成形機
【課題】構造が簡単で安価かつ容易に実施可能な大型の電動式成形機を提供する。
【解決手段】第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、複数巻３相モータを用いる。各射出用電動サーボモータ１３，１４のそれぞれに対応して、そのモータの巻線数に応じた数のサーボアンプ５Ａ〜５Ｄ及びインバータ６Ａ〜６Ｄを接続する。サーボアンプ５Ａ〜５Ｄのうちの１つをマスターサーボアンプとし、他をスレーブサーボアンプとする。また、いずれか１つの射出用電動サーボモータにその回転方向及び回転量を検出するエンコーダを備え、その出力信号を各サーボアンプ５Ａ〜５Ｄに供給する。
【解決手段】第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、複数巻３相モータを用いる。各射出用電動サーボモータ１３，１４のそれぞれに対応して、そのモータの巻線数に応じた数のサーボアンプ５Ａ〜５Ｄ及びインバータ６Ａ〜６Ｄを接続する。サーボアンプ５Ａ〜５Ｄのうちの１つをマスターサーボアンプとし、他をスレーブサーボアンプとする。また、いずれか１つの射出用電動サーボモータにその回転方向及び回転量を検出するエンコーダを備え、その出力信号を各サーボアンプ５Ａ〜５Ｄに供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、１つの可動部を複数の電動サーボモータを用いて駆動するマルチモータ式成形機に備えられるモータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機には、大別して、油圧駆動方式の成形機（油圧式成形機）と電動駆動方式の成形機（電動式成形機）とがあるが、近年においては、油圧式成形機のように工場内を作動油で汚さず、また、油圧式成形機に比べて高精度の位置制御及び速度制御が可能であることから、可動部である射出装置、型開閉装置及び押出装置等の駆動源として電動サーボモータを用いた電動式成形機が普及しつつある。
【０００３】
しかるに、１つの電動サーボモータにより得られる最大トルクには限界があるので、大型の成形機においては、１つの可動部に対応して複数の電動サーボモータを備え、それぞれの電動サーボモータを同期駆動して、必要なトルクを得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、成形機用の電動サーボモータとしては、３相モータが一般的に用いられるが、成形機に大出力の単数巻３相モータを備えると、それを制御するためには、インバータの最大耐圧を高くしたり、最大電流を大きくする必要があると共に、サーボコントローラ等の制御系についても、その対応電圧を大きくする必要がある。かかる問題を解決するため、成形機用の電動サーボモータとして複数巻３相モータを用いて、それぞれの３相巻線に３相インバータとサーボコントローラとを接続すると共に、各サーボコントローラを互いに接続して、各３相インバータから各３相巻線に供給される駆動電流の位相が一致するように制御する技術も従来提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２８７５１号公報
【特許文献２】特許第３６６１５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、成形機の可動部を駆動する２つ以上の電動サーボモータのいずれか１つに対応してマスターサーボアンプを設けると共に、他の電動サーボモータに対応してスレーブサーボアンプを設け、マスターサーボアンプは、上位のモーションコントローラから出力される動作指令信号に従って、これに対応する１つのサーボモータを駆動制御すると共に、スレーブサーボアンプに対してトルク指令信号を出力し、スレーブサーボアンプは、マスターサーボアンプから出力されるトルク指令信号に基づいて、対応する他の電動サーボモータに対してトルク制御を行うという構成であるので、マスターサーボアンプにより駆動制御される１つの電動サーボモータの回転量と、スレーブサーボアンプにより駆動制御される他の電動サーボモータの回転量との間にずれが生じやすい。これを是正するため、特許文献１に開示の技術は、各電動サーボモータのモータ軸どうし、及びこれらの電動サーボモータによって回転駆動される可動部の回転軸をベルトで連結しているが、かかる構成によると、成形機の構造が複雑化して成形機が高コスト化すると共に、可動部の設計が困難なものになる。
【０００６】
一方、特許文献２に開示の技術は、１つの複数巻３相モータに対応して２つのサーボアンプを備えているので、この技術を応用すれば、大出力の電動サーボモータの搭載が可能になり、電動式成形機のより一層の大型化を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示の技術は、１つの複数巻３相モータに対応して２つのサーボアンプを備えるというものであり、１つの可動部に複数の電動サーボモータを備える技術については何ら開示されていないので、このままでは可動部の駆動に大きなトルクを要する大型の成形機に適用することができない。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単で安価かつ容易に実施可能な大型の電動式成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この目的を達成するため、第１に、複数の複数巻３相サーボモータと、これら複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器と、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される回転部及び該回転部により前後進される直動体を有し、前記回転部が前記複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれに直結された複数の運動変換機構と、前記直動体の動作を指示するモーションコントローラと、このモーションコントローラから出力される駆動指令信号に基づいて前記複数の複数巻３相サーボモータの１つを駆動するマスターサーボアンプと、該マスターサーボアンプから出力される同期制御信号に基づいて他の複数巻３相サーボモータを駆動するスレーブサーボアンプとを備えた成形機において、前記複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台の前記マスターサーボアンプと１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備えると共に、前記他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備え、前記マスターサーボアンプ及び前記スレーブサーボアンプは、前記位置検出器の出力信号をフィードバック量として前記複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うという構成にした。
【００１０】
本構成によると、全てのサーボアンプが、１つの複数巻３相サーボモータに備えられた位置検出器の出力信号をフィードバック量として、１つの可動部を駆動するために配置された複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うので、これら複数の複数巻３相サーボモータの回転速度及び回転量を高精度に同期させることができる。よって、複数の複数巻３相サーボモータどうし、及びこれら複数の複数巻３相サーボモータによって駆動される可動部の回転部をベルト等で連結する必要がなく、複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれと、各複数巻３相サーボモータに対応する運動変換機構の回転部とを直結することができて、電動式成形機の低コスト化が図れると共に、可動部の構成を簡略化できて、設計の自由度を高めることができる。また、複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台のマスターサーボアンプと１乃至複数のスレーブサーボアンプとを備えると共に、他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数のスレーブサーボアンプを備えるので、大出力の複数巻３相サーボモータを搭載することが可能になり、電動式成形機の大型化を図ることができる。
【００１１】
本発明は第２に、前記第１の成形機において、前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動されるネジ軸と、これに螺合されるナット体とからなるボールネジ機構を用いるという構成にした。
【００１２】
本構成によると、運動変換機構として、直動体（ナット体）の直進性に優れたボールネジ機構を用いるので、直動体を介して駆動される射出装置、型開閉装置及び押出装置等の位置制御及び速度制御を高精度に行うことができる。
【００１３】
本発明は第３に、前記第１の成形機において、前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される第１アームと、一端が前記第１アームに回転可能に結合され、他端が前記直動体に回転可能に結合された第２アームとからなるクランク機構を用いるという構成にした。
【００１４】
本構成によると、運動変換機構として、第１アームの回転角度に応じて直動体に作用するトルクが変化するクランク機構を用いるので、最も大きなトルクを必要とする工程において直動体に最も大きなトルクが作用するように第１アームの初期位置を調整しておくことにより、複数巻３相サーボモータの出力トルクの無駄をなくすことができ、複数巻３相サーボモータの小型化を図ることができる。また、クランク機構は、ボールネジ機構に比べて耐塵埃性に優れるので、塵埃が多い作業環境にて使用されるダイカストマシンに好適で、メンテナンスが容易で故障しにくいダイカストマシンとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の成形機は、複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１つのマスターサーボアンプと１乃至複数のスレーブサーボアンプを備えると共に、他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数のスレーブサーボアンプを備え、これらマスターサーボアンプ及びスレーブサーボアンプは、複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器の出力信号をフィードバック量として複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うようにしたので、複数の複数巻３相サーボモータどうし、及びこれら複数の複数巻３相サーボモータによって駆動される可動部の回転部をベルト等で連結する必要がなく、電動成形機の低コスト化が図れると共に、可動部の構成を簡略化できて、設計の自由度を高めることができる。また、各複数巻３相サーボモータに対応して複数のサーボアンプを備えるので、大出力の複数巻３相サーボモータを搭載することが可能になり、電動式成形機の大型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る成形機の実施形態を、射出成形機を例にとり、図１乃至図５を参照して説明する。図１は実施形態に係る射出成形機の構成図、図２は実施形態に係る射出装置の構成図、図３は実施形態に係る２重巻３相サーボモータの巻線構造を示す図、図４は実施形態に係るモータ駆動制御装置のブロック図、図５は実施形態に係るモータ駆動制御装置の回路図である。
【００１７】
図１に示すように、本例の射出成形機は、射出装置１と、型締装置２と、押出装置３と、これらの各装置１，２，３に備えられた各電動サーボモータの駆動を制御するモーションコントローラ４と、このモーションコントローラ４から出力される駆動指令信号に基づいて前記各装置１，２，３に備えられた各電動サーボモータを駆動する所要数のサーボアンプ５と、該サーボアンプ５の出力端に接続された所要数のインバータ６とを備えている。
【００１８】
射出装置１は、図２に詳細に示すように、ベース７上に所定の間隔を隔てて対向に配設されたヘッドストック１１及びモータ取付板１２と、モータ取付板１２に取り付けられた第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４と、第１射出用電動サーボモータ１３に備えられ、第１射出用電動サーボモータ１３の回転方向及び回転量を検出するエンコーダ（位置検出器）１５と、ヘッドストック１１とモータ取付板１２との間に架け渡された４本の連結バー１６と、連結バー１６に案内されてヘッドストック１１とモータ取付板１２との間を前後進する直動体１７と、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の回転運動を直動体１７の直進運動に変換する第１及び第２のボールネジ機構１８，１９と、直動体１７に取り付けられた計量用サーボモータ２０と、該計量用サーボモータ２０に一端が連結されたスクリュー２１と、スクリュー２１を収納するシリンダ２２と、シリンダ２２の先端部に備えられた射出ノズル２３と、シリンダ２２内に原料樹脂を供給するホッパ２４とから主に構成されている。第１及び第２のボールネジ機構１８，１９は、それぞれ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子に直結され、これら第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４によって回転駆動されるネジ軸２５と、該ネジ軸２５に螺合され、一端が直動体１７に固定されたナット体２６とからなる。このように、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５を直結すると、各射出用電動サーボモータ１３，１４どうし及びこれとネジ軸２５とを連結する動力伝達機構を省略できるので、射出装置１ひいては成形機の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１９】
第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４としては、複数巻３相サーボモータが用いられる。この複数巻３相サーボモータは、互いに１２０度の位相角をもつＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線を複数重ね巻きしたもので、重ね巻きした巻線の数に応じた数のＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線を有する。図３は、２重巻３相サーボモータの巻線構造を模式的に示したものであって、巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と、巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２とを有している。
【００２０】
なお、本実施形態においては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、円筒形のモータハウジング１３ａ，１４ａと、モータハウジング１３ａ，１４ａ内に収納された円筒形のモータ固定子１３ｂ，１４ｂと、モータ固定子１３ｂ，１４ｂの外周に巻回されたモータコイル１３ｃ，１４ｃと、モータ固定子１３ｂ，１４ｂ内に回転可能に配置された円筒形のモータ回転子１３ｄ，１４ｄと、モータ回転子１３ｄ，１４ｄの外面に取り付けられたモータ磁石１３ｅ，１４ｅとからなる、いわゆるビルトインモータが用いられている。ビルトインモータは、モータ回転子１３ｄ，１４ｄの内部に駆動部材であるネジ軸２５を配置できるので、モータ設定部の構成を簡略化することができ、射出成形機の小型化に有利であるが、本発明の要旨は、ビルトインモータに限定されるものではなく、他の形式の複数巻３相サーボモータを用いることもできる。
【００２１】
本実施形態に係る成形機は、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の駆動力によって直動体１７及びスクリュー２１を前進する構成であり、かつ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５を直結する構成であるので、その駆動制御を厳密に行う必要がある。また、大型の成形機においては、射出速度の高速化及び射出圧力の高圧化を図るため、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の駆動力を高める必要がある。
【００２２】
このため、本実施形態に係る成形機は、図４に示すように、第１射出用電動サーボモータ１３に対しては、モーションコントローラ４から出力される駆動指令信号Ｓ１の入力部を有するマスターサーボアンプ５Ａと、マスターサーボアンプ５Ａの出力端に接続された第１インバータ６Ａと、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第１スレーブサーボアンプ５Ｂと、第１スレーブサーボアンプ５Ｂの出力端に接続された第２インバータ６Ｂとが備えられる。また、第２射出用電動サーボモータ１４に対しては、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第２スレーブサーボアンプ５Ｃと、第２スレーブサーボアンプ５Ｃの出力端に接続された第３インバータ６Ｃと、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第３スレーブサーボアンプ５Ｄと、第３スレーブサーボアンプ５Ｄの出力端に接続された第４インバータ６Ｄとが備えられる。これに加えて、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄには、第１射出用電動サーボモータ１３に備えられたエンコーダ１５の出力信号Ｓ３がそれぞれ入力される。
【００２３】
マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄは、同一のソフトウェアで動作する同一構成のものであって、それぞれ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４に求められる最大出力の半分の制御能力を有するものが用いられる。なお、各サーボアンプ５Ａ〜５Ｄとして、マスター／スレーブの切換機能を有するものを用いると、部品を共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００２４】
第１乃至第４のインバータ６Ａ〜６Ｄは、同一構成のものであって、図５に示すように、それぞれ複数のパワートランジスタとダイオードをもって構成されている。第１インバータ６Ａは、２重巻３相モータである第１射出用電動サーボモータ１３の巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され、第２インバータ６Ｂは、この第１射出用電動サーボモータ１３の巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続される。同様に、図示は省略するが、第３インバータ６Ｃは、２重巻３相モータである第２射出用電動サーボモータ１４の巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され、第４インバータ６Ｄは、この第２射出用電動サーボモータ１４の巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続される。なお、図中の符号８，９は電流センサを示しており、これらの各電流センサ８，９は、それぞれ巻線Ｕ１及びＶ１に流れるモータ駆動電流と、巻線Ｕ２及びＶ２に流れるモータ駆動電流を検出し、検出値をマスターサーボアンプ５Ａ及び第１スレーブサーボアンプ５Ｂに出力する。これらマスターサーボアンプ５Ａ及び第１スレーブサーボアンプ５Ｂは、各電流センサ８，９の検出値と、第１射出用電動サーボモータ１３の回転速度及び回転量とに基づいて、第１射出用電動サーボモータ１３の駆動を制御する。第２射出用電動サーボモータ１４についても、これと同様に駆動が制御される。
【００２５】
本例の射出装置１は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダ１５の出力信号Ｓ３をフィードバック量として、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４に対するフィードバック制御を行うので、第１射出用電動サーボモータ１３の駆動と第２射出用電動サーボモータ１４の駆動とを高精度に同期させることができ、これら各射出用電動サーボモータ１３，１４どうし及びこれとネジ軸２５とを連結する動力伝達機構の省略が可能になる。
【００２６】
計量用サーボモータ２０としては、必ずしも複数巻３相サーボモータを用いる必要も、ビルトインモータを用いる必要もないが、複数巻３相のビルトインモータを用いると、成形機用モータを共用化できるので、射出成形機の低コスト化を図る上で有利である。
【００２７】
以下、本実施形態に係る射出装置１の動作について説明する。モーションコントローラ４からの指令により計量用サーボモータ２０を起動すると、モータ回転子と一体にスクリュー２１が回転駆動され、それに伴ってホッパ２４からシリンダ２２内に原料樹脂が供給される。シリンダ２２内に供給された原料樹脂は、スクリュー２１の回転に伴う剪断力及びシリンダ２２の外周に設けられた図示しないバンドヒータから与えられる熱によって可塑化及び混練され、シリンダ２２の先端側に順次移送される。そして、シリンダ２２の先端側に移送される樹脂の量が増加するにしたがって、スクリュー２１に作用する背圧が大きくなるので、この背圧を適宜のセンサで検出することにより、可塑化及び混練された樹脂の計量を行うことができる。モーションコントローラ４は、可塑化及び混練された樹脂が所定量に達したと判定したとき、マスターサーボアンプ５Ａに駆動指令信号を出力して、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４を起動する。これにより、モータ回転子１３ｄ、１４ｄと一体にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５が回転駆動し、ネジ軸２５に螺合されたナット体２６、及びナット体２６に固定された直動体１７が前進して、射出ノズル２３から可塑化及び混練された樹脂が金型内に射出される。
【００２８】
なお、前記実施形態においては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、２重巻３相モータを用いたが、本発明の要旨は、複数巻３相モータを用いることにあるのであって、３重巻以上の３相モータを用いることもできる。その場合には、３相モータの巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が備えられる。
【００２９】
次に、実施形態に係る成形機の型締装置２について説明する。
【００３０】
実施形態に係る型締装置２は、図１に示すように、成形機のベース７上に所定の間隔を隔てて対向に固定された固定ダイプレート３１及びテールストック３２と、両端がこれら固定ダイプレート３１及びテールストック３２に固定された複数本のタイバー３３と、タイバー３３に案内されて固定ダイプレート３１とテールストック３２との間で前後進する可動ダイプレート３４と、テールストック３２と可動ダイプレート３４とを連結するトグルリンク機構３５と、テールストック３２に搭載された型締用電動サーボモータ３６と、型締用電動サーボモータ３６の回転運動を直進運動に変換してトグルリンク機構３５に伝達するボールネジ機構３７とを備えている。固定ダイプレート３１には、固定側金型３８が搭載され、可動ダイプレート３４には、可動側金型３９が搭載される。
【００３１】
トグルリンク機構３５は、一端側がテールストック３２に回動可能にピン結合されたＢリンク４１と、一端側が可動ダイプレート３４に回動可能にピン結合されると共に、他端側がＢリンク４１の他端側と相対的に回動するようにピン結合されたＡリンク４２と、ボールネジ機構３７を介して型締用電動サーボモータ３６の駆動力を受けるクロスヘッド４３と、一端がクロスヘッド４３に回動可能にピン結合されると共に、他端側がＢリンク４１の中間部と相対的に回動するようにピン結合されたＣリンク４４とからなる。なお、本例のトグルリンク機構３５は、Ａリンク４２とＢリンク４１とＣリンク４４とを有する５点軸支構造のリンク機構となっているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の形式のトグルリンク機構を備えることも勿論可能である。
【００３２】
図１においては、型締用電動サーボモータ３６及びボールネジ機構３７が１つずつしか表示されていないが、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４及びこれに連結された第１及び第２のボールネジ機構１８，１９と同様に、２つ或いはそれ以上の数の型締用電動サーボモータ３６及びボールネジ機構３７が備えられる。また、これら複数の型締用電動サーボモータ３６のいずれか１つに回転検出用のエンコーダを備えると共に、各型締用電動サーボモータ３６毎に、当該モータが有する巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が備えられる。その他、型締用電動サーボモータ３６の巻線構造、型締用電動サーボモータ３６とサーボアンプ５及びインバータ６との接続構造、各サーボアンプ５に対するエンコーダの接続構造、それに各型締用電動サーボモータ３６の駆動制御方法等については、射出用電動サーボモータ１３，１４と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
また、型締用電動サーボモータ３６としては、射出用電動サーボモータ１３，１４と同様のビルトインモータを用いることができる。このようにすると、成形機用モータを共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００３４】
本例の型締装置２は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダの出力信号をフィードバック量として、複数の型締用電動サーボモータ３６に対するフィードバック制御を行うので、これら複数の型締用電動サーボモータ３６の駆動を高精度に同期させることができる。
【００３５】
以下、本実施形態に係る型締装置２の動作について説明する。型締用電動サーボモータ３６を駆動し、ボールネジ機構３７を介してクロスヘッド４３を固定ダイプレート３１側に前進させると、図１に示すようにＡリンク４２とＢリンク４１とが一直線状に延びて可動ダイプレート４３が固定ダイプレート３１側に前進し、固定側金型３８と可動側金型３９とが型締めされる。これにより、固定側金型３８と可動側金型３９との間に所要の金型キャビティ４０が形成されるので、射出装置１による金型キャビティ４０内への成形材料の射出が可能になる。また、この状態から、型締用電動サーボモータ３６を駆動し、ボールネジ機構３７を介してクロスヘッド４３をテールストック３２側に後退させると、Ａリンク４２とＢリンク４１とが折り畳まれて可動ダイプレート４３がテールストック３２側に後退し、固定側金型３８と可動側金型３９とが型開される。これにより、後述する押出装置３を用いた成形品の取り出しが可能になる。
【００３６】
次に、実施形態に係る成形機の押出装置３について説明する。
【００３７】
実施形態に係る押出装置３は、図１に示すように、押出プレート５１と、押出プレート５１に植設された複数本の押出ピン５２と、押出プレート５１の駆動源である第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４と、これら第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の回転運動を直進運動に変換して押出プレート５１に伝達する第１及び第２のボールネジ機構５５，５６とからなる。押出プレート５１、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４並びに第１及び第２のボールネジ機構５５，５６は、可動ダイプレート３４の背面側に配置され、押出ピン５２は、可動ダイプレート３４に開設されたピン挿通孔５７内に貫通して配置される。
【００３８】
第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４としては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４と同様に、複数巻３相モータが用いられる。そして、いずれか一方の押出用電動サーボモータ５３，５４に回転検出用のエンコーダが備えられると共に、各押出用電動サーボモータ５３，５４毎に、当該モータが有する巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が接続される。その他、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の巻線構造、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４とサーボアンプ５及びインバータ６との接続構造、各サーボアンプ５に対するエンコーダの接続構造、それに各第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の駆動制御方法等については、射出用電動サーボモータ１３，１４と同じであるので、説明を省略する。
【００３９】
また、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４としては、射出用電動サーボモータ１３，１４と同様のビルトインモータを用いることができる。このようにすると、成形機用モータを共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
本例の押出装置３は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダの出力信号をフィードバック量として、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４に対するフィードバック制御を行うので、これら第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の駆動を高精度に同期させることができる。
【００４１】
以下、本実施形態に係る押出装置３の動作について説明する。型開後に、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４を駆動し、第１及び第２のボールネジ機構５５，５６を介して押出プレート５１及びこれに植設された押出ピン５２を固定ダイプレート３１側に前進させることにより、金型キャビティ４０にて成型された成形品を取り出すことができる。
【００４２】
なお、前記実施形態においては、射出装置１、型締装置２及び押出装置３の全てについて、複数の複数巻３相モータを備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、射出装置１、型締装置２及び押出装置３のいずれか１つに複数の複数巻３相モータを備えれば足りる。
【００４３】
また、前記実施形態においては、射出装置１、型締装置２及び押出装置３のそれぞれに、電動サーボモータの回転運動を可動部の直進運動に変換する運動変換機構として、ボールネジ機構１８，１９，３７，５５，５６を備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図６に示すように、複数巻３相サーボモータ１３によって回転駆動される第１アーム６１と、一端が第１アーム６１に回転可能に結合され、他端が直動体１７に回転可能に結合された第２アーム６２とからなるクランク機構を備えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る射出成形機の構成図である。
【図２】実施形態に係る射出装置の構成図である。
【図３】実施形態に係る２重巻３相サーボモータの巻線構造を示す図である。
【図４】実施形態に係るモータ駆動制御装置のブロック図である。
【図５】実施形態に係るモータ駆動制御装置の回路図である。
【図６】実施形態に係る動力変換機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 射出装置
２ 型締装置
３ 押出装置
４ モーションコントローラ
５Ａ マスターサーボアンプ
５Ｂ〜５Ｄ スレーブサーボアンプ
６Ａ〜６Ｄ インバータ
１３，１４ 射出用電動サーボモータ
１５ エンコーダ（位置検出器）
１７ 直動体
１８，１９ ボールネジ機構
３６ 型締用電動サーボモータ
４３ クロスヘッド（直動体）
５１ 押出プレート（直動体）
５３，５４ 押出用電動サーボモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機やダイカストマシンなどの成形機に係り、特に、１つの可動部を複数の電動サーボモータを用いて駆動するマルチモータ式成形機に備えられるモータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機には、大別して、油圧駆動方式の成形機（油圧式成形機）と電動駆動方式の成形機（電動式成形機）とがあるが、近年においては、油圧式成形機のように工場内を作動油で汚さず、また、油圧式成形機に比べて高精度の位置制御及び速度制御が可能であることから、可動部である射出装置、型開閉装置及び押出装置等の駆動源として電動サーボモータを用いた電動式成形機が普及しつつある。
【０００３】
しかるに、１つの電動サーボモータにより得られる最大トルクには限界があるので、大型の成形機においては、１つの可動部に対応して複数の電動サーボモータを備え、それぞれの電動サーボモータを同期駆動して、必要なトルクを得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、成形機用の電動サーボモータとしては、３相モータが一般的に用いられるが、成形機に大出力の単数巻３相モータを備えると、それを制御するためには、インバータの最大耐圧を高くしたり、最大電流を大きくする必要があると共に、サーボコントローラ等の制御系についても、その対応電圧を大きくする必要がある。かかる問題を解決するため、成形機用の電動サーボモータとして複数巻３相モータを用いて、それぞれの３相巻線に３相インバータとサーボコントローラとを接続すると共に、各サーボコントローラを互いに接続して、各３相インバータから各３相巻線に供給される駆動電流の位相が一致するように制御する技術も従来提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２８７５１号公報
【特許文献２】特許第３６６１５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、成形機の可動部を駆動する２つ以上の電動サーボモータのいずれか１つに対応してマスターサーボアンプを設けると共に、他の電動サーボモータに対応してスレーブサーボアンプを設け、マスターサーボアンプは、上位のモーションコントローラから出力される動作指令信号に従って、これに対応する１つのサーボモータを駆動制御すると共に、スレーブサーボアンプに対してトルク指令信号を出力し、スレーブサーボアンプは、マスターサーボアンプから出力されるトルク指令信号に基づいて、対応する他の電動サーボモータに対してトルク制御を行うという構成であるので、マスターサーボアンプにより駆動制御される１つの電動サーボモータの回転量と、スレーブサーボアンプにより駆動制御される他の電動サーボモータの回転量との間にずれが生じやすい。これを是正するため、特許文献１に開示の技術は、各電動サーボモータのモータ軸どうし、及びこれらの電動サーボモータによって回転駆動される可動部の回転軸をベルトで連結しているが、かかる構成によると、成形機の構造が複雑化して成形機が高コスト化すると共に、可動部の設計が困難なものになる。
【０００６】
一方、特許文献２に開示の技術は、１つの複数巻３相モータに対応して２つのサーボアンプを備えているので、この技術を応用すれば、大出力の電動サーボモータの搭載が可能になり、電動式成形機のより一層の大型化を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示の技術は、１つの複数巻３相モータに対応して２つのサーボアンプを備えるというものであり、１つの可動部に複数の電動サーボモータを備える技術については何ら開示されていないので、このままでは可動部の駆動に大きなトルクを要する大型の成形機に適用することができない。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単で安価かつ容易に実施可能な大型の電動式成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この目的を達成するため、第１に、複数の複数巻３相サーボモータと、これら複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器と、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される回転部及び該回転部により前後進される直動体を有し、前記回転部が前記複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれに直結された複数の運動変換機構と、前記直動体の動作を指示するモーションコントローラと、このモーションコントローラから出力される駆動指令信号に基づいて前記複数の複数巻３相サーボモータの１つを駆動するマスターサーボアンプと、該マスターサーボアンプから出力される同期制御信号に基づいて他の複数巻３相サーボモータを駆動するスレーブサーボアンプとを備えた成形機において、前記複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台の前記マスターサーボアンプと１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備えると共に、前記他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備え、前記マスターサーボアンプ及び前記スレーブサーボアンプは、前記位置検出器の出力信号をフィードバック量として前記複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うという構成にした。
【００１０】
本構成によると、全てのサーボアンプが、１つの複数巻３相サーボモータに備えられた位置検出器の出力信号をフィードバック量として、１つの可動部を駆動するために配置された複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うので、これら複数の複数巻３相サーボモータの回転速度及び回転量を高精度に同期させることができる。よって、複数の複数巻３相サーボモータどうし、及びこれら複数の複数巻３相サーボモータによって駆動される可動部の回転部をベルト等で連結する必要がなく、複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれと、各複数巻３相サーボモータに対応する運動変換機構の回転部とを直結することができて、電動式成形機の低コスト化が図れると共に、可動部の構成を簡略化できて、設計の自由度を高めることができる。また、複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台のマスターサーボアンプと１乃至複数のスレーブサーボアンプとを備えると共に、他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数のスレーブサーボアンプを備えるので、大出力の複数巻３相サーボモータを搭載することが可能になり、電動式成形機の大型化を図ることができる。
【００１１】
本発明は第２に、前記第１の成形機において、前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動されるネジ軸と、これに螺合されるナット体とからなるボールネジ機構を用いるという構成にした。
【００１２】
本構成によると、運動変換機構として、直動体（ナット体）の直進性に優れたボールネジ機構を用いるので、直動体を介して駆動される射出装置、型開閉装置及び押出装置等の位置制御及び速度制御を高精度に行うことができる。
【００１３】
本発明は第３に、前記第１の成形機において、前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される第１アームと、一端が前記第１アームに回転可能に結合され、他端が前記直動体に回転可能に結合された第２アームとからなるクランク機構を用いるという構成にした。
【００１４】
本構成によると、運動変換機構として、第１アームの回転角度に応じて直動体に作用するトルクが変化するクランク機構を用いるので、最も大きなトルクを必要とする工程において直動体に最も大きなトルクが作用するように第１アームの初期位置を調整しておくことにより、複数巻３相サーボモータの出力トルクの無駄をなくすことができ、複数巻３相サーボモータの小型化を図ることができる。また、クランク機構は、ボールネジ機構に比べて耐塵埃性に優れるので、塵埃が多い作業環境にて使用されるダイカストマシンに好適で、メンテナンスが容易で故障しにくいダイカストマシンとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の成形機は、複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１つのマスターサーボアンプと１乃至複数のスレーブサーボアンプを備えると共に、他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数のスレーブサーボアンプを備え、これらマスターサーボアンプ及びスレーブサーボアンプは、複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器の出力信号をフィードバック量として複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うようにしたので、複数の複数巻３相サーボモータどうし、及びこれら複数の複数巻３相サーボモータによって駆動される可動部の回転部をベルト等で連結する必要がなく、電動成形機の低コスト化が図れると共に、可動部の構成を簡略化できて、設計の自由度を高めることができる。また、各複数巻３相サーボモータに対応して複数のサーボアンプを備えるので、大出力の複数巻３相サーボモータを搭載することが可能になり、電動式成形機の大型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る成形機の実施形態を、射出成形機を例にとり、図１乃至図５を参照して説明する。図１は実施形態に係る射出成形機の構成図、図２は実施形態に係る射出装置の構成図、図３は実施形態に係る２重巻３相サーボモータの巻線構造を示す図、図４は実施形態に係るモータ駆動制御装置のブロック図、図５は実施形態に係るモータ駆動制御装置の回路図である。
【００１７】
図１に示すように、本例の射出成形機は、射出装置１と、型締装置２と、押出装置３と、これらの各装置１，２，３に備えられた各電動サーボモータの駆動を制御するモーションコントローラ４と、このモーションコントローラ４から出力される駆動指令信号に基づいて前記各装置１，２，３に備えられた各電動サーボモータを駆動する所要数のサーボアンプ５と、該サーボアンプ５の出力端に接続された所要数のインバータ６とを備えている。
【００１８】
射出装置１は、図２に詳細に示すように、ベース７上に所定の間隔を隔てて対向に配設されたヘッドストック１１及びモータ取付板１２と、モータ取付板１２に取り付けられた第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４と、第１射出用電動サーボモータ１３に備えられ、第１射出用電動サーボモータ１３の回転方向及び回転量を検出するエンコーダ（位置検出器）１５と、ヘッドストック１１とモータ取付板１２との間に架け渡された４本の連結バー１６と、連結バー１６に案内されてヘッドストック１１とモータ取付板１２との間を前後進する直動体１７と、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の回転運動を直動体１７の直進運動に変換する第１及び第２のボールネジ機構１８，１９と、直動体１７に取り付けられた計量用サーボモータ２０と、該計量用サーボモータ２０に一端が連結されたスクリュー２１と、スクリュー２１を収納するシリンダ２２と、シリンダ２２の先端部に備えられた射出ノズル２３と、シリンダ２２内に原料樹脂を供給するホッパ２４とから主に構成されている。第１及び第２のボールネジ機構１８，１９は、それぞれ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子に直結され、これら第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４によって回転駆動されるネジ軸２５と、該ネジ軸２５に螺合され、一端が直動体１７に固定されたナット体２６とからなる。このように、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５を直結すると、各射出用電動サーボモータ１３，１４どうし及びこれとネジ軸２５とを連結する動力伝達機構を省略できるので、射出装置１ひいては成形機の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１９】
第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４としては、複数巻３相サーボモータが用いられる。この複数巻３相サーボモータは、互いに１２０度の位相角をもつＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線を複数重ね巻きしたもので、重ね巻きした巻線の数に応じた数のＵ相、Ｖ相及びＷ相の巻線を有する。図３は、２重巻３相サーボモータの巻線構造を模式的に示したものであって、巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と、巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２とを有している。
【００２０】
なお、本実施形態においては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、円筒形のモータハウジング１３ａ，１４ａと、モータハウジング１３ａ，１４ａ内に収納された円筒形のモータ固定子１３ｂ，１４ｂと、モータ固定子１３ｂ，１４ｂの外周に巻回されたモータコイル１３ｃ，１４ｃと、モータ固定子１３ｂ，１４ｂ内に回転可能に配置された円筒形のモータ回転子１３ｄ，１４ｄと、モータ回転子１３ｄ，１４ｄの外面に取り付けられたモータ磁石１３ｅ，１４ｅとからなる、いわゆるビルトインモータが用いられている。ビルトインモータは、モータ回転子１３ｄ，１４ｄの内部に駆動部材であるネジ軸２５を配置できるので、モータ設定部の構成を簡略化することができ、射出成形機の小型化に有利であるが、本発明の要旨は、ビルトインモータに限定されるものではなく、他の形式の複数巻３相サーボモータを用いることもできる。
【００２１】
本実施形態に係る成形機は、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の駆動力によって直動体１７及びスクリュー２１を前進する構成であり、かつ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４のモータ回転子にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５を直結する構成であるので、その駆動制御を厳密に行う必要がある。また、大型の成形機においては、射出速度の高速化及び射出圧力の高圧化を図るため、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４の駆動力を高める必要がある。
【００２２】
このため、本実施形態に係る成形機は、図４に示すように、第１射出用電動サーボモータ１３に対しては、モーションコントローラ４から出力される駆動指令信号Ｓ１の入力部を有するマスターサーボアンプ５Ａと、マスターサーボアンプ５Ａの出力端に接続された第１インバータ６Ａと、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第１スレーブサーボアンプ５Ｂと、第１スレーブサーボアンプ５Ｂの出力端に接続された第２インバータ６Ｂとが備えられる。また、第２射出用電動サーボモータ１４に対しては、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第２スレーブサーボアンプ５Ｃと、第２スレーブサーボアンプ５Ｃの出力端に接続された第３インバータ６Ｃと、マスターサーボアンプ５Ａから出力される同期制御信号Ｓ２の入力部を有する第３スレーブサーボアンプ５Ｄと、第３スレーブサーボアンプ５Ｄの出力端に接続された第４インバータ６Ｄとが備えられる。これに加えて、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄには、第１射出用電動サーボモータ１３に備えられたエンコーダ１５の出力信号Ｓ３がそれぞれ入力される。
【００２３】
マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄは、同一のソフトウェアで動作する同一構成のものであって、それぞれ第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４に求められる最大出力の半分の制御能力を有するものが用いられる。なお、各サーボアンプ５Ａ〜５Ｄとして、マスター／スレーブの切換機能を有するものを用いると、部品を共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００２４】
第１乃至第４のインバータ６Ａ〜６Ｄは、同一構成のものであって、図５に示すように、それぞれ複数のパワートランジスタとダイオードをもって構成されている。第１インバータ６Ａは、２重巻３相モータである第１射出用電動サーボモータ１３の巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され、第２インバータ６Ｂは、この第１射出用電動サーボモータ１３の巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続される。同様に、図示は省略するが、第３インバータ６Ｃは、２重巻３相モータである第２射出用電動サーボモータ１４の巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され、第４インバータ６Ｄは、この第２射出用電動サーボモータ１４の巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続される。なお、図中の符号８，９は電流センサを示しており、これらの各電流センサ８，９は、それぞれ巻線Ｕ１及びＶ１に流れるモータ駆動電流と、巻線Ｕ２及びＶ２に流れるモータ駆動電流を検出し、検出値をマスターサーボアンプ５Ａ及び第１スレーブサーボアンプ５Ｂに出力する。これらマスターサーボアンプ５Ａ及び第１スレーブサーボアンプ５Ｂは、各電流センサ８，９の検出値と、第１射出用電動サーボモータ１３の回転速度及び回転量とに基づいて、第１射出用電動サーボモータ１３の駆動を制御する。第２射出用電動サーボモータ１４についても、これと同様に駆動が制御される。
【００２５】
本例の射出装置１は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダ１５の出力信号Ｓ３をフィードバック量として、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４に対するフィードバック制御を行うので、第１射出用電動サーボモータ１３の駆動と第２射出用電動サーボモータ１４の駆動とを高精度に同期させることができ、これら各射出用電動サーボモータ１３，１４どうし及びこれとネジ軸２５とを連結する動力伝達機構の省略が可能になる。
【００２６】
計量用サーボモータ２０としては、必ずしも複数巻３相サーボモータを用いる必要も、ビルトインモータを用いる必要もないが、複数巻３相のビルトインモータを用いると、成形機用モータを共用化できるので、射出成形機の低コスト化を図る上で有利である。
【００２７】
以下、本実施形態に係る射出装置１の動作について説明する。モーションコントローラ４からの指令により計量用サーボモータ２０を起動すると、モータ回転子と一体にスクリュー２１が回転駆動され、それに伴ってホッパ２４からシリンダ２２内に原料樹脂が供給される。シリンダ２２内に供給された原料樹脂は、スクリュー２１の回転に伴う剪断力及びシリンダ２２の外周に設けられた図示しないバンドヒータから与えられる熱によって可塑化及び混練され、シリンダ２２の先端側に順次移送される。そして、シリンダ２２の先端側に移送される樹脂の量が増加するにしたがって、スクリュー２１に作用する背圧が大きくなるので、この背圧を適宜のセンサで検出することにより、可塑化及び混練された樹脂の計量を行うことができる。モーションコントローラ４は、可塑化及び混練された樹脂が所定量に達したと判定したとき、マスターサーボアンプ５Ａに駆動指令信号を出力して、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４を起動する。これにより、モータ回転子１３ｄ、１４ｄと一体にボールネジ機構１８，１９のネジ軸２５が回転駆動し、ネジ軸２５に螺合されたナット体２６、及びナット体２６に固定された直動体１７が前進して、射出ノズル２３から可塑化及び混練された樹脂が金型内に射出される。
【００２８】
なお、前記実施形態においては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４として、２重巻３相モータを用いたが、本発明の要旨は、複数巻３相モータを用いることにあるのであって、３重巻以上の３相モータを用いることもできる。その場合には、３相モータの巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が備えられる。
【００２９】
次に、実施形態に係る成形機の型締装置２について説明する。
【００３０】
実施形態に係る型締装置２は、図１に示すように、成形機のベース７上に所定の間隔を隔てて対向に固定された固定ダイプレート３１及びテールストック３２と、両端がこれら固定ダイプレート３１及びテールストック３２に固定された複数本のタイバー３３と、タイバー３３に案内されて固定ダイプレート３１とテールストック３２との間で前後進する可動ダイプレート３４と、テールストック３２と可動ダイプレート３４とを連結するトグルリンク機構３５と、テールストック３２に搭載された型締用電動サーボモータ３６と、型締用電動サーボモータ３６の回転運動を直進運動に変換してトグルリンク機構３５に伝達するボールネジ機構３７とを備えている。固定ダイプレート３１には、固定側金型３８が搭載され、可動ダイプレート３４には、可動側金型３９が搭載される。
【００３１】
トグルリンク機構３５は、一端側がテールストック３２に回動可能にピン結合されたＢリンク４１と、一端側が可動ダイプレート３４に回動可能にピン結合されると共に、他端側がＢリンク４１の他端側と相対的に回動するようにピン結合されたＡリンク４２と、ボールネジ機構３７を介して型締用電動サーボモータ３６の駆動力を受けるクロスヘッド４３と、一端がクロスヘッド４３に回動可能にピン結合されると共に、他端側がＢリンク４１の中間部と相対的に回動するようにピン結合されたＣリンク４４とからなる。なお、本例のトグルリンク機構３５は、Ａリンク４２とＢリンク４１とＣリンク４４とを有する５点軸支構造のリンク機構となっているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の形式のトグルリンク機構を備えることも勿論可能である。
【００３２】
図１においては、型締用電動サーボモータ３６及びボールネジ機構３７が１つずつしか表示されていないが、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４及びこれに連結された第１及び第２のボールネジ機構１８，１９と同様に、２つ或いはそれ以上の数の型締用電動サーボモータ３６及びボールネジ機構３７が備えられる。また、これら複数の型締用電動サーボモータ３６のいずれか１つに回転検出用のエンコーダを備えると共に、各型締用電動サーボモータ３６毎に、当該モータが有する巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が備えられる。その他、型締用電動サーボモータ３６の巻線構造、型締用電動サーボモータ３６とサーボアンプ５及びインバータ６との接続構造、各サーボアンプ５に対するエンコーダの接続構造、それに各型締用電動サーボモータ３６の駆動制御方法等については、射出用電動サーボモータ１３，１４と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
また、型締用電動サーボモータ３６としては、射出用電動サーボモータ１３，１４と同様のビルトインモータを用いることができる。このようにすると、成形機用モータを共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００３４】
本例の型締装置２は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダの出力信号をフィードバック量として、複数の型締用電動サーボモータ３６に対するフィードバック制御を行うので、これら複数の型締用電動サーボモータ３６の駆動を高精度に同期させることができる。
【００３５】
以下、本実施形態に係る型締装置２の動作について説明する。型締用電動サーボモータ３６を駆動し、ボールネジ機構３７を介してクロスヘッド４３を固定ダイプレート３１側に前進させると、図１に示すようにＡリンク４２とＢリンク４１とが一直線状に延びて可動ダイプレート４３が固定ダイプレート３１側に前進し、固定側金型３８と可動側金型３９とが型締めされる。これにより、固定側金型３８と可動側金型３９との間に所要の金型キャビティ４０が形成されるので、射出装置１による金型キャビティ４０内への成形材料の射出が可能になる。また、この状態から、型締用電動サーボモータ３６を駆動し、ボールネジ機構３７を介してクロスヘッド４３をテールストック３２側に後退させると、Ａリンク４２とＢリンク４１とが折り畳まれて可動ダイプレート４３がテールストック３２側に後退し、固定側金型３８と可動側金型３９とが型開される。これにより、後述する押出装置３を用いた成形品の取り出しが可能になる。
【００３６】
次に、実施形態に係る成形機の押出装置３について説明する。
【００３７】
実施形態に係る押出装置３は、図１に示すように、押出プレート５１と、押出プレート５１に植設された複数本の押出ピン５２と、押出プレート５１の駆動源である第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４と、これら第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の回転運動を直進運動に変換して押出プレート５１に伝達する第１及び第２のボールネジ機構５５，５６とからなる。押出プレート５１、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４並びに第１及び第２のボールネジ機構５５，５６は、可動ダイプレート３４の背面側に配置され、押出ピン５２は、可動ダイプレート３４に開設されたピン挿通孔５７内に貫通して配置される。
【００３８】
第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４としては、第１及び第２の射出用電動サーボモータ１３，１４と同様に、複数巻３相モータが用いられる。そして、いずれか一方の押出用電動サーボモータ５３，５４に回転検出用のエンコーダが備えられると共に、各押出用電動サーボモータ５３，５４毎に、当該モータが有する巻線数に応じた数のサーボアンプ５及びインバータ６が接続される。その他、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の巻線構造、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４とサーボアンプ５及びインバータ６との接続構造、各サーボアンプ５に対するエンコーダの接続構造、それに各第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の駆動制御方法等については、射出用電動サーボモータ１３，１４と同じであるので、説明を省略する。
【００３９】
また、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４としては、射出用電動サーボモータ１３，１４と同様のビルトインモータを用いることができる。このようにすると、成形機用モータを共用化できるので、成形機の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
本例の押出装置３は、マスターサーボアンプ５Ａ及び第１乃至第３のスレーブサーボアンプ５Ｂ〜５Ｄが、１つのエンコーダの出力信号をフィードバック量として、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４に対するフィードバック制御を行うので、これら第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４の駆動を高精度に同期させることができる。
【００４１】
以下、本実施形態に係る押出装置３の動作について説明する。型開後に、第１及び第２の押出用電動サーボモータ５３，５４を駆動し、第１及び第２のボールネジ機構５５，５６を介して押出プレート５１及びこれに植設された押出ピン５２を固定ダイプレート３１側に前進させることにより、金型キャビティ４０にて成型された成形品を取り出すことができる。
【００４２】
なお、前記実施形態においては、射出装置１、型締装置２及び押出装置３の全てについて、複数の複数巻３相モータを備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、射出装置１、型締装置２及び押出装置３のいずれか１つに複数の複数巻３相モータを備えれば足りる。
【００４３】
また、前記実施形態においては、射出装置１、型締装置２及び押出装置３のそれぞれに、電動サーボモータの回転運動を可動部の直進運動に変換する運動変換機構として、ボールネジ機構１８，１９，３７，５５，５６を備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図６に示すように、複数巻３相サーボモータ１３によって回転駆動される第１アーム６１と、一端が第１アーム６１に回転可能に結合され、他端が直動体１７に回転可能に結合された第２アーム６２とからなるクランク機構を備えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る射出成形機の構成図である。
【図２】実施形態に係る射出装置の構成図である。
【図３】実施形態に係る２重巻３相サーボモータの巻線構造を示す図である。
【図４】実施形態に係るモータ駆動制御装置のブロック図である。
【図５】実施形態に係るモータ駆動制御装置の回路図である。
【図６】実施形態に係る動力変換機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 射出装置
２ 型締装置
３ 押出装置
４ モーションコントローラ
５Ａ マスターサーボアンプ
５Ｂ〜５Ｄ スレーブサーボアンプ
６Ａ〜６Ｄ インバータ
１３，１４ 射出用電動サーボモータ
１５ エンコーダ（位置検出器）
１７ 直動体
１８，１９ ボールネジ機構
３６ 型締用電動サーボモータ
４３ クロスヘッド（直動体）
５１ 押出プレート（直動体）
５３，５４ 押出用電動サーボモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の複数巻３相サーボモータと、これら複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器と、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される回転部及び該回転部により前後進される直動体を有し、前記回転部が前記複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれに直結された複数の運動変換機構と、前記直動体の動作を指示するモーションコントローラと、このモーションコントローラから出力される駆動指令信号に基づいて前記複数の複数巻３相サーボモータの１つを駆動するマスターサーボアンプと、該マスターサーボアンプから出力される同期制御信号に基づいて他の複数巻３相サーボモータを駆動するスレーブサーボアンプとを備えた成形機において、
前記複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台の前記マスターサーボアンプと１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備えると共に、前記他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備え、
前記マスターサーボアンプ及び前記スレーブサーボアンプは、前記位置検出器の出力信号をフィードバック量として前記複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うことを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動されるネジ軸と、これに螺合されるナット体とからなるボールネジ機構を用いたことを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される第１アームと、一端が前記第１アームに回転可能に結合され、他端が前記直動体に回転可能に結合された第２アームとからなるクランク機構を用いたことを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項１】
複数の複数巻３相サーボモータと、これら複数の複数巻３相サーボモータの１つに備えられた位置検出器と、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される回転部及び該回転部により前後進される直動体を有し、前記回転部が前記複数の複数巻３相サーボモータのそれぞれに直結された複数の運動変換機構と、前記直動体の動作を指示するモーションコントローラと、このモーションコントローラから出力される駆動指令信号に基づいて前記複数の複数巻３相サーボモータの１つを駆動するマスターサーボアンプと、該マスターサーボアンプから出力される同期制御信号に基づいて他の複数巻３相サーボモータを駆動するスレーブサーボアンプとを備えた成形機において、
前記複数の複数巻３相サーボモータの１つに対応して１台の前記マスターサーボアンプと１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備えると共に、前記他の複数巻３相サーボモータのそれぞれに対応して１乃至複数の前記スレーブサーボアンプを備え、
前記マスターサーボアンプ及び前記スレーブサーボアンプは、前記位置検出器の出力信号をフィードバック量として前記複数の複数巻３相サーボモータに対するフィードバック制御を行うことを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動されるネジ軸と、これに螺合されるナット体とからなるボールネジ機構を用いたことを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記運動変換機構として、前記複数巻３相サーボモータによって回転駆動される第１アームと、一端が前記第１アームに回転可能に結合され、他端が前記直動体に回転可能に結合された第２アームとからなるクランク機構を用いたことを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【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２０１０−６４３４９（Ｐ２０１０−６４３４９Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２５２１（Ｐ２００８−２３２５２１）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【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２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【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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