JP2628773B2 - 電動射出成形機の射出圧力制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出、保圧の駆動源にサーボモータを用い
た電動射出成形機の射出圧力制限装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、射出成形機においては、充填中に金型に過大な
圧力がかかることを避けるため、あるいは、射出工程か
ら保圧工程に切り換える際の圧力変化を小さくしてスク
リュオーバランが発生して過充填されるのを防止するた
め、さらに、高速射出時に射出工程から保圧工程に切り
換える判断を付加圧力によらないで行うために、充填中
に駆動源に何らかの方法により制限を加え、充填圧力が
制限以上にならないようにしている。

この場合、駆動源に油圧を用いた射出成形機において
は、充填圧力を制御するために充填を行う駆動源である
油圧回路の圧力を制限しており、駆動源にサーボモータ
を用いた射出成形機においては、サーボモータへの駆動
電流を供給するサーボアンプを制御して上記駆動電流を
制限している。

第３図は従来の射出成形機を示す図である。

図において、１は射出用サーボモータであり、該射出
用サーボモータ１の回転は、ボールねじ軸２を介してボ
ールねじナット３に伝達される。該ボールねじナット３
は、部材４と一体的に形成され、該部材４は、図示しな
いフレームの固定部材6,6′,7,7′間に架設されたガイ
ドバー5,5′に沿って、後述するスクリュ10の前後進方
向に移動自在に取り付けられる。したがって、ボールね
じ軸２の回転に伴い、部材４がガイドバー5,5′上を前
後進できる。そして、上記部材４の前後進運動はロード
セル８、ベアリング９を介してスクリュ10に伝えられ
る。

また、図示しない射出シリンダの中をスクリュ10が前
後進することにより、貯えられた溶融樹脂が金型内に押
し込まれて射出成形が行われる。この時、樹脂を押す力
がロードセル８により反力として検出され、ロードセル
アンプ13により増幅され、コントローラ15に入力され
る。

また、スクリュ10の移動量が分かるように部材４と固
定部材６（６′,7,7′）間に位置検出器（以下、「エン
コーダ」と言う。）11が取り付けられており、該エンコ
ーダ11から出力された信号は増幅器14により増幅され、
コントローラ15に入力される。コントローラ15はオペレ
ータの設定によりそれぞれの工程に応じた電流指令をサ
ーボアンプ12に出力し、射出用サーボモータ１を駆動す
る。

上記構成により、溶融樹脂を金型内に押し込む射出工
程では、スクリュ速度をフィードバックし、金型内に押
し込まれた溶融樹脂に一定圧をかける保圧工程では、ロ
ードセル８にかかる反力をフィードバックし、それぞれ
速度、反力（射出圧）を制御することにより成形が行わ
れる。

ここで、射出速度制御工程中にサーボアンプ12からサ
ーボモータ１に供給される電流を制限することにより、
サーボモータ１が発生するトルクが設定圧力に相当する
トルク以上にならないようにしている。

次に、上記従来の電動射出成形機においてコントロー
ラ内の制御について第４図に併用して説明する。

第４図は従来の電動射出成形機のコントローラの制御
ブロック図である。

図において、エンコーダ11からの信号が増幅器14を介
してコントローラ15に入力されると、該信号は微分器17
によって微分され、スクリュ速度検出信号ｄが与えられ
る。

ｃは射出工程中の射出速度設定信号で、該射出速度設
定信号ｃから上記スクリュ速度検出信号ｄを減算器22で
減じ（フィードバックし）この偏差信号を補償器16にお
いて補償減算した操作信号ｇがサーボアンプ12に送られ
る。

また、ａは射出速度制御工程中の制限圧力設定信号で
あり、制限器18に入力される。該制限器18は制限圧力設
定信号ａの大きさにより操作信号ｇを制限し、制限され
た操作信号ｉをサーボアンプ12に出力する。上記操作信
号ｉはサーボモータ１に対する電流指令、すなわちトル
クの指令であり、結果的に制限圧力設定信号ａによりサ
ーボモータ１が発生するトルクを制限することが可能と
なる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の電動射出成形機の制御方法
において、射出速度設定信号ｃ及びスクリュ速度検出信
号ｄが変化せず、操作信号ｇが制限圧力設定信号ａによ
り制限された場合と、射出速度設定信号ｃ又はスクリュ
速度検出信号ｄが変化して操作信号ｇが変化した場合で
操作信号ｉが同じ値をとることがある。

すなわち、油圧式、電動式に限らず射出中の射出速度
をフィードバック制御している糸において、駆動源の圧
力、電流を制限した場合、上記フィードバックは機能せ
ず、外乱に非常に弱い糸となってしまう。

また、この時操作信号ｉを操作することができるのは
制限圧力設定信号ａのみであるため、オープン制御とな
ってしまう。つまり、操作信号ｉは射出速度設定信号
ｃ、スクリュ速度検出信号ｄに対して感度が低い。

また、駆動源に対して制限が加えられるため、実際の
射出シリンダ、金型内等の樹脂に対しては正確な制限と
は言えない。そのため、単なる圧力フィードバック系に
よって充填を行うこともできるが、速度制御系から圧力
制御系に切り換えるときに射出圧力の連続性が損なわ
れ、良好な成形品を得ることができない。

本初明は、上記従来の電動射出成形機の射出圧力制限
装置の問題点を解決して、駆動源の圧力、電流を制限し
た場合、フィードバックを機能させることができ、外乱
に強く、かつ速度制御系から圧力制御系に切り換えると
きに射出圧力の連続性が損なわれることのない電動射出
成形機の射出圧力制限装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の電動射出成形機の射出圧力制限
装置は、圧力制限用のフィードバック系と、射出速度制
御用の速度フィードバック系と、上記圧力フィードバッ
ク系の内部に接続されるとともに上記射出速度制御用の
速度フィードバック系と共用される射出速度のフィード
バックとを有している。

そして、上記圧力フィードバック系の内部に圧力フィ
ードバックを選択的に動作させるためのスイッチ手段が
接続され、制限圧力設定値と射出圧を比較する手段が配
設される。上記スイッチ手段は、射出圧が制限圧力設定
値を越えたときに圧力フィードバックを動作させる。

（作用） 本発明によれば、上記のように圧力制限用の圧力フィ
ードバック系と、射出速度制御用の速度フィードバック
系と、上記圧力フィードバック系の内部に接続されると
ともに上記射出速度制御用の速度フィードバック系と共
用される射出速度のマイナフィードバックを有してい
る。

したがって、射出速度制御用の速度フィードバック系
により、射出速度設定値に基づく射出速度の制御を行う
とともに、圧力制限用の圧力フィードバック系によって
制限圧力設定値に基づく圧力制限を行うことができる。

また、上記圧力フィードバック系の内部に圧力フィー
ドバックを選択的に動作させるスイッチ手段が接続され
るとともに、制限圧力設定値と射出圧を比較する手段が
配設され、上記スイッチ手段は、射出圧が制限圧力設定
値を越えたとき圧力フィードバックを動作させるので、
それまでは通常の射出速度制御が行われ、スイッチ手段
が接続された後は保圧工程に移行するまで圧力を制限し
た制御が行われる。

したがって、スクリュ速度の連続性を確保することが
可能で、しかも速度フィードバックが機能しなくなるこ
ともない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明の電動射出成形機の射出圧力制限装置
のブロック図である。

図において、エンコーダ11からの信号が増幅器14を介
してコントローラ15に入力されると、外信号は微分器17
により微分されてスクリュ速度検出信号ｄが与えられ
る。

また、ａは射出工程中の制限圧力設定信号であり、減
算器23においてロードセルアンプ13からコントローラ15
に入力される射出圧検出信号ｅが減算（フィードバッ
ク）され、偏差信号ｈとなる。該偏差信号ｈは、スイッ
チ20を経て補償器19で補償演算され、操作信号ｊが得ら
れる。

ｃは射出工程中の射出速度設定信号であり、加算器21
においてこの射出速度設定信号ｃに上記操作信号ｊが加
えられ、速度フィードバック系（微分器→減算器22→補
償器16）への速度指令信号ｋが得られる。

この速度指令信号ｋは、減算器22において上記スクリ
ュ速度検出信号ｄが減算（フィードバック）され、偏差
信号ｌから得られる。該偏差信号ｌは補償器16によって
補償減算され、操作信号ｇとなってサーボアンプ12に送
られる。

また、24は比較器であり、上記制限圧力設定信号ａと
射出圧検出信号ｅが入力される。該比較器24の出力信号
ｍは上記スイッチ20をオンオフして上記偏差信号ｈを補
償器19に選択的に送る。

第２図は本発明の電動射出成形機の射出圧力制限装置
の動作フローチャートである。

ステップ まず、射出工程の開始時に制限圧力設定
信号ａと射出速度設定信号ｃを出力する。スイッチ20は
オフにされ、補償機19からの操作信号ｊはゼロにされ
る。そして、ｅ≧ａになるまで通常の射出速度制御を行
う。

ステップ ｅ≧ａになると、出力信号ｍによってスイ
ッチ20がオンになり、圧力制限による制御を実行する。

ステップ 圧力制限による制御は、スクリュ位置、
射出開始時からの時間等の保圧への切換条件が成立する
まで実行され、条件が成立すると、保圧制御へ移行し、
保圧制御を実行した後に終了する。

また、圧力制限による制御は、圧力制限用圧力フィー
ドバックの操作信号ｊと射出速度設定信号ｃを加算する
ことにより行われる。補償器19の伝達関数は、次式のよ
うに表される。

j/h＝1/Ts …（１） ただし、s:ラプラス演算子 T:積分時定数 上記（１）は積分器の伝達関数を示しており、圧力の
操作信号ｈが積分され操作信号ｊとして出力されるよう
になっている。

また、フィードバック系（微分器17→減算器22→補償
器16）への速度指令信号ｋは、 ｋ＝ｊ＋ｃ …（２） で表される。そして（１）、（２）式により ｋ＝ｃ＋h/Ts …（３） となる。

ここで、スイッチ20がオンするまで積分値すなわち操
作信号ｊはゼロであり、また操作信号ｈは、 ｈ＝ａ−ｅ… （４） であり、スイッチ20がオンする瞬間はｅ＝ａであるから
ｈ≒０となる。

また、スイッチ20がオンした瞬間はｊ≒０であるか
ら、ｋ≒ｃとなりスクリュ速度の連続性が保たれる。

この後、スクリュ前進がし射出圧が上昇しようとする
と、負の操作信号ｈが大きくなり、これが補償器19内で
積分され、（３）式によりｋ信号は、初期値ｃよりも減
少し、スクリュが減速される。

そして、スクリュが減速して射出圧が低下しようとす
ると、正と操作信号ｈが補償器19内で同様に積分され
る。

その結果、射出速度設定信号ｃと圧力フィードバック
系（ロードセルアンプ13→減算器23→補償器19）の組合
せにより、スイッチ20がオンしてから保圧工程に移行す
るまで射出圧力は、制限圧力設定し号ａの値に制御さ
れ、圧力が制限される。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、圧力フ
ィードバック系の内部に圧力フィードバックを選択的に
動作させるスイッチ手段が接続されるとともに、制限圧
力設定値と射出圧を比較する手段が配設され、上記スイ
ッチ手段は、射出圧が制限圧力設定値を越えたときに圧
力フィードバックを動作させるので、それまでは通常の
射出速度制御が行われ、スイッチ手段が接続された後は
保圧工程に移行するまで圧力を設定した制御が行われ
る。

そのため、スクリュ速度の不連続性もなく、良好な射
出圧力波形が与えられ、また、速度フィードバック系は
圧力制限を行うことによりオープンループとなることも
ないので、外乱にも強くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動射出成形機の射出圧力制限装置の
ブロック図、第２図は本発明の電動射出成形機の射出圧
力制限装置の動作フローチャート、第３図は従来の射出
成形機を示す図、第４図は従来の電動射出成形機のコン
トローラの制御ブロック図である。 １……射出用サーボモータ、12……サーボアンプ、13…
…ロードセルアンプ、15……コントローラ、16,19……
補償器、17……微分器、20……スイッチ、22,23……減
算器、24……比較器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）圧力制限用の圧力フィードバック系
   と、 （ｂ）射出速度制御用の速度フィードバック系と、 （ｃ）上記圧力フィードバック系の内部に接続されると
   ともに上記射出速度制御用の速度フィードバック系と共
   用される射出速度のマイナフィードバックと、 （ｄ）上記圧力フィードバック系の内部に接続されると
   ともに圧力フィードバックを選択的に動作させるための
   スイッチ手段と、 （ｅ）上記圧力フィードバック系における制限圧力設定
   値と射出圧を比較する手段を有しており、 （ｆ）上記スイッチ手段は、射出圧が制限圧力設定値を
   越えたときに圧力フィードバックを動作させるものであ
   ることを特徴とする電動射出成形機の射出圧力制限装
   置。