JP3648083B2 - 射出成形機の制御方法 - Google Patents
射出成形機の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3648083B2 JP3648083B2 JP04312999A JP4312999A JP3648083B2 JP 3648083 B2 JP3648083 B2 JP 3648083B2 JP 04312999 A JP04312999 A JP 04312999A JP 4312999 A JP4312999 A JP 4312999A JP 3648083 B2 JP3648083 B2 JP 3648083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw
- resin
- pressure
- measurement process
- plasticizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/0063—Density
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インラインスクリュ式の射出成形機の制御方法に係り、特に、樹脂密度の安定化を図るのに好適な射出成形機における可塑化・計量行程の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インラインスクリュ式の射出成形機においては、公知のように、スクリュの回転と後退によって、可塑化した溶融樹脂をスクリュの先端側に溜め込んで、可塑化・計量を行うようになっている。
【０００３】
上記の可塑化・計量行程は、従来は一般的に、可塑化・計量の開始位置から可塑化・計量の完了位置までのスクリュストロークを設定すると共に、射出駆動源が油圧シリンダの場合には、スクリュ回転数と背圧とを設定して、この設定条件にしたがって、スクリュの回転数と背圧とを制御し、射出駆動源がサーボモータ（電動サーボモータ）の場合には、スクリュ回転数とスクリュ先端樹脂圧とを設定して、この設定条件にしたがって、スクリュの回転数とスクリュが樹脂により受ける圧力とを制御し、いずれの場合も、可塑化・計量の完了位置に到達すると、スクリュの回転動作と後退動作を停止させて、可塑化・計量行程を終了させるようになっていた。
【０００４】
上述のように従来の可塑化・計量行程は、可塑化・計量の完了位置に至るとスクリュの回転動作と後退動作を停止させるので、可塑化・計量の完了位置は常に一定のものとなる。しかしながら、従来の可塑化・計量動作では、可塑化・計量行程の最初から終わりまでの間、常にスクリュを回転させた状態で、圧力フィードバック制御を行っているので、圧力フィードバック制御のためにロードセル（力センサ（圧力値に変換する）；以下、圧力センサと表記）で検出される圧力測定値には、スクリュ回転による推進力（圧力）が加味されたものとなる。そして、このスクリュ回転による推進力（圧力）は、スクリュと樹脂間や加熱シリンダの内面と樹脂間の摩擦力の変動などによって、変動し易いものであるため、ロードセルの検出圧力を設定された圧力と一致させるように圧力フィードバック制御しても、スクリュ回転による推進力（圧力）が変動すると、樹脂の実際圧力がばらつきを示し、このため、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度がばらつくという問題があった。
【０００５】
そこで、本願出願人は、計量して貯えられた溶融樹脂の上記ばらつきを可及的に低減するための、インラインスクリュ式の射出成形機における可塑化・計量行程の制御方法を、特願平９−３００７６４号によって提案した。すなわち、この先願においては、従前は単に計量行程と呼ばれている可塑化・計量行程を、樹脂を溶融し、可塑化してスクリュ先端側に送り込む可塑化・樹脂送り込み行程と、スクリュを最終的に計量完了位置（後退限位置）まで後退させる樹脂量計量行程とに、２分して、可塑化・樹脂送り込み行程では、スクリュ回転数をフィードバック制御することでスクリュを回転駆動制御しつつ、スクリュに対して圧力フィードバック制御を行い、可塑化・樹脂送り込み行程に引き続く樹脂量計量行程では、スクリュの回転を停止させた状態で、スクリュに対して時間軸に沿った圧力フィードバック制御（つまり、時間軸に沿った圧力設定値にしたがった圧力フィードバック制御）を実行するようにしている。そして、このように、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程においては、スクリュ回転による推進力（圧力）の影響を受けない状態で、所定時間の圧力フィードバック制御を行っているので、樹脂圧力のコントロールがきわめて良好な状態で行い得ることになり、これによって、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきが可及的に低減される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特願平９−３００７６４号で提案された技術では、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程において、スクリュ回転を停止させた状態で、一定時間の圧力制御（時間軸に沿った圧力制御）を行うことで、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきを可及的に低減するようにしており、樹脂挙動等が安定している場合には、樹脂量計量行程（可塑化・計量行程）の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきも比較的に小さくなる。しかしながら、前記先願の樹脂量計量行程は、時間軸に沿った圧力フィードバック制御であるために、スクリュ後退限位置を一定にコントロールすることはできず、予期せぬ樹脂挙動の変動等によって、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきが大きくなる虞があった。
【０００７】
つまり、前記特願平９−３００７６４号で提案された技術においては、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつき範囲を小さくする、ないしは、ばらつきを抑えることに関しては配慮が払われておらず、成形条件によっては、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきを抑えて、以って計量容積を安定化させることが、求められるケースもある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、インラインスクリュ式の射出成形機において、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつきも抑えることが可能な、計量行程の制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内にスクリュを回転並びに前後進可能であるように配設し、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動源と、スクリュを前後進駆動する射出駆動源とを具備した、インラインスクリュ式の射出成形機の制御方法において、
可塑化・計量行程の第１段階である可塑化・樹脂送り込み行程を、スクリュ回転数をフィードバック制御することによりスクリュを回転駆動制御しつつ、スクリュに対して圧力フィードバック制御を行うことで実行し、
上記可塑化・樹脂送り込み行程に引き続く、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程を、スクリュの回転を停止させた状態で、時間軸に沿った圧力設定値にしたがった圧力フィードバック制御をスクリュに対して行うことで実行すると共に、この樹脂量計量行程における最終のスクリュ後退限位置を規定する後退限規定値を設定して、樹脂量計量行程の期間においてもスクリュの現在位置を監視し、樹脂量計量行程期間中に、スクリュが上記後退限規定値で規定される位置を超えることがないように制御する、ようにされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係るインラインスクリュ式の射出成形機の要部構成を示す図であり、メカニズムはスクリュの回転駆動系と前後進駆動系のみを示し、制御系は可塑化・計量系のみを示してある。
【００１１】
図１において、１は加熱シリンダ、２は加熱シリンダ１内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、３はスクリュ２を回転駆動するスクリュ回転駆動源（可塑化・樹脂送り込み駆動源）としてのスクリュ回転用のサーボモータ、３ａはサーボモータ３の出力プーリ、４は出力プーリ３ａの回転をスクリュ２の後端に結合されたプーリ５に伝達するタイミングベルト、６は射出駆動源としての射出用のサーボモータ、６ａはサーボモータ６の出力プーリ、７は出力プーリ６ａの回転を回転→直線運動変換メカニズム８のプーリ８ａに伝達するタイミングベルト、８は回転運動を直線運動に変換してスクリュ２に伝達するためのボールネジ機構よりなる回転→直線運動変換メカニズム、９はスクリュ回転用のサーボモータ３の回転を検出するエンコーダ、１０はスクリュ２にかかる圧力を検出するロードセル、１１は射出用のサーボモータ６の回転を検出するエンコーダである。なお、本実施形態においては、可塑化・計量用のサーボモータ３、タイミングベルト４、プーリ５は、スクリュ２と一体となって前後進するようになっている。
【００１２】
１２はマイクロコンピュータ等の機能で具現化される可塑化・計量条件設定格納部で、スクリュ回転数設定格納部１３と、樹脂圧力条件設定格納部１４とを具備する。１５も同じくマイクロコンピュータの機能で具現化される可塑化・計量制御部で、スクリュ回転数フィードバック制御部１６と、圧力フィードバック制御部１７とを具備する。また、１８はスクリュ回転用のサーボモータ３を駆動制御するサーボアンプ、１９は射出用のサーボモータ５を駆動制御するサーボアンプである。
【００１３】
可塑化・計量条件設定格納部１２のスクリュ回転数設定格納部１３には、可塑化・計量行程の第１段階である可塑化・樹脂送り込み行程の、スクリュ回転数の制御条件が書き替え可能に格納されており、本実施形態では、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置までの、所定かつ一定数の設定スクリュ回転数（ｒｐｍ）が記憶されるようになっている。
【００１４】
また、可塑化・計量条件設定格納部１２の樹脂圧力条件設定格納部１４には、可塑化・樹脂送り込み行程、および、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程の、樹脂圧力の制御条件が格納されている。本実施形態では、樹脂圧力条件設定格納部１４には、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置までの、所定かつ一定数の設定樹脂圧力と、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時点から樹脂量計量行程の完了時点までの、時間軸に沿った２段設定された設定樹脂圧力と、樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅（すなわち、樹脂量計量行程の後半行程の開始位置（これは各ショット毎に計測して認知される）からのスクリュ後退限位置を規定する後退限規定値）とが、記憶されるようになっている。
【００１５】
可塑化・計量制御部１５のスクリュ回転数フィードバック制御部１６は、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、スクリュ回転数設定格納部１３に格納された設定データと、エンコーダ９の出力Ａ１から得られる実測スクリュ回転数データとを対比し、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置に至る間での区間を、設定されたスクリュ回転数となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１８に出力し、スクリュ回転用のサーボモータ３を駆動制御する。サーボモータ３の回転は、出力プーリ３ａ、タイミングベルト４、プーリ５を介してスクリュ２に伝達され、これにより、スクリュ２が設定された回転数となるように、フィードバック制御により回転駆動される。
【００１６】
可塑化・計量制御部１５の圧力フィードバック制御部１７は、可塑化・樹脂送り込み行程においては、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置に至る間での区間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、射出用のサーボモータ６を駆動制御する。サーボモータ６の回転は、出力プーリ６ａ、タイミングベルト７を介して回転→直線運動変換メカニズム８のプーリ８ａに伝達され、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるように、スクリュ２がフィードバック制御によって前後進駆動制御（停止制御を含む）される。
【００１７】
また、圧力フィードバック制御部１７は、樹脂量計量行程の前半行程においては、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時点から、予め設定された樹脂量計量行程の前半行程の完了時点までの期間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるようにフィードバック制御が実行される。
【００１８】
また、圧力フィードバック制御部１７は、樹脂量計量行程の後半行程においては、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点から、予め設定された樹脂量計量行程の後半行程の完了時点までの期間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるようにフィードバック制御が実行される。さらに、この樹脂量計量行程の後半行程においては、圧力フィードバック制御部１７は、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点（樹脂量計量行程の後半行程の開始時点）においてエンコーダ１１で計測された実測スクリュ位置情報を認知して、この樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の実測スクリュ位置を基準とする、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された前記した樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置を、スクリュ２が超えることがないように制御する。
【００１９】
図２は、可塑化・計量制御部１５の圧力フィードバック制御部１７の１例を示す図で、同図において、図１と均等なものには同一符号を付してある。
【００２０】
図２において、２１は偏差検出部、２２は圧力フィードバック制御のためのＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、２３はＰＩＤ演算部２２の出力を変換処理する出力変換部、２４は速度制御パターン作成部、２５は偏差カウンタ、２６は速度制御のための制御出力値を生成して出力する速度制御指令値出力部、２７は、出力変換部２３の出力と速度制御指令値出力部２６の出力とを切り替えて出力するスイッチ部、２８は、スイッチ部２７の出力をアナログ変換して、圧力指令値を見かけ速度指令値として（サーボモータ６に与えられる制御値は、圧力フィードバック制御であっても、サーボモータ６から見れば速度制御値となる）、サーボアンプ１９に出力するＤ／Ａ変換部である。
【００２１】
可塑化・樹脂送り込み行程においては、偏差検出部２１には、可塑化・樹脂送り込み行程の開始指令の到来から可塑化・樹脂送り込み行程の終了指令の到来までの間、可塑化・樹脂送り込み行程の圧力設定値ｐ１と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。また、樹脂量計量行程の前半行程においては、偏差検出部２１には、樹脂量計量行程の前半行程の開始指令の到来から樹脂量計量行程の前半行程の終了指令の到来までの間、樹脂量計量行程の前半行程の圧力設定値ｐ２と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。また、樹脂量計量行程の後半行程においては、偏差検出部２１には、樹脂量計量行程の後半行程の開始指令の到来から樹脂量計量行程の後半行程の終了指令の到来までの間、樹脂量計量行程の後半行程の圧力設定値ｐ３と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。
【００２２】
偏差検出部２１では、圧力設定値ｐ１（またはｐ２またはｐ３）と圧力測定値ｐｘとから、両者の差分を算出し、これを偏差（圧力の偏差）ｅとしてＰＩＤ演算部２２へ出力する。ＰＩＤ演算部２２では、入力された偏差ｅを用いて、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作に基づくフィードバック制御を行うための演算処理、すなわち次式による演算処理を実行し、圧力測定値ｐｘを圧力設定値ｐ１（またはｐ２またはｐ３）に一致させるための操作量ｕを算出する。なお、次式において、Ｐｉ，Ｉｉ，ＤｉはＰＩＤ定数である。
【００２３】
【数１】
【００２４】
出力変換部２３では、ＰＩＤ演算部２２からの出力たる操作量ｕを、操作量値ｕ→制御出力値ｙ２の出力変換式、すなわちｙ２＝ｇ（ｕ）によって、制御出力値ｙ２として演算変換処理して求め、これをスイッチ部２７へ出力する。
【００２５】
スイッチ部２７は、可塑化・樹脂送り込み行程、および樹脂量計量行程の前半行程においては、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２を無条件で選択して、Ｄ／Ａ変換部２８へ出力するように制御される。
【００２６】
速度制御パターン作成部２４では、樹脂量計量行程の後半行程における、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の実測スクリュ位置を始点とし、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された前記した樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置を終点とする、スクリュストローク軸（位置軸）に沿って、各位置ｓ１毎に設定された樹脂量計量行程の後半行程の速度設定値ｖ１に基づいて、樹脂量計量行程の後半行程における速度制御パターンを生成し、これを偏差カウンタ２５へ出力する。また、偏差カウンタ２５へは、エンコーダ１１の出力Ａ３に基づく、樹脂量計量行程の後半行程における現在のスクリュ位置情報が入力される。
【００２７】
偏差カウンタ２５は、速度制御パターン作成部２４からの位置軸に沿った速度制御パターン情報と、スクリュの現在位置情報とに基づき、樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの現在位置に応じた速度の偏差を、速度制御指令値出力部２６へ出力する。速度制御指令値出力部２６では、出力変換部２３とほぼ同様の出力変換の演算処理等を行って、演算処理結果を制御出力値ｙ１として、スイッチ部２７へ出力する。
【００２８】
樹脂量計量行程の後半行程においては、スイッチ部２７は、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２と、速度制御指令値出力部２６からの制御出力値ｙ１とを常時監視して、両者ｙ１，ｙ２の大小関係を判定しており、ｙ１＞ｙ２である際には、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２をＤ／Ａ変換部２８へ出力し、ｙ１≦ｙ２となると、速度制御指令値出力部２６からの制御出力値ｙ１をＤ／Ａ変換部２８へ出力する。
【００２９】
図３は、上記した制御出力値ｙ１とｙ２との関係を示す、樹脂量計量行程の後半行程の様子を示す説明図で、同図の横軸はスクリュストローク（スクリュ位置）を示し、同図の縦軸は速度を示している。
【００３０】
図３に示すように、予め定められた所定時間にわたる、樹脂量計量行程の前半行程の圧力フィードバック制御（時間軸に沿った圧力フィードバック制御）が終了すると、予め定められた所定時間にわたる、樹脂量計量行程の後半行程の圧力フィードバック制御（時間軸に沿った圧力フィードバック制御）が開始される。この樹脂量計量行程の後半行程の時間軸に沿った圧力フィードバック制御では、圧力測定値ｐｘが、樹脂量計量行程の後半行程の圧力設定値ｐ３と一致するように圧力優先のフィードバック制御が行われ、出力変換部２３からは、圧力測定値ｐｘが圧力設定値ｐ３に一致するように制御する制御出力値ｙ２が出力される。この制御出力値ｙ２は、サーボモータ６に対しては見かけ速度指令値として与えられるものであるが、圧力優先制御のための制御出力であるため、図３に示すように、速度制御出力としては、あるばらつき範囲Ｓをもつものとなる。
【００３１】
一方、速度制御指令値出力部２６の出力する制御出力値ｙ１は、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュ後退限位置を規定するためのものであって、図３に示すように、スクリュ位置に沿った樹脂量計量行程の後半行程の終期位置区間を除いて、制御出力値ｙ２よりも十分に大きな値をとるように設定されており、樹脂量計量行程の後半行程の終期位置区間においては、制御出力値ｙ２のばらつき範囲Ｓによるｙ２の変動の如何によっては、樹脂量計量行程の後半行程の完了前に（すなわち、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間が経過する前に）、ｙ１≦ｙ２となる場合もあるように、制御出力値ｙ１はその減速パターン特性が定められている。
【００３２】
したがって、保圧フィードバック制御部１７のスイッチ部２８は、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間が経過する前に、ｙ１≦ｙ２となると、Ｄ／Ａ変換部２８への出力を、制御出力値ｙ２から制御出力値ｙ１へと切り替えて、これによって、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュ後退限位置が、制御出力値ｙ１の減速パターン特性で規定される所定位置（図３中に示すように、樹脂量計量行程の後半行程の開始位置からの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置）となるように、制御出力の切り替え制御を行う。
【００３３】
また、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間内において、ｙ１≦ｙ２とならなかった場合には、すなわち、樹脂量計量行程の後半行程の時間内で最後までｙ１＞ｙ２である場合には、スイッチ部２７は、Ｄ／Ａ変換部２８への出力として制御出力値ｙ２を最後まで選択し続けることになる。このようにスイッチ部２７が最後まで制御出力値ｙ２を出力し続ける場合には、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）は、上記したスクリュ後退限規制位置の手前か、もしくはスクリュ後退限規制位置と一致することになる。
【００３４】
ここで、本実施形態のような制御を行わない、樹脂量計量行程の後半行程の時間軸に沿った圧力フィードバック制御を行った際、すなわち、樹脂量計量行程の後半行程中においてスクリュ後退限位置の規制を行わない、時間軸に沿った圧力フィードバック制御を行った際において、良好な可塑化・計量がなされているときの樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきの平均値を、前記のスクリュ後退限規制位置に設定したと仮定すると、本実施形態では、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつき範囲は、従来の１／２に低減されることなり、以って、計量容積のばらつきが従来よりも小さくなる。また、例えば、良好な可塑化・計量がなされているときの樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつき範囲内における、スクリュ後退量の少ない方の値を、前記のスクリュ後退限規制位置に設定すれば、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置は概ねスクリュ後退限規制位置に収斂するようになり、以って、計量容積が安定する。
【００３５】
図４は、本実施形態の射出成形機の表示装置上に表示された可塑化・計量条件の設定画面の１例を示す図である。同図において、３１は可塑化・樹脂送り込み行程の条件設定欄、３２は、樹脂量計量行程の前半行程の条件設定欄３３と、樹脂量計量行程の後半行程の条件設定欄３４とからなる、樹脂量計量行程の条件設定欄である。
【００３６】
可塑化・樹脂送り込み行程の条件設定欄３１には、可塑化・樹脂送り込み行程のスクリュストロークの設定部３１ａと、スクリュ回転数の設定部３１ｂと、樹脂圧の設定部３１ｃとが設けられている。また、樹脂量計量行程の前半行程の条件設定欄３３には、樹脂量計量行程の前半行程の時間の設定部３３ａと、樹脂圧の設定部３３ｂとが設けられていると共に、最新ショットにおける樹脂量計量行程の前半行程の完了時点での、可塑化・樹脂送り込み行程完了時スクリュ測定位置からの後退幅（スクリュが後退した場合はマイナス表示）の表示部３３ｃが設けられている。また、樹脂量計量行程の後半行程の条件設定欄３４には、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュの後退制限ストローク幅の設定部３４ａと、樹脂量計量行程の後半行程の時間の設定部３４ｂと、樹脂圧の設定部３４ｃとが設けられていると共に、最新ショットにおける樹脂量計量行程の後半行程の完了時点での、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点でのスクリュ測定位置からのスクリュの後退ストローク幅の表示部３４ｄが設けられている。そして、オペレータは、良好な可塑化・計量が行われているときの、表示部３４ｄの表示データを参照することにより、後退制限ストローク幅の設定部３４ａでの設定値を適正値に設定できるようになっている。
【００３７】
図５は、図４の画面上の各設定数値と対応付けた、本実施形態の可塑化・計量行程の時間軸に沿った様子の１例を示す説明図であり、同図の横軸は時間を表し、同図の縦軸は樹脂圧とスクリュ回転数を表している。
【００３８】
図５において、Ｎ１は、可塑化・樹脂送り込み行程で設定されたスクリュ回転数設定値で、ここでは３５０ｒｐｍに設定されている。Ｎ２は可塑化・樹脂送り込み行程のスクリュ回転数の実測値である。
【００３９】
また、Ｍ１は、可塑化・計量行程の各行程に応じて設定された樹脂圧設定値で、可塑化・樹脂送り込み行程では１００ｋｇｆ／ｃｍ2 に、樹脂量計量行程の前半行程では１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 に、樹脂量計量行程の後半行程では１０ｋｇｆ／ｃｍ2 に、それぞれ設定されている。Ｍ２は、可塑化・計量行程の各行程の樹脂圧実測値である。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態では、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値を、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値よりも大きくしてある。このようにする所以は、先にも述べたように、可塑化・樹脂送り込み行程ではスクリュ回転による推進力（圧力）の影響を受け、正確な樹脂圧のコントロールが行われていないため、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時には樹脂密度にばらつきがあり、この樹脂密度のばらつきを無くすには、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧よりも大きな樹脂圧を、所定時間だけ圧力フィードバック制御によって（時間軸に沿った圧力フィードバック制御によって）付加すると、樹脂密度のばらつきが良好に低減できることが、実験的に立証されたからである。
【００４１】
また、図５に示すように、本実施形態では、樹脂量計量行程の後半行程の樹脂圧設定値を、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値よりも格段に小さくしてある。このようにする所以は、樹脂量計量行程の前半行程で高められた樹脂圧をこのまま射出開始の直前まで維持すると、加熱シリンダ先端のノズルから溶融樹脂がドルーリング（鼻たれ現象：ｄｒｏｏｌｉｎｇ）する虞があるため、これを防止するためにサックバックとほぼ同等の効果を樹脂量計量行程の後半行程で得るためである。
【００４２】
なお、ドルーリング防止弁を備えたノズルをもつ射出成形機の場合には、上述した樹脂量計量行程の後半行程を設ける必要はなく、この場合には、樹脂量計量行程を、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値よりも大きな樹脂圧設定値とした、圧力１段設定の圧力フィードバック制御によって実行するようにして、前記した後退制限ストローク幅は、樹脂量計量行程の開始時点の位置を基準として設定するようになせばよい。
【００４３】
図６は、図４の画面上の各設定数値と対応付けた、本実施形態の可塑化・計量行程のスクリュストローク軸に沿った様子の１例を示す説明図であり、同図の横軸はスクリュストローク（スクリュ位置）を表し、同図の縦軸は樹脂圧を表している。
【００４４】
図６に示すように、樹脂圧実測値Ｍ２は、可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置から立ち上がって、可塑化・樹脂送り込み行程の終了位置まで、すなわち樹脂量計量行程の前半行程の開始位置まで（ここでは、可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置を基準位置０としたとき、２８．５０ｍｍの位置まで）、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値に倣うように、圧力フィードバック制御される。樹脂量計量行程の前半行程の開始位置からは、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値に倣うように、０．３秒の間だけ圧力フィードバック制御が行われて、この結果、スクリュは所定量だけ前進して、樹脂量計量行程の前半行程の終了時点（樹脂量計量行程の後半行程の開始時点）では、スクリュ位置は基準位置０から、例えばこの場合は２８．３５ｍｍの位置をとる。そして、この２８．３５ｍｍが実測されて、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置として認知されると共に、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置２８．３５ｍｍに、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュの後退制限ストローク幅１．２０ｍｍを加算した位置、すなわち、２９．５５ｍｍのスクリュ位置が、スクリュがそれ以上後退できない位置（スクリュ後退限規制位置）として設定される。樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置からは、樹脂量計量行程の後半行程の樹脂圧設定値に倣うように、０．２秒の間だけ圧力フィードバック制御が行われて、この結果、スクリュは所定量だけ後退して、樹脂量計量行程の後半行程の終了時点では、スクリュは２９．５５ｍｍの位置またはその直前の位置で停止することとなる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インラインスクリュ式の射出成形機において、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつきをも抑えることが可能となり、精密成型等に好適な、良好かつ安定した可塑化・計量を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係るインスクリュ式の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図２】図１中の圧力フィードバック制御部の構成の１例を示す説明図である。
【図３】本発明の１実施形態における、制御出力値ｙ１とｙ２との関係を示す、樹脂量計量行程の後半行程の様子を示す説明図である。
【図４】本発明の１実施形態における、表示装置上に表示された可塑化・計量条件の設定画面の１例を示す説明図である。
【図５】本発明の１実施形態における、図４の画面上の各数値と対応付けた、可塑化・計量行程の時間軸に沿った様子の１例を示す説明図である。
【図６】本発明の１実施形態における、図４の画面上の各数値と対応付けた、可塑化・計量行程のスクリュストローク軸に沿った様子の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 加熱シリンダ
２ スクリュ
３ スクリュ回転用のサーボモータ
６ 射出用のサーボモータ
９ エンコーダ
１０ ロードセル
１１ エンコーダ
１２ 可塑化・計量条件設定格納部
１３ スクリュ回転数設定格納部
１４ 樹脂圧力条件設定格納部
１５ 可塑化・計量制御部
１６ スクリュ回転数フィードバック制御部
１７ 圧力フィードバック制御部
１８ サーボアンプ
１９ サーボアンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、インラインスクリュ式の射出成形機の制御方法に係り、特に、樹脂密度の安定化を図るのに好適な射出成形機における可塑化・計量行程の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インラインスクリュ式の射出成形機においては、公知のように、スクリュの回転と後退によって、可塑化した溶融樹脂をスクリュの先端側に溜め込んで、可塑化・計量を行うようになっている。
【０００３】
上記の可塑化・計量行程は、従来は一般的に、可塑化・計量の開始位置から可塑化・計量の完了位置までのスクリュストロークを設定すると共に、射出駆動源が油圧シリンダの場合には、スクリュ回転数と背圧とを設定して、この設定条件にしたがって、スクリュの回転数と背圧とを制御し、射出駆動源がサーボモータ（電動サーボモータ）の場合には、スクリュ回転数とスクリュ先端樹脂圧とを設定して、この設定条件にしたがって、スクリュの回転数とスクリュが樹脂により受ける圧力とを制御し、いずれの場合も、可塑化・計量の完了位置に到達すると、スクリュの回転動作と後退動作を停止させて、可塑化・計量行程を終了させるようになっていた。
【０００４】
上述のように従来の可塑化・計量行程は、可塑化・計量の完了位置に至るとスクリュの回転動作と後退動作を停止させるので、可塑化・計量の完了位置は常に一定のものとなる。しかしながら、従来の可塑化・計量動作では、可塑化・計量行程の最初から終わりまでの間、常にスクリュを回転させた状態で、圧力フィードバック制御を行っているので、圧力フィードバック制御のためにロードセル（力センサ（圧力値に変換する）；以下、圧力センサと表記）で検出される圧力測定値には、スクリュ回転による推進力（圧力）が加味されたものとなる。そして、このスクリュ回転による推進力（圧力）は、スクリュと樹脂間や加熱シリンダの内面と樹脂間の摩擦力の変動などによって、変動し易いものであるため、ロードセルの検出圧力を設定された圧力と一致させるように圧力フィードバック制御しても、スクリュ回転による推進力（圧力）が変動すると、樹脂の実際圧力がばらつきを示し、このため、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度がばらつくという問題があった。
【０００５】
そこで、本願出願人は、計量して貯えられた溶融樹脂の上記ばらつきを可及的に低減するための、インラインスクリュ式の射出成形機における可塑化・計量行程の制御方法を、特願平９−３００７６４号によって提案した。すなわち、この先願においては、従前は単に計量行程と呼ばれている可塑化・計量行程を、樹脂を溶融し、可塑化してスクリュ先端側に送り込む可塑化・樹脂送り込み行程と、スクリュを最終的に計量完了位置（後退限位置）まで後退させる樹脂量計量行程とに、２分して、可塑化・樹脂送り込み行程では、スクリュ回転数をフィードバック制御することでスクリュを回転駆動制御しつつ、スクリュに対して圧力フィードバック制御を行い、可塑化・樹脂送り込み行程に引き続く樹脂量計量行程では、スクリュの回転を停止させた状態で、スクリュに対して時間軸に沿った圧力フィードバック制御（つまり、時間軸に沿った圧力設定値にしたがった圧力フィードバック制御）を実行するようにしている。そして、このように、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程においては、スクリュ回転による推進力（圧力）の影響を受けない状態で、所定時間の圧力フィードバック制御を行っているので、樹脂圧力のコントロールがきわめて良好な状態で行い得ることになり、これによって、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきが可及的に低減される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特願平９−３００７６４号で提案された技術では、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程において、スクリュ回転を停止させた状態で、一定時間の圧力制御（時間軸に沿った圧力制御）を行うことで、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきを可及的に低減するようにしており、樹脂挙動等が安定している場合には、樹脂量計量行程（可塑化・計量行程）の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきも比較的に小さくなる。しかしながら、前記先願の樹脂量計量行程は、時間軸に沿った圧力フィードバック制御であるために、スクリュ後退限位置を一定にコントロールすることはできず、予期せぬ樹脂挙動の変動等によって、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきが大きくなる虞があった。
【０００７】
つまり、前記特願平９−３００７６４号で提案された技術においては、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつき範囲を小さくする、ないしは、ばらつきを抑えることに関しては配慮が払われておらず、成形条件によっては、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきを抑えて、以って計量容積を安定化させることが、求められるケースもある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、インラインスクリュ式の射出成形機において、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつきも抑えることが可能な、計量行程の制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内にスクリュを回転並びに前後進可能であるように配設し、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動源と、スクリュを前後進駆動する射出駆動源とを具備した、インラインスクリュ式の射出成形機の制御方法において、
可塑化・計量行程の第１段階である可塑化・樹脂送り込み行程を、スクリュ回転数をフィードバック制御することによりスクリュを回転駆動制御しつつ、スクリュに対して圧力フィードバック制御を行うことで実行し、
上記可塑化・樹脂送り込み行程に引き続く、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程を、スクリュの回転を停止させた状態で、時間軸に沿った圧力設定値にしたがった圧力フィードバック制御をスクリュに対して行うことで実行すると共に、この樹脂量計量行程における最終のスクリュ後退限位置を規定する後退限規定値を設定して、樹脂量計量行程の期間においてもスクリュの現在位置を監視し、樹脂量計量行程期間中に、スクリュが上記後退限規定値で規定される位置を超えることがないように制御する、ようにされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係るインラインスクリュ式の射出成形機の要部構成を示す図であり、メカニズムはスクリュの回転駆動系と前後進駆動系のみを示し、制御系は可塑化・計量系のみを示してある。
【００１１】
図１において、１は加熱シリンダ、２は加熱シリンダ１内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、３はスクリュ２を回転駆動するスクリュ回転駆動源（可塑化・樹脂送り込み駆動源）としてのスクリュ回転用のサーボモータ、３ａはサーボモータ３の出力プーリ、４は出力プーリ３ａの回転をスクリュ２の後端に結合されたプーリ５に伝達するタイミングベルト、６は射出駆動源としての射出用のサーボモータ、６ａはサーボモータ６の出力プーリ、７は出力プーリ６ａの回転を回転→直線運動変換メカニズム８のプーリ８ａに伝達するタイミングベルト、８は回転運動を直線運動に変換してスクリュ２に伝達するためのボールネジ機構よりなる回転→直線運動変換メカニズム、９はスクリュ回転用のサーボモータ３の回転を検出するエンコーダ、１０はスクリュ２にかかる圧力を検出するロードセル、１１は射出用のサーボモータ６の回転を検出するエンコーダである。なお、本実施形態においては、可塑化・計量用のサーボモータ３、タイミングベルト４、プーリ５は、スクリュ２と一体となって前後進するようになっている。
【００１２】
１２はマイクロコンピュータ等の機能で具現化される可塑化・計量条件設定格納部で、スクリュ回転数設定格納部１３と、樹脂圧力条件設定格納部１４とを具備する。１５も同じくマイクロコンピュータの機能で具現化される可塑化・計量制御部で、スクリュ回転数フィードバック制御部１６と、圧力フィードバック制御部１７とを具備する。また、１８はスクリュ回転用のサーボモータ３を駆動制御するサーボアンプ、１９は射出用のサーボモータ５を駆動制御するサーボアンプである。
【００１３】
可塑化・計量条件設定格納部１２のスクリュ回転数設定格納部１３には、可塑化・計量行程の第１段階である可塑化・樹脂送り込み行程の、スクリュ回転数の制御条件が書き替え可能に格納されており、本実施形態では、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置までの、所定かつ一定数の設定スクリュ回転数（ｒｐｍ）が記憶されるようになっている。
【００１４】
また、可塑化・計量条件設定格納部１２の樹脂圧力条件設定格納部１４には、可塑化・樹脂送り込み行程、および、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程の、樹脂圧力の制御条件が格納されている。本実施形態では、樹脂圧力条件設定格納部１４には、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置までの、所定かつ一定数の設定樹脂圧力と、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時点から樹脂量計量行程の完了時点までの、時間軸に沿った２段設定された設定樹脂圧力と、樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅（すなわち、樹脂量計量行程の後半行程の開始位置（これは各ショット毎に計測して認知される）からのスクリュ後退限位置を規定する後退限規定値）とが、記憶されるようになっている。
【００１５】
可塑化・計量制御部１５のスクリュ回転数フィードバック制御部１６は、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、スクリュ回転数設定格納部１３に格納された設定データと、エンコーダ９の出力Ａ１から得られる実測スクリュ回転数データとを対比し、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置に至る間での区間を、設定されたスクリュ回転数となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１８に出力し、スクリュ回転用のサーボモータ３を駆動制御する。サーボモータ３の回転は、出力プーリ３ａ、タイミングベルト４、プーリ５を介してスクリュ２に伝達され、これにより、スクリュ２が設定された回転数となるように、フィードバック制御により回転駆動される。
【００１６】
可塑化・計量制御部１５の圧力フィードバック制御部１７は、可塑化・樹脂送り込み行程においては、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、可塑化・計量の開始位置（可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置）から可塑化・樹脂送り込み行程の完了位置に至る間での区間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、射出用のサーボモータ６を駆動制御する。サーボモータ６の回転は、出力プーリ６ａ、タイミングベルト７を介して回転→直線運動変換メカニズム８のプーリ８ａに伝達され、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるように、スクリュ２がフィードバック制御によって前後進駆動制御（停止制御を含む）される。
【００１７】
また、圧力フィードバック制御部１７は、樹脂量計量行程の前半行程においては、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時点から、予め設定された樹脂量計量行程の前半行程の完了時点までの期間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるようにフィードバック制御が実行される。
【００１８】
また、圧力フィードバック制御部１７は、樹脂量計量行程の後半行程においては、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された設定データと、ロードセル１０の出力Ａ２から得られる実測圧力データとを対比し、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点から、予め設定された樹脂量計量行程の後半行程の完了時点までの期間を、設定された樹脂圧力となるように制御信号を生成して、これをサーボアンプ１９に出力し、これによって、ロードセル１０により検出されたスクリュ２にかかる圧力が、設定された樹脂圧力となるようにフィードバック制御が実行される。さらに、この樹脂量計量行程の後半行程においては、圧力フィードバック制御部１７は、エンコーダ１１の出力Ａ３から得られる実測スクリュ位置を監視すると共に、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点（樹脂量計量行程の後半行程の開始時点）においてエンコーダ１１で計測された実測スクリュ位置情報を認知して、この樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の実測スクリュ位置を基準とする、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された前記した樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置を、スクリュ２が超えることがないように制御する。
【００１９】
図２は、可塑化・計量制御部１５の圧力フィードバック制御部１７の１例を示す図で、同図において、図１と均等なものには同一符号を付してある。
【００２０】
図２において、２１は偏差検出部、２２は圧力フィードバック制御のためのＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、２３はＰＩＤ演算部２２の出力を変換処理する出力変換部、２４は速度制御パターン作成部、２５は偏差カウンタ、２６は速度制御のための制御出力値を生成して出力する速度制御指令値出力部、２７は、出力変換部２３の出力と速度制御指令値出力部２６の出力とを切り替えて出力するスイッチ部、２８は、スイッチ部２７の出力をアナログ変換して、圧力指令値を見かけ速度指令値として（サーボモータ６に与えられる制御値は、圧力フィードバック制御であっても、サーボモータ６から見れば速度制御値となる）、サーボアンプ１９に出力するＤ／Ａ変換部である。
【００２１】
可塑化・樹脂送り込み行程においては、偏差検出部２１には、可塑化・樹脂送り込み行程の開始指令の到来から可塑化・樹脂送り込み行程の終了指令の到来までの間、可塑化・樹脂送り込み行程の圧力設定値ｐ１と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。また、樹脂量計量行程の前半行程においては、偏差検出部２１には、樹脂量計量行程の前半行程の開始指令の到来から樹脂量計量行程の前半行程の終了指令の到来までの間、樹脂量計量行程の前半行程の圧力設定値ｐ２と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。また、樹脂量計量行程の後半行程においては、偏差検出部２１には、樹脂量計量行程の後半行程の開始指令の到来から樹脂量計量行程の後半行程の終了指令の到来までの間、樹脂量計量行程の後半行程の圧力設定値ｐ３と、ロードセル１０の出力Ａ２を演算処理して得られる圧力測定値ｐｘとが、それぞれ適宜サンプリング周期で供給される。
【００２２】
偏差検出部２１では、圧力設定値ｐ１（またはｐ２またはｐ３）と圧力測定値ｐｘとから、両者の差分を算出し、これを偏差（圧力の偏差）ｅとしてＰＩＤ演算部２２へ出力する。ＰＩＤ演算部２２では、入力された偏差ｅを用いて、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作に基づくフィードバック制御を行うための演算処理、すなわち次式による演算処理を実行し、圧力測定値ｐｘを圧力設定値ｐ１（またはｐ２またはｐ３）に一致させるための操作量ｕを算出する。なお、次式において、Ｐｉ，Ｉｉ，ＤｉはＰＩＤ定数である。
【００２３】
【数１】
出力変換部２３では、ＰＩＤ演算部２２からの出力たる操作量ｕを、操作量値ｕ→制御出力値ｙ２の出力変換式、すなわちｙ２＝ｇ（ｕ）によって、制御出力値ｙ２として演算変換処理して求め、これをスイッチ部２７へ出力する。
【００２５】
スイッチ部２７は、可塑化・樹脂送り込み行程、および樹脂量計量行程の前半行程においては、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２を無条件で選択して、Ｄ／Ａ変換部２８へ出力するように制御される。
【００２６】
速度制御パターン作成部２４では、樹脂量計量行程の後半行程における、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の実測スクリュ位置を始点とし、樹脂圧力条件設定格納部１４に格納された前記した樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置を終点とする、スクリュストローク軸（位置軸）に沿って、各位置ｓ１毎に設定された樹脂量計量行程の後半行程の速度設定値ｖ１に基づいて、樹脂量計量行程の後半行程における速度制御パターンを生成し、これを偏差カウンタ２５へ出力する。また、偏差カウンタ２５へは、エンコーダ１１の出力Ａ３に基づく、樹脂量計量行程の後半行程における現在のスクリュ位置情報が入力される。
【００２７】
偏差カウンタ２５は、速度制御パターン作成部２４からの位置軸に沿った速度制御パターン情報と、スクリュの現在位置情報とに基づき、樹脂量計量行程の後半行程におけるスクリュの現在位置に応じた速度の偏差を、速度制御指令値出力部２６へ出力する。速度制御指令値出力部２６では、出力変換部２３とほぼ同様の出力変換の演算処理等を行って、演算処理結果を制御出力値ｙ１として、スイッチ部２７へ出力する。
【００２８】
樹脂量計量行程の後半行程においては、スイッチ部２７は、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２と、速度制御指令値出力部２６からの制御出力値ｙ１とを常時監視して、両者ｙ１，ｙ２の大小関係を判定しており、ｙ１＞ｙ２である際には、出力変換部２３からの制御出力値ｙ２をＤ／Ａ変換部２８へ出力し、ｙ１≦ｙ２となると、速度制御指令値出力部２６からの制御出力値ｙ１をＤ／Ａ変換部２８へ出力する。
【００２９】
図３は、上記した制御出力値ｙ１とｙ２との関係を示す、樹脂量計量行程の後半行程の様子を示す説明図で、同図の横軸はスクリュストローク（スクリュ位置）を示し、同図の縦軸は速度を示している。
【００３０】
図３に示すように、予め定められた所定時間にわたる、樹脂量計量行程の前半行程の圧力フィードバック制御（時間軸に沿った圧力フィードバック制御）が終了すると、予め定められた所定時間にわたる、樹脂量計量行程の後半行程の圧力フィードバック制御（時間軸に沿った圧力フィードバック制御）が開始される。この樹脂量計量行程の後半行程の時間軸に沿った圧力フィードバック制御では、圧力測定値ｐｘが、樹脂量計量行程の後半行程の圧力設定値ｐ３と一致するように圧力優先のフィードバック制御が行われ、出力変換部２３からは、圧力測定値ｐｘが圧力設定値ｐ３に一致するように制御する制御出力値ｙ２が出力される。この制御出力値ｙ２は、サーボモータ６に対しては見かけ速度指令値として与えられるものであるが、圧力優先制御のための制御出力であるため、図３に示すように、速度制御出力としては、あるばらつき範囲Ｓをもつものとなる。
【００３１】
一方、速度制御指令値出力部２６の出力する制御出力値ｙ１は、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュ後退限位置を規定するためのものであって、図３に示すように、スクリュ位置に沿った樹脂量計量行程の後半行程の終期位置区間を除いて、制御出力値ｙ２よりも十分に大きな値をとるように設定されており、樹脂量計量行程の後半行程の終期位置区間においては、制御出力値ｙ２のばらつき範囲Ｓによるｙ２の変動の如何によっては、樹脂量計量行程の後半行程の完了前に（すなわち、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間が経過する前に）、ｙ１≦ｙ２となる場合もあるように、制御出力値ｙ１はその減速パターン特性が定められている。
【００３２】
したがって、保圧フィードバック制御部１７のスイッチ部２８は、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間が経過する前に、ｙ１≦ｙ２となると、Ｄ／Ａ変換部２８への出力を、制御出力値ｙ２から制御出力値ｙ１へと切り替えて、これによって、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュ後退限位置が、制御出力値ｙ１の減速パターン特性で規定される所定位置（図３中に示すように、樹脂量計量行程の後半行程の開始位置からの後退制限ストローク幅で規定されるスクリュ後退限規制位置）となるように、制御出力の切り替え制御を行う。
【００３３】
また、予め定められた所定の樹脂量計量行程の後半行程の時間内において、ｙ１≦ｙ２とならなかった場合には、すなわち、樹脂量計量行程の後半行程の時間内で最後までｙ１＞ｙ２である場合には、スイッチ部２７は、Ｄ／Ａ変換部２８への出力として制御出力値ｙ２を最後まで選択し続けることになる。このようにスイッチ部２７が最後まで制御出力値ｙ２を出力し続ける場合には、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）は、上記したスクリュ後退限規制位置の手前か、もしくはスクリュ後退限規制位置と一致することになる。
【００３４】
ここで、本実施形態のような制御を行わない、樹脂量計量行程の後半行程の時間軸に沿った圧力フィードバック制御を行った際、すなわち、樹脂量計量行程の後半行程中においてスクリュ後退限位置の規制を行わない、時間軸に沿った圧力フィードバック制御を行った際において、良好な可塑化・計量がなされているときの樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置（スクリュ後退限位置）のばらつきの平均値を、前記のスクリュ後退限規制位置に設定したと仮定すると、本実施形態では、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつき範囲は、従来の１／２に低減されることなり、以って、計量容積のばらつきが従来よりも小さくなる。また、例えば、良好な可塑化・計量がなされているときの樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつき範囲内における、スクリュ後退量の少ない方の値を、前記のスクリュ後退限規制位置に設定すれば、樹脂量計量行程の後半行程の完了時点でのスクリュ位置は概ねスクリュ後退限規制位置に収斂するようになり、以って、計量容積が安定する。
【００３５】
図４は、本実施形態の射出成形機の表示装置上に表示された可塑化・計量条件の設定画面の１例を示す図である。同図において、３１は可塑化・樹脂送り込み行程の条件設定欄、３２は、樹脂量計量行程の前半行程の条件設定欄３３と、樹脂量計量行程の後半行程の条件設定欄３４とからなる、樹脂量計量行程の条件設定欄である。
【００３６】
可塑化・樹脂送り込み行程の条件設定欄３１には、可塑化・樹脂送り込み行程のスクリュストロークの設定部３１ａと、スクリュ回転数の設定部３１ｂと、樹脂圧の設定部３１ｃとが設けられている。また、樹脂量計量行程の前半行程の条件設定欄３３には、樹脂量計量行程の前半行程の時間の設定部３３ａと、樹脂圧の設定部３３ｂとが設けられていると共に、最新ショットにおける樹脂量計量行程の前半行程の完了時点での、可塑化・樹脂送り込み行程完了時スクリュ測定位置からの後退幅（スクリュが後退した場合はマイナス表示）の表示部３３ｃが設けられている。また、樹脂量計量行程の後半行程の条件設定欄３４には、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュの後退制限ストローク幅の設定部３４ａと、樹脂量計量行程の後半行程の時間の設定部３４ｂと、樹脂圧の設定部３４ｃとが設けられていると共に、最新ショットにおける樹脂量計量行程の後半行程の完了時点での、樹脂量計量行程の前半行程の完了時点でのスクリュ測定位置からのスクリュの後退ストローク幅の表示部３４ｄが設けられている。そして、オペレータは、良好な可塑化・計量が行われているときの、表示部３４ｄの表示データを参照することにより、後退制限ストローク幅の設定部３４ａでの設定値を適正値に設定できるようになっている。
【００３７】
図５は、図４の画面上の各設定数値と対応付けた、本実施形態の可塑化・計量行程の時間軸に沿った様子の１例を示す説明図であり、同図の横軸は時間を表し、同図の縦軸は樹脂圧とスクリュ回転数を表している。
【００３８】
図５において、Ｎ１は、可塑化・樹脂送り込み行程で設定されたスクリュ回転数設定値で、ここでは３５０ｒｐｍに設定されている。Ｎ２は可塑化・樹脂送り込み行程のスクリュ回転数の実測値である。
【００３９】
また、Ｍ１は、可塑化・計量行程の各行程に応じて設定された樹脂圧設定値で、可塑化・樹脂送り込み行程では１００ｋｇｆ／ｃｍ2 に、樹脂量計量行程の前半行程では１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 に、樹脂量計量行程の後半行程では１０ｋｇｆ／ｃｍ2 に、それぞれ設定されている。Ｍ２は、可塑化・計量行程の各行程の樹脂圧実測値である。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態では、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値を、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値よりも大きくしてある。このようにする所以は、先にも述べたように、可塑化・樹脂送り込み行程ではスクリュ回転による推進力（圧力）の影響を受け、正確な樹脂圧のコントロールが行われていないため、可塑化・樹脂送り込み行程の完了時には樹脂密度にばらつきがあり、この樹脂密度のばらつきを無くすには、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧よりも大きな樹脂圧を、所定時間だけ圧力フィードバック制御によって（時間軸に沿った圧力フィードバック制御によって）付加すると、樹脂密度のばらつきが良好に低減できることが、実験的に立証されたからである。
【００４１】
また、図５に示すように、本実施形態では、樹脂量計量行程の後半行程の樹脂圧設定値を、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値よりも格段に小さくしてある。このようにする所以は、樹脂量計量行程の前半行程で高められた樹脂圧をこのまま射出開始の直前まで維持すると、加熱シリンダ先端のノズルから溶融樹脂がドルーリング（鼻たれ現象：ｄｒｏｏｌｉｎｇ）する虞があるため、これを防止するためにサックバックとほぼ同等の効果を樹脂量計量行程の後半行程で得るためである。
【００４２】
なお、ドルーリング防止弁を備えたノズルをもつ射出成形機の場合には、上述した樹脂量計量行程の後半行程を設ける必要はなく、この場合には、樹脂量計量行程を、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値よりも大きな樹脂圧設定値とした、圧力１段設定の圧力フィードバック制御によって実行するようにして、前記した後退制限ストローク幅は、樹脂量計量行程の開始時点の位置を基準として設定するようになせばよい。
【００４３】
図６は、図４の画面上の各設定数値と対応付けた、本実施形態の可塑化・計量行程のスクリュストローク軸に沿った様子の１例を示す説明図であり、同図の横軸はスクリュストローク（スクリュ位置）を表し、同図の縦軸は樹脂圧を表している。
【００４４】
図６に示すように、樹脂圧実測値Ｍ２は、可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置から立ち上がって、可塑化・樹脂送り込み行程の終了位置まで、すなわち樹脂量計量行程の前半行程の開始位置まで（ここでは、可塑化・樹脂送り込み行程の開始位置を基準位置０としたとき、２８．５０ｍｍの位置まで）、可塑化・樹脂送り込み行程の樹脂圧設定値に倣うように、圧力フィードバック制御される。樹脂量計量行程の前半行程の開始位置からは、樹脂量計量行程の前半行程の樹脂圧設定値に倣うように、０．３秒の間だけ圧力フィードバック制御が行われて、この結果、スクリュは所定量だけ前進して、樹脂量計量行程の前半行程の終了時点（樹脂量計量行程の後半行程の開始時点）では、スクリュ位置は基準位置０から、例えばこの場合は２８．３５ｍｍの位置をとる。そして、この２８．３５ｍｍが実測されて、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置として認知されると共に、樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置２８．３５ｍｍに、樹脂量計量行程の後半行程のスクリュの後退制限ストローク幅１．２０ｍｍを加算した位置、すなわち、２９．５５ｍｍのスクリュ位置が、スクリュがそれ以上後退できない位置（スクリュ後退限規制位置）として設定される。樹脂量計量行程の後半行程の開始時点の位置からは、樹脂量計量行程の後半行程の樹脂圧設定値に倣うように、０．２秒の間だけ圧力フィードバック制御が行われて、この結果、スクリュは所定量だけ後退して、樹脂量計量行程の後半行程の終了時点では、スクリュは２９．５５ｍｍの位置またはその直前の位置で停止することとなる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インラインスクリュ式の射出成形機において、樹脂密度のばらつきを抑えると同時に、可塑化・計量行程の完了時点でのスクリュ位置のばらつきをも抑えることが可能となり、精密成型等に好適な、良好かつ安定した可塑化・計量を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係るインスクリュ式の射出成形機の要部構成を示す説明図である。
【図２】図１中の圧力フィードバック制御部の構成の１例を示す説明図である。
【図３】本発明の１実施形態における、制御出力値ｙ１とｙ２との関係を示す、樹脂量計量行程の後半行程の様子を示す説明図である。
【図４】本発明の１実施形態における、表示装置上に表示された可塑化・計量条件の設定画面の１例を示す説明図である。
【図５】本発明の１実施形態における、図４の画面上の各数値と対応付けた、可塑化・計量行程の時間軸に沿った様子の１例を示す説明図である。
【図６】本発明の１実施形態における、図４の画面上の各数値と対応付けた、可塑化・計量行程のスクリュストローク軸に沿った様子の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 加熱シリンダ
２ スクリュ
３ スクリュ回転用のサーボモータ
６ 射出用のサーボモータ
９ エンコーダ
１０ ロードセル
１１ エンコーダ
１２ 可塑化・計量条件設定格納部
１３ スクリュ回転数設定格納部
１４ 樹脂圧力条件設定格納部
１５ 可塑化・計量制御部
１６ スクリュ回転数フィードバック制御部
１７ 圧力フィードバック制御部
１８ サーボアンプ
１９ サーボアンプ
Claims (2)
- 加熱シリンダ内にスクリュを回転並びに前後進可能であるように配設し、スクリュを回転駆動するスクリュ回転駆動源と、スクリュを前後進駆動する射出駆動源とを具備した射出成形機の制御方法であって、
可塑化・計量行程の第１段階である可塑化・樹脂送り込み行程を、スクリュ回転数をフィードバック制御することによりスクリュを回転駆動制御しつつ、スクリュに対して圧力フィードバック制御を行うことで実行し、
上記可塑化・樹脂送り込み行程に引き続く、可塑化・計量行程の第２段階である樹脂量計量行程を、スクリュの回転を停止させた状態で、時間軸に沿った圧力設定値にしたがった圧力フィードバック制御をスクリュに対して行うことで実行すると共に、この樹脂量計量行程における最終のスクリュ後退限位置を規定する後退限規定値を設定して、樹脂量計量行程の期間においてもスクリュの現在位置を監視し、樹脂量計量行程期間中に、スクリュが上記後退限規定値で規定される位置を超えることがないように制御する、ことを特徴とした射出成形機の制御方法。 - 請求項１記載において、
前記樹脂量計量行程の少なくとも当初の所定時間は、前記可塑化・樹脂送り込み行程の圧力フィードバック制御の設定圧力値よりも高い設定圧力値によって、圧力フィードバック制御を行うようにした、ことを特徴とした射出成形機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04312999A JP3648083B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 射出成形機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04312999A JP3648083B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 射出成形機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000238092A JP2000238092A (ja) | 2000-09-05 |
| JP3648083B2 true JP3648083B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=12655246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04312999A Expired - Fee Related JP3648083B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 射出成形機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3648083B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4504800B2 (ja) * | 2004-12-20 | 2010-07-14 | 東洋機械金属株式会社 | 射出成形機の計量制御方法および射出成形機 |
| JP2012000929A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Fanuc Ltd | 可塑化状態監視手段を有する射出成形機の制御装置 |
| JP7356391B2 (ja) * | 2020-03-31 | 2023-10-04 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機 |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP04312999A patent/JP3648083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000238092A (ja) | 2000-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5998009B2 (ja) | 成形機の制御装置及び成形機の制御方法 | |
| EP0965428B1 (en) | Depressurization method in plasticization and metering process for a motor-driven injection molding machine | |
| JP4272205B2 (ja) | 射出成形機の制御方法 | |
| US20080152748A1 (en) | Injection molding machine | |
| US20050244537A1 (en) | Controller of injection molding machine | |
| JP4627250B2 (ja) | 射出成形機の制御方法 | |
| JP3648083B2 (ja) | 射出成形機の制御方法 | |
| US5232714A (en) | In-line screw type injection molding machine | |
| US5518390A (en) | Speed control unit for injection molding machines | |
| US5533884A (en) | Speed control unit for an injection molding machine | |
| EP2017061B1 (en) | Injection molding machine with check ring closure determining means | |
| US20030160345A1 (en) | Back pressure control method of injection molding machine driven by servo motor | |
| JP2638626B2 (ja) | 射出成形機のフィードバック制御方法 | |
| JP4266224B2 (ja) | 射出成形機及び射出成形機の制御方法 | |
| US20020005598A1 (en) | Method of controlling the screw of injection molding machine | |
| JP3535106B2 (ja) | 電動式射出成形機におけるロードセルの零点調整方法 | |
| JP4540597B2 (ja) | 射出成形機の射出制御方法及び装置 | |
| JP3686771B2 (ja) | 射出成形機 | |
| JP7421964B2 (ja) | 射出成形機およびその制御方法 | |
| JP3096944B2 (ja) | 射出成形機の射出制御方法および射出成形機 | |
| JP3601871B2 (ja) | 電動式射出成形機の背圧制御方法および装置 | |
| JP3737716B2 (ja) | 射出成形機の射出制御方法 | |
| JP3245819B2 (ja) | 樹脂成形機の可塑化装置 | |
| JP3245818B2 (ja) | 射出成形機のスクリュ回転設定方法 | |
| JPH0615190B2 (ja) | 射出制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040614 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050111 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050210 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110218 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110218 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120218 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120218 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130218 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140218 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |