JPH07119035B2 - 電動式射出成形機の保圧圧力制御方式 - Google Patents

電動式射出成形機の保圧圧力制御方式

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JPH07119035B2
JPH07119035B2 JP11835888A JP11835888A JPH07119035B2 JP H07119035 B2 JPH07119035 B2 JP H07119035B2 JP 11835888 A JP11835888 A JP 11835888A JP 11835888 A JP11835888 A JP 11835888A JP H07119035 B2 JPH07119035 B2 JP H07119035B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電動式射出成形機の保圧圧力制御方式に関す
る。
従来の技術 サーボモータを用いた電動式射出成形機における保圧圧
力の制御は、スクリューを軸方向に駆動させ射出・保圧
を行うサーボモータ(以下、射出用サーボモータとい
う)の出力トルクを制限することによって行われてい
る。
発明が解決しようとする課題 ところが、保圧時間を比較的長く設定したような場合に
は、金型キャビティのゲートからスプルーに至る区間、
即ち、樹脂を加熱するための手段を備えない樹脂径路に
おいて、充填された溶融樹脂が冷却されて徐々に固化す
るため、特にオープンループ制御の場合においては、射
出終了直後の樹脂の粘性を基準として設定された保圧圧
力が金型キャビティ内に正確に伝達されず、成形品にヒ
ケや比重の不足等が生じ易くなるという欠点があった。
また、シリンダー内における樹脂の対流時間が長くなっ
た場合にはシリンダー内の樹脂の粘性抵抗が増加するこ
とも考えられ、樹脂圧力の伝達不良を助長することもあ
る。
第4図は従来のオープンループ制御方式における保圧開
始後の経過時間(t)と金型キャビティ内における樹脂
の圧力P(t)との関係を定性的に示す図で、上記のよ
うに射出終了直後の樹脂の粘性を基準として射出用サー
ボモータのトルクリミット値p0を設定した場合、保圧開
始直後においては金型キャビティ内における樹脂の圧力
P(t)が所望の保圧圧力P0と一致しているが、保圧開
始後の経過時間(t)が増加するにつれて徐々に圧力降
下を生じ十分な保圧圧力が得られなくなるため、所定の
保圧時間(T)だけ保持しても十分な保圧効果が得られ
ず、上記したようなヒケや比重の不足等が発生してい
た。
このような情況はスクリューに作用する樹脂の反力を検
出してフィードバックをかけるセミ・クローズドループ
制御の場合も同様であって、従来、保圧時間の経過、即
ち、樹脂の固化や粘性抵抗の増加によって生じる樹脂圧
力の伝達不良を完全に取除くためには、金型キャビティ
内に圧力センサを設ける等の完全なクローズドループ制
御を行うしか方法がなく、コストが高騰化するという難
点があった。
そこで、本発明は、保圧時間の経過に関わらず金型キャ
ビティ内に所望の樹脂圧力を確実に伝達できるオープン
ループ制御方式の保圧圧力制御方式を提供することを目
的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、スクリューを軸方向に駆動するサーボモータ
にトルクリミットをかけて出力トルクの制限を行い保圧
圧力をオープンループ制御する電動式射出成形機の圧力
制御方式において、保圧工程における上記サーボモータ
のトルクリミット値を保圧開始後の経過時間と共に設定
保圧圧力に対するトルクリミット値から順次増大させて
保圧圧力補正を行うことにより前記課題を解決した。
作用 保圧開始後の経過時間と共に、設定保圧圧力に対するト
ルクリミット値から順次トルクリミット値を増大させ
て、射出用サーボモータを駆動する。その結果、上記サ
ーボモータによって駆動される。スクリューによって金
型キャビティ内の樹脂に加わる保圧圧力は樹脂の固化や
粘性抵抗の増加によって生ずる圧力降下を補償し、常に
保圧開始時と同様の設定保圧圧力が加えられる。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
本発明を実施する一実施例の電動式射出成形機の要部を
示す第1図において、符号1は、射出成形機のスクリュ
ー2をスクリュー軸方向に駆動して射出・保圧動作を行
わせる射出用サーボモータで、該サーボモータ1のモー
タ軸にはパルスコーダ3が装着されている。なお、この
電動式射出成形機は、通常のものと同様、スクリュー回
転軸、クランプ軸等の各軸用サーボモータを有するが、
これらのものは本発明と直接関係がないので説明を省略
する。
符号10は上記電動式射出成形機の制御装置であり、該制
御装置10は射出成形機全体の動作および各軸サーボモー
タのパルス分配処理等を制御する数値制御(以下、NCと
いう)用中央処理装置(以下、CPUという)11と、NC用C
PU11の指令値に基づいて各軸サーボモータの位置,速
度,トルク制御等を制御するサーボ制御用のサーボCPU1
2とを備えている。
NC用CPU11には、射出成形機全体を管理する制御プログ
ラムおよび射出成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、およびサーボCPU12を制御するため
のプログラム等を記憶したROM13、保圧工程の設定保圧
圧力p0と保圧時間Tおよび補正係数αや保圧時間内にお
ける射出用サーボモータ1のトルクリミット値の設定変
更周期となる最小指令時間ΔT、さらには、各種設定
値,パラメータの値等を記憶したRAM14、前記RAM14内へ
各種設定値,パラメータのデータ設定等を行うCRT表示
装置付き手動データ入力装置15(以下、CRT/MDIとい
う)がバス16を介して接続されている。
一方、サーボCPU12には、NC用CPU11から出力される分配
周期毎の各軸へのパルス分配量,トルクリミット値等の
指令値や各種データ、および電源投入時にNC用CPU11が
バス21を回して転送するサーボCPU12を制御するための
プログラムの一時記憶に用いられるRAM17、NC用CPU11よ
り指令されるパルス分配量と射出用サーボモータ1に装
着されたパルスコーダ3からの信号に基づいて該サーボ
モータ1の速度を制御する速度制御回路18、同様にして
サーボモータ1のトルクを制御するトルク制御回路19が
バス20を介して接続されている。即ち、本実施例では、
サーボCPU12,速度制御回路18,トルク制御回路19等によ
りサーボ手段を構成する、いわゆるソフトウェアサーボ
を構成している。なお、サーボCPU12と上記NC用CPU11と
はバス20,21,16を介して接続されている。
次に、本実施例における補正演算方式について簡単に説
明する。
p(t)=p0+Δp(t) ……(1) Δp(t)=α(t/ΔT) ……(2) 第(1)式は、保圧工程におけるスクリュー軸用サーボ
モータのトルクリミット値p(t)を保圧工程の設定保
圧圧力p0と、保圧開始後の経過時間tと、使用樹脂に応
じた圧力補正関数Δp(t)とを用いて演算する本発明
に関わる補正演算式であり、圧力補正関数Δp(t)は
保圧開始後の経過時間tの関数となっている。即ち、圧
力補正関数Δp(t)は、設定保圧圧力p0と金型キャビ
ティ内の樹脂圧力との間の圧力ギャップを示す関数であ
って、第(1)式に示されるように、保圧工程の指令保
圧圧力p0に保圧開始後の経過時間と共に変化する圧力補
正関数Δp(t)の値を補って射出用サーボモータのト
ルクリミット値p(t)を出力することにより、金型キ
ャビティ内の樹脂圧力と設定保圧圧力p0とを一致させる
ようにしている。
第(2)式は、金型キャビティ内の樹脂圧力が保圧開始
後の経過時間と共にほぼ線形的に降下する(第4図参
照)ものとして補正を行うようにした、本実施例の圧力
補正関数Δp(t)を示す補正演算式であり、補正係数
αは単位時間、即ち、数値制御装置10における最小司令
時間ΔT当りに降下する金型キャビティ内の樹脂圧力の
値であり、保圧開始後の経過時間tを上記最小司令時間
ΔTで除して経過時間tに対応する最小司令時間ΔTの
数を求め、該最小司令時間ΔTの数に上記補正係数αの
値を乗じて設定保圧圧力p0と保圧開始後の経過時間tに
おける金型キャビティ内の樹脂圧力との間の圧力ギャッ
プΔp(t)を演算するようにしている。
以下、保圧工程におけるNC用CPU11の処理動作を示すフ
ローチャート(第2図参照)と共に本実施例の作用を説
明する。
なお、オペレータは、予め、保圧工程の設定保圧圧力p
0,保圧時間T,補正係数α,最小指令時間ΔT等をCRT/MD
I15を介してRAM14に設定しておく。
射出工程が終了して保圧工程が開始されると、NC用CPU1
1は、まず、保圧工程における設定保圧圧力のトルクリ
ミット値をRAM14から読込んで記憶し(ステップS1)、
保圧開始後の経過時間を監視するタイマR(t)および
トルクリミット値の設定変更周期となる最小指令時間Δ
Tを監視するタイマR(t′)に0をセットしてスター
トさせ計時を開始する(ステップS2〜ステップS3)。
次に、タイマR(t)によって示される保圧開始後の経
過時間tおよびRAM14に設定された補正係数α,最小指
令時間ΔTにより、第(2)式に基づいて経過時間t、
即ち、現在における金型キャビティ内の樹脂圧力と設定
保圧圧力p0との間の圧力ギャップΔp(t)を求め(ス
テップS4)、設定保圧圧力のトルクリミット値p0に該圧
力ギャップΔp(t)に対応するトルクリミット値を加
えて指令トルクリミット値p(t)を算出して(ステッ
プS5)、該指令トルクリミット値をRAM17に出力してト
ルクリミット値の書換えを行う(ステップS6)。
一方、サーボCPU12は書換えられたトルクリミット値p
(t)をRAM17から読込み、トルク制御回路19を介して
スクリュー軸用サーボモータ1のトルクを制御し、保圧
開始後の時間経過によって生じる樹脂の固化や粘性抵抗
の増加に抗して金型キャビティ内の樹脂に設定保圧圧力
と同等の保圧圧力を加えることとなる。
なお、第1回目の処理においては保圧開始直後であり、
タイマR(t)によって示される経過時間t=0で、圧
力ギャップΔp(t)項の演算結果がほぼ0となるか
ら、ステップS6においてRAM17に出力されるトルクリミ
ット値は設定保圧圧力p0と事実上等しくなる。
次に、保圧開始後の経過時間を監視するタイマR(t)
によって示される経過時間tがRAM14に記憶された設定
保圧時間Tに達したか否かを判別し(ステップS7)、経
過時間tが設定保圧時間Tに達していなければ、次に、
最小指令時間ΔTを監視するタイマR(t′)の値t′
が最小指令時間ΔTに達しているか否かを判別し、タイ
マR(t′)の値が最小指令時間ΔTに達するまで待機
する(ステップS8)。
タイマR(t′)の値が最小指令時間ΔTに達してトル
クリミット値の設定変更周期が経過すると、ステップS3
に移行して該タイマR(t′)をリスタートさせ最小指
令時間ΔTの監視を再開するとともに、上記と同様にし
てスクリュー軸用サーボモータ1のトルクリミット値の
設定変更処理を実行する。
このようにして、最小指令時間ΔTの経過するごとにス
テップS3〜ステップS8に至るトルクリミット値の設定変
更処理が繰返し行われることとなるが、ステップS7にお
いて保圧開始後の経過時間tがRAM14に記憶された設定
保圧時間Tに達したことが判別されると保圧工程の処理
を終了する。
本実施例によれば、最小指令時間ΔTの経過するごとに
圧力ギャップΔp(t)を求め、この圧力ギャップを補
正するようにスクリュー軸用のサーボモータ1の指令ト
ルクリミット値p(t)を設定変更するようにしている
ので、サーボモータ1の指令トルクリミット値p(t)
は第3図中細線で示されるように保圧開始後の経過時間
tに応じて徐々に増加することとなり、該トルクリミッ
ト値の増加分が保圧開始後の時間経過によって生じる樹
脂の固化や粘性抵抗の増加による金型キャビティ内の樹
脂圧の低下を相殺し、金型キャビティ内の樹脂圧は第3
図中実線で示されるように常に設定保圧圧力P0と一致す
るようになる。
なお、指令トルクリミット値の設定変更を周期毎に行っ
ているので、該指令トルクリミット値p(t)およびこ
れに対応する金型キャビティ内の樹脂圧は第3図に示さ
れるように不連続に変化することとなるが、最小指令時
間ΔTの幅、即ち、指令トルクリミット値p(t)の設
定変更周期を更に短く設定することにより滑らかな圧力
制御を行うことができる。
上記実施例では使用樹脂に応じた補正係数αをCRT/MDI1
5から入力する例について説明したが、NC用CPU11に不揮
発性RAMを装着してテーブル状の記憶領域を設定し、様
々な樹脂に応じた補正係数α,α…α等を各々の
樹脂名に対応させて記憶させると共に、これらの樹脂名
をCRT/MDI15上に表示してソフトキー等により使用樹脂
に応じた補正係数を選択するメニュー形式とすることも
できる。
また、上記実施例では一段階の保圧工程における処理に
ついて説明しているが、保圧段を多段設定するような場
合であってもNC用CPU11の処理は上記と同様である。即
ち、第2図に示されるNC用CPU11の処理において、ステ
ップS1で保圧各段の設定トルクリミット値および保圧時
間を読込んでステップS2以下の処理を実行させればよ
く、また、各段の保圧処理終了毎に保圧段数を示すカウ
ンタの値を更新し、カウンタの値が設定保圧段数に達し
たことをもって全保圧工程の終了を検出するようにすれ
ばよい。
次に、上記実施例のステップS3〜ステップS8(第2図参
照)で形成されるループ状のトルクリミット値設定変更
処理を単純化してNC用CPU11の処理速度を高速化し、ト
ルクリミット値の設定変更周期となる最小指令時間ΔT
の幅を更に短く設定できるようにした別の実施例につい
て説明する。この実施例によれば、上記実施例に比べて
トルクリミット値の設定変更周期の刻み幅が短くなるの
で圧力制御を極めて滑らかに行うことができる。
以下、NC用CPU11の処理動作を示すフローチャート(第
5図参照)と共にこの実施例の作用について簡単に説明
する。なお、電動式射出成形機および数値制御装置に関
しては上記実施例と同様であるので説明を省略する。ま
た、この実施例においても、保圧工程の設定保圧圧力p
0,保圧時間T,補正係数α,最小指令時間ΔT等はCRT/MD
I15を介してオペレータが入力するようにしている。
射出工程が終了して保圧工程が開始されると、NC用CPU1
1は、まず、保圧工程における設定保圧圧力のトルクリ
ミット値をRAM14から読込んでレジスタp(t)に記憶
し(ステップS11)、保圧開始後の経過時間を監視する
タイマR(t)及びトルクリミット値の設定変更周期と
なる最小指令時間ΔTを監視するタイマR(t′)に0
をセットしてスタートさせ、計時を開始する(ステップ
S12〜ステップS13)。
次に、レジスタp(t)に記憶した設定保圧圧力のトル
クリミット値をRAM17に出力して保圧工程におけるトル
クリミット値を設定する(ステップS14)。
次に、保圧開始後の経過時間を監視するタイマR(t)
によって示される経過時間tがRAM14に記憶された設定
保圧時間Tに達したか否かを判別し(ステップS15)、
経過時間tが設定保圧時間Tに達していなければ、次
に、最小指令時間ΔTを監視するタイマR(t′)の値
t′が最小指令時間ΔTに達しているか否かを判別し、
タイマR(t′)の値が最小指令時間ΔTに達するまで
待機する(ステップS16)。
タイマR(t′)の値が最小指令時間ΔTに達してトル
クリミット値の設定変更周期が経過するとステップS17
に移行して単位時間、即ち、最小指令時間ΔTの間に降
下する金型キャビティ内の樹脂圧力を示す補正係数αを
レジスタp(t)に加算記憶して保圧開始後の経過時間
ΔT(第1回目の設定変更処理の場合)に対応する圧力
ギャップを補正した指令トルクリミット値を算出し(ス
テップS17)、ステップS13に復帰して最小指令時間ΔT
を監視するタイマR(t′)をリスタートさせた後、更
新された指令トルクリミット値p(t)をRAM17に出力
して指令トルクリミット値の書換えを行う(ステップS1
4)。
以下同様にして、最小指令時間ΔTの経過するごとにス
テップS13〜ステップS17に至るトルクリミット値の設定
変更処理を繰返し行い、レジスタp(t)に補正係数α
を加算して指令トルクリミット値を更新しつつ保圧処理
を行うこととなるが、トルクリミット値の設定変更処理
における演算処理は、単純な加算処理によって構成され
ているので(ステップS17参照)前述した実施例(第2
図、ステップS4参照)に比べてNC用CPU11の処理速度が
高速化し、トルクリミット値の設定変更周期の刻み幅Δ
Tを短く設定できるようになり圧力制御を極めて滑らか
に行うことができる。
なお、この実施例の場合も、ステップS15において保圧
開始後の経過時間tがRAM14に記憶された設定保圧時間
Tに達したことが判別されると保圧工程の処理を終了す
る。
また、この実施例においても、前述した実施例の場合と
同様、メニュー形式による補正係数の選択や保圧段の多
段設定が可能であることは無論である。
発明の効果 本発明は、保圧開始後の時間経過に応じて、保圧開始後
の時間経過によってシリンダー内の樹脂が固化したり粘
性抵抗が増加し、キャビティ内樹脂に加わる保圧圧力が
順次低下することを防止するために、スクリューを駆動
するサーボモータのトルクリミット値を順次補正しつつ
保圧をかけるようにしたので、経過時間に関わりなく金
型キャビティ内の樹脂に正常な設定保圧圧力が伝達され
る。
したがって、成形品にヒケや比重不足等が生じることは
ない。
また、金型キャビティ内の樹脂に正常な設定保圧圧力を
伝達するために、従来のようなクローズドループ制御を
必要としないのでコストが高騰化されることもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の保圧圧力制御方式を実施する一実施例
の電動式射出成形機とその数値制御装置の要部を示すブ
ロック図、第2図は同実施例の数値制御装置が備えるNC
用CPUの保圧工程処理を示すフローチャート、第3図は
同実施例における指令圧力と金型キャビティ内の樹脂圧
との関係を保圧開始後の経過時間に関して示す図、第4
図は従来の保圧圧力制御方式における指令圧力と金型キ
ャビティ内の樹脂圧との関係を保圧開始後の経過時間に
関して示す図、第5図は本発明の第2の実施例の保圧工
程処理を示すフローチャートである。 1…スクリュー軸用サーボモータ、2…スクリュー、3
…パルスエンコーダ、10…数値制御装置、11…NC用CP
U、12…サーボCPU、13…ROM、14,17…RAM、15…CRT表示
装置付き手動データ入力装置、16,20,21…バス、18…速
度制御回路、19…トルク制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリューを軸方向に駆動するサーボモー
    タにトルクリミットをかけて出力トルクの制限を行い保
    圧圧力をオープンループ制御する電動式射出成形機の圧
    力制御方式において、保圧工程における上記サーボモー
    タのトルクリミット値を保圧開始後の経過時間と共に設
    定保圧圧力に対するトルクリミット値から順次増大させ
    保圧圧力補正を行うことを特徴とした電動式射出成形機
    の保圧圧力制御方式。
JP11835888A 1988-05-17 1988-05-17 電動式射出成形機の保圧圧力制御方式 Expired - Lifetime JPH07119035B2 (ja)

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