JPH01174431A - 電動式射出装置における射出制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、射出スクリュまたは射出プランジ中を電動モ
ータの回転動力に基づいて前進作動させることにより、
金型のキャビティ内への成形材料の射出充填操作および
その後の保圧操作を行なうようにした電動式射出装置に
おける射出制御方法の改良技術に関するものである。

（従来技術） この種の電動式射出装置では、一般に、金型のキャビテ
ィ内に成形材料を充填する射出充填操作時においては、
電動モータが速度制御されることにより、射出スグリ二
または射出プランジ中の前進速度である射出速度が制御
されるようになっており、かかる射出充填操作後の保圧
操作時においては、電動モータがトルク制御されること
により、射出保持圧力が確保されるようになっている。

ところで、このような電動式射出装置では、良好な成形
品を安定して成形するために、上記射出充填操作時にお
ける電動モータの速度制御および保圧操作時における電
動モータのトルク制御を、成形条件に応じて予め定めら
れたそれぞれの制御パターンに従って精度良く行なう必
要がある。そこで、この種の従来の電動式射出装置では
、一般に、上記射出充填操作時においては、電動モータ
の回転速度指令信号をその回転速度検出信号で補正した
回転速度フィードバック制御信号に、基づいて、電動モ
ータを回転制御することが行なわれており、また上記保
圧操作時においては、電動モータのトルク指令信号を電
動モータのトルク検出信号で補正したトルクフィードバ
ック制御信号に基づいて、電動モータを回転制御するこ
とが行なわれている。なお、上記射出充填操作時におい
ては、電動モータの回転速度の低下による出力トルクの
増大を防止するために、通常、電動モータの出力トルク
を予め定められた大きさよりも小さく抑えるためのトル
クリミッタ制御が並行して行なわれている。

このようにすれば、射出充填操作時において、電動モー
タの回転速度、ひいては射出速度を、また保圧操作時に
おいて、電動モータの出力トルク、ひいては射出保持圧
力を、成形条件に応じたそれぞれの制御パターンに従っ
て精度良く制御することができるのであり、それ故、品
質の優れた成形品を安定して成形することができるので
ある。

（問題点） しかしながら、このような従来の射出制御手法では、上
述のように、射出充填操作時およびその後の保圧操作時
において、射出速度および射出保持圧力を、成形条件に
応じたそれぞれの制御パターンに従って精度良く制御す
ることができるものの、電動モータを射出充填操作の速
度制御から保圧操作のトルク制御へ切り換えた時の制御
切換時における制御安定性が必ずしも良好とは言い難く
、また速度制御からトルク制御に切り換えられた時点で
の電動モータの負荷が小さい場合には、電動モータが瞬
間的に高速回転して、成形不良を招いたり、甚だしい場
合には、金型を損傷したりするといった不具合があった
。

（解決手段） 本発明は、このような事情を前景として、上述のような
不具合を解消し得る電動式射出装置の射出制御方法を提
供するために為されたものであり、その要旨とするとこ
ろは、前述の如き、射出スクリュまたは射出プランジ中
を電動モータの回転動力に基づいて前進作動させること
により、金型のキャビティ内への成形材料の射出充填操
作およびその後の保圧操作を行なうようにした電動式射
出装置における射出制御方法にして、射出充填操作時に
おいては、予め定められたトルク上限信号に基づくトル
クリミッタ制御下で、電動モータの回転速度指令信号を
その回転速度検出信号にて補正した回転速度フィードバ
ック制御信号に基づいて、該電動モータを回転制御せし
めるようにする一方、保圧操作時においては、予め定め
られたトルク上限信号を電動モータのトルク検出信号に
て補正したトルクフィードバック制御信号に基づ（トル
クリミッタ制御下で、該電動モータの回転速度指令信号
をその回転速度検出信号にて補正した回転速度フィード
バック制御信号に基づいて、該電動モータを回転制御せ
しめる゛ようにしたことにある。

（作用・効果） このような制御手法にあっては、射出充填操作時および
その後の保圧操作時の何れにおいても、電動モータが回
転速度フィードバック制御信号に基づいて回転制御せし
められることとなるが、電動モータが停止乃至は極めて
低速となる保圧操作時においては、電動モータが、実質
的に、トルクフィードバック制御信号に基づいて回転制
御せしめられることとなる。

つまり、射出充填操作時においては、電動モータが速度
指令信号に従って精度良く速度制御せしめられることと
なるのであり、また保圧操作時においては、電動モータ
がトルク上限信号に従って精度良くトルク制御せしめら
れることとなるのである。従って、速度指令信号および
トルク上限信号を成形条件に応じて設定することにより
、従来の制御手法と同様に、射出充填操作時において、
電動モータの回転速度、ひいては射出速度を、成形条件
に応じた制御パターンに従って精度良く制御できると共
に、保圧操作時において、電動モータのトルク、ひいて
は射出保持圧力を、成形条件に応じた制御パターンに従
って精度良く制御することができるのであり、品質の優
れた成形品を安定して成形することができるのである。

ところで、本発明に従う射出制御手法では、前述のよう
に、射出充填操作時およびその後の保圧操作時において
、電動モータが原則として速度制御せしめられ、その速
度制御下において、電動モータの回転速度が低下するの
に伴って、その制御状態が速度制御からトルク制御に移
行せしめられるようになっているため、その速度制御か
らトルク制御への切換時におけるショックが小さく、制
御安定性が極めて優れているのであり、また射出充填操
作から保圧操作への切換時において、電動モータの負荷
が小さい場合には、電動モータがそのまま速度制御され
ることとなるため、電動モータの回転速度が瞬間的に高
速となる電動モータの暴走が良好に回避されるのであり
、従ってそのような電動モータの暴走に起因して惹起さ
れる不具合も、未然に回避することができるのである。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、第１図には、本発明手法が適用される電動式射出
装置の一例が示されている。そこにおいて、１０は、射
出スクリユであって、ハウジング１２に取り付けられた
加熱シリンダ１４内に回転可能に且つ進退可能に挿入さ
れており、その基端部には、ベアリングボックス１６に
回転可能に保持された基部ブロック１８が連結されてい
る。この基部ブロック１８を保持するベアリングボック
ス１６は、フレーム２０に配設されたガイドロッド２２
に支持されて、射出スクリユ１０の軸心方向に移動せし
められるようになっており、その下端部には第一の電動
サーボモータ２４が配設されている。そして、この第一
の電動サーボモータ２４の出力軸に設けられたプーリ２
６と射出スクリュ１０の基部ブロック１８に設けられた
ブー＋７２８との間に、ベルト３０が巻き掛けられてお
り、これにより、射出スクリュ１０がかかる第一の電動
サーボモータ２４によって回転作動せしめられるように
なっている。なお、上述の説明から明らかなように、ベ
アリングボックス１６とかかる第一の電動サーボモータ
２４は、射出スクリュ１０と一体的に移動せしめられる
ようになっている。

上記ベアリングボックス１６には、ボールネジナツト３
２が固設されており、このポールネジナツト３２には、
所定のボールネジ構造をもってボールネジ３４が螺合さ
れている。ボールネジ３４は、その基端部をハウジング
１２によって回転可能に且つ軸心方向に移動不能に支持
されており、その中間部には、ブー！Ｊ３６が設けられ
ている。

そして、このボールネジ３４に設けられたプーリ３６と
、ハウジング１２に配設された第二の電動サーボモータ
３８の出力軸に設けられたプーリ４０との間に、ベルト
４２が巻き掛けられており、これにより、かかる第二の
電動サーボモータ３８の回転動力に基づいて、前記射出
スクリュ１０がその軸心一方向に前進・後退作動せしめ
られるようになっている。

第二の電動サーボモータ３８の回転動力がベルト４２を
介してボールネジ３４に伝達されると、かかるボールネ
ジ３４との螺合に基づいてポールネジナツト３２が射出
スクリュｌＯＯ軸心方向に移動せしめられるのであり、
ひいては射出スクリュ１０がその軸心方向に前進・後退
作動せしめられるのである。

そして、ここでは、上記ボールネジ３４の基端部を回転
可能に支持するスラストベアリング４４とそのスラスト
ベアリング４４のスラスト荷重を受けるハウジング１２
の受圧部材４６との間に、ロードセル４８が設けられて
おり、このロードセル４８によって後述の射出充填圧力
乃至は射出保持圧力、ひいては射出充填操作時およびそ
の後の保圧操作時における第二の電動サーボモータ３８
の出力トルクが検出せしめられるようになっている。ま
た、第二の電動サーボモータ３８にはエンコーダ５０が
設けられており、かかるエンコーダ５０によって第二の
電動サーボモータ３８の実際の回転速度が検出せしめら
れるようになっている。

なお、ハウジング１２は、ガイドロッド２２に案内され
て、射出スクリュ１０の軸心方向に移動せしめられるよ
うになっており、これにより、加熱シリンダ１４が型締
装置の固定盤５２に対して接近移動せしめられて、金型
にノズルタッチせしめられるようになっている。また、
図示はしないが、加熱シリンダ１４の基端部には、加熱
シリンダ１４内に成形材料を供給するための材料供給口
が設けられている。

ところで、このような射出装置では、第一の電動サーボ
モータ２４による射出スクリュｌＯの回転作動によって
成形材料の可塑化操作が行なわれ、かかる可塑化操作後
において、第二の電動サーボモータ３８にて射出スクリ
エｌＯが加熱シリンダ１４のノズル側に前進作動せしめ
られることにより、金型のキャビティ内への成形材料の
射出充填操作およびその後の保圧操作が行なわれること
となるが、ここでは、第二の電動サーボモータ３８が第
２図の制御回路で回転制御されることにより、それら射
出充填操作および保圧操作が行なわれるよ１うになって
いる。

以下、第２図に示す制御回路を説明しつつ、本実施例手
法を説明する。すなわち、第２図において、５４は、コ
ントローラであって、第一の電動サーボモータ２４によ
る成形材料の可塑化操作が完了すると、第二の電動サー
ボモータ３８の回転速度を指令するための回転速度指令
信号を出力すると共に、第二の電動サーボモータ３８の
最大トルクを規定するためのトルク上限信号を出力する
。

回転速度指令信号は減算器５６に入力され、そこで、前
記エンコーダ５０からフィードバックされた、第二の電
動サーボモータ３８の実際の回転速度を表す回転速度検
出信号にて減算補正せしめられる。そして、かかる減算
器５６で減算補正された回転速度フィードバック制御信
号が速度制御部５８に供給され、その速度制御部５８で
演算処理されてトルクリミッタ６０に供給される。

なお、第２図に示されているように、エンコーダ５０か
らフィードバックされた回転速度検出信号は、速度信号
変換部６２で回転速度指令信号に対応した信号に変換さ
れた後、減算器５６に供給される。

一方、前記トルク上限信号は、コントローラ５４からの
開閉信号によって択一的に開閉せしめられる開閉スイッ
チ６４および６６の何れか一方を経てトルクリミッタ６
０に供給される。ここで、開閉スイッチ６４が閉成され
た状態では、トルク上限信号がそのままトルクリミッタ
６０に供給されるが、開閉スイッチ６６が閉成された状
態では、そのトルク上限信号が減算器６８およびトルク
制御部７０でトルクフィードバック制御信号に変換され
てトルクリミッタ６０に供給せしめられる。

すなわち、減算器６８には、前記ロードセル４８からフ
ィードバックされた、第二の電動サーボモータ３８の実
際の出力トルクを表すトルク検出信号が供給されるよう
になっており、トルク上限信号はかかる減算器６８にお
いてそのトルク検出信号で減算補正されるようになって
いる。そして、このトルク上限信号がトルク検出信号で
減算補正されたトルクフィードバック制御信号が、トル
ク制御部７０に供給され、そのトルク制御部７０で演算
処理されてトルクリミッタ６０に供給せしめられる。

従って、前記トルクリミッタ６０に供給された回転速度
フィードバック制御信号は、開閉スイッチ６４の閉成時
においては、トルク上限信号にて最大電流を規制された
信号としてトルクリミッタ６０から出力されるのであり
、また開閉スイッチ６６の開成時においては、トルクフ
ィードバック制御信号にて最大電流を規制された信号と
してトルクリミッタ６０から出力されるのである。そし
て、かかるトルクリミッタ６０からの出力信号が減算器
７２に供給され、そこで、電流検出器７４からフィード
バックされた、第二の電動サーボモ−夕３８の実際の駆
動電流を表す電流検出信号によって減算補正せしめられ
て、電流制御部７６に供給せしめられるのであり、その
電流制御部７６で演算処理された後、電力変換部７８で
電力変換されて第二の電動サーボモータ３８に供給せし
められるのである。

ここで、成形材料の可塑化操作後の射出充填操作時にお
いては、前記開閉スイッチ６４を閉成せしめて、トルク
リミッタ６０にコントローラ５４からのトルク上限信号
５４をそのまま供給せしめるようにする。また、その射
出充填操作後の保圧操作時においては、前記開閉スクリ
ュ６６を閉成せしめて、トルクリミッタ６０にトルク制
御部７０からのトルクフィードバック制御信号を供給さ
せるようにする。

このようにすれば、射出充填操作時においては、前述の
ように、トルク上限信号で最大電流が制限された回転速
度フィードバック制御信号がトルクリミッタ６０から出
力されるのであり、その結果、そのトルク上限信号で最
大トルクが制限せしめられた状態で、第二の電動サーボ
モータ３８が回転速度指令信号に従ってフィードバック
制御せしめられるのである。そしてそれ故、その回転速
度指令信号を成形条件に応じて設定することにより、従
来手法と同様に、射出スクリユ１０の前進速度、すなわ
ち射出速度を、成形条件に応じた制御パターンに従って
精度良（制御することができるのである。

一方、射出充填操作後の保圧操作時においては、前述の
ように、トルク制御部７０から出力されたトルクフィー
ドバック制御信号で最大電流が制限された回転速度フィ
ードバック制御信号がトルクリミッタ６０から出力され
ることとなるが、かかる保圧操作時においては、射出ス
クリュ１０、ひいては第二の電動サーボモータ３８が停
止乃至は極めて低速となるため、トルクリミッタ６０か
らは、実質的には、回転速度フィードバック制御信号に
応じた電流の信号が出力されるのであり、その結果、第
二の電動サーボモータ３８が実質的にはその回転速度フ
ィードバック制御信号でトルク制御せしめられることと
なるのである。従って、かかる保圧操作時におけるトル
ク上限信号を、成形条件に応じて設定すれば、従来の制
御手法と同様に、第二の電動サーボモータ３８の出力ト
ルク、ひいては射出保持圧力を、成形条件に応じた制御
パターンに従って精度良く制御することができるのであ
る。

このように、本実施例によれば、射出充填操作時および
その後の保圧操作時において、従来手法と同様に、射出
速度および射出保持圧力を、成形条件に応じたそれぞれ
の制御パターンに従って精度良く制御することができる
のであり、品質の優れた成形品を安定して成形すること
ができるのである。

そして、本実施例では、前述のように、射出充填操作時
およびその後の保圧操作時の何れにおいても、第二の電
動サーボモータ３８が原則として速度制御せしめられる
ようになっており、その速度制御下において、第二の電
動サーボモータ３８の回転速度が低速になることに伴っ
て、その制御状態が速度制御からトルク制御に移行せし
められるようになっているため、その速度制御からトル
ク制御への切換時におけるショックが小さく、その切換
時において優れた制御安定性が得られるのである。

また、射出充填操作から保圧操作への切換時における負
荷が小さい場合には、第二の電動サーボモータ３８がそ
のまま速度制御されることとなるため、従来手法のよう
に、保圧操作への切換時において負荷が小さいことに起
因して惹起される第二の電動サーボモータ３８の暴走が
良好に回避されるのであり、それ故、そのような第二の
電動サーボモータ３８の暴走に起因して惹起される不具
合も未然に回避されるのである。

さらに、本実施例では、第二の電動サーボモータ３８に
供給される電流が必要な射出保持圧力に対応した大きさ
以上に大きくなることが良好に防止されるため、第二の
電動サーボモータ３８に過大な電流が流入することによ
って惹起されるハンチングの発生が、良好に抑制される
といった利点もあるのである。

なお、前記開閉スイッチ６４．６６の切換えによる射出
充填操作から保圧操作への切換えは、従来と同様に、射
出スクリュ１０の前進位置をリミットスイッチやタイマ
で検出することに基づいて行なわれることとなる。また
、以上の説明から明らかなように、本実施例では、第二
の電動サーボモータ３８が電動モータとしての役割を果
たしている。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、これは文
字通りの例示であり、本発明が、かかる具体例に限定し
て解釈されるべきものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲内において、種々なる変更、修正、改良等を施した
態様で実施できることは、言うまでもないところである
。

例えば、前記制御回路の一部はコンピュータで構成する
ことも可能であり、電動モータとしての第二の電動サー
ボモータ３８の回転速度および出力トルクは、それぞれ
、例示のエンコーダ５０やロードセル４Ｂ以外のセンサ
手段で検出するようにすることも可能である。

また、前記実施例では、射出充填操作およびその後の保
圧操作が射出スクリュ１０の前進作動に基づいて行なわ
れるインラインスクリュ式の射出装置に対して、本発明
を適用した例について述べたが、それら射出充填操作お
よび保圧操作が射出プランジャの前進作動に基づいて行
なわれる形式の射出装置にも、本発明を適用することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される射出装置の一例を示す断
面図であり、第２図は、第１図における第二の電動サー
ボモータを回転制御するための制御回路の一例を示す回
路図である。 ｌＯ：射出スクリユ ３８：第二の電動サーボモータ（電動モータ）４８：ロ
ードセル　　　５０：エンコーダ５８：速度制御部　　
　６０：トルクリミソク７０：トルク制御部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 射出スクリュまたは射出プランジャを電動モータの回転
   動力に基づいて前進作動させることにより、金型のキャ
   ビティ内への成形材料の射出充填操作およびその後の保
   圧操作を行なうようにした電動式射出装置における射出
   制御方法であって、前記射出充填操作時においては、予
   め定められたトルク上限信号に基づくトルクリミッタ制
   御下で、前記電動モータの回転速度指令信号をその回転
   速度検出信号にて補正した回転速度フィードバック制御
   信号に基づいて、該電動モータを回転制御せしめるよう
   にする一方、 前記保圧操作時においては、前記予め定められたトルク
   上限信号を前記電動モータのトルク検出信号にて補正し
   たトルクフィードバック制御信号に基づくトルクリミッ
   タ制御下で、該電動モータの回転速度指令信号をその回
   転速度検出信号にて補正した回転速度フィードバック制
   御信号に基づいて、該電動モータを回転制御せしめるよ
   うにしたことを特徴とする電動式射出装置における射出
   制御方法。