CN103358510B

CN103358510B - 具有调整压力控制参数的功能的注塑成型机的控制装置

Info

Publication number: CN103358510B
Application number: CN201310109176.6A
Authority: CN
Inventors: 丸山淳平; 内山辰宏
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: DE102013005078A1; DE102013005078B4; JP2013203029A; CN103358510A; JP5302437B1

Abstract

本发明提供一种具有调整压力控制参数的功能的注塑成型机的控制装置。所述注塑成型机的控制装置，具有根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部。控制装置调整压力控制参数（压力控制增益、压力控制滤波器系数），使在压力控制工序中测定出的闭环频率特性与预定的基准的闭环频率特性大体一致。

Description

具有调整压力控制参数的功能的注塑成型机的控制装置

技术领域

本发明涉及注塑成型机的压力控制环中的压力控制参数的调整。

背景技术

在注塑成型机的压力控制中，一般公知使螺杆在轴方向前进后退对作为控制对象的树脂加压控制其压力。公知此时使螺杆前进后退时的树脂压力的响应性根据树脂的种类或特性而不同。例如在日本特开2011－251301号公报中公开了这样的技术：不进行通过压力控制部的压力控制，进行使对加压对象物的机械负荷的位置变化的动作，根据由位置信号和压力信号组成的多个数据，识别上述加压对象物的弹性常数，根据该识别的弹性常数计算压力控制参数。

但是，在上述日本特开2011－251301号公报中，不过是识别加压对象物的弹性常数这样的静态常数，存在难以计算使每一控制频带（频率）的压力的响应速度成为最佳的压力参数的问题。因此，存在根据控制频带增益值变得比适当值高、压力控制***变得不稳定、或者反之增益值变得比适当值低、压力控制响应变得迟钝这样的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有调整压力控制参数的功能的注塑成型机的控制装置，其根据树脂的种类或者特性进行调整，使成为适当的压力控制参数，能够与控制频带无关地、或者与树脂的种类或者特性无关地得到适当的压力控制响应。

本发明的注塑成型机的控制装置，具有压力检测部、可动部的位置检测部和根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部。

该注塑成型机的控制装置的第一方式，具有：测定上述压力控制部的闭环频率特性的频率特性测定部；存储基准闭环频率特性的基准频率特性存储部；和参数调整部，用于调整上述压力控制参数，使上述频率特性测定部在压力控制工序中测定的闭环频率特性与在上述基准频率特性存储部中存储的基准闭环频率特性大体一致。

该注塑成型机的控制装置的第二方式，具有：测定上述压力控制部的闭环频率特性的频率特性测定部；和参数调整部，用于调整上述压力控制参数，使上述频率特性测定部在压力控制工序中测定的闭环频率特性的增益余量或者相位余量和预定的基准值一致。

该注塑成型机的控制装置的第三方式，具有：测定上述压力控制部的阶跃响应或者冲激响应中的至少一种的响应测定部；和参数调整部，用于调整上述压力控制参数，使上述响应测定部在压力控制工序中测定的阶跃响应或者冲激响应的稳定时间和预定的基准值一致。

该注塑成型机的控制装置的第四方式，具有：测定对作为控制对象的树脂加压时的开环频率特性的频率特性测定部；和参数调整部，用于根据上述测定部在上述可动部的位置控制或者压力控制工序中测定的开环频率特性的响应性调整上述压力控制参数。

根据本发明，能够提供具有调整压力控制参数的功能的注塑成型机的控制装置，其能够与控制频带无关地、或者与树脂的种类或者特性无关地得到适当的压力控制响应。

附图说明

图1是注塑成型机以及控制该注塑成型机的控制装置的概略结构图。

图2是压力控制的闭环频率特性测定的说明图。

图3是树脂的开环频率特性测定的说明图。

图4是说明本发明的实施方式1的压力控制参数的调整的处理的流程图。

图5是说明本发明的实施方式2的压力控制参数的调整的处理的流程图。

图6是说明本发明的实施方式3的压力控制参数的调整的处理的流程图。

图7是说明本发明的实施方式4的压力控制参数的调整的处理的流程图。

具体实施方式

使用图1说明注塑成型机以及控制该注塑成型机的控制装置的概略结构。

在缸1的前端安装喷嘴2，在缸1的后端部安装向缸1供给树脂颗粒的料斗4。在缸1内***螺杆3，通过在螺杆3的轴方向驱动螺杆3的驱动单元（注射用伺服电动机M1、传动机构7以及滚珠丝杠/螺母等的把旋转运动变换为直线运动的变换机构8）在轴方向上驱动该螺杆3，进行注射以及背压控制。另外，通过用于使螺杆3旋转的旋转驱动单元（由伺服电动机M2以及皮带、带轮等构成的传动机构6）旋转驱动螺杆3。

在注射用伺服电动机M1以及螺杆旋转用伺服电动机M2上分别安装检测它们的旋转位置/速度的位置/速度检测器Penc1、位置/速度检测器Penc2。能够通过这些位置/速度检测器Penc1、Penc2检测螺杆3的位置（螺杆轴方向的位置）、移动速度（注射速度）、螺杆3的旋转速度。另外，设置检测在螺杆3上施加的来自熔融树脂的螺杆轴方向的压力的测力传感器等的压力传感器5。

在PMC CPU17上连接存储控制注塑成型机的序列动作的序列程序等的ROM18和在运算数据的临时存储等中使用的RAM19。在CNC CPU20上，连接存储整体控制注塑成型机的自动运行程序等的ROM21和在运算数据的临时存储等中使用的RAM22。

在伺服CPU15上，连接存储进行位置环、速度环、电流环的处理的伺服控制专用的控制程序的ROM13、和在数据的临时存储中使用的RAM14。在伺服CPU15上，还连接根据来自伺服CPU15的指令驱动螺杆旋转用伺服电动机M2的伺服放大器12和驱动注射用伺服电动机M1的伺服放大器11。

在各伺服电动机M1、M2上，如上述，分别安装位置/速度检测器Penc1、Penc2。来自这些位置/速度检测器Penc1、Penc2的输出被反馈给伺服CPU15。伺服CPU15，根据从CNC CPU20向各轴（注射用伺服电动机M1、螺杆旋转用伺服电动机M2）指示的移动指令、和从位置/速度检测器Penc1、位置/速度检测器Penc2反馈的检测位置以及检出速度，进行位置/速度的反馈控制，进而也执行电流反馈控制，驱动控制各伺服放大器11、12。

另外，设置通过来自位置/速度检测器Penc1的位置反馈信号求出螺杆3的前进位置（轴方向位置）的当前位置寄存器，通过该当前位置寄存器能够检测出螺杆位置。另外，向伺服CPU15输入用A/D变换器16把压力传感器5的检测信号变换为数字信号的树脂压力（在螺杆上施加的树脂压力）。

具有用液晶显示装置等构成的显示装置的带显示装置的输入装置25经由显示电路24与总线26连接。并且，用非易失性存储器构成的成型数据保存用RAM23也与总线26连接。在该成型数据保存用RAM23中存储关于注塑成型作业的成型条件和各种设定值、参数、宏变量等。

通过以上的结构，PMC CPU17控制注塑成型机整体的序列动作，CNCCPU20根据ROM21的运行程序、在成型数据保存用RAM23中存储的成型条件等，对各轴的伺服电动机M1、M2进行移动指令的分配。伺服CPU15，根据对各轴（注射用伺服电动机M1、螺杆旋转用伺服电动机M2）分配的移动指令、和通过位置/速度检测器Penc1、Penc2检测出的位置以及速度的反馈信号等，与现有技术同样地进行位置环控制、速度环控制、以及电流环控制的伺服控制，执行所谓的数字伺服处理。

在注塑成型机的成型动作工序中，粗略地划分，有关闭金属模进行锁模的合模工序；使螺杆前进向金属模内注射充填熔融树脂的注射工序；在向金属模内充填熔融树脂后，控制金属模内的树脂的压力的保压工序；冷却金属模内的树脂的冷却工序；给螺杆施加背压的同时使螺杆旋转使树脂熔融，测量该熔融后的树脂的测量工序；打开金属模的开模工序；和从金属模内推出成型品而取出的推出工序（顶出工序）等。另外，一般在上述的注射工序以及保压工序中，广泛采用从注射的开始起到达预定的螺杆位置前进行螺杆位置/速度控制，在到达预定的螺杆位置（注射/保压切换位置）后切换到压力控制来进行保压的控制方法。

下面说明本发明的调整压力控制参数的功能，该功能能够根据树脂的种类或者特性调整成为适当的压力控制参数，与控制频带无关地、另外与树脂的种类或者特性无关地得到适当的压力控制响应。

（关于频率特性）

在通过可动部的压力控制的驱动控制中，为了与控制频带无关地、另外与树脂的种类或者特性无关地得到适当的压力控制响应，首先测定频率特性。作为应该测定的频率特性，包含压力控制的闭环频率特性以及对树脂加压时的开环频率特性。

在压力控制的闭环频率特性的测定中，有（a）在压力控制环的指令值上重叠正弦波形的干扰信号，同时扫描频率，求出对该重叠的干扰信号的响应的方法，或者（b）在压力控制环的指令值上重叠白噪声，求出对该重叠的白噪声的响应的方法等。这些方法都已经公知。

在压力控制的闭环频率特性测定中，如图2所示，输入压力指令，在该压力指令上重叠干扰信号同时扫描干扰信号的频率。然后，输出作为对该重叠的干扰信号的响应的压力检出值，求出输入输出的传输函数（即压力控制的闭环频率特性）。

另外，在对树脂加压时的开环频率特性的测定中，为了针对作为控制对象的树脂而作为输入的可动部的位置成正弦波形变动，有（a）在位置控制环或者压力控制环的指令值上重叠正弦波形的干扰信号同时扫描频率，测定作为输出的压力的变动的方法，或者（b）为使作为输入的可动部的位置成白噪声状变动，而在位置控制环或者压力控制环的指令值上重叠白噪声，测定作为输出的压力的变动的方法等。这些方法都已经公知。

在树脂的开环频率特性的测定中，如图3所示，把螺杆位置作为输入，在压力指令上重叠干扰信号同时扫描干扰信号的频率。然后，把对螺杆位置的变动的响应即压力检测值作为输出，求出输入输出的传输函数（即在对树脂加压时的开环频率特性）。另外，上面对在压力控制过程中使螺杆位置变动，测定树脂的开环频率特性的情况进行了说明，但是也可以在（不是压力控制过程的）位置控制过程中使螺杆位置变动，测定树脂的开环频率特性。

（关于可动部的种类）

在本发明的压力控制参数的调整中，可动部，可以是通过螺杆前进后退动作进行压力控制的螺杆前进后退轴，也可以是通过顶出器芯的动作进行金属模腔部的压力控制的顶出器轴，也可以是通过模盘的压缩动作进行金属模腔部的压力控制的模开合轴。

（关于压力控制工序、位置控制工序）

说明用于测定频率特性的压力控制工序或者位置控制工序。

（a）在可动部是螺杆的前进后退轴的情况下，作为压力控制工序，可以作为成型周期中的保压、测量等的工序，也可以作为伴随压力控制的正在进行的清洗动作。另一方面，作为位置控制工序，可以作为成型周期中的注射、减压等的工序，也可以作为伴随螺杆位置控制的正在进行的清洗动作。（b）在可动部是顶出器轴的情况下，作为压力控制工序或者位置控制工序，也可以是成型周期中的顶出器压缩工序。（c）在可动部是模开合轴的情况下，作为压力控制工序或者位置控制工序，也可以是成型周期中的模盘压缩工序。（d）在可动部是螺杆前进后退轴、顶出器轴、模开合轴的任何一个的情况下，作为压力控制工序或者位置控制工序，都可以在成型周期的空闲期间设置频率特性的测定工序。

以下说明本发明的压力控制参数的调整的处理的几种实施方式。

<实施方式1>

在压力控制工序中，测定压力控制部（压力控制环）的闭环频率特性，调整压力控制参数，使该测定的闭环频率特性与成为基准的闭环频率特性大体一致。关于上述成为基准的闭环频率特性，预先存储使标准响应的树脂成型时的闭环频率特性，将其值用作“成为基准的闭环频率特性”。

在上述被调整的压力控制参数中，包含压力控制环的比例增益、积分增益、微分增益、压力控制***的低通滤波器的截止频率、阻尼系数、压力控制***的频带限制滤波器的中心频率、带宽、阻尼系数。

对于成为基准的闭环频率特性是否与测定出的闭环频率特性大体一致的判定，例如也可以使用最小二乘法进行。具体说，计算成为基准的闭环频率特性的增益特性与测定出的闭环频率特性的增益特性的均方差，根据均方差是否比预定值小进行是否大体一致的判定，也可以调整压力控制参数使均方差成为最小。

压力控制参数的调整，例如也可以在相对于成为基准的闭环频率特性，测定出的闭环频率特性的响应性低的情况下，增大压力控制环的比例增益、积分增益、微分增益，使响应性增高，另一方面，在相对于成为基准的闭环频率特性，测定出的闭环频率特性的响应性高的情况下，减小压力控制环的比例增益、积分增益、微分增益，使响应性降低。另外，在频率特性，在测定出的闭环频率特性的特定的频带中，由于共振等而与成为基准的闭环特性不一致的情况下，也可以调整压力控制***的低通滤波器的截止频率、阻尼系数、压力控制***的频带限制滤波器中的中心频率、带宽、阻尼系数，消除通过共振等引起的特性的不一致。

<实施方式2>

在压力控制工序中，测定压力控制环的闭环频率特性，调整压力控制参数，使该测定出的闭环频率特性的增益余量或者相位余量与基准值一致。上述增益余量或者相位余量，可以针对每个机器预先设定适当的值，也可以根据成型品的特性由操作员设定。例如对于导光板等要求高响应性的成型品，可以减小增益余量或者相位余量来提高压力控制响应，对于光学透镜等与响应性相比更要求稳定性的成型品，可以增大增益余量或者相位余量来重视稳定性。

<实施方式3>

在压力控制工序中，测定压力控制环的阶跃响应或者冲激响应，调整压力控制参数，使该测定出的阶跃响应或者冲激响应的稳定时间与基准值一致。上述稳定时间的基准值，可以针对每个机器预先设定适当的基准值，也可以根据成型品的特性由操作员设定基准值。例如对于导光板等要求高响应性的成型品，可以减小基准值来提高压力控制响应，对于光学透镜等与响应性相比更要求稳定性的成型品，可以增大基准值来重视稳定性。

<实施方式4>

在可动部的位置控制或者压力控制工序中，测定对于作为控制对象的树脂加压时的开环频率特性，根据该测定出的开环频率特性的响应性调整压力控制参数。这里，所谓对树脂加压时的开环频率特性，是对于作为控制对象的树脂输入可动部的位置的变动、输出压力的变动时的输入输出特性（传输函数）。

也可以对于上述频率特性的响应性高的树脂，使压力控制增益取低的值，对于响应性低的树脂使压力控制增益取高的值，与树脂的种类或者特性无关地得到适当的压力控制响应。另外，也可以对于上述开环频率特性的固有频率高的树脂，使低通滤波器的截止频率或者频带限制滤波器的中心频率取高的频率，对于固有频率低的树脂，使低通滤波器的截止频率或者频带限制滤波器的中心频率取低的频率，抑制由树脂的固有频率引起的共振。

下面使用流程图说明本发明的实施方式1－4的压力控制参数的调整的处理。

图4是说明本发明的实施方式1的压力控制参数的调整的处理的流程图。下面遵照各步骤说明。

[步骤SA01]执行压力控制。

[步骤SA02]测定压力控制的闭环频率特性。

[步骤SA03]判断测定出的闭环频率特性是否与预定的基准特性一致，在一致的情况下结束该处理，在不一致的情况下向步骤SA04转移。

[步骤SA04]调整压力控制增益、压力控制滤波器系数，返回步骤SA01。

图5是说明本发明的实施方式2的压力控制参数的调整的处理的流程图。下面遵照各步骤说明。

[步骤SB01]执行压力控制。

[步骤SB02]测定压力控制的闭环频率特性。

[步骤SB03]计算测定出的闭环频率特性的增益余量。

[步骤SB04]判断计算出的增益余量是否与预定的基准值一致，在一致的情况下结束该处理，在不一致的情况下向步骤SB05转移。

[步骤SB05]调整压力控制增益、压力控制滤波器系数，返回步骤SB01。

图6是说明本发明的实施方式3的压力控制参数的调整的处理的流程图。下面遵照各步骤说明。

[步骤SC01]执行压力控制。

[步骤SC02]测定压力控制的阶跃响应。

[步骤SC03]计算测定出的阶跃响应的稳定时间。

[步骤SC04]判断计算出的稳定时间是否与预定的基准值一致，在一致的情况下结束该处理，在不一致的情况下向步骤SC05转移。

[步骤SC05]调整压力控制增益、压力控制滤波器系数，返回步骤SC01。

图7是说明本发明的实施方式4的压力控制参数的调整的处理的流程图。下面遵照各步骤说明。

[步骤SD01]执行螺杆位置控制或者压力控制。

[步骤SD02]测定树脂的开环频率特性。

[步骤SD03]根据测定出的树脂的响应性调整压力控制增益、压力控制滤波器系数，结束该处理。

Claims

1.一种注塑成型机的控制装置，其具有压力检测部、可动部的位置检测部、和根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部，所述可动部是螺杆前进后退轴、顶出器轴，或者模开合轴，其特征在于，具有：

测定上述压力控制部的闭环频率特性的频率特性测定部；

存储成为基准的闭环频率特性的基准频率特性存储部，

上述注塑成型机的控制装置在压力控制工序中测定压力控制部的闭环频率特性，使得上述测定出的闭环频率特性与上述成为基准的闭环频率特性大体一致地调整上述压力控制参数。

2.一种注塑成型机的控制装置，其具有压力检测部、可动部的位置检测部、和根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部，所述可动部是螺杆前进后退轴、顶出器轴，或者模开合轴，其特征在于，具有：

测定上述压力控制部的闭环频率特性的频率特性测定部，

上述注塑成型机的控制装置在压力控制工序中测定压力控制部的闭环频率特性，使得上述测定出的闭环频率特性的增益余量或者相位余量与基准值一致地调整上述压力控制参数。

3.一种注塑成型机的控制装置，其具有压力检测部、可动部的位置检测部、和根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部，所述可动部是螺杆前进后退轴、顶出器轴，或者模开合轴，其特征在于，具有：

测定上述压力控制部的阶跃响应或者冲激响应中的至少一种的响应测定部，

上述注塑成型机的控制装置在压力控制工序中测定压力控制部的阶跃响应或者冲激响应中的至少一种，使得上述测定出的阶跃响应或者冲激相应的稳定时间与基准值一致地调整上述压力控制参数。

4.一种注塑成型机的控制装置，其具有压力检测部、可动部的位置检测部、和根据压力控制参数驱动可动部进行压力控制的压力控制部，所述可动部是螺杆前进后退轴、顶出器轴，或者模开合的轴，其特征在于，具有：

测定对作为控制对象的树脂加压时的开环频率特性的频率特性测定部，

上述注塑成型机的控制装置在所述可动部的位置控制或者压力控制工序中测定树脂的开环频率特性，根据所述测定出的开环频率特性的响应性调整上述压力控制参数。