本發(fā)明涉及一種注射成形機，特別涉及一種通過電動機驅動控制可動部的注射成形機。

背景技術：

在注射成形機中使用很多電動機。作為電動機，有用于進行注射裝置中的注射動作的注射用電動機、用于旋轉用于在注射裝置內運送樹脂的螺桿的螺桿旋轉電動機、用于進行金屬模具的開模、閉模、合模的模具開閉用電動機、用于頂出成形后的成形品的頂出用電動機等。為了提高注射成形機中成形品的質量，反饋控制注射速度、注射壓力的控制條件是重要的，為此需要控制各個電動機的速度。

一般，在注射成形機中使用的伺服電動機在負荷相同轉矩的情況下，容量越大的電動機，占空比越高。在這樣使用了高占空比的電動機的情況下，電動機的最大轉矩有時會變得大于注射成形機本體的機構部的容許值。此時，由于對注射成形機本體的機構部產生影響，因此對電動機的輸出轉矩設定上限值(轉矩極限)，來進行金屬模具、注射成形機的機構部的保護。

在電動機以一定速度旋轉的情況下、或在電動機旋轉速度幾乎為0而僅產生轉矩的情況下，利用由電動機所輸出的轉矩的一次函數的關系表示施加給機構部的負荷，在轉矩極限下為固定值。但是，在設定固定值的轉矩極限的方法中，對加減速時需要轉矩的情況設定限制，加減速的動作會變得遲緩。

在日本特開平6-246801號公報中公開的技術為，通過伺服電動機的驅動力使注射用螺桿前進而進行注射，并設置有能夠限制伺服電動機的轉矩的轉矩限制單元。在一次注射行程中的加減速區(qū)域中，解除轉矩限制單元對伺服電動機的轉矩限制。在一次注射行程中的加減速區(qū)域以外的區(qū)域中，施加轉矩限制單元的轉矩限制。

在日本特開平9-254220號公報中公開的技術為，在電動注射成形機中， 為了縮短注射工序的啟動時間而改善注射成形效率，在注射工序啟動時暫時解除注射驅動放大器的輸出轉矩大小的限制。

在日本特開平4-334429號公報中公開的技術為，為了防止注射成形機的螺桿啟動時的沖擊而實現(xiàn)平和且穩(wěn)固的啟動，并有效地防止螺桿的破損，限制為比穩(wěn)定時的轉矩(正常轉矩)更小的初始轉矩而開始啟動，之后使輸出轉矩從初始轉矩依次上升到正常轉矩為止。

在現(xiàn)有的設定固定值的轉矩極限的方法中，針對加減速時所需要的轉矩設定限制，加減速的動作變得遲緩。

在日本特開平6-246801號公報以及日本特開平9-254220號公報中公開的技術中，由于在注射工序啟動時等解除了轉矩的限制，因此在注射工序啟動時等能夠進行適當的加減速。但是，由于完全解除了轉矩的限制，因此有時加減速的值會導致電動機的最大轉矩大于注射成形機本體的機構部的容許值，金屬模具、注射成形機的機構部可能會有破損。

在日本特開平4-334429號公報中公開的技術中，為了防止螺桿的破損而進行了啟動時的轉矩限制。因此，雖然能夠防止螺桿的破損，但是有可能與設定固定值的轉矩極限的情況相比較，更大程度地使加減速的動作變得遲緩。

技術實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的為提供一種能夠一邊防止注射成形機的金屬模具、機構部的破損，一邊進行敏捷的加減速的注射成形機。

在本發(fā)明的注射成形機中，在通過電動機驅動控制可動部的注射成形機中，具備：速度指令部，其指令上述可動部的速度以及加速度；加減速轉矩計算部，其計算上述速度指令部所指令的速度的變化所需要的轉矩；以及輸出轉矩限制設定部，其設定上述電動機的輸出轉矩限制，上述輸出轉矩限制設定部每當上述速度指令部所指令的加速度的值發(fā)生變化時，將預先設定的預定轉矩限制值和上述加減速轉矩計算部計算出的加減速轉矩相加，來設定上述電動機的輸出轉矩限制值。

在本發(fā)明的注射成形機的控制方法中，在通過電動機驅動控制可動部的注射成形機的控制方法中，上述注射成形機具備：速度指令部，其指令上述可動部的速度以及加速度；以及輸出轉矩限制值設定部，其設定上述電動機的輸出 轉矩限制，每當上述速度指令部所指令的加速度的值發(fā)生變化時，求出上述速度指令部所指令的速度的變化所需要的加減速轉矩，將預先設定的預定轉矩限制值和上述求出的加減速轉矩相加，來設定上述電動機的輸出轉矩限制值。

盡管設置了通常時的預定轉矩限制值，然而在注射工序啟動時等的加減速時，僅以加減速所需要的量來放寬轉矩限制值。即使增大了電動機的轉矩，注射工序的加減速時施加給機構部的加減速成分也不會成為機構部的負荷。由于放寬了轉矩限制值，因而在注射工序中能夠進行敏捷的加減速，并且并未完全解除轉矩的限制。因此，能夠防止金屬模具、注射成形機的機構部發(fā)生破損的情況。進一步，每當加速度的值發(fā)生變化時設定轉矩限制值的計算。每當加減速的值發(fā)生變化時能夠設定電動機的最佳輸出轉矩限制值。

根據本發(fā)明，能夠提供一種能夠兼顧敏捷的加減速和注射成形機的機構部的保護的注射成形機。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施方式的整體框圖。

圖2是在本實施方式的伺服CPU內進行的動作的控制框圖。

圖3是表示本實施方式的動作的流程圖。

圖4A是表示現(xiàn)有技術的指令速度和輸出轉矩限制值之間的關系的圖。

圖4B是表示本實施方式的指令速度和輸出轉矩限制值之間的關系的圖。

具體實施方式

圖1是本實施方式的整體框圖。注射成形機具備注射裝置和合模裝置。合模裝置具備可動壓板12和固定壓板14，可動壓板12和固定壓板14通過連接桿15而連接。通過連桿機構驅動十字頭(cross head，滑塊)11，可動壓板12能夠沿著連接桿15在接近固定壓板14的方向上和遠離固定壓板14的方向上移動。另外，在可動壓板12上安裝有可動側金屬模具16，在固定壓板14上安裝有固定側金屬模具18。

十字頭11通過模具開閉用電動機13的旋轉而進行動作，由此，可動壓板12沿著連接桿15而移動。在可動側金屬模具16和固定側金屬模具18接觸后，進一步繼續(xù)模具開閉用電動機13的旋轉，由此能夠進行合模。

對于合模動作后成形的成形品，通過使頂出用電動機19旋轉而驅動頂出 器(頂出裝置)17，來進行成形品的頂出。

注射裝置具備：料筒(cylinder)52、向料筒52供給樹脂的料斗56、在料筒52內一邊攪拌樹脂一邊運送樹脂的螺桿54、以及設置在料筒52的前端部的噴嘴58。并且，通過注射用電動機57的旋轉而向料筒52供給樹脂，螺桿54通過螺桿旋轉用電動機59的旋轉而旋轉，在料筒52內攪拌運送樹脂。儲存在料斗56內的樹脂被供給到料筒52內，一邊通過設置在料筒52周邊部的未圖示的加熱器來熔融供給到料筒52內的樹脂，一邊通過螺桿54的旋轉來攪拌運送該樹脂，并從噴嘴58將該樹脂注射到金屬模具(可動側金屬模型16、固定側金屬模具18)內。

在各伺服電動機上連接有用于驅動各個伺服電動機的放大器。如圖1所示，伺服放大器30a控制模具開閉電動機13，伺服放大器30b控制頂出用電動機19，伺服放大器30c控制螺桿旋轉用電動機59，伺服放大器30d控制注射用電動機57。

在伺服CPU20上連接有ROM22、用于數據的暫時存儲的RAM21，該ROM22存儲了進行位置環(huán)、速度環(huán)、以及電流環(huán)的處理的伺服控制專用的控制程序。將各電動機的動作狀況等輸入到伺服CPU20。

在PMCCPU24上連接有ROM26和用于運算數據的暫時存儲等的RAM25，該ROM26存儲了控制注射成形機的順序動作的順序程序等。在CNCCPU27上連接有ROM29和用于運算數據的暫時存儲等的RAM28，該RAM29存儲了整體性控制注射成形機的自動運行程序等。

具有由液晶顯示裝置等構成的顯示裝置的CRT/MDI(帶顯示裝置的輸入裝置)42，經由CRT顯示電路41與總線60連接。進一步，由非易失性存儲器構成的成形數據保存用RAM40也與總線60連接。該成形數據保存用RAM40中存儲有與注射成形作業(yè)相關的成形條件和各種設定值、參數、以及宏變量等。

通過以上的結構，PMCCPU24控制注射成形機整體的順序動作。CNCCPU27根據ROM29的運行程序、存儲在成形數據保存用RAM40中的成形條件等，對各電動機進行移動指令的分配。伺服CPU20與現(xiàn)有技術同樣地執(zhí)行位置環(huán)控制、速度環(huán)控制，并進一步執(zhí)行電流環(huán)控制的伺服控制、即數字 伺服處理。

圖2是在本實施方式的伺服CPU20內進行的動作的控制框圖。從伺服電動機30輸出的位置信息和速度信息被分別輸入到位置控制部62和速度控制部64中。對位置控制部62輸入來自伺服電動機30的位置信息和位置偏差信息，并輸出速度指令。所輸出的速度指令被輸入到速度控制部64和加減速轉矩計算部72中。在速度控制部64中，基于來自伺服電動機30的速度信息、和來自位置控制部62的速度指令，將轉矩指令輸出給轉矩限制部66。

對轉矩限制部66輸入來自速度控制部64的轉矩指令、和來自后述的輸出轉矩限制設定部70的輸出轉矩限制指令，限制向電流控制部68輸出的輸出轉矩。在電流控制部68中，根據來自轉矩限制部66的輸出轉矩指令來控制在伺服電動機30流過的電流值。

另外，從位置控制部62輸出的速度指令也被輸入到加減速轉矩計算部72中。在加減速轉矩計算部72中，根據從位置控制部62輸出的速度指令來計算發(fā)生了速度變化時的加減速轉矩。74是存儲在RAM21或ROM22中的預定轉矩限制值。從加減速轉矩計算部72輸出的加減速轉矩值和預定的轉矩限制值74的值都被輸入到輸出轉矩限制設定部70中。在輸出轉矩限制設定部70中，根據從加減速轉矩計算部72輸入的轉矩的值和預定轉矩限制值74的值來設定輸出轉矩的限制值，輸出給轉矩限制部66。

接著，根據圖3基于每個步驟來說明本實施方式的動作。

(步驟SA1)在使速度發(fā)生變化時，計算速度變化所需要的加減速轉矩。

(步驟SA2)在預先設定的預定轉矩限制值上，加上通過步驟SA1計算出的加減速轉矩。

(步驟SA3)設定考慮了通過步驟SA2相加后的值的輸出轉矩值的上限值。

根據驅動控制電動機的控制器的指令速度的變化，通過式(1)的關系求出在干擾無變化的情況下為了使按照指令的速度發(fā)生變化所需要的加減速轉矩。

(電動機輸出轉矩)＝(每單位時間的速度變化量)×(慣性/機械效率)

……(1)

關于慣性的計算，能夠使用物體的質量、相距旋轉中心的距離等，使用現(xiàn)有已知的計算方法。另外，根據施加給機械的能量與機械進行有效工作的能量的比來求出機械效率。通過機械設計、性能評價實驗來把握計算所需要的機械固有參數，將數值保存在注射成形機的控制裝置的存儲裝置(RAM21、ROM22)中。然后，讀出保存在存儲裝置(RAM21、ROM22)中的預定的轉矩限制值74，并在讀出的預定的轉矩限制值74上加上使用式(1)計算出的加減速轉矩，而依次設定為新的轉矩上限值。這樣，加上加減速轉矩來設定新的轉矩上限值。即便使電動機的轉矩增大，在加減速時施加給機構部的加減速成分也不會成為機構部的負荷。

圖4A以及圖4B是表示指令速度和輸出轉矩限制值之間的關系的圖，圖4A表示現(xiàn)有的動作，圖4B表示本實施方式的動作。在圖4A所示的現(xiàn)有動作中，輸出轉矩限制值4被設為固定值。因此，與減速時、固定速度時無關地，當輸出轉矩超過了輸出轉矩限制值時施加轉矩的限制。

與此相對地，在圖4B所示的本實施方式中，在加減速時，將通過式(1)計算出的加減速所需要的加減速轉矩量與預定的轉矩限制值相加。由此，在加減速時能夠設定與加減速時相符的輸出轉矩限制值，并能夠設定適當的輸出轉矩限制值。

這里，在減速時加速度為負，并出現(xiàn)負的轉矩指令。因此，通過在減速時也在預定的轉矩限制值上加上負的加減速轉矩，即減去加減速轉矩的絕對值，能夠設定圖4B所示那樣的轉矩限制值。

在使用了頂出器作為可動部的情況下，在使用了現(xiàn)有的固定的轉矩限制值的情況下，加減速變慢，樹脂固化，從而成形品的質量可能會惡化。對此，在本實施方式的結構中，特別是在模具內進行澆口切斷的情況下，能夠在短時間內使切割銷前進。因此，在樹脂提前固化而難以切割的薄壁成形品等的情況下能夠進行有效的切斷。另外，在切割部分的變形成為問題的情況下，短時間的切割銷的前進是有效的。如果簡單地提前頂出器前進的定時，則樹脂中會有殘壓，金屬模具的切割銷可能因受力而損耗。

另外，在模具內進行成形品的壓縮的情況下，本實施方式的結構也有效。在要求薄壁成形品、高復制性的透鏡成形中，需要短時間的壓縮。但是，如果 簡單地提前頂出器前進的定時，則對金屬模具腔室的樹脂填充不足而可能會產生未填充部。如果基于頂出器前進的壓縮花費時間，則可能會有樹脂固化而不能壓縮的情況或成形品的殘余應力變大的情況，但是通過本實施方式的結構能夠消除這些問題。

當使用螺桿旋轉軸作為可動部時，注射成形的各個工序所需要的時間盡量短的一方的生產效率高。即使在一邊旋轉螺桿而使樹脂可塑化一邊在螺桿前方測量熔融樹脂的工序中，希望螺桿旋轉敏捷地達到設定速度。但是，在以固定速度的旋轉中，有需要限制輸出轉矩的情況。例如，在樹脂材料中混入了金屬片等異物的異常狀態(tài)中，在限制了轉矩的情況下，能夠將機構部的損傷限制在更輕微的程度。

一般，注射成形機被設計為，能夠在一種注射方式中對應多個螺桿直徑。因此，在電動機等驅動裝置保持原樣的狀態(tài)下，僅螺桿和料筒可以裝卸，并安裝有不同的螺桿直徑的注射部件。從保護機構部的觀點來看，希望與使用大直徑的螺桿的情況相比，在使用小直徑的螺桿的情況下，將以固定速度旋轉中的輸出轉矩的上限值設為更小的值。另外，在注射成形機中使用的樹脂材料有各種黏度的種類，難以將負荷作為固定量來進行預測。通過本實施方式能夠同時實現(xiàn)敏捷的加減速和注射成形機機構部的保護。

另外，在一般的注射成形機中，通過電動機進行驅動的軸除了頂出器和螺桿旋轉軸以外，還有模具開閉軸、螺桿前進后退軸、注射單元前進后退軸以、及后壓板前進后退軸等，本實施方式的結構也能夠適用于這些。