JP4293415B2 - 型締装置および型締装置における多軸型締同期制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締装置に関し、特に射出成形機の型締装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
固定した金型のキャビティに樹脂を射出し成形する射出成形機が使用されている。金型はシリンダ、または電動ねじとシリンダにより固定される。また、射出成形機には、少し開いた金型のキャビティに樹脂を射出し、その後、金型を締めて樹脂を圧縮する射出圧縮成形機等も含まれる。
これらの機器では、射出される樹脂の圧力に対抗するように金型を所定の位置に締め、樹脂を高圧で圧縮する必要がある。金型を締め付けることにより、金型を所定の位置まで移動できなければ、樹脂は予定された形状や厚みにならない。
【0003】
金型を締めるシリンダ(以下、型締シリンダ)は、通常、複数のシリンダで構成され、複数の型締シリンダは、全ての圧力が一定になるように連通されている。
しかし、金型が大きく射出圧力が大きい場合において、金型の形状等により樹脂の重心がずれれば、各型締シリンダに掛かる力が異なり、各型締シリンダが金型に同じ圧力を加えても、金型を所定の位置に固定できない場合がある。また、金型の歪が無視できない場合も発生する。
【0004】
このため、複数の型締シリンダを独立させ、各型締シリンダにサーボ弁と位置センサを設置し、型締シリンダ毎に位置制御を行ない、金型を平行に制御する型締装置が、特開平5−269749、特開平6−270220、及び、特開平11−245272に開示されている。
【0005】
しかし、金型の各軸の位置を同期させる制御において、現在位置と目標位置までの位置差が大きい場合と位置差が小さい場合に、位置を同期させるための計算に使用される同期補正ゲインとして同じ値を使用すると、金型の変形などの影響により、位置が目標値に収束しない場合がある。
現在位置と目標位置までの位置差が大きな地点において位置制御への追従性を犠牲にしても同期効果を得ることを優先する同期補正ゲインを使用し、型締初期の位置ずれ量を小さく抑えることができる型締装置が好ましい。
また、現在位置と目標位置までの位置差が小さくなってきた地点で、位置制御への追従性を考慮した同期補正ゲインに切替えることにより、型締め終了時にスムーズに目標位置に到達することができる型締装置が好ましい。
型締め初期の位置偏差が大きな場合でも同期効果を得ることができ、かつ、位置制御への追従性も失わない型締装置が好ましい。
【0006】
複数の軸毎に制御する制御において、各型締シリンダが目標位置までスムーズに移動するように制御された型締装置が望まれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金型を目標位置までスムーズに移動するように制御する型締装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0009】
本発明の型締装置は、対象物を挟む固定部位(8、10b)と可動部位(9、10a)を複数の軸(7−1〜n)を介して締め付けるために、複数の軸(7−1〜n)に設置される複数の独立した締め付け部(5−1〜n)と、締め付け部(5−1〜n)をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部(3−1〜n)と、締め付け部可動部(3−1〜n)の各々を個別に制御する制御部(2)と、軸の各々に対応する可動部位(9、10a)の軸(7−1〜n)の軸方向の位置、または軸(7−1〜n)の各々に対応する可動部位(9、10a)の軸(7−1〜n)の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサ(4−1〜n)と、を具備する。
制御部(2)は、可動部位(9、10a)の基準位置と、位置センサ(4−1〜n)で検出される現在の可動部位(9、10a)の軸(7−1〜n)に対応する軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、締め付け部可動部(3−1〜n)の各々の速度制御を行なう。
【0010】
上記締め付け部はシリンダ(5−1〜n)であり、上記締め付け部可動部は、シリンダ内の流体の量を変動させるサーボ弁(3−1〜n)である。
【0011】
または、上記締め付け部は電動ねじであり、上記締め付け部可動部は、電動ねじを回転させるモータである。
【0012】
本発明の型締装置は、一組の金型(10a、10b)と、一組の金型(10a、10b)を、複数の軸(7−1〜n)を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ(5−1〜n)と、型締シリンダ(5−1〜n)にそれぞれ設置される複数のサーボ弁(3−1〜n)と、サーボ弁(3−1〜n)の各々を個別に制御する制御部(2)と、軸(7−1〜n)の各々に対応する金型(10b)の各部において、軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ(4−1〜n)と、を具備する。
制御部(2)は、金型(10b)の軸(7−1〜n)の軸方向の目標位置と、位置センサ(4−1〜n)で検出される金型(10b)の各軸(7−1〜n)に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁(3−1〜n)の各々の速度制御を行なう。
【0013】
本発明の型締装置は、一組の金型(10a、10b)と、一組の金型(10a、10b)を、複数の軸(7−1〜n)を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部(2)と、軸(7−1〜n)の各々に対応する金型(10b)の各部において、軸(7−1〜n)の軸方向の位置を検出する複数の位置センサ(4−1〜n)と、を具備する。
制御部(2)は、金型(10b)の軸(7−1〜n)の軸方向の目標位置と、位置センサ(4−1〜n)で検出される金型(10b)の各軸(7−1〜n)に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【0014】
本発明の型締装置は、一組の金型(10a、10b)と、一組の金型(10a、10b)を、複数の軸(7−1〜n)を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダ(5−1〜n)と、型締シリンダ(5−1〜n)にそれぞれ設置される複数のサーボ弁(3−1〜n)と、サーボ弁(3−1〜n)の各々を個別に制御する制御部(2)と、軸(7−1〜n)の各々に対応する金型(10b)の各部において、軸(7−1〜n)の軸方向の位置を検出する位置センサ(4−1〜n)と、を具備する。
制御部(2)は、位置センサ(4−1〜n)で検出される金型(10b)の各軸(7−1〜n)に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、サーボ弁(3−1〜n)の各々の速度制御を行なう。
【0015】
本発明の型締装置は、一組の金型(10a、10b)と、一組の金型(10a、10b)を、複数の軸(7−1〜n)を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、モータの各々を個別に制御する制御部(2)と、軸(7−1〜n)の各々に対応する金型(10b)の各部において、軸(7−1〜n)の軸方向の位置を検出する位置センサ(4−1〜n)と、を具備する。
制御部(2)は、位置センサ(4−1〜n)で検出される金型(10b)の各軸(7−1〜n)に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、モータの各々の速度制御を行なう。
【0016】
本発明の型締装置の制御部は、切替ポイントを、金型(10b)の各軸(7−1〜n)に対応する各部の軸方向位置、現在の速度制御値のいずれかもしくは両方を含む値から算出する。
【0017】
本発明の型締装置の制御部(2)は、複数の切替ポイントを使用する。
【0018】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部(2)が、型締装置全体の速度指令を作成するAステップ。
複数の軸(7−1〜n)毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置とから軸毎の速度指令を作成するBステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎に締め付けを行なう各シリンダ(5−1〜n)を可動する複数のサーボ弁(3−1〜n)の制御値を、サーボ弁(3−1〜n)毎に作成するCステップ。
【0019】
本発明の多軸型締同期制御方法は以下のステップを含む。
制御部(2)が、型締装置全体の速度指令を作成するAステップ。
複数の軸(7−1〜n)毎に、速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するBステップ。
軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、軸毎の締め付けを行なう複数のモータの制御値を、モータ毎に作成するCステップ。
【0020】
上記Bステップは、現在の当該軸(7−1〜n)に対応する金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差から、同期補正ゲインを切替えるステップを含む。
【0021】
上記の所定の基準位置は、軸(7−1〜n)毎の目標位置である。
【0022】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による型締装置の実施の形態を以下に説明する。
図1に型締装置1の概略が示される。本実施例の型締装置は、射出圧縮成形機を例に説明されるが、固定した金型に射出する標準射出成形機、又は、射出プレス機などの低圧射出成形機、その他複数のシリンダを同期させて対象物を圧縮もしくはプレスする装置の型締装置に適用可能である。
【0023】
図1に示される型締装置1は、固定盤8と可動盤9の間に金型10a、10bが設置され、固定側金型10aと可動側金型10bの間のキャビティ11に樹脂射出装置12から樹脂が射出される。
本実施例の金型は、射出圧縮成形機に使用されているので、樹脂射出時は固定側金型10aと可動側金型10bは、少しの開いた状態で位置し、樹脂射出後に所定の位置まで締められる。
【0024】
可動盤8は、複数の軸7−1〜nに、固定盤8と概ね平行に固定される。
各軸7−1〜nは、他の軸7−1〜nに対して概ね平行である。また、各軸7−1〜nは、固定盤8と可動盤9に対して概ね垂直である。
【0025】
シリンダ5−1〜nは、軸7−1〜nと概ね同じ中心軸を持ち、概ね円筒形の空間を持つ。軸7−1〜nが、シリンダ5−1〜nの概ね中心軸で貫通している。
シリンダ5−1〜nの空間内で、軸7−1〜nにピストン6−1〜nが固定され、ピストン6−1〜nは、シリンダ5−1〜n内の空間を軸に概ね垂直に分割している。各軸7−1〜nに固定されるピストン6−1〜nは、固定盤8に固定されたシリンダ5−1〜nに摺動可能に取り付けられる。シリンダ5−1〜nの空間には作動油が充填される。
本実施例では、シリンダ5−1〜nが固定盤8側に設置されているが、可動盤9側に設置される構造でもよい。可動盤9側にシリンダ5−1〜nが設置される構造では、軸7−1〜nは固定盤8に固定され、可動盤9に相対的に移動可能となる。
【0026】
シリンダ5−1〜n毎にサーボ弁3−1〜nが設置される。
サーボ弁3−1〜nの開度が変更されることにより、ピストン6−1〜nで分割されたシリンダ5−1〜n内に作動油が送られ、または、抜かれてピストン6−1〜nが各軸7−1〜nの軸方向(以下、軸方向)に摺動する。ピストン6−1〜nがシリンダ内を軸方向に動くことによって、可動盤9が軸方向に移動し、金型10a、10bが締められる、または、緩められる。
サーボ弁3−1〜nは、制御装置2からの制御信号により開度が調整される。
サーボ弁3−1〜nの各々に別の制御信号を送ることにより、軸7−1〜n毎に独立して制御することができる。
【0027】
各軸7−1〜nに対応する位置に、位置センサ4−1〜nが設置される。
位置センサ4−1〜nは、固定盤8と可動盤9の間を測定する光センサなどに代表され、可動盤9の軸方向の位置情報を制御装置2へ出力する。
なお、本実施例では、位置センサ4−1〜nとして、各軸7−1〜n部の固定盤8と可動盤9の間隔を測定する光センサが示されているが、各軸7−1〜n部の軸方向の固定盤8と可動盤9の位置、固定盤8に対する軸7−1〜nの位置、もしくは金型10a、10bの位置を測定するセンサであれば、上記の例に限定されない。
【0028】
制御装置2は、位置センサ4−1〜nからの位置情報を取得し、サーボ弁3−1〜nの開度を調整する制御信号を出力する。制御装置2は、CPUを具備したコンピュータ等に例示される。
【0029】
上記構成では、可動盤9をシリンダ5−1〜nとサーボ3−1〜n弁で可動する例が示されているが、可動盤9を軸7−1〜nのそれぞれに設置される電動ねじとモータにより可動する構成でもよい。
【0030】
次に、図2を参照して、型締装置1の制御装置2による制御方法が説明される。
制御装置2は、全体位置制御部S1と、各シリンダ5−1〜nに対応する#1軸制御部S2−1〜#n軸制御部S2−nで構成される。各#n軸制御部S2−nは、同じ構成を有するが、以下では、#1軸制御部S2−1を代表として説明される。
【0031】
全体位置制御部S1は、可動側金型10bを所定の位置に設置する命令を含む位置指令20と、各位置センサ4−1〜nの現状位置の平均である位置フィードバック平均21とから、速度指令23を作成する。
全体位置制御部S1は、速度指令23を各#n軸制御部S2−1〜nに出力する。
【0032】
#1軸制御部S2−1は、#1軸同期補正部S21と#1軸速度制御部S22を含む。
#1軸同期補正部S21に、#1軸7−1に対応する位置センサ4−1で検出される現在の位置情報を含む#1軸位置フィードバック22、各位置センサ4−1〜nの現状の位置の平均である位置フィードバック平均21、および、全体位置制御部S1からの速度指令23が入力される。#1軸同期補正部S21は、上記の情報から、位置の同期補正を行い、#1軸速度指令24を演算し、出力する。
#1軸同期補正部S21による位置の同期補正方法は、別途、下記に図3を参照して説明される。
【0033】
#1軸速度制御部S22は、#1軸同期補正部S21からの#1軸速度指令24と、現在の#1軸の制御速度である#1軸速度フィードバック25から、制御変更すべき#1サーボ弁開度26の指令値26を作成して、サーボ弁3−1に送信する。
【0034】
次に図3を参照して、#1軸同期補正部S21の位置の同期補正方法が説明される。
本発明では、同期補正ゲインが、#1軸位置フィードバック22と目標位置との差の所定値(以下、ゲイン切替ポイント30)により可変である。同期補正ゲインを可変にすることにより、制御値の大小による影響を小さくすることができる。
具体的には、制御値が大きい時には、金型10a、10bの歪等は無視できるが、制御値が小さい時には、制御速度またはサーボ弁の開度調整を制御しなければ、可動側金型10bの位置が、歪等の影響で制御目標へ位置に収束しない場合がある、もしくは、制御値が振動して目標位置まで制御するのに時間が掛かる場合がある。
このため、ゲイン切替ポイント30により同期補正ゲインを切替える。
【0035】
#1軸位置フィードバック22とフィードバック平均の差が演算部31で演算される。さらに、別途演算される#1軸位置フィードバック22と目標位置の差Eと所定の値であるゲイン切替ポイントElim30とが、比較部34で比較され、差Eがゲイン切替ポイントElim30より小さい場合に同期補正ゲインKpxs132が使用され、差Eがゲイン切替ポイントElim30以上の場合に同期補正ゲインKpxs233が使用されるように接続が切替えられる。
速度指令23を、#1軸位置フィードバック22とフィードバック平均の差と、同期補正ゲインKpxs1またはKpxs2とから作成された同期補正値で補正して、#1軸速度指令24を作成する。
【0036】
なお、本実施例では、ゲイン切替ポイントElim30を一点とし、2個の同期補正ゲインが使用されているが、ゲイン切替ポイントElim30を複数設け、それに対応して(ゲイン切替ポイントElim30の個数+1)個の同期補正ゲインを使用することもできる。
また、#1軸位置フィードバック22と目標位置の差Eから、所定の関数を用いて同期補正ゲインを算出するように構成することもできる。
【0037】
また、本実施例では、ゲイン切替ポイントElim30を、#1軸位置フィードバック22と目標位置の差Eの特定の値としているが、目標位置との差でなく、別途特定される位置(例えば、原点)と#1軸位置フィードバック22との差、および、その差と比較される所定の値を使用することもできる。
【0038】
なお、ゲイン切替ポイントElim30は事前に使用者により所定の値が入力されている場合、もしくは、制御装置2で自動的に演算される場合がある。
自動的に演算される場合は、位置フィードバック22、もしくは/および、速度フィードバック23、その他の値から所定のテーブルや関数に基づき、ゲイン切替ポイント30を可変的に決定することができる。
【0039】
上記のように、目標位置と現在の位置の差により各軸の複数の同期補正ゲインを切替えることにより、目標位置へスムーズな制御が可能となる。
【0040】
上記の発明を固定した金型に射出する標準射出成形機に適用する場合は、圧力を持って樹脂をキャビティに射出した時の、各軸7−1〜nでの金型の移動を位置センサ4−1〜nで検出し、制御を行なうことができる。
【0041】
【発明の効果】
本発明の型締装置は、各型締シリンダを目標位置までスムーズに移動するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は型締装置の概略を示す。
【図2】図2は型締装置の制御装置による制御方法を示すブロック図である。
【図3】図3は同期補正部におけるフロー図を示す。
【符号の説明】
1 型締装置
2 制御装置
3−1〜n サーボ弁
4−1〜n 位置センサ
5−1〜n シリンダ
6−1〜n ピストン
7−1〜n 軸
8 固定盤
9 可動盤
10a 固定側金型
10b 可動側金型
11 キャビティ
12 樹脂射出装置
S1 全体位置制御部
S2−1〜n #1軸〜#n軸制御部
S21 #1軸同期補正部
S22 #1軸速度制御部
20 位置指令
21 位置フィードバック平均
22 #1軸位置フィードバック
23 速度指令
24 #1軸速度指令
25 #1軸速度フィードバック
26 #1軸サーボ弁開度(の指令値)
30 ゲイン切替ポイント
31 演算部
32 同期補正ゲインKPXS1
33 同期補正ゲインKPXS2
34 比較部
35 演算部
Claims (13)
- 対象物を挟む固定部位と可動部位を複数の軸を介して締め付けるために、前記複数の軸に設置される複数の独立した締め付け部と、
前記締め付け部をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部と、
前記締め付け部可動部の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置、または前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記可動部位の基準位置と、前記位置センサで検出される現在の前記可動部位の前記軸に対応する軸方向の位置との差を所定の値と比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記締め付け部可動部の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 前記締め付け部はシリンダであり、
前記締め付け部可動部は、前記シリンダ内の流体の量を変動させるサーボ弁である、
請求項1に記載された型締装置。 - 対象物を挟む固定部位と可動部位を複数の軸を介して締め付けるために、前記複数の軸に設置される複数の独立した締め付け部と、
前記締め付け部をそれぞれ独立して可動する複数の締め付け部可動部と、
前記締め付け部可動部の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置、または前記軸の各々に対応する前記可動部位の前記軸の軸方向の位置に対応する他の部位の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記可動部位の基準位置と、前記位置センサで検出される現在の前記可動部位の前記軸に対応する軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記締め付け部可動部の各々の速度制御を行ない、
前記締め付け部は電動ねじであり、
前記締め付け部可動部は、前記電動ねじを回転させるモータである、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダと、
前記型締シリンダにそれぞれ設置される複数のサーボ弁と、
前記サーボ弁の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記金型の前記軸の軸方向の目標位置と、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向の位置との差を所定の値と比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記サーボ弁の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、
前記電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、
前記モータの各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する複数の位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記金型の前記軸の軸方向の目標位置と、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向の位置との差により、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記モータの各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した型締シリンダと、
前記型締シリンダにそれぞれ設置される複数のサーボ弁と、
前記サーボ弁の各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記サーボ弁の各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 一組の金型と、
前記一組の金型を、複数の軸を介して締め付ける複数の独立した電動ねじと、
前記電動ねじにそれぞれ設置される複数のモータと、
前記モータの各々を個別に制御する制御部と、
前記軸の各々に対応する前記金型の各部において、前記軸の軸方向の位置を検出する位置センサと、
を具備し、
前記制御部は、前記位置センサで検出される前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置と、所定の値である切替ポイントとを比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて、前記モータの各々の速度制御を行なう、
型締装置。 - 前記制御部は、前記切替ポイントを、前記金型の各軸に対応する各部の軸方向位置、現在の速度制御値のいずれかもしくは両方を含む値から算出する、
請求項6または7のいずれかに記載された型締装置。 - 前記制御部は、複数の前記切替ポイントを使用する、
請求項6〜8のいずれかに記載された型締装置。 - 制御部が、型締装置全体の速度指令を作成するAステップと、
複数の軸毎に、前記速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、
同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するBステップと、
前記軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、前記軸毎に締め付けを行なう各シリンダを可動する複数のサーボ弁の制御値を、前記サーボ弁毎に作成するCステップと、を含み、
前記Bステップにおいて、前記現在の当該軸に対応する部分の金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差を所定の値と比較して、複数の同期補正ゲインを切替えて使用するステップを含む、
多軸型締同期制御方法。 - 制御部が、型締装置全体の速度指令を作成するAステップと、
複数の軸毎に、前記速度指令と、現在の当該軸の位置と、全軸の平均位置と、
同期補正ゲインとから軸毎の速度指令を作成するBステップと、
前記軸毎の速度指令と現在の当該軸の速度から、前記軸毎の締め付けを行なう複数のモータの制御値を、前記モータ毎に作成するCステップと、を含む、
多軸型締同期制御方法。 - 前記Bステップにおいて、前記現在の当該軸に対応する部分の金型の位置に対応する値と、所定の基準位置との差から、複数の同期補正ゲインを切替えて使用するステップを含む、
請求項11に記載された多軸型締同期制御方法。 - 前記所定の基準位置は、前記軸毎の目標位置である、
請求項12に記載された多軸型締同期制御方法。
Priority Applications (1)
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