(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型開閉駆動源による軸方向駆動力を、トグルリンク機構を介して可動ダイプレートに伝達して、型開閉を行う成形機において、
トグルリンク機構のクロスヘッドの移動速度が速度０から一定速度に達するまでの領域である型閉じ行程の加速領域において、トグルリンク機構のクロスヘッドを所定距離だけ加速して移動させた後、一旦停止させるかまたは減速させ、その後クロスヘッドを加速して移動させるように制御する手段を、設けたことを特徴とする成形機。
【請求項２】
型開閉駆動源による軸方向駆動力を、トグルリンク機構を介して可動ダイプレートに伝達して、型開閉を行う成形機において、
トグルリンク機構のクロスヘッドの移動速度が一定速度から速度０となる型開き行程の減速領域の手前で、一定速度で移動しているクロスヘッドを減速させた後、加速し、その後、前記型開き行程の減速領域においてクロスヘッドを減速させるように制御する手段を設けたことを特徴とする成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機やダイカストマシン等の成形機に係り、特に、型開閉メカニズムにトグルリンク機構を用いた成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機やダイカストマシン等の成形機に用いられるトグルリンク機構は、トグルリンク機構が伸び切った（突っ張った）型締め完了状態では、力の拡大率が最大となり、また、トグルリンク機構が伸び切った状態では、トグルリンクが安定状態をとるので、型締め完了時にはサーボモータ等の型開閉駆動源の動作を停止させることが可能となる等の特徴があるので、成形機の型締めメカニズムにはトグルリンク機構が多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トグルリンク機構を用いた成形機においては、サーボモータ等の型開閉駆動源の性能向上等によって、マシンの能力としては加減速を高速で行うことが可能であるにもかかわらず、比較的低速の加減速を行うことを余儀なくされ、成型サイクルの短縮化の隘路となっていた。これは、以下の理由による。
【０００４】
すなわち、トグルリンク機構の関節部には、ころがり軸受けとしてブッシュが多用されているが、このブッシュを用いた関節部には微小なクリアランス（ガタ）があり、多数の関節部のガタを累積すると無視できないものとなる。また、型開閉駆動源を搭載した保持プレートにその一端を固定されるタイバーには、ダイハイト（型厚）調整のためのネジ・ナット機構が存在するが、このネジ・ナット機構にも微小なガタがある。これらのガタ要因によって、型閉じ（型締め）行程時にトグルリンク機構のクロスヘッドを加速前進させると、クロスヘッドの前進によってガタが無くなるまでクロスヘッドのみが先行して前進し、ガタが無くなって、クロスヘッドの動きに可動ダイプレートが遅滞なく（リアルタイムで）追従動作することが可能となったタイミングから、可動ダイプレートが前進を始める。ところで、トグルリンク機構は、型閉じ開始のタイミングが最も力の拡大率が小さく、可動ダイプレートの速度が最も速いという特性を持つため、クロスヘッドの動きに可動ダイプレートが遅滞なく追従動作することが可能となったタイミングでは、クロスヘッドが先行して所定ストロークすでに前進しているので、この先行しているクロスヘッドの位置および速度に対応する相当に大きな速度を出そうと、可動ダイプレートが急速前進（急速発進）をすることとなって、型閉じの初期領域の加速を急峻に行った場合には、「ゴン」という衝撃音が発生し、ユーザに不安感を与えると共に、メカニズムの耐久性に対する信頼性も低下する。
【０００５】
これを、図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、型閉じ行程のクロスヘッドのストローク（位置）と速度との関係を示し、図４の（ｂ）は、型閉じ行程の可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示している。型閉じ開始位置からクロスヘッドが急速加速により前進を始めても、所定ストローク（０．２〜０．５ｍｍ）の間は上述したガタがあるため、可動ダイプレートは前進を開始せず、ガタが無くなくなる図４中のＣの位置にクロスヘッドが至ったタイミング以後から、可動ダイプレートは前進を開始する。図４中のＣの位置ではクロスヘッドのみが先行しているので、この先行しているクロスヘッドの位置および速度に対応する速度を出すために、可動ダイプレートは図４の（ｂ）に示すように急速発進し、このため「ゴン」という衝撃音が発生する。なお、型閉じの終期のクロスヘッドの急速減速領域でも、先とは逆方向のガタ吸収が行われるが、型閉じの終期領域では、クロスヘッドの移動量に対して可動ダイプレートの移動量は微小であるため、衝撃はなく問題を生じない。
【０００６】
また、型開き行程でも、クロスヘッドが減速を行う終期領域（減速領域）に入ったときにおいて、減速を行ったクロスヘッドに対して、上述したガタ分だけ可動ダイプレートが慣性で移動し（後退し）、この後、クロスヘッドの動きに可動ダイプレートが遅滞なく追従動作することが可能となったタイミングから、先行して減速しているクロスヘッドの位置および速度に対応する速度まで減速しようと、可動ダイプレートが急速減速をすることとなって、型開きの終期領域の減速を急峻に行った場合には、先と同様に、「ゴン」という衝撃音が発生し、ユーザに不安感を与えると共に、メカニズムの耐久性に対する信頼性も低下する。
【０００７】
これを、図５を用いて説明する。図５の（ａ）は、型開き行程のクロスヘッドのストローク（位置）と速度との関係を示し、図５の（ｂ）は、型開き行程の可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示している。クロスヘッドが一定の高速で後退している領域から、急速減速を行う終期領域（急速減速領域）に入ると、クロスヘッドは直ちに急速減速を開始するが、上述したガタがあるので、可動ダイプレートは、ガタ分だけなおも、慣性によって高速で後退し、ガタが無くなくなる図５中のＤの位置にクロスヘッドが至ったタイミング以後から、可動ダイプレートは減速を開始する。図５中のＤの位置ではクロスヘッドのみが先行して減速しているので、この先行しているクロスヘッドの位置および速度に対応する減速速度を出すために、可動ダイプレートは図５の（ｂ）に示すように急激に減速し、このため「ゴン」という衝撃音が発生する。なお、型開きの初期のクロスヘッドの急速加速領域でも、逆方向のガタ吸収が行われるが、型開きの初期領域では、クロスヘッドの移動量に対して可動ダイプレートの移動量は微小であるため、衝撃はなく問題を生じない。
【０００８】
このような理由によって、従来は、型閉じの初期領域の加速を図４の（ａ）中で２点鎖線で示すような緩やかな加速として、型開きの終期領域の減速を図５の（ａ）中で２点鎖線で示すような緩やかな減速としていた。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、トグルリンク機構を用いた成形機において、型閉じの初期領域の加速および型開きの終期領域の減速を急峻なものにしても、衝撃が発生しないようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するために、型開閉駆動源による軸方向駆動力を、トグルリンク機構を介して可動ダイプレートに伝達して、型開閉を行う成形機において、
トグルリンク機構のクロスヘッドの移動速度が速度０から一定速度に達するまでの領域である型閉じ行程の加速領域において（型閉じ行程の初期領域において）、トグルリンク機構のクロスヘッドを所定距離だけ加速して移動させた後、一旦停止させるかまたは減速させ、クロスヘッドの動きに可動ダイプレートが遅滞なく追従動作することが可能となった段階で、クロスヘッドを加速して移動させるように制御し、
また、トグルリンク機構のクロスヘッドの移動速度が一定速度から速度０となる型開き行程の減速領域の手前で（型開き行程の終期領域の手前で）、一定速度で移動しているクロスヘッドを減速させた後、加速し、型開き行程の減速領域ではクロスヘッドの動きに可動ダイプレートが遅滞なく追従動作することが可能な状態として、型開き行程の減速領域においてクロスヘッドを減速させるように制御する手段を、
設けた構成をとる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る射出成形機の型開閉系メカニズムおよび型開閉制御系の構成を示す図である。
【００１３】
図１において、１は固設された固定ダイプレート、２は固定ダイプレートに搭載された固定側金型、３は成形運転時には固定状態をとる保持プレート、４は固定ダイプレート１と保持プレート２にその端部をそれぞれ固定された複数本のタイバー、５はタイバー４に挿通されて前後進可能な可動ダイプレート、６は可動ダイプレート５に搭載された可動側金型、７は保持プレート３に搭載された型開閉駆動源となるサーボモータ、８はサーボモータ７の回転を直線運動に変換するボールネジ機構（ボールネジ機構の主体部は保持プレート３に内蔵されている）の直線運動部であるネジ部、９はネジ部８の軸方向駆動力を受けて可動ダイプレート５を前進または後退駆動するトグルリンク機構である。
【００１４】
本実施形態のトグルリンク機構９は、ネジ部８に連結されたクロスヘッド９ａと、その一端側を可動ダイプレート５に回動可能であるように連結されたＡリンク９ｂと、その一端側を保持ダイプレート５に回動可能であるように連結されたＢリンク９ｃと、クロスヘッド９ａとＡリンク９ｂとＢリンク９ｃの３者にそれぞれ相対回動可能であるように連結されたＣリンク９ｄとによって構成されている。そして、クロスヘッド９ａの前進によって、折り畳み状態にあるトグルリンク機構９を伸張させることにより、可動ダイプレート５を前進させて型閉じ（型締め）を行い、クロスヘッド９ａの後退によって、伸張状態にあるトグルリンク機構９を折り畳むことにより、可動ダイプレート５を後退させることにより、型開きを行うようになっている。
【００１５】
また、図１において、１０はサーボモータ７をフィードバック制御によって駆動するサーボドライバ部、１１は型開閉動作の制御を司る型開閉制御部である。サーボドライバ部１０は、型開閉制御部１１からの制御指令値と、サーボモータ７に設けられた図示せぬエンコーダから得られる位置実測値（速度実測値）１２と、サーボモータ１０に設けられた図示せぬ駆動電流値センサ手段から得られる実測トルク値１３を参照して、型閉じ行程時および型開き行程時には、その領域に応じてサーボモータ１０を速度フィードバック制御する。なお、実際のマシンにおいては、型閉じ行程の終期には、異物検知を行うための低圧型閉じ（低圧型締め）と、これに引き続く高圧型閉じ（高圧型締め）が、トルク（圧力）フィードバック制御によって行われるが、これは本発明の要旨と関係しないので、本実施形態の説明では、説明の簡略化のため、型開き行程時は総て速度フィードバック制御であるとする。
【００１６】
型開閉制御部１１は、図示せぬ上位の成形シーケンス制御部からの指令に基づき型開閉の制御動作を行うようになっており、この型開閉制御部１１には、型閉じ用制御設定値格納部１１ａと、型開き用制御設定値格納部１１ｂとが設けられている。型閉じ用制御設定値格納部１１ａには、位置（ストローク）軸に沿った速度指令値と、領域毎に応じたトルク制限値とが格納されており、型開き用制御設定値格納部１１ｂにも、位置（ストローク）軸に沿った速度指令値と、領域毎に応じたトルク制限値とが格納されている。なお、実際のマシンにおいては、型閉じ用制御設定値格納部１１ａには、さらに、トルクフィードバック制御領域における位置（ストローク）軸に沿ったトルク指令値と、領域毎に応じた速度制限値とが格納されている。
【００１７】
次に、本実施形態の型閉じ（型締め）動作を、図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、型閉じ行程のクロスヘッドのストローク（位置）と速度との関係を示し、図２の（ｂ）は、型閉じ行程の可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示している。
【００１８】
本実施形態では、型閉じの初期に、まず、型閉じ開始位置からクロスヘッド９ａを所定ストローク（所定距離）だけ急加速により前進させ、前記したガタが無くなる図２中の位置Ａで、クロスヘッド９ａを一旦停止させる。クロスヘッド９ａが位置Ａに至ったタイミング以降は、クロスヘッド９ａの動きに可動ダイプレート５が遅滞なく（リアルタイムで）追従動作することが可能となるので、位置Ａから、クロスヘッド９ａを再び急加速により前進させ、加速領域から一定速の高速領域に入ると、一定速でクロスヘッド９ａを前進させ、一定速の高速領域から減速領域に入ると、クロスヘッド９ａを急減速させる。このような、制御を行うことにより、可動ダイプレート５の加速動作の初期に従来のように衝撃を生じることが無くなり、円滑な動作が保証されて耐久信頼性が向上すると共に、型閉じ行程の短縮化を図ることが可能となる。なお、図２の（ａ）中に示すように、型閉じ開始から位置Ａまでの間に、クロスヘッド９ａを急加速した後、急減速させるようにしても、同様の効果が得られる。
【００１９】
型閉じ用制御設定値格納部１１ａには、上記のような動作を行うための制御設定値が格納されている。なお、型閉じ開始位置から前記位置Ａまでのストローク値Ｓｘは、マシン毎に機差があるので、予め測定されたストローク値を出荷段階で記憶させておくようにされる。
【００２０】
次に、本実施形態の型開き動作を、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は、型開き行程のクロスヘッドのストローク（位置）と速度との関係を示し、図３の（ｂ）は、型開き行程の可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示している。
【００２１】
型開き時には、型開き開始位置からクロスヘッド９ａを急加速により後退させ、加速領域から一定速の高速領域に入ると、一定速でクロスヘッド９ａを後退させる。そして、一定速の高速領域の終期に（減速領域の手前で）、高速移動（高速後退）しているクロスヘッド９ａを急減速させた後、急加速して、前記したガタが無くなる図３中の位置Ｂから、クロスヘッド９ａを再び急減速させる減速領域に移行させ、これにより減速領域における急減速を実行させる。クロスヘッド９ａが位置Ｂに至ったタイミング以降は、クロスヘッド９ａの動きに可動ダイプレート５が遅滞なく（リアルタイムで）追従動作することが可能となるので、位置Ｂからクロスヘッド９ａを急減速により後退させても、衝撃が生じることはない。このような、制御を行うことにより、可動ダイプレート５の減速領域の初期に従来のように衝撃を生じることが無くなり、円滑な動作が保証されて耐久信頼性が向上すると共に、型開き行程の短縮化を図ることが可能となる
型開き用制御設定値格納部１１ｂには、上記のような動作を行うための制御設定値が格納されている。なお、一定速の高速領域の終期における減速および加速のストローク値は前記Ｓｘと等価である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、トグルリンク機構を用いた成形機において、型閉じの初期領域の加速および型開きの終期領域の減速を急峻なものにしても、衝撃が発生しないので、耐久信頼性を保証しつつ、型開き行程の短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の型開閉系メカニズムおよび型開閉制御系の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の型閉じ行程における、クロスヘッドのストロークと速度との関係、および、可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の型開き行程における、クロスヘッドのストロークと速度との関係、および、可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示す説明図である。
【図４】従来技術による型閉じ行程における、クロスヘッドのストロークと速度との関係、および、可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示す説明図である。
【図５】従来技術による型開き行程における、クロスヘッドのストロークと速度との関係、および、可動ダイプレートのストロークと速度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  固定ダイプレート
２  固定側金型
３  保持プレート
４  タイバー
５  可動ダイプレート
６  可動側金型
７  サーボモータ
８  ボールネジ機構の直線運動部であるネジ部
９  トグルリンク機構
９ａ  クロスヘッド
９ｂ  Ａリンク
９ｃ  Ｂリンク
９ｄ  Ｃリンク
１０  サーボドライバ部
１１  型開閉制御部
１１ａ  型閉じ用制御設定値格納部
１１ｂ  型開き用制御設定値格納部
【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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