JP4275894B2

JP4275894B2 - 射出成形機の型締制御方法

Info

Publication number: JP4275894B2
Application number: JP2002052691A
Authority: JP
Inventors: 雅資菅沼
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003251670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータを備える型締機構により金型の可動型に対して所定の型締力を付与して型締を行う射出成形機の型締制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金型を支持する型締装置とこの金型に溶融樹脂を射出充填する射出装置を備えた射出成形機は知られている。この場合、型締装置は、金型を型閉した後、高圧の型締力を付与して型締する機能を備えており、的確な型締力を確保することは、バリ等の成形不良を防止する上で極めて重要となる。したがって、通常は、必要な型締力に対する目標値を予め設定し、型締時に、型締力（検出値）を検出するとともに、検出値が目標値に達したなら、このときの型締状態を維持する制御を行っている（例えば、特開平４−１９７７２１号公報等参照）。一方、小型の射出成形機、特に、構成の簡易化により汎用性を高めた小型射出成形機では、型締力を検出する圧力センサ等の搭載を省略し、型締力を検出しないで型締制御を行うものも少なくない。
【０００３】
以下、型締力を検出しない従来の型締制御方法について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、一般的な射出成形機Ｍの一部の構成を示している。５１は機台であり、上面の左側に型締装置Ｍｃを備えるとともに、上面の右側に射出装置Ｍｉを備える。型締装置Ｍｃは、機台５１の上面の中間に固定した固定盤５２と、上面の左端付近に固定した圧受盤５３を備えるとともに、固定盤５２と圧受盤５３間には、四本のタイバー５５…を架設し、タイバー５５…上に、可動盤５６をスライド自在に装填する。そして、固定盤５２には固定型Ｃｃを、可動盤５６には可動型Ｃｍをそれぞれ取付ける。この固定型Ｃｃと可動型Ｃｍは金型Ｃを構成する。また、可動型Ｃｍと圧受盤５３間にはボールねじ機構５７を配設する。この場合、可動盤５６の裏面に、内部に成形品突出機構５８を配したボールねじ結合部５９を固定し、このボールねじ結合部５９に、ボールねじ部５７ｓの先端を結合するとともに、圧受盤５３にはベアリング６０を介して、ボールねじ部５７ｓが螺合するボールナット部５７ｎを回動自在に支持する。さらに、ボールナット部５７ｎの後端には、被動プーリ６１を取付ける。一方、圧受盤５３には、支持板６２の上端を固定し、当該支持板６２の下側は、機台５１の上面に設けた開口を通して、機台５１の内部に収容する。この支持板６２によりサーボモータ２を支持する。そして、サーボモータ２の回転シャフトに駆動プーリ６３を取付け、この駆動プーリ６３と被動プーリ６１間に、無端のタイミングベルト６４を架け渡すことにより回転伝達機構を構成する。これにより、直圧式の型締機構５が構成される。
【０００４】
他方、サーボモータ２の後端には、サーボモータ２の回転を検出するパルスエンコーダ３を付設し、サーボモータ２及びパルスエンコーダ３は、コントローラ６５に接続する。
【０００５】
図４は、従来のコントローラ３０（６５）のブロック系統図を示し、特に、位置の制御系を抽出して示す。３１は、コンピュータ処理機能を有するコントローラ本体であり、位置指令部３２に位置指令値を付与する機能を備える。一方、サーボモータ２に付設したパルスエンコーダ３の出力（出力パルスＳｐ）は、位置変換部３３に付与されるとともに、コントローラ本体３１に付与される。この場合、出力パルスＳｐは、位置変換部３３により位置検出値に変換され、速度変換部３４及び位置の偏差演算部３５にそれぞれ付与される。また、偏差演算部３５には位置指令部３２から位置指令値が付与され、偏差演算部３５の出力となる位置指令値と位置検出値の偏差は、補償回路及び変換回路等を含む位置制御部３６に付与される。さらに、３７は速度の偏差演算部であり、位置制御部３６から速度変換値が付与されるとともに、速度変換部３４から速度検出値が付与され、偏差演算部３７の出力となる速度指令値と速度検出値の偏差は、補償回路及び変換回路等を含む速度制御部３８に付与される。一方、３９は電流の偏差演算部であり、速度制御部３８から電流変換値が付与される。他方、４０は補償回路及び変換回路等を含む電流制御部（ドライバ）であり、サーボモータ２に駆動電流Ｉを供給する。また、駆動電流Ｉは、電流検出部４１により電流検出値として検出され、この電流検出値は偏差演算部３９に付与されることにより、偏差演算部３９の出力となる電流指令値と電流検出値の偏差が電流制御部４０に付与される。このような制御系により、位置検出値と位置指令値が一致するようにサーボモータ２がフィードバック制御される。
【０００６】
次に、このような制御系を用いた従来の型締制御方法について、図４を参照しつつ図５に示すフローチャートに従って説明する。最初に、電流指令値（電流制限値）と位置指令値が設定される。この場合、電流指令値と位置指令値は、可動型Ｃｍを型締方向に駆動するためのものであり、電流指令値は、例えば、サーボモータ２の瞬時最大電流（例えば、定格電流の２５０〔％〕）が設定されるとともに、位置指令値は、型締状態となる位置よりも前方に設定される。
【０００７】
今、可動型Ｃｍは型開位置、即ち、可動盤５６が最後退位置にあり、この位置から型閉工程が行われるものとする。まず、サーボモータ２が駆動制御されることにより型閉工程が開始する（ステップＳ２１）。型閉工程では、最初にサーボモータ２が高速制御されることにより高速型閉が行われる。そして、第一速度切換位置に達したなら、サーボモータ２が低速制御されることにより低速型閉に移行する。この後、第二速度切換位置に達したなら、サーボモータ２はスローダウン制御され、さらに、可動型Ｃｍが型閉位置に達したなら、型締工程に移行して型締工程が開始する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。
【０００８】
型締工程の開始により、コントローラ本体３１は、パルスエンコーダ３から付与される出力パルスＳｐを監視する（ステップＳ２４）。即ち、出力パルスＳｐのパルス間隔を検出し、パルス間隔が予め設定した設定時間Ｔｓ以上になったか否かを判別する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。この場合、任意のパルスが入力した後、次のパルスが入力するまでの時間（パルス間隔）が、設定時間Ｔｓ未満の場合には、可動型Ｃｍは未だ移動中であると判断し、かつ任意のパルスが入力した後、次のパルスが入力するまでの時間（パルス間隔）が、設定時間Ｔｓ以上の場合には、可動型Ｃｍが停止したものと判断して、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行う（ステップＳ２７）。なお、設定時間Ｔｓは、可動型Ｃｍが固定型Ｃｃに圧接し、十分な型締状態となって可動型Ｃｍが停止したと判断できるパルス間隔を考慮して設定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の型締制御方法は、次のような問題点があった。
【００１０】
第一に、パルスエンコーダ３の出力パルスＳｐを利用するため、パルス間隔が設定時間Ｔｓ以上の場合であっても、設定時間Ｔｓが経過した時点におけるパルスの有無を検出するため、次のパルスが設定時間Ｔｓの経過直後に出力する場合と、かなり長い時間を経過して出力する場合とでは、検出される停止位置にバラつきを生じるとともに、さらに、検出される停止位置には、サーボモータ２から可動盤５６までの機械的な遅れ（誤差）が含まれるため、型締状態を正確に検出できず、結局、成形品質の低下やバラつきを招いてしまう。
【００１１】
第二に、サーボモータ２の停止を検出するものであるため、可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間に異物が挟まるなど、サーボモータ２から可動型Ｃｍに至るまでの間で発生した異常によりサーボモータ２が停止した場合には、誤検出を招いてしまうとともに、その異常を検出できない。
【００１２】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、型締力を検出しない場合でも型締状態をバラつきなく正確に検出し、成形品の品質及び均質性の向上を図れるとともに、異常を速やかに検出して成形機の的確な保護を図ることができる射出成形機の型締制御方法の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る射出成形機Ｍの型締制御方法は、サーボモータ２を備える型締機構５により金型Ｃの可動型Ｃｍに対して所定の型締力を付与して型締を行うに際し、予め、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓを設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型Ｃｍが型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄを検出し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達したなら、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の態様に係る射出成形機Ｍの型締制御方法は、予め、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓ及び型締状態に対応する可動型Ｃｍの位置目標値Ｘｓを設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型Ｃｍが型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄ及び可動型Ｃｍの位置検出値Ｉｄを検出し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達したなら、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するとともに、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達しないときは異常処理を行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の好適な実施例に係る射出成形機Ｍの型締制御方法について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
まず、本実施例に係る型締制御方法を実施できる射出成形機Ｍに備えるコントローラ１０について、図２を参照して説明する。なお、射出成形機Ｍの全体の構成は、前述した図３に示すとおりである。したがって、図３に示す型締装置Ｍｃにおけるコントローラ６５が、図２に示す本実施例のコントローラ１０として構成される。
【００１７】
図２は、コントローラ１０（６５）のブロック系統図を示し、特に、位置の制御系を抽出して示す。１１は、コンピュータ処理機能を有するコントローラ本体であり、位置指令部１３に対して位置指令値を付与するとともに、設定部１１ｓにより、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓ及び型締状態に対応する可動型Ｃｍの位置目標値Ｘｓを設定する機能を備える。また、コントローラ本体１１には、警報ランプや警報ブザー等のアラーム１２を接続する。
【００１８】
一方、サーボモータ２に付設したパルスエンコーダ３の出力（出力パルスＳｐ）は、位置変換部１４に付与されるとともに、コントローラ本体１１に付与される。この場合、出力パルスＳｐは、位置変換部１４により位置検出値Ｘｄに変換され、速度変換部１５，位置の偏差演算部１６及びコントローラ本体１１にそれぞれ付与される。また、偏差演算部１６には位置指令部１３から位置指令値が付与され、偏差演算部１６の出力となる位置指令値と位置検出値Ｘｄの偏差は、補償回路及び変換回路等を含む位置制御部１７に付与される。さらに、１８は速度の偏差演算部であり、位置制御部１７から速度変換値が付与されるとともに、速度変換部１５から速度検出値が付与され、偏差演算部１８の出力となる速度指令値と速度検出値の偏差は、補償回路及び変換回路等を含む速度制御部１９に付与される。一方、２０は電流の偏差演算部であり、速度制御部１９から電流変換値が付与される。他方、２１は補償回路及び変換回路等を含む電流制御部（ドライバ）であり、サーボモータ２に駆動電流Ｉを供給する。また、駆動電流Ｉは、電流検出部２２により電流検出値Ｉｄとして検出され、この電流検出値Ｉｄはコントローラ本体１１及び偏差演算部２０に付与される。そして、偏差演算部２０の出力となる電流指令値と電流検出値Ｉｄの偏差が電流制御部２１に付与される。このような制御系により、位置検出値Ｘｄと位置指令値が一致するようにサーボモータ２がフィードバック制御される。
【００１９】
次に、このような制御系を用いた本実施例に係る型締制御方法について、図２を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。
【００２０】
まず、最初に、コントローラ本体１１の設定部１１ｓにより、電流指令値と位置指令値を設定する。この場合、電流指令値（電流制限値）と位置指令値は、可動型Ｃｍを型締方向に駆動するためのものであり、電流指令値は、例えば、サーボモータ２の瞬時最大電流（例えば、定格電流の２５０〔％〕）が設定されるとともに、位置指令値は、型締状態となる位置よりも前方に設定される。
【００２１】
また、コントローラ本体１１の設定機能により、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓ及び型締状態に対応する可動型Ｃｍの位置目標値Ｘｓ（前進位置）を設定する（ステップＳ１）。この場合、電流目標値Ｉｓは、使用する金型Ｃに対して必要な型締力が得られる電流値を、各種物理量による算出或いは実験等により求めることができる。また、位置目標値Ｘｓは、電流目標値Ｉｓにより型締状態となった際における可動型Ｃｍの位置（前進位置）に対して若干手前に選定することができる。
【００２２】
一方、型締時における制御は、次のように行われる。今、可動型Ｃｍは型開位置、即ち、可動盤５６が最後退位置にあり、この位置から型閉工程が行われるものとする。まず、サーボモータ２が駆動制御されることにより型閉工程が開始する（ステップＳ２）。型閉工程では、最初にサーボモータ２が高速制御されることにより高速型閉が行われる。そして、第一速度切換位置に達したなら、サーボモータ２が低速制御されることにより低速型閉に移行する。この後、第二速度切換位置に達したなら、サーボモータ２はスローダウン制御され、さらに、可動型Ｃｍが型閉位置に達したなら、型締工程に移行して型締工程が開始する（ステップＳ３，Ｓ４）。型締工程の開始により、コントローラ本体１１は、サーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの大きさ（電流検出値Ｉｄ）と可動型Ｃｍの位置（位置検出値Ｘｄ）を監視する（ステップＳ５）。
【００２３】
この場合、型締工程が進行するに従って、型締力（負荷）が大きくなるとともに、可動型Ｃｍの位置（移動距離）が大きくなるため、電流検出値Ｉｄ及び位置検出値Ｘｄは共に大きくなる。したがって、電流検出値Ｉｄ及び位置検出値Ｘｄの大きさを監視し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達したなら、このときの型締状態を維持、即ち、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行う（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。これにより、必要な型締力が確保された型締状態となる。
【００２４】
これに対して、コントローラ本体１１が電流検出値Ｉｄ及び位置検出値Ｘｄの大きさを監視し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達したにも拘わらず、位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達しないときは異常処理を行う。この場合、異物が可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間に挟まったりボールねじ機構５７が故障するなど、可動型Ｃｍが、型締状態となる正規の位置に到達する前に停止したことを意味するため、成形工程を中止する制御を行う。また、アラーム１２を作動させることにより、警報ランプを点灯させたり警報ブザーを鳴らす処理を行う（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１０）。
【００２５】
このように、本実施例に係る型締制御方法によれば、予め、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓを設定するとともに、型締時に、型締を開始した後、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄを検出し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達したなら、このときの型締状態を維持する制御を行うようにしたため、型締力を検出しない場合でも型締状態がバラつきなく正確に検出され、成形品の品質及び均質性の向上が図られる。しかも、予め、電流目標値Ｉｓに加えて型締状態に対応する可動型Ｃｍの位置目標値Ｘｓを設定し、型締を開始した後、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄ及び可動型Ｃｍの位置検出値Ｘｄを検出することにより、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達しないときは異常処理を行うようにしたため、異常が速やかに検出され、成形機の的確な保護が図られる。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，制御手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２７】
特に、実施例は、予め、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓ及び型締状態に対応する可動型Ｃｍの位置目標値Ｘｓを設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型Ｃｍが型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄ及び可動型Ｃｍの位置検出値Ｉｄを検出し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達したなら、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するとともに、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達し、かつ位置検出値Ｘｄが位置目標値Ｘｓに達しないときは異常処理を行う型締制御方法を例示したが、基本的な型締制御方法として、予め、型締状態に対応するサーボモータ２に供給される駆動電流Ｉの電流目標値Ｉｓを設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型Ｃｍが型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流Ｉの電流検出値Ｉｄを検出し、電流検出値Ｉｄが電流目標値Ｉｓに達したなら、可動型Ｃｍの位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するようにしてもよい。この場合、異常は検出できないものの型締終了を検出できるという基本的効果は享受できる。また、型締装置Ｍｃは、直圧式の型締機構５を備える場合を例示したが、トグル式の型締機構を備える場合であっても同様に実施できる。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の型締制御方法は、予め、型締状態に対応するサーボモータに供給される駆動電流の電流目標値を設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型が型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流の電流検出値を検出し、電流検出値が電流目標値に達したなら、可動型の位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するようにしたため、型締力を検出しない場合でも型締状態をバラつきなく正確に検出でき、もって、成形品の品質及び均質性の向上を図ることができるという顕著な効果を奏する。
【００２９】
また、本発明の他の態様に係る射出成形機の型締制御方法は、予め、型締状態に対応するサーボモータに供給される駆動電流の電流目標値及び型締状態に対応する可動型の位置目標値を設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、可動型が型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、駆動電流の電流検出値及び可動型の位置検出値を検出し、電流検出値が電流目標値に達し、かつ位置検出値が位置目標値に達したなら、可動型の位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するとともに、電流検出値が電流目標値に達し、かつ位置検出値が位置目標値に達しないときは異常処理を行うようにしたため、異常を速やかに検出して成形機の的確な保護を図ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る射出成形機の型締制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同型締制御方法を実施できるコントローラのブロック系統図、
【図３】射出成形機の一部を示す構成図、
【図４】従来の技術に係る射出成形機の型締制御方法を実施できるコントローラのブロック系統図、
【図５】同型締制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【符号の説明】
２サーボモータ
５型締機構
Ｍ射出成形機
Ｃ金型
Ｃｍ可動型
Ｉ駆動電流
Ｉｓ電流目標値
Ｉｄ電流検出値
Ｘｓ位置目標値
Ｘｄ位置検出値

Claims

サーボモータを備える型締機構により金型の可動型に対して所定の型締力を付与して型締を行う射出成形機の型締制御方法において、予め、型締状態に対応する前記サーボモータに供給される駆動電流の電流目標値を設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、前記可動型が型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、前記駆動電流の電流検出値を検出し、前記電流検出値が前記電流目標値に達したなら、前記可動型の位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持することを特徴とする射出成形機の型締制御方法。
サーボモータを備える型締機構により金型の可動型に対して所定の型締力を付与して型締を行う射出成形機の型締制御方法において、予め、型締状態に対応する前記サーボモータに供給される駆動電流の電流目標値及び型締状態に対応する前記可動型の位置目標値を設定するとともに、型締時の制御は、型閉工程を行った後、前記可動型が型閉位置に達し、型締工程が開始したなら、前記駆動電流の電流検出値及び前記可動型の位置検出値を検出し、前記電流検出値が前記電流目標値に達し、かつ前記位置検出値が前記位置目標値に達したなら、前記可動型の位置を固定する制御を行うことにより型締状態を維持するとともに、前記電流検出値が前記電流目標値に達し、かつ前記位置検出値が前記位置目標値に達しないときは異常処理を行うことを特徴とする射出成形機の型締制御方法。