射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置
【課題】トグル式の射出成形機において、可動プラテンの速度の急激な切換りがないようにトグル機構のクロスヘッドを制御する射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置を提供すること。
【解決手段】トグル式の型締機構を有する射出成形機において、クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間（区間Ｂ）を求め、前記求められた区間（区間Ｂ）において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めて、可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【解決手段】トグル式の型締機構を有する射出成形機において、クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間（区間Ｂ）を求め、前記求められた区間（区間Ｂ）において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めて、可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トグル式の型締機構では、クロスヘッドの前後進によってトグルを伸縮して可動プラテンの開閉を行う。可動プラテンの速度はトグル機構によって増幅されるため、クロスヘッドを一定速度で動作させても可動プラテンが加速し、さらには、所定の位置で減速へと切り換わる（例えば、特許文献１参照）。このような加速から減速への切り換え位置では、機械的な衝撃が発生し振動や騒音の原因となる。
【０００３】
特許文献１に開示された技術は、クロスヘッドの位置に応じて停止時の減速度を制御することにより、前記の可動プラテンの特性による衝撃を抑えるものであるが、クロスヘッドが一定速度で動作している際に可動プラテンが加速して減速することにより生じる衝撃については、その対策を何ら開示するものではない。
【０００４】
一方、特許文献２に開示された技術は、停止位置から加速をする際の加速度を前記の可動プラテンの特性を考慮して効率よく加速するものであるが、特許文献１に開示された技術と同様に、クロスヘッドが一定速度で動作している際に、可動プラテンが加速し減速することにより生じる衝撃については、その対策を何ら開示するものではない。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示された技術では、可動プラテンの位置と速度を設定し、設定した位置と速度になるようにクロスヘッドの移動を制御することが開示されている。この文献に開示された技術は、可動プラテンの速度が常に設定値になるように制御するものであり、これにより、可動プラテンの加速から減速に急激に切り換わることを防ぐことができる。しかしながら、この技術では、常に可動プラテン速度が設定値になるように制御するので、設定によっては衝撃が発生しないような位置でクロスヘッド速度が制限され、本来の機械性能を十分発揮できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５５０６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１１０２１号公報
【特許文献３】特開昭６３−１１２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トグル機構を有する型締機構では、可動プラテンを前後進させるトグル機構を屈伸するクロスヘッドを一定速度で動作させた場合でも、トグルの速度増幅機構により可動プラテンは加速・減速する。そして、加速から減速への切り換えが急激に行われると衝撃が発生する。このため、従来はクロスヘッドの移動速度を一様に下げ、これにより可動プラテンの速度を下げて可動プラテンの加速度を抑え、衝撃を抑えることが行われてきた。しかしながら、速度を一様に下げることは型開閉時間、さらには、成形サイクル全体の時間が長くなることとなり、生産性の低下を招いてしまう問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、トグル機構によって可動プラテンを開閉する射出成形機において、可動プラテンの速度が加速から減速に急激に切り換わることがないようにトグル機構のクロスヘッドを制御する射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求め、前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求め、前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求め、前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、前記求められた区間ではクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機であって、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定する設定部と、該クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求める可動プラテン速度演算部と、前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求める区間演算部と、前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、前記求められた区間では前記クロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置である。
【００１２】
請求項４に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定する設定部と、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求める合計運動量演算部と、前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求める区間演算部と、前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、トグル機構によって可動プラテンを開閉する射出成形機において、可動プラテンの速度が加速から減速に急激に切り換わることがないようにトグル機構のクロスヘッドを制御する射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用する射出成形機の構成図である。
【図２】ユーザが設定する型閉工程の速度設定例を説明する図である。
【図３】所定のクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度を説明する図である。
【図４】クロスヘッドの位置、速度増幅率、クロスヘッド速度、可動プラテン速度の関係を説明するグラフである。
【図５】本発明によるクロスヘッド速度を説明する図である。
【図６】速度制限例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明による型開閉速度の制御を行う射出成形機の構成図である。射出成形機Ｍは、機台上（図示省略）に型締部Ｍｃ、および射出部Ｍｉを備える。射出部Ｍｉは樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４０のキャビティ内に射出するものである。型締部Ｍｃは主に金型４０（可動側金型４０ａ，固定側金型４０ｂ）の開閉を行うものである。
【００１６】
まず、射出部Ｍｉを説明する。射出シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられ、射出シリンダ１内には、スクリュ３が挿通されている。スクリュ３には、スクリュ３に掛る圧力により樹脂圧力を検出するロードセル等を用いた樹脂圧力センサ５が設けられている。樹脂圧力センサ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換されサーボＣＰＵ１５に入力する。
【００１７】
スクリュ３は、スクリュ回転用サーボモータＭ２により、プーリ，ベルト等で構成された伝動機構６を介して回転させられる。また、スクリュ３は、スクリュ前後進用サーボモータＭ１によって、プーリ，ベルト，ボールねじ／ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動機構７を介して駆動され、スクリュ３の軸方向に移動させられる。なお、符号Ｐ１はスクリュ前後進用サーボモータＭ１の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸方向の位置，速度を検出する位置・速度検出器であり、符号Ｐ２はサーボモータＭ２の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸周り回転位置，速度を検出する位置・速度検出器である。符号４は射出シリンダ１に樹脂を供給するホッパである。
【００１８】
次に、型締部Ｍｃを説明する。型締部Ｍｃは、可動プラテンである可動プラテン３０を前後進させる可動プラテン前後進モータＭ３、リアプラテン３１、成形品を金型から押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進モータＭ４、可動プラテン３０、タイバー３２、固定プラテン３３、クロスヘッド３４、エジェクタ機構３５、複数のトグルリンクを連結して構成されるトグル機構３６を備える。リアプラテン３１と固定プラテン３３とは複数本のタイバー３２で連結されており、可動プラテン３０はタイバー３２にガイドされるように配置されている。可動プラテン３０に可動側金型４０ａ，固定プラテン３３に固定側金型４０ｂが取り付けられている。トグル機構３６は、可動プラテン前後進モータＭ３によって駆動されるボールねじ軸３８に取り付けられたクロスヘッド３４を進退させることによって、トグル機構３６を作動させることができる。この場合、クロスヘッド３４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン３０が前進させられて型閉じが行われる。そして、可動側金型４０ａと固定側金型４０ｂが接触後、クロスヘッド３４をトグル機構３６が完全に伸長するまでさらに前進させることにより型締力を発生させる。
リアプラテン３１には型締位置調整用モータＭ５が配設されている。型締位置調整用Ｍ５の回転軸には、図示しない駆動用歯車が取り付けられている。図示しない全てのタイバーナットの歯車には図示しない別の歯車によって前記駆動用歯車の回転力の回転力が伝達するようになっている。すなわち、型締位置調整用モータＭ５を駆動すると、この伝達機構によってタイバー３２のねじ部３７に螺合されたタイバーナットが同期して回転させられる。これにより、型締位置調整用モータＭ５を所定の方向に所定の回転数だけ回転させて、リアプラテン３１を所定の距離だけ進退させることができる。型締位置調整用モータＭ５は図示されるようにサーボモータが好ましく、回転位置検出用の位置検出器Ｐ５を備えている。位置検出器Ｐ５によって検出された型締位置調整用モータＭ５の回転位置の検出信号はサーボＣＰＵ１５に入力する。
【００１９】
射出成形機Ｍの制御装置１００は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣＣＰＵ１７、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間で情報伝達が行えるように構成されている。
【００２０】
サーボＣＰＵ１５には、位置ループ，速度ループ，電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３およびデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。また、サーボＣＰＵ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を介して射出成形機本体側に設けられた樹脂圧力センサ５からの圧力信号を検出できるように接続されている。サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出軸に接続された射出用サーボモータＭ１，スクリュ回転軸に接続されたスクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動するサーボアンプ１１，１２が接続され、各サーボモータＭ１，Ｍ２に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置は、位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。
【００２１】
金型の型締めを行う型締め軸を駆動するサーボモータＭ３，成形品を金型から取り出すエジェクタ軸用サーボモータＭ４には、それぞれサーボアンプ８，９が接続されている。各サーボモータＭ３，Ｍ４に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ３，Ｍ４の回転位置は位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。
【００２２】
ＰＭＣＣＰＵ１７には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム、本発明に関連した型開閉制御を実現する制御プログラムなどの各種プログラムを記憶したＲＯＭ２１および演算データの一時記憶に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。成形データ保存用ＲＡＭ２３は、不揮発性のメモリであって、射出成形作業に関する成形条件と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用にメモリである。表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５はインタフェース（Ｉ／Ｆ）を介してバス２６に接続され、機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっている。さらに、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。なお、表示装置としては、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＣＲＴ、その他の表示装置を用いたものでもよい。
【００２３】
以上の射出成形機Ｍの構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンスを制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボＣＰＵ１５は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、ディジタルサーボ処理を実行し、サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を駆動制御する。
【００２４】
上記射出成形機Ｍを用いた成形動作を説明する。可動プラテン前後進モータＭ３を正方向に回転させると、ボールねじ軸３８が正方向に回転させられ、ボールねじ軸３８に螺合したクロスヘッド３４は前進させられ、トグル機構３６が作動させられると、可動プラテン３０が前進させられる。
【００２５】
可動プラテン３０に取り付けられた可動側金型４０ａが固定側金型４０ｂと接触すると（型閉状態）、型締工程に移行する。型締工程では、可動プラテン前後進モータＭ３を更に正方向に駆動することで、トグル機構３６が伸長することによって金型４０に型締力が発生する。そして、射出部Ｍｉに設けられたスクリュ前後進用サーボモータＭ１が駆動されてスクリュ３の軸方向に前進することにより、金型４０内に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂が充填される。型開きを行う場合、可動プラテン前後進モータＭ３を逆方向に駆動すると、ボールねじ軸３８が逆方向に回転させられる。それに伴って、クロスヘッド３４が後退し、トグル機構３６が屈曲する方向に作動し、可動プラテン３０がリアプラテン３１の方向に後退する。型開工程が完了すると、成形品を可動側金型４０ａから押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進モータＭ４が作動する。これによって、エジェクタピン（図示せず）が可動側金型４０ａの内面から突きだされ、可動側金型４０ａ内の成形品は可動側金型４０ａより突き出される。
【００２６】
次に、本発明に係る可動プラテン３０の型閉および型開の動作について説明する。
可動プラテン３０は、トグル機構３６を介して可動プラテン前後進モータＭ３で駆動されるものであるから、可動プラテン前後進モータＭ３の速度、加速度と可動プラテン３０の移動速度、加速度は比例関係になく、異なったものである。一方、可動プラテン３０には金型４０の可動側金型４０ａが固定されているものであり、この金型４０の型閉、型締め動作を行うため、可動プラテン３０の位置、速度、加速度を制御する必要がある。
【００２７】
この可動プラテン３０は、可動プラテン前後進モータＭ３で駆動されるものであるから、可動プラテン３０の位置、速度、加速度の制御は可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度の制御を行うことによって制御されることになる。しかし、可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度と可動プラテン３０の位置、速度、加速度とは比例関係にないので、可動プラテン前後進モータＭ３を一定の回転速度で回転させたとしても、可動プラテン３０の速度、加速度は可動プラテン前後進モータＭ３の位置によって変化する。一方、可動プラテン前後進モータＭ３とクロスヘッド３４とは所定の比例関係で動作するので、クロスヘッド３４の位置、速度、加速度が決まれば、可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度も決まることになる。なお、速度に応じた加速度でモータの速度を制御する方式は公知である。
【００２８】
そこでまず、例えば図２（ｂ）に示される型開閉動作におけるクロスヘッド３４の位置（以下、「クロスヘッド位置」という）に対応させたクロスヘッド３４の速度（以下、「クロスヘッド速度」という）が、図１に示される本発明を適用する射出成形機Ｍに設けられた表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の入力手段を用いて設定される。設定されたクロスヘッド位置とクロスヘッド速度は、図２（ａ）に示されるグラフとして表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の表示装置の表示画面に表示される。
【００２９】
そして、射出成形機Ｍの制御装置１００が該クロスヘッド速度と型開閉動作を行うトグル機構３６の速度増幅率とに基づいて、クロスヘッド位置に対応する可動プラテンの速度（以下、「可動プラテン速度」という）を計算により求める。該計算によって求められた可動プラテン速度が予め設定された上限速度以上になった場合には、該上限速度が可動プラテン速度となるようにクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度を前記速度増幅率に基づいて計算により求め、求められたクロスヘッド速度でクロスヘッドを移動させる。
【００３０】
具体的には、クロスヘッド位置Ｐｃに対応した可動プラテン速度をＶｍ（Ｐｃ）、クロスヘッド位置Ｐｃに対応したクロスヘッド速度をＶｃ（Ｐｃ）、トグルリンクの機構の速度増幅率Ｇ（Ｐｃ）とすると、可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）は数１式で表すことができる。
Ｖｍ（Ｐｃ）＝Ｖｃ（Ｐｃ）・Ｇ（Ｐｃ） （数１式）
ここで、Ｐｃはクロスヘッド位置であり、速度増幅率Ｇ（Ｐｃ）はクロスヘッド位置Ｐｃの関数であることは周知である（例えば、特開２００９−２５１８０４号公報を参照）。
【００３１】
上述したように、射出成形機Ｍの表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の表示画面でクロスヘッド位置Ｐｃとそれに対応するクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）が設定されると（図２参照）、制御装置１００は前記設定から所定のクロスヘッド位置Ｐｃ毎のクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を読み取り（図３参照）、クロスヘッド位置（Ｐｃ）とクロスヘッド速度（Ｖｃ（Ｐｃ））の関係をメモリ（例えば、ＲＡＭ２２）に記憶する。次に、メモリ上に記憶されたクロスヘッド位置（Ｐｃ）毎に式１を使用して可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求める。
【００３２】
ここで、可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）が予め設定された上限速度ＶＬ以上になった場合（すなわちＶｍ（Ｐｃ）≧ＶＬ）には、Ｖｍ（Ｐｃ）＝ＶＬとして式１を解くことによりクロスヘッド位置Ｐｃに対応したクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めてクロスヘッド速度設定値とし、Ｖｍ（Ｐｃ）＜ＶＬではＶｃ（Ｐｃ）は前記メモリ上に記録されたクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）をクロスヘッド速度設定値とする。ここで、上限速度ＶＬは機械の種類やサイズ毎に実験を行い、振動や音の測定結果により予め設定しておけばよい。
【００３３】
可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃとの関係は図４のようになるので、上限速度ＶＬと可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）とは２点のクロスヘッド位置で交わる（図５参照）。そこで、数１式とＶｍ（Ｐｃ）＝ＶＬの交点（２点）を予め求めた後で、これらの２点間の所定のクロスヘッド位置Ｐｃ毎の可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求めて上記と同様にＶｍ（Ｐｃ）＝ＶＬとなるようなクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めるようにしてもよい。なお、区間Ｂは、可動プラテン３０の位置が予め設定された可動プラテン速度（可動プラテン３０の速度）を超えるクロスヘッド位置の区間であり、区間Ａ，区間Ｃは、可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度以下の区間である。
【００３４】
また、可動プラテン３０の慣性力は可動プラテン３０の質量と可動プラテン３０に取り付ける金型（可動側金型４０ａ）の質量の合計で決まり、質量が大きく慣性力が大きいほうが可動プラテン３０が加速し減速する際の衝撃も大きくなる。金型質量は金型毎に異なるため上限速度ＶＬは金型質量を考慮して補正する必要がある。そこで、あらかじめ基準となる金型（以下、「基準金型」という）で、振動や音が適正となる上限速度ＶＬを決めておき、基準金型との実際に使用する金型との質量比に基づいて上限速度ＶＬを補正するようにしてもよい。
【００３５】
ＶＬａ＝ＶＬｂ＊（Ｍｂ＋Ｍｍ）／（Ｍａ＋Ｍｍ） （数２式）
Ｍａ：実際に使用する金型の質量
Ｍｂ：基準金型の質量
Ｍｍ：可動プラテンの質量
ＶＬａ：実際の金型での上限速度
ＶＬｂ：基準金型での上限速度
なお、基準金型の質量や実際に使用する金型の質量は、射出成形機の画面上でユーザが設定した値を使用してもよいし、実際に型開閉動作を行って、可動プラテンが加速する際の加速度を加速度センサによって測定すると同時に可動プラテンを駆動するモータトルクを測定して、数３式により求めるようにしてもよい。
Ｍａ＋Ｍｍ（またはＭｂ＋Ｍｍ）＝Ｆｍ／Ａ （数３式）
Ａ：実際に測定された可動プラテンの加速度
Ｆｍ：可動プラテンを開閉するモータのトルクから計算される可動プラテンの推力
【００３６】
上記の方法ではいずれも上限速度ＶＬを射出成形機の表示装置の画面から入力または計算によって設定する手法であるが、速度を設定する代わりに可動プラテン（金型を含む）の運動量の上限値を設定して、運動量が上限値以下になるようにクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を制御するようにしてもよい。この場合には最初にクロスヘッド位置Ｐｃに対応する可動プラテン３４の運動量を数４式で求める。
【００３７】
Ｐｍ（Ｐｃ）＝（Ｍａ＋Ｍｍ）＊Ｖｍ（Ｐｃ） （数４式）
Ｐｍ：クロスヘッド位置に対応した可動プラテン（金型を含む）の運動量
ここで、可動プラテン＋金型の質量（Ｍａ＋Ｍｍ）はクロスヘッドの位置によらず一定であるので、可動プラテン速度と可動プラテンの運動量とは等価である。
【００３８】
次に、Ｐｍ（Ｐｃ）が予め設定された運動量の上限値ＰＬ以上になった場合（すなわちＰｍ（Ｐｃ）≧ＰＬ）にはＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬとして数４式を解くことによりクロスヘッド位置Ｐｃに対応する可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求め、さらに数１式を利用してクロスヘッド速度設定値Ｖｃ（Ｐｃ）とし、Ｐｍ（Ｐｃ）＜ＰＬではＶｃ（Ｐｃ）は前記メモリ上に記録されたＶｃ（Ｐｃ）をクロスヘッド速度設定値とする。ここで、運動量ＰＬは射出成形機の画面上で設定できるようにしてユーザが機械の振動や音で判断しながら最適な値を設定してもよいし、機械種類やサイズに応じた固有値にしてもよい。
【００３９】
ここで、運動量Ｐｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃとの関係も図４と同様のグラフとなるので、運動量Ｐｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃと数４式とＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬの交点（２点）を予め求めた後で、これらの２点間について所定のクロスヘッド位置毎の運動量Ｐｍ（Ｐｃ）を求めて上記と同様にＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬとなるようなクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めるようにしてもよい。
【００４０】
以上のように可動プラテンの上限速度や運動量の上限値を設けてクロスヘッド速度を制御することによって、可動プラテン速度が加速から減速に急激に切り換わるのを防止する。本発明では、衝撃が発生する区間のみでクロスヘッド速度を低下させるので、サイクル時間が長くなることを最小限に抑え、かつ衝撃を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｐｃ クロスヘッド位置
Ｖｃ（Ｐｃ） クロスヘッド速度
Ｖｍ（Ｐｃ） 可動プラテン速度
Ｇ（Ｐｃ） 速度増幅率
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トグル式の型締機構では、クロスヘッドの前後進によってトグルを伸縮して可動プラテンの開閉を行う。可動プラテンの速度はトグル機構によって増幅されるため、クロスヘッドを一定速度で動作させても可動プラテンが加速し、さらには、所定の位置で減速へと切り換わる（例えば、特許文献１参照）。このような加速から減速への切り換え位置では、機械的な衝撃が発生し振動や騒音の原因となる。
【０００３】
特許文献１に開示された技術は、クロスヘッドの位置に応じて停止時の減速度を制御することにより、前記の可動プラテンの特性による衝撃を抑えるものであるが、クロスヘッドが一定速度で動作している際に可動プラテンが加速して減速することにより生じる衝撃については、その対策を何ら開示するものではない。
【０００４】
一方、特許文献２に開示された技術は、停止位置から加速をする際の加速度を前記の可動プラテンの特性を考慮して効率よく加速するものであるが、特許文献１に開示された技術と同様に、クロスヘッドが一定速度で動作している際に、可動プラテンが加速し減速することにより生じる衝撃については、その対策を何ら開示するものではない。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示された技術では、可動プラテンの位置と速度を設定し、設定した位置と速度になるようにクロスヘッドの移動を制御することが開示されている。この文献に開示された技術は、可動プラテンの速度が常に設定値になるように制御するものであり、これにより、可動プラテンの加速から減速に急激に切り換わることを防ぐことができる。しかしながら、この技術では、常に可動プラテン速度が設定値になるように制御するので、設定によっては衝撃が発生しないような位置でクロスヘッド速度が制限され、本来の機械性能を十分発揮できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５５０６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１１０２１号公報
【特許文献３】特開昭６３−１１２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トグル機構を有する型締機構では、可動プラテンを前後進させるトグル機構を屈伸するクロスヘッドを一定速度で動作させた場合でも、トグルの速度増幅機構により可動プラテンは加速・減速する。そして、加速から減速への切り換えが急激に行われると衝撃が発生する。このため、従来はクロスヘッドの移動速度を一様に下げ、これにより可動プラテンの速度を下げて可動プラテンの加速度を抑え、衝撃を抑えることが行われてきた。しかしながら、速度を一様に下げることは型開閉時間、さらには、成形サイクル全体の時間が長くなることとなり、生産性の低下を招いてしまう問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、トグル機構によって可動プラテンを開閉する射出成形機において、可動プラテンの速度が加速から減速に急激に切り換わることがないようにトグル機構のクロスヘッドを制御する射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求め、前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定し、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求め、前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求め、前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、前記求められた区間ではクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機であって、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定する設定部と、該クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求める可動プラテン速度演算部と、前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求める区間演算部と、前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、前記求められた区間では前記クロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置である。
【００１２】
請求項４に係る発明は、クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定する設定部と、前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求める合計運動量演算部と、前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求める区間演算部と、前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、トグル機構によって可動プラテンを開閉する射出成形機において、可動プラテンの速度が加速から減速に急激に切り換わることがないようにトグル機構のクロスヘッドを制御する射出成形機の型開閉速度の制御方法および装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用する射出成形機の構成図である。
【図２】ユーザが設定する型閉工程の速度設定例を説明する図である。
【図３】所定のクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度を説明する図である。
【図４】クロスヘッドの位置、速度増幅率、クロスヘッド速度、可動プラテン速度の関係を説明するグラフである。
【図５】本発明によるクロスヘッド速度を説明する図である。
【図６】速度制限例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明による型開閉速度の制御を行う射出成形機の構成図である。射出成形機Ｍは、機台上（図示省略）に型締部Ｍｃ、および射出部Ｍｉを備える。射出部Ｍｉは樹脂材料（ペレット）を加熱溶融し、当該溶融樹脂を金型４０のキャビティ内に射出するものである。型締部Ｍｃは主に金型４０（可動側金型４０ａ，固定側金型４０ｂ）の開閉を行うものである。
【００１６】
まず、射出部Ｍｉを説明する。射出シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられ、射出シリンダ１内には、スクリュ３が挿通されている。スクリュ３には、スクリュ３に掛る圧力により樹脂圧力を検出するロードセル等を用いた樹脂圧力センサ５が設けられている。樹脂圧力センサ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換されサーボＣＰＵ１５に入力する。
【００１７】
スクリュ３は、スクリュ回転用サーボモータＭ２により、プーリ，ベルト等で構成された伝動機構６を介して回転させられる。また、スクリュ３は、スクリュ前後進用サーボモータＭ１によって、プーリ，ベルト，ボールねじ／ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動機構７を介して駆動され、スクリュ３の軸方向に移動させられる。なお、符号Ｐ１はスクリュ前後進用サーボモータＭ１の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸方向の位置，速度を検出する位置・速度検出器であり、符号Ｐ２はサーボモータＭ２の位置，速度を検出することによって、スクリュ３の軸周り回転位置，速度を検出する位置・速度検出器である。符号４は射出シリンダ１に樹脂を供給するホッパである。
【００１８】
次に、型締部Ｍｃを説明する。型締部Ｍｃは、可動プラテンである可動プラテン３０を前後進させる可動プラテン前後進モータＭ３、リアプラテン３１、成形品を金型から押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進モータＭ４、可動プラテン３０、タイバー３２、固定プラテン３３、クロスヘッド３４、エジェクタ機構３５、複数のトグルリンクを連結して構成されるトグル機構３６を備える。リアプラテン３１と固定プラテン３３とは複数本のタイバー３２で連結されており、可動プラテン３０はタイバー３２にガイドされるように配置されている。可動プラテン３０に可動側金型４０ａ，固定プラテン３３に固定側金型４０ｂが取り付けられている。トグル機構３６は、可動プラテン前後進モータＭ３によって駆動されるボールねじ軸３８に取り付けられたクロスヘッド３４を進退させることによって、トグル機構３６を作動させることができる。この場合、クロスヘッド３４を前進（図における右方向に移動）させると、可動プラテン３０が前進させられて型閉じが行われる。そして、可動側金型４０ａと固定側金型４０ｂが接触後、クロスヘッド３４をトグル機構３６が完全に伸長するまでさらに前進させることにより型締力を発生させる。
リアプラテン３１には型締位置調整用モータＭ５が配設されている。型締位置調整用Ｍ５の回転軸には、図示しない駆動用歯車が取り付けられている。図示しない全てのタイバーナットの歯車には図示しない別の歯車によって前記駆動用歯車の回転力の回転力が伝達するようになっている。すなわち、型締位置調整用モータＭ５を駆動すると、この伝達機構によってタイバー３２のねじ部３７に螺合されたタイバーナットが同期して回転させられる。これにより、型締位置調整用モータＭ５を所定の方向に所定の回転数だけ回転させて、リアプラテン３１を所定の距離だけ進退させることができる。型締位置調整用モータＭ５は図示されるようにサーボモータが好ましく、回転位置検出用の位置検出器Ｐ５を備えている。位置検出器Ｐ５によって検出された型締位置調整用モータＭ５の回転位置の検出信号はサーボＣＰＵ１５に入力する。
【００１９】
射出成形機Ｍの制御装置１００は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣＣＰＵ１７、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間で情報伝達が行えるように構成されている。
【００２０】
サーボＣＰＵ１５には、位置ループ，速度ループ，電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３およびデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。また、サーボＣＰＵ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を介して射出成形機本体側に設けられた樹脂圧力センサ５からの圧力信号を検出できるように接続されている。サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出軸に接続された射出用サーボモータＭ１，スクリュ回転軸に接続されたスクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動するサーボアンプ１１，１２が接続され、各サーボモータＭ１，Ｍ２に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置は、位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。
【００２１】
金型の型締めを行う型締め軸を駆動するサーボモータＭ３，成形品を金型から取り出すエジェクタ軸用サーボモータＭ４には、それぞれサーボアンプ８，９が接続されている。各サーボモータＭ３，Ｍ４に取り付けられた位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ３，Ｍ４の回転位置は位置・速度検出器Ｐ３，Ｐ４からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。
【００２２】
ＰＭＣＣＰＵ１７には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム、本発明に関連した型開閉制御を実現する制御プログラムなどの各種プログラムを記憶したＲＯＭ２１および演算データの一時記憶に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。成形データ保存用ＲＡＭ２３は、不揮発性のメモリであって、射出成形作業に関する成形条件と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用にメモリである。表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５はインタフェース（Ｉ／Ｆ）を介してバス２６に接続され、機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっている。さらに、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。なお、表示装置としては、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＣＲＴ、その他の表示装置を用いたものでもよい。
【００２３】
以上の射出成形機Ｍの構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンスを制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボＣＰＵ１５は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、ディジタルサーボ処理を実行し、サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を駆動制御する。
【００２４】
上記射出成形機Ｍを用いた成形動作を説明する。可動プラテン前後進モータＭ３を正方向に回転させると、ボールねじ軸３８が正方向に回転させられ、ボールねじ軸３８に螺合したクロスヘッド３４は前進させられ、トグル機構３６が作動させられると、可動プラテン３０が前進させられる。
【００２５】
可動プラテン３０に取り付けられた可動側金型４０ａが固定側金型４０ｂと接触すると（型閉状態）、型締工程に移行する。型締工程では、可動プラテン前後進モータＭ３を更に正方向に駆動することで、トグル機構３６が伸長することによって金型４０に型締力が発生する。そして、射出部Ｍｉに設けられたスクリュ前後進用サーボモータＭ１が駆動されてスクリュ３の軸方向に前進することにより、金型４０内に形成されたキャビティ空間に溶融樹脂が充填される。型開きを行う場合、可動プラテン前後進モータＭ３を逆方向に駆動すると、ボールねじ軸３８が逆方向に回転させられる。それに伴って、クロスヘッド３４が後退し、トグル機構３６が屈曲する方向に作動し、可動プラテン３０がリアプラテン３１の方向に後退する。型開工程が完了すると、成形品を可動側金型４０ａから押し出すエジェクタピンを突き出すためのエジェクタ前後進モータＭ４が作動する。これによって、エジェクタピン（図示せず）が可動側金型４０ａの内面から突きだされ、可動側金型４０ａ内の成形品は可動側金型４０ａより突き出される。
【００２６】
次に、本発明に係る可動プラテン３０の型閉および型開の動作について説明する。
可動プラテン３０は、トグル機構３６を介して可動プラテン前後進モータＭ３で駆動されるものであるから、可動プラテン前後進モータＭ３の速度、加速度と可動プラテン３０の移動速度、加速度は比例関係になく、異なったものである。一方、可動プラテン３０には金型４０の可動側金型４０ａが固定されているものであり、この金型４０の型閉、型締め動作を行うため、可動プラテン３０の位置、速度、加速度を制御する必要がある。
【００２７】
この可動プラテン３０は、可動プラテン前後進モータＭ３で駆動されるものであるから、可動プラテン３０の位置、速度、加速度の制御は可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度の制御を行うことによって制御されることになる。しかし、可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度と可動プラテン３０の位置、速度、加速度とは比例関係にないので、可動プラテン前後進モータＭ３を一定の回転速度で回転させたとしても、可動プラテン３０の速度、加速度は可動プラテン前後進モータＭ３の位置によって変化する。一方、可動プラテン前後進モータＭ３とクロスヘッド３４とは所定の比例関係で動作するので、クロスヘッド３４の位置、速度、加速度が決まれば、可動プラテン前後進モータＭ３の位置、速度、加速度も決まることになる。なお、速度に応じた加速度でモータの速度を制御する方式は公知である。
【００２８】
そこでまず、例えば図２（ｂ）に示される型開閉動作におけるクロスヘッド３４の位置（以下、「クロスヘッド位置」という）に対応させたクロスヘッド３４の速度（以下、「クロスヘッド速度」という）が、図１に示される本発明を適用する射出成形機Ｍに設けられた表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の入力手段を用いて設定される。設定されたクロスヘッド位置とクロスヘッド速度は、図２（ａ）に示されるグラフとして表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の表示装置の表示画面に表示される。
【００２９】
そして、射出成形機Ｍの制御装置１００が該クロスヘッド速度と型開閉動作を行うトグル機構３６の速度増幅率とに基づいて、クロスヘッド位置に対応する可動プラテンの速度（以下、「可動プラテン速度」という）を計算により求める。該計算によって求められた可動プラテン速度が予め設定された上限速度以上になった場合には、該上限速度が可動プラテン速度となるようにクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度を前記速度増幅率に基づいて計算により求め、求められたクロスヘッド速度でクロスヘッドを移動させる。
【００３０】
具体的には、クロスヘッド位置Ｐｃに対応した可動プラテン速度をＶｍ（Ｐｃ）、クロスヘッド位置Ｐｃに対応したクロスヘッド速度をＶｃ（Ｐｃ）、トグルリンクの機構の速度増幅率Ｇ（Ｐｃ）とすると、可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）は数１式で表すことができる。
Ｖｍ（Ｐｃ）＝Ｖｃ（Ｐｃ）・Ｇ（Ｐｃ） （数１式）
ここで、Ｐｃはクロスヘッド位置であり、速度増幅率Ｇ（Ｐｃ）はクロスヘッド位置Ｐｃの関数であることは周知である（例えば、特開２００９−２５１８０４号公報を参照）。
【００３１】
上述したように、射出成形機Ｍの表示装置／ＭＤＩ（手動データ入力装置）２５の表示画面でクロスヘッド位置Ｐｃとそれに対応するクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）が設定されると（図２参照）、制御装置１００は前記設定から所定のクロスヘッド位置Ｐｃ毎のクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を読み取り（図３参照）、クロスヘッド位置（Ｐｃ）とクロスヘッド速度（Ｖｃ（Ｐｃ））の関係をメモリ（例えば、ＲＡＭ２２）に記憶する。次に、メモリ上に記憶されたクロスヘッド位置（Ｐｃ）毎に式１を使用して可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求める。
【００３２】
ここで、可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）が予め設定された上限速度ＶＬ以上になった場合（すなわちＶｍ（Ｐｃ）≧ＶＬ）には、Ｖｍ（Ｐｃ）＝ＶＬとして式１を解くことによりクロスヘッド位置Ｐｃに対応したクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めてクロスヘッド速度設定値とし、Ｖｍ（Ｐｃ）＜ＶＬではＶｃ（Ｐｃ）は前記メモリ上に記録されたクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）をクロスヘッド速度設定値とする。ここで、上限速度ＶＬは機械の種類やサイズ毎に実験を行い、振動や音の測定結果により予め設定しておけばよい。
【００３３】
可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃとの関係は図４のようになるので、上限速度ＶＬと可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）とは２点のクロスヘッド位置で交わる（図５参照）。そこで、数１式とＶｍ（Ｐｃ）＝ＶＬの交点（２点）を予め求めた後で、これらの２点間の所定のクロスヘッド位置Ｐｃ毎の可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求めて上記と同様にＶｍ（Ｐｃ）＝ＶＬとなるようなクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めるようにしてもよい。なお、区間Ｂは、可動プラテン３０の位置が予め設定された可動プラテン速度（可動プラテン３０の速度）を超えるクロスヘッド位置の区間であり、区間Ａ，区間Ｃは、可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度以下の区間である。
【００３４】
また、可動プラテン３０の慣性力は可動プラテン３０の質量と可動プラテン３０に取り付ける金型（可動側金型４０ａ）の質量の合計で決まり、質量が大きく慣性力が大きいほうが可動プラテン３０が加速し減速する際の衝撃も大きくなる。金型質量は金型毎に異なるため上限速度ＶＬは金型質量を考慮して補正する必要がある。そこで、あらかじめ基準となる金型（以下、「基準金型」という）で、振動や音が適正となる上限速度ＶＬを決めておき、基準金型との実際に使用する金型との質量比に基づいて上限速度ＶＬを補正するようにしてもよい。
【００３５】
ＶＬａ＝ＶＬｂ＊（Ｍｂ＋Ｍｍ）／（Ｍａ＋Ｍｍ） （数２式）
Ｍａ：実際に使用する金型の質量
Ｍｂ：基準金型の質量
Ｍｍ：可動プラテンの質量
ＶＬａ：実際の金型での上限速度
ＶＬｂ：基準金型での上限速度
なお、基準金型の質量や実際に使用する金型の質量は、射出成形機の画面上でユーザが設定した値を使用してもよいし、実際に型開閉動作を行って、可動プラテンが加速する際の加速度を加速度センサによって測定すると同時に可動プラテンを駆動するモータトルクを測定して、数３式により求めるようにしてもよい。
Ｍａ＋Ｍｍ（またはＭｂ＋Ｍｍ）＝Ｆｍ／Ａ （数３式）
Ａ：実際に測定された可動プラテンの加速度
Ｆｍ：可動プラテンを開閉するモータのトルクから計算される可動プラテンの推力
【００３６】
上記の方法ではいずれも上限速度ＶＬを射出成形機の表示装置の画面から入力または計算によって設定する手法であるが、速度を設定する代わりに可動プラテン（金型を含む）の運動量の上限値を設定して、運動量が上限値以下になるようにクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を制御するようにしてもよい。この場合には最初にクロスヘッド位置Ｐｃに対応する可動プラテン３４の運動量を数４式で求める。
【００３７】
Ｐｍ（Ｐｃ）＝（Ｍａ＋Ｍｍ）＊Ｖｍ（Ｐｃ） （数４式）
Ｐｍ：クロスヘッド位置に対応した可動プラテン（金型を含む）の運動量
ここで、可動プラテン＋金型の質量（Ｍａ＋Ｍｍ）はクロスヘッドの位置によらず一定であるので、可動プラテン速度と可動プラテンの運動量とは等価である。
【００３８】
次に、Ｐｍ（Ｐｃ）が予め設定された運動量の上限値ＰＬ以上になった場合（すなわちＰｍ（Ｐｃ）≧ＰＬ）にはＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬとして数４式を解くことによりクロスヘッド位置Ｐｃに対応する可動プラテン速度Ｖｍ（Ｐｃ）を求め、さらに数１式を利用してクロスヘッド速度設定値Ｖｃ（Ｐｃ）とし、Ｐｍ（Ｐｃ）＜ＰＬではＶｃ（Ｐｃ）は前記メモリ上に記録されたＶｃ（Ｐｃ）をクロスヘッド速度設定値とする。ここで、運動量ＰＬは射出成形機の画面上で設定できるようにしてユーザが機械の振動や音で判断しながら最適な値を設定してもよいし、機械種類やサイズに応じた固有値にしてもよい。
【００３９】
ここで、運動量Ｐｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃとの関係も図４と同様のグラフとなるので、運動量Ｐｍ（Ｐｃ）とクロスヘッド位置Ｐｃと数４式とＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬの交点（２点）を予め求めた後で、これらの２点間について所定のクロスヘッド位置毎の運動量Ｐｍ（Ｐｃ）を求めて上記と同様にＰｍ（Ｐｃ）＝ＰＬとなるようなクロスヘッド速度Ｖｃ（Ｐｃ）を求めるようにしてもよい。
【００４０】
以上のように可動プラテンの上限速度や運動量の上限値を設けてクロスヘッド速度を制御することによって、可動プラテン速度が加速から減速に急激に切り換わるのを防止する。本発明では、衝撃が発生する区間のみでクロスヘッド速度を低下させるので、サイクル時間が長くなることを最小限に抑え、かつ衝撃を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｐｃ クロスヘッド位置
Ｖｃ（Ｐｃ） クロスヘッド速度
Ｖｍ（Ｐｃ） 可動プラテン速度
Ｇ（Ｐｃ） 速度増幅率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求め、
前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、
前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【請求項２】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定し、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求め、
前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求め、
前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、
前記求められた区間ではクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【請求項３】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機であって、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定する設定部と、
該クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求める可動プラテン速度演算部と、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求める区間演算部と、
前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、
前記求められた区間では前記クロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置。
【請求項４】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定する設定部と、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求める合計運動量演算部と、
前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求める区間演算部と、
前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、
前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置。
【請求項１】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定し、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求め、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求め、
前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、
前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【請求項２】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定し、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求め、
前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求め、
前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求め、
前記求められた区間ではクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御方法。
【請求項３】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機であって、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッド速度を設定する設定部と、
該クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率に基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンの速度を求める可動プラテン速度演算部と、
前記求めた可動プラテン速度が予め設定された可動プラテン速度を超えるクロスヘッド位置の区間を求める区間演算部と、
前記求められた区間において可動プラテン速度が前記予め設定された可動プラテン速度となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記設定された可動プラテン速度とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、
前記求められた区間では前記クロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置。
【請求項４】
クロスヘッドを前後進させることによってトグルリンクを伸縮して可動プラテンを動作させる型締機構を有する射出成形機において、
前記クロスヘッドの位置に対応させてクロスヘッドの速度を設定する設定部と、
前記クロスヘッド速度と前記トグルリンクの速度増幅率と可動プラテン質量と金型質量とに基づいてクロスヘッド位置毎の前記可動プラテンと金型の合計運動量を求める合計運動量演算部と、
前記求めた可動プラテンと金型の合計運動量が予め設定された可動プラテンと金型の合計運動量を超える区間を求める区間演算部と、
前記求められた区間において前記可動プラテンと金型の合計運動量が前記設定された可動プラテンと金型の合計運動量となるクロスヘッド速度を前記速度増幅率と前記予め設定された合計運動量と可動プラテンおよび金型の質量とに基づいてクロスヘッド位置毎に求めるクロスヘッド速度演算部と、を備え、
前記求められた区間では前記求められたクロスヘッド位置毎のクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行ない、それ以外のクロスヘッド位置では前記設定されたクロスヘッド速度にしたがって前記可動プラテンの型開閉動作を行うことを特徴とする射出成形機の型開閉速度の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２８８２２（Ｐ２０１２−２２８８２２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８４７３（Ｐ２０１１−９８４７３）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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