JPH0542940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は電動機を駆動源とする射出成形機の背
圧制御方法に関するものである。 ［従来の技術］ 電動式射出成形機の背圧フイードバツク制御で
は検出された背圧測定値と、背圧設定値が一致す
るように電動機をフイードバツク制御していた。
即ち、第６図のＢのように背圧測定値が背圧設定
値を超えたら、両者が一致するまでスクリユを後
退作動させて背圧力を低下させ、逆にＣのように
背圧測定値が背圧設定値に達しない場合は、両者
が一致するまでスクリユを前進作動させて昇圧さ
せていた（特開昭61−31221参照）。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしインラインスクリユ式の射出装置では、
計量開始から、樹脂圧が所定の設定背圧に達する
までの間（第６図のＡ部）スクリユは前進され
て、加熱筒先端に押圧された状態で回転させられ
るため、その部分にかじり、摩耗が生じ、破損し
てしまう虞があつた。 更に、従来装置では射出装置の動力伝達部各部
の摩擦力が背圧力として固定的に作用することか
ら、擦力による背圧力より小さな背圧力の制御は
行うことができず、低背圧の制御を行うために特
願昭62−130975に示すように、強制的にスクリユ
を後退させることが行われた。 しかしこの場合には、背圧力は設定値通りに制
御されるが、それは材料の蓄積速度に関係なく一
定速度にて行われるため、動力伝達部の慣性力に
よる応答遅れ等により樹脂の状態が安定し難く、
実際の樹脂量が不足となつて、シヨートシヨツト
になる等の問題があつた。 本発明は上記課題を解決するために考えられた
ものであつて、その目的は、フイードバツク制御
の安定性と、オープンループ制御の協調性、融通
性を兼ね備えた新たな背圧制御方法を提供するこ
とにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的によるこの発明の特徴は、スクリユま
たは射出プランジヤの後退移動を伝動機構を介し
て回転運動に変換し、その変換により生じた回転
力の制御に電動機とトルクリミツト回路を備えた
電動機制御装置とを用い、背圧検出器により測定
された背圧値と、設定された背圧値との誤差を演
算増幅した信号をトルクリミツト指令値として上
記トルクリミツト回路に与え、フイードバツク制
御により上記電動機を駆動して背圧制御を行う電
動機式射出成形機の背圧制御方法において、背圧
一致信号とスクリユ後退信号の入力順序を監視
し、背圧一致信号の入力の方が早く、かつ測定背
圧値が設定値より大きい場合には、上記トルクリ
ミツト指令値の大きさに応じて上記電動機にスク
リユ後退方向の駆動力を与え、スクリユ後退信号
の入力の方が早く、かつ測定背圧値が設定値より
小さい場合には、上記トルクリミツト指令値の大
きさに応じて上記電動機にスクリユ後退を制御す
る制動力を与えて背圧制御を行うことにある。 ［作用］ 上記構成では、計量工程において「摩擦力によ
る背圧＞設定背圧＞測定背圧」のときには、電動
機がフリーランニング状態にあつても、スクリユ
等は後退移動できず、測定背圧が設定背圧に達す
るまでその状態が維持される。 「摩擦力による背圧＜設定背圧」、「設定背圧＞
測定背圧」のときには、設定背圧が摩擦力による
背圧を超えた後に生ずるスクリユ等の後退移動
を、電動機による制動力により制御しながら、測
定背圧が設定背圧に達するまで維持される。 「摩擦力による背圧＞設定背圧」、「設定背圧＜
測定背圧」のときには、電動機にスクリユ後退方
向の駆動力が与えられ、測定背圧は設定背圧に達
するまで降圧される。 「摩擦力による背圧＜設定背圧＜測定背圧」の
ときには、電動機をフリーランニング状態にし
て、スクリユ等が後退移動できるようにし、測定
背圧は設定背圧に降圧される。 ［実施例］ 第１図はインラインスクリユ式の成形機で、射
出用電動機としてDCサーボモータを使用し、射
出用電動機にて、背圧制御をも行う場合の本発明
の一実施例のブロツク図である。 １は電動機制御装置であつて、射出用の電動機
２の速度及び位置検出用のパルスエンコーダ３の
信号が、Ｆ／Ｖ変換器によりアナログ信号に変換
された電動機速度信号として、速度指令信号と共
に演算増幅器４に入力されると、その誤差信号が
演算増幅されて電動機の出力電流（トルク）の上
限を制御する機能を持つトルクミリツト回路５に
入力されたのち、電流指令信号として演算増幅器
６に入力され、電動機２の電流は電流検出器７に
より検出されて演算増幅器６に入力され、この電
流と電流指令信号との誤差は演算増幅器６により
演算増幅されて電力変換器８に入力され、この信
号に基づいて前記電動機２をトルクリミツト回路
５に入力されるトルクリミツト指令電圧e₂により
出力トルクの上限を制御された状態で速度指令信
号値と検出値が一致する方向に駆動させる装置で
ある。 ９はスクリユ後退検出器で、パルスエンコーダ
３からの出力パルスをカウントし、そのカウント
値の変化によりスクリユ２１が後退方向に移動し
たことを検出すると、移動信号を発生する。 １０は背圧設定器で、アナログ電圧の背圧指令
信号を発生する背圧設定値は、機械全体の制御を
司る装置である中央コントローラ１１からのデジ
タル指令により設定される。 背圧はスクリユ２１の後方に設けられたロード
セル１２により検出され増幅器１３により増幅さ
れて背圧信号となり、演算増幅器１４及びコンパ
レータ１５に入力される。 コンパレータ１５は測定背圧と設定背圧とを比
較する比較器で背圧が設定背圧と一致あるいは設
定背圧以上となつた時に背圧上昇信号を中央コン
トローラ１１に出力する。 １６は後退速度設定器で中央コントローラ１１
の指令により、伝動機構の摩擦力が設定背圧より
大きいときのスクリユ後退速度指令を出力し信号
切換器１７−１がONされると電動機制御装置１
に接続される。信号切換器１７−２は、後退速度
指令を０とするときに使用する切換器で、伝動機
構の摩擦力が設定背圧より小さいときに、上記電
動機２の制動力により背圧制御が行なわれるよう
に中央コントローラ１１の指令によりONされ
る。 演算増幅器１４は測定背圧信号と背圧指令信号
との誤差を演算増幅し、トルクリミツト指令信号
となる信号e₁を出力する。信号e₁は測定背圧値＜
設定背圧値のとき負電圧となり測定背圧値＞設定
背圧値のとき正電圧となる。 トルクリミツト指令演算器１９はオペアンプ
IC₁、信号切換器１７−３、オペアンプIC₂、信号
切換器１７−４、抵抗器２２、ダイオード、極性
変換器１８により構成され信号e₁を加工しトルク
リミツト回路５のトルクリミツト指令信号e₂を出
力する。極性変換器１８は極性のある入力信号を
常に正の電圧（絶対値）信号に変換し出力する
ICより構成された装置である。信号切換器１７
−３，１７−４が中央コントローラ１１の指令に
よりどちらもONされているとオペアンプIC₁，
IC₂の入力が接地されているため、入力e₁の値に
関係なく出力e₂は電圧０（零）となる。 信号切換器１７−３がON、信号切換器１７−
４がOFFの場合、入力信号e₁の大きさにより出力
電圧e₂は以下のようになる。 オペアンプIC₁の入力側がアースされ電圧０と
なり、オペアンプIC₂の入力側と出力側は同電位
である。e₁がe₁＜０の負の電圧の場合、オペアン
プIC₁の出力回路ｂが０電位でオペアンプIC₁の帰
還回路ａが負電位であるので状態の変化は起きず
ｄの電位はe₁となる。極性変換器１８によりe₁は
正の電圧、即ちe₁＝e₂が出力される。 e₁がe₁＞０の正の電圧の場合、オペアンプIC₁
の作用によりｄの電位は０となり、e₂の値は零
0Vとなる。e₁＝０のときはe₂＝０となる。 また信号切換器１７−３がOFFで信号切換器
１７−４がONの場合、オペアンプIC₁の入力側
と出力側が同電位となり、オペアンプIC₂の入力
がアースされ０電位であるので、入力信号e₁の大
きさにより出力電圧e₂は以下のようになる。 e₁がe₁＜０の負電位の場合、オペアンプIC₂回
路の作用によりｄの電位は０、したがつてe₂＝０
となる。e₁＝０ときはe₂＝０となる。 e₁がe₁＞０の正電圧の場合には、オペアンプ
IC₂の出力電流は流れないためオペアンプIC₂は動
作せずｄの電位は変化しない。したがつてe₁＝e₂
となる。 中央コントローラ１１の指令によりスクリユ回
転用電動機２０が駆動しスクリユ回転が開始する
と共に、信号切換器１７−３，１７−４ともON
とし、トルクリミツト指令e₂は電圧０、即ち電動
機２の出力トルクが０となり、所謂電動機２をフ
リーランニクン状態にして計量工程が開始され
る。 ロードセル１２から検出された測定背圧が背圧
設定器１０により設定された背圧に達すると、コ
ンパレータ１５から背圧一致信号が出力される。 一方、射出用電動機２のパルスエンコーダ３の
出力を監視し、スクリユ後退検出器９により射出
スクリユ２０が後退したかが監視されている、中
央コントローラ１１は上記背圧一致信号、スクリ
ユ後退信号の入力順序を監視し、背圧一致信号が
スクリユ後退信号より先に入力すると、伝動機構
の摩擦力等による背圧の方が設定背圧より高いと
判断し、またその逆の場合には、伝動機構の摩擦
力等による背圧よりも設定背圧が高いと判断す
る。 計量工程が開始された後、背圧一致信号がスク
リユ後退信号より先に入力されると中央コントロ
ーラ１１は信号切換１７−１をON、信号切換器
１７−３をOFFする指令を出力する。 後退速度設定器１６のスクリユ後退速度指令が
電動機制御装置１に入力される一方、背圧設定器
１０により設定された背圧指令信号と、ロードセ
ル１２より検出された測定背圧信号の誤差が、演
算増幅器１４により演算増幅され出力信号e₁とな
りトルクリミツト指令演算器１９により加工さ
れ、e₁≦０（負電圧）のときはe₂＝０、e₁＞０の
ときe₁＝e₂となりトルクリミツト回路５に入力さ
れる。 トルクリミツト指令e₂の大きさによつて上記電
動機２の出力トルクが決定される。 即ち測定背圧値が設定背圧値より大きい場合に
は、その差の大きさに応じてスクリユ２１の後退
方向の駆動力（トルク）が上記電動機２に発生
し、測定背圧と設定背圧が一致するように背圧制
御がなされる。 計量工程が開始されたのち、スクリユ後退信号
が背圧一致信号より先に中央コントローラ１１に
入力されると、中央コントローラ１１は信号切換
器１７−２をON、信号切換器１７−４をOFFす
る指令を出力する。 信号切換器１７−２がONされ、速度指令回路
がアースされることによつて、速度指令０が電動
機制御装置１に入力される。成形材料がスクリユ
の回転に伴なつて蓄積されるに従い、スクリユ２
１が後退方向に移動すると、速度フイードバツク
制御の作用によつて上記電動機２はスクリユ後退
を阻止即ち、制動力が発生するように駆動制御さ
れる。 電動機制御装置１に速度０指令が入力される一
方、背圧設定器１０により設定された背圧指令信
号と、ロードセル１２より検出された測定背圧信
号の誤差が、演算増幅器１４により演算増幅され
て出力信号e₁となり、トルクリミツト指令演算器
１９により加工され、e₁＜０のときにはe₁＝e₂、
e₁≧０のときにはe₂＝０となり、トルクリミツト
回路５に入力される。 トルクリミツト指令e₂の大きさによつて上記電
動機２のトルクが決定される。 即ち、速度指令値が０であるので測定背圧値が
設定背圧値よりも小さい場合に、その差の大きさ
に応じて上記電動機２に制動力が発生し、測定背
圧と設定背圧が一致するように背圧制御がなされ
る。 上記の背圧制御方法においては、計量開始時に
測定背圧が設定背圧に達する時期とスクリユが後
退移動を始める時期の順序を検出することによつ
て設定背圧値と伝動機構の摩擦力等による背圧値
の大小関係を判別し、その判別結果にもとづいて
その後の背圧制御方法を選択制御しているが、実
験により伝動機構の摩擦力等による背圧値を求め
て、その値と設定背圧値を比較することにより、
制御方法を前以つて選択し制御させてもよい。 また本実施例においての背圧制御装置は、主体
はアナログ制御装置であるが、Ｄ／Ａコンバー
タ、Ａ／Ｄコンバータ、CPU、ROM、RAM、
入出力Ｉ／０等より構成されるマイクロコンピユ
ータを使用した制御装置を用いて構成し演算処理
をソフト的に行なつてもよい。 また本実施例の背圧はロードセルを使用してス
クリユ反力を測定しているが、ノズル部の溶融樹
脂の圧力を樹脂圧センサーにより検出して行つて
もよい。 本発明では、測定背圧値と設定背圧値の偏差信
号をトルクリミツト回路に与えフイードバツク制
御を行いながら摩擦力による背圧と設定背圧の大
小関係、測定背圧と設定背圧の大小関係により制
御を切り換え、各状態に応じて、下表のような制
御を行う。

【表】 第２図に示す上記制御１では、摩擦力による背
圧＞設定背圧＞測定背圧のため、測定背圧を設定
背圧まで上げなければいけない。 この場合、摩擦力による背圧が高く、スクリユ
２１は後退しないので電動機をフリーランニング
状態として計量モータを更に駆動して、測定背圧
が制定背圧に達するのを待つ。 電動機２をフリーランニング状態とすることに
より、スクリユが前進してしまうことはなく無駄
なエネルギー消費もない。 第３図に示す制御２では、摩擦力による背圧＜
設定背圧、測定背圧＜設定背圧のため、測定背圧
が摩擦力による背圧を超えた後は、設定背圧に達
しないにも拘らずスクリユ後退力が発生する。 ここで従来のようなフイードバツク制御では、
測定背圧を上げてスクリユ２１を強制的に前進さ
せるので、前述の如きかじり等の問題を生じる。 本発明ではこの際、電動機２にトルクリミツト
指令e₂により定められるΔP₁の力で制動力を発生
させ、スクリユの移動を生じさせることなく測定
背圧が設定背圧に達するのを待つ。これによりス
クリユ２１の進退に伴う問題が解決される。 第４図に示す制御３では、摩擦力による背圧＞
設定背圧、測定背圧＞設定背圧のため通常のオー
プン制御では摩擦力による背圧以下の背圧制御は
できず、摩擦力による背圧より測定背圧が超えた
場合にのみその差圧に応じてスクリユ２１を強制
的に後退させても、摩擦力による背圧まで圧力低
下させることしかできなかつた。 本発明ではフイードバツク制御により、電動機
２にトルクリミツト指令e₂により定められるΔP₂
の力で後退力を発生させることにより摩擦力によ
る背圧の影響をなくすと共に、測定背圧を設定背
圧まで下げる。 第５図に示す制御４では、測定背圧＞設定背圧
＞摩擦力による背圧のため、測定背圧を設定背圧
まで下げなくてはならない。従来はこれをスクリ
ユ２１の強制後退により計量速度と無関係に背圧
を下げていたので、計量が不安定となる問題があ
つた。 本発明では電動機２をフリーランニング状態と
することにより、制動力を低下させ、背圧力によ
りスクリユを自由後退させて、測定背圧が設定背
圧に達するまで降圧させるので、計量が不安定と
なることはない。 上記実施例はインラインスクリユ式射出装置の
背圧制御についてあるが、全く同様な手段の下
に、プリプラ式射出装置の射出プランジヤの背圧
制御をも行ない得るので、本発明は射出スクリユ
の背圧制御のみに限定されるものではない。 ［発明の効果］ 上述のように本発明は、背圧一致信号とスクリ
ユ後退信号の入力順序を監視し、背圧一致信号の
入力の方が早く、かつ測定背圧値が設定値より大
きい場合には、上記トルクリミツト指令値の大き
さに応じて上記電動機にスクリユ後退方向の駆動
力を与え、スクリユ後退信号の入力の方が早く、
かつ測定背圧値が設定値より小さい場合には、上
記トルクリミツト指令値の大きさに応じて上記電
動機にスクリユ後退を制御する制動力を与えて背
圧制御を行うことから、電動機制御装置が備えた
トルクリミツト回路を使用して、圧力のフイード
バツク制御により背圧制御を行う場合に障害とな
る伝動機構の摩擦力による影響を、電動機による
駆動力及び制動力によつて排除することができ、
たとえ背圧が設定背圧より小さくても、スクリユ
等が前進することがなく、また溶融材料の蓄積速
度以上でスクリユ等が後退することがないので、
安定した計量を行なうことができる。 また上記の伝動機構の摩擦力による背圧と、設
定背圧との大小関係を自動的判別し、制御するこ
とにより、機械の差あるいは伝動機構の摩擦力の
経時変化による背圧の差などにより精度が低下す
るのを小さくすることもできる等の特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る背圧制御回路図、第２図
から第５図は本発明の制御説明図、第６図は背圧
制御説明図である。 １……電動機制御装置、２……電動機、３……
パルスエンコーダ、４，６……演算増幅器、５…
…トルクリミツト回路、７……電流検出器、８…
…電力変換器、９……スクリユ後退検出器、１０
……背圧設定器、１１……中央コントローラ、１
２……ロードセル、１３……増幅器、１４……演
算増幅器、１５……コンパレータ、１６……後退
速度設定器、１７……信号切替器、１８……極性
変換器、１９……トルクリミツト指令演算器、２
０……スクリユ回転用電動器、２１……スクリ
ユ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリユの後退移動を伝動機構を介して回転
   運動に変換し、その変換により生じた回転力の制
   御に電動機とトルクリミツト回路を備えた電動機
   制御装置とを用い、背圧検出器により測定された
   背圧値と、設定された背圧値との誤差を演算増幅
   した信号をトルクリミツト指令値として上記トル
   クリミツト回路に与え、フイードバツク制御によ
   り上記電動機を駆動して背圧制御を行う電動機式
   射出成形機の背圧制御方法において、 背圧一致信号とスクリユ後退信号の入力順序を
   監視し、背圧一致信号の入力の方が早く、かつ測
   定背圧値が設定値より大きい場合には、上記トル
   クリミツト指令値の大きさに応じて上記電動機に
   スクリユ後退方向の駆動力を与え、スクリユ後退
   信号の入力の方が早く、かつ測定背圧値が設定値
   より小さい場合には、上記トルクリミツト指令値
   の大きさに応じて上記電動機にスクリユ後退を制
   御する制動力を与えて背圧制御を行うことを特徴
   とする電動機式射出成形機の背圧制御方法。 ２ 第１項記載の電動機式射出成形機の背圧制御
   方法において、スクリユに換えて射出プランジヤ
   を備えたことを特徴とする電動機式射出成形機の
   背圧制御方法。