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。
特許第2959922号明細書(第1−3頁、第2図)
There is Patent Document 1 relating to the technical field of the present invention. The control method disclosed in Patent Document 1 is an electric injection molding machine that performs injection while limiting the output torque of the servo motor to a predetermined value so that the injection filling pressure does not exceed the predetermined pressure limit value. In the injection control method, the control torque for changing the output torque of the servomotor is decreased by a predetermined amount from before or before the predetermined value of the output torque limit value of the servomotor. The increase / decrease ratio of the injection filling pressure is decreased, and the output torque of the servo motor is controlled so that the injection filling pressure reaches or drops from the predetermined limit value. However, the technique of Patent Document 1 is only in common with the present invention in that it relates to the control gain, and the problems and operational effects are completely different.
Japanese Patent No. 2959922 (page 1-3, FIG. 2)

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増加させ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 claim 1, in the control method for an injection molding machine for positioning the ejector plate by a servo mechanism, to said ejector plate to reach the target position from a predetermined distance before the position of the positioning target position of the ejector plate in accordance with the distance until said target position is positioning control by increasing the proportional gain Rutotomoni, when the ejector plate has reached the target position, the proportional gain is the ejector plate just before reaching the target position according to the control method of an injection molding machine, characterized in that Ru is switched further to a value greater than the value.

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増加させ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 claim 1, in the control method for an injection molding machine for positioning the ejector plate by a servo mechanism, to said ejector plate to reach the target position from a predetermined distance before the position of the positioning target position of the ejector plate, said target in accordance with the distance to the position is positioning control by increasing the proportional gain Rutotomoni, when the ejector plate has reached the target position, than the value immediately before the proportional gain the ejector plate reaches the target position since even Ru switched even larger value, can be used to switch between the stable gain, the positioning of the actuator is performed accurately.

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 mold clamping device 10 opens and closes and clamps a fixed mold 13 attached to a fixed plate 14 and a movable mold 15 attached to a movable plate 16 in the injection molding machine 1. The fixed mold 13 and the movable mold 15 are closed by the fixed platen 14 and the movable platen 16, and when the molds are aligned, a cavity for forming the molded product 17 is formed. The molten resin is injected into the cavity from the injection device 2 in contact with the fixed mold 13 and cooled and solidified to form a molded product 17. The molded product 17 contracts and adheres to the core of the movable mold 15, and moves with the movable mold 15 as the movable platen 16 is separated from the fixed platen 14.

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 injection molding machine 1 and is also a part of the movable mold 15. That is, the ejector device 11 is provided on the opposite side of the surface of the movable die 15 that faces the fixed die 13 and on the opposite surface of the movable platen 16 to the fixed platen 14.

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 ejector pins 19. Ejector plate 18 that drives the movable plate 15 back and forth in the direction of the movement axis of the movable mold 15, a drive unit 22 that drives the ejector plate 18 back and forth in the direction of the movement axis of the movable mold 15 relative to the movable plate 16, and a movable mold. 15 and an ejector plate 18, a spring 20 that retracts the ejector plate 18 so that the ejector pin 19 does not protrude from the cavity surface of the movable mold 15, and a position detector that detects the position of the ejector plate 18. 21.

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 spring 20 is preferably a coil spring, but may be a disc spring or the like. The spring 20 slides the ejector pin 19 with the through hole of the movable mold 15 to move backward, and the frictional resistance during the sliding depends on the length of the ejector pin 19 and the movable mold 15. Due to thermal expansion of the ejector pin 19 or the like, it may increase over time. For this reason, it is preferable to select one having a relatively large compressive force that causes the spring 20 to generate a sufficient retraction force even in the maximum frictional resistance in an assumed situation.

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 ejector pin 19 protruding from the cavity surface of the movable mold 15, and transmits a pulse according to the moving distance. A rotary or direct-acting encoder is preferably used. The signal of the position detector 21 is transmitted to the control device 29 and used for calculation as the servo mechanism 12.

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 control device 29 sets and controls the sequence operation control of the injection molding machine 1 and the speed, force, position, etc. of the actuator. FIG. 1 shows a portion of the control device 29 required in the servo mechanism 12 in the case where a servo motor is employed for the drive unit 22.

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 ejector pin 19 and is appropriately selected and set according to the shape and size of the molded product 17. The arithmetic processing unit 24 associates the target position 23 with the signal from the position detector 21, performs PID calculation on the deviation signal, and performs positioning control. PIDs are proportional, integral, and differential, respectively, have individual gains, and can be arbitrarily adjusted according to the state of the servo mechanism 12. Among these, the proportional gain is important in the configuration of the servo mechanism 12, and is multiplied by the deviation signal to generate an operation amount. The gain converter 25 converts the proportional gain in relation to the position signal.

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 arithmetic processing unit 24 is further matched in the arithmetic processing unit 27 with the speed signal obtained by converting the position signal by the speed converting unit 26, and the deviation signal is subjected to PID calculation to control the speed. The operation amount resulting from this calculation is amplified in power by the amplifying unit 28, converted into a current that can rotate the servo motor, and transmitted to the driving unit 22.

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 injection molding machine 1 proceeds and the movable platen 16 reaches a predetermined mold opening middle position or a predetermined mold opening stop position, the control device 29 starts the operation of the ejector device 11 (S1). ). Then, the control device 29 controls the drive unit 22 so that the ejector plate 18 moves forward at a predetermined speed toward the predetermined target position 23 (S2).

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 control device 29 detects the position of the ejector plate 18 with the position detector 21, and determines whether or not the position of the ejector plate 18 has reached a predetermined proportional (P) gain switching position 30 (S3). When the position of the ejector plate 18 does not reach the predetermined proportional gain switching position 30, the process of S3 is repeated, and when the position of the ejector plate 18 reaches the predetermined proportional gain switching position 30, the process proceeds to the next process S4. In S4, as shown in FIG. 3, the normal P gain 32, which was a constant value until reaching the proportional gain switching position 30, is increased in proportion to the position of the ejector plate 18 toward the final P gain 33. . By such control, the deviation signal decreases as the ejector plate 18 approaches the target position 23, and the positioning failure due to the decrease in the operation amount is eliminated. That is, the decrease in the operation amount accompanying the decrease in the deviation signal is compensated by the increase in the P gain, and accurate positioning is executed even if the load on the drive unit 22 increases.

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 final P gain 33 is switched to a stop P gain 34 larger than the final P gain 33 as shown in FIG. By such control, the ejector plate 18 is stably positioned at the target position 23, and the positioning control is completed. As shown in FIG. 4, the switching control to the stop P gain has been performed conventionally, but conventionally, the normal P gain 31 is switched to a stop P gain that is much larger than the normal P gain 31. Therefore, it may become unstable due to a large change in the operation amount. In the present invention, since switching is performed via the final P gain 33 having an intermediate value between the normal P gain 32 and the stop P gain 34, stable gain switching is performed. Incidentally, in one embodiment, the normal P gain 30 is set to 300, the final P gain 33 is set to 500, and the stop P gain 34 is set to 3000.

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 injection molding machine 1. However, in the mold opening / closing drive means of the mold clamping device 10, a spring is provided on the mold mating surfaces of the fixed mold 13 and the movable mold 15. Since the same problem as that in the ejector device 11 occurs, it is effective to apply the present invention to the mold opening / closing drive means. Also in the molten resin injection driving means of the injection apparatus 1, the pressure required for injection of the molten resin rises as the injection filling progresses, so that the same problem as in the ejector apparatus 11 arises, and the present invention is applied to the injection driving means. Can be applied effectively.

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である。It is explanatory drawing which shows the servo mechanism which implements this invention with an actuator and its control block. サーボ機構における本発明の制御方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the control method of this invention in a servo mechanism. 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である。It is a graph which shows the change condition of the gain in the control method of this invention. 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。It is a graph which shows the change condition of the gain in the conventional control method.

符号の説明Explanation of symbols

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 Target position 32 Normal P gain 33 Final P gain 34 Stop P gain

Claims (1)

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増加させ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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