JP2014240162A - 射出成形機のバルブゲート制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推定外乱負荷トルクから異常負荷を判断する値をオペレータが設定する必要がなく自動的に設定出来る射出成形機のバルブゲート制御装置を提供する。【解決手段】サーボモータ１０を駆動源としたバルブゲート動作において、サーボモータ１０に加わる外乱トルクを推定する外乱推定オブザーバを制御装置１に組込み、該外乱推定オブザーバにより各成形サイクルのバルブゲート動作時の外乱負荷トルクを推定する。そして、記憶手段（例えばデータ保存用ＲＡＭ２４）に、当該成形サイクルより前の最新の１回若しくは、複数回分のバルブゲート動作の時間若しくはバルブゲート位置に対する該推定外乱負荷トルクを記憶する。記憶した推定外乱負荷トルクから基準外乱負荷トルクを求め、基準外乱負荷トルクから許容上限値を求め、さらに、現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクが前記許容上限値を超えたとき異常信号を出力するバルブゲート制御装置である。【選択図】図１

Description

本発明は射出成形機に関し、特にバルブゲート動作の異常を確認することが出来る射出成形機に関する。

射出成形する上で、不要なランナーを無くすホットランナー金型がある。ホットランナーには、樹脂の供給部にバルブゲートを使用するものがある（特許文献１，２参照）。これらのバルブゲートの開閉に、空気圧、油圧シリンダが使用されている。油圧、空気圧シリンダ駆動源の特徴は以下の通りである。
（油圧シリンダの特徴）：メンテナンスが面倒。汚れる。油温が安定する迄時間を要する。消費電力が大きい。空気圧より力が出る。
（空気圧シリンダの特徴）：油圧よりメンテナンスが容易。油圧より大型でないと同等の力が出せない。応答時間が遅い。応答時間にバラツキがある。

この為、駆動源にサーボモータを使用されることが増えている。サーボモータ駆動源の特徴は以下の通りである。
（サーボモータの特徴）：開閉速度を調整出来る。繰り返し精度が良い。配管不要。初期サンプル作製時間が短縮。応答性が良い。クリーンで静か。エネルギー効率良い。部品が高価である。

特許第３７５９８２７号公報 特開２００６−２３９８６３号公報

バルブゲートを駆動する場合、油圧、空気圧式よりサーボモータ駆動源の方が種々の面で優れている。しかし、駆動源を変更しても、樹脂内に金属片、石等が含まれていると、バルブゲート内で詰まってしまったり、バルブゲート自体の劣化損傷により、必要以上の射出圧力がかかりキャビティを壊してしまうことがある。

サーボモータを使用しこれらの問題点を改善しようとした場合の欠点を説明する。外乱推定オブザーバで求めた推定外乱負荷トルクと設定許容値とを比較し、異常負荷を検出する方法においては、許容値を設定しなければならない。金型によって負荷の許容範囲は異なり、かつバルブゲートの機構部摩擦、樹脂抵抗が異なるから、負荷異常と判断するための設定許容値も金型によって異なることになる。そのため、金型を交換する毎にこの負荷異常を判断するための許容値を設定する必要がある。許容値として最適な許容範囲内の最大値が設定されておらず、この許容範囲の最大値よりも大きい設定値が設定されている時には、バルブゲートやキャビティを破損させる恐れがある。

又、許容範囲内の最大値よりも小さな値の許容値が設定されている時には、各バルブゲート動作毎におけるバルブゲートの機構部摩擦、樹脂抵抗のばらつき等によって変化する外乱負荷トルクが、この設定許容値を超えて正常なバルブゲート動作であるにも拘わらず、負荷異常としてアラーム等を出力し動作を停止することになり、生産効率を低下させることになる。そのため、異常負荷を判断するための許容値は金型毎に最適な値を設定する必要がある。しかし、上述したように、金型によって、この許容値は変わるものであるから、許容値を設定するオペレータには金型の知識、経験等が必要になる。又、知識や経験があったとしても最適の許容値を設定することは非常に困難である。

そこで、本発明の目的は、推定外乱負荷トルクから異常負荷を判断する値をオペレータが設定する必要がなく自動的に設定出来る射出成形機のバルブゲート制御装置を提供することにある。

本願の請求項１にかかわる発明は、サーボモータを駆動源としたバルブゲート動作において、サーボモータに加わる外乱トルクを推定する外乱推定オブザーバを制御装置に組込み、該外乱推定オブザーバにより各成形サイクルのバルブゲート動作時の外乱負荷トルクを推定する。そして、記憶手段に、当該成形サイクルより前の最新の１回若しくは、複数回分のバルブゲート動作の時間若しくはバルブゲート位置に対する該推定外乱負荷トルクを記憶する。記憶した推定外乱負荷トルクから基準外乱負荷トルクを求める手段と、基準外乱負荷トルクから許容上限値を求める手段とを設け、さらに、現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクが前記許容上限値より大きいとき異常信号を出力する判別手段とを備えるバルブゲート制御装置である。

そして、請求項１に係る発明は、バルブゲート動作における異常負荷判別のための許容範囲を、直前の１回もしくは複数回の正常なバルブゲート動作時に得られた推定外乱負荷トルクから基準外乱負荷トルクを自動的に求め、この基準外乱負荷トルクに基づいて、異常負荷の判別をするようにしたから、オペレータは異常負荷判別のための基準値を設定する必要がない。

請求項２に係わる発明は、特に、異常信号が出力された時、そのバルブゲート動作時における推定外乱負荷トルクは、基準外乱負荷トルクに含めない様にした。

そして、請求項２に係る発明は、正常なバルブゲート動作で得られたデータに基づいて基準外乱負荷トルクが求められ、この基準外乱負荷トルクにより求められる許容範囲により異常負荷が判別されるから、より正確に異常負荷の判別が最適に行なわれる。

請求項３に係わる発明は、さらに、前記許容上限値を画面上で任意に設定することが出来、また、画面に現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルク、基準外乱負荷トルク及び上限値又は基準外乱負荷トルクと現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクとの偏差を時間又はバルブゲート（バルブピン）位置に対してグラフ表示させる。

そして、請求項３に係る発明は、基準外乱負荷トルクにより求められる許容範囲は、一律の値ではなく、バルブゲートストローク間の波形であることから、バルブゲート（バルブピン）の位置に応じた最適な許容範囲となり、より正確に異常負荷を判別出来る。

請求項４に係わる発明は、前記許容上限値を求める手段で前記基準外乱負荷トルクから許容下限値をも求めるようにし、前記判別手段で現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクが前記許容下限値を超えた時も異常信号を出力する。

請求項５に係わる発明は、特に、全自動成形開始後所定のサイクルにおいては、そのサイクルの推定外乱負荷トルクを基準外乱負荷トルクを求めるデータに含ませない様にしている。そして、この基準外乱負荷トルクを求めるデータに含ませない全自動成形開始後所定のサイクル数を表示手段の画面上で設定することが出来る様にした。

請求項７に係わる発明は、前記基準外乱負荷トルクを当該成形サイクル前の複数の成形サイクルにおけるバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクの平均値とした。

本発明により、推定外乱負荷トルクから異常負荷を判断する値をオペレータが設定する必要がなく自動的に設定出来る射出成形機のバルブゲート制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態のバルブゲート制御装置を構成する射出成形機の制御装置の要部ブロック図である。 本発明の同実施形態におけるバルブゲート異常負荷検出制御処理のフローチャートである。 図２の本発明の同実施形態におけるバルブゲート異常負荷検出制御処理のフローチャートの続きである。 同実施形態におけるデータ保存用ＲＡＭに設けられたテーブルの説明図である。 同実施形態の表示装置におけるバルブゲート異常負荷検出制御設定表示画面の一例である。 バルブゲートの動作を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
図６は、ホットランナーバルブゲートのバルブピン２の開閉の一例を示している。バルブゲートには、直線往復移動するバルブピン２や、回転往復動作するバルブゲートがある。バルブピン２もバルブゲートも機能としては同じであるから、ここでは直線往復移動するものについて説明する。このバルブピン２を直接若しくは、機構部を通してサーボモータで駆動させる。

図１は、本発明のバルブゲート制御装置を構成する射出成形機の制御装置１の一実施形態のブロック図である。制御装置１は、数値制御用マイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２５、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣＣＰＵ２１、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ２２、及び、Ａ／Ｄ変換器１２を介して射出成形機本体側に設けられた射出圧等の各種圧力を検出するセンサからの信号を、サンプリング処理を行なってＲＡＭ１４に格納する圧力モニタＣＰＵ２０を有し、バス３０を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行なえるようになっている。

ＰＭＣＣＰＵ２１には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等を記憶したＲＯＭ１５および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１６が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２５には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したＲＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２８が接続されている。

また、サーボＣＰＵ２２には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行なうサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１７やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１８が接続されている。圧力モニタＣＰＵ２０には、該圧力モニタＣＰＵ２０が行なう制御の制御プログラムを記録したＲＯＭ１３及び、前述した、各種センサが検出した圧力等を記録するＲＡＭ１４が接続されている。更に、サーボＣＰＵ２２には、該ＣＰＵ２２からの指令に基づいて型締用、射出用、スクリュ回転用、エジェクタ用、バルブゲート用等の各軸のサーボモータ１０を駆動するサーボアンプ１９が接続され、各軸サーボモータ１０に取り付けられた位置・速度検出器１１からの出力がサーボＣＰＵ２２に帰還されるようになっている。各軸の現在位置は位置・速度検出器１１からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ２２により算出され、各軸の現在位置記憶レジスタに更新される。

図１においてはバルブゲートを駆動するサーボモータ１０と該サーボモータ１０に取り付けられ、該サーボモータの回転位置によって、バルブゲート（バルブピン２）の位置等を検出する位置・速度検出器１１についてのみ示しているが、クランプ用、射出用、エジェクタ用等の各軸の構成は皆これと同様である。

インターフェイス２３は射出成形機本体の各部に配備したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信したり射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達したりするための入出力インターフェイスである。ＬＣＤ（液晶表示装置）付手動データ入力装置２９はＬＣＤ表示回路２６を介してバス３０に接続され、グラフ表示画面や機能メニューの選択及び各種データの入力操作等が行なえるようになっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。

不揮発性メモリで構成されるデータ保存用ＲＡＭ２４は射出成形作業に関する成形条件と各種設定値、パラメータ、マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。又、本発明と関係して、後述する推定外乱負荷トルク値のデータを記憶するテーブルがこのデータ保存用ＲＡＭ２４に設けられている。

以上の構成により、ＰＭＣＣＰＵ２１が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣＣＰＵ２５がＲＯＭ２７の運転プログラムやデータ保存用ＲＡＭ２４に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行ない、サーボＣＰＵ２２は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器１１で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、従来と同様に位置ループ制御、速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。

上述した構成は従来の電動射出成形機の制御装置と変わりはなく、本発明のバルブゲート制御装置はこの制御装置１によって構成されている。そして、従来の制御装置と異なる点は、不揮発性メモリで構成されたデータ保存用ＲＡＭ２４に、外乱推定オブザーバで所定サンプリング周期毎推定された外乱負荷トルクの値のデータ、基準外乱負荷トルクとしてのその平均値、平均値から求められる許容範囲の上限値、下限値及び推定外乱負荷トルク値と平均値との偏差を記憶するテーブルＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ，ＴＥが設けられていること、サーボＣＰＵ２２に接続されたＲＯＭ１７に、速度ループに対して組込み、サーボモータ１０に加わる外乱トルクを推定する外乱推定オブザーバのプログラム、及びこの外乱推定オブザーバの処理によって求められた推定外乱負荷トルクに基づいて、バルブゲート（バルブピン）ストロークの区間における異常負荷を検出する処理のプログラムが格納されている点において、従来の制御装置とは異なるものである。

次に、この制御装置１によって構成されるバルブゲート制御装置による異常負荷検出処理について、図２、３に示すサーボＣＰＵ２２が実行する異常負荷検出処理のフローチャートと共に説明する。まず、成形条件と共にこのバルブゲート動作のための条件をも設定する。

図５はＬＣＤ付手動データ入力装置２９を操作して呼び出したバルブゲート動作における異常負荷検出条件設定表示画面を示す図である。この異常負荷検出条件表示画面を呼び出し、バルブゲートに加わる異常負荷検出制御動作を実施するか否かを設定する。図５では「バルブゲート異常負荷検出制御 ＯＮ」としてバルブゲートに加わる異常負荷検出制御動作を実行させる様に設定された例を示している。さらに、「バルブゲート異常負荷検出制御 ＯＮ」とした場合には、異常負荷の検出制御動作を実行させない自動成形サイクル開始後のサイクル数Ｔを設定する。これは、自動成形開始直後は、温度変化等によりバルブゲート等における摩擦力が安定せず、その結果、推定される外乱負荷トルクも変動することから、正常なバルブゲート動作を行なった時のトルクが安定するのを待つために、サーボモータ１０の出力トルクが安定する程度のサイクル数を設定する。図５の例では「２回」を設定している。さらに、本発明は、外乱推定オブザーバで推定した推定外乱負荷トルクの平均値を基準外乱負荷トルクとし、この基準外乱負荷トルクに加算し、許容可能範囲の上限値、下限値を決めるシフト量±Ｋを設定するようにしている。

なお、図５に示した実施形態では、この上限値、下限値共に同じ量のシフト量として±Ｋとしているが、上限値、下限値を決めるシフト量をそれぞれ異なる値にしても良い。上限値は金型を損傷させない範囲の適当な値で良い。また、下限値は、樹脂の充填不良等を検出するもので、この検出に最適なシフト量を設定すれば良い。なお、最初は適当なシフト量を設定しておく。

そして、後述するように、全自動成形が行われると、バルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクの平均（波形）が基準外乱負荷トルクとして求められるので、この平均を図５に示すようにグラフ表示させ、この平均波形に基づいて金型を破損させない許容範囲の最大値を上限値のシフト量＋Ｋとして設定し直し、下限値はこの基準外乱負荷トルクとしての平均より小さく、成形品がないときのバルブゲート動作よりも少し大きい値になるようなシフト量−Ｋを設定するようにする。

そこで、全自動成形サイクルが開始されると、サーボＣＰＵ２２は、図２、図３にフローチャートで示す処理を開始する。なお、自動成形サイクルが指令されたときの初期設定で、サーボＣＰＵ２２は、後述する射出回数を計数するショットカウンタＳＣを「１」、バルブゲート動作のストローク区間でのサンプリング周期における推定外乱負荷トルクのデータＤＡを記憶するデータ保存用ＲＡＭ２４内に設けられたテーブルＴＡの格納位置を示すポインタａを「０」、フラグＦを「０」に設定している。又、推定外乱負荷トルク等を記憶するテーブルＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ，ＴＥも記憶データが全てクリアされる。

サーボＣＰＵ２２は、まずショットカウンタＳＣがバルブゲート異常負荷検出制御を実行させない設定サイクル数Ｔを越えているか判断し（ステップＳ１）、越えていなければ、当該バルブゲート異常負荷検出制御処理は終了する。なおショットカウンタＳＣは、１成形サイクル終了毎に「１」インクリメントされるもので、このバルブゲート異常負荷検出制御処理以外の処理周期においてインクリメントされるものである。

以後、ショットカウンタＳＣが設定サイクル数Ｔを越えるまで待ち、この設定サイクル数Ｔを越えて、バルブゲート動作が安定したとみなされた後は、ステップＳ１からステップＳ２に移行し、バルブゲート動作開始か判断する。この判断は、従来と同様で可動金型の位置等によって判断している。

バルブゲート動作開始が検出されると、サンプリングの指標ｎを「０」にセット（ステップＳ３）、速度ループに対して組み込まれ、速度ループ処理と共に実行された外乱推定オブザーバの処理により推定された推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）を読み取る（ステップＳ４）。なお、この外乱推定オブザーバの処理については、例えば、特開平１０−１１９１０７号公報で既に周知であるので、具体的な処理については省略する。

次に、フラグＦが「１」か判断し（ステップＳ５）、「１」でなければ、ステップＳ８に移行する。このフラグＦは、後述するように基準外乱負荷トルクとしての平均値を求める全てのデータが得られた時「１」に設定されるもので、最初はバルブゲート動作の設定回数の平均を求める全てのデータが得られてないから「０」であり、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、求められた推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）をデータＤＡ（ａ，ｎ）としてテーブルＴＡに格納する。即ち、バルブゲート動作（成形サイクル）の回数を示す指標ａ、及びそのバルブゲート動作におけるサンプリング数を示す指標ｎに基づいて、テーブルＴＡの指標ａ、ｎに対応したアドレスに、求めた推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）をデータＤＡ（ａ，ｎ）として記憶する。

そして、バルブゲート（バルブピン）ストロークエンドか判断し（ステップＳ９）、ストロークエンドでなければ指標ｎを「１」インクリメントし（ステップＳ１０）、ステップＳ４に戻る。なお、このバルブゲート（バルブピン）ストロークエンドかの判断は、バルブゲートを駆動するサーボモータに取り付けられた、位置・速度検出器１１で検出され現在位置記憶レジスタに記憶されたサーボモータ１０の位置によって判断する。バルブゲート機構はサーボモータの回転をボールねじ等の回転運動を直線運動に変換する機構等により直線運動に変えて、バルブゲート（バルブピン）を直線移動させるものであるが、サーボモータの回転はバルブゲート（バルブピン）の位置と１対１の関係にあり、サーボモータの回転位置がわかれば、バルブゲート（バルブピン）の位置がわかるものである。

以下、所定サンプリング周期毎（速度ループ処理周期毎）、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０の処理を繰り返し実行し、バルブゲート（バルブピン）ストロークエンドとなると、ステップＳ９からステップＳ１１に移行して、バルブゲート動作のストロークのサンプリング総数ｊとして指標ｎの値をレジスタに記憶する。

こうして、外乱推定オブザーバによって求めたバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）がデータＤＡ（ａ，ｎ）としてテーブルＴＡに記憶される。最初は、ａ＝０であるから、図４に示すテーブルＴＡにＤＡ（０，０）〜ＤＡ（０，ｊ）のデータが記憶されたことになる。

次に再び指標ｎを「０」にクリアし（ステップＳ１２）、基準外乱負荷トルクとしての推定外乱負荷トルクの平均値ＤＢ（ｎ），許容範囲の上限値ＤＣ（ｎ）、下限値ＤＤ（ｎ）を求める処理ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５を実行する。即ち、テーブルＴＡに記憶するバルブゲート動作（成形サイクル）０〜ｉの各ｎ番目のサンプリング時の推定外乱値のデータを加算し、バルブゲート動作（成形サイクル）の数（ｉ＋１）で除して平均値ＤＢ（ｎ）を求め、図４に示すようにテーブルＴＢに格納する（ステップＳ１３）。又、この平均値ＤＢ（ｎ）に設定シフト量＋Ｋを加算し許容範囲の上限値ＤＣ（ｎ）を求め、図４に示すようにテーブルＴＣに格納する（ステップＳ１４）。

さらに、この平均値ＤＢ（ｎ）に設定シフト量−Ｋを加算し許容範囲の下限値ＤＤ（ｎ）を求め、図４に示すようにテーブルＴＤに格納する（ステップＳ１５）。そして、指標ｎがサンプリング総数ｊになるまで（ステップＳ１６）、指標ｎを「１」インクリメントしながら（ステップＳ１７）、前記平均化処理（ステップＳ１３）、許容範囲の上限値、下限値を求める処理（ステップＳ１４、Ｓ１５）を実施する。なお、最初は、テーブルＴＡに、全てのデータが格納されていないから、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５で求められる平均値ＤＢ（ｎ）、上限値ＤＣ（ｎ）、下限値ＤＤ（ｎ）は、正確なものが得られないが、これはテーブルＴＡにデータが埋まる総数（ｉ＋１）回のバルブゲート動作（成形サイクル）のデータが得られるまでであり、以後は正確なデータが得られる。

指標ｎがサンプリングの総数ｊに達するとステップＳ１６からステップＳ１８に移行し、指標ａを「１」インクリメントし、該指標ａがテーブルＴＡで記憶するバルブゲート動作（成形サイクル）の数に対応する最終アドレスｉの値を越えたか判断する（ステップＳ１９）。即ち、当該バルブゲート動作によりテーブルＴＡの最終アドレスｉに推定外乱負荷トルクのデータが書きこまれたか否かを判断する。指標ａの値が最終アドレスｉの値を超えていなければ、当該バルブゲート動作における異常検出処理は終了する。

以下、成形サイクルが開始される毎に、ステップＳ１〜Ｓ３、及びステップＳ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０の繰り返し処理、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３〜Ｓ１７の繰り返し処理、ステップＳ１８、Ｓ１９の処理を実行し、指標ａが「ｉ」となっていると、その時点では、ステップＳ８でテーブルＴＡのアドレスｉの欄に推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）がデータＤＡ（ｉ，０）〜ＤＡ（ｉ，ｊ）として書き込まれる。又、テーブルＴＡに格納するバルブゲート動作（成形サイクル）の数（ｉ＋１）に対応するデータが全てテーブルＴＡに格納されているから、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理によって求められる平均値ＤＢ（ｎ）、許容範囲の上限値ＤＣ（ｎ）、下限値ＤＤ（ｎ）は正確なものとなる。即ち、ステップＳ１３の処理によって、平均値ＤＢ（ｎ）は次のようにして求められる。
ＤＢ（０）＝{ＤＡ（０，０）＋ＤＡ（１，０）＋・・・＋ＤＡ（ｉ，０）}／（ｉ＋１）
ＤＢ（１）＝{ＤＡ（０，１）＋ＤＡ（１，１）＋・・・＋ＤＡ（ｉ，１）}／（ｉ＋１）
・
ＤＢ（ｎ）＝{ＤＡ（０，ｎ）＋ＤＡ（１，ｎ）＋・・・＋ＤＡ（ｉ，ｎ）}／（ｉ＋１）
・
ＤＢ（ｊ）＝{ＤＡ（０，ｊ）＋ＤＡ（１，ｊ）＋・・・＋ＤＡ（ｉ，ｊ）}／（ｉ＋１）

又、ステップＳ１４及びステップＳ１５で許容範囲の上限値、下限値は、求めた各平均値ＤＢ（０）〜ＤＢ（ｊ）にシフト量＋Ｋ、−Ｋを加算して求められる。そして、ステップＳ１８で指標ａはインクリメンタルされ該指標ａの値がｉの値を超えると、ステップＳ１９からステップＳ２０に移行し、フラグＦを「１」にセットし、指標ａを「０」にクリアする（ステップＳ２０）。即ち、テーブルＴＡのバルブゲート動作工程のデータを格納する最終アドレスｉまでデータが記憶されると、次の成形サイクルのバルブゲート動作時では最初に戻り、アドレス「０」から再びデータを格納するように指標ａを「０」にクリアするものである。その結果、テーブルＴＡには、現在の成形サイクルのバルブゲート動作より前（過去）の（ｉ＋１）個の最新の成形サイクルのバルブゲート動作のデータが常に記憶されることになる。

そして、次の成形サイクルのバルブゲート動作工程からは、フラグＦが「１」にセットされているから、ステップＳ５からステップＳ６に移行し、外乱推定オブザーバで求めた推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）よりテーブルＴＢに記憶する平均値ＤＢ（ｎ）を減じて、求めた推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）と平均値ＤＢ（ｎ）との偏差ＤＥ（ｎ）を求め、図４に示すようにテーブルＴＥに格納する。そして、推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）がテーブルＴＣ、ＴＤに記憶する許容範囲の上限値ＤＣ（ｎ）、下限値ＤＤ（ｎ）を越え、許容範囲外か判断し（ステップＳ７）、越えてなければ、ステップＳ８に移行し、越えていれば、ステップＳ２２に移行して許容範囲外の負荷がバルブゲートに加わったことを示す負荷異常信号を出力しサーボモータ１０の動作を停止させる等のアラーム処理を行い、このバルブゲート動作の異常負荷検出処理を終了する。

このように基準外乱負荷トルクとしての平均値は一番新しい過去（ｉ＋１）回分の成形サイクルのバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクによって求められ、かつ許容範囲の上限値、下限値もこの平均値に連動してシフトし、常に平均値より設定シフト量−Ｋだけ小さい下限値（波形）と設定値＋Ｋだけ大きい上限値（波形）の範囲内かを判断するから、温度変化等によって平均値が変動しても、最適な許容範囲を維持することが出来る。又、金型が交換されても、正常なバルブゲート動作における推定外乱負荷トルクの平均値によって許容範囲の上限値、下限値、即ち、バルブゲート動作時の異常負荷を判断する許容範囲を自動的に求め、この求めた許容範囲によって、異常負荷を判断するので、従来の様に、経験と勘でこの異常負荷を判断する許容範囲を設定する必要が無く、かつ、常に最適な許容範囲を自動的に設定することが出来る。

なお、金型を交換したとき等は、最初はバルブゲート（バルブピン）の設定に誤りがないかなどを監視しながら、少なくとも、テーブルＴＡに記憶される成形サイクル（ｉ＋１）だけデータを採取する必要がある。一旦、正常なバルブゲート動作の（ｉ＋１）回の推定外乱負荷トルクのデータＤＡ（０，０）〜ＤＡ（ｉ，ｊ）が得られた後は、図２に示す様に、推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）が許容範囲の上限値ＤＣ（ｎ）、下限値ＤＤ（ｎ）を越えたときには、テーブルＴＡにはこの推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）は格納されない。即ち、テーブルＴＡには正常なバルブゲート動作のときのみの推定外乱負荷トルクＹ（ｎ）しか格納されないので、このテーブルＴＡに格納されたデータで平均が求められ許容範囲の上限値、下限値が求められるものであるから、常に正確な許容範囲が求められるものである。

又、ＬＣＤ付手動データ入力装置２９に設けられたファンクションキー（ソフトキー）等を操作して、テーブルＴＡに格納されている１番最新の推定外乱負荷トルクのバルブゲート動作時の波形、テーブルＴＢ，ＴＣ，ＴＤ，ＴＥに記憶されたデータを表示画面としてのディスプレイ画面に図５に示すようにグラフ表示させることが出来る。なお、図５では、テーブルＴＡに格納されている１番最新の推定外乱負荷トルクのバルブゲート動作時の波形、テーブルＴＢに格納された基準外乱負荷トルクの平均値の波形、テーブルＴＣ、ＴＤに格納された許容範囲の上限値、下限値の波形を表示した例を示している。

このように、平均値の波形や許容範囲の上限値、下限値の波形が表示されるから、オペレータは、この表示された波形を参照して、許容範囲の上限値、下限値を決めるシフト量＋Ｋ、−Ｋを最適なものに設定し直すことが出来る。１番最新の推定外乱負荷トルクのバルブゲート動作時の波形をテーブルＴＡに記憶されたデータに基づいて表示する代わりに、もしくは更に追加して、テーブルＴＥに記憶するデータをグラフ表示しても良い。このテーブルＴＥに記憶するデータは基準外乱負荷トルクとしての平均値と、１番最新のバルブゲート動作時における推定外乱負荷トルクの偏差を記憶するものであるから、平均値との偏差の波形が表示されることになり、平均値との乖離が直接目視出来、現在の状態の把握がより明確に出来るという効果がある。

又、本発明は、異常負荷を判別する基準としてバルブゲート動作のストロークの全区間に対して一律に一定の値を使用するものではなく、ストローク内のバルブゲート（バルブピン）の位置に応じて、異常負荷を判別する基準となる許容範囲の上限値、下限値が変わることになり、より正確に異常負荷を判別することが出来る。例えば、バルブゲート動作のストロークに対して一律に１つの設定値であれば、ある位置においては、この設定値は大きすぎ、異常負荷が生じているにも拘わらずそれを検出出来ないという問題が生じ、逆に設定値が小さ過ぎると、ある位置では、正常なバルブゲート動作であるにも係わらず、異常負荷と判別してしまう現象が生じる。

これに対して、本発明は、バルブゲート動作のストローク内のバルブゲート（バルブピン）の位置に応じて異常負荷を判別する基準となる許容範囲が変わるので、一定値を判別の基準として用いる場合より正確に異常負荷を検出でき、金型を正確に保護することが出来る。

上述した実施形態では、１番最新の推定外乱負荷トルクや平均値、許容範囲の上限値、下限値等のグラフ表示を時間の関数として表示した。時間に替えてバルブゲート（バルブピン）の位置、バルブゲートを駆動するサーボモータの回転位置の関数として表示しても良い。即ち、サーボモータ１０に取り付けられた位置・速度検出器１１で検出されるサーボモータ１０の回転位置は、該サーボモータ１０で駆動されるバルブゲート（バルブピン）の位置と１対１の対応関係があるから、この位置・速度検出器１１で検出されるサーボモータ１０の回転位置の関数として前記基準外乱負荷トルクの平均値や許容範囲の上限値等のグラフ表示を行なっても良い。この場合には、サーボモータ１０が所定量移動する毎に外乱推定オブザーバで求められた推定外乱負荷トルクを記憶し、この記憶されたデータに基づいて、平均値、許容範囲の上限値、下限値を求めグラフ表示すれば良い。又、異常負荷か否かの判断も、この位置に対応して判断すれば良い。

又、推定外乱負荷トルクの採取はこの実施形態と同一で所定周期毎採取し、かつ、その時のサーボモータ１０の回転位置をも記憶しておき、この位置に基づいて推定外乱負荷トルクを表示する。又、平均値は、得られた推定外乱負荷トルクとその時の位置に基づいて、内挿して所定位置の推定外乱負荷トルクを求めるか、所定位置に一番近い位置の推定外乱負荷トルクをこの所定位置の推定外乱負荷トルクとして、各所定位置の推定外乱負荷トルクよりも平均値を求めグラフ表示しても良い。

１ 制御装置
２ バルブピン
１０ サーボモータ
１１ 位置・速度検出器
１２ Ａ／Ｄ変換器
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ ＲＯＭ
１６ ＲＡＭ
１７ ＲＯＭ
１８ ＲＡＭ
１９ サーボアンプ
２０ 圧力モニタＣＰＵ
２１ ＰＭＣＣＰＵ
２２ サーボＣＰＵ
２３ インターフェイス
２４ データ保存用ＲＡＭ
２５ ＣＮＣＣＰＵ
２６ ＬＣＤ表示回路
２７ ＲＯＭ
２８ ＲＡＭ
２９ ＬＣＤ／ＭＤＩ

ＴＡ 推定外乱負荷トルク値のデータテーブル
ＴＢ 基準外乱負荷トルクの平均値のデータテーブル
ＴＣ 許容範囲の上限値のデータテーブル
ＴＤ 許容範囲の下限値のデータテーブル
ＴＥ 推定外乱負荷トルク値と基準外乱負荷トルクの平均値の偏差のデータテーブル

Claims (7)

1. サーボモータを駆動制御してバルブゲートを駆動する射出成形機におけるバルブゲート制御装置であって、
   前記サーボモータに加わる外乱トルクを推定する外乱推定オブザーバと、
   前記外乱推定オブザーバにより各成形サイクルのバルブゲート動作時の外乱負荷トルクを推定し、当該成形サイクルより前の最新の１回もしくは複数回分のバルブゲート動作の時間若しくはバルブゲート位置に対する該推定外乱負荷トルクを記憶する手段と、
   前記記憶した推定外乱負荷トルクから基準外乱負荷トルクを求める手段と、
   前記基準外乱負荷トルクから許容上限値を求める手段と、
   現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクが前記許容上限値より大きいとき異常信号を出力する判別手段とを備えた射出成形機のバルブゲート制御装置。
2. 異常信号が出力されたとき、そのバルブゲート動作時における推定外乱負荷トルクは、基準外乱負荷トルクに含めない請求項１記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。
3. さらに、前記許容上限値を画面上で任意に設定する設定手段と、
   画面に現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルク、基準外乱負荷トルク及び上限値又は基準外乱負荷トルクと現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクとの偏差を時間又はバルブゲート位置に対してグラフ表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１又２の何れかに記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。
4. 前記許容上限値を求める手段は、前記基準外乱負荷トルクから許容下限値をも求め、前記判別手段は、現在のバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクが前記許容下限値より小さいときも異常信号を出力する請求項１乃至３の何れか１つに記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。
5. 全自動成形開始後所定のサイクルの推定外乱負荷トルクは基準外乱負荷トルクを求めるデータに含ませない請求項１乃至４の何れか１つに記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。
6. 基準外乱負荷トルクを求めるデータに含ませない全自動成形開始後所定のサイクル数は、表示手段の画面上で設定することが出来る様にした請求項５記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。
7. 前記基準外乱負荷トルクは、当該成形サイクル前の複数の成形サイクルにおけるバルブゲート動作時の推定外乱負荷トルクの平均値である請求項１乃至６のいずれか１つに記載の射出成形機のバルブゲート制御装置。

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