JP4427663B2 - Pressure control device for injection molding machine and injection molding machine using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の圧力制御装置およびそれを備えた射出成形機に関し、特に射出保圧、背圧制御装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は射出成形機の概略を示す概略構成図である。
射出成形機の射出装置まわりの構造は、図3に示すように、ベッド3と、ベッド3に固定されたシリンダ1及び射出モータ2と、スクリュ4や計量モータ5を有する射出可動部6を備え、射出可動部6は、射出モータ2に接続されたボールネジ7が回転することで前進後退するよう構成されている。
【0003】
次に上記構成の動作について説明する。計量モータ5を回転させることで計量モータ5に接続されたスクリュ4が回転し、ホッパ8内の樹脂材料をシリンダ1内部へ送り込む。材料がシリンダ1内部に溜まるにつれ射出可動部6は後退するが、このときシリンダ1内部の樹脂が均一になるように射出モータ2にトルクをかけてシリンダ1内部が一定の圧力になるような状態で指定位置まで計量する。このときの制御を「背圧制御」という。
【0004】
計量が完了すると、射出モータ2を回転させ、射出可動部6を前進させ、シリンダ1内部の樹脂を高速に図示しない金型内に射出する。射出が終了すると、金型内の樹脂が冷えるまでの一定の時間、シリンダ1内部が一定の圧力になるように射出モータ2のトルクを制御する。このときの制御を「射出保圧制御」という。
【0005】
これらの「背圧制御」「射出保圧制御」を行うために、従来は図4に示すような構成で圧力制御を行っていた。すなわち、シリンダ1内部の圧力を射出可動部6に装着されたロードセルセンサ9によって検出し、その電圧信号をアンプ10で増幅し、それをA/D変換器11でデジタル信号に変換し、制御演算装置12に取り込む。制御演算装置12はその値から指示された圧力になるようにモータ回転指令をモータアンプ13に出力し、モータアンプ13の出力により射出モータ14を稼動する。なお、以上に説明した射出成形機の背圧制御、射出保圧制御は電動機により行っているが、後述する本発明の構成においては、電動機に限定されるものではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、背圧圧力は射出保圧圧力に対して非常に小さく、射出保圧圧力を100%とすると、背圧圧力は10%前後であることが多い。例えば従来の技術にて、A/D変換器11に10ビット(1024デジット)のものを使用した場合、背圧圧力でのフルスケールは1/10の102デジットの分解能で制御しなければならず、十分な制御を行うための精度が得られない。一方、従来の技術において、背圧制御に十分な制御を得るために背圧時1000デジットの分解能要求を行うと、13ビット〜14ビット(8192〜16384デジット)のA/D変換器が必要となり、コスト高になる問題があった。
【0007】
本発明は、このような従来の問題点を解決するために成されたものであり、フルスケールに対する分解能(測定精度)が略一定となり、且つコストも高くならない射出成形機の圧力制御装置、およびそれを備えた射出成形機を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、射出成形機の射出保圧と背圧を測定し、該測定された圧力に基づいて射出成形機の圧力制御を行うようにした射出成形機の圧力制御装置であって、射出成形機の前記射出保圧と背圧をアナログ信号として検出するロードセルと、前記ロードセルにより検出されたアナログ信号をその大きさに応じて周波数が大きくなる周波数信号に変換するV/F変換器と、前記V/F変換器により変換された周波数信号の周期を、該周波数信号の周期よりも小さい周期のクロックをカウントすることにより測定し、前記射出保圧と背圧を測定するための周期カウンタとを備えてなる。
【0010】
なお、本発明によれば、本発明における射出成形機の圧力制御装置を備えた射出成形機も提供することができる。
【0011】
【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は本発明の射出保圧、背圧制御を行う制御装置を示すブロック図、図2は圧力に対する電圧信号、パルス信号の周波数、周期およびその所定周期に対する比率を示すテーブルである。
【0012】
本発明の実施の形態における射出成形機は例えば図3に示したものが適用される。但し、可動部は電動機に限定されることはなく、例えば油圧等によるものであっても良い。
【0013】
図1に示した制御装置は、圧力を歪みにより検出するロードセル9と、ロードセル9の出力を増幅するアンプ10と、アンプ10の増幅電圧信号を周波数信号に変換するV/F変換器20と、V/F変換器20の出力であるパルス信号の周期を計測する周期カウンタ21と、周期カウンタ21からのデジタル信号を入力し、モータ回転指令を出力する制御演算装置12Aと、制御演算装置12Aからのモータ回転指令が入力されるモータアンプ13と、モータアンプ13の出力により稼動され、背圧および射出保圧を所定値に保つ射出モータ14とを備えている。
【0014】
以下、実施の形態の動作について説明する。
図1に示すような構成で、ロードセル9のアンプ10の電圧信号をV/F変換器20により、電圧に正比例した周波数信号に変換し、周期カウンタ21でパルス信号の周期を測定する。即ちパルス信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周期カウンタ21で測定しデジタル信号として制御演算装置12Aに入力する。
【0015】
このような構成によれば、圧力値の逆数がデジタル化された信号が制御演算装置に入力される。これは圧力が低い場合は細かいステップでデジタル値化され、圧力が高い場合は粗いステップでデジタル値化されることを意味している。よって低い圧力でも十分な分解能で圧力が測定され、背圧制御、射出保圧制御ともに十分な制御性能が出せるようになる。
【0016】
図2を用いてより具体的に説明する。図2は実際に制御システムを設計したときの各部の数値の表である。アンプ10の出力電圧信号Vは圧力に比例して出力される。ロードセルで検出される圧力が0%〜100%に変化したとき、V=3v〜8vになるように設計してある。V/F変換器20は0v〜12vの入力に比例してf=0Hz〜5kHzの周波数のパルス信号を出力するように設計してある。Tはfの逆数でV/F変換器出力パルス信号の周期である。
【0017】
このとき周期カウンタ21のクロックを64MHzとするとクロック周期Tc=0.015625μSで、結局、各圧力時に制御演算装置に入力されるカウント値がT/Tcとなる。
【0018】
これらのカウント値において、背圧制御時の0%〜10%時のカウント値を見てみると5120−4389で背圧制御時の入力フルスケール分解能は5120−4389=731デジットとなる。
【0019】
次に射出保圧時の圧力が高い部分に注目する。90%〜100%時のカウント値は2048−1920である。この分解能が0%〜90%まで同じと仮定して換算した入力フルスケール分解能は(2048−1920)×10=1280デジットとなる。圧力制御に必要な入力分解能は1000デジット前後あればよいので、この方式で背圧制御、射出制御どちらも高精度に制御可能となる。
【0020】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明は、射出成形機の射出保圧と背圧を測定し、該測定された圧力に基づいて射出成形機の圧力制御を行うようにした射出成形機の圧力制御装置であって、射出成形機の前記射出保圧と背圧をアナログ信号として検出するロードセルと、前記ロードセルにより検出されたアナログ信号をその大きさに応じて周波数が大きくなる周波数信号に変換するV/F変換器と、前記V/F変換器により変換された周波数信号の周期を、該周波数信号の周期よりも小さい周期のクロックをカウントすることにより測定し、前記射出保圧と背圧を測定するための周期カウンタとを備えることにより、射出保圧および背圧の圧力を測定するようにしているため、圧力が低い場合は細かいステップでデジタル値化され、圧力が高い場合は粗いステップでデジタル値化された数値(測定値)を得ることができる。従って、射出保圧制御及び背圧制御のどちらにおいても略一定の精度における圧力測定を行うことができ、もって安価で精度の略一定した制御を行うことが可能となる。
【0021】
また、本発明の構成によれば、副次的効果として従来の技術に比べてノイズに強くなるという利点がある。ロードセルなどのセンサと制御演算装置は離れた位置に配置しているため、ある程度の長さのケーブルで接続する必要がある。またケーブルの信号線は少なくした方がコスト的に有利である。このため従来の技術ではアンプとA/D変換器の間(図4,A点)のケーブルを長くする構成としていた。しかし、この部分の信号はアナログ電圧信号のためノイズに弱い欠点があった。本発明によれば、V/F変換器と周期カウンタの間(図1,B点)のケーブルを長くする構成としている。この部分はパルス信号のためHL(ハイ、ロー)電圧閾値以下のノイズレベルでは誤動作しない。また、信号の最高周波数以上のパルスは通さないフィルタを介してカウンタへパルス信号を入力することで、高調波ノイズによる誤動作を回避できるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の射出成形機の圧力制御装置を示すブロック図である。
【図2】実施の形態の各数値を示す図である。
【図3】射出成形機を示す概略構成図である。
【図4】従来の射出成形機の圧力制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 シリンダ、2 射出モータ、4 スクリュ、5 計量モータ、6 射出可動部、9 ロードセル、10 アンプ、12A 制御演算装置、13 モータアンプ、14 射出モータ、20 V/F変換器、21 周期カウンタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure control device for an injection molding machine and an injection molding machine including the same, and more particularly to an improvement in injection holding pressure and back pressure control device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an outline of an injection molding machine.
As shown in FIG. 3, the structure around the injection device of the injection molding machine includes a bed 3, a cylinder 1 and an injection motor 2 fixed to the bed 3, and an injection movable portion 6 having a screw 4 and a
[0003]
Next, the operation of the above configuration will be described. By rotating the
[0004]
When the metering is completed, the injection motor 2 is rotated, the injection movable unit 6 is advanced, and the resin inside the cylinder 1 is injected into a mold (not shown) at high speed. When the injection is finished, the torque of the injection motor 2 is controlled so that the inside of the cylinder 1 is at a constant pressure for a certain time until the resin in the mold cools. This control is called “injection holding pressure control”.
[0005]
Conventionally, in order to perform these “back pressure control” and “injection holding pressure control”, pressure control is performed with a configuration as shown in FIG. That is, the pressure inside the cylinder 1 is detected by a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the back pressure is very small with respect to the injection holding pressure. When the injection holding pressure is 100%, the back pressure is often around 10%. For example, when a 10-bit (1024 digit) A / D converter 11 is used in the prior art, the full scale at the back pressure must be controlled with a resolution of 1/10 of 102 digits. The accuracy for performing sufficient control cannot be obtained. On the other hand, in the conventional technology, when a resolution request of 1000 digits at the time of back pressure is made in order to obtain sufficient control for back pressure control, an A / D converter of 13 bits to 14 bits (8192 to 16384 digits) is required. There was a problem of high costs.
[0007]
The present invention has been made to solve such conventional problems, and has a pressure control device for an injection molding machine in which the resolution (measurement accuracy) with respect to full scale is substantially constant and the cost is not increased, and It aims at providing the injection molding machine provided with it.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the injection holding pressure and back pressure of an injection molding machine, and controls the pressure of the injection molding machine based on the measured pressure. a control device, for converting the injection and hold pressure and back pressure of the injection molding machine and a load cell for detecting as an analog signal, the analog signal detected by the load cell to a frequency signal whose frequency increases in accordance with their size The V / F converter and the frequency of the frequency signal converted by the V / F converter are measured by counting clocks having a period smaller than the period of the frequency signal, and the injection holding pressure and the back pressure are measured. And a period counter for measuring .
[0010]
In addition, according to this invention, the injection molding machine provided with the pressure control apparatus of the injection molding machine in this invention can also be provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a control device that performs injection holding pressure and back pressure control according to the present invention, and FIG. 2 is a table showing a voltage signal with respect to pressure, a frequency and period of a pulse signal, and a ratio with respect to a predetermined period.
[0012]
As the injection molding machine according to the embodiment of the present invention, for example, the one shown in FIG. 3 is applied. However, the movable part is not limited to an electric motor, and may be, for example, hydraulic.
[0013]
The control device shown in FIG. 1 includes a
[0014]
The operation of the embodiment will be described below.
1, the voltage signal of the
[0015]
According to such a configuration, a signal in which the reciprocal of the pressure value is digitized is input to the control arithmetic device. This means that when the pressure is low, it is digitized in fine steps, and when the pressure is high, it is digitized in coarse steps. Therefore, the pressure is measured with sufficient resolution even at a low pressure, and sufficient control performance can be obtained for both the back pressure control and the injection pressure holding control.
[0016]
This will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 is a table of numerical values of each part when the control system is actually designed. The output voltage signal V of the
[0017]
At this time, if the clock of the
[0018]
In these count values, looking at the count values at 0% to 10% at the time of back pressure control, 5120-4389, the input full-scale resolution at the time of back pressure control is 5120-4389 = 731 digits.
[0019]
Next, attention is paid to the portion where the pressure during injection holding pressure is high. The count value at 90% to 100% is 2048-1920. The input full-scale resolution converted on the assumption that this resolution is the same from 0% to 90% is (2048-1920) × 10 = 1280 digits. Since the input resolution necessary for pressure control only needs to be about 1000 digits, both back pressure control and injection control can be controlled with high accuracy by this method.
[0020]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention measures the injection holding pressure and back pressure of the injection molding machine, and controls the pressure of the injection molding machine based on the measured pressure. A control device that detects the injection holding pressure and back pressure of the injection molding machine as analog signals, and converts the analog signal detected by the load cell into a frequency signal that increases in frequency according to the magnitude. The V / F converter and the frequency of the frequency signal converted by the V / F converter are measured by counting clocks having a period smaller than the period of the frequency signal, and the injection holding pressure and the back pressure are measured. by providing a period counter for measuring, because you have to measure the pressure of injection and hold pressure and back pressure, if the pressure is low are digitally valued at fine steps, if the pressure is high It is possible to obtain a numerical value (measured value) which has been digitally valued at a coarse step. Therefore, it is possible to perform pressure measurement with substantially constant accuracy in both injection holding pressure control and back pressure control, and it is possible to perform control at a low cost and with substantially constant accuracy.
[0021]
In addition, according to the configuration of the present invention, there is an advantage that it is more resistant to noise than the prior art as a secondary effect. Since the sensor such as the load cell and the control arithmetic unit are arranged at positions separated from each other, it is necessary to connect them with a cable having a certain length. Further, it is advantageous in terms of cost to reduce the number of signal lines of the cable. For this reason, in the prior art, the cable between the amplifier and the A / D converter (point A in FIG. 4) is lengthened. However, this portion of the signal is an analog voltage signal and thus has a drawback of being weak against noise. According to the present invention, the cable between the V / F converter and the period counter (point B in FIG. 1) is lengthened. Since this portion is a pulse signal, no malfunction occurs at a noise level below the HL (high, low) voltage threshold. In addition, by inputting a pulse signal to the counter through a filter that does not pass a pulse having a frequency higher than the maximum frequency, an effect of avoiding malfunction due to harmonic noise can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a pressure control device of an injection molding machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating numerical values of the embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an injection molding machine.
FIG. 4 is a block diagram showing a pressure control device of a conventional injection molding machine.
[Explanation of symbols]
1 cylinder, 2 injection motor, 4 screw, 5 metering motor, 6 injection movable part, 9 load cell, 10 amplifier, 12A control arithmetic device, 13 motor amplifier, 14 injection motor, 20 V / F converter, 21 period counter.
Claims (2)
射出成形機の前記射出保圧と背圧をアナログ信号として検出するロードセルと、
前記ロードセルにより検出されたアナログ信号をその大きさに応じて周波数が大きくなる周波数信号に変換するV/F変換器と、
前記V/F変換器により変換された周波数信号の周期を、該周波数信号の周期よりも小さい周期のクロックをカウントすることにより測定し、前記射出保圧と背圧を測定するための周期カウンタと、
を備えてなる射出成形機の圧力制御装置。An injection molding machine pressure control device that measures injection holding pressure and back pressure of an injection molding machine and performs pressure control of the injection molding machine based on the measured pressure,
A load cell that detects the injection holding pressure and back pressure of the injection molding machine as analog signals;
A V / F converter that converts an analog signal detected by the load cell into a frequency signal whose frequency increases according to the magnitude of the analog signal;
A period counter for measuring the injection holding pressure and the back pressure by measuring the period of the frequency signal converted by the V / F converter by counting a clock having a period smaller than the period of the frequency signal ; ,
A pressure control device for an injection molding machine.
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