JPH0249892B2 - Dendoshikishashutsuseikeikinohaiatsuseigyohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は電動式射出成形機の背圧制御方法に関
する。

(ロ) 従来の技術 出願人は先に、射出成形機に荷重計を設けてス
クリユ反力を検出し、これを圧力制御系のフイー
ドバツク信号として用いる電動式射出成形機を提
案した（特願昭59―274339号明細書（特開昭61―
154820号参照）。この電動式射出成形機はスクリ
ユ前後進用電動モータによりスクリユ前後進用ね
じナツトおよびねじ軸を介してスクリユを前後進
させ、スクリユ回転用電動モータによりねじ軸を
介してスクリユを回転させるものである。このと
きの射出圧等の圧力制御は前記ねじナツトにかか
るスクリユ反力を荷重計により直接検出してフイ
ードバツクし、スクリユ前後進用電動モータを制
御することによつて行なわれる。

しかしながらこのようにスクリユーの前後進用
のネジナツト機構がスクリユー回転時にも作動す
るため、スクリユーの回転のみ得たい場合であつ
ても、スクリユーが前進（或いは後進）してしま
うこととなる。このため、例えば無負荷状態で樹
脂も存在しないような場合、スクリユーが回転し
ても前後進については全く止まつた状態にするに
は、ナツトをネジと逆方向に回転させる必要があ
る。これが計量時の背圧回転制御中であつてもス
クリユーの後退は樹脂のチヤージによる背圧の上
昇によつてのみ行われる必要がある。上記電動式
射出成形機においては背圧フイードバツクをかけ
ることにより設定背圧となるように射出用モータ
にトルク指令を出力している。しかし実際には、
スクリユー回転の変化の時定数と背圧系の時定数
の差によりスクリユー回転の変化に対して背圧フ
イードバツク系の応答が追従できないため圧力制
御系に乱れが生じることになる。これを相互干渉
と呼ぶ。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は計量工程中における圧力変動を防止し
て背圧を目標値に精度良く追従制御することので
きる電動式射出成形機の背圧制御方法を提供する
ことを目的とする。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は、荷重計からの圧力フイードバツクに
よる背圧制御に加えてスクリユ回転数検出回路、
スクリユ前後進用サーボモータ回転数のフイード
バツクを含む背圧フイードバツク制御としたこと
特徴とする。

(ホ) 作用 背圧フイードバツク制御回路にスクリユ前後進
サーボモータの回転数をフイードバツク制御する
マイナーのフイードバツクループを設け、そのマ
イナループに背圧の目標値と検出値との圧力偏差
をPD（比例・微分）演算した値を回転数指令値と
して加えると共に、スクリユ回転用ブレーキ付サ
ーボモータの回転数を補正値として加えるように
したので、スクリユ回転系からの干渉が除かれ、
背圧制御特性が改善される。

マイナーフイードバツクとは、多数（２重以
上）のフイードバツクのうち内部の状態を安定化
させるためのものをいう。

上記のごとく背圧制御系に対してスクリユー回
転数は干渉している。その干渉の形はネジ軸ネジ
ナツトに対する回転数である。これは、ひいては
射出用サーボモータの回転に対するものである。
したがつて、従来技術のごとくスクリユー回転に
よる射出用サーボモータの回転数をトルク指令に
より補償することは、取り扱うパラメータの次元
（ｘ、dx／dt、d²×／dt²たとえば位置速度、力）
が異なり、非常に制御が複雑になる。ここで、射
出サーボモータも速度（回転数）制御であれば次
元も同じでまた前記の制御系時定数も同程度であ
ることから実現性も高く応答性もよい。従つて、
背圧メインフイードバツクの内部に速度（回転速
度）のマイナーフイードバツクを設け、マイナー
フイードバツクによりスクリユー回転の干渉分を
補償すれば、背圧メインフイードバツクは、背圧
に対してのみ補償すればよくなる。

(ヘ) 実施例 以下、本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る電動式射出成
形機を示し、ハウジング１の外側にはスクリユ前
後進用サーボモータ２およびスクリユ回転用ブレ
ーキ付きサーボモータ３が設けられる。また、ハ
ウジング１内にはスクリユ４が前後進移動，回転
可能に突出して設けられる。そのスクリユ４はス
クリユねじ軸５とトルク伝達可能に結合されてお
り、スクリユねじ軸５はスプライン軸６と一体構
成となつている。

ハウジング１内において、スクリユ前後進用サ
ーボモータ２の軸２′に取り付けられた第１段目
の歯車７は第２段目の歯車即ちスクリユ前後進用
歯車８と噛合し、この第２段目の歯車８はねじナ
ツト９と一体化し、更にこのねじナツト９はスク
リユねじ軸５と螺合している。また、第２段目の
歯車８はナツトハウジング１０と一体構成となつ
て軸受１１，１２でハウジング１に回転自在に支
持されている。この場合、軸受１１は軸方向に滑
動可能なようにハウジング１に対して遊合されて
いる。

また、ハウジング１内において、スクリユ回転
用のブレーキ付きサーボモータ３の軸３′に取り
付けられた第１段目の歯車１３は第２段目の歯車
１４即ちスクリユ回転用歯車１４と噛合してい
る。この第２段目の歯車１４は、前記スプライン
軸６と嵌合するスプライン溝部１５と筒状部１６
を備える。スプライン軸６は前記歯車１４と一体
的に回転すると共に、歯車１４の筒状部１６内を
前後進移動可能になつており、歯車１４の回転と
共にスクリユ４も回転する。

この第２段目の歯車１４は軸受１７，１８とで
回転可能に支持される。

ハウジング１内面にリング状に突出形成したギ
ヤボツクス隔壁１９と、第２段目の歯車即ちスク
リユ前後進用歯車８との間に軸受２０，ベアリン
グ押さえ２１を介してロードセルなどの荷重計２
２を設けている。この荷重計２２はリング状のも
のにストレインゲージを貼り付けたものの、ある
いは数個のブロツクにストレインゲージを貼り付
けたものが用いられる。図中、２３は軸受ナツ
ト、２４は軸受ワツシヤである。また、スクリユ
前後進用サーボモータ２の回転軸には回転数検出
器２５が連結されている。

上記射出装置において、射出圧もしくはスクリ
ユ背圧は、スクリユ４→スクリユねじ軸５→ねじ
ナツト９→スクリユ前後進用歯車８→軸受け２０
→ベアリング押さえ２１→荷重計２２へと伝わ
る。安定なフイードバツク制御を行なうために
は、スクリユ４にかかる正方向（押し方向）の力
も負方向（引き方向）の力も確実に荷重計２２に
伝える必要があり、そのためにはスクリユ４から
荷重計２２に至る各部材にガタがあつてはならな
い。特に、スクリユ前後進用歯車８，軸受け２
０，ベアリング押さえ２１，荷重計２２にガタ
（隙間）が生じ易い。このガタをなくすため、ハ
ウジング１０の右端部外周にねじを切り軸受ワツ
シヤ２４を挿入し、軸受ナツト２３で締め付け、
荷重計２２に予圧を与えている。軸受ナツト２３
を締め付けるとハウジング１０は図の右方向へ移
動し、それにつれてスクリユ前後進用歯車８が右
へ移動するので軸受け２０，ベアリング押さえ２
１が右へ移動し荷重計２２は左端より力を受け
る。また、軸受ナツト２３の反力は軸受ワツシヤ
２４を左へ押し、軸受け１２を左へ押す。軸受け
１２の押圧力はギヤボツクス隔壁１９に伝わる
が、荷重計２２の右端もギヤボツクス隔壁１９に
接しているため、結果として荷重計２２は左右両
端より軸受ナツト２３の締め付け力に等しい予圧
が与えられている。

第２図は荷重計２２で背圧を検出する一方、回
転数検出器２５，２６でサーボモータ２，３の回
転数を検出し、背圧制御を行なう制御回路ブロツ
ク図を示したものである。図中、２７は背圧設定
器、２８，３０，３８は加減演算器、２９は加減
演算器２８からの圧力偏差ｃをPD（比例・微分）
演算して回転数指令値ｄを出力する背圧調節計、
３１は加減演算器３０からの回転数偏差ｋをPID
（比例・積分・微分）演算してトルク指令値ｌを
出力する速度調節計、３２は入力するトルク指令
値ｌに応じたサーボモータ２の電機子電流を流
し、モータ出力トルクを制御するサーボモータア
ンプ、３３はスクリユ前後用サーボモータ回転数
検出用増幅器、３４は荷重計用増幅器、３５はス
クリユ回転検出回路用増幅器、３６はスクリユ回
転検出フイードバツク回路用増幅器、３７はスク
リユ回転数設定器、３９はスクリユ回転数調節
計、４０はサーボモータアンプである。

以上の構成で、目標値ａは背圧設定値２７で与
えられる。スクリユ４にかかるスクリユ背圧は荷
重計２２により検出され、増幅器３４で増幅され
背圧検出値ｂとなる。加減演算器２８で背圧目標
値ａと背圧検出器ｂを加減演算して、その偏差値
ｃを背圧用調節計２９に入力し、背圧用調節計２
９で一般的なPD（比例・微分）補償演算した値ｄ
を出力する。スクリユ回転用ブレーキ付サーボモ
ータ３の回転数は回転数検出器２６により検出さ
れ、増幅器３６で増幅されてスクリユ回転数検出
値ｅとなり、加減演算器３８でスクリユ回転数目
標値ｆと加減演算される。その偏差値ｇはスクリ
ユ回転数調節計３９で一般的なPID（比例・積
分・微分）補償演算され、サーボアンプ４０に入
力する。回転数検出器２５および２６で検出され
たスクリユ前後進用サーボモータ２およびスクリ
ユ回転用ブレーキ付サーボモータ３の回転数は増
幅器３３，３５で増幅されてスクリユ前後進用回
転数ｉおよびスクリユ回転用回転数ｊとなり、前
記背圧用調節計２９よりの出力値ｄと加減演算器
３０で加減演算される。その偏差値ｋは速度用調
節計３１に入力し、PID補償演算されてサーボモ
ータアンプ３２に入力し、スクリユ前後進用サー
ボモータ２の出力トルクを制御してスクリユ４の
後退時の圧力即ち背圧を制御する。

第３図は第２図に示した制御系のうち背圧制御
に関する部分をブロツク線図で示したもので、そ
れぞれG₁は背圧調節計２９、G₂は速度調節計３
１，G₃はサーボモータアンプ３２、G₄はスクリ
ユ前後進用サーボモータ２、G₅はスクリユ前後
進用サーボモータ２より先の機構部の慣性モーメ
ント、G₅，G₇は負荷おび反力、Gxはスクリユ検
出回路用増幅器３５，k₁は歯車１３，１４の減速
比と歯車７，８の減速比の比である。また、Ps
は背圧設定値、Ｎは実スクリユ回転数を表わす。

この第３図に示す背圧制御ブロツク線図におい
て、背圧P_Pは下記(1)式で表わすことができる。

Pp＝G₁G₂G₃G₄G₆Ps―｛k₁1＋G₂G₃G₄G₅）―GxG
₂G₃G₄G₅）｝G₆N／G₁G₂G₃G₄G₅＋G₂G₃G₄G₅＋G₅G₆G₇＋ｙ…
…(1) 上記(1)式で、 Gx＝K₁（１＋G₂G₃G₄G₅）／G₂G₃G₄G₅ ……(2) であれば、 Pp＝G₁G₂G₃G₄G₆／G₁G₂G₃G₄G₅G₆＋G₂G₃G₄G₅＋
G₅G₆G₇Ps……(3) となり、スクリユ回転数Ｎの項がなくなる。従つ
て、スクリユ回転検出回路用増幅器３５の伝達関
数Gxを、 Gx＝K₁（１＋G₂G₃G₄G₅）／G₂G₃G₄G₅ ……(4) とすれば、スクリユ回転の影響を取り除くことが
できる。

(ト) 発明の効果 以上のように本発明によれば、圧力センサーに
よる圧力フイードバツクのみによる背圧制御に加
え、スクリユ回転数検出回路、スクリユ前後進用
サーボモータ回転数のフイードバツクを含む背圧
フイードバツク制御としたので、スクリユ回転変
化の補正は、背圧フイードバツクの制御のみの場
合より速くなり、背圧の定常状態および過渡応答
に対する影響は小さくなつて背圧は安定するよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電動式射出成
形機の断面図、第２図はその射出成形機の制御回
路ブロツク図、第３図は第２図の背圧制御ブロツ
ク線図である。 ２……スクリユ前後進用サーボモータ、３……
スクリユ回転用ブレーキ付サーボモータ、４……
スクリユ、５……スクリユねじ軸、６……スプラ
イン軸、７，８，１３，１４……歯車、９……ね
じナツト、２５，２６……回転数検出器、２７…
…背圧設定器、２８，３０，３８……加減演算
器、２９……背圧調節計、３１……速度調節計、
３２，４０……サーボモータアンプ、３３……ス
クリユ前後用サーボモータ回転数検出用増幅器、
３４……荷重計用増幅器、３５……スクリユ回転
検出回路用増幅器、３６……スクリユ回転検出フ
イードバツク回路用設定器、３７……スクリユ回
転数設定器、３９……スクリユ回転数調節計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 射出成形用のスクリユを前後進させるスクリ
   ユ前後進用サーボモータと、前記スクリユを回転
   させるスクリユ回転用サーボモータとを備え、計
   量工程中のスクリユ背圧を目標値に追従制御する
   電動式射出成形機の背圧制御方式において、荷重
   計を設けて背圧を検出し目標値との偏差を算出し
   て背圧調節計に加え回転数指令値を取り出す背圧
   フイードバツク制御回路と、スクリユ前後進用サ
   ーボモータ回転数検出器を設けて回転数を検出し
   前記回転数指令値との偏差を算出して速度調節計
   に加えその出力に応じてスクリユ前後進用サーボ
   モータの回転数を制御する回転数マイナーフイー
   ドバツク制御回路と、スクリユ回転用サーボモー
   タ回転数検出器を設けて回転数を検出し前記回転
   数マイナーフイードバツク制御回路に補正値とし
   て加えるスクリユ回転数検出回路とを備え、スク
   リユ回転によるスクリユ背圧への影響を除去する
   ようにしたことを特徴とする電動式射出成形機の
   背圧制御方法。