特開 2024-834 成形装置の制御方法および成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000834

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】成形装置の制御方法および成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20231226BHJP

   B29C 45/56 20060101ALI20231226BHJP

   B29C 45/64 20060101ALI20231226BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20231226BHJP

   B29C 44/00 20060101ALI20231226BHJP

   B29C 44/60 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

B29C45/56

B29C45/64

B29C45/26

B29C44/00 D

B29C44/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099779

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】矢吹 康弘

【テーマコード（参考）】

4F202

4F206

4F214

【Ｆターム（参考）】

4F202AB02

4F202AG20

4F202AR07

4F202AR08

4F202AR11

4F202CA11

4F202CA23

4F202CK19

4F202CK54

4F206AB02

4F206AG20

4F206AR07

4F206AR08

4F206AR11

4F206JA04

4F206JA07

4F206JL02

4F206JM02

4F206JN31

4F206JQ62

4F206JQ83

4F206JT05

4F214AB02

4F214AG20

4F214AR07

4F214AR08

4F214AR11

4F214UA08

4F214UB01

4F214UL32

(57)【要約】

【課題】 固定金型と可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型に対して可動金型を移動させる際に、制御性を確保しつつ安定的に可動金型を移動させることのできる成形装置の制御方法および成形装置を提供する。
【解決手段】 型締装置３を備えた成形装置１の制御方法において、前記固定金型３１１と前記可動金型３１３が嵌合または当接されキャビティＣＡが形成された状態でアクチュエータ３４６により前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を移動させる際に、第１のフィードバック制御ループと該第１のフィードバック制御ループよりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループとを組み合わせて前記アクチュエータ３４６を制御して可動金型３１３を移動させる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置の制御方法において、
前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型に対して可動金型を移動させる際に、
第１のフィードバック制御ループと該第１のフィードバック制御ループよりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループとを組み合わせて前記アクチュエータを制御して可動金型を移動させる、成形装置の制御方法。

【請求項2】

前記第１のフィードバック制御ループと第２のフィードバック制御ループに更にフィードフォワード制御を組み合わせて前記アクチュエータを制御して可動金型を移動させる、請求項１に記載の成形装置の制御方法。

【請求項3】

固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置の制御方法において、
少なくとも前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態で前記固定金型に対して可動金型を移動させるアクチュエータと、
第１のフィードバック制御ループと該第１のフィードバック制御ループよりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループとを組み合わせ前記アクチュエータによる可動金型の移動制御を行う制御装置と、が備えられた成形装置。

【請求項4】

前記可動金型の移動制御は、発泡成形におけるコアバック制御である、請求項３に記載の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置の制御方法および成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置において、前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態で前記固定金型に対して可動金型を移動させるものとしては特許文献１等に記載されたものが知られている。

【0003】

特許文献１の［請求項１］にはハーフナット位置決め兼コアバック用サーボモータを駆動しておくりねじによって移動盤を介して移動金型をコアバックすることが記載されている。また特許文献１の明細書段落番号［００３１］には発泡の進行に伴って第１のサーボモータが駆動し、ボールねじによってタイバーを前進（図中左方向）させ、移動盤を介して移動金型が固定金型に対してコアバック動作する。ことが記載されている。またサーボモータを駆動することはサーボモータに付設されたロータリエンコーダの位置を検出してフィードバック制御を行っているという点までは周知であると言える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－３１４４９２号公報

【発明の概要】

【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のコアバック動作（可動金型の移動制御）は、タイバを移動させるサーボモータについてロータリエンコーダ等により位置を検出して単にフィードバック制御させているのみであるので次のような問題があった。即ち可動金型に移動を応答性よく行うためにゲインを上げた場合、可動金型の位置が制御値により一層早く追従したとしても前記ゲインが高いために作動が安定せず発振したりするケースがあった。また固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態での可動金型の移動に関しては、前記コアバック制御時以外にもバネ金型の金型開閉時や射出プレスや射出圧縮成形時などにも同様の問題がある。

【0006】

本発明は、前記の問題を解決して、前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型に対して可動金型を移動させる際に、安定的または所望の速度で可動金型を移動させることのできる成形装置の制御方法および成形装置を提供することを目的とする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施の形態に係る成形装置の制御方法は、固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置の制御方法において、前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型に対して可動金型を移動させる際に、第１のフィードバック制御ループと該第１のフィードバック制御ループよりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループとを組み合わせて前記アクチュエータを制御して可動金型を移動させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示の成形装置の制御方法によれば、固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を型開閉方向に移動可能な型締装置を備えた成形装置の制御方法において、前記固定金型と前記可動金型が嵌合または当接されキャビティが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型に対して可動金型を移動させる際に、第１のフィードバック制御ループと該第１のフィードバック制御ループよりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループとを組み合わせて前記アクチュエータを制御して可動金型を移動させるので、安定的または所望の速度で可動金型を移動させることができる。また本開示の成形装置も同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態の射出成形装置の側面図である。

【図2】第1の実施形態のコアバック制御に関するブロック線図である。

【図3】第１の実施形態のコアバック制御に関する時間ごとの制御値と実測値の偏差を示すタイミング図である。

【図4】第１の実施形態のコアバック制御に関するフローチャート図である。

【図5】第２の実施形態のコアバック制御に関するブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、具体的な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。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。
＜射出成形装置＞

【0011】

本発明の１実施形態の射出成形装置１について図１を参照して説明する。図１は射出成形装置の側面図である。成形装置の一種である射出成形装置１は、基台２上に型締装置３と射出装置４を備えている。型締装置３は、固定金型３１１が取り付けられる固定盤３１２に対して可動金型３１３が取り付けられる可動盤３１４を移動させる２基の型開閉機構３１５と固定金型３１１と可動金型３１３の型締を行う４基の型締機構３１６の型締シリンダ３１７を備えたものである（ただし図１では手前側の型開閉機構３１５と型締機構３１６のみ記載）。また射出装置４は加熱シリンダ４ａ内部に図示しないスクリュ等を備え、発泡成形や射出プレス成形等の成形を可能とするものである。

【0012】

基台２上に固定される固定盤３１２の反金型取付面３１２ａ側の中央部には前記射出装置４のノズル４ｂを挿入するためのすり鉢部３１２ｂが設けられ、すり鉢部３１２ｂの中央には固定金型３１１に前記ノズル４ｂが接続される孔が設けられている。また固定盤３１２内部の四隅近傍には型締機構３１６の型締シリンダ３１７がそれぞれ設けられている。型締シリンダ３１７はピストン３１８の前進側のロッドが本発明の軸部材に相当するタイバ３１９を構成している。従って本発明では、固定盤３１２に軸部材のタイバ３１９が連接されている。なお第１の実施形態では型開側をタイバ３１９の前進側、型閉側をタイバ３１９の後退側と称する。型締シリンダ３１７は、ピストン３１８の前進側に型締側油室３１７ａを備え、ピストン３１８の後退側に強力型開側油室３１７ｂを備えた復動シリンダである。また型締シリンダ３１７はバルブ、センサ、ポンプ、タンク等を備えた油圧装置３２０に接続されている。

【0013】

前記各タイバ３１９の外周の先端側近傍位置には、係合溝３２１が型開閉方向の所定の長さにわたって複数同じピッチの溝が形成されている。係合溝３２１は、タイバ３１９の軸方向Ｌに対して直角方向に設けられた型締側当接面とタイバ３１９の軸方向Ｌに対して傾斜方向に設けられた強力型開側当接面とその間の軸方向Ｌと平行な底面を有する。ただし係合溝３２１の強力型開側当接面は軸方向Ｌに対して直角方向の面であってもよい。また係合溝３２１は連続するねじ溝であってもよい。そして各タイバ３１９は、可動盤３１４の四隅近傍に設けられた挿通孔３２２にそれぞれ挿通されている。なお型締装置３は基台２上の可動盤３１４の反金型取付面３１４ａ側に、前記可動盤３１４とは一定間隔を隔てて各タイバ３１９を保持するためのタイバホルダを設けてもよい。

【0014】

可動盤３１４の各挿通孔３２２の近傍には、それぞれタイバ３１９と可動盤３１４を係合する係合機構３２３が設けられている。係合機構３２３はハーフナットとも呼ばれるものであり、一対の第１の係合部材３２４と一対の第２の係合部材３２５を備えている。そして第１の係合部材３２４と第２の係合部材３２５のタイバ３１９の係合溝３２１と対向する側には、係合歯がそれぞれ設けられている。また係合機構３２３には、第１の係合部材３２４の係合歯と第２の係合部材３２５の係合歯をそれぞれ前記タイバ３１９の係合溝３２１に対して進退移動させるアクチュエータである油圧シリンダ３２６を備えている。また第２の係合部材３２５を第１の係合部材３２４に対してタイバ３１９の軸方向Ｌに沿って移動させるためのアクチュエータである油圧シリンダ３２７を備えている。なお本発明において係合機構３２３は一般的な一対の係合部材のみが設けられたものでもよい。また係合機構３２３の各アクチュエータは電動モータを使用したものでもよく、複数の係合機構を一つのアクチュエータにより作動させるものでもよい。

【0015】

また基台２上には、固定金型３１１が取り付けられる固定盤３１２に対して可動金型３１３が取り付けられる可動盤３１４を近接・離間移動させる型開閉機構３１５が２基配設されている。型開閉機構３１５はサーボ機構を用いたものであり、第１の実施形態ではサーボモータ３３８とボールねじ機構３３９を用いられている。より具体的には基台２の上面のブラケットにサーボモータ３３８が固定され、サーボモータ３３８は位置検出機構であるロータリエンコーダ３３８ａを備えている。またロータリエンコーダ３３８ａを含むサーボモータ３３８はサーボアンプ３４２と後述する制御装置４０１に接続されている。

【0016】

ボールねじ機構３３９のボールねじ３４０は基台２上のブラケットにボールねじ３４０の軸方向が型開閉方向に一致するように一端の側と他端の側がそれぞれベアリングを介して回転自在に取り付けられている。そしてサーボモータ３３８の駆動軸が、前記ボールねじ３４０に直接接続されるか、またはベルトを介して接続されており、ボールねじ３４０はサーボモータ３３８の駆動により回転自在となっている。また可動盤３１４の側面下部または下面にはブラケットを介してボールねじナット３４１がそれぞれ固定されており、前記ボールねじ３４０は前記ボールねじナット３４１にそれぞれ挿通されている。これらの機構により２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３３８の駆動により可動盤３１４が型開閉方向にそれぞれ移動可能となっている。また可動盤３１４の位置はロータリエンコーダ３３８ａにより検出され、可動盤３１４はサーボアンプ３４２等によりクローズドループ制御による速度制御（位置制御を含む）が行われる。なお型開閉機構３１５は、油圧シリンダからなる機構等でもよい。

【0017】

また固定盤３１２に対する可動盤３１４の位置または固定金型３１１に対する可動金型３１３の位置は、前記ロータリエンコーダ３３８ａ以外のリニアスケールなどの位置センサにより測定されるものでもよい。なお第１の実施機構のように基台２上に２基の型開閉機構３１５を配設することは重量物であるサーボモータ３３８やボールねじ機構３３９の配置や配線の点、またはそれに伴うコストの点で一定の合理性がある。ただし型開閉機構３１５は２基に限定されず、１基や他の複数基でもよい。
＜タイバと可動金型を移動させるアクチュエータ＞

【0018】

型締装置３は、型締シリンダ３１７とは別にタイバ３１９を一定距離移動させるタイバ移動機構３４５が、タイバ３１９の本数に対応して４基備えられている（ただし図１では２基のタイバ移動機構３４５のみが記載されている）。各型締シリンダ３１７のピストン３１８の後退側にはロッド３４９が固定され、前記ロッド３４９の先端には直角方向に結合板３４７がジョイント等を介してかまたは直接取り付けされている。また固定盤３１２の反金型取付面３１２ａには複数のガイド棒３４８が前記ロッド３４９と平行方向に取り付けられ、前記ガイド棒３４８は結合板３４７に設けられた挿通孔に挿通されている。更に前記反金型取付面３１２ａの前記ロッド３４９の両側にはタイバ移動シリンダ３４６が前記ロッド３４９と平行にそれぞれ取り付けられている。そして前記タイバ移動シリンダ３４６の反金型取付面側のロッド３４６ａはそれぞれ結合板３４７に取り付けられ、前記ロッド３４９とロッド３４６ａは一体に連結されている。

【0019】

タイバ移動機構３４５のタイバ移動シリンダ３４６は、両ロッドタイプの油圧シリンダであり、金型取付面３１２ｃ側にも図示しないロッドを備え、両方の油室の増圧面の面積は同じ面積となっている。前記タイバ移動シリンダ３４６は油圧装置３２０に接続され、フィードバック制御により流量制御可能な弁を介して作動油が供給され制御されるようになっている。流量制御可能な弁は、サーボ弁であってもよく、他の可変流量制御弁であってもよい。タイバ移動機構３４５は、これら機構を備え、タイバ移動シリンダ３４６の作動により結合板３４７がガイド棒３４８にガイドされて前進および後退方向に移動され、同時に結合板３４７に接続されるロッド３４９、ピストン３１８、タイバ３１９も前進および後退方向に移動される。また固定盤３１２と結合板３４７の間には、リニアスケール等の位置センサ３５０が取り付けられ、固定盤３１２に対するタイバ３１９の位置は位置センサ３５０により測定可能となっている。即ち位置センサ３５０によって固定盤３１２に取り付けらえた固定金型３１１と、タイバ３１９と可動盤３１４が係合機構３２３により一体化され可動盤３１４に取り付けられた可動金型３１３（これら一体化されたものを移動体と称する）との距離が測定可能となっている。

【0020】

タイバ移動シリンダ３４６は本発明の少なくとも固定金型３１１と可動金型３１３が嵌合または当接されキャビティＣＡが形成された状態で前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を移動させるアクチュエータに相当する。また本発明においてアクチュエータを制御するとは、詳細には流量制御弁３４４やサーボバルブ等を制御することによりタイバ移動シリンダ３４６を制御することである。前記アクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６によりタイバ３１９が移動されると、後述する係合機構３２３によりタイバ３１９と一体化された可動盤３１４と可動金型３１３が同時に移動される。

【0021】

なおアクチュエータとして油圧のタイバ移動シリンダ３４６を採用する場合は、１本のタイバ３１９を移動させるタイバ移動シリンダ３４６の数は限定されず、固定盤３１２内に油圧シリンダを設けてもよい。また前記アクチュエータは電動機構を採用してもよい。その場合アクチュエータとしてのサーボモータ等の電動機と移動機構としてのボールねじ機構を組み合わせたものでもよく、更にはアクチュエータとしては油圧シリンダやサーボモータ等の電動器からなる駆動機構と、トグル機構やクサビ機構などの移動機構を併用したものでもよい。

【0022】

次に射出成形装置１の制御装置４０１について説明する。制御装置４０１は、ハード的には、図示しない演算装置、記憶装置、入出力部、タイマ４０３などを備えて、図示しない設定入力装置と接続されている。また制御装置４０１は、油圧装置３２０の流量制御可能な流量制御弁３４４等と接続されている。また制御装置４０１は、リニアスケール等の位置センサ３５０にも接続されており、前記位置センサ３５０の値を検出することによりタイバ３１９や係合機構３２３によりタイバ３１９と一体化される可動盤３１４および可動金型３１３の位置が検出可能となっている。更に制御装置４０１は、サーボモータ３３８のサーボアンプ３４２等とも接続されている。

【0023】

そして制御装置４０１は、機能的には射出成形装置１のシーケンス制御を司る部分であり、本発明との関係においては、図２に示されるようにアクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６を制御する流量制御弁３４４を制御するための指令信号生成部４０２を備えている。そして制御装置４０１は、本発明の第１のフィードバック制御ループＦ１と該第１のフィードバック制御ループＦ１よりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループＦ２を組み合わせ前記アクチュエータによる可動金型３１３の移動制御を行う機能を備えている。なお図２のブロック線図の詳細は、後半の制御部分に中で説明する。
＜成形装置の制御方法＞

【0024】

次に第１の実施形態の型締装置３を備えた射出成形装置１の制御方法、とりわけ発泡成形におけるコアバック制御ＣＢについて図２、図３、図４を参照して説明する。型締装置３の固定盤３１２と可動盤３１４にコアバック制御ＣＢが可能なインロー金型などの成形金型３５１が取り付けられると、次に成形金型３５１の型厚が測定される。そして成形金型３５１の型厚を参酌して可動盤３１４を型閉した際の係合機構３２３の位置に対して、タイバ３１９の係合溝３２１の位置が係合可能な位置となるように、タイバ移動機構３４５を作動させて型締機構３１６の型締シリンダ３１７のピストン３１８とタイバ３１９の位置が移動調整される。

【0025】

また射出装置４においては供給された発泡成形用の樹脂材料が加熱シリンダ４ａ内で可塑化され、加熱シリンダ４ａのスクリュの前方に貯留される。本発明における発泡成形は、発泡剤を添加する化学発泡成形であってもよく、ガスを注入する物理発泡成形であってもよい。なお物理発泡成形には超臨界発泡成形も含まれる。

【0026】

まず可動盤３１４が後退した型開き状態から型開閉機構３１５のサーボモータ３３８の作動によりボールねじ３４０が回転され、ボールねじ３４０に挿通されるボールねじナット３４１が型開閉方向に移動されることにより、型開位置に停止していた可動盤３１４および可動金型３１３は、固定盤３１２および固定金型３１１に向けて移動される。そして固定金型３１１に対して可動金型３１３が嵌合または型当接されると固定金型３１１と可動金型３１３の間には成形を行うための容積可変のキャビティＣＡが形成される（型閉工程）。図１に示されるインロー金型と呼ばれる成形金型３５１では固定金型３１１と可動金型３１３の嵌合によりキャビティＣＡが形成される。また図示しない別の平当金型と呼ばれる成形金型では、いずれか一方の金型の可動状態の外枠が他方の金型のパーティング面に当接して容積可変のキャビティＣＡが形成される。

【0027】

そして固定金型３１１と可動金型３１３が嵌合された後、更にパーティング面同士が型当接なされると型開閉機構３１５のサーボモータ３３８はサーボロックされて可動盤３１４は位置保持される。そして係合機構３２３の油圧シリンダ３２６の作動により第１の係合部材３２４の係合歯と第２の係合部材３２５の係合歯がタイバ３１９の係合溝３２１に向けて前進され、両者が係合された状態となる。

【0028】

次に型締機構３１６である型締シリンダ３１７の型締側油室３１７ａに作動油が供給されてタイバ３１９が図１の右向に向けてけん引されて型締増圧され、固定金型３１１と可動金型３１３が型締される。所定の型締力となったことが確認されると次に射出装置４から発泡成形用の溶融樹脂がキャビティＣＡ内に向けて射出される（型締工程および射出工程）。なお型締工程の際、型開閉機構３１５のサーボモータ３３８は無負荷な状態となっている。そして射出後（射出開始後でも保圧切換後でも保圧終了後でもよい）にタイマ４０３により所定時間が計時され、図２において時間Ｔ１に到達すると型締シリンダ３１７の型締側油室３１７ａはドレンに接続され型締側油室３１７ａ内の作動油の圧力が０に落とされる（圧抜工程）。

【0029】

そして次に係合機構３２３の油圧シリンダ３２７を作動させて、第２の係合部材３２５を第１の係合部材３２４に向けて移動させる。このことによりタイバ３１９の係合溝３２１と係合溝３２１の間に形成される凸部は、第１の係合部材３２４の歯と第２の係合部材３２５の歯の間に挟まれて、係合機構３２３によってタイバ３１９と可動盤３１４および可動金型３１３が一体化された移動体となる。なお係合機構３２３の係合部材が開閉する1対の係合部材しかない場合でも本発明は可能である。その場合は後述するタイバ３１９の移動により、タイバ３１９の係合溝３２１と溝の間の凸部が係合部材の歯と歯の間の凹部の中を空走して、前記歯が型締時に当接していた溝の側面とは反対側の係合溝３２１の側面に当接した状態から本発明の制御が行われる。
＜コアバック制御＞

【0030】

次に図３に示される区間行われるコアバック制御ＣＢについて説明する。コアバック制御ＣＢは、本発明の固定金型３１１と前記可動金型３１３が嵌合または当接されキャビティＣＡが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を移動させる制御に該当する。図３において圧抜開始の時間Ｔ１から更にタイマにより所定時間ｔ１が計時されて時間Ｔ２に到達するとコアバック制御ＣＢが開始される。コアバック制御ＣＢとは、キャビティＣＡ内の発泡樹脂の発泡の促進に応じて可動金型３１３を後退させる制御であるが、可動金型３１３を早く後退させすぎると成形品の表面が綺麗に仕上がらず、可動金型３１３を遅く後退させすぎると発泡不足の成形品となってしまう。コアバック制御ＣＢの詳細に関しては、図２のブロック線図と、図３のタイミング図と、図４のブロック線図を用いて説明する。

【0031】

図２のブロック線図は、１本のタイバ３１９（可動金型３１３のタイバ３１９に対応する隅部側）を移動させるアクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６の制御ブロック４０４を説明するものである。従って制御装置４０１には、タイバ３１９の数に応じて制御ブロック４０４が存在している。そして上記のようにタイバ３１９と可動盤３１４と可動金型３１３は係合機構３２３により一体の移動体の状態となっているので、タイバ３１９の移動量を制御することは可動金型３１３の移動量を制御することと同義である。なお本実施形態では各タイバ３１９の制御ブロック４０４はそれぞれ独立して制御されるが、種々の方法により各タイバ３１９間で制御の連動を図るようにしてもよい。即ちマスタとするタイバ３１９の進行位置に対してスレイブとするタイバ３１９が同期するように制御信号を生成および送信してタイバ３１９の連動移動制御を行ったり、各タイバの位置の平均値を用いて制御信号を生成および送信してタイバ３１９の連動移動制御を行うようにしてもよい。前記により固定金型３１１に対する可動金型３１３の平行度を向上させて移動可能となる場合がある。

【0032】

本実施形態の制御ブロック４０４は、図２のブロック線図に示されるように、第１のフィードバック制御ループＦ１（メジャーループ制御）と該第２のフィードバック制御ループＦ２（マイナーループ制御）の２重の制御ループを組み合わせとなっている。このような制御は、カスケード制御とも呼ばれるものである。より具体的には制御装置４０１には指令信号を生成する指令信号生成部４０２が設けられている。本実施形態では指令信号生成部４０２から送信される指令信号にはフィードバック系の指令信号Ｓとフィードフォワード系の指令信号であるフィードフォワード値ＦＦがある。フィードフォワード系の指令信号は可動金型３１３の前進促進を目的としたものであるが、本発明においてはフィードバック系のみから制御ブロックを構成することも可能であり、必須のものではない。

【0033】

コアバック制御ＣＢの最初の段階は、偏差が出ていないので第２のフィードバック制御ループＦ２による第２のフィードバック制御は実施されておらず、フィードバック制御ループとしては、第１のフィードバック制御ループＦ１による第１のフィードバック制御のみが行われる。即ち指令信号生成部４０２から送られる指令信号Ｓに対して位置センサ３５０により読み込まれた位置検出信号Ｍ１が加算器４０５において加算され偏差量Ｄ１が演算される。この際に第１のフィードバック制御ループＦ１では、指令信号生成部４０２から出力された指令信号Ｓに対して、位置センサ３５０から信号送信間隔（スキャンサイクル）ごとに送信される検出値が加算器４０５で加算され、前記信号送信間隔ごとに指令信号Ｓとの偏差量Ｄ１が演算される。そして前記偏差量Ｄ１に対して第１の制御信号生成部４０９（フィードバック偏差信号生成部）でゲインＧ１を乗算して第１の制御信号ＧＳ１（偏差信号）を得る。

【0034】

また指令信号生成部４０２からはフィードフォワードの指令信号であるフィードフォワード値ＦＦが送られる。具体的にはフィードフォワード値ＦＦについては指令信号生成部４０２から時間に対応した制御量の指令値が出力される。そしてフィードフォワード値ＦＦに対して第１の制御信号ＧＳ１が加算器４１０で加算され、第２の制御信号ＧＳ２が生成される。第２の制御信号ＧＳ２は第２の制御信号生成部４１１に送られてゲインＧ２が乗算されて、第３の制御信号ＧＳ３が生成され、第３の制御信号ＧＳ３によってアクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６の制御が行われる。より具体的には流量制御弁３４４を制御してタイバ移動シリンダ３４６の制御が行われる。

【0035】

次に図３に示されるようにコアバック制御ＣＢを開始して所定時間ｔ２（実際はごく僅かな時間）が経過してタイマ４０３が時間Ｔ３を計時するか、または偏差量Ｄ１が所定以上となると、第１のフィードバック制御ループＦ１の偏差量Ｄ１に、第２のフィードバック制御ループＦ２（マイナーループ制御）の偏差量Ｄ２に追加するように制御を切り替える。図４のコアバック制御ＣＢに関するフローチャート図は、本発明の特徴部分である第２のフィードバック制御ループＦ２（マイナーループ制御）を加えた制御部分を示すものである。まず第２のフィードバック制御ループＦ２（マイナーループ制御）が開始されると、位置センサ３５０からはタイバ３１９の現在位置（タイバ３１９と一体の移動体である可動金型３１３の位置）の位置検出信号Ｍ１が引き続き、信号送信間隔ごとに読み込まれる（ｓ１）。

【0036】

そして前記位置センサ３５０から送信される位置検出信号Ｍ１は、マイナーループ制御部４０６へも送られる。マイナーループ制御部４０６にはタイマ４０３が設けられている。そしてタイマ４０３によりマイナーループ制御部４０６に送られた位置検出信号Ｍ１が演算タイミングかどうかが判断される（ｓ２）。この際位置センサ３５０から送られる位置検出信号Ｍ１の信号送信間隔に対して、タイマ４０３により計時されるマイナーループ制御部４０６の受信間隔のほうの時間的な間隔が大きくなっている。換言すれば、位置センサ３５０から送られる位置検出信号Ｍ１に対して、複数回に１回、間欠的に得らえる位置検出信号Ｍ２がマイナーループ制御部４０６における制御に活用される。そしてマイナーループ制御部４０６が演算タイミングとなった場合（ｓ２＝Ｙ）は、位置検出信号Ｍ２が読み込まれ、更新される（ｓ３）。そして新たに読み込まれた位置検出信号Ｍ２が加算器４０７に送られる。

【0037】

一方、指令信号生成部４０２からは第１のフィードバック制御ループＦ１と同じ指令信号Ｓがマイナーループ制御部４０６の加算器４０７に送られ、加算器４０７において前記指令信号Ｓと前記位置検出信号Ｍ２の偏差量Ｄ２が演算される（ｓ４）。そして前記第１のフィードバック制御ループＦ１の偏差量Ｄ１と第２のフィードバック制御ループＦ２の偏差量Ｄ２は、次に加算器４０８で加算され、偏差量Ｄ３が得られる（ｓ５）。そして更に第１の制御信号生成部４０９の部分で、偏差量Ｄ３にゲインＧ１を乗算して第１の制御信号ＧＳ１を生成または更新する（ｓ６）。

【0038】

一方マイナーループ制御部４０６が演算タイミングとなっていない場合（ｓ２＝Ｎ）は、前回に加算器４０７に送信された位置検出信号Ｍ２は値が更新されずに、第２のフィードバック制御ループＦ２用の偏差量を演算する値として用いられる。ただしタイマ４０３により初回の位置検出信号Ｍ２が加算器４０７に送られていない段階ではフローチャート図の「現在位置を読み込み（ｓ１）」に戻る。）そして前記第１のフィードバック制御ループＦ１と第２のフィードバック制御ループＦ２を組み合わせて偏差量Ｄ３を得る（ｓ５）。そして前記偏差量Ｄ３を用いてタイバ移動シリンダ３４６に送油する流量制御弁３４４の制御を行う。

【0039】

なお本実施形態では第２のフィードバック制御ループＦ２（マイナーループ）の位置検出信号Ｍ２の検出間隔は、タイマ４０３により測定される時間を用いているが、位置センサ３５０により検出される位置間隔を用いてもよい。位置間隔を第２のフィードバック制御ループＦ２に用いる場合も第１のフィードバック制御ループＦ１の位置の検出間隔（スキャンサイクルごとの移動距離）よりも、第２のフィードバック制御ループＦ２における位置の検出間隔（スキャンサイクルごとの移動距離）のほうが大きくなっている。そして前記偏差量Ｄ３は次に第１の制御信号生成部４０９に送られて偏差量Ｄ３にゲインＧ１を乗算して第１の制御信号ＧＳ１を得る。なお本実施形態では第２のフィードバック制御ループＦ２の偏差量Ｄ２は指令信号Ｓとの間で演算されて偏差量Ｄ１に加算されている。しかし前記偏差量Ｄ１に対して第２のフィードバック制御ループＦ２の位置検出信号Ｍ２を加算および減算して第２のフィードバック制御ループＦ２を含めた偏差量を演算するようにしてもよい。

【0040】

一方上記したように予め定めた時間の経過または位置の進行に応じて、指令信号生成部４０２においてはフィードフォワード値ＦＦが演算されて送信される（ｓ７）。そして前記フィードフォワード値ＦＦと前記第１の制御信号ＧＳ１が加算器４１０で加算され、第２の制御信号ＧＳ２が生成される（ｓ８）。即ち第１のフィードバック制御ループＦ１と第２のフィードバック制御ループＦ２に更にフィードフォワード制御のフィードフォワード値ＦＦを組み合わせる。この際に第１の制御信号ＧＳ１は上記したようにゲイン調整がなされているからフィードフォワード値ＦＦに対する割合を調整することができる。そして更に第２の制御信号ＧＳ２は第２の制御信号生成部４１１に送られて、第２の制御信号生成部４１１でゲインＧ２が乗算され、第３の制御信号ＧＳ３が生成される（ｓ９）。そして第３の制御信号ＧＳ３は流量制御弁３４４に送られ、流量制御弁３４４により油圧装置３２０の図示しないポンプから送られる送油量がコントロールされ、アクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６の制御が行われる（ｓ１０）。その結果、タイバ３１９、可動盤３１４、可動金型３１３からなる移動体の移動制御が行われる。

【0041】

前記第２のフィードバック制御ループＦ２は、図３に示されるコアバック制御ＣＢの途中の時間Ｔ４か、またはコアバック制御ＣＢの完了時間Ｔ５まで行われる（ｓ１１）。または可動金型３１３等の移動体が所定の位置に到達するまで行われる。そしてコアバック制御ＣＢの完了の時間Ｔ４等または可動金型３１３等の移動体の位置がコアバック制御ＣＢの完了位置に到達すると（ｓ１１＝Ｙ）と、マイナーループ制御（第２のフィードバック制御ループＦ２）は終了する。その後の制御については図３のフローチャート図には記載されていないが図４のタイミング図に記載されるように、フィードフォワード制御のフィードフォワード値ＦＦに対してメジャーループ制御（第１のフィードバック制御ループＦ１）の偏差量Ｄ１のみを加算する制御のみが行われる。この際のフィードフォワード制御のフィードフォワード値ＦＦは、可動金型３１３の移動とともに徐々に可動金型３１３の移動速度が減速されるように値が小さく切り換えられる。そしてコアバック制御ＣＢの完了時間となるか可動金型３１３等が完了位置に到達するとコアバック制御ＣＢは終了される。

【0042】

なお可動金型３１３を型開方向に移動させるコアバック制御ＣＢの期間のうち少なくとも一部の期間に第２のフィードバック制御を取り入れればよい。すなわち第２のフィードバック制御ループＦ２は、可動金型３１３等の移動を安定的または所望の速度で行うためのものである。従って第１のフィードバック制御ループＦ１だけでは応答性が過敏になる場合に第２のフィードバック制御ループＦ２を取り入れればよく、図３のコアバック制御ＣＢの開始時から途中までの間、コアバック制御ＣＢの開始時から終了時までの間、コアバック制御ＣＢの開始後から終了前までの途中（中間）の区間のみ、コアバック制御ＣＢの開始後の途中から終了時までのいずれの期間でもよい。本実施形態ではコアバック制御ＣＢの途中の区間のみ第２のフィードバック制御ループＦ２が取り入れられており、フィードフォワードのフィードフォワード値ＦＦが徐々に減少する減速区間となる前に第２のフィードバック制御ループＦ２による第２のフィードバック制御を停止している。

【0043】

また上記の実施形態では、タイバ３１９の移動を行うアクチュエータであるタイバ移動シリンダ３４６のみによりコアバック制御ＣＢを行う例について記載したが、型締機構３１６の型締シリンダ３１７や型開閉機構のサーボモータ３３８の少なくとも一方もコアバック制御ＣＢに活用してもよい。その場合一般的にはタイバ移動シリンダ３４６と同じ方向に前記型締シリンダ３１７やサーボモータ３３８を同期または同期に近い速度で駆動させるが、キャビティ面の面圧を一定以上とするために、タイバ移動機構を含めたいずれかの駆動機構は可動金型３１３を閉める方向に力を発生させるものでもよい。
＜冷却工程＞

【0044】

コアバック制御ＣＢが終了すると可動金型３１３はその位置で停止され冷却工程が行われる。通常の場合、冷却工程ではキャビティＣＡ内の溶融樹脂の冷却収縮が発生するので、タイバ移動シリンダ３４６や型締シリンダ３１７により可動金型３１３に型閉方向の力を付与し、可動金型３１３は型閉方向に移動される。しかし可動金型３１３が現在の位置を保持するものやコアバック制御ＣＢが冷却工程を含んでいてコアバック制御ＣＢの終了時にそのまま型開されるものでもよい。
＜強力型開工程および型開工程＞

【0045】

次に型締シリンダ３１７の強力型開側油室３１７ｂに作動油を供給して強力型開を行って可動金型３１３を型開き方向に移動させ、固定金型３１１から可動金型３１３に保持された成形品を離型する。そして型開閉機構３１５のサーボモータ３３８を作動させて可動盤３１４を型開き作動させる。その後には図示しないエジェクタ機構により可動金型３１３に保持されている成形品を突き出して図示しない取出装置により成形品を保持して射出成形装置の側方などに搬出する。

【0046】

なお本発明の成形装置が射出成形装置１の型締装置３である場合の成形方法の応用例については、発泡成形を含むコアバック制御ＣＢのみならず、固定金型３１１と可動金型３１３が嵌合または当接されキャビティＣＡが形成された状態でアクチュエータにより前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を移動させる成形方法全般に適用可能である。具体的には射出圧縮成形、射出プレス成形、ガス抜き成形、中空成形品用金型、バネ金型、など型締時の型締力と比較して比較的低型締力でキャビティ形成後の可動盤を所定距離移動させる成形方法全般に適用できる。

【0047】

また特には固定金型３１１と可動金型３１３が嵌合または当接され最終成形品の体積よりも容積が大きいキャビティＣＡが形成された状態で射出装置４から溶融樹脂を射出し、その後に可動金型３１３を移動させて型閉を行う射出プレス成形を行うものであってもよい。射出プレス成形の場合、キャビティ形成および射出後の可動金型３１３の型閉移動速度が重要となり本発明を用いることが考えられる。

【0048】

また本発明の成形装置が射出成形装置１の型締装置３である場合、型締装置３は図１のものに限定されず次のようなものでもよい。一例としては可動盤の背面にトグル機構を備えたトグル型締装置であってもよい。トグル型締装置がサーボモータで型締制御される場合、第１のフィードバック制御ループＦ１と、該第１のフィードバック制御ループＦ１よりも検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループＦ２を組み合わせにより前記サーボモータを制御して可動金型を移動させるものであればよい。その場合、第１のフィードバック制御ループＦ１と第２のフィードバック制御ループＦ２は、位置制御または速度制御により行われる。また型締装置は、可動盤の背面に一つまたは複数のラムを備えた油圧型締装置であってもよい。

【0049】

また本発明の成形装置が射出成形装置１の型締装置３である場合、前記固定金型３１１と前記可動金型３１３が嵌合または当接されキャビティＣＡが形成された状態で前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を移動させるアクチュエータは、固定盤３１２と可動盤３１４の間に設けられたものでもよい。即ち型締機構３１６や型開閉機構３１５とは別に固定盤３１２と可動盤３１４の間に２基ないし4基のコアバック制御用等の反抗機構のアクチュエータを設ける。アクチュエータはボールねじ機構を備えたサーボモータ等の電動モータであってもよいし油圧シリンダであってもよい。このタイプの型締装置３の場合の制御については、型閉されて固定盤３１２と可動盤３１４の間が一定距離以内となった場合に、一方の盤（例えば固定盤３１２）に設けられている反抗機構のアクチュエータが他方の盤（例えば可動盤３１４）に当接または連結されて制御可能となる。そしてコアバック制御ＣＢの際には上記したような本発明の制御方式がそれぞれ適用され、可動盤３１４と可動金型３１３からなる移動体が移動制御される（通常は押し移動）。

【0050】

また本発明のコアバック制御ＣＢにおいては、固定金型３１１に対して可動金型３１３が移動させられるが、移動される可動金型３１３は、可動金型３１３のうちの一部のみであってもよい。即ち可動金型３１３は固定金型３１１と当接する固定部とキャビティ面を形成するコア部とからなり、コア部のみが金型内部または可動盤３１４に設けられたアクチュエータにより固定金型３１１および可動金型３１３の固定部に対して相対的に移動可能でキャビティＣＡの容積が可変となっているものである。上記においても本発明のアクチュエータの制御を行うことは有効である。

【0051】

また本発明の各実施形態において、フィードフォワード値ＦＦは必須のものではないので、フィードバック系のループのみで制御を行うケースについて説明する。即ち射出プレス成形の制御例について、図５のブロック線図を参照しつつ図２のブロック線図との相違点を中心に制御ブロック５０４の説明をする。最初に固定金型３１１と前記可動金型３１３が嵌合または当接され最終成形品よりも容積の大きいキャビティＣＡが形成された状態で可動金型３１３は停止される。そして次に射出装置４からキャビティＣＡに射出が行われると同時かそれと僅かに前後して、アクチュエータにより前記固定金型３１１に対して可動金型３１３を型閉方向に移動させる。アクチュエータの種類としてはタイバ移動機構であってもよいし、型締機構であってもよいし、型開閉機構であってもよい。

【0052】

射出プレス制御開始時におけるアクチュエータへの指令信号Ｓは、制御装置５０１の指令信号生成部５０２から送信される。一方可動金型３１３（または可動金型３１３と一体の移動体）の位置は位置センサ３５０により検出され、第１のフィードバック制御ループＦ１の位置検出信号Ｍ１として制御装置５０１の加算器５０５に送られ、指令信号Ｓに加算され、第１の指令信号Ｓ１となる。なお第１の指令信号Ｓ１にもゲインを乗算してもよい。そして更に第１の指令信号Ｓ１に対して、該第１のフィードバック制御ループＦ１よりも位置検出信号Ｍ２の検出間隔の長い第２のフィードバック制御ループＦ２を追加する。具体的には第２のフィードバック制御ループＦ２の位置検出信号Ｍ２は、所定間隔ごとにタイマ５０３により計時された際のみマイナーループ部５０６の加算器５０７に送られ、第１の指令信号Ｓ１に加算または減算される。そして次に制御信号生成部５０８でゲインＧ１を乗算してアクチュエータを制御するための制御信号ＧＳ１が生成される。そして制御信号ＧＳ１によりアクチュエータを制御して可動金型３１３を型閉方向に移動させキャビティＣＡ内の溶融樹脂を圧縮していく。この際に第２のフィードバック制御ループＦ２を用いたカスケード制御を行うことにより、可動金型３１３の移動による圧縮制御が過敏な制御になりすぎずに行える。なお射出プレスや射出圧縮成形についても制御開始時から制御終了時まで第２のフィードバック制御ループＦ２を追加する必要はなく、最初から、または途中からの必要な区間または時間だけ第２のフィードバック制御ループＦ２を追加すればよい。

【0053】

なお本実施形態のコアバック制御ＣＢや射出プレス制御等は、ＰＩ制御により行われ、マイナーループ制御の部分はＩ制御により行っているが、ＰＩＤ制御により行われるものでもよい。また本実施形態のコアバック制御ＣＢや射出プレス制御等は、位置制御により行われるが、その一部または全部が速度制御により行われるものを含む。上記の制御を行うことにより、射出プレスの制御を安定的に行うことができる。本発明は射出プレス成形や射出圧縮成形であっても射出速度が比較的遅い（例えば２００ｍｍ／ｓｅｃ以下）のレンズ等の成形品の成形に好適である。また無論、図５のブロック線図のようなフィードバック系のループのみでコアバック制御を行うことも可能である。

【0054】

また本発明に用いられる成形装置例については、プレス成形装置、発泡成形装置、中空成形装置、真空成形装置、金型間で可動金型を移動制御しながら成形品が成形されるもの全般に適用できる。また特に発泡成形装置については、射出装置からキャビティに材料を射出するもの以外に、型開状態のキャビティに発泡材料を供給し、型閉後に可動金型を移動させて発泡成形品を成形するものであってもよい。また前記のバリエーションとして型開状態のキャビティに材料のみを供給し、型閉後にキャビティにガスを注入して可動金型を移動させて発泡成形品を成形するものであってもよい。また前記において単独の型開閉機構のアクチュエータにより本発明の制御を実施するものであってもよい。またいずれに成形装置であっても可動金型の型開閉方向は限定されず、水平方向または垂直方向、或いは他の方向に型開閉されるものであってもよい。

【0055】

なお本発明については、一々列挙はしないが、上記したものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

【符号の説明】

【0056】

１ 射出成形装置
３ 型締装置
４ 射出装置
３１１ 固定金型
３１２ 固定盤
３１３ 可動金型
３１４ 可動盤
３１５ 型開閉機構
３１９ タイバ
３２３ 係合機構
３４６ タイバ移動シリンダ（アクチュエータ）
３５０ 位置センサ
４０１，５０１ 制御装置
４０２，５０２ 指令信号生成部
４０４ 制御ブロック
４０６ マイナーループ制御部
ＣＡ キャビティ
ＣＢ コアバック制御
ＦＦ フィードフォワード値
Ｆ１ 第１のフィードバック制御ループ
Ｆ２ 第２のフィードバック制御ループ
Ｍ１，Ｍ２ 位置検出信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】