JP3881319B2 - 電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法 - Google Patents
電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動式射出成形機の可塑化工程におけるスクリュ背圧の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリュ背圧の制御方法は、可塑化により発生する溶融樹脂圧力によって後退させられるスクリュの直線移動が回転運動に変換され、それにより回転させられるサーボモータの回転力や回転量を制御するものであった。回転力の制御は、溶融材料圧またはスクリュ後退力を電気的に測定して得たスクリュ背圧力がスクリュ背圧力の設定値と一致するようにサーボモータをフィードバック制御するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、回転量の制御は、樹脂にかかる圧力を検出し、設定背圧と検出された圧力との差を求め、サーボモータを駆動制御するサーボ回路に前記設定背圧と検出された圧力との差に応じた移動指令を出力することによって背圧を設定背圧となるようにフィードバック制御するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
さらに別の技術として、検出樹脂圧が設定背圧に等しくなるようにスクリュの移動速度をフィードバック制御するものがあり、サーボモータの設定速度指令をオーバライド値に応じて増減させることにより、スクリュを連続的に滑らかに後退移動させるものである（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−３１２２１号公報 （第１−３頁、第１−５図）
【特許文献２】
特開平４−２４９１２９号公報 （第１−７頁、第１−８図）
【特許文献３】
特開平２−１２００２０号公報 （第１−５頁、第１−２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１ないし特許文献３に記載された従来のスクリュ背圧の制御方法はいずれもフィードバック制御によるものであり、当然ながらフィードバックゲインであるＰ、積分ゲインであるＩ、および微分ゲインであるＤの常数設定が必要となる。これらＰＩＤ常数は制御精度を向上させるため、出来るだけ高い値にすることが求められる。しかし、射出成形は極めて多くの樹脂材料を対象とするものであるから、該樹脂材料の流動性や溶融特性には大きな幅がある。そのため、ＰＩＤを平均的な樹脂材料を想定して設定すると、ある樹脂材料ではゲインが低すぎて制御精度が出ず、他の樹脂材料ではゲインが高すぎて不安定となり制御が振動的になる等の問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記した従来の技術における問題を解決するために提案されたものであって、ＯＮ−ＯＦＦ制御であってフィードバック制御ではないにも拘わらず、より簡単な構成でフィードバック制御と同等な制御精度を安定して得られる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、スクリュ背圧を電気信号として検出するセンサと、スクリュを前後進駆動するサーボモータと、スクリュを回転駆動して原料を可塑化するモータと、前記サーボモータと前記モータを制御する制御装置とを備えた電動式射出成形機のスクリュ背圧を制御する方法において、前記制御装置は、前記モータを回転する可塑化工程でスクリュ背圧信号が背圧設定値より小さいときにスクリュを低速で後退させる第１の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第１の行程と、スクリュ背圧信号が背圧設定値より大きいときにスクリュを高速で後退させる第２の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第２の行程とを繰り返して制御することを特徴とする電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第１の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第１の後退速度指令値から付加速度指令値を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１において、前記第２の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第２の後退速度指令値に付加速度指令値を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し、前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記第１の行程から前記第２の行程または前記第２の行程から前記第１の行程への後退速度指令値の切換は、所定の時間的変化に基づいて実行される電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２又は３において、前記監視時間は前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から乖離する程度に応じて変化する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５において、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から大きく乖離したときの監視時間は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値からわずかに乖離したときの監視時間より短くなる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例をスクリュ背圧制御のための制御装置のブロック図とともに表した射出成形機の射出装置の概要を示す横断面図、図２はスクリュ背圧の制御形態を説明する動作図、図３はスクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する動作図、図４はスクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する動作図、図５は監視時間のスクリュ背圧信号に対する変化を表す説明図、図６はスクリュ背圧の制御形態を説明する流れ図、図７はスクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図、図８はスクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【００１４】
本発明を実施する射出成形機の射出装置１０は、サーボモータ１５，１５によりスクリュ１３を前進させて溶融樹脂１４を図示しない金型へ射出充填し、モータ２３によりスクリュ１３を回転させて原料樹脂を可塑化・混練・溶融する熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の射出成形に用いる電動式射出装置である。
【００１５】
スクリュ１３は加熱筒１２に回転・往復動可能に嵌挿され、バンドヒータ等の加熱手段が設けられた加熱筒１２と協働して原料樹脂を可塑化・混練・溶融して溶融樹脂１４にする。そして、溶融樹脂１４はプランジャとして前進するスクリュ１３によりノズル１１を介して金型（図示せず）へ射出充填される。加熱筒１２はナット１７によりハウジング１６に固着され、スクリュ１３は軸２２に固着されている。軸２２は連結盤２０にベアリング２７により回動自在に設けられている。連結盤２０の両端部に固着されたボールナット１９，１９はボールネジ１８，１８と螺合し、ボールネジ１８はハウジング１６に固着されたサーボモータ１５のロータに接続されている。軸２２を内装した連結盤２０の筒状部の内側にはスクリュ１３が受ける溶融樹脂１４の圧力を検出するセンサとしてロードセル２１が取付けられ、該筒状部の端部にはスクリュ１３を回転駆動するモータ２３が固着され、そのロータは軸２２に接続されている。モータ２３はサーボ式が好ましいが誘導式等であってもよい。
【００１６】
制御装置３０はマイクロプロセッサにより構成され、射出装置１０や図示しない型締装置等からなる射出成形機の作動シーケンスやアクチュエータの速度、力、位置および温度等を制御する。図１は制御装置における本発明に関与する部分のみを機能的に示す。背圧設定値３１、監視時間設定値３２、第１の後退速度指令値３３および第２の後退速度指令値３４は、それぞれ単独に設定されるかまたは制御装置３０の操作部で設定する背圧設定値３１に基づいてＣＰＵで演算されＲＡＭまたはＲＯＭに格納されたものである。なお、第２の後退速度指令値３４は、後述するように、スクリュ後退速度の実測値から求めることもある。また、操作部、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭは公知の構成であるので図示および説明を省略する。
【００１７】
比較・演算部３５にはロードセル２１からのスクリュ背圧信号、背圧設定値３１および監視時間設定値３２が入力される。比較・演算部３５はそれらの値を比較演算し、その結果である切換信号を切換手段３６へ出力する。切換手段３６には第１の後退速度指令値３３、第２の後退速度指令値３４、および第１の後退速度指令値３３と第２の後退速度指令値３４に付加速度指令値３８を加減算した値が入力されている。切換手段３６は、比較・演算部３５の切換信号により前記複数の指令値のいずれかを択一的に選択し、その選択した信号をサーボアンプ３７へ出力する。サーボアンプ３７はサーボモータ１５，１５をフィードバック制御するための公知の装置である。このサーボアンプ３７には切換手段３６により選択された後退速度指令値が入力されるとともに、サーボモータ１５，１５の駆動軸に取付けたエンコーダ２４，２４からの位置信号が入力される。なお、この実施の形態ではサーボモータ１５は二台設けられているが、それぞれのサーボモータ１５，１５に両者が同期運転出来るような電流を供給するためのサーボアンプ３７を二台設けることもある。また、射出装置の機構を一台のサーボモータ１５により構成することもある。
【００１８】
次に、図２ないし図８に基づいて作動について説明する。前記射出装置１０を前進させ、ノズル１１を図示しない金型に当接させ、前記モータ２３を起動してスクリュ１３を回転させる。これにより、図６に示す樹脂材料の可塑化を開始する（Ｓ１０）。加熱筒１２内で回転するスクリュ１３により樹脂材料は溶融・混練されて溶融樹脂１４となり、溶融樹脂１４は加熱筒１２内のスクリュ１３の前方に貯留される。ノズル１１は図示しない金型に当接されるが、該ノズル１１の先端開口は前回の成形で射出された樹脂により閉塞されている。したがって、回転するスクリュ１３には貯留した溶融樹脂１４の圧力に基づく反力により後退方向の力が発生し、その力はスクリュ背圧信号４０としてロードセル２１で検出される（Ｓ１１）。前記後退方向の力により後退移動するスクリュ１３の位置は、サーボモータ１５のエンコーダ２４あるいは別途設けた位置センサで検出される。スクリュ１３の位置は、予め成形品の容積に基づいて定めた可塑化計量位置と比較演算され、スクリュ１３が可塑化計量位置に到達したか否かが判断される（Ｓ１２）。このＳ１２で前記スクリュ１３が可塑化計量位置に到達したと判断された場合には、モータ２３の回転を停止して可塑化が終了する。一方、前記Ｓ１２でスクリュ１３が可塑化計量位置に到達しないと判断された場合には、本発明のＯＮ−ＯＦＦ制御によりスクリュ１３を後退速度制御してスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１に近接するように制御する。
【００１９】
可塑化行程中、前記比較・演算部３５はスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇したか否かを比較演算する（Ｓ１３）。このＳ１３でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇しなかったとき、すなわち前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１より小さいときはＳ１６の処理にジャンプし、後述する低速でスクリュ１３を後退させる第１の後退速度指令値３３により前記サーボモータ１５，１５の回転を制御する第１の行程４２を継続する。一方、前記Ｓ１３でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇したとき、すなわち前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１より大きいときは比較・演算部３５が切換手段３６に切換信号を伝送し、接続端子５３を接続端子５４に切換える。これにより、前記サーボモータ１５，１５の制御はスクリュ１３を高速で後退させる第２の後退速度指令値３４に基づく速度制御に切換えられる（Ｓ１４）。そして、前記サーボモータ１５，１５の回転がサーボアンプ３７を介して前記第２の後退速度指令値３４により制御される第２の行程４３を実行する。
【００２０】
スクリュ１３の後退速度を高速にすることにより、溶融樹脂１４の圧力すなわちスクリュ背圧信号４０が下降する。次に、Ｓ１５で前記比較・演算部３５が前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降したか否かを比較演算する（Ｓ１５）。このＳ１５でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降しないときは、Ｓ１４に戻って前記第２の行程４３を継続する。一方、前記Ｓ１５でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降したときは、比較・演算部３５が切換手段３６に切換信号を伝送し、接続端子５４を接続端子５３に切換える。これにより、前記サーボモータ１５，１５の制御はスクリュ１３を低速で後退させる第１の後退速度指令値３３に基づく速度制御に切換えられる（Ｓ１６）。そして、前記サーボモータ１５，１５の回転がサーボアンプ３７を介して前記第１の後退速度指令値３３により制御される第１の行程４２を実行する。その後前記Ｓ２に戻り、スクリュ１３が可塑化計量位置に到達するまで前記第１の行程４２と前記第２の行程４３を交互に繰り返し、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１に近接するように制御する。
【００２１】
上記のようにスクリュ背圧信号４０の制御はＯＮ−ＯＦＦ制御であり、図２に示すように、前記背圧信号４０は前記背圧設定値３１を挟んで振動する。さらに、前記スクリュ背圧信号４０の制御はフィードバック制御ではないので、前記背圧信号４０は原料樹脂の可塑化時におけるスクリュ１３の回転負荷変動のような制御上の外乱に影響されやすい。そこで、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離したときは、スクリュ背圧信号４０を背圧設定値３１に近接させるように制御する。
【００２２】
まず、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から下方に乖離したときの制御を図３および図７に基づいて説明する。可塑化行程において、制御装置３０は前記第１の行程を実行中（Ｓ１７）、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から下方に乖離して第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したか否かを判断する（Ｓ１８）。このＳ１８で第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続しないときは、前記Ｓ１７に戻り第１の行程を継続して実行する。一方、前記Ｓ１８で第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したときは、前記第１の後退速度指令値３３から付加速度指令値３８を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し（Ｓ１９）、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値３４から前記第１の後退速度指令値３３を減算した速度差４６を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する（Ｓ２０）。すなわち、図１に示すように、切換手段３６は接続端子５１と接続端子５２とを交互に切換えて制御するのである。なお、前記Ｓ１９における第１の行程では第１の演算値を第１の後退速度指令値３３とみなすのであり、このときの第１の行程も前記Ｓ１８と同様の判断を実行しており、図３に示すように、Ｓ１９の処理を連続して行うこともある。したがって、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１下方への乖離の程度に応じて付加速度指令値３８の付加回数が制御され、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１下方への乖離が修正されるのである。また、前記第１の演算値と第２の演算値は制御装置３０の一時記憶装置であるＲＡＭに格納されてＣＰＵの演算に用いられる。
【００２３】
次に、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から上方に乖離したときの制御を図４および図８に基づいて説明する。可塑化行程において、制御装置３０は前記第２の行程を実行中（Ｓ２１）、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から上方に乖離して第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したか否かを判断する（Ｓ２２）。このＳ２２で第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続しないときは、前記Ｓ２１に戻り第２の行程を継続して実行する。一方、前記Ｓ２２で第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したときは、前記第２の後退速度指令値３４に付加速度指令値３８を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し（Ｓ２３）、前記第２の後退速度指令値３４から前記第１の後退速度指令値３３を減算した速度差４６を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する（Ｓ２４）。すなわち、図１に示すように、切換手段３６は接続端子５６と接続端子５５とを交互に切換えて制御するのである。なお、前記Ｓ２３における第２の行程では第１の演算値を第２の後退速度指令値３４とみなすのであり、このときの第２の行程も前記Ｓ２２と同様の判断を実行しており、図４に示すように、Ｓ２３の処理を連続して行うこともある。したがって、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１上方への乖離の程度に応じて付加速度指令値３８の付加回数が制御され、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１上方への乖離が修正されるのである。また、前記第１の演算値と第２の演算値は制御装置３０の一時記憶装置であるＲＡＭに格納されてＣＰＵの演算に用いられる。
【００２４】
ところで、図１に示す切換手段３６による第１の後退速度指令値３３と第２の後退速度指令値３４との切換は瞬時に行われる。しかしながら、このような指令信号の瞬時の切換はスクリュ１３の後退速度を急激に変化させる。これにより溶融樹脂１４の圧力すなわちスクリュ背圧信号４０が急激に変動し、前記スクリュ背圧信号４０はスクリュ背圧設定値３１を中心に上下にオーバーシュートやアンダーシュートする。これを防止するため、図２中の符号４７、４８に示すように、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換または第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換は所定の時間的変化に基づいて実行される。ここでは、前記切換を所定の時間的変化である時定数をもって緩やかに変化させることが有効である。前記時定数の値は原料樹脂や可塑化の条件によって適宜変更して設定される。また、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換または第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換は、時定数ではなく直線状または任意の曲線状である時間的変化に基づいて実行してもよい。なお、図２では、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換時定数４７が第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換時定数４８と同じ値である場合を例示したが、可塑化の状況に応じて両切換時定数４７，４８を互いに相違させることもある。また、上記のような設定値の切換を時間的に変化させる制御は、図３および図４に示すスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離したときの制御においても同様に適用できる。
【００２５】
スクリュ背圧の制御を良好にする他の方法として、前記監視時間設定値３２の修正制御がある。この修正制御は、監視時間（監視時間設定値３２）をスクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１から乖離する程度に応じて変化させるものである。ここでは、前記スクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１から大きく乖離したときの監視時間（監視時間設定値３２）は、前記スクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１からわずかに乖離したときの監視時間（監視時間設定値３２）より短くなるようにしている。図５に示すように、背圧設定値３１の第１下限閾値−ＰLと第１上限閾値ＰLとからなる第１の監視幅Ｗ１と、第２下限閾値−ＰHと第２上限閾値ＰHとからなる第２の監視幅Ｗ２を設ける。そして、スクリュ背圧信号４０に対する監視時間設定値３２の変化は、第１の監視幅Ｗ１と第２の監視幅Ｗ２との間では第１の監視幅Ｗ１から第２の監視幅Ｗ２へ向けて比例関係で減少し、第１の監視幅Ｗ１の範囲内では前記設定値３２は該監視幅Ｗ１における所定の値をもって一定とし、第２の監視幅Ｗ２の範囲外では前記設定値３２は該監視幅Ｗ２における所定の値をもって一定とする。なお、第１の監視幅Ｗ１を設けず、第２の監視幅Ｗ２のみを設け、監視時間設定値３２を前記背圧設定値３１と第２の監視幅Ｗ２との間では前記背圧設定値３１から第２の監視幅Ｗ２へ向けて比例関係で短くなるようにしてもよい。さらに、スクリュ背圧信号４０に対する監視時間設定値３２の変化は、前記のような比例関係ではなく任意の曲線状に変化するものとしてもよい。ここでは、前記第１の監視幅Ｗ１と前記第２の監視幅Ｗ２との間では、前記監視時間（監視時間設定値３２）を、前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離するにつれて短くなるように修正する。これにより、前記監視時間に自由度を持たせて前記背圧設定値３１に対するスクリュ背圧信号４０の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好にすることができる。
【００２６】
ここで、本発明の実施例における実際の設定値を例示する。後退速度指令値については、背圧設定値３１が低く設定されてスクリュ背圧が低いときとモータ２３の回転速度設定値が高く設定されてスクリュ１３の回転数が高いときは、より速く前記スクリュ１３を後退させることがスクリュ背圧の制御を良好なものとするために効果的である。そのため、第２の後退速度指令値３４はスクリュ背圧制御の実測値であるスクリュ背圧信号４０に基づいて決定される。具体的には、次のようにして決定される。まず、前記スクリュ１３が後退しないようにサーボモータ１５，１５を回転速度零の状態に制御しておき、スクリュ１３を回転させて樹脂材料の可塑化を開始する。そして、スクリュ背圧信号４０が上昇して背圧設定値３１まで上昇したときのスクリュ１３の後退速度を検出する。検出した後退速度は制御装置３０の一時記憶装置ＲＡＭに第２の後退速度設定値３４として格納される。前記速度差４６は例えば毎秒２ｍｍとして設定し、この値に基づいて前記ＣＰＵが第１の後退速度設定値３３を演算する。
【００２７】
他の設定値は、付加速度設定値３８を毎秒０．１ｍｍ、監視時間設定値３２を１〜２ｍ秒、第１の監視幅Ｗ１を±１ＭＰａ、第２の監視幅Ｗ２を±５ＭＰａ、時定数を２ｍ秒とした。
【００２８】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１の発明は、スクリュ背圧信号が背圧設定値より小さいときにスクリュを低速で後退させる第１の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第１の行程と、スクリュ背圧信号が背圧設定値より大きいときにスクリュを高速で後退させる第２の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第２の行程とを繰り返して制御する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、ＯＮ−ＯＦＦ制御であってフィードバック制御ではないにも拘わらず、より簡単な構成でフィードバック制御と同等な制御精度を安定して得ることができる。
【００３０】
請求項２の発明は、前記第１の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第１の後退速度指令値から付加速度指令値を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の背圧設定値下方への乖離の程度に応じて付加速度指令値の付加回数が制御され、前記スクリュ背圧信号の前記背圧設定値下方への乖離を修正することができる。
【００３１】
請求項３の発明は、前記第２の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第２の後退速度指令値に付加速度指令値を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し、前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の背圧設定値上方への乖離の程度に応じて付加速度指令値の付加回数が制御され、前記スクリュ背圧信号の背圧設定値上方への乖離を修正することができる。
【００３２】
請求項４の発明は、前記第１の行程から前記第２の行程または前記第２の行程から前記第１の行程への後退速度指令値の切換が所定の時間的変化に基づいて実行される電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の制御をアンダーシュートやオーバーシュートのない良好なものとすることができる。
【００３３】
請求項５の発明は、前記監視時間を前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から乖離する程度に応じて変化させる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、前記背圧設定値に対するスクリュ背圧信号の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好なものとすることができる。
【００３４】
請求項６の発明は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から大きく乖離したときの監視時間は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値からわずかに乖離したときの監視時間より短くなる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、前記監視時間に自由度を持たせて前記背圧設定値に対するスクリュ背圧信号の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例をスクリュ背圧制御のための制御装置のブロック図とともに表した射出成形機の射出装置の概要を示す横断面図である。
【図２】スクリュ背圧の制御形態を説明する動作図である。
【図３】スクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する動作図である。
【図４】スクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する動作図である。
【図５】監視時間のスクリュ背圧信号に対する変化を表す説明図である。
【図６】スクリュ背圧の制御形態を説明する流れ図である。
【図７】スクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【図８】スクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１０ 射出装置
１３ スクリュ
１４ 溶融樹脂
１５ サーボモータ
１８ ボールネジ
１９ ボールナット
２１ ロードセル
２２ 軸
２３ モータ
３０ 制御装置
３１ 背圧設定値
３２ 監視時間設定値
３３ 第１の後退速度指令値
３４ 第２の後退速度設定値
３５ 比較・演算部
３６ 切換手段
３８ 付加速度指令値
４０ スクリュ背圧信号
４２ 第１の行程
４３ 第２の行程
４６ 速度差
４７，４８ 切換時定数
ＰL，ＰH 上限閾値
−ＰL，−ＰH 下限閾値
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動式射出成形機の可塑化工程におけるスクリュ背圧の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリュ背圧の制御方法は、可塑化により発生する溶融樹脂圧力によって後退させられるスクリュの直線移動が回転運動に変換され、それにより回転させられるサーボモータの回転力や回転量を制御するものであった。回転力の制御は、溶融材料圧またはスクリュ後退力を電気的に測定して得たスクリュ背圧力がスクリュ背圧力の設定値と一致するようにサーボモータをフィードバック制御するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、回転量の制御は、樹脂にかかる圧力を検出し、設定背圧と検出された圧力との差を求め、サーボモータを駆動制御するサーボ回路に前記設定背圧と検出された圧力との差に応じた移動指令を出力することによって背圧を設定背圧となるようにフィードバック制御するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
さらに別の技術として、検出樹脂圧が設定背圧に等しくなるようにスクリュの移動速度をフィードバック制御するものがあり、サーボモータの設定速度指令をオーバライド値に応じて増減させることにより、スクリュを連続的に滑らかに後退移動させるものである（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−３１２２１号公報 （第１−３頁、第１−５図）
【特許文献２】
特開平４−２４９１２９号公報 （第１−７頁、第１−８図）
【特許文献３】
特開平２−１２００２０号公報 （第１−５頁、第１−２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１ないし特許文献３に記載された従来のスクリュ背圧の制御方法はいずれもフィードバック制御によるものであり、当然ながらフィードバックゲインであるＰ、積分ゲインであるＩ、および微分ゲインであるＤの常数設定が必要となる。これらＰＩＤ常数は制御精度を向上させるため、出来るだけ高い値にすることが求められる。しかし、射出成形は極めて多くの樹脂材料を対象とするものであるから、該樹脂材料の流動性や溶融特性には大きな幅がある。そのため、ＰＩＤを平均的な樹脂材料を想定して設定すると、ある樹脂材料ではゲインが低すぎて制御精度が出ず、他の樹脂材料ではゲインが高すぎて不安定となり制御が振動的になる等の問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記した従来の技術における問題を解決するために提案されたものであって、ＯＮ−ＯＦＦ制御であってフィードバック制御ではないにも拘わらず、より簡単な構成でフィードバック制御と同等な制御精度を安定して得られる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、スクリュ背圧を電気信号として検出するセンサと、スクリュを前後進駆動するサーボモータと、スクリュを回転駆動して原料を可塑化するモータと、前記サーボモータと前記モータを制御する制御装置とを備えた電動式射出成形機のスクリュ背圧を制御する方法において、前記制御装置は、前記モータを回転する可塑化工程でスクリュ背圧信号が背圧設定値より小さいときにスクリュを低速で後退させる第１の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第１の行程と、スクリュ背圧信号が背圧設定値より大きいときにスクリュを高速で後退させる第２の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第２の行程とを繰り返して制御することを特徴とする電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第１の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第１の後退速度指令値から付加速度指令値を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１において、前記第２の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第２の後退速度指令値に付加速度指令値を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し、前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記第１の行程から前記第２の行程または前記第２の行程から前記第１の行程への後退速度指令値の切換は、所定の時間的変化に基づいて実行される電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２又は３において、前記監視時間は前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から乖離する程度に応じて変化する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５において、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から大きく乖離したときの監視時間は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値からわずかに乖離したときの監視時間より短くなる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法に係る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例をスクリュ背圧制御のための制御装置のブロック図とともに表した射出成形機の射出装置の概要を示す横断面図、図２はスクリュ背圧の制御形態を説明する動作図、図３はスクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する動作図、図４はスクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する動作図、図５は監視時間のスクリュ背圧信号に対する変化を表す説明図、図６はスクリュ背圧の制御形態を説明する流れ図、図７はスクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図、図８はスクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【００１４】
本発明を実施する射出成形機の射出装置１０は、サーボモータ１５，１５によりスクリュ１３を前進させて溶融樹脂１４を図示しない金型へ射出充填し、モータ２３によりスクリュ１３を回転させて原料樹脂を可塑化・混練・溶融する熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の射出成形に用いる電動式射出装置である。
【００１５】
スクリュ１３は加熱筒１２に回転・往復動可能に嵌挿され、バンドヒータ等の加熱手段が設けられた加熱筒１２と協働して原料樹脂を可塑化・混練・溶融して溶融樹脂１４にする。そして、溶融樹脂１４はプランジャとして前進するスクリュ１３によりノズル１１を介して金型（図示せず）へ射出充填される。加熱筒１２はナット１７によりハウジング１６に固着され、スクリュ１３は軸２２に固着されている。軸２２は連結盤２０にベアリング２７により回動自在に設けられている。連結盤２０の両端部に固着されたボールナット１９，１９はボールネジ１８，１８と螺合し、ボールネジ１８はハウジング１６に固着されたサーボモータ１５のロータに接続されている。軸２２を内装した連結盤２０の筒状部の内側にはスクリュ１３が受ける溶融樹脂１４の圧力を検出するセンサとしてロードセル２１が取付けられ、該筒状部の端部にはスクリュ１３を回転駆動するモータ２３が固着され、そのロータは軸２２に接続されている。モータ２３はサーボ式が好ましいが誘導式等であってもよい。
【００１６】
制御装置３０はマイクロプロセッサにより構成され、射出装置１０や図示しない型締装置等からなる射出成形機の作動シーケンスやアクチュエータの速度、力、位置および温度等を制御する。図１は制御装置における本発明に関与する部分のみを機能的に示す。背圧設定値３１、監視時間設定値３２、第１の後退速度指令値３３および第２の後退速度指令値３４は、それぞれ単独に設定されるかまたは制御装置３０の操作部で設定する背圧設定値３１に基づいてＣＰＵで演算されＲＡＭまたはＲＯＭに格納されたものである。なお、第２の後退速度指令値３４は、後述するように、スクリュ後退速度の実測値から求めることもある。また、操作部、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭは公知の構成であるので図示および説明を省略する。
【００１７】
比較・演算部３５にはロードセル２１からのスクリュ背圧信号、背圧設定値３１および監視時間設定値３２が入力される。比較・演算部３５はそれらの値を比較演算し、その結果である切換信号を切換手段３６へ出力する。切換手段３６には第１の後退速度指令値３３、第２の後退速度指令値３４、および第１の後退速度指令値３３と第２の後退速度指令値３４に付加速度指令値３８を加減算した値が入力されている。切換手段３６は、比較・演算部３５の切換信号により前記複数の指令値のいずれかを択一的に選択し、その選択した信号をサーボアンプ３７へ出力する。サーボアンプ３７はサーボモータ１５，１５をフィードバック制御するための公知の装置である。このサーボアンプ３７には切換手段３６により選択された後退速度指令値が入力されるとともに、サーボモータ１５，１５の駆動軸に取付けたエンコーダ２４，２４からの位置信号が入力される。なお、この実施の形態ではサーボモータ１５は二台設けられているが、それぞれのサーボモータ１５，１５に両者が同期運転出来るような電流を供給するためのサーボアンプ３７を二台設けることもある。また、射出装置の機構を一台のサーボモータ１５により構成することもある。
【００１８】
次に、図２ないし図８に基づいて作動について説明する。前記射出装置１０を前進させ、ノズル１１を図示しない金型に当接させ、前記モータ２３を起動してスクリュ１３を回転させる。これにより、図６に示す樹脂材料の可塑化を開始する（Ｓ１０）。加熱筒１２内で回転するスクリュ１３により樹脂材料は溶融・混練されて溶融樹脂１４となり、溶融樹脂１４は加熱筒１２内のスクリュ１３の前方に貯留される。ノズル１１は図示しない金型に当接されるが、該ノズル１１の先端開口は前回の成形で射出された樹脂により閉塞されている。したがって、回転するスクリュ１３には貯留した溶融樹脂１４の圧力に基づく反力により後退方向の力が発生し、その力はスクリュ背圧信号４０としてロードセル２１で検出される（Ｓ１１）。前記後退方向の力により後退移動するスクリュ１３の位置は、サーボモータ１５のエンコーダ２４あるいは別途設けた位置センサで検出される。スクリュ１３の位置は、予め成形品の容積に基づいて定めた可塑化計量位置と比較演算され、スクリュ１３が可塑化計量位置に到達したか否かが判断される（Ｓ１２）。このＳ１２で前記スクリュ１３が可塑化計量位置に到達したと判断された場合には、モータ２３の回転を停止して可塑化が終了する。一方、前記Ｓ１２でスクリュ１３が可塑化計量位置に到達しないと判断された場合には、本発明のＯＮ−ＯＦＦ制御によりスクリュ１３を後退速度制御してスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１に近接するように制御する。
【００１９】
可塑化行程中、前記比較・演算部３５はスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇したか否かを比較演算する（Ｓ１３）。このＳ１３でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇しなかったとき、すなわち前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１より小さいときはＳ１６の処理にジャンプし、後述する低速でスクリュ１３を後退させる第１の後退速度指令値３３により前記サーボモータ１５，１５の回転を制御する第１の行程４２を継続する。一方、前記Ｓ１３でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで上昇したとき、すなわち前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１より大きいときは比較・演算部３５が切換手段３６に切換信号を伝送し、接続端子５３を接続端子５４に切換える。これにより、前記サーボモータ１５，１５の制御はスクリュ１３を高速で後退させる第２の後退速度指令値３４に基づく速度制御に切換えられる（Ｓ１４）。そして、前記サーボモータ１５，１５の回転がサーボアンプ３７を介して前記第２の後退速度指令値３４により制御される第２の行程４３を実行する。
【００２０】
スクリュ１３の後退速度を高速にすることにより、溶融樹脂１４の圧力すなわちスクリュ背圧信号４０が下降する。次に、Ｓ１５で前記比較・演算部３５が前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降したか否かを比較演算する（Ｓ１５）。このＳ１５でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降しないときは、Ｓ１４に戻って前記第２の行程４３を継続する。一方、前記Ｓ１５でスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１まで下降したときは、比較・演算部３５が切換手段３６に切換信号を伝送し、接続端子５４を接続端子５３に切換える。これにより、前記サーボモータ１５，１５の制御はスクリュ１３を低速で後退させる第１の後退速度指令値３３に基づく速度制御に切換えられる（Ｓ１６）。そして、前記サーボモータ１５，１５の回転がサーボアンプ３７を介して前記第１の後退速度指令値３３により制御される第１の行程４２を実行する。その後前記Ｓ２に戻り、スクリュ１３が可塑化計量位置に到達するまで前記第１の行程４２と前記第２の行程４３を交互に繰り返し、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１に近接するように制御する。
【００２１】
上記のようにスクリュ背圧信号４０の制御はＯＮ−ＯＦＦ制御であり、図２に示すように、前記背圧信号４０は前記背圧設定値３１を挟んで振動する。さらに、前記スクリュ背圧信号４０の制御はフィードバック制御ではないので、前記背圧信号４０は原料樹脂の可塑化時におけるスクリュ１３の回転負荷変動のような制御上の外乱に影響されやすい。そこで、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離したときは、スクリュ背圧信号４０を背圧設定値３１に近接させるように制御する。
【００２２】
まず、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から下方に乖離したときの制御を図３および図７に基づいて説明する。可塑化行程において、制御装置３０は前記第１の行程を実行中（Ｓ１７）、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から下方に乖離して第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したか否かを判断する（Ｓ１８）。このＳ１８で第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続しないときは、前記Ｓ１７に戻り第１の行程を継続して実行する。一方、前記Ｓ１８で第１の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したときは、前記第１の後退速度指令値３３から付加速度指令値３８を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し（Ｓ１９）、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値３４から前記第１の後退速度指令値３３を減算した速度差４６を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する（Ｓ２０）。すなわち、図１に示すように、切換手段３６は接続端子５１と接続端子５２とを交互に切換えて制御するのである。なお、前記Ｓ１９における第１の行程では第１の演算値を第１の後退速度指令値３３とみなすのであり、このときの第１の行程も前記Ｓ１８と同様の判断を実行しており、図３に示すように、Ｓ１９の処理を連続して行うこともある。したがって、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１下方への乖離の程度に応じて付加速度指令値３８の付加回数が制御され、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１下方への乖離が修正されるのである。また、前記第１の演算値と第２の演算値は制御装置３０の一時記憶装置であるＲＡＭに格納されてＣＰＵの演算に用いられる。
【００２３】
次に、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から上方に乖離したときの制御を図４および図８に基づいて説明する。可塑化行程において、制御装置３０は前記第２の行程を実行中（Ｓ２１）、スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から上方に乖離して第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したか否かを判断する（Ｓ２２）。このＳ２２で第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続しないときは、前記Ｓ２１に戻り第２の行程を継続して実行する。一方、前記Ｓ２２で第２の行程の継続時間が所定の監視時間設定値３２を越えて継続したときは、前記第２の後退速度指令値３４に付加速度指令値３８を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し（Ｓ２３）、前記第２の後退速度指令値３４から前記第１の後退速度指令値３３を減算した速度差４６を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する（Ｓ２４）。すなわち、図１に示すように、切換手段３６は接続端子５６と接続端子５５とを交互に切換えて制御するのである。なお、前記Ｓ２３における第２の行程では第１の演算値を第２の後退速度指令値３４とみなすのであり、このときの第２の行程も前記Ｓ２２と同様の判断を実行しており、図４に示すように、Ｓ２３の処理を連続して行うこともある。したがって、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１上方への乖離の程度に応じて付加速度指令値３８の付加回数が制御され、スクリュ背圧信号４０の背圧設定値３１上方への乖離が修正されるのである。また、前記第１の演算値と第２の演算値は制御装置３０の一時記憶装置であるＲＡＭに格納されてＣＰＵの演算に用いられる。
【００２４】
ところで、図１に示す切換手段３６による第１の後退速度指令値３３と第２の後退速度指令値３４との切換は瞬時に行われる。しかしながら、このような指令信号の瞬時の切換はスクリュ１３の後退速度を急激に変化させる。これにより溶融樹脂１４の圧力すなわちスクリュ背圧信号４０が急激に変動し、前記スクリュ背圧信号４０はスクリュ背圧設定値３１を中心に上下にオーバーシュートやアンダーシュートする。これを防止するため、図２中の符号４７、４８に示すように、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換または第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換は所定の時間的変化に基づいて実行される。ここでは、前記切換を所定の時間的変化である時定数をもって緩やかに変化させることが有効である。前記時定数の値は原料樹脂や可塑化の条件によって適宜変更して設定される。また、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換または第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換は、時定数ではなく直線状または任意の曲線状である時間的変化に基づいて実行してもよい。なお、図２では、第１の後退速度指令値３３から第２の後退速度指令値３４への切換時定数４７が第２の後退速度指令値３４から第１の後退速度指令値３３への切換時定数４８と同じ値である場合を例示したが、可塑化の状況に応じて両切換時定数４７，４８を互いに相違させることもある。また、上記のような設定値の切換を時間的に変化させる制御は、図３および図４に示すスクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離したときの制御においても同様に適用できる。
【００２５】
スクリュ背圧の制御を良好にする他の方法として、前記監視時間設定値３２の修正制御がある。この修正制御は、監視時間（監視時間設定値３２）をスクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１から乖離する程度に応じて変化させるものである。ここでは、前記スクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１から大きく乖離したときの監視時間（監視時間設定値３２）は、前記スクリュ背圧信号４０が前記背圧設定値３１からわずかに乖離したときの監視時間（監視時間設定値３２）より短くなるようにしている。図５に示すように、背圧設定値３１の第１下限閾値−ＰLと第１上限閾値ＰLとからなる第１の監視幅Ｗ１と、第２下限閾値−ＰHと第２上限閾値ＰHとからなる第２の監視幅Ｗ２を設ける。そして、スクリュ背圧信号４０に対する監視時間設定値３２の変化は、第１の監視幅Ｗ１と第２の監視幅Ｗ２との間では第１の監視幅Ｗ１から第２の監視幅Ｗ２へ向けて比例関係で減少し、第１の監視幅Ｗ１の範囲内では前記設定値３２は該監視幅Ｗ１における所定の値をもって一定とし、第２の監視幅Ｗ２の範囲外では前記設定値３２は該監視幅Ｗ２における所定の値をもって一定とする。なお、第１の監視幅Ｗ１を設けず、第２の監視幅Ｗ２のみを設け、監視時間設定値３２を前記背圧設定値３１と第２の監視幅Ｗ２との間では前記背圧設定値３１から第２の監視幅Ｗ２へ向けて比例関係で短くなるようにしてもよい。さらに、スクリュ背圧信号４０に対する監視時間設定値３２の変化は、前記のような比例関係ではなく任意の曲線状に変化するものとしてもよい。ここでは、前記第１の監視幅Ｗ１と前記第２の監視幅Ｗ２との間では、前記監視時間（監視時間設定値３２）を、前記スクリュ背圧信号４０が背圧設定値３１から乖離するにつれて短くなるように修正する。これにより、前記監視時間に自由度を持たせて前記背圧設定値３１に対するスクリュ背圧信号４０の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好にすることができる。
【００２６】
ここで、本発明の実施例における実際の設定値を例示する。後退速度指令値については、背圧設定値３１が低く設定されてスクリュ背圧が低いときとモータ２３の回転速度設定値が高く設定されてスクリュ１３の回転数が高いときは、より速く前記スクリュ１３を後退させることがスクリュ背圧の制御を良好なものとするために効果的である。そのため、第２の後退速度指令値３４はスクリュ背圧制御の実測値であるスクリュ背圧信号４０に基づいて決定される。具体的には、次のようにして決定される。まず、前記スクリュ１３が後退しないようにサーボモータ１５，１５を回転速度零の状態に制御しておき、スクリュ１３を回転させて樹脂材料の可塑化を開始する。そして、スクリュ背圧信号４０が上昇して背圧設定値３１まで上昇したときのスクリュ１３の後退速度を検出する。検出した後退速度は制御装置３０の一時記憶装置ＲＡＭに第２の後退速度設定値３４として格納される。前記速度差４６は例えば毎秒２ｍｍとして設定し、この値に基づいて前記ＣＰＵが第１の後退速度設定値３３を演算する。
【００２７】
他の設定値は、付加速度設定値３８を毎秒０．１ｍｍ、監視時間設定値３２を１〜２ｍ秒、第１の監視幅Ｗ１を±１ＭＰａ、第２の監視幅Ｗ２を±５ＭＰａ、時定数を２ｍ秒とした。
【００２８】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１の発明は、スクリュ背圧信号が背圧設定値より小さいときにスクリュを低速で後退させる第１の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第１の行程と、スクリュ背圧信号が背圧設定値より大きいときにスクリュを高速で後退させる第２の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第２の行程とを繰り返して制御する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、ＯＮ−ＯＦＦ制御であってフィードバック制御ではないにも拘わらず、より簡単な構成でフィードバック制御と同等な制御精度を安定して得ることができる。
【００３０】
請求項２の発明は、前記第１の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第１の後退速度指令値から付加速度指令値を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の背圧設定値下方への乖離の程度に応じて付加速度指令値の付加回数が制御され、前記スクリュ背圧信号の前記背圧設定値下方への乖離を修正することができる。
【００３１】
請求項３の発明は、前記第２の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第２の後退速度指令値に付加速度指令値を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し、前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の背圧設定値上方への乖離の程度に応じて付加速度指令値の付加回数が制御され、前記スクリュ背圧信号の背圧設定値上方への乖離を修正することができる。
【００３２】
請求項４の発明は、前記第１の行程から前記第２の行程または前記第２の行程から前記第１の行程への後退速度指令値の切換が所定の時間的変化に基づいて実行される電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、スクリュ背圧信号の制御をアンダーシュートやオーバーシュートのない良好なものとすることができる。
【００３３】
請求項５の発明は、前記監視時間を前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から乖離する程度に応じて変化させる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、前記背圧設定値に対するスクリュ背圧信号の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好なものとすることができる。
【００３４】
請求項６の発明は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から大きく乖離したときの監視時間は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値からわずかに乖離したときの監視時間より短くなる電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法である。この制御方法によれば、前記監視時間に自由度を持たせて前記背圧設定値に対するスクリュ背圧信号の乖離を修正し、スクリュ背圧の制御を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例をスクリュ背圧制御のための制御装置のブロック図とともに表した射出成形機の射出装置の概要を示す横断面図である。
【図２】スクリュ背圧の制御形態を説明する動作図である。
【図３】スクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する動作図である。
【図４】スクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する動作図である。
【図５】監視時間のスクリュ背圧信号に対する変化を表す説明図である。
【図６】スクリュ背圧の制御形態を説明する流れ図である。
【図７】スクリュ背圧信号が背圧設定値より下方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【図８】スクリュ背圧信号が背圧設定値より上方に乖離したときの制御形態を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１０ 射出装置
１３ スクリュ
１４ 溶融樹脂
１５ サーボモータ
１８ ボールネジ
１９ ボールナット
２１ ロードセル
２２ 軸
２３ モータ
３０ 制御装置
３１ 背圧設定値
３２ 監視時間設定値
３３ 第１の後退速度指令値
３４ 第２の後退速度設定値
３５ 比較・演算部
３６ 切換手段
３８ 付加速度指令値
４０ スクリュ背圧信号
４２ 第１の行程
４３ 第２の行程
４６ 速度差
４７，４８ 切換時定数
ＰL，ＰH 上限閾値
−ＰL，−ＰH 下限閾値
Claims (6)
- スクリュ背圧を電気信号として検出するセンサと、スクリュを前後進駆動するサーボモータと、スクリュを回転駆動して原料を可塑化するモータと、前記サーボモータと前記モータを制御する制御装置とを備えた電動式射出成形機のスクリュ背圧を制御する方法において、
前記制御装置は、前記モータを回転する可塑化工程でスクリュ背圧信号が背圧設定値より小さいときにスクリュを低速で後退させる第１の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第１の行程と、スクリュ背圧信号が背圧設定値より大きいときにスクリュを高速で後退させる第２の後退速度指令値により前記サーボモータの回転を制御する第２の行程とを繰り返して制御することを特徴とする電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。 - 前記第１の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第１の後退速度指令値から付加速度指令値を減算した第１の演算値により第１の行程を実行し、前記第１の演算値に前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を加算して得た第２の演算値により第２の行程を実行する請求項１に記載の電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。
- 前記第２の行程が所定の監視時間を越えて継続したとき、前記第２の後退速度指令値に付加速度指令値を加算した第１の演算値により第２の行程を実行し、前記第２の後退速度指令値から前記第１の後退速度指令値を減算した速度差を前記第１の演算値から減算して得た第２の演算値により第１の行程を実行する請求項１に記載の電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。
- 前記第１の行程から前記第２の行程または前記第２の行程から前記第１の行程への後退速度指令値の切換は、所定の時間的変化に基づいて実行される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。
- 前記監視時間は前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から乖離する程度に応じて変化する請求項２又は３に記載の電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。
- 前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値から大きく乖離したときの監視時間は、前記スクリュ背圧信号が前記背圧設定値からわずかに乖離したときの監視時間より短くなる請求項５に記載の電動式射出成形機のスクリュ背圧制御方法。
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