(57)【特許請求の範囲】
【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（Ｔｒ）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。
【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。
【請求項３】
請求項１または２記載のトルク値（Ｔｒ）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。
【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（１０）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（３４）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（３４）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。
【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１５、１５で回動自在に結合されている。クロスリンク１２、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１３、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２５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Ｏ３、位置モニタ入力端子ｉ４、トルクモニタ入力端子ｉ５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３６、速度制御器３８、切換スイッチ４０、電流制御器４２、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Ｏ３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３２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１１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２８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１１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４０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Ｓ６）。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、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２７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Ｓ１０）。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Ａ１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Ｔｒ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
【図１】
0003564529.tif 000002
【図２】
0003564529.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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