CN103038048A

CN103038048A - 注塑成型机的控制装置及控制方法

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Publication number: CN103038048A
Application number: CN2011800038427A
Authority: CN
Inventors: 上田浩一郎; 长谷川澄; 尾木英优; 小林幸彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: JP4889835B1; KR101294478B1; TW201307031A; US20130032961A1; WO2013018189A1; KR20130024876A; CN103038048B; TWI426991B; DE112011105485T5; US8882486B2; JPWO2013018189A1

Abstract

为了执行稳定的压力控制，在注塑成型机的控制装置中，填充/保压判定部对注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定(步骤ST3)，弹性常数同定部在填充/保压判定部判定为处于执行保压动作中时(步骤ST3为是)，取得压力检测值和作为电动机的动作信息的位置检测值(步骤ST4)，基于所取得的压力检测值及位置检测值对弹性常数(K)进行同定(步骤ST7)，压力控制控制参数设定部以使得压力控制部的比例增益(Ka)和弹性常数(K)之积成为小于速度控制部的速度控制频带(ωsc)的值的方式，计算压力控制部的比例增益(Ka)(步骤ST8)，将计算出的比例增益(Ka)设定在压力控制部中(步骤ST9)。

Description

注塑成型机的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种对注塑成型机进行控制的控制装置及控制方法。

背景技术

当前具有一种注塑成型机，其利用电动机驱动螺杆，通过该螺杆的动作将熔融的树脂向模具内填充·保压，由此，得到塑料成型品。注塑成型机在螺杆上具有测力传感器(load cell)等压力传感器，基于使用该压力传感器的压力检测值而进行的控制循环，进行树脂的压力控制，使树脂的压力追随从外部施加的压力指令值。

在这里，在上述压力控制中，需要将增益等控制参数设定为适当的值。特别地，在保压动作中，在控制参数大于适当的值的情况下，产生下述问题，即，压力的响应(时间响应波形)相对于作为目标的压力指令产生过冲，或压力响应发生振荡。

在保压动作中，如果压力响应发生过冲或振荡，则导致施加了与想要产生的压力相比更大的压力，其结果为，有可能使成型品的尺寸变得过大，或者产生毛刺或起模不良。另外，在最坏的情况下，有可能使压力响应持续产生振荡，导致控制系统不稳定。

存在下述课题，即，为了使得压力响应不产生过冲或振荡，并且在一定程度上确保相对于压力指令值的追随性，从而需要一边确认压力响应，一边通过不断尝试来手动调整压力控制的控制参数，调整所需的时间增加。

另外，还存在下述课题，即，适当的控制参数随着模具形状及树脂种类而不同，必须针对模具形状及树脂种类而分别对适当的控制参数进行调整。

与此相对，在专利文献1中公开了一种注塑成型机的控制装置，其将压力指令值等的动作曲线进行微分，以所得到的微分值为零时作为基底而连续地确定压力控制的控制参数。

专利文献1：日本特开平6-55598号公报

发明内容

压力的响应并非仅依赖于压力控制的控制参数而确定，还与压力控制循环内的小循环(例如，速度控制循环)的响应相关。专利文献1所公开的注塑成型机的控制装置，由于对压力控制的控制参数进行调整时没有考虑到压力控制循环内的小循环的控制参数，所以仍然有可能使压力响应产生振荡。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种可以执行稳定的压力控制的注塑成型机的控制装置及控制方法。

为了解决上述课题，实现目的，本发明为一种注塑成型机的控制装置，其设置在通过驱动电动机使螺杆在筒形部内前进，从而将充满在所述筒形部中的熔融树脂向模具腔体内注入的注塑成型机中，基于所述电动机的动作信息和所述熔融树脂的压力检测值，生成驱动所述电动机的电流指令，其特征在于，具有：压力控制部，其进行具有针对规定的压力指令和所述压力检测值之间的偏差至少施加比例增益的运算要素的传递特性运算，计算速度指令；速度控制部，其以使所述电动机的速度追随由所述压力控制部计算出的速度指令的方式，计算所述电流指令；保压动作判定部，其对所述注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定；弹性常数同定部，其在所述保压动作判定部判定为处于执行保压动作中时，取得所述压力检测值和所述电动机的动作信息，基于所述取得的压力检测值以及所述电动机的动作信息，对所述压力检测值的变化相对于所述电动机的位置位移的比例、即弹性常数进行同定；以及控制参数设定部，其以使得所述压力控制部的比例增益和所述弹性常数同定部同定出的弹性常数之积成为比所述速度控制部的速度控制频带小的值的方式，计算出所述压力控制部的比例增益，将所述计算出的比例增益设定在所述压力控制部中。

发明的效果

本发明所涉及的注塑成型机的控制装置，由于基于保压动作时的弹性系数和压力控制循环内存在的速度控制循环的速度控制频带，求出压力控制的比例增益，所以在保压动作时，可以使电动机的速度以充分的精度追随速度指令，因此，可以执行稳定的压力控制。

附图说明

图1是表示具有本发明实施方式1的控制装置的注塑成型机的结构的图。

图2是说明实施方式1的注塑成型机的控制方法的流程图。

图3-1是说明保压动作的图。

图3-2是说明填充动作的图。

图4是说明速度指令选择部选择了内部速度指令时的注塑成型机的传递特性的框图。

图5是表示具有本发明实施方式2的控制装置的注塑成型机的结构的图。

图6是说明实施方式2的注塑成型机的控制方法的流程图。

图7是表示具有本发明实施方式3的控制装置的注塑成型机的结构的图。

图8是说明实施方式3的注塑成型机的控制方法的流程图。

标号的说明

1电动机

2编码器

3联轴器

4滚珠丝杠

5螺杆

6测力传感器

7筒形部

8模具

9树脂

11电流控制部

12速度控制部

13压力控制部

14速度指令选择部

15、32压力控制控制参数设定部

16、21、31弹性常数同定部

17填充/保压判定部

18、19减法器

101位置检测值

102速度检测值

103压力检测值

104电流

105电流指令

106速度指令

107内部速度指令

108、109、110、201信号

202、203、204、205要素

1000、2000、3000控制装置

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的注塑成型机的控制装置及控制方法的实施方式。此外，本发明并不受本实施方式限定。

实施方式1

图1是表示具有本发明实施方式1的控制装置的注塑成型机的结构的图。如图所示，注塑成型机具有控制装置1000、电动机1、编码器2、联轴器3、滚珠丝杠4、螺杆5、测力传感器6、筒形部7、及模具8。

电动机1由从控制装置1000供给的电流驱动。编码器2对电动机1的位置及速度进行检测，将检测结果作为位置检测值101及速度检测值102输出。联轴器3将电动机1的旋转轴和滚珠丝杠4连接。滚珠丝杠4经由测力传感器6连接有螺杆5，该螺杆5用于将充满在筒形部7中的树脂9向模具8填充/保压。测力传感器6对螺杆5挤出树脂9时的压力进行检测，将检测结果作为压力检测值103输出。将位置检测值101、速度检测值102及压力检测值103输入至控制装置1000。

控制装置1000具有电流控制部11、速度控制部12、压力控制部13、速度指令选择部14、压力控制控制参数设定部15、弹性常数同定部16、填充/保压判定部17、减法器18及减法器19。

减法器18对从外部输入的压力指令和压力检测值103之间的偏差进行计算。压力控制部13利用由减法器18计算出的偏差，计算内部速度指令107。

在这里，压力控制部13所执行的传递特性运算，只要是具有针对减法器18计算出的偏差施加比例增益的运算要素即可，可以是任意的运算。压力控制部13也可以由例如P控制(比例控制)构成。在此情况下，压力控制部13将输入来的偏差乘以比例增益而计算出内部速度指令107。即，偏差越小，内部速度指令107就越小。

速度指令选择部14对从外部输入的速度指令(外部速度指令)和由压力控制部13计算出的内部速度指令107中的任意一个进行选择，将所选择的速度指令作为速度指令106输出。

速度指令选择部14也可以例如对外部速度指令和内部速度指令107逐次进行比较，选择较小者的值。注塑成型机的操作员可以将所期望的填充工序中的螺杆速度作为外部速度指令而输入。另外，也可以搭载用于控制螺杆5的速度的位置控制循环，将从该位置控制循环输出的速度指令作为外部速度指令。

减法器19对速度指令106和速度检测值102之间的偏差进行计算。速度控制部12以使得螺杆5的速度追随速度指令106的方式，利用由减法器19计算出的偏差，生成向电流控制部11输入的电流指令105。电流控制部11基于从速度控制部12输入的电流指令105，生成向电动机1供给的电流104。

速度控制部12也可以针对速度指令106和速度检测值102之间的偏差执行例如PI控制(比例+积分控制)所涉及的运算，生成电流指令105。

在这里，针对控制装置1000执行的填充动作所涉及的控制和保压动作所涉及的控制进行说明。此外，在这里，外部速度指令和压力指令是由操作员事先发出的。

在开始填充动作之前，由于没有进行将树脂9向模具8内的挤出，压力检测值103为零值附近的值。因此，压力指令和压力检测值103的偏差较大，基于该偏差而由压力控制部13输出的内部速度指令107，成为比外部速度指令大的信号。由此，速度指令选择部14选择外部速度指令作为速度指令106。如果控制装置1000一边基于外部速度指令进行速度控制，一边开始填充动作，则随着螺杆5的前进，压力检测值103逐渐上升。

如果压力检测值103接近作为目标的压力(即，压力指令)，则压力指令和压力检测值103之间的偏差变小，伴随该偏差的减少，内部速度指令107也变小。如果内部速度指令107小于外部速度指令，则速度指令选择部14将内部速度指令107作为速度指令106输出。

如上所述，在刚开始成型动作后，利用外部速度指令驱动螺杆5而实现填充动作，随着填充的进行，树脂9在模具8内充满，与此相伴压力也不断上升。如果压力接近目标压力，则通过使用由压力控制输出的内部速度指令107，从而利用预先设定的压力指令使压力增加，实现保压动作。由此实现注塑成型机的填充动作和保压动作。

返回图1，填充/保压判定部17对注塑成型机是处于执行填充动作中还是执行保压动作中进行判定，将判定结果作为信号108向弹性常数同定部16输出。

弹性常数同定部16在填充/保压判定部17判定为处于执行保压动作中时，取得电动机的位置检测值101和压力检测值103，基于取得的位置检测值101和压力检测值103，将压力检测值103的变化相对于电动机1的位置位移的比例、即弹性常数K进行同定。并且，弹性常数同定部16将同定出的弹性常数K作为信号109，向压力控制控制参数设定部15输入。

压力控制控制参数设定部15使用同定出的弹性常数K计算出压力控制部13的控制参数，将计算出的控制参数设定在压力控制部13中(信号110)。在这里，压力控制部13所设定的控制参数为比例增益。

图2是说明使用上述控制装置1000实现的实施方式1的注塑成型机的控制方法的流程图。首先，控制装置1000接受压力指令及外部速度指令的输入(步骤ST1)。使输入的压力指令及外部速度指令各自为非零值。

速度指令选择部14对基于压力指令而由压力控制部13计算出的内部速度指令107、和输入来的外部速度指令进行比较，选择绝对值较小的指令作为速度指令106，控制装置1000基于所选择的速度指令106驱动电动机(步骤ST2)。此外，压力控制控制参数设定部15作为初始值而预先将不会使压力及速度振荡的程度的较小值的比例增益以信号110进行输出，将该比例增益设定在压力控制部13中。

然后，填充/保压判定部17判定是否在进行保压动作(步骤ST3)。作为步骤ST3的判定的具体方法，例如举出下述方法，即，在电动机1的位置检测值101大于或等于规定位置时，判定为正在进行保压动作，在位置检测值101小于所述规定值时，判定为没有进行保压动作。其原理在于，如果预先知道模具8腔体的体积，则根据螺杆5前进到何种程度而可知在模具8腔体内是否充满树脂9(换言之，根据电动机1旋转到何种程度而可知在腔体内是否充满树脂9)，由此，可以判别是否跳转至保压状态。另外，作为其它判定方法，举出下述方法，即，在压力检测值103大于或等于规定的压力时，判定为进行保压动作，在压力检测值103小于所述规定的压力时，判定为没有进行保压动作。此外，判定是否处于保压动作的方法并不限定于上述例子，可以是任意方法。

在不处于执行保压动作中的情况下(步骤ST3为否)，控制装置1000执行步骤ST2的处理。

在处于执行保压动作中的情况下(步骤ST3为是)，填充/保压判定部17将处于执行保压动作中这一内容的信号108向弹性常数同定部16通知，接收到该通知的弹性常数同定部16，在相同定时取入压力检测值103的值及位置检测值101的值，将取入的压力检测值103的值及位置检测值101的值分别记录(步骤ST4)。将通过步骤ST4的处理而记录的值，分别作为压力Pi(i＝1，2，…，N)，位置Xi(i＝1，2，…，N)表述。此外，从步骤ST2至后述的步骤ST6为止的处理构成循环处理。该循环处理每隔规定的采样时间执行，指数i在每次执行步骤ST4后，通过后述的步骤ST6的处理而递增。

然后，填充/保压判定部17判定保压动作是否结束(步骤ST5)。作为步骤ST5的判定处理的具体方法，可以举出下述方法，即，从保压动作开始，利用计时器等对时间进行计数，如果经过了由注塑成型机的操作员预先设定的时间，则判定为保压动作结束。此外，步骤ST5的判定处理方法并不限定于此。

在保压动作没有完成的情况下(步骤ST5为否)，填充/保压判定部17使指数i递增(步骤ST6)。然后，控制装置1000执行步骤ST2的处理。

在保压动作完成的情况下(步骤ST5为是)，弹性常数同定部16针对所记录的压力Pi及位置Xi的时序列数据，应用表示压力和位置之间的线性关系的式子、即下述式(1)，将弹性常数K进行同定(步骤ST7)。

Pi＝K·Xi+b (1)

在这里，b为常数。具体地说，弹性常数同定部16根据所记录的数据，如下所示构成矢量P、X、B。

P＝(P1，P2，…，PN) (2)

X＝(X1，X2，…，XN) (3)

B＝(1，1，…，1) (4)

并且，弹性常数同定部16将式(2)～式(4)代入式(1)而得到

P＝K·X+b·B (5)。

并且，弹性常数同定部16利用最小二乘法等对满足式(5)的K和b进行同定。

即，弹性常数同定部16通过多次执行在相同定时取得电动机1的位置检测值101和压力检测值103的动作，从而利用经过多次所取得的电动机1的位置检测值101和压力检测值103，对弹性常数进行同定。为了进行弹性常数的同定，弹性常数同定部16利用最小二乘法使所取得的多个位置检测值101及多个压力检测值103拟合为比例关系。此外，拟合的方法并不限定为最小二乘法。

弹性常数同定部16将同定出的弹性常数K作为信号109而向压力控制控制参数设定部15输出。

压力控制控制参数设定部15利用通过信号109输入的弹性常数K、速度控制频带ωsc及常数α(α≤1)，计算作为压力控制部13的控制参数的比例增益(步骤ST8)，将计算出的比例增益设定在压力控制部13中(步骤ST9)。

在这里，所谓速度控制频带是指，在使用速度控制部时，可以使速度相对于速度指令没有延迟地进行追随的频率区域的上限。作为具体求出速度控制频带ωsc的方法，可以举出下述方法，即，预先利用FFT分析器等，作为速度指令而施加正弦波信号，根据此时的速度响应，对可以没有相位滞后地进行追随的频率的上限进行测定。

另外，速度控制频带ωsc也可以简单地如下所述得到，即，在将速度控制部12的比例传递特性设为Kv、将可伴随着电动机1的旋转而移动的机械及电动机1的惯量的合计设为J时，利用

ωsc＝Kv/J (6)

的关系式进行计算。此外，在速度控制部12由PI控制构成的情况下，即，在将比例增益设为Kv，将拉普拉斯运算符设为s，将积分增益设为Kvi，将速度控制部12的传递特性V(s)记述为

V(s)＝Kv·(1+Kvi/s) (7)

的情况下，速度控制频带ωsc可以通过将式(7)的比例增益Kv代入式(6)中而得到。

压力控制控制参数设定部15利用下述式(8)而计算压力控制部13的比例增益Ka。

Ka＝α×ωsc/K (8)

例如，在压力控制部13由P控制(比例控制)构成的情况下，即，压力控制部13的传递特性F(s)为

F(s)＝Ka (9)

的情况下，压力控制控制参数设定部15将式(9)的Ka设定为通过式(8)计算出的值。此外，常数α小于或等于1即可，可以是任意常数，但更优选α大于或等于0.1而小于或等于1，以确保一定程度的压力响应。

此外，在压力控制部13由比例控制之外的控制规则构成的情况下，压力控制控制参数设定部15将压力控制部13的传递特性中包含的比例增益设定为利用式(8)计算出的值。在压力控制部13的控制参数中，对响应性、稳定性产生最大影响的是压力控制部13的传递特性中的比例特性。通过利用式(8)计算出决定比例特性的比例增益，从而可以计算出实现良好的响应性、稳定性的压力控制部13的控制参数。例如，即使在压力控制部13由PI控制(比例+积分控制)构成的情况下，即，在将积分增益设为Kai，使传递特性F(s)以

F(s)＝Ka·(1+Kai/s) (10)

表示的情况下，压力控制控制参数设定部15将式(10)的比例增益Ka设定为通过式(8)计算出的值。

另外，在压力控制部13由相位提前/滞后补偿构成的情况下，即，压力控制部13的传递特性F(s)为

F(s)＝Ka×(1+T1·s)/(1+T2·s) (11)

的情况下，式(11)可以变形为

F(s)＝Ka×{1+(T2-T1)s/(1+T2·s)} (12)。

压力控制控制参数设定部15将式(12)的比例增益Ka设定为通过式(8)计算出的值。此外，T1及T2是作为控制参数而预先设定的。

在步骤ST9的处理之后，控制装置1000利用设定在压力控制部13中的比例增益，开始实际产品的成型动作(步骤ST10)。具体地说，由于在跳转至步骤ST9时，保压动作已完成，所以控制装置1000使螺杆5后退，并且对树脂9进行计量，在利用步骤ST9的处理向压力控制部13中设定了控制参数的状态下，执行填充动作及保压动作。在成型工序结束后，实施方式1的注塑成型机的控制方法所涉及的动作结束。

此外，在步骤ST1～步骤ST9的处理中，成为在压力控制部13中设定有作为初始值给出的、即所谓临时的比例增益的状态。此时的压力响应有可能发生过冲或振荡。但是，在步骤ST10中开始产品的成型动作后，压力响应中不会发生过冲或振荡，另外，能够以在一定程度上确保了对压力指令的追随性的状态进行压力控制。由此，在步骤ST10中，可以实现不会产生成型尺寸不良或毛刺等成型不良的成型动作。

图3-1是说明保压动作的图，图3-2是说明填充动作的图。如图3-1所示，在执行保压动作中，螺杆5向模具8的腔体内形成的成型品施加压力。在保压动作中，由于处于树脂9充满模具8内的状态，所以如果从外部施加压力，则与模具8的腔体形状及树脂9的种类相对应地，树脂9进行大致如弹性体那样的动作。即，通过电动机1前进而向树脂9施加压力，但由于树脂9如上述所示进行弹性体的动作，因而压力的大小是以弹性体的弹性常数作为比例常数，与位置大致成正比地产生的。

另一方面，如图3-2所示，填充动作成为如下状态，即，通过螺杆5而将筒形部7内的树脂9向模具8内注入，从喷嘴前端向模具8内注入有树脂。因此，即使通过使电动机1前进而向树脂9施加压力，也由于模具8的腔体内没有被树脂9充满，所以压力变换为从喷嘴前端向模具8内注入树脂9的工作，由此，不会产生与电动机1的位置成正比的压力。

在图2的流程图中，在将弹性常数K进行同定时，仅使用保压动作的数据，但如果在弹性常数的同定中也使用填充动作的数据，则在填充动作中，由于如上述所示，位置和压力之间的比例关系不成立，所以即使使用填充动作的位置和压力，也无法对压力控制时的控制参数调整所需的弹性常数正确地进行同定。

图4是说明速度指令选择部14选择了内部速度指令107时的注塑成型机的传递特性的框图。此外，在这里，速度控制部12由比例增益为Kv、积分增益为Kvi的PI控制构成，压力控制部13由比例增益为Ka的P控制构成。s表示拉普拉斯运算符，1/s表示积分特性。另外，J是将电动机1的惯量和机械可动部(滚珠丝杠4、螺杆5及测力传感器6)的惯量合计而得到的惯量，K是由弹性常数同定部16同定出的弹性常数。

信号201示出在流过电流104时电动机1中产生的扭矩。由于电动机1的扭矩和速度之间的关系可以表示为1/(J·s)，所以将电动机1替换为具有1/(J·s)的传递特性的要素202。即，要素202与扭矩对应地输出速度(速度检测值102)。

信号204表示电动机1的位置。电动机1的位置是对电动机1的速度进行积分而得到的。要素203示意地示出电动机1的速度所涉及的特性，对速度(速度检测值102)进行积分而输出位置。

如上述所示，在保压动作中，位置和压力具有比例关系，比例常数为弹性常数K。要素205示意地示出树脂9的压力所涉及的特性，根据表示位置的信号204而输出表示压力的信号(压力检测值103)。

如图所示，在执行保压动作时，成为在压力控制的小循环中具有速度控制的结构。换言之，速度控制循环的主循环为压力控制。为了进行压力控制，压力控制部13基于压力指令值和压力检测值103之间的偏差，计算用于使电动机1进行动作的速度指令106，通过使速度检测值102追随该速度指令，从而可以使压力检测值103追随压力指令值。相反地，如果对速度指令106的速度响应较慢，相对于速度指令106，以相位大幅滞后的方式使速度进行追随，则由于在包含大幅相位滞后的状态下与压力控制循环结合，从而导致压力响应产生过冲、或出现振荡式的响应。

对压力控制的响应产生最大影响的是主循环即压力控制部13的控制参数中的比例成分(在图4中为Ka)。如果将小循环即速度控制的传递特性(从速度指令106至速度检测值102的传递特性)视为1，则从压力指令至速度指令106的传递特性为Ka·s/(s+K·Ka)。如果将该传递特性进一步变形，则成为s/K×{Ka·K/(s+K·Ka)}。

即，速度指令106相当于使向压力指令施加s/K后的信号(进行微分并除以弹性常数K后的信号)进一步通过截止频率为Ka·K的低通滤波器后的信号。为了使电动机1的速度追随该速度指令106，需要速度控制至少使大于或等于Ka·K的频率成分通过。换言之，速度控制频带必须大于或等于Ka·K。如果速度控制频带小于K·Ka，则产生相位滞后，由此使压力响应产生过冲、或表现出振荡式的压力响应。

在这里，如果在Ka中代入式(8)的Ka，则成为

Ka·K＝α×ωsc≤ωsc (13)。

即，压力控制控制参数设定部15对压力控制部13的比例增益Ka进行计算，使得压力控制部13的比例增益Ka和由弹性常数同定部16同定出的弹性常数K之积成为比速度控制部12的速度控制频带ωsc小的值。由于通过在压力控制部13中设定所述计算出的比例增益Ka，从而速度指令106仅含有与速度控制频带ωsc相比较低的频率成分，所以电动机1的速度可以以充分的精度追随速度指令106。由此，可以实现稳定的压力控制，而不会使压力产生过冲或振荡。

如以上所述，根据本发明的实施方式1，由于构成为具有：压力控制部，其进行至少具有针对压力指令和压力检测值103之间的偏差施加比例增益Ka的运算要素的传递特性运算，计算内部速度指令107；速度控制部12，其以使所述电动机1的速度追随由所述压力控制部13计算出的内部速度指令107的方式，计算电流指令105；填充/保压判定部17，其对注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定；弹性常数同定部16，其在填充/保压判定部17判定为处于执行保压动作中时，取得压力检测值103和作为电动机1的动作信息的位置检测值101，基于取得的压力检测值103以及位置检测值101，对弹性常数K进行同定；以及压力控制控制参数设定部15，其以使得压力控制部13的比例增益Ka和弹性常数K之积成为比速度控制部12的速度控制频带ωsc小的值的方式，计算压力控制部13的比例增益Ka，将所述计算出的比例增益Ka设定在压力控制部13中，因此，基于保压动作时的弹性系数和压力控制循环内具有的速度控制循环的速度控制频带ωsc，求出压力控制的比例增益，因此，可以在保压动作时，使电动机1的速度以充分的精度追随速度指令106。即，可以得到能够执行稳定的压力控制的注塑成型机的控制装置及控制方法。

实施方式2

在实施方式1中，在步骤ST4中记录压力和位置，在步骤ST7中，根据在保压动作执行中成立的电动机1的位置和压力之间的比例关系，对弹性常数K进行同定，但也可以替代电动机1的位置，而使用电动机1的速度或电动机1的加速度等除了位置之外的电动机信息。

实施方式2的控制装置替代电动机1的位置而使用电动机1的速度。此外，实施方式2的控制装置除了弹性常数同定部之外，具有与实施方式1相同的结构要素。在这里，如图5所示，分别对实施方式2的控制装置赋予标号2000，对实施方式2的弹性常数同定部赋予标号21，以与实施方式1区分。

图6是说明实施方式2的注塑成型机的控制方法的流程图。如图所示，在步骤ST21～步骤ST26中，分别执行与实施方式1中说明的步骤ST1～步骤ST6相同的处理。

在步骤ST25中，填充/保压判定部17对保压动作是否结束进行判定。在保压动作完成的情况下(步骤ST25为是)，弹性常数同定部21使用所记录的压力Pi及位置Xi，分别计算出压力的微分值Qi及位置的微分值Vi(步骤ST27)。由于指数i每隔采样时间而递增，所以指数i实质上相当于从i＝0开始的经过时间。由此，弹性常数同定部21例如可以使用Pi、Pi-1、Pi-2等计算Qi。对于Vi也同样。此时，弹性常数同定部21也可以进行近似微分，而并非对于所记录的压力Pi及位置Xi，实施将差值除以采样时间的间隔这种单纯的微分。另外，也可以在对压力Pi和位置Xi进行同一滤波处理后，分别进行微分处理。

在步骤S27的处理之后，弹性常数同定部21利用电动机1的速度和压力的微分值之间成立的比例关系，对弹性常数K进行同定(步骤ST28)。具体地说，例如弹性常数同定部21定义出

Q＝(Q1，Q2，…，QN) (14)

V＝(V1，V2，…，VN) (15)

在

Q＝K·V (16)

的关系式中代入式(14)及式(15)，使用最小二乘法对K进行同定。

在步骤ST29～步骤ST31中，分别执行与步骤ST8～步骤ST10相同的处理。

这样，即使替代压力而使用压力的微分值，替代位置而使用速度，也可以对弹性常数进行同定。

通过在执行保压动作中成立的式(1)的两边进行关于时间的微分，从而在压力的微分信号q和作为位置的微分信号的速度v之间，

q＝K·v (17)

成立。此外，即使对上式(17)的两边进行同一滤波处理，对于压力的微分信号q和速度v进行了同一滤波处理后的信号qf、vf，

qf＝K·vf (18)

成立。

由于即使对保压动作中成立的式(1)的两边进行n阶微分，或者在对两边进行n阶微分后进一步进行滤波处理，也不会破坏以弹性常数K作为比例常数的比例关系，所以也可以替代位置的1阶微分即速度、和压力的1阶微分即压力微分值，或者替代对速度及压力微分值施加了同一滤波器后的数据，而使用位置的n阶微分值和压力的n阶微分值(其中，n为≥1的整数)，或者使用对位置的n阶微分值和压力的n阶微分值施加了同一滤波器后的数据。在这里，作为滤波器，可以使用任意滤波器，但优选使用例如低通滤波器，以去除与进行微分相伴的噪声。另外，微分处理和滤波处理的顺序也可以不是上述顺序。

如上述所示，即使通过由弹性常数同定部21对经过多次而取得的电动机的位置检测值101和压力检测值103分别进行n(n≥1)阶微分，将所述进行n阶微分后的多个位置检测值101及多个压力检测值103拟合为比例关系，也可以对弹性常数K进行同定。

另外，即使通过由弹性常数同定部21对经过多次而取得的电动机的位置检测值101和压力检测值103分别进行n(n≥1)阶微分和规定的滤波处理，将执行了n阶微分及滤波处理后的多个位置检测值101及多个压力检测值103拟合为比例关系，也可以对弹性常数K进行同定。

实施方式3

在实施方式1、2中，在从保压动作判定部判定为执行保压动作中至判定为并非处于执行保压动作中为止的一次的连续期间内进行测试动作，基于执行该测试动作时的位置和压力的数据求出控制参数，如果保压动作完成后(即，上述连续的期间结束后)，在压力控制部中设定控制参数。与此相对，根据实施方式3的控制方法，判定为执行保压动作中，并在填充/保压判定部17判定为执行保压动作中的连续的期间内，逐次对弹性常数K进行同定，基于该信息，随时更新压力控制的控制参数。

实施方式3的控制装置的结构，除了弹性常数同定部及压力控制控制参数设定部之外，与实施方式1相同。如图7所示，分别对实施方式3的控制装置赋予标号3000，对实施方式3的弹性常数同定部赋予标号31，对实施方式3的压力控制控制参数设定部赋予标号32，以与实施方式1区分。

图8是说明实施方式3的注塑成型机的控制方法的流程图。

首先，控制装置3000接受压力指令及外部速度指令的输入(步骤ST41)。使所输入的压力指令及外部速度指令分别为非零值。

速度指令选择部14将基于压力指令而由压力控制部13计算出的内部速度指令107、和输入来的外部速度指令进行比较，选择绝对值较小的指令作为速度指令106，控制装置3000基于所选择的速度指令106驱动电动机(步骤ST42)。此外，压力控制控制参数设定部32预先设定不会使压力或速度发生振荡的程度的较小值的比例增益，作为压力控制部13的初始值。

然后，填充/保压判定部17判定是否正在进行保压动作(步骤ST43)。步骤S43的判定处理的具体方法可以与实施方式1的步骤ST3相同。在并非处于执行保压动作中的情况下(步骤ST43为否)，控制装置3000执行步骤ST42的处理。

在处于执行保压动作中的情况下(步骤ST43为是)，填充/保压判定部17将处于执行保压动作中这一内容的通知作为信号108输出，接收到该通知的弹性常数同定部31在相同定时取入压力检测值103的值及位置检测值101的值，将取入的压力检测值103的值及位置检测值101的值分别进行记录(步骤ST44)。将通过步骤ST44的处理记录的值，分别作为压力Pi(i＝1，2，…，N)、位置Xi(i＝1，2，…，N)表述。此外，从步骤ST44至后述的步骤ST50的处理构成循环处理。该循环处理每隔规定的采样时间执行，指数i在每次执行步骤ST44后，通过后述的步骤ST50的处理而递增。由于该循环处理每隔规定的采样时间执行，所以指数i实质上相当于从i＝0开始的经过时间。下面，有时将指数i表述为采样时刻i。

然后，弹性常数同定部31使用所记录的最新的压力Pi及最新的位置Xi，计算压力的微分值Qi及位置的微分值Vi(步骤ST45)。此外，弹性常数同定部31与实施方式2相同地，可以进行近似微分，也可以在进行滤波处理后进行微分处理。

然后，弹性常数同定部31基于压力的微分值Qi和位置的微分值Vi计算弹性常数Ki(步骤ST46)。此外，由于步骤ST46的处理在每次执行步骤ST44～步骤ST50的循环处理时执行，所以弹性常数Ki在每次执行该循环处理时更新。

弹性常数同定部31可以通过使用例如逐次型最小二乘法，将根据最新的压力Pi及最新的位置Xi求出的压力的微分值Qi及位置的微分值Vi拟合为比例关系，从而求出弹性常数Ki。具体地说，如以下所示，可以对弹性常数Ki及采样时刻i下的中间变量Ri进行更新。

【算式1】

K_i＝K_i-1+R_iV_i(Q_i-K_i-1V_i) …(19)

R_{i} = R_{i - 1} - \frac{R_{i - 1}^{2} \cdot V_{i}^{2}}{1 + R_{i - 1} \cdot V_{i}^{2}} \cdot \cdot \cdot (20)

在这里，Ki-1是采样时刻i-1下的弹性常数的同定值，Ri-1是采样时刻i-1下的中间变量。此外，将Ki的初始值K0设为0，将Ri的初始值R0适当地设为较大的数。

弹性常数同定部31将同定出的弹性常数Ki作为信号109向压力控制控制参数设定部32输入。

然后，压力控制控制参数设定部32使用采样时刻i下的弹性常数Ki、速度控制频带ωsc和常数α(α≤1)，计算压力控制部13的比例增益Ka(步骤ST47)，将计算出的比例增益Ka设定在压力控制部13中(步骤ST48)。此外，比例增益Ka可以通过下述式子求出。

Ka＝α×ωsc/Ki (21)

该式(21)是将实施方式1中所使用的式(8)的K替换为Ki而得到的。

然后，填充/保压判定部17对保压动作是否结束进行判定(步骤ST49)。步骤ST49的判定处理的具体方法可以采用与实施方式1中的步骤ST5相同的方法。

在保压动作没有完成的情况下(步骤ST49为否)，弹性常数同定部31使指数i递增(步骤ST50)。然后，弹性常数同定部31再次执行步骤ST44的处理。在保压动作完成的情况下(步骤ST49为是)，实施方式3的注塑成型机的控制方法所涉及的动作结束。在之后的成型动作中，压力控制部13可以使用在第i＝N次循环处理中所设定的比例增益，也可以从步骤ST41的处理开始执行。

此外，在上述说明中，使用作为位置的1阶微分的速度和作为压力的1阶微分的压力微分值，对压力和位置之间成立的弹性常数进行同定，但也可以与实施方式1相同地，使用位置和压力对弹性常数进行同定。另外，也可以与实施方式2相同地，使用位置的n阶微分和压力的n阶微分，或者对位置的n阶微分和压力的n阶微分应用同一滤波器而得到的数据，对弹性常数进行同定。

如上所述，根据本发明的实施方式3，由于构成为，弹性常数同定部31在填充/保压判定部17判定为执行保压动作中的连续期间内，每隔采样时间取得电动机1的位置检测值101和压力检测值103，在每次取得位置检测值101和压力检测值103时，使用所述取得的最新的位置检测值101和压力检测值103，对弹性常数Ki逐次进行同定，压力控制控制参数设定部32使用由弹性常数同定部31逐次同定出的弹性常数Ki，对比例增益Ka逐次计算，将计算出的比例增益Ka逐次向压力控制部13中进行改写并设定，所以无需进行测试动作就可以设定压力控制的比例增益Ka。

Claims

1.一种注塑成型机的控制装置，其设置在通过驱动电动机使螺杆在筒形部内前进，从而将充满在所述筒形部中的熔融树脂向模具腔体内注入的注塑成型机中，基于所述电动机的动作信息和所述熔融树脂的压力检测值，生成驱动所述电动机的电流指令，

其特征在于，具有：

压力控制部，其进行具有针对规定的压力指令和所述压力检测值之间的偏差至少施加比例增益的运算要素的传递特性运算，计算速度指令；

速度控制部，其以使所述电动机的速度追随由所述压力控制部计算出的速度指令的方式，计算所述电流指令；

保压动作判定部，其对所述注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定；

弹性常数同定部，其在所述保压动作判定部判定为处于执行保压动作中时，取得所述压力检测值和所述电动机的动作信息，基于所述取得的压力检测值以及所述电动机的动作信息，对所述压力检测值的变化相对于所述电动机的位置位移的比例、即弹性常数进行同定；以及

控制参数设定部，其以使得所述压力控制部的比例增益和所述弹性常数同定部同定出的弹性常数之积成为比所述速度控制部的速度控制频带小的值的方式，计算出所述压力控制部的比例增益，将所述计算出的比例增益设定在所述压力控制部中。

2.根据权利要求1所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述电动机的动作信息为所述电动机的位置检测值，

所述弹性常数同定部多次执行在相同定时取得所述电动机的位置检测值和所述压力检测值的动作，使用经过所述多次而取得的电动机的位置检测值和所述压力检测值，对所述弹性常数进行同定。

3.根据权利要求2所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部在所述保压动作判定部判定为执行保压动作中的连续期间内，多次取得所述电动机的位置检测值和所述压力检测值，在所述连续期间结束后，使用在所述连续期间内取得的多次的位置检测值和压力检测值，对所述弹性常数进行同定，

所述控制参数设定部将基于所述弹性常数计算出的比例增益，在经过所述期间后设定在所述压力控制部中。

4.根据权利要求2所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部在所述保压动作判定部判定为执行保压动作中的连续期间内，每隔规定的时间间隔取得所述电动机的位置检测值和所述压力检测值，在每次取得所述位置检测值和所述压力检测值时，对所述弹性常数逐次进行同定，

所述控制参数设定部使用由所述弹性常数同定部逐次同定出的弹性常数，逐次计算出比例增益，将所述计算出的比例增益逐次向所述压力控制部进行改写并设定。

5.根据权利要求2或3所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部通过对经过所述多次而取得的电动机的位置检测值和压力检测值分别进行n阶微分，将所述n阶微分后的多个位置检测值及多个压力检测值拟合为比例关系，从而对所述弹性常数进行同定，其中，n≥1。

6.根据权利要求2或3所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部通过对经过所述多次而取得的电动机的位置检测值和压力检测值分别进行n阶微分和规定的滤波处理，将执行了所述n阶微分及所述滤波处理后的多个位置检测值及多个压力检测值拟合为比例关系，从而对所述弹性常数进行同定，其中，n≥1。

7.根据权利要求2或4所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部通过对所述取得的电动机的最新的位置检测值和最新的压力检测值分别进行n阶微分，使用逐次型最小二乘法将所述n阶微分后的位置检测值及压力检测值拟合为比例关系，从而对所述弹性常数进行同定，其中，n≥1。

8.根据权利要求2或4所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述弹性常数同定部通过对所述取得的电动机的最新的位置检测值和最新的压力检测值分别进行n阶微分和规定的滤波处理，使用逐次型最小二乘法将执行了所述n阶微分及所述滤波处理后的位置检测值及压力检测值拟合为比例关系，从而对所述弹性常数进行同定，其中，n≥1。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述保压动作判定部基于所述电动机的位置是否到达规定位置，对所述注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述保压动作判定部基于所述压力检测值是否达到规定压力，对所述注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑成型机的控制装置，其特征在于，

所述速度控制部执行具有针对所述电动机的速度和由所述压力控制部计算出的速度指令之间的偏差至少施加比例增益的运算要素的传递特性运算，

所述速度控制频带是所述速度控制部的比例增益除以所述电动机的惯量和伴随着所述电动机的移动而进行动作的机械的惯量的合计值后所得到的值。

12.一种注塑成型机的控制方法，其使得注塑成型机所具有的控制装置，进行具有针对规定的压力指令和熔融树脂的压力检测值之间的偏差至少施加比例增益的运算要素的传递特性运算，计算出速度指令，以使电动机的速度追随所述计算出的速度指令的方式，计算驱动所述电动机的电流指令，其中，该注塑成型机通过驱动电动机使螺杆在筒形部内前进，从而将充满在所述筒形部中的熔融树脂向模具的腔体内注入，

该注塑成型机的控制方法的特征在于，具有下述步骤，即：

保压动作判定步骤，在该步骤中，对所述注塑成型机是处于执行保压动作中还是处于非执行中进行判定；

弹性常数同定步骤，在该步骤中，在判定为所述注塑成型机处于执行保压动作中时，取得所述压力检测值和所述电动机的动作信息，基于所述取得的压力检测值以及所述电动机的动作信息，对所述压力检测值的变化相对于所述电动机的位置位移的比例、即弹性常数进行同定；以及

控制参数设定步骤，在该步骤中，以使得比例增益和所述弹性常数同定部同定出的弹性常数之积成为比所述速度控制部的速度控制频带小的值的方式，计算出比例增益，将所述计算出的比例增益设定为用于计算所述速度指令的比例增益。