(57)【要約】【課題】射出成形工程のサイクル時間の低減、或いは、可動部を保持する位置の精度向上を図れる射出成形機を提供する。また、ブレーキ保持状態とブレーキ解除状態とを短時間に切り替えられるブレーキ装置およびブレーキ回路を提供する。【解決手段】この射出成形機は、射出成形工程の一部で駆動される可動機構と、可動機構を駆動するモータと、制動対象に接触して可動機構を制動する可動子と、可動子を変位する付勢部材および励磁コイル（７３３）と、整流素子（７４５）、電圧発生部（７４７）およびスイッチ（１３７）を有し、励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部（７４２、７４３）とを備えている。励磁コイルの電磁力を解除する場合に、交流電圧の入力が遮断され、且つ、還流部の経路が電圧発生部を含まない経路から電圧発生部を含む経路に変更される。【選択図】図４
2017113963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形工程の一部で駆動される可動機構と、
前記可動機構を駆動するモータと、
制動対象に接触して前記可動機構を制動する可動子と、
前記可動子を移動させる付勢力を発生する付勢部材と、
電磁力を発生して前記付勢力に対抗する方向に前記可動子を移動させる励磁コイルと、
交流電圧の入力と遮断とを切り替える第１スイッチと、
入力された前記交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子、電圧発生部および第２スイッチを有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記第１スイッチが前記交流電圧の入力を遮断し、且つ、前記第２スイッチが前記還流部の経路を前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更する射出成形機。
【請求項２】
前記電圧発生部は、逆起電力により前記励磁コイルに生じる電圧に対して逆の電圧を発生させる請求項１記載の射出成形機。
【請求項３】
前記電圧発生部は、前記励磁コイルとの間で還流する電流と逆向きであり且つ前記還流する電流の大きさに比例しない電圧を発生する請求項１記載の射出成形機。
【請求項４】
前記電圧発生部はツェナーダイオードである請求項３記載の射出成形機。
【請求項５】
前記電圧発生部はコンデンサである請求項３記載の射出成形機。
【請求項６】
前記電圧発生部は直流電源である請求項３記載の射出成形機。
【請求項７】
前記交流電圧を生成するインバータ回路をさらに備え、
前記直流電源は、前記インバータ回路に供給される直流電源と共通である請求項６記載の射出成形機。
【請求項８】
前記電圧発生部は抵抗である請求項２記載の射出成形機。
【請求項９】
前記還流部は、
前記整流素子および前記整流素子と直列に接続された第２スイッチを有し、前記整流素子および前記第２スイッチを含んだ経路を介して前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な第１還流部と、
前記電圧発生部を有し、前記第２スイッチを含まない経路を介して前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な第２還流部と、
備えている請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の射出成形機。
【請求項１０】
移動して制動対象に接触する可動子と、
前記可動子を移動させる付勢力を発生する付勢部材と、
電磁力を発生して前記付勢力に対抗する方向に前記可動子を移動させる励磁コイルと、
交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子および電圧発生部を有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記交流電圧の入力が遮断され、且つ、前記還流部の経路が前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更されるブレーキ装置。
【請求項１１】
付勢部材により付勢力が与えられた可動子を、励磁コイルにより発生した電磁力によって前記付勢力に対抗する方向に移動させて、制動の保持又は解除を行うブレーキ機構を駆動するブレーキ回路であって、
交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子および電圧発生部を有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記交流電圧の入力が遮断され、且つ、前記還流部の経路が前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更されるブレーキ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機、ブレーキ装置、およびブレーキ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、金型の型開、型締、および型閉を行う型締装置、金型へ成形材料を射出する射出装置、金型内の成形品を突き出すエジェクタ装置などを備える。型締装置、射出装置、およびエジェクタ装置には、各部を動かすために可動機構とモータとが含まれる。また、射出成形機は、射出装置などの構成要素を搬送する可塑化移動装置を備えることがある。可塑化移動装置には対象を搬送するための可動機構とモータとが含まれる。このようなモータとしては、ブレーキ装置を有するモータが採用されることがある（例えば、特許文献１を参照）。典型的なブレーキ装置としては、電磁力を利用して制動力を発生させる電磁ブレーキが用いられる。
【０００３】
電磁ブレーキは、電磁力を発生する励磁コイルと、励磁コイルを駆動して電流を流すブレーキ回路を備える。ブレーキ回路には、一般に、励磁コイルと並列に接続された還流ダイオードが設けられる。励磁コイルの駆動を停止する際、還流ダイオードと励磁コイルとの間に電流が還流して、励磁コイルに大きな逆起電力が発生することを回避している。
【０００４】
特許文献２には、界磁コイルを用いた同期発電機用の自動電圧調整装置の技術が示されている。この文献には、界磁コイルの駆動を停止する際、電流経路を切り替えて界磁コイルに還流する電流を抵抗体に流すことで、界磁コイルの電流を速やかに減衰することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９４４９号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の射出成形機に搭載されるブレーキ装置は、励磁コイルの駆動を停止する際、励磁コイルに流れる電流が減衰するのに比較的長い時間を要していた。このため、ブレーキ解除からブレーキ保持へ状態が切り替わる際に遅延が生じていた。
【０００７】
ブレーキ装置の状態の切り替わりに遅延があると、射出成形工程の一部にブレーキ装置の作動ステップが含まれる場合に、射出成形工程の１回のサイクル時間が長くなるという課題を生じる。１回のサイクル時間が僅かでも長くなると、多数の成形品を連続して製作する際に大きな時間のロスが生じる。
【０００８】
また、ブレーキ装置の状態の切り替わりに遅延があると、射出成形機の可動部を停止状態に保持するためにブレーキ装置が用いられる場合、可動部を保持する位置の精度が低下するという課題が生じる。或いは、可動部を保持する際の操作性が低下するという課題が生じる。例えば、射出装置が昇降移動する縦型の射出成形機では、射出装置を上方の待機位置で停止させて保持する場合がある。この場合、ブレーキ装置が作動するまでに遅延があると、自重により射出装置が待機位置より少し降下してしまい、所望の位置で保持できない。
【０００９】
本発明は、射出成形工程のサイクル時間の低減、或いは、可動部の保持位置の精度向上を図れる射出成形機を提供することを目的としている。また、本発明は、ブレーキ保持状態からブレーキ解除状態への切り替え、或いはその逆の切り替えを、短時間に行うことのできるブレーキ装置およびブレーキ回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る射出成形機は、
射出成形工程の一部で駆動される可動機構と、
前記可動機構を駆動するモータと、
制動対象に接触して前記可動機構を制動する可動子と、
前記可動子を移動させる付勢力を発生する付勢部材と、
電磁力を発生して前記付勢力に対抗する方向に前記可動子を移動させる励磁コイルと、
交流電圧の入力と遮断とを切り替える第１スイッチと、
入力された前記交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子、電圧発生部および第２スイッチを有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記第１スイッチが前記交流電圧の入力を遮断し、且つ、前記第２スイッチが前記還流部の経路を前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更するように構成される。
【００１１】
本発明に係るブレーキ装置は、
移動して制動対象に接触する可動子と、
前記可動子を移動させる付勢力を発生する付勢部材と、
電磁力を発生して前記付勢力に対抗する方向に前記可動子を移動させる励磁コイルと、
交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子および電圧発生部を有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記交流電圧の入力が遮断され、且つ、前記還流部の経路が前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更されるように構成される。
【００１２】
本発明に係るブレーキ回路は、
付勢部材により付勢力が与えられた可動子を、励磁コイルにより発生した電磁力によって前記付勢力に対抗する方向に移動させて、制動の保持又は解除を行うブレーキ機構を駆動するブレーキ回路であって、
交流電圧を整流して前記励磁コイルへ駆動電圧を供給する整流部と、
整流素子および電圧発生部を有し、前記励磁コイルとの間で電流を還流可能な還流部と、
を備え、
前記励磁コイルの電磁力を解除する場合に、前記交流電圧の入力が遮断され、且つ、前記還流部の経路が前記電圧発生部を含まない経路から前記電圧発生部を含む経路に変更されるように構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る射出成形機によれば、射出成形工程のサイクル時間の低減、或いは、可動部の保持位置の精度向上を図れる。本発明に係るブレーキ装置およびブレーキ回路によれば、ブレーキ保持状態からブレーキ解除状態への切り替え、或いはその逆の切り替えを、短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る射出成形機の制御系を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る射出成形機の機構系を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエジェクト用モータとブレーキ機構とを示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るブレーキ回路の一例を示す回路図である。
【図５】図４のブレーキ回路のコイル電圧（ａ）および励磁電流（ｂ）と従来のブレーキ回路のコイル電圧（ｃ）および励磁電流（ｄ）とを示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係るブレーキ回路の第１変形例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るブレーキ回路の第２変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る射出成形機の制御系を示すブロック図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る射出成形機１は、射出装置１１、可塑化移動装置２０、型締装置１２、エジェクタ装置７１、安全扉ロック装置９９、サーボドライバ１３１〜１３５、コンバータ回路１１０、コントローラ１２１、および操作部１２２等を備えている。サーボドライバ１３１〜１３５には、インバータ回路１１１〜１１５がそれぞれ設けられている。
【００１８】
射出装置１１は、成形材料を溶解および射出する。射出装置１１には、成形材料の投入量を調整する計量用モータ８３と、成形材料の吐出量を調整する射出用モータ８６とが設けられている。計量用モータ８３はサーボモータであり、コントローラ１２１の指令に基づきサーボドライバ１３１によって駆動される。射出用モータ８６も同様にサーボモータである。射出用モータ８６はコントローラ１２１の指令に基づきサーボドライバ１３２によって駆動される。
【００１９】
可塑化移動装置２０は、射出装置１１を搬送して、射出装置１１の加熱シリンダ１５（図２を参照）を金型装置４３（図２を参照）に圧接又は離間させる装置である。可塑化移動装置２０には、射出装置１１を搬送するための可塑化移動用モータ２２が設けられている。可塑化移動用モータ２２はサーボモータであり、コントローラ１２１の指令に基づきサーボドライバ１３３によって駆動される。
【００２０】
型締装置１２には、射出材料が充填される金型装置４３（図２を参照）が固定される。型締装置１２は、金型装置４３の型開、型締、および型閉を行う。型締装置１２には、このように動作するための型締用モータ５７が設けられている。型締用モータ５７は、サーボモータであり、コントローラ１２１の指令に基づきサーボドライバ１３４によって駆動される。
【００２１】
エジェクタ装置７１は、固化した成形品を金型装置４３から押し出す装置である。エジェクタ装置７１には、成形品を押し出すためのエジェクト用モータ７２と、エジェクト用モータ７２の制動を行うブレーキ機構７３およびブレーキ回路７４とが設けられている。ブレーキ機構７３およびブレーキ回路７４によりブレーキ装置が構成される。ブレーキ機構７３およびブレーキ回路７４の詳細については後述する。エジェクト用モータ７２およびブレーキ回路７４は、コントローラ１２１の指令に基づきサーボドライバ１３５によって駆動される。
【００２２】
安全扉ロック装置９９は、射出成形機１のハウジングの扉をロックおよびロックの解除を行う。扉のロックが解除されることで、操作者が金型装置４３から押し出された成形品を取り出すことが可能となる。安全扉ロック装置９９は、コントローラ１２１により制御される。
【００２３】
コンバータ回路１１０は、電源１００から電力を受けて直流電圧（「直流電源」と呼んでもよい）を生成する。インバータ回路１１１〜１１５は、この直流電圧からモータ駆動用の交流電圧を生成し、計量用モータ８３、射出用モータ８６、可塑化移動用モータ２２、型締用モータ５７、エジェクト用モータ７２へ出力する。コンバータ回路１１０は、安全扉ロック装置９９など他の構成要素を駆動する直流電圧を生成してもよい。
【００２４】
コントローラ１２１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、作業用のメモリ、制御プログラムが記憶された記憶装置、各種の信号を入出力する入出力ポートなどを含み、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで射出成形機１の各部の制御を行う。
【００２５】
操作部１２２は、操作者による操作によってコントローラ１２１に操作信号を出力する。操作者は、操作部１２２を介して射出成形工程の開始および停止などの指令を入力することができる。
【００２６】
次に、射出成形機１の機構系の説明を行う。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係る射出成形機の機構系を示す側面図である。
【００２８】
射出装置１１と型締装置１２とは互いに対向して配置されている。射出装置１１は射出装置フレーム１４に支持され、射出装置フレーム１４は成形機フレーム１３に支持されている。射出装置フレーム１４の長手方向にはガイド８１が支持されている。
【００２９】
射出装置フレーム１４には、ボールねじ軸２１が回転自在に支持され、ボールねじ軸２１の一端は可塑化移動用モータ２２に連結している。ボールねじ軸２１とボールねじナット２３とは螺合し、ボールねじナット２３と射出装置１１とはスプリング２４及びブラケット２５を介して連結している。これにより、可塑化移動用モータ２２が順方向あるいは逆方向に駆動すると、この回転運動は、ボールねじ軸２１とボールねじナット２３との組合せ、すなわち、ねじ装置９１によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット２５に伝達される。そして、ブラケット２５がガイド８１に沿って矢印Ａ方向に移動して、射出装置１１が進退する。ブラケット２５には、図示しないフレームを介して射出用モータ８６が固定的に支持されている。射出用モータ８６が停止している状態では、ブラケットが矢印Ａ方向に移動することで、加熱シリンダ１５、スクリュ２６、計量用モータ８３、射出用モータ８６、および支持部材８２等を含む、射出装置１１の全体がブラケット２５に伴って移動する。
【００３０】
ブラケット２５には、前方（図２の左方）に向けて加熱シリンダ１５が固定され、加熱シリンダ１５の前端（図２の左端）に射出ノズル１６が設けられている。加熱シリンダ１５にはホッパ１７が配設され、加熱シリンダ１５の内部にはスクリュ２６が進退（図２の左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ２６の後端（図２の右端）が支持部材８２によって支持されている。
【００３１】
支持部材８２には計量用モータ８３が取り付けられ、この計量用モータ８３の駆動軸の回転がタイミングベルト８４を介してスクリュ２６に伝達されるようになっている。
【００３２】
射出用モータ８６が固定されている図示しないフレームには、スクリュ２６と平行にボールねじ軸８５が回転自在に支持されている。ボールねじ軸８５と射出用モータ８６とはタイミングベルト８７を介して連結している。ボールねじ軸８５の前端は、支持部材８２に固定されたボールねじナット８９と螺合している。これにより、射出用モータ８６を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸８５とボールねじナット８９との組合せ、すなわち、ねじ装置９２によって直線運動に変換され、該直線運動が支持部材８２に伝達される。
【００３３】
上記のような射出装置１１の構成により、計量工程においては、計量用モータ８３が駆動され、タイミングベルト８４を介してスクリュ２６が回転し、ホッパ１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ１５内において加熱され、溶融して、スクリュ２６の回転に伴ってスクリュ２６の前方に溜められる。
【００３４】
射出工程においては、射出ノズル１６が固定金型４４に押し付けられ、射出用モータ８６が駆動され、タイミングベルト８７を介してボールねじ軸８５が回転する。このとき、支持部材８２はボールねじ軸８５の回転に伴って移動し、スクリュ２６を前進（図２の左方に移動）させる。スクリュ２６の前進と回転により、スクリュ２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル１６から射出され、固定金型４４と可動金型４５との間に形成されたキャビティ空間４７に充填される。
【００３５】
型締装置１２は、成形機フレーム１３に支持されている。型締装置１２には、固定金型４４及び可動金型４５から成る金型装置４３が固定される。
【００３６】
型締装置１２は、固定プラテン５１、トグルサポート５２、固定プラテン５１とトグルサポート５２との間に架設されたタイバー５３、固定プラテン５１と対向し且つタイバー５３に沿って進退自在にされた可動プラテン５４、および可動プラテン５４とトグルサポート５２との間に配置されたトグル機構５６を備える。固定プラテン５１と可動プラテン５４には、互いに対向するように固定金型４４と可動金型４５がそれぞれ取り付けられている。
【００３７】
トグル機構５６は、クロスヘッド５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６１、トグルサポート５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６２、および可動プラテン５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６３を備えている。トグルレバー６１とトグルレバー６２とは互いにリンク結合し、トグルレバー６２とトグルアーム６３とは互いにリンク結合している。
【００３８】
トグルサポート５２にはボールねじ軸６４が回転自在に支持されている。ボールねじ軸６４は、クロスヘッド５８に固定されたボールねじナット６５と螺合している。型締用モータ５７（図１）は、ボールねじ軸６４を回転駆動するために、トグルサポート５２の側面に取り付けられている。
【００３９】
型締用モータ５７（図１）が駆動すると、この回転運動が、ボールねじ軸６４とボールねじナット６５との組合せ、すなわち、ねじ装置９３によって直線運動に変換される。この直線運動はクロスヘッド５８に伝達され、該クロスヘッド５８は矢印Ｃ方向に進退する。クロスヘッド５８が前進（図２の右方に移動）すると、トグル機構５６が伸展して可動プラテン５４が前進し、型閉及び型締が行われる。一方、クロスヘッド５８が後退（図２の左方に移動）すると、トグル機構５６が屈曲して可動プラテン５４が後退し、型開が行われる。
【００４０】
エジェクタ装置７１は可動プラテン５４の背面に設けられている。エジェクタ装置７１は、可動金型４５を貫通して延び、前端がキャビティ空間４７に達するエジェクトピンを備える。エジェクトピンは、平行移動可能に支持されている。エジェクト用モータ７２の回転運動が、タイミングベルトと、ボールねじ軸およびボールねじナットの組み合わせであるネジ装置とを介して伝達されて、エジェクトピンを動かす。エジェクトピンの支持機構には、キャビティ空間に突き出されたエジェクトピンを元の位置に戻すためのリターンスプリングが設けられている。ブレーキ機構７３（図１）は、エジェクトピンが成形品を金型装置４３から押し出した際に、エジェクト用モータ７２の回転を制動して、エジェクトピンが移動しないように保持する。これらエジェクトピンを変位する機構が、本発明に係る可動機構の一例に相当する。
【００４１】
図３は、実施の形態に係るエジェクト用モータとブレーキ機構とを示す縦断面図である。
【００４２】
エジェクト用モータ７２は、フレーム７２１と、コア７２２および永久磁石７２３を有する回転子と、コア７２４およびモータ用コイル７２５を有する固定子と、出力軸７０ａと、出力軸７０ａを回転自在に支持する軸受け７２６とを備えている。回転子は出力軸７０ａに固定され、固定子はフレーム７２１に固定されている。エジェクト用モータ７２は、サーボドライバ１３５の交流電圧によりモータ用コイル７２５に磁界を発生させ、この磁界により固定子に回転トルクが発生して出力軸７０ａを回転させる。エジェクト用モータ７２には、スプライン部７２８を介して回転位置を検出するエンコーダ７２９が設けられている。
【００４３】
ブレーキ機構７３は、フレーム７２１に固定された基部７３１と、付勢部材としてのスプリング７３２と、励磁コイル７３３と、アーマチュア７３４と、ブレーキハブ７３５と、摩擦パッド７３６と、各構成要素を収容するハウジング７３７を有する。ここで、アーマチュア７３４は、本発明に係る可動子の一例に相当する。また、ブレーキハブ７３５は、本発明に係る制動対象の一例に相当する。アーマチュア７３４とブレーキハブ７３５との接触面には、摩擦部材が設けられていてもよい。
【００４４】
基部７３１は、スプリング７３２と励磁コイル７３３とを保持する。基部７３１は、中央に出力軸７０ａを回転自在に通した状態で、エジェクト用モータ７２のフレーム７２１に規定されている。
【００４５】
ブレーキハブ７３５は、ディスク状であり、エジェクト用モータ７２の出力軸７０ａにスプライン部７２８を介してスプライン結合されている。ブレーキハブ７３５は、アーマチュア７３４と摩擦パッド７３６とに挟まれるように配置されている。
【００４６】
アーマチュア７３４は、ディスク状であり、出力軸７０ａの回転方向に回転しないように係止され、且つ出力軸７０ａの軸方向に移動可能に保持されている。アーマチュア７３４は、磁性体からなり電磁力によって引きつけられる特性を有する。摩擦パッド７３６は、出力軸７０ａの回転方向および軸方向に移動しないように、例えばハウジング７３７に固定されている。
【００４７】
スプリング７３２は、アーマチュア７３４をブレーキハブ７３５へ押し付ける付勢力を発生する。アーマチュア７３４がブレーキハブ７３５に押し付けられることで、ブレーキハブ７３５がアーマチュア７３４と摩擦パッド７３６に強く挟まれてブレーキ保持状態となる。
【００４８】
励磁コイル７３３は、電流が流れることで基部７３１をヨークとして電磁力を発生する。この電磁力は、スプリング７３２の付勢力に対抗し、アーマチュア７３４を引き付ける。これにより、ブレーキハブ７３５がアーマチュア７３４と摩擦パッド７３６とから離間してブレーキ解除状態となる。
【００４９】
図４は、実施の形態に係るブレーキ回路の一例を示す回路図である。続いて、ブレーキ装置の回路構成について説明する。
【００５０】
ブレーキ回路７４は、ブレーキ機構７３の励磁コイル７３３の駆動および駆動の停止を行う回路であり、例えばエジェクト用モータ７２のケーシング内に設けられている。ブレーキ回路７４は、整流部７４１と、第１還流部７４２と、第２還流部７４３とを有する。第１還流部７４２と第２還流部７４３とを合わせた構成が、本発明に係る還流部の一例に相当する。
【００５１】
整流部７４１は、交流電圧Ｖ１を入力し、整流した電圧を駆動電圧として励磁コイル７３３へ出力する。図４の例では、整流部７４１は、半波整流回路であり、第１スイッチ１３６と直列に接続された整流素子（例えば整流用ダイオード）７４４を主たる素子として備える。交流電圧Ｖ１は、例えばインバータ回路１１１から供給される電圧であり、第１スイッチ１３６により入力と遮断とが切り替えられる。第１スイッチ１３６は、ブレーキ回路７４の外付け素子としてもよい。図１の例では、第１スイッチ１３６は、外付け素子としてサーボドライバ１３４内に設けられ、ブレーキ回路７４に配線を介して接続されている。第１スイッチ１３６は、半導体スイッチ或いはリレー等から構成すればよい。
【００５２】
第１還流部７４２は、一方向に電流を流す整流素子（例えば整流用ダイオード）７４５と、整流素子７４５に直列に接続された第２スイッチ１３７とを有する。第１還流部７４２は、励磁コイル７３３に接続されて閉回路を構成し、第２スイッチ１３７が閉のときに、励磁コイル７３３との間で電流を還流することができる。還流する電流は、整流素子７４５と第２スイッチ１３７と励磁コイル７３３とが直列に接続された電流経路上を流れる。第２スイッチ１３７は、ブレーキ回路７４の外付け素子としてもよい。図１の例では、第２スイッチ１３７は、外付け素子としてサーボドライバ１３４内に設けられ、ブレーキ回路７４に配線を介して接続されている。第２スイッチ１３７は、半導体スイッチ或いはリレー等から構成すればよい。
【００５３】
第２還流部７４３は、一方向に電流を流す整流素子（例えば整流用ダイオード）７４６と、整流素子７４６と直列に接続されたツェナーダイオード７４７とを有する。第２還流部７４３は、励磁コイル７３３に接続されて閉回路を構成し、励磁コイル７３３にツェナー電圧を超える逆起電圧が生じたときに、励磁コイル７３３との間で電流を還流する。還流する電流は、整流素子７４６とツェナーダイオード７４７と励磁コイル７３３とが直列に接続された電流経路上を流れる。ツェナーダイオード７４７は、本発明に係る電圧発生部の一例に相当する。ツェナーダイオード７４７に電流が還流する際、ツェナーダイオード７４７の両端子間には、還流する電流と逆方向で、且つ、還流する電流と比例しないツェナー電圧が発生する。
【００５４】
図５は、図４のブレーキ回路のコイル電圧（ａ）および励磁電流（ｂ）と、従来のブレーキ回路のコイル電圧（ｃ）および励磁電流（ｄ）とを比較するグラフである。図５（ａ）のコイル電圧Ｖｎ１は、図４の結節点７４８の電圧を示す。図５（ｂ）の励磁電流Ｉｎ２は、図４の結節点７４９を流れる電流を示す。
【００５５】
図５（ｃ）、（ｄ）に係る従来のブレーキ回路は、図４の回路から第２還流部７４３と第２スイッチ１３７とを省いた構成である。
【００５６】
図４のブレーキ回路７４では、ブレーキ解除状態とするとき、コントローラ１２１が第１スイッチ１３６と第２スイッチ１３７を共に閉にする（以下、この状態の期間を「オン期間」と言う）。このとき、図５（ａ）、（ｂ）のオン期間に示されるように、第１スイッチ１３６が閉となることで、交流電圧が入力され、整流部７４１により整流された電圧が励磁コイル７３３へ出力される。電圧が大きな区間では、整流部７４１から励磁コイル７３３へ駆動電流が出力される。一方、電圧がゼロ近傍の区間では、整流部７４１の電流出力はゼロになるが、励磁コイル７３３の逆起電力により第１還流部７４２と励磁コイル７３３との間で電流が還流する。このとき、結節点７４８には、第２スイッチ１３７のオン抵抗、配線抵抗、および、整流素子７４５の順方向電圧を合せた電圧降下しか生じないため、第２還流部７４３に電流は流れない。すなわち、第２スイッチ１３７により、励磁コイル７３３に対する経路を、電圧発生部としてのツェナーダイオード７４７を含む第２還流部７４３、又は、第１還流部７４２に切り替える。すなわち、第１還流部７４２と第２還流部７４３とを含んだ還流部は、励磁コイル７３３に対する経路を、電圧発生部を含まない経路から含む経路に切り替える。なお、電圧発生部を含まない経路は、整流素子が含まれ、且つ、励磁コイル７３３との間で閉回路が構成されていればよい。また、電圧発生部を含む経路は、整流素子と電圧発生部とが含まれ、且つ、励磁コイル７３３との間で閉回路が構成されていればよい。還流部に設けられたスイッチの開閉（遮断又は接続）により閉回路と閉回路ではない状態を切り替えることで、経路の切り替えを実現できる。なお、第１還流部７４２の整流素子７４５と第２還流部７４３の整流素子７４６との替りに、１つの整流素子が共用された構成を採用してもよい。このような構成としても同様の動作が得られる。
【００５７】
このような回路動作により、オン期間には、励磁コイル７３３に一定以上の電流が流れ、アーマチュア７３４が電磁力により引き付けられてブレーキ解除状態となる。
【００５８】
一方、ブレーキ保持状態とするときには、コントローラ１２１が第１スイッチ１３６と第２スイッチとを共に開にする（以下、この状態の期間を「オフ期間」と言う）。図５（ａ）、（ｂ）のオフ期間の始端部に示されるように、第１スイッチ１３６および第２スイッチ１３７が開となると、励磁コイル７３３の電流量が変化して励磁コイル７３３に逆起電力が生じる。そして、この逆起電力がツェナー電圧を超えると、第２還流部７４３のツェナーダイオード７４７に電流が流れて、第２還流部７４３と励磁コイル７３３との間に電流が還流する。このとき、励磁コイル７３３の両端子間には逆起電力と逆向きのツェナー電圧Ｖｚが加わるため、励磁コイル７３３の励磁電流は速やかに減衰する。
【００５９】
このような回路動作により、オフ期間の始端では、励磁コイル７３３の励磁電流が減衰し、励磁コイル７３３による電磁力がスプリング７３２の付勢力よりも速やかに小さくなる。これにより、アーマチュア７３４がスプリング７３２の付勢力によってブレーキハブ７３５へ押し付けられてブレーキ保持状態となる。
【００６０】
従来のブレーキ回路では、図５（ｃ）、（ｄ）の波形に示すように、オフ期間の始端で交流電圧の入力が断たれた後、励磁コイル７３３の逆起電力によって励磁電流の速やかな減衰が得られない。これにより、オン期間になってからブレーキ保持状態となるまでに比較的に大きな遅延が生じてしまう。このようなブレーキ回路と比較して、本実施の形態のブレーキ回路７４では、速やかにブレーキ保持状態にできることが分かる。
【００６１】
本実施の形態の射出成形機１では、一連の射出成形工程が連続的に繰り返し行われる。１回の射出成形工程には、例えば、型締装置１２が金型装置４３を型閉および型締する工程、可塑化移動装置２０により射出装置１１が搬送される搬送工程、射出装置１１から金型装置４３へ成形材料を射出する射出工程、型締装置１２が金型装置４３を型開する型開工程、エジェクタ装置７１が成形品を押し出すエジェクト工程、成形品を取り出す取出工程が含まれる。
【００６２】
このような射出成形工程において、エジェクタ装置７１が金型装置４３から成形品を押し出した後に、第１スイッチ１３６および第２スイッチ１３７が閉となってブレーキ機構７３がブレーキ解除状態となる。そして、エジェクタ装置７１が成形品を押し出した後に、コントローラ１２１が第１スイッチ１３６および第２スイッチ１３７をほぼ同時に開に切り替えてブレーキ機構７３がブレーキ保持状態となる。
【００６３】
コントローラ１２１は、ブレーキ保持状態となるタイミングで安全扉ロック装置９９のロックを解除する。具体的には、このようなタイミングでロックが解除されるように制御プログラムが作成される。或いは、センサーによりブレーキ保持状態となったことが検出された場合に、コントローラ１２１がロックを解除するように構成してもよい。扉のロックが解除されることで、操作者が成形品を取り出して、次の射出成形サイクルへ移行することが可能となる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態の射出成形機１のブレーキ回路７４によれば、エジェクタ装置７１のブレーキ解除状態からブレーキ保持状態への切り替えを速やかに行うことができる。よって、１回の射出成形サイクルを短くすることができ、多数の成形品を連続して製造する際に大幅な時間短縮を図ることができる。また、ブレーキ解除状態からブレーキ保持状態への切り替えが遅いと、アーマチュア７３４とブレーキハブ７３５との接触面に設けられた摩擦部材、或いは摩擦パッド７３６が擦れて、これらの減りが早く進んでしまう。しかし、本実施の形態の射出成形機１のブレーキ回路７４によれば、このような減りを少なくできる。
【００６５】
また、本実施の形態のブレーキ回路７４によれば、励磁コイル７３３の励磁電流を減衰させる際、還流する電流と逆向きの電圧を加える構成として、ツェナーダイオード７４７を用いている。このため、励磁電流を減衰させる際に生じる電圧が、電流の大きさに比例して変化することがなく、ほぼ一定の電圧となる。よって、励磁コイル７３３に生じる電圧が、他の回路の制限電圧を超えないように、或いはこの電圧がノイズの発生源とならないように、その電圧値を容易に制御しつつ、励磁電流を速やかに減衰することが可能となる。
【００６６】
なお、ブレーキ回路７４は、図４の具体例に制限されない。例えば、第２還流部７４３は、第１還流部７４２の整流素子７４５の陽極とグラウンドとの間に接続されてもよい。この場合、第２還流部７４３により還流する電流は、ツェナーダイオード７４７、整流素子７４５、７４６が直列にされた電流経路に流れ、第２スイッチ１３７を含んだ経路に流れない。また、第２還流部７４３は、整流素子７４５と整流素子７４６とを一つに共通化し、ツェナーダイオード７４７が第２スイッチ１３７と並列に接続された構成としてもよい。また、ブレーキ回路７４としては、次のような変形例を採用してもよい。
【００６７】
（第１変形例）
図６は、実施の形態に係るブレーキ回路の第１変形例を示す回路図である。
第１変形例のブレーキ回路７４Ａは、第２還流部７４３において還流する電流と逆向きの電圧を発生する電圧発生部として、ツェナーダイオード７４７の代わりにコンデンサ７５０を採用したものである。その他の構成は、図４の回路と同様であり、同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００６８】
コンデンサ７５０の容量値は、励磁コイル７３３のインダクタンス値、および、励磁電流に合わせて適宜に選定される。コンデンサ７５０の容量値は、第１および第２スイッチ１３６、１３７が閉へ切り替わった際、コンデンサ７５０が励磁コイル７３３の励磁電流を速やかに減衰できる電圧を発生させるように選定される。さらに、この電圧が他の回路部の制限電圧を超えたりノイズ源となったりしないように、コンデンサ７５０の容量値が選定される。
【００６９】
第１変形例のブレーキ回路７４Ａにおいても第１および第２スイッチ１３６、１３７が閉へ切り替わった際、コンデンサ７５０の両端子間に適宜な電圧が生じて、励磁コイル７３３の励磁電流を速やかに減衰することができる。また、第１変形例のブレーキ回路７４Ａによれば、励磁電流を減衰させるために、大きな電圧が加わったときにそれに比例して大きな電流を流す抵抗ではなく、コンデンサ７５０を用いている。よって、励磁電流を減衰させる際に、他の回路部に害を与えないように電流および電圧の制御が行いやすい。
【００７０】
なお、第２還流部７４３の電圧発生部としてコンデンサ７５０を採用した場合には、コンデンサ７５０に蓄積された電気を、ブレーキ回路７４Ａの次の切り替え時までにリークする放電回路を設けるとよい。また、蓄積された電気を、コンバータ回路１１０又はインバータ回路１１１に戻すようにしてもよい。
【００７１】
（第２変形例）
図７は、実施の形態に係るブレーキ回路の第２変形例を示す回路図である。
第２変形例のブレーキ回路７４Ｂは、第２還流部７４３において還流する電流と逆向きの電圧を発生する電圧発生部として、ツェナーダイオード７４７の代わりに直流電源７５１を採用したものである。その他の構成は、図４の回路と同様であり、同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００７２】
直流電源７５１は、例えばコンバータ回路１１０の出力とすればよい。直流電源７５１は、第２還流部７４３において還流する電流と逆向きに電圧が加わるように接続される。
【００７３】
第２変形例のブレーキ回路７４Ｂにおいても第１および第２スイッチ１３６、１３７が閉へ切り替わった際、コンデンサ７５０の両端子間に直流電源７５１の電圧が生じて、励磁コイル７３３の励磁電流を速やかに減衰することができる。また、第２変形例のブレーキ回路７４Ｂによれば、励磁電流を減衰させるために加えられる電圧が、電流の大きさに比例して変化することがなく、ほぼ一定の電圧となる。よって、励磁コイル７３３に生じる電圧が、他の回路の制限電圧を超えないように、或いはこの電圧がノイズの発生源とならないように、その電圧値を容易に制御しつつ、励磁電流を速やかに減衰することが可能となる
【００７４】
さらに、第２変形例のブレーキ回路７４Ｂによれば、励磁電流を減衰させる際、直流電源７５１を介して励磁コイル７３３のエネルギーをコンバータ回路１１０又はインバータ回路１１１へ戻して、回路の電力として利用することが可能となる。
【００７５】
（射出成形機の変形例１）
ここで、射出成形機の変形例について説明する。変形例１の射出成形機は、縦型とし、可塑化移動装置が射出装置を昇降させて金型と加熱シリンダとを圧接或いは離間させる構成とする。さらに、ブレーキ装置は可塑化移動装置に組み込まれている。変形例１においては、射出成形機を移動する機構が本発明に係る可動機構の一例に相当する。
【００７６】
このような射出成形機においては、射出成形の処理終了又は処理中断の前に、コントローラが射出装置を上方の待機位置に移動して停止した状態にするように制御する。具体的には、コントローラは可塑化移動装置を駆動して射出装置を上方の待機位置に移動させた後、可塑化移動用モータおよびブレーキ装置への電源入力を断ってブレーキ保持状態へ切り替える。このとき、従来のブレーキ装置では、ブレーキ装置への電源入力の切断からブレーキ保持状態へ切り替わるまでの遅延により、射出装置が待機位置より自重により僅かに下降してしまい、その後に停止する。一方、変形例１の射出成形機によれば、本発明に係るブレーキ装置が採用されていることで、このような射出装置の下降がなく、射出装置は速やかに待機位置で停止する。
【００７７】
また、このような待機位置への移動と停止を操作者による手動操作で行うようにしてもよく、この場合、本発明に係るブレーキ装置が採用されていることで、停止の操作により速やかに射出装置を停止させることができ、操作性の向上が図れる。
【００７８】
（射出成形機の変形例２）
変形例２の射出成形機では、射出装置が成形材料を射出する前、射出ノズルを金型装置に圧接させた位置で保持するために、可塑化移動用モータにブレーキ装置が搭載されている。変形例２においては、射出成形機を移動する機構が本発明に係る可動機構の一例に相当する。
【００７９】
射出ノズルを金型装置に圧接したままとすると、射出ノズルから金型装置へ熱が逃げてしまい、加熱シリンダにおいて成形材料の溶融に影響する場合がある。これを回避するために、１回の成形材料の射出ごとに、射出ノズルを金型装置から離間させ、次の射出時に再び射出ノズルを金型装置へ圧接するという処理を行う。変形例２の射出成形機では、このように射出ノズルを金型装置へ圧接した際、本発明に係るブレーキ装置により、可塑化移動用モータを制動することで、射出ノズルを停止させる。このようにブレーキ装置を用いることで、射出ノズルの保持位置の精度向上、並びに、射出ノズルの圧接力の精度向上を図ることができる。また、このような制動ステップは、１回の成形材料の射出工程ごとに行われる。このため、ブレーキ解除状態からブレーキ保持状態への切り替えが速やかになることで、１回の射出成形サイクルを短くすることができ、多数の成形品を連続して製造する際に大幅な時間短縮を図ることができる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではない。例えば、上記実施の形態では、本発明に係るブレーキ装置を、エジェクタ装置のエジェクト用モータを制動する構成、並びに、可塑化移動装置を制動する構成として説明した。しかしながら、ブレーキ装置は、他の部分を制動する構成に適用されてもよい。また、ブレーキ装置は、モータと一体的にされた形態とせずに、モータとは別のモジュールとして構成してもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態では、本発明に係る電圧発生部としてツェナーダイオード７４７、コンデンサ７５０、或いは直流電源７５１を適用した例を示した。しかしながら、本発明の係る電圧発生部は、励磁コイルとの間で還流する電流と逆向きの電圧を発生すればよく、例えば抵抗であってもよい。加えて、電圧発生部は、還流する電流の大きさに比例しない電圧を発生してもよく、例えばバリスタであってもよい。
【００８２】
また、実施の形態では、励磁コイルの電磁力よって可動子が制動対象から離間してブレーキ解除状態となる構成を例にとって説明したが、逆に励磁コイルの電磁力によって可動子が制動対象へ接触してブレーキ保持状態となる構成としてもよい。さらに、本発明に係るブレーキ装置およびブレーキ回路は、射出成形機に制限されず、種々の産業用機械に搭載されてもよい。また、ブレーキ機構の付勢部材は、スプリングに限られず、収縮すると反発力を発生する部材であればどのような部材でもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  射出成形機
１１  射出装置
１２  型締装置
２０  可塑化移動装置
７１  エジェクタ装置
７２  エジェクト用モータ
７３  ブレーキ機構
７４  ブレーキ回路
９９  安全扉ロック装置
１１０  コンバータ回路
１１１  インバータ回路
１２１  コントローラ
１３４  サーボドライバ
１３６  第１スイッチ
１３７  第２スイッチ
７３２  スプリング（付勢部材）
７３３  励磁コイル
７３４  アーマチュア（可動子）
７３５  ブレーキハブ（制動対象）
７４１  整流部
７４２  第１還流部
７４３  第２還流部
７４４〜７４６  整流素子
７４７  ツェナーダイオード
７５０  コンデンサ
７５１  直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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