JP2597913B2 - 電動式射出成形機における射出速度制御方法 - Google Patents

電動式射出成形機における射出速度制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電動式射出成形機における射出速度制御方
法に関する。
従来の技術 スクリュー位置に応じて射出工程を複数の段数に区分
し、各段の射出速度を変えて射出速度を制御することが
従来から行われている。そして、この各段の射出速度へ
の切換は、各段とも同一の時定数によって射出速度を切
換えている。
発明が解決しようとする課題 使用する樹脂の粘性等の違いや金型形状によっては、
各段における射出速度切換時の時定数を各段とも同一と
しておくと、成形条件の幅が制御時に制約を受ける場合
があった。
例えば、射出開始の第1段においては時定数を小さく
し、射出速度の立上りを良くし、2段または3段へと射
出速度を切換えるときは、樹脂の粘性や金型形状から射
出速度の急激な変化を避けるために時定数を大きくした
方がよい場合がある。
しかし、従来の射出速度制御においては、時定数が各
段とも同一であるから、樹脂の粘性や金型形状等から、
各段の射出速度の切換時に無理が生じないように時定数
を一律に決めるしか方法がなかった。
そこで、本発明の目的は、各段への設定射出速度へ切
換える速度変化を各段毎に変えて射出速度制御できる射
出速度制御方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、スクリュー位置に応じて射出工程を複数の
段数に区分し、各段の射出速度を設定し、各段の射出速
度が該設定射出速度になるように射出機構を駆動する電
動機を制御する電動式射出成形機における射出速度制御
方法において、各段毎、各段の設定射出速度へ切換える
加減速区間をスクリュー位置に対して設定し、各設定加
減速区間で各段の設定射出速度に達するように射出速度
をスクリュー位置に応じて加減速する。この場合、設定
速度に達するまでの加減速区間をスクリュー位置に対し
て各段毎に設定し、該設定加減速区間を設定区分数で除
し、上記設定区分数で設定速度に達するように該区分間
の速度増減量を均等にして各区分での射出速度指令を求
めて、各区分毎求めた射出速度指令によって各段の射出
速度の加減速制御を行うようにする。
又、電動機をサーボモータとし、各段の設定射出速度
への切換時における時定数を各段毎に射出速度制御周期
の倍数によって設定し、射出速度の切換時には上記設定
された時定数によって各射出速度制御周期での射出速度
指令を求めて上記サーボモータを駆動して射出速度を制
御することによって加減速制御を行う。
作用 各段毎、当該段の設定射出速度に切換える加減速区間
がスクリュー位置に対して設定され、スクリューがその
加減速区間を移動中に射出速度は加速または減速され、
加減速区間終了で当該段の設定射出速度に達するように
制御されるから、各段毎のスクリュー位置に対する射出
速度の変化は設定された加減速区間によって変わり、樹
脂粘性,金型形状に応じて最適な射出速度制御ができ
る。
また、各段の設定射出速度への切換時における時定数
を各段毎に設定する場合には、加減速時には射出速度制
御周期毎に加速、若しくは減速された速度指令が求めら
れこの速度指令によって上記電動機を駆動して速度制御
がなされ、設定射出速度に達するようにされるから、こ
の場合も樹脂粘性,金型形状に応じて最適な射出速度制
御ができる。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
第1図は、本発明の一実施例を実施する電動式射出成
形機の要部及び該射出成形機の制御系要部を示す図であ
り、符号1はスクリュー、符号2は射出用のサーボモー
タ、符号3は射出用のサーボモータ2に取付けられたパ
ルスコーダ、符号4はシリンダーである。
また、符号100は射出成形機を制御する制御装置とし
ての数値制御装置(以下、NC装置という)で、該NC装置
100はNC用のマイクロプロセッサ(以下、CPUという)10
8とプログラマブルマシンコントローラ(以下、PMCとい
う)用のCPU110を有しており、PMC用CPU110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ROM113とデータの一時記憶等に用いられる
RAM106とが接続されている。NC用CPU108には射出成形機
を全体的に制御する管理プログラムを記憶したROM111及
び射出用,クランプ用,スクリュー回転用,エジェクタ
用等の各軸のサーボモータを駆動制御するサーボ回路10
1がサーボインターフェイス107を介して接続されてい
る。なお、第1図では射出用のサーボモータ2、該サー
ボモータ2のサーボ回路101のみ図示している。また、1
03はバブルメモリやCMOSメモリで構成される不揮発性の
共有RAMで、射出成形機の各動作を制御するNCプログラ
ム等を記憶するメモリ部と成形条件等に関する各種設定
値,パラメータ,マクロ変数を記憶する設定メモリ部と
を有する。109はバスアービタコントローラ(以下、BAC
という)で、該BAC109にはNC用CPU108及びPMC用CPU110,
共有RAM103,入力回路104,出力回路105の各バスが接続さ
れ、該BAC109によって使用するバスを制御するようにな
っている。また、114はオペレータパネルコントローラ1
12を介してBAC109に接続されたCRT表示装置付手動デー
タ入力装置(以下、CRT/MDIという)であり、CRT表示画
面上に各種設定画面や作業メニューを表示したり、各種
操作キー(ソフトキーやテンキー等)を操作することに
より様々な設定データの入力や設定画面の選択ができる
ようなっている。なお、102はNC用CPU108にバス接続さ
れたRAMでデータの一時記憶等に利用されるものであ
る。
第1図では、射出成形機の射出軸に関するもの、即ち
スクリュー1を駆動して射出させるための射出用サーボ
モータ2、射出用サーボモータ2に取付けられ、該サー
ボモータの回転を検出しスクリュー位置を検出するパル
スコーダ3を示しており、他の型締軸,スクリュー回転
軸,エジェクタ軸等は省略している。そのため、NC装置
100内のサーボ回路101も射出用サーボモータ用のものだ
けを示し、他の軸のサーボ回路は省略している。そし
て、該サーボ回路101は、射出用サーボモータ2に接続
され、また、パルスコーダ3の出力もサーボ回路101に
入力されている。また、出力回路105からサーボ回路101
には、射出用サーボモータ2の出力トルクを制御するた
めのトルクリミット値が出力されるようになっている。
以上のような構成において、NC装置100は、共有RAM10
3に格納された射出成形機の各動作を制御するNCプログ
ラム及び上記設定メモリ部に記憶された各種成形条件の
パラメータやROM113に格納されているシーケンスプログ
ラムにより、PMC用CPU110がシーケンス制御を行いなが
ら、NC用CPU108が射出成形機の各軸のサーボ回路101へ
サーボインターフェイス107を介してパルス配置し、射
出成形機を制御する構成となっている。
そこで、まず、射出条件を設定する際、例えば、第3
図に示すようなスクリュー位置と射出速度Vとの関係を
設定するには、CRT/MDI114を操作して射出条件設定画面
にして第4図に示すように、射出工程の段数1〜N,各段
の射出速度V1〜VN,次段への切換位置X1〜XN,加減速区
間として当該段への設定速度に到達するスクリュー位置
x1〜xNを設定する。なお、最終段Nの切換位置xNは保圧
への切換を意味し、また、第3図におけるX0は射出開始
時のスクリュー位置である。さらに、スクリュー位置の
座標系の原点は通常スクリューがシリンダの先端に達し
た点を原点としているから、第3図中右に行くほどスク
リュー位置の値は小さくなる(X0>x1>X1>x2…)。
第3図の例では第1段の加減速区間(X0〜x1)は短く
とられ、第2段の加減速区間(X1〜x2)は長くとられて
いる。また、第3段の加減速区間(X2〜x3)は第1段よ
りも長く、第2段よりも短くとられている。
こうして、加減速区間が設定されると、後述するよう
に、該加減速区間を設定所定数Iで除して加減速区間を
区分し、各区分毎均等に射出速度を加減速し、加減速区
間内で設定射出速度に達するようにする。例えば第5図
に示すように、加減速区間(X0〜x1)が設定され、設定
所定数Iが「6」であると、6段階で均等に速度を増加
し、第6区分では設定速度V1に達するようにするもので
ある。
次に、この実施例の射出速度制御動作について第2図
のフローチャートと共に説明する。
上述したように射出条件その他の成形条件をCRT/MDI1
14で入力し、共有RAM103に設定した後射出成形機を稼動
させると、NC用CPU108は所定周期毎第2図に示す処理を
行う。
まず、NC用CPU108は射出中か否か判断する。すなわ
ち、射出指令が出されかつ自動モードに設定されている
と、射出中と判断し(ステップS1)、パルスコーダ3か
らサーボ回路101に入力されるパルスを積算記憶し、ス
クリューの現在位置を記憶する共有RAM内に設けられた
スクリュー現在値レジスタからスクリュー現在値XAを読
出し(ステップS2)、射出段を示す指標nを「1」にセ
ットし(ステップS3)、スクリュー現在値XAが指標nで
示される段の前段の切換位置Xn-1以下で当該の切換位
置Xnより大きいか否か判断する(ステップS4)。例え
ば、指標nが「1」とすれば、X0≧XA>X1か否か判断し
(なお、X0は射出開始位置である)、該範囲内になけれ
ば、指標nを「1」インクリメントし(ステップS1
1)、指標nが設定された射出段数Nを越えてなければ
(ステップS12)、ステップS4の処理を行う(この場
合、n=2でX1≧XA>X2か否か判断される)。すなわ
ち、ステップS4,S11,S12の処理でスクリュー現在位置XA
が設定された射出段のどの段にあるか判断するものであ
る。
こうして、スクリューの現在位置XAが存在する射出段
を判断し(指標n値が射出段を表す)、次に、指標iを
「1」にセットし(ステップS5)、スクリュー現在位置
XAが、判断された射出段において、区分されるどの区分
に属するかを当該段の開始位置(切換位置)から順次判
断する。すなわち、スクリュー現在位置XAがn段の射出
段にあることが判断されたとすると、該段の加減速区間
を当該段への切換位置Xn-1と、設定された到達位置xn
より求め(Xn-1−xn)、この加減速区間を設定された
分割数Iで分割し、スクリュー現在位置XAが区分された
どの領域にあるか、次の第(1)式の演算を行って判断
する。
例えば、n=1,i=1の場合は、上記第(1)式は次
の第(2)式となる。
また、X0=100,x1=90,I=10の場合だと、上記第
(2)式は次の第(3)式となる。
そして、第(1)式が満足しなければ、指標iを
「1」インクリメントし(ステップS8)、該指標iが分
割数I以上か否か判断し(ステップS9)、I以上でなけ
れば再びステップS6に戻り、第(1)式の判断を行う。
例えば、n=1,i=2,X0=100,x1=90,I=10の場合、
次の第(4)式の判断が行われる。
こうして、スクリュー現在位置XAが存在する射出段n
と加減速区間の区分iが判断されると、第(5)式の演
算を行って速度指令を出力する(ステップ7)。なお、
V0は射出開始時刻であるので、「0」と設定されてい
る。
すなわち、当該段(n)と前段(n−1)の設定射出
速度の差(Vn−Vn-1)を分割数Iで除し、これに指標
iの値を乗じた値を、前段の設定射出速度Vn-1に加算
して射出速度を算出する。その結果、指標(区分数)i
が増加する毎に前段の設定射出速度Vn-1から(Vn−Vn
-1)/I毎増加または減少することとなる。こうして、所
定周期毎第2図の処理が実行され速度指令が出力される
が、ステップS9で指標iが分割数I以上となると、当該
段の設定射出速度Vnを速度指令として出力し、以後、こ
の射出速度Vnが出力されることとなる。そして、ステッ
プS4,S11,S12で射出段(n)が変われば、再び射出速度
は加減速されることとなる。こうして、設定射出段数N
まで射出速度が制御され、指標nが設定射出段数Nを越
えると(ステップS12)、保圧処理へ移行する。
こうして、射出速度は第3図,第5図に示すように制
御されることとなる。
上記実施例はスクリュー位置に応じて射出速度を加減
速したが、各段の射出速度への切換時に時定数を変える
方法をとってもよい。
第6図はこの時定数を変える方法による各段の射出速
度の加減速制御を表したもので、横軸に時間t、縦軸に
速度Vをとっている。
第6図においては、第1段の射出速度V1に達するまで
の時間をT1(=I1)とし、スクリュー位置がX1になると
第2段の射出速度V2へ切換え、このとき該射出速度V2に
達するまでの時間T2(=I2)とし、スクリュー位置がX2
になると、第3段の射出速度V3に時間T3(=I3)で達す
るようにした例を記載している。また、符号10の破線で
示した例は、従来行われていた時定数一定の射出速度の
加減速の例を示している。
このような、加減速を時定数で設定する場合は、第7
図に示すように、各段の射出速度V1〜VN、切換位置X1〜
XNは第4図に示した第1の実施例と同一であるが、加減
速区間の設定の代りに時定数が設定される点が異なるの
みである。この実施例においては時定数として、射出速
度を制御する周期の数I1〜INを設定するものとしてい
る。すなわち、射出速度制御周期の何周期で設定射出速
度に達するかを設定するようにしている。
第8図はこの実施例においてNC用CPU108が所定周期毎
実行する射出速度制御のフローチャートである。
射出指令が出されると、NC用CPU108は現在値レジスタ
よりスクリュー現在値XAを読み(ステップS100)、該現
在値XAが指標nで示されるn段の切換位置よりも大きい
か否か判断する(ステップS101)。なお、指標nは射出
成形機を稼動するとき、イニシャライズによって「1」
にセットされているので、射出開始時には第1段の切換
位置X1よりも現在値XAが大きいか否か判断されることと
なる。射出開始時にはXA>X1であるから、ステップS101
からステップS104へ移行し、指標iが「1」か否か判断
される。なお、この指標iもイニシャライズにより
「1」にセットされている。指標iが「1」であれば、
当該段の設定射出速度Vnより前段の射出速度Vn-1(な
お、V0=0)を減じた値を時定数として設定されたInの
値で除して1周期での射出速度の増分(減分)ΔVnを求
め(てS105)、上記増分ΔVnに指標iの値を乗じた値を
前段の射出速度Vn-1に加算して当該周期の射出速度指
令として出力する(ステップS106)。そして、指標iを
「1」インクリメントし(ステップS107)、当該周期の
処理を終える。次の周期ではステップS100,S101,S104と
進み、i=1ではないから、ステップS109で指標iが時
定数として設定されたIn以上か否か判断し、以上でなけ
ればステップS106へ移行し、射出速度を増加または減少
させて出力する。かくして、指標iがInの値に達すると
(ステップS109)、当該段の設定射出速度Vnを出力し
(ステップS110)、以下、ステップS101でスクリュー現
在位置XAが当該段の切換位置Xn以下になるまで設定射出
速度Vnが出力される。そして、スクリュー現在位置XA
当該段の切換位置Xn以下になったことがS101で判断され
ると指標nを「1」インクリメントし、指標iを「1」
にセットし、指標nが射出段数Nより大きいか判断し
(ステップS102,S103),大きくなければステップS104
へ移行し新たな射出段における射出速度の増減量ΔVnを
求め、前述したように、設定時定数Inで当該段の設定射
出速度に達するように各周期毎射出速度を増減すること
となる。そして、指標iが設定値Inに達すれば、設定射
出速度が出力され、次の段への切換位置にスクリュー位
置が進むまで該設定射出速度器が出力される。以下、同
様である。
そして、ステップS103で、指標nの値が設定射出段N
を越えたと判断されると指標nを「1」にセットし(ス
テップS108)、保圧処理へ移行する。
発明の効果 本発明は、射出工程における各段の射出速度への切換
わりの速度変化を各段毎に変えることができるようにし
たから、樹脂の粘性や金型形状に合わせ、急激に射出速
度変化を与えた方がよい場合、速度変化をゆっくりした
方がよい場合等、任意に選択できるから、成形条件の幅
が広がり、安定成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する電動式射出成形機の一実施例
の要部ブロック図、第2図は本発明の第1の実施例にお
けるフローチャート、第3図は同第1の実施例に射出速
度の変化を表す説明図、第4図は同第1の実施例におけ
る射出条件の設定を説明する説明図、第5図は同第1の
実施例において、射出速度の加減速時の射出速度変化を
説明すいる説明図、第6図は本発明の第2の実施例にお
ける射出速度の変化を表す説明図、第7図は同第2の実
施例における射出条件の設定を説明する説明図、第8図
は同第2の実施例におけるフローチャートである。 1……スクリュー、2……射出用サーボモータ、3……
パルスコーダ、4……シリンダ、100……数値制御装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根子 哲明 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭62−218120(JP,A) 特開 昭59−229271(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリュー位置に応じて射出工程を複数の
    段数に区分し、各段の射出速度を設定し、各段の射出速
    度が該設定射出速度になるように射出機構を駆動する電
    動機を制御する電動式射出成形機における射出速度制御
    方法において、各段の設定射出速度へ切換える加減速区
    間をスクリュー位置に対して各段毎に設定し、各設定加
    減速区間で各段の設定射出速度に達するように射出速度
    をスクリュー位置に応じて加減速することを特徴とする
    電動式射出成形機における射出速度制御方法。
  2. 【請求項2】上記加減速区間を設定区分数で除し、上記
    設定区分数で設定速度に達するように各区分間の速度増
    減量を均等にして各区分での射出速度指令を求めて、各
    区分毎求めた射出速度指令によって上記電動機を駆動制
    御して各段の射出速度の加減速制御を行う請求項1記載
    の電動式射出成形機における射出速度制御方法。
  3. 【請求項3】スクリュー位置に応じて射出工程を複数の
    段数に区分し、各段の射出速度を設定し、各段の射出速
    度が該設定射出速度になるように射出機構を駆動するサ
    ーボモータを制御する電動式射出成形機における射出速
    度制御方法において、各段の設定射出速度への切換時に
    おける時定数を各段毎に設定し、射出速度の切換時には
    上記設定された時定数によって各射出速度制御周期での
    射出速度指令を求めて上記サーボモータを制御して射出
    速度を制御するようにした電動式射出成形機における射
    出速度制御方法。
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