CN1470375A - 电动式注射成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动式注射成型机，特别是通过控制伺服电机的速度，进行压力控制的电动式注射成型机。本发明将电动式注射成型机的注射机构作为控制对象通过压力控制循环进行伺服电机的控制。在该压力控制循环内，插入根据控制对象的共振频率对所确定的规定宽度频带的频率成分进行衰减的带阻滤波器。
Description
技术领域
本发明涉及电动式注射成型机，特别是通过控制伺服电机的速度，进行压力控制的电动式注射成型机。这些伺服电机是用于注射压力的控制、合模机构的合模压力控制、和顶出机构的制品脱模压力的控制等。
背景技术
在注射成型机中，一般采用对注射压力和背压等的压力控制进行反馈控制。在这样的注射成型机的压力控制中，有时出现外部产生的噪音与检测的压力信号叠加，致使压力控制不稳定的情况。
因此，在日本特开2001-47480号公报、特开2001-239564号公报中公开了如下的控制方法，即，采用滤波器使这种噪音衰减从而获得稳定的控制。
另一方面，在电动式注射成型机中，由于可动部件的驱动源是伺服电机等电动机，所以，由该伺服电机所驱动的对象物的压力控制也往往通过控制伺服电机或者由该伺服电机所驱动的可动部件的速度进行。例如，在注射工序中，为了控制注射压力，以压力传感器检测加热缸体内的树脂压力、金属模具内的压力、或由加热筒内的树脂施加给注射螺杆的压力，求得该检测实际压力和设定压力之间的偏差，根据该偏差求得速度指令，进行速度循环控制以使由速度检测器等检测的速度与该速度指令一致，最终采用进行压力循环控制的控制方式以使检测压力与实际压力一致。
在如上所述的、电动式注射成型机的压力控制循环中，有速度控制循环的压力控制体系中，由于控制对象的共振频率的影响，速度循环增益需要设定为不产生振荡的低的增益。因此，压力控制中，速度的稳定性不好，结果存在有通过压力设定不能稳定地进行控制的问题。
图9和图10是表示在由伺服电机沿轴方向驱动注射螺杆进行注射的电动式注射成型机中，采用注射压力控制时，所测定的检测注射压力波形以及伺服电机(螺杆)的实际速度波形。符号a是设定注射压力，符号b是检测注射压力，符号c是伺服电机的实际速度。另外，该注射压力控制是根据设定压力与用压力传感器测出的压力之间的偏差，进行压力循环控制而求得速度指令，根据求得的速度指令和用速度检测器检测的伺服电机的实际速度之间的速度偏差，进行速度循环控制，求得向伺服电机发出的电流指令(转矩指令)，由求得的电流指令驱动控制伺服电机。
图9是表示为了抑制控制对象的共振，速度循环增益较小时的检测注射压力波形b以及伺服电机(螺杆)的实际速度波形c的图。另一方面，图10是速度循环增益较大时的检测注射压力波形b以及伺服电机(螺杆)的实际速度波形c。
如图9所示，如果速度循环增益较小时，在设定压力a变化时，响应就会变慢，就检测注射压力b及检测实际速度c而言，均持续出现周期较长的振动的突起及负突起而不稳定。
另一方面，如图10所示，如果速度循环增益较大时，虽然响应变好，但是，就检测注射压力b及检测实际速度c而言，均会产生周期较短的振动而不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种在压力控制循环中具有速度控制循环的压力控制系统中，可以抑制振动、并以高速度循环增益进行压力控制的注射成型机。
本发明为了实现上述目的，在采用压力控制循环进行伺服电机的驱动控制、进而对控制对象进行压力控制的电动式注射成型机中，上述压力控制循环是由以下装置构成：对指令压力和用压力传感器检测的实际压力之间的偏差进行处理并输出速度指令的压力补赏装置；在该压力补偿装置的后段，对指令速度和实际速度之间的偏差进行处理并输出电流指令的速度补偿装置。还有，在上述压力控制循环内，具有根据上述控制对象的共振频率将所确定的规定宽度频带的频率成分进行衰减的带阻滤波器。
设置上述带阻滤波器的具体位置是在上述压力传感器的后段、或者上述压力补偿装置的后段、或者上述速度补偿装置的后段。另外，共振频率是根据检测的实际压力、检测的实际速度、或者检测的实际电流求得。
特别是，本发明适合于将注射成型机的注射机构作为控制对象，控制注射压力的情况。
附图说明
图1是在本发明第1实施例的电动式注射成型机中驱动注射机构的伺服电机的驱动控制体系的方框图。
图2是在本发明第2实施例的电动式注射成型机中驱动注射机构的伺服电机的驱动控制体系方框图。
图3是在本发明第3实施例的电动式注射成型机中驱动注射机构的伺服电机的驱动控制体系方框图。
图4是表示为了测定控制对象的共振频率而给与阶段性变化的压力指令所测定的实际压力波形图。
图5是将图4所示测定的压力波形进行傅立叶分析而求得的傅立叶频谱图。
图6是在本发明第1实施例的电动式注射成型机中给与和图4所示例子相同的阶段性变化的压力指令所测定的实际压力波形图。
图7是表示图6所示的实际压力波形进行傅立叶分析后的傅立叶频谱图。
图8是在本发明第1实施例的电动式注射成型机中与指令压力变化相对的实际注射压力波形以及伺服电机的实际速度波形图。
图9表示在现有的控制体系中，速度循环增益较小而使指令压力变化的时侯，实际注射压力波形和伺服电机的实际速度波形图
图10表示在现有的控制体系中，速度循环增益较大而使指令压力变化时，实际注射压力波形和伺服电机的实际速度波形图
具体实施方式
图1是在本发明第1实施例的电动式注射成型机中，沿轴方向驱动注射螺杆，使加热缸体内的树脂注射到模具内的伺服电机的驱动控制体系的方框图。图1的驱动控制体系在设置压力过滤器10这方面，是与现有的控制体系不相同的。
伺服电机5是通过同步皮带等的传递机构、滚珠丝杠/滚珠螺母等的运动变换机构，沿轴方向驱动注射螺杆，将加热缸体内的溶融树脂注射到模具内的注射用伺服电机。有编码装置等的速度检测器6安装在该伺服电机5中，该速度检测器6通过检测伺服电机5的旋转速度检测注射螺杆的移动速度并进行反馈。
还有，通过检测由树脂施加在注射螺杆上的压力，将检测树脂压(注射压)的压力传感器7和伺服电机5一起设置在注射螺杆之间的传动机构中。另外，也可以将压力传感器设置在模具内或者加热缸体内直接检测树脂压。从该压力传感器7发出的检测压力信号是通过压力滤波器10进行反馈，该压力滤波器10是由带阻滤波器构成的。
与现有的一样，在控制该注射成型机的控制装置中，将控制注射压力作为目标的压力指令模式存储在存储装置中(未图示)。并且，按每个规定的周期从存储装置中读取压力指令，从该读取的压力指令减去利用压力传感器7进行检测、并通过压力滤波器10对规定频带的频率成分进行衰减的检测压力，求得压力偏差。利用压力补偿器1对所求得的该压力偏差进行比例运算或者比例积分等处理，求得速度指令并进行输出。
进而，从压力补偿器1的输出、即速度指令，减去用速度检测器6检测并反馈的伺服电机5的实际速度，求得速度偏差。利用速度补偿器2对所求得的该速度偏差进行比例积分等处理，求得电流指令(扭矩指令)并进行输出。并且，由输出的电流指令减去来自检测未图示的驱动电流的检测器的电流反馈信号，求得电流偏差。然后，将所求得的该电流偏差用扭矩补偿器3进行处理，求得向伺服电机5的各相输送的电流指令，通过伺服放大器4，驱动并控制伺服电机5。
上述伺服电机5的压力循环控制、速度循环控制、电流循环控制是和现有的一样，采用注射成型机的控制装置的处理器进行处理。还有，图1的压力滤波器10也可以通过控制装置的处理器进行数字式滤波处理，或者，也可以将由带阻滤波器构成的压力滤波器连接在压力传感器7上，将该压力滤波器的输出进行A/D变换之后，输入到控制装置的处理器中。
利用由带阻滤波器构成的压力滤波器10进行衰减的频带的频率成分作为控制对象(电动式注射成型机的注射机构)的共振频率的频带成分。因此，首先，检测注射机构的共振频率，然后，根据其检测的共振频率，求得应该衰减的频带成分。
因此，以除去图1的压力滤波器10的状态将压力传感器7的输出信号进行反馈(即，进行现有的压力控制)，使压力指令得到阶段性的增加，以控制注射压力。这样，即使用压力传感器7检测如图4所示的压力波形，如果将该压力波形进行傅立叶分析，可以求得如图5所示的共振频率。
根据该图4的压力波形可知，从注射开始在约1.5～4.3秒的时间内检测压力是振动的。将该压力波形进行傅立叶分析，求得傅立叶频谱如图5所示。由该图5可知在约70Hz处发生共振。
此处，压力滤波器10由对以该70Hz为中心的规定宽度的频带的频率成分(共振频率成分)进行衰减的带阻滤波器构成。
还有，也可以对用速度检测器6检测的速度波形进行分析(傅立叶分析等)，求得共振频率，以代替如上所述对用压力传感器7检测的压力波形进行分析，以求得控制对象(注射机构)的共振频率。进而，也可以对用检测伺服电机5的驱动电流的检测器检测的电流波形进行分析，以求得共振频率。
将由对这样求得的共振频率成分进行衰减的带阻滤波器构成的压力滤波器10，插入到如图1所示的压力传感器7的后段的反馈路径中。于是，与得到图4所示的压力波形时相同，如果以阶段性增加的形式给以压力指令进而测定压力传感器7的输出时，就检测出如图6所示的压力波形。并且，对该压力波形进行傅立叶分析，求得傅立叶频谱如图7所示。如该图6、图7所示，检测的压力没有振动。
并且，如图1所示，具有将控制对象的共振频率成分进行衰减的压力滤波器10，使速度循环增益(速度补偿器2的增益)变大，和图9、图10所示的例子是同样的，给以阶段性变化的指令压力a，从而进行注射压力控制，将用压力传感器7、速度检测器6所检测的压力、速度表示成曲线图如图8所示。由检测的实际注射压力b的波形可知，响应性好、并且也没有振动产生，随着指令压力的变化而稳定地变化。另外，同样地，伺服电机5的实际速度c也没有振动产生、且响应性好、波形稳定。
图2是本发明第2实施例中电机控制体系的方框图，与图1不同之点是：将压力滤波器10从来自压力传感器7的检测压力信号的反馈路径中除去，代替它的是将速度指令滤波器11插入到压力补偿器1的后段。该速度指令滤波器11也是由从速度指令中对控制对象(注射机构)的共振频率频带的频率成分进行衰减的带阻滤波器构成。
从指令压力中减去来自压力传感器7的检测压力反馈信号，求得压力偏差，用压力补偿器1对该压力偏差进行比例运算或者比例积分等处理求得速度指令，将该速度指令经速度指令滤波器滤波，对设定频带的频率成分(共振频率成分)进行衰减，而作为进行速度循环处理的速度指令。其后的处理与图1所说明的处理相同。
在该图2所示的第2实施例中，根据速度指令对共振频率成分进行衰减，从而进行速度循环控制、电流循环控制，作为整个控制体系则是对共振频率成分进行衰减，从而进行控制。因此，与图1所示的实施例相同，可以使速度循环增益增大，可以在不产生振动的情况下、能实现响应性好的压力控制。
图3是本发明的第3实施例中电机控制体系的方框图。与图1、图2所示的第1、第2实施例不同点是：将压力滤波器10、速度指令滤波器11替换为将电流指令滤波器12插入到速度补偿器的后段。该电流指令滤波器12也是由根据电流指令将控制对象(注射机构)的共振频率频带的频率成分进行衰减的带阻滤波器构成。
从指令压力中减去来自压力传感器7的检测压力反馈信号，求得压力偏差，用压力补偿器1对该压力偏差进行比例运算或者比例积分等处理求得速度指令，从该速度指令中减去由速度检测器6检测、并被反馈到伺服电机5的实际速度、求得速度偏差，再由速度补偿器进行处理，求得电流指令。将该电流指令经电流指令滤波器12滤波，对设定频带的频率成分(共振频率成分)进行衰减，作为进行电流循环处理的电流指令。其后的处理与图1所说明的处理相同。
该第3实施例的情况也是由于根据电流指令对共振频率成分进行了衰减，所以，不发生共振，与第1、第2实施例相同，可以使速度循环增益增大，可以进行响应性好的稳定的压力控制。
上述的各实施例中，虽然出示了注射压力控制的实例，但对于其他压力控制，本发明也能适用。即，将控制对象作为合模机构或制品脱模机构(推顶机构)，在合模压力或将制品由模具脱模时的压力控制中，求得指令压力和检测压力的偏差，根据该偏差进行求得速度指令的压力循环控制，根据所求得的速度指令，进行速度循环控制；本发明可以适用于如上所述的、在压力循环控制体系内进行包括速度循环控制的压力控制的情况中。
如以上说明的那样，本发明中，即使进行速度循环增益增高的压力控制，由于不产生振动，因而也能得到响应性好的稳定的压力控制。
Claims (9)
1.一种电动式注射成型机，在通过压力控制循环，而驱动控制伺服电机，对控制对象进行压力控制的电动式注射成型机中，其特征在于：
上述压力控制循环是由以下装置构成：将指令压力和由压力传感器检测的实际压力之间的偏差进行处理而输出速度指令的压力补赏装置；在该压力补偿装置的后段，对指令速度和实际速度之间的偏差进行处理并输出电流指令的速度补偿装置；
上述压力控制循环内还具有：根据上述控制对象的共振频率，对所确定的规定宽度频带的频率成分进行衰减的带阻滤波器。
2.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：将上述带阻滤波器设置在上述压力传感器的后段。
3.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：将上述带阻滤波器设置在上述压力补偿装置的后段。
4.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：将上述带阻滤波器设置在上述速度补偿装置的后段。
5.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：上述共振频率根据所检测的实际压力求得。
6.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：上述共振频率根据所检测的实际速度求得。
7.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：上述共振频率根据所检测的实际电流求得。
8.如权利要求1所述的电动式注射成型机，其特征在于：将注射成型机的注射机构作为上述控制对象，进行注射压力的控制。
9.如权利要求2所述的电动式注射成型机，其特征在于：上述带阻滤波器是由控制上述电动式注射成型机的控制装置的处理器构成，该处理器进行数字滤波处理。
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