JP2759888B2 - 保圧から計量への切換制御方法 - Google Patents

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いて、保圧工程から
計量工程への切換制御方法に関する。

従来の技術 射出成形機においては、射出軸、即ちスクリューを前
進（金型方向）させて、溶融樹脂を金型内に射出した
後、一定圧力で保圧を行った後、スクリューを回転させ
ると共に射出軸に一定の圧力、即ち背圧を与えて樹脂を
計量混練する工程へ移行するが、射出軸の駆動源にサー
ボモータを使用した電動式射出成形機においては、保圧
段階ではスクリューの先端が加熱シリンダの先端に達す
るまでの移動指令を出し移動させようとするが、溶融樹
脂が金型内に充満し、設定されたクッション量を残して
スクリューは前進することができなく、その結果大きな
圧力を樹脂に与え、保圧を行うようになっている。そし
て、保圧工程が終了すると、スクリューを回転させなが
ら射出軸のサーボモータにトルクリミットをかけて弱い
圧力の背圧を与えて計量・混練を行うこととなる。

保圧工程時には、上述したように、スクリューを軸方
向に駆動する射出軸のサーボモータにスクリューの先端
が加熱シリンダの先端に達するまでの移動指令を与える
けれども、所定のクッション量を残して保圧工程を終了
する。その結果、保圧工程の終了時には射出軸のサーボ
モータのサーボ回路内のエラーレジスタにはクッション
量に相当する分だけの位置偏差量が残る。一方、保圧か
ら計量工程に移行するときには、保圧工程時における高
トルク出力から計量時の背圧に相当する低トルク出力
へ、射出軸のサーボモータの出力トルクをトルクリミツ
トをかけることによって切換えることになるが、このと
き、保圧時に大きな圧力が与えられていた樹脂の反作用
によってスクリューは後退させられることとなり、射出
軸のサーボモータのサーボ回路内のエラーレジスタには
上記クッション量に相当する分だけの位置偏差量に、上
記スクリュー後退分の位置偏差量が加わり、エラーレジ
スタがオーバーフローしてアラームを出し、サーボモー
タを制御する数値制御装置等が射出成形機の稼動を停止
させることがある。

また、クッション量が大きい場合には、エラーレジス
タに記憶される位置偏差量が所定値以上になってパルス
分配が停止し、未分配量として移動指令が残る場合があ
り、このような場合には、この未分配量を０としなけれ
ば次のブロック（計量工程）へ進めない。

そこで、本願出願人は、保圧工程の終了時に射出軸の
サーボモータをサーボオフし、かつ、ドライラン動作を
行わせて、射出軸のサーボモータへの移動指令の未分配
量をすべて分配すると共にフォローアップしてサーボ回
路内のエラーレジスタの値を「０」、即ち、位置偏差を
「０」にした後、保圧時のトルクリミットから計量時の
トルクリミットに切換えて、高トルクから低トルクに切
換え、計量工程に移行する制御方法を提案した（特開昭
62−127221号公報参照）。

第３図は、上述した射出成形機を制御する数値制御装
置の有するフォローアップ機能とドライラン機能を利用
した保圧工程から計量工程への切換制御方法における数
値制御装置内の数値制御（NC）用プロセッサとプログラ
マブルマシンコントローラ（PMC）用プロセッサが行う
処理のフローチャートである。

保圧工程が開始（ステップ300）されると、PMC用プロ
セッサは設定された保圧時間をタイマT1にセットし（ス
テップ401）、設定された保圧のトルクリミット値を射
出軸のサーボモータのサーボ回路へ出力し（ステップ40
2）、射出軸のサーボモータの出力トルクを該設定トル
クリミット値に保持してタイマT1がタイムアップするま
で（ステップ403）保圧を行う。そして、タイマT1がタ
イムアップすると、共有RAMに射出軸のサーボモータを
サーボオフし、ドライランさせるために、サーボオフ信
号SVF1,ドライラン信号DRNを「１」にセットし（ステッ
プ404,405）、サーボオフ時間をタイマT2にセットし
（ステップ406）、該タイマT2がタイムアップするのを
待つ（ステップ407）。

一方、NC用のプロセッサは、保圧開始後、保圧処理を
行うと共にサーボオフ信号SVF1,ドライラン信号DRNが共
有RAMにセットされたか否か判断しており（ステップ30
1,302）、保圧時間（タイマT1）が終了し、サーボオフ
信号SVF1,ドライラン信号DRNがステップ404,405で
「１」にセットされると、これを検出し、まず、サーボ
オフ信号SVF1が「０」か否か判断し（ステップ303）、
始めは、「０」ではないので、射出軸のサーボモータの
サーボ回路中のエラーレジスタの値、即ち、スクリュー
の位置偏差量SEを読み（ステップ304）、読取った位置
偏差量SEの符号を逆転させた値をスクリュー移動指令値
MVとしてレジスタに格納し（ステップ305）、このレジ
スタの値MVをサーボインタフェイスを介して射出用サー
ボモータのサーボ回路（エラーレジスタ）に出力する
（ステップ306）。そして、スクリュー現在位置レジス
タPSにスクリュー移動指令値MVを加算する（ステップ30
7）。これにより、射出用サーボモータのサーボ回路中
のエラーレジスタの値は「０」となる。なお、このステ
ップ304〜307の処理がフォローアップ処理である。

次に、NC用プロセッサはスクリューを加熱シリンダの
先端まで移動させるための残りの移動指令量RMを記憶す
るレジスタから（サーボ回路内のエラーレジスタの値、
即ち、位置偏差量が所定値以上になると、移動指令量の
残りがあっても数値制御装置はエラーレジスタに移動指
令量を分配しないため、クッション量が大きければ、残
りの移動指令量RMとしてレジスタに残っている。）最高
速でスクリューを移動させるときのスクリュー移動指令
量MXを減じた値（RM−MX）が負であるか否か判断し（ス
テップ308）、即ち、残りの移動指令量RMが最高速のス
クリュー移動量より多いか少ないか判断し、多く残って
いれば、スクリュー移動指令量MVを格納するレジスタに
最高速の移動指令量MXを格納し、残りの移動指令量RMか
ら該最高速の移動指令量MXを減じて新しい残りの移動指
令量RMをレジスタに格納する（ステップ309）。そし
て、スクリュー移動指令量MVを射出軸のサーボ回路に出
力し、スクリュー現在位置PSを記憶するレジスタに出力
したスクリュー移動指令量MVを加算し、スクリュー現在
位置を更新する（ステップ311,312）。

そして、再びステップ303へ戻り、前述した処理を繰
返すこととなる。残りの移動指令量RMが少なくなり、最
高速でのスクリュー移動指令量MXより小さくなると、NC
用プロセッサはスクリュー移動指令量MVとして残りの移
動指令量RMをレジスタに格納し、残りの移動指令量RMを
「０」にセットし（ステップ310）、スクリュー移動指
令量MVを射出軸サーボ回路へ出力し（ステップ311）、
スクリュー現在位置PSを更新し（ステップ312）、ステ
ップ303へ戻る。以下、ステップ303〜312の処理を繰返
し行う。このステップ303〜312の処理により、スクリュ
ーの残りの移動指令量RMとして残っていた移動量は
「０」（RM＝０）となり、かつ、射出軸のサーボ回路の
エラーレジスタの値も「０」となる。なお、ステップ30
8〜312の処理がドライランの処理である。

一方、PMC用のプロセッサはタイマT2にセットされた
サーボオフ時間がタイムアップすると（ステップ40
7）、共有RMAにセットしたサーボオフ信号SVF1,ドライ
ラン信号DRNを「０」にリセットする（ステップ408,40
9）。NC用プロセッサはサーボオフ信号SVF1が「０」に
されたことを検出し（ステップ303）、共有RAMに設けら
れた分配完了信号DENを「１」にセットし（ステップ31
3）、PMC用プロセッサはこの分配完了信号DENが「１」
にセットされたことを検出し（ステップ410）、次の計
量工程へ移行する。

以上が従来行われていた、サーボオフ機能とドライラ
ン機能を利用した保圧から計量への移行時の制御方法で
あるが、第３図からも明らかのように、サーボオフ時間
（タイマT2）を設定し、このサーボオフ時間内で、射出
軸のサーボモータへの移動指令の残り量を最高速の移動
量でサーボ回路のエラーレジスタにパルス分配すると共
に、フォローアップして該エラーレジスタの値を「０」
にする。即ち、残りの移動量をパルス分配してはフォロ
ーアップ処理を繰返し行って、スクリュー先端が加熱シ
リンダの先端まで達したかのように分配を完了すると共
にエラーレジスタの値を「０」にしている。

発明が解決しようとする課題 第３図に示す従来の方法であると、ステップ303〜313
の処理を繰返し行って射出，保圧ブロックの移動指令が
分配完了させるようにするから、クッション量が大きい
場合には、ステップ406でセットするサーボオフ時間も
長くセットしなければならない。その結果、射出成形の
サイクルタイムが長くなるという欠点が出てくる。

そこで、本発明の目的は射出成形のサイクルタイムを
短くできる保圧から計量への切換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、保圧工程の終了時に射出軸のサーボモータ
へ分配されるべき移動指令の未分配移動指令量を強制的
に零にすると共に、フローアップ処理を行って上記射出
軸の位置偏差量を零にすることにより、射出，保圧工程
において指令された移動指令位置（スクリュー先端が加
熱シリンダの先端まで達する状態）までパルス分配を完
了し、かつ、位置偏差がない状態を作った後、計量工程
へ移行するようにした。

作用 保圧工程が終了した段階では、クッション量に相当す
る移動量が位置偏差量及び未分配量として、射出軸のサ
ーボ回路中のエラーレジスタ及び未分配の移動量として
残っている（エラーレジスタに記憶されている位置偏差
量が所定値を超えるとエラーレジスタへ入力される移動
指令は停止するため未分配量として残る）。そこで、保
圧工程の終了時にこの未分配量を強制的に「０」にし
て、すべて分配された状態を作る（移動指令がすべて分
配されないと次のブロックの移動指令を実行できな
い）。そして、エラーレジスタ内の位置偏差量をフォロ
ーアップして「０」にすることにより、射出，保圧工程
における移動指令をすべて実行した状態とする。その結
果、次の計量工程へ進める状態となり、かつ、位置偏差
量が「０」であるから、計量工程に移り射出軸のサーボ
モータのトルクリミットが低い値に設定されて樹脂圧で
スクリューが後退させられても、エラーレジスタがオー
バーフローすることは少なくなる。また、移動指令の未
分配量を強制的に「０」にするから、従来のようにドラ
イランにより最高速での移動量を分配してフォローアッ
プするとした処理を繰返す必要がなく、短時間で保圧工
程から計量工程へ移行できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。

第２図は、本発明の一実施例の電動式射出成形機およ
び該射出成形機の制御系要部ブロック図で、１はスクリ
ュー、２は加熱シリンダ、３はスクリュコー回転用サー
ボモータM2でスクリュー１を回転させるスクリュー回転
機構、４は射出用サーボモータM1で、スクリュー１を軸
方向に駆動する射出機構、P1,P2はサーボモータM1,M2に
取付けられた位置検出用のパルスコーダである。

符号20は、射出成形機を制御する数値制御装置（以
下、NC装置という）で、該NC装置20はNC用のマイクロプ
ロセッサ（以下、CPUという）21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CPU22を有して
おり、PMC用CPU22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ROM23とデー
タの一時記憶に用いられるRAM24が接続されている。

NC用CPU21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ROM25および射出用，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がサーボインターフェイス
26を介して接続されている。なお、第２図では射出用サ
ーボモータM1,該サーボモータM1のサーボ回路27,スクリ
ュー回転用のサーボモータM2,該サーボモータM2のサー
ボ回路28のみ図示している。また、29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している。

30はバスアービタコントローラ（以下、BACという）
で、該BAC30にはNC用CPU21及びPMC用CPU22,共有RAM29,
出力回路31,入力回路32の各バスが接続され、該BAC30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、34はオペレータパネルコントローラ33を介してBAC3
0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、ソフトキーやテンキー等
の各種操作キーを操作することにより様々な指令及び設
定データの入力ができるようになっている。なお、35は
NC用のCPU21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。

出力回路31は、射出用サーボモータM1のサーボ回路27
に接続され射出用サーボモータM1の出力トルクを制限す
るトルクリミット値を出力するようになっている。

また、入力回路32には手動操作盤５が接続され、該手
動操作盤５には、電源スイッチ，自動運転ボタン，手動
運転ボタン，手動運転時の計量ボタン，型厚調整用のダ
イハイトボタン，クランプボタン等の各指令ボタンを有
している。

以上のような構成において,NC装置20は、共有RAM29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等のパ
ラメータやROM23に格納されているシーケンスプログラ
ムにより、PMC用CPU22がシーケンス制御を行いながら、
NC用CPU21が射出成形機の各軸のサーボ回路へサーボイ
ンターフェイス26を介してパルス分配し、射出成形機を
制御するものである。

以上述べた、電動式射出成形機の構成及び作用は、従
来から公知のものであり詳細は省略する。

次に、本実施例の動作について、第１図の動作フロー
チャートと共に説明する。

まず、CRT/MDI34より保圧，計量時における射出軸サ
ーボモータM1への夫々のトルクリミット値，保圧時間，
計量終了点等の各種設定値を設定し、共有RAM29の所定
番地に記憶させ、射出成形機を稼動させる。

射出が行われ保圧工程になると、まず、PMC用CPU22は
共有RAM29に設定された保圧時間をタイマT1にセットし
（ステップ201）、共有RAM29に設定されている保圧のト
ルクリミット値を読出し、出力回路31を介して射出軸の
サーボ回路27に出力し、射出軸のサーボモータM1の出力
トルクを保圧に対応する出力トルクに制限する（ステッ
プ202）。そして、上記タイマT1がタイムアップするの
を待つ（ステップ203）。タイマT1がタイムアップする
と、共有RAM29に設けられたスキップ信号SKIP用のメモ
リ部に「１」をセットする（ステップ204）。

一方、NC用CPU21は保圧開始後、保圧処理を行うと共
に（ステップ100）、共有RAM29内のスキップ信号SKIPが
「１」にセットされたか否か判断し（ステップ101）、
「１」にセットされると、即ち、保圧時間が終了する
と、射出・保圧工程のスクリュー１の移動指令として指
令されているスクリュー１の加熱シリンダ２の先端まで
の移動指令の内、まだ分配されずに残っている残移動量
RMを記憶するレジスタの値を「０」にセットし（ステッ
プ102）、射出軸のサーボ回路27内のエラーレジスタ内
に残るスクリューの位置偏差量SEを読取り（ステップ10
3）、該位置偏差量SEの絶対値が所定値αか否か判断し
（ステップ103）、始めは、クッション量があるからこ
の位置偏差量SEは所定値α（このαの値は「０」に近い
値」より大きい。位置偏差量SEが所定値αより大きい
と、該位置偏差量SEの符号を反転させた値をスクリュー
移動指令MVとしてレジスタに格納する（ステップ10
5）。そして、このレジスタの値MVをサーボインタフェ
イス26を介してサーボ回路27（のエラーレジスタ）に出
力し（ステップ106）、スクリュー現在位置PSを記憶す
るレジスタにこのスクリュー移動指令MVを加算し、スク
リュー現在位置PSを更新する（ステップ107）。

次に、再びステップ103へ戻り、サーボ回路27内のエ
ラーレジスタからスクリューの位置偏差量SEを読取る。
通常、該位置偏差量SEは先のステップ105,106の処理で
「０」にさせられているので所定値αより小さい。な
お、何らかの理由で所定値αより大きい場合にはステッ
プ105以下の処理を繰返す。ステップ104でスクリューの
位置偏差量SEが所定値α以下と判断されると、NC用CPU2
1は共有RAM29内に設けられた分配完了信号DENを記憶す
るメモリ部を「１」にセットする（ステップ108）。

一方、PMC用CPU22は、ステップ204でスキップ信号SKI
Pを「１」にセットした後、分配完了信号DENが「１」に
セットされたか否か判断しており（ステップ205）、分
配完了信号DENが「１」にセットされると、スキップ信
号SKIPを「０」にリセットし、保圧工程を終了し、次の
計量工程へ進む。計量工程では、射出用のサーボモータ
M1のトルクリミット値を計量用のトルクリミット値に変
えるが、このとき射出用のサーボモータM1の出力トルク
が小さくなり、保圧により大きな力が圧縮されていた樹
脂の反作用によってスクリュー１が後退しスクリューの
位置偏差が増大するが、すでにスクリューの位置偏差を
記憶するサーボ回路29内のエラーレジスタはステップ10
3〜107の処理で所定値α以下にセットされているから、
スクリュー後退によるエラーレジスタのオーバーフロー
は生じない。また、オーバーフローが生じるような場合
には、特開昭63−30226号公報に開示されているよう
な、所定時間だけサーボオフしフォローアップ処理を行
うようにすればよい。

発明の効果 本発明においては、保圧終了時に、射出，保圧ブロッ
クにおけるスクリュー移動指令の未分配量を強制的に
「０」にし、かつ、位置偏差量もフォローアップ処理で
所定値以下にして計量工程へ移行するようにしたから、
従来の方法と比較し、短時間で保圧から計量へ移行で
き、サイクルタイムの短縮が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作フローチャート、第２
図は同実施例を実施する電動式射出成形機とその制御部
の要部ブロック図、第３図は従来の方法の動作フローチ
ャートである。 １…スクリュー、２…加熱シリンダ、M1…射出用サーボ
モータ、M2…スクリュー回転用サーボモータ、P1,P2…
パルスコーダ、20…数値制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリューを軸方向に駆動する射出軸の駆
   動源にサーボモータを使用し、射出，保圧及び計量時の
   背圧制御を行わせる電動式射出成形機において、保圧終
   了時に上記射出軸のサーボモータへ出力される移動指令
   の未分配移動指令量を強制的に零にすると共に、フォロ
   ーアップ処理を行って上記射出軸の位置偏差量を零にし
   た後計量工程へ移行するようにした保圧から計量への切
   換制御方法。