DE102012011817A1

DE102012011817A1 - Steuervorrichtung für das andrücken einer spritzdüse in einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE102012011817A1
Application number: DE102012011817A
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiro Uchiyama; Koichi Nishimura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: JP2013001052A; JP5113928B2; DE102012011817B4; CN102837405B; CN102837405A

Abstract

Eine Steuervorrichtung für das Andrücken einer Spritzdüse in einer Spritzgießmaschine umfasst einen Servomotor zum Vorbewegen einer Düse für das Andrücken an eine Spritzgussform, eine Transmissionseinrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung des Servomotors in eine gradlinige Bewegung und ein elastisches Glied, das mit der Transmissionseinrichtung zur Erzeugung einer Andrückkraft für die Düse verbunden ist. Während der Servomotor eine Positionierung an einen Ort ausführt, an dem das elastische Glied entsprechend einer voreingestellten Andrückkraft für die Düse zusammengedrückt wird, wird eine Begrenzung des Drehmoments des Servomotors mit einem Grenzwert für das Drehmoment vorgenommen, der größer als die Andrückkraft der Düse und kleiner als die Andrückkraft der Düse bei maximaler Kompression des elastischen Glieds ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für das Andrücken einer am vorderen Ende eines Spritzgießzylinders angeordneten Spritzdüse an eine Spritzgussform unter Verwendung eines Servomotors und anschließendes Erzeugen einer vorgegebenen Andrückkraft der Düse in einer Spritzgießmaschine.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine am vorderen Ende eines Spritzgießzylinders angeordnete Spritzdüse einer Spritzeinheit in einer Spritzgießmaschine wird nach vorn und zurück bewegt durch Umwandeln der Drehbewegung eines Servomotors, der auf einem Unterrahmen bzw. einer Basis eines Spritzgießmaschinenrahmens vorgesehen ist, in eine gradlinige Bewegung für die Vor- und Zurückbewegung der Düse mithilfe einer Transmissionseinrichtung, wie zum Beispiel einer Kugelumlaufspindel. Der Servomotor wird bei einer Vorwärtsbewegung der Düse für die Vor- und Zurückbewegung der Düse selbst dann weiterbetrieben, wenn die Düse durch den Servomotor für die Vor- und Zurückbewegung der Düse vorwärtsbewegt und in Anlage an die Spritzgießform gebracht worden ist, um dann ein elastisches Glied zwischen dem Transmissionsmechanismus und der Spritzeinheit zusammenzudrücken, damit so eine vorgegebene Andrückkraft der Düse erzeugt wird. Dann, wenn die vorgegebene Andrückkraft der Düse erzeugt worden ist, wird eine Schnecke in der Spritzeinheit vorwärtsbewegt und geschmolzener Kunststoff in die Spritzgussform eingespritzt.
Während ein kontinuierlicher Spritzvorgang ausgeführt wird, wird die Andrückkraft der Düse vorzugsweise konstant gehalten, um auf diese Weise zu verhindern, dass Kunststoff zwischen der Spritzgussform und der Spritzeinheit austreten kann. Abhängig von dem Aufbau der Spritzgussform kann die Düse jedoch bei der Ausführung eines Andrückvorgangs der Spritzgussform in Gegenrichtung zurückgedrängt und ein elastisches Glied zusammengedrückt werden, wobei es möglich ist, dass die Andrückkraft der Düse erhöht wird. Während dies zu keinen Problemen führt, solange der Betrag der Kompression kleiner oder gleich einem Maximalwert der Kompression des elastischen Glieds ist, kann jedoch, wenn der Wert der Kompression die maximale Kompression für das Zurückdrängen der Düse in die Gegenrichtung überschreitet, eine übermäßige Belastung auf den Transmissionsmechanismus und einen festen Teil des Servomotors für die Vor- und Zurückbewegung der Düse ausgeübt und dieses unter Umständen zerstört werden. Um das Auftreten einer übermäßigen Belastung zu vermeiden, ist es erforderlich, den Servomotor für die Vor- und Zurückbewegung der Düse zu steuern bzw. zu regeln.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-351133 offenbart eine Technik zur Erzeugung einer vorgegebenen Andrückkraft der Düse durch Steuern des Betrags bzw. Ausmaßes der Deformation des elastischen Glieds.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5-200784 offenbart eine Technik zum Positionieren des Servomotors an einen Ort, der der Andrückkraft der Düse entspricht.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 63-154320 offenbart eine Technik zum Regeln des Drehmoments des Motors auf eine voreingestellte Andrückkraft der Düse.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-27248 offenbart eine Technik für den Drehantrieb des Motors in eine Richtung, in der die Düse von der Spritzgussform weg bewegt wird, und für das Lösen von Bremsen zum Beibehalten der Position des Motors, wenn durch eine Codiereinrichtung, die das Maß der Kompression des elastischen Glieds erfasst, festgestellt wurde, dass der Betrag der Kompression bzw. des Zusammendrückens des elastischen Glieds einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Bei den in der zuvor erörterten japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-351133 und der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-200784 offenbarten Techniken wird durch Erfassen eines Betrags der Verlagerung des elastischen Glieds eine vorgegebene Andrückkraft der Düse erzeugt oder durch Positionieren des Servomotors an einen Ort, an dem eine vorgegebene Andrückkraft der Düse erzeugt wird, bewirkt. Da das Verfahren zur Steuerung der Andrückkraft der Düse durch den Betrag der Verlagerung des elastischen Glieds nicht durch Reibungen des Transmissionsmechanismus oder anderer Teile beeinflusst wird, im Vergleich zum Fall der Steuerung der Andrückkraft der Düse über das Drehmoment des Motors nach der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-154320 , kann eine vorgegebene Andrückkraft der Düse mit hoher Genauigkeit erzeugt werden. Bei diesen bekannten Techniken sind jedoch überhaupt keine Maßnahmen zum Schutze eines mechanischen Teils für den Fall, dass eine übergroße Belastung auf die Spritzeinheit durch einen Zuhaltevorgang der Spritzgussform ausgeübt wird, vorgeschlagen worden.
Auf der anderen Seite wird bei der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-27248 offenbarten Technik der Bestimmung des Betrags der Verlagerung des elastischen Glieds zum Drehantrieb des Motors und zum Lösen der Bremsen eine Belastung erkannt und wird dann ein Vorgang selbst zur Verhinderung einer zu großen Belastung, wie zum Beispiel ein Drehen des Motors und ein Lösen der Bremsen, ausgeführt. In dem Fall, in dem eine Last plötzlich und abrupt in einem Zuhaltevorgang der Spritzgussform auftritt, kommt der Verhinderungsvorgang unvorteilhafterweise zu spät.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts der im Zusammenhang mit den oben beschriebenen bekannten Techniken auftretenden Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für das Andrücken bzw. Anlegen oder Andocken einer Spritzdüse in einer Spritzgießmaschine zu schaffen, bei der beim Auftreten einer übermäßigen, einen Grenzwert für ein Drehmoment in einem Servomotor für die Vor- und Zurückbewegung einer Düse übersteigenden Beanspruchung der Servomotor unter dieser Beanspruchung seine Drehung anpasst, um auf diese Weise eine übermäßige Belastung eines mechanischen Teils der Spritzeinheit zu verhindern.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst die Steuervorrichtung für das Andrücken einer Spritzdüse in einer Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung einen Servomotor zum Vorbewegen einer Düse für das Andrücken an eine Spritzgussform; eine Transmissionseinrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung des Servomotors in eine gradlinige Bewegung; ein elastisches Glied, das mit der Transmissionseinrichtung zur Erzeugung einer Andrückkraft der Düse verbunden ist; eine Steuereinrichtung zum Positionieren des Servomotors an einen Ort, an dem das elastische Glied entsprechend einer voreingestellten Andrückkraft der Düse zusammengedrückt wird, und eine Begrenzungseinrichtung für ein Drehmoment zum Begrenzen des Drehmoments des Servomotors auf einem Grenzwert des Drehmoments, der größer als die voreingestellte Andrückkraft der Düse und kleiner als eine Andrückkraft der Düse ist, die bei maximaler Kompression des elastischen Glieds auftreten würde, während der Servomotor einem Positioniervorgang unterworfen ist.
Wenn eine übermäßige Belastung, die einen Drehmomentgrenzwert übersteigt, auftritt, passt sich der Motor mit seiner Drehung an die Belastung nach der vorliegenden Erfindung an, wodurch eine übermäßige Belastung eines mechanischen Bauteils der Spritzeinheit vermieden wird. Auch wirkt eine Drehmoment-Steuereinrichtung auf einen inneren Stromkreis unter den Motorsteuerkreisen für Position und Geschwindigkeit sowie Strom. Somit kann selbst bei Auftreten einer plötzlichen übermäßigen Belastung (Überlast) eine Ansprechverzögerung minimiert werden und kann somit das mechanische Bauteil zuverlässig geschützt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer Steuervorrichtung für das Andrücken einer Düse in einer Spritzgießmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
2 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerung von Position und Drehmoment eines Servomotors für die Vor- und Zurückbewegung einer Düse in der Steuervorrichtung für das Andrücken der Düse der 1, mit der eine Andrückkraft der Düse erzeugt wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Zunächst wird unter Zuhilfenahme des Blockdiagramms der 1 eine Steuervorrichtung für das Andrücken einer Spritzdüse in einer Spritzgießmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine Spritzgießmaschine M umfasst einen Maschinenrahmen Mb. Auf dem Maschinenrahmen Mb sind ein Schließabschnitt Mc für die Spritzgussform und ein Spritzabschnitt Mi montiert. Der Spritzabschnitt Mi erhitzt und schmilzt ein Kunststoffmaterial (Kunststoffpellets) und spritzt den geschmolzenen Kunststoff in die Kavität einer Spritzgussform 31 ein. Der Schließabschnitt Mc für die Spritzgussform öffnet und schließt im Wesentlichen die Spritzgussform 31 (eine bewegliche Hälfte 31a und eine feststehende Hälfte 31b der Spritzgussform).
Der Spritzabschnitt Mi ist aus einem Spritzzylinder 1, einer am vorderen Ende des Spritzzylinders 1 angebrachten Düse 2 und einer in den Spritzzylinder 1 eingebrachten Schnecke(nwelle) 3 aufgebaut. Die Schnecke 3 ist mit einem Kunststoff-Drucksensor 5, der eine Belastungszelle oder dergleichen einsetzt, zur Bestimmung eines Kunststoffdrucks des von der Schnecke 3 aufgebrachten Drucks ausgestattet. Ein von dem Kunststoff-Drucksensor 5 ausgegebenes Signal (ein Kunststoffsensor-Ausgangssignal) wird mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers (A/D-Wandlers) in ein digitales Signal umgewandelt und einer Servo-CPU 15 aufgegeben.
Die Schnecke 3 wird durch einen Servomotor M2 über einen Transmissionsmechanismus 6, aufgebaut aus einer Riemenscheibe, einem Riemen und anderen Bauteilen, drehangetrieben. Die Schnecke 3 wird ferner durch einen Servomotor M1 für die Vor- und Zurückbewegung der Schnecke über einen Transmissionsmechanismus 7 einschließlich eines Mechanismus ist für die Konvertierung einer Drehbewegung in eine gradlinige Bewegung bzw. Linearbewegung, die zum Beispiel aus einer Riemenscheibe, einem Riemen, einem Mutter/Spindeltrieb und anderen Bauteilen, die in der Axialrichtung der Schnecke 3 zu bewegen sind, aufgebaut ist, angetrieben. Man beachte, dass ein Bezugszeichen P1 einen Positions-Geschwindigkeits-Detektor zur Bestimmung einer axialen Position und Geschwindigkeit der Schnecke 3 durch Bestimmen der Position und Geschwindigkeit des Servomotors M1 für die Vor- und Zurückbewegung der Schnecke bezeichnet, und dass ein Bezugszeichen P2 einen Positions- und Geschwindigkeitsdetektor für die Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit der Schnecke 3 durch Bestimmen der Position und Geschwindigkeit des Servomotors M2 bezeichnet. Ein Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Trichter für die Aufgabe von Kunststoff in den Spritzzylinder 1.
Die Spritzgießmaschine M umfasst eine Vorrichtung zum Andrücken der Düse, die zum Vorbewegen des Spritzabschnitts Mi zur Seite der Schließeinheit Mc hin für das Andrücken der Düse 2 (Düsen-Andrücken) an eine feststehende, die feststehende Hälfte 31b der Spritzgießform aufnehmende Aufspannplatte 32 dient.
Die Antriebsvorrichtung für das Andrücken der Düse umfasst einen auf dem Maschinenrahmen Mb befestigten Servomotor M3 für das Vor- und Zurückbewegen der Düse, eine Kugelumlaufspindel, deren eines Ende mit der Antriebswelle des Servomotors M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse verbunden ist und deren anderes Ende auf der feststehenden Aufspannplatte drehbar aufgenommen ist, eine auf die Kugelumlaufspindel aufgeschraubte Mutter 33, eine erste, an der Spritzeinheit im Spritzabschnitt Mi befestigte, kraftaufnehmende Platte 36, eine zweite, an der Mutter 33 befestigte kraftaufnehmende Platte 37, eine zwischen die erste kraftaufnehmende Platte 36 und die zweite kraftaufnehmende Platte 37 eingesetzte Feder 35 und einen Sensor 38 zur Messung des Abstands zwischen der ersten kraftaufnehmenden Platte 36 und der zweiten kraftaufnehmenden Platte 37 zur Bestimmung der Länge der Feder.
Ein Positions- und Geschwindigkeitsdetektor P3 ist an dem Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse vorgesehen. Ein vom Positions- und Geschwindigkeitsdetektor P3 abgegebenes Signal wird zur Servo-CPU 15 für die Steuerung des Servomotors M3 für das Vor- und Zurückbewegen der Düse zurückgeführt.
Während der Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse für die Drehung der Kugelumlaufspindel 34 gedreht wird, bewegt die Antriebsvorrichtung für das Andrücken der Düse die Mutter 33 gegenüber der festen Aufspannplatte 32 vor und zurück. Durch das Vor- und Zurückbewegen der Mutter 33 wird der Abstand zwischen der ersten druckaufnehmenden Platte 36 und der zweiten druckaufnehmenden Platte 37 zum Regulieren der elastischen Kraft der Feder 35 eingestellt.
In dem Fall, indem eine Einrichtung zur Erzeugung einer Andrückkraft für eine Düse diese durch Kontrahieren eines elastischen Körpers wie einer in 1 dargestellten Feder 35 erzeugt, kann die Andrückkraft der Düse 2 durch Messen der Länge des elastischen Körpers bestimmt werden. Außer einer Feder kann auch ein Gummikörper als elastischer Körper verwendet werden. Hiermit kann eine gewünschte Düsenpresskraft der Düse 2 (Andrückkraft der Düse) auf die feststehende Hälfte 31b der Spritzgussform erzeugt werden.
Das vom Sensor 38 ausgegebene Signal für die Länge der Feder 35 wird über eine Schnittstelle 27 in einem RAM 22 als eine Andrückkraft der Düse 2 gespeichert. Die Bestimmung der Andrückkraft der Düse 2 mit Hilfe des Sensors 38 wird in vorgegebenen Zeitintervallen (sampling Intervallen) ausgeführt.
In dem Schließabschnitt Mc für die Spritzgussform wird das Schließen der Spritzgussform durch Bewegen einer beweglichen Aufspannplatte 30 in Richtung auf die feststehende Aufspannplätte 32 zu (nach vorn) durch einen nicht dargestellten Motor für die Vor- und Zurückbewegung der beweglichen Aufspannplatte 30 ausgeführt. Selbst nachdem die bewegliche Hälfte 31a und die feststehende Hälfte 31b der Spritzgussform in Kontakt miteinander kommen sind, wird die bewegliche Aufspannplatte 30 weiter in Richtung auf die feststehende Aufspannplatte 32 hin zum Erzeugen einer vorgegebenen Zuhaltekraft für die Spritzgussform bewegt. Dann wird das Öffnen der Spritzgussform durch Bewegen der beweglichen Aufspannplatte 30 in eine Richtung weg von der feststehenden Aufspannplatte 32 (nach hinten) durchgeführt. Man beachte, dass nur die bewegliche Aufspannplatte 30, die Formhälften 31a und 31b und die feststehende Aufspannplatte 32 in 1 als die, die Schließeinheit Mc für die Spritzgussform bildende Komponenten gezeigt sind.
Die Steuervorrichtung für die Spritzgießmaschine M hat eine CNC-CPU 20 als einen Mikroprozessor für die numerische Steuerung, eine PMC-CPU 17 als einen Mikroprozessor für eine programmierbare Maschinensteuereinrichtung und die Servo-CPU 15 als einen Mikroprozessor für eine Servosteuerung. Diese Mikroprozessoren sind so vorgesehen, dass sie in der Lage sind, untereinander über einen Bus 26 durch gegenseitige selektive Wahl ihrer Ein- und Ausgänge Informationen auszutauschen.
Ein ROM 13, der ein Steuerprogramm für die Servosteuerung für die Verarbeitung von Position, Geschwindigkeit und Stromkreis und ein RAM 14 für die zeitweilige Datenspeicherung sind mit der Servo CPU 15 verbunden. Die Servo-CPU 15 ist ebenfalls so verbunden, dass sie in der Lage ist, ein von dem in der Spritzgießmaschine M über den A/D Konverter 16 vorgesehenen Kunststoff-Drucksensor 5 abgegebenes Signal zu bestimmen.
Servoverstärker 11, 12 und 10 sind mit der Servo-CPU 15 verbunden. Aufgrund eines Befehls der Servo-CPU 15 betreiben diese Servoverstärker 11, 12 und 10 den mit einer Spritzachse verbundenen Servomotor M1 für die Vor- und Zurückbewegung der Schnecke zum Einspritzen, den mit einer Schneckendrehsachse verbundenen Servomotor M2 für die Schneckendrehung und den Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse. Ferner werden die von den jeweils auf den Servomotoren M1, M2 und M3 vorgesehenen Positions- und Geschwindigkeitsdetektoren P1, P2 und P3 ausgegebenen Signale an diese CPU 15 zurückgeführt. Die Drehposition jedes der Servomotoren M1, M2 und M3 wird von der Servo-CPU 15 auf der Grundlage des von einem korrespondierenden Positions- und Geschwindigkeitsdetektor P1, P2 und P3 zurückgeführten Positionssignals errechnet und wird aktualisiert sowie in einem entsprechenden aktuellen Positionsregister gespeichert.
Ein ROM 18, der eine Programmfolge für die Steuerung von Betriebsschritten der Spritzgießmaschine und anderer Programme speichert und ein RAM 19 für die zeitweilige Speicherung von arithmetischen und anderen Daten sind an die PMC-CPU 17 angeschlossen. Ein ROM 21, der verschiedene Programme speichert, wie z. B. ein automatisches Steuerprogramm zum Steuern des gesamten Betriebsablaufs der Spritzgießmaschine, und der RAM 22 zur zeitweiligen Speicherung arithmetischer Daten sind mit der CNC-CPU 20 verbunden.
Ein Spritzdatenspeicher RAM 23 ist ein nicht-flüchtiger Speicher zum Speichern von Spritzdaten, die Spritzgießarbeiten betreffen, wie z. B. Spritzgießbedingungen, verschiedene Einstellungen, Parameter und Makrovariable. Eine Displayeinrichtung/MDI 25 (berührungsempfindlicher Eingabebildschirm mit einer Einrichtung zur manuellen Dateneingabe, manual data input device (MDI)) 25 ist mit dem Bus 26 über eine Schnittstelle (I/F) 24 verbunden und erlaubt über ein Funktionsmenü die Auswahl verschiedener Dateneingabeoperationen und anderes. Diese Displayeinrichtung/MDI 25 ist mit numerischen Tasten zur Eingabe numerischer Daten, verschiedenen Funktionstasten und anderem ausgestattet. Durch Einsatz dieser Displayeinrichtung/MDI 25 kann eine Andrückkraft der Düse im Voraus eingestellt und in die Spritzgießmaschine M eingegeben werden.
Mit dem zuvor beschriebenen Aufbau der Spritzgießmaschine M steuert die PMC-CPU 17 insgesamt die Arbeitsschritte der Spritzgießmaschine M, gibt die CNC-CPU 20 Bewegungsbefehle an die den Achsen zugeordneten Servomotoren entsprechend dem Betriebsprogramm im ROM 21 und den Spritzbedingungen und anderem, die in dem Spritzdatenspeicher RAM 23 gespeichert sind, ab und die Servo-CPU 15 führt digitale Servo-Verarbeitungen aus auf der Grundlage der Bewegungsbefehle, die an die entsprechenden Achsen abgegeben werden, und der Feedback-Signale über die Positionen und Geschwindigkeiten, die von den Positions- und Geschwindigkeitsdetektoren P1, P2, und P3 gemessen wurden, für die Steuerung des Antriebs der Servomotoren M1, M2 und M3.
Als nächstes wird ein Spritzgießvorgang, der die Spritzgießmaschine M mit dem oben beschriebenen Aufbau verwendet, beschrieben.
Wie bereits oben erläutert wird bei der Ausführung eines kontinuierlichen Spritzvorgangs die Andrückkraft der Düse (die Düsenanpresskraft) vorzugsweise konstant gehalten, um zu verhindern, dass geschmolzener Kunststoff zwischen der Spritzgussform und der Düseneinheit austritt. Je nach Aufbau der Spritzgussform kann bei der Ausführung eines Zuhaltevorgangs der Spritzgussform jedoch die Düse in eine Gegenrichtung zurückgedrängt werden, um ein elastisches Glied zur Erzeugung der Andrückkraft für die Düse, das mit dem Transmissionsmechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung des Servomotors in eine gradlinige Bewegung verbunden ist, zusammen zu drücken. Dabei kann unter Umständen die Andrückkraft der Düse weiter erhöht werden. Während dies zu keinen Problemen führt, solange der Betrag der Kompression kleiner oder gleich einem Maximalwert der Kompression des elastischen Glieds ist, wird jedoch wenn der Wert der Kompression den Maximalwert der Kompression für das Zurückdrängen der Düse in die Gegenrichtung überschreitet, eine übermäßige Belastung (Überlast) auf den Transmissionsmechanismus und einen festen Teil des Servomotors für die Vor- und Zurückbewegung der Düse ausgeübt und kann diese unter Umständen zerstören. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Servomotor für die Vor- und Zurückbewegung der Düse gesteuert bzw. geregelt, um das Auftreten einer übermäßigen Belastung auf den Transmissionsmechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung des Servomotors in eine gradlinige Bewegung und auf den Servomotor für die Vor- und Zurückbewegung der Düse zu verhindern.
In einem Vorbewegungsvorgang für die Düse wird die Düse 2 gegen die feststehende Hälfte 31b der Spritzgussform mit der voreingestellten Andrückkraft der Düse angepresst. Daher misst die Servo-CPU 15 die Länge der Feder 35 (elastisches Glied) aufgrund des über die Schnittstelle empfangenen Messsignals des Sensors 38, ermittelt die erkannte Andrückkraft der Düse 2 und steuert den Antrieb des Servomotors M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse über den Servoverstärker 10, so dass die erkannte Andrückkraft der Düse die voreingestellte Andrückkraft der Düse wird.
Im Einzelnen: Ein Bewegungsbefehl zur Bewegung des Servomotors M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse an eine vorgegebene Position wird von der CNC-CPU 20 an die Servo-CPU 15 in vorgegebenen Zeitperioden ausgegeben, so dass die Andrückkraft der Düse durch die Vorbewegung der Spritzeinheit 39 erzeugt werden kann. In der Servo-CPU 15 wird der von CNC-CPU 20 aufgegebene Bewegungsbefehl ferner in Positionsbefehle P_CMD zu Samplingperioden (Position und Geschwindigkeit, Strom kreisverarbeitungsperioden) für das Ausführen der in 2 dargestellten Positions- und Drehmomentsteuerung. Dann wird während eines kontinuierlichen Spritzvorgangs zur Aufrechterhaltung der gemessen Andrückkraft der Düse mit der voreingestellten Andrückkraft der Düse jeder Positionsbefehl P_CMD (siehe 2) an die Servo-CPU 15 in den Samplingperioden abgegeben. Wenn die Spritzeinheit 39 an einen Ort positioniert wird, an dem die voreingestellte Andrückkraft der Düse erhalten werden kann, nimmt der Positionsbefehl P_CMD einem Befehl mit dem Wert 0 an. Die mit der Servo-CPU 15 auszuführende Positions- und Drehmomentsteuerung wird weiter unten anhand von 1 beschrieben.
Als nächstes werden das Schließen der Spritzgießform, das Zuhalten der Spritzgussform und das Öffnen der Spritzgussform beschrieben.
Wenn ein nicht dargestellter Motor für die Vor- und Zurückbewegung der beweglichen Aufspannplatte der Schließeinheit Mc für die Spritzgussform in positiver Richtung gedreht wird, dreht sich auch eine nicht dargestellte Kugelumlaufspindel in positiver Richtung. Wenn sich ein nicht dargestelltes Querhaupt, das auf die Kugelumlaufspindel aufgeschraubt ist, zur Betätigung eines nicht dargestellten Kniehebelmechanismus vorbewegt, bewegt sich die bewegliche Aufspannplatte 30 zur feststehenden Aufspannplatte 32 hin. Die bewegliche Hälfte 31a der Spritzgussform, die auf der beweglichen Aufspannplatte 30 befestigt ist, wird dann in Anlage an die feststehende Hälfte 31b der Spritzgussform, die auf der feststehenden Aufspannplatte 32 aufgespannt ist, gebracht (ein Schließzustand der Spritzgussform), und leitet einen Zuhaltevorgang für die Spritzgussform ein. Während des Zuhaltevorgangs für die Spritzgussform wird der Motor für die Vor- und Zurückbewegung der beweglichen Aufspannplatte weiter in positiver Richtung gedreht. Dadurch streckt sich der Kniehebelmechanismus weiter zur Erzeugung der Zuhaltekraft für die Spritzgussform 31.
Während der Servomotor M1 für die Vor- und Zurückbewegung der Schnecke, der in der Spritzgießmaschine Mi vorgesehen ist, zur Vorbewegung der Schnecke in ihrer axialen Richtung weiter angetrieben wird, wird eine in der Spritzgussform 31 ausgebildete Kavität bzw. ein Hohlraum mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt.
Um die Spritzgussform nach einem Dosiervorgang zu öffnen, wird der Motor für die Vor- und Zurückbewegung der beweglichen Aufspannplatte in Gegenrichtung angetrieben, um dadurch die Kugelumlaufspindel in Gegenrichtung zu drehen. Folglich bewegt sich das Querhaupt zurück, wird der Kniehebelmechanismus in eine Zusammenfaltrichtung angetrieben und bewegt sich die bewegliche Aufspannplatte 30 zurück in die Richtung auf eine nicht dargestellte hintere Platte zu (dies bedeutet, in eine Richtung weg von der feststehenden Platte 32).
2 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Positions- und Drehmomentsteuerung des Servomotors M3 zur Vor- und Zurückbewegung der Düse unter Erzeugung einer Andrückkraft der Düse. Man beachte, dass ein Servomotor 116 und ein Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 118, die in 2 dargestellt sind, jeweils dem Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse und dem Positions- und Geschwindigkeitsdetektor P3 in 1 entsprechen.
Der Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse ist an eine Stelle positioniert, an der die Andrückkraft der Düse erzeugt worden ist, und ein Positionsbefehl P_CMD mit dem Wert 0 wird ausgegeben. Ein Befehl T_limCMD für eine Drehmomentgrenze hat einen Wert, der größer als die voreingestellte Andrückkraft der Düse und kleiner als eine Andrückkraft der Düse ist, die dem Maximalwert der Kompression des elastischen Glieds entspricht.
Ein Subtrahierwerk 100 subtrahiert ein von dem Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 118 ausgegebenes Positionsfeedback Pf von dem eingegebenen Positionsbefehl P_CMD, um eine Positionsabweichung zu ermitteln und gibt ein Positionsabgleichsignal an einen Positionskompensator 102 ab. Der Positionskompensator 102 empfängt ein Eingangssignal der vom Subtrahierwerk 100 ausgegebenen Positionsabweichung, multipliziert die Positionsabweichung mit einer Positionszunahme (position gain) zur Gewinnung eines Geschwindigkeitssignals und gibt das Geschwindigkeitssignal an ein Subtrahierwerk 104 ab (Positionsregelung).
Das Subtrahierwerk 104 subtrahiert ein vom Positions- und Geschwindigkeitsdetektor 118 rückgekoppeltes bzw. zurückgeführtes Geschwindigkeitsfeedback Vf vom vom Positionskompensator 102 ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehl, um eine Geschwindigkeitsabweichung zu bestimmen, und gibt die Geschwindigkeitsabweichung an einen Geschwindigkeitskompensator 106 ab. Der Geschwindigkeitskompensator 106 führt Proportional-Integral-Operationen und andere Operationen aufgrund der Geschwindigkeitsabweichung aus, um ein Drehmomentsignal (Stromsignal) zu gewinnen und den Drehmomentbefehl an einen Drehmomentbegrenzer 108 (Geschwindigkeitsregelung) auszugeben.
Der Drehmomentbegrenzer 108 begrenzt den Drehmomentbefehl, der von dem Geschwindigkeitskompensator 106 mit dem Drehmomentbegrenzungsbefehl T_limCMD und gibt den begrenzten Drehmomentbefehl an ein Subtrahierwerk 110 als einen Drehmomentbefehl (einen Strombefehl) ab. Das Subtrahierwerk 110 subtrahiert ein von einem nicht dargestellten Stromdetektor zur Bestimmung eines Antriebsstroms eines Servoverstärkers 114 zurückgeführten Stromfeedback von dem vom Drehmomentbegrenzer 108 ausgegebenen Drehmomentbefehl (Strombefehl), um eine Stromabweichung erkennen zu können und gibt das Stromabweichungssignal an einen Stromkompensator 112 ab. In dem Stromkompensator 112 wird dann ein PWM-Signal, das an einen Servoverstärker 114 auszugeben ist, aufgrund eines von dem Subtrahierwerk 110 (Stromregelung) aufgegebenen Stromabweichungssignals erzeugt. Der Servoverstärker 114 regelt den Betrieb des Servomotors 116 aufgrund des vom Stromkompensator 112 zugeführten PWM-Signals.
Da der an den Stromkreis abgegebene Drehmomentbefehl mit dem Drehmomentbegrenzungsbefehl T_limCMD begrenzt wird, wenn eine übermäßige, den Drehmomentbegrenzungsbefehl übersteigende Belastung in dem Servomotor erzeugt wird, passt sich der Servomotor 116 mit seiner Drehung an die Belastung an. Das bedeutet, dass sich der in 1 dargestellte Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse mit seiner Drehung an die Belastung anpasst und dadurch das Aufbringen einer Überlastung auf ein mechanisches Bauteil der Spritzeinheit Mi verhindert. Auch wirkt der Drehmomentbegrenzer 108 unmittelbar auf den inneren Stromkreis unter den Motorsteuerkreisen ebenso wie den Positionskreis, den Geschwindigkeitskreis und den Stromkreis. Daher kann selbst wenn plötzlich eine übermäßige Belastung aufgebracht wird, eine Verzögerung der Reaktion hierauf minimiert und somit ein zuverlässiger Schutz erzielt werden. Das heißt, dass selbst wenn plötzlich eine übermäßige Belastung (Überlast) aufgebracht wird, der Servomotor M3 für die Vor- und Zurückbewegung der Düse die Reaktionsverzögerung minimieren kann und somit der mechanische Teil der Spritzeinheit Mi zuverlässig geschützt wird.
Zu beachten ist, dass sich mit der aufgebrachten Belastung in dem Steuerkreis Positionsabweichungen akkumulieren und den nächsten Vorgang bzw. Verfahrensschritt behindern können. Aus diesem Grunde ist es, wenn der Betrag der akkumulierten Positionsabweichung einen vorgegebenen Wert überschreitet, nur erforderlich, einen Positionsbefehl in Richtung einer Aufhebung der Positionsabweichung auszugeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-351133 [0004, 0008]
JP 5-200784 [0005, 0008]
JP 63-154320 [0006, 0008]
JP 2006-27248 [0007, 0009]

Claims

Steuervorrichtung für das Andrücken einer Spritzdüse in einer Spritzgießmaschine, bei der die Steuervorrichtung umfasst: einen Servomotor zum Vorbewegen einer Düse für das Andrücken an eine Spritzgussform; eine Transmissionseinrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung des Servomotors in eine gradlinige Bewegung; ein elastisches Glied, das mit der Transmissionseinrichtung zur Erzeugung der Andrückkraft der Düse verbunden ist; eine Steuereinrichtung zum Positionieren des Servomotors an einem Ort, an dem das elastische Glied entsprechend einer voreingestellten Andrückkraft der Düse zusammengedrückt wird, und eine Begrenzungseinrichtung für ein Drehmoment zum Begrenzen des Drehmoments des Servomotors auf einem Grenzwert des Drehmoments, der größer als die voreingestellte Andrückkraft der Düse und kleiner als eine Andrückkraft der Düse ist, die bei maximaler Kompression des elastischen Glieds auftreten würde, während der Servomotor einem Positioniervorgang unterworfen ist.