JP4168039B2 - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機の制御装置に関し、特に、射出、保圧工程における射出速度切換及び射出速度制御から保圧制御への切換制御に関する。

射出成形機の成形動作における射出工程では、軸方向に前進して樹脂を金型内に射出させるスクリュの位置に応じて、又は、この射出中の射出圧力（樹脂圧力）に応じて、さらには、射出開始からの経過時間に応じて、射出速度（スクリュの前進速度）を切換て射出工程を制御する方法が一般的に採用されている。又、射出工程（射出速度制御）から保圧工程（圧力制御）への切換は、この速度から圧力制御への設定切換点（スクリュ位置、射出圧力、射出開始からの経過時間）に達すると、射出速度制御から、圧力制御に切換られ、圧力の制御、すなわち保圧制御が行われる。

一方、スクリュを電動機で駆動するような電動式射出成形機などの、プロセッサを用いて射出成形機を制御するものにおいては、所定サンプリング周期毎にスクリュ位置又は射出圧力（樹脂圧力）又は射出開始からの経過時間を検出し、検出したスクリュ位置、射出圧力、経過時間が、射出速度切換点又は射出速度制御から保圧制御への切換点に到達しているか判別して、到達しているときは、射出速度の切換、又は射出速度制御から圧力制御への切換を行っている。そのため、切換点として設定されたスクリュ位置、射出圧力、射出開始からの経過時間に到達したことは、最大でサンプリング周期時間分遅れて検出される。あるサンプリング周期で検出したスクリュ位置、射出圧力、経過時間が、設定切換点にたまたま一致したとき以外、必ず遅れを伴って、この設定切換点に到達したことが判別され、射出速度の切換、保圧制御への切換は遅れることになる。

この遅れを補正し、設定切換点で射出速度を切り換える方法として、次のサンプリング周期における指令位置が設定射出速度切換点を越えているか否か予測し、この予測に基づいて、次に出力する移動指令を制御する方法はすでに公知である（特許文献１参照）。

又、充填工程（射出速度制御）から保圧工程（圧力制御）に切り換えたとき、スクリュ駆動機構等の慣性によって、樹脂にサージ圧が加えられることを防止するために、射出スクリュが充填工程から保圧工程への切換位置に達したら、指令位置よりスクリュを所定量後退させる位置指令を出力することによって、サージ圧の発生を抑制するようにした発明も公知である（特許文献２，３参照）。

特開平８−３２３８２４号公報 特開２００２−２８９６０号公報 特開２００５−３５０３９号公報

サンプリング周期毎に、切換点であるスクリュ位置や射出圧力（樹脂圧力）又は射出開始からの経過時間を検出して制御する方式では、上述したように、切換点を検出したときは、すでにこの切換点を通過した後であり、射出速度の切換や保圧制御への切換が行われるものではなく、遅れて切換られる。

そこで、本発明は、この点を改善し、射出工程時における射出速度切換の遅れ、射出工程から保圧工程の切換時の遅れを補正し、より正確で安定化した射出速度制御、射出速度制御から圧力制御の切換ができるようにする。

本願請求項１に係る発明は、予め区間切換の切換条件及び各区間の射出速度を設定し、設定された各区間の射出速度に基づいて移動指令を出力してスクリュを駆動し、所定サンプリング周期毎、前記切換条件が満たされか判断し、切換条件が満たされる毎に射出速度を変更して射出工程を制御する射出成形機の制御装置において、前記切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、該求められた補正量によって次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を補正する補正手段とを備え、設定切換条件成立時と検出時のズレを補正し、より正確で安定した速度制御を得るようにした。又、請求項２に係る発明は、次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を前記補正量で補正する時、補正後の移動指令が予め設定されている限界値を越える場合には、限界値を超えないように補正量を複数に分割し、複数のサンプリング周期の移動指令にわたって補正を行うようにした。

請求項３に係る発明は、設定された切換条件が満たされたか所定サンプリング周期毎に判別し、前記切換条件が満たされたと判別したとき、射出工程の射出速度制御から保圧工程の樹脂圧力制御に切り換えて制御する射出成形機の制御装置において、前記設定切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記設定切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、該求められた補正量によって次のサンプリング周期における移動指令を補正する補正手段とを備え、射出速度制御から樹脂圧力制御への切換時のピーク圧抑制とばらつきをなくし安定した切換ができるようにした。そして、請求項４に係る発明は、前記スクリュ移動量を補正量として求める手段を、切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差と、切り換える前の射出速度制御のサンプリング周期における移動指令の移動量と、保圧第１段の設定圧力と実圧力の圧力偏差に基づいて求められる移動量によって前記補正量を求めるものとした。

請求項５に係る発明は、上述した各発明において、スクリュ位置を検出する位置検出手段を設け、前記切換条件を、スクリュ位置によって設定し、前記位置検出手段で検出されたスクリュ位置が設定切換位置に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。また、請求項６に係る発明は、樹脂圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記切換条件を樹脂圧力によって設定し、前記圧力検出手段で検出された樹脂圧力が設定樹脂圧力に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。さらに、請求項７に係る発明は、射出開始からの経過時間を計測する計時手段を設け、前記切換条件を射出開始からの経過時間によって設定し、前記計時手段で検出された経過時間が設定経過時間に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断するものとした。

射出速度の切換条件や射出速度制御から圧力制御への切換条件が実際に成立した時点と切換条件が成立したことを検出した時点の時間差によるスクリュ移動誤差（移動不足、移動しすぎ）を補正するから、より正確に安定した切換ができる。特に射出速度制御から圧力制御への切換時には、発生するピーク圧力を低く抑えることことができると共に、ピーク圧力のばらつきをも抑え、安定した圧力制御ができる。

図１は、射出工程時における射出速度切換の説明図である。図１において横軸は時間であり、縦軸は射出速度、スクリュ位置を示すものであり、射出速度は、単位時間当たりの移動量（移動指令）として、すなわち、サンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）τ間における移動量を単位時間τ当たりの面積とし、その高さを速度として（速度×τ＝移動量）として表している。棒グラフで射出速度（サンプリング周期間における移動量）、折れ線グラフでスクリュ位置を示す。

図１（ａ）は、設定した速度切換位置で速度指令が切り替わり射出速度が切り替わる理想的な状態を示している。
図１（ｂ）は、従来の速度切換の状態を示している。プロセッサでスクリュの位置速度を制御する場合、位置、速度ループ周期（所定サンプリング周期）毎に移動指令と検出位置、速度のフィードバックに基づいて、位置、速度ループ処理してスクリュを駆動するサーボモータへの指令が出力されることから、スクリュの位置を検出する時は、サンプリング周期である。そのため、設定切換位置を通過した後のサンプリング周期において初めて速度指令が切換られることになる。

そのため、速度切換点においては、この速度切換で速度が上昇する時には、図１（ｂ）に符号Ａでしめすスクリュ移動量の移動不足が生じている。又、低い速度に切換える時には、図１（ｂ）で符号Ｂに示すスクリュの行き過ぎ量が発生している。すなわち、設定された速度切換点（位置）で速度は切り換えられておらず、それに伴って速度切換点のスクリュ位置も変動することを意味している。この位置ズレは切換られた速度が維持される間持続することになる。

そこで、本発明は、図２に示すように、速度を増加する時の速度切換時には、スクリュ移動の不足分Ａに対応する移動量Ａ’の補正量を次の１〜数サンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）の移動指令に加算して補正する。又、減速する時の速度切換時には、行き過ぎ分Ｂに相当する移動量Ｂ’を補正量として次の１〜数周期サンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）の移動指令から減じて補正する。なお、図２においても、図１と同様に横軸は時間でありτはタイミング周期を表す。又、縦軸は速度又はスクリュ位置であり、速度は棒グラフで、位置は折れ線グラフで表している。

この補正によって、速度切換点におけるスクリュの行き不足、行き過ぎは、次の１〜数回のサンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）内で解消されることになり、射出速度制御がより正確に実行されることになる。

図３、図４は、射出工程の射出速度制御（充填工程）から保圧工程の圧力制御への切換時の状態を説明する説明図である。図１と同様に横軸は時間でありτはタイミング周期を表す。又、縦軸は速度又はスクリュ位置であり、速度は棒グラフで、位置は折れ線グラフで表している。

図３は、保圧への切換が理想的に行われたときと、従来から行われている実際の切換で射出工程（充填工程）の射出速度制御から保圧工程の圧力制御への切換が行われた時の状態を示すものである。

保圧への切換が理想的に行われ設定切換位置Ｐsw(0)で切換られたとする。通常、保圧第１段の設定圧力は、射出工程（充填工程）の射出速度の制御で、設定保圧への切換位置Ｐsw(0)に到達したときの樹脂圧力よりも低く設定されている。そのため、圧力フィードバック制御における設定保圧圧力（目標圧力）と実際の圧力との差の圧力偏差は負の圧力偏差となり、該圧力偏差によって駆動されるスクリュは射出速度制御時とは逆方向に駆動されることになる。

図３（ａ）に破線で示すように、速度指令は、逆（負）向きの指令が出力されることなり、図３（ｂ）の実線のグラフで示すように、速度は減速されることになるが、速度は減速されても機械的な遅れなどにより、実際にはスクリュは前進を続け、樹脂圧力は増大することになる。そして、スクリュが逆方向（速度が逆方向）になって初めて樹脂圧力は減少することになり、圧力制御により設定目標保圧圧力に一致するように制御されることになる。すなわち、図３（ｂ）に破線で示す速度曲線、樹脂圧力曲線のようになる。

一方、実際は、設定保圧への切換位置Ｐsw(0)にスクリュが到達したことの検出は、該切換位置Ｐsw(0)が通過したサンプリング周期の終わり、すなわち次のサンプリング周期の開始時に検出することになり、この時点より圧力制御に切換られるものであるから、設定切換位置Ｐsw(0)よりも行き過ぎた位置での切換となり、図３に実線で示すように、遅れて切り換えられた分スクリュは行き過ぎており、その位置から減速を開始しも、理想的な切換より遅れた分、樹脂圧力のピーク圧が高くなる。しかも、保圧への設定切換位置Ｐsw(0)を通過した時点が、サンプリング周期の始め方か、終わりの方かによって、設定切換位置Ｐsw(0)からの行き過ぎ量が変動する。このことは、保圧工程に入って生じるピーク圧が変動することを意味する。

図４は、本発明を適用したときの保圧への切換時の状態（実線）と理想的に切り換えられたときの状態（破線）を示す図である。本発明においては、設定切換位置Ｐsw(0)から実際に切り換えられるまでの行き過ぎ量Ｃを補正量Ｃ’として次の周期以降の移動指令から減じて出力するようにする。保圧開始時は、前述したように通常圧力偏差が負となり、負（逆方向）方向への移動指令であり、この移動指令から補正量Ｃ’が減じられるから、逆方向（負方向）への移動指令が増加することになり、速度には急速に減速され、減速時の行き過ぎ量は少なくなり、樹脂圧力のピーク圧も小さくなり、理想的に切り替わったときと格別変わりがない程度に減少させることができる。そして、圧力制御への切換タイミングのズレに伴う行き過ぎ量を急速に修正することから、ピーク圧の変動も少なくなるものである。

図５は、本発明を電動式射出成形機に適用したときの一実施形態の要部ブロック図である。
射出シリンダ１の先端にはノズル部２が取り付けられ、該射出シリンダ１内には、射出スクリュ３が挿通されている。射出スクリュ３には該射出スクリュ３にかかる圧力により樹脂圧力を検出するロードセル等の圧力センサ５が設けられ、該射出スクリュ３は、スクリュ回転用サーボモータＭ２により、プーリ、ベルト等で構成された伝動手段６を介して回転させられる。又、射出スクリュ３は、射出用サーボモータＭ１によって、プーリ、ベルト、ボールねじ／ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段７を介して駆動され、射出スクリュ３は軸方向に移動させられる。なお、符号Ｐ１は、サーボモータＭ１の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ３の軸方向の位置、速度を検出する位置・速度検出器であり、符号Ｐ２は、サーボモータＭ２の位置、速度を検出することによって、射出スクリュ３の回転位置、回転速度を検出する位置・速度検出器である。又、符号４は、射出シリンダ１に樹脂を供給するホッパである。

本発明の射出成形機の制御装置１０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２０、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ＰＭＣＣＰＵ１７、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ１５を有し、バス２６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えるようになっている。

サーボＣＰＵ１５には、圧力ループ、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。また、サーボＣＰＵ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６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圧力センサ５からの圧力信号を検出できるように接続されている。更に、サーボＣＰＵ１５には、該ＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出軸、スクリュ回転軸に接続された射出用、スクリュ回転用のサーボモータＭ１，Ｍ２を駆動するサーボアンプ１２，１１が接続され、各サーボモータＭ１，Ｍ２に取付けられた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの出力がサーボＣＰＵ１５に帰還されるようになっている。各サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置は位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボＣＰＵ１５により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。図５においては射出軸、スクリュ回転軸を駆動するサーボモータＭ１，Ｍ２、該サーボモータＭ１，Ｍ２の回転位置、速度を検出する位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２及びサーボアンプ１２，１１についてのみ示しているが、金型の型締めを行う型締め軸や成形品を金型から取り出すエジェクタ軸等の各軸の構成は皆これと同様であり、図５では省略している。

ＰＭＣＣＰＵ１７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ＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２０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ＲＯＭ２１および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。

不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ２３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。ＣＲＴ付手動データ入力装置２５はＣＲＴ表示回路２４を介してバス２６に接続され、グラフ表示画面や機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行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。なお、表示装置としては液晶を用いたものでもよい。

以上の構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムやデータ保存用ＲＡＭ２３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い、サーボＣＰＵ１５は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２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う。又、圧力センサ５からの圧力信号を、Ａ／Ｄ変換器１６を介して受信し樹脂圧力を検出し、圧力ループ制御を行い射出用サーボモータＭ１を制御する。
上述した構成は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わりはなく、本発明に関係し、後述する射出工程時にサーボＣＰＵ１５が実施する補正処理を含む移動指令の出力処理機能のソフトウェアがＲＯＭ１３に記憶されている点で相違するものである。

図６は、射出用サーボモータＭ１を駆動制御するサーボ制御のブロック図であり、サーボＣＰＵ１５が実施する処理のブロック図である。
射出工程になると、スクリュ３を駆動し溶融樹脂を金型内に射出させるための射出用モータＭ１への移動指令が設定速度に基づいて所定周期毎にＣＮＣＣＰＵ２０よりサーボＣＰＵ１５へ出力される。サーボＣＰＵ１５はこの移動指令をサンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）τ毎の移動指令に分割し、位置制御部１５２では、サンプリング周期τ毎に該移動指令から位置、速度検出器Ｐ１からの位置フィードバックの移動量を減じて位置偏差を求め、位置偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求める。スイッチ１５３は、射出工程開始時には、位置制御部側に接続されており、速度制御部１５４では、位置制御部１５２から出力された速度指令と位置、速度検出器Ｐ１からの速度フィードバック値を減じて速度偏差を求め、比例、積分等の速度ループ制御を行ってトルク指令（電流指令）を求め、電流制御部１５５で、このトルク指令とアンプ１５６からフィードバックされてくる電流フィードバックにより、電流ループ処理を行いアンプ１５６を介して射出用サーボモータＭ１を駆動制御する。

以上のように、射出工程時には、保圧への切換前までは、ＣＮＣＣＰＵ２０から送られてくる設定速度に基づいた所定周期毎の移動指令に基づいて、サンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）τ毎の移動指令を求め、位置、速度、電流のループ処理を行い射出用サーボモータＭ１を駆動制御して、スクリュの前進速度を制御しなから、溶融樹脂を金型内へ射出する。

そして、設定されている保圧工程への切換点に達すると、スイッチ１５３が圧力制御部１５１側に切り換えられる。圧力制御部１５１は、ＣＮＣＣＰＵ２０から送られてくる圧力指令から、圧力センサ５で検出されＡ／Ｄ変換器１６でディジタル信号に変換されてフィードバックされた樹脂圧力を減じて圧力偏差を求め、該圧力偏差（位置偏差に相当する）に係数を乗じて速度指令（サンプリング周期τ内での移動量）を求め出力する。その結果、保圧工程においては、圧力偏差に基づいて速度指令が求められ、速度ループ、電流ループ処理がなされて、指令圧力と検出圧力が一致するようにスクリュの速度が制御されることになる。

なお、図６に示した例では、圧力制御部１５１の出力を速度制御部１５４への速度指令として出力するようにしたが、該圧力制御部１５１の出力をトルク指令として、電流制御部１５５への指令として利用するときもある。この場合、スイッチ１５３は、速度制御部１５４の後に設けられ、射出工程の射出速度制御区間は速度制御部１５４の出力を選択し、保圧工程の圧力制御区間は、圧力制御部１５１の出力を選択してトルク指令（電流指令）とする。

図７は、射出工程時にサーボＣＰＵ１５がサンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）τ毎に実施する移動指令出力処理のフローチャートである。
まず、射出工程の速度切換数ｓ、速度切換条件としてのスクリュ位置Ｐsw(s)、保圧への切換条件としてのスクリュ位置、保圧切換段数、保圧各段の保圧圧力等の射出条件が設定されているものとする。この実施形態では、図２に示すように、射出速度の切換を２回行うものとして速度切換数ｓを記憶するレジスタに２がセット（ｓ＝２）され、３段の射出速度制御を行うものとする。そして最初の速度切換位置をＰsw(２)、２回目の速度切換位置をＰsw(１)とし、保圧への切換位置をＰsw(０)とする。又、図７に示す処理で使用される、移動指令の補正処理中を示すフラグＳＷ１，ＳＷ２は射出成形機への電源投入時に「０」にセットされているものとする。

射出工程になると、サーボＣＰＵ１５は、位置、速度検出器Ｐ１からフィードバックされてくる位置フィードバックを読み取り現在スクリュ位置Ｐａを求め（ステップ１００）、設定されている保圧への切換位置（Ｐsw(０)）に達しているか判断する（ステップ１０１）。保圧への切換位置に達していなければ（最初は達していない）、当該サンプリング周期（位置、速度ループ周期）τにおける移動指令Ｄ（ｉ）を求める（ステップ１０２）。そして、フラグＳＷ１，ＳＷ２が「１」にセットされているか否か判断し（ステップ１０３，１０４）、最初は「１」にセットされていないので、ステップ１０５に進み、第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)に達しているかを設定第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)とステップ１００で求めた現在のスクリュ位置Ｐａを比較して判別する。スクリュ位置の原点は射出シリンダ１の先端位置が原点とされ、射出時には原点に向かってスクリュは駆動され、最初は現在スクリュ位置Ｐａの方が大きい。現在スクリュ位置Ｐａが第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)以上で、第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)を越えてなければ、ステップ１２１に進み、ステップ１００で求めた現在スクリュ位置Ｐａを前周期のスクリュ位置Ｐpreとして記憶するレジスタに格納し、又、ステップ１０２で求めた当該周期の移動指令Ｄ（ｉ）を前周期での移動指令Ｄ（ｉ）として、レジスタに格納する（ステップ１２１）。次に、当該周期の移動指令Ｄ（ｉ）を出力し（ステップ１２２）、レジスタに記憶する速度切換数ｓが０より小さいか（負か）判断し（ステップ１２３）、０より小さくなければ、当該周期移動指令出力処理を終了する。サーボＣＰＵ１５は、この移動指令Ｄ（ｉ）に基づいて、上述した位置ループ処理、速度ループ処理、電流ループ処理を行い、サーボモータＭ１を駆動してスクリュを前進させて射出を行う。

以下、検出スクリュ位置Ｐａが、第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)を越えない間は、ステップ１００〜１０５、ステップ１２１〜１２３の処理を各タイミング周期τ毎実行することになる。

スクリュ３の前進が進み、ステップ１０５で、スクリュ位置Ｐａが第１回目の速度切換位置Ｐsw(2)より小さく、該位置Ｐsw(2)を越えたことが検出されると、ステップ１０６に進み、前述した速度切換の遅れに伴う、図２に示す移動不足量Ａ、行き過ぎ量Ｂに対応する補正量（Ａ’，Ｂ’に対応）Ｄadjを次の（１）式の演算を行って求める。

Ｄadj＝｜(Ｄ(ｉ)−Ｄ(ｉ−１))＊(Ｐａ−Ｐsw(s))／(Ｐａ−Ｐpre)｜ …（１）
ただし、この実施形態での現時点ではｓ＝２である。

次に切換数ｓより１減じて「ｓ＝１」とし（ステップ１０７）、前周期の移動指令Ｄ(ｉ−１)と今周期の移動指令Ｄ(ｉ)を比較し（ステップ１０８）、今周期の移動指令Ｄ(ｉ)の方が大きく、図２に示すように第１回の速度切換で速度を増加させるときには、ステップ１０９に進み、速度切換数ｓが０より小さいか判断するが、現在ｓ＝１で０より小さくはないので、フラグＳＷ１を「１」にセットし（ステップ１１０）、補正処理中であることを記憶し、今周期の移動指令Ｄ(ｉ)にステップ１０６で求めた補正量Ｄadjを加算した値が１サンプリング周期における最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxを越えていないか判断する（ステップ１１１）。最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxを越えていなければ、ステップ１１９に移行し、ステップ１０２で求めた移動指令Ｄ(ｉ)に補正量Ｄadjを加算した値を今周期の移動指令Ｄ(ｉ)とし、且つフラグＳＷ１を「０」にセットし、前述したステップ１２１，１２２を実行し、この移動指令Ｄ（ｉ）に基づいて位置、速度、電流ループ処理してサーボモータＭ１を駆動制御する。そして、射出速度切換数ｓが「０」より小さくなったか判断し（ステップ１２３）、小さくなければ（現時点では１）、このサンプリング周期の処理を終了する。

一方、ステップ１１１で、今周期は移動指令Ｄ(ｉ)に補正量Ｄadjを加算した値が１サンプリング周期における限界値の最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxを越えていると判断された場合には、最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxから今周期の移動指令Ｄ(ｉ)を減じた値を補正量Ｄadjから減じて、新たな補正量Ｄadjとし、今周期の移動指令Ｄ（ｉ）を最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxとする（ステップ１１２，１１３）。すなわち、
（Ｄ（ｉ）＋Ｄadj）の値が最大移動量Ｄmaxを越えているときは、今回の移動指令Ｄ（ｉ）を最大移動量（最大射出速度）Ｄmaxとし、（Ｄ（ｉ）＋Ｄadj）から今回移動指令として出力するＤmaxを減じた残り、すなわち「Ｄadj−（Ｄmax−Ｄ（ｉ））」を次回以降の補正量Ｄadjとするものである。そして、ステップ１２２に移行し、ステップ１１３で新たに求めた移動指令Ｄ（ｉ）を出力し、位置、速度、電流ループ処理を実行させるものである。射出速度切換数ｓが「０」より小さいか判断し（ステップ１２３）、まだ小さくないから、このままこの周期の処理を終了する。

次の周期では、フラグＳＷ１が「１」にセットされているから、ステップ１００から１０３の処理をした後、ステップ１１１に移行する。そして、（Ｄ（ｉ）＋Ｄadj）の値が最大移動量Ｄmaxを越えていれば、前述したステップ１１２，１１３の処理を行い、移動指令Ｄ（ｉ）として最大移動量Ｄmaxを出力し、補正量Ｄadjを更新し、ステップ１２２，１２３の処理を行う。（Ｄ（ｉ）＋Ｄadj）の値が最大移動量Ｄmax以下となるまでは、このステップ１００〜１０３、１１１〜１１３、１２２，１２３の処理を各周期毎実行することになる。（Ｄ（ｉ）＋Ｄadj）の値が最大移動量Ｄmax以下となると、ステップ１１１から前述したステップ１１９に移行し、ステップ１１９、１２１，１２２、１２３の処理を行う。これによって、図２における行き不足量Ａを次の周期以降での補正が完了する。なお、図２では、１回のサンプリング周期で、補正が完了したものを示している。

ステップ１１９でフラグＳＷ１が「０」にセットされたことから、次の周期からはステップ１００〜１０５の処理を行い、ステップ１０５では、２回目の速度切換位置Ｐsw(1)と現在スクリュ位置Ｐａを比較することになる。現在スクリュ位置Ｐａが２回目の速度切換位置Ｐsw(1)を越えてなければ、前述したステップ１２１〜１２３の処理が行われる。このステップ１００〜１０５，１２１〜１２３の処理が各周期毎実行される。

スクリュ３が前進し、ステップ１０５で現在スクリュ位置Ｐａが２回目の速度切換位置Ｐsw(1)を越えたと判断されると、ステップ１０６に進み、前述した１式の演算を行って補正量Ｄadjを求める。そして、射出速度切換数ｓから１を減じて（この実施形態の場合、この時点で「０」となる）、ステップ１２１で記憶した前周期の移動指令Ｄ（ｉ−１）と今周期の移動指令Ｄ（ｉ）を比較する。図２に示すように、設定射出速度が低下する場合で、Ｄ（ｉ−１）＞Ｄ（ｉ）であると、ステップ１１４に移行し、射出速度切換数ｓが０より小さいか判断する。射出速度切換数ｓは現在「０」で０より小さくないので、ステップ１１５に移行してフラグＳＷ２を「１」にセットし、ステップ１１６で今周期は移動指令Ｄ(ｉ)から補正量Ｄadjを減じた値が１サンプリング周期における限界値である最小移動量（最小射出速度）Ｄminをより小さいか判断する。

（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）≧Ｄminであると、ステップ１２０に移行し、フラグＳＷ２を「０」にセットし、（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）を今周期の移動指令Ｄ（ｉ）として、行き過ぎ量である補正値をこの１回のサンプリング周期の移動指令に対して補正する。そして前述したステップ１２１，１２２，１２３の処理を行う。

又、ステップ１１６で（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）＜Ｄminと判断され、１回のサンプリング周期では補正できない場合には、今周期の移動指令Ｄ(ｉ)から最小移動量（最小射出速度）Ｄminを減じた値を補正量Ｄadjから減じて、新たな補正量Ｄadjとし、今周期の移動指令Ｄ（ｉ）を最小移動量（最小射出速度）Ｄminとする（ステップ１１７，１１８）。そして、ステップ１２２，１２３の処理を行う。すなわち、ステップ１０２で求めた今周期の移動指令Ｄ（ｉ）を出力すべきものを最小移動量（最小射出速度）Ｄminしか出力しないものであるから、今周期の移動指令は（Ｄ（ｉ）−Ｄmin）だけ不足している。しかし、すでに補正量Ｄadjだけ行き過ぎているものであるから、この補正量Ｄadjから（Ｄ（ｉ）−Ｄmin）を減じた「Ｄadj−（Ｄ（ｉ）−Ｄmin）」が残りの行き過ぎ量となり、次回以降の補正量Ｄadjとなる。

次の周期以降では、フラグＳＷ２が「１」にセットされているから、ステップ１００〜１０４の処理をした後、ステップ１１６に移行し、前述した処理を実施し、（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）の値が最小移動量Ｄmin以上となるまで、ステップ１００〜１０４，１１６〜１１８，１２２，１２３の処理を行う。（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）の値が最小移動量Ｄmin以上となるとステップ１１６からステップ１２０に移行し、前述した１２０の処理を行い、これにより、行き過ぎ量（Ｄadj）の補正は終了し、フラグＳＷ２は「０」にセットされる。

その結果、次の周期からは、ステップ１００〜１０５、１２１〜１２３の処理がなされる。そして、最終段の射出速度制御が終了し保圧への切換位置（Ｐsw(0)）に到達したことがステップ１０１で判別されると、ステップ１０１からステップ１２４に移行し、ＣＮＣＣＰＵ２０から指令されている圧力指令と、圧力センサ５で検出しＡ／Ｄ変換器１６を介してフィードバックされてくる実樹脂圧力の差の圧力偏差ＰＲerrを求め
圧力偏差ＰＲerrに係数Ｋを乗じて単位時間当たりの移動量の移動指令Ｄ（ｉ）に変換する（ステップ１２５）。次にステップ１０６に移行し、上記（１）式の演算を行って、行き過ぎ量に対応する補正量Ｄadjを求め、切換数ｓから「１」を減じ（この例では−１となる）（ステップ１０７）、前周期の移動指令と今周期の移動指令を比較する（ステップ１０８）。通常、射出速度制御から保圧制御に移行する際には、射出速度制御完了後の樹脂圧力は設定された第１段の保圧よりも高く、その圧力偏差は負となりステップ１２５で求めた移動指令は負の値となる（図４（ａ）参照）。よって、Ｄ（ｉ−１）＞Ｄ（ｉ）となって、ステップ１０８からステップ１１４に進む。切換数ｓは０より小さい値（−１）となっているから、ステップ１１４からステップ１２０に進み、（Ｄ（ｉ）−Ｄadj）の値を当該周期の移動指令Ｄ（ｉ）とし、ステップ１２１、１２２に進み、この移動指令Ｄ（ｉ）を出力し、位置、速度、電流の各ループの処理を行ってサーボモータＭ１を駆動制御する。ステップ１２２からステップ１２３に進み、切換数ｓが０より小さいか判断し、この場合、０より小さい負の値になっているから、ステップ１２６に進み、切換数ｓを設定射出速度切換数２にセットして、射出速度制御処理を終了し保圧工程の保圧圧力制御処理に移行する。

以上のように、射出速度制御から保圧圧力制御に移行する際、サンプリング周期の処理タイミングによって生じる設定切換位置からの行き過ぎ量を、切換点を過ぎた後の最初の１回のサンプリング周期で補正することから、射出速度制御から保圧圧力制御へ移行後のピーク圧力は低下し、且つ、ばらつきも抑えられることになる。

上述した実施形態では、射出速度の切換、射出速度制御から保圧圧力制御への切換をスクリュ位置に基づいて行ったが、樹脂圧力によってこの切換を行ってもよいものであり、樹脂圧力によって切り換える場合は、ステップ１００で圧力センサ５からフィードバックされている現在樹脂圧力ＰＲＳａを読み取り、又、ステップ１２１で、当該周期で読み取った現在樹脂圧力ＰＲＳａを１周期前の樹脂圧力ＰＲＳpreとしてレジスタに記憶しおき、設定切換樹脂圧力をＰＲＳsw(s) とすると、ステップ１０６で求める補正量Ｄadjは、次の（２）式の演算を行って求める。
Ｄadj＝|(Ｄ(ｉ)−Ｄ(ｉ−１))＊(ＰＲＳａ−ＰＲＳsw(s))／(ＰＲＳａ−ＰＲＳpre)| …（２）
又、射出開始からの経過時間によって射出速度の切換、射出速度制御から保圧圧力制御への切換を行う場合は、射出開始から経過時間を計測し、ステップ１００で当該周期の経過時間Ｔａを求めるようにし、設定切換時間をＴsw(s) とすると、ステップ１０６で求める補正量Ｄadjは、次の（３）式の演算を行って求める。
Ｄadj＝|(Ｄ(ｉ)−Ｄ(ｉ−１))＊(Ｔａ−Ｔsw(s))／τ| …（３）

射出速度切換の理想的に行われたときの状態と従来から行われている状態の説明図である。 本発明による射出速度切換の説明図である。 射出速度制御から保圧制御への切換時の理想的状態と従来から行われている状態の説明図である。 本発明による射出速度制御から保圧制御への切換時の状態の説明図である。 本発明の一実施形態の要部ブロック図である。 同実施形態における射出用サーボモータを制御するサーボ制御ブロック図である。 同実施形態における移動指令出力処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 射出シリンダ
２ ノズル
３ スクリュ
４ ホッパ
５ 圧力センサ
６，７ 伝動手段
Ｍ１ 射出用サーボモータ
Ｍ２ スクリュ回転用サーボモータ
Ｐ１，Ｐ２ 位置・速度検出器
１０ 射出成形機の制御装置

Claims (7)

1. 予め区間切換の切換条件及び各区間の射出速度を設定し、設定された各区間の射出速度に基づいて移動指令を出力してスクリュを駆動し、所定サンプリング周期毎、前記切換条件が満たされか判断し、切換条件が満たされる毎に射出速度を変更して射出工程を制御する射出成形機の制御装置において、
   前記切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、
   該求められた補正量によって次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を補正する補正手段と、
   を備えた射出成形機の制御装置。
2. 次の区間のサンプリング周期毎の移動指令を前記補正量で補正する時、補正後の移動指令が予め設定されている限界値を越える場合には、限界値を超えないように補正量を複数に分割し、複数のサンプリング周期の移動指令にわたって補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の制御装置。
3. 設定された切換条件が満たされたか所定サンプリング周期毎に判別し、前記切換条件が満たされたと判別したとき、射出工程の射出速度制御から保圧工程の樹脂圧力制御に切り換えて制御する射出成形機の制御装置において、
   前記設定切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記設定切換条件が満足されたと判別された時点の時間差によって生じるスクリュ移動量を補正量として求める手段と、
   該求められた補正量によって次のサンプリング周期における移動指令を補正する補正手段と、
   を備えた射出成形機の制御装置。
4. 前記スクリュ移動量を補正量として求める手段は、切換条件が満たされた時点とサンプリング時に前記切換条件が満足されたと判別された時点の時間差と、切り換える前の射出速度制御のサンプリング周期における移動指令の移動量と、保圧第１段の設定圧力と実圧力の圧力偏差に基づいて求められる移動量によって前記補正量を求める請求項３に記載の射出成形機の制御装置。
5. スクリュ位置を検出する位置検出手段を有し、前記切換条件はスクリュ位置によって設定され、前記位置検出手段で検出されたスクリュ位置が設定切換位置に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の制御装置。
6. 樹脂圧力を検出する圧力検出手段を有し、前記切換条件は樹脂圧力によって設定され、前記圧力検出手段で検出された樹脂圧力が設定樹脂圧力に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の制御装置。
7. 射出開始からの経過時間を計測する計時手段を有し、前記切換条件は射出開始からの経過時間によって設定され、前記計時手段で検出された経過時間が設定経過時間に到達しているとき前記切換条件が満足されたと判断することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の射出成形機の制御装置。
   

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