JP4098277B2 - Control method of injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、サーボ機構によりアクチュエータを位置決めする際の目標位置における位置決め精度を向上させる制御方法に関する。 The present invention relates to a control method for improving positioning accuracy at a target position when an actuator is positioned by a servo mechanism.
射出成形機におけるアクチュエータがサーボモータ等に基づく従来のサーボ機構で制御されるエジェクタ装置であるとき、サーボモータで前後動駆動されるエジェクタプレートは、サーボモータの前進駆動力が解除または減少されたときエジェクタプレートを自動的に後退させるためのばねを備えている。そのため、サーボモータのエジェクタプレート前進駆動における負荷にはばねの圧縮力が加わり、前進するに従いサーボモータの負荷は増大することとなる。このような状況でばねの圧縮力が比較的大きいときには、サーボ機構の位置決め比例ゲインはエジェクタプレートがその全ストロークで安定して作動するような比較的低い比例ゲインに固定的に設定されているので、エジェクタプレートはその前進位置決め位置である目標位置に到達出来ないことがある。このような事態では、エジェクタ装置は成形品を十分に金型から離型させることができず、エジェクタプレートが目標位置に到達しないので射出成形機の作動が中断して停止することになる。 When the actuator in an injection molding machine is an ejector device controlled by a conventional servo mechanism based on a servo motor, etc., the ejector plate driven back and forth by the servo motor is when the forward drive force of the servo motor is released or reduced A spring for automatically retracting the ejector plate is provided. Therefore, the compression force of the spring is added to the load in the ejector plate advance drive of the servo motor, and the load on the servo motor increases as the actuator moves forward. When the compression force of the spring is relatively large in such a situation, the positioning proportional gain of the servo mechanism is fixedly set to a relatively low proportional gain so that the ejector plate operates stably over its entire stroke. In some cases, the ejector plate cannot reach the target position which is the forward positioning position. In such a situation, the ejector device cannot sufficiently release the molded product from the mold, and the ejector plate does not reach the target position, so that the operation of the injection molding machine is interrupted and stopped.
本発明の技術分野に関連して、特許文献1がある。特許文献1に開示された制御方法は、サーボモータの出力トルクを所定の値に制限することにより、射出充填圧力が所定の圧力制限値を越えないようにしながら射出を行う電動式射出成形機の射出制御方法において、前記サーボモータの出力トルク制限値の所定値手前から又は手前にかけて、該サーボモータの出力トルクを変化させる制御ゲインを所定量低下させることにより、該サーボモータの出力トルク惹いては前記射出充填圧力の増加又は減少比率を減少させ、もって該サーボモータの出力トルク惹いては前記射出充填圧力を所定の制限値に到達又は所定の制限値から降下させるように制御するものである。しかしながら、特許文献1の技術は制御ゲインに関わる点が本発明と共通するのみであり、課題や作用効果等は全く異なるものである。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、射出成形機のアクチュエータを負荷の変動に関わらず正確に位置決めする制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control method for accurately positioning an actuator of an injection molding machine regardless of fluctuations in load.
すなわち、請求項1の発明は、サーボ機構によりエジェクタプレートを位置決めする射出成形機の制御方法において、前記エジェクタプレートは該エジェクタプレートの位置決め目標位置の所定距離手前の位置から前記目標位置に到達するまで、前記目標位置までの距離に応じて比例ゲインを増加させて位置決め制御されるとともに、前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達したときには、前記比例ゲインを前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達する直前の値よりもさらに大きな値に切り換えることを特徴とする射出成形機の制御方法に係る。
That is, the invention of
請求項1の発明は、サーボ機構によりエジェクタプレートを位置決めする射出成形機の制御方法において、前記エジェクタプレートは該エジェクタプレートの位置決め目標位置の所定距離手前の位置から前記目標位置に到達するまで、前記目標位置までの距離に応じて比例ゲインを増加させて位置決め制御されるとともに、前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達したときには、前記比例ゲインを前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達する直前の値よりもさらに大きな値に切り換えるので、安定したゲインの切り換えを行うことができ、アクチュエータの位置決めが正確に実行される。
The invention according to
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明を実施するサーボ機構をアクチュエータとその制御ブロックで示す説明図、図2はサーボ機構における本発明の制御方法を示す流れ図、図3は本発明の制御方法におけるゲインの変化状況を示すグラフ、図4は従来の制御方法におけるゲインの変化状況を示すグラフである。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a servo mechanism that implements the present invention by an actuator and its control block, FIG. 2 is a flowchart showing the control method of the present invention in the servo mechanism, and FIG. 3 shows a gain change state in the control method of the present invention. FIG. 4 is a graph showing a gain change state in the conventional control method.
図1に示すように、型締装置10は、射出成形機1における固定盤14に取付けた固定金型13と可動盤16に取付けた可動金型15を開閉し圧締するものである。固定金型13と可動金型15は固定盤14と可動盤16により型閉じされ、型合わせされると成形品17を成形するためのキャビティが形成される。溶融樹脂は、固定金型13に当接する射出装置2からキャビティ内に射出され冷却固化して成形品17となる。成形品17は、収縮して可動金型15のコアに付着し、可動盤16の固定盤14からの離隔に伴って可動金型15とともに型開き移動する。
As shown in FIG. 1, the
可動金型15は、固定金型13との間に成形品17が容易に取出せる空間が生ずるまで型開き移動した後停止する。そして、成形品17を可動金型15から離型させるためにエジェクタ装置11を作動させる。エジェクタ装置11は、射出成形機1におけるアクチュエータの一つであり、可動金型15の一部でもある。すなわち、エジェクタ装置11は、可動金型15の固定金型13に対向する面の反対側であって可動盤16の固定盤14との対向面に設けられる。
The movable mold 15 stops after the mold is moved until a space is formed between the fixed mold 13 and the molded product 17 can be easily taken out. Then, the ejector device 11 is operated to release the molded product 17 from the movable mold 15. The ejector device 11 is one of the actuators in the
エジェクタ装置11は、可動金型15の移動軸方向に貫通しその一方の端面は成形品17に当接し他方の端面はエジェクタプレート18に固着されたエジェクタピン19と、一または複数のエジェクタピン19を可動金型15の移動軸方向に前後動駆動するエジェクタプレート18と、エジェクタプレート18を可動盤16に対して可動金型15の移動軸方向に前後動駆動する駆動部22と、可動金型15とエジェクタプレート18との間に設けられエジェクタプレート18を後退させてエジェクタピン19が可動金型15のキャビティ面から突出しないようにするばね20と、エジェクタプレート18の位置を検出する位置検出器21とからなる。
The ejector device 11 penetrates the movable mold 15 in the moving axis direction, one end surface of which is in contact with the molded product 17 and the other end surface is fixed to the ejector plate 18 and one or a plurality of
駆動部22は、サーボモータ、ボール螺子およびボールナット等からなり、サーボモータの回転運動をボール螺子とボールナットで直線運動に変換してエジェクタプレート18を前後動駆動する。なお、駆動部22はサーボ弁とシリンダにより油圧的に構成したものであってもよい。 The drive unit 22 includes a servo motor, a ball screw, a ball nut, and the like, and drives the ejector plate 18 to move back and forth by converting the rotational motion of the servo motor into a linear motion using the ball screw and the ball nut. The drive unit 22 may be hydraulically configured with a servo valve and a cylinder.
ばね20は、コイルばねが好適に用いられるが、皿ばね等であってもよい。ばね20は、エジェクタピン19を可動金型15の貫通穴との間で摺動させて後退移動させるのであり、前記摺動の際の摩擦抵抗は、エジェクタピン19の長さや可動金型15とエジェクタピン19の熱膨張等に起因して時間経過とともに増加することがある。そのため、想定される状況における最大の摩擦抵抗においても、ばね20が十分な後退力を生ずるような比較的大きな圧縮力を有するものを選択しておくことが好ましい。
The
位置検出器21は、エジェクタプレート18の側面に取付けられ、可動金型15のキャビティ面から突出するエジェクタピン19の前進量を電気的に測定するものであり、移動距離に応じてパルスを発信する回転式または直動式のエンコーダが好適に用いられる。位置検出器21の信号は、制御装置29に送信され、サーボ機構12としての演算に使用される。
The position detector 21 is attached to the side surface of the ejector plate 18 and electrically measures the amount of advancement of the
制御装置29は、射出成形機1のシーケンス作動制御やアクチュエータの速度、力、位置等を設定し制御するものである。図1は、駆動部22にサーボモータを採用した場合のサーボ機構12において必要とする制御装置29の部分を示している。
The
目標位置23は、エジェクタピン19の突出し量を決定する設定値であり、成形品17の形状や大きさに応じて適宜選択され設定される。演算処理部24は、目標位置23と位置検出器21からの信号とを付き合わせ、それらの偏差信号をPID演算して位置決め制御する。PIDは、それぞれ比例、積分、微分であり、それぞれ個別のゲインを有しサーボ機構12の状態に応じて任意に調整できるようになっている。このうち比例ゲインはサーボ機構12の構成上重要なものであり、前記偏差信号に乗算されて操作量を生成する。ゲイン変換部25は、位置信号に関連して比例ゲインを変換するものである。
The target position 23 is a setting value that determines the protruding amount of the
演算処理部24から出力された操作量は、さらに演算処理部27において、位置信号を速度変換部26で変換した速度信号と付き合わせ、それらの偏差信号をPID演算して速度制御する。この演算結果の操作量は、増幅部28で電力増幅され、サーボモータを回転させ得るような電流に変換されて駆動部22へ送電される。
The operation amount output from the
次に、図2および図3に基づいて本発明に係るサーボ機構の作動を説明する。まず、射出成形機1の成形作動が進行して可動盤16が所定の型開き途中位置かもしくは所定の型開き停止位置に到達したとき、制御装置29はエジェクタ装置11の作動を開始させる(S1)。そして、制御装置29は、所定の目標位置23に向かって所定の速度でエジェクタプレート18が前進するように駆動部22を制御する(S2)。
Next, the operation of the servo mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, when the molding operation of the
制御装置29は、エジェクタプレート18の位置を位置検出器21で検出し、エジェクタプレート18の位置が所定の比例(P)ゲイン切換位置30に到達したか否かを判断する(S3)。エジェクタプレート18の位置が所定の比例ゲイン切換位置30に到達しないときはS3の処理を繰り返し、エジェクタプレート18の位置が所定の比例ゲイン切換位置30に到達したときは次の処理S4へ進む。S4では、図3に示すように、比例ゲイン切換位置30に到達するまでは一定の値であった通常Pゲイン32を、最終Pゲイン33に向かってエジェクタプレート18の位置に比例して増加させる。このような制御により、エジェクタプレート18が目標位置23に接近するに従って偏差信号が減少し、操作量が低下することに起因した位置決め不良が解消される。すなわち、偏差信号の減少に伴う操作量の低下をPゲインの増加で補償して、駆動部22の負荷が増加したとしても正確な位置決めを実行するのである。
The
このような目的でPゲインを増加させるのであるから、Pゲインの増加の形態は前記例示したようにエジェクタプレート18の位置に比例する直線的なものに限らず、曲線的なものでもよい。例えば、Pゲインの増加の形態は、S字状または双曲線状でもよいし、任意の変化曲線となるようにテーブルに格納したデータに基づいて制御するようにしてもよい。また、Pゲインの増加の形態は、一または複数の段階状に変化するものであってもよい。 Since the P gain is increased for such a purpose, the form of increasing the P gain is not limited to a linear one proportional to the position of the ejector plate 18 as illustrated above, but may be a curved one. For example, the form of increase in P gain may be S-shaped or hyperbolic, or may be controlled based on data stored in a table so as to be an arbitrary change curve. Further, the form of increase in the P gain may change in one or a plurality of stages.
比例ゲイン切換位置30は、位置決め制御中に駆動部22の負荷が増大してきて操作量の不足が問題となり始める位置に設定することが好ましい。この位置は、目標位置23に比較的近い位置であり、エジェクタ装置11の通常作動ストローク50〜100mm程度のうちの目標位置23の3〜10mm手前にすると良好な制御結果が得られる。 The proportional gain switching position 30 is preferably set to a position where the load of the drive unit 22 increases during positioning control and the shortage of the operation amount starts to become a problem. This position is relatively close to the target position 23, and good control results can be obtained if the position is 3 to 10 mm before the target position 23 in the normal operation stroke of 50 to 100 mm of the ejector device 11.
S5において、エジェクタプレート18が目標位置23に到達したか否かが判断される。エジェクタプレート18が目標位置23に到達しないときはS5の処理を繰り返し、エジェクタプレート18が目標位置23に到達したときは次の処理S6へ進む。S6では、図3に示すように、最終Pゲイン33を、最終Pゲイン33より大きな停止Pゲイン34に切り換える。このような制御により、エジェクタプレート18は目標位置23に安定して位置決めされて、位置決め制御が完了する。なお、図4に示すように、この停止Pゲインへの切換制御は従来でも実施されていたものではあるが、従来は、通常Pゲイン31から該通常Pゲイン31より極めて大きな停止Pゲインに切り換えるので、大きな操作量の変化により不安定となることがある。本発明では、通常Pゲイン32と停止Pゲイン34との中間の値を有する最終Pゲイン33を介して切り換えることになるので、安定したゲインの切り換えが行われる。ちなみに、一実施例では、通常Pゲイン30は300、最終Pゲイン33は500、停止Pゲイン34は3000のように設定した。
In S5, it is determined whether or not the ejector plate 18 has reached the target position 23. When the ejector plate 18 does not reach the target position 23, the process of S5 is repeated, and when the ejector plate 18 reaches the target position 23, the process proceeds to the next process S6. In S6, the
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が本発明の趣旨を逸脱しない限り、いずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。 In addition, this invention includes what can be implemented in the aspect which added various change, correction, improvement, etc. based on the knowledge of those skilled in the art. Further, it goes without saying that any embodiments to which the above-described changes are added are included in the scope of the present invention as long as they do not depart from the spirit of the present invention.
例えば、射出成形機1のアクチュエータとしてエジェクタ装置11を例示して説明したが、型締装置10の型開閉駆動手段においても、固定金型13と可動金型15の型合わせ面にばねを設ける場合があり、エジェクタ装置11におけるものと同様の課題が生ずるので、本発明を型開閉駆動手段に適用することは効果的である。また、射出装置1の溶融樹脂の射出駆動手段においても、溶融樹脂の射出に要する圧力は射出充填の経過とともに上昇するのでエジェクタ装置11におけるものと同様の課題が生じ、本発明を射出駆動手段に効果的に適用することができる。
For example, the ejector device 11 has been described as an example of the actuator of the
1 射出成形機
11 エジェクタ装置(アクチュエータ)
12 サーボ機構
23 目標位置
32 通常Pゲイン
33 最終Pゲイン
34 停止Pゲイン
1 Injection molding machine 11 Ejector device (actuator)
12 Servo mechanism 23
Claims (1)
前記エジェクタプレートは該エジェクタプレートの位置決め目標位置の所定距離手前の位置から前記目標位置に到達するまで、前記目標位置までの距離に応じて比例ゲインを増加させて位置決め制御されるとともに、前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達したときには、前記比例ゲインを前記エジェクタプレートが前記目標位置に到達する直前の値よりもさらに大きな値に切り換えることを特徴とする射出成形機の制御方法。 In a control method of an injection molding machine that positions an ejector plate by a servo mechanism,
The ejector plate is the from a predetermined distance before the position of the positioning target position of the ejector plate until reaching the target position, the target according to the distance to a position to increase the proportional gain is positioning control by Rutotomoni, said ejector plate There when reaching the target position, the control method of an injection molding machine, characterized in that the proportional gain the ejector plate is Ru switched to a larger value than the value immediately before reaching the target position.
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