(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列関係にある複数の電動機と、前記各電動機にそれぞれ駆動される複数の駆動プーリと、従動プーリが設けられた出力軸と、駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられる無端ベルトを有する電動式射出成形機の駆動装置において前記無端ベルトの張力を監視する装置であって、
前記電動機それぞれの出力トルクを常時検出するトルク検出手段と、
前記検出手段により与えられた検出値の差を演算する演算手段と、
あらかじめ出力トルクの差の許容限界値を設定する許容限界値設定手段と、
前記演算手段から与えられた検出値の差と前記許容限界値を比較する比較手段とを備え、前記検出値の差と前記許容限界値が一致することを検知可能とすることにより、ベルト張力のバランスの変化を監視するようにしたことを特徴とする電動式射出成形機のベルト張力監視装置。
【請求項２】
演算された検出値の差と、前記許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づき、警報を表示または出力する警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機のベルト張力監視装置。
【請求項３】
前記演算された検出値の差と、前記許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づいて作動し、前記無端ベルトの張力がバランスするように張力を調整する張力調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電動式射出成形機のベルト張力監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式射出成形機のベルト張力監視装置に係り、特に、複数の並列配置された電動機をベルト伝達機構を介して出力軸に接続する駆動装置の安定した高出力を達成する電動式射出成形機のベルト張力監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動式射出成形機は大型化が進んでおり、その駆動装置には高い出力が要求されるようになってきている。このため、複数の電動機を同期運転し、高出力を得ている。
この種の電動式射出成形機では、複数の電動機の出力をベルト巻き掛け伝動機構によりボールネジ機構に伝動し、射出装置のスクリュや型締装置を駆動している。
【０００３】
図５は、従来の電動式射出成形機における駆動装置を示す。この駆動装置は、２台のサーボモータ２ａ、２ｂを並列に配列した従来例である。サーボモータ２ａ、２ｂのそれぞれの回転軸には、駆動プーリ３ａ、３ｂが取り付けられている。この駆動プーリ３ａ、３ｂには、その外周面に複数の歯が等ピッチで設けられているタイミングプーリが用いられている。出力軸４には、同じくタイミングプーリからなる従動プーリ５が取り付けられ、駆動プーリ３ａと従動プーリ５には、内周面に複数の歯が等ピッチで設けられたタイミングベルト６ａがそれらの歯同士を互いに噛み合わせて巻き掛けられており、同様に、駆動プーリ３ｂと従動プーリ５には、タイミングベルト６ｂが巻き掛けられている。
【０００４】
出力軸４には、回転運動を直線運動に変えるボールねじ機構が接続され、射出装置では図示しないスクリュを進退させ、型締装置では、可動盤を固定盤に対して進退させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような並列のサーボモータ２ａ、２ｂの駆動トルクを出力軸４にベルト伝動する場合、２個のサーボモータ２ａ、２ｂは、同期回転するように制御することに加えて、タイミングベルト６ａ、６ｂの張力が同一になるようにすることが必要である。
【０００６】
タイミングベルト６ａ、６ｂの張りが緩み、張力に差が生じバランスがくずれるようになると、一方のサーボモータへの負荷が増大し、「歯飛び」といわれる現象が発生するからである。
【０００７】
一般に、タイミングベルトは、使用の初期に伸びて張力を大幅に低下させ易い。張力が低下した状態で高負荷運転をすると、撓み側（駆動プーリのベルト送り出し側）においてタイミングベルトの歯が、それまで噛み合っていた駆動プーリの歯を飛び越える現象が生じる。この現象が歯飛びといわれるものである。
【０００８】
サーボモータは、一般に定格トルクの数倍の最大トルクを発生することができるため、射出装置では、最大トルクが発生する射出開始時や、保圧への切換時に比較的「歯飛び」が発生し易いといわれている。
【０００９】
射出装置において、このような「歯飛び」が実際に生じると、サーボモータの制御装置が認識している位置と実際の位置との間にずれが生じる。その結果、スクリュ位置に狂いが生じ、樹脂の射出量やサックバック時のクッション量が変動してしまい安定した射出成形ができなくなってしまう。
【００１０】
また、型締装置において「歯飛び」の現象が実際に生じた場合でも、サーボモータの制御装置が認識している位置と、実際の位置にずれが生じる結果、正確な型締力を発生することができなくなり、バリなどの成形不良の原因となる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、２個のモータの駆動トルクをベルト伝動するときのべルトの張力のバランスのくずれを防止することで、歯飛び現象を防止し、駆動トルクの正確な伝動を可能とし、安定した成形工程の確立に資する電動式射出成形機のベルト張力監視装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明によるベルト張力監視装置は、互いに並列関係にある複数の電動機と、前記各電動機にそれぞれ駆動される複数の駆動プーリと、従動プーリが設けられた出力軸と、駆動プーリと従動プーリに巻き掛けられる無端ベルトを有する電動式射出成形機の駆動装置において前記無端ベルトの張力を監視する装置であって、前記電動機それぞれの出力トルクを常時検出するトルク検出手段と、前記検出手段により与えられた検出値の差を演算する演算手段と、あらかじめ出力トルクの差の許容限界値を設定する許容限界値設定手段と、前記演算手段から与えられた検出値の差と前記許容限界値を比較する比較手段とを備え、前記検出値の差と前記許容限界値が一致することを検知可能とすることにより、ベルト張力のバランスの変化を監視するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、タイミングベルトの駆動プーリの間で互いの引っ張り力に差が生じると、その差は電動機への負荷の違いとなり、出力トルクの差にただちに反映される。そして、検出された出力トルクは、その差が演算されるとともに、比較手段において、その差が常に許容限界値と比較され、タイミングベルトのベルト張力のバランスのくずれが大きくなり、出力トルクの差が増大して許容限界値に達すると、警報信号が警報器に出力され、警報が発っせられる。
【００１４】
本発明では、演算された検出値の差と、前記許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づき、警報を表示または出力する警報手段を設けるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記演算された検出値の差と、前記許容限界値とが一致した場合の前記比較手段の出力に基づいて作動し、前記無端ベルトの張力がバランスするように張力を調整する張力調整手段をさらに設けるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動式射出成形機のベルト張力監視装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、電動式射出成形機の射出装置を駆動する駆動装置に本発明を適用した実施の形態を示す。この電動式射出成形機の駆動装置においては、一対の第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂが並列に配置されており、各サーボモータ１０ａ、１０ｂの出力軸１１ａ、１１ｂには、駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１２ｂが取り付けられている。出力軸１３には従動側のタイミングプーリ１４が取り付けられている。これらの駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１２ｂと従動側のタイミングプーリ１４には無端のタイミングベルト１５が巻き掛けられており、第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂの駆動トルクは、タイミングベルト１５を介して出力軸１３に伝達される。この出力軸１３は、図示しないボールねじに連結され、このボールねじとナットからなるボールねじ機構によりその回転を直線運動に変換して図示しないスクリュを前進または後退させることができるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１２ｂと、従動側のタイミングプーリ１４及びタイミングベルト１５の配置は、出力軸１３に関して対称となっている。また、駆動側タイミングプーリ１２ａ、１２ｂのベルト送り出し側には、それぞれタイミングベルト１５の張力を調整する張力調整機構２０が配設されている。この張力調整機構２０の詳細については後述する。
【００１８】
次に、図３は、第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂを制御するモータ制御回路を示すブロック図である。この場合、第１サーボモータ１０ａと第２サーボモータ１０ｂの制御ループは同一に構成されるものである。
【００１９】
第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂには、それぞれ位置検出器２２が設けられている。そして、位置検出器２２からの位置フィードバック信号と、位置指令との偏差が０となるような位置制御ループが一番外側のループとして構成されている。その内側のループは、速度制御ループであり、位置フィードバック信号は、微分処理部２３によって微分されることにより速度フィードバック信号に変換されてから、位置ループの出力と比較される。
【００２０】
速度ループの内側のループとして電流制御のループが組み込まれている。この制御ループでは、速度ループの出力がトルク指令として、電流検出部２４からの電流フィードバック信号および電流角フィードバック信号と比較され、偏差がなくなるようなトルク指令が増幅されて第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂに与えられる。
【００２１】
また、第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂのそれぞれの出力トルクは、第１トルク検出器２５ａ、第２トルク検出器２５ｂによって常時検出され、それらの検出値Ｔａ、Ｔｂは演算器２６に導入される。この演算器２６は、トルク検出値Ｔａ、Ｔｂの差を演算し、その出力を比較器２７に送出する。
【００２２】
一方、参照符号２８は、第１サーボモータ１０ａ、第２サーボモータ１０ｂのそれぞれの出力トルクの差の許容限界値Ｔ０を設定するための許容限界値設定部である。この許容限界値Ｔ０は、実機について歯飛びが生じる出力トルクの差の値を測定する試験を行っておき、その試験結果から経験的に求められるもので、この許容限界値Ｔ０を越えると歯飛びが生じる可能性が非常に大きい限界値である。比較器２７は、トルク検出値Ｔａ、Ｔｂの差と、許容限界値Ｔ０とを比較し、トルク検出値Ｔａ、Ｔｂの差と許容限界値Ｔ０とが一致した場合に、警報信号を警報器２９に出力する。この警報器２９は、警報を表示すると同時にブザー等を鳴らすようになっている。
【００２３】
参照符号３０は、張力調整機構２０を制御するコントローラである。図２に示すように、この張力調整機構２０は、テンションローラ３２ａ、３２ｂを備えている。このテンションローラ３２は、ねじ機構３４を応用し、モータ３５によりベルト張力のバランスを取るのに必要な所定量だけ送り出されてタイミングベルト１５を押し、ベルト張力を増加させることができる。この場合、警報信号はコントローラ３０にも導入され、コントローラ３０は、警報信号をトリガーとして張力調整機構２０のモータ３５を作動させ、テンションローラ３２ａ、３２ｂをタイミングベルト１５の送り出し側に押し付けることで、駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１２ｂの左右両側の間でベルト張力をバランスさせることができるようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図２において、タイミングベルト１５を引っ張る駆動側のタイミングプーリ１２ａ、１２ｂとで、互いの引っ張り力に差が生じると、その差は第１サーボモータ１０ａと、第２サーボモータ１０ｂへの負荷の違いとなり、出力トルクの差にただちに反映される。
【００２５】
他方、図３において、第１サーボモータ１０ａと、第２サーボモータ１０ｂの出力トルクは、その差が演算器２６から比較器２７に導入され、常に、許容限界値Ｔ０と比較されて監視されている。したがって、タイミングベルト１５のベルト張力のバランスのくずれが大きくなった結果、出力トルクの差が増大して許容限界値Ｔ０に達すると、警報信号が警報器２９に出力され、警報が発っせられる。この警報でタイミングベルト１５に歯飛びが実際に生じているか、あるいは歯飛びが発生する可能性が極めて高いバランス異常状態となっていることが判明する。
【００２６】
直ちにサーボモータ１０ａ、１０ｂを停止すれば、歯飛びのまま運転を続けてサーボモータ１０ａ、１０ｂの位置制御の誤差が大きくなったまま樹脂の射出やサックバックを行ってしまうような事態を未然に防止することができる。
【００２７】
また、サーボモータ１０ａ、１０ｂを停止しない場合でも、警報と同時に張力調整機構２０が作動し、テンションローラ３２ａ、３２ｂをタイミングベルト１５の送り出し側に押し付け、ベルト張力を左右両側でバランスさせるので、そのまま樹脂の射出やサックバックを継続することが可能である。改めて、射出サイクルが終了したときにベルト張力の調整を行えばよい。
【００２８】
なお、以上の実施形態は、出力軸１３が一本でタイミングベルトも一本の駆動装置に本発明を適用したものであるが、図４に示すように、一対の出力軸１３ａ、１３ｂを有し、各出力軸１３ａ、１３ｂに従動プーリ１４ａ、１４ｂを取り付け、タイミングプーリ１５を駆動プーリ１２ａ、１２ｂと従動プーリ１４ａ、１４ｂに巻き掛けるようにした駆動装置や図５のような出力軸が一本でタイミングベルトが二本の駆動装置にも同じように適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電動機の出力トルクの差を求め、許容限界値と比較することで、ベルト張力のバランスの変化を常時監視することができるので、２個のモータの駆動トルクをベルト伝動するときのべルトの張力のバランスのくずれによる歯飛び現象を未然に防止し、駆動トルクの正確な伝動を可能とし、安定した成形工程を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動式射出成形機のベルト張力監視装置が適用される駆動装置を示す平面図。
【図２】同電動式射出成形機の駆動装置のプーリとタイミングベルトおよび張力調整機構の位置関係を示す説明図。
【図３】本発明によるベルト張力監視装置のブロック構成図。
【図４】本発明によるベルト張力監視装置が適用される駆動装置の他の例を示す平面図。
【図５】電動式射出成形機における従来のベルト伝動による駆動装置を示す平面図。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ  サーボモータ
１２ａ、１２ｂ  駆動側のタイミングプーリ
１３  出力軸
１４  従動側のタイミングプーリ
１５  タイミングベルト
２０  張力調整機構
２２  位置検出器
３２  ａ、３２ｂ  テンションローラ
３４  ねじ機構
３５  モータ
【図１】
0003578963.tif 000002
【図２】
0003578963.tif 000003
【図３】
0003578963.tif 000004
【図４】
0003578963.tif 000005
【図５】
0003578963.tif 000006