JP4146382B2 - 型締装置の金型閉鎖位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型の閉鎖に伴う物理量の変動に基づいて金型閉鎖位置を検出する型締装置の金型閉鎖位置検出方法に関する。

従来、射出成形機に備える金型を型締するトグル式型締装置は、特公平６−６１８０６号公報等で知られている。トグル式型締装置は、同公報で開示されるように、可動型を支持する可動盤と駆動部により進退変位するクロスヘッド間をトグルリンク機構により連結し、クロスヘッドの加圧力を増圧して可動盤に伝達する機能を有しており、トグルリンク機構がほぼ伸長しきった状態におけるタイバーの伸びに基づいて所定の型締力が発生する。また、型締動作では、通常、図１０に示すように、型開位置Ｘａから高速型閉が行われ、予め設定された低速低圧切換位置Ｘｂに達したなら低速低圧型閉に移行する。この低速低圧型閉は、金型保護区間となり、正常に排出されなかった成形品等が異物として検出される。そして、予め設定された高圧切換位置Ｘｃに達したなら高圧型締に移行して高圧型締が行われる。図１０中、Ｘｄは型締終了位置を示す。なお、型締動作における負荷トルクＴの変化は、同図に示すようになる。

ところで、トグル式型締装置は、その型締原理から直圧式型締装置とは異なり、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因によって金型及びタイバーが僅かに伸縮した場合であっても型締力が大きく変動し、特に、精密成形品を成形する際の品質低下を招くなどの無視できない問題を生じる。図１１は、型締力Ｆｍの変化を時間経過に沿って示したものである。同図から明らかなように、金型の昇温前に、正規の型締力Ｆｍ（目標値）として、４００〔ｋＮ〕に設定した場合であっても、金型の昇温後は、金型の熱膨張により、５００〔ｋＮ〕程度まで増加する。そして、金型が昇温した以降は、金型からタイバーに熱伝達するため、タイバーが熱膨張して型締力Ｆｍが徐々に低下する。なお、金型の熱膨張は型締力Ｆｍの増加要因となり、タイバーの熱膨張は型締力Ｆｍの低下要因となる。

このように、トグル式型締装置では、金型の加熱温度や外気温等の外乱要因が、型締力Ｆｍを正確に維持する上で無視できない要因となり、従来、固定ダイプレートに支持された光学式または磁気式のスケールと、可動ダイプレートに設置された位置検出器からなる型厚検出手段により、成形運転中における金型厚または型締力を検出し、この検出値の設定値に対する補正値を型圧調整手段にフィードバックして型締力を一定に保つようにしたトグル式型締装置における型締力制御方法も、特開昭６２−３２０２０号公報で知られている。
特公平６−６１８０６号 特開昭６２−３２０２０号

しかし、上述した従来のトグル式型締装置における型締力制御方法（金型閉鎖位置検出方法）は、次のような問題点があった。

第一に、トグル式型締装置は、上述したように金型の僅かな伸縮により型締力が大きく変動するが、従来の型締力制御方法は、固定ダイプレートに支持されたスケールと可動ダイプレートに設置された位置検出器からなる型厚検出手段により金型厚（型締力）を検出するため、いわば僅かな伸縮を検出することになり、結局、型締力（金型閉鎖位置）を正確に検出することができない。

第二に、型厚検出手段により金型厚を直接検出するため、スケールや位置検出器等の別途の型厚検出手段が必要になり、部品点数の増加に伴うコストアップを招くとともに、構成の複雑化、特に、金型周りにおける構成の煩雑化を招いてしまう。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した型締装置の金型閉鎖位置検出方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る型締装置の金型閉鎖位置検出方法は、金型閉鎖位置Ｃｓ（Ｃｆ，Ｃｒ）を検出するに際し、金型１の閉鎖に伴う可動盤２又はトグル式型締装置Ｍｃにおけるクロスヘッド３の移動量、及び金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴの変動量を順次検出するとともに、可動盤２又はクロスヘッド３の一定移動量ΔＸに対する負荷トルクＴの変動率（変動量を含む）ΔＴを求めることにより、この変動率ΔＴが予め設定した設定率Ｔｓに達したときの位置を金型閉鎖位置Ｃｓとして検出することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、可動盤２又はクロスヘッド３の移動量は、型締用サーボモータ４の回転数を検出するロータリエンコーダ５のエンコーダパルスを用いて検出できる。なお、金型１を閉鎖するに際して金型保護区間Ｚｄ１（Ｚｄ２）を設定し、この金型保護区間Ｚｄ１（Ｚｄ２）を経過した以降に金型閉鎖位置Ｃｓの検出を行う。

このような手法による本発明に係る型締装置の金型閉鎖位置検出方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 金型閉鎖位置Ｃｓは、変動率ΔＴを利用して検出するため、負荷トルクＴ自体（絶対値）を閾値と比較して検出する場合に比べ、正確で安定した検出を行うことができる。即ち、負荷トルクＴ自体を閾値と比較して検出する方法は、温度ドリフトや機構摩擦等の外乱に直接影響を受け、正確で安定した検出を行うことができないとともに、金型の変更により型閉速度や型締力を変更した場合、再設定や微調整を頻繁に行う必要があり、しかも、再設定や微調整が不十分の場合には誤検出や検出不能を招いてしまうが、本発明では、このような不具合が回避される。

（２） 金型閉鎖位置Ｃｓの検出に際して、金型１の厚さを直接検出するスケールや位置検出器等の型厚検出手段が不要になるため、部品点数の削減によるコストダウンを図れるとともに、特に、金型１周りにおける構成の煩雑化を解消することができる。

（３） 可動盤２の移動量に対して相対的に移動量の大きいトグル式型締装置Ｍｃにおけるクロスヘッド３の変位量（移動量）を利用することにより、金型閉鎖位置Ｃｓに対する精度の高い検出を行うことができる。この結果、型締力Ｆｍの変動量を正確に検出でき、もって、型締力Ｆｍに対する正確な補正を行うことができる。なお、負荷トルクＴを時間により微分した場合には、時間により変動する型閉速度等の影響を受ける虞れがあるが、クロスヘッド３の変位量を利用することにより、型閉速度等による影響を排除できる。

（４） 好適な態様により、可動盤２又はクロスヘッド３の移動量を、型締用サーボモータ４の回転数を検出するロータリエンコーダ５のエンコーダパルスを用いて検出すれば、クロスヘッド３の位置を検出する別途の位置検出手段が不要となる。

（５） 好適な態様により、金型１を閉鎖するに際して金型保護区間Ｚｄ１（Ｚｄ２）を設定し、この金型保護区間Ｚｄ１（Ｚｄ２）を経過した以降に金型閉鎖位置Ｃｓの検出を行えば、金型１に対する保護処理と金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理の双方を干渉させること無く、安定かつ確実に行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る金型閉鎖位置検出方法を実施できるトグル式型締装置Ｍｃの構成について、図５〜図９を参照して説明する。

図５は、射出成形機Ｍを示し、この射出成形機Ｍは、トグル式型締装置Ｍｃと射出装置Ｍｉを備える。トグル式型締装置Ｍｃは、離間して配した固定盤１１と圧受盤１２を備え、固定盤１１は不図示の機台上に固定されるとともに、圧受盤１２は当該機台上に進退変位可能に支持される。また、固定盤１１と圧受盤１２間には、四本のタイバー１３…を架設する。この場合、各タイバー１３…の前端は、固定盤１１に固定するとともに、各タイバー１３…の後端は、圧受盤１２に対して挿通させ、かつ後端側に形成したねじ部１４…に、圧受盤１２に対するストッパを兼ねる調整ナット１５…をそれぞれ螺合する。

各調整ナット１５…は、圧受盤１２の位置を調整する型厚調整機構１６を構成する。この型厚調整機構１６は、さらに、各調整ナット１５…に対して同軸上に一体に設けた小歯車１７…と、各小歯車１７…に噛合する大歯車１８と、この大歯車１８に噛合する駆動歯車１９と、この駆動歯車１９を回転シャフトに設けた型厚調整モータ２０と、この型厚調整モータ２０の回転数を検出するロータリエンコーダ２１を備えている。

この場合、各小歯車１７…は、正方形の四隅位置にそれぞれ配され、かつ大歯車１８は各小歯車１７…に囲まれる位置に配するため、各小歯車１７…は、大歯車１８に同時に噛合する。これにより、型厚調整モータ２０を作動させれば、駆動歯車１９の回転が大歯車１８に伝達され、各小歯車１７…は同時に回転するとともに、一体に回転する各調整ナット１５…は、各タイバー１３…のねじ部１４…に沿って進退移動するため、圧受盤１２も進退移動し、その前後方向位置を調整することができる。

一方、タイバー１３…には、可動盤２をスライド自在に装填する。この可動盤２は可動型１ｍを支持するとともに、固定盤１１は固定型１ｃを支持し、可動型１ｍと固定型１ｃは金型１を構成する。また、圧受盤１２と可動盤２間にはトグルリンク機構Ｌを配設する。トグルリンク機構Ｌは、圧受盤１２に軸支した一対の第一リンクＬａ，Ｌａと、可動盤２に軸支した一対の出力リンクＬｃ，Ｌｃと、第一リンクＬａ，Ｌａと出力リンクＬｃ，Ｌｃの支軸に結合した一対の第二リンクＬｂ，Ｌｂを有し、この第二リンクＬｂ，Ｌｂはクロスヘッド３に軸支する。

さらに、圧受盤１２とクロスヘッド３間には型締用駆動部２２を配設する。型締用駆動部２２は、圧受盤１２に回動自在に支持されたボールねじ部２４と、このボールねじ部２４に螺合し、かつクロスヘッド３に一体に設けたボールナット部２５を有するボールねじ機構２３を備えるとともに、ボールねじ部２４を回転駆動する回転駆動機構部２６を備える。回転駆動機構部２６は、型締用サーボモータ４と、このサーボモータ４に付設して当該サーボモータ４の回転数を検出するロータリエンコーダ５と、サーボモータ４のシャフトに取付けた駆動ギア２７と、ボールねじ部２４に取付けた被動ギア２８と、この駆動ギア２７と被動ギア２８間に架け渡したタイミングベルト２９を備えている。

これにより、サーボモータ４を作動させれば、駆動ギア２７が回転し、駆動ギア２７の回転は、タイミングベルト２９を介して被動ギア２８に伝達され、ボールねじ部２４が回転することによりボールナット部２５が進退移動する。この結果、ボールナット部２５と一体のクロスヘッド３が進退移動し、トグルリンク機構Ｌが短縮又は拡長し、可動盤２が型開方向（後退方向）又は型閉方向（前進方向）へ進退移動する。また、３０は成形機コントローラであり、型締用サーボモータ４，ロータリエンコーダ５，型厚調整モータ２０及びロータリエンコーダ２１を接続する。

他方、図６は、成形機コントローラ３０の一部であるサーボ回路３１を示す。サーボ回路３１は、偏差演算部３２，３３、加算器３４，３５、位置ループゲイン設定部３６、フィードフォワードゲイン設定部３７、速度リミッタ３８，速度変換器（微分器）３９，速度ループゲイン設定部４０，トルクリミッタ４１，ドライバ４２，外乱監視部４３，加速度変換器（微分器）４４を備え、同図に示す系統によりサーボ制御系（サーボ回路３１）を構成する。そして、ドライバ４２の出力側には、前述した型締用サーボモータ４を接続するとともに、このサーボモータ４に付設したロータリエンコーダ５は、速度変換器３９と偏差演算部３２の反転入力部にそれぞれ接続する。また、偏差演算部３２の非反転入力部は、不図示のシーケンスコントローラに接続する。

さらに、同図中、Ｐｔは金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴの検出に用いる信号取込端子、Ｐｖは金型１の閉鎖に伴う可動盤２の速度Ｖの検出に用いる信号取込端子、Ｐａは金型１の閉鎖に伴う可動盤２の加速度Ａの検出に用いる信号取込端子、Ｐｅは金型１の閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクＥの検出に用いる信号取込端子、Ｐｘは金型１の閉鎖に伴う可動盤２の位置偏差Ｘｒの検出に用いる信号取込端子をそれぞれ示す。なお、各部の動作（機能）は後述するトグル式型締装置Ｍｃの全体動作により説明する。

また、図７は、射出成形機Ｍに備える側面パネル等に付設されたディスプレイの表示画面５０を示す。表示画面５０は、タッチパネルが付設され、このタッチパネルを用いて各種設定等を行うことができる。図７に示す表示画面５０は、型開閉用設定画面であり、負荷トルクＴの変動曲線Ｗをグラフィック表示するグラフィック表示部５１を有するとともに、金型保護終了位置に係わる数値表示部６１，金型閉鎖位置に係わる数値表示部６２，金型閉鎖位置基準に係わる数値表示部６３及び金型閉鎖モニタの終了位置に係わる数値表示部６４等を備えている。

この場合、グラフィック表示部５１は、横軸（Ｘ軸）がクロスヘッド３の位置〔ｍｍ〕，縦軸（Ｙ軸）が負荷トルクＴ〔％〕となる。なお、負荷トルクＴ〔％〕は、最大トルクを１００〔％〕として表示する。これにより、グラフィック表示部５１には、クロスヘッド３の位置〔ｍｍ〕に対応した負荷トルクＴの大きさが変動曲線Ｗとしてグラフィック表示される。さらに、グラフィック表示部５１には、金型保護区間Ｚｄ１の終了位置Ｘｅを示すカーソル６１ｃ（ピンク），金型閉鎖位置Ｃｓの検出値Ｄｄを示すカーソル６２ｃ（レッド），金型閉鎖位置Ｃｓの基準値Ｄｓを示すカーソル６３ｃ（ブルー）及び第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間の終了位置Ｘｆを示すカーソル６４ｃ（グリーン）をそれぞれ色分けした縦ラインにより表示する。このような各項目に対応して色分けしたカーソル６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ及び６４ｃを表示させることにより、オペレータは、各項目に対応する位置を容易かつ的確（確実）に知ることができる。

一方、数値表示部６１は、金型保護区間Ｚｄ１の終了位置Ｘｅ（図８参照）をクロスヘッド３の位置により数値表示する第一表示部６１ｈと、このクロスヘッド３の位置を可動盤２の位置に換算して数値表示する第二表示部６１ｘを有するとともに、数値表示部６２は、金型閉鎖位置Ｃｓの検出値Ｄｄをクロスヘッド３の位置により数値表示する第一表示部６２ｈと、このクロスヘッド３の位置を可動盤２の位置に換算して数値表示する第二表示部６２ｘを有する。また、数値表示部６３は、金型閉鎖位置Ｃｓの基準値Ｄｓをクロスヘッド３の位置により数値表示する第一表示部６３ｈと、このクロスヘッド３の位置を可動盤２の位置に換算して数値表示する第二表示部６３ｘを有するとともに、数値表示部６４は、第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間の終了位置Ｘｆをクロスヘッド３の位置により数値表示する表示部６４ｈと、この終了位置Ｘｆを設定するためのＯＮキー６４ｓを有する。さらに、各数値表示部６１，６２，６３及び６４の上段位置には、それぞれ「金型保護終了位置」，「金型閉鎖位置」，「金型閉鎖位置基準」及び「金型閉鎖モニタ」の項目を表示するとともに、各項目の周りには、色分けした色枠部６１ｋ（ピンク），６２ｋ（レッド），６３ｋ（ブルー）及び６４ｋ（グリーン）を表示する。この色枠部６１ｋ（ピンク），６２ｋ（レッド），６３ｋ（ブルー）及び６４ｋ（グリーン）の色は、前述したカーソル６１ｃ（ピンク），６２ｃ（レッド），６３ｃ（ブルー）及び６４ｃ（グリーン）の色に対応している。これにより、オペレータは、各カーソル６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ及び６４ｃがどの項目に対応しているかを容易に知ることができる。なお、クロスヘッド３の位置は、公知の変換式を用いることにより容易に可動盤２の位置に変換可能である。また、図９は、グラフィック表示部５１における横軸（Ｘ軸）及び縦軸（Ｙ軸）の目盛のレンジを変更した場合の表示態様を示している。

次に、本実施形態に係る金型閉鎖位置検出方法を含むトグル式型締装置Ｍｃの動作（機能）について、図１〜図９を参照して説明する。

まず、成形機コントローラ３０は、金型閉鎖位置Ｃｓを検出する閉鎖位置検出モードを備える。なお、金型閉鎖位置Ｃｓとは、可動型１ｍと固定型１ｃがタッチする位置である。閉鎖位置検出モードは、金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド３の移動量（変位量）及び金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴの変動量を順次検出するとともに、クロスヘッド３の一定移動量ΔＸに対する負荷トルクＴの変動率ΔＴを順次求めることにより、この変動率ΔＴが予め設定した設定率Ｔｓに達したときの位置を金型閉鎖位置Ｃｓとして検出する機能を有している。

この場合、変動率ΔＴは変動量であってもよい。即ち、変動率ΔＴは、一定移動量ΔＸに対応する変動量ΔＴとして求めてもよいし、ΔＴ／ΔＸから求めた変動率であってもよい。また、負荷トルクＴに係わる信号は、上述した信号取込端子Ｐｔから得られ、信号取込端子Ｐｔから得られる信号は、成形機コントローラ３０に付与される。さらに、クロスヘッド３の移動量は、サーボモータ４の回転数を検出するロータリエンコーダ５のエンコーダパルスを用いて検出する。

一方、成形機コントローラ３０には、設定率Ｔｓを設定する。この設定率Ｔｓは、図９に示すように、金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド３の一定移動量ΔＸに対する負荷トルクＴの変動率（上昇率）ΔＴが、当該設定率Ｔｓに達したときの位置を金型閉鎖位置Ｃｓとして検出するために用いる。したがって、設定率Ｔｓの大きさは、実験及び調整等を経て適宜設定することができる。例えば、負荷トルクＴは、最大トルクを１００〔％〕としてパーセント表示されるため、クロスヘッド３の一定移動量ΔＸを数ミリメートルに設定し、この際における負荷トルクＴの上昇率（上昇量）ΔＴを求めた際には、この上昇率ΔＴに対する設定率Ｔｓを、１〔％〕前後に設定できる。

次に、具体的な処理手順について説明する。まず、閉鎖位置検出モードにより金型閉鎖位置Ｃｓの検出を行う。この閉鎖位置検出モードの処理手順について、図１に示すフローチャートに従って説明する。

今、金型１が型開位置（全開位置）にあるものとする。したがって、トグルリンク機構Ｌにおけるクロスヘッド３は、図８に示す型開位置Ｘａにある。型締動作の開始により、型締用サーボモータ４が作動し、クロスヘッド３が前進移動するとともに、可動盤２は型開位置から型閉方向へ前進移動する。この際、最初に可動盤２が高速で前進移動する高速型閉が行われる。

この場合、サーボ回路３１では、可動盤２（クロスヘッド３）に対する速度制御及び位置制御が行われる。即ち、シーケンスコントローラからサーボ回路３１の偏差演算部３２に対して位置指令値が付与され、ロータリエンコーダ５のエンコーダパルスに基づいて得られる位置検出値と比較される。これにより、偏差演算部３２からは位置偏差Ｘｒが得られるため、この位置偏差Ｘｒに基づいて位置のフィードバック制御が行われる。

また、位置偏差Ｘｒは、位置ループゲイン設定部３６により補償されて加算器３４の入力部に付与されるとともに、位置指令値は、フィードフォワードゲイン設定部３７により補償されて加算器３４の入力部に付与される。そして、加算器３４の出力は、速度リミッタ３８を介して偏差演算部３３の非反転入力部に付与される。一方、位置検出値は、速度変換部３９により微分されて速度（速度検出値）Ｖに変換されるとともに、この速度Ｖは、偏差演算部３３の反転入力部に付与される。これにより、偏差演算部３３からは、速度偏差が得られるため、この速度偏差に基づいて速度のフィードバック制御が行われる。この場合、速度Ｖは速度リミッタ３８により制限される。

さらに、速度偏差は、速度ループゲイン設定部４０により補償され、加算器３５の入力部に付与される。他方、速度Ｖは、加速度変換部４４により微分されて加速度（加速度検出値）Ａに変換されるとともに、この加速度Ａは、外乱監視部４３の入力部に付与される。外乱監視部４３は、加速度Ａを監視し、例えば、何らかの原因（外乱）によって加速度Ａが異常に変化したなら、復帰を速める推定トルク（トルク値）Ｅを出力する。そして、この推定トルクＥは、加算器３５の入力部に補正値として付与される。この結果、加算器３５からはトルク指令（指令値）が得られ、このトルク指令は、トルクリミッタ４１を介してドライバ４２に付与される。これにより、サーボモータ４が駆動制御され、可動盤２（クロスヘッド３）に対する位置制御及び速度制御が行われる。なお、トルクリミッタ４１から出力するトルク指令は、外乱監視部４３の入力部にフィードバックされる。

一方、可動盤２が型閉方向へ前進移動し、クロスヘッド３が、予め設定した低速低圧切換点Ｘｂに達すれば、低速低圧型閉に移行する（ステップＳ１）。この低速低圧型閉では、図８に示すように、前段に設定した金型保護区間Ｚｄ１により異物検出等の金型保護処理が行われる。即ち、この金型保護区間Ｚｄ１では、負荷トルクＴの大きさが監視され、予め設定した閾値を越えたなら、異物が存在すると判断して型開制御等の異常処理が行われる。

この金型保護区間Ｚｄ１の終了位置Ｘｅは、図９（図７）に示すように、設定機能を兼ねる数値表示部６１により予め設定する。この終了位置Ｘｅは、正規の金型閉鎖位置Ｃｓ（基準値Ｄｓ）を検出する前に、いわば予備的に設定するため、想定される金型閉鎖位置の手前に、ある程度余裕を持たせて設定することができる。また、設定に際しては、第一表示部６１ｈに、クロスヘッド３の位置により数値設定する。この場合、例えば、第一表示部６１ｈをタッチし、テンキーウィンドウを表示させることにより数値入力する公知の設定方法を利用できる。この終了位置Ｘｅが設定されることにより、グラフィック表示部５１には、設定された終了位置Ｘｅに対応するカーソル６１ｃが表示される。このカーソル６１ｃの色（ピンク）は、前述したように、数値表示部６１に表示される色枠部６１ｋの色（ピンク）に一致するため、オペレータは、このカーソル６１ｃにより、終了位置Ｘｅの程度を容易かつ的確に知ることができるとともに、金型保護区間Ｚｄ１に対応した終了位置Ｘｅであることも容易かつ確実に知ることができる。

そして、金型保護区間Ｚｄ１が終了したなら、金型１に対する金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理が行われる。即ち、金型閉鎖位置Ｃｓを検出するための上昇率ΔＴの大きさを監視する上昇率監視処理が行われる（ステップＳＰ）。なお、図８中、Ｚｄ２は、金型閉鎖モニタ区間となる第二の金型保護区間を示しているが、この時点では、未だ設定されていない。上昇率監視処理においては、まず、成形機コントローラ３０は、クロスヘッド３の位置を検出する（ステップＳ２）。クロスヘッド３の位置は、型締用サーボモータ４の回転数を検出するロータリエンコーダ５のエンコーダパルスを用いて検出する。この場合、ロータリエンコーダ５は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスの発生数により絶対位置の検出を行う。このようなロータリエンコーダ５を利用することにより、クロスヘッド３の位置を検出する別途の位置検出手段は不要になる。このように、可動盤２の移動量に対して相対的に移動量の大きいクロスヘッド３の変位量（移動量）を利用することにより、金型閉鎖位置Ｃｓに対する精度の高い検出を行うことができる。この結果、後述する型締力Ｆｍの変動量を正確に検出でき、もって、型締力Ｆｍに対する正確な補正を行うことができる。

また、成形機コントローラ３０は、負荷トルクＴを、例えば、５００〔μｓｅｃ〕毎のサンプリング周期により順次取り込むとともに、平均化処理によりＮ回の移動平均を求める（ステップＳ３，Ｓ４）。これにより、求めた負荷トルクＴは、検出されたクロスヘッド３の位置に対応して、図７及び図９に示すように、グラフィック表示部５１に変動曲線Ｗとしてグラフィック表示される。

さらに、クロスヘッド３の変位量（移動量）と負荷トルクＴの変動量が得られることにより、クロスヘッド３の一定移動量ΔＸに対する負荷トルクＴの上昇量（上昇率）ΔＴを求める（ステップＳ５）。この場合、例えば、クロスヘッド３の一定移動量ΔＸを数ミリメートルに設定した場合、対応する負荷トルクＴの上昇量（上昇率）ΔＴ〔％〕を求める。そして、この上昇率ΔＴが、予め設定した設定率Ｔｓに達したか否かを監視し、上昇率ΔＴが設定率Ｔｓに達したなら、そのときのクロスヘッド３の位置を金型閉鎖位置Ｃｓとして取り込む（ステップＳ６，Ｓ７）。また、取り込んだ金型閉鎖位置Ｃｓは、基準値Ｄｓとして設定する（ステップＳ８）。

一方、基準値Ｄｓは、表示画面５０におけるグラフィック表示部５１に、カーソル６３ｃにより表示される。このカーソル６３ｃの色（ブルー）は、前述したように、数値表示部６３に表示される色枠部６３ｋの色（ブルー）に一致するため、オペレータは、このカーソル６３ｃにより、基準値Ｄｓの程度を容易かつ的確に知ることができるとともに、金型閉鎖位置Ｃｓの基準値Ｄｓであることも容易かつ確実に知ることができる。また、基準値Ｄｓは、第一表示部６３ｈに数値表示されるとともに、可動盤２の位置に変換して第二表示部６３ｘに表示される。以上の説明は、閉鎖位置検出モードの基本態様となり、実際の基準値Ｄｓ（及び検出値Ｄｄ）は、後述するように、閉鎖位置検出モードを複数回にわたって実行し、得られる複数の閉鎖位置の平均から求めることができる。

さらに、基準値Ｄｓが設定されることにより、この基準値Ｄｓを参考にして、オペレータは、第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタの終了位置Ｘｆを、設定機能を兼ねる数値表示部６４を用いてマニュアル設定する（ステップＳ９）。即ち、オペレータは、グラフィック表示部５１に表示される基準値Ｄｓに係るカーソル６３ｃ及び第一表示部６３ｈの数値表示等を参考にして、第二の金型保護区間Ｚｄ２の終了位置Ｘｆを、表示部６４ｈに数値設定する。この場合、終了位置Ｘｆは、クロスヘッド３の位置により設定する。また、この終了位置Ｘｆは、特に、成形品の厚さを考慮して設定する。例えば、成形品の厚さが０．１〔ｍｍ〕の場合、終了位置Ｘｆは、金型閉鎖位置Ｃｓから手前０．１〔ｍｍ〕の間に設定することができる。本実施形態では、終了位置Ｘｆを、可動盤２の移動量に対して相対的に変位量の大きいクロスヘッド３の位置により設定するため、厚さが０．１〔ｍｍ〕程度の薄いシート状の成形品であっても終了位置Ｘｆを容易かつ高精度に設定できる。

そして、終了位置Ｘｆを表示部６４ｈに設定したなら、ＯＮキー６４ｓをタッチすることより、グラフィック表示部５１に、第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間の終了位置Ｘｆがカーソル６４ｃにより表示される。このカーソル６４ｃの色（グリーン）は、前述したように、金型閉鎖モニタ設定部６４に表示される色枠部６４ｋの色（グリーン）に一致するため、オペレータは、このカーソル６４ｃにより、終了位置Ｘｆの程度を容易かつ的確に知ることができるとともに、第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間の終了位置Ｘｆであることも容易かつ確実に知ることができる。

次に、生産稼働時の動作について、図２（図３及び図４）に示すフローチャートに従って説明する。

今、生産稼働が自動成形により行われている場合を想定する（ステップＳ１１）。この場合、上述した基準値Ｄｓが予め設定されている。生産稼働中においては、予め設定した閉鎖位置検出時間或いは閉鎖位置検出ショット数に達すると、自動的に閉鎖位置検出モードが実行される（ステップＳ１２，Ｓ１３）。閉鎖位置検出モードの実行間隔は、ショットの度に毎回行ってもよいし一定ショット（又は一定時間）毎に行ってもよく、実機における型締力Ｆｍの変動度合等を考慮して設定することができる。

生産稼働時における閉鎖位置検出モードの処理手順を、図３に示すフローチャートに従って説明する。今、金型１が型開位置（全開位置）にあるものとする。したがって、トグルリンク機構Ｌにおけるクロスヘッド３は、図８に示す型開位置Ｘａにある。型締動作の開始により、型締用サーボモータ４が作動し、可動盤２は型開位置から型閉方向へ前進移動する。この際、可動盤２は、最初に高速で前進移動する高速型閉が行われる（ステップＳ２１）。そして、可動盤２が型閉方向へ前進移動し、クロスヘッド３が、予め設定した低速低圧切換点Ｘｂに達すれば、低速低圧型閉に移行する（ステップＳ２２）。この低速低圧型閉では、図８に示すように、まず、金型保護区間Ｚｄ１により異物等の異常に対する検出処理が行われる。

さらに、この金型保護区間Ｚｄ１が終了したなら、第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間により、特に、成形品に着目した挟み込み有無の監視処理が行われる（ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５）。この金型閉鎖モニタ区間は、前述したように、例えば、成形品の厚さが０．１〔ｍｍ〕の場合、金型閉鎖位置Ｃｓから手前０．１〔ｍｍ〕の間に、終了位置Ｘｆを設定するため、型開時に排出されることなく金型１内に残留した薄いシート状の成形品も検出可能となり、実際には、厚さ０．０９〔ｍｍ〕程度のシート状の成形品であっても確実に検出できる。

一方、金型閉鎖モニタ区間が終了したなら、閉鎖位置検出区間Ｚｃにより金型１に対する金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理が行われる（ステップＳ２５，ＳＰ）。この検出処理は、上述した基準値Ｄｓを設定する場合の図１に示すフローチャートのステップＳＰと同じになる。閉鎖位置検出区間Ｚｃにおける金型閉鎖位置Ｃｓに対する検出処理により、得られる上昇率ΔＴが予め設定した設定率Ｔｓに達したなら、高圧型締に移行して高圧型締を行う（ステップＳ２６）。同時に、上昇率Ｔｓが設定率Ｔｓに達したときのクロスヘッド３の位置を検出し、この位置を金型閉鎖位置Ｃｓの検出値Ｄｄとして取込む（ステップＳ２７，Ｓ２８）。このように、金型保護区間Ｚｄ１，Ｚｄ２及び閉鎖位置検出区間Ｚｃを設定することにより、金型保護区間Ｚｄ１及びＺｄ２を終了した以降に、金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理が行われるため、金型１に対する保護処理と金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理の双方を干渉させること無く、安定かつ確実に行うことができる。

そして、検出された検出値Ｄｄは、表示画面５０における数値表示部６２の第一表示部６２ｈ及び第二表示部６２ｘに数値表示されるとともに、グラフィック表示部５１に、カーソル６２ｃにより表示される。このカーソル６２ｃの色（レッド）は、前述したように、数値表示部６２に表示される色枠部６２ｋの色（レッド）に一致するため、オペレータは、このカーソル６２ｃにより、検出値Ｄｄの程度を容易かつ的確に知ることができるとともに、金型閉鎖位置Ｃｓの検出値Ｄｄであることも容易かつ確実に知ることができる。

さらに、閉鎖位置検出モードは、予め設定した複数回にわたって実行し、得られる複数の金型閉鎖位置Ｃｓ…の平均から検出値Ｄｄを求める（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５）。これにより、ノイズ成分の除去された信頼性の高い検出値Ｄｄが得られる。そして、検出値Ｄｄが得られたなら、予め設定された基準値Ｄｓとの偏差Ｋｅ、即ち、Ｋｅ＝Ｄｓ−Ｄｄを求める（ステップＳ１６）。偏差Ｋｅが得られたなら、この偏差Ｋｅに基づいて、設定されている金型保護区間Ｚｄ１の終了位置Ｘｅ及び第二の金型保護区間Ｚｄ２となる金型閉鎖モニタ区間の終了位置Ｘｆに対する補正を行う。終了位置Ｘｅ及びＸｆに対する補正は、次のように行う。図８に仮想線で示す負荷トルクＴｆとＴｒは、それぞれ型締力Ｆｍが変動した場合を示している。負荷トルクＴｒは、金型１が加熱されて熱膨張した場合の変動曲線であり、正規の金型閉鎖位置Ｃｓよりも手前で金型閉鎖位置Ｃｒとして検出される。この場合、型締力Ｆｍは増加することになる。したがって、型開位置を距離の起点（０）とすれば、終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）に対して偏差Ｋｅ分だけ減少させる補正を行う。即ち、図８中、Ｚｃは終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）と金型閉鎖位置Ｃｓ間における前述した閉鎖位置検出区間を示しているが、金型閉鎖位置Ｃｓがズレた場合、この閉鎖位置検出区間Ｚｃの距離が常に一定となるように終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）に対する補正が行われる。

特に、図８に示す負荷トルクＴｒは、金型１がより加熱された場合の変動曲線であり、終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）よりも手前で可動型１ｍが固定型１ｃに接触し始めている状態を示している。この場合、終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）に対する補正を行わなければ、負荷トルクＴｒの変動が正常な動作に基づく可動型１ｍと固定型１ｃの接触によるものなのか異物等の検出によるものか判別が困難となり、誤検出を生じることになる。しかし、終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）に対する補正を行うことにより、異物等の検出処理と本実施形態に係る金型閉鎖位置Ｃｓの検出処理の双方を干渉させること無く、安定かつ確実に行うことができる。

同様に、負荷トルクＴｆは、タイバー１３…が加熱されて熱膨張した場合の変動曲線であり、正規の金型閉鎖位置Ｃｓを過ぎた位置で金型閉鎖位置Ｃｆとして検出される。この場合、型締力Ｆｍは低下することになる。したがって、終了位置Ｘｆ（Ｘｅ）に対して偏差Ｋｅ分だけ増加させる補正を行う。図８中、Ｘｄは型締終了位置を示す。なお、このような型締力Ｆｍの変動に係わる金型閉鎖位置Ｃｓ，Ｃｆ，Ｃｒであっても、上述した閉鎖位置検出モードにより正確に検出することができる。

他方、成形機コントローラ３０には、偏差Ｋｅに対する許容範囲Ｒｅが予め設定されているため、この許容範囲Ｒｅと得られた偏差Ｋｅを比較し、偏差Ｋｅが許容範囲Ｒｅを越えているか否かを判定する。これにより、偏差Ｋｅが許容範囲Ｒｅ内にあるときは、型締力Ｆｍに対する補正は行わない。したがって、そのまま生産稼働を継続する（ステップＳ１７，Ｓ１１）。

これに対して、偏差Ｋｅが許容範囲Ｒｅを越えたときは、再度、検出値Ｄｄの検出を行う（ステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１１）。即ち、例示は、検出値Ｄｄを複数回にわたって連続して検出し、求めた偏差Ｋｅが連続して許容範囲Ｒｅを越えたなら型締力Ｆｍに対する補正を行う（ステップＳ１９，Ｓ２０）。例えば、検出値Ｄｄを２回連続して検出し、求めた偏差Ｋｅ…が２回連続して許容範囲Ｒｅを越えた場合に、型締力Ｆｍに対する補正を行う。したがって、１回のみ許容範囲Ｒｅを越えた場合には、外乱等による一時的な要因によるものと判断し、補正は行わない。これにより、補正を行う際の安定性及び信頼性を高めることができる。

以下、補正の処理手順について、図４に示すフローチャートに従って説明する。例示は、偏差Ｋｅが２回連続して許容範囲Ｒｅを越えた場合に補正を行う例を示したため、偏差Ｋｅは複数得られる。したがって、この例では、複数の偏差Ｋｅ…を平均して平均値を求める（ステップＳ３１）。なお、複数の偏差Ｋｅ…の場合、平均値を利用してもよいし、直近の偏差Ｋｅを利用してもよい。そして、偏差Ｋｅは、クロスヘッド３の位置に対する偏差であるため、この偏差Ｋｅを公知の変換式により可動盤２の位置に対する偏差に変換する。これにより、可動盤２に対する補正量Ｋｓが得られるため、この補正量Ｋｓだけ圧受盤１２を変位させる補正を行う。これにより、偏差Ｋｅが相殺される。

この場合、補正処理は、成形サイクルを中断することなしに、予め設定した特定のタイミングで行う（ステップＳ３２）。成形サイクルを中断しない特定のタイミングとしては、高圧型締期間以外の期間、具体的には、型開期間，突出し期間，中間時間等を利用することができる。したがって、例えば、突出し期間が補正処理を行う期間として設定されていれば、突出し期間の開始タイミングにより補正指令が出力し、この補正指令に基づいて補正処理が実行される。

補正処理は、まず、補正量Ｋｓに基づいて型厚調整モータ２０を駆動制御し、圧受盤１２を、偏差Ｋｅが解消する方向に変位させる（ステップＳ３３）。この際、圧受盤１２は、正規の速度よりも低速で移動させる。また、圧受盤１２の位置検出は、型厚調整モータ２０に付設したロータリエンコーダ２１のエンコーダパルスを用いて検出し、位置に対するフィードバック制御を行う。ロータリエンコーダ２１は、インクリメンタルエンコーダであり、基準位置に対するエンコーダパルスの発生数により絶対位置の検出を行う。そして、補正量Ｋｓ（偏差Ｋｅ）に対応する目標位置まで圧受盤１２を移動させたなら型厚調整モータ２０を停止制御する（ステップＳ３４，Ｓ３５）。このような自動による補正処理により、タイムリーかつ迅速な補正が可能となる。一方、補正処理は、トグル式型締装置Ｍｃにおける既設の自動型締力設定機能（自動型厚調整機能）をそのまま利用して行うこともできる。自動型締力設定機能は、金型交換時などにおいて、初期段階で型締力の目標値をセットすることにより自動で型締力が設定される機能である。このような既設の自動型締力設定機能を利用すれば、より正確な補正を行うことができるとともに、コスト的にも有利となる利点がある。

なお、このような自動補正に対して、オペレータによる手動補正も可能である。手動補正は、予め、偏差Ｋｅに対する許容範囲Ｒｅを設定し、偏差Ｋｅが許容範囲Ｒｅを越えたなら、その旨を警報等により報知すればよく、これに基づいて、オペレータは手動により補正を行うことができる。これにより、オペレータの経験やノウハウ等を加味した補正を行うことができるとともに、必要により成形品の種類によっては補正の必要なしと判断して生産を優先させることもできる。したがって、オペレータが補正のための操作を行うまで、生産稼働（自動成形）はそのまま継続する。このような手動補正と自動補正は、それぞれ単独で用いてもよいし併用してもよい。このような補正処理の方法は、ディスプレイの表示画面５０における選択キー７１により予め選択することができる。

このように、本実施形態に係る型締装置の金型閉鎖位置検出方法によれば、金型閉鎖位置Ｃｓは、変動率ΔＴを利用して検出するため、負荷トルクＴ自体（絶対値）を閾値と比較して検出する場合に比べ、正確で安定した検出を行うことができる。即ち、負荷トルクＴ自体を閾値と比較して検出する方法は、ドリフト等の外乱に直接影響を受け、正確で安定した検出を行うことができないとともに、金型の変更により型閉速度や型締力を変更した場合、再設定や微調整を頻繁に行う必要があり、しかも、再設定や微調整が不十分の場合には誤検出や検出不能を招いてしまうが、本発明では、このような不具合が回避される。また、金型閉鎖位置Ｃｓの検出に際して、金型１の厚さを直接検出するスケールや位置検出器等の型厚検出手段が不要になるため、部品点数の削減によるコストダウンを図れるとともに、特に、金型１周りにおける構成の煩雑化を解消することができる。さらに、可動盤２の移動量に対して相対的に移動量の大きいトグル式型締装置Ｍｃにおけるクロスヘッド３の変位量（移動量）を利用することにより、金型閉鎖位置Ｃｓに対する精度の高い検出を行うことができる。この結果、型締力Ｆｍの変動量を正確に検出でき、もって、型締力Ｆｍに対する正確な補正を行うことができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の手法，構成，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、異物等の異常とは、成形品が金型１に挟まれる場合のみならず、金型１等の故障や部分破損等の各種異常を含む概念である。また、負荷トルクＴは、ドライバ４２の出力（トルクモニタ）を利用したが、トルクリミッタ４１の入力となるトルク指令を用いてもよい。一方、閉鎖位置検出モード処理及び補正処理を実行する際には、必要により、自動成形（生産稼働）の一部又は全部或いは処理の一部区間又は全区間を一時中断し、閉鎖位置検出モード処理及び補正処理が終了してから再開させてもよい。さらに、一回での補正は、全補正量Ｋｓにより補正してもいし、一定の補正量（Ｋｓ×ｋ）により補正してもよい。即ち、全補正量Ｋｓにより補正した際に不安定（ハッチングの発生等）とになるような場合には、補正量Ｋｓに対して、１未満の係数ｋ（通常、０．１＜ｋ＜１）を乗算し、本来の偏差Ｋｅを減じた大きさの補正量、即ち、Ｋｓ×ｋによる補正量により補正してもよい。他方、本発明は、金型１の閉鎖に伴う負荷トルクＴを用いて金型閉鎖位置Ｃｓを検出したが、金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド３の速度Ｖ，金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド３の加速度Ａ，金型１の閉鎖に伴う外乱により発生する推定トルクＥ，金型１の閉鎖に伴うクロスヘッド３の位置偏差Ｘｒ等も利用可能である。負荷トルクＴを含むこれらの物理量は、それぞれ単独で利用してもよいし、組合わせて利用してもよい。組合わせることにより、より信頼性を高めることができる。また、移動量として、クロスヘッド３の移動量（変位量）を利用したが、必要により可動盤２の移動量を直接利用することも可能である。

本発明の最良の実施形態に係る金型閉鎖位置検出方法に用いる初期設定時における閉鎖位置検出モードの処理手順を示すフローチャート、 同金型閉鎖位置検出方法を用いた型締力補正方法の処理手順を示すフローチャート、 同金型閉鎖位置検出方法を用いる生産稼働時における閉鎖位置検出モードの処理手順を示すフローチャート、 同金型閉鎖位置検出方法を用いた型締力に対する補正の処理手順を示すフローチャート、 同金型閉鎖位置検出方法を実施するトグル式型締装置の構成図、 同金型閉鎖位置検出方法を実施するトグル式型締装置に備える成形機コントローラの一部を示すブロック回路図、 同金型閉鎖位置検出方法を実施する射出成形機に備えるディスプレイの表示画面図、 同金型閉鎖位置検出方法を説明するためのクロスヘッドの位置に対する負荷トルクの変動曲線図、 同金型閉鎖位置検出方法を実施する射出成形機に備えるディスプレイの他の表示態様を示す表示画面図、 背景技術を説明するためのクロスヘッドの位置に対する負荷トルクの変動曲線図、 背景技術を説明するための時間に対する型締力の変動曲線図、

符号の説明

１ 金型
２ 可動盤
３ クロスヘッド
４ 型締用サーボモータ
５ ロータリエンコーダ
Ｃｓ 金型閉鎖位置
Ｍｃ トグル式型締装置
ΔＸ 一定移動量
ΔＴ 変動率（変動量）
Ｔ 負荷トルク
Ｚｄ１ 金型保護区間
Ｚｄ２ 金型保護区間（第二の金型保護区間）

Claims (3)

1. 金型閉鎖位置を検出する型締装置の金型閉鎖位置検出方法において、金型の閉鎖に伴う可動盤又はトグル式型締装置におけるクロスヘッドの移動量、及び前記金型の閉鎖に伴う、負荷トルクの変動量を順次検出するとともに、前記可動盤又は前記クロスヘッドの一定移動量に対する前記負荷トルクの変動率（変動量を含む）を求めることにより、この変動率が予め設定した設定率に達したときの位置を金型閉鎖位置として検出することを特徴とする型締装置の金型閉鎖位置検出方法。
2. 前記可動盤又は前記クロスヘッドの移動量は、型締用サーボモータの回転数を検出するロータリエンコーダのエンコーダパルスを用いて検出することを特徴とする請求項１記載の型締装置の金型閉鎖位置検出方法。
3. 前記金型を閉鎖するに際して金型保護区間を設定し、この金型保護区間を経過した以降に前記金型閉鎖位置の検出を行うことを特徴とする請求項１記載の型締装置の金型閉鎖位置検出方法。

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