JP2009248438A - 射出成形機の圧力異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】減速度Aと機械固有の係数γを読み込む(S100)。射出スクリュ3の位置Xnと射出速度Vn、射出圧力Pnを読取る(S102)。移動量δX(S103)と射出圧力変化量δP(S104)とから、圧力傾きαを算出する(S105)。減速度AとステップS102で読み取った当該周期での射出速度Vnとに基づき、減速距離Dを算出する(ステップS108)。そして、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量(予測値)であるΔPを、ΔP={α/(γ*Xn)}*D(S108)により算出し、当該周期での射出圧力Pnに圧力変化量ΔPを加算したものが限界圧力値Pmaxより大きいか否かを判断し、Pn+ΔPがPmaxより大きければ射出スクリュ3を急減速させて停止させる。
【選択図】図5
Description
特に、射出速度が高速となる射出成形の場合には、樹脂詰まりが発生していなくても圧力が急激に上昇するために、樹脂圧力の上昇が正常時のものであるのか異常時のものであるのかの判別が困難である。
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、前記求められた減速距離と、圧力傾きと、スクリュ位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置である。
該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力検出装置である。
図1は、本発明を電動式射出成形機に適用した場合の一実施形態の要部ブロック図である。
射出シリンダ1の先端にノズル部2が取り付けられ、射出シリンダ1内には射出スクリュ3が挿通されている。射出スクリュ3には、射出シリンダ1内の樹脂圧力を測定するために射出スクリュ3にかかる圧力を検出するロードセル等の圧力センサ5が設けられている。
射出スクリュ3は、スクリュ回転用サーボモータM2により、プーリやベルト等で構成された伝動手段6を介して回転させられる。また、射出スクリュ3は、射出用サーボモータM1によって、プーリ、ベルト、ボールネジ/ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段7を介して駆動され、該射出スクリュ3の軸方向に移動させられる。
符号Penc1は、サーボモータM1の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ3の軸方向の位置、速度を検出する位置・速度検出器であって、符号Penc2は、サーボモータM2の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ3の回転位置(回転角度)、回転速度を検出する位置・速度検出器である。また、符号4は、射出シリンダ1に樹脂材料を供給するホッパである。
ここで、前述の「減速距離」(D)、及び「圧力傾き」(α)の求め方について説明する。
<減速距離Dの求め方>
図4はこの減速距離Dを求める方法の説明図である。図4で横軸は時間T、縦軸は射出速度Vを表している。また、符号Aは減速方向の加速度(以下、「減速度」という)の絶対値であり、射出成形機の固有の値として予め求めておくものである。射出速度Vaから急減速を開始し、速度が0になるまでの時間をTdとすると、
D=Td*Va/2 (数1)
A=Va/Td (数2)
ここで、数3式からTdをAとVaとで表し、数2式のTdに代入すると、
D=Va2/2A (数3)
として、減速距離Dを求めることができる。なお、「*」は乗算を表す。
D=V2/2A (数4)
数式4で、「D」は射出スクリュが停止するまでの減速距離、「V」はスクリュ速度、「A」は機械固有の減速度を表わす。
射出スクリュ3のスクリュ位置と圧力とを逐次検出し、前記検出したスクリュ位置と圧力とに基づいて、圧力傾きを逐次(例えば、第2の所定周期毎)に求める。
α=(Pn−Pn-1)/(Xn-1−Xn) (数5)
数式5で、「α」は圧力傾き、「Xn」はnサンプル目のスクリュ位置、「Pn」はnサンプル目の圧力である。
ΔP={α/(γ*Xn)}*D (数6)
数式6で、「ΔP」は射出スクリュが停止するまでの圧力変化量(予測値)、「γは機械固有の係数」を表している。数式6について説明すると、数式5により求めた圧力傾きαを機械固有の係数γに基づいて補正し、該補正した圧力傾きαと減速距離Dとに基づいて、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量(予測値)ΔPを逐次(例えば、第3の所定周期毎)求める。
P+ΔP>Pmax → スクリュ停止 (数7)
P+ΔP≦Pmax → スクリュ停止しない (数8)
数式7,数式8で、「P」は現時点での圧力、「Pmax」は限界圧力である。
上記の第1の実施形態では、射出スクリュ3のスクリュ位置に基づいて圧力変化量を補正したが、第2の実施形態ではスクリュ位置にノズル部2内の樹脂滞留量に相当する射出スクリュのストローク量を加算した値に基づいて圧力変化量を補正する。前記数式6でスクリュ位置Xnに替えて、スクリュ位置Xnにノズル部2内の樹脂滞留量に相当する射出スクリュのストローク量Lを加算した値を用いる。該Lは、ノズル部2内の樹脂充填量を射出シリンダの内径で除算して求めた値である。そうすると、射出スクリュ3が停止するまでの圧力変化量(予測値)は数式9により求めることができる。
ΔP*={α/(γ*(Xn+L)}*D (数9)
数式9で、ΔP*はノズル部に滞留する樹脂量に相当するストローク量に基づいて補正した圧力変化量、Lはノズル部内の樹脂滞留量に相当するスクリュストロークである。
β=Xn/Xinject (数10)
上記の実施形態1では、射出スクリュ3のスクリュ位置に基づいて圧力変化量を補正したが、実施形態3では前記数式6でスクリュ位置Xnに替えて「正規化位置」βを用いる。そうすると、スクリュが停止するまでの圧力変化量(予測値)は数式11により求めることができる。
数式11で、ΔP**は正規化位置βに基づいて補正した圧力変化量である。
β*=(Xn+L)/(Xinject+L) (数12)
本発明により、射出スクリュが停止するまでの圧力変化量を正確に予測して求めることが可能となるため、射出速度が高速で、正常時と異常時との判別が難しい成形条件においても、正確に樹脂詰まりを検知することができる。また、射出シリンダ内部にある樹脂量の多少に影響されることなく、正確な樹脂詰まりを検知することができる。
図6は、射出圧力を予測し、該射出圧力に基いて射出動作を非常停止させるアルゴリズムを示すフローチャートであり、本発明の射出成形機の異常検出装置におけるCNCCPU20が所定周期毎に実施するものである。以下、各ステップに従って説明する。
測値と実測値とが一致するように補正する値である。この係数による補正分は、樹脂量の
指標による補正より少なくてよいことから、機械固有の係数γによる補正は行わなくてもよいし、またはγ=1として計算処理を行うようにしてもよい。
2 ノズル部
3 射出スクリュ
4 ホッパ
5 圧力センサ
6,7 伝動手段
M1 射出用サーボモータ
M2 スクリュ回転用サーボモータ
Penc1,Penc2 位置・速度検出器
10 圧力異常検出装置を備えた射出成形機の制御装置
26 バス
A 減速度
D 減速距離
α 圧力傾き
γ 機械固有の係数
ΔP 圧力変化量
Claims (7)
- 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
前記求められた減速距離と、圧力傾きと、スクリュ位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。 - 前記圧力変化量が、前記検出したスクリュ位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記検出したスクリュ位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置に基づいて補正することを特徴とする請求項1に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
- 前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記検出したスクリュ位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
- 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
射出開始時点のスクリュ位置を射出開始位置として記憶し、
射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記射出開始位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、
前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。 - 射出スクリュの位置を検出する位置検出手段と、射出スクリュの速度を検出する速度検出手段と、前記射出スクリュの移動によって生じる射出圧力を検出する圧力検出手段とを有し、
計量完了位置を記憶し、
射出工程中、前記速度検出手段から求められた現在の速度と予め求められた射出スクリュの機械固有の減速度とから、射出スクリュが停止するまでの減速距離を逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と、前記圧力検出手段から求められた圧力とに基づいて、スクリュ位置に対する圧力傾きを逐次求め、
前記位置検出手段から求められたスクリュ位置と前記計量完了位置とに基づいてスクリュの正規化位置を求め、
前記減速距離と、圧力傾きと、スクリュの正規化位置とに基づいて、射出スクリュが停止するまでに生じる圧力変化量を逐次求め、
該圧力変化量に前記圧力検出手段によって検出された圧力を加えた結果が予め設定された限界圧力を超えた場合に射出スクリュを停止させることを特徴とする射出成形機の圧力異常検出装置。 - 前記圧力変化量が、前記求めたスクリュの正規化位置が大きくなるにつれて小さくなり、前記求めたスクリュの正規化位置が小さくなるにつれて大きくなるように、前記求めた圧力傾きを前記求めたスクリュの正規化位置に基づいて補正することを特徴とする請求項4または5に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
- 前記圧力変化量は、前記求めた圧力傾きを前記求めたスクリュの正規化位置で除算し前記減速距離との積を演算して求めることを特徴とする請求項4または5に記載の射出成形機の圧力異常検出装置。
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