御方法。
【請求項４】
金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機において、
回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、
回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のトルクをピークトルクを検出し、前記ピークトルクが複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えた際に、
アラーム信号を発し、回転盤の回転速度を低速側へ変更するよう警告メッセージを出すことを特徴とする成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法および成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機としては、特許文献１ないし特許文献３に記載されたものなどが知られている。特許文献１は、横型射出成形機の可動盤に回転板（回転盤）が取付けられたものである。また特許文献２は、横型射出成形機の、固定された型緊締プレートと可動の型緊締プレートの間に、型開閉方向と直交する方向の軸を中心に回転される型半部支持体（回転盤）が設けられ、前記型半部支持体の両面に別の型半部（金型）が取付けられている。また特許文献３は、縦型射出成形機の可動盤に回転盤が取付けられたものである。これらの射出成形機では、成形サイクルを短縮するためには回転盤の回転速度を向上させることが好ましい。回転盤の回転速度を向上させるためには、回転盤回転用の電動機を定格出力の大きいものにすることも考えられるが、コストアップに繋がる。
【０００３】
これらの射出成形機では、成形品に応じて回転盤に取付けられる金型と、対向する盤面側の金型が交換され、金型の交換に応じて金型の重量も異なる。そして取付けられる金型の重量により、回転盤の回転速度や電動機等の負荷についても影響を受ける。しかしながら従来は、取付けた金型毎に最適な回転速度を求めるということは困難であり、大抵の場合はどの金型も同じ回転速度で回転させている場合がほとんどだった。また特許文献３では、型開閉装置の型開室の油圧を検出することにより、移動体の重量を演算・算出し、演算された移動体の重量に応じて回転速度を変更している。また特許文献３では、型開閉機構がサーボモータを用いたものであるときは、作動時の電流値を検出して、金型重量を演算し、演算された移動体の重量に応じて回転盤の回転速度を変更するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６２６４２号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開平１１−１０５０７２号公報（請求項１、図１）
【特許文献３】特開２００２−３２１２６２号公報（請求項１、００１５、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献３の制御方法では、回転盤を回転させる際に実際にどの程度の負荷が電動機にかかっているかが不明なため、金型重量に応じて電動機に過大な負荷がかからない範囲で適切な回転速度とすることが困難であるという問題があった。また回転盤の回転時の電動機への負荷は、金型を含む回転盤の重量のみならず、金型形状や金型取付位置（軸芯からの距離）、温度や回転機構部分の磨耗度などの外乱による影響を受けるので、例え重量が正確に検出できたとしてもそれが最適な回転速度の設定に直結するかどうか不明な点があった。更には回転盤の回転時の速度カーブと、電動機の負荷との関係も不明確であり、適切な速度カーブになっていない可能性があった。
【０００６】
本発明では上記の問題を鑑みて、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機において、回転盤に取付けた金型が変更されても適切な回転速度で回転盤を回転させることができるかまたは電動機等の破損防止や寿命短縮防止を図ることのできる成形機の制御方法および成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の成形機の制御方法は、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法において、回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のピークトルクを検出し、前記ピークトルクが複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えたことが検出された際に、アラーム信号を発し、回転盤の回転速度を低速側へ変更するよう警告メッセージを出すことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の成形機の制御方法は、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法において、回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のピークトルクを検出により求め、前記ピークトルクの検出値が複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えたことが検出された際に、回転盤の加速時または減速時における電動機のピークトルクが所定値以下または所定値よりも低くなるように回転盤の回転速度または回転時間の制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の成形機の制御方法は、請求項１または請求項２において、前記回転盤が順方向へ１８０度正転される際の加速時のピークトルクおよび減速時のピークトルクと、次の成形で前記回転盤が逆方向へ１８０度反転される際の加速時のピークトルクおよび減速時のピークトルクをそれぞれ検出することを特徴とする
【００１０】
本発明の請求項４に記載の成形機は、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機において、回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のトルクをピークトルクを検出し、前記ピークトルクが複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えた際に、アラーム信号を発し、回転盤の回転速度を低速側へ変更するよう警告メッセージを出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の成形機の制御方法および成形機は、金型を取付けた回転盤が電動機により回転可能に設けられた成形機の制御方法において、回転盤の回転速度が設定可能に設けられ、回転盤の回転の加速時または減速時における電動機のピークトルクを検出し、前記ピークトルクが複数回数、設定した所定値以上または所定値を超えたことが検出された際に、アラーム信号を発し、回転盤の回転速度を低速側へ変更するよう警告メッセージを出すので、回転盤に取付けた金型が変更されても、適切な回転速度で回転盤を回転させることができるかまたはサーボモータや減速機への負荷を常時適正な範囲内とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の縦型ロータリ射出成形機の正面図である。
【図２】本実施形態の縦型ロータリ成形機の回転盤と上可動金型を下方から見た図である。
【図３】本実施形態のサーボモータの制御系統を示すブロック図である。
【図４】本実施形態の縦型ロータリ成形機の回転盤の回転時（正転時）の回転盤回転用のサーボモータの回転速度とトルクを示す図である。
【図５】本実施形態の縦型ロータリ成形機の回転盤の逆回転時の回転盤回転用のサーボモータの回転速度とトルクを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態の縦型ロータリ射出成形機１１について、図１を参照して説明する。成形機の一種である縦型ロータリ射出成形機１１は、型締装置１２とその両側方に設けられた第１の射出装置１３と第２の射出装置１４から基本的な部分が構成される。型締装置１２は、下方に設けられた固定盤１５に４本のタイバ１６が直立方向に固定され、タイバ１６の上方に上盤１７が固定されている。またタイバ１６には可動盤１８が挿通され、可動盤１８は上下方向に移動可能となっている。また上盤１７には型締シリンダ１９が設けられ、型締シリンダ１９のラム２０が可動盤１８の背面に固定されている。また上盤１７と可動盤１８の間には、図示しない型開閉機構が設けられている。型開閉機構は、サーボモータとボールネジ機構を用いたものでもよく、油圧シリンダを用いたものでもよい。
【００１４】
そして図１および図２に示されるように、可動盤１８の下面には一定の厚みを有する円盤状の回転盤２１（ロータリテーブル）が回転自在に取付けられている。回転盤２１の中心には、上方に向けて中心軸２２が固定され、前記中心軸２２が可動盤１８に設けられたベアリング等により軸支されている。そして可動盤１８の側方には回転盤回転用の電動機であるサーボモータ２３が取付けられている。そしてサーボモータ２３の駆動軸２４に固定された歯付プーリ２５と回転盤２１の外周面２８の歯付部にはタイミングベルト２６が掛け渡されている。そして前記タイミングベルト２６は、可動盤１８に設けられたテンションプーリ２７により張設され、タイミングベルト２６の歯飛びを防止している。なおサーボモータ２３の駆動軸２４と回転盤２１は、歯車機構によって回転盤２１の外周へ駆動力が伝達されるものでもよく、回転盤２１の中心軸に対してタイミングベルトや歯車機構を用いた減速機構により駆動力が伝達されるものでもよい。減速機を用いたタイプでは、電動機以外に減速機の負荷容量も考慮する必要がある。また成形機に用いられる電動機はサーボモータ２３が好ましいが他のモータでもよい。
【００１５】
回転盤２１の下面には上可動金型２９ａ，２９ｂが回転盤２１の軸芯からそれぞれ一定距離を置いた反対位置にそれぞれ金型クランパにより取付けられるようになっている。また下側の固定盤１５の上面にも、前記上可動金型２９ａ，２９ｂと対応して２個の下固定金型３０ａ，３０ｂが金型クランパにより取付けられるようになっている。なお回転盤２１や対向する側の盤に取付けられる金型の数は、２個に限定されず１個でも３個以上の複数個でもよい。また回転盤２１と可動盤１８の間には、回転盤２１の回転を固定する図示しない位置決め係合ピンが進退可能に設けられている。
【００１６】
次にサーボモータ２３の制御系統について図３のブロック図により説明する。縦型ロータリ射出成形機１１の制御装置３１は、成形機全体を制御するコントローラである。制御装置３１は、各種数値を入力するとともに成形機のデータを表示する設定表示部３２に入力部３３と出力部３４を介して接続されている。また制御装置３１にはサーボモータ２３の回転速度を指令する速度指令部３５が設けられ、前記設定表示部３２から入力部３３を介して速度指令部３５に接続されている。また回転速度（加減速時間等を含む）やゲイン等のその他のデータは条件記憶部３６に記憶され、それらの条件に基づいて速度指令がなされる。また後述するサーボアンプ３７からサーボモータ２３のトルク値等値が入力部３３に送られるようになっている。そして前記トルク値等の検出値に基づいて演算部（トルク監視部）３８において比較がなされ、アラーム信号のメッセージが生成され出力部３４を介して設定表示部３２に表示される。
【００１７】
また制御装置３１は、サーボモータ２３のドライバであるサーボアンプ３７に接続されている。サーボアンプ３７には制御装置３１の速度指令部３５からは速度指令信号が送られ（説明上速度指令のみを表示する）、サーボモータ２３のエンコーダ４２からの信号と合わせてフィードバック制御されて速度設定部３９により速度信号が生成され、電力変換部４０からサーボモータ２３へ送られる電流が出力される。前記電流の電流値は電流検出部４１で検出され、サーボアンプ３７内でフィードバック制御される。また前記電流値はトルク値として制御装置３１の入力部３３へも送られる。
【００１８】
本実施形態では、設定表示部３２から入力され、そして条件記憶部３６に保存されている回転盤２１の回転速度は、「高速」、「標準」、「低速」の３段階である。しかし更に細かく回転速度の段階を設けてもよい。また回転の加速時（起動時）や減速時（停止時）については、回転当初または停止直前に僅かに低速区間を設けるなど回転中の加速度等のパターンを変化させたものを多数準備するようにしてもよい。更には無段階に回転速度（または回転時間）や、加速区間の最高速に到るまでの時間（または加速度）や減速区間における最高速から停止に至るまでの時間（減速時の加速度）等が設定入力可能であり、保存できるようにしてもよい。なおサーボモータ２３や減速機の負荷を考慮する上で回転盤２１の回転速度は、加速時と減速時の加速度が重要となるので、その中間の部分の速度についてはサーボモータ２３の能力内で最速となる方法で速度制御すればよい。上記のようにすることにより、問題となる加速時と減速時の加速度を最適にすることによりサーボモータ２３等への負荷を軽減できる。
【００１９】
次に本実施形態の縦型ロータリ射出成形機１１の成形について説明する。まず或る成形品の成形が完了し、次の成形品の成形に移行する場合、金型交換が行われる。金型交換は、成形機から取外した金型を上下セットにして成形機の一方から横方向に取り出した後、新しい金型の上下セットを固定盤１５上に搬入し、回転盤２１を含む可動盤１８を下降させる。そして下固定金型３０ａ，３０ｂは固定盤１５に、上可動金型２９ａ，２９ｂは回転盤２１にそれぞれ図示しない金型クランパ等により取付ける。
【００２０】
そして種々の成形条件を入力設定または読み出して成形を開始する。まず図示しない型開閉機構により可動盤１８を下降させ型締シリンダ１９により型締した上で、第１の射出装置１３から一方の下固定金型３０ａと上可動金型２９ａの間の一方のキャビティに溶融樹脂を射出し、１次成形品の成形を行う。また第２の射出装置１４から他方の下固定金型３０ｂと上可動金型２９ｂの間の他方のキャビティに溶融樹脂を射出し、２次成形を行う。次に型締を解除して可動盤１８を型開閉機構により再び上方に移動させ、回転盤回転用のサーボモータ２３を作動させ、回転盤２１を１８０°回転（正転）させる。そのことにより上可動金型２９ａに付着した状態で離型された１次成形品が他方の２次側に移動される。そして位置決め係合ピンにより可動盤１８と回転盤２１の位置固定が行われる。そして再び可動盤１８が下降されて型締が行われ、前記一方のキャビティで１次成形が行われるとともに、前記他方のキャビティでは前記一次成形品に追加して２次成形が行われる。そして次の型開では２次成形された成形品が取出され、今度は位置決め係合ピンを外して回転盤２１は先ほどと逆方向に１８０°回転（逆転）されて、元の位置に戻され、再び位置決め係合ピンが係合される。
【００２１】
次に回転盤回転用のサーボモータ２３による回転盤２１の回転速度制御とトルク（速度トルク）の関係について図４により説明する。サーボモータ２３のトルクについては電力変換部４０からサーボモータ２３へ送られる電流値を実測することにより求められる。またサーボモータ２３のトルクは、制御装置３１からサーボアンプ３７へ送られる速度指令信号やトルク指令信号（電圧値）を測定して演算により求めたものでもよく、他の公知のトルク検出手段でもよい。重量物である回転盤２１と上加動金型２９ａ，２９ｂの回転についてはモータを起動させ加速時に、最もサーボモータ２３へ送られる電流値が高くなりピークトルクｐｔ１が発生する。その後高速区間ではトルクが低下し、回転盤２１の回転を減速させ停止させる減速時にも、加速時と同様にピークトルクｐｔ２が発生する。従って前記ピークトルクｐｔ１，ｐｔ２を検出し、所定内にすることによりサーボモータ２３やその減速機への負荷を軽減することができる。
【００２２】
本実施形態では前記の検出されたピークトルクｐｔ１，ｐｔ２の値は制御装置３１に送信され、演算部（トルク監視部）３８にて条件記憶部３６に格納されている監視トルク値（Ｓｙｓ値）との比較が行われる。本実施形態では、サーボモータ２３ごとに定められた最大許容ピークトルク値の５０％が監視トルク値（Ｓｙｓ値）（所定値）となっている。そして検出されたピークトルクｐｔ１またはｐｔ２のいずれか一方が、前記監視トルク値（Ｓｙｓ値）を例えば３回超えたことが演算部（トルク監視部）３８にて確認された場合に、演算部（トルク監視部）３８からは所定値を超えたとしてアラーム信号が発せられる。アラーム信号は制御装置３１から設定表示部３２へ送られて、設定表示部３２に警告メッセージを出す。警告メッセージの例としては、加速時のピークトルクｐｔ１がオーバーした場合は、「テーブル回転加速動作時のサーボモータトルクが限界です。成形パターンが面の加速時間設定を標準または低速に変更してください。成形パターン画面のテーブル回転速度設定を下げてください。」といった表示がされる。そしてそれを見たオペレータは、回転盤２１の回転速度を例えば「高速」から「標準」等に変更する。また減速時のピークトルクｐｔ２がオーバーした場合についても同様に警告メッセージが表示され、オペレータが回転速度を変更する。
【００２３】
なおアラーム信号および警告メッセージは、ピークトルクｐｔ１またはｐｔ２のいずれか一方が、前記監視トルク値（Ｓｙｓ値）（所定値）を３回超えた場合に限定されず、１回または他の複数回数超えた際に出すようにしてもよい。またオペレータは、加速時または減速時の警告メッセージが出たほうの加減速時間（加速度）のみを修正するようにしてもよい（特に減速機を用いたものでは一般的に、加速時のピークトルクｐｔ１の方が減速時のピークトルクｐｔ２よりも大きい）。更に制御装置３１からのアラーム信号に基づいて、アラーム音を発生させるものでもよい。またアラーム信号に基づいて、検出されるピークトルクｐｔ１，ｐｔ２が許容ピークトルク値の一例として５０％以内に収まる回転速度（または回転時間）に自動制御するものや、成形機を緊急停止させるものでもよい。そしてまた検出に用いるのはピークトルクｐｔ１，ｐｔ２以外にも、サーボモータ２３または減速機が過負荷状態にあることが検出できるものであれば、加速時または減速時の一定時間内におけるトルクの平均値（または積算値）が所定値を超えたことを検出してもよい。または、前記においてサーボモータ２３のピークトルクｐｔ１、ｐｔ２等が所定値以上（所定値を含む）となったことを検出してアラーム信号を発するようにしてもよい。
【００２４】
また本実施形態では、１回目の成形で図４に示されるように順方向（０°→１８０°）に回転された回転盤２１と上可動金型２９ａ，２９ｂは、次の成形では図５に示されるように逆方向（１８０°→０°）へ回転される。しかし回転盤２１が逆方向（１８０°→０°）へ回転される際にも同様のピークトルクｐｔ３，ｐｔ４が検出されるから、前記同様にピークトルクｐｔ３，ｐｔ４の検出が行われ、ピークトルクｐｔ３またはｐｔ４が設定した所定値になった際、または設定した所定値を超えた際にアラーム信号を発する制御が行われる。
【００２５】
または別の回転盤２１の回転速度の制御方法として、オペレータが操作するのではなく、自動で回転盤２１の回転速度（または回転時間）を設定するようにしてもよい。この場合、まず成形に入る前に回転盤２１の回転速度等の自動設定を行う。設定表示部３２の画面の加減速自動設定モードスイッチをＯＮにして回転盤２１の回転を行う。そして最初は、一番遅い加速時間と減速時間（システム値）、または一番遅い加速度（減速度）にて回転盤２１の回転を行う。そして加速時または減速時にピークトルクｐｔ１，ｐｔ２が無いかまたは最大許容ピークトルク値の５０％よりもかなりピークトルクｐｔ１，ｐｔ２が小さい場合は、自動的に加減速時間を短くしていく。そしてピークトルクｐｔ１，ｐｔ２が最大許容ピークトルク値の５０％となる加速時間と減速時間を求める。そしてそこから予め設定した時間（システム値）を加算して、成形時に回転盤２１を回転させる加速時間と減速時間間を演算し、制御装置３１の条件記憶部３６に記憶させ、成形時に用いる。これらは自動で行われるので、オペレータは別の作業を行うことができ、回転速度の設定に関しては作業時間を短縮することができる。なおこれらの成形前の自動設定方法においては、最初に「高速」または「標準」のモードからトライを開始し、ピークトルクｐｔ１，ｐｔ２を検出し、回転速度を変更するものでもよい。
【００２６】
またピークトルクｐｔ１，ｐｔ２の検出値から望ましいピークトルクｐｔ１，ｐｔ２の値（一例として５０％）となるであろう加減速時間をシュミレーションにより演算し、その加速時間または減速時間で回転盤２１を回転させるものでもよい。従って自動で回転速度を求める場合も、サーボモータ２３のトルクが、所定値よりも低くなるように回転速度（加速度）を求めてもよく、所定値以下（（所定値に設定するものを含む）となるように回転速度（加速度）を求めてもよい。なお成形前と成形時では、１次成形品が金型に取付けられているかどうかや、可動盤１８や回転盤２１の熱膨張による摩擦係数の変化等により、両方のピークトルクｐｔ１，ｐｔ２には若干の差が生じる場合があることには考慮すべきである。
【００２７】
または回転盤２１等の回転速度（回転時間）、加速度（加速時間）、減速時の加速度（減速時間）、および金型重量の設定値や実測値から発生するであろうピークトルクｐｔ１，ｐｔ２等を演算部３８により演算し、前記ピークトルクｐｔ１，ｐｔ２等が、許容ピークトルクに対して所定値以下または所定値よりも低くなっているかどうかを比較し、比較結果に基づいて回転速度等を自動または手動により補正するものでもよい。
【００２８】
また本実施形態では回転盤２１は、１８０°正転した後に１８０°逆転するものについて説明したが、全て順方向に連続回転されるものでもよい。また回転盤２１に取付けられる金型の数等によっては、１回に回転盤２１が１２０°や９０°回転されるものも含まれる。そしてまた金型が取付けられた回転盤２１が上部の可動盤１８に対して回転可能に取付けられた例について説明したが、上固定盤、下可動盤、および下固定盤のいずれかに回転盤が取付けられたものでもよい。また本実施形態では、回転盤２１の側と対向する盤の側の金型の数は一致しているが、一致しないものでもよい。また射出装置の数も限定されない。例えば第１のステージでインサート物をセットした後に、回転盤を回転させて成形位置へ移動させ射出装置から射出を行うものでもよい。そして型締め機構や型開閉機構も上記のものに限定されず一例としてトグル機構などを用いたものでもよい。更に成形機は、縦型に限定されず横型のものでも同様の制御を行うことができる。また本発明は、特許文献２に示されるタイプについても応用でき、その場合、回転盤の部分が型開閉方向に移動するものであっても、移動しないものであってもよい。
【００２９】
そしてまた本発明は、金型交換による金型重量が変更された際に最適の回転盤２１の回転速度を選定する以外に、次のような目的にも役立つ。例えば成形を継続中に別の要因で機械が故障し、異常なトルク（ピークトルク等）を出力したときは、異常なトルク等を検出して機械の故障を早期に発見し、機械を停止して点検するなどの対処をすることができる。または駆動軸２５とタイミングベルト２６の間に発生する歯飛びを未然に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
また本発明の成形機は、樹脂により射出成形を行うもの以外にも、金属や無機質材料を用いて射出成形するものであってもよい。また射出成形以外にも半固形物をスタンピング成形やトランスファ成形等により成形するものや、固形物をプレスにより成形するものでもあっても、回転盤に金型が取付けられるものであればよい。
【符号の説明】
【００３１】
１１    縦型ロータリ射出成形機
１２    型締装置
１３    第１の射出装置
１４    第２の射出装置
１５    固定盤
１６    タイバ
１７    上盤
１８    可動盤
１９    型締シリンダ
２１    回転盤（回転盤）
２３    サーボモータ（電動機）
２９ａ，２９ｂ    上可動金型（金型）
３０ａ，３０ｂ    下固定金型
３１    制御装置
３８    演算部（トルク監視部）
４１    電流検出部
ｐｔ１，ｐｔ２，ｐｔ３，ｐｔ４    ピークトルク
【図１】
0005518565.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005518565.tif 000004
【図４】
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【図５】
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