JPH0344889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は射出成形機における背圧制御方法に関
する。特に、サーボボータによつて射出機構を駆
動し射出を行い計量時には上記サーボモータにト
ルクリミツトをかけて背圧制御を行う数値制御装
置による射出成形機の背圧制御方法に関する。

従来の技術 従来の射出成形機においては射出機構を油圧で
駆動し、計量時の背圧も油圧によつて制御するよ
うになつていた。又、近年、射出機構をサーボモ
ータで駆動し、背圧も該サーボモータにトルクリ
ミツトをかける方式で背圧制御を行う方式も開発
されている（特願昭60−88911号参照）。

射出成形機の計量工程においては、スクリユー
の回転により、成形材料の樹脂が加熱シリンダ内
で可塑化され溶融状態となり加熱シリンダの先端
部に溶融した樹脂が貯えられ、この溶融された樹
脂の圧力、いわゆる背圧によりスクリユーは後退
（射出方向とは逆方向で加熱シリンダの反ノズル
側方向）し、設定計量位置までスクリユーが後退
するとスクリユーの回転を止め計量工程が終了す
る。

この計量工程における背圧制御において、スク
リユー軸方向に駆動させる射出機構の駆動源にサ
ーボモータを使用した場合においては、設定され
た背圧からトルクリミツト値を計算し、該トルク
リミツト値をかけて、上記スクリユーが現在位置
を保持するよう上記射出用のサーボモータを駆動
し、一方、スクリユーの回転により発生した背圧
によりスクリユーが後退し、位置誤差が生じ、こ
れによりスクリユーを元の位置に復帰させるよう
サーボモータに駆動指令が出されるが、これは上
記トルクリミツト値によつてサーボモータの駆動
電流が制限されるため設定した背圧以上の力が樹
脂には加わらない。そして、生じた位置誤差は該
位置誤差がなくなるようエラーレジスタの値をフ
オローアツプする。即ち、サーボモータはトルク
リミツト値によつて制限されたトルクによつて樹
脂に圧力を加え、樹脂に生じた背圧がこの圧力以
上になることによりスクリユーが後退すれば、数
値制御装置はエラーレジスタの値をゼロにするよ
うフオローアツプしてスクリユーが現在位置を保
持させるように連続して制御を行う。この際、数
値制御装置がエラーレジスタの値を検出して、該
エラーレジスタの値を該エラーレジスタから引い
てゼロにするようフオローアツプするまでには実
際には遅れが生じるため、この遅れの間スクリユ
ーが後退し、フオローアツプしてもエラーレジス
タは実際にはゼロにならず、その結果常にトルク
リミツト値に対応するモータ駆動電流指令が出さ
れ、モータはトルクリミツト値に従つた出力トル
クを出すこととなる。そして、スクリユーが後退
し設定計量位置に達するとスクリユーの回転を止
め計量工程は終了する。

発明が解決しようとする問題点 サーボモータで背圧を制御する方式は上述した
とおりであるが、サーボモータを駆動しスクリユ
ーにそのトルクを伝動する場合、サーボモータの
回転トルクをボールネジやナツト等の伝動機構を
介しスクリユーに伝動することから伝動機構の構
造上からその摩擦力が影響してくる。油圧でスク
リユーに設定背圧を加える場合は伝動機構が簡単
なため、伝動機構の摩擦力を考慮する必要は少な
いが、サーボモータでスクリユーを駆動する場合
には上述したように回転運動を直線運動に変換す
るためのボールネジやナツト等の伝動機構の摩擦
力が生じてサーボモータで出力されるトルクが摩
擦力の影響を受けて、樹脂に加わる力が変動する
こととなる。即ち樹脂に加わる力としての背圧は
第１式のようにモータの出力トルクに摩擦力を加
えたものとなる。

背圧 ＝モータの出力トルク＋摩擦力 ……(1) 従つて、モータの出力トルクを制限するトルク
リミツト値は第２式のように、設定背圧から摩擦
力を引いた値に対応する値とすればよい。

モータの出力トルク ＝設定背圧−摩擦力 ……(2) 設定背圧が摩擦力より大きい場合には上記第２
式で示すモータの出力トルクに対応するトルクリ
ミツト値をかければよいが、摩擦力が設定背圧よ
り大きい場合には単にサーボモータの出力トルク
を変えるだけではだめで力の方向を変えスクリユ
ーを後退する方向に駆動させねばならない。即
ち、設定背圧が摩擦力より大きい場合には、モー
タの出力トルクと摩擦力の方向は同じ方向となる
から、樹脂に加わる力は第３式のようにトルクリ
ミツト値によつて発生したモータの出力トルクに
摩擦力を加えたものとなり第２式を代入すること
により設定背圧となる。

樹脂に加わる力 ＝モータの出力トルク＋摩擦力 ＝（設定背圧−摩擦力）＋摩擦力 ＝設定背圧 ……(3) しかし、摩擦力が設定背圧より大きいときに
は、エラーレジスタの値をゼロにしてモータの出
力トルクをゼロにしても摩擦力が背圧として加わ
り設定した背圧が樹脂に加わらないこととなる。
そこで、本発明は設定背圧が摩擦力よりも小さい
場合でも設定背圧を樹脂に加えることができるよ
うにしたものである。

問題点を解決するための手段 そこで、サーボモータによりスクリユーを軸方
向に駆動する射出成形機において、上記問題点を
解決するために、本発明はサーボモータのトルク
をスクリユーに伝動する伝動機構の摩擦力が設定
背圧より大きい場合には、摩擦力と設定背圧との
差に応じた値をトルクリミツト値として印加し、
さらに数値制御装置が有するＤ／Ａ変換器等のオ
フセツト電圧を補正するためのオフセツト機能を
利用して、上記スクリユーが後退する方向に上記
サーボモータが駆動されるようにオフセツト電圧
を速度指令に加算することによつてモータの出力
トルクの方向を変えて上記問題点を解決した。

作 用 上記伝動機構の摩擦力が設定背圧より大きい場
合には、摩擦力と設定背圧との差に応じた値をト
ルクリミツト値として印加し、かつオフセツト電
圧により、スクリユーが後退する方向にサーボモ
ータを駆動するよう、サーボモータに駆動の方向
を与えたから、樹脂に加わる力は第４式のように
なり、設定背圧が加わることとなる。

樹脂に加わる力 ＝摩擦力−（摩擦力−設定背圧） ＝設定背圧 ……(4) そして、樹脂の溶融圧が上記設定背圧以上とな
り、スクリユーが後退し、エラーレジスタに位置
誤差が生じても、順次エラーレジスタをゼロにす
るようフオローアツプされるから、サーボモータ
の出力トルクは上記設定したトルクリミツト値に
応じた一定の出力が出されスクリユーは常に設定
背圧で樹脂を押圧することとなる。

実施例 第１図は、本発明を実施する制御装置の要部ブ
ロツク図で、本実施例では直流サーボモータＭを
使用したときの例を示している。１は射出成形機
を制御するための数値制御装置（以下NCとい
う）、Ｍはスクリユーを軸方向に駆動させるため
の射出用のサーボモータ、２は演算制御回路、Ｐ
はサーボモータＭに設けられたスクリユーの位
置、速度等を検出するためのパルスエンコーダ、
４はNCからの移動指令とパルスエンコーダ２か
らの移動量との差を記憶するエラーレジスタ、５
は該エラーレジスタ４の値をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換器、６は上記Ｄ／Ａ変換器５から
出力される速度指令の電圧に後述するオフセツト
電圧を加算した電圧とパルスエンコーダ２からの
周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器からの現在
の速度に対応する電圧との差を増幅し、サーボモ
ータＭと電機子への駆動電流指令を出力する誤差
増幅器、８は設定背圧に保持するため上記誤差増
幅器６の出力を一定値でクランプするトルクリミ
ツト手段で、演算回路２からの指令をＤ／Ａ変換
器１２でアナログ量に変換して演算回路２から指
令された値でクランプするものである。９はトル
クリミツト手段８から出力される駆動電流指令と
電流検出器１１で検出したサーボモータＭの現在
の駆動電流の差を増幅する誤差増幅器、１０は誤
差増幅器９の出力に応じて作動する電力増幅器で
ある。

以上のような構成において、設定背圧が伝動機
構の摩擦力より大きい場合においては、演算回路
２からはオフセツト出力を出さずに、演算回路２
からのトルクリミツト指令は第２式で示すように
設定背圧から摩擦力を差引いた値に対応するトル
クリミツト指令を出すようにする。そして計量・
混練工程を開始させると演算回路２からエラーレ
ジスタ４にはスクリユー位置を現在位置に保持す
るよう速度指令はゼロが出力されている。又、計
量・混練用のモータを駆動しスクリユーが回転す
ると樹脂は溶融され、その溶融圧力によりスクリ
ユーを後退する。その結果パルスエンコーダ２か
らはスクリユー後退方向のポルス（負のパルス）
が出力され、エラーレジスタに加算されることと
なる。そのためＤ／Ａ変換器５、誤差増幅器６を
介してスクリユーを前進させ、元の位置に復帰さ
せるようトルク指令、即ち駆動電流指令が出され
るが、この指令値はトルクリミツト手段８によつ
てクランプされるから、トルクリミツト手段で設
定された値以上の駆動電流指令が出されず、スク
リユーはトルクリミツト手段で設定された値に対
応する圧力が樹脂を押圧することとなる。即ち設
定背圧が樹脂に加わることとなる。一方、演算回
路２はエラーレジスタ４の値を一定周期で読出し
て該エラーレジスタ４の値をゼロにするようフオ
ローアツプする。しかし、エラーレジスタ４の値
を検出してエラーレジスタ４から検出した値を減
算してフオローアツプするには遅れがあるためエ
ラーレジスタ４はゼロになることなく、常にスク
リユーを前進させ元の位置へ復帰するような指令
が出される。このようにして、設定背圧を樹脂に
与えながら計量点までスクリユーが後退すると
（演算回路２はフオローアツプする毎にスクリユ
ーの現在位置を検出できる）、スクリユーの回転
を止め、計量・混練工程は終了する。

一方、設定背圧が摩擦力より小さいとき、演算
回路２からはスクリユーを後退させる方向のオフ
セツト電圧（マイナス）を出力させ、又、トルク
リミツト値としては摩擦力から設定圧力を差引い
た値に対応するトルクリミツト値を出力する。そ
して、スクリユーを回転させて計量・混練を開始
すると、スクリユーを後退させる方向のオフセツ
ト電圧により、誤差増幅器６を介して、スクリユ
ーを後退させるようにサーボモータＭを駆動すべ
き駆動電流指令が出されるが、しかし、トルクリ
ミツト手段８によつて、その出力は設定された摩
擦力から設定背圧を差引いた値に対応する駆動電
流指令しか出されない。そこで、サーボモータＭ
はトルクリミツト手段で制限された値に従つて、
即ち、 モータの出力トルク ＝摩擦力−設定背圧 ……(5) ５式で示すトルクを出力し、スクリユーを後退
させようとする。しかし、伝動機構の摩擦力が存
在するため樹脂に加わる力はこの摩擦力からモー
タの出力トルクを差引いた値、すなわち第４式に
示すように設定背圧が加わることとなる。このよ
うにして、樹脂は設定背圧で押されながらスクリ
ユーの回転により生じた樹脂の溶融圧によりスク
リユーを後退させ、その後退量がエラーレジスタ
４に加わると、演算回路２は一定周期で前述同様
フオローアツプし、フオローアツプ時に検出した
総後退量が計量点に達したときスクリユーの回転
を止め計量・混練工程は終了する。

発明の効果 以上述べたように、本発明は設定背圧がサーボ
モータからスクリユーへの伝動機構が有する摩擦
力より小さい場合に、該摩擦力から設定背圧を差
引いた値に対応するトルクリミツトをかけると共
に数値制御装置が有するオフセツト電圧を出力し
て、スクリユーが後退する方向に上記サーボモー
タを駆動するようにしたから、計量・混練時の樹
脂には常に設定背圧が加わり、最適な混練を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を実施する制御装置の要部ブロツク
図である。 １……数値制御装置、Ｍ……サーボモータ、Ｐ
……パルスエンコーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 数値制御装置により駆動制御されるサーボモ
   ータにより伝動機構を介してスクリユーを駆動し
   射出を行い、計量時には上記サーボモータにトル
   クリミツトをかけて背圧を与え、スクリユーの反
   ノズル方向への後退により生じた位置誤差に対し
   ては位置誤差がゼロになるようエラーレジスタを
   フオローアツプして背圧を制御する射出成形機の
   背圧制御方法において、上記伝動機構の摩擦力が
   設定背圧より大きい場合には、摩擦力と設定背圧
   との差に応じた値をトルクリミツト値として印加
   し、上記スクリユーが後退する方向に上記サーボ
   モータが駆動されるようにオフセツト電圧を速度
   指令に加算するようにした数値制御装置による射
   出成形機の背圧制御方法。