JPH0767720B2 - 電動射出成形機の制御方法及び装置 - Google Patents

電動射出成形機の制御方法及び装置

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JPH0767720B2
JPH0767720B2 JP3278481A JP27848191A JPH0767720B2 JP H0767720 B2 JPH0767720 B2 JP H0767720B2 JP 3278481 A JP3278481 A JP 3278481A JP 27848191 A JP27848191 A JP 27848191A JP H0767720 B2 JPH0767720 B2 JP H0767720B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動機によりスクリュを
前進させる電動射出成形機の制御方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、電動射出成形機の制御方法、特
に、射出工程における制御方法としては、射出開始から
射出終了に至るまでの区間を前後二つの制御領域に分
け、前段を速度制御を行う充填工程、後段を圧力制御を
行う保圧工程とするとともに、それぞれ個別の成形条件
を設定して、その制御を行っていた。即ち、速度制御領
域となる充填工程では、スクリュの前進速度(射出速
度)を速度センサにより検出するとともに、検出した速
度検出値と予め設定した速度指令値の偏差を算出し、速
度検出値を速度指令値に一致させるための制御信号を電
動機側に付与することにより、射出速度に対するフィー
ドバック制御を行い、また、圧力制御領域となる保圧工
程では、スクリュの受ける圧力(射出圧力)を圧力セン
サにより検出するとともに、検出した圧力検出値と予め
設定した圧力指令値の偏差を算出し、圧力検出値を圧力
指令値に一致させるための制御信号を電動機側に付与す
ることにより、射出圧力に対するフィードバック制御を
行っていた(特開平3−43227号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の制御方法は、速度制御領域となる充填工程において、
射出速度に対するフィードバック制御が行われるため、
充填工程から圧力制御領域となる保圧工程への切換時に
は、電動機を制御する制御信号の大きさが不連続状態で
急変し、射出圧力に急峻なピークが発生するとともに、
その圧力によって金型キャビティにショック圧を発生す
る虞れがあり、結局、成形品の種類によっては過大な残
留応力の原因となるため、ソリの発生による成形不良を
招いたり、成形条件の設定に際して多大な試行時間を強
いられるなどの難点があった。
【0004】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、金型キャビティにおけるシ
ョック圧を防止し、成形不良の低減、さらには成形品質
の向上を図れるとともに、成形条件の設定容易化を図れ
る電動射出成形機の制御方法及び装置の提供を目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動射出成
形機の制御方法は、充填工程及び保圧工程を含む射出工
程の全区間で射出圧力を検出し、圧力検出値Dpが、例
えば、予め充填工程と保圧工程に対してそれぞれ別々に
設定した圧力指令値Pf又はPhに一致するように、射
出圧力に対するフィードバック制御を行うとともに、同
時に、射出速度が予め設定した速度制限値Vuを越えな
いように制限することを特徴とする。
【0006】また、本発明はスクリュRを前進させる電
動機Mを備えてなる電動射出成形機の制御装置1を構成
するに際して、特に、射出圧力に対する圧力指令値P
f、Phを設定する圧力設定部2と、射出圧力を検出す
る圧力センサ3と、圧力センサ3から得る圧力検出値D
pと圧力指令値Pf又はPhの偏差を算出し、圧力検出
値Dpを圧力指令値Pf又はPhに一致させるための制
御信号Scを電動機M側に付与する圧力制御部4と、射
出速度が予め設定した速度制限値Vuを越えないように
制御信号Scを制御する速度制限部7を備えてなること
を特徴とする。
【0007】なお、圧力設定部2は、充填工程における
充填圧力指令値Pfを設定する充填圧力設定器2fと、
保圧工程における保圧力指令値Phを設定する保圧力設
定器2hを備えて構成する。また、圧力制御部4は、充
填工程における圧力検出値Dpと充填圧力指令値Pfの
偏差を算出し、圧力検出値Dpを充填圧力指令値Pfに
一致させるための第一制御信号Scfを出力する充填圧
力制御回路4fと、保圧工程における圧力検出値Dpと
保圧力指令値Phの偏差を算出し、圧力検出値Dpを保
圧力指令値Phに一致させるための第二制御信号Sch
を出力する保圧力制御回路4hを備えるとともに、充填
圧力制御回路4fと保圧力制御回路4hから出力する各
制御信号Scf又はSchを選択する切換スイッチ8を
備えて構成する。この場合、充填圧力制御回路4fと保
圧力制御回路4hはそれぞれ異なる補償定数を設定した
補償器9、10を備えている。
【0008】
【作用】本発明に係る電動射出成形機の制御方法及び装
置1によれば、まず、電動機Mの作動によりスクリュR
が前進する。そして、充填工程では圧力センサ3により
充填圧力を検出するとともに、圧力制御部4における充
填圧力制御回路4fは、圧力センサ3から得る圧力検出
値Dpと充填圧力設定器2fに予め設定されている充填
圧力指令値Pfを比較し、その偏差を算出して第一制御
信号Scfを出力する。この第一制御信号Scfは電動
機M側に付与され、圧力検出値Dpが充填圧力指令値P
fに一致するように、充填圧力に対するフィードバック
制御が行われる。
【0009】また、保圧工程においても圧力センサ3に
より保圧力を検出するとともに、圧力制御部4における
保圧力制御回路4hは、圧力センサ3から得る圧力検出
値Dpと保圧力設定器2hに予め設定されている保圧力
指令値Phを比較し、その偏差を算出して第二制御信号
Schを出力する。そして、第二制御信号Schは電動
機M側に付与され、圧力検出値Dpが保圧力指令値Ph
に一致するように、保圧力に対するフィードバック制御
が行われる。このように、射出工程における射出開始か
ら射出終了に至る全区間において、圧力に対するフィー
ドバック制御が実行される。
【0010】一方、圧力に対するフィードバック制御を
行うと同時に、速度制限部7は、射出速度が予め設定さ
れている速度制限値Vuを越えないように、制御信号S
c、即ち、第一制御信号Scf又は第二制御信号Sch
を制御する。
【0011】したがって、充填工程の初期においては充
填圧力が比較的小さいため、圧力検出値Dpと充填圧力
指令値Pfの偏差が大きくなるとともに、さらに、射出
速度も大きくなるが、速度制限部7により、射出速度は
速度制限値Vuになるように制限される。一方、充填工
程が進行するに従って、充填圧力も大きくなるが、圧力
検出値Dpが速度制限値Vuに基づいて発生する充填圧
力の大きさに達した以降は、本来のフィードバック制御
により、充填圧力Dpが充填圧力指令値Pfに一致する
ように制御される。なお、この際、射出速度は低下す
る。また、スクリュRの位置により工程切換点を検出
し、切換スイッチ8を切換えることにより、保圧工程に
移行すれば、保圧力の圧力検出値Dpは保圧力指令値P
hに一致するようにフィードバック制御される。
【0012】このような制御方法及び装置1により、充
填工程と保圧工程を含む射出工程の全区間における圧力
制御が行われるため、例えば、充填量が微量となり、か
つ射出ストロークの小さい特異成形品の成形に用いられ
るいわゆる一圧制御も容易に行えるとともに、充填工程
から保圧工程への切換も圧力制御から圧力制御への切換
となり、ショック圧の発生等は防止される。
【0013】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0014】まず、本発明を明確にするため、電動射出
成形機の全体的な概略構成について、図2を参照して説
明する。
【0015】同図において、INは射出成形機を示し、
51は機台50に取付けた射出装置である。射出装置5
1は加熱筒52を備え、先端に射出ノズル53を有する
とともに、後部には加熱筒52の内部に材料を供給する
ホッパ54を有する。加熱筒52の内部にはスクリュR
を挿通し、スクリュRの後端は、ガイドバー55に沿っ
て水平移動自在なスライダ56の前端に回動自在に結合
する。
【0016】また、スライダ56にはパルスエンコーダ
57を備える計量用サーボモータ58を取付けるととも
に、同モータ58の回転をスクリュRに伝達する伝達機
構59を配設する。さらにまた、機台50には速度セン
サを構成するパルスエンコーダ60を備える射出用サー
ボモータ61(電動機M)を取付けるとともに、出力シ
ャフト61sはボールネジ機構63を介してスライダ5
6の後端に連結する。なお、パルスエンコーダ57、6
0はアブソリュート式であり、速度検出機能及び位置検
出機能を兼用する。そして、各パルスエンコーダ57及
び60、各サーボモータ58及び61は射出成形機IN
の全体動作を司るコンピュータ機能を内蔵した制御装置
本体CTに接続する。
【0017】一方、スクリュRの後端には射出圧力を検
出するための圧力センサ3を構成するロードセル62を
配設し、このロードセル62は制御装置本体CTに接続
する。制御装置本体CT、ロードセル62、パルスエン
コーダ60は本発明に係る制御装置1を構成している。
【0018】次に、本発明に係る制御装置1の構成及び
機能について、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
【0019】2は圧力設定部であり、充填工程における
充填圧力指令値Pfを設定する充填圧力設定器2f,
と、保圧工程における保圧力指令値Phを設定する保圧
力設定器2hを備える。なお、保圧力設定器2hはタイ
マを内蔵し、スクリュRが工程切換点に達したならタイ
マを作動させることにより、タイマ設定時間の間、保圧
工程を継続させる。
【0020】4は圧力制御部であり、充填圧力制御回路
4f、保圧力制御回路4h及び各制御回路4f又は4h
を選択するための切換スイッチ8を備える。また、充填
圧力制御回路4fは演算器14を備え、この演算器14
の入力側には前記充填圧力指令値Pfが付与されるとと
もに、前記ロードセル62から検出される検出信号が増
幅器15を介することにより圧力検出値Dpとして付与
される。この場合、演算器14は圧力検出値Dpと充填
圧力指令値Pfを比較し、その偏差(Pf−Dp)を算
出して出力する。また、演算器14の出力側は補償器9
を介して切換スイッチ8における一方の固定接点8aに
接続する。
【0021】一方、保圧力制御回路4hは演算器17を
備え、この演算器17の入力側には前記保圧力指令値P
hが付与されるとともに、前記増幅器15の出力、即
ち、圧力検出値Dpが付与される。この場合、演算器1
7は圧力検出値Dpと保圧力指令値Phを比較し、その
偏差(Ph−Dp)を算出して出力する。また、演算器
17の出力側は補償器10を介して切換スイッチ8にお
ける他方の固定接点8bに接続する。なお、射出工程中
の駆動源側からみた負荷特性は射出開始から充填完了の
間に大きく変化するため、制御性の向上を図る観点か
ら、補償器9と10の補償定数はそれぞれ異ならせて設
定し、特に、ゲインに関しては補償器9側を大きく設定
する。よって、切換スイッチ8の可動接点8cを一方の
固定接点8aに接続すれば、充填圧力制御回路4fの出
力が、他方の固定接点8bに接続すれば、保圧力制御回
路4hの出力がそれぞれサーボモータ61側に供給され
る。
【0022】また、可動接点8cは速度制限部7の入力
側に接続するとともに、速度制限部7の出力側はモータ
速度制御部18の入力側に接続し、さらに、モータ速度
制御部18の出力側は射出用サーボモータ61に接続す
る。他方、パルスエンコーダ60から出力するパルス信
号はモータ速度制御部18、速度指令部20、切換スイ
ッチ8を切換制御するスイッチ制御部19及び保圧力設
定器2hにそれぞれ付与される。また、速度指令部20
は速度制限部7に接続する。
【0023】この場合、パルスエンコーダ60からのパ
ルス信号は、例えば、不図示の周波数−電圧変換機能部
により射出速度に比例した電圧信号である速度検出値D
vに変換され、モータ速度制御部18に付与されるとと
もに、パルスエンコーダ60から得る位置信号は速度指
令部20、スイッチ制御部19及び保圧力設定器2hに
付与される。これにより、速度指令部20はスクリュR
の位置に応じて予め設定した速度制限値Vuである制限
信号Suを速度制限部7に付与する。また、スイッチ制
御部19はスクリュRが予め設定した工程切換点に達し
たときに、切換スイッチ8の可動接点8cを固定接点8
aから他方の固定接点8bに切換えるとともに、保圧力
設定器2hは当該工程切換点で保圧力を付与する時間を
設定したタイマを作動させる。
【0024】さらにまた、切換スイッチ8から速度制限
部7に付与される制御信号Scは当該速度制限部7によ
ってモータ速度指令信号Soに変換される。即ち、制御
信号Scは速度制限部7により、その上限が速度指令部
20から付与される制限信号Suに制限される。したが
って、制御信号Scの大きさが制限信号Suよりも小さ
いとき、即ち、│Sc│<Suのときは、モータ速度指
令信号がSo=Scとなり、制御信号Scの大きさが制
限信号Suよりも大きいとき、即ち、│Sc│≧Suの
ときは、モータ速度指令信号がSo=Suとなる。この
関係を図3に示す。
【0025】次に、このような制御装置1を用いた本発
明に係る制御方法について、図1及び図4を参照して説
明する。
【0026】最初に、いわゆる一圧制御を行う場合につ
いて説明する。この場合、切換スイッチ8は可動接点8
cを一方の固定接点8a側に固定する。また、充填圧力
設定器2fには予め充填圧力指令値Pfを設定する。
【0027】まず、計量工程の終了により射出工程に移
行する。射出工程(充填工程)の開始により、サーボモ
ータ61が作動し、スクリュRは前進する。この際、ス
クリュRの受ける圧力(充填圧力)はロードセル62に
より検出されるとともに、その検出信号は増幅器15に
より増幅され、一方の演算器14の入力側に圧力検出値
Dpとして付与される。また、この圧力検出値Dpは他
方の演算器17の入力側にも付与される。
【0028】圧力検出値Dpと充填圧力設定器2fにお
いて設定されている充填圧力指令値Pfは演算器14に
より比較され、その偏差が算出される。この偏差信号は
補償器9により補償され、充填圧力制御回路4fから出
力される第一制御信号Scf(制御信号Sc)は切換ス
イッチ8を介して、速度制限部7に付与される。
【0029】ところで、射出工程の初期、即ち、金型キ
ャビティに充填される樹脂量が少ないときは、圧力検出
値Dpは比較的小さくなるため、圧力検出値Dpと圧力
指令値Pfとの偏差は大きい。したがって、制御信号S
cは大きくなり、│Sc│≧Suの関係となるため、速
度制限部7から出力するモータ速度指令信号Soは速度
制限値Suに制限される。これにより、サーボモータ6
1の回転速度、即ち、スクリュSの前進速度(射出速
度)は図4に示すように速度制限値Suに維持される。
【0030】一方、金型キャビティへの樹脂の充填が進
行するに従って、負荷が増大し、射出圧力も大きくな
る。そして、圧力検出値Dpが速度制限値Vuに基づい
て発生する充填圧力の大きさに達した以降(図4中A点
以降)、即ち、│Sc│<Suの関係となった以降は、
本来のフィードバック制御により充填圧力の大きさが充
填圧力指令値Pfに一致するように制御される。なお、
この際、射出速度の大きさは低下するとともに、図4中
B点以後は、充填圧力が充填圧力指令値Pfに一致する
ようにフィードバック制御が行われ、この制御は射出終
了まで継続する。このように、本発明に係る制御方法及
び装置1を用いれば、電動射出成形機における一圧制御
を可能し、かつ容易に行うことができる。
【0031】次に、充填工程と保圧工程を分割して行う
場合について説明する。この場合、スクリュRが工程切
換点に達したことにより、充填工程の終了を検出する。
そして、切換スイッチ8における可動接点8cを他方の
固定接点8bに切換えるとともに、保圧力設定器2hの
タイマを作動させることにより、タイマ設定時間だけ保
圧工程を継続させる。また、前記充填工程における制御
と同様、保圧力制御回路4hに基づいて、フィードバッ
ク制御が行われ、保圧力は保圧力指令値Phに維持され
る。この際、切換時には射出速度は減速されているの
で、急峻な圧力上昇は発生せず、金型キャビティにおけ
るショック圧の発生が防止される。
【0032】次に、本発明に係る変更実施例について図
5を参照して説明する。なお、図5において、図1と同
一部分については同一符号を付し、その構成を明確にす
るとともに、その詳細な説明は省略する。変更実施例は
制御装置1における射出速度に対する制限手段を変更し
たものである。変更実施例において、21は電流補正演
算回路、22は電流制御回路である。電流補正演算回路
21は演算器23を有し、この演算器23の入力側には
速度指令部20から速度制限値Vuが付与される。ま
た、パルスエンコーダ60から得るパルス信号は周波数
−電圧変換器(F/V変換器)24により速度検出値D
vに変換され、演算器23の入力側に付与される。これ
により、演算器23は速度検出値Dvと速度制限値Vu
の偏差(Vu−Dv)を算出する。得られた偏差信号は
演算増幅器25により増幅された後、演算部26に付与
される。演算部26は偏差信号の極性が負(Dv>V
u)の場合のみ補正信号Ssを出力する機能を備える。
【0033】また、27は加算器であり、補正信号Ss
と切換スイッチ8から付与される制御信号Scが加算さ
れ、電流指令値Ivが出力する。なお、実施例の場合、
補正信号Ssの極性が負のときに、射出速度を増加させ
る制御信号Scの極性が正となる。
【0034】一方、電流制御回路22においては、サー
ボモータ61に流れる電流が電流検出器28により検出
され、得られた検出電流値Diは演算器29に付与され
る。また、演算器29には前記電流指令値Ivが付与さ
れ、電流指令値Ivと検出電流値Diの偏差が算出され
る。そして、偏差信号は増幅器30により増幅された
後、電力変換部31に供給される。
【0035】よって、速度検出値Dvが速度制限値Vu
よりも大きいときは、加算器27を通して制御信号Sc
に補正信号Ssが加算(実際は減算)され、速度検出値
Dvが速度制限値Vuに一致するように、電流指令値I
vの大きさを制限するとともに、速度検出値Dvが速度
制限値Vuよりも小さいときは、電流補正はなされず、
制御信号Scはそのまま電流指令信号となって、制御信
号Scに対応した圧力のフィードバック制御が行われ
る。なお、図5に示す変更実施例の場合においても本発
明に係る制御方法をそのまま実行できる。
【0036】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、圧力センサとしてロードセルを例示したが、加
熱筒の先端部に設置する樹脂圧センサ等を用いてもよ
い。また、充填圧力の制御に際しては、スクリュの位置
に応じて変化させるプログラム制御を採用してもよい。
一方、制御装置1はハードウェア構成、ソフトウェア構
成のいずれであってもよい。また、補償器の補償定数は
任意に可変設定できるように構成してもよい。その他、
細部の構成等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で任意に変更できる。
【0037】
【発明の効果】このように、本発明に係る電動射出成形
機の制御方法(及び装置)は、充填工程及び保圧工程を
含む射出工程の全区間で射出圧力を検出し、圧力検出値
が圧力指令値に一致するように、射出圧力に対するフィ
ードバック制御を行うとともに、同時に、射出速度が予
め設定した速度制限値を越えないように制限するように
したため、金型キャビティにおけるショック圧を防止
し、成形不良の低減、さらには成形品質の向上を図れる
とともに、成形条件に対する設定の容易化を図れるとい
う顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動射出成形機の制御装置を示す
ブロック構成図、
【図2】同電動射出成形機の全体構成図、
【図3】同制御装置における速度制限部の特性図、
【図4】本発明に係る電動射出成形機の制御方法を用い
た場合の射出圧力及び射出速度を示す特性図、
【図5】本発明の変更実施例に係る制御装置を示すブロ
ック構成図、
【符号の説明】
1 制御装置 2 圧力設定部 2f 充填圧力設定器 2h 保圧力設定器 3 圧力センサ 4 圧力制御部 4f 充填圧力制御回路 4h 保圧力制御回路 6 速度センサ 7 速度制限部 8 切換スイッチ 9 補償器 10 補償器 Dp 圧力検出値 Pf 充填圧力指令値 Ph 保圧力指令値 Vu 速度制限値 R スクリュ M 電動機 Sc 制御信号 Scf 第一制御信号 Sch 第二制御信号

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機によりスクリュを前進させる電動
    射出成形機の制御方法において、充填工程及び保圧工程
    を含む射出工程の全区間で射出圧力を検出し、圧力検出
    値が予め設定した圧力指令値に一致するように、射出圧
    力に対するフィードバック制御を行うとともに、同時
    に、射出速度が予め設定した速度制限値を越えないよう
    に制限することを特徴とする電動射出成形機の制御方
    法。
  2. 【請求項2】 圧力指令値は充填工程と保圧工程に対し
    てそれぞれ別々に設定することを特徴とする請求項1記
    載の電動射出成形機の制御方法。
  3. 【請求項3】 スクリュを前進させる電動機を備えてな
    る電動射出成形機の制御装置において、射出圧力に対す
    る圧力指令値を設定する圧力設定部と、射出圧力を検出
    する圧力センサと、圧力センサから得る圧力検出値と前
    記圧力指令値の偏差を算出し、圧力検出値を圧力指令値
    に一致させるための制御信号を電動機側に付与する圧力
    制御部と、射出速度が予め設定した速度制限値を越えな
    いように前記制御信号を制御する速度制限部を備えてな
    ることを特徴とする電動射出成形機の制御装置。
  4. 【請求項4】 圧力設定部は、充填工程における充填圧
    力指令値を設定する充填圧力設定器と、保圧工程におけ
    る保圧力指令値を設定する保圧力設定器を備えることを
    特徴とする請求項3記載の電動射出成形機の制御装置。
  5. 【請求項5】 圧力制御部は、充填工程における圧力検
    出値と前記充填圧力指令値の偏差を算出し、圧力検出値
    を充填圧力指令値に一致させるための第一制御信号を出
    力する充填圧力制御回路と、保圧工程における圧力検出
    値と前記保圧力指令値の偏差を算出し、圧力検出値を保
    圧力指令値に一致させるための第二制御信号を出力する
    保圧力制御回路を備えるとともに、充填圧力制御回路と
    保圧力制御回路から出力する各制御信号を選択する切換
    スイッチを備えることを特徴とする請求項3又は4記載
    の電動射出成形機の制御装置。
  6. 【請求項6】 充填圧力制御回路と保圧力制御回路は、
    それぞれ異なる補償定数を設定した補償器を備えること
    を特徴とする請求項5記載の電動射出成形機の制御装
    置。
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