JP6935182B2 - Injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明による実施形態は、射出成形機に関する。 Embodiments of the present invention relate to injection molding machines.
従来、射出成形機は、溶融樹脂を金型へ充填するために、射出工程において溶融樹脂を金型内部のキャビティへ流し込み、保圧工程において溶融樹脂への圧力を保持してキャビティ内に溶融樹脂を充填させている。射出成形機は、射出工程においてスクリュの速度制御を行い、保圧工程において溶融樹脂の圧力制御を行う。このような射出工程から保圧工程への切替えにおいて、射出成形機は、予め設定されたスクリュ位置で速度制御から圧力制御へ切り替えていた。 Conventionally, in an injection molding machine, in order to fill a mold with a molten resin, the molten resin is poured into a cavity inside the mold in an injection process, and the pressure on the molten resin is maintained in a pressure holding step to hold the molten resin in the cavity. Is filled. The injection molding machine controls the speed of the screw in the injection process and controls the pressure of the molten resin in the pressure holding process. In such a switch from the injection process to the pressure holding process, the injection molding machine switched from speed control to pressure control at a preset screw position.
しかし、速度制御から圧力制御への切替え時におけるスクリュ位置が設定されていても、モータおよびスクリュ等の駆動系の慣性力によって、制御切替え時における実際の圧力と圧力指令値との差が大きい場合がある。このような場合、制御切替時に圧力制御不能な事態が生じ、機械破損やバリが発生してしまうことがある。例えば、樹脂圧力は、金型に溶融樹脂を充填していくに従って上昇し、制御切替え位置付近においてピークとなる場合がある。このピーク付近における射出圧力が制御できないと、ばりやひけ等の不良の発生原因となる。 However, even if the screw position at the time of switching from speed control to pressure control is set, the difference between the actual pressure at the time of control switching and the pressure command value is large due to the inertial force of the drive system such as the motor and screw. There is. In such a case, the pressure cannot be controlled at the time of control switching, and the machine may be damaged or burrs may occur. For example, the resin pressure may increase as the mold is filled with the molten resin, and may peak near the control switching position. If the injection pressure near this peak cannot be controlled, it may cause defects such as burrs and sink marks.
そこで、本発明の目的は、溶融樹脂の圧力の制御を容易にし、不良の発生を抑制することができる射出成形機を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an injection molding machine capable of facilitating the control of the pressure of the molten resin and suppressing the occurrence of defects.
本実施形態による射出成形機は、金型へ材料を射出する射出工程と金型における材料の保圧圧力を制御する保圧工程とによって製品を成形する射出成形機であって、材料を貯えるバレルと、バレルから金型へ材料を射出させるスクリュと、射出工程から保圧工程への切替えにおけるスクリュの減速開始位置およびスクリュの停止位置を設定可能な設定部と、減速開始位置および停止位置に基づいてスクリュを速度制御する制御部と、を備えている。 The injection molding machine according to the present embodiment is an injection molding machine that molds a product by an injection step of injecting a material into a mold and a pressure holding step of controlling the holding pressure of the material in the mold, and is a barrel for storing the material. Based on the screw that injects material from the barrel to the mold, the setting unit that can set the deceleration start position and screw stop position of the screw in switching from the injection process to the pressure holding process, and the deceleration start position and stop position. It is equipped with a control unit that controls the speed of the screw.
制御部は、切替えにおいてスクリュを停止させている停止期間を設定可能にしてよい。 The control unit may be able to set a stop period during which the screw is stopped during switching.
減速開始位置は、射出工程における材料の充填圧力に基づいて設定されてもよい。 The deceleration start position may be set based on the filling pressure of the material in the injection process.
停止位置は、射出工程における材料の充填量に基づいて設定されてもよい。 The stop position may be set based on the filling amount of the material in the injection process.
本実施形態による射出成形機は、金型へ材料を射出する射出工程と金型における材料の保圧圧力を制御する保圧工程とによって製品を成形する射出成形機であって、材料を貯えるバレルと、バレルから金型へ材料を射出させるスクリュと、射出工程から保圧工程への切替えにおけるスクリュの減速開始位置、および、スクリュが減速開始位置に達してからスクリュの速度指令がゼロになるまでの減速指令期間を設定可能な設定部と、減速開始位置および減速指令期間に基づいてスクリュを速度制御する制御部と、を備えている。 The injection molding machine according to the present embodiment is an injection molding machine that molds a product by an injection step of injecting a material into a mold and a pressure holding step of controlling the holding pressure of the material in the mold, and is a barrel for storing the material. The screw that injects the material from the barrel to the mold, the deceleration start position of the screw in the switching from the injection process to the pressure holding process, and the speed command of the screw from the time when the screw reaches the deceleration start position to zero. It is provided with a setting unit capable of setting the deceleration command period and a control unit for speed-controlling the screw based on the deceleration start position and the deceleration command period.
設定部は、切替えにおいてスクリュを停止させている停止期間を設定可能にしてよい。 The setting unit may be able to set the stop period during which the screw is stopped during switching.
減速開始位置は、射出工程における材料の充填圧力に基づいて設定されてもよい。 The deceleration start position may be set based on the filling pressure of the material in the injection process.
制御部は、切替えにおいてスクリュの速度をほぼ一定の減速度で減速してもよい。 The control unit may decelerate the speed of the screw at a substantially constant deceleration during switching.
制御部は、切替えにおいてスクリュの速度の減速度を変更してもよい。 The control unit may change the deceleration of the screw speed in the switching.
制御部は、切替えにおいてスクリュの速度を指数関数的に減速してもよい。 The control unit may exponentially reduce the speed of the screw in switching.
制御部は、切替えにおいてスクリュの速度をS字曲線的に減速してもよい。 The control unit may reduce the speed of the screw in an S-shaped curve at the time of switching.
制御部は、切替えにおいてスクリュの速度を、予め設定された時点における速度に従って減速させてもよい。 The control unit may reduce the speed of the screw in switching according to the speed at a preset time point.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is not limited to the present invention.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に従った射出成形機1の構成例を示すブロック図である。射出成形機1は、一連の射出成形動作を繰り返し実行可能な機械であり、例えば、成形品を1回成形する動作をサイクル動作として繰り返す。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an
射出成形機1は、フレーム2と、固定盤3と、移動盤4と、タイバー5と、型締駆動機構6と、射出装置7と、制御部8と、押出機構9と、ヒューマン・マシン・インタフェース60と、射出圧力センサS1と、スクリュ位置センサS2とを備えている。
The
フレーム2は、射出成形機1の土台である。固定盤3は、フレーム2上に固定されている。固定盤3には、固定金型11が取り付けられる。タイバー5の一端は、固定盤3に固定されており、その他端は、支持盤10に固定されている。タイバー5は、固定盤3から移動盤4を通過して支持盤10まで延びている。
The
移動盤4は、フレーム2に設けられたリニアガイド(図示せず)上に載置されている。移動盤4は、タイバー5またはリニアガイドに案内され、固定盤3に接近しあるいは固定盤3から離れるように移動することができる。移動盤4には、移動金型12が取り付けられる。移動金型12は、固定金型11に対向しており、移動盤4とともに固定金型11へ接近し、固定金型11に組み合わされる。移動金型12と固定金型11とが合わされ接触することによって、移動金型12と固定金型11との間に製品形状に対応した空間が形成される。
The moving board 4 is mounted on a linear guide (not shown) provided on the
型締駆動機構6は、トグル機構13と、トグル機構駆動部14とを備えている。トグル機構駆動部14は、トグル機構13を駆動するために、型締サーボモータ21と、ボールねじ22と、伝達機構23とを備えている。ボールねじ22の先端部には、クロスヘッド15が取り付けられている。ボールねじ22が回転することで、クロスヘッド15が移動盤4に接近し、あるいは、移動盤4から離れるように移動する。伝達機構23は、型締サーボモータ21の回転をボールねじ22に伝達し、クロスヘッド15を移動させる。
The mold clamping drive mechanism 6 includes a
トグル機構駆動部14がクロスヘッド15を移動させると、トグル機構13が作動する。例えば、クロスヘッド15が移動盤4へ向かって移動すると、移動盤4が固定盤3に向かって移動し、型閉が行われる。逆に、クロスヘッド15が移動盤4から離れる方向に移動すると、移動盤4が固定盤3から離れる方向に移動し、型開が行われる。
When the toggle mechanism drive
押出機構9は、成形後の製品を移動金型12から取り外すために、押出サーボモータ71と、ボールねじ72と、伝達機構73とを備えている。ボールねじ72の先端部は、移動金型12の内面に貫通している。ボールねじ72が回転することによって、ボールねじ72が移動金型12の内面に付着した製品を押し出す。伝達機構73は、押出サーボモータ71の回転をボールねじ72に伝達し、ボールねじ72を図1の左右方向に移動させる。
The extrusion mechanism 9 includes an
射出装置7は、加熱バレル(バンドヒータ)41と、スクリュ42と、計量駆動部43と、射出駆動部44とを備えている。加熱バレル41は、溶融状態の樹脂を金型のキャビティ内に注入するノズル41aを備える。加熱バレル41は、ホッパ45からの樹脂を加熱溶融しつつ貯えておき、その溶融樹脂をノズルから射出する。スクリュ42は、加熱バレル41の内部で回転しながらあるいは回転せずに移動可能に設けられている。計量工程において、スクリュ42は回転し、スクリュ42の回転量(移動距離)によってバレル41から射出される溶融樹脂の射出量が計量され決定される。射出工程においては、スクリュ42は、回転することなく移動し、溶融樹脂をノズルから射出する。
The
計量駆動部43は、計量サーボモータ46と、計量サーボモータ46の回転をスクリュ42に伝える伝達機構47とを有する。計量サーボモータ46が駆動され、加熱バレル41内でスクリュ42が回転されると、樹脂がホッパ45から加熱バレル41内に導入される。導入された樹脂は、加熱されかつ混練されながら加熱バレル41の先端側に送られる。樹脂は、溶融されて加熱バレル41の先端部分に貯えられる。計量時と逆方向にスクリュ42を移動させることによって、溶融樹脂はバレル41から射出される。このとき、スクリュ42は、回転することなく移動し、溶融樹脂をノズルから押し出す。尚、本実施形態では、成形材料として溶融樹脂を用いているが、成形材料は溶融樹脂に限定されることはなく、金属、ガラス、ゴム、炭素繊維を含む炭化化合物などでもよい。
The weighing
射出駆動部44は、射出サーボモータ51と、ボールねじ52と、伝達機構53とを有する。ボールねじ52が回転することで、加熱バレル41内でスクリュ42が図1の左右方向に移動する。伝達機構53は、射出サーボモータ51の回転をボールねじ52に伝達する。これにより、射出サーボモータ51が回転すると、スクリュ42が移動する。スクリュ42が加熱バレル41の先端部分に貯えられた溶融樹脂をノズル41aから押し出すことによって、溶融樹脂がノズル41aから射出される。
The
射出圧力センサS1は、バレル41から金型へ溶融樹脂を充填する際の充填圧力や保圧工程における保圧圧力を検出する。射出工程においては、射出圧力センサS1は、バレル41から金型への溶融樹脂料の射出圧力を検出する。保圧工程においては、射出圧力センサS1は、速度制御から圧力制御への保圧切替え後の溶融樹脂の保圧圧力を検出する。
The injection pressure sensor S1 detects the filling pressure when the molten resin is filled from the
スクリュ位置センサS2は、スクリュ42の位置を検出する。スクリュ42は、射出サーボモータ51の回転に伴って移動するので、スクリュ位置センサS2は、射出サーボモータ51の回転数や角度位置からスクリュ42の位置を検出してもよい。所定の制御周期ごとにスクリュ42の位置を検出することによって、スクリュ42の速度や加速度が分かる。
The screw position sensor S2 detects the position of the screw 42. Since the screw 42 moves with the rotation of the
ヒューマン・マシン・インタフェース(HMI/F)60は、射出成形機1に関する様々な情報を表示する。HMI/F60は、例えば、表示部およびキーボードを備えてもよく、あるいは、タッチパネル式ディスプレイであってもよい。ユーザは、HMI/F60を通じて、射出成形機1の動作に関する指令等の設定を入力することができる。例えば、射出成形は、金型へ溶融樹脂を射出する射出工程(速度制御)と金型における溶融樹脂の保圧圧力を制御する保圧工程(圧力制御)とによって製品を成形する。本実施形態では、射出工程と保圧工程との間にスクリュ42の停止を維持する保圧切替期間が設けられている。ユーザは、射出工程におけるスクリュ42の移動速度、スクリュ42の速度指令の減速開始位置(LS4)、スクリュ42の最終的な停止位置(LS4α)、または、スクリュ42の減速開始位置LS4から停止位置(スクリュ42の速度指令がゼロになる)LS4αまでの減速指令期間ta等の各設定値をHMI/F60で入力する。スクリュ42の移動速度、減速開始位置、停止位置等は、射出成形機1の実際のサイクル動作やシミュレーションに基づいてユーザによって設定され得る。また、ユーザは、型締工程および型開工程における移動金型12の速度、計量工程における計量速度等をHMI/F60で入力してもよい。
The human machine interface (HMI / F) 60 displays various information about the
制御部8は、射出工程中に各種センサ(図示せず)から受け取るセンサ情報を監視し、そのセンサ情報に基づいて射出装置7を制御する。また、制御部8は、HMI/F60を通じて設定された上記設定値に従ってスクリュ42を制御する。さらに、制御部8は、必要なデータを表示部100に表示させる。
The control unit 8 monitors sensor information received from various sensors (not shown) during the injection process, and controls the
図2は、制御部8の構成の一例を示す図である。制御部8は、演算処理部61と、設定部62と、記憶部63と、射出装置制御部64と、入出力部65とを含む。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the control unit 8. The control unit 8 includes an
演算処理部61は、圧力センサや温度センサ等の各種センサから得られた検出値と設定部62に格納された設定値とを比較しながら、加熱バレル41の温度、スクリュ42の速度、射出圧力を制御する。また、演算処理部61は、制御部8の各構成要素の制御も行う。
The
設定部62は、HMI/F60を介して入力された情報を格納する。例えば、設定部62は、射出サーボモータ51の回転速度またはスクリュ42の移動速度、保圧工程における保圧圧力、スクリュ42の減速開始位置(LS4)、スクリュ42の最終的な停止位置(LS4α)あるいは減速指令期間(ta)等に関する設定情報を格納する。
The setting
記憶部63は、射出成形機1を動作させるためのプログラム、上記設定値、各種センサから得られた検出値等の情報を格納する。
The
射出装置制御部64は、射出サーボモータ51の駆動を制御する。射出装置制御部64は、例えば射出サーボモータ51の駆動を制御することで、射出装置7の射出圧力を制御する。射出装置制御部64は、スクリュ位置センサS2からのフィードバックを受けて、位置指令や速度指令を補正して射出サーボモータ51を制御する。
The injection device control unit 64 controls the drive of the
入出力部65は、外部からの情報を制御部8へ取り込み、あるいは、制御部8の情報を外部へ出力するように構成されている。入出力部65は、他の端末と有線または無線で通信可能に接続され得る。
The input /
次に、射出成形機1の射出工程および保圧切替期間における動作例を説明する。
Next, an operation example in the injection process and the holding pressure switching period of the
図3(A)〜図3(C)は、射出成形機1の動作の一例を示すグラフである。図3(A)〜図3(C)のグラフの横軸は時間である。図3(A)〜図3(C)のグラフの縦軸はそれぞれスクリュ42の位置、スクリュ42の速度、溶融樹脂の充填圧力である。図3(A)の実線Paはスクリュ42の実際の位置を示し、破線Pbは、スクリュ42の位置指令値を示す。図3(B)の実線Vaはスクリュ42の実速度を示し、破線Vbはスクリュ42の速度指令値を示す。以下、射出成形機1の動作を時系列に沿って説明する。尚、スクリュ42の位置や速度は、スクリュ位置センサS2からの検出値に基づいて得ることができる。充填圧力は、射出圧力センサS1からの検出値に基づいて得ることができる。また、金型の型締工程や溶融樹脂の計量工程はすでに終了しているものとし、射出工程から説明を開始する。
3 (A) to 3 (C) are graphs showing an example of the operation of the
まずt0において、射出工程が開始される。このとき、スクリュ42は、図3(A)に示すように、原点0からLS5だけ離れた位置にある。その後、スクリュ42は、原点(バレル41の先端部)に接近していく。ここで、スクリュ42の実際の位置Paは、フィードバック制御による遅れの分だけ位置指令値Pbに対して遅延する。従って、実際の位置Paは、位置指令値Pbに追従するが、t0〜t3においては位置指令値Pbよりもほぼ(L1−L)だけ離間した位置となる。
First, at t0, the injection process is started. At this time, as shown in FIG. 3A, the screw 42 is located at a position separated from the
t0〜t2において、スクリュ42は、図3(B)に示すように、所定の加速度で加速される。ここで、スクリュ42の実際の速度Vaは、フィードバック制御による遅れの分だけ速度指令値Vbに対して遅延する。従って、実際の速度Vaは、速度指令値Vbに追従するが、速度指令値Vbよりも幾分遅れて変位する。例えば、速度指令値Vbはt1において所定速度Vcを示しているが、実際の速度Vaは、t2において所定速度Vcに達している。 At t0 to t2, the screw 42 is accelerated at a predetermined acceleration as shown in FIG. 3 (B). Here, the actual speed Va of the screw 42 is delayed with respect to the speed command value Vb by the amount of the delay due to the feedback control. Therefore, the actual velocity Va follows the velocity command value Vb, but is displaced with a slight delay from the velocity command value Vb. For example, the speed command value Vb indicates a predetermined speed Vc at t1, but the actual speed Va reaches the predetermined speed Vc at t2.
t2〜t3において、スクリュ42は、所定速度Vcを維持している。t0以降、この期間においても、溶融樹脂はバレル41から金型へ流れ込み、金型のキャビティ内に充填されていく。キャビティ内にまだ空洞が多い場合、図3(C)に示す充填圧力は比較的低い値で推移する。一方、キャビティ内の空洞が少なくなると、t3近傍に示すように、充填圧力が上昇する。
At t2 to t3, the screw 42 maintains a predetermined speed Vc. After t0, even in this period, the molten resin flows from the
t3において、図3(A)に示すように、スクリュ42の実際の位置Paが予め設定された減速開始位置LS4に達すると、射出装置制御部64は、図3(B)に示すようにスクリュ42の減速を開始する。減速開始位置LS4は、上述の通り、ユーザが任意に設定可能である。例えば、ユーザは、充填圧力が所定のパッキング圧力Ppになるときのスクリュ42の位置を試運転やシミュレーションで確認し、その位置を減速開始位置LS4として設定部62に設定すればよい。このとき、パッキング圧力Ppの直後のピーク値Pmaxがばり等を発生させる充填圧力を超えないようにする。このように、ユーザは、充填圧力のピーク値Pmaxに近いパッキング圧力Ppを参照してパッキング圧力Ppに基づいて減速開始位置LS4を設定することができる。これにより、ばり等の不良の発生を抑制することができる。尚、“ばり”とは、過剰な充填圧力によって金型の接触面(パーティング面)から溶融樹脂がはみだす現象である。また、停止位置LS4αも、ユーザが任意に設定可能である。例えば、成形品の重量は通常決まっているので、充填される溶融樹脂の量も決まっている。充填される溶融樹脂の量は、スクリュ42の移動距離Dsに換算可能である。従って、スクリュ42の停止位置LS4αはユーザによって予め設定可能である。
At t3, as shown in FIG. 3 (A), when the actual position Pa of the screw 42 reaches the preset deceleration start position LS4, the injection device control unit 64 sets the screw as shown in FIG. 3 (B). Start decelerating 42. As described above, the deceleration start position LS4 can be arbitrarily set by the user. For example, the user may confirm the position of the screw 42 when the filling pressure becomes a predetermined packing pressure Pp by a trial run or a simulation, and set the position as the deceleration start position LS4 in the
t3〜t4において、図3(B)に示すように、制御部8は、スクリュ42を減速させ、t4においてスクリュ42を停止させる。よって、t4において、制御部8は速度指令値Vbをゼロにしている。ここで、減速開始位置LS4および停止位置LS4αは予め設定されている。また、減速開始位置LS4におけるスクリュ42またはモータ51の速度(初速Vc)は、モータ51等に配置された位置エンコーダで検出することができる。制御部8は、減速開始位置LS4と停止位置LS4αとの差(減速距離L1)および初速Vcを用いて、減速開始位置LS4の初速Vcを停止位置LS4αでゼロにするように所定の加速度(または減速度)α(α=Vc2/(2×L1))を算出することができる。さらに、制御部8は、加速度αで減速するときのサンプリング周期tsごとの移動量(分配量)D(D=Vc−α×ts×n)を計算して、各サンプリングにおいて該サンプリングに対応する移動量に基づいた速度指令でモータ51を制御する。尚、nは、減速開始位置LS4から停止位置LS4αまでのサンプリング数(n=1〜2×L1/(Vc×ts))である。制御部8は、減速開始位置LS4におけるモータ51およびスクリュ42の初速Vcを加速度αで減速していき、t4においてモータ51の速度指令値をゼロにする。
At t3 to t4, as shown in FIG. 3B, the control unit 8 decelerates the screw 42 and stops the screw 42 at t4. Therefore, at t4, the control unit 8 sets the speed command value Vb to zero. Here, the deceleration start position LS4 and the stop position LS4α are preset. Further, the speed (initial speed Vc) of the screw 42 or the
t4の時点では、実際の速度Vaは、速度指令値Vbに対して遅延しているため、ゼロにはなっていない。また、このとき、図3(A)に示すように、スクリュ42の位置指令値Pbは、最終的な停止位置LS4αでゼロになるように制御される。しかし、実際の位置Paは位置指令値Pbに対して遅延しているため、停止位置LS4αに達していない。 At the time of t4, the actual speed Va is not zero because it is delayed with respect to the speed command value Vb. At this time, as shown in FIG. 3A, the position command value Pb of the screw 42 is controlled to be zero at the final stop position LS4α. However, since the actual position Pa is delayed with respect to the position command value Pb, the stop position LS4α has not been reached.
その後、t5において、スクリュ42の実際の速度Vaはほぼゼロになり、実際の位置Paは停止位置LS4αに達する。尚、制御部8は、実際の速度Vaがt4における速度の所定比率未満になったときにスクリュ42が停止したと判断してよい。このように、スクリュ42の指令位置Pbは、t4で停止位置LS4αにおいて停止し、スクリュ42の実際の位置Paは、t5で停止位置LS4αにおいて停止する。このように、本実施形態では、制御部8は、モータ51およびスクリュ42を速度制御によって停止位置LS4αに停止させることができる。
After that, at t5, the actual speed Va of the screw 42 becomes almost zero, and the actual position Pa reaches the stop position LS4α. The control unit 8 may determine that the screw 42 has stopped when the actual speed Va becomes less than a predetermined ratio of the speed at t4. In this way, the command position Pb of the screw 42 stops at the stop position LS4α at t4, and the actual position Pa of the lead 42 stops at the stop position LS4α at t5. As described above, in the present embodiment, the control unit 8 can stop the
t5〜t6において、制御部8は、スクリュ42を停止させ、保圧切替期間Tsに入る。停止期間としての保圧切替期間Tsにおいて、制御部8は、スクリュ42の停止状態を維持する。これにより、自然な圧力を利用して金型のキャビティ内に溶融樹脂を充分に行き渡らせ、ひけ等の成形不良を抑制することができる。尚、“ひけ”とは、充填圧力または保圧圧力の低下や成形収縮によって金型のキャビティの樹脂が凹んだり窪んだりする現象である。 At t5 to t6, the control unit 8 stops the screw 42 and enters the holding pressure switching period Ts. In the holding pressure switching period Ts as the stop period, the control unit 8 maintains the stopped state of the screw 42. As a result, the molten resin can be sufficiently distributed in the cavity of the mold by utilizing the natural pressure, and molding defects such as sink marks can be suppressed. The “sink” is a phenomenon in which the resin in the cavity of the mold is dented or dented due to a decrease in filling pressure or holding pressure or molding shrinkage.
図3(A)のDsは、スクリュ42の移動距離を示す。バレル41の断面積は、予め決まっているので、溶融樹脂の射出量は、移動距離Ds(射出量=バレル41の断面積×Ds)に基づいて一意に決まる。即ち、スクリュ42の移動距離Dsは、射出量を表していると言ってもよい。
Ds in FIG. 3A shows the moving distance of the screw 42. Since the cross-sectional area of the
t6以降、射出装置制御部64は、スクリュ42を圧力制御し保圧工程に入る。その後、射出成形機1は、冷却工程、計量工程、型開工程および押出工程等を経て1つのサイクル動作を終了する。射出成形機1は、さらに同じサイクル動作を繰り返し実行してよい。
After t6, the injection device control unit 64 controls the pressure of the screw 42 and enters the pressure holding process. After that, the
以上のように、本実施形態では、減速開始位置LS4および停止位置LS4αはユーザによって設定されている。制御部8は、減速開始位置LS4と停止位置LS4αとの差(減速距離L1)から加速度(減速度)αを算出することができ、加速度αを用いることによってスクリュ42を速度制御することができる。 As described above, in the present embodiment, the deceleration start position LS4 and the stop position LS4α are set by the user. The control unit 8 can calculate the acceleration (deceleration) α from the difference (deceleration distance L1) between the deceleration start position LS4 and the stop position LS4α, and can control the speed of the screw 42 by using the acceleration α. ..
もし、スクリュが減速開始位置LS4に達したときに速度制御から圧力制御に切り替えられたとすると、モータ等のスクリュの駆動系の慣性力により、速度制御から圧力制御への切り替え時における実際の圧力と保圧圧力(圧力指令)との差が大きくなる場合がある。この場合、圧力制御による制動では制御できず、急激な圧力上昇が生じてしまうことがあり、機械の破損やバリの発生の原因となる。 If the speed control is switched to the pressure control when the screw reaches the deceleration start position LS4, the inertial force of the drive system of the screw such as a motor causes the actual pressure at the time of switching from the speed control to the pressure control. The difference from the holding pressure (pressure command) may become large. In this case, braking by pressure control cannot control the pressure, and a sudden increase in pressure may occur, which may cause damage to the machine or generation of burrs.
これに対し、本実施形態では、制御部8は、速度制御によってスクリュ42を停止位置LS4αに停止させる。その後、制御部8は、保圧切替期間Tsにおいて、スクリュ42の停止状態を維持し、実際の圧力と保圧圧力(圧力指令)との差を低減させた後に速度制御から圧力制御へ切り替える。これにより、本実施形態による射出成形機は、速度制御から圧力制御への切り替え時における実際の圧力と保圧圧力(圧力指令)との差を抑制し、機械の破損やバリの発生を抑制しつつ、保圧工程において保圧圧力の制御を可能にする。 On the other hand, in the present embodiment, the control unit 8 stops the screw 42 at the stop position LS4α by speed control. After that, the control unit 8 maintains the stopped state of the screw 42 in the holding pressure switching period Ts, reduces the difference between the actual pressure and the holding pressure (pressure command), and then switches from the speed control to the pressure control. As a result, the injection molding machine according to the present embodiment suppresses the difference between the actual pressure and the holding pressure (pressure command) when switching from speed control to pressure control, and suppresses machine damage and the occurrence of burrs. At the same time, it is possible to control the pressure holding pressure in the pressure holding process.
本実施形態において、速度制御から圧力制御へ切り替えるタイミングは、保圧切替期間Tsが終了した時点t6である。しかし、速度制御から圧力制御へ切り替えるタイミングは、速度指令がゼロになる時点t4あるいは実際にスクリュ42が停止する時点t5であってもよい。保圧切替期間Tsは、ユーザによって任意に設定可能である。 In the present embodiment, the timing for switching from the speed control to the pressure control is t6 when the holding pressure switching period Ts ends. However, the timing of switching from the speed control to the pressure control may be the time t4 when the speed command becomes zero or the time t5 when the screw 42 actually stops. The holding pressure switching period Ts can be arbitrarily set by the user.
実際にスクリュ42が停止する時点t5は、速度指令がゼロになる時点t4よりも実際の圧力と保圧圧力(圧力指令)との差において小さい(図3(C)参照)。従って、制御部8は、時点t4よりも時点t5において速度制御から圧力制御へ切り替えることが好ましい。この場合、保圧切替期間Tsがほぼゼロとなる。時点t5は、時点t4から遅延期間tbだけ経過後になる。 The time point t5 when the screw 42 actually stops is smaller than the time point t4 when the speed command becomes zero in terms of the difference between the actual pressure and the holding pressure (pressure command) (see FIG. 3C). Therefore, it is preferable that the control unit 8 switches from the speed control to the pressure control at the time point t5 rather than the time point t4. In this case, the holding pressure switching period Ts becomes almost zero. The time point t5 is after the delay period tb has elapsed from the time point t4.
速度指令値Vbに対する実際の速度Vaの遅延期間tb(t4〜t5)は、位置ループゲインω0の逆数を用いて決定され、式1で表される。遅延期間tbは、位置ループゲインω0によって一意に決まる。
tb=1/ω0 (式1)
制御部8は、式1を演算して、減速開始時点t3からta+tbの経過後に速度制御から圧力制御へ切り替えてもよい。このように本実施形態において、速度制御から圧力制御へ切り替えるタイミングは、速度指令がほぼゼロになる時点t4から遅延時間tb経過後の時点t5であってもよい。
The delay period tb (t4 to t5) of the actual velocity Va with respect to the velocity command value Vb is determined by using the reciprocal of the position loop gain ω0 and is expressed by
tb = 1 / ω0 (Equation 1)
The control unit 8 may calculate
(変形例)
第1実施形態では、減速開始位置LS4および停止位置LS4αが、ユーザによって設定可能なパラメータとしている。制御部8は、これらのパラメータに基づいてスクリュ42を制御している。
(Modification example)
In the first embodiment, the deceleration start position LS4 and the stop position LS4α are set as parameters that can be set by the user. The control unit 8 controls the screw 42 based on these parameters.
これに対し、本変形例では、ユーザは、減速開始位置LS4および減速指令期間taを設定する。この場合、制御部8は、減速指令期間ta、減速開始位置LS4および初速度Vcに基づいて実際の減速距離L1(L1=Vc/(2×ta))を算出する。減速距離L1は、図3(B)の斜線部SLの面積に該当する。減速開始位置LS4および減速距離L1の和が停止位置LS4αとなる。演算部8は、減速距離L1および初速Vcを用いて、第1実施形態と同様に、加速度(または減速度)α(α=Vc2/(2×L1))およびサンプリング周期tsごとの移動量(分配量)D(D=Vc−α×ts×n)を算出することができる。これにより、本変形例の制御部8は、モータ51およびスクリュ42を速度制御によって停止位置LS4αに停止させることができる。従って、本変形例も、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
On the other hand, in this modification, the user sets the deceleration start position LS4 and the deceleration command period ta. In this case, the control unit 8 calculates the actual deceleration distance L1 (L1 = Vc / (2 × ta)) based on the deceleration command period ta, the deceleration start position LS4, and the initial speed Vc. The deceleration distance L1 corresponds to the area of the shaded area SL in FIG. 3 (B). The sum of the deceleration start position LS4 and the deceleration distance L1 is the stop position LS4α. Using the deceleration distance L1 and the initial velocity Vc, the calculation unit 8 uses the acceleration (or deceleration) α (α = Vc 2 / (2 × L1)) and the movement amount for each sampling period ts, as in the first embodiment. (Distribution amount) D (D = Vc-α × ts × n) can be calculated. As a result, the control unit 8 of this modification can stop the
上記実施形態において、保圧切替期間においてスクリュ42の停止期間としての保圧切替期間Tsは可変にしてもよい。この場合、ユーザが保圧切替期間TsをHMI/F60を介して設定することができる。例えば、スクリュ42の停止期間(拘束期間)をほぼゼロにする場合、保圧切替期間Tsをゼロに設定すればよい。この場合、射出成形機1は、スクリュ42の停止時点t5から保圧工程に入る。
In the above embodiment, the holding pressure switching period Ts as the stop period of the screw 42 may be variable in the holding pressure switching period. In this case, the user can set the holding pressure switching period Ts via the HMI / F60. For example, when the stop period (restraint period) of the screw 42 is set to almost zero, the holding pressure switching period Ts may be set to zero. In this case, the
(第2実施形態)
第1実施形態において、減速指令期間taにおけるスクリュ42の減速度αは、ほぼ一定である。これに対し、第2実施形態では、スクリュ42の減速度は可変にする。これにより、充填圧力の曲線を所望の曲線にすることができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the deceleration α of the screw 42 during the deceleration command period ta is substantially constant. On the other hand, in the second embodiment, the deceleration of the screw 42 is made variable. Thereby, the curve of the filling pressure can be made into a desired curve.
図4および図5は、第2実施形態に従った射出成形機1の速度曲線の一例を示すグラフである。例えば、図4のt3〜t4に示すように、制御部8は、速度指令Vbを指数関数的に減少させてもよい。指数関数の設定パラメータ(時点および速度の設定)は、記憶部63に予め格納しておけばよい。また、図5のt3〜t4に示すように、制御部8は、速度指令VbをS字状に減少させてもよい。S字状の曲線の設定パラメータも、記憶部63に予め格納しておけばよい。
4 and 5 are graphs showing an example of the speed curve of the
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態に従った射出成形機1の速度曲線の一例を示すグラフである。第3実施形態は、スクリュ42の減速度を可変にする点で第2実施形態と同様である。しかし、第3実施形態では、ユーザが速度および時間を任意に設定することができる。例えば、図6のt3〜t4に示すように、ユーザは、時点ts1においてスクリュ42の速度がVs1になるように設定し、時点ts2においてスクリュ42の速度がVs2になるように設定し、時点ts3においてスクリュ42の速度がVs3になるように設定し、並びに、時点ts4においてスクリュ42の速度がVs4になるように設定する。これらの設定パラメータは、記憶部63に格納される。制御部8は、速度指令Vbを記憶部63に格納された設定パラメータに従って減少させる。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a graph showing an example of the speed curve of the
このように、ユーザが時間および速度の設定パラメータを任意に設定可能とすることによって、保圧切替期間における充填圧力の曲線(軌跡)を所望の曲線にすることができる。その結果、第3実施形態による射出成形機1は、様々な成形材料や金型に対応することができる。尚、設定可能な時点の数および速度の数は、4つに限定せず、それ以上あるいはそれ以下であってもよい。本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
In this way, the curve (trajectory) of the filling pressure in the holding pressure switching period can be made into a desired curve by allowing the user to arbitrarily set the setting parameters of the time and the speed. As a result, the
1・・・射出成形機、7・・・射出装置、8・・・制御部、60・・・ヒューマン・マシン・インタフェース、S1・・・射出圧力センサ、S2・・・スクリュ位置センサ 1 ... Injection molding machine, 7 ... Injection device, 8 ... Control unit, 60 ... Human machine interface, S1 ... Injection pressure sensor, S2 ... Screw position sensor
Claims (10)
前記材料を貯えるバレルと、
前記バレルから前記金型へ前記材料を射出させるスクリュと、
前記射出工程から前記保圧工程への切替えにおける前記スクリュの減速開始位置、前記スクリュの停止位置および前記スクリュの停止期間を設定可能な設定部と、
設定された前記スクリュの減速開始位置および前記スクリュの停止位置の差から前記スクリュの減速度を算出し、該減速度を用いることによって前記スクリュを速度制御し、
前記速度制御の速度指令に対する前記スクリュの遅れを演算して得られた遅延期間と、
設定された前記停止期間と、
を経過した後、
前記保圧工程を実行する制御部と、を備えた射出成形機。 An injection molding machine that molds a product by an injection step of injecting a material into a mold and a pressure holding step of controlling the holding pressure of the material in the mold.
The barrel that stores the material and
A screw that ejects the material from the barrel to the mold,
A setting unit capable of setting the deceleration start position of the screw, the stop position of the screw, and the stop period of the screw in switching from the injection process to the pressure holding process.
The deceleration of the screw is calculated from the difference between the set deceleration start position of the screw and the stop position of the screw, and the speed of the screw is controlled by using the deceleration.
The delay period obtained by calculating the delay of the screw with respect to the speed command of the speed control, and the delay period.
The set stop period and
After passing
An injection molding machine including a control unit that executes the pressure holding step.
前記材料を貯えるバレルと、
前記バレルから前記金型へ前記材料を射出させるスクリュと、
前記射出工程から前記保圧工程への切替えにおける前記スクリュの減速開始位置、前記スクリュが前記減速開始位置に達してから前記スクリュの速度指令がゼロになるまでの減速指令期間および前記スクリュの停止期間を設定可能な設定部と、
設定された前記減速開始位置および前記減速指令期間に基づいて前記スクリュの減速距離を算出し、該減速距離を用いて前記スクリュの減速度を算出し、該減速度を用いて前記スクリュを速度制御し、
前記速度指令に対する前記スクリュの遅れを演算して得られた遅延期間と、
設定された前記停止期間と、
を経過した後、
前記保圧工程を実行する制御部と、を備えた射出成形機。 An injection molding machine that molds a product by an injection step of injecting a material into a mold and a pressure holding step of controlling the holding pressure of the material in the mold.
The barrel that stores the material and
A screw that ejects the material from the barrel to the mold,
The deceleration start position of the screw in the switching from the injection process to the pressure holding process, the deceleration command period from when the screw reaches the deceleration start position until the speed command of the screw becomes zero, and the stop period of the screw. With the setting part that can set
The deceleration distance of the screw is calculated based on the set deceleration start position and the deceleration command period, the deceleration of the screw is calculated using the deceleration distance, and the speed control of the screw is performed using the deceleration. death,
The delay period obtained by calculating the delay of the screw with respect to the speed command, and
The set stop period and
After passing
An injection molding machine including a control unit that executes the pressure holding step.
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