JP4500252B2 - Injection control method and apparatus for injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、駆動機構によりスクリュを前進移動させる際における射出成形機の射出制御方法及び装置に関する。 The present invention relates to an injection control method and apparatus for an injection molding machine when a screw is moved forward by a drive mechanism.
一般に、電動式射出成形機における射出装置では、サーボモータを用いた駆動機構によりスクリュを前進移動させる射出制御を行っている。この場合、サーボモータの回転運動は、回転伝達機構及びボールねじ機構を介して直進運動に変換され、これに基づいてスクリュが前進移動する。スクリュの前進移動時には、予め設定した目標速度（射出速度）となるように射出速度に対するフィードバック制御が行われるとともに、リミット圧力が設定され、射出圧力（検出圧力）がリミット圧力を超えないように圧力制御される。この圧力制御には、圧力に対するフィードバック制御系が利用され、検出圧力がリミット圧力に一致するようにフィードバック制御される。なお、通常、圧力のフィードバック制御系には、圧力補償部が接続され、フィードバック制御系に適したＰＩＤ定数が設定（調整）されている。 In general, in an injection device in an electric injection molding machine, injection control is performed in which a screw is moved forward by a drive mechanism using a servo motor. In this case, the rotational motion of the servo motor is converted into a straight motion through the rotation transmission mechanism and the ball screw mechanism, and the screw moves forward based on this. During forward movement of the screw, feedback control is performed on the injection speed so that the target speed (injection speed) is set in advance, and the limit pressure is set and the pressure so that the injection pressure (detected pressure) does not exceed the limit pressure. Be controlled. In this pressure control, a feedback control system for pressure is used, and feedback control is performed so that the detected pressure matches the limit pressure. Normally, a pressure compensation unit is connected to the pressure feedback control system, and a PID constant suitable for the feedback control system is set (adjusted).
ところで、この種の射出成形機では、サーボモータとスクリュ間の慣性モーメントが問題となる。即ち、図６に示すように、一般的なＰＩＤ制御では、射出圧力（検出圧力）Ｐｆがリミット圧力Ｐｓに近付いてきた際に、リミット圧力Ｐｓに達する手前のｔｄ時点で減速を開始し、リミット圧力Ｐｓを大きく超えないように制御しているが、慣性モーメントの作用により応答遅れを生じ、この結果、射出圧力Ｐｆにリミット圧力Ｐｓに対する過大なオーバシュート或いはアンダシュートが発生する。なお、図６中、Ｐｓｄは、ｔｄ時点における射出圧力（減速開始圧力）を示す。そして、射出圧力Ｐｆの過大なオーバシュートは、スクリュの折損を招くなど、射出成形機の機構部分に重大なダメージを及ぼす虞れがあるとともに、過大なアンダシュートは安定成形を損なう問題を生じる。この問題は、ＰＩＤ制御（ＰＩＤ定数を設定した圧力補償部）では改善できないとともに、特に、射出速度の高速化が求められる近年の射出成形機にとっては重要な問題となる。また、図６中、Ｖｓは射出速度の目標速度、Ｖｆは射出速度の検出速度を示している。 By the way, in this type of injection molding machine, the moment of inertia between the servo motor and the screw becomes a problem. That is, as shown in FIG. 6, in general PID control, when the injection pressure (detected pressure) Pf approaches the limit pressure Ps, deceleration is started at the time td before reaching the limit pressure Ps, and the limit Although control is performed so as not to greatly exceed the pressure Ps, a response delay occurs due to the action of the moment of inertia, and as a result, an excessive overshoot or undershoot with respect to the limit pressure Ps occurs in the injection pressure Pf. In FIG. 6, Psd represents the injection pressure (deceleration start pressure) at the time point td. An excessive overshoot of the injection pressure Pf may cause serious damage to the mechanical part of the injection molding machine such as screw breakage, and an excessive undershoot causes a problem of impairing stable molding. This problem cannot be improved by PID control (a pressure compensation unit in which a PID constant is set), and is an important problem particularly for recent injection molding machines that require a high injection speed. In FIG. 6, Vs indicates the target speed of the injection speed, and Vf indicates the detection speed of the injection speed.
一方、この問題に対処する射出制御方法（装置）も知られており、例えば、特開２００２−３３１５６１号公報には、圧力増減量演算部によりＡ／Ｄ変換器から出力された圧力フィードバックの今回値と前回値の差分をとり、圧力増減量を求めるとともに、この圧力増減量を加算器により圧力フィードバックの今回値に加算し、新たな圧力フィードバック値として圧力設定値との差分を減算器で求め、ＰＩＤ制御器に入力することにより、電動射出成形機の射出軸の圧力制御において、オーバシュートを抑えてゲインを高く設定できるようにした電動射出成形機の射出軸の圧力制御方法及び装置が開示されている。 On the other hand, an injection control method (apparatus) for coping with this problem is also known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-331561 discloses the current pressure feedback output from the A / D converter by the pressure increase / decrease amount calculation unit. The difference between the current value and the previous value is calculated to obtain the pressure increase / decrease amount, and the pressure increase / decrease amount is added to the current value of the pressure feedback by the adder, and the difference from the pressure set value is obtained as a new pressure feedback value by the subtractor. , A pressure control method and apparatus for an injection shaft of an electric injection molding machine that can be set to a high gain by suppressing overshoot in the pressure control of the injection shaft of the electric injection molding machine by inputting to a PID controller Has been.
また、特開２００３−３００２３６号公報には、スクリュを設定速度で前進させ、金型キャビティ内に溶融材料を射出し、この際、射出速度および射出圧力を常時測定しながら射出を行うとともに、射出圧力と予め記憶した慣性流れ時昇圧との和が限界圧力より大きい場合に、コントローラから射出サーボモータに急制動信号を送信して急制動をかけ、異常状態発生時においても、射出圧力が限界圧力を超えない制御を行う電動射出成形機の射出制御方法が開示されている。
しかし、上述した従来における射出成形機の射出制御方法（装置）は、次のような問題点があった。 However, the above-described conventional injection control method (apparatus) of an injection molding machine has the following problems.
第一に、圧力補正がいわゆるワンパターンで行われるため、本来圧力補正の必要がない動作区間においても補正が行われてしまう。したがって、正常な動作中においても補正が影響し、本来の成形動作が損なわれる虞れがあるとともに、例えば、ユーザが正規の検出圧力に基づいてリミット圧力を設定してもユーザの設定が十分に反映されず、ユーザの予期しない制御（動作）が行われる虞れがある。 First, since the pressure correction is performed in a so-called one pattern, the correction is performed even in the operation section where the pressure correction is not originally required. Therefore, the correction may be affected even during normal operation, and the original molding operation may be impaired.For example, even if the user sets the limit pressure based on the normal detection pressure, the user setting is sufficient. There is a possibility that unexpected control (operation) of the user is performed without being reflected.
第二に、前者の制御方法は、今回値と前回値の差分である圧力増減量により圧力フィードバック値を補正するとともに、後者の制御方法は、予め記憶した慣性流れ時昇圧を用いて射出圧力を補正するものであり、いずれの制御方法も単一の補正要素を採用するに過ぎない。したがって、外乱要素を十分に反映できないことから圧力補正の有効性を期待できず、制御の的確性及び安定性を十分に確保できないとともに、オーバシュートの回避に対する確実性及び信頼性に欠け、しかも、高速化する射出成形機の要請に応えることができないなど、汎用性及び発展性にも難がある。 Secondly, the former control method corrects the pressure feedback value based on the pressure increase / decrease amount that is the difference between the current value and the previous value, and the latter control method uses the pre-stored boost during inertia flow to control the injection pressure. Each control method employs a single correction element. Therefore, the effectiveness of pressure correction cannot be expected because the disturbance factors cannot be sufficiently reflected, the accuracy and stability of the control cannot be sufficiently secured, and the certainty and reliability for avoiding overshoot are lacking, and There are also difficulties in versatility and development, such as failure to meet the demand for high-speed injection molding machines.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の射出制御方法及び装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide an injection control method and apparatus for an injection molding machine that solves the problems existing in the background art.
本発明に係る射出成形機Ｍの射出制御方法は、上述した課題を解決するため、駆動機構２によりスクリュ４を所定の射出速度Ｖｆで前進移動させるとともに、射出圧力Ｐｆを検出し、この射出圧力（検出圧力）Ｐｆが予め設定した所定圧力Ｐｓを超えないように制御するに際し、所定圧力（第一設定圧力）Ｐｓとこの所定圧力Ｐｓよりも大きい第二設定圧力Ｐｍを設定し、検出圧力Ｐｆと第一設定圧力Ｐｓの第一偏差Ｅｓを求めるとともに、検出したスクリュ４の前進移動に伴う動作物理量及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素の一又は二以上に係わる設定値を含む設定物理量に基づいて射出速度Ｖｆが０になるまでの射出圧力に対する予測圧力を求める予測演算式から得る補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算した修正検出圧力Ｐｆｘと第二設定圧力Ｐｍの第二偏差Ｅｍを求め、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍのいずれか小さい偏差Ｅｓ又はＥｍを用いて射出圧力に対する制御を行うようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the injection control method of the injection molding machine M according to the present invention moves the
一方、本発明に係る射出成形機Ｍの射出制御装置１は、上述した課題を解決するため、駆動機構２によりスクリュ４を所定の射出速度Ｖｆで前進移動させた際における射出圧力（検出圧力）Ｐｆが予め設定した所定圧力Ｐｓを超えないように制御する射出制御装置を構成するに際して、所定圧力（第一設定圧力）Ｐｓとこの所定圧力Ｐｓよりも大きい第二設定圧力Ｐｍを設定する圧力設定手段Ｗ１と、検出圧力Ｐｆと第一設定圧力Ｐｓの第一偏差Ｅｓを求める第一偏差演算手段Ｗ２と、スクリュ４の前進移動に伴う動作物理量を検出する物理量検出手段Ｗ５と、この物理量検出手段Ｗ５により検出した動作物理量及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素の一又は二以上に係わる設定値を含む設定物理量に基づいて射出速度Ｖｆが０になるまでの射出圧力に対する予測圧力を求める予測演算式から補正圧力を得る補正圧力演算手段Ｗ６と、この補正圧力演算手段Ｗ６から得る補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算して修正検出圧力Ｐｆｘを得る検出圧力修正手段Ｗ７と、この修正検出圧力Ｐｆｘと第二設定圧力Ｐｍの第二偏差Ｅｍを求める第二偏差演算手段Ｗ３と、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍのいずれか小さい偏差Ｅｓ又はＥｍを選択する偏差選択手段Ｗ４を備えることを特徴とする。
On the other hand, the
また、発明の好適な態様により、動作物理量には、射出圧力Ｐｆ，射出圧力Ｐｆの微分値ｄＰｆ及び射出速度Ｖｆを含ませることができるとともに、力学要素には、駆動機構２に備える、モータ３の慣性モーメントＪｍ，モータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントＪｔ，モータ３の最大トルクＴを含ませることができる。
Further, according to a preferred aspect of the invention, the operation physical quantity can include the injection pressure Pf, the differential value dPf of the injection pressure Pf, and the injection speed Vf, and the dynamic element includes the
さらに、設定物理量には、力学要素（Ｊｍ，Ｊｔ，Ｔ）に加え、調整用ゲインＧ，樹脂反力の算出用ゲインＣの一方又は双方を含ませることができる。 Furthermore, the set physical quantity can include one or both of an adjustment gain G and a resin reaction force calculation gain C in addition to the dynamic elements (Jm, Jt, T).
このような手法及び構成を有する本発明に係る射出成形機Ｍの射出制御方法及び装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the injection control method and
（１） 第一設定圧力Ｐｓとこの所定圧力Ｐｓよりも大きい第二設定圧力Ｐｍを設定し、検出圧力Ｐｆと第一設定圧力Ｐｓの第一偏差Ｅｓを求めるとともに、検出したスクリュ４の前進移動に伴う動作物理量及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素の一又は二以上に係わる設定値を含む設定物理量に基づいて射出速度Ｖｆが０になるまでの射出圧力に対する予測圧力を求める予測演算式から得る補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算した修正検出圧力Ｐｆｘと第二設定圧力Ｐｍの第二偏差Ｅｍを求め、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍのいずれか小さい偏差Ｅｓ又はＥｍを用いて射出圧力に対する制御を行うため、本来圧力補正の必要がない動作区間における補正を回避でき、この結果、本来の成形動作が損なわれる不具合を解消できるとともに、ユーザの設定を十分に反映することが可能となる。
(1) The first set pressure Ps and the second set pressure Pm larger than the predetermined pressure Ps are set, the first deviation Es between the detected pressure Pf and the first set pressure Ps is obtained, and the detected forward movement of the
（２） 検出した動作物理量及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素に係わる一又は二以上の設定値を含む設定物理量に基づく所定の予測演算式により補正圧力Ｐｘを求め、この補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算した修正検出圧力Ｐｆｘにより射出圧力に対する制御を行うようにしたため、外乱要素を十分に反映した補正圧力Ｐｘを得ることができ、もって、圧力補正の有効性、更には制御の的確性及び安定性を確保できるとともに、確実なオーバシュートの回避が可能となり、スクリュ４の折損を招くなどの射出成形機Ｍの機構部分に重大なダメージを及ぼす問題を解消できる。
(2) A correction pressure Px is obtained by a predetermined predictive calculation formula based on the detected operation physical quantity and a preset physical quantity including one or two or more set values related to a mechanical element in the drive mechanism 2 set in advance. Since the injection pressure is controlled by the corrected detection pressure Pfx added to the detection pressure Pf, it is possible to obtain a correction pressure Px that sufficiently reflects the disturbance element. Performance and stability can be ensured, reliable overshoot can be avoided, and problems that cause serious damage to the mechanical part of the injection molding machine M such as breakage of the
（３） 好適な態様により、動作物理量に、射出圧力Ｐｆ，この射出圧力Ｐｆの微分値ｄＰｆ及び射出速度Ｖｆを含ませるとともに、力学要素に、駆動機構２に備える、モータ３の慣性モーメントＪｍ，モータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントＪｔ，モータ３の最大トルクＴを含ませれば、射出速度が高速化した場合であってもオーバシュートの回避に対する確実性及び信頼性を確保できるとともに、高速化する射出成形機の要請に対して十分に応えることができるなど、汎用性及び発展性にも優れる。
(3) According to a preferred embodiment, the operation physical quantity includes the injection pressure Pf, the differential value dPf of the injection pressure Pf, and the injection speed Vf, and the mechanical element includes the moment of inertia Jm, If the moment of inertia Jt on the mechanism from the
（４） 好適な態様により、設定物理量に、力学要素Ｊｍ，Ｊｔ，Ｔに加え、調整用ゲインＧ，樹脂反力の算出用ゲインＣの一方又は双方を含ませれば、制御の的確性及び安定性をより高めることができるとともに、オーバシュートの回避に対する確実性及び信頼性をより高めることができる。 (4) If the set physical quantity includes one or both of the adjustment gain G and the resin reaction force calculation gain C in addition to the mechanical elements Jm, Jt, and T according to a preferred embodiment, the control accuracy and stability are improved. The reliability and the reliability with respect to avoiding overshoot can be further increased.
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る射出制御装置１を含む射出成形機Ｍの構成について、図１及び図２を参照して説明する。
First, the structure of the injection molding machine M including the
図２に示す射出成形機Ｍは、型締装置を除いた射出装置Ｍｉのみを示す。射出装置Ｍｉは、離間して配した射出台１１と駆動台１２を備え、この射出台１１の前面に加熱筒１３の後端が支持される。加熱筒１３は、前端に射出ノズル１４を、後部に当該加熱筒１３に成形材料を供給するホッパ１５をそれぞれ備えるとともに、加熱筒１３の内部にはスクリュ４を挿通させる。一方、射出台１１と駆動台１２間には、四本のタイバー１６…を架設し、このタイバー１６…にスライドブロック１７をスライド自在に装填する。スライドブロック１７の前端には、被動プーリ１８を一体に有するロータリブロック１９を回動自在に支持し、このロータリブロック１９の中央にスクリュ４の後端を結合する。さらに、スライドブロック１７の側面には、スクリュ回転用のサーボモータ２０を取付けるとともに、このサーボモータ２０の回転シャフトに固定した駆動プーリ２１と被動プーリ１８間に無端タイミングベルト２２を架け渡し、これにより、スクリュ回転用の駆動機構を構成する。なお、２０ｅはサーボモータ２０の回転数を検出するロータリエンコーダであり、サーボモータ２０の後端に付設される。
The injection molding machine M shown in FIG. 2 shows only the injection device Mi excluding the mold clamping device. The injection device Mi includes an
また、スライドブロック１７の後部には、ナット部２５を同軸上一体に設けるとともに、駆動台１２に回動自在に支持されたボールねじ部２６の前側をナット部２５に螺合させることにより、ボールねじ機構２４を構成する。さらに、駆動台１２から後方に突出したボールねじ部２６の後端には、被動プーリ２７を取付けるとともに、駆動台１２に取付けた支持盤１２ｓには、スクリュ進退用のサーボモータ３を取付け、このサーボモータ３の回転シャフトに固定した駆動プーリ２９と被動プーリ２７間に無端タイミングベルト３０を架け渡し、これにより、スクリュ進退用の駆動機構２を構成する。したがって、この駆動機構２には、サーボモータ３及びこのサーボモータ３からスクリュ４に至る間の機構が含まれる。３ｅはサーボモータ３の回転数を検出するロータリエンコーダであり、サーボモータ３の後端に付設される。
Further, a
一方、１は本実施形態に係る射出制御装置を示す。射出制御装置１は、射出成形機Ｍの全体の制御を司るコンピュータ機能を有する成形機コントローラ３１を備え、この成形機コントローラ３１の出力ポートには、サーボモータ３及び２０を接続するとともに、成形機コントローラ３１の入力ポートには、ロータリエンコーダ３ｅ及び２０ｅを接続する。また、ロータリブロック１９とスライドブロック１７間にはロードセルを用いた圧力センサ３２を組付け、この圧力センサ３２は、成形機コントローラ３１の入力ポートに接続する。この圧力センサ３２により射出圧力Ｐｆを検出できる。さらに、成形機コントローラ３１には、タッチパネル式のディスプレイを含む各種設定を行うことができる設定部３３が付属するとともに、本実施形態に係る射出制御方法を実行するための制御プログラム３１ｐが格納されている。
On the other hand, 1 indicates an injection control apparatus according to the present embodiment. The
図１に、射出制御装置１（成形機コントローラ３１）の具体的な機能ブロック図を示す。同図は、主に圧力制御系Ｕｐを示し、サーボモータ３，ロータリエンコーダ３ｅ，圧力センサ３２は前述のものと同じである。図１中、３５及び３６は偏差演算部、３７は加算部、３８は切換部、３９は偏差選択部、４０は圧力補償部、４１は切換部、４２は速度−圧力制御判断部、４３は偏差演算部、４４は速度補償部、４５は電流制御部、４６は電流検出器、４７は速度変換部、４８は微分器、４９は圧力予測演算部をそれぞれ示し、各部の信号系統は図示のようになる。
FIG. 1 shows a specific functional block diagram of the injection control device 1 (molding machine controller 31). This figure mainly shows the pressure control system Up, and the
図１において、偏差演算部３５は、検出圧力Ｐｆと第一設定圧力Ｐｓの第一偏差Ｅｓを求める第一偏差演算手段Ｗ２を構成し、偏差演算部３５の非反転入力部には、成形機コントローラ３１における設定部３３により予め設定した第一設定圧力（所定圧力）Ｐｓが付与されるとともに、偏差演算部３５の反転入力部には、圧力センサ３２から検出される射出圧力（検出圧力）Ｐｆが付与される。そして、偏差演算部３５の出力部からは、第一設定圧力Ｐｓと検出圧力Ｐｆの偏差となる第一偏差Ｅｓが得られる。例示の第一設定圧力Ｐｓは、ユーザにより任意に設定されるリミット圧力である。
In FIG. 1, the
偏差演算部３６は、修正検出圧力Ｐｆｘと第二設定圧力Ｐｍの第二偏差Ｅｍを求める第二偏差演算手段Ｗ３を構成し、偏差演算部３６の非反転入力部には、成形機コントローラ３１における設定部３３において予め設定され、上述した第一設定圧力（リミット圧力）Ｐｓよりも大きい第二設定圧力Ｐｍが付与されるとともに、偏差演算部３６の反転入力部には、所定の条件により求める後述の補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算した修正検出圧力Ｐｆｘが付与される。そして、偏差演算部３６の出力部からは、第二設定圧力Ｐｍと修正検出圧力Ｐｆｘの偏差となる第二偏差Ｅｍが得られる。例示の第二設定圧力Ｐｍは、最大射出圧力である。この最大射出圧力は、これ以上の射出圧力が付加されたなら破損を生じる虞れのある限界的な圧力であり、各機種毎の固定的な設定値として工場出荷前に設定される。したがって、成形機コントローラ３１に付属する設定部３３は、ユーザによりリミット圧力Ｐｓが設定できるとともに、工場出荷前に固定的な設定値となる最大射出圧力Ｐｍを設定する圧力設定手段Ｗ１を構成する。
The
切換部３８と偏差選択部３９は、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍのいずれか小さい偏差Ｅｓ又はＥｍを選択する偏差選択手段Ｗ４を構成し、偏差選択手段Ｗ４には、偏差演算部３５から得られる第一偏差Ｅｓと偏差演算部３６から得られる第二偏差Ｅｍがそれぞれ付与されるとともに、切換部３８は偏差選択部３９により制御され、第一偏差Ｅｓ＜第二偏差Ｅｍの場合には第一偏差Ｅｓが選択され、第二偏差Ｅｍ≦第一偏差Ｅｓの場合には第二偏差Ｅｍが選択される。
The switching
ロータリエンコーダ３ｅ，速度変換部４７，圧力センサ３２及び微分器４８は、スクリュ４の前進移動に伴う動作物理量を検出する物理量検出手段Ｗ５を構成し、速度変換部４７からは射出速度（検出速度）Ｖｆを得るとともに、圧力センサ３２からは射出圧力（検出圧力）Ｐｆを得る。また、微分器４８は射出圧力Ｐｆを微分して微分値ｄＰｆを出力する。
The rotary encoder 3e, the
圧力予測演算部４９は、検出した動作物理量及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素の一又は二以上に係わる設定値を含む設定物理量に基づく所定の予測演算式により補正圧力Ｐｘを求める補正圧力演算手段Ｗ６を構成する。動作物理量には、上述した射出圧力Ｐｆ，微分値ｄＰｆ及び射出速度Ｖｆを用いる。また、駆動機構２における力学要素には、サーボモータ３の慣性モーメントＪｍ，サーボモータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントＪｔ，サーボモータ３の最大トルクＴを用いるとともに、設定物理量には、このような力学要素Ｊｍ，Ｊｔ，Ｔに加え、調整用ゲインＧ及び樹脂反力の算出用ゲインＣを用いる。
The pressure
この場合、Ｊｍはサーボモータ３自身の持つ慣性モーメント、ＪｔはＪｍを除いたサーボモータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントであり、両者を合わせた慣性モーメントＪ（＝Ｊｍ＋Ｊｔ）を用いる。Ｔはサーボモータ３の規格となる定格トルクを用いる。Ｇは圧力予測の反応の良さ（感度）を調整するためのゲインであり、ＰＩＤ定数におけるＰ定数に類似する。Ｃは樹脂の反力（弾性）をばね定数として見立て、スクリュ４を前進移動させた際における樹脂反力を算出するためのゲインである。これらの物理要素Ｊ，Ｔ，Ｇ，Ｃは、各機種毎の固定的な設定値として工場出荷前に設定される。
In this case, Jm is the inertia moment of the
圧力予測演算部４９は、付与される動作物理量（Ｐｆ，ｄＰｆ，Ｖｆ）及び設定物理量（Ｊ，Ｔ，Ｇ，Ｃ）により補正圧力Ｐｘを演算する。この補正圧力Ｐｘは、射出速度Ｖｆが０になるまでの射出圧力に対する予測圧力に基づくものであり、次の予測演算式（１）により求めることができる。なお、予測演算式（１）において、Ｔｐは樹脂反力トルク、ｔはモータ停止時間を表している。
Ｐｘ＝Ｇ・ｄＰｆ・ｔ／２
＝Ｇ・ｄＰｆ・（Ｊ・Ｖｆ／（Ｔ＋Ｔｐ））／２
＝Ｇ・ｄＰｆ・（Ｊ・Ｖｆ／（Ｔ＋（Ｃ・Ｐｆ）））／２ …（１）
The pressure
Px = G · dPf · t / 2
= G · dPf · (J · Vf / (T + Tp)) / 2
= G · dPf · (J · Vf / (T + (C · Pf))) / 2 (1)
一方、加算部３７は、圧力予測演算部４９から得る補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算して修正検出圧力Ｐｆｘを得る検出圧力修正手段Ｗ７を構成し、この加算部３７には、圧力センサ３２から得る射出圧力Ｐｆと圧力予測演算部４９から得る補正圧力Ｐｘがそれぞれ付与される。また、速度−圧力制御判断部４２は、検出圧力，圧力上昇率，偏差等の各種要素に基づいて射出速度の減速を開始する最適なタイミングを判断する。なお、他の各部における機能は後述の動作において説明する。
On the other hand, the adding
次に、このような射出制御装置１の動作を含む本実施形態に係る射出制御方法について、各図を参照しつつ図３に示すフローチャートに従って説明する。
Next, the injection control method according to the present embodiment including the operation of the
図３は、射出開始から射出終了までの射出工程（保圧工程を含まない）を示す。まず、成形機コントローラ３１には、成形条件として、射出速度（目標速度）Ｖｓ及びリミット圧力Ｐｓが設定される。そして、図１に示すように、射出速度Ｖｓは切換部４１に付与され、リミット圧力Ｐｓは偏差演算部３５の非反転入力部に付与される。また、工場出荷前に固定的な設定値として設定された最大射出圧力Ｐｍは偏差演算部３６の非反転入力部に付与される。
FIG. 3 shows an injection process (not including a pressure holding process) from the start of injection to the end of injection. First, in the
射出工程では、射出開始により射出開始位置にあるスクリュ４が前進移動し、計量された樹脂（溶融樹脂）が射出ノズル１４から不図示の金型キャビティに射出充填される。スクリュ４の前進移動時には、射出速度（検出速度）Ｖｆが予め設定された目標速度Ｖｓに一致するように、射出速度に対するフィードバック制御が行われる（ステップＳ１）。図５中、Ｖｆが検出速度を示し、Ｖｓが目標速度を示す。
In the injection process, the
スクリュ４の前進移動は駆動機構２の制御により行われる。この場合、サーボモータ３の回転運動は、駆動プーリ２９，タイミングベルト３０及び被動プーリ２７を含む回転伝達機構を介して回転伝達されるとともに、ボールねじ部２６及びナット部２５を含むボールねじ機構２４により運動変換され、スライドブロック１７を介してスクリュ４に伝達される。一方、サーボモータ３の回転数は、ロータリエンコーダ３ｅにより検出されるとともに、速度変換部４７により射出速度（検出速度）Ｖｆに変換され、この検出速度Ｖｆは、圧力予測部４９及び偏差演算部４３の反転入力部にそれぞれ付与される。射出工程の開始により射出速度に対するフィードバック制御が行われるため、切換部４１は射出速度（目標速度）Ｖｓを選択する側に切換わっており、偏差演算部４３の非反転入力部には、目標速度Ｖｓが付与される。これにより、偏差演算部４３の出力部には、目標速度Ｖｓと検出速度Ｖｆの偏差が得られ、この偏差は、ＰＩＤ定数を設定した速度補償部４４により速度補償された後、電流制御部４５に付与され、さらに、この電流制御部４５からサーボモータ３に対して給電が行われる。なお、サーボモータ３に流れる電流は電流検出器４６により検出され、電流制御部４５に付与される。これにより、電流に対するマイナループのフィードバック制御が行われる。
The forward movement of the
他方、射出開始により動作物理量の検出が行われる（ステップＳ２）。この動作物理量には、上述した検出速度（射出速度）Ｖｆが含まれるとともに、射出圧力（検出圧力）Ｐｆが含まれる。検出圧力Ｐｆは、圧力センサ３２から検出され、この検出圧力Ｐｆは、偏差演算部３５の反転入力部，加算部３７及び圧力予測演算部４９にそれぞれ付与される。また、射出圧力Ｐｆは、微分器４８により微分され、この微分により得た微分値ｄＰｆは、圧力予測演算部４９に付与される。
On the other hand, the operation physical quantity is detected by the start of injection (step S2). This operation physical quantity includes the detection speed (injection speed) Vf described above and the injection pressure (detection pressure) Pf. The detected pressure Pf is detected from the
圧力予測演算部４９では、得られた動作物理量（Ｐｆ，ｄＰｆ，Ｖｆ）と予め設定されている設定物理量（Ｊ，Ｔ，Ｇ，Ｃ）に基づき、前述した予測演算式（１）を用いて補正圧力Ｐｘが求められる（ステップＳ３）。また、得られた補正圧力Ｐｘは、加算部３７に付与されることにより検出圧力Ｐｆに加算される（ステップＳ４）。この結果、加算部３７の出力部には、検出圧力Ｐｆに補正圧力Ｐｘを加算した修正検出圧力Ｐｆｘが得られ、この修正検出圧力Ｐｆｘは偏差演算部３６の反転入力部に付与される。これにより、偏差演算部３６の出力部には、最大射出圧力Ｐｍと修正検出圧力Ｐｆｘの偏差となる第二偏差Ｅｍが得られ、この第二偏差Ｅｍは、切換部３８及び偏差選択部３９に付与される。一方、偏差演算部３５の出力部には、リミット圧力Ｐｓと検出圧力Ｐｆの偏差となる第一偏差Ｅｓが得られ、この第一偏差Ｅｓも、切換部３８及び偏差選択部３９に付与される。
In the pressure
これにより、偏差選択部３９には第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍが付与されるため、偏差選択部３９は第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍの大きさを比較する（ステップＳ５）。そして、第一偏差Ｅｓ＜第二偏差Ｅｍのときは、切換部３８を第一偏差Ｅｓが選択される側に切換える（ステップＳ６）。また、第二偏差Ｅｍ≦第一偏差Ｅｓのときは、切換部３８を第二偏差Ｅｍが選択される側に切換える（ステップＳ７）。即ち、図４に示すように、ｔ１時点では、第一偏差Ｅｓ＜第二偏差Ｅｍとなるため、切換部３８からは第一偏差Ｅｓが出力するとともに、ｔ２時点では、第二偏差Ｅｍ≦第一偏差Ｅｓとなるため、切換部３８からは第二偏差Ｅｍが出力する。なお、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍの大きさは、絶対値ではなく正負の大きさが対象となる。切換部３８から出力した第一偏差Ｅｓ又は第二偏差Ｅｍは、ＰＩＤ定数を設定した圧力補償部４０により圧力補償され、圧力補償速度Ｖｐとして切換部４１に付与される。なお、以上の処理は制御周期毎に行われる。
Thereby, since the 1st deviation Es and the 2nd deviation Em are provided to the
したがって、本実施形態に係る射出制御方法によれば、リミット圧力Ｐｓとこのリミット圧力Ｐｓよりも大きい最大射出圧力Ｐｍを設定し、検出圧力Ｐｆとリミット圧力Ｐｓの第一偏差Ｅｓを求めるとともに、検出圧力Ｐｆに補正圧力Ｐｘを加算した修正検出圧力Ｐｆｘと最大射出圧力Ｐｍの第二偏差Ｅｍを求め、第一偏差Ｅｓと第二偏差Ｅｍのいずれか小さい偏差Ｅｓ又はＥｍを用いて射出圧力に対する制御が行われるため、最大射出圧力Ｐｍを用いる必要が生じる直前、即ち、修正検出圧力Ｐｆｘが最大射出圧力Ｐｍを超える直前まではユーザの設定したリミット圧力Ｐｓに基づいて圧力制御が行われるとともに、最大射出圧力Ｐｍを超える直前で最大射出圧力Ｐｍが選択されることにより制動制御（射出圧力のフィードバック制御）が行われることになる。この結果、本来圧力補正の必要がない動作区間における補正を回避でき、この結果、本来の成形動作が損なわれる不具合を解消できるとともに、ユーザの設定を十分に反映することが可能となる。 Therefore, according to the injection control method according to the present embodiment, the limit pressure Ps and the maximum injection pressure Pm larger than the limit pressure Ps are set, and the first deviation Es between the detected pressure Pf and the limit pressure Ps is obtained and detected. A correction detection pressure Pfx obtained by adding the correction pressure Px to the pressure Pf and a second deviation Em of the maximum injection pressure Pm are obtained, and the control for the injection pressure is performed using the smaller deviation Es or Em of the first deviation Es or the second deviation Em. Therefore, immediately before the maximum injection pressure Pm needs to be used, that is, until immediately before the corrected detection pressure Pfx exceeds the maximum injection pressure Pm, the pressure control is performed based on the limit pressure Ps set by the user, and the maximum Braking control (injection pressure feedback control) is performed by selecting the maximum injection pressure Pm immediately before exceeding the injection pressure Pm. It will be divided. As a result, it is possible to avoid correction in an operation section where pressure correction is not originally required, and as a result, it is possible to eliminate the problem of impairing the original molding operation and to fully reflect the user's settings.
射出工程では基本的に射出速度に対するフィードバック制御が行われるため、射出工程中に、修正検出圧力Ｐｆｘが最大射出圧力Ｐｍに達しない場合及び射出圧力Ｐｆがリミット圧力Ｐｓに達しない場合には、射出速度に対するフィードバック制御が継続し、射出終了時間或いは射出終了位置に達することにより射出工程は終了する（ステップＳ８，Ｓ９）。しかし、通常、スクリュ２が前進移動するに従って樹脂の充填が進み、射出圧力Ｐｆは徐々に高くなる。そして、図５に示すように、修正検出圧力Ｐｆｘが最大射出圧力Ｐｍに近付いた際には、速度−圧力制御判断部４２が最適なタイミング（ｔｄ時点）で切換部４１を制御し、圧力補償部４０の出力を選択する側に切換える。これにより、射出速度に対するフィードバック制御から射出圧力に対するフィードバック制御に切換えられる（ステップＳ８，Ｓ１０）。この場合、最大射出圧力Ｐｍに近付いたタイミングで射出圧力に対するフィードバック制御に切換えられるため、この時点での圧力制御は、スクリュ４の前進移動に対して制動する制御となる。
In the injection process, feedback control on the injection speed is basically performed. Therefore, during the injection process, when the corrected detection pressure Pfx does not reach the maximum injection pressure Pm and when the injection pressure Pf does not reach the limit pressure Ps, the injection is performed. The feedback control for the speed is continued, and the injection process ends when the injection end time or the injection end position is reached (steps S8 and S9). However, normally, as the screw 2 moves forward, resin filling proceeds, and the injection pressure Pf gradually increases. Then, as shown in FIG. 5, when the corrected detection pressure Pfx approaches the maximum injection pressure Pm, the speed-pressure
ところで、リミット圧力Ｐｓに近付いたか否かの監視は、検出圧力Ｐｆに対してではなく、修正検出圧力Ｐｆｘに対して行われる。この修正検出圧力Ｐｆｘは、検出圧力Ｐｆに対して補正圧力Ｐｘが加算された大きさとなる。したがって、検出圧力Ｐｆの変化度合（上昇率）が図５に示すような特性となる場合、修正検出圧力Ｐｆｘは検出圧力Ｐｆよりも早く立ち上がり、修正検出圧力Ｐｆｘが減速を開始するタイミング（ｔｄ時点）は、検出圧力Ｐｆが減速を開始する減速開始圧力Ｐｓｄに達するタイミング（ｔｄｓ時点）よりも早くなる。この結果、検出圧力Ｐｆの挙動は図５に示すようになり、検出圧力Ｐｆのリミット圧力Ｐｓに対する検出圧力Ｐｆのオーバシュート及びアンダシュータは回避され、安定した状態でリミット圧力Ｐｓに到達する。一方、例えば、射出圧力Ｐｆの上昇率が図５とは異なった場合、微分値ｄＰｆが変更されるため、検出圧力Ｐｆの減速開始圧力Ｐｓｄに達する時点が図５に示すｔｄｓ時点であっても、修正検出圧力Ｐｆｘが減速を開始するタイミングは、射出圧力Ｐｆの上昇率に対応して図５に示すｔｄ時点とは異なるものとなる。 By the way, whether or not the limit pressure Ps has been approached is monitored not with respect to the detected pressure Pf but with the corrected detected pressure Pfx. The corrected detected pressure Pfx has a magnitude obtained by adding the corrected pressure Px to the detected pressure Pf. Therefore, when the degree of change (increase rate) of the detected pressure Pf has the characteristics shown in FIG. 5, the corrected detected pressure Pfx rises earlier than the detected pressure Pf, and the timing at which the corrected detected pressure Pfx starts to decelerate (at time td). ) Is earlier than the timing (tds time point) when the detected pressure Pf reaches the deceleration start pressure Psd at which deceleration starts. As a result, the behavior of the detected pressure Pf becomes as shown in FIG. 5, and the overshoot and undershooter of the detected pressure Pf with respect to the limit pressure Ps of the detected pressure Pf are avoided and reach the limit pressure Ps in a stable state. On the other hand, for example, when the rate of increase of the injection pressure Pf is different from that in FIG. 5, the differential value dPf is changed. Therefore, even when the time when the detected pressure Pf reaches the deceleration start pressure Psd is the time tds shown in FIG. The timing at which the corrected detection pressure Pfx starts to decelerate is different from the time point td shown in FIG. 5 corresponding to the rate of increase of the injection pressure Pf.
そして、この後は、予め設定した射出終了時間或いは射出終了位置に達することにより射出工程が終了する（ステップＳ１１）。なお、検出圧力Ｐｆがリミット圧力Ｐｓに到達した後に検出圧力Ｐｆが低下しても、射出圧力に対するフィードバック制御が行われているため、射出圧力を上昇させる制御が行われ、この結果、射出速度が上昇する。射出速度が上昇した場合、設定された目標速度Ｖｓが速度リミッタとして働くため、結局、圧力制御が行われていても実質的には速度制御状態となる。 Thereafter, the injection process is completed by reaching a preset injection end time or injection end position (step S11). Even if the detected pressure Pf decreases after the detected pressure Pf reaches the limit pressure Ps, the feedback control is performed on the injection pressure, so that the control for increasing the injection pressure is performed. As a result, the injection speed is reduced. To rise. When the injection speed is increased, the set target speed Vs serves as a speed limiter. Consequently, even if pressure control is performed, the speed control state is substantially achieved.
よって、検出した各種動作物理量（Ｐｆ，ｄＰｆ，Ｖｆ）及び予め設定した少なくとも駆動機構２における力学要素の一又は二以上に係わる設定値を含む設定物理量（Ｊ，Ｔ，Ｇ，Ｃ）に基づく所定の予測演算式（１）により補正圧力Ｐｘを求め、この補正圧力Ｐｘを検出圧力Ｐｆに加算した修正検出圧力Ｐｆｘにより射出圧力に対する制御を行うため、外乱要素を十分に反映した補正圧力Ｐｘを得ることができ、もって、圧力補正の有効性、更には制御の的確性及び安定性を確保できるとともに、確実なオーバシュートの回避が可能となり、スクリュ４の折損を招くなどの射出成形機Ｍの機構部分に重大なダメージを及ぼす問題を解消できる。
Therefore, a predetermined value based on the detected physical quantities (Pf, dPf, Vf) and a preset physical quantity (J, T, G, C) including a preset value related to at least one or more of the dynamic elements in the drive mechanism 2. The correction pressure Px is obtained by the prediction calculation formula (1) and the injection pressure is controlled by the corrected detection pressure Pfx obtained by adding the correction pressure Px to the detection pressure Pf. Therefore, the correction pressure Px sufficiently reflecting the disturbance element is obtained. Therefore, the effectiveness of the pressure correction, as well as the accuracy and stability of the control can be ensured, the overshoot can be avoided reliably, and the
しかも、動作物理量に、射出圧力Ｐｆ，この射出圧力Ｐｆの微分値ｄＰｆ及び射出速度Ｖｆを用いるとともに、力学要素に、サーボモータ３の慣性モーメントＪｍ，サーボモータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントＪｔ，サーボモータ３の最大トルクＴを用いたため、射出速度が高速化した場合であってもオーバシュートの回避に対する確実性及び信頼性を確保できるとともに、高速化する射出成形機の要請に対して十分に応えることができるなど、汎用性及び発展性にも優れる。また、設定物理量に、力学要素Ｊｍ，Ｊｔ，Ｔに加え、調整用ゲインＧ及び樹脂反力の算出用ゲインＣを用いたため、制御の的確性及び安定性をより高めることができるとともに、オーバシュートの回避に対する確実性及び信頼性をより高めることができる。
Moreover, the injection pressure Pf, the differential value dPf of the injection pressure Pf, and the injection speed Vf are used as the operating physical quantity, and the inertia moment Jm of the
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、第一設定圧力Ｐｓ及び第二設定圧力Ｐｍは、必ずしもリミット圧力及び射出最大圧力に限定されるものではない。また、動作物理量として、射出圧力Ｐｆ，微分値ｄＰｆ及び射出速度Ｖｆを用いた場合を示したが、これらの一部を用いる場合或いは他の動作物理量を追加する場合を排除するものではない。さらに、設定物理量として、サーボモータ３の慣性モーメントＪｍ，サーボモータ３からスクリュ４に至る機構上の慣性モーメントＪｔ，サーボモータ３の最大トルクＴ，調整用ゲインＧ及び樹脂反力の算出用ゲインＣを用いる場合を示したが、これらの一部を用いる場合或いは他の設定物理量を追加する場合を排除するものではない。したがって、動作物理量或いは設定物理量を変更した場合には、これに対応して予測演算式（１）を変更すればよい。特に、調整用ゲインＧと樹脂反力の算出用ゲインＣは、いずれか一方を用いることができ、この場合には、他方を予測演算式（１）から除けばよい。なお、本発明におけるスクリュ４はプランジャも含む概念である。
Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and the detailed configuration, method, and the like can be arbitrarily set within the scope of the present invention. Can be changed, added or deleted. For example, the first set pressure Ps and the second set pressure Pm are not necessarily limited to the limit pressure and the maximum injection pressure. Moreover, although the case where the injection pressure Pf, the differential value dPf, and the injection speed Vf are used as the operation physical quantity is shown, the case where a part of these is used or the case where another operation physical quantity is added is not excluded. Further, as the set physical quantities, the inertia moment Jm of the
１ 射出制御装置
２ 駆動機構
３ サーボモータ
４ スクリュ
Ｍ 射出成形機
Ｖｆ 射出速度
Ｐｆ 射出圧力（検出圧力）
Ｐｓ 所定圧力（第一設定圧力）
Ｐｍ 第二設定圧力
Ｐｘ 補正圧力
Ｐｆｘ 修正検出圧力
ｄＰｆ 微分値
Ｅｓ 第一偏差
Ｅｍ 第二偏差
Ｊｍ サーボモータの慣性モーメント
Ｊｔ，サーボモータからスクリュに至る機構上の慣性モーメント
Ｔ サーボモータの最大トルク
Ｇ 調整用ゲイン
Ｃ 樹脂反力の算出用ゲイン
Ｗ１ 圧力設定手段
Ｗ２ 第一偏差演算手段
Ｗ３ 第二偏差演算手段
Ｗ４ 偏差選択手段
Ｗ５ 物理量検出手段
Ｗ６ 補正圧力演算手段
Ｗ７ 検出圧力修正手段
DESCRIPTION OF
Ps Predetermined pressure (first set pressure)
Pm Second set pressure Px Correction pressure Pfx Corrected detection pressure dPf Differential value Es First deviation Em Second deviation Jm Servo motor inertia moment Jt, inertia moment on mechanism from servo motor to screw T Servo motor maximum torque G Adjustment Gain C Resin reaction force calculation gain W1 Pressure setting means W2 First deviation calculation means W3 Second deviation calculation means W4 Deviation selection means W5 Physical quantity detection means W6 Correction pressure calculation means W7 Detection pressure correction means
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