JP2006272646A - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 射出速度切換の遅れ、保圧工程への切換時の遅れを補正し、より正確で安定化した射出速度制御と、射出速度制御から圧力制御の切換制御ができるようにする。
【解決手段】 射出工程において、指令射出速度に合わせてサンプリング周期τ毎、移動指令が出力される。スクリュ位置が設定された速度切換位置Psw(2)、Psw(1)を越えると、次の周期からは、次の区間の速度指令に基づく移動指令が出力される。しかし、設定切換位置に達してから、それを検出して移動指令を変更するまでに時間遅れがある。符号Aで示す移動量の移動不足、Bの行き過ぎが生じる。この時間遅れによる移動量の誤差を補正量A’,B’として、次の1以上の周期の移動指令を補正する。発生した誤差移動量が直ちに補正されるから、正確な速度切換制御ができる。射出速度制御から保圧圧力制御に切り替わる時も同様に補正することによって、ピーク圧力の抑制、ばらつきを抑制する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、射出成形機の制御装置に関し、特に、射出、保圧工程における射出速度切換及び射出速度制御から保圧制御への切換制御に関する。
射出成形機の成形動作における射出工程では、軸方向に前進して樹脂を金型内に射出させるスクリュの位置に応じて、又は、この射出中の射出圧力(樹脂圧力)に応じて、さらには、射出開始からの経過時間に応じて、射出速度(スクリュの前進速度)を切換て射出工程を制御する方法が一般的に採用されている。又、射出工程(射出速度制御)から保圧工程(圧力制御)への切換は、この速度から圧力制御への設定切換点(スクリュ位置、射出圧力、射出開始からの経過時間)に達すると、射出速度制御から、圧力制御に切換られ、圧力の制御、すなわち保圧制御が行われる。
一方、スクリュを電動機で駆動するような電動式射出成形機などの、プロセッサを用いて射出成形機を制御するものにおいては、所定サンプリング周期毎にスクリュ位置又は射出圧力(樹脂圧力)又は射出開始からの経過時間を検出し、検出したスクリュ位置、射出圧力、経過時間が、射出速度切換点又は射出速度制御から保圧制御への切換点に到達しているか判別して、到達しているときは、射出速度の切換、又は射出速度制御から圧力制御への切換を行っている。そのため、切換点として設定されたスクリュ位置、射出圧力、射出開始からの経過時間に到達したことは、最大でサンプリング周期時間分遅れて検出される。あるサンプリング周期で検出したスクリュ位置、射出圧力、経過時間が、設定切換点にたまたま一致したとき以外、必ず遅れを伴って、この設定切換点に到達したことが判別され、射出速度の切換、保圧制御への切換は遅れることになる。
この遅れを補正し、設定切換点で射出速度を切り換える方法として、次のサンプリング周期における指令位置が設定射出速度切換点を越えているか否か予測し、この予測に基づいて、次に出力する移動指令を制御する方法はすでに公知である(特許文献1参照)。
又、充填工程(射出速度制御)から保圧工程(圧力制御)に切り換えたとき、スクリュ駆動機構等の慣性によって、樹脂にサージ圧が加えられることを防止するために、射出スクリュが充填工程から保圧工程への切換位置に達したら、指令位置よりスクリュを所定量後退させる位置指令を出力することによって、サージ圧の発生を抑制するようにした発明も公知である(特許文献2,3参照)。
特開平8−323824号公報 特開2002−28960号公報 特開2005−35039号公報
サンプリング周期毎に、切換点であるスクリュ位置や射出圧力(樹脂圧力)又は射出開始からの経過時間を検出して制御する方式では、上述したように、切換点を検出したときは、すでにこの切換点を通過した後であり、射出速度の切換や保圧制御への切換が行われるものではなく、遅れて切換られる。
そこで、本発明は、この点を改善し、射出工程時における射出速度切換の遅れ、射出工程から保圧工程の切換時の遅れを補正し、より正確で安定化した射出速度制御、射出速度制御から圧力制御の切換ができるようにする。
本願請求項1に係る発明は、予め区間切換の切換条件及び各区間の射出速度を設定し、設定された各区間の射出速度に基づいて移動指令を出力してスクリュを駆動し、所定サンプリング周期毎、前記切換条件が満たされか判断し、切換条件が満たされる毎に射出速度を変更して射出工程を制御する射出成形機の制御装置において、前記切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、該求められた補正量によって次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を補正する補正手段とを備え、設定切換条件成立時と検出時のズレを補正し、より正確で安定した速度制御を得るようにした。又、請求項2に係る発明は、次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を前記補正量で補正する時、補正後の移動指令が予め設定されている限界値を越える場合には、限界値を超えないように補正量を複数に分割し、複数のサンプリング周期の移動指令にわたって補正を行うようにした。
請求項3に係る発明は、設定された切換条件が満たされたか所定サンプリング周期毎に判別し、前記切換条件が満たされたと判別したとき、射出工程の射出速度制御から保圧工程の樹脂圧力制御に切り換えて制御する射出成形機の制御装置において、前記設定切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記設定切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、該求められた補正量によって次のサンプリング周期における移動指令を補正する補正手段とを備え、射出速度制御から樹脂圧力制御への切換時のピーク圧抑制とばらつきをなくし安定した切換ができるようにした。そして、請求項4に係る発明は、前記スクリュ移動量を補正量として求める手段を、切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差と、切り換える前の射出速度制御のサンプリング周期における移動指令の移動量と、保圧第1段の設定圧力と実圧力の圧力偏差に基づいて求められる移動量によって前記補正量を求めるものとした。
請求項5に係る発明は、上述した各発明において、スクリュ位置を検出する位置検出手段を設け、前記切換条件を、スクリュ位置によって設定し、前記位置検出手段で検出されたスクリュ位置が設定切換位置に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。また、請求項6に係る発明は、樹脂圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記切換条件を樹脂圧力によって設定し、前記圧力検出手段で検出された樹脂圧力が設定樹脂圧力に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。さらに、請求項7に係る発明は、射出開始からの経過時間を計測する計時手段を設け、前記切換条件を射出開始からの経過時間によって設定し、前記計時手段で検出された経過時間が設定経過時間に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。
射出速度の切換条件や射出速度制御から圧力制御への切換条件が実際に成立した時点と切換条件が成立したことを検出した時点の時間差によるスクリュ移動誤差(移動不足、移動しすぎ)を補正するから、より正確に安定した切換ができる。特に射出速度制御から圧力制御への切換時には、発生するピーク圧力を低く抑えることことができると共に、ピーク圧力のばらつきをも抑え、安定した圧力制御ができる。
図1は、射出工程時における射出速度切換の説明図である。図1において横軸は時間であり、縦軸は射出速度、スクリュ位置を示すものであり、射出速度は、単位時間当たりの移動量(移動指令)として、すなわち、サンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)τ間における移動量を単位時間τ当たりの面積とし、その高さを速度として(速度×τ=移動量)として表している。棒グラフで射出速度(サンプリング周期間における移動量)、折れ線グラフでスクリュ位置を示す。
図1(a)は、設定した速度切換位置で速度指令が切り替わり射出速度が切り替わる理想的な状態を示している。
図1(b)は、従来の速度切換の状態を示している。プロセッサでスクリュの位置速度を制御する場合、位置、速度ループ周期(所定サンプリング周期)毎に移動指令と検出位置、速度のフィードバックに基づいて、位置、速度ループ処理してスクリュを駆動するサーボモータへの指令が出力されることから、スクリュの位置を検出する時は、サンプリング周期である。そのため、設定切換位置を通過した後のサンプリング周期において初めて速度指令が切換られることになる。
そのため、速度切換点においては、この速度切換で速度が上昇する時には、図1(b)に符号Aでしめすスクリュ移動量の移動不足が生じている。又、低い速度に切換える時には、図1(b)で符号Bに示すスクリュの行き過ぎ量が発生している。すなわち、設定された速度切換点(位置)で速度は切り換えられておらず、それに伴って速度切換点のスクリュ位置も変動することを意味している。この位置ズレは切換られた速度が維持される間持続することになる。
そこで、本発明は、図2に示すように、速度を増加する時の速度切換時には、スクリュ移動の不足分Aに対応する移動量A’の補正量を次の1〜数サンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)の移動指令に加算して補正する。又、減速する時の速度切換時には、行き過ぎ分Bに相当する移動量B’を補正量として次の1〜数周期サンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)の移動指令から減じて補正する。なお、図2においても、図1と同様に横軸は時間でありτはタイミング周期を表す。又、縦軸は速度又はスクリュ位置であり、速度は棒グラフで、位置は折れ線グラフで表している。
この補正によって、速度切換点におけるスクリュの行き不足、行き過ぎは、次の1〜数回のサンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)内で解消されることになり、射出速度制御がより正確に実行されることになる。
図3、図4は、射出工程の射出速度制御(充填工程)から保圧工程の圧力制御への切換時の状態を説明する説明図である。図1と同様に横軸は時間でありτはタイミング周期を表す。又、縦軸は速度又はスクリュ位置であり、速度は棒グラフで、位置は折れ線グラフで表している。
図3は、保圧への切換が理想的に行われたときと、従来から行われている実際の切換で射出工程(充填工程)の射出速度制御から保圧工程の圧力制御への切換が行われた時の状態を示すものである。
保圧への切換が理想的に行われ設定切換位置Psw(0)で切換られたとする。通常、保圧第1段の設定圧力は、射出工程(充填工程)の射出速度の制御で、設定保圧への切換位置Psw(0)に到達したときの樹脂圧力よりも低く設定されている。そのため、圧力フィードバック制御における設定保圧圧力(目標圧力)と実際の圧力との差の圧力偏差は負の圧力偏差となり、該圧力偏差によって駆動されるスクリュは射出速度制御時とは逆方向に駆動されることになる。
図3(a)に破線で示すように、速度指令は、逆(負)向きの指令が出力されることなり、図3(b)の実線のグラフで示すように、速度は減速されることになるが、速度は減速されても機械的な遅れなどにより、実際にはスクリュは前進を続け、樹脂圧力は増大することになる。そして、スクリュが逆方向(速度が逆方向)になって初めて樹脂圧力は減少することになり、圧力制御により設定目標保圧圧力に一致するように制御されることになる。すなわち、図3(b)に破線で示す速度曲線、樹脂圧力曲線のようになる。
一方、実際は、設定保圧への切換位置Psw(0)にスクリュが到達したことの検出は、該切換位置Psw(0)が通過したサンプリング周期の終わり、すなわち次のサンプリング周期の開始時に検出することになり、この時点より圧力制御に切換られるものであるから、設定切換位置Psw(0)よりも行き過ぎた位置での切換となり、図3に実線で示すように、遅れて切り換えられた分スクリュは行き過ぎており、その位置から減速を開始しも、理想的な切換より遅れた分、樹脂圧力のピーク圧が高くなる。しかも、保圧への設定切換位置Psw(0)を通過した時点が、サンプリング周期の始め方か、終わりの方かによって、設定切換位置Psw(0)からの行き過ぎ量が変動する。このことは、保圧工程に入って生じるピーク圧が変動することを意味する。
図4は、本発明を適用したときの保圧への切換時の状態(実線)と理想的に切り換えられたときの状態(破線)を示す図である。本発明においては、設定切換位置Psw(0)から実際に切り換えられるまでの行き過ぎ量Cを補正量C’として次の周期以降の移動指令から減じて出力するようにする。保圧開始時は、前述したように通常圧力偏差が負となり、負(逆方向)方向への移動指令であり、この移動指令から補正量C’が減じられるから、逆方向(負方向)への移動指令が増加することになり、速度には急速に減速され、減速時の行き過ぎ量は少なくなり、樹脂圧力のピーク圧も小さくなり、理想的に切り替わったときと格別変わりがない程度に減少させることができる。そして、圧力制御への切換タイミングのズレに伴う行き過ぎ量を急速に修正することから、ピーク圧の変動も少なくなるものである。
図5は、本発明を電動式射出成形機に適用したときの一実施形態の要部ブロック図である。
射出シリンダ1の先端にはノズル部2が取り付けられ、該射出シリンダ1内には、射出スクリュ3が挿通されている。射出スクリュ3には該射出スクリュ3にかかる圧力により樹脂圧力を検出するロードセル等の圧力センサ5が設けられ、該射出スクリュ3は、スクリュ回転用サーボモータM2により、プーリ、ベルト等で構成された伝動手段6を介して回転させられる。又、射出スクリュ3は、射出用サーボモータM1によって、プーリ、ベルト、ボールねじ/ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段7を介して駆動され、射出スクリュ3は軸方向に移動させられる。なお、符号P1は、サーボモータM1の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ3の軸方向の位置、速度を検出する位置・速度検出器であり、符号P2は、サーボモータM2の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ3の回転位置、回転速度を検出する位置・速度検出器である。又、符号4は、射出シリンダ1に樹脂を供給するホッパである。
本発明の射出成形機の制御装置10は、数値制御用のマイクロプロセッサであるCNCCPU20、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるPMCCPU17、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボCPU15を有し、バス26を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。
サーボCPU15には、圧力ループ、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したROM13やデータの一時記憶に用いられるRAM14が接続されている。また、サーボCPU15は、A/D(アナログ/デジタル)変換器16を介して射出成形機本体側に設けられた射出圧等の各種圧力を検出する圧力センサ5からの圧力信号を検出できるように接続されている。更に、サーボCPU15には、該CPU15からの指令に基づいて、射出軸、スクリュ回転軸に接続された射出用、スクリュ回転用のサーボモータM1,M2を駆動するサーボアンプ12,11が接続され、各サーボモータM1,M2に取付けられた位置・速度検出器P1,P2からの出力がサーボCPU15に帰還されるようになっている。各サーボモータM1,M2の回転位置は位置・速度検出器P1,P2からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボCPU15により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。図5においては射出軸、スクリュ回転軸を駆動するサーボモータM1,M2、該サーボモータM1,M2の回転位置、速度を検出する位置・速度検出器P1,P2及びサーボアンプ12,11についてのみ示しているが、金型の型締めを行う型締め軸や成形品を金型から取り出すエジェクタ軸等の各軸の構成は皆これと同様であり、図5では省略している。
PMCCPU17には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したROM18および演算データの一時記憶等に用いられるRAM19が接続され、CNCCPU20には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したROM21および演算データの一時記憶等に用いられるRAM22が接続されている。
不揮発性メモリで構成される成形データ保存用RAM23は射出成形作業に関する成形条件と各種設定値,パラメータ,マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。CRT付手動データ入力装置25はCRT表示回路24を介してバス26に接続され、グラフ表示画面や機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。なお、表示装置としては液晶を用いたものでもよい。
以上の構成により、PMCCPU17が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、CNCCPU20がROM21の運転プログラムやデータ保存用RAM23に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボCPU15は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器P1,P2で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、従来と同様に位置ループ制御,速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行う。又、圧力センサ5からの圧力信号を、A/D変換器16を介して受信し樹脂圧力を検出し、圧力ループ制御を行い射出用サーボモータM1を制御する。
上述した構成は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わりはなく、本発明に関係し、後述する射出工程時にサーボCPU15が実施する補正処理を含む移動指令の出力処理機能のソフトウェアがROM13に記憶されている点で相違するものである。
図6は、射出用サーボモータM1を駆動制御するサーボ制御のブロック図であり、サーボCPU15が実施する処理のブロック図である。
射出工程になると、スクリュ3を駆動し溶融樹脂を金型内に射出させるための射出用モータM1への移動指令が設定速度に基づいて所定周期毎にCNCCPU20よりサーボCPU15へ出力される。サーボCPU15はこの移動指令をサンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)τ毎の移動指令に分割し、位置制御部152では、サンプリング周期τ毎に該移動指令から位置、速度検出器P1からの位置フィードバックの移動量を減じて位置偏差を求め、位置偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求める。スイッチ153は、射出工程開始時には、位置制御部側に接続されており、速度制御部154では、位置制御部152から出力された速度指令と位置、速度検出器P1からの速度フィードバック値を減じて速度偏差を求め、比例、積分等の速度ループ制御を行ってトルク指令(電流指令)を求め、電流制御部155で、このトルク指令とアンプ156からフィードバックされてくる電流フィードバックにより、電流ループ処理を行いアンプ156を介して射出用サーボモータM1を駆動制御する。
以上のように、射出工程時には、保圧への切換前までは、CNCCPU20から送られてくる設定速度に基づいた所定周期毎の移動指令に基づいて、サンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)τ毎の移動指令を求め、位置、速度、電流のループ処理を行い射出用サーボモータM1を駆動制御して、スクリュの前進速度を制御しなから、溶融樹脂を金型内へ射出する。
そして、設定されている保圧工程への切換点に達すると、スイッチ153が圧力制御部151側に切り換えられる。圧力制御部151は、CNCCPU20から送られてくる圧力指令から、圧力センサ5で検出されA/D変換器16でディジタル信号に変換されてフィードバックされた樹脂圧力を減じて圧力偏差を求め、該圧力偏差(位置偏差に相当する)に係数を乗じて速度指令(サンプリング周期τ内での移動量)を求め出力する。その結果、保圧工程においては、圧力偏差に基づいて速度指令が求められ、速度ループ、電流ループ処理がなされて、指令圧力と検出圧力が一致するようにスクリュの速度が制御されることになる。
なお、図6に示した例では、圧力制御部151の出力を速度制御部154への速度指令として出力するようにしたが、該圧力制御部151の出力をトルク指令として、電流制御部155への指令として利用するときもある。この場合、スイッチ153は、速度制御部154の後に設けられ、射出工程の射出速度制御区間は速度制御部154の出力を選択し、保圧工程の圧力制御区間は、圧力制御部151の出力を選択してトルク指令(電流指令)とする。
図7は、射出工程時にサーボCPU15がサンプリング周期(位置、速度ループ処理周期)τ毎に実施する移動指令出力処理のフローチャートである。
まず、射出工程の速度切換数s、速度切換条件としてのスクリュ位置Psw(s)、保圧への切換条件としてのスクリュ位置、保圧切換段数、保圧各段の保圧圧力等の射出条件が設定されているものとする。この実施形態では、図2に示すように、射出速度の切換を2回行うものとして速度切換数sを記憶するレジスタに2がセット(s=2)され、3段の射出速度制御を行うものとする。そして最初の速度切換位置をPsw(2)、2回目の速度切換位置をPsw(1)とし、保圧への切換位置をPsw(0)とする。又、図7に示す処理で使用される、移動指令の補正処理中を示すフラグSW1,SW2は射出成形機への電源投入時に「0」にセットされているものとする。
射出工程になると、サーボCPU15は、位置、速度検出器P1からフィードバックされてくる位置フィードバックを読み取り現在スクリュ位置Paを求め(ステップ100)、設定されている保圧への切換位置(Psw(0))に達しているか判断する(ステップ101)。保圧への切換位置に達していなければ(最初は達していない)、当該サンプリング周期(位置、速度ループ周期)τにおける移動指令D(i)を求める(ステップ102)。そして、フラグSW1,SW2が「1」にセットされているか否か判断し(ステップ103,104)、最初は「1」にセットされていないので、ステップ105に進み、第1回目の速度切換位置Psw(2)に達しているかを設定第1回目の速度切換位置Psw(2)とステップ100で求めた現在のスクリュ位置Paを比較して判別する。スクリュ位置の原点は射出シリンダ1の先端位置が原点とされ、射出時には原点に向かってスクリュは駆動され、最初は現在スクリュ位置Paの方が大きい。現在スクリュ位置Paが第1回目の速度切換位置Psw(2)以上で、第1回目の速度切換位置Psw(2)を越えてなければ、ステップ121に進み、ステップ100で求めた現在スクリュ位置Paを前周期のスクリュ位置Ppreとして記憶するレジスタに格納し、又、ステップ102で求めた当該周期の移動指令D(i)を前周期での移動指令D(i)として、レジスタに格納する(ステップ121)。次に、当該周期の移動指令D(i)を出力し(ステップ122)、レジスタに記憶する速度切換数sが0より小さいか(負か)判断し(ステップ123)、0より小さくなければ、当該周期移動指令出力処理を終了する。サーボCPU15は、この移動指令D(i)に基づいて、上述した位置ループ処理、速度ループ処理、電流ループ処理を行い、サーボモータM1を駆動してスクリュを前進させて射出を行う。
以下、検出スクリュ位置Paが、第1回目の速度切換位置Psw(2)を越えない間は、ステップ100〜105、ステップ121〜123の処理を各タイミング周期τ毎実行することになる。
スクリュ3の前進が進み、ステップ105で、スクリュ位置Paが第1回目の速度切換位置Psw(2)より小さく、該位置Psw(2)を越えたことが検出されると、ステップ106に進み、前述した速度切換の遅れに伴う、図2に示す移動不足量A、行き過ぎ量Bに対応する補正量(A’,B’に対応)Dadjを次の(1)式の演算を行って求める。
Dadj=|(D(i)−D(i−1))*(Pa−Psw(s))/(Pa−Ppre)| …(1)
ただし、この実施形態での現時点ではs=2である。
次に切換数sより1減じて「s=1」とし(ステップ107)、前周期の移動指令D(i−1)と今周期の移動指令D(i)を比較し(ステップ108)、今周期の移動指令D(i)の方が大きく、図2に示すように第1回の速度切換で速度を増加させるときには、ステップ109に進み、速度切換数sが0より小さいか判断するが、現在s=1で0より小さくはないので、フラグSW1を「1」にセットし(ステップ110)、補正処理中であることを記憶し、今周期の移動指令D(i)にステップ106で求めた補正量Dadjを加算した値が1サンプリング周期における最大移動量(最大射出速度)Dmaxを越えていないか判断する(ステップ111)。最大移動量(最大射出速度)Dmaxを越えていなければ、ステップ119に移行し、ステップ102で求めた移動指令D(i)に補正量Dadjを加算した値を今周期の移動指令D(i)とし、且つフラグSW1を「0」にセットし、前述したステップ121,122を実行し、この移動指令D(i)に基づいて位置、速度、電流ループ処理してサーボモータM1を駆動制御する。そして、射出速度切換数sが「0」より小さくなったか判断し(ステップ123)、小さくなければ(現時点では1)、このサンプリング周期の処理を終了する。
一方、ステップ111で、今周期は移動指令D(i)に補正量Dadjを加算した値が1サンプリング周期における限界値の最大移動量(最大射出速度)Dmaxを越えていると判断された場合には、最大移動量(最大射出速度)Dmaxから今周期の移動指令D(i)を減じた値を補正量Dadjから減じて、新たな補正量Dadjとし、今周期の移動指令D(i)を最大移動量(最大射出速度)Dmaxとする(ステップ112,113)。すなわち、
(D(i)+Dadj)の値が最大移動量Dmaxを越えているときは、今回の移動指令D(i)を最大移動量(最大射出速度)Dmaxとし、(D(i)+Dadj)から今回移動指令として出力するDmaxを減じた残り、すなわち「Dadj−(Dmax−D(i))」を次回以降の補正量Dadjとするものである。そして、ステップ122に移行し、ステップ113で新たに求めた移動指令D(i)を出力し、位置、速度、電流ループ処理を実行させるものである。射出速度切換数sが「0」より小さいか判断し(ステップ123)、まだ小さくないから、このままこの周期の処理を終了する。
次の周期では、フラグSW1が「1」にセットされているから、ステップ100から103の処理をした後、ステップ111に移行する。そして、(D(i)+Dadj)の値が最大移動量Dmaxを越えていれば、前述したステップ112,113の処理を行い、移動指令D(i)として最大移動量Dmaxを出力し、補正量Dadjを更新し、ステップ122,123の処理を行う。(D(i)+Dadj)の値が最大移動量Dmax以下となるまでは、このステップ100〜103、111〜113、122,123の処理を各周期毎実行することになる。(D(i)+Dadj)の値が最大移動量Dmax以下となると、ステップ111から前述したステップ119に移行し、ステップ119、121,122、123の処理を行う。これによって、図2における行き不足量Aを次の周期以降での補正が完了する。なお、図2では、1回のサンプリング周期で、補正が完了したものを示している。
ステップ119でフラグSW1が「0」にセットされたことから、次の周期からはステップ100〜105の処理を行い、ステップ105では、2回目の速度切換位置Psw(1)と現在スクリュ位置Paを比較することになる。現在スクリュ位置Paが2回目の速度切換位置Psw(1)を越えてなければ、前述したステップ121〜123の処理が行われる。このステップ100〜105,121〜123の処理が各周期毎実行される。
スクリュ3が前進し、ステップ105で現在スクリュ位置Paが2回目の速度切換位置Psw(1)を越えたと判断されると、ステップ106に進み、前述した1式の演算を行って補正量Dadjを求める。そして、射出速度切換数sから1を減じて(この実施形態の場合、この時点で「0」となる)、ステップ121で記憶した前周期の移動指令D(i−1)と今周期の移動指令D(i)を比較する。図2に示すように、設定射出速度が低下する場合で、D(i−1)>D(i)であると、ステップ114に移行し、射出速度切換数sが0より小さいか判断する。射出速度切換数sは現在「0」で0より小さくないので、ステップ115に移行してフラグSW2を「1」にセットし、ステップ116で今周期は移動指令D(i)から補正量Dadjを減じた値が1サンプリング周期における限界値である最小移動量(最小射出速度)Dminをより小さいか判断する。
(D(i)−Dadj)≧Dminであると、ステップ120に移行し、フラグSW2を「0」にセットし、(D(i)−Dadj)を今周期の移動指令D(i)として、行き過ぎ量である補正値をこの1回のサンプリング周期の移動指令に対して補正する。そして前述したステップ121,122,123の処理を行う。
又、ステップ116で(D(i)−Dadj)<Dminと判断され、1回のサンプリング周期では補正できない場合には、今周期の移動指令D(i)から最小移動量(最小射出速度)Dminを減じた値を補正量Dadjから減じて、新たな補正量Dadjとし、今周期の移動指令D(i)を最小移動量(最小射出速度)Dminとする(ステップ117,118)。そして、ステップ122,123の処理を行う。すなわち、ステップ102で求めた今周期の移動指令D(i)を出力すべきものを最小移動量(最小射出速度)Dminしか出力しないものであるから、今周期の移動指令は(D(i)−Dmin)だけ不足している。しかし、すでに補正量Dadjだけ行き過ぎているものであるから、この補正量Dadjから(D(i)−Dmin)を減じた「Dadj−(D(i)−Dmin)」が残りの行き過ぎ量となり、次回以降の補正量Dadjとなる。
次の周期以降では、フラグSW2が「1」にセットされているから、ステップ100〜104の処理をした後、ステップ116に移行し、前述した処理を実施し、(D(i)−Dadj)の値が最小移動量Dmin以上となるまで、ステップ100〜104,116〜118,122,123の処理を行う。(D(i)−Dadj)の値が最小移動量Dmin以上となるとステップ116からステップ120に移行し、前述した120の処理を行い、これにより、行き過ぎ量(Dadj)の補正は終了し、フラグSW2は「0」にセットされる。
その結果、次の周期からは、ステップ100〜105、121〜123の処理がなされる。そして、最終段の射出速度制御が終了し保圧への切換位置(Psw(0))に到達したことがステップ101で判別されると、ステップ101からステップ124に移行し、CNCCPU20から指令されている圧力指令と、圧力センサ5で検出しA/D変換器16を介してフィードバックされてくる実樹脂圧力の差の圧力偏差PRerrを求め
圧力偏差PRerrに係数Kを乗じて単位時間当たりの移動量の移動指令D(i)に変換する(ステップ125)。次にステップ106に移行し、上記(1)式の演算を行って、行き過ぎ量に対応する補正量Dadjを求め、切換数sから「1」を減じ(この例では−1となる)(ステップ107)、前周期の移動指令と今周期の移動指令を比較する(ステップ108)。通常、射出速度制御から保圧制御に移行する際には、射出速度制御完了後の樹脂圧力は設定された第1段の保圧よりも高く、その圧力偏差は負となりステップ125で求めた移動指令は負の値となる(図4(a)参照)。よって、D(i−1)>D(i)となって、ステップ108からステップ114に進む。切換数sは0より小さい値(−1)となっているから、ステップ114からステップ120に進み、(D(i)−Dadj)の値を当該周期の移動指令D(i)とし、ステップ121、122に進み、この移動指令D(i)を出力し、位置、速度、電流の各ループの処理を行ってサーボモータM1を駆動制御する。ステップ122からステップ123に進み、切換数sが0より小さいか判断し、この場合、0より小さい負の値になっているから、ステップ126に進み、切換数sを設定射出速度切換数2にセットして、射出速度制御処理を終了し保圧工程の保圧圧力制御処理に移行する。
以上のように、射出速度制御から保圧圧力制御に移行する際、サンプリング周期の処理タイミングによって生じる設定切換位置からの行き過ぎ量を、切換点を過ぎた後の最初の1回のサンプリング周期で補正することから、射出速度制御から保圧圧力制御へ移行後のピーク圧力は低下し、且つ、ばらつきも抑えられることになる。
上述した実施形態では、射出速度の切換、射出速度制御から保圧圧力制御への切換をスクリュ位置に基づいて行ったが、樹脂圧力によってこの切換を行ってもよいものであり、樹脂圧力によって切り換える場合は、ステップ100で圧力センサ5からフィードバックされている現在樹脂圧力PRSaを読み取り、又、ステップ121で、当該周期で読み取った現在樹脂圧力PRSaを1周期前の樹脂圧力PRSpreとしてレジスタに記憶しおき、設定切換樹脂圧力をPRSsw(s) とすると、ステップ106で求める補正量Dadjは、次の(2)式の演算を行って求める。
Dadj=|(D(i)−D(i−1))*(PRSa−PRSsw(s))/(PRSa−PRSpre)| …(2)
又、射出開始からの経過時間によって射出速度の切換、射出速度制御から保圧圧力制御への切換を行う場合は、射出開始から経過時間を計測し、ステップ100で当該周期の経過時間Taを求めるようにし、設定切換時間をTsw(s) とすると、ステップ106で求める補正量Dadjは、次の(3)式の演算を行って求める。
Dadj=|(D(i)−D(i−1))*(Ta−Tsw(s))/τ| …(3)
射出速度切換の理想的に行われたときの状態と従来から行われている状態の説明図である。 本発明による射出速度切換の説明図である。 射出速度制御から保圧制御への切換時の理想的状態と従来から行われている状態の説明図である。 本発明による射出速度制御から保圧制御への切換時の状態の説明図である。 本発明の一実施形態の要部ブロック図である。 同実施形態における射出用サーボモータを制御するサーボ制御ブロック図である。 同実施形態における移動指令出力処理のフローチャートである。
符号の説明
1 射出シリンダ
2 ノズル
3 スクリュ
4 ホッパ
5 圧力センサ
6,7 伝動手段
M1 射出用サーボモータ
M2 スクリュ回転用サーボモータ
P1,P2 位置・速度検出器
10 射出成形機の制御装置

Claims (7)

  1. 予め区間切換の切換条件及び各区間の射出速度を設定し、設定された各区間の射出速度に基づいて移動指令を出力してスクリュを駆動し、所定サンプリング周期毎、前記切換条件が満たされか判断し、切換条件が満たされる毎に射出速度を変更して射出工程を制御する射出成形機の制御装置において、
    前記切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、
    該求められた補正量によって次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を補正する補正手段と、
    を備えた射出成形機の制御装置。
  2. 次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を前記補正量で補正する時、補正後の移動指令が予め設定されている限界値を越える場合には、限界値を超えないように補正量を複数に分割し、複数のサンプリング周期の移動指令にわたって補正を行うことを特徴とする請求項1に記載の射出成形機の制御装置。
  3. 設定された切換条件が満たされたか所定サンプリング周期毎に判別し、前記切換条件が満たされたと判別したとき、射出工程の射出速度制御から保圧工程の樹脂圧力制御に切り換えて制御する射出成形機の制御装置において、
    前記設定切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記設定切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、
    該求められた補正量によって次のサンプリング周期における移動指令を補正する補正手段と、
    を備えた射出成形機の制御装置。
  4. 前記スクリュ移動量を補正量として求める手段は、切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差と、切り換える前の射出速度制御のサンプリング周期における移動指令の移動量と、保圧第1段の設定圧力と実圧力の圧力偏差に基づいて求められる移動量によって前記補正量を求める請求項3に記載の射出成形機の制御装置。
  5. スクリュ位置を検出する位置検出手段を有し、前記切換条件はスクリュ位置によって設定され、前記位置検出手段で検出されたスクリュ位置が設定切換位置に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の射出成形機の制御装置。
  6. 樹脂圧力を検出する圧力検出手段を有し、前記切換条件は樹脂圧力によって設定され、前記圧力検出手段で検出された樹脂圧力が設定樹脂圧力に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の射出成形機の制御装置。
  7. 射出開始からの経過時間を計測する計時手段を有し、前記切換条件は射出開始からの経過時間によって設定され、前記計時手段で検出された経過時間が設定経過時間に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の射出成形機の制御装置。
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