成形機における射出制御方法
【課題】電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機において、射出用部材の加速性能、減速性能の可及的な向上を図ること
【解決手段】第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、射出用部材の基端部を保持した射出用部材に固定し、第２サーボモータの回転によってボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機において、第１サーボモータの十分に高められた加速を一気に解き放して、射出用部材を前進させるように制御する。
【解決手段】第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、射出用部材の基端部を保持した射出用部材に固定し、第２サーボモータの回転によってボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機において、第１サーボモータの十分に高められた加速を一気に解き放して、射出用部材を前進させるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機における射出制御方法に係り、特に、射出用部材（インラインスクリュ式の射出成形機ではスクリュ、プリプラ式の射出成形機やダイカストマシンでは射出プランジャ）の前進加速や前進減速を、急加速、急減速で行えるようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機としての例えば電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機では、スクリュを前後進させる駆動源としてのサーボモータ（射出用電動サーボモータ）を１つのみ用いる構成をとるのが、一般的である。図１０は、このような従来のインラインスクリュ式の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【０００３】
図１０において、１０１はヘッドストック、１０２は、ヘッドストック１０１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、１０３は、その両端をヘッドストック１０１と支持盤１０２に固定されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２とを連結した複数本の連結・ガイドバー、１０４は、連結・ガイドバー１０３に挿通・案内されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２との間を前後進可能な直動ブロック、１０５は、その基端部をヘッドストック１０１に固定された加熱シリンダ、１０６は、加熱シリンダ１０５の先端に設けられたノズル、１０７は、少なくとも射出時にはその樹脂注入口の周辺にノズル１０６が押し付けられる固定側金型、１０８は、固定側金型１０７に対して前後進可能な可動側金型、１０９は、型締め状態にある両金型１０７、１０８で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、１１０は、加熱シリンダ１０５内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を直動ブロック１０４に回転可能に保持されて、直動ブロック１０４に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、直動ブロック１０４と一体となって前後進するスクリュ、１１１は、支持盤１０２に搭載された射出用電動サーボモータ、１１２は、射出用電動サーボモータ１１１の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、１１３は、支持盤１０２にその端部を回転可能に保持されて、射出用電動サーボモータ１１１の回転を駆動プーリ１１５、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ１１６を介して伝達される、ボールネジ機構１１２のネジ軸（ボールネジ機構１１２の回転部）、１１４は、ネジ軸１１３に螺合されると共に、その端部を直動ブロック１０４に固定されて、ネジ軸１１３の回転で直動ブロック１０４と一体となって前後進する、ボールネジ機構１１２のナット体（ボールネジ機構１１２の直動部）である。
【０００４】
図１０に示す構成において、射出時には、射出用電動サーボモータ１１１が所定方向に回転駆動され、これにより、ボールネジ機構１１２のナット体１１４が前進駆動されることで、ナット体１１４と共に直動ブロック１０４、スクリュ１１０が前進して、スクリュ１１０の先端側に貯えられた溶融樹脂が、型締め状態にある金型１０７、１０８で形づくられたキャビティ１０９内に、射出充填されるようになっている。
【０００５】
ところで、薄肉・精密成形などでは、キャビティ１０９内に溶融樹脂を素早く充填開始して、素早く充填終了させることが良品成形のためには必須であるが、図１０に示すように単独の射出用電動サーボモータ１１１を用いた構成では、射出の加速性能、減速性能（スクリュ１１０の加速性能、減速性能）の向上には自ずと一定の限界があり、たとえ、低慣性・高応答性のサーボモータを射出用電動サーボモータ１１１に用いたとしても、加速立ち上げ時間は３０ｍｓ強程度の達成が、現状ではその限界である。
【０００６】
そこで、２つの射出用電動サーボモータを用いて、２つの射出用電動サーボモータにより１つのボールネジ機構の回転部を協働で同一方向に回転駆動することで、射出の加速性能、減速性能を向上させるようにした射出成形機も知られている。図１１は、このような２つの射出用電動サーボモータを用いた、従来のインラインスクリュ式の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。同図において、図１０と均等な構成要素には同一符号を付してあり、重複する説明は割愛することとする。
【０００７】
図１１において、１１１Ａ、１１１Ｂは、支持盤１０２に搭載された２つの射出用電動サーボモータで、この２つの射出用電動サーボモータ１１１Ａ、１１１Ｂによって、ボールネジ機構１１２のネジ軸１１３に固定した被動プーリ１１６’を、駆動プーリ１１５Ａ、１１５Ｂ、図示せぬ２つのタイミングベルトを介して、それぞれ同一方向に回転駆動することで、スクリュ１１０を前進させるようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような図１１に示す構成をとっても、１つの電動サーボモータ１１１を用いた図１０の構成よりも、射出の加速性能、減速性能の改善は、約３割程度に留まるものとなる。
【０００９】
また、射出系メカニズムにおいて、１つのボールネジ機構に対して、ナット体を回転駆動するナット用サーボモータと、ネジ軸を回転駆動するネジ用サーボモータとを設けて、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとの協働で、射出動作を制御するようにした構成も、特公平４−６４４９２号公報（特許文献１）や、特開平９−１０４０２８号公報（特許文献２）により知られている。特許文献１においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり、この状態からネジ用サーボモータの回転速度をナット用サーボモータよりも大きくすることで、スクリュを前進させるようにし、特に、低速域での制御精度の向上を図るようにしている。また、特許文献２においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、低速射出に適した状態と高速射出に適した状態とをつくり出すことで、寿命の短いクラッチを用いることなく、低速と高速の切り替えを行えるようにしている。
【特許文献１】特公平４−６４４９２号公報
【特許文献２】特開平９−１０４０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１においては、上記したように、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり出してはいるが、この状態は２つのモータの加速が完了し終わるまで（２つのモータの起動が完了するまで）継続されていて、サーボモータの加速領域、減速領域におけるスクリュの動作挙動については考慮されておらず、したがって、射出（１次射出）初期のスクリュの加速性能および射出（１次射出）終期の減速性能を向上させようとする技術思想は、特許文献１には見られない。
【００１１】
また、特許文献１、特許文献２には、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとを、共にスクリュを前進させる方向に回転駆動することで、高速射出を行うようにした技術が開示されているが、このような構成・動作をとっても、図１１に示した構成と同様に、射出の加速性能、減速性能の向上には限界のあるものとなる。
【００１２】
なおまた、特許文献１、特許文献２に示された技術では、スクリュが前進することでスクリュが樹脂から受ける大きな圧力（荷重）を、一方のサーボモータの力で支え続ける構成となっているので、この一方のサーボモータにかかる負荷が厳しいものなる構成となっている。
【００１３】
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、電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機において、射出用部材（スクリュや射出プランジャといった射出用部材）の加速性能、減速性能の可及的な向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記した目的を達成するために、前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての１つ以上の第１サーボモータと１つ以上の第２サーボモータとを備え、前記第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、前記射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、前記第２サーボモータの回転によって前記ボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機における射出制御方法において、
前記射出用部材が前進開始する前に、前記第１サーボモータを前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて前記第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、前記第２サーボモータを前記射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速して、前記第１サーボモータと前記第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、前記射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転速度と前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速前進させる。
【００１５】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、前記射出用部材を定速度で前進させ、
前記第１サーボモータを、前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させる。
【００１６】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させる。
【００１７】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この前記第２サーボモータの回転停止と略同時に、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させ、前記射出用部材の前進完了まで、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、射出用部材が前進開始する前に、第１サーボモータを射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、第２サーボモータを射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速して、第１サーボモータと第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転速度と第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、射出用部材を急速前進させるようにしている。したがって、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の加速が十分に達成されたタイミングで、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速するので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放して、射出用部材を前進させることができ、これにより、射出用部材の前進加速をきわめて急加速で行うことが可能となって、例えば、２０Ｇ程度の加速度を得ることが可能となり、射出用部材の前進加速時間を５ｍｓ（５ミリ秒）程度のきわめて短時間とすることができる。
【００１９】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、射出用部材を定速度で前進させ、次に、第１サーボモータを、第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、第２サーボモータを、第１サーボモータの減速開始と略同時に、射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速することで、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、射出用部材に略定速前進を維持させ、次に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、射出用部材を急速停止させるようにしているので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の減速をこれに足し合わせて、射出用部材を停止制御することができ、これにより、射出用部材の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００２０】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、第２サーボモータを、第１サーボモータの減速開始と略同時に、射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速することで、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、射出用部材に略定速前進を維持させ、次に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、射出用部材を急速停止させるようにしているので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の減速をこれに足し合わせて、射出用部材を停止制御することができ、これにより、射出用部材の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００２１】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この第２サーボモータの回転停止と略同時に、ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロック（例えば直動ブロック）を固定部材（例えば支持盤）に当接させ、射出用部材の前進完了まで、ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させるようにしているので、この当接状態となった以後は、射出用部材が樹脂や金属から受ける大きな圧力（荷重）を第２サーボモータで支承する必要がなくなり、これ以後の第２サーボモータの負担を大幅に軽減することができ、同一容量であっても、第２サーボモータとして第１サーボモータよりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２サーボモータを第１サーボモータよりも加減速性能のよいものとすることが容易となり、より一層の急加速制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図８は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるインラインスクリュ式の射出成形機に係り、図１〜図４は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【００２３】
図１〜図４において、１はヘッドストック、２は、ヘッドストック１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、３は、その両端をヘッドストック１と支持盤２に固定されて、ヘッドストック１と支持盤２とを連結した複数本の連結・ガイドバー、４は、連結・ガイドバー３に挿通・案内されて、ヘッドストック１と支持盤２との間を前後進可能な第１直動ブロック、５は、同じく連結・ガイドバー３に挿通・案内されて、ヘッドストック１と支持盤２との間を前後進可能な第２直動ブロック、６は、その基端部をヘッドストック１に固定された加熱シリンダ、７は、加熱シリンダ６の先端に設けられたノズル、８は、少なくとも射出時にはその樹脂注入口の周辺にノズル７が押し付けられる固定側金型、９は、固定側金型８に対して前後進可能な可動側金型、１０は、型締め状態にある両金型８、９で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、１１は、加熱シリンダ６内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を第１直動ブロック４に回転可能に保持されたスクリュ（射出用部材）で、該スクリュ１１は、第１直動ブロック４に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、第１直動ブロック４と一体となって前後進するようになっている。
【００２４】
また、１２は、第２直動ブロック５に搭載されたスクリュ直動用の第１電動サーボモータ、１３は、第１電動サーボモータ１２の出力軸に固定された第１駆動プーリ、１４は、第１電動サーボモータ１２の回転を直線運動に変換する第１ボールネジ機構（請求項でいうボールネジ機構Ａ）、１５は、第２直動ブロック５に回転可能に保持された第１ボールネジ機構１４のネジ軸（第１ボールネジ機構１４の回転部）、１６は、ネジ軸１５に螺合されると共に、その端部を第１直動ブロック４に固定されて、ネジ軸１５の回転で第１直動ブロック４と一体となって前後進する、第１ボールネジ機構１４のナット体（第１ボールネジ機構１４の直動部）、１７は、ネジ軸１５に固定されて、第１電動サーボモータ１２の回転を、第１駆動プーリ１３、図示せぬ第１タイミングベルトを介して伝達される第１被動プーリである。
【００２５】
また、１８は、支持盤２に搭載されたスクリュ直動用の第２電動サーボモータ、１９は、第２電動サーボモータ１８の出力軸に固定された第２駆動プーリ、２０は、第２電動サーボモータ１８の回転を直線運動に変換する第２ボールネジ機構、２１は、支持盤２に回転可能に保持された第２ボールネジ機構２０のネジ軸（第２ボールネジ機構２０の回転部）、２２は、ネジ軸２１に螺合されると共に、その端部を第２直動ブロック５に固定されて、ネジ軸２１の回転で第２直動ブロック５と一体となって前後進する第２ボールネジ機構２０のナット部（第２ボールネジ機構２０の直動部）、２３は、ネジ軸２１に固定されて、第２電動サーボモータ１８の回転を、第２駆動プーリ１９、図示せぬ第２タイミングベルトを介して伝達される第２被動プーリである。
【００２６】
なお、図１〜図４において、２４は溶融樹脂を示している。ここでは、第２電動サーボモータ１８として、その加減速性能が第１電動サーボモータ１２のそれよりも優れたものを用いている。
【００２７】
図１〜図４に示す構成において、第１電動サーボモータ１２の回転は、第１駆動プーリ１３、図示せぬ第１タイミングベルト、第１被動プーリ１７を介して、第１ボールネジ機構１４のネジ軸１５に伝達され、ネジ軸１５が回転することで、ナット体１６がネジ軸１５に沿って軸方向移動し、ナット体１６と一体となって第１直動ブロック４やスクリュ１１が、軸方向に前後進可能なようになっている。また、第２電動サーボモータ１８の回転は、第２駆動プーリ１９、図示せぬ第２タイミングベルト、第２被動プーリ２３を介して、第２ボールネジ機構２０のネジ軸２１に伝達され、ネジ軸２１が回転することで、ナット体２２がネジ軸２１に沿って軸方向移動し、ナット体２２と一体となって、第２直動ブロック５や第１ボールネジ機構１４のネジ軸１５や第１ボールネジ機構１４の直動で移送される部材（スクリュ１１など）が、軸方向に前後進可能なようになっている。
【００２８】
このように、本実施形態では、スクリュ１１が、第１電動サーボモータ１２の回転でも、第２電動サーボモータ１８の回転でも軸方向に移送可能となっているので、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８とを同期回転させて、第１電動サーボモータ１２の回転によるスクリュ１１の前進量と、第２電動サーボモータ１８の回転によるスクリュ１１の後退量とを等しくすることで、２つのサーボモータ１２、１８は回転しているが、スクリュ１１は軸方向に移動していない状態をつくり出すことができる。
【００２９】
図５は、本発明の射出用部材（ここではスクリュ１１）の加速原理を示す図である。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表している。図５に示すように、実際の射出に先立って（スクリュ１１の前進に先立って）、第１電動サーボモータ１２をスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて第１電動サーボモータ１２の回転速度を加速すると共に、第２電動サーボモータ１８をスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて第２電動サーボモータ１８の回転速度を加速して、スクリュ１１が射出開始位置に留まった状態となるように、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８を、図示せぬコントローラの制御の下に、同期して回転加速制御すると、第１電動サーボモータ１２の回転速度と第２電動サーボモータ１８の回転速度は高まってゆき、回転系の回転慣性力も増してゆく。ここで、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖｍ（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔｍ、すなわち、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が所定速度まで加速されたタイミングｔｍで、第２電動サーボモータ１８により直線駆動される部材（ここでは、第２直動ブロック５）の後退が強制的に阻止されると、静止慣性などを無視すると、スクリュ１１は一気に前進して垂直な加速特性で、速度Ｖｍまで加速される。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放して、スクリュ１１を前させるように制御するのが、本発明のスクリュ１１（射出用部材）の加速原理である。ただし、高速度が出ている第２直動ブロック５の後退を強制的に停止させるということは、高後退速度が出ている第２直動ブロック５を支持盤２に衝合させることを意味するので、メカ耐久性や騒音から見て実用的ではない。そこで、本実施形態では、以下に述べるようなスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）を行うようにしている。
【００３０】
本実施形態のスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）の１例について、図１〜図４、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のスクリュ前進制御の１例の様子を示す説明図であり、図１〜図４は本例における射出系メカニズムの動作遷移の様子を示している。また、図６において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表しており、時間軸に沿った、第１電動サーボモータ１２の回転速度、第２電動サーボモータ１８の回転速度、スクリュ１１の前進速度の変化をそれぞれ示している。
【００３１】
図１は、計量および必要に応じて行われるサックバックが完了した、射出待機状態を示しており、このとき、スクリュ１１は射出開始位置にある。この図１に示した状態において、図６に示す１次射出開始タイミングの直前のタイミングｔ１に至ると、射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラの制御の下に、第１電動サーボモータ１２がスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始されて第１電動サーボモータ１２の回転速度が加速されると共に、第２電動サーボモータ１８がスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始されて第２電動サーボモータ１８の回転速度が加速され、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖ１、−Ｖ１に達する（加速される）タイミングｔ２までは、スクリュ１１は射出開始位置を保持される。図２は、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３２】
第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度がＶ１まで加速されると共に、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が−Ｖ１まで加速されたタイミングｔ２に至ると、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を急減速させ、これによって、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放すことで、スクリュ１１は、急速な加速度で前進駆動を開始される。例えば、スクリュ１１は、２０Ｇ程度の加速度で加速されて、タイミングｔ２から、後記するスクリュ１１の加速完了タイミングｔ３までの、スクリュー１１の前進加速時間は、５ｍｓ（５ミリ秒）程度が達成される。
【００３３】
次に、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖ２（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔ３に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転加速を終了させて、第１電動サーボモータ１２の制御を第１回転方向Ｒａ１の定速回転制御に切り替え、また、上記タイミングｔ３において、第２電動サーボモータ１８の回転速度を０（零）とする。これによって、スクリュ１１は、タイミングｔ３以降は、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の一定速の回転速度Ｖ２によって、定速度で前進駆動される。また、上記タイミングｔ３に至ると（第２電動サーボモータ１８が回転停止した状態に至ると）、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させた状態とする。図３は、タイミングｔ３における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３４】
次に、図示せぬコントローラは、タイミングｔ３から所定時間が経過したタイミングｔ４に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転制御を、回転速度Ｖ２の定速回転制御から減速制御に切り替えて、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度を減速すると共に、第２電動サーボモータ１８を、スクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２電動サーボモータの回転速度を加速することで、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度Ｖ１に達するタイミングｔ５までは、スクリュ１１に、モータ回転速度Ｖ２に対応する定速前進を維持させる。
【００３５】
次に、図示せぬコントローラは、上記のタイミングｔ５に至ると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を急速に減速することで、スクリュ１１を急速停止させるように制御する。これによって、スクリュ１１が前進を停止させた、１次射出完了のタイミングｔ６に至るようになっている。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を加速から急減速することで、スクリュ１１を急速停止させるようにしているので、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の急減速をこれに足し合わせて、スクリュ１１を停止制御することができ、これにより、スクリュ１１の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。図４は、タイミングｔ６における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３６】
なお、上述した図６のスクリュ前進制御の１例では、スクリュ１１の減速制御においても、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８との協働で、スクリュ１１の急峻な減速制御を行うようにしているが、スクリュ１１の減速制御は第１電動サーボモータ１２のみで行うようにしてもよい。この場合には、スクリュ１１の減速度合いは従来と同等のものとなるが、図６のタイミングｔ３以降は、第２直動ブロック５が支持盤２に当接した状態を維持させることができるので、スクリュ１１が樹脂（溶融樹脂２４）から受ける大きな圧力（荷重）を第２電動サーボモータ１８で支承する必要がなくなり、これ以後の第２電動サーボモータ１８の負担を大幅に軽減することができる。つまり、薄肉・精密成形で最も重視されるは１次射出の前進加速性能であるので、１次射出の前進加速性能のみを重視する場合には、第２電動サーボモータ１８にかかる負荷を少なくできて、同一容量であっても、第２電動サーボモータ１８として第１電動サーボモータ１２よりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２電動サーボモータ１８を第１電動サーボモータ１２よりも加減速性能のよいものとすることが、より容易となる。
【００３７】
なおまた、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させた状態として、スクリュ１１の減速制御は第１電動サーボモータ１２のみで行う場合には、図７に示すように、第１電動サーボモータ１２を第１回転方向Ｒａ１に回転開始すると共に、第２電動サーボモータ１８を第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖｎ１、−Ｖｎ１に達する（加速される）タイミングｔｎ１までは、スクリュ１１に射出開始位置を保持させ、タイミングｔｎ１に至ると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速させ、第２電動サーボモータ１８の回転速度が−Ｖｎ２となったタイミングｔｎ２で、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させるようにしてもよい。この場合には、メカ寿命や騒音などが多少懸念されるも、スクリュ１１の前進加速をより高めることが可能となり、また、同一容量であっても、第２電動サーボモータ１８として第１電動サーボモータ１２よりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２電動サーボモータ１８を第１電動サーボモータ１２よりも加減速性能のよいものとすることが、より一層容易となる。
【００３８】
続いて、本実施形態のスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）の他の例について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のスクリュ前進制御の他の例の様子を示す説明図であり、図８において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表しており、時間軸に沿った、第１電動サーボモータ１２の回転速度、第２電動サーボモータ１８の回転速度、スクリュ１１の前進速度の変化をそれぞれ示している。
【００３９】
図８に示す１次射出開始タイミングの直前のタイミングｔ１１に至ると、射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラの制御の下に、第１電動サーボモータ１２がスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始されて第１電動サーボモータ１２の回転速度が加速されると共に、第２電動サーボモータ１８がスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始されて第２電動サーボモータ１８の回転速度が加速され、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖ１１、−Ｖ１１に達する（加速される）タイミングｔ１２までは、スクリュ１１は射出開始位置を保持される。
【００４０】
第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度がＶ１１まで加速されると共に、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が−Ｖ１１まで加速されたタイミングｔ１２に至ると、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を急減速させ、これによって、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放すことで、スクリュ１１は、急速な加速度で前進駆動を開始される。例えば、スクリュ１１は、２０Ｇ程度の加速度で加速されて、タイミングｔ１２から、後記するスクリュ１１の加速完了タイミングｔ１３までの、スクリュー１１の前進加速時間は、５ｍｓ（５ミリ秒）程度が達成される。
【００４１】
次に、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖ１２（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔ１３に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転加速を終了させて、第１電動サーボモータ１２の制御を回転減速に切り替え、また、第２電動サーボモータ１８を、スクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて、第２電動サーボモータ１８の回転速度を、第１電動サーボモータ１２の減速度合いに合わせた加速度合いで加速する。これにより、第２電動サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度Ｖ１１に達するタイミングｔ１４までは、スクリュ１１は定速の前進動作を行う。
【００４２】
次に、図示せぬコントローラは、上記のタイミングｔ１４に達すると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を加速から急減速することで、スクリュ１１の前進速度を急速に減速させ、スクリュ１１を急速停止させる。これによって、スクリュ１１が前進を停止させた、１次射出完了のタイミングｔ１５に至るようになっている。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の急減速をこれに足し合わせて、スクリュ１１を停止制御することができ、これにより、スクリュ１１の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００４３】
以上の実施形態では、本発明を射出成形機に適用した例を示したが、本発明はダイカストマシンにも適用可能である。図９は、本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンの射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【００４４】
図９において、３１は固定ダイプレート、３２は、固定ダイプレート３１に搭載された固定側金型、３３は、固定ダイプレート３１に対して前後進可能な可動ダイプレート、３４は、可動ダイプレート３２に搭載された可動側金型、３５は、型締め状態にある両金型３２、３４で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、３６は、固定側金型３２にその端部を固定されて、その内部がキャビティ３５と金型湯道部３７を通じて連通した射出スリーブ、３８は、射出スリーブ３６の給湯口、３９は、射出スリーブ３６内を前後進可能な射出プランジャ、４０は、固定ダイプレート３１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、４１は、その両端を固定ダイプレート３１と支持盤４０に固定された複数本の連結・ガイドバー、４２は、連結・ガイドバー４１に挿通・案内されて、固定ダイプレート３１と支持盤４０との間を前後進可能な第１直動ブロック、４３は、同じく連結・ガイドバー４１に挿通・案内されて、固定ダイプレート３１と支持盤４０との間を前後進可能な第２直動ブロックである。
【００４５】
また、４４は、第２直動ブロック４３に搭載された射出プランジャ駆動用の第１電動サーボモータ、４５は、第１電動サーボモータ４４の出力軸に固定された第１駆動プーリ、４６は、第１電動サーボモータ４４の回転を直線運動に変換する第１ボールネジ機構（請求項でいうボールネジ機構Ａ）、４７は、第２直動ブロック４３に回転可能に保持された第１ボールネジ機構４６のネジ軸（第１ボールネジ機構４６の回転部）、４８は、ネジ軸４７に螺合されると共に、その端部を第１直動ブロック４２に固定されて、ネジ軸４７の回転で第１直動ブロック４２と一体となって前後進する、第１ボールネジ機構４６のナット体（第１ボールネジ機構４６の直動部）、４９は、ネジ軸４７に固定されて、第１電動サーボモータ４４の回転を、第１駆動プーリ４５、図示せぬ第１タイミングベルトを介して伝達される第１被動プーリである。
【００４６】
また、５０は、支持盤４０に搭載された射出プランジャ駆動用の第２電動サーボモータ、５１は、第２電動サーボモータ５０の出力軸に固定された第２駆動プーリ、５２は、第２電動サーボモータ５０の回転を直線運動に変換する第２ボールネジ機構、５３は、支持盤４０に回転可能に保持された第２ボールネジ機構５２のネジ軸（第２ボールネジ機構５２の回転部）、５４は、ネジ軸５３に螺合されると共に、その端部を第２直動ブロック４３に固定されて、ネジ軸５３の回転で第２直動ブロック４３と一体となって前後進する第２ボールネジ機構５２のナット部（第２ボールネジ機構５２の直動部）、５５は、ネジ軸５３に固定されて、第２電動サーボモータ５０の回転を、第２駆動プーリ５５、図示せぬ第２タイミングベルトを介して伝達される第２被動プーリである。
【００４７】
なお、５６は、金属（溶融金属ないし固化し始めた金属ないし固化した金属）示している。
【００４８】
図９に示す構成において、第１電動サーボモータ４４の回転は、第１駆動プーリ４５、図示せぬ第１タイミングベルト、第１被動プーリ４９を介して、第１ボールネジ機構４６のネジ軸４７に伝達され、ネジ軸４７が回転することで、ナット体４８がネジ軸４７に沿って軸方向移動し、ナット体４８と一体となって第１直動ブロック４２や射出プランジャ３９が、軸方向に前後進可能なようになっている。また、第２電動サーボモータ５０の回転は、第２駆動プーリ５１、図示せぬ第２タイミングベルト、第２被動プーリ５５を介して、第２ボールネジ機構５２のネジ軸５３に伝達され、ネジ軸５３が回転することで、ナット体５４がネジ軸５３に沿って軸方向移動し、ナット体５４と一体となって、第２直動ブロック４３や第１ボールネジ機構４６のネジ軸４７や第１ボールネジ機構４６の直動で移送される部材（射出プランジャ３９など）が、軸方向に前後進可能なようになっている。
【００４９】
このように、本他の実施形態では、射出プランジャ３９が、第１電動サーボモータ４４の回転でも、第２電動サーボモータ５０の回転でも、軸方向に移送可能となっているので、先に述べた射出成形機の実施形態と同様の手法で、射出制御（射出プランジャ３９の前進制御）を行うことができ、先に述べた射出成形機の実施形態と同等の作用効果を奏することができる。
【００５０】
なお、上述した射出成形機やダイカストマシンの実施形態では、第１電動サーボモータと第２電動サーボモータをそれぞれ１つずつ用いた例を示したが、第１電動サーボモータとして２つ以上のモータを用いても、あるいは、第２電動サーボモータとして２つ以上のモータを用いてもよく、この場合には、２つ以上のモータの出力を１つの被動プーリに同時に伝達するように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図５】本発明の射出用部材の加速原理を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の１例の様子を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の１例の変形を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の他の１例の様子を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンの射出系メカニズムの要部構成を示す説明図である。
【図１０】従来の第１例の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図１１】従来の第２例の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ヘッドストック
２ 支持盤
３ 連結・ガイドバー
４ 第１直動ブロック
５ 第２直動ブロック
６ 加熱シリンダ
７ ノズル
８ 固定側金型
９ 可動側金型
１０ キャビティ
１１ スクリュ
１２ スクリュ直動用の第１電動サーボモータ
１３ 第１駆動プーリ
１４ 第１ボールネジ機構
１５ ネジ軸
１６ ナット体
１７ 第１被動プーリ
１８ スクリュ直動用の第２電動サーボモータ
１９ 第２駆動プーリ
２０ 第２ボールネジ機構
２１ ネジ軸
２２ ナット部
２３ 第２被動プーリ
２４ 溶融樹脂
３１ 固定ダイプレート
３２ 固定側金型
３３ 可動ダイプレート
３４ 可動側金型
３５ キャビティ
３６ 射出スリーブ
３７ 金型湯道部
３８ 給湯口
３９ 射出プランジャ
４０ 支持盤
４１ 連結・ガイドバー
４２ 第１直動ブロック
４３ 第２直動ブロック
４４ 射出プランジャ駆動用の第１電動サーボモータ
４５ 第１駆動プーリ
４６ 第１ボールネジ機構
４７ ネジ軸
４８ ナット体
４９ 第１被動プーリ
５０ 射出プランジャ駆動用の第２電動サーボモータ
５１ 第２駆動プーリ
５２ 第２ボールネジ機構
５３ ネジ軸
５４ ナット部
５５ 第２被動プーリ
５６ 金属
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機における射出制御方法に係り、特に、射出用部材（インラインスクリュ式の射出成形機ではスクリュ、プリプラ式の射出成形機やダイカストマシンでは射出プランジャ）の前進加速や前進減速を、急加速、急減速で行えるようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機としての例えば電動タイプのインラインスクリュ式の射出成形機では、スクリュを前後進させる駆動源としてのサーボモータ（射出用電動サーボモータ）を１つのみ用いる構成をとるのが、一般的である。図１０は、このような従来のインラインスクリュ式の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【０００３】
図１０において、１０１はヘッドストック、１０２は、ヘッドストック１０１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、１０３は、その両端をヘッドストック１０１と支持盤１０２に固定されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２とを連結した複数本の連結・ガイドバー、１０４は、連結・ガイドバー１０３に挿通・案内されて、ヘッドストック１０１と支持盤１０２との間を前後進可能な直動ブロック、１０５は、その基端部をヘッドストック１０１に固定された加熱シリンダ、１０６は、加熱シリンダ１０５の先端に設けられたノズル、１０７は、少なくとも射出時にはその樹脂注入口の周辺にノズル１０６が押し付けられる固定側金型、１０８は、固定側金型１０７に対して前後進可能な可動側金型、１０９は、型締め状態にある両金型１０７、１０８で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、１１０は、加熱シリンダ１０５内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を直動ブロック１０４に回転可能に保持されて、直動ブロック１０４に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、直動ブロック１０４と一体となって前後進するスクリュ、１１１は、支持盤１０２に搭載された射出用電動サーボモータ、１１２は、射出用電動サーボモータ１１１の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、１１３は、支持盤１０２にその端部を回転可能に保持されて、射出用電動サーボモータ１１１の回転を駆動プーリ１１５、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ１１６を介して伝達される、ボールネジ機構１１２のネジ軸（ボールネジ機構１１２の回転部）、１１４は、ネジ軸１１３に螺合されると共に、その端部を直動ブロック１０４に固定されて、ネジ軸１１３の回転で直動ブロック１０４と一体となって前後進する、ボールネジ機構１１２のナット体（ボールネジ機構１１２の直動部）である。
【０００４】
図１０に示す構成において、射出時には、射出用電動サーボモータ１１１が所定方向に回転駆動され、これにより、ボールネジ機構１１２のナット体１１４が前進駆動されることで、ナット体１１４と共に直動ブロック１０４、スクリュ１１０が前進して、スクリュ１１０の先端側に貯えられた溶融樹脂が、型締め状態にある金型１０７、１０８で形づくられたキャビティ１０９内に、射出充填されるようになっている。
【０００５】
ところで、薄肉・精密成形などでは、キャビティ１０９内に溶融樹脂を素早く充填開始して、素早く充填終了させることが良品成形のためには必須であるが、図１０に示すように単独の射出用電動サーボモータ１１１を用いた構成では、射出の加速性能、減速性能（スクリュ１１０の加速性能、減速性能）の向上には自ずと一定の限界があり、たとえ、低慣性・高応答性のサーボモータを射出用電動サーボモータ１１１に用いたとしても、加速立ち上げ時間は３０ｍｓ強程度の達成が、現状ではその限界である。
【０００６】
そこで、２つの射出用電動サーボモータを用いて、２つの射出用電動サーボモータにより１つのボールネジ機構の回転部を協働で同一方向に回転駆動することで、射出の加速性能、減速性能を向上させるようにした射出成形機も知られている。図１１は、このような２つの射出用電動サーボモータを用いた、従来のインラインスクリュ式の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。同図において、図１０と均等な構成要素には同一符号を付してあり、重複する説明は割愛することとする。
【０００７】
図１１において、１１１Ａ、１１１Ｂは、支持盤１０２に搭載された２つの射出用電動サーボモータで、この２つの射出用電動サーボモータ１１１Ａ、１１１Ｂによって、ボールネジ機構１１２のネジ軸１１３に固定した被動プーリ１１６’を、駆動プーリ１１５Ａ、１１５Ｂ、図示せぬ２つのタイミングベルトを介して、それぞれ同一方向に回転駆動することで、スクリュ１１０を前進させるようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような図１１に示す構成をとっても、１つの電動サーボモータ１１１を用いた図１０の構成よりも、射出の加速性能、減速性能の改善は、約３割程度に留まるものとなる。
【０００９】
また、射出系メカニズムにおいて、１つのボールネジ機構に対して、ナット体を回転駆動するナット用サーボモータと、ネジ軸を回転駆動するネジ用サーボモータとを設けて、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとの協働で、射出動作を制御するようにした構成も、特公平４−６４４９２号公報（特許文献１）や、特開平９−１０４０２８号公報（特許文献２）により知られている。特許文献１においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり、この状態からネジ用サーボモータの回転速度をナット用サーボモータよりも大きくすることで、スクリュを前進させるようにし、特に、低速域での制御精度の向上を図るようにしている。また、特許文献２においては、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、低速射出に適した状態と高速射出に適した状態とをつくり出すことで、寿命の短いクラッチを用いることなく、低速と高速の切り替えを行えるようにしている。
【特許文献１】特公平４−６４４９２号公報
【特許文献２】特開平９−１０４０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１においては、上記したように、ナット用サーボモータの回転とネジ用サーボモータの回転との協働で、モータは回転しているが、スクリュは軸方向移動しない状態をつくり出してはいるが、この状態は２つのモータの加速が完了し終わるまで（２つのモータの起動が完了するまで）継続されていて、サーボモータの加速領域、減速領域におけるスクリュの動作挙動については考慮されておらず、したがって、射出（１次射出）初期のスクリュの加速性能および射出（１次射出）終期の減速性能を向上させようとする技術思想は、特許文献１には見られない。
【００１１】
また、特許文献１、特許文献２には、ナット用サーボモータとネジ用サーボモータとを、共にスクリュを前進させる方向に回転駆動することで、高速射出を行うようにした技術が開示されているが、このような構成・動作をとっても、図１１に示した構成と同様に、射出の加速性能、減速性能の向上には限界のあるものとなる。
【００１２】
なおまた、特許文献１、特許文献２に示された技術では、スクリュが前進することでスクリュが樹脂から受ける大きな圧力（荷重）を、一方のサーボモータの力で支え続ける構成となっているので、この一方のサーボモータにかかる負荷が厳しいものなる構成となっている。
【００１３】
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、電動駆動タイプの射出成形機やダイカストマシンなどの成形機において、射出用部材（スクリュや射出プランジャといった射出用部材）の加速性能、減速性能の可及的な向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記した目的を達成するために、前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての１つ以上の第１サーボモータと１つ以上の第２サーボモータとを備え、前記第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、前記射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、前記第２サーボモータの回転によって前記ボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機における射出制御方法において、
前記射出用部材が前進開始する前に、前記第１サーボモータを前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて前記第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、前記第２サーボモータを前記射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速して、前記第１サーボモータと前記第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、前記射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転速度と前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速前進させる。
【００１５】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、前記射出用部材を定速度で前進させ、
前記第１サーボモータを、前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させる。
【００１６】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させる。
【００１７】
また、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この前記第２サーボモータの回転停止と略同時に、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させ、前記射出用部材の前進完了まで、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、射出用部材が前進開始する前に、第１サーボモータを射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、第２サーボモータを射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速して、第１サーボモータと第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転速度と第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、射出用部材を急速前進させるようにしている。したがって、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の加速が十分に達成されたタイミングで、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速するので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放して、射出用部材を前進させることができ、これにより、射出用部材の前進加速をきわめて急加速で行うことが可能となって、例えば、２０Ｇ程度の加速度を得ることが可能となり、射出用部材の前進加速時間を５ｍｓ（５ミリ秒）程度のきわめて短時間とすることができる。
【００１９】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、射出用部材を定速度で前進させ、次に、第１サーボモータを、第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、第２サーボモータを、第１サーボモータの減速開始と略同時に、射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速することで、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、射出用部材に略定速前進を維持させ、次に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、射出用部材を急速停止させるようにしているので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の減速をこれに足し合わせて、射出用部材を停止制御することができ、これにより、射出用部材の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００２０】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、第２サーボモータを、第１サーボモータの減速開始と略同時に、射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２サーボモータの回転速度を加速することで、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、射出用部材に略定速前進を維持させ、次に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、射出用部材を急速停止させるようにしているので、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の減速をこれに足し合わせて、射出用部材を停止制御することができ、これにより、射出用部材の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００２１】
また、第１サーボモータの第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、第２サーボモータの第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この第２サーボモータの回転停止と略同時に、ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロック（例えば直動ブロック）を固定部材（例えば支持盤）に当接させ、射出用部材の前進完了まで、ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させるようにしているので、この当接状態となった以後は、射出用部材が樹脂や金属から受ける大きな圧力（荷重）を第２サーボモータで支承する必要がなくなり、これ以後の第２サーボモータの負担を大幅に軽減することができ、同一容量であっても、第２サーボモータとして第１サーボモータよりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２サーボモータを第１サーボモータよりも加減速性能のよいものとすることが容易となり、より一層の急加速制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図８は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるインラインスクリュ式の射出成形機に係り、図１〜図４は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【００２３】
図１〜図４において、１はヘッドストック、２は、ヘッドストック１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、３は、その両端をヘッドストック１と支持盤２に固定されて、ヘッドストック１と支持盤２とを連結した複数本の連結・ガイドバー、４は、連結・ガイドバー３に挿通・案内されて、ヘッドストック１と支持盤２との間を前後進可能な第１直動ブロック、５は、同じく連結・ガイドバー３に挿通・案内されて、ヘッドストック１と支持盤２との間を前後進可能な第２直動ブロック、６は、その基端部をヘッドストック１に固定された加熱シリンダ、７は、加熱シリンダ６の先端に設けられたノズル、８は、少なくとも射出時にはその樹脂注入口の周辺にノズル７が押し付けられる固定側金型、９は、固定側金型８に対して前後進可能な可動側金型、１０は、型締め状態にある両金型８、９で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、１１は、加熱シリンダ６内に回転並びに前後進可能であるように配設され、その基端部を第１直動ブロック４に回転可能に保持されたスクリュ（射出用部材）で、該スクリュ１１は、第１直動ブロック４に搭載された図示せぬ計量用電動サーボモータの駆動力で回転駆動されると共に、第１直動ブロック４と一体となって前後進するようになっている。
【００２４】
また、１２は、第２直動ブロック５に搭載されたスクリュ直動用の第１電動サーボモータ、１３は、第１電動サーボモータ１２の出力軸に固定された第１駆動プーリ、１４は、第１電動サーボモータ１２の回転を直線運動に変換する第１ボールネジ機構（請求項でいうボールネジ機構Ａ）、１５は、第２直動ブロック５に回転可能に保持された第１ボールネジ機構１４のネジ軸（第１ボールネジ機構１４の回転部）、１６は、ネジ軸１５に螺合されると共に、その端部を第１直動ブロック４に固定されて、ネジ軸１５の回転で第１直動ブロック４と一体となって前後進する、第１ボールネジ機構１４のナット体（第１ボールネジ機構１４の直動部）、１７は、ネジ軸１５に固定されて、第１電動サーボモータ１２の回転を、第１駆動プーリ１３、図示せぬ第１タイミングベルトを介して伝達される第１被動プーリである。
【００２５】
また、１８は、支持盤２に搭載されたスクリュ直動用の第２電動サーボモータ、１９は、第２電動サーボモータ１８の出力軸に固定された第２駆動プーリ、２０は、第２電動サーボモータ１８の回転を直線運動に変換する第２ボールネジ機構、２１は、支持盤２に回転可能に保持された第２ボールネジ機構２０のネジ軸（第２ボールネジ機構２０の回転部）、２２は、ネジ軸２１に螺合されると共に、その端部を第２直動ブロック５に固定されて、ネジ軸２１の回転で第２直動ブロック５と一体となって前後進する第２ボールネジ機構２０のナット部（第２ボールネジ機構２０の直動部）、２３は、ネジ軸２１に固定されて、第２電動サーボモータ１８の回転を、第２駆動プーリ１９、図示せぬ第２タイミングベルトを介して伝達される第２被動プーリである。
【００２６】
なお、図１〜図４において、２４は溶融樹脂を示している。ここでは、第２電動サーボモータ１８として、その加減速性能が第１電動サーボモータ１２のそれよりも優れたものを用いている。
【００２７】
図１〜図４に示す構成において、第１電動サーボモータ１２の回転は、第１駆動プーリ１３、図示せぬ第１タイミングベルト、第１被動プーリ１７を介して、第１ボールネジ機構１４のネジ軸１５に伝達され、ネジ軸１５が回転することで、ナット体１６がネジ軸１５に沿って軸方向移動し、ナット体１６と一体となって第１直動ブロック４やスクリュ１１が、軸方向に前後進可能なようになっている。また、第２電動サーボモータ１８の回転は、第２駆動プーリ１９、図示せぬ第２タイミングベルト、第２被動プーリ２３を介して、第２ボールネジ機構２０のネジ軸２１に伝達され、ネジ軸２１が回転することで、ナット体２２がネジ軸２１に沿って軸方向移動し、ナット体２２と一体となって、第２直動ブロック５や第１ボールネジ機構１４のネジ軸１５や第１ボールネジ機構１４の直動で移送される部材（スクリュ１１など）が、軸方向に前後進可能なようになっている。
【００２８】
このように、本実施形態では、スクリュ１１が、第１電動サーボモータ１２の回転でも、第２電動サーボモータ１８の回転でも軸方向に移送可能となっているので、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８とを同期回転させて、第１電動サーボモータ１２の回転によるスクリュ１１の前進量と、第２電動サーボモータ１８の回転によるスクリュ１１の後退量とを等しくすることで、２つのサーボモータ１２、１８は回転しているが、スクリュ１１は軸方向に移動していない状態をつくり出すことができる。
【００２９】
図５は、本発明の射出用部材（ここではスクリュ１１）の加速原理を示す図である。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表している。図５に示すように、実際の射出に先立って（スクリュ１１の前進に先立って）、第１電動サーボモータ１２をスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて第１電動サーボモータ１２の回転速度を加速すると共に、第２電動サーボモータ１８をスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて第２電動サーボモータ１８の回転速度を加速して、スクリュ１１が射出開始位置に留まった状態となるように、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８を、図示せぬコントローラの制御の下に、同期して回転加速制御すると、第１電動サーボモータ１２の回転速度と第２電動サーボモータ１８の回転速度は高まってゆき、回転系の回転慣性力も増してゆく。ここで、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖｍ（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔｍ、すなわち、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が所定速度まで加速されたタイミングｔｍで、第２電動サーボモータ１８により直線駆動される部材（ここでは、第２直動ブロック５）の後退が強制的に阻止されると、静止慣性などを無視すると、スクリュ１１は一気に前進して垂直な加速特性で、速度Ｖｍまで加速される。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放して、スクリュ１１を前させるように制御するのが、本発明のスクリュ１１（射出用部材）の加速原理である。ただし、高速度が出ている第２直動ブロック５の後退を強制的に停止させるということは、高後退速度が出ている第２直動ブロック５を支持盤２に衝合させることを意味するので、メカ耐久性や騒音から見て実用的ではない。そこで、本実施形態では、以下に述べるようなスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）を行うようにしている。
【００３０】
本実施形態のスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）の１例について、図１〜図４、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のスクリュ前進制御の１例の様子を示す説明図であり、図１〜図４は本例における射出系メカニズムの動作遷移の様子を示している。また、図６において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表しており、時間軸に沿った、第１電動サーボモータ１２の回転速度、第２電動サーボモータ１８の回転速度、スクリュ１１の前進速度の変化をそれぞれ示している。
【００３１】
図１は、計量および必要に応じて行われるサックバックが完了した、射出待機状態を示しており、このとき、スクリュ１１は射出開始位置にある。この図１に示した状態において、図６に示す１次射出開始タイミングの直前のタイミングｔ１に至ると、射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラの制御の下に、第１電動サーボモータ１２がスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始されて第１電動サーボモータ１２の回転速度が加速されると共に、第２電動サーボモータ１８がスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始されて第２電動サーボモータ１８の回転速度が加速され、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖ１、−Ｖ１に達する（加速される）タイミングｔ２までは、スクリュ１１は射出開始位置を保持される。図２は、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３２】
第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度がＶ１まで加速されると共に、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が−Ｖ１まで加速されたタイミングｔ２に至ると、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を急減速させ、これによって、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放すことで、スクリュ１１は、急速な加速度で前進駆動を開始される。例えば、スクリュ１１は、２０Ｇ程度の加速度で加速されて、タイミングｔ２から、後記するスクリュ１１の加速完了タイミングｔ３までの、スクリュー１１の前進加速時間は、５ｍｓ（５ミリ秒）程度が達成される。
【００３３】
次に、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖ２（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔ３に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転加速を終了させて、第１電動サーボモータ１２の制御を第１回転方向Ｒａ１の定速回転制御に切り替え、また、上記タイミングｔ３において、第２電動サーボモータ１８の回転速度を０（零）とする。これによって、スクリュ１１は、タイミングｔ３以降は、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の一定速の回転速度Ｖ２によって、定速度で前進駆動される。また、上記タイミングｔ３に至ると（第２電動サーボモータ１８が回転停止した状態に至ると）、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させた状態とする。図３は、タイミングｔ３における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３４】
次に、図示せぬコントローラは、タイミングｔ３から所定時間が経過したタイミングｔ４に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転制御を、回転速度Ｖ２の定速回転制御から減速制御に切り替えて、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度を減速すると共に、第２電動サーボモータ１８を、スクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて第２電動サーボモータの回転速度を加速することで、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度Ｖ１に達するタイミングｔ５までは、スクリュ１１に、モータ回転速度Ｖ２に対応する定速前進を維持させる。
【００３５】
次に、図示せぬコントローラは、上記のタイミングｔ５に至ると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を急速に減速することで、スクリュ１１を急速停止させるように制御する。これによって、スクリュ１１が前進を停止させた、１次射出完了のタイミングｔ６に至るようになっている。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を加速から急減速することで、スクリュ１１を急速停止させるようにしているので、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の急減速をこれに足し合わせて、スクリュ１１を停止制御することができ、これにより、スクリュ１１の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。図４は、タイミングｔ６における射出系メカニズムの様子を示している。
【００３６】
なお、上述した図６のスクリュ前進制御の１例では、スクリュ１１の減速制御においても、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８との協働で、スクリュ１１の急峻な減速制御を行うようにしているが、スクリュ１１の減速制御は第１電動サーボモータ１２のみで行うようにしてもよい。この場合には、スクリュ１１の減速度合いは従来と同等のものとなるが、図６のタイミングｔ３以降は、第２直動ブロック５が支持盤２に当接した状態を維持させることができるので、スクリュ１１が樹脂（溶融樹脂２４）から受ける大きな圧力（荷重）を第２電動サーボモータ１８で支承する必要がなくなり、これ以後の第２電動サーボモータ１８の負担を大幅に軽減することができる。つまり、薄肉・精密成形で最も重視されるは１次射出の前進加速性能であるので、１次射出の前進加速性能のみを重視する場合には、第２電動サーボモータ１８にかかる負荷を少なくできて、同一容量であっても、第２電動サーボモータ１８として第１電動サーボモータ１２よりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２電動サーボモータ１８を第１電動サーボモータ１２よりも加減速性能のよいものとすることが、より容易となる。
【００３７】
なおまた、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させた状態として、スクリュ１１の減速制御は第１電動サーボモータ１２のみで行う場合には、図７に示すように、第１電動サーボモータ１２を第１回転方向Ｒａ１に回転開始すると共に、第２電動サーボモータ１８を第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖｎ１、−Ｖｎ１に達する（加速される）タイミングｔｎ１までは、スクリュ１１に射出開始位置を保持させ、タイミングｔｎ１に至ると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速させ、第２電動サーボモータ１８の回転速度が−Ｖｎ２となったタイミングｔｎ２で、第２直動ブロック５を支持盤２に当接させるようにしてもよい。この場合には、メカ寿命や騒音などが多少懸念されるも、スクリュ１１の前進加速をより高めることが可能となり、また、同一容量であっても、第２電動サーボモータ１８として第１電動サーボモータ１２よりも低トルクで高回転出力のモータを用いることができ、第２電動サーボモータ１８を第１電動サーボモータ１２よりも加減速性能のよいものとすることが、より一層容易となる。
【００３８】
続いて、本実施形態のスクリュ１１の前進制御（１次射出の制御）の他の例について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のスクリュ前進制御の他の例の様子を示す説明図であり、図８において、横軸は時間を表し、縦軸は速度（相対速度）を表しており、時間軸に沿った、第１電動サーボモータ１２の回転速度、第２電動サーボモータ１８の回転速度、スクリュ１１の前進速度の変化をそれぞれ示している。
【００３９】
図８に示す１次射出開始タイミングの直前のタイミングｔ１１に至ると、射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラの制御の下に、第１電動サーボモータ１２がスクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始されて第１電動サーボモータ１２の回転速度が加速されると共に、第２電動サーボモータ１８がスクリュ１１を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始されて第２電動サーボモータ１８の回転速度が加速され、第１電動サーボモータ１２と第２電動サーボモータ１８の回転速度がそれぞれ所定速度Ｖ１１、−Ｖ１１に達する（加速される）タイミングｔ１２までは、スクリュ１１は射出開始位置を保持される。
【００４０】
第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度がＶ１１まで加速されると共に、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度が−Ｖ１１まで加速されたタイミングｔ１２に至ると、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を急減速させ、これによって、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に高められた加速を一気に解き放すことで、スクリュ１１は、急速な加速度で前進駆動を開始される。例えば、スクリュ１１は、２０Ｇ程度の加速度で加速されて、タイミングｔ１２から、後記するスクリュ１１の加速完了タイミングｔ１３までの、スクリュー１１の前進加速時間は、５ｍｓ（５ミリ秒）程度が達成される。
【００４１】
次に、図示せぬコントローラは、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転速度が設定された所定最高速度Ｖ１２（モータが出力可能な最高速度とは限らない）まで加速されたタイミングｔ１３に至ると、第１電動サーボモータ１２の回転加速を終了させて、第１電動サーボモータ１２の制御を回転減速に切り替え、また、第２電動サーボモータ１８を、スクリュ１１を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて、第２電動サーボモータ１８の回転速度を、第１電動サーボモータ１２の減速度合いに合わせた加速度合いで加速する。これにより、第２電動サーボモータの第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度Ｖ１１に達するタイミングｔ１４までは、スクリュ１１は定速の前進動作を行う。
【００４２】
次に、図示せぬコントローラは、上記のタイミングｔ１４に達すると、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を加速から急減速することで、スクリュ１１の前進速度を急速に減速させ、スクリュ１１を急速停止させる。これによって、スクリュ１１が前進を停止させた、１次射出完了のタイミングｔ１５に至るようになっている。このように、第１電動サーボモータ１２の第１回転方向Ｒａ１の十分に低減された減速を一気に解き放すと同時に、第２電動サーボモータ１８の第１回転方向Ｒｂ１の急減速をこれに足し合わせて、スクリュ１１を停止制御することができ、これにより、スクリュ１１の前進減速をきわめて急減速で行うことが可能となって、先の加速性能と同等もしくはそれ以上の減速性能を得ることが可能となる。
【００４３】
以上の実施形態では、本発明を射出成形機に適用した例を示したが、本発明はダイカストマシンにも適用可能である。図９は、本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンの射出系メカニズムの要部構成を示す図である。
【００４４】
図９において、３１は固定ダイプレート、３２は、固定ダイプレート３１に搭載された固定側金型、３３は、固定ダイプレート３１に対して前後進可能な可動ダイプレート、３４は、可動ダイプレート３２に搭載された可動側金型、３５は、型締め状態にある両金型３２、３４で形づくられるキャビティ（成形品形成用空間）、３６は、固定側金型３２にその端部を固定されて、その内部がキャビティ３５と金型湯道部３７を通じて連通した射出スリーブ、３８は、射出スリーブ３６の給湯口、３９は、射出スリーブ３６内を前後進可能な射出プランジャ、４０は、固定ダイプレート３１と所定距離をおいて対向配置された支持盤、４１は、その両端を固定ダイプレート３１と支持盤４０に固定された複数本の連結・ガイドバー、４２は、連結・ガイドバー４１に挿通・案内されて、固定ダイプレート３１と支持盤４０との間を前後進可能な第１直動ブロック、４３は、同じく連結・ガイドバー４１に挿通・案内されて、固定ダイプレート３１と支持盤４０との間を前後進可能な第２直動ブロックである。
【００４５】
また、４４は、第２直動ブロック４３に搭載された射出プランジャ駆動用の第１電動サーボモータ、４５は、第１電動サーボモータ４４の出力軸に固定された第１駆動プーリ、４６は、第１電動サーボモータ４４の回転を直線運動に変換する第１ボールネジ機構（請求項でいうボールネジ機構Ａ）、４７は、第２直動ブロック４３に回転可能に保持された第１ボールネジ機構４６のネジ軸（第１ボールネジ機構４６の回転部）、４８は、ネジ軸４７に螺合されると共に、その端部を第１直動ブロック４２に固定されて、ネジ軸４７の回転で第１直動ブロック４２と一体となって前後進する、第１ボールネジ機構４６のナット体（第１ボールネジ機構４６の直動部）、４９は、ネジ軸４７に固定されて、第１電動サーボモータ４４の回転を、第１駆動プーリ４５、図示せぬ第１タイミングベルトを介して伝達される第１被動プーリである。
【００４６】
また、５０は、支持盤４０に搭載された射出プランジャ駆動用の第２電動サーボモータ、５１は、第２電動サーボモータ５０の出力軸に固定された第２駆動プーリ、５２は、第２電動サーボモータ５０の回転を直線運動に変換する第２ボールネジ機構、５３は、支持盤４０に回転可能に保持された第２ボールネジ機構５２のネジ軸（第２ボールネジ機構５２の回転部）、５４は、ネジ軸５３に螺合されると共に、その端部を第２直動ブロック４３に固定されて、ネジ軸５３の回転で第２直動ブロック４３と一体となって前後進する第２ボールネジ機構５２のナット部（第２ボールネジ機構５２の直動部）、５５は、ネジ軸５３に固定されて、第２電動サーボモータ５０の回転を、第２駆動プーリ５５、図示せぬ第２タイミングベルトを介して伝達される第２被動プーリである。
【００４７】
なお、５６は、金属（溶融金属ないし固化し始めた金属ないし固化した金属）示している。
【００４８】
図９に示す構成において、第１電動サーボモータ４４の回転は、第１駆動プーリ４５、図示せぬ第１タイミングベルト、第１被動プーリ４９を介して、第１ボールネジ機構４６のネジ軸４７に伝達され、ネジ軸４７が回転することで、ナット体４８がネジ軸４７に沿って軸方向移動し、ナット体４８と一体となって第１直動ブロック４２や射出プランジャ３９が、軸方向に前後進可能なようになっている。また、第２電動サーボモータ５０の回転は、第２駆動プーリ５１、図示せぬ第２タイミングベルト、第２被動プーリ５５を介して、第２ボールネジ機構５２のネジ軸５３に伝達され、ネジ軸５３が回転することで、ナット体５４がネジ軸５３に沿って軸方向移動し、ナット体５４と一体となって、第２直動ブロック４３や第１ボールネジ機構４６のネジ軸４７や第１ボールネジ機構４６の直動で移送される部材（射出プランジャ３９など）が、軸方向に前後進可能なようになっている。
【００４９】
このように、本他の実施形態では、射出プランジャ３９が、第１電動サーボモータ４４の回転でも、第２電動サーボモータ５０の回転でも、軸方向に移送可能となっているので、先に述べた射出成形機の実施形態と同様の手法で、射出制御（射出プランジャ３９の前進制御）を行うことができ、先に述べた射出成形機の実施形態と同等の作用効果を奏することができる。
【００５０】
なお、上述した射出成形機やダイカストマシンの実施形態では、第１電動サーボモータと第２電動サーボモータをそれぞれ１つずつ用いた例を示したが、第１電動サーボモータとして２つ以上のモータを用いても、あるいは、第２電動サーボモータとして２つ以上のモータを用いてもよく、この場合には、２つ以上のモータの出力を１つの被動プーリに同時に伝達するように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図５】本発明の射出用部材の加速原理を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の１例の様子を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の１例の変形を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、スクリュ前進制御の他の１例の様子を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るダイカストマシンの射出系メカニズムの要部構成を示す説明図である。
【図１０】従来の第１例の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図１１】従来の第２例の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ヘッドストック
２ 支持盤
３ 連結・ガイドバー
４ 第１直動ブロック
５ 第２直動ブロック
６ 加熱シリンダ
７ ノズル
８ 固定側金型
９ 可動側金型
１０ キャビティ
１１ スクリュ
１２ スクリュ直動用の第１電動サーボモータ
１３ 第１駆動プーリ
１４ 第１ボールネジ機構
１５ ネジ軸
１６ ナット体
１７ 第１被動プーリ
１８ スクリュ直動用の第２電動サーボモータ
１９ 第２駆動プーリ
２０ 第２ボールネジ機構
２１ ネジ軸
２２ ナット部
２３ 第２被動プーリ
２４ 溶融樹脂
３１ 固定ダイプレート
３２ 固定側金型
３３ 可動ダイプレート
３４ 可動側金型
３５ キャビティ
３６ 射出スリーブ
３７ 金型湯道部
３８ 給湯口
３９ 射出プランジャ
４０ 支持盤
４１ 連結・ガイドバー
４２ 第１直動ブロック
４３ 第２直動ブロック
４４ 射出プランジャ駆動用の第１電動サーボモータ
４５ 第１駆動プーリ
４６ 第１ボールネジ機構
４７ ネジ軸
４８ ナット体
４９ 第１被動プーリ
５０ 射出プランジャ駆動用の第２電動サーボモータ
５１ 第２駆動プーリ
５２ 第２ボールネジ機構
５３ ネジ軸
５４ ナット部
５５ 第２被動プーリ
５６ 金属
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての１つ以上の第１サーボモータと１つ以上の第２サーボモータとを備え、前記第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、前記射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、前記第２サーボモータの回転によって前記ボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機における射出制御方法であって、
前記射出用部材が前進開始する前に、前記第１サーボモータを前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて前記第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、前記第２サーボモータを前記射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速して、前記第１サーボモータと前記第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、前記射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転速度と前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速前進させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、前記射出用部材を定速度で前進させることを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータを、前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この前記第２サーボモータの回転停止と略同時に、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させ、前記射出用部材の前進完了まで、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項１】
前後進可能な射出用部材の直動駆動源としての１つ以上の第１サーボモータと１つ以上の第２サーボモータとを備え、前記第１サーボモータの回転でその回転部が回転駆動されるボールネジ機構Ａの直動部を、前記射出用部材の基端部を保持した部材に固定し、前記第２サーボモータの回転によって前記ボールネジ機構Ａの回転部を前後進させる構成をとる成形機における射出制御方法であって、
前記射出用部材が前進開始する前に、前記第１サーボモータを前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒａ１に回転開始させて前記第１サーボモータの回転速度を加速すると共に、前記第２サーボモータを前記射出用部材を後退させる第２回転方向Ｒｂ２に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速して、前記第１サーボモータと前記第２サーボモータの回転速度がそれぞれ所定速度に達するまでは、前記射出用部材を実質的に射出開始位置に保持するようにし、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転速度と前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度がそれぞれ所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速前進させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）として、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転によって、前記射出用部材を定速度で前進させることを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータを、前記第１回転方向Ｒａ１の定速回転から減速開始させて、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速が終了すると、前記第１サーボモータの回転速度を減速すると共に、前記第２サーボモータを、前記第１サーボモータの減速開始と略同時に、前記射出用部材を前進させる第１回転方向Ｒｂ１に回転開始させて前記第２サーボモータの回転速度を加速することで、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達するまでは、前記射出用部材に略定速前進を維持させ、
前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度が所定速度に達すると、前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転減速を継続させつつ、前記第２サーボモータの前記第１回転方向Ｒｂ１の回転速度を減速することで、前記射出用部材を急速停止させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の成形機の射出制御方法において、
前記第１サーボモータの前記第１回転方向Ｒａ１の回転加速の終了と略同時に、前記第２サーボモータの前記第２回転方向Ｒｂ２の回転速度を０（零）とすると共に、この前記第２サーボモータの回転停止と略同時に、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させ、前記射出用部材の前進完了まで、前記ボールネジ機構Ａの回転部を保持した保持ブロックを固定部材に当接させた状態を維持させるようにしたことを特徴とする成形機における射出制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２３０１９２（Ｐ２００８−２３０１９２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７６８６８（Ｐ２００７−７６８６８）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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