JPH0358821A - 電動式射出成形機 - Google Patents

電動式射出成形機

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JPH0358821A
JPH0358821A JP1192753A JP19275389A JPH0358821A JP H0358821 A JPH0358821 A JP H0358821A JP 1192753 A JP1192753 A JP 1192753A JP 19275389 A JP19275389 A JP 19275389A JP H0358821 A JPH0358821 A JP H0358821A
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pressure
injection
injection pressure
pressure sensor
control
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賢男 上口
Tetsuaki Neko
哲明 根子
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/77Measuring, controlling or regulating of velocity or pressure of moulding material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、射出・保圧工程の射出圧力をクローズドルー
プ制御する電動式射出成形機の射出圧力制御方式に関す
る。
従来の技術 従来、射出成形機の射出・保圧圧力を制御する方式とし
ては、スクリューの前進位置に応じて射出速度や射出圧
力を制御するのが一般的であった。
また、実際の成形作業においては、射出速度に較べて射
出圧力の適否が成形品の良否に与える影響の方が遥かに
大きく、射出圧力を優先的にクローズドループ制御する
ことが望まれている。従来、スクリュー軸に圧力センサ
を取付け、樹脂からスクリュー軸に加わる圧力を検出し
保圧制御する制御方式は本願出願人によって提案され、
特開昭62−218118号公報によって知られている
また、従来の油圧式射出成形機においては、例えば、特
公昭58−52486号公報に開示されるように、射出
戊形用金型の樹脂通路内に圧力センサを設けて型内圧力
を検出して圧力をフィードバックするものが知られてい
る。
発明が解決しようとする課題 しかし、圧力センサを樹脂通路内に埋込むためにセンサ
の構成自体が特殊なものとなって製造コストがかさむと
いった欠点がある。また、近年では成形材料の節約等の
ため、樹脂通路にホットランナーを採用した射出成形用
金型が一般化しており、積極的に加熱される樹脂通路内
に、しかも、樹脂と直接接触する位置に圧力センサを装
着した場合、圧力センサの性能を長期間に亘って確保す
ることが困難となる。
一方、サーボモータによって射出・保圧制御を行う通常
の電動式射出成形機においては、数値制御装置等の制御
装置によってスクリュー位置や射出速度が制御され、射
出・保圧、特に射出圧の制御はサーボモータの出力トル
クを制限(トルクリミット)することによって行われる
のが一般的である。
そこで、本発明の目的は、通常の安価な圧力センサを用
い、しかも、圧力センサの性能を長期間に亘って確保し
、射出・保圧工程の射出圧力を容易にクローズドループ
制御することのできる電動式射出成形機の射出圧力制御
方式を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、スクリュー軸方向に作用する樹脂からの圧力
を検出する圧力センサをスクリュー軸上に設け、上記圧
力センサで検出される圧力が制御装置に設定された射出
圧力になるように射出・保圧工程の射出圧力をクローズ
ドルーブ制御することで上記目的を達成した。
また、射出開始後の時間の関数として射出圧力を設定し
、射出開始後の経過時間に応じて、上記設定された射出
圧力と、上記圧力センサによって検出される検出圧力と
を順次比較し、検出圧力を設定射出圧力に一致させるよ
う上記サーボモータにトルク指令電流を出力することに
より、射出・保圧工程の射出圧力を容易にクローズドル
ープ制御することができる。
作用 スクリュー軸上に設けられた圧力センサはスクリュー軸
方向に作用する樹脂からの圧力を射出圧力として検出す
る。
制御装置に設定された射出圧力と上記圧力センサで検出
される圧力とを比較し、検出圧力が設定射出,保圧圧力
になるように射出・保圧工程の射出圧力がクローズドル
ープ制御される。
特に、制御装置に射出開始後の時間の関数として射出圧
力を設定しておき、射出開始後の経過時間に応じて、上
記設定された射出圧力を読み、射出圧力の制御目標値と
して出力すると共に、上記圧力センサによって検出され
る射出圧力の現在値と上記制御目標値とを比較し、検出
圧力の現在値を制御目標値に一致させるよう上記サーボ
モータにトルク指令電流を出力して射出・保圧工程の射
出圧力をクローズドループ制御する。
実施例 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図は、本発明の方式を実施する一実施例の電動式射
出成形機および該射出或形機の制御系要部を示すブロッ
ク図で、符号1はスクリュー、符号2は伝達機構3を介
してスクリュー1を軸方向に駆動する射出用サーボモー
タであり、上記スクリュー↓の軸上には抵抗線歪ゲージ
等によって構成され該スクリュー1に作用する軸方向の
樹脂からの圧力を検出する圧力センサ4が設けられ、ま
た、サーボモータ2には回転角に応じて所定数の検出パ
ルスを出力するパルスコーダ5が装着されている。
符号100は、射出成形機を制御する数値制御装置(以
下、NC装置という)で、該NC装置100はNC用の
マイクロプロセッサ(以下、cPUという)107とプ
ログラマブルマシンコントローラ(以下、PMCという
)用のCPU109を有しており、PMC用CPU10
9には、射出威形機のシーケンス動作を制御するシーケ
ンスプログラム等を記憶したROMI 12とデータの
一時記憶に用いられるRAMI05が接続され、NC用
CPU107には、射出成形機を全体的に制御する管理
プログラムを記憶したROMI 10および射出用,ク
ランプ用,スクリュー回転用,エジェクタ用等の各軸の
サーボモータを駆動制御するサーボ回路がサーボインタ
ーフエイス(以下、SSUという)106を介して接続
されている。
なお、第1図では射出用サーボモータ2、該サーボモー
タ2のサーボ回路200のみを図示している。
また、102はバブルメモリやCMOSメモリ等で構成
される不揮発性の共有RAMで、射出成形機の各動作を
制御するNCプログラム等を記憶するメモリ部と各種設
定値,パラメータ,マクロ変数等を記憶する設定メモリ
部とを有し、該設定メモリ部には、射出開始後の時間の
関数として設定された射出圧力を記憶するための射出圧
力記憶テーブル(第4図参照)が設けられている。
108はバスアービタコントローラ(以下、BACとい
う)で、該BAC108にはNC用CPU107及びP
MC用CPU109.共有RAM102,入力回路l0
3,出力回路104の各バスが接続され、該BA(40
8によって使用するバスが制御されるようになっている
。また、113はオペレータパネルコントローラ111
を介してBAC 1 0 8に接続されたCRT表示装
置付手動データ入力装置(以下、CRT/MDIという
)であり、該CRT/MDI 1 13のキーボード部
にはテンキー,カーソル移動キー,入力指令キー等が設
けられ(図示せず)、また、CRT/MD1113の一
部であるCRT表示部{13aの画面下部には複数のソ
フトキー114a〜114e(第3図参照)が設けられ
、これら各キーの操作により様々な指令及び設定データ
の入力ができるようになっている。なお、101はNC
用CPU107にバス接続されたRAMでデータの一時
記憶等に利用されるものである。
第1図では、射出成形機の射出軸に関するもの、即ち、
スクリュー1を駆動して射出させるための射出用サーポ
モータ2、および、射出用サーボモータ2に取付けられ
、該サーボモータ2の回転に応じてスクリュー位置及び
速度を検出するパルスコーダ5を示しており、他の型締
軸,スクリュー回転軸,エジエクタ軸等は省略している
。そのため、サーボ回路200も射出用サーボモータ用
のものだけを示し、他の軸のサーボ回路は省略している
サーボ回路200は、NC用CPU107からサーボイ
ンターフェイス106を介して出力される所定周期毎の
分配パルスである位置指令を加算する一方、射出用サー
ボモータ2の回転変位に伴ってパルスコーダ5より出力
されるパルスを減じ、射出用サーボモータ2の指令位置
に対する現在の位置偏差を出力するエラーレジスタ20
1と、エラーレジスタ201の出力をD/A変換して速
度指令電圧として出力するD/A変換器202と、F/
V変換器203でF/V変換されたパルスコーダ5の出
力を上記速度指令電圧から減じて射出用サーボモータ2
の速度偏差を求め、トルク指令に対応する電圧(以下、
トルク指令電圧という)を出力する誤差増巾器204と
、切替えスイッチ6の常閉接点aが閉じられた状態で出
力回路1,04とD/A変換器7を介してNC装置10
0のPMC用CPU109によってトルクリミットが出
力され、誤差増中器204から出力されるトルク指令電
圧に制限を加えるトルクリミット回路205とを備え、
切替えスイッチ8の常閉接点aが閉じられた状態におい
ては、トルクリミット回路205で調整されたトルク指
令電圧から射出用サーボモータ2の駆動電流に対応する
電圧を減じてその偏差を誤差増幅器206で増幅し、更
に、電力増幅器207で増幅して、射出用サーボモータ
2の位置,速度,トルクが制御される。
上記切替えスイッチ6および8は、出力回路104を介
してNC装置100のPMC用CPU109で制御され
るリレー手段9によって同時に切替え制御されるもので
あり、通常は、各スイッチとも常閉接点aが閉じられた
状態にある。
スクリュー1に設けられた圧力センサ4の出力はアンプ
10で増幅され現在の射出圧力に対応する電圧に整合さ
れて比較器11の一方の入力端子に接続され、また、該
比較器11の他方の入力端子には切替えスイッチ6の常
間接点bが接続されており、この接点bが閉じられた状
態においては、NC装置100の出力回路104からD
/A変換器7を介して出力される設定射出圧力(射出圧
力記憶テーブルに記憶された値)に対応するトルク指令
電圧が入力され、該比較器11によって現在射出圧力と
設定射出圧力との誤差が求められ、該誤差をトルク指令
電圧として出力し、切替えスイッチ8の常間接点bが閉
じられた状態で誤差増幅器206に入力され、射出圧力
に関する射出用サーボモータ2のクローズドループが形
成される。
なお、パルスコーダ5より出力される検出パルスはサー
ボインターフエイス106にも入力されており、数値制
御装置100は該サーボインターフェイス106を介し
てスクリュー1の絶対位置を検出し、スクリュー前進時
のオーバートラベルを防止するようになっている。
以上のような構成において、NC装ffiloOは、共
有RAM102に格納された射出成形機の各動作を制御
するNCプログラム及び上記設定メモリ部に記憶された
各種威形条件等のパラメータやROM112に格納され
ているシーケンスプログラムにより、PMC用CPU1
09がシーケンス制御を行いながら、NC用CPU10
7が射出成形機の各軸のサーボ回路へサーボインターフ
ヱイス106を介してパルス分配し、射出成形機の通常
の制御を行うものである。
そこで、まず、射出開始後の時間の関数として射出圧力
をグラフ設定し、数値制御装置100に記憶させるため
の操作について説明する。
オペレータはまずCRT/MDI 1 1 3を操作し
て射出圧力設定モードを選択し、射出圧力設定画面を表
示させる。CRT表示部113aには射出開始後の経過
時間を示す時間軸と射出圧力を示す圧力軸、および、ソ
フトキーの機能を示すガイダンスが表示される(第3図
参照)。この場合、ソフトキー114aは直線補間指令
キーとして作用し、ソフトキー114b,114cはそ
れぞれ円弧補間指令キー,設定終了キーとして作用する
例えば、設定しようとする射出圧力の関数が第3図に示
されるようなものであれば、オペレータは、まず、ソフ
トキー114bを操作して、これから設定される関数部
分が円弧であることを宣言した後、CRT/MDI 1
 13のキーボード部に設けられたカーソル移動キーで
表示画面上のカーソルを点P1に移動させて入力指令キ
ーを操作し、点P1を円弧補間における第1点として選
択する。
次いで、点P2,点P3を円弧補間における第2点,第
3点として選択すると、上記3点を結ぶ円弧PIP3が
自動的に描画される。以下、上記と同様にして、点P3
.P4.P5を選択して円弧P3P5を描画させ、更に
、点P5,  P6.  P7を選択して円弧P5P7
を描画させる。次いで、ソフトキー114aを操作して
、これから設定される関数部分が直線であることを宣言
した後、表示画面上のカーソルを点P7に移動させて入
力指令キーを操作し、点P7を直線補間における始点と
して選択する。次いで、点P8を直線補間における終点
として選択すると、始点P7と終点P8を結ぶ線分P7
P8が自動的に描画される。以下、上記と同様にして、
点P8,P9を選択して線分P8P9を描画させ、更に
、点P9,PLOを選択して線分P9P10を描画させ
る。
本実施例ではCRT表示部113aの数値データ表示部
115に、カーソル位置に対応する時間および射出圧力
の数値データが表示されるようになっているので、設定
射出圧力を厳密に設定することができる。
このようにして設定射出圧力を射出開始後の時間の関数
としてグラフ設定したなら、設定終了キー114cを操
作して、この関数を共有RAMI02の射出圧力記憶テ
ーブル(第4図参照)に記憶させる。
射出圧力記憶テーブルは、上記グラフ設定された関数に
よって示される設定射出圧力を射出開始後の経過時間に
対応させて記憶するもので、第3図の射出圧力設定画面
で示される時間軸のフルスケールTmax.を単位時間
τで除した値に対応するN個の記憶レコードを有する。
従って、射出圧力記憶テーブルにおけるアドレス0の記
憶レコードには上記設定された関数に基づき射出開始直
後、即ち、経過時間0における設定射出圧力pOが記憶
され、以下、各アドレスiの記憶レコードには単位時間
τを所定の刻み幅とする射出開始後の経過時間i・τに
対応する設定射出圧力piが順次記憶される。
なお、第3図に示される設定射出圧力のグラフによって
定義された関数の終点は点P↓0であり、射出圧力記憶
テーブルにおいては点PIOの時間に対応する経過時間
n・τ、即ち、アドレスnの記憶レコードに保圧完了時
の設定射出圧力pnが記憶されており、射出開始後の経
過時間(n+1)・τ以降のアドレス、つまり、n+1
以降のアドレスでは設定射出圧力が未定義となっている
。また、最終アドレスnはレジスタに記憶され、後述の
処理に利用される。
以下、射出・保圧工程においてPMC用CPU工09が
実行するトルク制御処理の概略を示すフローチャート(
第2図)を参照して、本実施例の射出圧力制御を説明す
る。
なお、PMC用CPU109は従来と同様、型締め工程
,射出・保圧工程,計量工程,冷却工程,型開き工程を
順次シーケンス制御を行っており、前工程が終了する毎
に次の処理を順次所定周期毎に実行している。第2図は
、型締め工程終了後の射出・保圧工程の処理のフローチ
ャートである。
第2図に示される射出・保圧制御処理は上記単位時間τ
と同一の所定周期で実行されるもので、PMC用CPU
109は、まず、射出・保圧工程であることを記憶する
フラグFがセットされているか否かを判別し(ステップ
S1)、該フラグFがセットされていなければ、次いで
、射出中か否か判別する(ステップS2)。この判別は
自動運転中であるか否か、及び、射出保圧工程になると
共有RAM102にセットされる射出保圧工程フラグが
既にセットされているか否かに基いて判別される。
射出中でなければ、現在の工程が射出・保圧工程ではな
いことを意味するので、工程判別処理の判別結果に従っ
て他の処理を実行する(図示せず)。
また、ステップS1においてフラグFがセットされてお
らず、ステップS2で射出開始信号の入力が確認された
場合は、NC用CPU107による型締めのためのパル
ス分配が完了し、射出可能状態となったことを意味する
ので、PMC用CPU109は射出・保圧工程であるこ
とを記憶するフラグFをセットし(ステップS3)、リ
レー手段9を駆動して切り替えスイッチ6および8をb
接点側に切替え、射出・保圧圧力のクローズドループ制
御を開始する(ステップS4)。
次いで、指標iに0をセットし(ステップS5)、共有
RAMIOIの射出圧力記憶テーブルより指標iで示さ
れるアドレスの設定射出圧力piを読込み、出力回路1
04に出力する(ステップS6)。
設定射出圧力pfはD/A変換器7でトルク指令電圧に
変換された後切替えスイッチ6のb接点を介して比較器
l1に入力され、圧力センサ4で検出されてアンプIO
で増幅された現在の検出圧力と比較され、この誤差が切
替えスイッチ8のb接点を介してトルク指令電圧として
サーボ回路200の誤差増幅器206に直接入力され、
更に、電力増幅器207で増幅されて、現在の検出圧力
が設定射出圧力piとなるように射出用サーボモータ2
の駆動力がクローズドループ制御される。
一方、設定射出圧力piを出力したPMC用CPU10
9は、指標iの値をインクリメントし(ステップS7)
、該指標iの値がレジスタに記憶されている値nを越え
ているか否か、即ち、射出圧力記憶テーブルに定義され
た最後の設定射出圧力に対するトルク制御処理が完了し
ているか否かを判別し(ステップS8)、i≦nであっ
て射出・保圧工程におけるトルク制御処理が完了してい
なければこの周期の処理を終了する。
次周期、即ち、単位時間で経過後のトルク制御処理にお
いては、既にフラグFがセットされているので、ステッ
プS1の判別処理実行後ステップS6に移行し、前周期
のステップS7でインクリメントされた指標iの値に基
いて射出圧力記憶テーブルにおけるアドレスiの設定射
出圧力piを出力回路104に出力し、圧力センサ4,
比較器11,サーボ回路200等からなるハードウエア
によって現在の検出圧力が設定射出圧力piとなるよう
に射出用サーボモータ2の駆動力をクローズドループ制
御する一方、指標iの値をインクリメントし(ステップ
S7)、該指標iの値がnを越えているか否かを判別し
(ステップS8)、i≦nであればこの周期の処理を終
了する。
以下、ステップS8でi>nとなったことが判別される
まで、上記と同様、ステップS{およびステップ86〜
ステップS8の処理を単位時間τの所定周期毎に繰返し
実行する。
従って、射出用サーボモータ2は、単位時間τを基準と
する射出開始後の経過時間i・τに応じ、現在の検出圧
力が射出圧力記憶テーブルにおけるアドレスiの設定射
出圧力piとなるように常時クローズドループ制御され
、しかも、設定射出圧力piの切替周期τが十分に短い
ため、実際の射出・保圧工程における圧力カーブが射出
圧力設定画面によって設定された関数(第3図参照)と
略同一に制御される。
このようにしてトルク制御処理を繰返し実行する間に、
ステップS8においてtanとなったことが判別される
と、射出圧力記憶テーブルに定義された最後の設定射出
圧力に対するトルク制御処理が完了したこと、即ち、保
圧工程が完了したことを意味し、PMC用CPU109
はステップS9に移行してリレー手段9を駆動し、切り
替えスイッチ6および8をa接点側に復帰させて射出用
サーボモータ2の射出・保圧圧力に関するクローズドル
ープ制御を終了し、射出・保圧工程中であることを記憶
するフラグFをリセットして(ステップS10)、計量
開始の可能状態を示すフラグをセットし(ステップS1
1)、射出・保圧工程に関するすべての処理を終了する
。したがって、計量工程における制御では、従来と同様
、NC用CPU107によるパルス分配、即ち、位置指
令に基づいて、サーボ回路200による通常の位置,速
度,トルク制御が実施されることとなる。
発明の効果 本発明の射出圧力制御方式では、樹脂圧力を検出してフ
ィードバックするための圧力センサをスクリュー軸上に
設けるようにしたため、圧力センサを樹脂通路内に埋込
む従来の方式のように特殊な構或を必要とせず、また、
ホットランナーを採用した射出戊形用金型においても圧
力センサに高温が作用したり直接樹脂に接触したりする
ことがなく、圧力センサの性能を長期間に亘って確保す
ることができる。
また、圧力センサによって検出される射出圧力の現在値
を射出開始後の時間の関数として設定された射出圧力の
制御目標値と比較し、検出圧力を制御目標値に一致させ
るようにサーボモータに直接トルク指令電流を出力する
ようにしたので、電動式射出成形機における射出・保圧
工程の射出圧力を容易にクローズドループ制御すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方式を実施する一実施例の電動式射出
成形機および該射出成形機の制御系要部を示すブロック
図、第2図は同実施例の射出・保圧工程においてPMC
用CPUが実行するトルク制御処理の概略を示すフロー
チャート、第3図は同実施例におけるCRT/MDIの
射出圧力設定画面を示す概念図、第4図は射出開始後の
時間の関数として設定された射出圧力を記憶する射出圧
力記憶テーブルを示す概念図である。 ■・・・スクリュー、2・・・射出用サーボモータ、3
・・・伝達機構、4・・・圧力センサ、5・・・パルス
コーダ、6・・・切替スイッチ、7・・・D/A変換器
、8・・・切替スイッチ、9・・・リレー手段、10・
・・アンプ、11・・・比較器、 100・・・数値制御装置、101・・・RAM、10
2・・・共有RAM,103・・・入力回路、104・
・・出力回路、105・・・RAM,106・・・サー
ボインターフェイス、107・・・NC用CPU,10
8・・・バスアービタコントローラ、109・・・PM
C用CPU,110・・・ROM,、111・・・オペ
レータパネルコントローラ、1↓2・・・ROM,11
3・・・CRT表示装置付き手動データ入力装置、11
3a−・・CRT表示部、 114a〜114e・・・ソフトキー、115・・・数
値データ表示部、 200・・・サーボ回路、201・・・エラーレジスタ
、202・D/A変換器、2 0 3−F /V変換器
、204・・・誤差増幅器、205・・・トルクリミッ
ト回路、206・・・誤差増幅器、207・・・電力増
幅器。 第 2 呪

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サーボモータによって射出・保圧制御を行う電動
    式射出成形機において、樹脂からスクリュー軸に加わる
    圧力を検出する圧力センサをスクリュー軸上に設け、上
    記圧力センサで検出される圧力が制御装置に設定された
    設定射出圧力になるように射出・保圧工程中、圧力をク
    ローズドループ制御することを特徴とした電動式射出成
    形機の射出圧力制御方式。
  2. (2)サーボモータによって射出・保圧制御を行う電動
    式射出成形機において、樹脂からスクリュー軸に加わる
    圧力を検出する圧力センサをスクリュー軸上に設け、射
    出開始後の時間の関数として射出圧力を設定し、射出開
    始後の経過時間に応じて、上記設定された射出圧力と、
    上記圧力センサによって検出される検出圧力とを順次比
    較し検出圧力を設定射出圧力に一致させるよう上記サー
    ボモータにトルク指令電流を出力し、射出・保圧工程の
    射出圧力をクローズドループ制御することを特徴とした
    電動式射出成形機の射出圧力制御方式。
JP1192753A 1989-07-27 1989-07-27 電動式射出成形機 Expired - Fee Related JP2608784B2 (ja)

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