JP5437443B2 - 型締装置及び型締制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、型締装置及び型締制御方法に関する。

従来、射出成形機においては、樹脂を射出装置の射出ノズルから射出して固定金型と可動金型との間のキャビティ空間に充填（てん）し、固化させることによって成形品を得るようになっている。そして、前記固定金型に対して可動金型を移動させて型閉じ、型締め及び型開きを行うために型締装置が配設される。

該型締装置には、油圧シリンダに油を供給することによって駆動される油圧式の型締装置、及び電動機によって駆動される電動式の型締装置があるが、該電動式の型締装置は、制御性が高く、周辺を汚すことがなく、かつ、エネルギー効率が高いので、多く利用されている。この場合、電動機を駆動することによってボールねじを回転させて推力を発生させ、該推力をトグル機構によって拡大し、大きな型締力を発生させるようにしている。

ところが、前記構成の電動式の型締装置においては、トグル機構を使用するようになっているので、該トグル機構の特性上、型締力を変更することが困難であり、応答性及び安定性が悪く、成形中に型締力を制御することができない。そこで、ボールねじによって発生させられた推力を直接型締力として使用することができるようにした型締装置が提供されている。この場合、電動機のトルクと型締力とが比例するので、成形中に型締力を制御することができる。

しかしながら、前記従来の型締装置においては、ボールねじの耐荷重性が低く、大きな型締力を発生させることができないだけでなく、電動機に発生するトルクリップルによって型締力が変動してしまう。また、型締力を発生させるために、電動機に電流を常時供給する必要があり、電動機の消費電力量及び発熱量が多くなるので、電動機の定格出力をその分大きくする必要があり、型締装置のコストが高くなってしまう。

そこで、型開閉動作にはリニアモータを使用し、型締動作には電磁石の吸着力を利用した型締装置が考えられる（例えば、特許文献１）。斯かる型締装置では、型締工程中における型締力を一定に保つため、型締力に関してフィードバック制御が行われる。従来、斯かるフィードバック制御を行う制御部は、例えば、以下のように構成されていた。

図１は、従来の制御部の構成例を示す図である。図１において、１００は型締装置を示す。１６０は、型締装置１００の型締力を制御する制御部を示す。制御部１６０は、加算器１６１、積分器１６２、及びアンプ１６３等を有する。加算器１６１には、非図示の上位コントローラより型締力指令（目標とする型締力（目標型締力）の大きさを示す指令）が入力され、また、型締装置１００の型締力検出器１５５より型締力の検出値が入力される。加算器１６１は、型締力指令値と型締力検出値とに基づいて目標型締力に対する誤差（型締力誤差）を算出し、積分器１６２に出力する。積分器１６２は、型締力誤差を積分することにより、型締力誤差が補正されるような電流値を算出し、当該電流値を示す電流指令をアンプ１６３に出力する。アンプ１６３は、電流指令に示される電流値の電流を電磁石４９に供給する。以降、型締力検出値が逐次加算器１６１に入力され、フィードバック制御が行われる。

特開平１０−２４４５６７号公報

しかしながら、単に、一般的なフィードバック制御を行っただけでは、電磁石の特性に鑑みて、望ましい状態に型締力を制御することは困難であった。

図２は、従来のフィードバック制御によって得られる型締力を説明するための図である。図２において、横軸は時間の経過を示す、縦軸は型締力の検出値を示す。曲線Ｌ０は、上述したフィードバック制御によって得られる型締力を時間の経過に応じて示したものである。

型締め開始以降、曲線Ｌ０の傾きは非常に緩やかである。これは、電磁石の立ち上がり応答性の悪さに起因している。すなわち、電磁石は、或る電流値の電流が供給されても、ギャップ間の距離が大きいと電磁力は小さいため、その電流値に対応する力を瞬時に作用させることはできないからである。したがって、型締力の検出値が目標型締力に到達するまでに或る程度の時間を要してしまう。

このように、単なるフィードバック制御では、迅速に目標型締力が得られないという問題がある。目標型締力に到達するまでの時間が長くなってしまうと、それだけ成形サイクルも長くなり生産性が低下してしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、電磁石を用いて作用させる型締力を適切に制御することのできる型締装置及び型締制御方法の提供を目的とする。

そこで上記課題を解決するため、本発明は、電磁石によって型締力を作用させる型締装置であって、目標型締力に応じた電磁石への電流指令であって、前記型締力を発生させる立ち上がり電流指令と、発生させられた型締力を維持する維持電流指令とを有する電流指令を生成する第一の電流指令生成部と、前記電磁石による前記型締力を検出する型締力検出部と、前記型締力検出部によって検出される型締力の検出値に基づいて前記電流指令を補正する補正指令を生成する第二の電流指令生成部とを有し、
前記第二の電流指令生成部は、前記維持電流指令に基づき維持されている型締力と前記型締力検出部により検出される型締力の検出値との誤差に基づいて前記補正指令を生成することを特徴とする。

また、本発明は、前記第一の電流指令生成部にて生成された前記電流指令と前記第二の電流生成指令部にて生成された前記補正指令とに基づいて、前記電磁石へ供給する補正電流指令を算出する補正電流指令算出部を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記第一の電流指令生成部は、目標型締力に応じた電流パターンを生成し、当該電流パターンに従って、前記電磁石への電流指令を生成することを特徴とする。

また、本発明は、前記第一の電流指令生成部は、型締め開始時には前記目標型締力に対応する電流よりも大きな電流値を示す電流指令を生成することを特徴とする。

また、本発明は、前記第二の電流指令生成部は、前記目標型締力と前記型締力の検出値との誤差に基づいて前記補正指令を生成することを特徴とする。

本発明によれば、電磁石を用いて作用させる型締力を適切に制御することのできる型締装置及び型締制御方法を提供することができる。

従来の制御部の構成例を示す図である。 従来のフィードバック制御によって得られる型締力を説明するための図である。 本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。 第一の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。 電流パターン生成器によって生成される電流パターンを説明するための図である。 第一の実施の形態における制御部による型締力の制御を説明するための図である。 第二の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。 第二の実施の形態における制御部による型締力の制御を説明するための図である。 モータ枠で磁界の発生領域を閉鎖した回転型モータを適用した本願の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において、型締装置については、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方とし、射出装置については、射出を行う際のスクリューの移動方向を前方とし、計量を行う際のスクリューの移動方向を後方として説明する。

図３は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型閉じ時の状態を示す図、図４は本発明の実施の形態における金型装置及び型締装置の型開き時の状態を示す図である。

図において、１０は型締装置、Ｆｒは射出成形機のフレーム、Ｇｄは、該フレームＦｒ上に敷設されてレールを構成し、型締装置１０を支持するとともに、案内する第１の案内部材としての２本のガイド（図においては、２本のガイドＧｄのうちの１本だけを示す。）、１１は、該ガイドＧｄ上に載置され、前記フレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定された第１の固定部材としての固定プラテンであり、該固定プラテン１１と所定の間隔を置いて、かつ、固定プラテン１１と対向させて第２の固定部材としてのリヤプラテン１３が配設され、前記固定プラテン１１とリヤプラテン１３との間に４本の連結部材としてのタイバー１４（図においては、４本のタイバー１４のうちの２本だけを示す。）が架設される。なお、前記リヤプラテン１３は、タイバー１４が伸縮するのに伴って、ガイドＧｄに対してわずかに移動することができるように前記ガイドＧｄ上に載置される。

なお、本実施の形態においては、固定プラテン１１はフレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定され、リヤプラテン１３はガイドＧｄに対してわずかに移動することができるようになっているが、リヤプラテン１３をフレームＦｒ及びガイドＧｄに対して固定し、固定プラテン１１をガイドＧｄに対してわずかに移動することができるようにすることができる。

前記タイバー１４に沿って固定プラテン１１と対向させて第１の可動部材としての可動プラテン１２が型開閉方向に進退自在に配設される。そのために、前記可動プラテン１２におけるタイバー１４と対応する箇所にタイバー１４を貫通させるための図示されないガイド穴が形成される。

前記タイバー１４の前端部には図示されない第１のねじ部が形成され、前記タイバー１４は、前記第１のねじ部とナットｎ１とを螺合させることによって固定プラテン１１に固定される。また、前記各タイバー１４の後方の所定の部分には、タイバー１４より外径が小さい第２の案内部材としてのガイドポスト２１が、リヤプラテン１３の後端面から後方に向けて突出させて、かつ、タイバー１４と一体に形成される。そして、リヤプラテン１３の後端面の近傍には図示されない第２のねじ部が形成され、前記固定プラテン１１とリヤプラテン１３とは、前記第２のねじ部とナットｎ２とを螺合させることによって連結される。本実施の形態においては、ガイドポスト２１がタイバー１４と一体に形成されるようになっているが、ガイドポスト２１をタイバー１４とは別体に形成することもできる。

また、前記固定プラテン１１には第１の金型としての固定金型１５が、前記可動プラテン１２には第２の金型としての可動金型１６がそれぞれ固定され、前記可動プラテン１２の進退に伴って固定金型１５と可動金型１６とが接離させられ、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。なお、型締めが行われるのに伴って、固定金型１５と可動金型１６との間に複数の図示されないキャビティ空間が形成され、射出装置１７の射出ノズル１８から射出された成形材料としての図示されない樹脂が前記各キャビティ空間に充墳される。また、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置１９が構成される。

そして、前記可動プラテン１２と平行に配設された第２の可動部材としての吸着板２２が、リヤプラテン１３より後方において前記各ガイドポスト２１に沿って進退自在に配設され、ガイドポスト２１によって案内される。なお、前記吸着板２２には、各ガイドポスト２１と対応する箇所に、ガイドポスト２１を貫通させるためのガイド穴２３が形成される。該ガイド穴２３は、前端面に開口させられ、ボールナットｎ２を収容する大径部２４、及び吸着板２２の後端面に開口させられ、ガイドポスト２１と摺動させられる摺動面を備えた小径部２５を備える。本実施の形態において、吸着板２２は、ガイドポスト２１によって案内されるようになっているが、吸着板２２を、ガイドポスト２１だけでなく、ガイドＧｄによって案内することもできる。

ところで、前記可動プラテン１２を進退させるために、第１の駆動部としての、かつ、型開閉用の駆動部としてのリニアモータ２８が、可動プラテン１２とフレームＦｒとの間に配設される。前記リニアモータ２８は、第１の駆動要素としての固定子２９、及び第２の駆動要素としての可動子３１を備え、前記固定子２９は、前記フレームＦｒ上において、前記ガイドＧｄと平行に、かつ、可動プラテン１２の移動範囲に対応させて形成され、前記可動子３１は、可動プラテン１２の下端において、前記固定子２９と対向させて、かつ、所定の範囲にわたって形成される。

前記可動子３１は、コア３４及びコイル３５を備える。そして、前記コア３４は、固定子２９に向けて突出させて、所定のピッチで形成された複数の磁極歯３３を備え、前記コイル３５は、各磁極歯３３に巻装される。なお、前記磁極歯３３は可動プラテン１２の移動方向に対して直角の方向に、互いに平行に形成される。また、前記固定子２９は、図示されないコア、及び該コア上に延在させて形成された図示されない永久磁石を備える。該永久磁石は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を交互に、かつ、前記磁極歯３３と同じピッチで着磁させることによって形成される。

したがって、前記コイル３５に所定の電流を供給することによってリニアモータ２８を駆動すると、可動子３１が進退させられ、それに伴って、可動プラテン１２が進退させられ、型閉じ及び型開きを行うことができる。

なお、本実施の形態においては、固定子２９に永久磁石を、可動子３１にコイル３５を配設するようになっているが、固定子にコイルを、可動子に永久磁石を配設することもできる。その場合、リニアモータ２８が駆動されるのに伴って、コイルが移動しないので、コイルに電力を供給するための配線を容易に行うことができる。

ところで、前記可動プラテン１２が前進させられて可動金型１６が固定金型１５に当接すると、型閉じが行われ、続いて、型締めが行われる。そして、型締めを行うために、リヤプラテン１３と吸着板２２との間に、第２の駆動部としての、かつ、型締め用の駆動部としての電磁石ユニット３７が配設される。そして、リヤプラテン１３及び吸着板２２を貫通して延び、かつ、可動プラテン１２と吸着板２２とを連結する型締力伝達部材としてのロッド３９が進退自在に配設される。該ロッド３９は、型閉じ時及び型開き時に、可動プラテン１２の進退に連動させて吸着板２２を進退させ、型締め時に、電磁石ユニット３７によって発生させられた型締力を可動プラテン１２に伝達する。

なお、固定プラテン１１、可動プラテン１２、リヤプラテン１３、吸着板２２、リニアモータ２８、電磁石ユニット３７、ロッド３９等によって型締装置１０が構成される。

また、型締装置１０において、型開閉用の駆動部としてのリニアモータ２８の動作と型締め用の駆動部としての電磁石ユニット３７と動作とは、制御部６０によって制御される。制御部６０の詳細については後述する。

前記電磁石ユニット３７は、リヤプラテン１３側に形成された第１の駆動部材としての電磁石４９、及び吸着板２２側に形成された第２の駆動部材としての吸着部５１から成り、該吸着部５１は、前記吸着板２２の前端面の所定の部分、本実施の形態においては、吸着板２２において前記ロッド３９を包囲し、かつ、電磁石４９と対向する部分に形成される。また、リヤプラテン１３の後端面の所定の部分、本実施の形態においては、前記ロッド３９よりわずかに上方及び下方に、矩形の断面形状を有するコイル配設部としての二つの溝４５が互いに平行に形成され、各溝４５間に矩形の形状を有するコア４６、及び他の部分にヨーク４７が形成される。そして、前記コア４６にコイル４８が巻装される。

なお、前記コア４６及びヨーク４７は、鋳物の一体構造で構成されるが、強磁性体から成る薄板を積層することによって形成され、電磁積層鋼板を構成してもよい。

本実施の形態においては、リヤプラテン１３とは別に電磁石４９が、吸着板２２とは別に吸着部５１が形成されるが、リヤプラテン１３の一部として電磁石を、吸着板２２の一部として吸着部を形成することもできる。

したがって、電磁石ユニット３７において、前記コイル４８に電流（直流電流）を供給すると、電磁石４９が駆動され、吸着部５１を吸着し、前記型締力を発生させることができる。

そして、前記ロッド３９は、後端部において吸着板２２と連結させて、前端部において可動プラテン１２と連結させて配設される。したがって、ロッド３９は、型閉じ時に可動プラテン１２が前進するのに伴って前進させられて吸着板２２を前進させ、型開き時に可動プラテン１２が後退するのに伴って後退させられて吸着板２２を後退させる。

そのために、前記リヤプラテン１３の中央部分に、ロッド３９を貫通させるための穴４１、及び前記吸着板２２の中央部分にロッド３９を貫通させるための穴４２が形成され、前記穴４１の前端部の開口に臨ませて、ロッド３９を摺動自在に支持するブッシュ等の軸受部材Ｂｒ１が配設される。また、前記ロッド３９の後端部にねじ４３が形成され、該ねじ４３と、吸着板２２に対して回転自在に支持された型厚調整機構としてのナット４４とが螺合させられる。

前記ナット４４の外周面に図示されない大径のギヤが形成され、前記吸着板２２に型厚調整用の駆動部としての図示されない型厚調整用モータが配設され、該型厚調整用モータの出力軸に取り付けられた小径のギヤと、前記ナット４４の外周面に形成されたギヤとが噛合させられる。

そして、金型装置１９の厚さに対応させて、型厚調整用モータを駆動し、前記ナット４４をねじ４３に対して所定量回転させると、吸着板２２に対するロッド３９の位置が調整され、固定プラテン１１及び可動プラテン１２に対する吸着板２２の位置が調整されて、ギャップδを最適な値にすることができる。すなわち、可動プラテン１２と吸着板２２との相対的な位置を変えることによって、型厚の調整が行われる。

なお、本実施の形態においては、コア４６及びヨーク４７、並びに吸着板２２の全体が電磁積層鋼板によって構成されるようになっているが、リヤプラテン１３におけるコア４６の周囲及び吸着部５１を電磁積層鋼板によって構成するようにしてもよい。本実施の形態においては、リヤプラテン１３の後端面に電磁石４９が形成され、該電磁石４９と対向させて、吸着板２２の前端面に吸着部５１が進退自在に配設されるようになっているが、リヤプラテン１３の後端面に吸着部を、該吸着部と対向させて、吸着板２２の前端面に電磁石を進退自在に配設することができる。

次に、制御部６０の詳細について説明する。図５は、第一の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。第一の実施の形態において制御部６０は、制御部６０ａとして説明する。制御部６０ａは、上位コントローラ６０１、電流パターン生成器６０２、積分器６０３、アンプ６０４、加算器６０５及び６０６等より構成される。
上位コントローラ６０１は、ＣＰＵ及びメモリ等を備え、メモリに記録された制御プログラムをＣＰＵによって処理することにより、リニアモータ２８及び電磁石４９の動作を制御する。上位コントローラ６０１は、型締力の大きさを示す指令（型締力指令）とリニアモータ２８が移動すべき位置を示す指令（位置指令）とを出力する。なお、本実施の形態では、リニアモータ２８の制御についての詳細な説明は便宜上省略する。したがって、図中においても、リニアモータ２８の制御を行うための構成要素は省略されている。

上位コントローラ６０１からの型締力指令は、電流パターン生成器６０２に入力される。電流パターン生成器６０２は、例えば、サーボカードによって構成され、型締力指令に示される型締力に応じた電流パターンを生成する。ここで、電流パターンとは、電磁石４９（コイル４８）に供給する時系列の電流値を示す情報をいう。電流パターン生成器６０２は、生成された電流パターンに従って、電磁石４９に供給する電流値を示す信号（電流指令）を時間の経過に応じて加算器６０６に逐次出力する。

上位コントローラ６０１からの型締力指令は、また、加算器６０５にも入力される。加算器６０５には、型締装置１０に設置された型締力検出器５５によって検出される型締力の検出値（実績値）も入力される。加算器６０５は、型締力指令に示される型締力の値（型締力指令値）と型締力検出値に基づいて、型締力指令に対する実績値の誤差（型締力誤差）を算出する。算出された型締力誤差は、積分器６０３に入力される。なお、型締力検出器５５は、タイバー１４の伸び量を検出するセンサ若しくはロッド３９上に配設されたロードセル等の荷重検出器、又は電磁石４９と吸着部５１との間の磁束を検出するセンサによって構成してもよい。

積分器６０３は、型締力誤差を解消するために型締力誤差を積分することにより電流指令に対する補正値を算出し、当該補正値を示す信号（補正指令）を加算器６０６に逐次出力する。

補正電流指令部としての加算器６０６は、電流パターン生成器６０２より入力される電流指令において示される電流値（電流指令値）を、積分器６０３より入力される補正指令に示される電流値（補正指令値）によって補正し、補正された電流値を示す信号（補正電流指令）をアンプ６０４に逐次出力する。

アンプ６０４は、例えば、ドライバカードによって構成され、加算器６０６より入力される補正電流指令に応じた電流を電磁石４９に供給する。当該電流の供給に応じて電磁石４９は駆動する。

なお、本実施の形態では、電流パターン生成器６０２によって第一の電流指令生成部６１０が構成され、加算器６０５及び積分器６０３によって第二の電流指令生成部６２０が構成される。

次に、前記構成の型締装置１０の動作について説明する。

制御部６０は、型開閉処理を行い、型閉じ時に、図４の状態において、コイル３５に電流を供給する。続いて、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が前進させられ、図３に示されるように、可動金型１６が固定金型１５に当接させられる。このとき、リヤプラテン１３と吸着板２２との間、すなわち、電磁石４９と吸着部５１との間には、最適なギャップδが形成される。なお、型閉じに必要とされる力は、型締力と比較されて十分に小さくされる。

可動プラテン１２が所定の位置（可動金型１６が固定金型１５に当接される位置、又は、当接されるわずか手前の位置）に到達すると型締工程が開始される。すなわち、上位コントローラ６１は、予め設定された型締力の目標値（目標型締力）を示す型締力指令を電流パターン生成器６０２及び加算器６０５に出力する。電流パターン生成器６０２は、型締力指令に応じた電流パターンを生成し、当該電流パターンに従って、電流指令を時間の経過に応じて出力する。ここで、電流パターンは、電磁石４９による型締力の立ち上がり応答性が向上されるように生成される。

図６は、電流パターン生成器によって生成される電流パターンを説明するための図である。図６において（Ａ）には、電流パターンＬ１が点線の折れ線によって示されている。（Ａ）の縦軸は電流値を示し、横軸は時間の経過を示す。一方、（Ｂ）には、電流パターンに応じた電流値がそのままコイル４８に供給された場合に得られる型締力の遷移が曲線Ｌ２によって示されている。（Ｂ）の縦軸は型締力を示し、横軸は時間の経過を示す。なお、（Ａ）の横軸と（Ｂ）の横軸との時間の経過は一致する。

図示されるように電流パターンＬ１は、型締め開始時から所定の期間（ｔ１〜ｔ２）は、型締力を発生させる立ち上がり電流指令を含み、その後（ｔ２以降）は、型締力を維持する維持電流指令を含む。立ち上がり電流指令においては、目標型締力に対応する電流値の電流（定格電流）を超える電流、例えば、最大電流（制御部６０ａが適切に供給可能な最大の電流値の電流）が電流指令値とされている。維持電流指令においては、定格電流が電流指令値とされている。斯かる電流パターンに基づけば、ｔ１〜ｔ２の期間において定格電流を大きく超える電流がコイル４８に供給される。その結果、図中（Ｂ）の曲線Ｌ２において符号ａによって示される部分（ｔ１〜ｔ２の期間）の傾きが大きくなる。すなわち、電磁石４９の立ち上がり応答性が向上する。このように、電流パターン生成器６０１は、電磁石４９の立ち上がり応答性を向上させることができるような電流パターンを生成する。

但し、電磁石４９によって得られる型締力は、電磁石４９のヒステリシスによる影響や、電磁石４９と吸着部５１との間のギャップδの誤差、また、樹脂の変形による誤差等によって、同じ電流値に対して常に同じ大きさが得られるとは限らない。したがって、定格電流が供給されたとしても目標型締力が得られるとは限らず、図中（Ｂ）に示されるように、目標型締力と実績値との間には型締力誤差ｅが生じ得る。

そこで、制御部６０ａは、型締力誤差ｅの発生を防止するため、電流パターンに基づく電流をそのままコイル４８に供給するのではなく、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御を行うことによりコイル４８への供給電流を補正する。

すなわち、加算器６０５は、型締力指令値と、型締力検出器５５より逐次入力される型締力検出値とに基づいて型締力誤差を算出し、積分器６０３に出力する。積分器６０３は、型締め開始時より型締力誤差を積分することによって、型締力誤差を解消するために電磁石４９に供給する電流の補正値を算出し、当該補正値を示す補正指令を加算器６０６に出力する。

加算器６０６は、電流パターン生成器６０２より入力される電流指令において示される電流値を、積分器６０３より入力される補正指令に示される電流値によって補正し、補正された電流値を示す信号（補正電流指令）をアンプ６０４に出力する。アンプ６０４は、加算器６０６より入力される補正電流指令に応じた電流を電磁石４９のコイル４８に供給する。
コイル４８に電流が供給されることにより電磁石４９が駆動し、吸着部５１が電磁石４９の吸着力によって吸着される。それに伴って、吸着板２２及びロッド３９を介して型締力が可動プラテン１２に伝達され、型締めが行われる。

型締め中は、制御部６０ａによる電流パターンに基づく制御と型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御とによって型締力は以下のように制御される。

図７は、第一の実施の形態における制御部による型締力の制御を説明するための図である。図７中、図６と同一部分には同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

図中（Ａ）において、曲線Ｌ３は、補正電流指令に基づいてアンプ６０４より実際にコイル４８に供給される電流の電流値（補正電流指令の電流値）の遷移を示す。また、図中（Ｂ）において、曲線Ｌ４は、曲線Ｌ３に示される電流がコイル４８に供給された結果、検出される型締力を示す。

曲線Ｌ３に示されるように、制御部６０ａは、型締め開始時から所定の期間（ｔ１〜ｔ３）は最大電流を供給する。これは、電流パターンＬ１の立ち上がり電流指令に基づく制御の結果である。型締め開始時からしばらくの間最大電流が供給されることにより、電磁石４９の立ち上がり応答性が向上し、型締力は急速に増加する（曲線Ｌ４において符号ａによって示される部分）。

また、第一の実施の形態において、制御部６０ａの積分器６０３は、型締め開始時より型締力誤差の積分を開始する。すなわち、第一の実施の形態では、型締め開始時より、立ち上がり電流指令に基づく型締力の型締力検出器５５による検出値に基づいた補正指令に基づく制御が開始される。

ところで、曲線Ｌ３に示されるように、制御部６０ａは、電流パターンＬ１に指定されている期間（ｔ１〜ｔ２）よりも長い間（ｔ１〜ｔ３）最大電流を供給する。これは、ｔ２の時点において、型締力が目標型締力に到達しておらず、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御によりその分の型締力誤差が積分器６０３によって積分され、積分器６０３からの補正指令によって電流パターンＬ１に基づく電流指令が補正されるからである。したがって、目標型締力が得られるｔ３まで、最大電流が供給される。

目標型締力が得られると、制御部６０ａは、電流パターンＬ１の維持電流指令に従って、供給電流を定格電流まで低下させようとする。但し、電磁石４９の応答性は、立ち上がり時だけでなく、その逆方向（立ち下がり時）においても良くないため、供給電流が低下し始めた後（ｔ３以降）も、曲線Ｌ４において符号ｂに示されるように型締力は増加を続ける。その結果生じる型締力誤差についても、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御が行われ、積分器６０３は、当該型締力誤差を積分し、補正指令を出力する。その結果、加算器６０６において、電流パターン生成器６０２からの維持電流指令は、補正指令によって補正され、曲線Ｌ３において符号ｃに示されるように、定格電流より電流値の低い電流がコイル４８に供給される。型締力は、供給電流の低下に遅れて低下を始め、目標型締力に近付く。

その後、例えば、図６（Ｂ）に示されるように、定格電流では目標型締力を得られない場合は、積分器６０３は、型締力誤差ｅを積分することにより補正指令を出力する。当該補正指令によって維持電流指令が補正されることにより、曲線Ｌ３において符号ｄに示されるように、定格電流よりも大きな電流がコイル４８に供給される。その結果、図中ではｔ４において目標型締力に到達し、定常状態となる。定常状態となった後も、型締保持中においては、型締力検出器５５によって検出される型締力検出値が加算器６０５に逐次入力され、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御によりコイル４８に供給される電流が調整される。その結果、安定した型締力で型締めが行われる。

この間、射出装置１７において溶融させられた樹脂が射出ノズル１８から射出され、金型装置１９の各キャビティ空間に充墳される。なお、前記荷重検出器として、ロッド３９上に配設されたロードセル、タイバー１４の伸び量を検出するセンサ等を使用することができる。

そして、各キャビティ空間内の樹脂が冷却されて固化すると、制御部６０ａは、型開き時に、図３の状態において、前記コイル４８に電流を供給するのを停止する。それに伴って、リニアモータ２８が駆動され、可動プラテン１２が後退させられ、図４に示されるように、可動金型１６が後退限位置に置かれ、型開きが行われる。

上述したように、第一の実施の形態における制御部６０ａを有する型締装置によれば、電流パターン生成器６０２によって、電磁石の特性を考慮した電流パターンが生成され、当該電流パターンに基づいて型締力に関して制御が行われる。したがって、型締力の立ち上がり応答性を向上させることができ、成形サイクルを短縮することができる。また、積分器６０３、加算器６０５及び加算器６０６等によって、型締力に関して型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御が行われるため、目標型締力を適切に維持することができる。

次に、第二の実施の形態について説明する。第一の実施の形態の制御部６０ａでは、図７（Ｂ）に示されるように、ｔ３〜ｔ４の期間において型締力が目標型締力を超えてしまう現象（すなわち、型締力のオーバーシュート）が発生している。型締力のオーバーショートは、金型の保護や、不良成形の防止の観点より好ましくない。そこで、第二の実施の形態では、斯かる問題点を解決した例について説明する。

図８は、第二の実施の形態における制御部の構成例を示す図である。図８中、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は適宜省略する。第二の実施の形態において制御部６０は、制御部６０ｂとして説明する。

制御部６０ｂは、制御部６０ａの構成要素に加え、更に切り替え監視器６０７を構成要素としている。切り替え監視器６０７は、積分器６０３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える、すなわち、切り替え監視器６０７は、上位コントローラ６０１より入力される型締力指令値と型締力検出器５５より入力される型締力検出値とに基づいて、積分器６０３を適切なタイミングで作動させ、適切なタイミングで停止させる。積分器６０３が作動するということは、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御が作動することを意味する。また、積分器６０３が停止するということは型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御が停止することを意味する。

以下、切り替え監視器６０７を備えた積分器６０ｂによる型締力の制御について説明する。図９は、第二の実施の形態における制御部による型締力の制御を説明するための図である。図９中、図７と同一部分には同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

第二の実施の形態において、切り替え監視器６０７は、型締め開始当初は、積分器６０３に停止命令を出力することにより積分器６０３を停止させておく。したがって、図中において、ｔ１〜ｔ５の間は、積分器６０３による型締力誤差の積分は行われず、加算器６０６による電流パターン生成器６０２からの立ち上がり電流指令に基づく電流指令値の補正は行われない。その結果、図中（Ａ）に示されるようにｔ１〜ｔ５の間は、電流パターンＬ１に示される通りの電流がコイル４８に供給される。なお、（Ａ）において、ｔ１〜ｔ５の間は、曲線Ｌ３の軌跡は電流パターンＬ１と一致するが、電流パターンＬ１を示す破線の視認性を考慮して、曲線Ｌ３を示す実線は記載されていない。

ここで、型締力が安定し始めるまで積分器６０３の動作を停止させるのは、型締め開始時から型締力誤差の積分が行われることが、第一の実施の形態における型締力のオーバーシュートの原因の一つとして挙げられるからである。すなわち、図７（Ｂ）において、ｔ１〜ｔ２の間に積分された型締力誤差を補正するために、最大電流を供給する期間が延長され、その結果型締力が目標型締力到達時ｔ３以降においてオーバーシュートしてしまうからである。しがたって、第二の実施の形態では、型締め開始後、型締力が不安定な期間（ｔ１〜ｔ５）においては、切り替え監視器６０７は積分器６０３の動作を停止させる。

維持電流指令に基づいて型締力が安定し始めると（ｔ５）、切り替え監視器６０７は、積分器６０３に作動命令を出力する。なお、切り替え監視器６０７は、型締力検出器５５より入力される型締力検出値の時間に応じた変位を監視することにより、型磁力の安定を検出する。例えば、切り替え監視器６０７は、所定時間内において型締力検出値の変位が所定値以内であったら、型締力は安定したと判定する。

積分器６０３は、作動命令に応じて作動（すなわち、型締力誤差の積分）を開始する。図９（Ｂ）の例では、積分開始時ｔ５における維持電流指令に基づく型締力の検出値は、目標型締力を下回っている。そこで、積分器６０３は、斯かる型締力誤差を補正するための補正指令を加算器６０６に出力する。加算器６０６は、電流パターン生成器６０２からの維持電流指令に基づく電流指令値を補正指令値によって補正する。その結果、曲線Ｌ３に示されるように、供給電流は、定格電流を上回る値となる。供給電流の増加に伴い、型締力も増加し、図中（Ｂ）では、ｔ６において目標型締力に到達する。なお、第二の実施の形態では、維持電流指令に基づいて型締力が安定し始めてから型締力誤差の積分を開始しているため、電流指令値に対する急激な補正は行われず、型締力がオーバーシュートする可能性が低減される。したがって、ｔ６において目標型締力に到達すると、そのまま定常状態となる。定常状態となった後も、型締保持中（目標型締力が維持されるべき期間）においては、切り替え監視器６０７は、積分器６０３を作動させる。したがって、型締力検出器５５入力される型締力検出値に基づいて、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御によりコイル４８に供給される電流が調整される。その結果、安定した型締力で型締めが行われる。

なお、図中では省略されているが、型締工程中において型締力を低下させるための型締力指令（すなわち、現在の型締力より低い型締力を示す型締力指令）が上位コントローラから入力されたときは、切り替え監視器６０７は、積分器６０３に停止命令を出力し、積分器６０３を停止させる。したがって、この場合、当該型締力指令に応じて電流パターン生成器６０２によって生成される電流パターンに従った電流がそのままコイル４８に供給される。その結果、型締力は低下し始め、型締力指令が示す型締力付近で安定する。型締力が安定し始めると、切り替え監視器６０７は、積分器６０３を作動させる。このように、型締力が急激に低下する期間における型締力誤差の積分を行わないことにより、型締力が必要以上に低下してしまうことが防止される。

また、型締工程が終了し、上位コントローラ６０１からの型締力指令が示す型締力が０となると、切り替え監視器６０７は、積分器６０３を停止させる。これにより、電流パターン生成器６０２より出力される電流指令の電流値が０であるにも拘わらず、型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御によって、型締力が増加してしまうのを防止することができる。すなわち、積分器６０３が作動したままでは、型締力誤差が積分されることにより補正指令が積分器６０３より出力され、その補正指令が示す電流値の電流がコイル４８に供給されてしまうからである。そして、コイル４８に電流が供給されることにより、型締力誤差が更に大きくなり、その型締力誤差を補正するためにより絶対値の大きい補正指令が積分器６０３より出力され、その補正指令によって更に絶対値の大きい電流値の電流がコイル４８に供給されるといったループが形成されてしまうからである。なお、力の大きさは電流値の二乗に比例するため、補正指令の電流値がマイナスであっても、型締力を低下させる方向には働かない。

上述したように、第二の実施の形態における制御部６０ｂによれば、切り替え監視器６０７によって、型締力が不安定な期間（立ち上がり時、立ち下がり時等）における型締力検出器５５の検出値に基づいた補正指令に基づく制御が停止される。したがって、型締力がオーバーシュートする可能性を低減させることができる。その結果、第一の実施の形態に比べて目標型締力への到達時間を更に短縮することができ、成形サイクルを短縮することができる。

なお、本実施の形態においては、型締力検出部として金型に加わる荷重を検出する型締力検出器５５を用いることが望ましいため、型締力検出器５５を用いた例を示した。但し、型締力検出部として、電磁石の磁束密度を検出する磁束密度検出器を用いてもよいし、リヤプラテン１３と吸着板２２との間のギャップδを計測する距離検出器等を用いてもよい。

ところで、本実施の形態における型締装置の制御方法は、型開閉動作をリニアモータ２８の駆動によって行う型締装置でなくても良い。特にリニアモータ２８の場合には、磁石がフレーム表面に露出するために粉塵等が付着する虞がある。このため、型開閉駆動部としてリニアモータ２８を用いずに、モータ枠で磁界の発生領域を閉鎖した回転型モータを適用した本願の変形例を図１０に示す。

第２の駆動部としての電磁石ユニットの説明は、図１及び図２と同様のため、説明を省略する。第１の駆動部としての、かつ、型開閉用の駆動部（型開閉駆動部）としての型開閉用モータ７４が、フレームに固定されたモータサポート７３に移動不能に取り付けられている。ここで、型開閉モータ７４には、モータ枠で磁界の発生領域を閉鎖した回転型モータが適用される。回転型モータからは図示しないモータ軸が突出し、モータ軸はボールねじ軸７２に連結している。ボールねじ軸７２はボールねじナット７１と螺合することで、回転型モータで発生した回転運動を直進運動へ変換する運動方向変換装置を構成している。そして、ボールねじナット７１は可動プラテン１２の下部より突出した可動プラテンフランジ部１２ａに回転不能に配設される。これにより、型開閉モータ７４が回転することにより、可動プラテン１２は前後し、可動金型１６の型開閉動作を行うことができる。

さらに、型開閉モータ７４の後端には位置検出器７５が取り付けられ、型開閉モータ７４の回転角度を読み込んで、可動プラテン１２の位置を把握することができる。これにより、型開閉処理部６１は型開閉モータ７４を制御する。

本構成では、電磁石によって金型装置１９への型締力の発生中、より具体的には昇圧が開始された後において、金型の位置ずれの発生の虞がなくなると、型開閉処理部６１は、型開閉モータ７４への電流の供給を可変に制御する。具体的には、電流の供給を停止させる。これにより、型開閉モータ７４が位置制御されることによる型締力への影響がなくなる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本国際出願は、２００７年８月２８日に出願した日本国特許出願２００７−２２１５７３号に基づく優先権を主張するものであり、２００７−２２１５７３号の全内容を本国際出願に援用する。

１０ 型締装置
１１ 固定プラテン
１２ 可動プラテン
１２ａ 可動プラテンフランジ部
１３ リヤプラテン
１４ タイバー
１５ 固定金型
１６ 可動金型
１７ 射出装置
１８ 射出ノズル
１９ 金型装置
２１ ガイドポスト
２２ 吸着板
２３ ガイド穴
２４ 大径部
２５ 小径部
２８ リニアモータ
２９ 固定子
３１ 可動子
３７ 電磁石ユニット
３９ ロッド
４１、４２ 穴
４３ ねじ
４４ ナット
４５ コイル配設部
４６ コア
４７ ヨーク
４８ コイル
４９ 電磁石
５１ 吸着部
５５ 型締力検出器
７１ ボールねじナット
７２ ボールねじ軸
７３ モータサポート
７４ 型開閉モータ
７５ 位置検出器
６０１ 上位コントローラ
６０２ 電流パターン生成器
６０３ 積分器
６０４ アンプ
６０５、６０６ 加算器
６０７ 切り替え監視器
Ｂｒ１ 軸受部材
Ｇｄ ガイド
Ｆｒ フレーム
ｎ１、ｎ２ ナット

Claims (6)

1. 電磁石によって型締力を作用させる型締装置であって、
   目標型締力に応じた電磁石への電流指令であって、前記型締力を発生させる立ち上がり電流指令と、発生させられた型締力を維持する維持電流指令とを有する電流指令を生成する第一の電流指令生成部と、
   前記電磁石による前記型締力を検出する型締力検出部と、
   前記型締力検出部によって検出される型締力の検出値に基づいて前記電流指令を補正する補正指令を生成する第二の電流指令生成部とを有し、
   前記第二の電流指令生成部は、前記維持電流指令に基づき維持されている型締力と前記型締力検出部により検出される型締力の検出値との誤差に基づいて前記補正指令を生成することを特徴とする型締装置。
2. 前記第一の電流指令生成部は、目標型締力に応じた電流パターンを生成し、当該電流パターンに従って、前記電磁石への電流指令を生成することを特徴とする請求項１記載の型締装置。
3. 前記第一の電流指令生成部は、型締め開始時には目標型締力に対応する電流よりも大きな電流値を示す電流指令を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の型締装置。
4. 前記第一の電流指令生成部にて生成された前記電流指令と前記第二の電流指令生成部にて生成された前記補正指令とに基づいて、前記電磁石へ供給する補正電流指令を算出する補正電流指令算出部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の型締装置。
5. 前記第二の電流指令生成部は、前記目標型締力と前記型締力の検出値との誤差に基づいて前記補正指令を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の型締装置。
6. 電磁石によって型締力を作用させる型締制御方法であって、
   目標型締力に応じた電磁石への電流指令であって、前記型締力を発生させる立ち上がり電流指令と、発生させられた型締力を維持する維持電流指令と有する電流指令を生成し、
   前記電磁石による前記型締力を検出し、
   前記維持電流指令に基づき維持されている型締力と前記型締力検出部により検出される型締力の検出値との誤差に基づいて前記電流指令を補正する補正指令を生成することを特徴とする型締制御方法。
   

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