(57)【要約】【課題】  トグル式型締装置を用いた射出成形機において、金型温度の変化に影響されず、型締力を一定に保持できる制御装置を得る。【解決手段】  １つ前の成形サイクルにおける型締め工程で求めた金型タッチ位置Ｃｔに基づいて設定型締力を得るクロスヘッド位置Ｃｆを求める（Ｓ３）。該クロスヘッド位置Ｃｆまでクロスヘッドを移動させる（Ｓ６、Ｓ１０）。その間、トグル機構を駆動する型締め用サーボモータの負荷Ｌａが判定負荷Ｌｓを超えたか判断する（Ｓ８）。判定負荷Ｌｓを超えたときのクロスヘッド位置Ｃａを金型タッチ位置として記憶する（Ｓ９、Ｓ１１）。次の成形サイクルでは、この記憶した金型タッチ位置に基づいて設定型締力が得られるクロスヘッド位置Ｃｆを求める（Ｓ３）。金型温度の変化で、金型タッチ位置が変化しても、低コストで、成形サイクルを長くすることなく、型締力を一定に保持できる。【選択図】          図３
2005313460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トグル式型締装置を有する射出成形機において、金型がタッチした際のクロスヘッド位置を検出する金型タッチ位置検出手段と、該検出したクロスヘッド位置を記憶する手段と、前回の型閉じにおいて検出し記憶した金型タッチにおけるクロスヘッド位置と設定された型締力とに基づいて当該型締め工程におけるクロスヘッドの目標位置を求める手段と、該求められた目標位置にクロスヘッドを位置決めすることを特徴とする射出成形機の制御装置。
【請求項２】
前記クロスヘッドの目標位置を求める手段は、タイバーの伸び量と型締め力の関係から設定した型締め力に対応するタイバーの伸び量を求める手段と、クロスヘッド位置と可動プラテン位置との関係を記憶する手段とを備え、該記憶されたクロスヘッド位置と可動プラテン位置との関係に基づいて、前回の型閉じにおいて検出し記憶した金型タッチにおけるクロスヘッド位置に対応する可動プラテンの位置を求め、該可動プラテン位置にタイバーの伸び量を加えた可動プラテンの位置に対応するクロスヘッド位置を目標位置として求めることを特徴とする請求項１の射出成形機の制御装置。
【請求項３】
前記金型タッチ位置検出手段は、型締用サーボモータを駆動してクロスヘッドを前進させ、該型締用サーボモータの負荷が所定量を超えたときのクロスヘッド位置を金型タッチ位置として検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形機の制御装置。
【請求項４】
前記負荷はオブザーバにより検出されることを特徴とする請求項３の射出成形機の制御装置。
【請求項５】
前記求められたクロスヘッドの目標位置が所定範囲を超えた場合には異常処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の制御装置に関し、特に、トグル式型締装置における型締力を一定に保持する制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機におけるトグル式型締装置においては、可動側金型が固定側金型に当接した後、その後の可動側金型（可動側金型を取り付けた可動プラテン）の移動によって、固定側金型を取り付けた固定プラテンとトグル式型締装置を取り付けたリアプラテンを連結するタイバーを伸長させることにより、型締力を発生させている。金型を交換した際には、トグル式型締装置のクロスヘッドが所定位置に達したとき設定型締力が得られるように、リアプラテンの位置を調整する型厚調整が行われる。その後は、金型の厚さに変更がなければ、クロスヘッドを所定位置まで移動させれば、設定型締力が得られるものである。従って、このクロスヘッドの位置によって型締力が目標型締力になるように制御される。
【０００３】
成形品を連続的に成形する自動運転中においては、型締力を一定に保持することは、成形品の肉厚やガス抜けの状態を安定させるために重要である。しかし、自動運転中においては、金型温度が変化し、この金型温度の変化にともなって金型の厚さに変動が生じ、クロスヘッドを当初の所定位置に位置決めしたとしても、設定型締力に保持することができない。  
この問題を解決するために、金型温度センサを設け、金型温度に合わせて型厚調整を行って型締力を補正する方法が知られている（特許文献１参照）。  
又、タイバーに歪みセンサ等の型締力検出装置を設けて、該型締力検出装置で検出された型締力と設定型締力が一致すると、トグル機構を駆動するモータの駆動を停止させて、型締力をフィードバック制御する方法も知られている（特許文献２参照）。  
又、ロードセル等からなる型締力検出センサで型締力を検出して、検出型締力が設定許容範囲を超えていると、型締め駆動源の支持盤を移動させてダイハイト調整を行うようにした発明も公知である（特許文献３参照）。
【０００４】
さらに、型締めハウジングの金型開閉方向の位置を検出する位置センサを設け、型厚調整時において金型タッチから型締め完了までの型締めハウジングの移動量を基準位置変化量として記憶しておき、実際の成形時においては、型締めハウジングの移動量と基準位置変化量との偏差を求め、該偏差に基づいて型締めハウジングを移動させるようにした発明も知られている（特許文献４参照）。
【０００５】
又、サーボモータによりトグル機構を駆動して可動側金型を移動させて型締めを行う型締機構において、金型保護区間ではサーボモータにトルクリミットをかけて低圧で駆動し、金型保護区間が終了すると、タイバーが伸びない程度の金型閉鎖トルクリミットをかけて所定時間駆動し、所定時間経過後（金型がタッチしている）、このときのクロスヘッド位置から設定型締力を発生させるクロスヘッド位置までサーボモータを駆動させるようにした発明も公知である（特許文献５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２００８１２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１９０９９号公報
【特許文献３】特開２０００−１４１０１２号公報
【特許文献４】特許第３２７６７２７号公報
【特許文献５】特公平７−２３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術において、金型温度の変化によって変化する金型の厚さに対応して型締力を調整する方法として、特許文献１、２等で示される方法では、特別な金型温度センサや歪みセンサ等の型締力検出装置を設ける必要があり、コストを上昇させるものとなる。さらに、特許文献３、４に記載された方法は、ダイハイト調整を行うものであるから、成形サイクルが長くなるという問題がある。  
特許文献５に記載されたものでは、金型保護区間終了後、さらに、一定時間、金型を低トルクで前進させて、金型タッチ位置を検出しなければならず、成形サイクルが長くなるという問題がある。さらに、熱による金型の膨張によって、金型の厚さが最初に決められていた金型保護区間終了位置を超えてしまい、正確な金型タッチ位置を検出できないという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、低コストで、成形サイクルを長くすることなく、型締力を一定に保持できる射出成形機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
トグル式型締装置を有する射出成形機において、請求項１に係わる発明は、金型がタッチした際のクロスヘッド位置を検出する金型タッチ位置検出手段と、該検出したクロスヘッド位置を記憶する手段と、前回の型閉じにおいて検出し記憶した金型タッチにおけるクロスヘッド位置と設定された型締力とに基づいて当該型締め工程におけるクロスヘッドの目標位置を求める手段と、該求められた目標位置にクロスヘッドを位置決めすることを特徴とするものである。又、請求項２に係わる発明は、前記クロスヘッドの目標位置を求める手段が、タイバーの伸び量と型締め力の関係から設定した型締め力に対応するタイバーの伸び量を求める手段と、クロスヘッド位置と可動プラテン位置との関係を記憶する手段とを備え、該記憶されたクロスヘッド位置と可動プラテン位置との関係に基づいて、前回の型閉じにおいて検出し記憶した金型タッチにおけるクロスヘッド位置に対応する可動プラテンの位置を求め、該可動プラテン位置にタイバーの伸び量を加えた可動プラテンの位置に対応するクロスヘッド位置を目標位置として求めるものとした。さらに、請求項３に係わる発明は、前記金型タッチ位置検出手段を、型締用サーボモータを駆動してクロスヘッドを前進させ、該型締用サーボモータの負荷が所定量を超えたときのクロスヘッド位置を金型タッチ位置として検出するものとした。又、請求項４に係わる発明においては、前記負荷をオブザーバにより検出するものとした。請求項５に変わる発明は、前記求められたクロスヘッドの目標位置が所定範囲を超えた場合には異常処理を行うものとした。
【発明の効果】
【００１０】
金型温度が変化しても型締力を一定な設定型締力に保持することができる。しかも、前成形サイクルの型締め工程時に求めた金型タッチ位置に基づいて型締力を制御するから、特別なセンサを必要とせず、かつ、成形サイクルタイムも長くすることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。  
図１は、本発明の一実施形態の説明図である。図１において、符号１はトグル式型締装置であり、符号２はこのトグル式型締装置１を備えた射出成形機の制御装置である。固定プラテン１０とリアプラテン１１とは複数のタイバー１５で連結されており、該タイバー１５にガイドされるように可動プラテン１２が固定プラテン１０とリアプラテン１１の間に配置されている。固定プラテン１０には固定側金型１３ａが取り付けられ、可動プラテン１２には可動側金型１３ｂが取り付けられるようになっている。又、リアプラテン１１と可動プラテン１２の間には、トグル機構１４が配置され、リアプラテン１１には、このトグル機構１４を駆動する型締用サーボモータ１８、およびボールねじ１９が設けられている。ボールねじ１９はリアプラテン１１に回転自在で軸方向移動不能に取り付けられ、その後端（リアプラテン１１の反可動プラテン１２側）には従動プーリ２２を備えている。リアプラテン１１に設けられた型締用サーボモータ１８の出力軸には駆動プーリ２１が設けられている。駆動プーリ２１と従動プーリ２２との間にタイミングベルト２３がかけられており、ボールねじ１９は型締用サーボモータ１８で回転駆動されるようになっている。また、ボールねじ１９の先端部には、トグル機構１４のクロスヘッド２０に固定されたナットが螺合しており、ボールねじ１９の回転によってナット、クロスヘッド２０が図中左右に移動してトグル機構１４を伸縮させて可動プラテン１２をタイバー１５に沿って前後進（図中左右方向）させて、型閉じ、型締め、型開き動作をさせるものである。なお符号２４は型締用サーボモータ１８の位置、速度を検出する位置・速度検出器である。
【００１２】
リアプラテン１１の後端面側（リアプラテン１１の反可動プラテン１２側）には、タイバー１５に設けられたねじと螺合するナットと歯車で構成された回転部材１６が回転自在で軸方向移動不能にリアプラテン１１に取り付けられている。さらに、リアプラテン１１には型厚調整用モータ１７が取り付けられており、該型厚調整用モータ１７の出力軸に設けた歯車と各タイバー１５に設けられた回転部材１６の歯車は、図示していない歯車伝動機構により連結されている。
【００１３】
型厚調整用モータ１７を駆動することによって、回転部材１６を回転させてタイバー１５に沿ってリアプラテン１１を前進、後退させることにより、金型の厚さに応じて設定型締力が得られるよう調整を行うものである。
【００１４】
制御装置２は、射出成形機を制御するプロセッサ３０とシステムプログラムを記憶するＲＯＭ３７、データの一次記憶や各種制御プログラムを記憶するＲＡＭ３８、サーボインターフェース３３、入出力回路３５、表示器／入力手段３２のインタフェース３１がバス３９で接続されている。サーボインターフェース３３にはサーボアンプ３４を介してトグル式型締機構１を駆動する型締用サーボモータ１８が接続されている。なお、同様に射出成形機の各種サーボモータも該制御装置２には接続されるものであるが、本発明と直接関係がないことから、図１では省略している。  
又、入出力回路３５には型厚調整用モータ１７を駆動するインバータ３６が接続されている。インタフェース３１に接続された表示器／入力手段３２は液晶ディスプレイとキーボード等で構成されている。
【００１５】
以上の構成によって、制御装置２のプロセッサ３０は、まず、型厚調整用モータ１７を駆動、リアプラテン１１等の型厚調整機構を前後進させて型締力の調整を行った後、連続成形を開始する。型締め工程では、型締め動作のプログラムを実行し、移動指令をサーボインターフェース３３に出力する。サーボインターフェース３３は、該移動指令と型締用サーボモータ１８に取り付けられた位置・速度検出器２４からの位置、速度フィードバック信号に基づいて、位置、速度ループ制御処理を行い型締用サーボモータ１８を駆動制御する。型締用サーボモータ１８の駆動によりトグル機構１４のクロスヘッド２０が移動して、可動プラテン１２が移動し、型閉じ、型締め、型開き動作がなされる。
【００１６】
成形動作を連続的に行うにつれて、金型の温度に変化が生じる。金型の温度が変われば、金型の厚さが変化し金型タッチ位置も変化する。そこで、本実施形態では、金型タッチ位置を検出し、次回の型締め工程における金型タッチ位置とし、該金型タッチ位置から設定型締力が得られるクロスヘッド位置を求め該位置に位置決めすることによって、金型温度が変化してもより正確な設定型締力を得るようにしたものである。
【００１７】
トグル式型締装置１にあっては、タイバー１５が伸びることにより、その反力で型締力を発生させるものであり、このタイバー１５の伸びと発生型締力は比例関係にある。又、タイバー１５の伸びは、可動側金型１３ｂが固定側金型１３ａに接触して閉鎖したタッチ位置からの可動プラテンの移動量（可動側金型の移動量）と等しい。よって、金型タッチ位置から設定型締力に対応するタイバー１５の伸び量分だけ可動プラテン１２を前進（固定プラテン側への移動）させれば、設定型締力が得られる。
【００１８】
図２は、クロスヘッド２０の位置と可動プラテン位置の関係をグラフ表示したものである。この図２において、可動プラテンが最前進した位置（トグル機構１４のリンクが伸びて、図１中、可動プラテン１２が最も右側になる位置）を可動プラテン１２の原点「０」位置とし、又、このときのクロスヘッド２０の位置をクロスヘッドの原点「０」位置としている。その結果、型締め工程では、可動プラテン１２は、図２の上から下方向に移動することになり、クロスヘッド２０は右から左方向に移動することになる。なお、クロスヘッド位置と、型締用サーボモータ１８に設けられた位置・速度検出器で検出される位置は比例関係にあるから、該位置・速度検出器で検出される位置をクロスヘッド２０の位置としている。
【００１９】
例えば、図２に示すように、クロスヘッド２０の位置がＣｔとなったとき金型タッチが検出されたとする。該金型タッチ位置Ｃｔに対応する可動プラテン１２の位置Ｐｔは、この図２に示すグラフより求められる。該可動プラテン１２の位置Ｐｔに設定型締力に対応するタイバー１５の伸び量Ｌを加算し（この場合、座標系におけるマイナス方向への移動であるから、負の移動量を加算することになる）、設定型締力に対応する可動プラテン位置Ｐｆが求まる。この可動プラテン位置Ｐｆに対応するクロスヘッド２０Ｃｆの位置をこのグラフより求め、該クロスヘッド位置Ｃｆを設定型締力が得られる目標クロスヘッド位置Ｃｆとして、該目標クロスヘッド位置Ｃｆに型締用サーボモータ１８を位置決めすれば、設定型締力が得られる。
【００２０】
以上のように、金型タッチ位置を検出できれば、設定型締力が得られるクロスヘッド２０の位置を図２に示すグラフより求めることができる。図２に示すクロスヘッド位置と可動プラテン位置の関係は、トグルリンクの寸法等により数式で求め方法や、特開昭６２−７１６２０号公報、特開２０００−６２１１号公報に記載されたような近似式で求める方法、さらには、図２に示すようなグラフをデータとして記憶し、記憶したデータ間の値に対しては補間して求めるようにしてもよく、各種方法が採用できる。また、型締力とタイバー１５の伸びの関係は、比例関係であることから、実験的にその比例関係を求めておけばよい。
【００２１】
そして、本発明は、前回の型締め工程において検出した金型タッチ位置のクロスヘッド位置に基づいて、設定型締力を得る今回の型締め工程におけるクロスヘッド位置を求めて、該位置に型締用サーボモータ１８を位置決めするよう制御することにより、金型温度変化に影響されずに正確な設定型締力を得るようにする。
【００２２】
図３は、本実施形態におけるプロセッサ３０が実施する連続成形動作の処理フローチャートであり、設定型締力を得る動作の部分を中心に記載したものである。  
連続成形指令が入力されると、プロセッサ３０は、まず、金型タッチ位置Ｃｔ（クロスヘッドの位置）を記憶するレジスタに金型タッチ位置の初期値Ｃt0をセットし（ステップＳ１）、金型タッチ位置の検出を示すフラグＦを「０」にセットする（ステップＳ２）。そして、レジスタにセットされた金型タッチ位置Ｃｔに基づいて、図２に示したように可動プラテン位置を近似式、又は図２に示すグラフのデータに基づいて求める。そして、設定型締力に対応するタイバー１５の伸び量を付加した可動プラテン位置を求め、該可動プラテン位置に対応するクロスヘッド位置Ｃｆを図２に示すグラフのデータ又は近似式に基づいて求める。このクロスヘッド位置Ｃｆを当該成形サイクルにおける型締め工程の目標クロスヘッドＣｆとする（ステップＳ３）。該目標クロスヘッドＣｆが設定されているクロスヘッド位置の最小値Ｃmin より大きく最大値Ｃmax より小さいか判断し（ステップＳ４）、小さいときには、異常と判断し異常処理を行い（ステップＳ１４）、成形動作を停止する。
【００２３】
一方、目標クロスヘッド位置Ｃｆがクロスヘッド位置の最小値Ｃmin より大きく最大値Ｃmax より小さいときには、この目標クロスヘッド位置Ｃｆまでの型閉じ開始指令を、サーボインターフェース３３を介してサーボアンプ３４に出力し型締用サーボモータ１８を駆動する（ステップＳ５）。この型締用サーボモータ１８の駆動により、クロスヘッド２０及び可動プラテン１２は前進する（図１において右方向）。そして、位置・速度検出器２４で検出されるクロスヘッド位置Ｃａを読み出し、該クロスヘッド位置Ｃａが、目標クロスヘッド位置Ｃｆ以下になったか判断する（ステップＳ６）。なお、クロスヘッド２０が最前進した位置（図１において最右端位置）を原点「０」としているから、クロスヘッド２０の前進によりクロスヘッド位置Ｃａは、大きな値から小さい値へと変化する。
【００２４】
クロスヘッド位置Ｃａが、目標クロスヘッド位置Ｃｆに達してなければ、クロスヘッド位置Ｃａが金型タッチ位置検出開始位置Ｃｓに達したか判断し（ステップＳ７）、達してなければ、ステップＳ６、ステップＳ７の処理を繰り返し実行する。なお、この金型タッチ位置検出開始位置Ｃｓまでの間に金型保護区間を設けて、金型保護処理を実行してもよいが、この処理は本願発明と直接関係がないので省略している。
【００２５】
現在のクロスヘッド位置Ｃａが金型タッチ位置検出開始位置Ｃｓを超え小さくなると、型締用サーボモータ１８にかかる負荷Ｌａを検出し、金型タッチを検出するために設定されている判定負荷Ｌｓと比較すると共にフラグＦが「０」か判断する（ステップＳ８）。型締用サーボモータ１８にかかる負荷Ｌａを検出する方法としては、該型締用サーボモータ１８に流れる電流によって負荷Ｌａを検出しても、又は、すでに公知である外乱推定オブザーバを該型締用サーボモータ１８の制御回路中に組み込み該オブザーバで負荷Ｌａを検出してもよい。
【００２６】
現在の負荷Ｌａが判定負荷Ｌｓより大きくなければ、ステップＳ６からステップＳ８の処理を繰り返し実行する。そして、可動側金型１３ｂが固定側金型１３ａに接触し金型タッチすると、型締用サーボモータ１８にかかる負荷Ｌａが増大し、判定負荷Ｌｓを超え、かつフラグＦが「０」であると（最初はステップＳ２で「０」にセットされている）、ステップＳ９に進み、このときのクロスヘッド位置Ｃａを金型タッチ位置Ｃｔとしてレジスタに記憶し、金型タッチが検出されたとしてフラグＦを「１」にセットし（ステップＳ９）、ステップＳ６に戻る。フラグＦが「１」にセットされたことから、現在のクロスヘッド位置Ｃａが目標クロスヘッド位置Ｃｆ以下になるまでステップＳ６〜ステップＳ８の処理を繰り返し実行する。  
そして、現在のクロスヘッド位置Ｃａが目標クロスヘッド位置Ｃｆ以下となると、型締用サーボモータ１８を該位置に位置決めし、型閉じ動作を停止し、金型を型締め状態に保持する（ステップＳ１０）。この状態で設定型締力が得られる。
【００２７】
また、従来と同様に射出、保圧、計量、冷却の各工程を実行し（ステップＳ１１）、型開きを行い（ステップＳ１２）、成形終了の指令が入力されていなければ、ステップＳ２に戻り、次の成形サイクルを開始する。このとき、ステップＳ３で求める設定型締力に対応するクロスヘッド位置Ｃｆは、ステップＳ９で設定された前成形サイクルにおける型締め工程時に検出した金型タッチ位置Ｃｔに基づいて求められることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の要部説明図である。
【図２】クロスヘッド位置と可動プラテン位置の関係を示すグラフの図である。
【図３】本発明の一実施形態における成形動作処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１  トグル式型締装置
２  制御装置
１０  固定プラテン
１１  リアプラテン
１２  可動プラテン
１３ａ  固定側金型
１３ｂ  可動側金型
１４  トグル機構
１５  タイバー
１８  型締用サーボモータ
１９  ボールねじ
２０  クロスヘッド
２４  位置・速度検出器
【図１】
2005313460.tif 000003
【図２】
2005313460.tif 000004
【図３】
2005313460.tif 000005