JPH046534B2 - - Google Patents

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JPH046534B2
JPH046534B2 JP60258593A JP25859385A JPH046534B2 JP H046534 B2 JPH046534 B2 JP H046534B2 JP 60258593 A JP60258593 A JP 60258593A JP 25859385 A JP25859385 A JP 25859385A JP H046534 B2 JPH046534 B2 JP H046534B2
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Japan
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screw
servo motor
injection
stage
torque limit
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Fanuc Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G05B19/237Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with a combination of feedback covered by G05B19/232 - G05B19/235
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45244Injection molding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Human Computer Interaction (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、射出機構を駆動するサーボモータに
よつて計量・混練時に背圧を制御する射出成形機
に関し、特に、小さな背圧から大きな背圧まで制
御できる射出成形機に関する。
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。また、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
リユーを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。すなわち、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て出
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
を介して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。
そこで、本発明は、この伝動機構の摩擦力等を
考慮して設定背圧が常に樹脂に加えることができ
るような射出成形機を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明は、スクリユー回転用サーボモータ及び
スクリユーを軸方向に駆動させ射出を行う射出用
サーボモータを数値制御装置で駆動制御して計
量・混練を行う射出成形機に関するもので、第1
図に示すように、計量・混練時の各段のスクリユ
ー回転数、各段の設定背圧から伝動機構の摩擦力
等を差引いた値に対応するトルクリミツト値、各
段の切換点のスクリユー位置及び各段の射出用サ
ーボモータの回転方向を記憶した記憶手段Aと、
スクリユー位置検出手段Iで検出されたスクリユ
ー位置と上記記憶手段Aに記憶された各段の切換
点のスクリユー位置を比較し上記記憶手段Aから
対応する各段の上記各記憶データを読出し切換出
力する切換手段Bと、切換手段Bを介して読出さ
れたスクリユー回転数でスクリユー回転用のサー
ボモータM1を駆動するスクリユー回転制御手段
Cと、切換手段Bを介して読出されたトルクリミ
ツト値で上記射出用のサーボモータM2のサーボ
回路Fにトルクリミツトをかけるトルクリミツト
手段Dと、切換手段Bを介して読出された射出用
のサーボモータM2の回転方向に基づき、オフセ
ツト電圧を位置するオフセツト出力手段Eと、上
記サーボ回路F内のエラーレジスタGの値を読出
しフオローアツプする手段Hとを設けることによ
り、上記問題点を解決した。
作 用 上記記憶手段Aには計量・混練時の各段のスク
リユー回転数、トルクリミツト値、切換点及び射
出用サーボモータの回転方向が記憶されているの
で、上記切換手段Bはスクリユー位置検出手段I
で検出したスクリユー位置に応じて記憶手段Aか
ら各段の上記各記憶データを読出し、読出したデ
ータに従い上記スクリユー回転制御手段Cにより
スクリユー回転用サーボモータM1を設定回転数
で駆動し、射出用サーボモータM2のサーボ回路
Fに上記トルクリミツト手段Dで設定トルクリミ
ツト値をかける。一方、射出用サーボモータM2
の回転方向のデータがスクリユーを後退(射出方
向とは逆)する方であると、上記オフセツト出力
手段よりスクリユーを後退させる方向のオフセツ
ト電圧を出し、スクリユーを上記トルクリミツト
値で後退させるようにする。また、スクリユーの
回転によりスクリユーが後退し、エラーレジスタ
Gに蓄えられた値はフオローアツプ手段Hにより
エラーレジスタGの値を読出し、符号を変換して
加算し、エラーレジスタGをフオローアツプす
る。
実施例 第2図は本発明の一実施例の数値制御装置とサ
ーボモータとの要部ブロツク図で、1は数値制御
装置における演算回路部、2はスクリユーを回転
させるサーボモータM1のサーボ回路、3はスク
リユーを軸方向に駆動し、射出及び計量・混練時
に背圧を与える射出用のサーボモータM2のサー
ボ回路、P1,P2は各々サーボモータM1,M
2に設けられた位置及び速度を検出するためのパ
ルスエンコーダ、4は演算回路部1からのトルク
リミツト指令をアナログの電圧によつて変換する
D/A変換器である。
10はマイクロコンピユータ、11は射出成形
機を制御するための制御プログラム記憶する
ROM及びデータの一時記憶等に利用される
RAM等で構成されたメモリ、12は後述する各
種設定値を記憶する不揮発性RAM、13はCRT
表示装置付手動データ入力装置(以下、CRT/
MDi)という、14,15は各サーボモータM
1,M2を駆動するためのパルス分配器、16は
入出力回路、17はバスである。サーボ回路3の
31は演算回路部1からの移動指令とパルスエン
コーダP2からのサーボモータM2の移動量の差
を記憶するエラーレジスタ、32は該エラーレジ
スタ31の値をアナログ信号に変換し速度指令を
出力するD/A変換器、34はD/A変換器32
からの速度指令と後述するオフセツト電圧を加算
した値と、パルスエンコーダP2からの信号を
F/V変換器33で電圧に変換された現在の速度
と比較してその差を増幅し、駆動電流指令すなわ
ちトルク指令を出力する誤差増幅器、35は演算
回路部1からのトルクリミツト指令をD/A変換
器4を介して入力し、誤差増幅器34の出力をト
ルクリミツト指令に応じた値でクランプして出力
するトルクリミツト手段、36は誤差増幅器34
及びトルクリミツト手段35を介して出された駆
動電流指令とサーボモータの駆動電流を検出する
電流検出器38からの信号を比較しその差を増幅
する誤差増幅器、37は誤差増幅器36の出力に
より作動する電力増幅器である。
以上のような構成において、まず、計量・混練
工程における各種条件をCRT/MDi13より設
定する。すなわち、スクリユー回転数SCi、該ス
クリユー回転数の切換スクリユー位置SWi及びそ
のときの設定背圧BSiを設定する。
ところで、設定背圧BSiに応じた値でトルクリ
ミツトをかけて計量・混練時にサーボモータM2
を駆動しても、サーボモータM2のトルクをスク
リユーに伝動する伝動機構の摩擦力等Rに影響を
受けて樹脂に加わる力は設定背圧値にならない。
すなわち、樹脂に加わる力は第(1)式のようにモー
タの出力トルクBPiに上記摩擦力等Rを加えた値
となる。
樹脂に加わる力=モータの出力トルクBPi +摩擦力等R ……(1) そこで、樹脂に加わる力が設定背圧BSiとなる
ためにはモータの出力トルクBPiを第(2)式のよう
に設定背圧BSiから摩擦力等Rを差引いた値に設
定すればよい。
BPi=樹脂に加わる力−R=Bsi−R ……(2) 上記第(2)式から理解できるように、設定背圧
BSiが摩擦力等Rより大きい場合はモータの出力
トルクBPiはプラスとなり、スクリユーを前進方
向(モータの正転方向とする)にトルクリミツト
をかけて駆動すればよい。しかし、設定背圧BSi
が摩擦力等Rより小さい場合にはモータの出力ト
ルクBPiはマイナスとなり、スクリユーを後退方
向(モータの逆転)に駆動させねばならないこと
となる。これは、設定背圧BSiが小さく摩擦力等
Rの方が大きい結果樹脂に加わる力を設定背圧
BSiにするにはサーボモータを後退方向BPi=(R
−BSi)の力で駆動すれば、モータの出力トルク
BPi=(R−BSi)はスクリユーを後退させようと
する方向の力で、摩擦力等Rはスクリユーの後退
を阻止しようとする力であるから、その差が樹脂
に加わることとなり、第(3)式のように背圧BSiが
加わることとなる。
樹脂に加わる力=R−(R−BSi)=BSi ……(3) そこで、トルクリミツトをかけてサーボモータ
M2を駆動し背圧を制御する場合、演算回路部1
から出力するトルクリミツト値(すなわち上記モ
ータの出力トルクBPi)は摩擦力等Rの力及びサ
ーボモータM2の駆動方向をも考慮せねばならな
い。ところでNCは、D/A変換器等のオフセツ
ト電圧等を補正するためのオフセツト機能を有し
ており、本発明はこのオフセツト機能を利用して
サーボモータの駆動方向を制御するようにし、そ
のため、上記計量・混練条件の設定時にはCPU
10は第3図の処理を行い、不揮発性RAM12
に第4図に示すような計量・混練条件を記憶させ
る。
計量・混練工程における各段階iのスクリユー
回転数SCi及びそのスクリユー回転・切換点SWi
をCRT/MDi13で設定すると、CPU10はこ
れらのデータを第4図に示すようにそのまま不揮
発性RAM12のテーブルT内に記憶させる。次
に、当段階iの背圧BSiを設定すると、CPU10
は第3図の処理を行い、トルクリミツト値BPi
(サーボモータM2の出力トルク)及びサーボモ
ータM2の駆動方向SGNiを不揮発性RAM12
に記憶させる。すなわち、背圧BSiが設定される
と、CPU10はそれを検出し(ステツプS1)、当
該射出成形機の伝動機構の摩擦力等による力Rを
設定背圧BSiから減算し、それが正か負かを判断
する(ステツプS2)。正であれば設定背圧BSiが
摩擦力等Rより大きいから前進したこととなり、
サーボモータM2の出力トルクとしてのトルクリ
ミツト値BPiに設定背圧BSiから摩擦力等Rを差
引いた値を記憶させ(ステツプS3)、サーボモー
タM2の回転駆動方向SGNiとしてスクリユーを
前進させる方向(正転)「0」を記憶させる(ス
テツプS4)。また、ステツプS2の判断で負であれ
ば、設定背圧BSiが摩擦力等Rより小さいから、
前述したようにトルクリミツト値BPiとして摩擦
力等Rから設定背圧BSiを差引いた値を記憶さ
せ、サーボモータM2の回転駆動方向SGNiとし
てスクリユーを後退させる方向(逆転)「1」を
記憶させる。
このようにして、不揮発性RAM12のテーブ
ルTに計量・混練工程における各段のスクリユー
回転数SCi、トルクリミツト値BPi、各段の切換
点SWi及びサーボモータM2の駆動方向SGNiが
設定記憶されることとなる。なお、背圧BSiを直
接設定せずに背圧BSiから摩擦力等Rを前もつて
差引き、その絶対値をトルクリミツト値BPiとし
て設定し、かつ、回転駆動方向SGNiをも手動で
設定するようにしてもよい。
そこで、射出成形機を稼動させ、計量・混練工
程に入ると第5図の計量・混練処理を開始し、
CPU10はカウンタiを1にセツトし(ステツ
プS7)、不揮発性RAM12のテーブルTからi
=1段目のスクリユー回転数SC1を読出し、該
スクリユー回転数SC1が「0」でなければ(ス
テツプS8)、テーブルTから読取つたスクリユー
回転数SC1をスクリユー回転用のサーボモータ
M1のサーボ回路2に出力し、サーボ回路2はこ
の設定されたスクリユー回転数SC1でサーボモ
ータM1を駆動する。一方、CPU10はテーブ
ルTから1段目のトルクリミツト値BP1を読取
り、入出力回路16を介してD/A変換器4に出
力し、アナログ電圧に変換してトルクリミツト手
段35によつて設定トルクリミツト値BP1で誤
差増幅器32の出力をクランプすることとなる
(ステツプS9)。一方、CPU10はテーブルTか
ら1段目のサーボモータM2の駆動方向SGN1
を読取り、この方向SGN1が「1」か否か判断
し(ステツプS10)、「1」でなければオフセツト
電圧OFは出力せず、また、「1」であればオフセ
ツト電圧OFを出力する(ステツプS11、S12)。
今、方向SGN1が「1」でないとすると、すな
わち設定背圧BS1が摩擦力等Rより大きいとき
オフセツト指令OFは出力されず、かつエラーレ
ジスタ31には移動指令が何ら入力されないから
サーボモータM2は停止状態にある。しかし、サ
ーボモータM1が駆動されスクリユーが回転し樹
脂が溶融され溶融圧が高くなつてくるとスクリユ
ーは後方へ押される。その結果、サーボモータM
2のパルスエンコーダP2からサーボモータ逆転
(スクリーン後退)のパルスが出力され、エラー
レジスタ31に加算される。そのため、このエラ
ーレジスタ31の値をD/A変換器32で電圧に
変換し、誤差増幅器34で増幅されて出力される
が、トルクリミツト手段35でこの出力はクラン
プされ、該トルクリミツト手段35に設定されて
いるトルクリミツト値BP1以上の駆動電流指令
(トルク指令)は出力せず、誤差増幅器36、電
力増幅器37を介してサーボモータM2はトルク
リミツト値BP1に応じた駆動電流で駆動されエ
ラーレジスタ31が「0」になるように、すなわ
ち、元の位置に復帰するように駆動される。その
結果、樹脂にはトルクリミツト値BP1に応じた
トルク、すなわち設定背圧BS1で押圧され、樹
脂の溶融圧が該設定背圧BS1以上になるとスク
リユーを後退させることとなる。一方、CPU1
0はエラーレジスタ31の値を読取り、スクリユ
ーの現在位置を記憶する現在値レジスタSPに加
算し(ステツプS13)、読取つたエラーレジスタ
31の値の符号を反転し、エラーレジスタ31に
加算し、フオローアツプする(ステツプS14)。
エラーレジスタ31の値を「0」にしてサーボモ
ータM2すなわちスクリユー位置を現在位置に保
持するようフオローアツプするものであるが、し
かし、CPU10がこの処理をしている期間中も
スクリユーは後退しサーボモータM2も逆転して
いるので、エラーレジスタ31の値は「0」とな
ることはなく、D/A変換器32からはスクリユ
ーを前進させる方向の速度指令が出され、F/V
変換器33からの出力と加算(モータが逆転して
いるからF/V変換器33の出力は負となり加算
となる)、誤差増幅器34で増幅され出力される
が、トルクリミツト手段35で駆動電流指令(ト
ルク指令)は設定トルクリミツト値BP1でクラ
ンプされ、サーボモータM2はトルクリミツト値
に対応するトルクで正転駆動されることとなる。
そして、CPU10は現在値レジスタSPの値が第
1段階から第2段階の切換点SW1に達したか否
か判断し(ステツプS15)、達していなければス
テツプS13〜S15の処理を繰り返す。そして、切
換点SW1に現在値レジスタSPの値、すなわちス
クリユー位置が達していればカウンタiを「1」
歩進させ(ステツプS16)、ステツプS8以下の第
2段階の計量・混練処理へ進む。一方、ステツプ
S10でサーボモータM2の駆動方向SGNiが「1」
であると、すなわち設定背圧BSiが摩擦力等Rよ
り小さいと、CPU10はスクリユーを後退させ
る方向(サーボモータを逆転させる方向)のオフ
セツト電圧を出力する(ステツプS11)。このオ
フセツト電圧は誤差増幅器34で増幅され、トル
クリミツト手段35でクランプされて、設定され
たトルクリミツト値BPiで駆動電流指令をクラン
プしてサーボモータM2の出力トルクを制限し、
スクリユーを後退する方向に駆動する。そのた
め、第(3)式に示すように樹脂に加わる力は設定背
圧BSiが加わることとなり、ステツプS13以下と
同様な処理が行なわれる。こうして、各段階の計
量・混練工程が終了し、テーブルTから読み出し
たスクリユー回転数SCnが「0」であると(ステ
ツプS8)、計量・混練処理は終了する。
発明の効果 以上述べたように、本発明は設定される背圧が
射出用のサーボモータからスクリユーまでの伝動
機構の摩擦力等より小さい場合には数値制御装置
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、スクリユ
ーを後退射出方向とは逆)する方向にサーボモー
タを駆動させるようにしたから、設定される背圧
が大きい場合でも、また、上記摩擦力等より小さ
い場合でも正確に樹脂に設定背圧を加えることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によつて問題点を解決するため
の構成図、第2図は本発明の一実施例の要部ブロ
ツク図、第3図は計量・混練条件のトルクリミツ
ト値と射出用サーボモータの回転方向を設定する
処理フローチヤート、第4図は計量・混練条件の
設定テーブルの例、第5図は計量・混練時の動作
処理フローチヤートである。 1……演算回路部、2,3……サーボ回路、M
1,M2……サーボモータ、P1,P2……パル
スエンコーダ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スクリユー回転用サーボモータ及びスクリユ
    ーを軸方向に駆動させ射出を行う射出用サーボモ
    ータを数値制御装置で駆動制御して計量・混練を
    行う射出成形機において、計量・混練時の各段の
    スクリユー回転数、各段の設定背圧から伝動機構
    の摩擦力等を差引いた値に対応するトルクリミツ
    ト値、各段の切換点のスクリユー位置及び各段の
    射出用サーボモータの回転方向を記憶した記憶手
    段と、スクリユー位置検出手段で検出されたスク
    リユー位置と上記記憶手段に記憶された各段の切
    換点のスクリユー位置を比較し上記記憶手段から
    対応する各段の上記各記憶データを読出し切換出
    力する切換手段と、切換手段を介して読出された
    スクリユー回転数でスクリユー回転用のサーボモ
    ータを駆動するスクリユー回転制御手段と、切換
    手段を介して読出されたトルクリミツト値で上記
    射出用のサーボモータのサーボ回路にトルクリミ
    ツトをかけるトルクリミツト手段と、切換手段を
    介して読出された射出用のサーボモータの回転方
    向に基づきオフセツト電圧を出力するオフセツト
    出力手段と、上記サーボ回路内のエラーレジスタ
    の値を読出しフオローアツプする手段とを有する
    ことを特徴とする射出成形機。
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