JP2652274B2 - 電動射出成形機における保圧制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリューを軸方向に
駆動して射出及び保圧を行なう電動式射出成形機の保圧
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクリューを軸方向に駆動して射出及び
保圧を行なう電動式射出成形機の保圧制御は、従来、射
出用のサーボモータに対して、シリンダーの先端位置ま
での移動指令を出し、かつ、この射出用サーボモータの
出力トルクを設定された保圧になるように制限して設定
保圧速度指令で駆動している。

【０００３】保圧段階においては、射出用サーボモータ
の出力トルクを制限して該サーボモータを駆動しスクリ
ューを射出方向に駆動しても、樹脂が金型ないに充填さ
れているため、移動量は少なく、位置偏差が増大するこ
とになる。しかし、位置偏差が増大しても、サーボモー
タの出力トルクは設定値に制限されているため、サーボ
モータからは設定値以上のトルクが発生せず、結局、樹
脂にはトルク制限値に対応する設定保圧が加わることに
なる。このように従来の電動式射出成形機は射出用のサ
ーボモータの出力トルクを制限することによって保圧を
制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、一般に保圧制御
は数段に保圧圧力を別けて制御している。そのため、上
述した射出用のサーボモータの出力トルクを制限して保
圧制御を行なう場合には、サーボモータが出力するトル
クと樹脂の圧力がバランスして保圧を行なっている関係
上、保圧圧力が大きな値から小さな値に変化した場合、
そのバランスが崩れ、樹脂圧力がサーボモータの出力ト
ルクより大きいことからスクリューは吹き飛ばされ、後
退する現象が生じ適正な保圧制御ができないという問題
がある。

【０００５】さらに、保圧圧力を小さい値から大きい値
に変更する場合でも、サーボモータの出力トルクは上昇
するが、スクリューは保圧速度指令に応じて所定の速度
でしか移動せず、新しい設定保圧圧力に達するには時間
遅れが生じ、応答性の悪い保圧制御しかできない。

【０００６】そこで本発明の目的は、電動式射出成形機
において、保圧圧力を多段に別けて制御するときにも応
答性が良く、かつ適正な保圧制御ができる保圧制御方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】樹脂にかかる圧力を検出
し、設定保圧と検出された圧力との差を求め、該差に基
づいてサーボモータの移動指令量を求め、上記サーボモ
ータを駆動制御するサーボ回路に上記移動指令量の移動
指令を出力することによって樹脂にかかる圧力を設定圧
力になるようにフィードバック制御することによって上
記課題を解決した。

【０００８】

【作用】保圧工程に入ると、検出された樹脂にかかる圧
力と設定保圧力が比較され、その差に応じてサーボモー
タの移動指令量が求められ、該移動指令量の移動指令が
サーボ回路に出力され、スクリューはその移動指令に応
じて目標位置に移動する。例えば、検出圧力が設定保圧
圧力に達しなく圧力偏差が生じれば、その偏差に応じた
スクリューを前進させる移動指令が出力され、スクリュ
ーは前進し、その結果樹脂にかかる圧力は増大し設定保
圧力に近付き、圧力偏差が小さくなれば、スクリューの
移動も少なくなり、結局、樹脂にかかる圧力は設定保圧
力に保持される。また、大きな設定保圧力から小さな設
定保圧力に変化した場合でも、上記圧力偏差は負の値
（目標値以上）になることから、スクリューを後退する
ように移動指令が出され、スクリューは後退する。この
場合、樹脂の圧力でスクリューが移動指令以上に後退す
れば位置偏差の符号が逆転してスクリューは前進し移動
指令で出された位置を保持することになるので、結局、
スクリューは移動指令で指令された位置に移動し、この
移動で樹脂圧力が低下することから、樹脂圧力は設定設
定保圧力に近付き、圧力偏差が「０」になるようにフィ
ードバック制御されることになる。さらに、設定保圧圧
力が小さい値から大きい値に変化した場合でも、圧力偏
差が応じた移動指令でスクリューは前進するが、この場
合、スクリューを駆動する射出用サーボモータの出力ト
ルクは制限されていないので、目標位置に達するまで、
大きなトルクを出して速やかに達する。そして、圧力偏
差が「０」になるようにスクリュー位置が制御される。

【０００９】

【実施例】図２は本発明を実施する電動式射出成形機の
要部ブロック図で、射出軸についてのみ図示し、他の型
締め軸、スクリュー回転軸等は図示していない。１はス
クリュー、２はスクリュー１を軸方向に移動させ樹脂を
射出させる射出用サーボモータ、３は該射出用サーボモ
ータ２に取付けられたパルスコーダ、４は加熱シリン
ダ、５は金型、６は射出用サーボモータ２によって駆動
される射出機構（図示せず）の一部に取り付けられてい
るロードセル等の圧力センサで樹脂に加わる圧力を検出
するものである。また、７は該圧力センサ６のアナログ
出力をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル
変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）である。

【００１０】また、２０は射出成形機を制御するための
数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）で、該ＮＣ装置
２０はＮＣ用プロセッサ（以下、ＣＰＵという）２１、
プログラマブル・マシン・コントローラ（以下、ＰＭＣ
という）用ＣＰＵ２２を有し、ＮＣ用ＣＰＵ２１には制
御プログラムを格納したＲＯＭ２４、及び、データの一
時記憶等に利用されるＲＡＭ２５、及びサーボインタフ
ェース２６を介してサーボ回路２７がバス３６で接続さ
れている。また、ＰＭＣ用ＣＰＵ２２にはシーケンスプ
ログラムを格納したＲＯＭ２８、圧力センサ６からの検
出圧力をＡ／Ｄ変換器７を介して受信し記憶するＲＡＭ
２９、及びデータの一時記憶等に利用されるＲＡＭ３０
がバス結合されている。２３はバスアービタコントロー
ラ（以下、ＢＡＣという）で、ＮＣプログラムや各種設
定値を記憶する不揮発性の共有ＲＡＭ３１、入力回路３
２、出力回路３３及び、上記ＮＣ用ＣＰＵ２１、ＰＭＣ
用ＣＰＵ２２がバス３６で接続され、該ＢＡＣ２３で使
用するバスを制御するようになっている。また、該ＢＡ
Ｃ２３にはオペレータパネルコントローラ３４を介して
ＣＲＴ／ＭＤＩ（表示装置付き手動データ入力装置）３
５が接続され、サーボ回路２７は射出用サーボモータ
２、パルスコーダ３に接続されている。

【００１１】以上の構成によって、ＮＣ装置２０はＰＭ
Ｃ用ＣＰＵ２２によって、ＲＯＭ２８に記憶されたシー
ケンスプログラムに基づいてシーケンス制御を行うと共
に、共有ＲＡＭ３１に設定記憶されている制御プログラ
ムに基づいてＮＣ用ＣＰＵ２１が各サーボモータのサー
ボ回路にパルス分配を行い射出成形機を駆動するもので
ある。

【００１２】圧力センサ６で検出した樹脂圧力はＡ／Ｄ
変換機でディジタル信号に変換されＲＡＭ２９に所定周
期毎書き込まれ現在の樹脂圧力として逐次書換えられて
いる。また、ＰＭＣ用ＣＰＵ２２は所定周期毎該ＲＡＭ
２９に書き込まれた樹脂圧力を読み出し、ＢＡＣ２３を
介して共有ＲＡＭ３１に逐次書き込んでいる。なお、記
憶する検出樹脂圧力は現在値を記憶すればたりるもので
あるから、レジスタでもよい。

【００１３】次に保圧制御動作について説明する。ま
ず、成形条件設定を行なうときに保圧工程における条件
を設定しておく。図３は共有ＲＡＭ３１に設けられた保
圧条件テーブルＴＢの説明図で、ＣＲＴ／ＭＤＩ３５を
操作してＣＲＴ画面を保圧条件設定画面にし、保圧段数
Ｉ、各段の保圧力Ｐ、各段の保圧時間Ｔをそれぞれ設定
し、図３に示すように共有ＲＡＭ３１に設けられたテー
ブルＴＢに記憶させる。なお、図３でポインタｉは説明
の都合上記載されているだけである。

【００１４】図１は本実施例の保圧工程の処理を示すフ
ローチャートで、射出速度制御が終了し保圧制御に入る
と（通常射出開始から設定時間が経過した後、若しくは
スクリュー位置によって保圧制御開始が決められる）、
ＰＭＣ用ＣＰＵは保圧制御指令をＢＡＣ２３，共有ＲＡ
Ｍ３１を介してＮＣ用ＣＰＵ２１に出力し、ＮＣ用ＣＰ
Ｕ２１は保圧制御指令を受けると、図１にフローチャー
トで示す処理を所定周期毎実施する。

【００１５】ＮＣ用ＣＰＵ２１は、まずフラグＣが
「０」か否か判断する（ステップＳ１）。なお、該フラ
グＣは初期設定で始めは「０」に設定されている。
「０」であれば、共有ＲＡＭ３１内の上記テーブルＴＢ
よりポインタｉ（このポインタｉも初期設定で始めは
「０」に設定されている）に対応する設定保圧力Ｐｉを
読み出すと共に、共有ＲＡＭ３１に記憶されている現在
の樹脂圧力である実圧力を読み出し（ステップＳ２）、
設定保圧力Ｐｉから実圧力を減じて圧力偏差εｐを求め
る（ステップＳ３）。この圧力偏差εｐに基づいて比
例，積分，微分（ＰＩＤ）制御を行なう。すなわち、上
記圧力偏差εｐに比例定数を乗じた値，各周期ごとに検
出された圧力偏差εｐを積算した値に積分定数を乗じた
値，及び当該周期と前周期の圧力偏差εｐの差に微分定
数を乗じた値を加算してＰＩＤ演算処理を行ない、得ら
れた値の符号を変換する（ステップＳ４，Ｓ５）。この
符号変換は、シリンダの先端位置を原点「０」としスク
リューがこの原点方向に移動する方向を負の方向として
いることから、符号変換を行なうもので、圧力偏差εｐ
が正で実圧力が設定保圧力に達しないとき、スクリュー
を前進（原点方向）させる必要があることから符号変換
を行なうものである。圧力偏差εｐを（実圧力−Ｐｉ）
として求めておけば、このステップＳ５の処理は必要が
ない。

【００１６】次に、ＰＩＤ演算処理によって得られた値
を符号変換した値に基づいて移動指令として出力するパ
ルス量の計算を行なう。圧力偏差εｐとスクリュー位置
は比例関係にあるので、ＰＩＤ演算処理によって得られ
た値を符号変換した値に所定の比例定数を乗じることに
よって出力パルス量を求める（ステップＳ６）。求めら
れた出力パルス量にすでに出力されたパルス量を加算
し、スクリューが移動可能か否か判断する（ステップＳ
７）。すなわち、スクリューの移動可能範囲（シリンダ
ーの先端位置からスクリュー最大後退位置）を越えてま
で移動するようであれば、スクリューやシリンダを破損
させる恐れがあるので、この範囲を越えるようであれ
ば、移動指令を出力さず、移動可能であれば、上記算出
されたパルス量をＳＳＵ２６を介してサーボ回路２７に
出力する（ステップＳ８）。

【００１７】なお、圧力偏差εｐが大きく、その結果出
力パルス量も多く、スクリューの移動範囲を越えるよう
な場合では、通常スクリューが移動指令に追従するのが
遅れているものであり、位置偏差があるのでこの位置偏
差によってサーボ回路２７の速度ループ制御の積分器に
よって順次トルク指令が増大し、サーボモータの出力ト
ルクが増大するので、ステップＳ６で算出されたパルス
量を出力しなくても、樹脂圧力は設定保圧力に近付くも
のである。

【００１８】次にフラグＣが「０」か否か判断し（ステ
ップＳ９）、「０」ならば（始めは「０」）テーブルＴ
Ｂよりポインタｉで示される保圧時間Ｔｉを読取りタイ
マＴＥにセットしスタートさせ、フラグＣを「１」にセ
ットし（ステップＳ１０〜Ｓ１２）、当該周期の処理を
終わる。なお、ステップＳ９でフラグが「１」であると
きはステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を行なわず当該周期
の処理を終了する。

【００１９】次の周期では、フラグＣが「１」に設定さ
れているから。ステップＳ１からステップＳ１３に移行
し、タイマＴＥがタイムアップしたか否か判断し、タイ
ムアップしてなければ、フラグＣが「１」であるから前
述したステップＳ２〜Ｓ９の処理を行なって当該周期の
処理を終了する。以下上記処理を各周期毎行なうことに
なる。これにより、ポインタｉに対応する保圧段に設定
された保圧時間Ｔｉだけ設定された保圧力Ｐｉになるよ
うに、スクリューの位置が制御されることになる。

【００２０】かくして、タイマＴＥがタイムアップする
と（ステップＳ１３）、ポインタｉを「１」インクリメ
ントし（ステップＳ１４）フラグを「０」にセットし
（ステップＳ１５）、ポインタｉが設定保圧段数Ｉに達
してなければ（ステップＳ１６）、前述したステップＳ
２以下の処理を実行する。この場合、ポインタｉが
「１」インクリメントされているから、ステップＳ２で
は次の段の設定保圧力Ｐｉが読み出され、また、フラグ
Ｃが「０」にセットされているからステップＳ１０，Ｓ
１１でタイマＴＥには次の段の保圧時間Ｔｉがセットさ
れる。以後各周期毎タイマＴＥがタイムアップするま
で、設定保圧力Ｐｉになるようにスクリュー位置が制御
されることになる。そして、タイマＴＥがタイムアップ
すると前述したようにポインタｉがインクリメントさ
れ、順次各段の設定保圧力になるように各段に設定され
た保圧時間だけ、スクリュー位置が制御されることにな
る。そして、ポインタｉの値が設定保圧段数Ｉに達する
と（ステップＳ１６）、ポインタｉを「０」にセットし
（ステップＳ１７）、保圧処理を終了する。

【００２１】以上のように、本実施例では、各段の設定
保圧力になるようにスクリュー位置が制御されるので、
保圧段の切換時に大きい設定保圧力より小さい設定保圧
力に変わった時でも、スクリューが樹脂圧力によって吹
き飛ばされて大きく後退するようなことはない。すなわ
ち、設定保圧力が大きい値から小さい値に変化したと
き、ステップＳ３で算出される圧力偏差εｐは負の値に
成り、ＰＩＤ演算処理処理の結果も負の値になるが。こ
れが正の値に符号変換されて、スクリューを後退する方
向へ移動させるパルス量が出力され、しかも、サーボモ
ータにはトルク制限がされてないので、この出力パルス
量よりもさらにスクリューが後退すれば、負の位置偏差
が生じスクリュー位置は出力パルス量に応じた位置に達
するようにサーボモータは出力トルクを出力しスクリュ
ーを位置決めし、スクリューが大きく後退することはな
い。

【００２２】また、設定保圧力が小さな値から大きな値
に切替わる時でも、正の圧力偏差εｐが生じ、この圧力
偏差εｐに応じたパルス量が出力され、かつ、サーボモ
ータにはトルク制限がされていないので、大きな出力ト
ルクを出すことが可能であるから、樹脂圧力は設定保圧
力に直ちになるようにスクリューは前進し、スクリュー
位置が制御されることになる。

【００２３】なお、上記実施例では、圧力センサ６で検
出される樹脂圧力をＰＭＣ用ＣＰＵ２２が一旦読取り、
ＮＣ用ＣＰＵ２１に渡すようにしたが、この樹脂圧力を
直接ＮＣ用ＣＰＵ２１が読み取るようにしてもよい。こ
の場合、入力回路３２を介してＡ／Ｄ変換機７の出力を
読み取るようにしても、また、ＮＣ用ＣＰＵ２１にＲＡ
Ｍをバス接続し、このＲＡＭを介してＡ／Ｄ変換機の出
力を読み取るようにしてもよい。また、樹脂圧力は金型
内の樹脂圧力を検出するようにしてもよい。

【００２４】さらに、サーボ回路２７をソフトウエアサ
ーボで構成した場合には、ソフトウエアサーボのＣＰＵ
が図１に示す処理を実施するようにしてもよい。この場
合、ステップＳ８の処理は、ステップＳ６で算出された
出力パルスを位置偏差量に加算することになる。

【００２５】さらに、設定保圧圧力の切換を特開平１−
２２６３１９号公報に記載された方法と同等な方法によ
って、ある設定された時定数で前段の設定保圧力から当
該段のの設定保圧圧力に切換えるようにして保圧のオー
バーシュート，アンダーシュートをなくすようにしても
よい。

【００２６】さらに、特開平１−２７２４３２号公報に
記載されたように、前段から当該段への保圧圧力の切換
時の切換時間幅を設定しておき、該設定時間幅内で前段
から当該段の設定保圧力に漸近するように制御し、該切
換時間幅の終了近傍においては、指令保圧圧力の変化値
が零に漸近するように制御し、保圧のオーバシュート，
アンダーシュートをなくすようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、保圧制御をスクリューの位置
によって制御したので、保圧圧力の切換時にスクリュー
が樹脂圧力で吹き飛ばされ、大きく後退するようなこと
や、設定保圧圧力に達することが大きく遅れるというこ
とがなくなる。すなわち、サーボモータは指令された位
置を保持するように作動するから、指令位置と実際の位
置とに偏差が生じると、その偏差をなくすように、出力
トルク（必要ならば最大トルクまで）を出力し、指令位
置を保持するから、樹脂に実際にかかる圧力と設定保圧
圧力とに圧力偏差が生じ、その圧力偏差に応じた移動指
令が、射出用サーボモータに出力されれば、その指令位
置にスクリューが達するようにサーボモータは駆動さ
れ、結局設定保圧力を保持するようにスクリュー位置は
制御され、適切な保圧制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の保圧制御の処理フローチャ
ートである。

【図２】同実施例を実施する電動式射出成形機の要部ブ
ロック図である。

【図３】同実施例における保圧工程の制御条件を記憶す
るテーブルの説明図である。

【符号の説明】

１ スクリュー ２ 射出用サーボモータ ３ パルスコーダ ４ 加熱シリンダ ５ 金型 ６ 圧力センサ ７ Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器 ２０ 数値制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−175134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−178317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97818（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリューをサーボモータによって軸方
   向に駆動し射出及び保圧を行なう電動式射出成形機にお
   ける保圧制御方法において、樹脂にかかる圧力を検出
   し、設定保圧と検出された圧力との差を求め、該差に基
   づいてサーボモータの移動指令量を求め、上記サーボモ
   ータを駆動制御するサーボ回路に上記移動指令量の移動
   指令を出力することによって樹脂にかかる圧力を設定圧
   力になるようにフィードバック制御する電動式射出成形
   機における保圧制御方法。