JPH0255216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電動式射出成形機における背圧制御方
法に関する。

従来の技術 従来の射出成形機は油圧によつてスクリユーを
軸方向に移動させ射出を行つており、計量混練時
においては、上記射出機構に一定の油圧を加えて
背圧を与えながらスクリユーを回転させて混練・
計量を行つていた。一方、射出機構、さらには型
締機構の駆動源にサーボモータを使用する射出成
形機も開発されている。そして、計量混練時に樹
脂に加える背圧の制御を、スクリユーを軸方向に
駆動する射出機構のサーボモータによつて行うこ
とが、例えば、特開昭60−262616号公報、特開昭
61−19328号公報等に示されている。

発明が解決しようとする課題 射出機構を駆動するサーボモータ（以下、射出
用サーボモータという）によつて背圧を与えよう
とする場合、樹脂に加わる背圧が設定背圧になる
ようにトルクリミツト手段によつて射出用サーボ
モータの出力トルクを制限して、該射出用モータ
をスクリユーが前進（射出方向）するように駆動
する必要がある。すなわち、設定背圧になるよう
なトルクで射出用サーボモータを駆動してスクリ
ユーを前進させるが、スクリユーの回転によつて
溶融した樹脂の溶融圧力が設定背圧よりも大きく
なるとスクリユーは後退し、射出用サーボモータ
を逆転させることとなる。これによつて、樹脂に
は設定背圧が加わることとなるが、射出用サーボ
モータはその移動指令方向とは逆方向に回転する
ことになるから、射出用サーボモータのサーボ回
路内のエラーレジスタ内の位置偏差量が増大する
こととなる。

その結果、樹脂の計量値が大きくスクリユー後
退量が大きいと、エラーレジスタ内に蓄えられる
上記位置偏差量が大きな値となることから、エラ
ーレジスタの容量を必要以上に大きくしなければ
ならないという欠点がある。

また、通常、サーボ回路を制御する数値制御装
置等の制御装置は、エラーレジスタ内に蓄えられ
る位置偏差量が所定値を越えると（エラーレジス
タの容量以上の位置偏差量となると、エラーレジ
スタがオーバーフローして制御不能となる）、何
らかの不具合が生じたとして、制御動作を停止し
てアラームを出すようにしたものが一般的であ
る。しかし、計量時には、何ら異常が生じていな
いにもかかわらず、計量値の増大で位置偏差量が
増大してアラームを出して動作停止することは好
ましくない。

そこで、本発明の目的は、射出用サーボモータ
で背圧を制御してもサーボ回路内のエラーレジス
タ内の容量を必要以上に大きくする必要がなく、
かつ、位置偏差量の増大でエラーレジスタがオー
バーフローしたり、またはアラームを出して射出
成形機の動作が停止することのない背圧制御方法
を提供することにある。

課題を解決するための手段 サーボモータによつて射出機構を駆動する射出
成形機における背圧制御方法において、本発明
は、計量開始と共にスクリユーを回転させ、設定
された成形樹脂に加える背圧に対応するトルクリ
ミツト値で上記サーボモータの出力トルクを制限
すると共に、上記サーボモータに射出方向への移
動指令を与えて上記サーボモータを駆動し、成形
樹脂の溶融圧力で上記サーボモータが移動指令方
向とは逆方向に回転することにより増大する位置
偏差量が設定所定値に達する毎に、上記位置偏差
量が所定値になるように補正し背圧制御を行う。
また、背圧はスクリユー位置に応じて切換え変更
するようにしてもよく、さらには、スクリユー位
置に応じてスクリユー回転数を切換えてもよい。

作 用 計量開始と共にスクリユーは回転され、成形樹
脂は溶融される。一方、射出用サーボモータには
射出方向への移動指令（ノズル先端位置への位置
指令）が出されるから、スクリユーは前進しよう
とする。しかし、射出用サーボモータの出力トル
クは背圧に対応するトルクリミツト値で制限され
ているから、樹脂の溶融圧力が設定背圧以上にな
るとスクリユーは後退（射出方向とは逆方向）
し、射出用サーボモータは逆転する。これによつ
て樹脂には設定背圧が加えられることとなる。ま
た、射出用サーボモータが移動指令方向とは逆方
向回転することから、該サーボモータのサーボ回
路内のエラーレジスタには位置偏差量が増大する
が、この位置偏差量が設定所定値に達する毎に、
該位置偏差量が所定値になるように補正するの
で、エラーレジスタはオーバーフローすることも
なく、かつ、位置偏差過大で射出成形機の制御装
置が射出成形機の動作を停止させるようなことは
ない。

実施例 第１図は、本発明の主要部を示すブロツク図
で、Ｍ１は射出用サーボモータで、図示しない射
出成形機のスクリユーを軸方向に駆動して射出を
行うモータである。Ｍ２はスクリユー回転用サー
ボモータで、スクリユーを回転させるモータであ
る。そして、これら射出用サーボモータＭ１、ス
クリユー回転用サーボモータＭ２は各々サーボ回
路２，３で駆動制御されるものである。１は
CNC等で構成される射出成形機を制御する制御
装置で、１０は中央処理装置（以下CPUとい
う）、１１は射出成形機全体を制御するプログラ
ムを記憶したROM、１２はデータの一時記憶等
に利用されるRAM、１３は後述するテーブルＴ
などを記憶する不揮発性メモリ、１４は各種指令
やデータを入力する手操作入力装置、１５は入出
力回路で、上記サーボ回路２，３及びＤ／Ａ変換
器１５等に接続されている。５はＤ／Ａ変換器
で、制御装置１からの指令でアナログ信号に変
え、トルクリミツト回路４を作動させ、上記サー
ボ回路２からの上記射出用サーボモータＭ１への
駆動電流を制限するものである。そして、第２図
に上記サーボ回路２、トルクリミツト回路４の具
体的回路を示す。サーボ回路２は従来から公知の
サーボ回路とほとんど同じであるが、トルクリミ
ツト回路４のバツフア増幅器４３が誤差増幅器２
５，２６間に設けられている点等が異なるだけで
ある。該サーボ回路２を概略説明すると、射出用
サーボモータＭ１の駆動指令として、単位時間の
移動量としてパルス列で構成される位置指令ａが
エラーレジスタ２１に入力されると、この位置指
令ａとパルスエンコーダＰで検出した射出用サー
ボモータＭ１の移動量ｂとの差分、即ち位置偏差
量をＤ／Ａ変換器２３で速度指令値ｃとしてのア
ナログ量の電圧に変換する。すなわち、位置指令
ａとパルスエンコーダＰからの射出用サーボモー
タＭ１の移動量ｂに大きな差があり、位置偏差量
が大きくなると大きな値の速度指令値ｃとして出
力され、位置偏差量が小さく位置指令ａと移動量
ｂが近づくと小さな値の速度指令値ｃとして出力
される。さらに、サーボ回路２は応答性をよくす
るために速度フイードバツクが行なわれており、
これはパルスエンコーダＰから信号をＦ／Ｖ変換
器２４で電圧に変換し、実際の射出用サーボモー
タＭ１の速度に対応する電圧ｖを上記速度指令値
ｃから減算し、その差すなわち指令速度ｃと実速
度ｖの誤差を誤差増幅器２５で増幅して指令トル
クｅとして出力する。すなわち、この指令トルク
ｅは射出用サーボモータＭ１の電機子に流す電流
値は対応する電圧として出力される。この指令ト
ルクｅは本実施例においては、バツフア増幅器４
３を介し出力され（なお、通常のサーボ回路２に
おいてはこのバツフア増幅器４３はなく、直接指
令トルクｅが出力される）、この指令トルクｅに
対し、さらに応答性をよくするために射出用サー
ボモータＭ１の電機子電流を検出する電流検出器
２８からの電機子電流に対応する電圧ｆがフイー
ドバツクされ、上記指令トルクｅと電機子電流の
フイードバツク信号ｆとの差を誤差増幅器２６で
増幅し、電力増幅器２７で増幅して射出用サーボ
モータＭ１を駆動している。

一方、トルクリミツト回路４は制御装置１から
のデジタル信号であるトルク制限指令値ｇをＤ／
Ａ変換器５で電流出力として変換し、電流電圧変
換器４１で指令トルク制限値に対応する電圧に変
換し、さらに符号変換器４２で符号変換を行つて
指令トルク制限値に対応する電圧−Vr，＋Vrと
してダイオードＤ１，Ｄ２を介してバツフア増幅
器４３に入力している。

以上のように構成されているので、制御装置１
からのトルク制限指令値ｇに対し、ダイオードＤ
１，Ｄ２から入力される電圧−Vr，＋Vrによつ
て誤差増幅器２５からのトルク指令値ｅは制限さ
れ、上記電圧−Vr，＋Vr以上にトルク指令がバ
ツフア増幅器４３を介して誤差増幅器２６に入力
されることはない。

第３図は、上記不揮発性メモリ１３に記憶され
たスクリユー位置Xiと該スクリユー位置Xiまで
の背圧BPi及びスクリユー回転数Riの関係を示す
テーブルＴを示すもので、これらの設定は手操作
入力装置１４から設定入力されるものである。

次に、本実施例の動作を第４図の動作処理フロ
ーと共に説明する。

混練・計量行程に入ると、まず、CPU１０は
指標ｉを１にセツトし（ステツプS1）、射出用サ
ーボモータＭ１にスクリユー位置Ｘ１までに対応
する背圧BP１のトルクリミツトをかけると共に
ノズル先端位置（スクリユーが移動できる先端位
置）への位置指令ａ（通常、この位置を「０」と
し射出方向をプラス方向とされている。）を出力
する。すなわち、CPU１０は入出力回路１５を
介してＤ／Ａ変換器５にトルクリミツト指令値ｇ
を出力し、Ｄ／Ａ変換器５はトルクリミツト指令
値ｇをデジタル信号から電流出力としてのアナロ
グ信号に変換し、電流電圧変換器４１でこれに対
応する電圧−Vr及び符号変換器４２で符号変換
を行つて極性の異なる電圧値＋Vrをダイオード
Ｄ１，Ｄ２を介してバツフア増幅器４３に入力す
る。その結果、誤差増幅器２５の出力であるトル
ク指令値ｅが電圧＋Vr，−Vr以上になつても、
この電圧値＋Vr，−Vrに制限され、バツフア増
幅器４３を介して誤差増幅器２６に制限されるか
ら、射出用サーボモータＭ１は制限された一定の
トルクしか出力されない（ステツプS2）。次に、
上記テーブルＴに記憶されたスクリユー位置Xi
（＝X1）までのスクリユー回転数Ｒ１でスクリユ
ー回転用サーボモータＭ２を駆動すると（ステツ
プS3）、スクリユーが回転されて成形材料が可塑
化され、溶融され、加熱シリンダの先端部に溶融
材料が貯えられるにつれて、その溶融力によりス
クリユーを後方に押圧し、この溶融圧力が上記背
圧BPi（＝BP１）以上になると射出用サーボモー
タＭ１は逆転し、スクリユーを後退させる。この
射出用サーボモータＭ１の逆転をパルスエンコー
ダＰは検出し、その出力でエラーレジスタ２１を
加算することとなる（位置指令ａに対し、サーボ
モータＭ１は逆方向に移動することになるからパ
ルスコーダの出力は加算されることとなる）。そ
して、エラーレジスタ２１が設定されたある所定
値Ｙを越えたことをデコーダ２２が検出すると
（ステツプS4）、CPU１０はエラーレジスタ２１
の値が所定値Ｙになるように現在の位置指令ａよ
り、所定値Ｙより越えたエラーレジスタ２１の値
を減算して新しい位置指令とする（ステツプ
S5）。

例えば、初めの位置指令ａがノズル先端の原点
「０」だとする。そして、その時のスクリユー位
置が「−x1」だとすると、その時エラーレジス
タ２１に記憶される位置偏差量は「x1」となる。
そして、スクリユーが「Δx1」後退すると、スク
リユーの現在位置は−（x1＋Δx1）となり、位置
偏差量は（x1＋Δx1）となる。この値が所定値Ｙ
よりも大きいとき、位置指令ａを、 ａ−｛（x1＋Δx1）−Ｙ｝ ＝ａ−（x1＋Δx1）＋Ｙ とし、指令位置ａを繰り下げる（ノズル先端から
遠ざかる方向に繰り下げる）。エラーレジスタ２
１に記憶される位置偏差量は、（位置指令値）−
（現在位置）であるから、 −（x1＋Δx1）＋Ｙ−｛−（x1＋Δx1）｝＝Ｙ となる。

以下、この処理を位置偏差量が所定値Ｙを越え
る毎に行えば位置偏差量は常に所定値Ｙとなる。
これにより、エラーレジスタ２１はオーバーフロ
ーすることなく、かつ、位置偏差量過大で制御装
置が制御を停止することもなくなる。

次に、パルスエンコーダＰから送られてくる信
号を計数して得られるCPU１０内またはRAM１
２内の現在値レジスタ（なお、特別に可逆カウン
タを設け、パルスエンコーダＰからの＋，−方向
のパルスを計数させてもよい）よりスクリユーの
位置Ｘが切換点Xi（＝X1）に達したか否か判断し
（ステツプS6）、達していなければ上記ステツプ
S4以下の処理を繰り返す。そして、達していれ
ば指標ｉに「１」加算して（ステツプS7）、スク
リユー位置Xiが最終位置Xn、すなわち計量終了
点でなければ（ステツプS8）再びステツプS2以
下の処理を繰り返す。今、指標ｉが「２」であれ
ばステツプS2で背圧BP２を加え、スクリユーの
回転数はステツプS3でＲ２に設定されることと
なる。以下同様に、スクリユー位置Xiが計量終
了点Xnに達するまで背圧BPi、スクリユー回転
数RiはテーブルＴに設定された値に従つて切換
えられる。そして、スクリユー位置Xiが計量終
了点Xnに達すると（ステツプS8）、これに対応す
る背圧BPnを加えてスクリユーの回転を停止させ
（ステツプS9，S10）、計量・混練は終了する。

なお、本実施例では、スクリユー位置Xiに対
応させて背圧BPi、スクリユー回転数Riを切換え
たが、背圧BPi、スクリユー回転数Riのどちらか
一方を一定値にして他方のみを切換えるようにし
てもよい。

発明の効果 本発明は、射出用サーボモータの出力トルクを
制限して射出方向に該サーボモータを駆動して背
圧を制御し、かつ、このとき生じる位置偏差量が
所定値以上になると、該位置偏差量が所定値にな
るように制御するので、位置偏差量を溜めるエラ
ーレジスタの容量は従来と同様な容量でよく、大
きな容量のものは必要としない。また、位置偏差
量が過大とならないので、位置偏差量過大で射出
成形機の動作が停止することもない。さらに、射
出時において不具合が生じ位置偏差量過大が生じ
れば、従来と同様にアラームを出し動作を停止さ
せることができる。その結果、従来と同様な、市
販され使用されているサーボ回路を使用すること
ができる。

また、スクリユー位置に応じて背圧を切換える
ことにすれば、効率よく均一な混練状態を得るこ
とができる。さらに、スクリユー位置に応じてス
クリユー回転数をも変化するようにすれば、さら
に効率よくスピーデイに均一な混練状態を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する一実施例の要部ブ
ロツク図、第２図は、射出用のサーボ回路とトル
クリミツト回路のブロツク図、第３図は、不揮発
性メモリに記憶されたテーブルの一例を示す図、
第４図は、本実施例の動作処理フローチヤートで
ある。 １…制御装置、２，３…サーボ回路、サーボ回
路、４…トルクリミツト回路４，５…Ｄ／Ａ変換
器、１０…中央処理装置、１１…ROM、１２…
RAM、１３…不揮発性メモリ、１４…手操作入
力装置、１５…入出力回路、１６…バス、２１…
エラーレジスタ、２２…デコーダ、２３…Ｄ／Ａ
変換器、２４…Ｆ／Ｖ変換器、２５，２６…誤差
増幅器、２７…電力増幅器、２８…電流検出器、
４１…電流電圧変換器、４２…符号変換器、４３
…バツフア増幅器、Ｍ１…射出用サーボモータ、
Ｍ２…スクリユー回転用サーボモータ、Ｐ…パル
スエンコーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サーボモータによつて射出機構を駆動する射
   出成形機における背圧制御方法において、計量開
   始と共にスクリユーを回転させ、設定された成形
   樹脂に加える背圧に対応するトルクリミツト値で
   上記サーボモータの出力トルクを制限すると共
   に、上記サーボモータに射出方向への移動指令を
   与えて上記サーボモータを駆動し、成形樹脂の溶
   融圧力で上記サーボモータが移動指令方向とは逆
   方向に回転することにより増大する位置偏差量が
   設定所定値に達する毎に、上記位置偏差量が所定
   値になるように補正し背圧制御を行うことを特徴
   とするサーボモータによる背圧制御方法。 ２ 背圧を切換えるスクリユー位置毎に背圧をあ
   らかじめ記憶手段に記憶させておきスクリユー位
   置が切換え位置に達する毎に、上記記憶手段に記
   憶された対応背圧に対するトルクリミツト値に切
   換えてサーボモータの出力トルクを制御するよう
   にした特許請求の範囲第１項記載のサーボモータ
   による背圧制御方法。 ３ スクリユーを回転させる駆動源にスクリユー
   回転用のサーボモータを使用し、背圧及びスクリ
   ユー回転数を切換えるスクリユー位置毎に背圧及
   びスクリユー回転数をあらかじめ記憶手段に設定
   しておき、設定スクリユー位置に達する毎に、該
   位置に対して設定されたスクリユー回転数になる
   ように上記スクリユー回転用サーボモータを駆動
   すると共に、該位置に対して設定された背圧に対
   応するトルクリミツト値で射出機構を駆動するサ
   ーボモータを駆動するようにした特許請求の範囲
   第１項記載のサーボモータによる背圧制御方法。