JP4098277B2

JP4098277B2 - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JP4098277B2
Application number: JP2004188146A
Authority: JP
Inventors: 啓二郎岡
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: JP2006007604A

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。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。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。

符号の説明

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

Claims

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。